JPH05231159A - 内燃機関における過給圧制御装置 - Google Patents

内燃機関における過給圧制御装置

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JPH05231159A
JPH05231159A JP4263282A JP26328292A JPH05231159A JP H05231159 A JPH05231159 A JP H05231159A JP 4263282 A JP4263282 A JP 4263282A JP 26328292 A JP26328292 A JP 26328292A JP H05231159 A JPH05231159 A JP H05231159A
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supercharging pressure
state
compression
engine
pressure
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JP4263282A
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English (en)
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Yasuyuki Santo
靖之 山藤
Nobu Takahashi
のぶ 高橋
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/16—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using lift valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
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    • F02B33/44—Passages conducting the charge from the pump to the engine inlet, e.g. reservoirs
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Abstract

(57)【要約】 【目的】内部圧縮比を変化させ得る可変圧縮手段を有し
て機関本体のクランク軸に連結される機械式過給機を備
える内燃機関において、可変圧縮手段に異常が生じても
機関吸気温の上昇を防止する。 【構成】本発明に従う過給圧制御装置は、過給圧を変化
させるための過給圧可変手段ＶBPと、可変圧縮手段５０
の作動状態を検出する検出器５６と、機械式過給機ＳＣ
が高圧縮状態となるべき機関運転状態で前記可変圧縮手
段５０が低圧縮作動状態にあることが前記検出器５６に
より検出されるのに応じて過給圧可変手段ＶBPを過給圧
低下側に作動させる制御手段Ｃとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内部圧縮比を変化させ
得る可変圧縮手段を有して機関本体のクランク軸に連結
される機械式過給機を備える内燃機関において、過給圧
を制御するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内部圧縮比を可変とした機械式過給機を
備える内燃機関は、たとえば特開平２−２２１６３４号
公報等により既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、内部圧縮比
を変化させるための可変圧縮手段が何らかの原因により
故障して低圧縮比のままとなった場合に機関が高過給圧
での運転状態となると、高過給圧と過給機の効率低下と
により機関吸気温が異常に上昇し、機関でのノッキング
が生じ易くなる。
【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、可変圧縮手段に異常が生じても機関吸気温が
上昇することを防止することができるようにした内燃機
関における過給圧制御装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の特徴に従う装置は、過給圧を変化さ
せるための過給圧可変手段と、可変圧縮手段の作動状態
を検出する検出器と、機械式過給機が高圧縮状態となる
べき機関運転状態で前記可変圧縮手段が低圧縮作動状態
にあることが前記検出器により検出されるのに応じて過
給圧可変手段を過給圧低下側に作動させる制御手段とを
備える。
【０００６】また本発明の第２の特徴によれば、制御手
段は、機械式過給機が低圧縮状態であるときの許容最大
過給圧を機関回転数が高いほど大となるようにして、過
給圧可変手段を制御すべく構成される。
【０００７】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。
【０００８】図１ないし図１４は本発明の第１実施例を
示すものであり、図１は全体系統図、図２は過給機の切
欠き縦断側面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は
図２の４−４線断面図、図５はバイパス弁および過給機
の作動を制御するためのメインルーチンを示すフローチ
ャート、図６はオープン制御領域およびフィードバック
制御領域を定めたマップを示す図、図７は機関回転数お
よびスロットル開度に対するバイパス弁の目標開度を示
す図、図８はスロットル開度に対する目標過給圧を示す
図、図９は機関回転数および過給圧に対応した過給圧導
入領域および大気圧導入領域を示す図、図１０は低圧縮
状態での許容最大過給圧を機関回転数が高くなるほど大
に設定する理由を説明するための図、図１１および図１
２は過給機の圧縮比制御のためのサブルーチンを示すフ
ローチャート、図１３は機関回転数およびスロットル開
度に対応した制御領域を示す図、図１４は異常状態を検
出するためのサブルーチンを示すフローチャートであ
る。
【０００９】先ず図１において、機関本体Ｅには、吸気
通路１および排気通路２が接続されており、吸気通路１
の上流端にはエアクリーナＡが接続される。しかも吸気
通路１の途中には、その上流側から順に機械式過給機Ｓ
Ｃ、インタークーラＩＣおよびスロットル弁ＶTHが介設
されており、機械式過給機ＳＣおよびインタークーラＩ
Ｃを迂回するバイパス通路３が吸気通路１に接続され
る。而して該バイパス通路３には過給圧可変手段として
のバイパス弁ＶBPが介設されている。
【００１０】図２、図３および図４において、機械式過
給機ＳＣは、相互に噛合する一対のスクリューロータで
あるメインロータ７およびゲートロータ８がハウジング
６に回転自在に支承されて成るものであり、機関本体Ｅ
により回転駆動される両ロータ７，８により、ハウジン
グ６の軸方向一方側の吸入ポート４から吸入された空気
が軸方向他端側の吐出ポート５から吐出される。
【００１１】ハウジング６は、一端を端壁９ａで閉塞し
た有底筒状に形成される筒体９と、該筒体９にその開口
端を覆うようにして結着される端壁部材１０とから成
り、筒体９は前記両ロータ７，８の半径方向外端が描く
回転軌跡に対応した横断面形状に形成されるとともに前
記両ロータ７，８とは非接触である内面９ｂを有する。
また前記端壁９ａに吸入ポート４が穿設される。
【００１２】前記両ロータ７，８は回転軸１１，１２に
それぞれ固着されているものであり、両回転軸１１，１
２の一端は筒体９の端壁９ａに軸受１３，１４を介して
それぞれ支承される。また端壁部材１０には、該端壁部
材１０との間にギヤ室１６を形成するカバー１５が結合
されており、前記両回転軸１１，１２の他端は端壁部材
１０を貫通してギヤ室１６内に突入される。而して回転
軸１１と端壁部材１０との間にはシール部材１７および
一対の軸受１８が介設され、回転軸１２と端壁部材１０
との間にはシール部材１９および一対の軸受２０が介設
される。
【００１３】ギヤ室１６内で両回転軸１１，１２には相
互に噛合するギヤ２２，２３が固定されており、回転軸
１１には前記ギヤ２２に加えてギヤ２４が固定される。
一方、端壁部材１０には両回転軸１１，１２と平行な軸
線を有する軸２５の一端が軸受２６を介して回転自在に
支承されており、該軸２５はカバー１５を貫通して外方
に突出する。而して軸２５およびカバー１５間にはシー
ル部材２７および一対の軸受２８が介設されている。し
かもギヤ室１６内で軸２５には前記ギヤ２４に噛合する
ギヤ２９が固定され、カバー１５から突出した軸２５の
外端にはプーリ３０が固定される。このプーリ３０に
は、機関本体Ｅのクランク軸２１（図１参照）からの動
力が図示しない無端状ベルトを介して伝達され、これに
よりメインロータ７およびゲートロータ８が相互に噛合
して回転駆動されることになる。
【００１４】メインロータ７およびゲートロータ８の噛
合部に対応する位置でハウジング６における筒体９の側
部には、両スクリューロータ７，８の軸線とほぼ直交す
る移動方向３２に沿う内方側の高圧縮位置（図２および
図３の鎖線で示す位置）と、前記移動方向３２に沿う外
方側の低圧縮位置（図２および図３の実線で示す位置）
との間で移動可能にしてピストン３１が配設される。す
なわち筒体９の側部には両ロータ７，８の軸線と直交す
る方向に延びる横断面円形の案内筒部３３が一体に設け
られており、ピストン３１は、移動方向３２に沿う移動
を可能として該案内筒部３３内に配置される。しかもピ
ストン３１は、その外径を案内筒部３３の内径よりも小
さくして横断面円形に形成されるものであり、案内筒部
３３で支持されるものではない。
【００１５】ピストン３１は閉塞端をハウジング６内に
向けた有底筒状に形成されるものであり、その開口端部
すなわち外端には半径方向外方に張出す鍔部３１ａが設
けられる。一方、案内筒部３３の軸方向外端寄りの内面
には、前記鍔部３１ａを移動方向３２に沿って移動可能
とすべく大径孔部３３ａが外方に臨む段部３３ｂを介し
て設けられており、案内筒部３３の外端に結合されるケ
ース４０と前記段部３３ｂとでピストン３１の軸方向位
置が規制される。また案内筒部３３の内面における周方
向１個所には軸方向に延びるキー３４が固着されてお
り、ピストン３１における鍔部３１ａにはキー３４を嵌
合させる切欠き３１ｂが設けられる。したがってピスト
ン３１は、その軸線まわりの回転を阻止されて移動方向
３２に沿って移動することになる。
【００１６】ところで、吐出ポート５は、メインロータ
７およびゲートロータ８の噛合部に対応する位置でハウ
ジング６の軸方向他端部に設けられている導出部３５
と、前記ピストン３１とで協働して形成されるものであ
り、導出部３５は、ハウジング６における筒体９の他端
部で内面９ｂから外側方に***して設けられる***部９
ｃと、端壁部材１０に設けられる導出筒３６とで構成さ
れる。一方、ピストン３１のハウジング６内に臨む部分
は、該ピストン３１が前記高圧縮位置にあるときの吐出
ポート５の吐出開始位置ＰE の吸入ポート４からの距離
が、前記低圧縮位置にあるときの吐出開始位置ＰE ′，
ＰE ′の吸入ポート４からの距離よりも大となるべく形
成されるものであり、前記高圧縮位置にあるときにハウ
ジング６の内面９ｂに滑らかに連なる面３１ｃと、導出
部３５の内面３５ａに滑らかに連なる面３１ｄとがピス
トン３１のハウジング６内に臨む部分に設けられる。す
なわち、ピストン３１が高圧縮位置にあるときには図４
の右下がりの斜め鎖線で示す部分が吐出ポート５となっ
て前記両面３１ｃ，３１ｄの連結部が吐出開始位置Ｐ E
となり、ピストン３１が低圧縮位置にあるときには面３
１ｃがハウジング６の内面９ｂよりも外方に位置するこ
とにより図４の左下がりおよび右下がりの斜め鎖線で示
す部分が吐出ポート５となり、両ロータ７，８の溝部が
その回転に応じて吐出ポート５に最初に連通する２つの
位置が吐出開始位置ＰE ′，ＰE ′となる。而してピス
トン３１を低圧縮位置として吐出開始位置ＰE ′，
ＰE ′を吸入ポート４寄りとしたときに内部圧縮比εは
１．０となり、またピストン３１を高圧縮位置として吐
出開始位置ＰE を吸入ポート４から離反させたときに内
部圧縮比εはたとえば１．３となる。
【００１７】ところで、ピストン３１には駆動機構３８
が連結されるものであり、この駆動機構３８は、ピスト
ン３１との間に背圧室３９を形成して案内筒部３３の外
端に結合されるケース４０と、該ケース４０で周縁部を
挟持されてケース４０内に収納されるダイヤフラム４１
と、ダイヤフラム４１およびケース４０間に縮設される
ばね４２とを備える。ケース４０は一対のケース部材４
３，４４が相互に結合されて成るものであり、ダイヤフ
ラム４１の周縁部は両ケース部材４３，４４間に挟持さ
れる。而してダイヤフラム４１によりケース４０内は、
ピストン３１の移動方向３２に沿う内方側の大気圧室４
５と、前記移動方向３２に沿う外方側の制御室４６とに
区画され、ばね４２は制御室４６の容積を縮小する側に
ダイヤフラム４１を付勢するばね力を発揮すべく大気圧
室４５に収納される。またケース４０において背圧室３
９および大気圧室４５を区画するケース部材４４の中央
部には透孔４７が穿設されており、この透孔４７には円
筒状の軸受スリーブ４８が嵌入固定される。一方、ピス
トン３１には移動方向３２に沿って延びる連結ロッド３
１ｅが一体に設けられており、該連結ロッド３１ｅは、
前記軸受スリーブ４８を摺動自在に貫通してダイヤフラ
ム４１の中央部に連結される。
【００１８】このようにしてピストン３１は、案内筒部
３３で支持されずに連結ロッド３１ｅを介して駆動機構
３８に支持されることになり、それによりピストン３１
を移動方向３２に沿って移動せしめるときの摺接面積を
小さくしてフリクションロスの低減を図ることができる
とともに、比較的温度が高い吐出ポート５に近いための
熱影響によるピストン３１の変形に起因した案内筒部３
３内でのスティックを防止することができる。
【００１９】かかる駆動機構３８によれば、制御室４６
の圧力が増大することによりばね４２のばね力に抗して
ピストン３１が高圧縮位置に移動せしめられ、制御室４
６の圧力低下時にはばね４２のばね力によりピストン３
１が低圧縮位置に移動せしめられることになる。
【００２０】またピストン３１には、背圧室３９を吐出
ポート５に連通させるための連通孔４９が穿設されてお
り、背圧室３９の圧力は吐出ポート５の吐出圧と等しく
なる。
【００２１】再び図１を参照して、過給機ＳＣにおける
駆動機構３８と、駆動機構３８における制御室４６に大
気圧を導入する状態ならびに前記制御室４６に過給圧Ｐ
B を導入する状態を切換可能な切換弁Ｖとで、機関運転
状態に応じて過給機ＳＣの内部圧縮比を変化させ得る可
変圧縮手段５０が構成される。
【００２２】インタークーラＩＣよりも下流側における
パイパス通路３の合流位置に対応する部分で吸気通路１
からは導管５１が分岐されており、また前記駆動機構３
８の制御室４６には導管５２が接続されている。切換弁
Ｖは、エアクリーナ５３を介して大気に開放した通路５
４および前記導管５１と、前記導管５２との間に介設さ
れる電磁弁であり、励磁時に前記通路５４を導管５２に
連通する状態すなわち制御室４６に大気圧を導入する状
態と、消磁時に前記導管５１を導管５２に連通する状態
すなわち制御室４６に吐出圧ＰB を導入する状態とが、
切換弁Ｖによって択一的に切換えられる。すなわち切換
弁Ｖにより制御室４６に大気圧が導入されたときには過
給機ＳＣが低圧縮状態となり、切換弁Ｖにより制御室４
６に過給圧ＰB が導入されたときには過給機ＳＣが高圧
縮状態となる。
【００２３】また図２および図３で示すように、駆動機
構３８のケース４０におけるケース部材４３には、過給
機ＳＣにおける圧縮状態を検出すべく低圧縮状態にある
ときのダイヤフラム４１の中央部に接触する検出器５６
が付設される。
【００２４】可変圧縮手段５０における切換弁Ｖの切換
作動と、過給圧可変手段としてのバイパス弁ＶBPを開閉
駆動するためのバイパス弁駆動手段５５の作動とは、マ
イクロコンピュータを含む制御手段Ｃにより制御される
ものであり、該制御手段Ｃは、スロットル弁ＶTHのスロ
ットル開度θTH、機関回転数ＮE 、バイパス弁ＶBPのバ
イパス開度θBP、過給圧ＰB ならびに検出器５６の検出
結果に応じて前記切換弁Ｖおよびバイパス弁駆動手段５
５の作動を制御する。このため制御手段Ｃには、スロッ
トル開度θTHを検出するスロットル開度検出センサ
ＳTH、機関回転数Ｎ E を検出する回転数検出センサ
ＳNE、バイパス開度θBPを検出するバイパス開度検出セ
ンサＳBP、ならびに導管５１の途中に付設されている過
給圧検出センサＳ PBからの信号がそれぞれ入力される。
【００２５】次に制御手段Ｃで設定されている制御手順
について説明すると、図５において、第１ステップＳ１
および第２ステップＳ２では、スロットル開度θTHおよ
びバイパス開度θBPがそれぞれ検出され、次の第３ステ
ップＳ３に進む。
【００２６】この第３ステップＳ３では、バイパス制御
の可否が判断される。すなわち吸気温が低過ぎたり、高
過ぎたり、機関冷却水温が低過ぎたり、高過ぎたり、機
関負荷が極めて高くなったりしたときには、バイパス制
御を停止するものとして第４ステップＳ４でバイパス弁
ＶBPの開度を全開とした後に第１０ステップＳ１０に進
み、上記条件から外れた通常の運転状態のときにはバイ
パス制御を実行するものとして第５ステップＳ５に進
む。
【００２７】第５ステップＳ５では、フラグＦが「１」
であるかどうかが判断される。このフラグＦは、機関が
高過給圧で運転されるべきときに過給機ＳＣが低圧縮状
態にある異常状態でＦ＝１となるものであり、後述の第
１３ステップＳ１３で上記異常状態の検出が行なわれ
る。また初回の演算処理時にはＦ＝０である。而して第
５ステップＳ５でＦ＝０であったときには第６ステップ
Ｓ６に進み、Ｆ＝１であったときには第９ステップＳ９
に進む。
【００２８】第６ステップＳ６では、図６で示すマップ
に基づいてフィードバック制御領域にあるか否かが判断
される。すなわち図６において、機関回転数ＮE が比較
的低くかつスロットル開度θTHが比較的大きい部分にフ
ィードバック制御領域が設定されており、この領域にお
いてはスロットル弁ＶTHの開閉制御では過給圧ＰB を変
化させ難くバイパス弁ＶBPの開閉制御が主として効くの
でフィードバック制御が実行され、機関回転数ＮE が比
較的高くかつスロットル開度θTHが比較的小さい部分に
設定されたオープン制御領域ではスロットル弁ＶTHの開
閉制御により過給圧ＰB を変化させ易いのでオープン制
御が実行されるものである。なお、フィードバック制御
領域およびオープン制御領域の境界値はヒステリシスを
有するように設定される。
【００２９】第６ステップＳ６においてオープン制御領
域であると判断されたときには第７ステップＳ７に進
み、この第７ステップＳ７では、図７で示すように予め
設定されているマップからオープン制御時のバイパス弁
ＶBPの目標開度θBP0 が算出された後、第１０ステップ
Ｓ１０に進む。すなわち図７において、実線で示すよう
に、全閉および全開を含むたとえば５つの目標開度θ
BPO が機関回転数ＮE およびスロットル開度θTHに対応
して予め設定されており、このマップに基づいて目標開
度θBP0 が算出されることになる。
【００３０】第６ステップＳ６でフィードバック制御領
域にあると判断されたときには第８ステップＳ８に進
み、この第８ステップＳ８では、フィードバック制御領
域におけるバイパス弁ＶBPの目標開度θBPF が算出され
る。すなわち、フィードバック制御領域における目標過
給圧ＰBFが、図８で示すマップにより、機関回転数ＮE
およびスロットル開度θTHに応じて予め設定されてお
り、その目標過給圧ＰBFに基づくバイパス弁ＶBPの目標
開度θBPF が第８ステップＳ８で算出される。
【００３１】第５ステップＳ５でフラグＦが「１」であ
ったとき、すなわち機関が高過給圧で運転されるべきと
きに過給機ＳＣが低圧縮状態にあると判断されて第５ス
テップＳ５から第９ステップＳ９に進んだときには、図
７で示すマップからバイパス弁ＶBPの目標開度θBP0 ′
が算出された後、第１０ステップＳ１０に進む。すなわ
ち図７において、破線で示すように、全閉および全開を
含むたとえば５つの目標開度θBPO ′が機関回転数ＮE
およびスロットル開度θTHに対応して予め設定されてお
り、これらの目標開度θBPO ′は、フラグＦが「０」で
あったときのオープン制御領域での目標開度θBPO に比
べると、機関運転状態が同一すなわち機関回転数ＮE お
よびスロットル開度θTHが同一である条件では、開度が
より大きくなる側すなわち過給圧を低くする側に設定さ
れている。
【００３２】ところで、駆動機構３８における制御室４
６に大気圧および過給圧ＰB のいずれを導入するかは、
図９で示すマップにより予め設定されている。而して、
図９において大気圧導入領域および過給圧導入領域の境
界値は、ヒステリシスを有するものであり、機関回転数
ＮE が大きくなるにつれて大となる過給圧ＰB で過給圧
導入領域とするように前記境界値が設定されている。
【００３３】ここで、上記第９ステップＳ９で設定され
る目標開度θBPO ′は、上記図９における大気圧導入領
域すなわち過給機ＳＣの駆動機構３８が低圧縮状態にあ
るときの過給圧領域でのものであり、その低圧縮状態に
あるときの許容最大過給圧も、図９で示すように、機関
回転数ＮE が高くなるほど大となるように設定される。
これは、過給機ＳＣの駆動機構３８の作動状態を一定と
していても機関回転数ＮE が高くなるにつれて実際の内
部圧縮比が高くなるため、低圧縮状態でも機関回転数Ｎ
E が高くなるにつれて機関回転数ＮE が低いときよりも
高い過給圧ＰBに対応し得るからである。すなわち、図
１０の実線Ｌ1 で示すように過給圧ＰBを一律に低下さ
せると、実際には図１０の破線Ｌ2 で示すように機関回
転数ＮEが高くなるにつれて大きな過給圧ＰB に対応し
得るので、斜線で示す部分が無駄になることになる。そ
こで、低圧縮状態での許容最大過給圧を機関回転数ＮE
が高くなるにつれて大となるようにすることにより、過
給効果を有効に発揮させることができ、ドライバビリテ
ィに及ぼす影響も少ない。
【００３４】第１０ステップＳ１０ではバイパス弁ＶBP
の目標開度θBPO ，θBPF ，θBPO′が予め定めた範囲
から外れていないかどうかを判断するリミットチェック
が実行され、次の第１１ステップＳ１１でバイパス弁Ｖ
BPを作動させた後、第１２ステップＳ１２では、図１１
および図１２で示すサブルーチンに従って切換弁Ｖの切
換制御が実行される。
【００３５】図１１および図１２において、第１ステッ
プＬ１ではスロットル開度θTHが予め定めた設定スロッ
トル開度θSOLLを超える（θTH＞θSOLL）かどうかが判
断される。この設定スロットル開度θSOLLは、スロット
ル開度θTHが小のときにはバイパス弁ＶBPが開いている
ために過給機ＳＣの内部圧縮比を高くする必要がなく、
過給圧ＰB も小さいままであることに基づいて前記内部
圧縮比を強制的に低くする判断基準として用いられるも
のであり、ヒステリシスを有してたとえば１５／１０度
に設定される。而して、θ≦θSOLLのときには第２ステ
ップＬ２（図１２）に進み、たとえば３秒に設定されて
いる遅延タイマｔのカウントダウンが開始される。次の
第３ステップＬ３では切換弁Ｖを励磁して制御室４６に
大気圧を導入し、第４ステップＬ４ではフラグεCMD を
εCMD ＝０とおく。このフラグε CMD は、可変圧縮手段
５０を高圧縮比側に作動せしめる信号が出力されている
かどうかを示すものであり、εCMD ＝１であるときには
可変圧縮手段５０を高圧縮比側に作動せしめる信号が出
力されており、εCMD ＝０は可変圧縮手段５０を低圧縮
比側に作動せしめる信号が出力されている状態を示す。
【００３６】第１ステップＬ１において、θTH＞θSOLL
であると判断されたときには第５ステップＬ５に進み、
この第５ステップＬ５では、機関回転数ＮE が設定回転
数Ｎ SOL を超える（ＮE ＞ＮSOL ）かどうかが判断され
る。この設定回転数ＮSOL は、機関回転数ＮE が低い状
態では過給圧ＰB の増大を期待し得ないので、過給機Ｓ
Ｃの内部圧縮比を強制的に低くする判断基準として用い
られるものであり、ヒステリシスを有してたとえば１２
００／１０００ｒｐｍに設定される。而してＮ E ≦Ｎ
SOL であると判断されたときには第２ステップＬ２に、
またＮE ＞ＮSOLであると判断されたときには第６ステ
ップＬ６に進む。
【００３７】第６ステップＬ６では、スロットル開度θ
THが予め定めた設定スロットル開度θSOLHを超える（θ
TH＞θSOLH）かどうかが判断される。この設定スロット
ル開度θSOLHは、車両の運転者に加速意志があるかどう
かを判断するために用いられるものであり、ヒステリシ
スを有してたとえば６０／５０度に設定される。而して
θTH＞θSOLHと判断されたときには加速意志があるもの
として第７ステップＬ７に進み、第７ステップＬ７で
は、過給圧ＰB が設定過給圧ＰSOLHを超える（Ｐ B ＞Ｐ
SOLH）かどうかが判断される。この設定過給圧Ｐ
SOLHは、加速意志があっても充分な過給圧ＰB を得られ
ない状態で過給機ＳＣの内部圧縮比を高めると脈動によ
る騒音が生じることを回避するために設定されるもので
あり、たとえば３００ｍｍＨｇに設定されている。而し
てＰB ≦ＰSOLHであると判断されたときには第２ステッ
プＬ２に、またＰB ＞ＰSOLHであると判断されたときに
は第１４ステップＬ１４に進む。
【００３８】第６ステップＬ６で、θTH≦θSOLHと判断
されたときには第８ステップＬ８に進み、この第８ステ
ップＬ８において、機関回転数ＮE および過給圧ＰB に
よる切換領域の検索が行なわれる。すなわち第６ステッ
プＬ６までの判断で、機関回転数ＮE およびスロットル
開度θTHが図１３の左下がりの斜線で示す範囲内にある
ことを条件として第８ステップＬ８に進んでおり、この
範囲内で駆動機構３８における制御室４６に大気圧およ
び過給圧ＰB のいずれを導入するかを、図９で示したマ
ップにより検索する。
【００３９】次の第９ステップＬ９で大気圧導入領域に
あると判断されたときには第２ステップＬ２に進み、ま
た過給圧導入領域にあると判断されたときには第１０ス
テップＬ１０に進む。
【００４０】第１０ステップＬ１０では、スロットル開
度θTHの変化割合ΔθTHが所定値よりも大きいかどうか
が判断され、所定値よりも大きいときには加速要求があ
るものとして第１４ステップＬ１４に進み、所定値未満
である場合には第１１ステップＬ１１に進む。この第１
１ステップＬ１１では、スロットル開度θTHが予め設定
されている設定スロットル開度θDEL たとえば４０度を
超える（θTH＞θDEL）かどうかが判断され、θTH＞θ
DEL である場合には第１４ステップＬ１４に、またθTH
≦θDEL の場合には第１２ステップＬ１２に進む。さら
に第１２ステップＬ１２では、機関回転数ＮE が予め設
定した設定回転数ＮDEL たとえば５０００ｒｐｍを超え
る（ＮE ＞ＮDEL ）かどうかが判断され、ＮE ＞ＮDEL
であると判断されたときには第１４ステップＬ１４に、
またＮE ≦ＮDEL であると判断されたときには第１３ス
テップＬ１３に進む。
【００４１】第１３ステップＬ１３では、遅延タイマｔ
が「０」となったかどうか、すなわち第２ステップＬ２
で遅延タイマｔのカウントダウンが開始されてから所定
時間が経過したかどうかが判断され、「０」となってい
ないときには第３ステップＬ３に、また所定時間が経過
して「０」となったときには第１４ステップＬ１４に進
む。
【００４２】第１４ステップＬ１４では、第７、第１
０、第１１および第１２ステップＬ７，Ｌ１０，Ｌ１
１，Ｌ１２から進んで来たときに遅延タイマｔをリセッ
トする処理が行なわれ、次の第１５ステップＬ１５にお
いて、制御室４６に過給圧ＰB を導入するように切換弁
Ｖを消磁せしめ、第１６ステップＬ１６において、フラ
グεCMD ＝１とおく。
【００４３】このような図１１および図１２のサブルー
チンによると、図１３で示すように、機関回転数ＮE と
スロットル開度θTHとに応じて切換弁Ｖの作動を制御
し、制御室４６に大気圧を導入して過給機ＳＣの圧縮比
εを１．０とする状態と、制御室４６に過給圧ＰB を導
入して圧縮比εを１．３とする状態との切換制御が行な
われることになる。しかも、θSOLL＜θTH≦θSOLHでか
つＮE ＞ＮSOL の領域では、図９のマップに従って切換
弁Ｖの作動が切換制御されるものであるが、その領域内
でも特に、θTH≦θDEL でかつＮE ≦ＮDEL の領域で
は、過給機ＳＣの内部圧縮比εを１．３とすべき状態が
所定時間たとえば３秒以上持続しなければ、制御室４６
に過給圧ＰB を導入して過給機ＳＣの圧縮比εを１．３
とする状態への切換を回避するようにしている。
【００４４】再び図５のメインルーチンにおいて、第１
２ステップＳ１２での切換弁制御実行後には、第１３ス
テップＳ１３において、図１４で示すサブルーチンに従
って異常状態の検出が行なわれる。
【００４５】図１４において、第１ステップＭ１では、
検出器５６により可変圧縮手段５０の作動状態が検出さ
れ、次の第２ステップＭ２で、フラグεCMD ＝１である
か否か、すなわち可変圧縮手段５０を高圧縮状態にする
ための信号が出力されているか否かが判定される。この
第２ステップＭ２で、εCMD ＝０であると判定されたと
き、すなわち機関運転状態が低圧縮状態にあるべきとき
であると判断されたときには、第３ステップＭ３でＦ＝
０と設定された後、第４ステップＭ４で警報ランプ等の
警報器が非作動状態とされる。
【００４６】第３ステップＭ３でεCMD ＝１であると判
定されたときには第５ステップＭ５に進む。この第５ス
テップＭ５では、可変圧縮手段５０が高圧縮状態にある
ことが検出器５６によって検出されたかどうかが判断さ
れ、高圧縮状態にあったとき、すなわち機関運転状態が
高圧縮状態にあるべきときに高圧縮状態にあると判断さ
れたときには、第３ステップＭ３に進む。
【００４７】また第５ステップＭで低圧縮状態にあると
判定されたとき、すなわち機関運転状態が高圧縮状態に
あるべきときに低圧縮状態にあると判定されたときに
は、第６ステップＭ３に進んでＦ＝１と設定され、次の
第７ステップＭ７で警報器が作動せしめられる。
【００４８】次にこの第１実施例の作用について説明す
ると、切換弁Ｖにより駆動機構３８の制御室４６に大気
圧を導入した状態では、ピストン３１が低圧縮位置にあ
り、吐出開始位置ＰE ′，ＰE ′が吸入ポート４寄りと
なることにより、過給機ＳＣの内部圧縮比εが１．０と
なり、また切換弁Ｖにより前記制御室４６に過給圧Ｐ B
を導入する状態に切換えると、ピストン３１が高圧縮位
置となり、吐出開始位置ＰE が吸入ポート４から離反す
る位置となって過給機ＳＣの内部圧縮比が１．３とな
る。
【００４９】このような過給機ＳＣにおいて、ピストン
３１はメインロータ７およびゲートロータ８の軸線にほ
ぼ直交する移動方向３２に沿って移動するものであるの
で、ハウジング６の大型化が回避され、ハウジング６の
軸方向に沿う温度分布が生じても熱膨張量の差による不
具合もなく、また気体を循環させるものではないので作
動効率の低下も避けられる。
【００５０】また吐出ポート５を背圧室３９に連通させ
る連通孔４９がピストン３１に設けられることにより、
該ピストン３１の両面に均等の圧力を作用させて、ピス
トン３１の位置を安定的に維持することができるととも
に、ピストン３１の切換作動時の作動力を軽くすること
ができる。
【００５１】しかも駆動機構３８においては、過給機Ｓ
Ｃの吐出圧でピストン３１を高圧縮位置とするので、内
部圧縮比εを１．３とした高圧縮状態で、過給機ＳＣ内
部の動圧によりピストン３１の位置が不安定となること
を回避し、ピストン３１の位置の不安定化による効率低
下を防止することができる。これに対し、ばね４２のば
ね力によりピストン３１を高圧縮位置とすると、高圧縮
状態で前記動圧によりピストン３１の位置が不安定とな
るものである。
【００５２】ところで、切換弁Ｖの切換作動すなわち過
給機ＳＣの内部圧縮比εの切換は、過給圧ＰB および機
関回転数ＮE に応じて制御されるので、過給機ＳＣ内部
の圧力と機関回転数ＮE に応じた過給圧ＰB との差によ
る脈動の発生が回避され、その脈動発生による騒音の発
生が防止されることになる。
【００５３】また低圧縮状態から高圧縮状態へと切換え
る際には、バイパス弁ＶBPが閉じるので過給機ＳＣの吐
出側で生じる騒音がエアクリーナＡから外部に漏れ難
い。このため切換が多少遅れても騒音が漏れることはな
く、所定時間たとえば３秒以上高圧縮状態とすべき状態
が持続しない限り、高圧縮状態へと切換えないので、ピ
ストン３１の作動頻度を小さく抑えて耐久性向上を図る
ことができる。しかも加速意志が強い場合、すなわちΔ
θTHが所定値以上、θTH＞θDEL 、ＮE ＞ＮDELである
場合には、直ちに高圧縮状態へと切換えるので応答性に
問題が生じることはない。
【００５４】なお、高圧縮状態から低圧縮状態への切換
時にはバイパス弁ＶBPが開くので、切換作動を遅延なく
行なうことにより騒音が外部に漏れることを防止するこ
とができる。
【００５５】さらに、低圧縮状態での最大の過給圧すな
わち設定過給圧ＰBLを機関回転数Ｎ E が大きくなるにつ
れて大となるように設定しているので、機関回転数ＮE
が大きくなるにつれて内部圧縮比が増大するのに適切に
対応することができる。
【００５６】しかも駆動機構３８が何らかの原因により
低圧縮作動状態のまま故障した場合、機関が高い過給圧
ＰB での運転状態になると、バイパス弁ＶBPが制御手段
Ｃにより開き側に作動せしめられ、予め設定された設定
過給圧ＰBL以下となるように過給圧ＰB が低下されるの
で、駆動機構３８の故障により機関吸気温が上昇するこ
とはなく、機関でのノッキング発生も防止される。
【００５７】ところで、この実施例における図５の第９
ステップＳ９で、バイパス弁ＶBPの目標開度θBPO ′を
機関回転数ＮE およびスロットル開度θTHに応じて定め
て、オープン制御を実行するようにしたが、低圧縮状態
で目標過給圧を定めてフィードバック制御を行なうよう
にしてもよい。
【００５８】図１５および図１６は本発明の第２実施例
を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には
同一の参照符号を付す。
【００５９】先ず図１５において、可変圧縮手段５０を
構成する駆動機構３８および切換弁Ｖを結ぶ導管５２の
途中には、検出器としての圧力センサ５７が取付けられ
ており、導管５２内の圧力が圧力センサ５７で検出さ
れ、この圧力センサ５７による検出信号が制御手段Ｃ′
に入力される。
【００６０】制御手段Ｃ′では、可変圧縮手段５０の異
常を検出するための手順が図１６で示すように設定され
ている。この図１６において、第１ステップＮ１では圧
力センサ５７により導管５２内の圧力が検出され、第２
ステップＮ２では、導管５２に過給圧ＰB を導入して駆
動機構３８を高圧縮作動状態とすべく切換弁Ｖが消磁さ
れているかどうかが判断され、切換弁Ｖを励磁して導管
５２に大気圧を導入することにより駆動機構３８を低圧
縮状態とすべきときには、第３ステップＮ３に進む。こ
の第３ステップＮ３ではフラグＦがＦ＝０とされ、第４
ステップＮ４で警報器が非作動状態とされる。
【００６１】第２ステップＮ２で切換弁Ｖが消磁されて
いると判定されたときには、第５ステップＮ５に進み、
この第５ステップＮ５では、圧力センサ５７による検出
圧Ｐが設定圧ＰL 以上となっいるかどうか、すなわち導
管５２内に過給圧ＰB が導入されているかどうかが判断
され、過給圧導入状態では第３ステップＮ３に進み、過
給圧ＰB が導入されていないと判断された場合には、第
６ステップＮ６でフラグＦが「１」と設定された後、第
７ステップＮ７で警報器が作動せしめられることにな
る。
【００６２】この第２実施例によると、切換弁Ｖの故障
等により高圧縮状態となるべきときに可変圧縮手段５０
が低圧縮状態のままとなっているときに異常が生じたと
判断し、過給圧ＰB を低下させることができ、第１実施
例と同様の効果を奏することができる。
【００６３】図１７および図１８は本発明の第３実施例
を示すものである。
【００６４】可変圧縮手段５０（図１参照）の異常を検
出するための手順を示す図１７において、第１ステップ
Ｑ１では、検出器５６（図１参照）により可変圧縮手段
５０の作動状態が検出され、次の第２ステップＱ２で
は、機関回転数ＮE と過給圧Ｐ B とにより、機関の運転
状態が低圧縮状態にあるべき領域と、高圧縮状態にある
べき領域とが、図１８で示すマップにより予め設定され
ており、そのマップによる検索が行なわれる。而して低
圧縮状態にあるべき領域での最大の過給圧を示す設定過
給圧ＰBLは、機関回転数ＮE が大きくなるにつれて大き
くなるように設定される。
【００６５】第２ステップＱ２での検索結果により、第
３ステップＱ３では過給圧ＰB が設定過給圧ＰBL以上
（ＰB ≧ＰBL）であるかどうかが判定され、ＰB ＜ＰBL
であるとき、すなわち機関運転状態が低圧縮状態にある
べきときであると判断されたときには、第４ステップＱ
４でＦ＝０と設定された後、第５ステップＱ５で警報ラ
ンプ等の警報器が非作動状態とされる。
【００６６】第３ステップＱ３でＰB ≧ＰBLと判断され
たときには、次の第６ステップＱ６で、可変圧縮手段５
０が高圧縮状態にあることが検出器５６によって検出さ
れたかどうかが判断され、高圧縮状態にあったときには
第４ステップＱ４に進む。また低圧縮状態にあるとき、
すなわち機関の運転状態が高圧縮状態にあるべきときに
可変圧縮手段５０が低圧縮作動状態にあることが検出器
５６で検出されていると判断されたときには、第７ステ
ップＱ７でＦ＝１と設定された後に、第８ステップＱ８
で警報器が作動せしめられる。
【００６７】ところで、図１８で示した判断用のマップ
は、過給圧導入領域および大気圧導入領域を示す図９に
ほぼ対応するものであるが、低圧縮作動状態で図９にお
ける過給圧導入領域にわずかに入っても異常と判断しな
いように、図９の境界領域よりも低圧縮状態の領域（大
気圧導入領域）が余裕を持って設定されている。
【００６８】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行なうことが可能である。
【００６９】
【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴に従う
装置は、過給圧を変化させるための過給圧可変手段と、
可変圧縮手段の作動状態を検出する検出器と、機械式過
給機が高圧縮状態となるべき機関運転状態で前記可変圧
縮手段が低圧縮作動状態にあることが前記検出器により
検出されるのに応じて過給圧可変手段を過給圧低下側に
作動させる制御手段とを備えるので、可変圧縮手段が何
らかの原因により故障して低圧縮作動状態のままとなっ
ても機関が高過給圧での運転状態となったときには、過
給圧が強制的に低下せしめられるので、機関吸気温の異
常上昇を防止することができる。
【００７０】また本発明の第２の特徴によれば、制御手
段は、機械式過給機が低圧縮状態であるときの許容最大
過給圧を機関回転数が高いほど大となるようにして、過
給圧可変手段を制御すべく構成されるので、機械式過給
機による過給効果を有効に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の全体系統図である。
【図２】過給機の切欠き縦断側面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図２の４−４線断面図である。
【図５】バイパス弁および過給機の作動を制御するため
のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図６】オープン制御領域およびフィードバック制御領
域を定めたマップを示す図である。
【図７】機関回転数およびスロットル開度に対するバイ
パス弁の目標開度を示す図である。
【図８】スロットル開度に対する目標過給圧を示す図で
ある。
【図９】機関回転数およびスロットル開度に対応した制
御領域を示す図である。
【図１０】低圧縮状態での許容最大過給圧を機関回転数
が高くなるほど大に設定する理由を説明するための図で
ある。
【図１１】過給機の圧縮比制御のためのサブルーチンの
一部フローチャートである。
【図１２】過給機の圧縮比制御のためのサブルーチンの
一部フローチャートである。
【図１３】機関回転数および過給圧に対応した過給圧導
入領域および大気圧導入領域を示す図である。
【図１４】異常状態を検出するためのサブルーチンを示
すフローチャートである。
【図１５】第２実施例の全体系統図である。
【図１６】異常状態を検出するための図１４に対応した
サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１７】第３実施例の図１４に対応したサブルーチン
を示すフローチャートである。
【図１８】異常状態判別のためのマップを示す図であ
る。
【符号の説明】
２１ クランク軸 ５０ 可変圧縮手段 ５６ 検出器 ５７ 検出器としての圧力センサ Ｃ，Ｃ′ 制御手段 Ｅ 機関本体 ＳＣ 機械式過給機 ＶBP 過給圧可変手段としてのバイパス弁
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】第２ステップＭ２でεCMD ＝１であると判
定されたときには第５ステップＭ５に進む。この第５ス
テップＭ５では、可変圧縮手段５０が高圧縮状態にある
ことが検出器５６によって検出されたかどうかが判断さ
れ、高圧縮状態にあったとき、すなわち機関運転状態が
高圧縮状態にあるべきときに高圧縮状態にあると判断さ
れたときには、第３ステップＭ３に進む。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４７】また第５ステップＭで低圧縮状態にあると
判定されたとき、すなわち機関運転状態が高圧縮状態に
あるべきときに低圧縮状態にあると判定されたときに
は、第６ステップＭ６に進んでＦ＝１と設定され、次の
第７ステップＭ７で警報器が作動せしめられる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部圧縮比を変化させ得る可変圧縮手段
    （５０）を有して機関本体（Ｅ）のクランク軸（２１）
    に連結される機械式過給機（ＳＣ）を備える内燃機関に
    おいて、過給圧を変化させるための過給圧可変手段（Ｖ
    BP）と、可変圧縮手段（５０）の作動状態を検出する検
    出器（５６，５７）と、機械式過給機（ＳＣ）が高圧縮
    状態となるべき機関運転状態で前記可変圧縮手段（５
    ０）が低圧縮作動状態にあることが前記検出器（５６，
    ５７）により検出されるのに応じて過給圧可変手段（Ｖ
    BP）を過給圧低下側に作動させる制御手段（Ｃ，Ｃ′）
    とを備えることを特徴とする内燃機関における過給圧制
    御装置。
  2. 【請求項２】 制御手段（Ｃ，Ｃ′）は、機械式過給機
    （ＳＣ）が低圧縮状態であるときの許容最大過給圧を機
    関回転数が高いほど大となるようにして、過給圧可変手
    段（ＶBP）を制御すべく構成されることを特徴とする請
    求項１記載の内燃機関における過給圧制御装置。
JP4263282A 1991-12-26 1992-10-01 内燃機関における過給圧制御装置 Pending JPH05231159A (ja)

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US07/997,359 US5347972A (en) 1991-12-26 1992-12-28 Supercharge pressure control system in internal combustion engine

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JP34546491 1991-12-26
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