JPS6338614A - 過給機付き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〕 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。

Ｃ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ッチを介してエン
ジンにより駆動される。吸気系には過給機と並列にバイ
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。電磁クラッ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ョック（過給ショッ
ク）が発生したりノッキングが発生するという問題があ
る。

他方、車両の速度を所望の任意の設定速度に維持スるた
めのクルーズコントロール（オートドライブ）装置は周
知である（例えば、特開昭５８−１７２１８号、特開昭
５９−８０２３号）。この種の装置は、一般に、エンジ
ンのスロットル弁に連結されたアクチエータと、このア
クチエータを制御する電子制御装置とを備えてなり、運
転者が装置のスイッチを入れると車速またはエンジン回
転数が一定になる様にスロットル開度が制御される。

クルーズコントロール装置は車両を一定速度で走行させ
るものであり、装置が定速走行モード（オートドライブ
・モード）に設定されている時には車速変化、卯ち加減
速の変化ができるだけ小さいことが望ましい。しかし、
エンジン駆動式過給機は過給レスポンスが極めて良く、
ｌ・ルクの立上りが大きいため、クルーズコントロール
装置を備えたエンジンをエンジン駆動式過給機で過給し
た場合には、定速走行モード時にも急激な加減速が繰り
返され、運転性を悪化させていた。

また、この種のエンジン駆動式過給機の設計上の他の問
題点は、穎繁な０Ｎ１０ＦＦにより電磁クラッチが早期
に摩耗し、その耐久性が充分でないということである。

また、過給機駆動に要する動力損失を最小限にし、燃料
消費率を向上させることも要請されている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、エンジン駆動式過給機とクルーズコン
トロール装置とを備えた内燃機関において、定速走行モ
ード時の過給ショックを抑制してなめらかな運転性を堤
供すると共に、電磁クラッチの早期摩耗を防止し、燃料
消費率を改善することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の過給圧制御装置は、内燃機関を過給する様にな
った回転式容積型過給機を吸気系に設け、機関に駆動さ
れる入力ブリーを有する電磁クラッ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、車速を定速に制御するクルーズコントロール装置
を備えた過給機付き内燃機関において、クルーズコント
ロール装置が定速走行モードに設定されているか否かを
検出する手段と、機関負荷を検出する手段と、機関負荷
が所定の判定値を超えた時に電磁クラッチを接続する電
磁クラッチ制御手段と、要求加速度を検出する手段と、
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、定速走行モードが設定されて
いる時には、前記負荷判定値を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低下させ
る様にしたことを特徴としている。

〔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
ロットル弁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が設けである。過給機２２は電磁クラッ
チ２６を介してエンジン１０により駆動されるもので、
電磁クラッチ２６の入力プリ−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ッチ２６を接続すると過給機２
２は吸入空気を圧送するが、バイパス２４が閉じる前は
過給気はバイパス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。電磁クラッチ２６は
マイクロコンピュータから成るエンジン制御コンピュー
タ（ＥＣＵ）３４によりオン／オフ制？ＩＯされる。ス
ロットル弁１８はスロットル開度を検出するスロットル
開度センサ３６に連動しており、そのアナログ出力はＥ
ＣＵ３４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４
０．ｉｆ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５０は２つの入口ボート５４　、５６を有し、こ
れら人口ボートのいずれかが選択的に出口ボート５２に
接続される様になっている。即ち、ＥＣＵ３４により切
換弁５０に通電した時には第２人口ポート５６が出口ボ
ート５２に接続され、通電を停止した時には第１人口ボ
ート５４が出口ポート５２に接続される。

吸気通路１４には、スロットル弁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人口ボート５６に接続
されている。また、吸気通路１４にはスロットル弁１８
の下流において信号ボート６２が設けてあり、吸気管圧
力を取出す様になっている。周知の様に、この信号ボー
ト６２における吸気管圧力は、スロットル弁１８の開度
が小さい時には負圧となり、スロットル開度の増大に応
じて大気圧に近づく。この信号ボート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人口ボ
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には信号ボート６２の吸気管負圧が印加
されるが、この場合、吸気管負圧はスロットル開度に応
じて前述の如く変化するので、スロットル開度の小さい
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は開放され、スロットル
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。

ＥＣＵ３４はまたクルーズコントロールを行う様にプロ
グラムされており、クルーズコントロール・メインスイ
ッチ６６を“ＯＮ”位置に切換えて定速走行モードを設
定した時には設定車速を維持するべくスロットル弁１８
のアクチエータ６８を制御する。

第３図に示す様に、ＥＣＵ３４は、セントラルプロセッ
シングユニソト（ＣＰＵ）７０、リードオンリーメモリ
（ＲＯＭ）７２、ランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）
７４、Ａ／Ｄコンバータ７６、人力インターフェース７
８、出力インターフェース８０、バス８２から成る従来
構成を有する。

ＲＯＭ７２には第４図のフローチャ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７６はＣＰＵ７０の指令に従いエアフローメータ１
６およびスロ・ノトル開度センサ３６からの信号を２進
数に変換し、吸入空気ｉＱおよびスロットル開度ＴＡを
表す２進数データはＲＡＭ７４に格納され、後述の演算
に使用される。クルーズコントロール・メインスイッチ
６６はクルーズコントロール装置を定速走行モードに設
定するもので、定速走行モード時に“ＯＮ”信号を出力
し、ＣＰＵ７０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ターフ
ェース７８に送られ、ＣＰＵ７０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
ＲＡＭ７４に格納する。

次に、第４図のフローチャートを参照してＥＣＵ３４の
動作を説明する。このルーチン１０１の実行により過給
圧が制御される。ステップ１０２ではエアフローメータ
１６で検出した吸入空気ＩＱ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
ップ１０３ではクルーズコントロール・メインスイッチ
６６からの信号により定速走行モードで走行中か否かを
判定し、定速走行モードの場合はステップ１０４に進み
、そうでない場合はステップ１１１に進む。

先ず、定速走行モードと判定され、ステップ１０４に進
んだ場合について説明する。ステップ１０４では、実測
Ｑ／Ｎが設定値Ａ（例えば、０．４Ａ／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ップ１０５で電磁クラッチ２６
を接続して過給機２２を起動し、ステップ１０９で電磁
式切換弁５０をＯＮにする。これにより大気圧ボート５
８０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、ステップ１２０でメインルーチンに
復帰する。

ステップ１０４の判定で低負荷と判定された場合にはス
テップ１０６に進み、デイレ一時間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
一時間Ｔ２はＱ／Ｎが設定値以下になった時点からの経
過時間を表わすもので、１０秒経過前は電磁クラッチ２
６のＯＮ状態からＯＦＦ状態への切換えを禁止し、電磁
クラッチが頻繁に０Ｎ１０ＦＦされるのを防止するだめ
のものである。

ステップ１０６で１０秒経過前と判定された場合にはス
テップ１０８で電磁クラッチ接続を続行し、ステップ１
１０に進み電磁弁５０を叶Ｆにする。その結果、バイパ
ス制御弁３８の圧力室４４は信号ボート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。従って、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。

ステップ１０６でデイレ一時間１０秒経過と判定された
場合はステップ１０７に進んで電磁クラッチ２６をＯＦ
Ｆにした後、ステップ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−２８と過給機ロータとの間の
回転数差が小さくなり、次に電磁クラッチを接続する時
の摩耗が最小限になるからである。

次に、ステップ１０３において定速走行モードでないと
判定され、ステップ１１１に進んだ場合について説明す
る。ステップ１１１ではＱ／Ｎが設定値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０．５１　／　ｒｅｖである。口／Ｎ　＞　０．５
１　／ｒｅｖの場合にはステップ１１２に進み、電磁ク
ラッチを接続する。この様に、ステップ１０４および１
１１においては、各設定値Ａ。

Ｂを基準として電磁クラッチ２６の０Ｎ１０ＦＦ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、クルーズコントロール中はそうでな
い場合より低負荷で電磁クラッチが接続されることとな
り、反対にクルーズコントロール走行でない場合にはよ
り高負荷で接続されることとなる。この様に、クルーズ
コントロール中はより低負荷で電磁クラッチが接続され
るので、その分だけ過給ショックが緩和されることにな
る。

また、通常の走行時にはより高負荷で電磁クラッチの接
続が行われるので、０Ｎ１０ＦＦ　ｇ度が減少し、クラ
ッチの摩耗が低減される。

ステップ１１２に次いでステップ１１３に進む。ステッ
プ１１３ではスロ・ノトルセンサ３６からの出力により
求めたスロットル開度速度変化ΔＴＡを取込む。このΔ
ＴＡは要求加速度を表わすものとして次のステップ１１
４で使用される。ステップ１１４ではΔＴＡを設定値（
例えば、１．４６°／１６．ｍｓ）と比較し、ΔＴＡ’
＞１．４６°／１６ｍ５の場合には急加速条件であるの
でステップ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、過給ショックが生じるが、急加速条件下
では許容されるであろう。

ΔＴＡが設定値より小さい緩加速時にはステップ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は信号ボート６２に接続され
、信号ボート６２のところの大気圧に近い圧力は管路６
４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が設けで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。

従って、過給圧は比較的緩慢に上昇するので、過給ショ
ックが緩和される。この様に、通常の走行モードでは負
荷が増加しても加速度が小さい条件下では過給ショック
は生じない。

ステップ１１１でＱ／Ｎが０．５１／ｒｅｖより小さい
と判定された場合には、ステップ１１５に進み、デイレ
一時間Ｔ、（前記Ｔ２と同趣旨）の設定値（例えば、５
秒）より大きいか否かを判定する。

デイレ一時間経過前ならばステップ１１６で電磁クラッ
チの接続をｍ続し、ステップ１１９で電磁弁５０をＯＦ
Ｆにしてバイパス２４を開放する。デイレ一時間を経過
したならばステップ１１７で電磁クラッチを叶Ｆにし、
ステップ１１９に進む。この状態ではエンジンは過給さ
れない。

〔発明の効果〕

本発明の効果は第５図を参照すれば容易に理解できる。

第５図において、カーブ（１１は電磁クラッチ２６を接
続しバイパス２４を閉じてエンジンを過給する場合の、
カーブ（２）は電磁クラッチ２６は接続しであるがバイ
パス２４は開放している場合の、カーブ（３）は７１磁
クラツチ２６を切りバイパス２４を開放している場合の
トルク変化を示す。クルーズコントロール装置により定
速走行している時に、スロットル開度Ｂ（例えば、Ｑ／
Ｎ　＝　０．５Ｅ　／　ｒｅνに相当）で電磁クラッチ
がＯＮになれば矢印９０で示すトルク急増が生じ、同時
にバイパス２４を閉じれば矢印９２で示すトルク急増が
起るであろう。この様なトルクの急上昇すなわち過給シ
ョックはクルーズコントロール中は好ましくない。本発
明はクルーズコントロール中はより軽負荷のスロットル
開度Ａ（例えば、Ｑ／Ｎ　＝　０．４β／ｒｅνに相当
）にて過給を開始する様にしたので、電磁クラッチの接
続およびバイパスの閉鎖によるトルク変動が生じない。

従って、スロットル開度に対するトルク特性がリニアに
なり、クルーズコントロール時の制御性が向上する。

他方、通常走行時（クルーズコントロールを使用してい
ない時）には、より高負荷で電磁クラッチが接続される
ので、電磁クラッチの０Ｎ１０ＦＦ頻度が低減する。従
って、クラッチの摩耗が減少して耐久性が向上すると共
に、燃費も向上する。

また、通常走行時に高負荷となり過給が開始される時に
は、要求加速度に応じてバイパス制御弁３８の閉弁速度
が制御され、加速度が小さい条件ではバイパス制御弁３
８は徐々に閉じられるので、過給ショックが著しく緩和
される。

【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ック図、
第２図は本発明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ＥＣＵのプロ・ツク図、第４図は過給
圧制御ルーチンのフローチャート、第５図はスロットル
開度に対するトルク特性を示すグラフである。 １０・・・エンジン、　　　１４・・・吸気通路、２２
・・・過給機、　　　　２４・・・バイパス、２６・・
・電磁クラッチ、　３８・・・バイパス制御弁、５０・
・・電磁式切換弁、 ６６・・・クルーズコントロール・メインスイッチ。 第１図 手続補正書（自発） 昭和６１年ＩＯ月Ｉ６日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第１８１８７０号 ２、発明の名称 過給機付き内燃機関の過給圧制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　（３２０）トヨタ自動車株式会社４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、
補正の対象 （１）明細書の「特許請求の範囲」の掴（２）明細書の
「発明の詳細な説明」の欄６、補正の内容 （１）別紙の通り補正する。 （２）明細書第５頁第１３行目に記載の「大きく」をｒ
小さく」に補正する。 ７、　添付書類の目録 補正特許請求の範囲　　　　　工通 ２、特許請求の範囲 １．　内燃機関を過給する様になっ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
る電磁クラッ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、車速を定速に制
御するクルーズコン１−ロール装置を備えた過給機付き
内燃機関において、 クルーズコントロール装置が定速走行モードに設定され
ているか否かを検出する手段と、機関負荷を検出する手
段と、機関負荷が所定の判定値を超えた時に電磁クラッ
チを接続する電磁クラッチ制御手段と、要求加速度を検
出する手段と、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、定速走行モー
ドが設定されている時には、前記負荷判定値を小ムん設
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
速度を低下させる様にしたことを特徴とする過給圧制御
装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関を過給する様になっ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
   電磁クラッ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、車速を定速に制御
   するクルーズコントロール装置を備えた過給機付き内燃
   機関において、 クルーズコントロール装置が定速走行モードに設定され
   ているか否かを検出する手段と、機関負荷を検出する手
   段と、機関負荷が所定の判定値を超えた時に電磁クラッ
   チを接続する電磁クラッチ制御手段と、要求加速度を検
   出する手段と、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、定速走行モー
   ドが設定されている時には、前記負荷判定値を大きく設
   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
   速度を低下させる様にしたことを特徴とする過給圧制御
   装置。