JPH07156692A

JPH07156692A - 車両のパワーユニット

Info

Publication number: JPH07156692A
Application number: JP5305421A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hitomi; 光夫人見
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1995-06-20
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JP3412645B2

Abstract

(57)【要約】【目的】過給機付ガソリンエンジンと自動変速機とを
用い、エンジンの低速高負荷側の低燃費化を図り、か
つ、この運転領域が多用されるようにして、燃費を改善
するとともに、エミッションを格段に良くする。【構成】エンジンに過給機１５を設ける一方、変速機
２５として自動変速機を用い、この自動変速機の特性
を、過給域における低速域で定常走行が行なわれるよう
に設定することにより、過給域における低速域に存在す
る低燃費領域が多用されるようにする。また、エンジン
の排気通路に三元触媒２１を設けるとともに、少なくと
も上記過給域における低速域で空燃比を理論空燃比に設
定することにより、この領域のエミッションを良くす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過給機付ガソリンエン
ジンと自動変速機と備えた車両のパワーユニットに関
し、とくに空燃比の設定および自動変速機の特性の設定
等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開昭６０−４３１４４号
公報に示されるように、エンジンの燃焼室に供給される
混合気の空燃比が運転状態に応じて設定され、この空燃
比が得られるようにインジェクタ等からの燃料供給量が
制御されるようにしたガソリンエンジンは一般に知られ
ている。この種のエンジンにおいては、通常、高負荷時
に燃料の増量補正が行なわれることにより空燃比が理論
空燃比よりもリッチとされるようになっており、例えば
上記公報に示された空燃比制御装置では、高負荷時で排
気温度が所定温度以上の状態が所定時間以上持続する等
の特定条件下で燃料の増量が行なわれるようになってい
る。

【０００３】このように高負荷時に燃料を増量して空燃
比をリッチにするのは、一つには排気ガスの温度上昇を
抑制するであるが、このほかに、高負荷時のトルクを稼
ぐためにも高負荷時に空燃比がリッチとされている。

【０００４】なお、上記公報に示されているエンジンは
自然吸気エンジンであるが、過給機によって吸気を過給
する過給機付エンジンにおいても、高負荷時には空燃比
をリッチにするものが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、排気浄化の
ためにエンジンの排気通路に三元触媒が設けることは従
来から行なわれており、この三元触媒は、空燃比が理論
空燃比付近にあるときに排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯ
ｘのいずれに対しても高い浄化率を示す。しかし、高負
荷時において空燃比がリッチにされると、排気ガス中の
ＣＯやＨＣが増加するとともに、これらに対する三元触
媒の浄化性能が低下し、エミッションが悪化するととも
に、燃費も悪化するという問題があった。

【０００６】なお、エンジンに過給機付エンジンを用
い、また変速機に自動変速機を用いた車両のパワープラ
ントは広く知られているが、この種のパワープラントに
おいても、エミッションおよび燃費において改善の余地
が残されていた。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑み、過給機付エ
ンジンをおよび自動変速機を用い、とくに低速高負荷側
の低燃費領域を多用し、かつこの領域をより低燃費化し
て燃費の改善を図りつつ、エミッションを大幅に改善す
ることができる車両のパワーユニットをを提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、過給機付ガソリンエンジンと自動変速機
とを備え、少なくともエンジンの過給域（吸気弁直前の
圧力が大気圧以上の領域をいう。以下、同様）における
低速域で空燃比を略理論空燃比に設定して、この略理論
空燃比とする領域で空燃比検出手段の出力に応じて空燃
比をフィードバック制御する空燃比制御手段を設けると
ともに、エンジンの排気通路に三元触媒からなる排気浄
化装置を設け、一方、上記自動変速機の特性を、過給域
における低速域で平坦路のときの定常走行が行なわれる
ように設定したしたものである。

【０００９】この発明において、エンジンの全運転域で
空燃比を略理論空燃比に設定してもよい。

【００１０】また、少なくとも空燃比が略理論空燃比に
設定される運転領域における高負荷域で吸気系への排気
ガスの還流を行なう排気ガス還流手段を設けることが効
果的である。

【００１１】また、少なくとも上記過給域における低速
域で、エンジンの有効圧縮比が膨張比よりも小さくなる
ように吸気弁閉時期を設定することが好ましい。

【００１２】また、好ましくは上記自動変速機を無段変
速機とし、運転状態に応じて上記無段変速機の変速比を
変化させる変速比制御特性を、過給域における低速域で
平坦路のときの定常走行が行なわれるように設定する。

【００１３】上記過給機は排気ターボ過給機とすること
が効果的である。

【００１４】あるいは、過給機を機械式過給機としても
よい。この場合、吸・排気弁の開弁オーバラップ期間を
可変とするバルブタイミング可変機構と、少なくとも低
速高負荷域で低速低負荷域と比べて上記開弁オーバラッ
プ期間を大きくするようにバルブタイミング可変機構を
制御する制御手段とを設けるこのが好ましい。

【００１５】

【作用】本発明によると、過給域における低速域で、混
合気の空燃比が理論空燃比とされ、かつ平均有効圧力が
高い状態が得られることにより、後に詳述するような理
由で自然吸気エンジンと比べて正味燃費率が低くなると
ともに、自動変速機が上記特性に設定されることにより
この低燃費の運転領域が多用される。しかも、この運転
領域における排気ガス浄化作用が高められる。

【００１６】とくにエンジンの全運転域で空燃比を略理
論空燃比に設定すると、全運転域で良好な排気ガス浄化
作用が得られる。

【００１７】少なくとも空燃比が略理論空燃比に設定さ
れる運転領域における高負荷域で吸気系への排気ガスの
還流を行なう排気ガス還流手段を設けると、高負荷領域
でのＮＯｘ抑制作用および熱負荷低減作用が得られる。

【００１８】少なくとも上記過給域における低速域で、
エンジンの有効圧縮比が膨張比よりも小さくなるように
吸気弁閉時期を設定すると、圧縮時の温度上昇が抑制さ
れて、この領域でのノッキング抑制に有利となる。

【００１９】上記自動変速機を無段変速機とすると、過
給域における低速域で定常走行が行なわれるようにする
変速比制御特性の設定が容易に可能となる。

【００２０】上記過給機として排気ターボ過給機を用い
ると、過給機の抵抗が小さくて燃費低減に有利となる。

【００２１】過給機として機械式過給機を用いると、排
気ターボ過給機と比べ、抵抗の面では不利になるが、排
圧が小さくなるため、低速高負荷域で理論空燃比とされ
る場合の耐ノック性には有利となる。

【００２２】この場合、少なくとも低速高負荷域で吸・
排気弁の開弁オーバラップ期間を大きくすると、掃気作
用が高められることから、この領域でのノッキング抑制
により一層有利となる。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例による車両のパワーユニットを
概略的に示している。このパワーユニットにおけるエン
ジン（ガソリンエンジン）は、エンジン本体１、吸気通
路１０、排気通路１２等を有している。上記エンジン本
体１は複数の気筒２を備え、その各気筒２の燃焼室３に
吸気ポート４および排気ポート５が開口し、図示の例で
は２つの吸気ポート４と２つの排気ポート５が開口して
いる。上記各吸気ポート４および各排気ポート５は吸気
弁６および排気弁７によりそれぞれ開閉されるようにな
っている。上記吸気ポート４には吸気通路１０の下流側
の気筒別吸気通路１１が接続され、排気ポート５には排
気通路１２の上流側の気筒別排気通路１３が接続されい
る。

【００２４】また、エンジンには過給機が設けられ、当
実施例では排気ターボ過給機１５が設けられている。こ
の排気ターボ過給機１５は、排気通路１２に配置された
タービン１５ａと、吸気通路１０に配置されて、上記タ
ービン１５ａにシャフト１５ｃを介して連結されたコン
プレッサ１５ｂとを備え、排気エネルギーによりタービ
ン１５ａが回転し、これに連動してコンプレッサ１５ｂ
が回転することにより吸気を過給するようになってい
る。

【００２５】上記吸気通路１０におけるコンプレッサ１
５ｂの下流には、過給気を冷却するインタークーラ１６
が設けられている。さらに吸気通路１０には、エアクリ
ーナ１７、吸気流量を検出するエアフローメータ１８、
アクセル操作等に応じて吸気流量を調節するスロットル
弁１９、燃料を噴射供給するインジェクタ２０等が配設
されている。

【００２６】一方、排気通路１３には、三元触媒２１か
らなる排気浄化装置が設けられている。この三元触媒２
１は、燃焼室３で燃焼される混合気の空燃比がほぼ理論
空燃比のときに排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘのすべ
てに対して高い浄化率を有するものである。三元触媒２
１の上流の排気通路１３には、排気ガス中の酸素濃度を
検出することにより空燃比を検出するＯ₂ センサ２２が
設けられている。

【００２７】さらにこのエンジンには、排気ガス還流手
段２３が設けられている。この排気ガス還流手段２３
は、排気通路１２と吸気通路１０とを連通するＥＧＲ通
路２３ａと、このＥＧＲ通路２３ａ中に設けられて、制
御信号に応じて排気ガス還流量をコントロールするＥＧ
Ｒ弁２３ｂとを備えている。

【００２８】上記エンジンの出力軸には、トランスミッ
ション２５が接続されており、このトランスミッション
２５の出力側に終減速機２６が接続され、この終減速機
２６に車軸２７を介して車輪２８が連結されている。

【００２９】図２はトランスミッション２５の構造を示
し、このトランスミッション２５は自動変速機からな
り、当実施例では、トロイダル型の無段変速機４０を用
いて構成されている。すなわち、このトランスミッショ
ン２５は、エンジンの出力軸に連結されてトルクの増大
作用を行なうトルクコンバータ３０と、このトルクコン
バータ３０の出力が伝達される減速装置としての遊星歯
車機構３１と、上記エンジンの回転が入力されてその回
転を無段階に変速するトロイダル型の無段変速機４０と
を有している。

【００３０】上記遊星歯車機構３１は、前進用遊星歯車
機構３２と後進用遊星歯車機構３３とを備え、これらに
共用されるサンギヤ３４がトルクコンバータのタービン
シャフト３５に連結される一方、前進用遊星歯車機構３
２のリングギヤがフォワードクラッチ３６およびワンウ
エイクラッチ３７を介して出力軸５０に連結されるとと
もに、後進遊星歯車機構３３のリングギヤがリバースク
ラッチ３８を介して出力軸５０に連結され、クラッチ３
６，３８の作動により前進、後進の切換が可能となって
いる。

【００３１】また、上記無段変速機４０は、第１変速ユ
ニット４１と第２変速ユニット４２とを有し、これらの
変速ユニット４１，４２は同様の構成とされており、そ
れぞれ、上記出力軸５０上にこの軸に対して回転自在に
設けられた入力ディスク４３と、この入力ディスク４３
に対向配置されて出力軸５０と一体回転する出力ディス
ク４４と、これら入出力ディスク４３，４４間に配置さ
れた一対のローラ４５とを有している。上記ローラ４５
は、入力ディスク４３の回転を出力ディスク４４に伝え
るように両ディスク４３，４４に接して回転し、かつ傾
動可能となっている。そして、このローラ４５が図外の
油圧駆動機構により傾動されて、その設置角が変更され
ることにより、上記両ディスク４３，４４に対するロー
ラ４５の当接箇所が変異して、変速比が変更されるよう
になっている。

【００３２】上記両変速ユニット４１，４２の各入力デ
ィスク４３は隣接配置され、その各入力ディスク４３の
間には中間ディスク４６が配置されており、この中間デ
ィスク４６と各入力ディスク４３との間に、入力トルク
に応じた押し付け力を入力ディスク４３に作用させるロ
ーディングカム４７が介装されている。

【００３３】上記無段変速機４０の入力ディスク４３に
エンジン出力を入力するため、入力軸５１が上記出力軸
５０と平行に配置されており、この入力軸５１の一端側
に第１ギヤ５２が設けられるとともに、トルクコンバー
タ３０の入力側に直結された中空軸５３に切換クラッチ
５４を介して接続されるギヤ５５が設けられ、このギヤ
５５にアイドルギヤ５６が噛合し、このアイドルギヤ５
６に上記第１ギヤ５２が噛合している。上記入力軸５１
の他端側には第２ギヤ５７が設けられ、この第２ギヤ５
７に、上記中間ディスク４６に設けられたギヤ５８が噛
合している。

【００３４】このトランスミッション２５によると、上
記切換クラッチ５４が解放されたときは、上記中空軸５
３と無段変速機４０の入力軸５１との間の回転伝達が遮
断され、エンジン出力がトルクコンバータ３０および遊
星歯車機構３１を経て出力軸５０に伝達される。一方、
上記切換クラッチ５４が締結されたときは、エンジン出
力が上記中空軸５３から入力軸５１に伝達され、無段変
速機４０を経て出力軸５０に伝達される。そして、後進
時や発進時等を除く通常走行時は、上記切換クラッチ５
４が締結された状態で、上記ローラ４５を傾動する油圧
駆動機構（図示せず）が制御されることにより、走行状
態に応じて変速比が変えられるようになっている。

【００３５】上記トランスミッション２５における変速
比等の制御およびエンジンの制御は、図１中に示したコ
ントロールユニット（ＥＣＵ）６０により行なわれる。
このコントロールユニット６０には、上記エアフローメ
ータ１８、上記Ｏ₂ センサ２２、スロットル弁の開度を
検出するスロットル開度センサ６１、エンジン回転数を
検出するエンジン回転数センサ６２、変速機出力軸回転
数を検出するセンサ６３等からの信号が入力されてい
る。そして、上記ＥＣＵ６０は、エンジンの制御とし
て、吸入空気量、エンジン回転数およびＯ₂ センサ出力
等に応じてインジェクタ２０からの燃料噴射量を制御す
るとともに、ＥＧＲ弁２４を制御することによる排気ガ
ス還流量の制御等を行ない、また、上記無段変速機４０
の変速比の制御を、走行状態に応じ、予め設定された変
速比制御特性に従って行なうようになっている。

【００３６】このパワーユニットにおいて、エンジンの
燃焼室３に供給される混合気の空燃比は、少なくとも過
給域における低速域で理論空燃比（空気過剰率λがλ＝
１）に設定され、コントロールユニット６０に含まれる
空燃比制御手段により、理論空燃比とされる領域では空
燃比のフィードバック制御が行なわれ、つまり、空燃比
検出手段としての上記Ｏ₂ センサ２２の出力に応じて理
論空燃比となるようにインジェクタ２０からの燃料噴射
量が制御されている。

【００３７】当実施例では、図３に示すように全運転域
で空燃比がλ＝１に設定されている。つまり、従来の一
般のエンジンでは燃料増量が行なわれていた高負荷領域
（図３中の一点鎖線より高負荷側）でも、λ＝１とされ
ている。そして、この高負荷領域を含む全運転域で、イ
ンジェクタ２０からの燃料噴射量がＯ₂ センサ２２の出
力に応じてフィードバック制御されている。

【００３８】さらに、少なくとも上記過給域における低
速域で有効圧縮比が膨張比よりも小さくなるように吸気
弁閉時期が設定されている。当実施例では、図４に示す
ように、排気弁は下死点付近で開いて上死点付近で閉じ
ることにより膨張比が略幾何学的圧縮比となるように設
定される一方、吸気弁は上死点付近で開いて下死点より
もある程度以上遅い時期に閉じるように設定され、例え
ば１mmリフト時をもって定義した吸気弁閉時期ＩＣがク
ランク角で下死点後５０°以上に遅く設定されている。
この程度に吸気弁閉時期が遅くされることにより、吸入
終期に吸気の吹き返しが生じることで有効圧縮比が膨張
比と比べて充分に小さくなって、後述のようなノッキン
グ抑制作用が有効に得られるものである。

【００３９】当実施例では吸・排気弁の開閉タイミング
を固定としているが、吸気弁もしくは吸・排気弁の双方
に対してその開閉タイミングを変更可能とするバルブタ
イミング可変機構（例えば後述の図８中に示すような機
構）を設け、少なくとも上記過給域における低速域で有
効圧縮比が膨張比よりも小さくなるようにしつつ、運転
状態に応じて上記開閉タイミングを制御してもよい。ま
た、有効圧縮比が膨張比よりも小さくなるような設定と
しては、吸気弁閉時期を下死点よりも早い時期に設定す
るようにしてもよい。

【００４０】なお、エンジンの幾何学的圧縮比は一般の
過給エンジン（８．５以下）と比べて大きく、９以上の
高圧縮比とされている。

【００４１】また、上記排気ガス還流手段２３は、少な
くとも空燃比が略理論空燃比に設定される運転領域にお
ける高負荷域で吸気系への排気ガスの還流を行い、例え
ば全運転域で排気ガスの還流を行なうようになってい
る。

【００４２】一方、上記無段変速機４０の特性は、上記
過給域における低速域で平坦路のときの定常走行状態が
得られるように設定されている。

【００４３】すなわち、無段変速機４０の制御において
は、例えば図５に示すような出力回転数およびスロット
ル開度と入力回転数（エンジン回転数）とを対応づけた
変速比制御特性のマップが設定され、このマップに基づ
いて実際の出力回転数およびスロットル開度に応じた変
速比の制御が行なわれる。この場合、無段変速機４０は
上記変速比制御特性の設定の自由度が比較的高く、これ
によって定常走行時のエンジン運転状態を比較的自由に
調整することができる。

【００４４】そこで、低速高負荷域で平坦路のときの定
常走行が行なわれるように変速比制御特性が設定されて
いる。つまり、後に詳述するような図７に示す運転状態
のマップにおいて、低速高負荷域を通るラインＤ（太い
実線で示したライン）を定常走行ラインとし、変速比の
制御により運転状態が上記ラインＤを辿るように、無段
変速機４０の変速比制御特性が設定されている。

【００４５】なお、低速域とは、エンジン回転数が少な
くとも３０００ｒｐｍ（定格回転数の１／２）以下の領
域である。

【００４６】以上のような当実施例のパワーユニットに
よると、燃費が改善され、かつ、出力性能が確保されつ
つ、エミッションが大幅に改善されるもので、具体的に
は、次に列挙するような作用を有する。

【００４７】エンジンにおける低燃費化作用図示燃費率（ピストンに対する仕事の燃費率）をｂi 、
平均有効圧力をＰe 、摩擦損失平均有効圧力をＰf とす
ると、エンジンの正味燃費率ｂe は、次式のようにな
る。

【００４８】

【数１】ｂe ＝｛（Ｐe ＋Ｐf ）／Ｐe ｝×ｂi また、図６は、エンジンの軸トルクと正味燃費率ｂe と
の関係を示し、この図において、一点鎖線の曲線Ａは自
然吸気エンジンで通常時の空燃比をλ＝１とした場合、
破線の曲線Ｂは自然吸気エンジンで通常時にリーンバー
ン（λ＞１）とした場合、実線の曲線Ｃは当実施例のよ
うにターボ過給機付エンジンで空燃比をλ＝１とした場
合を、それぞれ示している。

【００４９】この図に示すように、基本的傾向としては
低トルク側ほど燃費率が高くて、軸トルクの上昇につれ
て燃費率が低くなる。これは、トルクに対応する上記平
均有効圧力Ｐe が大きくなるにつれ、摩擦損失平均有効
圧力Ｐf が相対的に小さくなって、上記数１の式中の
｛（Ｐe ＋Ｐf ）／Ｐe ｝が小さくなるためである。ま
た、リーンバーンとする方が、図示燃費率ｂi が小さく
なることから、正味燃費率ｂe が低くなる。

【００５０】ところが、自然吸気エンジンの場合（曲線
Ａ，Ｂ）には、軸トルクがある程度以上に高くなると正
味燃費率が大きくなる傾向が生じる。これは、通常時に
λ＝１またはリーンバーンとしても、高負荷時にはトル
クを稼ぐために空燃比を理論空燃比よりもリッチにせざ
るを得ず、これに伴って図示燃費率ｂi が大きくなるた
めである。

【００５１】これに対し、過給を行なうと、充填量が高
められることから、空燃比をλ＝１に保ったままでも高
トルクが得られ、空燃比のリッチ化による燃費の悪化が
避けられる。また、過給機として特にターボ過給機１５
を用いると、機械式過給機と比べて過給域での過給機の
抵抗による駆動損失が小さくなる。従って、ターボ過給
機付エンジンで空燃比をλ＝１とした場合（曲線Ｃ）、
自然吸気エンジンよりも高トルクが得られるとともに、
過給域に相当する高トルク域では、正味燃費率ｂe が自
然吸気エンジンによる場合の最小値よりもさらに低くな
る。

【００５２】なお、高負荷側まで理論空燃比とすると、
ノッキングの面では厳しくなるが、有効圧縮比が膨張比
よりも小さくなるように吸気弁閉時期を設定する（例え
ば吸気弁閉時期を遅く設定する）ことにより、圧縮によ
る温度上昇が抑制され、耐ノック性が高められる。ま
た、このように吸気弁閉時期を設定すると、低負荷時の
ポンピングロス低減効果も得られ、さらに幾何学的圧縮
比を高くして膨張比を稼ぐことで熱効率が高められ、低
燃費化に有利となる。

【００５３】低燃費領域の使用頻度を高める作用図７は、当実施例のパワーユニットによる場合の正味燃
費率の等燃費率ライン（細い実線で示す多数の曲線）お
よび定常走行ライン（太い実線）Ｄと、従来の変速機を
用いた定常走行ライン（一点鎖線）Ｅと、等馬力ライン
（破線で示す多数の曲線）とを示している。

【００５４】この図に示すように、正味燃費率は低速高
負荷域で低くなり、とくに上記のようにターボ過給機付
エンジンで過給を行ないつつ高負荷側まで理論空燃比と
することにより、低速域における過給域の高負荷側の領
域が最適燃費領域（正味燃費率が最小値ｂmin となる領
域）となって、この領域での正味燃費率が無過給エンジ
ンと比べて大幅に低くなる。

【００５５】そして、変速機の特性との関係に着目した
場合、従来の一般的な変速機の設定では定常走行ライン
Ｅが最適燃費領域から大きくかけ離れた運転領域を通る
ため、正味燃費率の小さい運転領域の使用頻度が少なく
なるのに対し、当実施例では、無段変速機４０を用い、
定常走行ラインＤが低速域における過給域内を通るよう
に変速比制御特性を設定していることにより、正味燃費
率の小さい低燃費領域での運転の頻度が増大する。従っ
て、燃費が大幅に改善されることとなる。

【００５６】なお、当実施例のように過給機としてター
ボ過給機１５を用いると、機械式過給機と比べて低速ト
ルクおよびレスポンスの面で劣るが、これは無段変速機
４０の変速比制御で補われる。具体的には、スロットル
開度（アクセルペダル踏込み量）が大きくされると、そ
れに応じた無段変速機４０の変速比制御によってエンジ
ン回転数が上昇するように変速比が変えられ、つまり、
図７中に矢印で示すように負荷の上昇に応じてエンジン
回転数が高められることにより、負荷だけが上昇する場
合と比べて馬力が高められる。このように変速比の変化
による回転数上昇で馬力が稼がれることにより、低速走
行性能および加速性能が確保されることとなる。

【００５７】排気浄化性能を向上する作用高負荷側まで空燃比が理論空燃比とされることにより、
エミッションが大幅に改善される。つまり、自然吸気エ
ンジンによると、上記のように高負荷時にはトルクを稼
ぐために燃料を増量して理論空燃比よりもリッチにせざ
るを得ず、エミッションの悪化を招くが、当実施例によ
ると、高負荷域でも理論空燃比とされて、三元触媒２１
による排気ガス浄化性能を高めることができる。そし
て、このように高負荷域で理論空燃比としても、上記の
ように、過給によって充分に高トルクが得られるととも
に、運転状態に応じた変速比の制御により、加速性など
走行性能が確保される。

【００５８】ＥＧＲによるＮＯｘ抑制および熱負荷低
減作用上記のように高負荷側まで空燃比が理論空燃比とされる
と、空燃比をリッチにするような場合と比べて燃焼温度
が高くなることにより、ＮＯｘが発生し易くなるととも
に、熱負荷的にも厳しくなる傾向がある。これに対し、
高負荷側でＥＧＲを行なうと、ＮＯｘの発生が抑制され
るとともに、燃焼温度が引き下げられて、熱負荷が低減
される。さらに、ノッキングの発生を抑制する作用も得
られる。従って、低速高負荷の領域で空燃比が理論空燃
比とされ、しかもこの領域が多用されるものでありなが
ら、エミッションおよび信頼性が良好に保たれることと
なる。

【００５９】なお、本発明のパワーユニットの具体的構
造は上記実施例に限定されず、種々変更可能である。

【００６０】例えば、上記実施例ではトランスミッショ
ンにトロイダル型の無段変速機４０を設けているが、ベ
ルト式の無段変速機を用いるようにしてもよい。また、
このような無段変速機の代わりに、複数の変速段を有す
る多段式自動変速機を用いてもよく、この場合、運転状
態に応じて変速段を変更するシフト点を、前述の図７中
に示すような定常走行ラインＤが得られるように設定し
ておけばよい。ただし、無段変速機による方が、運転状
態に応じた変速比の調整が容易で、かつスムーズに変速
比が変化するので、上記のような設定とするのに有利で
ある。

【００６１】また、図８に示すように、エンジン１の吸
気通路１０に設けられる過給機は、リショルム型過給機
等の機械式過給機７１であってもよい。この機械式過給
機７１は、その駆動軸がベルト７２等を介してエンジン
のクランク軸に連結され、エンジンで駆動されるように
なっている。

【００６２】この機械式過給機７１を用いる場合、吸気
弁、排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを変更
することにより排気弁の開弁オーバラップ期間を可変と
するバルブタイミング可変機構を設けるとともに、少な
くとも低速高負荷域で上記開弁オーバラップ期間を大き
くして掃気作用を高めるようにすることが望ましい。図
８に示す例では、吸気弁６に対する動弁機構と排気弁７
に対する動弁機構とにそれぞれ、カムプーリ７３，７４
に対するカムシャフト７５，７６の位相を変更すること
でバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変機
構７７，７８が設けられている。そして、この各バルブ
タイミング可変機構７７，７８が制御手段としてのＥＣ
Ｕ６０により運転状態に応じて制御されることにより、
上記開弁オーバラップ期間が少なくとも低速高負荷域で
は低速低負荷域と比べて大きくなるようにされている。

【００６３】この実施例のように機械式過給機７１を用
いた場合、ターボ過給機と比べて高負荷域での過給機の
抵抗による駆動ロスの面からは燃費にとって不利とな
る。しかし、機械式過給機７１を用いると、ターボ過給
機と比べて排圧が低くなるので、燃焼室内の高温残留ガ
スが減少して、耐ノック性が高められる。さらに、過給
圧が排気圧より高くなるので、少なくとも低速高負荷域
において上記開弁オーバラップ期間を大きくすると、高
温残留ガスの掃気より燃焼室内温度を低下させる作用が
充分に得られて、耐ノック性がより一層高められる。

【００６４】従って、前記のように高負荷側まで空燃比
を理論空燃比とした場合に燃焼温度が上昇し易くなるこ
とから、とくに低速域で高過給を行なおうとするとノッ
キングが問題となることに対し、充分にノッキングを抑
制することができるため、より高過給化、高圧縮比化が
可能となり、理論空燃比で高トルクを稼ぐのに有利とな
る。

【００６５】そしてこの実施例の場合も、自然吸気エン
ジンと比べると、理論空燃比のまま高トルクが得られる
ことによって低速高負荷域での正味燃費率が充分に小さ
くなるため、無断変速機等の自動変速機を用いて前述の
図７中に示すような定常走行ラインＤが得られるように
変速機の特性を設定しておくことにより、燃費が大幅に
改善されることとなる。

【００６６】

【発明の効果】本発明は、過給機付ガソリンエンジンと
自動変速機とを備え、少なくともエンジンの過給域にお
ける低速域で空燃比を理論空燃比に設定するとともに、
エンジンの排気通路に三元触媒を設け、一方、上記自動
変速機の特性を、過給域における低速域で平坦路のとき
の定常走行が行なわれるように設定している（請求項
１）ため、自然吸気エンジン等と比べて過給域における
低速域での正味燃費率を低減し、かつ、この低燃費領域
を多用することにより、大幅に燃費を改善することがで
きる。しかも、上記自動変速機の設定によって多用され
るようになる低速高負荷の領域で、上記三元触媒による
排気浄化性能を良好に保ち、エミッションを大幅に改善
することができる。

【００６７】この発明において、特に請求項２に記載の
ように全運転域で空燃比を理論空燃比とすると、エミッ
ションをより一層改善することができる。

【００６８】また、請求項３に記載のように少なくとも
理論空燃比とされる運転領域における高負荷域で排気ガ
スの還流を行なうと、ＮＯｘを抑制するとともに、高負
荷域で理論空燃比とした場合に問題となる熱負荷を低減
することができる。

【００６９】請求項４に記載のように少なくとも上記過
給域における低速域でエンジンの有効圧縮比が膨張比よ
りも小さくなるように吸気弁閉時期を設定すると、この
領域でとくに理論空燃比とした場合に生じ易くなるノッ
キングを充分に抑制することができる。

【００７０】また、請求項５に記載のように自動変速機
を無段変速機とし、運転状態に応じて上記無段変速機の
変速比を変化させる変速比制御特性を、過給域における
低速域で平坦路のときの定常走行が行なわれるように設
定すると、上記のように低燃費領域を多用するための設
定を容易に行なうことができ、かつ、変速比制御によっ
て加速性能等を良くすることができる。

【００７１】請求項６に記載のように過給機としてター
ボ過給機を用いると、他の過給機と比べて過給時の抵抗
が小さく、燃費低減効果を高めることができる。

【００７２】また、請求項７に記載のように過給機とし
て機械式過給機を用いると、排圧が小さくなるため、低
速高負荷域で理論空燃比とされる場合の耐ノック性を高
めることができる。

【００７３】機械式過給機を用いる場合に、さらに請求
項８に記載のように、少なくとも過給域における低速域
で吸・排気弁の開弁オーバラップ期間を大きくすると、
上記開弁オーバラップ期間に掃気作用が得られることに
より、より一層耐ノック性が高められて、低速高負荷域
での過給圧を高めつつ、ノッキングを有効に抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるパワーユニットの全体
構造の概略図である。

【図２】変速機の概略図である。

【図３】空燃比制御のマップを示す説明図である。

【図４】バルブタイミングを示す説明図である。

【図５】無段変速機の制御マップを示す説明図である。

【図６】軸トルクと正味燃費率との関係を示す図であ
る。

【図７】定常走行ライン、等燃費ラインおよび等馬力ラ
インを示す図である。

【図８】本発明の別の実施例によるパワーユニットの全
体構造の概略図である。

【符号の説明】

１エンジン本体６吸気弁１０吸気通路１２排気通路１５排気ターボ過給機２１三元触媒２３排気ガス還流手段２５トランスミッション４０トロイダル型無段変速機６０コントロールユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過給機付ガソリンエンジンと自動変速機
とを備え、少なくともエンジンの過給域における低速域
で空燃比を略理論空燃比に設定して、この略理論空燃比
とする領域で空燃比検出手段の出力に応じて空燃比をフ
ィードバック制御する空燃比制御手段を設けるととも
に、エンジンの排気通路に三元触媒からなる排気浄化装
置を設け、一方、上記自動変速機の特性を、過給域にお
ける低速域で平坦路のときの定常走行が行なわれるよう
に設定したことを特徴とする車両のパワーユニット。
【請求項２】エンジンの全運転域で空燃比を略理論空
燃比に設定したことを特徴とする請求項１記載の車両の
パワーユニット。
【請求項３】少なくとも空燃比が略理論空燃比に設定
される運転領域における高負荷域で吸気系への排気ガス
の還流を行なう排気ガス還流手段を設けたことを特徴と
する請求項１または２記載の車両のパワーユニット。
【請求項４】少なくとも上記過給域における低速域
で、エンジンの有効圧縮比が膨張比よりも小さくなるよ
うに吸気弁閉時期を設定したことを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の車両のパワーユニット。
【請求項５】自動変速機を無段変速機とし、運転状態
に応じて上記無段変速機の変速比を変化させる変速比制
御特性を、過給域における低速域で平坦路のときの定常
走行が行なわれるように設定したことを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに記載の車両のパワーユニット。
【請求項６】過給機を排気ターボ過給機としたことを
特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両のパ
ワーユニット。
【請求項７】過給機を機械式過給機としたことを特徴
とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両のパワー
ユニット。
【請求項８】吸・排気弁の開弁オーバラップ期間を可
変とするバルブタイミング可変機構と、少なくとも低速
高負荷域で低速低負荷域と比べて上記開弁オーバラップ
期間を大きくするようにバルブタイミング可変機構を制
御する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項７記
載の車両のパワーユニット。