JPS61265332A - 内燃機関の過給圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は機械式過給機付きの内燃機関の過給圧制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

機械式過給圧付きの内燃機関では、過給機はクラッチを
介して又は直接クランク軸に連結される。

エンジンの回転がクラッチを介し又は直接機械式過給機
に伝達され、過給作動が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

過給機を備えたエンジンでは加速運転に移行したときの
点火装置に要求電圧が高くなる。特に、減速燃料カット
されている状態から急加速するような場合は、点火栓電
極が冷えていることが重なって点火装置の要求電圧が高
くなる問題点がある。

この対策として、特開昭５９−１５６２６号のように、
クラッチの係合への切替え時点から過給を徐々に強くし
、所定時間おいてから全過給能力を発揮させるようにす
ることが考えられる。ところが、この従来の過給機の制
御では加速運転において常時過給機の作動への切替えが
緩慢にしか行われないため、加速性能の面で問題があっ
た。

この発明はこのような問題点を解決し、点火装置の要求
電圧が高い加速運転時にのみ過給効果を弱めそれ以外の
加速時には十分な過給効果を得ることができるようにす
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図において、吸気管Ａに機械式過給機Ｂを配置し、
機関の出力軸Ｃの回転によって機械式過給機Ｂを駆動す
る内燃機関において、機関の燃料供給停止条件を検知す
る燃料カット検知手段Ｄ、燃料カットから燃料供給への
復帰の近傍における所定期間を検知するタイマ手段Ｅ及
びその期間において、過給機による過給状態が弱まるよ
うに過給機を制御する過給状態制御手段Ｆより成る。

〔作　用〕

燃料カット手段りは燃料カットが行われている時点を検
知する。タイマ手段Ｅは燃料力・ノドから燃料供給に復
帰される近傍の期間を検知する。タイマ手段Ｅにより検
知される期間において、過給状態制御手段Ｆは過給機Ｂ
による過給状態を弱めるように制御する。その時間が経
過後は過給状態制御手段Ｆは過給機Ｂをその全能力が発
揮されるように制御する。

〔実施例〕

第２図に第１実施例の全体構成を示す。１０はシリンダ
ブロック、１２はピストン、１４はコネクティングロッ
ド、１６はクランク軸、１８は燃焼室、１９は点火栓、
２０はシリンダヘッド、２２は吸気弁、２４は吸気ボー
ト、２６は排気弁、２８は排気ボートである。２９はデ
ィストリビュータである。

吸気ボート２４は吸気管３０に接続される。吸気管３０
に燃料噴射弁３１、スロットル弁３２が配置され、その
上流にエアフローメータ３４、エアクリーナ３６が位置
する。スロットル弁３２の下流に機械式過給機３８が位
置する。機械式過給機３８はこの実施例ではルーツポン
プであり、一対のロータ４０を備え、同ロータがハウジ
ングに対して微小間隙を維持しながら回転することによ
り圧縮作動が行われる。一対のロータ４０のうちの一方
の回転軸４０°上にクラッチ４１を介してプーリ４２が
設けられ、このプーリ４２はベルト４４を介してクラン
ク軸１６上のプーリ４６に連結される。第２図に模式的
に示すようにこのクラッチ４１は電磁式のクラッチであ
り、一対の摩擦板４８．５０とソレノイド５２とより成
り、ソレノイド５２を通電制御することにより摩擦板４
８．５０の係合を制御するものである。

過給機３８をバイパスするようにバイパス通路５６が配
置され、同バイパス通路５６の一端はスロットル弁３２
の下流で過給機３８の上流の吸気管３０に接続され、バ
イパス通路５６の他端は過給機３８の下流の吸気管３０
に接続される。バイパス通路５６にバイパス制御弁５８
が配置される。

バイパス制御弁５８はダイヤフラム機構６０のダイヤフ
ラム６０ａに連結される。ダイヤフラム６０ａの片面に
ダイヤフラム室６０ｂが形成され、このダイヤフラム室
６０ｂ中にばね６０Ｃが配置され、バイパス制御弁５８
を閉方向に付勢している。ダイヤフラム室６０ｂは、切
替弁６２によって、スロットル弁３２の下流の圧力ポー
トロ４に直接又は遅延機構６６を介して切替え的に連通
される。切替弁６２は電磁式であって消磁されていると
きは白抜きのボート位置をとり、ダイヤフラム室６０ｂ
は遅延機構６６を介して圧力ポートロ４に連通される。

遅延機構６６はオリフィス６６ａとチェック弁６６ｂと
より成る。遅延機構６６によって圧力ポートロ４の大気
圧はチェック弁が閉であることからオリフィス６６ａに
よって遅延されて伝達される。一方圧力ポート６４が負
圧のときはチェック弁６６ｂが開となり、負圧は瞬間的
に伝達される。切替弁６２が通電されると、ダイヤフラ
ム６０ｂは直接に圧力ポートロ４に連通される。

６８はクラッチ４１及び切替弁６２の作動を制御する制
御回路であり、マイクロコンピュータシステムとして構
成される。制御回路６８はマイクロプロセシングユニッ
ト（ＭＰＵ）６８ａと、メモリ６８ｂと、入力ポートロ
８Ｃと、出力ポートロ８ｄと、これらを相互に連結する
バス６８ｅとより成る。入力ポートロ８Ｃには各センサ
からの信号が入力される。前記エアフローメータ３４か
らは吸入空気量Ｑに関する信号が得られる。スロットル
センサ７０がスロットル弁３２に連結され、スロットル
弁３２の開度に関する信号ＴＨが入力される。また、ク
ランク角センサ７２．７３がディストリビュータ２９に
設置される。第１のクランク角センサ７２は、クランク
角の例えば３０”毎の信号を発生し、エンジン回転数Ｎ
Ｅを知ることができると共に、クランク角割り込みルー
チンの要求信号となる。第２のクランク角センサ７３は
クランク角の７２０°毎の信号Ｇを発生し基準信号とな
る。出力ポートロ８ｄからはメモリ６８ｂに格納されて
いる制御プログラムに従ってクラッチ４１のソレノイド
５２及び切替弁６２に駆動信号が送られると共に、燃料
噴射弁３１に燃料噴射信号を供給し、更にイグナイタ６
９を介してディストリビュータ２９に点火信号が印加さ
れる。以下その制御プログラムの内容をこの発明の関連
部分に限って説明する。第３図は燃料噴射ルーチンを概
略的に示す。このルーチンはクランク角センサ７２．７
３によって検知される所定のクランク角において実行さ
れる。１００のステップではフラグＦＣＵＴが１か否か
判定れる。後述するように、このフラグＦＣＵＴは燃料
カット時セットされ、燃料カットから復帰するとリセッ
トされる。　１００のステップでフラグＦＣＵＴ＝１と
すれば、１０２のステップに進み燃料噴射量ＴＡＵにＯ
を入れる。ＦＣＵＴ　＝　０のときはに進みＴＡＵが周
知のように運転条件に応じて演算される。このようにし
て演算されたＴＡＵに応じた燃料噴射量が得られるよう
に燃料噴射信号が出力ポートロ８ｄより燃料噴射弁３１
に供給される。

第４図は燃料カットフラグＦＣＵＴの制御ルーチンを示
す。このルーチンは所定時間間隔で実行される。１２０
のステップではＦＣＵＴが１か否か判定される。ＮＯの
場合は１２２に進み、スロットルセンサ７０のアイドル
接点ＬＬがＯＮか否か判定する。スロットル弁３２がア
イドル位置のときは１２４に進みエンジン回転数ＮＥが
所定値ｂ１より大きいか否か判定される。Ｙｅｓのとき
は減速燃料カット条件と判定され、１２６に進み燃料カ
ットフラグＦＣＵＴがセットされる。アイドル接点ＬＬ
がＯＦＦのとき、又はＯＮでも回転数ＮＥが所定値ｂ１
より大きくないときは、減速燃料カット条件でなく１３
２に進む。

フラグＦＣＵＴがセットされているときは１２０より１
２８に進み、アイドル接点がＯＦＦになっているか否か
判定される。１３０では回転数が所定値ｂｚ　　（＞ｂ
ｌ）より大きいか否か判定される。アイドル接点がＯＦ
’Ｆでない場合、又はＯＦＦであっても回転数が所定値
以上に増加した場合は減速燃料カット状態でなくなった
と判断し、１３２に進み燃料カットフラグＦＣＵＴかリ
セットされる。

第５図は過給機の作動ルーチンを示す。このルーチンも
所定時間間隔毎に実行される時間割り込みルーチンであ
る。１４０のステップではフラグＦＳＣが１か否か判定
される。このフラグＦＳＣは過給機３８の作動によって
セットされ、過給機３８が停止されるとリセットされる
フラグである（第７図（ニ））。ＦＳＣがＯとすればＮ
ｏと判定され、１４２に流れ、吸入空気量一回転数比Ｑ
／２が所定値３１以上か否か判定される。Ｑ／Ｎが所定
値ａ１に達していない場合はＮＯと判定され、１４８に
進み出力ポートロ８ｄよりクラッチ４１のソレノイド５
２に消磁信号が送られる。そのため、クランク軸１６の
回転は過給機３８の回転軸４０“に伝達されず、過給機
３８は作動されない。吸入空気はその殆んどがバイパス
通路５６を介して燃焼室１８に供給される。１５０のス
テップはフラグＦＳＣのリセットを示す。

Ｑ／Ｎが所定値ａ１より大きい場合は１４２より１５２
に進む。出力ポートロ８ｄよりクラッチ４１のソレノイ
ド５２に励磁信号が印加されクラッチの摩擦板４８と５
０とは係合され、その結果クランク軸１６の回転は過給
機３８の回転軸に伝達される。そのため過給運転が行わ
れる。１５４はフラグＦＳＣのセットを示す。

エンジンが高負荷のまま次の割り込みを実行したとすれ
ば、１４０のステップではフラグＦＳＣが１であること
がらＹｅｓと判定され、１５６に進み、負荷に相当する
Ｑ／Ｎが所定値ａ２より小さいか否か判定される。ヒス
テリシスを付けるためａ２＜ａｌとなっている。Ｑ／Ｎ
がａ２より低下していない場合は１５６より１５２に進
み、クラッチ４１の係合が維持される。

Ｑ／Ｎが所定値ａ２より低下すると、１４０より１５６
に流れて、１５６でＹｅｓと判定されるため、１４８以
下に進み、クラッチ４１は開放されて過給機３８が停止
されるという低負荷時の作動モードに入る。

第６図は切替弁６２の作動ルーチンを示し、このルーチ
ンも所定時間間隔毎に実行される時間割り込みルーチン
である。１７０のステップでは燃料カットフラグＦＣＵ
Ｔが１か否か判定される。燃料カット中の場合は、１７
２に進みタイマｔがクリヤされる。このタイマは燃料カ
ットから燃料供給状態に復帰した後の経過時間を測定す
るソフトウェア上のタイマである。１７３では切替弁６
２にＯＦＦ指令を印加し、アクチュエータ６０のダイヤ
フラム室６０ｂは遅延機構６６を介して圧力ポートロ４
に連通される。

１７０のステップでＦＣＵＴ＝０のときは燃料供給に復
帰したことを示す。この場合１７４に進み、１７４では
タイマｔがインクリメントされ、１７６ではタイマｔが
所定値１．）に達しているか否か判定される。燃料供給
状態への復帰からｔＱの時間が経過していないときは再
び１７３のルーチンに進み、切替弁６２をＯＦＦに維持
する。１７６で１（、の時間が経過していれば１７８に
進み、急加速か否かが判定される。この判定はスロット
ルセンサ７０からの信号レベルの変化率を計算し、それ
が所定値以上か否かによって実行すことができる。以上
述べたように緩加速時及び急加速でも１（、時間が経過
するまでは、クラッチ４１を係合させた後にバイパス制
御弁５８を徐々に閉鎖させることになる。

即ち、加速時においては圧力ポートロ４の圧力は殆んど
大気圧であることからチェック弁６６ｂは閉となり、大
気圧はオリフィス６６ａを介して緩慢にダイヤフラム室
６０ｂに導入される。従って、ダイヤフラム室６０ｂの
圧力は急速には大気圧とならず、徐々に大気圧とされ、
その結果ダイヤフラム６０ａはバイパス制御弁５８を徐
々に閉鎖することになる。叩ち加速の当初にバイパス通
路５６の開度は大きくそれから時間の経過とともにバイ
パス通路５６の開度が小さくなる。燃料カット中からの
加速実施例に急加速であっても加速の当初にバイパスが
大きく開いていることから、クラッチ４１の係合によっ
て過給機３８の回転速度が急上昇しても、点火系の要求
電圧が著しく高くなることは防止される。

時間ｔ（１が経過すると、１７６でＹｅｓとなり、１７
８に進み急加速か否か判定される。急加速ならば１８０
に進み、出力ポートロ８ｄより切替弁６２にＯＮ信号が
印加される。その結果、切替弁６２は黒塗りのポート位
置をとり、アクチュエータ６０のダイヤフラム室６０ｂ
は直接圧カポ−トロ４に連通される。加速運転時は圧カ
ポ−トロ４の圧力は殆んど大気圧であり、ダイヤフラム
室６０ｂの圧力は瞬間的にこの圧力となり、ばね６０ｃ
によってバイパスセンサ５８は閉鎖される。

その結果、バイパス通路５６に空気は流れず、過給機３
８からの空気はその全量が燃焼室に供給され、効率的な
過給が実行され、急加速に適したトルク上昇が得られる
。１８２はタイマｔがｔｇに固定される。以上のように
急加速時には切替弁６２が直ぐにＯＮとされ、トルクの
立ち上がりが迅速となり、加速感を良好とすることがで
きる。

第７図はこの発明の作動を示すタイミング図である。燃
料カットからの加速時（Ｘｔ）の時点で燃料供給が復帰
後タイマ値ｔは徐々に増加しくｍｌ）、急加速でも緩加
速でも切替弁はその間（ｔ□　）ＯＦＦに維持される。

ｔ□時間経過した後の急加速時（１２）にはタイマはす
ぐに所定値ｔ□になり（ｍ２）切替弁６２は直ぐにＯＮ
とされる。尚、必要に応じて急加速の判断（ステップ１
７８）はせず燃料カットからの復帰後一定時間ｔ。

の経過後では加速時は一律にＶＳＶ６２を作動させず遅
延させないこともできる。

１、）経過前に急加速が起こったばあいには緩加速時と
同様にｔ□の間は■ＳｖがＯＦＦされ過給圧の上昇が制
御される。

第８図は第２実施例の構成を示す。第２図のバイパス制
御弁５８、ダイヤフラムアクチュエータ６０、切替弁６
２、遅延機構６６の代わりに、バイパス通路５６上に電
磁式のバイパス制御弁８０が設けられ、バイパス制御弁
８０のアクチェエータ８０ａは制御回路６８の出カポ−
）６８ｄに接続される。アクチュエータ８０ａは第９図
のようなデユーティ信号により駆動される。ここにデユ
ーティ比とはデユーティ信号における一周期しにおいて
ＯＮ時間Ｘの締める割合とする。第１０図のようにデユ
ーティ比が１のときバイパス制御弁８０はバイパス通路
５６を全閉とし、デユーティ比がＯのときバイパス通路
５６は全開となる。即ちデユーティ比の増大に応じ減少
するバイパス流量が得られることになる。制御回路６８
はエンジン運転条件に応じてクラッチ４１を駆動し過給
機３８を制御すると共にアクチュエータ８０ａヘデユー
テイ信号を印加しバイパス制御を実行する。

第１１．１２図は制御プログラムのフローチャートを示
すものである。

第１１図は燃料カットから復帰してから所定時間を示す
フラグＦｘの制御ルーチンを示す。燃料カット時はＦＣ
ＵＴが１であるため、２００より２０２に進み、タイマ
ｔがＯにクリヤされる。２０４ではフラグがリセットさ
れる。燃料カントから復帰されると、ＦＣＵＴ＝１であ
るため、２００より２０６に進み、ｔがインクリメント
される。２０８で所定時間ｔ□が経過しているか否か判
定される。経過のときは２１２に進み、フラグＦｘがセ
ットされる。

１（、を経過していないときは２１４に進み、フラグＦ
ｘがリセットされる。

第１２図はバイパス制御弁及び過給機の制御ルーチンで
ある。低負荷運転においては２２０のステップより２２
２のステップを経て２２６のステップに進む。２２６の
ステップでは出力ポートロ８ｄよりデユーティ比零の信
号ＤＵＴＹが印加される。従って、バイパス制御弁８０
は全開される。次に２２８に進み、低負荷域では過給機
３８は停止される。

加速運転時若しくは高負荷運転時は２２０のステップよ
り２２２を介して２３０に進む。２３０ではデユーティ
比ＤＵＴＹが１又は１より大きし；かどうか判定され、
Ｙｅｓのときは２３２に進み、出力ポートロ８ｄよりア
クチュエータ８０ａにデユーティ比ＤＵＴＹを１とする
信号が印加され、２３４で過給機３８が作動される。デ
ユーティ比ＤＵＴＹが１に達していないときは２３６に
進み、フラグＦｘが１かどうか判定される。燃料カント
からの加速では初期にはＦｘ＝０であるため、２３８に
分岐され、ＤＵＴＹがαだけインクリメントされる。従
って、燃料復帰後のデユーティ比は次第に大きくなって
ゆく。また緩加速時にもＤＵＴＹは徐々に大きくされる
。

燃料が復帰して暫（経過するとＦｘ＝ｌであるため、２
４０に進み急加速時には２３２に進み、ＤＵＴＹを１と
され、そのためバイパス制御弁８０は全閉となる。その
結果、過給機３８はその全能力を発揮するためトルクの
急速な立ち上がりが得られる。

高負荷運転から低負荷運転に移行すると２２０より２３
６を経て２２６に進み、デユーティ比は零に設定される
。２２８のステップで過給機の作動は停止される。

第１３図はこの実施例の作動を示す。ＴＯの燃料カット
に入った時点を示し、ＦＣＵＴはセ・ントされる。Ｔｘ
は燃料カットからの加速開始時であり、デユーティ比Ｄ
ＵＴＹは（ト）の■のようにαづつ太き（なり、ｔｏが
経過すると１となる。

このようなデユーティ比の制御によって、過給機による
過給効果は徐々に高まり、燃料力・ノドから復帰した後
の過給効果を徐々に高め、点火系への負担を最小限とす
ることができる。

第１４図は第３実施例を示す。この実施例はバイパス通
路を備えない点が第１、第２の実施例と相違する。バイ
パス制御の代わりにクラッチ４１の係合速度を緩加速と
急加速とで変えることにより同一目的を達成するもので
ある。出力ポートロ８ｄからはクラッチ４１のソレノイ
ド５２にデユーティ信号ＤＵＴＹ“が印加され、クラッ
チ４１の係合速度が制御される。即ち、デユーティ比０
がクラッチの開放に、デユーティ比１がクラッチの係合
に相当しその中間のデユーティ比ではクラッチは部分的
に滑ることになる。

第１５図は制御フローチャートを示す。低負荷時には３
００より３０２を経て３０６のステップに流れ、デユー
ティ比がＯの信号ＤＵＴＹ’がクラッチソレノイド５２
に印加される。そのため、クラッチ４１は開放され、過
給機３８は作動しない。

燃料カットからでない急加速時は、３００より３０２．
３０８，３１０，３１１を経て３１２に進み、出力ポー
トロ８ｄよりクラッチ４１のソレノイド５２にデユーテ
ィ比１の信号が印加される。そのため、クラッチ４１は
急速係合され、過給機は全能力を発揮しトルクが立ち上
がることができる。

燃料カットからの加速時は３００より３０２を経て、３
０８に流れ、ＤＵＴＹ’＜１であり、３１０に流れ、３
１０ではＦｘ＝０であることから３１４に進み、デユー
ティ比ＤＵＴＹ’がα６だけインクリメントされる。従
って、第１５図のルーチン実行の度にクラッチ４１の係
合は深まり、過給機３８の回転は燃料カットからの加速
の開始からの時間とともに徐々に増大することになり、
最終的にはデユーティ比ＤＵＴＹ’は１となる。このよ
うに、燃料カットからの復帰時はクラッチ４１の摩擦板
４８．５０が徐々に繋がることにより、点火系の負担を
減少することができる。

以上の実施例では過給機の作動切替えをＱ／Ｎで行なっ
ているがエンジン回転数、その他のエンジン運転条件因
子による制御を加えることもこの発明に包含される。

第１６図はクラッチを備えず、過給機３８をクランク軸
１６によって常時駆動するものへのこの発明の応用を示
す。過給機３８の回転軸４２°上にプーリ４２′が固定
され、ベルト４４によってクランク軸上のプーリ４６に
連結される。その他の構成は第２図と同じである。第１
７図は切替弁６２の駆動ルーチンのフローチャートであ
り、第６図と同様であり、説明を省略する。

第８，１４図の第２、第３実施例ではデユーティ制御を
行なっているがその他の手段によってバイパス制御弁や
、クラッチの連続制御を行なうことができる。たとえば
、ステップモータ等の回転モータによってバイパス制御
弁を連続駆動してもよい。

〔発明の効果〕

この発明によれば過給機の停止から作動への切替え時点
において燃料カットからの復帰かを検知し、燃料カット
からの復帰の場合は過給効果が徐々に高まるように制御
し、一方それ以外の通常の加速の場合は瞬時に全過給を
行なうように制御し、これによって点火系の負担の減少
と加速性能及び運転性との双方の要求を調和することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図は第１実施例の全体概略図９ 第３図から第６図は第１実施例の制御作動を説明するフ
ローチャート図。 第７図は第１実施例の作動タイミング図。 第８図は第２実施例の全体概略図。 第９図はバイパス制御弁駆動用のデユーティ信号を説明
する図。 第１０図はデユーティ比とバイパス量との関係を説明す
る模式グラフ。 第１１図、及び第１２図は第２実施例の作動制御を説明
するフローチャート図。 第１３図は第２実施例の作動タイミング図。 第１４図は第３実施例の全体構成図。 第１５図は第３実施例の制御作動を説明するフローチャ
ート図。 第１６図は第４実施例の全体構成図。 第１７図は第４実施例の制御作動を説明するフローチャ
ート図。 １６・・・クランク軸 ３２・・・スロットル弁 ３８・・・過給機 ４１・・・クラッチ ５６・・・バイパス通路 ５８・・・バイパス制御弁 ６０・・・アクチュエータ ６２・・・切替弁 ６６・・・遅延機構 ６８・・・制御回路 ８０・・・バイパス制御弁 ８０ａ・・・アクチュエータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．吸気管に機械式過給機を配置し、機関出力軸の回転
   によって機械式過給機を駆動する内燃機関において、 機関の燃料供給停止条件を検知する燃料カット検知手段
   、 燃料カットから燃料供給への復帰の近傍における所定期
   間を検知するタイマ手段、及び、 その期間において、過給機による過給状態が弱まるよう
   に過給機を制御する過給状態制御手段、より成る過給圧
   制御装置。
2. ２．上記過給状態制御手段は過給機をバイパスするバイ
   パス通路と、バイパス通路に設置されるバイパス制御弁
   手段と、バイパス制御弁手段を駆動するアクチュエータ
   と、上記期間においてアクチュエータをバイパス通路が
   部分的に開放するように駆動する駆動手段とより成る特
   許請求の範囲１．の過給圧制御装置。
3. ３．アクチュエータはダイヤフラム式であり、前記駆動
   手段は、ダイヤフラムを圧力源に直結する位置とオリフ
   ィスを介して連結する位置との間で切り替わる切替弁で
   ある特許請求の範囲２．に記載の過給圧制御装置。
4. ４．アクチュエータは電動式であり、駆動手段は該期間
   においてバイパス通路が部分的に開放するように電動式
   アクチュエータへの駆動信号を形成する制御回路である
   特許請求の範囲２．に記載の過給圧制御装置。
5. ５．過給状態制御手段は、上記期間においてクラッチ手
   段の係合力を低下させるようにクラッチを駆動するクラ
   ッチ駆動手段である特許請求の範囲１．に記載の過給圧
   制御装置。