JPH033925A - 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、例えばブーり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。

また実開昭６２−３６２３９号公報には、機械式過給機
をバイパスするバイパス通路を設けるとともに、該バイ
パス通路にバイパス制御弁を介装した過給装置が開示さ
れている。上記バイパス制御弁は、過給機のＯＦＦ、Ｏ
Ｎに対応した形でバイパス通路を開閉するものであって
、機関の中負荷域では、負荷に応じた過給圧となるよう
にその開度が制御される。

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、
機関の負荷例えばスロットル弁開度と機関回転数とによ
って、無段変速機構の変速比や目標過給圧が一義的に定
められるようになっていたため、運転者が加速すべくス
ロットル弁を開いた際に、必ずしも運転者の意志に応じ
た加速度合が得られない、という不具合があった。

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、加速初期の
スロットル開度の変化速度に応じて上記変速比を補正す
るようにしたことを特徴としている。

作用 上記無段変速機構の変速比は、基本的には内燃機関の負
荷と回転数とに基づいて制御される。すなわち、高負荷
であるほど高い過給圧となるように変速比が制御される
。そして、機関加速時には、加速初期のスロットル開度
の変化速度に応じて上記変速比が補正され、変化速度の
大きいつまり急加速であれば同一負荷であっても比較的
高い過給圧が速やかに与えられる。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面ｌこ基づいて詳細に説
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、ｌ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プ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ｌ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１λ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ｌ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ｌＯ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ＩＯ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
備えたブーり固定ボルト２２と、このプーリ固定ボルト
２２によってクランク軸１１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２３１と可動ブーり部材２５の斜面部２５ａとによ
ってベルト′ｆＲ２６が形成されている。上記可動ブー
り部材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
た上記可動ブーり部材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
油圧か同様にベルト溝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はガイドビンである。

また３０は固定ブーり部材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、ブーり
軸４ａにボス部３Ｌａ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
ぞれ示しである。すなわち、圧力制御弁ＩＯ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の肩幅が自
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Ｒ３３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か減速駆動される。

そして、圧力制御弁ＩＯ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、非過給域か
らスロットル弁を開いて加速すると、電磁クラッチ１６
がＯＮとなって過給機２が作動開始するとともに、上記
変速比が目標変速比となるように圧力制御弁ＩＯによる
油圧制御が開始する。そして、その際に、加速初期にお
けるスロットル弁開度の変化速度に応じて目標変速比が
与えられる。

第４図は、上記コントロールユニット１１において実行
される加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
これを所定の基準開度θ。

と比較する（ステップ２）。上記基準開度θ。は、第５
図に示すように、機関回転数Ｎに対応して決定される。

ここで基準開度θ。以上であったならば、そのときのス
ロットル弁開度を０８としくステップ３）、かつ一定時
間経過後（ステップ４）のスロットル弁開度を０５とし
て（ステップ５）、両者の差つまり変化量Δθ（＝０８
−θＳ）を求める。そして、この変化量Δθを、複数の
基準値Δθ１Δθ、・・・Δθ、（但し、Δθ、くΔθ
、〈・・・〈Δθ。）と順次比較して、ｎ＋１段階に分
類し、対応する油圧マツプＭ、、Ｍ、・・・Ｍ、、Ｍｎ
、、を選択する（ステップ６．７．１１〜１３）。すな
わち、加速初期（スロットル弁開度θが基準開度θ。を
越えたとき）におけるスロットル弁開度θの変化速度に
応じて、いずれかの油圧マツプが選択される。この油圧
マツプは、機関回転数Ｎと負荷（スロットル弁開度θ）
とに対応して最適な油圧制御値（つまり変速比に対応す
る）を割り付けたものである。

油圧マツプを選択した後に、再びスロットル弁開度θを
読み込んで、これを過給開始開度θ。１と比較しくステ
ップ１４．１５）、該過給開始開度θ。７を越えたとき
に電磁クラッチ１６をＯＮとして過給を開始する（ステ
ップ１６）。上記過給開始開度θ。１は、第６図に示す
ように、機関回転数Ｎに対応して決定されるものであり
、当然のことながら前述した基準開度θ。よりも大きな
値に設定されている。また電磁クラッチ１６のＯＮ作動
と同時に圧力制御弁１０による変速比制御を開始する（
ステップ２０）。詳しくは、スロットル弁開度θを再び
読み込み（ステップ１７）、かつ機関回転数Ｎを読み込
んで（ステップ１８）、先に選択した油圧マツプに基づ
いて＃御目標とする油圧値を決定しくステップ１９）、
これに沿うように圧力制御弁１０を制御する。従って、
無段変速機構の変速比は、各油圧マツプの特性に従い、
スロットル弁開度θおよび機関回転数Ｎに応じた値に速
やかに制御されることになり、加速の緩急に応じた過給
圧が得られる。尚、一般に、同一のスロットル弁開度０
１回転数Ｎで比較した場合に、変化量Δθが大である程
高い過給圧となるように各油圧マツプの特性が定められ
る。

次に第７図は、コントロールユニット１１において実行
される加速時の制御の異なる実施例を示すフローチャー
トである。この例では、加速初期のスロットル弁開度θ
の変化量Δθに基づいて予め補正係数αを決定しくステ
ップ６）、これを用いて制御油圧を補正するようにして
いる。すなわち、油圧マツプとしては単一の基本油圧マ
ツプのみを有しており、このマツプに従い、スロットル
弁開度θと機関回転数Ｎとに基づいて基本油圧値Ｐ０を
決定する（ステップ１２）とともに、これを補正係数α
によって補正し、油圧値Ｐ゛を求める（ステップ１３）
。そして、この補正後の油圧値Ｐ゛が所定の最大値Ｐ）
ＩＡＸ以下であれば、この油圧値Ｐ−を目標油圧値Ｐと
して圧力制御弁１０を制御する。また所定の最大値Ｐ、
ＡＸより大きい場合は、最大値Ｐ）ＩＡＩを目標油圧値
Ｐとして圧力制御弁１０を制御する。

ここで上記補正係数αは、変化量Δθに対し第８図に示
すような特性を有している。すなわち、変化量Δθが゛
大きな急加速はど油圧値Ｐが高く補正され、大きな変速
比ひいては高い過給圧が与えられる。また最大値Ｐ　Ｗ
ＡＸは、最大過給圧に相当するものであって、第９図に
示すような特性に従い、機関回転数Ｎに対応して決定さ
れる。

尚、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肩幅が変化
するように構成することもできる。

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おいては−、機関の負荷と回転数と
に基づいて定められる無段変速機構の変速比を、加速初
期のスロットル開度の変化速度に応じて補正するように
したので、急加速や緩加速などに際して運転者の意志に
応じた加速度合が得られる。従って急加速時には過給圧
を比較的高めることで加速性能を向上でき、かつ緩加速
時には過給圧を抑制することで燃費の向上が図れる

【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図は駆動側ブーりの断面図、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
加速時の制御を示すフローチャート、第５図は基準開度
θ。と機関回転数との関係を示す特性図、第６図は過給
開始開度θ。アと機関回転数との関係を示す特性図、第
７図は加速時の制御の異なる実施例を示すフローチャー
ト、第８図は補正係数αと変化量Δθとの関係を示す特
性図、第９図は油圧最大値Ｐ　ＭＡＸと機関回転数との
関係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、７　・スロットル弁開度センサ、１０圧力制
御弁、１１・・コントロールユニット、１６　・電磁ク
ラッチ。 第２図 第３図

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、加速初期のスロットル開度
   の変化速度に応じて上記変速比を補正するようにしたこ
   とを特徴とする内燃機関の機械式過給装置。