JPH063140B2 - エンジンの過給制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンによって駆動されるエアポンプを用
いて吸気過給を行なうようにしたエンジンの過給装置に
おける過給制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、過給式エンジン、特に変速装置を介して外部負荷
に連結される自動車用等の過給式エンジンにおいて、例
えば特開昭５８−３０４１５号公報に開示されるよう
に、吸気系路の途中に、エンジンによって駆動されその
駆動がエンジンの負荷に応じてオン・オフされるエアポ
ンプを設けるとともに、該エアポンプの吸込側と吐出側
とをエアポンプをバイパスして連通する連通路と、該連
通路を上記エンジンの負荷に応じて開閉する制御弁とを
設けて、上記変速装置が低速段（例えば第１速段又は第
２速段）に設定された場合には上記制御弁を閉じてエア
ポンプを作動させることにより、該エアポンプによる過
給効果によりエンジンの出力を向上させて、加速性の要
求される低速段での運転性の向上を図るようにした過給
制御装置が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、上記従来の過給制御装置では、変速装置が低
速段に設定されると、そのときの運転状態の如何に拘ら
ず過給が開始されるため、例えば徐行運転時の如く低速
段で低負荷運転される場合でも、換言すれば加速要求度
が低く出力アップをさほど必要としない場合でも、エア
ポンプの作動により過給が行われて不必要に出力が高め
られることになり、エアポンプの信頼性を損うという問
題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、エアポンプの駆動開始負荷を設定し、か
つそれを変速装置の変速段に応じて適切に設定すること
により、変速装置の各変速段に応じた最適な出力特性を
得るとともに、低速段での良好な加速性を確保しながら
不要なエアポンプの駆動を回避してエアポンプの信頼性
の向上を図ることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、上述
の如く変速装置を介して外部負荷に連結されるエンジン
の吸気系路の途中に、エンジンによって駆動されその駆
動がエンジンの負荷に応じてオン・オフされるエアポン
プと、該エアポンプの吸込側と吐出側とをエアポンプを
バイパスして連通する連通路と、該連通路を上記エンジ
ンの負荷に応じて開閉する制御弁とを設け、上記エアポ
ンプの駆動時に上記制御弁を閉弁させるようにしたエン
ジンの過給制御装置を対象とする。そして、エンジン負
荷に応じて駆動がＯＮ−ＯＦＦされるエアポンプの駆動
開始基準点となる駆動開始負荷を複数段階に設定すると
ともに、この駆動開始負荷を、変速装置が低速段にセッ
トされている場合の方が高速段にセットされている場合
よりもより高負荷側となるように設定する駆動開始負荷
設定手段を設ける構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、エアポンプの駆動開始
負荷が複数段階に、かつ変速装置が低速段になる程高負
荷側に設定されているので、高出力が要求される変速装
置の高速段では、低負荷域から過給を開始してエンジン
出力が高められる。また、加速度性（ふき上がり）の良
い低速段では、高速段時よりも高負荷側から過給を開始
することにより、低速段での良好な加速性を確保しなが
ら、負荷が予め設定したエアポンプ駆動開始負荷に達す
るまではエアポンプは作動しないため徐行運転時の如く
低速段で低負荷運転される場合には過給は行なわれず、
不要なエアポンプの駆動が回避されることになる。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例を第１図ないし第５図を参
照して説明する。

第１図は本発明を全過給式エンジンの適用した第１実施
例の概略システムを示す。同図において、１は変速装置
（図示せず）を介して外部負荷に連結される自動車用エ
ンジン、２はこのエンジン１に吸気を供給する吸気系路
としての吸気通路である。

この吸気通路２の最上流端はエアクリーナ３を介して大
気に開口し、該エアクリーナ３直下流の吸気通路２に
は、吸入空気量を検出するエアフローメータ４が設けら
れている。また、吸気通路２の下流側にはアクセルペダ
ル１５の踏込量によって開度調整され吸入空気量を制御
するスロットル弁５およびその下流に燃料を噴射供給す
る燃料噴射弁６がそれぞれ配設されている。又、この吸
気通路２の上記エアフローメータ４とスロットルバルブ
５の中間位置には吸気を過給するベーン式のエアポンプ
７が配設されている。このエアポンプ７は、後述するコ
ントロールユニット８によって断・続制御される電磁ク
ラッチ９を介してエンジン１に連結されており、該電磁
クラッチ９のＯＮ−ＯＦＦ操作によって選択的に駆動又
は駆動停止せしめられる。

さらに、吸気通路２の上記エアポンプ７の吸込側と吐出
側とは、該エアポンプ７をバイパスする連通路１０を介
して相互に連通されている。この連通路１０には、該連
通路１０を開閉制御する制御弁１１が配設されている。
この制御弁１１は、後述するコントロールユニット８に
よって作動制御されるパルスモータ１２により開閉制御
される。

コントロールユニット８は、エアポンプ７の吐出側に設
けた圧力センサ１３から出力される吸気圧信号Ｃ１と、
上記スロットル弁５に付設したスロットル開度センサ１
４から出力されるスロットル開度信号（負荷信号）Ｃ２
と、後述するシフトスイッチ１６から出力されるシフト
信号Ｃ３とを受けて作動し、上記電磁クラッチ９にクラ
ッチ信号Ｃ４を、また上記パルスモータ１２に開閉弁信
号Ｃ５をそれぞれ出力して上記エアポンプ７と制御弁１
１の作動を制御し、エンジンの運転形態をエンジン負荷
に応じて過給運転と無過給運転に切換制御する。即ち、
このコントロールユニット８は、エンジンの運転状態が
過給運転領域（第４図において最大出力特性線図Ｌ_０と
後述する変速装置の各変速段に対応するエアポンプ７の
駆動開始負荷曲線Ｌ_１，Ｌ_２…とではさまれる各運転領
域）内にある場合には、制御弁１１を閉じた状態でエア
ポンプ７を駆動させて過給運転を行なわしめ、これに対
してエンジンの低負荷運転領域（第４図において上記し
た領域以外の領域）においてはエアポンプ７を停止させ
て制御弁１１を開き無過給運転を行なわしめるようにな
っている。

次に、上記コントロールユニット８の制御に基づくエア
ポンプ７と制御弁１１との作動特性を変速装置の変速段
位置に関連して詳細に説明する。尚、シフトスイッチ１
６は、５段変速式変速装置の各変速段位置に対応したシ
フト信号Ｃ３を出力するようになっている。

エアポンプ７は、第２図ないし第４図に示す如くその駆
動停止基準点となる駆動停止負荷に対応するスロットル
開度は開度θ_１に固定されているが、その駆動開始基準
点となる駆動開始負荷に対応するスロットル開度は、変
速装置の変速段に応じて５段階に設定されている。即
ち、エアポンプ７の駆動開始負荷に対応する開度は、第
２図及び第３図に示す如く変速段が５速（オーバトッ
プ）に設定されている場合には開度θ_２（θ_２＞θ_１）
に、４速に設定されている場合には開度θ_３（θ_３＞θ
_２）に、３速に設定されている場合には開度θ_４（θ_４
＞θ_３）に、２速に設定されている場合には開度θ
_５（θ_５＞θ_４）に、１速に設定されている場合には開
度θ_６（全開＞θ_６＞θ_５）にそれぞれ設定されてい
る。この各変速段における各スロットル開度のうち、１
速及び２速の変速段に対応する開度θ_６，θ_５は、この
変速段が通常は加速度性（ふき上がり）の良い運転域で
あることから、比較的高開度（高負荷側）側に設定され
ている（換言すれば、低負荷域では過給を行わないよう
にしている）。これに対して３速から５速までの変速段
に対応する開度θ_４，θ_３，θ_２は、この変速段が通常
は高出力の要求される運転域であるところから比較的低
開度（低負荷）側に設定されている（換言すれば、より
低負荷域から過給が行われるようにしている）。このこ
とにより、エアポンプ７の駆動開始負荷が複数段階に設
定されているとともに、このエアポンプ７の駆動開始負
荷を、変速装置が低速段に設定されている場合の方が高
速段に設定されている場合よりもより高負荷側になるよ
うに設定する駆動開始負荷設定手段１７が構成されてい
る。

従って、第４図に示す如く高出力が要求される高速段に
おいては、より低負荷運転域から過給が開始されるた
め、高速段での出力特性が向上し、スムーズで且つパワ
フルな出力性能が得られることになる。また低速段にお
いては、低負荷運転域でのエアポンプ７の駆動が停止さ
れるため、例えば徐行運転時の如く低速段で低負荷運転
を行なう場合（換言すれば、低出力運転領域）での不要
なエアポンプ７の駆動が回避されて、エアポンプ７の信
頼性を向上させることができ、また出力ロス（エアポン
プ７の駆動トルクロス）を低減できる。また、この低速
段は加速度性（吹き上がり）が良好で、しかも実際の加
速要求時である高負荷運転域ではエアポンプ７の駆動に
よる過給が行われて出力アップが図られるので、良好な
加速性を確保することができ、何ら運転性に問題はな
い。

又、この実施例においては、変速段がどの位置に設定さ
れていてもエアポンプ７の駆動開始負荷と駆動停止負荷
の間に所定のヒステリシスが設けられているため、該エ
アポンプ７のサージング発生が効果的に防止されること
になる。

また、制御弁１１は、第２図に示す如く前記エアポンプ
７と同様にその開作動開始の基準となるエンジン負荷に
対応するスロットル開度θ_７は固定的に設定されるが、
その閉作動開始の基準となるエンジン負荷に対応するス
ロットル開度は前記変速装置の変速段に応じて５段階に
設定されている。即ち、制御弁１１は閉作動開始負荷に
対応するスロットル開度は、変速段が５速に設定されて
いる場合には開度θ_２に、４速に設定されている場合に
は開度θ_３に、３速に設定されている場合には開度θ_４
に、２速に設定されている場合には開度θ_５に、１速に
設定されている場合には開度θ_６にそれぞれ設定され
る。即ち、制御弁１１の閉作動開始位置は、それぞれ同
一変速段に対応するエアポンプ７の駆動開始負荷と同一
値に設定されている。又、この制御弁１１は、その閉方
向作動時には、エアポンプ７の駆動開始と同時に閉作動
を開始して徐々に全閉となる。即ち、変速段が５速のと
きには開度θ_２で閉作動を開始して開度θ_８で全閉とな
り、４速のときには開度θ_３で閉作動を開始して開度θ
_９で全閉となり、３速のときには開度θ_４で閉作動を開
始して開度θ_１０で全閉となり、２速のときには開度θ
_５で閉作動を開始して開度θ_１１で全閉となり、１速の
ときには開度θ_６で閉作動を開始して開度θ_１２で全閉
となるため、エアポンプ７の駆動開始直後においては該
エアポンプ７によって加圧された吸気の一部が連結路１
０からエアポンプ７の上流側へリリーフされ、吸気圧は
徐々に立上がる。また、制御弁１１の開方向作動時に
は、エアポンプ７が駆動停止する開度θ_１よりも高負荷
側の開度θ_７において該制御弁１１の開作動が開始され
ているため、エアポンプ７による過給効果が制御弁１１
の開作動に伴って次第になくなり、吸気圧はエアポンプ
７の駆動停止後徐々に低下する。従って、エアポンプ７
の駆動開始時及び駆動停止時ともに急激な吸気圧変動が
なく、運転者に不快感を与えるトルクショックの発生が
未然に防止されるようにしている。

続いて、コントロールユニット８によるエアポンプ７の
駆動制御を第５図のフローチャートを参照して説明する
と、先ず、ステップＳ_１でイニシャライズしたのち、ス
テップＳ_２でエアポンプ７の駆動特性を第４図に示すマ
ップ図から読込む。次に、ステップＳ_３で現在の変速段
を検出し、さらにステップＳ_４でこの変速段におけるエ
アポンプ７の駆動開始負荷に対応するスロットル開度θ
ｉを読込んだのち、ステップＳ_５で現在のスロットル開
度θを検出し、ステップＳ_６でこの検出開度θと前記開
度θｉとの大小に応じてエアポンプ７の駆動又は停止信
号（クラッチ信号Ｃ４）を出力してエアポンプ７を駆動
制御する。

上記の如く変速装置の変速段に応じてエアポンプ７の駆
動開始負荷を制御すると、各変速段の機能特性に合せた
過給特性が得られる。即ち、高出力が要求される高速段
においてはより低負荷域からエアポンプ７を駆動させて
よりパワフルで且つスムーズな出力性能を実現すること
ができ、これに対して加速度性（ふき上がり）の良い低
速段においては高速段の場合よりもより高負荷側におい
てエアポンプ７を駆動させることにより、良好な加速性
を確保しながら、不要なエアポンプ７の駆動を回避して
エアポンプ７の信頼性の向上を得ることが可能となる。

第６図は本発明の第２実施例として部分過給式エンジン
に適用した場合を示す。尚、第１図と同一部分について
は同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

第６図において、２０および２１はそれぞれエンジン１
の吸気系を構成する主吸気系および補助吸気系である。
上記主吸気系２０は、上流端がエアクリーナ３に接続さ
れ下流端としての主吸気ポート２２ａがエンジン１の燃
焼室１ａに開口した主吸気通路２２によって構成され、
該主吸気通路２２には、主吸気通路２２からの吸入空気
量を制御する主スロットル弁２３が配設されている。ま
た、上記主吸気通路２２の主絞り弁２３下流には燃料噴
射弁２４が、さらに上流には全吸入空気量を検出するメ
ジヤリングプレート型のエアフローセンサ２５がそれぞ
れ配設されており、該エアフローセンサ２５にはそのメ
ジヤリングプレートの回動角度を検出するポテンション
メータ２６が接続され、該ポテンションメータ２６の出
力信号（吸入空気量信号）は、上記主スロットル弁２３
の開度を検出するスロットル開度センサ２７のスロット
ル開度信号およびエンジン回動数信号Ｓと共にコントロ
ールユニット２８に入力されている。

一方、上記補助吸気系２１は、上流端が上記主吸気通路
２２のエアフローセンサ２５下流で主スロットル弁２３
上流に連通し、下流端としての補助吸気ポート２９ａが
エンジン１の燃焼室１ａに開口した補助吸気通路２９に
よって構成され、該補助吸気通路２９の途中にはエンジ
ン１に電磁クラッチ９を介して駆動連結されその駆動が
エンジン１の負荷に応じてＯＮ−ＯＦＦされるエアポン
プ７が配設されている。また、上記補助吸気通路２９の
エアポンプ７下流には、上記主スロットル弁２３に対
し、上記コントロールユニット２８によって制御される
連動制御機構３０を介して連結され、該主スロットル弁
２３が設定開度に開かれるまでのエンジンの低負荷運転
のときには閉作動したままで、主スロットル弁２３が設
定開度以上開かれるエンジンの高負荷運転になると開作
動する補助スロットル弁３１が配設されている。

さらに、上記補助吸気系２１には、一端が補助吸気通路
２９のエアポンプ７下流で補助スロットル弁３１上流に
開口し、他端が補助吸気通路２９のエアポンプ７上流に
開口する連通路３２が設けられ、該連通路３２にはリリ
ーフ弁３３が介設されており、エアポンプ７の作動時
（過給時）、エアポンプ７下流の補助吸気通路２９の圧
力（過給圧）が設定圧以上になると、上記リリーフ弁３
３の開作動によりその圧力を連通路３２を介してエアポ
ンプ７上流の補助吸気通路２９に逃がして、上記過給圧
を設定圧に保持するようにしている。さらに、上記リリ
ーフ弁３３には、上記コントロールユニット２８によっ
て制御され、リリーフ弁３３のリリーフ圧を可変制御し
て過給圧を制御する過給圧コントロールソレノイド３４
が連結されており、エアポンプ７の非作動による無過給
時には上記リリーフ圧をほぼ零にしてリリーフ弁３３を
実質的に開弁させる一方、エアポンプ７の作動による過
給時には過給圧が所定値になるようリリーフ圧を設定値
に保持して実質的に閉弁するようにした制御弁１１を構
成している。

さらにまた、上記主吸気ポート２２ａには主吸気弁３５
が、また上記補助吸気ポート２９ａには補助吸気弁３６
がそれぞれ配設されており、両吸気弁３５，３６のバル
ブタイミングは、主吸気弁３５の開弁終期すなわち吸気
行程の後半から圧縮行程にかけて補助吸気弁３６が一部
オーバラップして開くように設定されている。尚、吸気
の各ポート２２ａ，２９ａへの逆流を防止する点から
は、オーバラップさせずに主吸気弁３５の閉弁後、すな
わち圧縮行程において補助吸気弁３６を開くように設定
することが好ましい。

以上により、エンジンの低負荷運転域では、主吸気系２
０（主吸気通路２２）から混合気を自然吸入によりエン
ジン１に供給する一方、エンジンの高負荷運転域では、
主吸気系２０からの混合気に加えて少なくとも圧縮行程
において補助吸気系２１（補助吸気通路２９）からエア
ポンプ７の作動による加圧空気をエンジン１に供給する
ようにしたいわゆる部分過給システムが構成されてい
る。尚、３７は補助吸気弁３６のバルブタイミングを制
御する動弁機構、３８は排気ポート、３９は該排気ポー
ト３８に配設された排気弁、４０は過給機を冷却するイ
ンタークーラである。

そして、本例の場合も、上記コントロールユニット２８
により、上記エアポンプ７の駆動開始負荷が複数段階に
設定されているとともに、このエアポンプ７の駆動開始
負荷を、変速装置が低速段に設定されている場合の方が
高速段に設定されている場合よりもより高負荷側に設定
するようになされており、上記第１実施例と同様の作用
効果を奏する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの過給制御装置
によれば、エアポンプの駆動開始負荷を、変速装置が低
速段に設定されている時の方が高速段に設定されている
時よりもより高負荷側になるようにしたので、高出力が
要求される高速段に変速装置が設定されている場合には
より低負荷域から過給効果を得て出力特性の向上を図る
ことができ、また加速度性（ふき上がり）の良い低速段
に設定されている場合には高負荷域のみにおいて過給を
行って、低速段での良好な加速性を確保しながら、エン
ジン負荷が所定のエアポンプ駆動開始負荷に達するまで
はエアポンプによる過給作用を行わないため、低速段で
低速・低負荷走行を行う徐行運転時等での不要なエアポ
ンプの駆動を回避してエアポンプの信頼性の向上を図る
ことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は第１実施例を
示す全体概略システム図、第２図は第１図に示したエア
ポンプと制御弁の制御特性図、第３図は変速段に対する
エアポンプの駆動開始負荷曲線図、第４図は各変速段に
対するエアポンプの駆動開始負荷を示すトルク曲線図、
第５図はコントロールユニットの制御フローチャートで
ある。第６図は第２実施例を示す全体概略システム図で
ある。 １…エンジン、２…吸気通路、７…エアポンプ、８…コ
ントロールユニット、１０…連通路、１１…制御弁、１
７…駆動開始負荷設定手段、２２…主吸気通路、２８…
コントロールユニット、２９…補助吸気通路、３２…連
通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】変速装置を介して外部負荷に連結されるエ
   ンジンの吸気系路の途中に、エンジンによって駆動され
   その駆動がエンジンの負荷に応じてオン・オフされるエ
   アポンプと、該エアポンプの吸込側と吐出側とをエアポ
   ンプをバイパスして連通する連通路と、該連通路を上記
   エンジンの負荷に応じて開閉する制御弁とを設け、上記
   エアポンプの駆動時に上記制御弁を閉弁させるようにし
   たエンジンの過給制御装置において、上記エアポンプの
   駆動開始負荷が複数段階に設定されているとともに、上
   記エアポンプの駆動開始負荷を、上記変速装置が低速段
   に設定されている場合の方が高速段に設定されている場
   合よりもより高負荷側になるように設定する駆動開始負
   荷設定手段が設けられていることを特徴とするエンジン
   の過給制御装置。