JPH0799092B2 - 過給機付き内燃機関の過給圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は過給機付き内燃機関の過給圧を制御するための
装置に関する。

〔従来技術と問題点〕

エンジンの吸気系に設けたルーツブロワの様なエンジン
駆動式の過給機によりエンジンを過給することは知られ
ている。過給機とエンジン出力部との間には電磁クラッ
チが設けてあり、この電磁クラッチを接続すると過給機
が作動し吸入空気を圧送する。吸気系には過給機を迂回
するバイパスが設けてあり、このバイパスにはバイパス
制御弁が設けてある。過給機の作動中にこのバイパスを
閉じるとエンジンが過給され、バイパスを開放すると過
給は休止する。

このバイパス制御弁は過給機が回転しているときの過給
の強弱度合を制御するものであり、通常は圧力作動式で
ある。バイパス制御弁の圧力導入速度を制御することに
より過給の立ち上り特性を変えることができる。以上の
様なシステムにおいて、加速状態に適合した過給の立ち
上りを制御するための機関の負荷増加割合が大なる時
（即ち急加速時）、急激な過給圧上昇を行い、負荷増加
割合が小さな時（即ち、緩加速時）、緩やかな過給圧上
昇を行うものが提案されている。（特願昭61−3640号） しかしながら上記機構では、暖機後に所望の加速性能を
得る様に緩過給から急過給への切換点を低く設定すると
冷間時に低負荷側から過給が始まるため、冷間時にエン
ジンを加速した場合、点火プラグのくすぶり現象が起り
易い。これは、低負荷側からの過給に伴う燃料量増大に
よって、点火プラグ近傍の過濃が促進されることによ
る。

本発明の前記の過給圧制御装置を改良し、冷間時の過給
レスポンスを悪化することなくプラグくすぶりを防止し
得る過給圧制御装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を解決するため本発明によれば機関吸気通路内
に機関により駆動される過給機を配置し、過給機上流の
吸気通路と過給機下流の吸気通路とを連結するバイパス
を設け、バイパス内にバイパス制御弁を配置した内燃機
関において、機関が冷間状態にあるか暖機状態にあるか
を判定するための機関状態判定手段と、機関負荷の増加
割合が設定値よりも大きいときにはバイパス制御弁を急
速に閉弁せしめると共に機関負荷の増加割合が設定値よ
りも小さいときにはバイパス制御弁をゆっくり閉弁せし
めるバイパス制御弁駆動手段と、機関が冷間状態にある
ときには機関が暖機状態にあるときに比べて設定値を増
大させる設定値変更手段とを具備している。

〔実施例〕

第１図を参照するに、エンジン10の吸気系はエアクリー
ナ12、エアフローメータ14、吸気通路16、スロットル弁
18、吸気ポート20、等から成る。燃料供給系はエンジン
制御コンピュータ（ECU）22により電子制御される従来
型の燃料噴射弁24を含んで成り、エアフローメータ14で
計測した吸入空気量に応じた量の燃料を必要により増減
した上で吸気ポート20に噴射するようになっている。

吸気通路16には、例えばルーツブロワから成る過給機26
およびバイパス28が設けてある。この過給機は電磁クラ
ッチ30を介してエンジン10により駆動されるもので、電
磁クラッチ30の入力プーリ32には伝動ベルト34を介して
エンジンのクランクプーリ36から動力が伝えられる。エ
ンジン作動中にこの電磁クラッチ30を接続すると過給機
26が吸入空気を圧送するが、バイパス28を閉じる前は実
際にはエンジンは過給されない。

第２図は本発明による過給圧制御装置の機能的な概略図
を示しており、この制御装置は機関状態判定手段５と設
定値変換手段３とバイパス制御手段１とで構成される。
機関状態判定手段５は、例えば、エンジンの冷却水温を
検出可能な水温センサ38を含んで成る。

バイパス制御手段１は、バイパス28に設置された圧力応
答型バイパス制御弁40とこのバイパス制御弁40を駆動す
るためのバイパス制御弁駆動手段からなり、第１図に示
される実施例ではこのバイパス制御弁駆動手段は該制御
弁40の作動圧力を得るため吸気通路16に設けた信号ポー
ト42と、電磁式切換弁44と、圧力伝達管46,48と、ECU22
とで構成される。

バイパス制御弁40はばね付勢されたダイアフラム50と連
動してバイパス28を開閉する弁体52を有し、圧力室54内
に負圧が印加されるとバイパス28を開放する様になって
いる。

信号ポート42はスロットル弁18下流に設けてあり、吸気
管圧力を取出す様になっている。周知の様に、スロット
ル開度の小さい軽負荷時には信号ポート42における吸気
管圧力は負圧となり、負荷増大に伴いスロットル開度が
増大すると吸気管圧力は大気圧に近づく。スロットル弁
18にはスロットル開度を検出するスロットルセンサ56が
連係してあり、その出力はECU 22に送られる。

電磁式切換弁44はバイパス制御弁40の圧力室54に印加さ
れる吸気管圧力を制御するもので、第１入口ポート58と
第２入口ポート60と出口ポート62とを有する三方弁であ
る。出口ポート62は圧力室54に接続されている。第１入
口ポート58は管路48により、第２入口ポート60は管路46
により夫々信号ポート42および大気圧ポート66に接続さ
れている。管路48にはチェック弁付きの絞り装置64が設
けてあり、信号ポート42に圧力室54との間の作動圧力の
伝達を遅延される様になっている。この切換弁44はECU
22により制御されるもので、通電時（ON状態）には第２
ポート60が出口ポート62に接続され、非励起時（OFF状
態）には第１ポート58が出口ポート62に接続される様に
構成されている。

ECU 22は、第３図のフローチャートに示した過給圧制御
ルーチンを実行することにより過程圧を制御する。

この制御ルーチンは、例えば16ms（ミリ秒）毎に実行さ
れる。ステップ101にて過給圧制御が開始されると、ス
テップ102においてエアフロメータ14で計測した吸入空
気量とエンジン回転数Ｎとに基づいてエンジン１回転当
りの吸入空気量Q/Nを計算する。次いでステップ103にお
いてはステップ102にて演算されたQ/N値が設定値（例え
ば0.5/rev）より大きいか否かを判定することによ
り、エンジンが加速状態にあるか（即ち、過給状態にあ
るか）否かを判定する。ステップ103においてQ/N値が設
定値以下の場合には、ステップ110に進んで電磁クラッ
チ30をOFFにし、次いでステップ112に進み電磁式切換弁
44をOFFにしてステップ113にてステップ101に復帰す
る。この場合は、減速時や巡行時等のエンジン負荷が小
さい時であって過給機26による吸入空気の圧送を必要と
せず、スロットル弁18の開度が小さいので信号ポート42
のところの吸気管圧力は負圧となっており、この負圧は
管路48を介してバイパス制御弁40の圧力室54に印加され
ている。従って、圧力室54内には負圧が維持され、弁体
54な上動してバイパス28を開放するのでエンジンは過給
されない。

ステップ103においてQ/N値が設定値以上の場合、即ち加
速状態（過給状態）にある場合、ステップ104に進んで
電磁クラッチ30をONにすることで過給機26は作動を開始
する。次にステップ105は、車両の負荷増加割合、即
ち、加速状態が急加速状態であるか緩加速状態であるか
否かを判定するためのもので、この実施例ではスロット
ル弁18の開度の変化に基づいて機関負荷が急増状態であ
るか漸増状態を判定する様に構成されている。即ち、ス
テップ105ではスロットルセンサ56からの信号に基づい
てスロットル開度TAの速度変化ΔTAを演算する。速度変
化ΔTAは、例えば前回のルーチン実行時のスロットル開
度TA₁と今回のルーチン実行時のスロットル開度TA₂との
差を計算することにより求めることができる。

ステップ106では、冷却水温センサ38からの信号に基づ
いて冷却水温THWを検出する。次いでステップ107におい
て冷却水温THWが設定値（例えば、40℃）より大きいか
否かを判定することによりエンジンが冷間状態にある
か、あるいは暖機状態にあるかを判定する。冷却水温TH
Wが設定値未満（例えば40℃未満）の場合、冷間状態と
判定され、ステップ111に進み、設定値以上（例えば40
℃以上）の場合、暖機状態と判定されステップ108に進
む。ステップ108,111では、ステップ105にて演算された
スロットル開度速度変化ΔTAが夫々のステップにおける
設定値より大きいか否かが判定される。

本発明によればステップ108における設定値は暖機状態
における過給レスポンスの向上を目的とした加速状態を
判定するために、ステップ111における設定値より、低
めに設定される（例えば２゜/16ms）。一方、ステップ1
11における設定値は冷間状態でのプラグくすぶり現象防
止を目的としてステップ108より高めに設定される（例
えば４゜/16ms）。

ステップ108において設定値（例えば２゜/16ms）よりΔ
TAが大きい場合、即ち、暖機状態において例えば、ΔTA
が２゜/16msより大きく４゜/16msより小さな加速状態
（以下、中加速状態と呼ぶ。）あるいは、ΔTAが４゜/1
6msより大きな加速状態（以下、急加速状態と呼ぶ。）
のいずれかの場合、ステップ109に進み電磁式切換弁44
をONにしてステップ113でメインルーチンに復帰する。
同様に、ステップ111においても設定値（例えば４゜/16
ms）よりΔTAが大きい場合、即ち冷間状態において急加
速状態の場合も同様にステップ109に進む。これによ
り、切換弁44は通電され、前述した様に第２入口ポート
60が出口ポート62に接続され、大気圧ポート66の大気圧
がバイパス制御弁40の圧力室54に印加されるので制御弁
40はバイパス路28を急激に閉じる。その結果、過給圧は
急速に立上るので過給レスポンスを確保することがで
き、急加速に必要な出力を得ることが可能となる。

これに対し、ステップ108においてΔTAが設定値より小
さな場合、即ち、暖機状態において例えばΔTAが２゜/1
6ms以下の加速状態（以下緩加速状態と呼ぶ。）の場
合、及びステップ111においてΔTAが設定値より小さな
場合、即ち、冷間状態においてΔTAが４゜/16ms以下の
中加速状態と緩加速状態の場合には、夫々ステップ112
に進み電磁式切換弁44をOFF（非励起）にしてステップ1
13にてメインルーチンに復帰する。これにより切換弁44
の第１入口ポート58が出口ポート62に接続され信号ポー
ト42とバイパス制御弁40の圧力室54とが絞り装置64を介
して接続されるのでこのときバイパス制御弁40はバイパ
ス路28を比較的緩慢に閉じる。即ち、このときスロット
ル18の開弁動作により信号ポート42に加わる負圧が急激
に小さくなるが信号ポート42と圧力室54との間には絞り
装置64が設けられているので圧力室54内の負圧は除々に
小さくなる。その結果、バイパス制御弁40はバイパス路
28を比較的緩慢に閉じることとなり、過給圧は比較的緩
慢に上昇し、冷間状態でのプラグくすぶり現象及び冷間
・暖機状態における出力急増によるショック、即ち、過
給ショックに低減することが可能となる。

以上記述した本発明による制御を総括すると下表の様に
なる。

即ち、バイパス通路緩閉により冷間及び暖機時の過給シ
ョック低減及び冷間時のプラグくすぶり現象の発生防止
の効果を高め、さらにバイパス通路急閉により過給立上
り（レスポンス）を向上させること、即ち、冷間時にお
いても急加速の必要が生じた場合急過給が可能であっ
て、かつ暖機時では中加速状態でも急過給が達成され得
る。なお、本実施例では第３図のフローチャートに示す
様に電磁式切換弁44のON・OFF切換え条件をあらかじめ
設定された、冷却水温THWの一点（例えば40℃）からの
大小で制御しているが、第４図に示す様に刻々と変化す
る水温THWに応じて過給緩急間のΔTAの設定値を連続的
に変化しても良い。但し、この場合においても冷却水温
THWが高くなればなる程（暖機状態）、ΔTAの設定値は
減少して過給レスポンスを向上せしめ、冷却水温THWが
低くなればなる程（冷間状態）、 ΔTAの設定値は増加してプラグくすぶり現象及び過給シ
ョックを防止しなければならない。

〔本発明の効果〕

本発明によれば機関が冷間状態であるか暖機状態である
かということ、および機関負荷の増加割合によってバイ
パス制御弁の閉じ速度を切り換えることで冷間状態の過
給レスポンスを悪化することなく、プラグのくすぶり現
象を防止できる。又、プラグくすぶり現象が発生しにく
い暖機状態では一層過給レスポンスの向上が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、前記制御装置を備えた過給機付きエンジンの
模式図； 第２図は、本発明の過給圧制御装置の機能的概略図； 第３図は、過給圧制御ルーチンのフローチャート図； 第４図は、横軸に機関状態を代表する冷却水温THW、縦
軸に該水温THWに応じて連続的に変化せしめられるΔTA
の設定値を表現した図である。 22……コンピュータ、28……バイパス、 38……水温センサ、40……バイパス制御弁、 42……信号ポート、44……電磁式切換弁、 46・48……圧力伝達管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関吸気通路内に機関により駆動させる過
   給機を配置し、過給機上流の吸気通路と過給機下流の吸
   気通路とを連結するバイパスを設け、該バイパス内にバ
   イパス制御弁を配置した内燃機関において、機関が冷間
   状態にあるか暖機状態にあるかを判定するための機関状
   態判定手段と、機関負荷の増加割合が設定値よりも大き
   いときにはバイパス制御弁を急速に閉弁せしめると共に
   機関負荷の増加割合が設定値よりも小さいときにはバイ
   パス制御弁をゆっくり閉弁せしめるバイパス制御弁駆動
   手段と、機関が冷間状態にあるときには機関が暖機状態
   にあるときに比べて上記設定値を増大させる設定値変更
   手段とを具備した過給機付内燃機関の過給圧制御装置。