JP3378052B2

JP3378052B2 - 機械式過給機付きエンジンの制御装置

Info

Publication number: JP3378052B2
Application number: JP17066393A
Authority: JP
Inventors: 敬鈴木; 正明松門
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 2003-02-17
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JPH0726969A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械式過給機付きエン
ジンの制御装置に係わり、少なくともエンジンの低負荷
運転域で有効圧縮比が有効膨張比より小さくなるように
吸気弁を遅閉じ設定するようにした機械式過給機付きエ
ンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジンの出力軸の駆動力に
よって駆動される機械式過給機を吸気通路に設けると共
に、この機械式過給機の上下流側をバイパスするバイパ
ス通路を設け、このバイパス通路をバイパスバルブによ
りエンジンの低負荷運転域で開き高負荷運転域で閉じる
ようにしたものが、例えば、特開平２−２８３８１６号
公報により知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、このような機械
式過給機付きのエンジンにおいて、少なくともエンジン
の低負荷運転域で有効圧縮比が有効膨張比より小さくな
る、即ち（有効圧縮比／有効膨張比）＜１となるように
吸気弁を下死点から上昇した所で吸気バルブを閉じるよ
うに遅閉じ設定したものが知られている。このような機
械式過給機付きのエンジンにおいては、気筒内に吸入さ
れた混合気が吸気バルブの遅閉じにより気筒外である吸
気通路側に吹き返され、吸気通路の圧力がその分上昇
し、そのため、スロットルバルブの上下流間の差圧（吸
気圧）が小さくなり吸入空気量がその分少なくなる。さ
らに、車両が例えば２０００ｍ以上の高地を走行する場
合には、空気の密度が小さくなるため、吸入空気量がそ
の分少なくなる。従って、上記のように遅閉じを行う機
械式過給機付きのエンジンを有する車両が高地走行をす
る場合、吸入空気量が通常の走行状態に比較して少なく
なるため、低負荷運転域、特にアイドル時にエンジンの
アイドル回転数を確保するのに必要な空気量を吸入する
ことができなくなり、その結果、エンジン回転が不安定
となる問題が生じていた。

【０００４】そこで本発明は、上記従来技術の問題点を
解決するためになされたものであり、少なくともエンジ
ンの低負荷運転域で有効圧縮比が有効膨張比より小さく
なるように吸気弁を下死点から上昇した所で吸気バルブ
を閉じるように遅閉じ設定した機械式過給機付きのエン
ジンにおいて低負荷運転域で安定したエンジン回転を可
能とする機械式過給機付きのエンジンの制御装置を提供
することを目的としている。また、本発明は、低負荷運
転域において機械式過給機を破損を防止するようにした
機械式過給機付きのエンジンの制御装置を提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、少なくともエンジンの低負荷運転域で有
効圧縮比が有効膨張比よりも小さくなるように吸気弁を
遅閉じ設定する共に機械式過給機をスロットルバルブの
下流の吸気通路に設けた機械式過給機付きエンジンの制
御装置において、機械式過給機の上下流側を連通するバ
イパス通路と、このバイパス通路をエンジンの低負荷運
転域で開き高負荷運転域で閉じるように作動するエアバ
イパスバルブと、スロットルバルブの上下流側の差圧を
検出する差圧検出手段と、アイドル時で且つ差圧検出手
段により検出された差圧が所定値より小さいときは低負
荷運転域でもエアバイパスバルブを強制的に閉動作させ
る制御手段と、を有することを特徴としている。このよ
うに構成された本発明は、少なくともエンジンの低負荷
運転域で有効圧縮比が有効膨張比よりも小さくなるよう
に吸気弁を遅閉じ設定する共に機械式過給機をスロット
ルバルブの下流の吸気通路に設けた機械式過給機付きエ
ンジンに適用され、通常は、機械式過給機の上下流側を
連通するバイパス通路をエアバイパスバルブによりエン
ジンの低負荷運転域で開き高負荷運転域で閉じるように
作動している。一方、車両が空気密度の小さい高地を走
行するような場合に、アイドル時においてスロットルバ
ルブの上下流側の差圧が、所定値より小さくなる場合が
あるが、このような状態では、制御手段により低負荷運
転域であってもエアバイパスバルブを強制的に閉動作さ
せるようにしている。これにより、機械式過給機が吸気
圧を過給するので、低負荷運転域であるアイドル時でも
安定したエンジン回転が可能となる。

【０００６】また、本発明においては、制御手段は、エ
アバイパスバルブを全閉となるように閉動作することが
好ましい。さらに、本発明においては、機械式過給機
は、エンジンと直結され常時駆動されているものである
ことが好ましい。また、本発明は、制御手段は、車速が
所定値以下の場合に限りエアバイパスバルブを閉動作さ
せるものであることが好ましい。この場合には、制御手
段が、このようにエアバイパスバルブを閉動作させない
ので、機械式過給機が加熱により破損させることがな
い。さらに、本発明においては、制御手段は、差圧検出
手段により検出された差圧が所定値以上となるようにエ
アバイパスバルブを部分的に閉動作させることが好まし
い。

【０００７】

【実施例】以下本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。図１は、本発明の機械式過給機付きの
エンジンの制御装置を示す全体構成図である。この本発
明が適用されるエンジン１は、少なくともエンジンの低
負荷運転域で有効圧縮比が有効膨張比より小さくなる、
即ち（有効圧縮比／有効膨張比）＜１となるように吸気
弁を下死点から上昇した所で吸気バルブを閉じるように
（遅閉じ）設定したタイプのものである。図１に示すよ
うに、エンジン１の気筒１ａに吸気を供給する吸気通路
２には、上流側から、エアクリーナ３、吸気量センサ
４、スロットルバルブ５が設けられ、このスロットルバ
ルブ５の下流には機械式過給機６が配設されている。こ
の機械式過給機６は、スクリュー状の２本のロータ６ａ
がそれぞれ凸部と凹部が互いに噛み合った状態で組み合
わされて逆方向に回転し、ロータ６ａの凹部とケーシン
グ内壁の間の空間が軸方向に移動しつつ空間の体積が徐
々に小さくなり、空気を内部で圧縮して圧送するスクリ
ユー式（リショルム式）の内部圧縮式過給機が使用され
ている。

【０００８】さらに、上記機械式過給機６の下流側の吸
気通路２には、インタークーラ８及びサージタンク７が
設けられている。さらに、このサージタンク７の下流側
には、各気筒１ａに接続される独立吸気通路２ａが形成
され、この独立吸気通路２ａに燃料を噴射供給するイン
ジェクタ９が配設されている。吸気通路２には、機械式
過給機６をバイパスするバイパス通路１１が接続して設
けられている。このバイパス通路１１は、一端が過給機
６の上流でスロットルバルブ５の下流に接続され、他端
はインタークーラ８の上流側に接続されている。このパ
イパス通路１１には、このパイパス通路１１の流路面積
を調整するエアバイパスバルブ１２が設けられ、このエ
アバイパスバルブ１２にはデューティ制御可能が電磁弁
１４が設けられている。即ち、このパイパス通路１１は
後述するように、基本的には、電磁弁１４により、低負
荷運転域ではエアバイパスバルブ１２を開とし、高負荷
運転域ではエアバイパスバルブ１２を閉とするように制
御がなされる。この機械式過給機６は、便宜上符号１６
で示しているが、エンジン出力軸１８のプーリ２０と直
結されており、エンジンの回転に伴って常時駆動され回
転するようになっている。

【０００９】また、上記のスロットルバルブ５をバイパ
スして、その上下流側の吸気通路２に連通するスロット
ルバイパス通路２２が設けられ、さらに、このスロット
ルバイパス通路２２には、吸入空気量を調整するスロッ
トルバイパスバルブ２４が介装されている。このスロッ
トルバイパスバルブ２４により、アイドル時のエンジン
回転数が制御される。一方、スロットルバルブ５とエア
バイパスバルブ１２の間のパイパス通路１１には、スロ
ットルバルブ５下流側の吸気圧を検出する圧力センサ２
６が設けられ、また、スロットルバルブ５の上流側の吸
気通路２には、大気圧を検出する大気圧センサ２８が設
けられている。さらに、エンジン回転数を検出する回転
センサ３０、車速を検出する車速センサ３２、エンジン
冷却水の温度を検出する水温センサ３４、スロットルバ
ルブ５の開度を検出するスロットルセンサ３６等が設け
られている。４０は、コントロールユニットであり、こ
のコントロールユニット４０は、上述したセンサから、
種々の情報が入力される。すなわち、吸気量センサ４か
ら吸気量信号、スロットルセンサ３６からスロットル開
度信号、圧力センサ２６からスロットル下流圧力信号、
大気圧センサ２８から大気圧信号、回転センサ３０から
エンジン回転信号、車速センサ３２から車速信号、水温
センサ３４から水温信号等が入力される。

【００１０】コントロールユニット４０は、これらの入
力された信号に基づいて、スロットルバルブ５、エアバ
イパスバルブ１２及びスロットルバイパスバルブ２４に
制御信号を出力し、これらのバルブ開度を調整する。次
に、コントロールユニット４０による制御内容を図２及
び図３を参照して説明する。図２はコントロールユニッ
ト４０による制御内容を示すフローチャートであり、図
３は、エアバイパスバルブの通常制御の内容を示したマ
ップである。図２において、Ｓは各ステップを示す。先
ず、Ｓ１において、所条件が読み込まれる。具体的に
は、吸気量信号、スロットル開度信号（θ）、スロット
ル下流圧力信号（Ｐ₂）、大気圧信号（Ｐ₁）、エンジ
ン回転信号（ｒ）、車速信号（Ｖ）、水温信号等が読み
込まれる。次に、Ｓ２において、大気圧（Ｐ₁）が所定
値（Ｐ₀）未満か否か、即ち、車両が例えば２０００ｍ
以上の高地走行をしているか否かを判定する。車両が高
地走行をしていない通常の場合には、Ｓ３に進み、エア
バイパスバルブ１２は、図３のマップを使用し、スロッ
トル開度（θ）及びエンジン回転数（ｒ）をパラメータ
として通常制御が行われる。即ち、エアバイパスバルブ
１２は、スロットル開度（θ）が大きいほど即ち運転負
荷が大きいほど、閉方向に制御され、スロットル開度
（θ）が小さいほど即ち運転負荷が小さいほど、開方向
に制御される。また、この通常制御においては、低負荷
運転域であるアイドル時に、エアバイパスバルブ１２を
全閉となるように制御する共にスロットルバイパスバル
ブ２４を開制御して所定のエンジン回転数を確保できる
ように吸入空気量を調整する。

【００１１】次にＳ４において、エンジン回転数（ｒ）
が所定値（ｒ₀ ）未満か否かを判定し、Ｓ５において、
スロットル開度（θ）が所定値（θ₀ ）未満か否かを判
定する。即ち、これらのＳ４とＳ５のステップにより、
エンジンがアイドル時か否かを判定する。高地走行でな
く且つアイドル時でなければ、Ｓ３に進み、エアバイパ
スバルブ１２は、図３のマップに基づき通常制御がなさ
れる。高地走行を行い且つアイドル時であると判定され
た場合には、Ｓ６に進み、車速（Ｖ）が所定値（Ｖ₀ ）
未満が否かを判定する。この状態は、運転者がアクセル
ペダルを離して下り坂を走行しているような運転状態を
意味している。車速（Ｖ）が所定値（Ｖ₀ ）以上であれ
ば、Ｓ３に進み、エアバイパスバルブ１２は、図３のマ
ップに基づき通常制御がなされる。次にＳ７に進み、大
気圧（Ｐ₁ ）とスロットル下流圧力信号（Ｐ₂ ）との差
圧（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）、即ち吸気圧が、所定値（ΔＰ）未満
か否かを判定する。この所定値（ΔＰ）は、スロットル
バイパスバルブ２４が全開時において必要なエンジンの
アイドル回転数を確保するための吸気圧である。この差
圧（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）が、所定値以上の充分な値であれば、
必要なアイドル回転数を維持するために必要な吸入空気
量は確保されているため、Ｓ３に進み、エアバイパスバ
ルブ１２は、図３のマップに基づき通常制御がなされ
る。

【００１２】ここで、高地走行を行い、アイドル状態
で、車速が所定値以下で且つ吸気圧（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）が所
定値以下の場合には、Ｓ８に進みエアバイパスバルブ１
２を強制的に閉作動する。この閉作動は、エアバイパス
バルブ１２を全閉とする閉動作でもよいし、アイドル回
転数を確保するために必要な吸気圧（ΔＰ）となるよう
に、所定値だけ部分的に閉動作するものであってもよ
い。ここで、少なくともエンジンの低負荷運転域で有効
圧縮比が有効膨張比より小さくなる、即ち（有効圧縮比
／有効膨張比）＜１となるように吸気弁を下死点から上
昇した所で吸気バルブを閉じるように（遅閉じ）設定し
たタイプのエンジンを備えた車両が高地走行する場合、
空気の密度が小さいため、アイドル回転数を確保するた
めに必要な吸気圧を得ることが困難な場合がある。本発
明の実施例においては、このような場合に、エアバイパ
スバルブ１２を強制的に閉作動しているため、エンジン
１の回転に伴って回転する機械式過給機６により吸気通
路２の吸気圧が過給され、これにより、アイドル回転数
を維持するために必要な吸入空気量を確保することがで
きる。さらに、本発明の実施例においては、このような
低負荷運転状態のもとで、車速（Ｖ）が所定値（Ｖ₀ ）
以上の場合は、Ｓ８により示されるエアバイパスバルブ
１２の強制的な閉作動を行わないようにしている。車速
（Ｖ）が所定値（Ｖ₀）以上の場合にエアバイパスバル
ブ１２の強制的な閉作動が行われると、低負荷運転域で
あっても機械式過給機６がそれ自体の回転により加熱さ
れ、破損に到る場合があるが、本実施例においては、こ
のような場合には、エアバイパスバルブ１２を通常制御
に戻しているため、このような問題が生じることがな
く、機械式過給機６の破損を防止できる。

【００１３】上記の実施例は、エンジンがアイドル時の
場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、低負荷
運転域である部分負荷時においても適用できる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、少
なくともエンジンの低負荷運転域で有効圧縮比が有効膨
張比より小さくなるように吸気弁を下死点から上昇した
所で吸気バルブを閉じるように遅閉じ設定した機械式過
給機付きのエンジンにおいて低負荷運転域で安定したエ
ンジン回転を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機械式過給機付きのエンジンの制御装
置を示す全体構成図である。

【図２】本発明の一実施例による制御内容を示すフロー
チャートである。

【図３】本発明の一実施例によるエアバイパスバルブの
通常制御の内容を示したマップである。

【符号の説明】

１エンジン２吸気通路５スロットルバルブ６機械式過給機１１バイパス通路１２エアバイパスバルブ１４電磁弁１８エンジン出力軸２２スロットルバイパス通路２４スロットルバイパスバルブ２６圧力センサ２８大気圧センサ３０回転数センサ３２車速センサ３６スロットルセンサ４０コントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 33/00 F02B 37/00 F02B 37/12 F02B 33/32 F02B 39/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともエンジンの低負荷運転域で有
効圧縮比が有効膨張比よりも小さくなるように吸気弁を
遅閉じ設定する共に機械式過給機をスロットルバルブの
下流の吸気通路に設けた機械式過給機付きエンジンの制
御装置において、機械式過給機の上下流側を連通するバイパス通路と、このバイパス通路をエンジンの低負荷運転域で開き高負
荷運転域で閉じるように作動するエアバイパスバルブ
と、スロットルバルブの上下流側の差圧を検出する差圧検出
手段と、アイドル時で且つ上記差圧検出手段により検出された差
圧が所定値より小さいときは低負荷運転域でも上記エア
バイパスバルブを強制的に閉動作させる制御手段と、を有することを特徴とする機械式過給機付きエンジンの
制御装置。
【請求項２】上記制御手段は、上記エアバイパスバル
ブを全閉となるように閉動作させる請求項１記載の機械
式過給機付きエンジンの制御装置。
【請求項３】上記機械式過給機は、エンジンと直結さ
れ常時駆動されている請求項１記載の機械式過給機付き
エンジンの制御装置。
【請求項４】上記制御手段は、車速が所定値以下の場
合に限り上記エアバイパスバルブを閉動作させる請求項
１記載の機械式過給機付きエンジンの制御装置。
【請求項５】上記制御手段は、上記差圧検出手段によ
り検出された差圧が上記所定値以上となるように上記エ
アバイパスバルブを部分的に閉動作させる請求項１記載
の機械式過給機付きエンジンの制御装置。