JPH066903B2

JPH066903B2 - 内燃機関の機械式過給機制御装置

Info

Publication number: JPH066903B2
Application number: JP17311585A
Authority: JP
Inventors: 衛 ▲吉▼岡; 憲一野村; 友二郎秋山; 幸一星; 尚秀泉谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-08-08
Filing date: 1985-08-08
Publication date: 1994-01-26
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPS6235025A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は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解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解放
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、その切替えをタイ
マによって遅延させることが知られている。遅延によっ
て短時間のノイズ的な負荷変化によるクラッチの係合、
解放の回数が低減される。クラッチが係合から解放に切
替えられるときの負荷の設定値はクラッチが解放から係
合に切替えられるときの設定値より小さく設定される
（ヒステリシスを持っている）。即ち、負荷が係合から
解放への設定値まで落ちると遅延時間の計測が開始さ
れ、その遅延時間の計測後にクラッチの解放が実行され
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術では、負荷の変化幅が小さい高速用ギヤ（ギヤ
比は小）での走行時、クラッチが無駄に係合時間が延長
され燃料消費率が悪化する問題がある。即ち、高速用ギ
ヤの走行では負荷の変化が少ないため、クラッチの解放
条件から係合条件に入ったのち再び負荷が低下するよう
な運転時、ヒステリシスによってクラッチの係合時間が
長くなる。第５図はこれを説明する。ａはクラッチの解
放から係合への切替え点、ｂはクラッチの係合から解放
への切替え点であり、△だけのヒステリシスを持たされ
ている。時刻ｔ_ｘでａを超えるためクラッチは係合され
る。高速用ギヤであるため負荷の変化幅が小さく、一旦
ａを超えても直ぐその値より負荷が小さくなる（時刻ｔ
_ｙ）。ところが、負荷変化が小さいためヒステリシスの
範囲にとどまり、クラッチは係合を維持する。しかる
に、高速用ギヤでの運転ではエンジン回転数が低いので
クラッチは直ぐに（ｔ_ｙの時点）解放しても耐久性に影
響しない。即ち、従来はｔ_ｚの時点まで、即ち第５図の
二重斜線の領域でクラッチを不必要に係合させているこ
とになり、過給機の駆動負荷の分だけ無駄にトルクを消
費される結果燃料消費率が悪化していたのである。
（尚、この発明の関連技術として特願昭６０−１３４３
２９号がある。）この発明はこのような従来技術の欠点を解消し、高速用
ギヤでの無駄な係合を省き、燃料消費率を解消すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図において、吸気管２に機械式過給機３を備え、機
械式過給機３はクラッチ手段3aを介して内燃機関の回転
軸1aに連結される。この発明の機械式過給機制御装置
は、内燃機関の負荷を検知する負荷検知手段４と、クラ
ッチ1aを解放状態から係合状態に切り替える負荷の第１
の設定値を設定する第１設定手段５と、クラッチ1aを係
合状態から解放状態に切り替える負荷の第２の設定値を
設定する第２設定手段６と、負荷検知手段４が検知する
負荷が第１の設定値を越えて増加した場合にクラッチ1a
の係合信号を発生するクラッチ係合信号発生手段７と、
負荷検知手段４が検知する負荷が第２の設定値を下回っ
て減少した場合にクラッチ1aの解放信号を発生するクラ
ッチ解放信号発生手段８と、変速機の変速位置を検知す
る検知手段９と、クラッチ1aを係合状態から解放状態に
切り替える負荷の第２の設定値の、第１の設定値に対す
る減少を変速位置が低速用ギヤのときは大きく高速用ギ
ヤのときは小さくなるように演算する第２設定値演算手
段9aとより構成される。

〔作用〕

負荷検知手段４は内燃機関の負荷を検知する。第１設定
手段５は、クラッチ1aを解放状態から係合状態に切り替
える負荷の第１の設定値を設定し、第２設定手段６はク
ラッチ1aを係合状態から解放状態に切り替える負荷の第
２の設定値を設定する。

クラッチ係合信号発生手段７は負荷検知手段４が検知す
る負荷が第１の設定値を越えて増加した場合にクラッチ
1aの係合信号を発生し、クラッチ解放信号発生手段８は
負荷検知手段４が検知する負荷が第２の設定値を下回っ
て減少した場合にクラッチ1aの解放信号を発生する。変
速位置検知手段９は変速機の変速位置を検知する。

第２設定値演算手段9aはクラッチ1aを係合状態から解放
状態に切り替える負荷の第２の設定値の、第１の設定値
に対する減少を変速位置が低速用ギヤのときは大きく高
速用ギヤのときは小さくなるように演算する。

〔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。

２７は変速機であり、変速レバー２７ａを備えている。

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３１，３
２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３２Ａ上にクラッチ機構３４を介してプーリ３
４′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１６上のプーリ３６に連結される。第２図
に模式図に示すようにこのクラッチ機構は電磁式のクラ
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３２Ａに連結され、他方の摩擦板３
８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Ｎに関する信号が得
られる。６２はギヤ位置センサであり、変速機のギヤ位
置に応じた信号を発生している。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。

第３図はこの発明に従ってクラッチ３４の駆動を制御す
るためのルーチンのフローチャートを示す。メモリ５２
の不揮発領域にはこのフローチャートを実現するプログ
ラムが格納されてあることは言うまでもない。第３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。１０
２ではＱ／Ｎが所定値ａ（例えば0.6／rev）より大き
いか否か判定される。Ｑ／Ｎが所定値ａより大きいとき
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エア上
のカウンタである。次の１０６のステップでは出力ポー
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３
５、プーリ３４′を介して過給機２２の回転軸に伝達さ
れ、ロータ３１及び３２は回転される。１０６のステッ
プと同時にまたはそのあとで、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１１
０に進み、クラッチ３４が係合しているか否か判定され
る。クラッチ係合と判断するときは（１０２でYes）ク
ラッチの係合条件から解放条件への切替え時点を意味す
る。次に１１２に進み、ギヤ位置センサ６２からの信号
によって変速機２７が低速用ギヤ（ギヤ比は大）のギヤ
位置に入っているか否か判定される。低速用ギヤでの運
転と判断したときは１１４に進み、Ｑ／Ｎが設定値ｂ
（＜ａ；例えば0.4／rev）より小さいか否か判定され
る。即ち、クラッチの解放から係合への切替え設定値ａ
よりクラッチの係合から解放への切替え設定値ｂが小さ
くされることによりヒステリシスが持たされている。設
定値ｂまで小さくなっていないときは１０６に進みクラ
ッチの係合は維持される。

設定値がヒステリシス分低下したときは１１４より１１
６に進みカウンタSCDCのインクリメントが実行される。
つぎの１１８のステップではカウンタSCDCが所定値ｃ
（例えば２１）より大きいか否か判定される。この所定
値ｃは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を設定
するものであるが、ｄ＝２１と設定した場合、このルー
チンは１００ｍ秒毎であるのでＴ＝(21−1)×100＝２秒
となる。

１１８で設定された所定のデレイ時間Ｔが経過していな
い場合はＮｏの判定になり、１０６のステップに進みク
ラッチ３４に係合される。言い替えれば過給機２２の作
動がクラッチ解放条件であるにもかかわらずクラッチ３
４は係合保持されることになる。

１１８でカウンタSCDCが所定値ｃに達している場合は、
設定デレイ時間Ｔが経過したことを示し、このとき１２
０のステップに進み、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、そのため過
給は行われない。また同時にまたはその後バイパス制御
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４１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入される。

変速構２７が高速用ギヤ（ギヤ比は小）のときは１１２
より直接１１６に進み、カウンタSCDCのインクリメント
が実行される。即ち、１１４の処理が迂回される。従っ
て、ヒステリシスを待つことなく、Ｑ／Ｎが所定値ａ以
下となるとすぐにカウンタSCDCは時間Ｔの計測を開始す
る。

第４図は以上述べたこの発明の作動を説明するタイミン
グ線図である。(イ)は車速の変化を示す。(ロ)は変速機２
７のシフト位置を示し、ｐの時点で低速用ギヤから高速
用ギヤへの変速が実行されたとする。(ハ)はエンジン回
転数の変化を示す。(ニ)はＱ／Ｎの変化、(ホ)はカウンタ
SCDCの値の変化、(ヘ)はクラッチ３４の作動を示す。時
刻ｔ_０でＱ／Ｎが所定値ａ(0.6)を超え、クラッチは解
放から係合に切替えられる。このときは変速機２７は低
速用ギヤであるため（ステップ１１２でYes）、ヒステ
リシスが働き、Ｑ／Ｎが所定値ｂ(0.4)に低下してから
（時刻ｔ_１，ｔ_２）、カウンタSCDCのインクリメントが
開始される。従って、カウンタSCDCの設定値ｃに基づく
所定時間Ｔの範囲内である限り、Ｑ／Ｎがｍのように所
定値ａ以上、ｂ以下で振れてもクラッチは(ヘ)のように
係合を維持する。カウンタSCDCがｃを計測したｔ_３の時
点でクラッチは係合から解放に切替えられる。

高速用ギヤのときはＱ／Ｎがクラッチ解放から係合への
切替え時の設定値と等しいａ以下となると、即ちヒステ
リシスを持たせることなく、カウンタSCDCはインクリメ
ントを開始する（時刻ｔ_４，ｔ_５）。そして、Ｑ／Ｎが
所定値ａを超えない限り、カウンタSCDCがｃを計測する
と、即ち時間Ｔが経過すると、クラッチは解放される
（時刻ｔ_６）。

従来のように、高速用ギヤでもヒステリシスを持たせる
とすると、ｎで示すようにＱ／Ｎが一旦ａを超えクラッ
チが係合されたのちａ以下となり、Ｑ／Ｎがヒステリシ
スの範囲で小さく変動している場合（高速用ギヤでは負
荷の変化が少ないためこのような変化は頻繁に起こる）
クラッチはｑで示すように係合を維持する。そのため、
過給機の無駄な係合時間が延長され、燃料消費率が悪化
する問題があった。この発明はこれを解決する。尚、高
速用ギヤはエンジンの回転数が小さいことから、ヒステ
リシスがなくてもクラッチの耐久性への悪影響は無視す
ることができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、クラッチの解放から係合への第１の
設定値に対してクラッチの係合から解放への切替時の第
２の設定値にヒステリシスを持たせたものにおいて、こ
のヒステリシスの大きさを高速用ギヤ（低ギヤ比）のと
きを低速用ギヤ（高ギヤ比）のときより小さく（又はヒ
ステリシスをなくす）ことによってクラッチの適当な保
護は図ったうえでクラッチが無駄に係合される時間が短
縮され、燃料消費率を改善することができるとともに、
低速用ギヤではヒステリシスを大きくとることによっ
て、クラッチが損傷しやすい高回転でのクラッチの係合
及び解放の頻度を少なくし、その損傷を防止する。これ
により、クラッチの損傷防止と燃料消費率との矛盾する
要求を調和させることができる。

【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図はこの発明の制御作動を説明するフローチャート
図。第４図はこの発明の作動タイミング図。第５図はこの発明の効果を説明するためのタイミング
図。１３…クランク図、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…制御回
路、６１…回転数センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者星幸一愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者泉谷尚秀愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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
るものにおいて、内燃機関の負荷を検知する負荷検知手段、クラッチを解放状態から係合状態に切り替える負荷の第
１の設定値を設定する第１設定手段、クラッチを係合状態から解放状態に切り替える負荷の第
２の設定値を設定する第２設定手段、負荷検知手段が検知する負荷が第１の設定値を越えて増
加した場合にクラッチの係合信号を発生するクラッチ係
合信号発生手段、負荷検知手段が検知する負荷が第２の設定値を下回って
減少した場合にクラッチの解放信号を発生するクラッチ
解放信号発生手段、変速機の変速位置を検知する検知手段、クラッチを係合状態から解放状態に切り替える負荷の第
２の設定値の、第１の設定値に対する減少を変速位置が
低速用ギヤのときは大きく高速用ギヤのときは小さくな
るように演算する第２設定値演算手段、より成る内燃機関の機械式過給機制御装置。