JPH057538B2

JPH057538B2 -

Info

Publication number: JPH057538B2
Application number: JP18020086A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Yoshioka; Hidemi Oonaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1986-08-01
Publication date: 1993-01-29
Also published as: JPS6338613A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はルーツブロワの様なエンジン駆動式回
転容積型過給機を備えたエンジンの過給圧制御装
置に関する。

〔関連技術と問題点〕

ルーツブロワの様な過給機は電磁クラツチを介
してエンジンにより駆動される。吸気系には過給
機と並例にバイパスが設けてあり、このバイパス
はバイパス制御弁により開閉される。電磁クラツ
チを接続して過給機を回転させた上でバイパスを
閉じればエンジンは過給される。

この種のエンジン駆動式過給機は排気ターボ過
給機に較べて過給レスポンスに優れているので、
急加速時に迅速に機関出力を増加できるという利
点がある反面、過給開始時に過給圧が急激に立上
るのでシヨツク（過給シヨツク）が発生したりノ
ツキングが発生するという問題がある。

また、この種の過給機の設計上の他の問題点は
電磁クラツチの耐久性が充分でないことである。
電磁クラツチは機関負荷が設定値以上になると接
続される。本出願人は、先に、電磁クラツチ接続
の負荷判定値を高地と平地とで切換え、高地では
軽負荷で電磁クラツチを接続する様にした過給圧
制御装置を提案した（昭和61年１月13日の特願昭
61−3639号）。これは、高地ではスロツトル開度
変化に対し過給によりトルクを向上させ、アクセ
ル踏み込み量を少なくして運転性を改善すると共
に、パワー増量の使用頻度を低減することを図つ
たものである。しかし、その反面、高地では電磁
クラツチのON／OFF頻度が増大することとな
り、電磁クラツチの摩耗を早めその耐久性に悪影
響を与えていた。また、平地に較べ高地では電磁
クラツチがONとなる期間が長いので、燃費を悪
化させていた。

〔発明の目的〕

本発明は前記問題点を解消し、過給シヨツクの
緩和、電磁クラツチの耐久性の向上、燃費の改善
を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明の過給圧制御装置は、第１図に示す様
に、内燃機関を過給する様になつた回転式容積型
過給機を吸気系に設け、機関に駆動される入力プ
リーを有する電磁クラツチを介して過給機を駆動
する様に構成し、吸気系には過給機のバイパスを
設けて該バイパスをバイパス制御弁により開閉す
るべく構成し、過給に際しては該バイパス制御弁
を閉じる前に電磁クラツチを接続する様になつた
過給機付き内燃機関において、車両走行地が高地
か否かを判定する高地判定手段と、機関負荷を検
出する負荷検出手段と、機関負荷が所定の負荷判
定値を超えた時に前記電磁クラツチを接続する電
磁クラツチ制御手段と、要求加速度を検出する加
速度検出手段と、要求加速度に応じてバイパス制
御弁を制御するバイパス制御弁制御手段とを備
え、高地では前記負荷判定値を平地より大きく設
定すると共に要求加速度に応じてバイパス制御弁
の閉弁速度を切換える様にしたことを特徴とす
る。

吸入空気の密度が大きく、過給によるトルク上
昇が大きい平地では、軽負荷で電磁クラツチが接
続されるので、過給シヨツクは抑制される。

空気密度が小さく、過給によるトルク上昇が小
さくなる高地では、平地より高負荷で電磁クラツ
チが接続されるので、電磁クラツチのON／OFF
頻度が減少する。また、バイパス制御弁の閉弁速
度は要求加速度に応じて切換えられ、加速度が小
さな条件では過給は緩慢に開始されるので、過給
シヨツクも少ない。

〔実施例〕

第２図を参照するに、エンジン１０の吸気系
は、エアクリーナ１２、吸気通路１４、エアフロ
ーメータ１６、スロツトル弁１８、等から成り、
燃料供給系は電子制御式燃料噴射弁２０を含んで
成る。吸気通路１４にはルーツブロワから成る過
給機２２およびバイパス２４が設けてある。過給
機２２は電磁クラツチ２６を介してエンジン１０
により駆動されるもので、電磁クラツチ２６の入
力プリー２８には伝動ベルト３０を介してクラン
クプリー３２から動力が伝えられる。エンジン作
動中に電磁クラツチ２６を接続すると過給機２２
は吸入空気を圧送するが、バイパス２４が閉じる
前は過給機はバイパス２４を経て過給機２２の吸
込側へ逃れるので、エンジンは過給されない。電
磁クラツチ２６はマイクロコンピユータから成る
エンジン制御コンピユータ（ECU）３４により
オン／オフ制御される。スロツトル弁１８はスロ
ツトル開度を検出するスロツトルセンサ３６に連
動しており、そのアナログ出力はECU３４に入
力される。エアフローメータ１６の出力信号も
ECU３４に送られる。クランク角センサ３５か
らの出力信号はECU３４に送られ、エンジン回
転数の検出に使用される。

バイパス２４はバイパス制御弁３８により開閉
される。この制御弁３８は、バイパス２４を開閉
する可動弁体４０、該弁体４０と連動するダイヤ
フラム４２、このダイヤフラム４２により隔成さ
れた圧力室４４と大気圧室４６、および復帰ばね
４８を有する。圧力室４４は電磁式切換弁５０の
出口ポート５２に接続されている。この切換弁５
０は２つの入口ポート５４，５６を有し、これら
の入口ポートいずれかが選択的に出口ポート５２
に接続される様になつている。即ち、ECU３４
により切換弁５０に通電した時には第２入口ポー
ト５６が出口ポート５２に接続され、通電を停止
した時には第１入口ポート５４が出口ポート５２
に接続される。

吸気通路１４には、スロツトル弁１８の上流に
おいて大気圧ポート５８が設けてあり、この大気
圧ポート５８は管路６０により切換弁５０の第２
入口ポート５６に接続されている。また、吸気通
路１４はスロツトル弁１８の下流において信号ポ
ート６２が設けてあり、吸気管圧力を取出す様に
なつている。周知の様に、この信号ポート６２に
おける吸気管圧力は、スロツトル弁１８の開度が
小さい時には負圧となり、スロツトル開度の増大
に応じて大気圧に近づく。この信号ポート６２は
負圧遅延装置６３を備えた管路６４により切換弁
５０の第１入口ポート５４に接続されている。

以上の構成によれば、電磁式切換弁５０に通電
すればバイパス制御弁３８の圧力室４４には大気
圧ポート５８の大気圧が印加され、制御弁３８は
閉弁する。通電停止すれば圧力室４４には信号ポ
ート６２の吸気管圧力が印加されるが、この場
合、吸気管圧力はスロツトル開度に応じて前述の
如く変化するので、スロツトル開度の小さい軽負
荷時には圧力室４４には負圧が印加されバイパス
制御弁３８が開いてバイパス２４は解放され、ス
ロツトル開度の大きな高負荷時には圧力室４４に
は負圧遅延装置６３を介して大気圧に近い負圧が
印加されバイパス制御弁３８は徐々に閉弁してバ
イパス２４を緩慢に閉じる。

第３図に示す様に、ECU３４は、セントラル
ブロセツシングユニツト（CPU）６６、リード
オンリーメモリ（ROM）６８、ランダムアクセ
スメモリ（RAM）７０、Ａ／Ｄコンバータ７
２、入力インターフエース７４、出力インターフ
エース７６、バス７８から成る従来構成を有す
る。

ROM６８には第４図のフローチヤートを参照
して後述する制御ルーチンのプログラムおよび必
要なデータが予め格納してあり、このプログラム
が実行されることにより本発明の過給圧制御装置
が実現される。Ａ／Ｄコンバータ７２はCPU６
６の指令に従いエアフローメータ１６およびスロ
ツトル開度センサ３６からの信号を２進数に変換
し、吸入空気量およびスロツトル開度を表す２進
数データはRAM７０に格納され後述の演算に使
用される。高度センサ８０は例えばベローズ型セ
ンサから成り、大気圧が平地相当の場合に
“OFF”信号を出力し高地相当の時に“ON”信
号を出力するもので、CPU６６は随時この信号
を読み取ることができる。クランク角センサ３５
の出力パルスは入力インイターフエース７４に送
られ、CPU６６はこの出力パルスに基いて周知
の態様でエンジン回転数を計算しそのデータを
RAM７０に格納する。

次に、第４図のフローチヤートを参照して
ECU３４の動作を説明する。このルーチン１０
１の実行により過給圧が制御される。ステツプ
102では、エアフローメータ１６で検出した吸入
空気量Ｑとクランク角センサ３５で検出したエン
ジン回転数NEとに基いて計算されたエンジン１
回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎを取込む。このＱ／
Ｎ値はエンジン負荷を表すものとして使用され
る。ステツプ103では高度センサ８０からの信号
により平地か高地かを判定し、平地の場合はステ
ツプ104に進み、高地の場合はステツプ111に進
む。

先ず、平地と判定され、ステツプ104に進んだ
場合について説明する。ステツプ104では、実測
Ｑ／Ｎが設定値Ａ（例えば、0.4l／rev）より大き
いか否かを判定することによりエンジン負荷を判
別する。高負荷の場合はステツプ105で電磁クラ
ツチ２６を接続して過給機２２を起動し、ステツ
プ109で電磁式切換弁５０をONにする。これに
より大気圧ポート５８の大気圧がバイパス制御弁
３８の圧力室４４に印加されるので、弁体４０は
バイパス２４を閉じ、エンジンは過給される。次
に、ステツプ120でメインルーチンに復帰する。

ステツプ104の判定で低負荷と判定された場合
にはステツプ106に進み、デイレー時間T₂が設定
値（例えば、10秒）より大きいか否かを判定す
る。このデイレー時間T₂はＱ／Ｎが設定値以下
になつた時点からの経過時間を表わすもので、10
秒経過前は電磁クラツチ２６のON状態からOFF
状態への切換えを禁止し、電磁クラツチが頻繁に
ON／OFFされるのを防止するためのものであ
る。ステツプ106で10秒経過前と判定された場合
にはステツプ108で電磁クラツチ接続を続行し、
ステツプ110に進み電磁弁５０をOFFにする。そ
の結果、バイパス制御弁３８の圧力室４４は信号
ポート６２に接続され、吸気管負圧が印加される
ので、バイパス２４は開放される。従つて、この
状態では過給機２２は回転しているがエンジンは
過給されない。

ステツプ106でデイレー時間10秒経過と判定さ
れた場合はステツプ107に進んで電磁クラツチ２
６をOFFとした後、ステツプ109で電磁弁５０を
ONにする。その結果、バイパス２４が閉鎖され
吸入空気は過給機２２を経てエンジンに吸入され
るので、過給機２２は吸入空気流により強制的に
空転せられる。この様に空転させておくのは、入
力プリー２８と過給機ロータとの間の回転数差が
小さくなり、次に電磁クラツチを接続する時の摩
耗が最小限になるからである。

次に、ステツプ103で高地と判定され、ステツ
プ111に進んだ場合について説明する。ステツプ
111ではＱ／Ｎが第２設定値Ｂより大きいか否か
を判定することによりエンジン負荷を判定する。
この設定値Ｂは前記設定値Ａより大きく設定して
あり、例えば0.5l／revである。Ｑ／Ｎ＞0.5l／
revの場合にはステツプ112に進み、電磁クラツチ
を接続する。この様に、ステツプ104および111に
おいては、各設定値Ａ，Ｂを基準として電磁クラ
ツチ２６のON／OFF制御が行われる訳である
が、設定値Ｂは設定値Ａより大きく設定されてい
るので、平地では高地より低負荷で電磁クラツチ
が接続されることとなり、反対に高地では平地よ
り高負荷で接続されることとなる。この様に、平
地ではより低負荷で電磁クラツチが接続されるの
で、その分だけ過給シヨツクが緩和されることに
なる。また、高地ではより高負荷で電磁クラツチ
の接続が行われるので、ON／OFF頻度が減少
し、クラツチの摩耗が低減される。

ステツプ112に次いでステツプ113に進む。ステ
ツプ113ではスロツトルセンサ３６からの出力に
より求めたスロツトル開度速度変化△TAを取込
む。この△TAは要求加速度を表わすものとして
次のステツプ114で使用される。ステツプ114では
△TAを設定値（例えば、1.46゜／16ms）と比較
し、△TA＞1.46゜／16msの場合には急加速条件で
あるのでステツプ118で電磁弁５０をONにする。
これによりバイパス２４が急速に閉鎖され、直ち
に過給が開始される。その際、過給シヨツクが生
じるが、急加速条件下では許容されるであろう。
△TAが設定値より小さい緩加速時にはステツプ
119に進み、電磁弁５０をOFFにする。その結
果、バイパス制御弁３８の圧力室４４は信号ポー
ト６２に接続され、信号ポート６２のところの大
気圧に近い圧力は管路６４を介して圧力室４４に
導入されるが、管路６４中には負圧遅延装置６３
が設けてあることから圧力伝達が遅延されるの
で、バイパス制御弁３８は徐々に閉じることとな
る。従つて、過給圧は比較的緩慢に上昇するの
で、過給シヨツクが緩和される。この様に、高地
では負荷が増加しても加速度が小さい条件下では
過給シヨツクは生じない。

ステツプ111でＱ／Ｎが0.5l／revより小さいと
判定された場合には、ステツプ115に進み、デイ
レー時間T₁（前記T₂と同趣旨）が設定値（例え
ば、５秒）より大きいか否かを判定する。デイレ
ー時間経過前ならばステツプ116で電磁クラツチ
の接続を継続し、ステツプ119で電磁弁５０を
OFFにしてバイパス２４を開放する。デイレー
時間を経過したならばステツプ117で電磁クラツ
チをOFFにし、ステツプ119に進む。この状態で
はエンジンは過給されない。

以上の実施例では、高地と平地の判定は一定の
高度を基準にして行うものとして説明したが、２
つ以上の判定値を用い、電磁クラツチ接続条件も
それに伴い変更してもよい。

また、第５図に示す様に、電磁クラツチを接続
する負荷判定値は高度に応じて漸変させてもよ
い。

更に、実施例では高地の判定は高度センサによ
り行うものとして説明したが、空燃比の学習値を
利用して判定することもできよう。

〔発明の効果〕

一般に、空気密度の大きな平地では、過給によ
るトルク上昇が大きく、過給シヨツクが発生す
る。本発明では、平地ではより軽負荷で電磁クラ
ツチ２６を接続して過給を開始するので、過給シ
ヨツクを低減することができ、運転性能が改善さ
れる。

他方、空気密度が小さく、従つて大きな過給シ
ヨツクが発生しない高地では、平地に比べより高
負荷で電磁クラツチが接続されるので、電磁クラ
ツチのON／OFF頻度が低減される。従つて、電
磁クラツチの摩耗が低減し、耐久性が向上する。
また、過給機を回転させるに要する動力損失が減
少するので、燃料消費率が向上する。

また、高地では、機関負荷が増加しても加速度
が小さい条件下ではバイパス制御弁３８は緩慢に
閉じられ、過給圧は徐々に上昇するので、過給シ
ヨツクが発生することが無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の過給圧制御装置の機能的ブロ
ツク図、第２図は本発明の装置が適用される過給
機付きエンジンの模式図、第３図はエンジン制御
コンピユータのブロツク図、第４図は過給圧制御
ルーチンのフローチヤート、第５図は負荷判定値
の一態様を示すマツプである。１０…エンジン、１４…吸気通路、２２…過給
機、２４…バイパス、２６…電磁クラツチ、３８
…バイパス制御弁、５０…電磁式切換弁。

Claims

【特許請求の範囲】１内燃機関を過給する様になつた回転式容積型
過給機を吸気系に設け、機関に駆動される入力プ
リーを有する電磁クラツチを介して過給機を駆動
する様に構成し、吸気系には過給機のバイパスを
設けて該バイパスをバイパス制御弁により開閉す
るべく構成し、過給に際しては該バイパス制御弁
を閉じる前に電磁クラツチを接続する様になつた
過給機付き内燃機関において、車両走行地が高地か否かを判定する高地判定手
段と、機関負荷を検出する負荷検出手段と、機関
負荷が所定の負荷判定値を超えた時に前記電磁ク
ラツチを接続する電磁クラツチ制御手段と、要求
加速度を検出する加速度検出手段と、要求加速度
に応じてバイパス制御弁を制御するバイパス制御
弁制御手段とを備え、高地では前記負荷判定値を
平地より大きく設定すると共に要求加速度に応じ
てバイパス制御弁の閉弁速度を切換える様にした
ことを特徴とする過給圧制御装置。