JP2770364B2 - 内燃機関の機械式過給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、内燃機関の機械式過給装置、特にその駆
動系に無段変速機構およびクラッチ機構を備えた機械式
過給装置の改良に関する。

従来の技術 ルーツブロワ等からなる機械式過給機は、内燃機関の
クランク軸によってベルト伝動機構を介して駆動される
ようになっているが、一定の変速比で過給機を駆動する
構成では、機関低速域で十分な過給を行うことができ
ず、かつ機関高速域で過給機が過度に高速回転して耐久
性が低下する、等の不具合を生じる。

そこで、従来から、例えば特開昭63−167027号公報等
において、無段変速機構を備えた機械式過給装置が提案
されている。

これは、例えばプーリの溝幅を油圧により変化させる
ことでベルトが接するプーリの有効径を変化させ、ひい
てはクランク軸と過給機駆動軸との間の変速比を変化さ
せるようにしたものであって、機関回転数と負荷（例え
ばスロットル弁開度）とを検出し、これに基づいて最適
変速比を決定して、変速比の可変制御を行うようになっ
ている。

また、このような無段変速機構を備えた場合でも、過
給が全く必要のない低負荷域で過給機を駆動し続けるこ
とは燃費等の点で好ましくないので、一般に電磁クラッ
チ等のクラッチ機構が併せて用いられており、このクラ
ッチ機構の遮断，接続によって過給機の停止，駆動の切
換が可能になっている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の機械式過給装置において
は、減速時、例えばスロットル弁開度が所定開度以下と
なると、その時点で直ちにクラッチ機構が断状態に切り
換えられて過給機が急に停止される。

そのため、高い過給圧のまま残留圧縮空気が機関に供
給されるとともに、過給機駆動に要していた負荷が急に
消滅するので、第７図の（イ）に示すように、一時的に
機関トルクが立ち上がってしまうという現象が生じる。
そして、その後、急激にトルクが低下し、大きな減速シ
ョックを生じる。従って、減速時の運転性が悪化しやす
い。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、機械式過給機と、内燃機関のク
ランク軸と上記過給機の駆動軸との間に設けられた無段
変速機構およびクラッチ機構と、機関の負荷を検出する
手段と、機関の回転数を検出する手段と、検出した負荷
と回転数とに基づいて上記無段変速機構の変速比および
上記クラッチ機構を制御する制御手段とを備えてなる内
燃機関の機械式過給装置において、機関減速時に、上記
クラッチ機構の遮断を、上記変速比の減速開始よりも遅
延させるようにしたことを特徴としている。

作用 内燃機関が過給域から減速すると、先ず無段変速機構
が減速側に制御され、これから僅かに遅れてクラッチ機
構が断状態に切り換えられる。従って、減速直後のトル
ク立ち上がりが抑制され、かつ減速ショックが緩やかな
ものとなる。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図はこの発明に係る機械式過給装置全体の構成を
示す構成説明図である。

同図において、１は内燃機関、２はこの内燃機関１の
側方に支持されたルーツブロワ等からなる機械式過給機
を示している。上記内燃機関１のクランク軸1aには駆動
側プーリ３が、また過給機２側には従動側プーリ４がそ
れぞれ取り付けられており、かつ両者にＶベルト５が巻
き掛けられている。上記駆動側プーリ3,従動側プーリ４
は、後述するように、その溝幅が油圧に応じて変化する
ように構成されたものであって、これらによって無段変
速機構が構成されている。そして上記従動側プーリ４と
過給機２の駆動軸2aとの間には、クラッチ機構として電
磁クラッチ16が介装されている。

また６は、機関回転数つまり上記クランク軸1aの回転
速度を検出するクランク角センサ、７は内燃機関１の負
荷としてスロットル弁開度を検出するスロットル弁開度
センサを示している。

無段変速機構の変速比は、油圧通路８を介して供給さ
れる油圧によって制御される。この油圧は、内燃機関１
に内蔵されたオイルポンプ９を油圧源とするもので、圧
力制御、弁10によって適宜な圧力に可変制御される。詳
しくは、上記圧力制御弁10にコントロールユニット11か
ら一定周期の駆動パルス信号が与えられており、そのON
デューティ比の制御によって圧力が制御される。尚、12
は余剰オイルを圧力制御弁10から図示せぬオイルパンへ
戻すための戻り通路、13は逆止弁、14はアキュムレータ
を示している。

上記コントロールユニット11は、所定のプログラムに
従って制御を実行するいわゆるマイクロコンピュータシ
ステムからなり、クランク角センサ６およびスロットル
弁開度センサ７からそれぞれの検出信号が入力されてい
る。

第２図は、上記駆動側プーリ３の詳細を示す断面図で
ある。この駆動側プーリ３は、中心部に潤滑油通路21を
備えたプーリ固定ボルト22と、このプーリ固定ボルト22
によってクランク軸1aに固定された固定プーリ部材23
と、同じく上記プーリ固定ボルト22によってクランク軸
1a先端に固定されたフランジ部材24と、上記固定プーリ
部材23と上記フランジ部材24との間に位置し、かつ軸方
向に摺動可能な可動プーリ部材25とから大略構成されて
おり、上記固定プーリ部材23の斜面部23aと可動プーリ
部材25の斜面部25aとによってベルト溝26が形成されて
いる。上記可動プーリ部材25は、上記ベルト溝26の溝幅
が縮小する方向にリターンスプリング27によって付勢さ
れている。また上記可動プーリ部材25とフランジ部材24
との間に、潤滑油が導入される油室28が形成されてお
り、その油圧が同様にベルト溝26の溝幅が縮小する方向
に作用するようになっている。尚、29はガイドピンであ
る。また30は固定プーリ部材23に一体に設けられたウォ
ータポンプ駆動用プーリである。

また第３図は、従動側プーリ４および電磁クラッチ16
の詳細を示す断面図である。従動側プーリ４は、プーリ
軸4aにボス部31aとともに固定された固定プーリ部材31
と、上記ボス部31a外周に軸方向に摺動可能に嵌合した
可動プーリ部材32とから大略構成されており、両者によ
ってベルト溝33が形成されている。そして、上記可動プ
ーリ部材32は、上記ベルト溝33の溝幅が縮小する方向に
リターンスプリング34によって付勢されている。尚、上
記従動側プーリ４には、パワーステアリング用オイルポ
ンプや空調装置用コンプレッサ等の補機を駆動するため
の補機駆動用プーリ35,36が一体に設けられている。ま
た電磁クラッチ16は、上記プーリ軸4aに補機駆動用プー
リ36を介して固定されたクラッチロータ37と、過給機２
の駆動軸2aに取り付けられ、かつ上記クラッチロータ37
のクラッチ面に接離可能なアーマチュアプレート38と、
このアーマチュアプレート38をクラッチロータ37側に吸
引するソレノイド39とから大略構成されている。

第２図および第３図は、油室28内の油圧が低いときの
状態を下半部に、油圧が高いときの状態を上半部にそれ
ぞれ示してある。すなわち、圧力制御弁10によって油室
28への供給油圧が低く制御されると、Ｖベルト５の張力
によって駆動側プーリ３のベルト溝26の溝幅が自然に拡
大する。従って、駆動側の有効径が縮小する。また同時
に、従動側プーリ４では、リターンスプリング34の付勢
力によりベルト溝33の溝幅が縮小し、その有効径が大径
となる。そのため、変速比（従動側回転数／駆動側回転
数）は小となり、過給機２が減速駆動される。

そして、圧力制御弁10によって油室28への供給油圧が
高く制御されると、駆動側プーリ３のベルト溝26の溝幅
が縮小し、駆動側の有効径が大となる。また同時に、従
動側プーリ４では、ベルト張力によってベルト溝33の溝
幅が拡大し、その有効径が小径となる。そのため、変速
比は大きくなり、過給機２が増速駆動される。

上記実施例では、上記変速比が機関回転数と負荷つま
りスロットル弁開度とに基づいて可変制御される。また
同様に、電磁クラッチ16のON,OFFつまりクラッチの接，
断が機関回転数とスロットル弁開度とに基づいて制御さ
れる。従って、過給域から急にスロットル弁を閉じる
と、電磁クラッチ16がOFFとなって過給機２が停止する
が、この実施例では、その電磁クラッチ16のOFF作動
が、変速比の減速開始よりも遅延して行われる。

第４図は、上記コントロールユニット11において実行
される減速時の制御を示すフローチャートであって、先
ずスロットル弁開度θを読み込み（ステップ１）、か
つ、これを所定の過給下限開度θ_OFFと比較する（ステ
ップ２）。ここで、過給下限開度θ_OFF以下であったな
らば、変速比を小さくすべく油圧低下信号を出力する
（ステップ３）。そして、これから所定の遅れ時間TIME
Rの後に、電磁クラッチ16をOFFにする（ステップ4,
5）。上記の遅れ時間TIMERは、第５図に示すように、機
関回転数に対応して決定される。尚、この遅れ時間TIME
Rは、変速比が最小変速比に達するまでの所要時間より
も小さくなるように与えられており、つまり最小変速比
になる前に電磁クラッチ16がOFFとなる。

従って、機関の急減速時に、第６図および第７図の実
線（ロ）に示すように、変速比の減少により過給圧およ
び発生トルクが多少低下した時点で電磁クラッチ16が遮
断されることになり、トルクの不必要な立ち上がりを抑
制できるとともに、減速ショックを緩やかなものにでき
る。尚、変速比が最小変速比となってから電磁クラッチ
16を遮断するようにすると、第6,7図の（ハ）に示すよ
うに、トルクの立ち上がりは抑制されるものの車両の減
速が遅れ過ぎることになり、好ましくない。

次に第８図に示す実施例は、過給機２の吸気入口41と
吸気出口42とを連通するようにバイパス通路43を設ける
とともに、このバイパス通路43にバイパス制御弁44を介
装したものである。上記バイパス制御弁44を駆動するダ
イヤフラム式アクチュエータ45は、ダイヤフラム46によ
って第１圧力室47と第２圧力室48とが画成され、かつ第
２圧力室48側にリターンスプリング49が配設されたもの
であって、上記第１圧力室47が圧力通路50を介してスロ
ットル弁51の上流側に連通しているとともに、上記第２
圧力室48が圧力通路52および逆止弁53を介してスロット
ル弁51下流側に連通している。そして上記逆止弁53と並
列にバイパスポート54が設けられており、これを電磁弁
55が開閉するようになっている。

すなわち、過給が行われている状態では、第２圧力室
48の圧力が比較的高く、かつリターンスプリング49の付
勢力によってバイパス制御弁44が全閉状態となってい
る。また、過給が停止し、スロットル弁51の開度が小さ
くなると、スロットル弁51下流は負圧となるが、この負
圧の導入は逆止弁53によって阻止されるので、電磁弁55
が閉じている限りは、バイパス制御弁44は開弁しない。
そして電磁弁55が開くと、第２圧力室48が負圧となり、
第１圧力室47との圧力差によってバイパス制御弁44が開
くことになる。

尚、56は、機関吸入空気量を検出するエアフロメータ
である。

この実施例においては、機関減速時には、第９図のフ
ローチャートに示すように、スロットル弁開度θが過給
下限開度θ_OFF以下となった時点で、変速比を小さくす
べく油圧低下信号を出力（ステップ３）し、これから所
定の遅れ時間TIMER1の後に、上記電磁弁55にON信号を出
力してバイパス制御弁44を開弁させる（ステップ4,
5）。そして、これから更に所定の遅れ時間TIMER2の後
に、電磁クラッチ16をOFFにする（ステップ6,7）。上記
の遅れ時間TIMER1,TIMER2は、それぞれ第10図，第11図
に示すように、機関回転数に対応して決定される。尚、
前述した実施例と同様に、最小変速比になる前に電磁ク
ラッチ16がOFFとなるように、TIMER1,TIMER2の特性が設
定されている。

この実施例によれば、第12図および第13図の実線
（ニ）に示すように、先ず変速比の減少によって過給圧
および発生トルクが低下し、かつバイパス制御弁44の開
弁によって残留圧力が解放された後に、過給機２が停止
する。そのため、トルクの不必要な立ち上がりを抑制で
き、かつ緩やかな減速を行わせることができる。尚、一
点鎖線（ホ）は、変速比を最小変速比まで初めに変化さ
せるようにした場合の特性であり、車両の減速が遅れ過
ぎることになる。また二点鎖線（ヘ）は、変速比を変化
させることなくバイパス制御弁44を開くようにした場合
の特性であり、逆に車両の減速ショックが大きくなり過
ぎる点で好ましくない。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機
関の機械式過給装置によれば、機関減速時におけるクラ
ッチ機構の遮断を変速比の減速開始よりも遅延させるよ
うにしたので、残留圧縮空気および駆動負荷軽減による
一時的な機関トルクの立ち上がりを抑制でき、かつ減速
ショックを緩やかなものにすることができる。

また上記実施例では、油圧により制御される無段変速
機構の例を説明したが、この発明はこれに限定されるも
のではなく、空気圧等を利用した無段変速機構を用いる
ことも可能である。また過給機側のプーリの溝幅を主に
変化させ、これに応じて内燃機関側のプーリの溝幅が変
化するように構成することもできる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明に係る機械式過給装置の一実施例を示
す構成説明図、第２図は駆動側プーリの断面図、第３図
は従動側プーリおよび電磁クラッチの断面図、第４図は
この実施例の減速時の制御を示すフローチャート、第５
図は遅れ時間TIMERの特性図、第６図は過給機回転数と
過給圧の関係を示す特性図、第７図は減速時におけるト
ルク変化を示す特性図、第８図はこの発明の異なる実施
例を示す構成説明図、第９図はこの実施例の減速時の制
御を示すフローチャート、第10図および第11図はそれぞ
れ遅れ時間TIMER1,TIMER2の特性図、第12図は過給機回
転数と過給圧の関係を示す特性図、第13図は減速時にお
けるトルク変化を示す特性図である。 ２……機械式過給機、３……駆動側プーリ、４……従動
側プーリ、10……圧力制御弁、11……コントロールユニ
ット、16……電磁クラッチ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械式過給機と、内燃機関のクランク軸と
   上記過給機の駆動軸との間に設けられた無段変速機構お
   よびクラッチ機構と、機関の負荷を検出する手段と、機
   関の回転数を検出する手段と、検出した負荷と回転数と
   に基づいて上記無段変速機構の変速比および上記クラッ
   チ機構を制御する制御手段とを備えてなる内燃機関の機
   械式過給装置において、機関減速時に、上記クラッチ機
   構の遮断を、上記変速比の減速開始よりも遅延させるよ
   うにしたことを特徴とする内燃機関の機械式過給装置。