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JPH07156693A - Power unit for vehicle - Google Patents

Power unit for vehicle

Info

Publication number
JPH07156693A
JPH07156693A JP5305448A JP30544893A JPH07156693A JP H07156693 A JPH07156693 A JP H07156693A JP 5305448 A JP5305448 A JP 5305448A JP 30544893 A JP30544893 A JP 30544893A JP H07156693 A JPH07156693 A JP H07156693A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
region
fuel consumption
continuously variable
variable transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5305448A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3412646B2 (en
Inventor
Mitsuo Hitomi
光夫 人見
Noriyuki Iwata
典之 岩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP30544893A priority Critical patent/JP3412646B2/en
Publication of JPH07156693A publication Critical patent/JPH07156693A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3412646B2 publication Critical patent/JP3412646B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

PURPOSE:To markedly improve fuel consumption by using a gasoline engine with exhaust turbosupercharger and an automatic transmission, achieving reducing the fuel consumption in a low speed high load side of the engine, and also more using this operating region. CONSTITUTION:An exhaust turbosupercharger 15 is provided in an engine, to increase a mean effective pressure while decreasing a loss by resistance of the supercharger so that fuel consumption in a low speed high load region is reduced, to also use a continuously variable transmission in a speed changer 25 connected to the engine, and by setting a speed change ratio control characteristic of the continuously variable transmission so that steady running, when on a flat road, can be performed in at least a low speed region in a supercharge region, this region is more used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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からなる車両のパワーユニットに関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle power unit including a gasoline engine with a supercharger and an automatic transmission.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に車両のパワーユニットは、エンジ
ンと変速機とを備えている。この車両のパワーユニット
におけるエンジンに過給機を設け、吸気を過給すること
により出力の向上を図るようにしたものは種々知られて
いる(例えば特開平1−104920号公報参照)。
2. Description of the Related Art Generally, a vehicle power unit includes an engine and a transmission. Various types are known in which the engine in the power unit of this vehicle is provided with a supercharger to improve the output by supercharging the intake air (see, for example, JP-A-1-104920).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来においてエンジン
に過給機を設けているものは、主として出力を高めるこ
とを目的としており、燃費の改善については充分な工夫
がなされていなかった。なお、過給機付エンジンにおい
て高負荷時に空燃比を希薄側に設定する等によりある程
度の燃費低減効果を期待しているものもあるが(例えば
特開平3−23327号公報参照)、車両の走行におい
て、必ずしも燃費の低い領域が有効に活用されておら
ず、改善の余地があった。
Conventionally, the engine provided with the supercharger is mainly intended to increase the output, and the fuel economy has not been sufficiently devised. Some supercharged engines are expected to have a certain fuel consumption reduction effect by setting the air-fuel ratio to a lean side when the load is high (see, for example, JP-A-3-23327). However, there was room for improvement because the low fuel consumption area was not always effectively utilized.

【0004】本発明は、上記の事情に鑑み、過給機のう
ちでもとくに低抵抗の排気ターボ過給機を利用してエン
ジンの低燃費化を図るとともに、低燃費領域を有効に活
用し、燃費を大幅に改善することができる車両のパワー
ユニットを提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned circumstances, the present invention aims to reduce the fuel consumption of an engine by utilizing an exhaust turbocharger having a particularly low resistance among the turbochargers, and to effectively utilize the low fuel consumption region. It is an object of the present invention to provide a vehicle power unit that can significantly improve fuel efficiency.

【0005】[0005]

【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、ガソリンエンジンに排気ターボ過給機を
設けるとともに、エンジンに接続される変速機を無段変
速機により構成し、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
定したものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a gasoline engine with an exhaust turbocharger, and a transmission connected to the engine is a continuously variable transmission for operation. The gear ratio control characteristic that changes the gear ratio of the continuously variable transmission according to the state is set so that steady running is performed on a flat road in the low speed region of the supercharging region.

【0006】この発明において、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)における低速域から高速域にわたる運転領
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遅く設定し、具体的には1mmリフ
ト時をもって定義した吸気弁閉時期をクランク角で下死
点後50°以上に設定することが好ましい。
In the present invention, at least the supercharging region of the engine (the region where the pressure immediately before the intake valve is equal to or higher than atmospheric pressure).
The same applies to the following), the intake valve closing timing is set late so that the effective compression ratio of the engine becomes smaller than the expansion ratio in the operating range from the low speed region to the high speed region. It is preferable to set the closing timing in crank angle to 50 ° or more after bottom dead center.

【0007】また、エンジンの幾何学的圧縮比を9以上
に設定することが好ましい。
Further, it is preferable to set the geometrical compression ratio of the engine to 9 or more.

【0008】[0008]

【作用】本発明によると、後に詳述するように、低速高
負荷側の運転域において燃費が低くなり、とくに過給に
よって平均有効圧力が高められるとともに低抵抗の排気
ターボ過給機が用いられることにより燃費が充分に低減
され、しかも、上記無段変速機によって上記変速比制御
特性に従った変速比の制御が行われることにより、燃費
の低い領域が多用されることとなる。さらに、上記排気
ターボ過給機は機械式過給機と比べると低速トルクおよ
びレスポンスが劣るが、これが無段変速機の変速比制御
で補われることにより、加速性能等が良好に得られる。
According to the present invention, as will be described later in detail, the fuel consumption becomes low in the operation range on the low speed and high load side, and the average effective pressure is increased by supercharging, and the exhaust gas turbocharger of low resistance is used. As a result, fuel consumption is sufficiently reduced, and since the continuously variable transmission controls the gear ratio according to the gear ratio control characteristic, the low fuel consumption region is frequently used. Further, the exhaust turbocharger is inferior to the mechanical turbocharger in low speed torque and response, but by supplementing this with the gear ratio control of the continuously variable transmission, good acceleration performance and the like can be obtained.

【0009】また、少なくともエンジンの過給域におけ
る低速域から高速域にわたる運転領域で、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
を遅く設定すると、圧縮時の温度上昇が抑制されて過給
域での耐ノック性が高められ、上記無段変速機の制御に
よって多用される過給域のノッキング抑制に有利とな
る。
Further, if the intake valve closing timing is set late so that the effective compression ratio of the engine becomes smaller than the expansion ratio in at least the operating range from the low speed region to the high speed region of the supercharging region of the engine, the temperature rises during compression. Is suppressed and knock resistance in the supercharging region is enhanced, which is advantageous for suppressing knocking in the supercharging region that is frequently used by the control of the continuously variable transmission.

【0010】さらに上記幾何学的圧縮比を9以上とする
と、膨張比が稼がれることにより熱効率が高められ、こ
れによっても燃費が低減される。
Further, if the geometrical compression ratio is 9 or more, the expansion ratio is increased to improve the thermal efficiency, which also reduces the fuel consumption.

【0011】[0011]

【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。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a power unit of a vehicle according to an embodiment of the present invention. The engine (gasoline engine) in this power unit has an engine body 1, an intake passage 10, an exhaust passage 12, and the like. The engine body 1 includes a plurality of cylinders 2, and an intake port 4 and an exhaust port 5 are opened in a combustion chamber 3 of each cylinder 2, and in the illustrated example, two intake ports 4 and two exhaust ports 5 are opened. ing. The intake ports 4 and the exhaust ports 5 are opened and closed by intake valves 6 and exhaust valves 7, respectively. The intake port 4 is connected to the intake passage 11 for each cylinder on the downstream side of the intake passage 10, and the exhaust port 5 is connected to the exhaust passage 13 for each cylinder on the upstream side of the exhaust passage 12.

【0012】また、エンジンに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。
Further, the engine has an exhaust turbocharger 15
Is provided. The exhaust turbocharger 15 includes a turbine 15a arranged in the exhaust passage 12 and an intake passage 10
And a compressor 15b connected to the turbine 15a via a shaft 15c. The turbine 15a is rotated by exhaust energy, and the compressor 15b is rotated in conjunction therewith to supercharge intake air. It has become.

【0013】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。
The compressor 1 in the intake passage 10
An intercooler 16 for cooling the supercharged air is provided downstream of 5b.
Is provided. Further, in the intake passage 10, an air cleaner 17, an air flow meter 18 for detecting the intake flow rate,
A throttle valve 19 for adjusting the intake flow rate according to accelerator operation and the like, an injector 20 for injecting and supplying fuel, and the like are provided.

【0014】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。
A transmission 25 is connected to the output shaft of the engine.
The final reducer 26 is connected to the output side of the
A wheel 28 is connected to the wheel via an axle 27.

【0015】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は無段変速機により構
成され、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4
0とを有している。
FIG. 2 shows the structure of the transmission 25, which is composed of a continuously variable transmission. In this embodiment, a toroidal type continuously variable transmission 40 is used.
It is configured using. That is, the transmission 25 is connected to the output shaft of the engine to perform a torque increasing action, the planetary gear mechanism 31 as a speed reducer to which the output of the torque converter 30 is transmitted, and the rotation of the engine. Toroidal-type continuously variable transmission 4 that receives the input of
It has 0 and.

【0016】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。
The planetary gear mechanism 31 comprises a forward planetary gear mechanism 32 and a reverse planetary gear mechanism 33. The sun gear 34 shared by these is connected to the turbine shaft 35 of the torque converter, while the forward planetary gear mechanism 31 is connected. Gear mechanism 3
The second ring gear is connected to the output shaft 50 via the forward clutch 36 and the one-way clutch 37, and the ring gear of the reverse planetary gear mechanism 33 is connected to the output shaft 50 via the reverse clutch 38.
It is possible to switch between forward and reverse by the operation of 6, 38.

【0017】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の当接箇所が変位して、変速比が変更されるよう
になっている。
Further, the continuously variable transmission 40 has a first transmission unit 41 and a second transmission unit 42, and these transmission units 41, 42 have the same structure, and each of the output shafts has the same structure. An input disc 43 rotatably provided on the shaft 50 and the input disc 43;
And an output disk 44 which is arranged to face the output shaft 50 and rotates integrally with the output shaft 50, and a pair of rollers 45 which are arranged between the input / output disks 43 and 44. The roller 45
Is rotated in contact with both disks 43 and 44 so as to transmit the rotation of the input disk 43 to the output disk 44, and is tiltable. Then, the roller 45 is tilted by a hydraulic drive mechanism (not shown) and its installation angle is changed, so that the contact position of the roller 45 with respect to both the disks 43 and 44 is displaced, and the gear ratio is changed. It has become so.

【0018】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。
The input disks 43 of the transmission units 41 and 42 are arranged adjacent to each other, and an intermediate disk 46 is arranged between the input disks 43. The intermediate disk 46 and the input disks 43 are arranged between the input disks 43. In addition, a loading cam 47 that applies a pressing force corresponding to the input torque to the input disk 43 is interposed.

【0019】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。
In order to input the engine output to the input disk 43 of the continuously variable transmission 40, an input shaft 51 is arranged in parallel with the output shaft 50, and a first gear 52 is provided on one end side of the input shaft 51. A gear 55 is provided, which is connected to a hollow shaft 53 directly connected to the input side of the torque converter 30 via a switching clutch 54, and an idle gear 56 meshes with the gear 55.
The first gear 52 is in mesh with 6. The input shaft 51
A second gear 57 is provided on the other end side of the second gear 57.
A gear 58 provided on the intermediate disk 46 meshes with the gear 7.

【0020】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。
According to the transmission 25, when the switching clutch 54 is released, the hollow shaft 5 is released.
The transmission of rotation between the engine 3 and the input shaft 51 of the continuously variable transmission 40 is cut off, and the engine output is transmitted to the output shaft 50 via the torque converter 30 and the planetary gear mechanism 31. on the other hand,
When the switching clutch 54 is engaged, the engine output is transmitted from the hollow shaft 53 to the input shaft 51 and then to the output shaft 50 via the continuously variable transmission 40. When the vehicle is traveling normally except when moving backward or starting, the switching clutch 5 is
By controlling a hydraulic drive mechanism (not shown) that tilts the roller 45 in the state where 4 is fastened, the gear ratio can be changed according to the traveling state.

【0021】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、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6
3等からの信号が入力されている。そして、上記ECU
60は、インジェクタ20からの燃料噴射量を制御等の
エンジン制御を行なう一方、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。
Control of the gear ratio and the like in the transmission 25 and control of the engine are performed by a control unit (ECU) 60 shown in FIG.
The control unit 60 includes the air flow meter 18, a throttle opening sensor 61 for detecting the opening of the throttle valve, an engine speed sensor 62 for detecting the engine speed, and a sensor 6 for detecting the output shaft speed of the transmission.
The signal from 3rd grade is input. And the above ECU
The engine control unit 60 controls the fuel injection amount from the injector 20 and controls the gear ratio of the continuously variable transmission 40 according to a running condition according to a preset gear ratio control characteristic. Has become.

【0022】このパワーユニットにおいて、エンジンの
幾何学的圧縮比は一般の過給エンジンの幾何学的圧縮比
(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。
In this power unit, the geometric compression ratio of the engine is larger than the geometric compression ratio of a general supercharged engine (8.5 or less), and is set to a high compression ratio of 9 or more.

【0023】また、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3に示すご
とく、膨張比が略幾何学的圧縮比となるように排気弁は
下死点付近で開き、上死点付近で閉じるように設定され
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、具体的には
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。
Further, the intake valve closing timing is set so that the effective compression ratio becomes smaller than the expansion ratio at least in the low speed region in the supercharging region. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the exhaust valve is set to open near the bottom dead center and closed near the top dead center so that the expansion ratio becomes a substantially geometric compression ratio, while the intake valve It is set to open near top dead center and close at a certain time later than bottom dead center. Specifically, the intake valve closing timing IC defined with a 1 mm lift is 50 degrees or more after bottom dead center in crank angle. It is set late. By delaying the intake valve closing timing to this extent, the blowback of the intake occurs at the end of intake, and the effective compression ratio becomes sufficiently smaller than the expansion ratio, and the knocking suppression effect described later is effectively obtained. It is what is done.

【0024】なお、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。
In this embodiment, the opening / closing timing of the intake / exhaust valve is fixed, but a valve timing variable mechanism for changing the opening / closing timing of both the intake valve and the intake / exhaust valve is provided, and at least The opening / closing timing may be controlled according to the operating state while making the effective compression ratio smaller than the expansion ratio in the low speed region of the supercharging region. Further, as the setting such that the effective compression ratio becomes smaller than the expansion ratio, the intake valve closing timing may be set earlier than the bottom dead center.

【0025】一方、上記無段変速機の特性は、上記過給
域における低速域で平坦路のときの定常走行が行なわれ
るように設定されている。
On the other hand, the characteristics of the continuously variable transmission are set so that steady running is performed on a flat road in the low speed region of the supercharging region.

【0026】すなわち、無段変速機の制御においては、
例えば図4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。
That is, in controlling the continuously variable transmission,
For example, as shown in FIG. 4, a map of the gear ratio control characteristic in which the output rotation speed and the throttle opening are associated with the input rotation speed (engine rotation speed) is set, and the actual output rotation speed and the throttle are set based on this map. The gear ratio is controlled according to the opening. In this case, the continuously variable transmission has a relatively high degree of freedom in setting the gear ratio control characteristic, and thus the engine operating state during steady running can be adjusted relatively freely.

【0027】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6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A(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Aを辿るように、無段
変速機の変速比制御特性が設定されている。
Therefore, the gear ratio control characteristic is set so that steady running is performed on a flat road in the low speed and high load region. That is, in the map of the operating state shown in FIG. 6 which will be described in detail later, the line A (line indicated by a thick solid line) passing through the low speed and high load region is set as the steady running line, and the operating state is set to the above line by controlling the gear ratio. The gear ratio control characteristic of the continuously variable transmission is set so as to follow A.

【0028】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。
The low speed region is a region where the engine speed is at least 3000 rpm (1/2 of the rated speed) or less.

【0029】以上のような当実施例のパワーユニットに
よると、大幅に燃費が改善されるもので、その作用を次
に説明する。
According to the power unit of this embodiment as described above, the fuel consumption is greatly improved, and its operation will be described below.

【0030】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(ピストン等の摺動部分の摩擦や各種補機の駆動等に
よる損失分の平均有効圧力)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。
The indicated fuel consumption rate (fuel consumption rate of the work for the piston) is bi, the average effective pressure is Pe, and the friction loss average effective pressure (the average effective amount of loss due to friction of sliding parts such as pistons and driving of various auxiliary machines). If the pressure) is Pf, the net fuel consumption rate be of the engine be is as follows.

【0031】[0031]

【数1】be ={(Pe +Pf )/Pe }×bi 従って、正味燃費率be を小さくするには、図示燃費率
bi を小さくし、また平均有効圧力Pe を大きく、摩擦
損失有効圧力Pf を小さくすればよい。
[Equation 1] be = {(Pe + Pf) / Pe} × bi Therefore, in order to reduce the net fuel consumption rate be, the indicated fuel consumption rate bi is decreased, the average effective pressure Pe is increased, and the friction loss effective pressure Pf is increased. You can make it smaller.

【0032】また、図5は、エンジンの軸トルクと上記
摩擦損失有効圧力Pf に相当する抵抗トルクとの関係
を、過給機を有しない自然吸気エンジンの場合と、機械
式過給機を備えたエンジンの場合と、ターボ過給機を備
えたエンジンの場合とについて示している。この図のよ
うに、自然吸気エンジンの場合は軸トルクが大きくなる
につれて抵抗トルクが小さくなる。機械式過給機を設け
た場合は、軸トルクが大きくなると抵抗トルクが増大す
る。一方、ターボ過給機を設けた場合、ターボ過給機は
低抵抗であるため、軸トルクが大きいときの抵抗トルク
が小さい。
FIG. 5 shows the relationship between the axial torque of the engine and the resistance torque corresponding to the friction loss effective pressure Pf in the case of a naturally aspirated engine without a supercharger and with a mechanical supercharger. It shows the case of the engine and the case of the engine provided with the turbocharger. As shown in this figure, in the case of a naturally aspirated engine, the resistance torque decreases as the shaft torque increases. When the mechanical supercharger is provided, the resistance torque increases as the shaft torque increases. On the other hand, when the turbocharger is provided, the resistance torque of the turbocharger is small when the axial torque is large because the turbocharger has low resistance.

【0033】上記数1式および図5に基づき、燃費に関
して上記各種エンジンを比較すると、先ず自然吸気エン
ジンの場合、エンジンの軸トルクを大きくするほど、平
均有効圧力Pe が大きくなるとともに摩擦損失有効圧力
Pf が小さくなって、上記数1中の{(Pe +Pf )/
Pe }が小さくなる。しかし、自然吸気エンジンでは高
負荷時に軸トルクを稼ぐには燃料を増量して空燃比をエ
ンリッチとする必要となり、これによって図示燃費率b
i が大きくなるため、正味燃費率be が大きくなる。
Comparing the various engines in terms of fuel consumption based on the above equation 1 and FIG. 5, first, in the case of a naturally aspirated engine, the larger the axial torque of the engine, the larger the average effective pressure Pe and the friction loss effective pressure. As Pf becomes smaller, {(Pe + Pf) /
Pe} becomes small. However, in a naturally aspirated engine, it is necessary to increase the amount of fuel and enrich the air-fuel ratio in order to earn axial torque at high load, which results in the indicated fuel consumption rate b.
Since i becomes large, the net fuel consumption rate be becomes large.

【0034】また、機械式過給機付エンジンの場合、過
給により充填量が高められるため、小排気量でも大排気
量の自然吸気エンジンと同等のトルクが得られる。しか
し、軸トルクが大きくなると摩擦損失有効圧力Pf が増
大し、燃費低減に不利となる。
Further, in the case of an engine with a mechanical supercharger, since the filling amount is increased by supercharging, a torque equivalent to that of a naturally aspirated engine with a large displacement can be obtained even with a small displacement. However, when the shaft torque increases, the friction loss effective pressure Pf increases, which is disadvantageous for reducing fuel consumption.

【0035】これに対し、ターボ過給機付エンジンの場
合、過給により、図示燃費率bi を小さく保ちつつ平均
有効圧力Pe を充分に大きくすることができ、しかも、
ターボ過給機は機械式過給機と比べて低抵抗であって、
軸トルクが大きくなっても摩擦損失有効圧力Pf が増大
することがない。従って、高トルク域で正味燃費率be
が大幅に低減されることとなる。
On the other hand, in the case of the turbocharged engine, the average effective pressure Pe can be sufficiently increased while keeping the indicated fuel consumption rate bi small by supercharging.
The turbocharger has lower resistance than the mechanical supercharger,
Even if the shaft torque increases, the effective friction loss pressure Pf does not increase. Therefore, in the high torque range, the net fuel consumption rate be
Will be significantly reduced.

【0036】さらに、吸気弁閉時期が遅くされることに
よって有効圧縮比が膨張比よりも小さくされていること
と、幾何学的圧縮比が高圧縮比とされていることとによ
り、より一層低燃費化される。
Further, since the effective compression ratio is made smaller than the expansion ratio by delaying the intake valve closing timing, and the geometric compression ratio is made high, it becomes even lower. Fuel consumption is improved.

【0037】すなわち、吸気弁閉時期を遅くし、例えば
1mmリフト時をもって定義した吸気弁閉時期をクランク
角で下死点後50°以上に設定すると、有効圧縮比が膨
張比と比べて充分に小さくなり、圧縮による温度上昇が
抑制されて耐ノック性が高められる。そして、このよう
に耐ノック性が高められつつ、膨張比は大きくされるこ
とにより、燃費がさらに改善されることとなる。
That is, if the intake valve closing timing is delayed and the intake valve closing timing defined for a lift of 1 mm is set to 50 ° or more after the bottom dead center at the crank angle, the effective compression ratio is sufficiently higher than the expansion ratio. It becomes smaller, the temperature rise due to compression is suppressed, and the knock resistance is improved. The fuel consumption is further improved by increasing the expansion ratio while improving the knock resistance in this way.

【0038】また、図6は、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)と、前記のような無段
変速機の変速比制御特性による定常走行ライン(太い実
線)Aと、手動変速機等を用いた従来の一般的な変速機
の設定による定常走行ライン(一点鎖線)Bと、等馬力
ライン(破線で示す多数の曲線)とを示している。
Further, FIG. 6 shows a constant fuel consumption rate line of the net fuel consumption rate (a large number of curves shown by thin solid lines) and a steady running line (thick solid line) A by the gear ratio control characteristic of the continuously variable transmission as described above. And a steady running line (one-dot chain line) B by setting of a conventional general transmission using a manual transmission and the like, and an equal horsepower line (a large number of curves shown by broken lines).

【0039】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1
5で過給を行なうことにより、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b
min となる領域)となって、この領域での正味燃費率が
大幅に低くなる。
As shown in this figure, the net fuel consumption rate becomes low in the low speed and high load range, and in particular, as described above, the turbocharger 1
By supercharging at 5, the high-load side region of the supercharging region in the low speed region is the optimum fuel consumption region (the net fuel consumption rate is the minimum value b
This is the region where min is reached), and the net fuel consumption rate in this region is significantly reduced.

【0040】そして、当実施例のパワーユニットにおい
ては、上記定常走行ラインAが過給域における低速域を
通るように無段変速機40の変速比の特性が設定される
ことにより、大幅な燃費改善効果が得られる。
In the power unit of the present embodiment, the characteristic of the gear ratio of the continuously variable transmission 40 is set so that the steady running line A passes through the low speed region in the supercharging region, so that the fuel efficiency is greatly improved. The effect is obtained.

【0041】つまり、燃費改善のためには、正味燃費率
の小さい運転領域で多く運転されることが要求される
が、従来の一般的な設定によると、定常走行ラインB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。これに対し、当実施例では、無段変速機を用い、そ
の変速比制御特性を調整し、定常走行ラインAが過給域
における低速域を通るように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。
That is, in order to improve the fuel consumption, it is required to drive a large amount in a driving region where the net fuel consumption rate is small. However, according to the conventional general setting, the steady running line B is larger than the optimum fuel consumption region. Since the driving range is far away, the frequency of use of the driving range having a small net fuel consumption rate is reduced. On the other hand, in the present embodiment, the continuously variable transmission is used, the gear ratio control characteristic thereof is adjusted, and the steady running line A is set to pass through the low speed region in the supercharging region.
The frequency of driving in the low fuel consumption region where the net fuel consumption rate is low increases.

【0042】また、上記ターボ過給機15は機械式過給
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、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。従って、過給レスポンスが悪くて
も変速比の変化による回転数上昇で馬力が稼がれ、低速
走行性能および加速性能が確保されることとなる。
Further, the turbocharger 15 is inferior to the mechanical supercharger in terms of low-speed torque and response, but
This is supplemented by the gear ratio control of the continuously variable transmission 40. Specifically, when the throttle opening (accelerator pedal depression amount) is increased, the gear ratio is changed by the gear ratio control of the continuously variable transmission 40 in accordance with the increase, that is, the load. As the engine speed is increased in accordance with the increase of, the horsepower is increased as compared with the case where only the load is increased. Therefore, even if the supercharging response is poor, the horsepower is earned by the increase in the number of revolutions due to the change in the gear ratio, and the low speed traveling performance and the acceleration performance are secured.

【0043】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。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。
The specific structure of the power unit of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the transmission is provided with the toroidal type continuously variable transmission 40, but a belt type continuously variable transmission may be used.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明は、エンジンに排気ターボ過給機
を設けるとともに、エンジンに接続される変速機を無段
変速機により構成し、その変速比制御特性を、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
うに設定しているため、排気ターボ過給機が用いられる
ことによって抵抗損失が小さく保たれつつ、過給により
有効圧縮比が高められることにより、過給域における低
速域に存在する低燃費領域の燃費を充分に低減すること
ができ、しかも、上記無段変速機の上記特性に基づく変
速比制御によって燃費の低い過給域の低速域が多用され
ようになり、燃費低減効果を充分に発揮させることがで
きる。その上、ターボ過給機が低速トルクおよびレスポ
ンスにおいて機械式過給機より劣る点は無段変速機の制
御により補われ、低速域での加速性能等を高めることが
できる。
According to the present invention, an exhaust gas turbocharger is provided in an engine, and a transmission connected to the engine is constituted by a continuously variable transmission, and its gear ratio control characteristics are controlled in a low speed range in the supercharging range. Since it is set to perform steady running on a flat road, supercharging boosts the effective compression ratio while maintaining low resistance loss by using an exhaust turbocharger. It is possible to sufficiently reduce the fuel consumption in the low fuel consumption region existing in the low speed region of the region, and moreover, the low speed region of the supercharging region where the fuel consumption is low is often used by the gear ratio control based on the above characteristics of the continuously variable transmission Therefore, the fuel consumption reduction effect can be sufficiently exerted. In addition, the turbocharger is inferior to the mechanical supercharger in low-speed torque and response, which is compensated by the control of the continuously variable transmission, and the acceleration performance and the like in the low-speed range can be improved.

【0045】また、請求項2に記載のように少なくとも
高負荷域で有効圧縮比が膨張比よりも小さくなるよう設
定し、例えば請求項3に記載のように1mmリフト時をも
って定義したエンジンの吸気弁閉時期をクランク角で下
死点後50°以上に設定しておくと、過給が行われる高
負荷域でのノッキングを充分に抑制して、上記の効果を
有効に発揮させることができる。
Further, as described in claim 2, it is set so that the effective compression ratio becomes smaller than the expansion ratio at least in the high load region, and, for example, as described in claim 3, the intake air of the engine defined when the lift is 1 mm. If the valve closing timing is set to 50 ° or more after the bottom dead center in the crank angle, knocking in the high load range where supercharging is performed can be sufficiently suppressed, and the above effect can be effectively exhibited. .

【0046】さらに、請求項4に記載のようにエンジン
の幾何学的的圧縮比を9以上の高圧縮比とすると、熱効
率を高めて、燃費をより一層低減することができる。
Further, when the geometrical compression ratio of the engine is set to a high compression ratio of 9 or more as described in claim 4, thermal efficiency can be improved and fuel consumption can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic diagram of an overall structure of a power unit according to an embodiment of the present invention.

【図2】変速機の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a transmission.

【図3】バルブタイミングを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing valve timing.

【図4】無段変速機の制御マップを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a control map of the continuously variable transmission.

【図5】エンジンの軸トルクと抵抗トルクとの関係を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an engine axial torque and a resistance torque.

【図6】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。
FIG. 6 is a diagram showing a steady running line, an equal fuel consumption line, and an equal horsepower line.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 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 1 Engine Main Body 6 Intake Valve 10 Intake Passage 12 Exhaust Passage 15 Exhaust Turbocharger 25 Transmission 40 Toroidal Continuously Variable Transmission 60 Control Unit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガソリンエンジンに排気ターボ過給機を
設けるとともに、エンジンに接続される変速機を無段変
速機により構成し、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車両のパワーユニット。
1. A gasoline engine equipped with an exhaust turbocharger, the transmission connected to the engine is a continuously variable transmission, and the gear ratio of the continuously variable transmission is changed according to operating conditions. A power unit for a vehicle, wherein a ratio control characteristic is set so that steady running is performed on a flat road in a low speed region in a supercharging region.
【請求項2】 少なくともエンジンの過給域における低
速域から高速域にわたる運転領域で、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遅
く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。
2. The intake valve closing timing is set to be late so that the effective compression ratio of the engine becomes smaller than the expansion ratio in at least the operating range of the supercharging range of the engine from the low speed range to the high speed range. Item 2. A vehicle power unit according to item 1.
【請求項3】 エンジンの有効圧縮比が膨張比よりも小
さくなるようにする設定として、1mmリフト時をもって
定義した吸気弁閉時期をクランク角で下死点後50°以
上に設定し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。
3. The intake valve closing timing defined for a 1 mm lift is set to 50 ° or more after bottom dead center in crank angle as a setting for making the effective compression ratio of the engine smaller than the expansion ratio. The power unit for a vehicle according to claim 1 or 2.
【請求項4】 エンジンの幾何学的圧縮比を9以上に設
定したことを特徴とする請求項3記載の車両のパワーユ
ニット。
4. The power unit for a vehicle according to claim 3, wherein the geometric compression ratio of the engine is set to 9 or more.
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