JPH02201021A - 内燃機関の機械式過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、内燃機関の機械式過給装置、特にその駆動
系に無段変速機構およびクラッチ機構を備えた機械式過
給装置の改良に関する。

従来の技術 ルーツブロワ等からなる機械式過給機は、内燃機関のク
ランク軸によってベルト伝動機構を介して駆動されるよ
うになっているが、一定の変速比で過給機を駆動する構
成では、機関低速域で十分な過給を行うことができず、
かつ機関高速域で過給機が過度に高速回転して耐久性が
低下する、等の不具合を生じる。

そこで、従来から、例えば特開昭６３−１６７０２７号
公報等において、無段変速機構を備えた機械式過給装置
が提案されている。

これは、例えばプーリの溝幅を油圧により変化させるこ
とでベルトが接するプーリの有効径を変化させ、ひいて
はクランク軸と過給機駆動軸との間の変速比を変化させ
るようにしたものであって、機関回転数と負荷（例えば
スロットル弁開度）とを検出し、これに基づいて最適変
速比を決定して、変速比の可変制御を行うようになって
いる。

尚、このような無段変速機構を備えた場合で６、過給が
全く必要のない低負荷域で過給機を駆動し続けることは
燃費等の点で好ましくないので、般に電磁クラッチ等の
クラッチ機構が併せて用いられており、このクラッチ機
構の遮断、接続によって過給機の停止ト、駆動の切換が
可能になっている。

また実開昭６２−３６２３９号公報には、機械式過給機
をバイパスするバイパス通路を設けるとともに、該バイ
パス通路にバイパス制御弁を介装した過給装置が開示さ
れている。Ｌ記バイパス制御弁は、過給機のＯＦＦ、Ｏ
Ｎに対応した形でバイパス通路を開閉する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、Ｌ記従来の機械式過給装置においては、
スロットル弁開度の変化等から加速を検出した際に、ク
ラッチ機構が接続されて過給機の駆動が開始されると同
時に１−記バイパス制御弁が全閉となるので、過給機の
慣性重量によるトルク低下が一時的に生じ、加速初期に
息付きや所謂エンストを生じ易いとともに、加速感が不
連続になり易い。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、機械式過給機と、内燃機関のクラ
ンク軸と上記過給機の駆動軸との間に設すられた無段変
速機構およびクラッチ機構と、機関の負荷を検出する手
段と、機関の回転数を検出する手段と、検出した負荷と
回転数とに基づいて上記無段変速機構の変速比およびに
記りラッチ機構を制御する制御手段と、」〕記過給機を
バイパスしてその−Ｌ流側と下流側とを連通するバイパ
ス通路と、このバイパス通路に介装され、かつ１−記過
給機のＯＩ”Ｆ、ＯＮに対応して該バイパス通路を開閉
するバイパス制御弁とを備えてなる内燃機関の機械式過
給装置において、過給機停止中の変速比を小さく保つよ
うに構成するとともに、過給開始時における上記バイパ
ス制御弁の開度変化を緩やかにする緩衝手段を設けたこ
とを特徴としている。

作用 内燃機関が非過給域から加速すると、上記クラッチ機構
が接続されて過給が開始する。このとき、無段変速機構
の変速比は小さく保たれているので、過給機の駆動開始
に要する負荷が小さくなる。また同時に、バイパス通路
におけるバイパス制御弁が全開となるが、その開度変化
が緩衝手段によって緩やかとなり、円滑な加速感が得ら
れる。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図はこの発明に係る機械式過給装置全体の構成を示
す構成説明図である。

同図において、１は内燃機関、２はこの内燃機関Ｉの側
方に支持されたルーツブロワ等からなる機械式過給機を
示している。上記内燃機関夏のクランク軸１ａには駆動
側プーリ３が、また過給機２側には従動側プーリ４がそ
れぞれ取り付けられており、かつ両者にＶベルト５が巻
き掛けられている。上記駆動側プーリ３．従動側プーリ
４は、後述するように、その溝幅が油圧に応じて変化す
るように構成されたものであって、これらによって無段
変速機構が構成されている。そして上記従動側プーリ４
と過給機２の駆動軸２ａとの間には、クラッチ機構とし
て電磁クラッチ６が介装されている。

無段変速機構の変速比は、油圧通路８を介して供給され
る油圧によって制御される。この油圧は、内燃機関Ｉに
内蔵されたオイルポンプ９を油圧源とするもので、圧力
制御弁１０によって適宜な圧力に可変制御される。詳し
くは、上記圧力制御弁ｌＯにコントロールユニット１１
から一定周期の駆動パルス信号が与えられており、その
ＯＮデユーティ比の制御によって圧力が制御される。尚
、１２は余剰オイルを圧力制御弁ＩＯから図示せぬオイ
ルパンへ戻すための戻り通路、１３は逆止弁、１４はア
キュムレータを示している。

上記コントロールユニットＩＩは、所定のプロダラムに
従って制御を実行するいわゆるマイクロコンピュータシ
ステムから構成されている。１５は、機関回転数つまり
上記クランク軸１ａの回転速麿を検出するクランク角セ
ンサ、１６は内燃機関ｌの負荷としてスロットル弁Ｉ７
の開度を検出するスロットル弁開度センサ、１８は機関
吸入空気礒を検出するエアフロメータであり、これらの
検出信号がＬ記コントロールユニット１１に人力されて
いる。

また、上記過給機２の吸気人口２１と吸気出口２２とを
連通ずるようにバイパス通路２３が設けられているとと
もに、このバイパス通路２３にバイパス制御弁２４が介
装されている。上記バイパス制御弁２４を駆動するダイ
ヤフラム式アクチュエータ２５は、ダイヤフラム２６に
よって第２圧力室２８と第２圧力室２８とが画成され、
かつ第２圧力室側にリターンスプリング２９が配設され
たものであって、上記第２圧力室２８が圧力通路３０を
介してバイパス制御弁２４下流側に連通しているととも
に、上記第１圧力室２７が圧力通路３１．３２を介して
スロットル弁１７ト流１１１Ｎｊこ連通している。そし
て上記圧力通路３ｍと圧力通路３２との間に、オリフィ
ス３３と逆止弁３４とが並列に設けられている。

第２図は、上記駆動側ブー’Ｊ　３の詳細を示す断面図
である。この駆動側プーリ３は、中心部に潤滑油通路４
１を備えたプーリ固定ボルト４２と、このブーり固定ボ
ルト４２によってクランク軸１λに固定された固定プー
リ部材４３と、同じ＜」二足ブーり同定ボルト４２によ
ってクランク軸１ａ先端に固定されたフランジ部材４４
と、上記固定ブーり部材４３と上記フランジ部Ｉｔ４４
との間に位置し、かつ軸方向に摺動可能な可動プーリ部
材４５とから大略構成されており、」二足固定プーリ部
材４３の斜面部４３ａと可動プーリ部材４５の斜面部４
５ａとによってベルト溝４６が形成されている。上記可
動ブーり部材４５は、上記ベルトｉｉ’１４６の溝幅が
縮小する方向にリターンスプリング４７によって付勢さ
れている。また上記可動プーリ部材４５とフランジ部材
４４との間に、潤滑油が導入される油室４８が形成され
ており、その油圧が同様にベルト１ｉ１４６の溝幅が縮
小する方向に作用するようになっている。尚、４９はガ
イドビンである。また５０は固定プーリ部材４３に一体
に設けられたウォータポンプ駆動用プーリである。

また第３図は、従動側プーリ４および電磁クラッチ６の
詳細を示す断面図である。従動側プーリ４は、プーリ軸
４ａにボス部５１１とともに固定された固定ブーり部材
５１と、ト記ボス部５１ａ外周に軸方向に摺動可能に嵌
合した可動プーリ部材５２とから大略構成されており、
両者によってベルトＷＩＩ５３が形成されている。そし
て、上記可動プーリ部材５２は、上記ベルト１ｆ１５３
の溝幅が縮小する方向にリターンスプリング５４によっ
て付勢されている。尚、」二足従動側プーリ４には、パ
ワーステアリング用オイルポンプや空調装置用コンプレ
ッサ等の補機を駆動するための補機駆動用プーリ５５，
５６が一体に設けられている。また電磁クラッチ６は、
上記プーリ軸４ａに補機駆動用プーリ５６を介して固定
されたクラッチロータ５７と、過給機２の駆動軸２ａに
取り付けられ、かつ上記クラッチロータ５７のクラッチ
面に接離可能なアーマチュアプレート５８と、このアー
マチュアプレート５８をクラッチロータ５７側に吸引す
るソレノイド５９とから大略構成されている。

第２図および第３図は、油室４８内の油圧が低いときの
状態を下半部ζこ、油圧が高いときの状態を一１ｍにそ
れぞれ示しである。すなわち、圧力制御弁１０によって
油室４８への供給油圧が低く制御されると、■ベルト５
の張力によって駆動側プーリ３のベルトＷｌｔ４６の溝
幅が自然に拡大する。

従って、駆動側の有効径が縮小する。また同時に、従動
側プーリ４では、リターンスプリング５４の付勢力によ
りベルト溝５３の肩幅が縮小し、その有効径が大径とな
る。そのため、変速比（従動側回転数／駆動側回転数）
は小となり、過給機２が減速駆動される。

そして、圧力制御弁ＩＯによって油室４８への供給油圧
が高く制御されると、駆動側プーリ３のベルト１ｉ１４
６の溝幅が縮小し、駆動側の有効径が大となる。また同
時に、従動側プーリ４では、ベルト張力によってベルト
溝５３の溝幅が拡大し、その有効径が小径となる。その
ため、変速比は大きくなり、過給機２が増速駆動される
。

上記実施例では、上記変速比が機関回転数と負荷つまり
スロットル弁開度とに基づいて可変制御される。また同
様に、電磁クラッチ６のＯＮ、ＯＦＦつまりクラッチの
接、断が機関回転数とスロットル弁開度とに基づいて制
御される。ここで、上記電磁クラッチ６がＯＦＦとなっ
ているとき、つまり過給機２の停止中には、油室４８へ
の供給油圧が低く制御される。そのため、変速比が最小
に保たれた状態で従動側プーリ４が空転する。また、こ
のときスロットル弁Ｉ７下流側が負圧となり、この負圧
がアクチュエータ２５の第２圧力室２８に導入される結
果、バイパス制御弁２４は全開状態となっている。従っ
て、バイパス通路２３を通して機関へ吸気が導入される
。

この状態からスロットル弁■７が急に開かれて過給域に
入ると、電磁クラッチ６がＯＮとなって過給機２の作動
が開始する。このとき、無段変速機構が予め最小変速比
となっているため、過給機２の立ち上がりに要する負荷
は比較的小さく、従って機関トルクの一時的な低下が抑
制される。また、スロットル弁Ｉ７下流側が大気圧にな
るためリターンスプリング２９の付勢力によってバイパ
ス制御弁２４が閉じようとするが、第１圧力室２７から
の空気の排出が逆止弁３４およびオリフィス３３によっ
て抑制されるので、バイパス制御弁２４は緩やかに閉じ
て行く。最終的には、バイパス制御弁２４は全閉となり
、吸気の全量が過給機２を通して機関へ送り込まれる。

すなわち、急加速時には、最小変速比でもって電磁クラ
ブチロが接続された後、無段変速機構の変速比は徐々に
大きく制御されるが、その変速比の増大に伴った形でバ
イパス制御弁２４が徐々に閉じる。尚、バイパス制御弁
２４の開度変化速度はオリフィス３３の大きさによって
変化するが、全閉となるまでの時間が、無段変速機構が
最大変速比となるまでの所要時間よりも小さくなるよう
に設定されている。従って、第４図および第５図の実線
（イ）に示すように、過給圧が滑らかに上昇し、ハンチ
ングや段差感のない円滑な加速を行うことができる。尚
、第４．５図の破線（ロ）は変速比が固定されている場
合の特性を、また−点鎖線（ハ）は無段変速機構を具備
したものにおいてバイパス制御弁２４を急激に全閉とし
た場合の特性をそれぞれ示している。

次に第６図に示す実施例は、前述したオリフィス３３に
代えて、連通孔６１を電磁弁６２にて開閉するように構
成したものである。上記電磁弁６２はコントロールユニ
ット１１から一定周期の駆動パルス信号が与えられ、そ
のＯＮデユーティ比の制御によって連通孔６１からの排
出量を可変制御し得るようになっている。

この構成においては、過給機２の停止時には電磁弁６２
に通電されず、該電磁弁６２が連通孔６Ｉを完全に閉じ
ている。そして、加速時つまり過給開始時には、通電が
開始されて連通孔６１を適宜に開き、バイパス制御弁２
４の閉作動を調節することになる。ここで、特に上記電
磁弁６２の駆動パルス信号のデユーティ比は、加速初期
の排出量が比較的大きく、かつ加速後期の排出量が比較
的小さくなるように可変制御される。従って、バイパス
制御弁２４は、加速初期に比較的速やかに閉じ、その後
援やかに閉じる。そのため、第４゜５図の二点鎖線（ニ
）に示すように、加速開始時の過給圧の立ち上がりを早
めて加速度を向上させることができ、しかも加速度のハ
ンチングや段差感のない円滑な加速が可能となる。

また、スロットル弁１７の開度変化が緩やかな緩加速時
に、連通孔６１を通した排出量を小さく抑制し、バイパ
ス制御弁２４の閉速度を遅くするようにすれば、スロッ
トル弁１７の変化速度に応じた加速感を得ることができ
、−層好ましいものとなる。

尚、上記実施例では、油圧により制御される無段変速機
構の例を説明したが、この発明はこれに限定されるもの
ではなく、空気圧等を利用した無段変速機構を用いるこ
とも可能である。また過給機側のプーリの溝幅を主に変
化させ、これに応じて内燃機関側のプーリの溝幅が変化
するように構成することもできる。

発明の効果 以１−の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機
関の機械式過給装置によれば、加速時に、変速比の小さ
な扶植でクラブヂ機構が接続されるとともに、バイパス
制御弁が緩やかに閉じるので、過給機の駆動開始時の負
荷による加速初期のトルク低下を防止できるとともに、
過給圧を滑らかに立ち上がらせることができ、ハンチン
グや段差感のない円滑な加速が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る機械式過給装置の一実施例を示
す構成説明図、第２図は駆動側ブーりの断面図、第３図
は従動側プーリおよび電磁クラッチの断面図、第４図は
加速時における過給圧変化を示ケ特性図、第５図は加速
時における車両加速度の変化を示す特性図、第６図はこ
の発明の異なる実施例を示す構成説明図である。 ２・・・機械式過給機、３・・・駆動側プーリ、４・・
従動側プーリ、６・・・電磁クラッチ、ＩＯ・・・圧力
制御弁、１１・・・コントロールユニット、２３・・・
バイパス通路、２４・・・バイパス制御弁、２５・・・
ダイヤフラム式アクチュエータ、３３・・・オリフィス
、３４・・・逆目二弁。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）機械式過給機と、内燃機関のクランク軸と上記過
   給機の駆動軸との間に設けられた無段変速機構およびク
   ラッチ機構と、機関の負荷を検出する手段と、機関の回
   転数を検出する手段と、検出した負荷と回転数とに基づ
   いて上記無段変速機構の変速比および上記クラッチ機構
   を制御する制御手段と、上記過給機をバイパスしてその
   上流側と下流側とを連通するバイパス通路と、このバイ
   パス通路に介装され、かつ上記過給機のＯＦＦ、ＯＮに
   対応して該バイパス通路を開閉するバイパス制御弁とを
   備えてなる内燃機関の機械式過給装置において、過給機
   停止中の変速比を小さく保つように構成するとともに、
   過給開始時における上記バイパス制御弁の開度変化を緩
   やかにする緩衝手段を設けたことを特徴とする内燃機関
   の機械式過給装置。