JPH07116952B2 - エンジンの機械式過給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの機械式過給装置に関する。

（従来の技術） エンジンのクランク軸によりベルトを介して駆動される
機械式過給機において、可変プーリ機構を採用し、プー
リ比を変化させることによりエンジンの低速回転域では
過給機を増速し、高速回転域では過給機を減速させて、
過給圧の一定化や過給機の回転数の上昇抑制を図るよう
にしたものは知られている（例えば、特開昭60−8427号
公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、可変プーリ機構のプーリ比をエンジン回転数
ないしは負荷に応じて制御する場合、軽負荷領域からの
急加速運転において、プーリ比小の状態から急加速運転
に適した最大プーリ比となるまでに時間がかかり、過渡
（加速）応答性を高めることが難しい。

また、機械式過給機をエンジンにて常時駆動する方式を
採用すると、軽負荷領域のように過給が要求されないと
きは、上記過給機の駆動のために逆にエンジンの出力損
失を招く。これに対し、軽負荷領域で過給機の駆動系を
エンジンから遮断し、過給要求（加速）時に上記駆動系
を接続することが考えられるが、緩加速時には過給機の
駆動開始直後に吸入空気量が急に増加することによりエ
ンジンの出力トルクが急上昇し、トルクショックを招き
易くなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決する手段として、エンジン
により可変プーリ機構を介して駆動される機械式過給機
と、エンジンによる過給機の駆動関係を軽負荷領域で遮
断するクラッチ手段と、エンジンの加速運転を検出する
手段と、過給機側のプーリに対するエンジン側のプーリ
の比を上記駆動関係が遮断された軽負荷領域では最大に
設定しておき、エンジンの緩加速運転の検出時に上記プ
ーリ比を低下させるプーリ比設定手段と、エンジンの急
加速運転の検出時には上記最大プーリ比のままクラッチ
手段を接続作動せしめる一方、上記緩加速運転の検出時
にはプーリ比が低下した後にクラッチ手段を接続作動せ
しめるクラッチ制御手段とを備えたエンジンの機械式過
給装置を提供するものである。

（作用） すなわち、上記機械式過給装置において、過給機は軽負
荷領域では可変プーリ機構によるプーリ比を最大にした
状態でエンジンから切離されているため、急加速時には
この最大プーリ比の状態でエンジンに対し直ちに接続さ
れることにより、即座に必要な過給圧が得られる。ま
た、緩加速時には、過給機はプーリ比を一旦低下させて
から、つまり小プーリ比の状態でエンジンに接続される
ため、この接続時の過給圧は低く、エンジンの吸入空気
量の急変が防止される。

（発明の効果） 従って、本発明によれば、上述の如く急加速時にはその
検出により即座に高い過給圧が得られてエンジンの過渡
応答性が良くなるとともに、緩加速時には過給開始の際
の過給圧が低くて吸入空気量の急変が防止されることに
より、エンジンのトルクショックが緩和され、過渡応答
性の改善とトルクショックの緩和という２つの要求を満
足せしめることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すエンジンの機械式過給装置において、１は
４気筒のエンジン本体であり、その吸気系には、上流側
からエアフローメータ２、エンジン本体１のクランク軸
３により無段変速プーリを利用した可変プーリ機構４を
介して駆動される機械式過給機５およびスロットル弁６
が設けられているとともに、上記過給機５をバイパスす
る通路７にその通路の開度を制御するバイパスバルブ８
が設けられている。

上記過給機５の駆動系においては、クランク軸３に結合
した原動プーリ９と、過給機５の駆動軸に電磁クラッチ
（クラッチ手段）11を介して結合した従動プーリ12とに
Ｖベルト13が懸回されている。この場合、原動プーリ９
は圧力ユニット14からの油圧（空気圧でもよい）を受け
てその溝間隔を変え、それに従動して従動プーリ12の溝
間隔が変わるようになっている。また、上記バイパスバ
ルブ８にはその作動用のバルブアクチュエータ15が設け
られている。

そうして、上記可変プーリ機構４の圧力ユニット14、電
磁クラッチ11およびバルブアクチュエータ15は、スロッ
トル弁６の開度の変化を検出するスロットルセンサ16、
原動プーリ９の回転からエンジン回転数を検出するエン
ジン回転センサ17、従動プーリ12の回転から過給機回転
数を検出する過給機回転センサ18からの各信号が入力さ
れる制御ユニット20から作動信号を受けるようになって
いる。

次に上記制御ユニット20による制御の内容を説明する。

まず、制御ユニット20は、第２図に示す如く過給領域判
定手段21、加速検出手段22、プーリ比設定手段23、クラ
ッチ制御手段24およびバイパス開度制御手段25を備えて
いる。

過給領域判定手段21は、エンジンが軽負荷領域にあれば
非過給領域、それ以外の中・高負荷領域にあれば過給領
域とそれぞれ判定する。加速検出手段22は、スロットル
開度の開方向での変化率が設定値より大のときは急加速
運転、設定値未満のとき緩加速運転を検出する。

プーリ比設定手段23は、過給領域の判定を受けてそのと
きの運転状態に応じたプーリ比（原動プーリ／従動プー
リ）を設定し、非過給領域（軽負荷領域）では基本的に
は最大プーリ比を設定しておいて、緩加速運転の検出時
にその加速度に応じた小プーリ比を設定し、可変プーリ
機構４がそれぞれ設定プーリ比となるように圧力ユニッ
ト14に作動信号を出力する。

クラッチ制御手段24は、過給領域の判定を受けて接続信
号、非過給領域の判定を受けて遮断信号をそれぞれ電磁
クラッチ11に出力するとともに、非過給領域において急
加速運転の検出を受けて直ちに接続信号を出力し、緩加
速運転の検出時にはプーリ比設定手段23による最大プー
リ比から小プーリ比への低下後に接続信号を出力する。
バイパス開度制御手段25は、基本的にはスロットル開度
が大きくなるにつれてバイパス開度が小さくなるように
作動信号をバルブアクチュエータ15に出力する。

プーリ比および電磁クラッチ11の制御の流れは第３図に
示されており、まず過給領域か否かの判定があって、過
給領域であればフラグＦ（このフラグは電磁クラッチ11
のオン（接続）により１、オフ（遮断）により０にされ
るものである）の判断により電磁クラッチ11がオフか否
かがみられる（ステップS₁,S₂）。そして、電磁クラッ
チ11がオフになっていれば、これをオンとしてフラグＦ
を１とし、既にオンになっていればそのまま運転状態に
応じた目標プーリ比を算出、この目標プーリ比に応じた
圧力の算出を行なって圧力ユニット14にその演算値に基
づく作動信号を出力する（ステップS₃〜S₇）。

一方、過給領域でない場合には、加速状態でなければフ
ラグＦの判断により電磁クラッチ11をオフにする制御を
して目標プーリ比を最大に設定する（ステップS₈〜
S₁₂）。そして、加速状態のときは、急加速運転であれ
ば電磁クラッチ11を直ちにオンとし、フラグＦを１とす
る（ステップS₁₃〜S₁₅）。このときはその以前の加速状
態にないときにプーリ比を最大に設定しているため、電
磁クラッチ11のオンにより過給機５は最大プーリ比で即
座に駆動が開始されることになる。

また、急加速でない加速状態、つまり緩加速運転のとき
は、その加速度に応じた小さなプーリ比を算出し、その
目標プーリ比に応じた圧力の算出、圧力ユニット14に対
する演算値の出力を行ない、それによってプーリ比が小
さな値に低下した後、電磁クラッチ11をオンとし、フラ
グＦを１とする（ステップS₁₆〜S₂₀）。すなわち、過給
機５は小さなプーリ比で駆動が開始されることになる。

急加速、緩加速のいずれの場合も、過給機５の駆動開始
後は過給領域にあればそのときの運転状態に応じたプー
リ比に制御されていく。

以上の各加速運転におけるプーリ比および電磁クラッチ
11の制御をスロットル開度との関係でみれば第４図のよ
うになる。すなわち、急加速運転の場合は、スロットル
開度が小さい非過給領域において加速が検出されると、
実線で示す如くプーリ比は最大のまま電磁クラッチ11が
オンとなり、緩加速運転の場合は鎖線で示す如く加速の
検出によりプーリ比が一旦低下してから電磁クラッチ11
がオンとなり、その後、プーリ比はスロットル開度に応
じて大きくなる。

従って、急加速運転の場合はその検出により最大プーリ
比で即座に高い過給圧が得られ、過渡応答性が良好にな
る一方、緩加速運転の場合はプーリ比の低下により過給
開始時の過給圧が低く抑えられ、吸入空気量の急上昇が
防止されてトルクショックが緩和される。

ところで、上記緩加速運転の場合においては、上記の制
御により過給開始時の過給圧は抑えられるものの、空気
の流れる通路がバイパス通路７から過給機５側に切替わ
ることにより、以下の現象がなお生ずることがある。

すなわち、電磁クラッチ11がオフのときはバイパス通路
７を空気が流れているが、電磁クラッチ11がオンになる
と同時に過給機５からの吐出空気と、上記バイパス通路
７の空気とが衝突し、過給機５の下流の圧力が一瞬上昇
する。このため、吸入空気量が増え小さなトルクショッ
クが発生する問題がある。例えば、第７図に示す如く緩
加速運転において電磁クラッチ11をオンにした際、加速
度センサ（自動車の助手席前に取り付けた）の出力が一
瞬高くなる。この問題に対しては以下の制御を行なうこ
とが好ましい。

＜例１＞ 第５図にタイムチャートで示すように、電磁クラッチ11
のオンと同時にバイパスバルブ８を一定時間全開とし、
その後、徐々に通常の設定開度にする。これにより、過
給開始時にバイパス通路７の有効面積が大きくなって、
過給気がバイパス通路７を介して過給機５の上流側に抜
け易くなり、過給機５下流の圧力上昇が抑えられる。こ
のバイパス通路７の開度の制御は上述のクラッチ制御手
段24からの指令を受けてバイパス開度制御手段25で行な
うこともできるが、スロットル弁６の上流と下流の差圧
でバルブアクチューエータを基本的に制御する方式を採
用しておいて、電磁クラッチ11のオンと同時にバルブア
クチュエータに対するスロットル弁６の下流側の圧力を
電磁三方弁の利用により大気圧としてバイパスバルブ８
を全開にするようにしてもよい。また、バイパスバルブ
８を制御する方式に代えて、過給機５の直上流と直下流
をつなぐ専用通路を設けておき、電磁クラッチ11のオン
と同時にこの専用通路を一瞬開くようにしてもよい。

＜例２＞ 第６図にタイムチャートで示す如く、電磁クラッチ11の
オンと同時にスロットル弁６の開度を一定時間だけ小さ
くし、その後、徐々に通常の開度に戻すことにより、吸
入空気量を一時的に制限し、トルクの上昇を抑えるよう
にしてもよい。この場合、スロットル弁は過給機の上流
側にあっても同様の制御を行なうことができる。

＜例３＞ また、エンジンの点火時期を電磁クラッチ11のオンと同
時に一時的に遅らせることにより、トルクの上昇を抑え
ることもできる。

なお、上記例１〜３の制御は、電磁クラッチのオンから
一定時間のみでもよいが、その後においても緩加速状態
で過給機下流の圧力が予定よりも高いときにも行なうよ
うにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体構成図、第
２図は制御系のブロック図、第３図は制御の流れ図、第
４図は加速時における電磁クラッチとプーリ比との関係
を示す特性図、第５図は電磁クラッチの作動に伴うバイ
パスバルブ制御のタイムチャート、第６図は同じくスロ
ットルバルブの制御のタイムチャート、第７図は電磁ク
ラッチの作動に伴う加速度の変動を示すタイムチャート
である。 １……エンジン本体、３……クランク軸、４……可変プ
ーリ機構、５……過給機、７……バイパス通路、11……
電磁クラッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−98922（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−272419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−191631（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−32525（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−140134（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより可変プーリ機構を介して駆
   動される機械式過給機と、エンジンによる過給機の駆動
   関係を軽負荷領域で遮断するクラッチ手段と、エンジン
   の加速運転を検出する加速検出手段と、過給機側のプー
   リに対するエンジン側のプーリの比を上記駆動関係が遮
   断された軽負荷領域では最大に設定しておき、エンジン
   の緩加速運転の検出時にプーリ比を低下させるプーリ比
   設定手段と、エンジンの急加速運転の検出時には上記最
   大プーリ比のまま直ちにクラッチ手段を接続作動せしめ
   る一方、緩加速運転の検出時には上記プーリ比の低下後
   にクラッチ手段を接続作動せしめるクラッチ制御手段と
   を備えていることを特徴とするエンジンの機械式過給装
   置。