JPH0424537B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関において可及的に大きい出
力トルクを広い回転数範囲にわたつて発生するよ
うに制御する制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関の出力性能は、過給システムを取り入
れたりすることによつて年々向上しているが、こ
のように出力性能が向上した強力な内燃機関を搭
載している自動車に要求されることは、機関自体
及び推進軸を含む動力伝達機構等の軽量化と小型
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
るので、高出力の機関を搭載した自動車等では、
第１速の比較的高速の回転領域において、許容値
以上の過大な軸トルクが推進軸に与えられること
によつて、推進軸等が破損するというおそれがあ
る。

実開開昭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つの手段が開示され
ている。この手段においては、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、変速機が発進変速段にあ
ることを検出したときは、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、過給機が有効に作動する高速回転域
で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〕

前記従来技術による解決手段は、ブーストコン
ペンセータを備えた過給機付デイーゼルエンジン
にのみ適用可能なものであり、しかも発進変速段
においてブーストコンペンセータを必ず不作動と
することによつて、発進変速段では低速回転域に
おいても燃料の増量が全く得られないことにな
り、発進時のトルク不足によつて、却つて従来以
上に機関停止や発進加速不良などの不都合が発生
する恐れがある。

本発明は、この問題を解決するために、変速機
のシフト位置のみならず機関の回転数をも検出
し、少なくとも第１速を含むシフト位置におい
て、機関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側される中高速の回転
数範囲内にあるとき、低回転数域よりも機関の点
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という内燃機関の出力制御
方法の発明をなし、先に特願昭57−14751号（特
開昭58−133452号公報参照）として出願をしてい
る。

この先願の発明は、例えば第１速のように、機
関が推進軸を含む動力伝達機構に対して過大な軸
トルクを与える可能性のある、変速機の特定のシ
フト位置における出力制御を目的とするものであ
つて、それ以外のシフト位置における出力制御
は、発明の直接の対象とはしていない。しかしな
がら、前記先願の発明を実施するとき同時に、特
定のシフト位置以外のシフト位置における出力制
御の方法も改良すれば、それらのシフト位置にお
いて更に大きな出力トルクを安全に機関から取り
出し得ることが考えられる。

本発明は、前記の問題点を解決すると同時に、
前記先願の解決手段を更に発展させて、特定のシ
フト位置以外のシフト位置における出力制御方法
をも改良することを目的とするものであつて、大
きい軸トルクを発生する機関でありながら、動力
伝達機構等を小型化することを可能にすると共
に、その機関を搭載した自動車の運転を一層容易
にする、新規な内燃機関の出力制御方法を提供す
ることを発明の解決課題としている。

〔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に、変速
機のシフト位置と機関の回転数を検出し、シフト
位置が少なくとも第１速を含む特定のシフト位置
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きは、低速回転域
よりも過給機の過給圧を低下させるか、又は機関
の点火時期を遅角制御することによつて軸トルク
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
関の出力トルクを第１の所定範囲内に制限すると
共に、シフト位置が前記特定のシフト位置よりも
高いシフト位置においても、同様にして軸トルク
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
関の出力トルクを制限するが、その場合には機関
の出力トルクを前記第１の所定範囲よりも高い第
２の所定範囲内に制限することを特徴とする過給
機を有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速のような特定のシフト位置で
は、発進のために大きな軸トルクが必要となるの
で、変速比（減速比）が自動車の前進方向では最
も高くなつており、機関の中ないし高回転の特定
の回転数域では、機関の出力トルクが変速機の他
の前進シフト位置よりも推進軸を含む動力伝達機
構の許容トルクに最も近くなる。

そこで、本発明においては、変速機がそのよう
な特定のシフト位置にシフトされていることを検
知したときは、軸トルクが推進軸を含む動力伝達
機構の許容トルクを越える恐れがあると予測され
る機関の回転数域では軸トルクが許容値に近い一
定値以下になるように、また許容値よりも大きく
下まわると予測される回転数域では前記一定値に
近づくように、過給圧又は点火時期を制御し機関
の出力トルクを減少或いは増加させて、第１の所
定範囲内に収まるように制限する。それにより、
推進軸を含む動力伝達機構を過大な軸トルクから
保護すると共に、その保障のもとに機関の低回転
数域等の出力トルクを増大させ得る。

そして他方において、変速機が前記特定のシフ
ト位置よりも高いシフト位置にあることを検知し
たときも、軸トルクが前記一定値に近ずくように
過給圧又は点火時期を制御し、機関の出力トルク
を減少或いは増加させるが、この場合の出力トル
クは前記第１の所定範囲よりも高い第２の所定範
囲内に収まるように制限する。それにより、前記
特定のシフト位置にある場合よりも高い過給圧又
はより進んだ点火時期を機関に与えて運転し、結
果として、どのシフト位置においても推進軸を含
む動力伝達機構が許容限度一杯の実質的に同じ値
の軸トルクによつて作動するように制御する。

〔実施例〕

第１図〜第４図は、考え方によつては本発明の
一部となつているとも言える先願（特願昭57−
14751号）によつて開示された発明を説明するた
めのもので、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、その中に示された曲線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速では発進の容
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、発進を円滑にするために機関の低速回転数域
において大きな軸トルクを発生することであつ
て、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、むしろ、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にとつて破損のおそれ
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、安全に低回転数域に
おけるトルクを増大す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することができる。

第３図は、前述のように出力制御を行うため
の、電子的に制御される内燃機関の制御装置のシ
ステム図を例示したものである。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４に点火時期制御
信号を送り、また、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の構造自体は良く知
られている。

第３図の例においては、変速機にそのシフト位
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特定の範囲内に
あると判断したときは、第２図の水平の点線Ｅで
示すように出力を制限する信号を発生する。機関
出力の制限はイグナイタ４による点火時期の遅角
によつて行われるが、それ以外に、例えばインジ
エクタ５による空燃比の変化（燃料噴射量の減
少）によつても行われ得る。

第４図は第３図のシステムの制御フローチヤー
トの１例を示したものである。まず、コンピユー
タ３に空気量、回転数、シフト位置等を読み込み
（ステツプ20）、変速機が第１速のような特定の制
御シフト位置に入つているか否かを判別し（ステ
ツプ21）、NOの場合には最大の出力トルクが得
られるようにコンピユータ３で点火進角及びイン
ジエクタ開弁時間を計算し（ステツプ22）、イグ
ナイタ４及びインジエクタ５にそれぞれ出力して
通常の制御を行う。

一方、YESの場合には機関の回転数が、推進
軸を含む動力伝達機構に過大なトルクを与えると
予測される特定の回転数範囲、即ち制御回転数範
囲（例えば第２図のN₁からN₂の間）にあるかど
うかを更に判別し（ステツプ23）、NOの場合に
は前述した通常の制御を行い、YESの場合には
第２図の水平の点線Ｅで示すように出力を制限す
るための計算を行い（ステツプ24）、補正した制
御信号をイグナイタ４及びインジエクタ５に出力
する。この出力制限は、前述の最大出力を得る通
常の制御に対して点火時期を遅角させるとか、燃
料噴射量を減少させることによつて行われる。

本発明は、先願（特願昭57−14751号）によつ
て開示された特定のシフト位置のみの制御方法を
更に発展させたものであつて、第５図は本発明の
制御方法を実施する対象の一例としてのターボチ
ヤージヤ付き内燃機関の例を示す。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
流のエネルギを利用してタービン９を回転させ、
この回転によつて吸気通路１０に設けたコンプレ
ツサ１１を作動させて空気を過給するようにした
ものであつて、過給圧の制御によつて機関の出力
が制御される。過給圧の制御はアクチユエータ１
２によつて駆動されるウエストゲートバルブ１３
の開閉によつて行われる。アクチユエータ１２の
駆動圧力はコンピユータ３の指令に基づいて作動
する供給圧力制御弁１４の大気ブリードによつて
制御される。コンピユータ３には第３図に示した
例と同様に空気量センサー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１５及びエンジン水温セン
サー１６等の信号も入力される。

第６図及び第７図はターボチヤージヤ付き内燃
機関の回転数に対する過給圧制御特性図とそれに
対応するエンジン出力トルク特性図である。図中
Ｆ，F′は従来のコンピユータ制御をしない場合の
特性カーブであり、Ｇ，G′は前記先願（特願昭
57−14751号）の制御方法によつて、変速機が第
１速のような特定のシフト位置にあり且つ機関が
特定の回転数範囲にある場合に出力制限をするよ
うに、コンピユータ制御を行つた場合の特性カー
ブである。

先願の発明の方法によるコンピユータ制御で
は、エンジンの出力トルクはＸで示すような特定
の値、即ち第１速のような特定のシフト位置にお
ける推進軸を含む動力伝達機構の許容入力トルク
の最大値、に見合つた値に抑えることにしてい
た。そして、前記特定のシフト位置以外の例えば
高位のシフト位置における出力制御の方法につい
ては、明確な手段を示していなかつた。

しかしながら、推進軸を含む動力伝達機構に対
する出力トルクの許容最大値は、変速機の減速比
が高くなるにつれて小さくなるから、第５図に示
すような過給システムを有する内燃機関の場合
に、どのシフト位置でも等しく第１速の許容出力
トルクＸに見合つた過給圧制御をすれば、それよ
りも高位のシフト位置におけるエンジン出力が必
要以上に低く抑えられることになり、高出力を得
るためのターボチヤージヤの能力を十分に活かす
ことができない。

そこで、本発明を第５図のような過給システム
を有する内燃機関に実施する場合には、最初に変
速機のシフト位置を検出し、第１速のような特定
のシフト位置にあると検知されたときは、先願の
発明と同様に、第２図におけるN₁からN₂の間の
ように過大なトルクが発生すると予測される回転
数領域においては出力を減少し、且つ出力が低い
と予測される回転数領域では出力を高めるよう
に、第６図の第１の特性曲線Ｇが示すような過給
圧制御を行うことによつて、機関の出力トルクが
第７図に示す平坦な特性曲線G′のような、動力
伝達機構の最大許容入力トルクＸ（第１の許容値）
を越えない出力を得る。

そして、変速機のシフト位置が第１速等の特定
の位置以外の高位のシフト位置にあると検知され
たときは、第６図の第２の特性曲線Ｈによつて示
されるような過給圧制御を行うことによつて、第
７図に示すように、先願の発明による出力トルク
G′よりも高く、第２の許容値よりも低い平坦な
出力トルクの特性曲線H′を得ている。

つまり、この本発明による第６図及び第７図に
示した実施例においては、変速機のシフト位置に
対応して、過給圧曲線Ｇ及びＨのいずれかを選択
して制御する点に特徴があり、高い出力トルク
H′をもたらす過給圧特性曲線Ｈによつて通常の
運転時の過給圧制御を行うと共に、特定のシフト
位置である第１速等においては、過給圧特性曲線
Ｇによつて過給圧制御を行うことによつて出力ト
ルクを曲線G′に示すように制限し、いずれの場
合も許容限界に近い高くてフラツトな軸トルクを
発生させる。それによつて、従来と同じ機関や動
力伝達機構を用いていながら、特性曲線G′と
H′の差分だけ出力向上が可能となる。

第８図は、本発明の具体的な実施例として、タ
ーボチヤージヤの過給圧制御によるエンジンの出
力制御フローチヤートの１例を示したものであ
る。この例では、コンピユータ３における過給圧
計算のために、変速機の特定の制御シフト位置に
対応する制御シフト時用の過給圧マツプと、通常
のシフト位置に対応する通常の過給圧マツプと
の、２種類のマツプを予め用意している。もつと
も、各シフト位置毎に異なる過給圧マツプを用意
した方が良いことは言うまでもない。

第８図の場合、まずステツプ30においてシフト
位置、計測過給圧（Ps）、回転数、その他がコン
ピユータ３に読み込まれ、次いで、ステツプ31に
おいて変速機が制御シフト位置にあるかどうかが
判別される。ここでYES、つまり第１速のシフ
ト位置にあると判断された場合には、制御シフト
時用の過給圧マツプを読み込み（ステツプ32）、
目標過給圧Pcを計算する（ステツプ33）。この目
標過給圧Pcは、例えば第６図の曲線Ｇに基づい
てマツプ化しておくことができる。

一方、ステツプ31において制御シフト位置でな
い（NO、つまり第１速以外にある）と判別され
た場合には、通常の過給圧マツプを読み込み（ス
テツプ34）、このときの目標過給圧Pc′を計算する
（ステツプ35）。このPc′は例えば第６図の曲線Ｈ
に基づいてマツプ化されている。

ターボチヤージヤ８は、ステツプ31における制
御シフト位置にあるかどうかの判断によつて、実
際の過給圧Psを目標過給圧Pc又は或いはPc′のい
ずれかに近づけるように制御される。即ち、判別
されたそれぞれのシフト位置において、過給圧セ
ンサー１５による計測過給圧Psと目標過給圧Pc
又はPc′が比較され（ステツプ36又は37）、Pc＝
Ps、又はPc′＝PsがYESの場合にはウエストゲー
トバルブ１３の開度はそのまま保持される。一方
NOの場合には、ウエストゲートバルブ１３はア
クチユエータ１２によつて開く方向又は閉じる方
向に駆動され、Pc＝Ps、又はPc′＝Psとなるよう
に制御が行われる。従つて、変速機が制御シフト
位置にある場合には例えば第６図の曲線Ｇのよう
な過給圧制御が行われ、制御シフト位置以外の通
常の位置にある場合には第６図の曲線Ｈのような
過給圧制御が行われる。

このように、エンジンの出力は、第６図のよう
なターボチヤージヤの過給圧制御に対応して、第
７図に示したように変化するから、制御シフト位
置以外の通常のシフト位置においては、先願の発
明の制御方法による場合よりも更に高い出力を得
ることができる。

なお、以上の実施例の説明においては、機関の
出力トルク、従つて動力伝達機構の軸トルクの制
御を過給圧の制御によつて行つているが、火花点
火機関の場合には、イグナイタにより点火時期を
制御することによつても同様に行い得る。

〔発明の効果〕

本発明を実施すれば、第１速を含む特定のシフ
ト位置における特定の回転数域において発生する
過大な出力トルクを抑えると共に、他のシフト位
置における出力トルクをそれよりも増大させるこ
とが可能となり、機関や推進軸を含む動力伝達機
構等が持つている最大の能力を安全に引き出すこ
とができる。

また、本発明の方法においては、過大なトルク
の発生位置等を変速機のシフト位置と機関の回転
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制御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利点があ
り、その結果、従来技術と違つて、第１速を含む
シフト位置においても所定の回転数の範囲以外の
ところではトルクの増大を図ることができ、全体
にトルクを平坦化することが可能になる。

これらの結果として、本発明によれば動力伝達
機構を従来よりも小型化することが可能となり、
また、全てのシフト位置における平坦なトルク特
性によつて、自動車の運転が容易になるという利
点がある。

【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図は機関の出力制御システムの例を
示すブロツク図、第４図は第３図の制御システム
の作動を示す制御フローチヤート、第５図は本発
明を適用し得る過給システムの例を示す全体構成
図、第６図は第５図の過給システムに本発明を適
用した場合を従来技術と対比して示す過給圧制御
の特性図、第７図は第６図の過給圧制御による出
力トルクの変化示す特性図、第８図は本発明によ
る過給圧制御の例を示すフローチヤートである。 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、シフト位置が少なくとも第１速を含む特定の
   シフト位置であつて、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きは、
   低速回転域よりも過給機の過給圧を低下させる
   か、又は機関の点火時期を遅角制御することによ
   つて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第１の所定範囲内
   に制限すると共に、シフト位置が前記特定のシフ
   ト位置よりも高いシフト位置においても、同様に
   して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制限するが、その
   場合には機関の出力トルクを前記第１の所定範囲
   よりも高い第２の所定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。