JPH01280635A - 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〕 この発明は内燃機関の過給圧制御装置に係り、特に吸入
空気温度の変化や高度の変化等に起因して出力特性が徒
に変動し、また、トルクに谷が生ずることを防止し得る
内燃機関の過給圧制御装置に関する。

〔従来の技術〕

出力や燃費を向上させるべく給気を圧送する過給機を設
けた内燃機関として、例えば第６図に示す如く構成され
ているものがある。第６図において、２は内燃機関、４
は排気駆動方式の過給機である。排気駆動方式の過給機
４は、コンプレッサ６とタービン８とからなり、吸気通
路１０に臨ませて設けたコンプレッサ６を排気通路１２
に臨ませて設けたタービン８により回転させ、コンプレ
ッサ６上流側の第１吸気通路１０−１上流端に設りたエ
アクリーナ１４から取入れられた吸入空気を圧送するも
のである。コンプレッサ６から下流側の内燃機関２の燃
焼室１６に至る第２吸気通路１０−２には、絞り弁１８
を設けである。この絞り弁１Ｂにより調整された吸入空
気は、口承しない燃料系統からの燃料とともに燃焼室１
Ｇに供給され、燃焼される。排気は排気通路１２により
外部に排出される。なお、符号２０はインクターラ、２
２はエアフローセンサである。

このような過給［４を設けた内燃機関２にあっては、過
給圧が上昇し過ぎると、過給機４や内燃機関２の損傷を
招くことになる。そこで、従来は、過給圧が外気温度や
機関回転数等によって決定される設定値に達した際に、
過給機４のコンプレ・）ザ６下流側の第２吸気通路１０
−２の圧送される給気の一部をリリーフ弁２４によって
大気や上流側の第２吸気通路１０−１等にＩＪ　ＩＪ−
フさせて設定値を超えないように制御し、あるいは過給
機４のタービン８上流側の第１排気通路１２−１の排気
の一部をウェイストゲート弁２６によって下流側の第２
排気通路１２−２にバイパスさせて設定値を超えないよ
う制御することにより、最大出力が目標値を超えないよ
うにする内燃機関２の過給圧制御装置が提案されている
。

このような過給圧制御装置としては、過給機のコンプレ
ッサ上流側の吸入空気量に従ってウェイストゲート弁を
開閉して排気の一部をバイパスさせ、過給圧を設定値に
制御するもの（特公昭６２−３０２８５号公報）や、過
給機のコンプレッサ上流側の過給圧によってウェイ］−
ゲート弁を開閉して排気の一部をバイパスさせて過給圧
を設定値に制御するものにあって、前記ウニイストゲ−
１〜弁を開閉すべくアクチュエータに作用させる過給圧
をリリーフさせることにより一時的に過給圧を設定値よ
り高め得るもの（特開昭６２−１３１９２２号公報）等
がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

とごろが、前記の如く設定値に過給圧を制御しても、運
転条件によって出力特性が変動することがある。例えば
、外気温やインククーラの冷却状態により吸入空気温度
が変化すると、同一過給圧であっても、出力に差を生し
る。特に、寒冷地においては、吸入空気温度の過度の低
下により最大出力が目標値を超えて内燃機関の許容強度
以上の出力を発生し、終には破損に至ることがある。あ
るいは、走行により高度が変化すると、出力に差が生じ
ることにより、ウニイス１〜ゲート弁を開閉すべくアク
チュエータに作用させる過給圧の設定値によっては出力
特性が目標値を超えることがある。

また、第５図に実線で示す如く、設定値に過給圧を制御
しても、トルクに谷を生しることがある。

このため、設定値に過給圧を制御しても、出力特性が徒
に変動し、また、トルクに谷を生じる結果、運転性能を
低下させる不都合があった。

〔発明の目的〕

そこで、この発明の目的は、吸入空気温度の変化や高度
の変化等に起因して内燃機関の出力特性が徒に変動する
ことを防止し得て、どのような運転条件下においても目
標値である出力特性が得られ、また、１−ルク特性の設
定の自由度を大とし得てトルクに谷を生ずることを防止
し得て、これにより運転性能を向上させ得る内燃機関の
過給圧制御装置を実現することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この目的を達成するためにこの発明は、内燃機関に設け
た過給機下流側の吸気通路を流通する吸入空気重量流量
を少くとも一の制御因子とし前記内燃機関の出力特性を
目標値に収束させるべく過給圧を制御する制御手段を設
けたことを特徴とする。

〔作用〕

この発明の構成によれば、制御手段によって、過給機下
流側の吸気通路を流通する吸入空気重量流量を少くとも
一の制御因子として出力特性を目標値に収束させるよう
に過給圧を制御することにより、吸入空気温度や高度の
変化等にかかわらず、内燃機関の出力が目標値を超えな
いように過給圧を下げることができ、また、目標値まで
上昇し得るように過給圧を上げることができる。

〔実施例〕

次にこの発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第１〜４図は、この発明の一実施例を示すものである。

図において、従来と同一機能を果す箇所には、同一符号
を付して説明する。即ち、第１図において、２は内燃機
関、４は排気駆動方式の過給機である。排気駆動方式の
過給機４は、コンプレッサ６とタービン８とからなり、
吸気通路１０に臨ませて設りたコンプレッサ６を排気通
路１２に臨ませて設けたタービン８により回転させ、コ
ンプレッサ６上流側の第１吸気通路１０−１上流端に設
けたエアクリーナ１４から取入れられた吸入空気を圧送
するものである。コンプレッサ６から下流側の内燃機関
２の燃焼室１６に至る第２吸気通路１０−２には、絞り
弁１８を設けである。

この絞り弁１８により調整された吸入空気は、図示しな
い燃料系統からの燃料とともに燃焼室１６に供給され、
燃焼される。燃焼により生成された排気は、第１排気通
路１２−１を通りタービン８を駆動して第２排気通路１
２−２により外部に排出される。なお、符号２０はイン
ククーラである。

この内燃機関２に設けた過給ａ、４のコンプレッサ６下
流側の第２吸気通路１０−２には、ボットワイヤ式等の
エアフローセンサ２２を設ける。このエアフローセンサ
２２ば、第２　吸気ａＲＬ　Ｏ−２を流通する吸入空気
重量流量Ｑａを検出する。

前記エアフローセンサ２２ば、制御１１乎段２８の入力
側に接続されている。この制御手段２８は、前記エアフ
ローセンサ２２の検出する吸入空気重量流量Ｑａを少く
とも一の制御因子とし、内燃機関２の出力特性を目標値
に収束させるべく過給圧を制御する。そこで、この実施
例においては、内燃機関２の機関回転数Ｎｅを検出する
回転数センサ３０を制御手段２８の入力側に接続して設
け、また、コンプレッサ６下流側の第２吸気通路１０−
２の過給圧を大気にリリーフさせるリリーフ弁２４−１
を制御手段２８の出力側に接続して設ける。あるいは、
第２吸気通路ｌ０−２の過給圧をリリーフ通路３２によ
って第１吸気通路１（１１にリリーフさせるリリーフ弁
２４−２を制御手段２８の出力側に接続して設けても良
い。これらリリーフ弁２４−１・２４−２は、いずれか
一方を単独に、あるいは両方を併用することができる。

これにより、制御手段２８は、エアフローセンサ２２と
回転数センサ３０とから入力する信号により、第２・３
図に示す如く、機関回転数Ｎｅに対応する吸入空気重量
流量の上限値ｑ　ｍ　ａ　ｘについて、複数に分割され
た機関回転数域Ｎｅ　（ｎ）（この実施例においては、
１６分割された機関回転数域Ｎｅ　（１）−Ｎｅ　（１
６））に対応して設定された吸入空気重量流量上限値ｑ
ｍａｘ（ｎ）（この実施例においては、機関回転数域Ｎ
ｅ　　（１）〜Ｎｅ（１６）　　に対応して設定された
上限値ｑｍａｘ　（１）　〜ｑｍａｘ　（１６）７と検
出する吸入空気重量流量Ｑａとを比較し、内燃機関２の
出力特性左目標値に収束させるように、リリーフ弁２４
−１および／または２４−２を開閉して過給圧を制御す
る。また、この制御手段２８は、燃料系統・点火系統３
４をも制御して燃料噴射量・点火時期を調整する。

次に作用を第２・３図に従って説明する。

内燃機関２の運転により過給機４が駆動されると、エア
クリーナ１４から取入れられた吸入空気は圧送されてイ
ンククーラ２０により冷却され、エアフローセンサ２２
により吸入空気重量流量Ｑａが検出される。また、回転
数センサ３０により、機関回転数Ｎｅが検出される。こ
れら吸入空気重量流量Ｑａ及び機関回転数Ｎｅの信号は
、制御手段２８に人力する。

制御手段２８は、これら信号により燃料系統・点火系統
３４を制御し、燃料噴射量・点火時期を調整する。

そして、制御手段２８は、これら信号により、複数に分
割された機関回転数域Ｎｅ　（ｎ）に対応して設定され
た吸入空気重量流量の上限値ｑ　ｍ　ａ　ｘ（ｎ）と検
出する吸入空気重量流ＭＱａとを比較し、吸入空気重量
流量Ｑａが上限値Ｇｍａｘ（ｎ）を超えティる場合（Ｑ
ａ＞ｑｍａｘ　（ｎ）：ＹＥＳ）は、内燃機関２の出力
が目標値を超えて上昇しないように、リリーフ弁２４−
１および／またはリリーフ弁２４−２を開放作動させる
ことにより、過給圧を下げることができる。一方、吸入
空気重量流量Ｑａが上限値ｑｍａｘ（ｎ）未満の場合（
Ｑａ　＞ｑｒｎａ　ｘ　（ｎ）：　Ｎｏ）は、内燃機関
２の出力が目標値まで上昇し得るように、リリーフ弁２
４−１および／またはリリーフ弁　２４−２を閉鎖作動
させることにより、過給圧を上げることができる。

即ち、吸入空気重量流量Ｑａによって、内燃機関２の最
大出力が目標値を超えないように、また、出力が目標値
まで上昇し得るように過給圧を制御する。

これにより、吸入空気温度や高度の変化等にかかわらず
、内燃機関２の出力特性が徒に変動することを防止し得
て、目標値に収束させることができる。このため、どの
ような運転条件下においても目標値である出力特性を得
ることができる。また、過給圧を制御して内燃機関２の
出力特性を目標値に収束させ得ることにより、トルク特
性の自由な設定が可能になる。また、第５図に破線で示
す如くトルクを部分的に上昇させ得るごとにより、トル
クに谷を生ずることを防止し４４％で、運転性能を向」
二さ一已ることができる。さらに、出力特性を目標値に
収束させ得ることにより、設計上の安全率を取る必要が
なくなる。

なお、エアフローセンサ２２をインククーラ２０下流の
第２吸気通路１０−２に設けたのは、従来のコンプレ・
ノ勺６上流側の第１吸気通路１０〜１に設けると、実際
の吸気重量流量を検出し得なくなるからであり、また、
リリーフ弁２４−１および／または２４−２により過給
圧を制御した際に正確な検出ができなくなるからである
。従って、リリーフ弁２４−１および／または２４−２
しｒ、−１−アノ１］−セン′す２２よりも上流側に設
けられなければならない。また、リリーフ弁２４−１お
よび／またば２４−２により過給圧を制御しない場合は
、エアフローセンサ２２の位置をコンブレアザ６上流側
に設けても問題はない。

また、この実施例においては、リリーフ弁２４−１およ
び／または２４−２により過給圧を制御したが、第１図
に示す如く、第１排気通路１２−１の排気を第２排気通
路１２−２にバイパスさせるウニイス１−ゲート弁２６
を制御手段２８に接続して設ＬＪ、このウニイスＩ・ケ
ート弁２６により出力特性が目標値に収束するように過
給圧を制御することもできる。この場合に、前記リリー
フ弁２４−１および／または２４−２とウェイストゲー
ト も可能である。

しかし、ウェイストゲート フ弁２４−１および／またば２４−２により過給圧を制
御することが好ましい。なぜならば、ウニイスＩーゲー
ト弁２６で過給圧を制御するとタービン８の回転数を落
すことになり、この結果、復帰の応答性が悪くなるから
である。従って、リリーフ弁２４−１および／または２
４−２で制御を行えば、過給圧を逃しても、タービン８
の回転数の低下をほとんど招くことがないので、リリー
フ弁２４−１および／または２４−２が閉じれば、即、
元の過給圧に復帰することにより、応答性が良好である
。

なお、この実施例においては、排気駆動方式の過給機を
設けた内燃機関について説明したが、第４図に示す如く
、一対のロータ３６、３８が、内燃機関２等の駆動力に
よりハウジング４０に対して微小間隙を維持しつつ回転
されることにより、圧縮動作が行われる機械駆動方式の
過給機４を設けて内燃機関２についても、同様に実施し
得るのは、明らかである。

〔発明の効果〕

このようにこの発明によれば、制御手段によって、過給
機下流側の吸気通路を流通する吸入空気重量流量を少く
ともーの制御因子として内燃機関の出力特性を目標値に
収束させるように過給圧を制御することにより、吸入空
気温度や高度の変化等にかかわらず、内燃機関の出力特
性が目標値を超えないよう乙こ過給圧を下げることがで
き、また、目標値まで上昇し得るように過給圧を上げる
ことができる。

これにより、吸入空気温度の変化や高度の変化等に起因
して内燃機関の出力特性が徒に変動することを防止し得
て、どのような運転条件下においても目標値である出力
特性を得ることができる。

また、過給圧を制御して内燃機関の出力特性を目標値に
収束させ得ることにより、トルク特性の自由な設定が可
能になり、トルクを部分的に上昇させ得る等によりトル
クに谷を生ずることを防止し得る。これにより、運転性
能を向上さセることができる。さらに、出力特性を目標
値に収束させ得ることにより、設計上の安全率を取る必
要がなくなるので、製造コストを低減し得るものである
。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図り才、この発明の実施例を示し、第１図は過
給圧制御装置の概略図、第２図は制御手段のブロック構
成図、第３図は制御のフローチャート、第４図は機関駆
動式の過給機を設けた内燃機関への適用例を示す図であ
る。 第５図は、機関回転数に対する１−ルクと過給圧との関
係を示す図、第６図は従来例の過給圧制御装置の概略図
である。 図において、２は内燃機関、４ば過給機、ＩＯは吸気通
路、１２は排気通路、２０ばインクターラ、２２はエア
フローセンサ、２４−１・２４−２はリリーフ弁、２６
はウニイストゲ−１・弁、２８は制御手段、３０は回転
数センサである。 特許出願人　　　鈴木自動車工業株式会社代理人　弁理
士　西　郷　義　美 ムヘ　　　　＠稟叫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃機関に設けた過給機下流側の吸気通路を流通す
   る吸入空気重量流量を少くとも一の制御因子とし前記内
   燃機関の出力特性を目標値に収束させるべく過給圧を制
   御する制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の過
   給圧制御装置。