JPH0424536B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関において過大なトルクの発
生を防止すると共に、出力トルク特性を広い回転
数範囲にわたつて高く且つ平坦化する制御方法に
関するもので、特にガソリンエンジンのような火
花点火機関に調した出力制御方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

内燃機関の性能は年々向上しているが、このよ
うに性能が向上した内燃機関を搭載している自動
車に要求されることは、軽量化並びに他の部品の
小型化である。

機関の性能が向上すれば、動力伝達機構もそれ
に対応して性能の向上が図られなければならない
し、機関の出力が増大すれば、動力伝達機構もそ
れに見合うように強化されなければならない。と
ころが、例えば変速機と駆動輪の車軸とを接続す
る推進軸に発生する応力は、機関の回転数が同じ
でも変速機のシフト位置によつて変化し、一般に
変速比が大きい第１速及びリバース位置において
は、第２速以下に比べて発生する応力が大とな
る。したがつて、出力が大きい機関を搭載してい
る自動車等では、発進時や後退時に変速機が第１
速或いはリバースにシフトされた状態の、しかも
中高速回転領域においては、軸トルクが推進軸を
含む動力伝達機構等の許容トルクを越えて、それ
らを破損させる可能性が最も大となる。

実開昭54−118915号の公開マイクロフイルムに
は、過給機付デイーゼルエンジンにおいて、この
問題を解決しようとする１つの手段（第１の従来
技術）が開示されている。この手段においては、
過給機付デイーゼルエンジンの低速回転域のトル
ク不足による車両の発進時等の走行トルク不足を
解消するために、発進変速段等の特定変速段にお
ける変速機のギア比を従来よりも増大すると共
に、その結果、発進変速段においては駆動トルク
が駆駆動系の許容トルクを越える恐れがあるの
で、発進変速段を検出したときは、ブーストコン
ペンセータに作用するブースト圧を遮断し、ブー
ストコンペンセータによる燃料噴射量の増量を停
止することによつて、機関の駆動トルクの増大を
抑制するようにしている。

また、実開昭55−142633号の公開マイクロフイ
ルムには、トラツク等の車両に搭載される排気過
給付エンジンにおいて、前記と同様な問題を解決
しようとする他の手段（第２の従来技術）が開示
されている。この手段においても、過給機付エン
ジンの低速回転域のトルク不足による、車両の発
進時等の走行トルク不足を解消するために、発進
変速段等の特定変速段における変速機のギア比を
従来よりも増大すると共に、その結果、発進変速
段においては駆動トルクが駆動系の許容トルクを
越える恐れがあるので、発進変速段を検出したと
きは、過給機の過給機能を停止して機関の駆動ト
ルクの増大を抑制するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術はいずれも、発進変速段等の特定
変速段における変速機のギア比を従来よりも増大
して、過給機付デイーゼルエンジンの低速回転域
のトルク不足による、車両の発進時等の走行トル
ク不足を解消させるもので、特に第１の従来技術
はデイーゼルエンジンに限つて適用可能なもので
あり、しかも発進変速段においては一律にブース
トコンペンセータを不作動とすることによつて、
発進変速段の低速回転域においても燃料の増量が
全く得られないことになる。その分だけギア比を
大きくとつて発進時のトルク不足を補つている
が、第１速のギア比を大きくとつた結果、第２速
以上のギア比もそれに合わせて少しずつ大きくし
ないと、それらの間のギア比の格差が大きくなり
過ぎて滑らかな変速を行うことが不可能になる
し、加速不良などの不都合が発生する恐れもあ
る。従つて、前進シフト段数を１段増加するよう
な必要も起こつてくる。

また、本発明の場合のようなガソリンエンジン
には、第１の従来技術の必須構成要件であるブー
ストコンペンセータが設けられないし、もし他の
方法によつて燃料噴射量を減量補正するにして
も、吸気量が変わらないのに、燃料噴射量だけを
変更すると、空燃比が最適値からより悪い方へ変
化するので、エンジンが安定な運転を続けること
ができなくなるとか、排気中の汚染物質の量が増
加する恐れもあり、何らかの対策を講じなけれ
ば、この技術をガソリンエンジンに転用すること
は無理である。

また、第２の従来技術も、発進変速段等の特定
変速段における変速機のギア比を従来よりも増大
して、過給機付エンジンの低速回転域のトルク不
足による、車両の発進時等の走行トルク不足を解
消させる結果、発進変速段においては駆動トルク
が駆動系の許容トルクを越える恐れがあるので、
発進変速段を検出したときは、過給機の過給機能
を停止させるものである。それによつて発進変速
段等の特定変速段と第２速以上のギア比との格差
が増大して、第１の従来技術と同様な問題が起こ
つてくることは明らかである。

本発明は、ガソリンエンジンのような火花点火
式の内燃機関において、動力伝達系統にとつて有
害である過大なトルクの発生を防止してトラブル
を予防すると共に、出力トルク特性を広い回転数
範囲にわたつて高く且つ平坦化することによつ
て、動力伝達機構を小型化すると共に、自動車の
運転も容易にするような、内燃機関の出力制御方
法を提供することを発明の課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記の課題を解決するための手段と
して、変速機のシフト位置と機関の回転数を検出
し、シフト位置が第１速又はリバースのいずれか
であつて、しかも機関の回転数が推進軸を含む動
力伝達機構に対して過大な軸トルクを与えると予
測される中高速回転域にあると判定されたとき
は、低速回転域よりも機関の点火時期を遅角制御
するか、又は過給気の過給圧を低下させることに
よつて、機関の空燃比を変動させることなく、軸
トルクが実質的に機関の全回転数範囲にわたつて
動力伝達機構の許容最大値に近い一定値になるよ
うに機関の出力トルクを所定の範囲内に制限する
ことを特徴とする内燃機関の出力制御方法を提供
する。

〔作 用〕 変速機の第１速やリバースのシフト位置では、
前方或いは後方への発進のために大きな軸トルク
を必要とするので、歯車比（減速比）が他のシフ
ト位置に比べて高くなつているため、特に機関の
中ないし高回転の回転数域の軸トルクは許容最大
値をこえる値となる。

そこで本発明は、変速機が第１速、或いは同様
な問題のあるリバース位置にシフトされているこ
とを検知したときは、特に軸トルクが推進軸を含
む動力伝達機構の許容最大値を越える恐れがある
と予側される機関の中高速回転域に限つて、機関
の出力の増大を抑制することにより推進軸を含む
動力伝達機構を保護し、その保障のもとに、第１
速又はリバース位置における機関の低回転数域
や、他のシフト位置における出力トルクの増大を
図るものである。

問題のシフト位置の特に中高速回転域だけ機関
の出力の増大を抑制する手段として、本発明にお
いては火花点火機関の特質を活かして、機関の点
火時期を遅角制御するか、或いは過給機の過給圧
を低下させることによつて、機関の空燃比を変動
させることなく、機関の出力トルクを低下させる
という手段をとつている。この手段によれば、機
関の空燃比が変動しないことから排気エミツシヨ
ンの悪化を懸念することもなく、きわめて簡単に
問題となるシフト位置の、それも中高速回転域だ
け機関の出力を低下させることができ、それによ
つて推進軸を含む動力伝達機構にかかる軸トルク
を許容最大値に近い所定の範囲内の略一定値にな
るように軸トルクを制限することにより、それ以
外の領域で安全にトルクを増大させることができ
る。

〔実施例〕

第１図は、変速機の各シフト位置におけるエン
ジンの回転数に対する軸トルクの特性を示す図で
あり、曲線Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤは、それぞれ第１
速、第２速、第３速、及び第４速に対応してい
る。

よく知られているように、第１速は発進の容易
さ及び発進後の加速性能を考慮して、他のシフト
位置に比して立ち上がりのトルクは大きく、且
つ、最高トルクも大きくなつている。年を追う毎
にエンジンの出力性能は向上しており、曲線Ａに
示す特性はますます鋭くなつてきている。従つ
て、前述のように、軸トルクが増大することによ
つて動力伝達機構を大型化しなければならないと
いう問題が起こつて来ている。

第２図はエンジンのスロツトル弁を全開したと
きの、機関の回転数に対する軸トルクの変化を示
したものである。第１速に最も要求されること
は、機関の低回転数域において大きな軸トルクを
発生することであつて、逆に回転数が高い領域で
軸トルクが急上昇することは、運転のし易さから
言つてもあまり望ましいことではなく、中〜高回
転数域におけるトルク特性はフラツトである方が
良い。

そこで、第２図の実線のように機関回転数N₁
〜N₂の範囲において軸トルクが突出していて、
推進軸を含む動力伝達機構を破損させるおそれが
あると予測されるようなトルク特性を有する機関
の場合には、第２図においてＥとして示す水平の
点線のように出力を制限しても、機関に対して本
来要求される性能を悪化させることはない。むし
ろ逆に、第１速の機関回転数N₁からN₂の範囲に
おいて、第２図の水平の点線Ｅで示すように出力
を低下させることにより、低回転数域におけるト
ルクをフラツトに増大させることが可能になり、
推進軸を含む動力伝達機構を小型化することも可
能となつて経済的であるばかりでなく、車体重量
も軽減することができ、結果的に高位のシフト位
置における駆動力をも増加させることができる。

第３図は、本発明の第１実施例の構成全体を示
す電子的に制御される内燃機関の制御装置のシス
テム図である。この図に示す空気量センサー１は
吸気管中に設けたエアフロメータからなり、回転
数センサー２は図示しないデイストリビユータか
らの信号を受けて、それぞれコンピユータ３に入
力される。コンピユータ３は、前記信号に基づい
てイグナイタ点火時期制御信号を送り、インジエ
クタ５に燃料噴射制御信号を送る。このように電
子的に点火時期及び燃料噴射を制御する内燃機関
はよく知られている。

本発明の実施例の特徴として、第３図の場合
は、変速機のシフト位置を検出するシフトスイツ
チ６が設けられ、コンピユータ３に入力される。
コンピユータ３は、変速機のシフト位置が第１速
であると判断し、且つ、回転数センサ２によつて
検出される機関回転数が第２図のN₁からN₂の範
囲のように、軸トルクが推進軸を含む動力伝達機
構にとつて安全な値よりも大きくなると予測され
る所定の範囲にあると判断したときは、第２図の
点線Ｅで示すように、出力を制限する信号を発生
する。第１実施例の場合は、機関出力の制限はイ
グナイタ４による点火時期の遅角によつて行われ
る。

なお、機関出力の制限は、コンピユータ３から
インジエクタ５に与えられる燃料噴射信号を変更
し、燃料噴射量を減量補正することによつても行
うことができるが、火花点火機関の場合は別に何
らかの手段を講じて吸気量も変化させない限り、
吸気量が同じであるのに燃料噴射量だけが変更さ
れることによつて空燃比が変動し、排気中の汚染
物質の増加や燃費性能の低下等の問題を起こす恐
れがある。

第４図はターボチヤージヤ付きのガソリン機関
に本発明を適用した第２実施例を示す。ターボチ
ヤージヤ８は、周知のように排気通路７を流れる
排気が持つているエネルギを利用してタービン９
を回転さけ、この回転によつて吸気通路１０に設
けたコンプレツサ１１を駆動して吸気を圧縮し、
機関に対して過給を行うものである。過給圧制御
はコンピユータ３の指令に基づいて、アクチユエ
ータ１２によつて開閉作動されるウエイストゲー
トバルブ１３によつて行われる。この過給圧の制
御を本発明に則つて行つた場合の、回転数の変化
に対する過給圧及びエンジン出力トルクの変化の
特性を、従来のものと対比して示したものが第５
図及び第６図である。

第５図において、曲線Ｆは従来の方法による過
給圧制御の、また曲線Ｇは本発明による過給圧制
御のそれぞれの特性を示す。また第６図におい
て、特性曲線Ｈは、第５図の特性曲線Ｆのように
従来の方法で過給を行つたときのエンジンの出力
トルクであり、特性曲線は、本発明の方法によ
る第５図の特性曲線Ｇのように過給したときのエ
ンジンの出力トルクを示す。両図においてＸとし
て示す点は従来の出力トルクの許容最大値を示
し、これ以上出力を増大させる場合には、前述の
ように動力伝達機構を強大なものにしなければな
らないという限界を示すもので、第２図に示した
点線Ｅ高さに相当する。従つて、第６図において
過給圧を高めたときに特性曲線ＨがＸ点の高さを
上回る回転数範囲が、第２図に示した例における
N₁からN₂の範囲に対応することになる。

第２実施例の場合は、第５図の特性曲線Ｇが示
しているように、問題となるＸ点を含む回転数域
では限界一杯の過給圧を保つと共に、低回転数域
では過給圧をＸ点のそれよりも上昇させて、第６
図に実線で示すように低回転数域におけるエンジ
ン出力を増加させ、フラツトで安全な出力トルク
の特性曲線が得られるように制御する。

それによつて、第１速の低回転数域において出
力トルクは増加するばかりでなく、高位のシフト
位置においては、出力を制限する必要がないの
で、比較的小型の動力伝達機構を用いても強力な
エンジンを搭載することが可能となる。なお、第
４図に示した第２実施例の場合も、第３図に示し
た第１実施例と同様に、コンピユータ３には空気
量センサー１、回転数センサー２、及びシフトス
イツチ６からの信号が入力されると共に、過給圧
センサー１４及び水温センサー１５が入力され
る。

以上の説明では、変速機が第１速のシフト位置
にある場合だけを取り上げているが、変速機がリ
バースの位置にある場合も第１速の場合と略同様
と考えてよい。

〔発明の効果〕

本発明を実施すれば、火花点火機関の場合にそ
の特質を活かして機関の点火時期を遅角制御する
か、又は過給機の過給圧を低下させることによつ
て、空燃比を変動させることなく、きわめて簡単
に中高速回転域の軸トルクが動力伝達機構の許容
最大値に近い所定の範囲内の略一定値になるよう
に軸トルクを制限するので、第１速又はリバース
位置における、それも中高速回転域だけの過大な
トルクの発生を防止することができ、低回転数域
のトルクの増大と、中高回転域でのトルクの制限
とを両立させることが可能となる。その結果とし
て、機関のトルク特性を回転数全域にわたつて平
坦化させることができる。

更に、第２速以上のシフト位置における駆動力
を増加することも可能となるので、自動車の運転
が容易になると共に、動力伝達機構を従来よりも
小型化することができるという利点もある。しか
も、その手段によつて、排気組成の悪化などの２
次的な問題を派生させる恐れがないので、火花点
火機関に実施するのに適している。

本発明の方法においては、所定のトルクの発生
を変速機のシフト位置との機関の回転数とによつ
て予測するが、回転数と出力トルクとの対応性が
きわめて高いことから、回転数を検出することに
よつてトルク抑制をすべき状態を正確に検知する
ことができるという大きな特長があり、その結
果、従来技術と違つて、第１速やリバース位置に
おいても低回転域ではトルクの増大を図ることが
可能になる。しかも、前記第１及び第２の従来技
術のように第１速やリバース位置の歯車比を普通
のものより大きくする必要がないから、第２速以
上のシフト位置とのバランスが崩れる恐れがな
く、シフト段を更にもう１段増やすような必要も
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジン回転数と軸トルクの関係を変
速機の各シフト位置において示したグラフ、第２
図はスロツトル弁の全開時のトルクカーブを示す
特性図、第３図は本発明の第１実施例を説明する
ためのブロツク図、第４図は第２実施例の全体構
成図、第５図は第２実施例による過給圧制御の特
性図、第６図は第５図の過給圧制御による出力ト
ルクの変化を示す特性図である。 ３……コンピユータ、７……排気通路、８……
ターボチヤージヤ、９……タービン、１２……ア
クチユエータ、１３……ウエイストゲートバル
ブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 変速機のシフト位置と機関の回転数を検出
   し、シフト位置が第１速又はリバースのいずれか
   であつて、しかも機関の回転数が推進軸を含む動
   力伝達機構に対して過大な軸トルクを与えると予
   測される中高速回転域にあると判定されたとき
   は、低速回転域よりも機関の点火時期を遅角制御
   するか、又は過給機の過給圧を低下させることに
   よつて、機関の空燃比を変動させることなく、軸
   トルクが実質的に機関の全回転数範囲にわたつて
   動力伝達機構の許容最大値に近い一定値になるよ
   うに機関の出力トルクを所定の範囲内に制限する
   ことを特徴とする内燃機関の出力制御方法。