JPS63105231A - 複合過給内燃機関の過給切換え制御方法 - 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） 本発明は複合過給内燃機関の過給切換え制御方法に関し
、より具体的には排気タービン駆動過給機と機械駆動過
給機とを兼備した内燃機関において其の過給手段の切換
えを円滑に制御する方法に関する。

（従来の技術） 近年機関出力を向上させるために排気タービン駆動過給
機（以下「ターボ・チャージャ」と称する）が盛んに用
いられつつあるが、このターボ・チャージャの場合、周
知の如く低回転領域においては排気ガス圧力が低いため
十分なトルクが得られないと云うタイムラグの問題があ
る。それを解決するためにタービンを小型軽量化する、
タービンを２基設けてツイン・ターボ化する等種々の手
段が講じられているが、その中でターボ・チャージャに
機械駆動過給機（以下「スーパー・チャージャ」と称す
る）を組み合わせて使用する手法があり、其の一例とし
て実開皓５６−１２７３３４号公報記載の技術乃至は特
開昭６０−２６１２５号公報記載の技術を挙げることが
出来る。

かかる如く、ターボ・チャージャとスーパー・チャージ
ャを兼備した複合過給内燃機関の場合、低回転領域にお
いてはスーパー・チャージャが主として過給し高回転領
域においてはターボ・チャージャのみが過給することに
なるため、全回転領域を通じてフラットで均一な過給圧
を得ることが出来る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、かかる複合過給内燃機関の場合、所定の回転
領域において電磁クラッチを介してスーパー・チャージ
ャと機関駆動力とを接続乃至切離する必要があるが、其
の際スーパー・チャージャからターボ・チャージャ単独
に切換える場合スーパー・チャージャが切離されると機
関負荷が急減するためトルクが急増し、又逆の場合には
機関負荷が急増してトルクが急減し、いずれにしても過
給機を切換える度に急激なトルク変動が生じてドライバ
ビリティを悪化させる不都合が生じる。

かかる不都合を解消せんとすれば、切換えの際電磁クラ
ッチを所定時間半クラツチ状態に置く如き複雑で高価な
制御装置を設ける必要があうた。

従って、本発明の目的はかかる高価複雑な制御装置を設
けることな（、簡便な手法をもって切換え時のトルク変
動を効果的に防止出来る制御方法を提供することにあり
、しかも単なる０Ｎ−ＯＦＦ制御で済む制御方法を提供
することにある。

（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に本発明は、複数の過給手段
を有し少な（とも１つの機関運転パラメータに依り前記
複数の過給手段を順次切換えるようになした内燃機関に
おいて、前記順次切換える際に切換え時点近傍において
予め点火時期を進角又は遅角せしめる如く構成した。

（作用） スーパー・チャージャとターボ・チャージャを切換える
際、機関の遅れを見越して切換え時点近傍より予め点火
時期を進角乃至遅角してトルクを増減しておくので、切
換えに起因するトルク変動を吸収することが出来、因っ
てドライバビリティの悪化を防止することが出来る。

（実施例） 以下、添付図面に即して本発明の詳細な説明する。

便宜上、第１図乃至第２図を参照して本発明を実現する
装置について先に説明する。

第１図において、符号１０は内燃機関燃焼室を示し、其
の排気路１２の適宜個所にはターボ・チャージャの排気
タービン１４が設置され、其の回転力は軸１６を介して
吸気路１８に設置されたコンプレッサ２０を駆動し、エ
ア・クリーナ（図示せず）を介して導入された空気を圧
縮して燃焼室１０内に圧送する。前記吸気路１８と平行
して更に第２の吸気路２２が設けられ、該第２吸気路２
２の適宜個所にはスーパー・チャージャのルーツ型コン
プレッサ２４が配置される。該第２吸気路２２は、其の
上流側において前記第１吸気路１８より分岐すると共に
、其の下流側において図示の如く共通吸気路２６を介し
て再び合流する。又、前記ルーツ型コンプレッサ２４は
、ピストン２８に連結するクランク軸（図示せず）の回
転力をプーリ３０，３２及びベルト３４を介して受けて
おり、其れに依り駆動される。而して、プーリ３０．３
２のプーリ比は機関回転数の増減に応じて制御されてお
り、ルーツ型コンプレッサ２４の過給圧は略一定に保た
れる。又、符号３６は電磁クラッチを示し、該クラッチ
をＯＮ１０　Ｆ　Ｆすることによってクランク軸の回転
をルーツ型コンプレッサ２４に伝達する乃至は伝達しな
い如き構成になっており、該電磁クラッチ３６の０Ｎ１
０ＦＦは、コントロール・ユニット３日が制御する。

更に、ディストリビュータ（図示せず）内等の適宜個所
には、前記ピストン２８のクランク角位置を検出するク
ランク角センサ４０が設けられて気筒ＴＤＣ位置信号、
単位角信号等を作成してコントロール・ユニット３８に
送出すると共に、インテーク・マニホルド（図示せず）
の適宜個所には吸入負圧を検出する負圧センサ４２及び
過給圧を検出する過給圧センサ４４が設けられ、両セン
サの出力もコントロール・ユニット３８に送出される。

他方、コントロール・ユニット３８は、前記電磁クラッ
チ３６に０Ｎ１０ＦＦ制御信号を送出すると共に、点火
時期信号を作成してイグナイタ４６に送出しており、イ
グナイタ４６は其の制御信号に基づいて点火プラグ４８
を介して燃焼室ＩＯ内の混合気を点火する。尚、符号４
９は、第１吸気路１８．及び第２吸気路２２に設けられ
た逆止弁を示す。

第２図は前記コントロール・ユニット３８の詳♀■を示
しており、同図に従って説明すると、クランク角センサ
４０の出力は波形整形回路５ｏで波形整形された後、入
力インタフェース回路５２を介してマイクロ・コンピュ
ータ５４内に入力される。又、前記負圧センサ４２及び
過給圧センサ４４の出力もＡ／Ｄコンバータ５６を介し
てマイクロ・コンピュータ５４内に入力され、其のＣＰ
Ｕ５８は其れらの入力信号に基づいてＲＯＭ６０内に格
納された制御プログラムに従ってＲＡＭ６２を介して制
御値を演算し、出力インタフェース回路６４を介して電
磁クラッチ３６にクラッチ０Ｎ１０　Ｆ　Ｆ制御信号を
、イグナイタ４６に点火時期信号を出力する。

続いて、第３図フロー・チャートを参照して本発明に係
る過給切換え制御方法の実施例を説明する。各ステップ
を説明する前に、第４図を参照して本制御方法を概説す
る。同図（Ａ）は機関回転数Ｎｅが上昇してスーパー・
チャージャよりターボ・チャージャへ切換える場合を示
し、同図（Ｂ）は機関回転数Ｎｅが減少してターボ・チ
ャージャよりスーパー・チャージャへ切換える場合を示
す。いずれの場合であっても回転数ＮｅＯにおいて電磁
クラッチを０Ｎ１０ＦＦするのであるが、同図（Ａ）の
ターボ・チャージャへ切換える場合には機関の遅れを見
越して回転数Ｎｅｌから点火時期を予め徐々に遅角し、
クラッチＯＦＦ回転数ＮｅＯを超えた時点より回転数Ｎ
ｅ２に至る間に進角方向に戻すものである。即ち、遅角
してトルクを減少させてスーパー・チャージャＯＦＦに
因る負荷急減に因るトルク変動を吸収するものである。

又、同図（Ｂ）の場合も同様であり、スーパー・チャー
ジャへ切換えるに際しく尚、正確にはターボ・チャージ
ャも平行運転される）、予め進角せしめてＯＮＬ、然る
後遅角方向に戻してトルク変動を吸収するものである。

尚、この進角又は遅角する点火時期の切換え補正値をθ
Ｃ゛と称する。

又、上記において回転数Ｎｅｌ、　ＮｅＯ＋　Ｎｅ２は
相互に近接した値となし、クラッチ０Ｎ１０ＦＦに起因
するトルク変動を吸収するに必要な最小限度に止めて不
要なトルクの変動が生じないようにする以上を前提とし
て第３図に戻って説明すると、先ずステップ７０におい
て現時点の機関回転数Ｎｅが上昇中か否か、即ち第４図
（Ａ）又は（Ｂ）のいずれであるか判断する。これは、
前記クランク角センサ４０の単位角信号より回転数Ｎｅ
を算出したる後、其の変化量を算出して判断する。

回転数Ｎｅが上昇中であれば（第４図（Ａ））、続いて
ステップ７２において回転数Ｎｅ１未満か否か判断し、
未満であれば回転数Ｎｅｌへの到達を確認しくステップ
７４）、次いでステップ７６において第４図に示した回
転数変化率ΔＮｅが所定値ΔＮｅｒｅｆ以内か否か判断
する。回転数の急激な増減の際に過給機を切換えるとト
ルク変動が大き過ぎるので、其れを避けるための判断で
ある。

変化率ΔＮｅが所定範囲内であれば続いてステップ７８
において前記点火時期の切換え補正値θＣ（初期値゛０
゛）をｎ度遅角する（本フロー・チャートにおいて減算
は遅角を、加算は進角を怠味する）。このｎ゛の値は、
適宜選択し、例えば１度とする。尚、第４図に曲線イ゛
又は゛口゛で示す如く、切換え時点付近において進遅角
特性がフラットになる如く、ｎの値を徐々に変化させる
と一層好適である。

続いて、切換え回転数Ｎｅｏに至るまで後述の点火時期
演算において点火指令がなされる都度ｎ度づつ遅角しく
ステップ８０．８２）、到達すると電磁クラッチ３６を
０ＦＦＬ、ルーツ型コンプレッサ２４の駆動を停止する
（ステップ８４）。

かくの如く、本制御方法においては電磁クラッチの制御
自体は、単なるＯ　Ｎ１０　Ｆ　Ｆ制御で足りる同時に
、ステップ８６において切換え補正値θＣを進角方向に
戻し始め、回転数Ｎｅ２に至るまで点火指令のある都度
ｎ度づつ修正する（ステップ８８．９０）。尚、戻し不
足乃至戻し過多があれば適宜修正する（ステップ９２．
９４）。

又、ステップ７２の判断において回転数ＮｅがＮｅｌを
超えてＮｅ０未満であれば変化率ΔＮｅを判断して遅角
開始すると共に（ステップ９６，７６．７８）　、Ｎｅ
ｏを超えてＮｅ２未満ならば電磁クラッチ３６が未だＯ
ＦＦされていないときはＯＦＦして戻し補正を開始し、
Ｎｅ２以上であればＯＦＦ制御不要なのでリターンする
（ステップ９８゜８４．８６）。

又、前記ステップ７０において現時点の回転数Ｎｅが下
降中にあると判断された場合（第４図（Ｂ））　、回転
数ＮｅがＮｅ２を上回るか否か判断し、上回ればＮｅ２
への到達を待って変化率ΔＮｅを判断し、所定範囲内で
あれば機関の遅れを見越して点火指令ある都度ｎ度づつ
進角し、ＮｅＯに到達した時点で電磁クラッチ３６をＯ
ＮＬでスーパー・チャージャの駆動を開始する（ステッ
プ１００−１）２）。同時に点火指令の都度ｎ度づつＮ
ｅ１に至るまで遅角方向に戻し、尚残余があれば修正す
る（ステップ１）４−１２２）。又、現時点の回転数Ｎ
ｅがＮｅ２より下にある場合ＮｅＯに至らなければ変化
率を判断して進角すると共に（ステップ１２４，１０４
，１０６）　、ＮｅＯを下回っている場合面Ｎｅｌより
上でありクラッチがＯＮされていなければＯＮＬ、、Ｎ
ｅ１未満であればリターンする（ステップ１２６，１）
２）。

第５図は点火時期演算フロー・チャートを示す。前述の
コントロール・ユニット３８においては第３図クラッチ
制御フローが常時行われると共に、この点火時期演算フ
ローが点火演算タイミング時に割り込む形で行われ、そ
の際前記切換え補正値θＣを勘案して点火時期が決定さ
れる。即ち、先ずステップ２００において基本点火時期
θｂが演算される。これは、ＣＰＯ５８がクランク角セ
ンサ４０から算出した回転数Ｎｅ及び負圧センサ４２の
出力する負圧値に基づきＲＯＭ６０内に格納した基本制
御値マツプを検索して行う。

続いて、ステップ２０２において水温センサ、ノックセ
ンサ（共に図示せず）等の出力から温度補正、ノック補
正等を行い、一般補正値θｋを演算し、ステップ２０４
において其れらから点火時期θｉｇを演算する。

続いて、ステップ２０６において切換え補正値θＣの有
無を判断し、あればステップ２０８において適宜進角乃
至遅角方向に補正し、最終ステップ２１０において点火
指令をイグナイタ４６に送出する。

本実施例は上記の如く、第３図フロー・チャートにおい
て機関回転数Ｎｅ及び機関回転数変化率ΔＮｅを基準と
して制御する例を示したが、これに限られるものではな
く、機関回転数及び負圧、機関回転数及び過給圧等を基
準としても良い。

又、切換えに際し回転数の増減方向により進角又は遅角
開始点をＮｅｌ又はＮｅ２としてヒステリシスをもたせ
たが、更に切換え回転数ＮｅＯに関しても増減方向によ
り変えても良い。

第６図は本制御方法により得られる過給圧を概略的に示
すもので、低回転領域では主としてスーパー・チャージ
ャ（補助的にターボ・チャージャ）による過給圧が十分
得られると共に高回転領域においてはターボ・チャージ
ャのみによる過給圧が得られて全回転領域を通じてフラ
ットで均一な過給が可能になり、更に切換え回転数Ｎｅ
Ｏに於ける切換えに際してもドライバビリティを損なう
ことがないものである。

（発明の効果） 本発明は複数の過給手段を順次切換える際に切換え時点
近傍において予め点火時期を進角乃至遅角せしめる如く
構成したので、切換え時のトルク変動に起因するドライ
バビリティの悪化を防止しつつ全回転領域に亘って一様
な過給圧を得ることが出来る利点を備える。又、単なる
０Ｎ１０ＦＦ制御で済む簡便な方法であって複雑高価な
制御装置を設ける場合に比し安価であって故障を生じる
余地もない利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実現に使用する装置の構成を示す説明
図、第２図の其のコントロール・ユニットの説明ブロッ
ク図、第３図は本発明の実施例を示すフロー・チャート
、第４図は該フロー・チャートの制御手法を示す説明図
、第５図は第３図フロー・チャートと平行的に行われる
点火時期演算を示すフロー・チャート及び第６図は本制
御において得られる過給圧を示す説明図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の過給手段を有し少なくとも１つの機関運転
   パラメータに依り前記複数の過給手段を順次切換えるよ
   うになした内燃機関において、前記順次切換える際に切
   換え時点近傍において予め点火時期を進角又は遅角せし
   めることを特徴とする複合過給内燃機関の過給切換え制
   御方法。
2. （２）前記複数の過給手段の中、一方は機関出力軸から
   の動力により過給する機械駆動過給手段であり、他方は
   排気タービン駆動過給手段であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の複合過給内燃機関の過給切換え
   制御方法。
3. （３）前記機関運転パラメータは、機関回転数、機関回
   転数及び吸入負圧、機関回転数及び過給圧、或いは機関
   回転数変化率の中の１つ又は其れらの組合せであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合過給内燃
   機関の過給切換え制御方法。
4. （４）前記機関運転パラメータにヒステリシスをもたせ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合過
   給内燃機関の過給切換え制御方法。