JPH02188625A - 内燃機関の機械式過給装置 - 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９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、−時的に機
関トルクが立ち上がってしまうという現象を生じる。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、】は内燃機関、２はこの内燃機関ｌ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Ｉ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ｌａ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デユ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ｌＯ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。

」二足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２Ｉを
備えたブーり固定ボルト２２と、このブーり固定ボルト
２２によってクランク軸１ａに固定された固定ブーり部
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
記固定ブーり部材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
ポンプ駆動用ブーりである。

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ブーり部
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
、上記可動ブーり部材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、上記ブ
ーり軸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３Ｂ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
ぞれ示しである。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、■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３
３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ＯＦ
Ｆ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ｌ）、かつ
、これを所定の過給下限開度θ。ＦＦと比較する（ステ
ップ２）。ここで、過給下限開度θ。Ｆ２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ＴＩ
ＭＥＲの後に、電磁クラッチ１６をＯＦＦにする（ステ
ップ４．５）。上記の運れ時間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ＴＩＭＥＲ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Ｉ６がＯＦ
Ｆ’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Ｉ６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の吸気人口４Ｉと
吸気出口４２とを連通ず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４
８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が全開状態となって
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４
８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。ＦＦ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Ｏ
Ｎ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ＯＦ’Ｐ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Ｉ
６がＯＦ’Ｆとなるように、ＴＩＭＥＲＩ、ＴＩＭＥＲ
２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か解放された後に、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、−
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（へ）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
（５０は遅れ時間ＴＩＭＥＨ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１
１図はそれぞれ遅れ時間ＴＩＭＥＲＩ。 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・・・駆動側ブー１ハ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。 狐 第１図 第２　妥 第 図 竺３ 図 η 第 図 Ｆ−Ｆ”’ 過給機回転数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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。