JP2902173B2 - 機械式過給機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン出力によって
機械的に駆動される機械式過給機の制御装置に関し、よ
り詳しくはエンジン出力軸と機械式過給機との間に変速
機構が設けられて、該変速機構の変速比をエンジンの運
転状態に応じて変更するようにされたものに関する。

【０００２】

【従来技術】エンジン出力によって機械的に駆動される
機械式過給機のなかには、エンジン出力軸と機械式過給
機との間に変速機構を設けたものが知られている。例え
ば、実開平２−１１２９３７号公報に開示のものでは、
上記変速機構として無段変速機構が採用されている。こ
のような過給機用の変速機構は、従来、専らエンジン運
転状態に適した過給圧が得られるように、その変速比が
設定されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、吸気系にス
ロットル弁を配し、このスロットル弁でエンジン出力を
調整するようにしたエンジンにあっては、スロットル弁
が絞り状態とされる低負荷領域において、燃費に大きな
影響を及ぼす、いわゆるポンピングロスが発生するとい
う問題を有している。そこで、本発明の目的は、機械式
過給機を用いて、負の仕事であるポンプ仕事の一部を回
収するようにした機械式過給機の制御装置を提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる技術的課題を達成
すべく本発明にあっては、エンジン出力軸と機械式過給
機との間に変速機構が設けられ、該変速機構の変速比を
エンジンの運転状態に応じて変更するようにされた機械
式過給機の制御装置を前提として、

【０００５】エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、
該負荷検出手段からの信号を受け、エンジン出力を調整
するスロットル弁が絞り状態とされる低負荷領域にある
ときに、前記変速機構の変速比として低負荷用変速比を
設定する変速比制御手段と、を備え、前記低負荷用変速
比は、仮にエンジン出力軸と機械式過給機との連結を切
断したときに該機械式過給機が定常状態で自転する回転
速度よりも小さな回転速度となる変速比とする構成とし
てある。

【０００６】

【作用】いわゆるポンピングロスが問題となる低負荷領
域において、機械式過給機は、自転するよりも小さな回
転速度となるような変速比の下でエンジン１と結合され
うことになる。このため、吸気の流れを受けて過給機は
その回転速度が増速される傾向になり、これによって得
られる過給機の回転力はエンジンの回転を助勢する働き
を行うことになる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付した図面に基
いて説明する。図１、図２において、１はエンジンで、
エンジン１は、互いにＶ型をなす左右のバンク部２Ｌ、
２Ｒを有し（バンク角９０度）、これら左右のバンク部
２Ｌ、２Ｒ毎に、夫々、３つの気筒３が直列に配置され
た、いわゆるＶ型６気筒エンジンとされている。

【０００８】各気筒３は、シリンダ４に嵌挿されたピス
トン５により燃焼室６が形成され、燃焼室６はペンタル
−フ型とされて、この燃焼室６には、吸気通路７が接続
される吸気ポ−ト８と、排気通路９が接続される排気ポ
−ト１０と、が開口されている。上記ピストン５はコン
ロッドを介してクランクシャフト１１に連係されて、こ
のクランクシャフト１１からエンジン出力が取り出され
る。

【０００９】上記エンジン１はバランサシャフト１２を
備え、このバランサシャフト１２は、上記クランクシャ
フト１１の上方に配置され、このクランクシャフト１１
とは一対のカウンタギヤ１３ａ、１３ｂを介して連結さ
れて、クランクシャフト１１と同期回転するようになっ
ている。

【００１０】上記吸気ポ−ト８を開閉する吸気弁１４は
吸気用カムシャフト１５によって開閉駆動され、上記排
気ポ−ト１０を開閉する排気弁１６は排気用カムシャフ
ト１７によって開閉駆動される。すなわち、吸気用カム
シャフト１５と排気用カムシャフト１７とは、夫々、そ
の軸端に吸気用プ−リ１８と排気用プ−リ１９が取付け
られ、これらプ−リ１８、１９は、左右バンク部２Ｌ、
２Ｒに共通する共通タイミングベルト２０を介してクラ
ンクシャフト１１に連係されて（後に詳しく説明す
る）、上記吸気弁１４と排気弁１６とは、クランクシャ
フト１１の回転に同期して所定のタイミングで開閉され
る。

【００１１】図２に示すように、上記吸気用カムシャフ
ト１５には、上記吸気用プ−リ１８に対する吸気用カム
シャフト１５の位相を変更させるバルブタイミング可変
機構２１（吸気弁用バルブタイミング可変機構）が設け
られ、他方、上記排気用カムシャフト１７には、上記排
気用プ−リ１９に対する排気用カムシャフト１７の位相
を変更させるバルブタイミング可変機構２２（排気弁用
バルブタイミング可変機構）が設けられて、これら可変
機構２１、２２によって吸気弁１４あるいは排気弁１６
は、そのバルブタイミングが運転状態に応じて変更され
る。上記両バルブタイミング可変機構２１、２２は同一
の構成とされ、このようなバルブタイミング可変機構２
１、２２は従来から既知であるのでその詳細な説明は省
略する。尚、上記燃焼室６に臨ませて図外の点火プラグ
が配置されている。

【００１２】上記吸気通路７には、その上流側から下流
側に向けて、順次、エアクリ−ナ２３、エアフロメ−タ
２４、スロットル弁２５、ル−ツ型の過給機２６、イン
タ−ク−ラ２７、サ−ジタンク２８、燃料噴射弁（図示
せず）が配設されている。また、吸気通路７には、上記
過給機２６をバイパスするバイパス通路２９が設けら
れ、このバイパス通路２９には電磁式の開閉弁（バイパ
スバルブ）３０が介装されて、過給圧が所定以上となっ
たときに開閉弁３０が開かれてリリ−フされる。

【００１３】図１に示すように、上記過給機２６は、左
右のバンク部２Ｌ、２Ｒで挟まれたＶバンク中央空間３
１に配設され、また、過給機２６の上方に前記インタ−
ク−ラ２７が配設されている。エンジン１は、このエン
ジン１の駆動力によって駆動される各種補機３２〜３６
を備えている。

【００１４】上記補機３２〜３６の配置について説明す
ると、左右各バンク部２Ｌ、２Ｒの基端部には、各バン
ク部２Ｌ、２Ｒ用のウォ−タポンプ３２Ｌ、３２Ｒが配
設され、エンジン１の下端部にはオイルポンプ３３が配
設されている。また、エンジン１の一側にはエアコン用
コンプレッサ３４が配設され、他側には、オルタネ−タ
３５、パワ−ステアリング用ポンプ３６が配設されてい
る。

【００１５】オイルポンプ３３、エアコン用コンプレッ
サ３４、オルタネ−タ３５、パワ−ステアリング用ポン
プ３６の駆動 図１に示すように、上記クランクシャフト１１の軸端に
は、大径プ−リ４０と小径プ−リ４１とが取付けられ、
当該大径プ−リ４０に巻掛された補機用ベルト４２を介
してオイルポンプ３３、エアコン用コンプレッサ３４、
オルタネ−タ３５、パワ−ステアリング用ポンプ３６の
４者が駆動される。すなわち、補機用ベルト４２は、大
径プ−リ４０、オイルポンプ３３、エアコン用コンプレ
ッサ３４、オルタネ−タ３５、パワ−ステアリング用ポ
ンプ３６に巻掛されている。

【００１６】左右バンク部２Ｌ、２Ｒの吸気用プ−リ１
８、排気用プ−リ１９、並びにウォ−タポンプ３２Ｌ、
３２Ｒの駆動 図１に示すように、上記クランクシャフト１１の小径プ
−リ４１に前記共通タイミングベルト２０が巻掛され、
またこの共通タイミングベルト２０は左右のウォ−タポ
ンプ３２Ｌ、３２Ｒに巻掛されて、左右のウォ−タポン
プ３２Ｌ、３２Ｒ及び吸気弁１４、排気弁１６は共通タ
イミングベルト２０によって駆動される。ここに、図１
に示す符号４３〜４６はアイドラ用プ−リであり、この
うちアイドラ用プ−リ４５はオ−トテンション機構が付
設されている。

【００１７】過給機２６の駆動（図３、図４） 過給機２６は、第１動力伝達経路５０あるいは第２動力
伝達経路５１を介してバランサシャフト１２からの動力
が伝達されるようになっている。以下に、過給機２６用
の動力伝達経路について詳しく説明する。

【００１８】まず、バランサシャフト１２には、図３に
示すように、このバランサシャフト１２に固定された直
結プ−リ５２と、バランサシャフト１２に対して電磁ク
ラッチ（第１電磁クラッチ）５３を介して取付けられた
係脱プ−リ５４と、が設けられ、これら直結プ−リ５２
と係脱プ−リ５４とは、同一のプ−リ径とされている。

【００１９】過給機２６の入力軸２６ａには電磁クラッ
チ５５を介して入力プ−リ（過給機用プ−リ）５６が取
付けられている。

【００２０】エンジン１には、図１に示すように、アイ
ドラ５７が回転自在に取付けられている。このアイドラ
５７は、軸方向に並設された小径プ−リ部５７ａと大径
プ−リ部５７ｂとを有し、小径プ−リ部５７ａはアイド
ラ本体５７ｃと一体とされ、大径プ−リ部５７ｂはワン
ウェイクラッチ５８を介してアイドラ本体５７ｃと連結
されている。このワンウェイクラッチ５８は、大径プ−
リ部５７ｂの回転速度がアイドラ本体５７ｃの回転速度
よりも大きいときに係合し（大径プ−リ部５７ｂがアイ
ドラ本体５７ｃと一体化する）、大径プ−リ部５７ｂの
回転速度がアイドラ本体５７ｃの回転速度よりも小さい
ときに解除されるようになっている。

【００２１】上記バランサシャフト１２の直結プ−リ５
２と、上記アイドラ５７の大径プ−リ部５７ｂとには第
１のベルト６０が巻掛され、他方上記バランサシャフト
１２の係脱５４と、アイドラ５７の小径プ−リ部５７ａ
と、過給機２６の入力プ−リ５６とには第２のベルト６
１が巻掛されて、上記第１動力伝達経路５０及び第２動
力伝達経路５１が形成されている。

【００２２】第１動力伝達経路５０（第１電磁クラッチ
５３が『ＯＦＦ』） 第１電磁クラッチ５３が『ＯＦＦ』状態となったとき
に、この第１動力伝達経路５０が形成される。すなわ
ち、バランサシャフト１２の回転力は、順次、直結プ−
リ５２、第１ベルト６０、アイドラ５７の大径プ−リ部
５７ｂ、ワンウェイクラッチ５８、アイドラ５７の小径
プ−リ部５７ａ、第２ベルト６１を経て過給機用プ−リ
５６に伝達される。この第１動力伝達経路５０によれ
ば、バランサシャフト１２の回転力がアイドラ５７の大
径プ−リ部５７ｂを経由して過給機２６に伝達されるた
め、後述する第２動力伝達経路５１によるときに比べ
て、過給機２６の回転速度は低速になる（低プ−リ比態
様）。

【００２３】第２動力伝達経路５１（第１電磁クラッチ
５３が『ＯＮ』） 第１電磁クラッチ５３が『ＯＮ』状態となったときに、
この第２動力伝達経路５１が形成される。すなわち、バ
ランサシャフト１２の回転力は、順次、係脱プ−リ５
４、第２ベルト６１を経て過給機用プ−リ５６に伝達さ
れる。この第２動力伝達経路５１によれば、バランサシ
ャフト１２の回転力が、アイドラ５７の大径プ−リ部５
７ｂを経由することなく、過給機２６に伝達されるた
め、前述した第１動力伝達経路５０によるときに比べ
て、過給機２６の回転速度は高速になる（高プ−リ比態
様）。尚、図１に示す符号６２はテンショナである。

【００２４】尚、バランサシャフト１２の回転力は、直
結プ−リ５２を介して第１ベルト６０、アイドラ５７の
大径プ−リ部５７ｂにも伝達されることになるが、これ
による大径プ−リ部５７ｂの回転速度はアイドラ本体５
７ｃの回転速度よりも小さいために、ワンウェイクラッ
チ５８が解除状態となる。したがって、第１電磁クラッ
チ５３が『ＯＮ』状態となったときには、上述した第１
動力伝達経路５０はワンウェイクラッチ５８によって切
断される。

【００２５】図２に示す符号６５はコントロ−ルユニッ
トで、コントロ−ルユニット６５は例えばマイクロコン
ピュ−タで構成されて、既知のように、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ等を備えている。コントロ−ルユニット６５
にはセンサ６６〜６８からの信号が入力される。上記セ
ンサ６６はエンジン回転数を検出するものである。上記
センサ６７はスロットル弁の開度からエンジン負荷を検
出するものである。上記センサ６８は過給圧を検出する
ものである。

【００２６】上記コントロ−ルユニット６５から前記第
１、第２の電磁クラッチ５３、５５及び前記開閉弁（バ
イパスバルブ）３０に対してＯＮ、ＯＦＦ制御信号が出
力され、またバルブタイミング可変機構２１、２２に対
して制御信号が出力される。

【００２７】上記第１、第２の電磁クラッチ５３、５５
の制御内容を以下に説明する。図５は制御マップを示
し、同図に示す領域Ｉ〜ＩＶの４つに区分された各領域
において、以下の制御が行われる。

【００２８】領域Ｉ（アイドル領域） この領域Ｉでは、第２電磁クラッチ５５は『ＯＦＦ』状
態とされて、過給機２６は、第１あるいは第２の動力伝
達経路５０、５１との連結から解放され、自由状態とさ
れる（フリ−態様）。尚、第１電磁クラッチ５３につい
ても『ＯＦＦ』状態とされる。他方、バイパスバルブ３
０は閉じ状態とされる。

【００２９】領域ＩＩ（低回転且つ低負荷領域） この領域ＩＩでは、第１電磁クラッチ５３は『ＯＦＦ』
状態とされて、上記第１動力伝達経路５０が選択され、
また第２電磁クラッチ５５は『ＯＮ』されて、バランサ
シャフト１２の回転力は第１動力伝達経路５０を経由し
て過給機２６へ伝達される（低プ−リ比態様）。他方、
バイパスバルブ３０は閉じ状態とされる。

【００３０】領域ＩＩＩ（軽負荷あるいは中回転領域） この領域ＩＩＩでは、第２電磁クラッチ５５は『ＯＦ
Ｆ』状態とされて、過給機２６は、第１あるいは第２の
動力伝達経路５０、５１との連結から解放され、自由状
態とされる（フリ−態様）。尚、第１電磁クラッチ５３
についても『ＯＦＦ』状態とされる。他方、バイパスバ
ルブ３０は閉じ状態とされる。

【００３１】領域ＩＶ（高負荷あるいは高回転領域） この領域ＩＶでは、第１電磁クラッチ５３は『ＯＮ』状
態とされて、上記第２動力伝達経路５１が選択され、ま
た第２電磁クラッチ５５は『ＯＮ』状態とされて、バラ
ンサシャフト１２の回転力は第２動力伝達経路５１を経
由して過給機２６へ伝達される（高プ−リ比態様）。

【００３２】上記の制御において、領域ＩＩで選択され
る低プ−リ比態様での過給機２６の回転速度は、この領
域ＩＩで過給機２６が仮にフリ−態様とされたときにこ
の過給機２６が定常状態で自転する回転速度よりも小さ
な回転速度となるように設定されている。すなわち、上
記第１動力伝達経路５０が選択されたときに、アイドラ
５７の大径プ−リ部５７ｂで形成される変速比は、仮に
過給機２６を自転させた時の回転速度よりもこの過給機
２６の回転速度が小さくなるような変速比とされてい
る。

【００３３】他方、領域ＩＶで選択される高プ−リ比態
様では、過給機２６によって高過給圧が得られるような
変速比が設定されている。すなわち、上記第２動力伝達
経路５１が選択されたときに、この第２動力伝達経路５
１で形成される変速比は、過給機２６によって大きな過
給圧が得られるような変速比とされている。

【００３４】上記の実施例において、領域ＩＩでは、エ
ンジン１の負の仕事であるポンプ仕事の一部が過給機２
６によって回収されることになる。この点について詳し
く説明すると、領域ＩＩにおいてエンジン１は、スロッ
トル弁２５が絞られた状態にあるため、吸気行程では負
の仕事であるポンプ仕事をすることになる。これに対
し、この領域ＩＩにおいて、第１動力伝達経路５０の選
択によって、過給機２６は、自転するよりも小さな回転
速度となるような変速比の下で、エンジン１と結合され
るため、吸気の流れを受けて過給機２６はエンジン１の
回転を助勢する働きをすることになる。

【００３５】つまり、吸気の流れによって過給機２６は
その回転速度が増速される傾向になり、これによって得
られる過給機２６の回転力は上記第１動力伝達経路５０
を介してエンジン１の回転を助勢することになるため、
エンジン１のポンプ仕事の一部が過給機２６によって回
収されることとなる。また、この領域ＩＩでは、上記バ
イパスバルブ３０が閉じ状態とされているため、これを
開き状態にした場合に比べて、上記ポンプ仕事の回収効
率が大きなものとなる。

【００３６】他方、前記領域ＩＶにおいては、過給機２
６の本来の機能である過給作用を発揮し、エンジン１の
充填量が増大される。

【００３７】また、低プ−リ比態様とされる領域ＩＩ
と、高プ−リ比態様とされる領域ＩＶとの間に、過給機
２６がフリ−態様とされる領域ＩＩＩを設けてあるた
め、このフリ−領域ＩＩＩによって、上記低プ−リ比態
様と上記高プ−リ比態様との間の極めて大きな変速比の
ギャップを上記領域ＩＩＩによって緩和することができ
る。すなわち、上記領域ＩＩと領域ＩＶとを隣接させた
ときには、低プ−リ比態様から高プ−リ比態様への切り
換えに伴って、過給機２６には大きな回転速度差が発生
することになるが、これら領域ＩＩと領域ＩＶとの間に
フリ−領域である領域ＩＩＩを設けたことによって領域
変更に伴う過給機２６の回転速度差を小さなものにする
ことができる。

【００３８】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこの実施例に限定されることなく、以下の変形例を
包含するものである。 （１）低プ−リ比態様とする領域ＩＩを負荷とエンジン
回転数とで規定したが、負荷だけで規定するものであっ
てもよい。 （２）過給機２６の変速機構として、変速比を無段で変
更する無段変速機構を採用してもよい。 （３）領域ＩＩＩ（図５）のフリ−領域において、所定
エンジン回転数以上となったときには、前記吸気弁用バ
ルブタイミング可変機構２１を作動させて吸気弁１４を
早く閉じさせるようにしてもよい。これによれば、上記
ポンプ仕事の一部回収度合を大きくすることができる。 （４）領域ＩＩＩ（図５）のフリ−領域において、急加
速時にはバイパスバルブ３０を開いて吸気の応答性を確
保するようにしてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、機械式過給機によってエンジンの負の仕事で
あるポンプ仕事の一部を回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例が適用されたＶ型エンジンの正面図。

【図２】図１に示すエンジンの吸気系を展開して示す説
明図。

【図３】実施例にかかる過給機用変速機構の正面図。

【図４】図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図。

【図５】過給機用変速機構の制御に用いられる制御マッ
プ。

【符号の説明】

１ エンジン ５ ピストン ７ 吸気通路 １１ クランクシャフト １２ バランサシャフト １４ 吸気弁 ２５ スロットル弁 ２６ 機械式過給機 ５０ 低速用動力伝達経路 ５１ 高速用動力伝達経路 ５３ 電磁クラッチ ５４ 電磁クラッチ ６５ コントロ−ルユニット ６６ エンジン回転数センサ ６７ スロットル開度センサ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン出力軸と機械式過給機との間に
   変速機構が設けられ、該変速機構の変速比をエンジンの
   運転状態に応じて変更するようにされた機械式過給機の
   制御装置において、 エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、 該負荷検出手段からの信号を受け、エンジン出力を調整
   するスロットル弁が絞り状態とされる低負荷領域にある
   ときに、前記変速機構の変速比として低負荷用変速比を
   設定する変速比制御手段と、を備え、 前記低負荷用変速比は、仮にエンジン出力軸と機械式過
   給機との連結を切断したときに該機械式過給機が定常状
   態で自転する回転速度よりも小さな回転速度となる変速
   比とされている、ことを特徴とする機械式過給機の制御
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 更に、 エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段を
   備え、 前記変速比制御手段は、前記負荷検出手段及び前記エン
   ジン回転数検出手段からの信号を受け、エンジン出力を
   調整するスロットル弁が絞り状態とされる低負荷領域及
   びエンジン回転数が所定回転数よりも小さな低回転領域
   にあるときに、前記低負荷用変速比を設定する、ことを
   特徴とする機械式過給機の制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記変速比制御手段は、前記負荷検出手段からの信号を
   受け、エンジン出力を調整するスロットル弁が絞り状態
   とされる低負荷領域にあるときには前記低負荷用変速比
   を設定する一方で、前記スロットル弁が大きく開かれる
   高負荷領域にあるときには前記機械式過給機によって過
   給を得る高負荷用変速比を設定するものとされ、 更に、 前記エンジン出力軸と機械式過給機との間の動力伝達を
   断続するクラッチと、 前記負荷検出手段からの信号を受け、前記低負荷領域及
   び前記高負荷領域では前記クラッチを接続する一方で、
   前記低負荷領域と前記高負荷領域との間の中負荷領域に
   おいて前記クラッチを切断させるクラッチ制御手段とを
   備えている、ことを特徴とする機械式過給機の制御装
   置。