JPH0615822B2 - 自動変速機付き車両用内燃機関の過給圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は自動変速機を備え、機械式過給機を有した車
両用内燃機関の過給圧制御装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の出力向上のため吸気管に機械式過給機を設け
るものが提案されている。機械式過給機は通常クラッチ
を介してエンジンのクランク軸に連結され、クラッチは
負荷に応じて係合または開放されるようになっている。
即ち、高負荷時はクラッチは係合され、過給機が作動す
ることにより過給が行われ、軽負荷時はクラッチが開放
されることで過給機は停止され過給は行われない。

クラッチによって過給機を制御するものにおいて、クラ
ッチの係合から解放への切替え時に、その切替えを遅延
させることにより、一次的なスロットル弁の戻しによる
クラッチの不必要な作動を防止させ、これによりクラッ
チの作動回数を減らし、クラッチの耐久性を向上を図っ
たものがある（例えば特開昭60−1324号）。

クラッチの係合条件から解放条件に移行してから実際に
クラッチが解放されるまでの遅延時間は、クラッチの耐
久性と燃料消費率の兼ね合いによって決められる。即
ち、遅延時間が長くなればなるほどクラッチ解放条件に
移行してからすぐにクラッチの係合条件に復帰するよう
な場合にクラッチが係合を維持するためクラッチのＯＮ
−OFFの頻度が少なくなるから、クラッチの耐久性は良
好になる。ところが、クラッチの係合時間が延長される
からその分過給機が無駄に駆動されるとになり動力損失
の分だけ燃料消費率が悪化する。従来はこの矛盾する要
求が調和するように遅延時間は設定されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来は遅延時間が固定であったため、自動変
速機を備え、自動変速機の変速パターンを経済性を重視
したパターンと、出力を重視したパターンとで切替え可
能なものに機械式過給機を搭載した場合、双方のパター
ンにおいてクラッチの耐久性と燃料消費率の調和をとる
ことが困難となっていた。即ち、経済性重視のパターン
においては遅延時間が短いのが好ましい。ところが、遅
延時間を短く設定すると出力重視の変速パターンを選定
した場合、エンジンは高回転側で使用されることになる
ため高回転でクラッチが制御される頻度が多くなりその
耐久性にとって好ましくない。遅延時間を長くすればこ
の問題は解決されるが、今度は経済性を重視したパター
ンを選択したときの燃料消費率が悪化する。

この発明はこのような従来技術の欠点を解決するために
なされたものであり、各変速パターンにわたってクラッ
チの耐久性と、経済性とを調和させることができるよう
にすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図に示すように、この発明では、自動変速機１を備
え、該自動変速機は変速特性を燃料消費率を重視した特
性と出力を重視した特性に切り替える変速特性選択用手
動手段１ａを有し、内燃機関は吸気管に機械式過給機３
を備え、機械式過給機はクラッチ手段４を介して内燃機
関の回転軸２ｂに連結され、クラッチ手段４は機関の負
荷が所定値を超えて増加したとき係合信号を発生し、所
定値を下回って減少したときに解放信号を発生するクラ
ッチ制御手段５により駆動され、かつクラッチ制御手段
５からの信号が係合信号から解放信号へ切り替わってか
ら所定の遅延時間の後にクラッチ解放信号をクラッチ手
段４に伝達する遅延手段６を具備した車両において、前
記手動手段１ａにより選択されている変速特性を検出す
る選択変速特性検出手段７と、前記手動手段１ａにより
燃料消費率を重視した特性に選択されているときは短く
なり、出力を重視した特性に選択されているときは長く
なるように前記遅延手段８における遅延時間を可変設定
する遅延時間設定手段８とを具備している。

〔作用〕

クラッチ制御手段５は、機関の負荷が所定値を超えて増
加したとき係合信号を発生し、所定値を下回って減少し
たときに解放信号を発生する。遅延手段６は、クラッチ
制御手段５からの信号が係合信号から解放信号へ切り替
わってから所定の遅延時間の後にクラッチ解放信号をク
ラッチ手段４に伝達する。

変速特性検出手段７は、手動手段１ａにより選択されて
いる変速特性を検出し、遅延時間設定手段７は、手動手
段１ａにより燃料消費率を重視した特性に選択されてい
るときは短くなり、出力を重視した特性に選択されてい
るときは長くなるように前記遅延手段８における遅延時
間を可変設定する 〔実施例〕 第２図に実施例の全体構成を示す。１０はシリンダブロ
ック、１１はピストン、１２はコネクティングロッド、
１３はクランク軸、１４は燃焼室、１５はシリンダヘッ
ド、１６は吸気弁、１７は吸気ポート、１８は排気弁、
１９は排気ポートである。吸気ポート１７は吸気管２
０、インタークーラ２１、機械式過給機２２を介してス
ロットルボディ２３に接続される。スロットルボディ２
３内にスロットル弁２４が配置され、その上流にエアフ
ローメータ２５、エアクリーナ２６が位置する。インタ
ークーラ２１は機械式過給機２２によって圧縮されるこ
とによって昇温された空気の温度を下げ、充填効率を上
げるために配置される。

機械式過給機２２はスロットル弁２４の下流でインター
クーラ２１の上流に位置する。機械式過給機２２はこの
実施例ではルーツポンプであり、一対のロータ31，32を
備え、同ロータ31，32がハウジング３３に対して微小間
隙を維持しながら回転することにより圧縮作動が行われ
る。一対のロータのうちの一方のロータ３２の回転軸３
２Ａ上にクラッチ機構３４を介してプーリ３４′が設け
られ、このプーリ３４′はベルト３５を介してクランク
軸１３上のプーリ３６に連結される。第２図に模式的に
示すようにこのクラッチ機構は電磁式クラッチであり、
一対の摩擦板37，38とソレノイド３９とより成り、ソレ
ノイド３９を通電制御することにより摩擦板37，38の係
合を制御するものである。一方の摩擦板３７は回転軸32
Ａに連結され、他方の摩擦板３８はハウジングに対して
フリーに回るようになっており、かつその外周が前記プ
ーリ３４′をなしている。

過給機２２をバイパスするようにバイパス通路４１が配
置され、同バイパス通路４１の一端はスロットル弁２４
の下流で過給機２２の上流の吸気管２３に接続され、バ
イパス通路４１の他端はインタークーラ２１の下流の吸
気管２０に接続される。バイパス通路４１にバイパス制
御弁４２が配置される。バイパス制御弁４２は電磁駆動
式であり、制御回路からの電気信号によって開閉制御さ
れ、バイパス通路４１を流れるバイパス空気量の制御を
行なう。

５０はクラッチ３４、バイパス制御弁４２の作動を制御
する制御回路であり、マイクロコンピユータシステムと
して構成される。制御回路５０はマイクロプロセシング
ユニット（MPU）５１と、メモリ５２と、入力ポート５
３と、出力ポート５４と、これらを相互に連結するバス
５５とより成る。入力ポート５３には各センサからの信
号が入力される。前記エアフローメータ２５からは吸入
空気量Ｑに関する信号が得られる。また、回転数センサ
６１からはクランク軸１３の回転数ＮＥに関する信号が
得られる。出力ポート５４からはメモリ５２に格納され
ている制御プログラムに従ってクラッチ３４のソレノイ
ド３９、バイパス制御弁４２に駆動信号が送られる。

この内燃機関は自動変速機に連結されるものであり、５
７はその自動変速機の駆動用の電子制御回路（ECT）を
示している。制御回路５７は、経済性を重視した変速パ
ターンと出力を重視したパターンとを選択する経済走行
スイッチ５８（エコノミースイッチ）を備えており、運
転者によって操作される。スイッチ５８は入力ポート５
３に接続され、どの変速パターンが選択されているかの
情報が過給機制御用の制御回路５０に送りこまれるよう
になっている。第３図は自動変速機の制御回路５７の構
成概念をこの発明との関連において説明するものであ
る。変速機制御回路５７は制御レバー５９を備え、各作
動モードの選定が行われる。経済走行スイッチ５８は前
述のように変速パターンの設定を行なう。変速条件セン
サとしてスロットルセンサ６０、車速センサ６１が設け
られ、スロットル弁２４の開度信号、車速信号が制御回
路５７に印加される。自動変速機６２はその内部のクラ
ッチ機構、ブレーキ機構の制御用の複数のアクチュエー
タ62ａ，62ｂ，62ｃを備え、制御回路５７からはこれら
のアクチュエータを適宜駆動する信号が印加され、制御
回路５７に記憶した所定の変速パターンが得られるよう
になっているのは周知の通りである。経済走行スイッチ
５８は経済性重視の走行時、運転者によって選択される
スイッチである。その作動原理は第４図の通りである。
ある変速機の変速段から次の変速段へのシフトは車速及
びスロットル弁開度に対して変速線を設定しこれを横切
ったか否かを判断して実行する。出力を要求されるとき
とはなるべく高回転側で変速が行われるように設定する
ことになる。例えば、第４図でｌ_１が第１速から第２速
への変において出力を重視した変速パターンとすると、
この場合の変速線は高回転側に設定される。一方、ｌ_２
は第１速から第２速への変速線が低回転側にあり、これ
は高ギヤ比への変速をエンジン低回転のうちから実行す
ることになり、出力より経済性重視の変速パターンであ
る。経済走行スイッチ５８が押されることによりこのｌ
_２のパターンが選定されることになる。一方、経済走行
スイッチ５８がOFFのときはｌ_１のパターンが選定され
ることになる。

第２図において過給機制御回路５０は変速機でどの変速
パターンが選定されているかの情報も含めてエンジン運
転条件に応じて過給機２２の制御を実行する。この制御
はメモリ５２に格納したプログラムによって行われる。
以下その制御プラグラムの内容を第５図のフローチャー
ト及び第６図のタイミング図によって説明する。

第５図のルーチンは一定時間例えば100ｍ秒毎に実行さ
れる時間割り込みルーチンとする。 100のステップでは
エアフローメータ２５によって計測される吸入空気量Ｑ
の、クランク角センサ６１によって計測されるエンジン
回転数Ｎに対する比が入力される。この吸入空気量−回
転数比Ｑ／Ｎはエンジンの負荷を代表する因子である。
102ではＱ／Ｎが所定値ａ（例えば０．５／rev）より
小さいか否か判定される。Ｑ／Ｎが所定値ａより大きい
とき（Ｎｏ）は104に進み、カウンタSCDCがクリヤされ
る。このカウンタSCDCは後述のようにクラッチの係合条
件から解放条件への切替え後の経過時間を計測するソフ
トウェア上のカウンタである。次の106のステップでは
フラグＦが１にセットされる。次に、108に進み出力ポ
ート５４よりクラッチ３４のソレノイド３９を励磁する
指令が出され、クラッチの摩擦板３７と３８とは係合す
るに至り、クランク軸１３の回転はプーリ３６、ベルト
３５、プーリ３４′を介して過給機２２の回転軸32Ａに
伝達され、ロータ３１及び３２は回転される。尚、これ
と同時、またはその後出力ポート５４よりバイパス制御
弁４２に閉鎖指令が出され、バイパス通路４１は閉鎖さ
れる。そのため過給機からの空気はバイパスされること
なくエンジンに導入される。そのため過給が実行される
ことになる。

Ｑ／Ｎが所定値ａより大きくないときは102より110に進
み、フラグＦが１か否か判定される。高負荷条件から低
負荷条件への切り替わりではフラグＦは１であり、Ｙｅ
ｓに分岐し112に流れる。112ではうカウンタSCDCがイン
クリメントされ、次に114では経済走行スイッチ５８が
ＯＮされているか否か判定される。経済走行パターンの
ときは（Ｙｅｓ）、114より116に流れ、カウンタSCDCが
所定値ｂ（例えば２０）に達しているか否か判定され
る。この所定値ｂは経済性を重視した変速パターン選定
時におけるクラッチが係合条件から解放条件に移行した
後クラッチが実際に解放を開始するまでの遅延時間Ｔ_１
を設定するものであるが、ｂ＝２０と設定した場合、こ
のルーチンは100ｍ秒毎であるのでＴ_１＝２０×１００
＝２秒となる。

一方、114で出力重視の変速パターンが設定されている
と判断したときは118に流れ、カウンタSCDCが所定値ｃ
（例えば５０）に達しているか否か判定される。この所
定値ｃは出力重視の変速パターンが選択されている状態
でのクラッチが係合条件から解放条件に移行した後の実
際にクラッチが解放するまでの時間Ｔ_２を設定するもの
であるが、この例ではＴ_２は50×100＝５秒となる。

116または118で夫々の変速パターン域での所定のデレイ
時間が経過していない場合はＮｏの判定になり、108の
ステップに進みクラッチ３４の係合、言い換えれば過給
機２２の作動がクラッチ解放条件であるにもかかわらず
保持されることになる。

116または118でカウンタSCDCが所定値ｂ，ｃに達してい
る場合は、夫々の回転数域での設定デレイ時間Ｔ_１，Ｔ
_２が経過したことを示し、このときは120のステップに
進みフラグＦがリセットされ、122では出力ポート５４
よりクラッチ３４のソレノイド３９を消磁する指令が出
され、そのためクラッチの摩擦板３７及び３８は離れ、
クランク軸１３の回転は過給機２２のロータに伝達され
ない。そのため過給は行われない。尚、これと同時にま
たはこれに先立って、バイパス制御弁４２に、同制御弁
４２を開放する指令が出され、そのためバイパス通路４
１は開放され、吸入空気の一部はバイパス通路４１を介
してエンジンに導ステップに流れ、Ｑ／Ｎが所定値ｄ
（204）以下に降下しているとしても過給機の作動は依
然として継続され、ヒステリシス特性が得られる。

Ｑ／Ｎが所定値ｅ_１、又はｅ_２以下となると212又は214
ではＮｏと判定されるため、プログラムは216,218に流
れ、フラグＦがリセットされ、クラッチ３４は解放さ
れ、過給機の作動は解消される。

この第２の実施例ではクラッチの係合から解放への移行
時のＱ／Ｎの設定値ｅ_１，ｅ_２が経済性重視パターン選
択時の方が出力重視パターン選択時より高く設定されて
いる。そのため、クラッチの解放条件への移行後にクラ
ッチが実際に解放されるまでの遅延時間は経済性重視パ
ターン選択時に短くなり、出力重視パターン選択時に長
くなる。そのため、第１実施例と同様な作動となる。

尚、実施例では過給機の切替えを負荷代表値であるＱ／
Ｎによって行なうものについて説明しているが、他の運
転条件、例えばエンジン回転数、暖機状態、ギヤ位置等
によって行なうものにも適用することができる。

また、クラッチとしては電磁クラッチに限られず、他の
形式のクラッチにも適用できる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、クラッチ手段の係合状態から解放状
態への切替えの際に、クラッチ手段への解放信号の伝達
の遅延時間を自動変速機において経済性を重視した変速
パターンが選択されているときは短く、出力を重視した
変速パターンが選択されているときは長くすることによ
って、出力重視パターンが選択されているときにはエン
ジン高回転時のクラッチ制御の頻度が減少するためクラ
ッチの耐久性が高まり、一方経済性重視のパターンが選
択されているときはクラッチの係合時間を短縮すること
ができるためその分動力損失が減少し、燃料消費率を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図はこの発明の構成全体概略図。 第３図は自動変速機用の電子制御回路の概念構成図。 第４図は経済性重視と出力重視とで変速パターンがどの
ように切替えられるかを説明する図。 第５図はこの発明の制御作動を説明するフローチャート
図。 第６図はこの発明の作動タイミング図。 第７図は第２実施例の作動を説明するフローチャート
図。 １３……クランク軸、 ２２……過給機、 ２４……スロットル弁、 ２５……エアフローメータ、 ３４……クラッチ、 ４１……バイパス通路、 ４２……バイパス制御弁、 ５０……過給機制御回路、 ５７……変速機制御回路、 ５９……経済走行スイッチ、 ６２……自動変速機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動変速機を備え、該自動変速機は変速特
   性を燃料消費率を重視した特性と出力を重視した特性に
   切り替える変速特性選択用手動手段を有し、内燃機関は
   吸気管に機械式過給機を備え、機械式過給機はクラッチ
   手段を介して内燃機関の回転軸に連結され、クラッチ手
   段は機関の負荷が所定値を超えて増加したとき係合信号
   を発生し、所定値を下回って減少したときに解放信号を
   発生するクラッチ制御手段により駆動され、かつクラッ
   チ制御手段からの信号が係合信号から解放信号へ切り替
   わってから所定の遅延時間の後にクラッチ解放信号をク
   ラッチ手段に伝達する遅延手段を具備した車両におい
   て、前記手動手段により選択されている変速特性を検出
   する選択変速特性検出手段と、前記手動手段が燃料消費
   率を重視した特性に選択されているときは短くなり、出
   力を重視した特性に選択されているときは長くなるよう
   に前記遅延手段における遅延時間を可変設定する遅延時
   間設定手段とを具備した内燃機関の機械式過給機制御装
   置。