JPH0343625A - 機械式過給機のクラッチ制御装置 - 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） 本発明は、吸気系にエンジン出力軸によりクラッチを介
して駆動される機械式過給機が備えられたエンジンにお
ける過給機のクラッチ制御装置に関する。

（従来の技術〉 近年、車両用等のエンジンにおいては、吸気充填効率を
高めて出力性能を向上させるため、吸気系に過給機が備
えられる場合が多くなっており、この過給機として、排
気ガスのエネルギによって駆動される排気ターボ過給機
と、エンジン出力軸によって駆動される機械式過給機と
が一般に用いられている。

これらのうち、機械式過給機を用いる場合は、エンジン
出力軸から過給機に至る駆動系統にクラッチを介設し、
該クラッチをエンジンの負荷に応じて断接制御すること
により、高出力が要求される高負荷領域では過給機を作
動させて吸気充填Ｉを増大させると共に、低負荷領域で
は過給機を停止させて駆動損失の低減を図ることが行わ
れる。そして、この過給機が停止される低負荷領域では
、該過給機をバイパスするバイパス通路に設けたバルブ
を開き、シリンダ側からの吸入作用によって所要量の吸
気をエンジンに供給するように構成される。

ところで、上記のようにエンジンの運転領域に応じてク
ラッチを断接することにより過給機の作動、非作動を制
御するようにした場合、低負荷領域から高負荷領域への
移行時等においてクラッチを接続したときに、過給機が
停止状態からエンジン回転数に比例した回転数（例えば
エンジン回転数の１，５倍〉まで急速に回転上昇するこ
とになるが、そのときエンジン出力軸に大きな負荷が急
激に作用し、そのためエンジン出力が一時的に落ち込ん
でショックが発生するのである。また、このクラッチ接
続時には、該クラッチの駆動側部材と従動側部材とが強
く押し付けられた状態で、しかも大きな相対速度で互い
に摺動することになるので、これらの部材が早期に摩耗
し、クラッチとしての十分な耐久性が得られないことに
なる。

このような問題に対し、例えば実開昭６２−１２７３３
号公報によれば、過給機の非作動領域から作動領域への
移行時にクラッチを断続的に接続させるようにしたもの
が示されている。これによれば、過給機が停止状態から
エンジン回転数に比例する回転数まで複数回に分けて回
転上昇されることになって、過給機の作動開始時におけ
るショックの低減効果が期待できる。

（発明が解決しようとする課Ｍ） しかし、上記公報に示されたものにおいても、クラッチ
の接続時、特に断続的な接続動作の最初の接続動作時に
は、エンジン出力軸に大きな負荷が急激に作用するので
ショックの発生を避けることができず、また、該クラッ
チの駆動側部材と従動側部材とが強く押し付けられた状
態で大きな相対速度で摺動すると共に、このような接続
動作が複数回繰り返されることにより、耐久性の点にお
いても解決すべき課題が残ることになる。

そこで、本発明は、上記のようにエンジンの運転状態に
応じてクラッチを断接することにより過給機の作動、非
作動を制御するようにしたものにおいて、該過給機の非
作動領域から作動領域への移行時においてクラッチを接
続させるときに、適切に制御された半クラッチ状態を経
由させることにより、該クラッチ接続時におけるショッ
クの発生を抑制すると共に、該クラッチの耐久性の向上
を図ることを課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明では次のような手段を
用いる。

まず、本願の請求項１に係る発明（以下、第１発明とい
う）は、吸気系にエンジン出力軸によりクラッチを介し
て駆動される機械式過給機を備え、該過給機を所定の運
転領域で作動させるようにしたエンジンにおいて、該エ
ンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段を備
える一方、上記過給機の非作動領域から作動領域への移
行時に、上記クラッチを半クラッチ状態とすると共に、
その半クラッチ状態を上記検出手段によって検出される
エンジン回転数に応じて変更するクラッチ制御手段を備
えたことを特徴とする。

また、本願の請求項２に係る発明（以下、第２発明とい
う〉は、上記第１発明におけるクラッチ制御手段として
、過給機の非作動領域から作動領域への移行時にクラッ
チを半クラッチ状態とすると共に、その半クラッチ状態
におけるクラッチの締結度を、エンジン回転数が高いほ
ど強くする制御手段を備えたことを特徴とする。

また、本願の請求項３に係る発明（以下、第３発明とい
う）は、上記第１発明におけるクラッチ制御手段として
、過給機の非作動領域から作動領域への移行時にクラッ
チを半クラッチ状態とすると共に、その半クラッチ状態
の持続時間を、エンジン回転数が高いほど長くする制御
手段を備えたことを特徴とする。

さらに、本願の請求項４に係る発明（以下、第４発明と
いう〉は、上記第１発明におけるクラッチ制御手段とし
て、過給機の非作動領域から作動領域への移行時にクラ
ッチを半クラッチ状態とすると共に、エンジン回転数が
高いほど、半クラッチ状態におけるクラッチの締結度を
強くし且つその持続時間を長くする制御手段を備えたこ
とを特徴とする。

（作　　　用） 上記の構成によれば、第１〜第４発明のいずれにおいて
も、過給機の非作動領域から作動領域への移行時におい
てクラッチが接続されるときに、該クラッチが半クラッ
チ状態を経由して接続されることになるので、過給機の
回転数が停止状態からエンジン回転数に比例する所定回
転数まで比較的績やかに上昇することになって、該クラ
ッチないしエンジン出力軸に作用する負荷が軽減され、
これによりクラッチ接続時のショックが低減されること
になる。また、半クラッチ状態ではクラッチの駆動側部
材と従動側部材との締結度が小さいので、両部材が大き
な相対速度で摺動してもこれらの部材が早期に摩耗する
ことがなく、従って該クラッチの耐久性が向上すること
になる。

そして、第１発明においては、上記の半クラッチ状態が
エンジン回転数に応じて最適な状態に制御されると共に
、特に第２発明では、この半クラッチ状態の制御が、エ
ンジン回転数が高いほど締結度を強くするように行われ
るので、クラッチ接続時におけるショックが効果的に低
減され且つ該クラッチの耐久性の低下が抑制されると共
に、特にエンジン回転数が高い運転状態で過給機を作動
開始させるときに、該過給機の回転数が所定回転数まで
上昇するのに著しく長時間を要するといった不具合が回
避される。

また、第３発明に上れば、クラッチの締結時に、エンジ
ン回転数が高いほど半クラッチ状態の持続時間が長くな
るように制御されるので、特にエンジン回転数が低い運
転状態でのクラッチ接続時に、半クラッチ状態を必要以
上に長時間持続してクラッチの摩耗を促進したりするこ
となく、エンジン回転数が高い状態でのクラッチ接続時
にも、ショックが確実に低減されることになる。

さらに、第４発明によれば、クラッチ接続時に、エンジ
ン回転数が高いほど半クラッチ状態におけるクラッチの
締結度を強くし且つその持続時間を長くするように制御
されるので、上記第２、第３発明の作用が相乗されて、
クラッチ接続時におけるエンジン回転数の高低に拘らず
、常にショックを効果的に低減させ且つ耐久性の低下を
回避しながら、過給機が必要最小限の時間で停止状態か
ら所定回転数まで円滑且つ速やかに回転上昇されること
になる。

（実　施　例） 以下、図面に基いて本発明の詳細な説明する。なお、こ
の実施例は第１〜第４発明に共通の実施例である。

まず、第１図により本実施例に係るエンジンの吸気シス
テムについて説明すると、エンジン１に吸気を供給する
吸気通路２には、上流側からエアクリーナ３、過給機４
、インタークーラ５、エアフローメータ６及びスロット
ルバルブ７がそれぞれ配設されている。また、この吸気
通路２には、上記過給機４及びインタークーラ５をバイ
パスするバイパス通路８が設けられ、該バイパス通路８
にバイパスバルブ９が設けられている。

上記過給機４は、ルーツブロア型の機械式過給機であっ
て、エンジン１の出力軸（図示せず）により電磁クラッ
チ１０を介して駆動され、エアクリーナ３から吸気通路
２内に導入された吸気を加圧して、上記インタークーラ
５、エアフローメータ６及びスロットルバルブ７を介し
てエンジン１の燃焼室に圧送する。また、上記バイパス
バルブ９は、過給機４の非作動時には全開状態となって
、エンジン１のシリンダ測からの吸入作用によりバイパ
ス通路８を介して吸気を燃焼室に供給させると共に、過
給機４の作動時には開度が調節されて、バイパス通路８
を通ってエンジン１に供給される吸気量を調整すること
により、過給圧を最適値に制御する。

さらに、この吸気システムには、上記スロットルバルブ
７、バイパスバルブ９及び電磁クラッチ１０の作動を制
御するコントローラ１１が備えられ、該コントローラ１
１に、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ
１２がらの信号ａと、アクセル開度（アクセルペダル踏
み込み量）を検出するアクセル開度センサ１３がらの信
号すとが入力されるようになっている。

ここで、このコントローラ１１は、エンジン１と共にパ
ワープラントを構成する自動変速機２゜に備えられた油
圧コントロールユニット２１の変速用ソレノイドバルブ
２２〜２４及びロックアツプ用ソレノイドバルブ２５に
変速信号Ｃ及びロックアツプ信号ｄをそれぞれ出力して
、該自動変速機２０の変速制御及びロックアツプ制御を
も行うようになっており、これらの制御用として、上記
各入力信号ａ、ｂに加えて、当該車両の車速を検出する
車速センサ１４がらの信号ｅを入力するようになってい
る。

そして、該コントローラ１１は、上記センサ１３によっ
て検出されるアクセル開度と自動変速機２０の変速段と
に応じて上記電磁クラッチ１０の断接制御を行うと共に
、その接続時にはエンジン回転数に応じて該クラッチ１
０の半クラッチ制御を行い、また、該クラッチ１０の接
続領域（過給機４の作動領域）では、アクセル開度と変
速段とに応じてバイパスバルブ９の開度を調整すること
により過給圧の制御を行うようになっており、これらの
制御用として、上記電磁クラッチ１０とバイパスバルブ
９のアクチエエータ１５とに、クラッチ制御信号ｆ及び
バイパス制御信号ｇをそれぞれ出力する。また、この実
施例においては、スロットルバルブ７のアクチエエータ
１６にスロットル制御信号りを出力して、アクセル開度
等に応じたスロットルバルブ７の開閉制御をも行うよう
になっている。

次に、上記コントローラ１１による制御の具体的動作を
第２図以下の図面に従って説明する。

まず、第２図は制御のメインルーチンを示すフローチャ
ートであって、コントローラ１１は、このフローチャー
トのステップＳｌ〜Ｓ、に従って自動変速機２０のシフ
トアップ制御、シフトダウン制御及びロックアツプ制御
を行い、またステップＳ４で過給機制御として、上記の
クラッチ制御と過給圧制御とを行う。

ここで、上記シフトアップ制御及びシフトダウン制御は
、第１図に示すセンサ１３，１４によって検出されるア
クセル開度と車速とに応じて、油圧コントロールユニッ
ト２１の変速用ソレノイドバルブ２２〜２４に変速信号
Ｃを出力することにより、自動変速機２０の変速段を運
転状態に応じたｆ＆適突変速段設定するように行われ、
また、ロックアツプ制御も、アクセル開度と車速とに応
じてロックアツプ用ソレノイドバルブ２５にロックアツ
プ信号ｄを出力することにより、自動変速機２０に備え
られたトルクコンバータを運転状態に応じてロックアツ
プもしくはロックアツプ解除するように行われる。

また、コントローラ１１は、上記メインルーチンと並行
して、所定の周期で割り込みルーチンを実行する。この
割り込みルーチンは第３図のフローチャートに従って行
い、まずステップＳｌｌで第１図に示す各センサ１２〜
１４からの信号ａ。

ｂ、ｅを読込み、次いでステップＳ　１２＋　３１３で
、自動変速機２０の油圧コントロールユニット２１にお
ける変速用及びロックアツプ用のソレノイドバルブ２２
〜２４．２５に変速信号Ｃ及びロックアツプ信号ｄをそ
れぞれ出力する。また、ステップＳＩ４で後述するクラ
ッチ制御で用いられる半クラッチタイマのカウント値下
に１を加算し、さらにステップＳＩ５で過給機制御信号
として、電磁クラッチ１０及びバイパスバルブ９のアク
チュエータ１５にクラッチ制御信号ｆ及びバイパス制御
信号ｇをそれぞれ出力する。

一方、第２図のメインルーチンにおけるステップＳ４の
過給機制御は、第４図にフローチャートを示すサブルー
チンにより行われる。

この制御においては、まずステップＳ２１〜Ｓ２３で自
動変速機２０の変速段を判定し、次いでステップＳ２４
〜Ｓ２７でアクセル開度Ａが各変速段毎に設定された所
定開度より大きいか否かを判定する。そして、アクセル
開度Ａが１速では７０％以下のとき、２速では６０％以
下のとき、３速では４０％以下のとき、さらに４速では
３０％以下のときに、ステップ８２８以下を実行するこ
となく制御をリターンする。これにより、第５図に示す
ように、各変速段において、アクセル開度が上記各所定
開度以下の低負荷領域で、電磁クラッチ１０がＯＦＦの
状態に保持されて過給ｔＲ４が駆動されないことになり
、また、この低負荷領域ではバイパスバルブ９が全開状
態に保持されて、吸気はシリンダ側からの吸入作用によ
りバイパス通路８を通ってエンジ１に供給されることに
なる。

一方、自動変速機２０の各変速段において、アクセル開
度Ａが上記の各所定開度より大きいとき、つまりエンジ
ン１の負荷が各変速段毎に設定された所定負荷より大き
い高負荷領域においては、コントローラ１１は、ステッ
プ３２８以下を実行し、まず、ステップＳ２８で予め設
定された印加電圧マツプから電磁クラッチ１０に対する
印加電圧Ｖを読み取り、次いで、ステップＳ２９で半ク
ラッチ時間マツプからクラッチ接続時における半クラッ
チ状態の持続時間〈半クラッチ時間）Ｔｓを読み収る。

その場合に、“上記印加電圧マツプは、第６図に示すよ
うに、電磁クラッチ１０が完全に締結される完全締結電
圧Ｖｃより小さな範囲で、エンジン回転数が高いほど印
加電圧■が高くなるように設定されており、また半クラ
ッチ時間マツプは、第７図に示すように、エンジン回転
数が高くなるほど半クラッチ時間Ｔｓが長くなるように
設定されている。

次に、コントローラ１１は、ステップＳｈｏで、第３図
の割り込みルーチンのステップＳ１４でカウントされて
いる半クラッチタイマのカウント値Ｔが上記のマツプか
ら読み取った半クラッチ時間ＴＳを超えたか否かを判定
する。その場合に、この半クラッチタイマは、上記ステ
ップ３２４〜Ｓ２７のいずれかでアクセル開度Ａが所定
開度より大きくなったことが判定された時点からカウン
トを開始し、そのカウント値Ｔが半クラッチ時間Ｔｓを
超えたときにステップＳ３１を実行して、電磁クラッチ
１０に対する印加電圧Ｖを該クラッチ１０が完全に締結
される完全締結電圧Ｖｃに設定する。

そして、上記ステップ９２８でマツプから読み取った印
加電圧ＶもしくはステップＳ３１で設定した完全締結電
圧Ｖｃで電磁クラッチ１０が締結されるように、上記割
り込みルーチンにおけるステップＳ１５で該電磁クラッ
チ１０にクラッチ制御信号ｆを出力する。

これにより、電磁クラッチ１０は、アクセル開度Ａが各
変速段毎に設定された所定開度より大きくなったときに
、まず半クラッチ時間Ｔｓが経過するまでは完全締結電
圧Ｖｃより小さな印加電圧Ｖで締結されて、半クラッチ
状態とされると共に、上記半クラッチ時間Ｔｓが経過し
た時点で完全に締結されることになって、クラッチ接続
時に半クラッチ状態を経由することになる。従って、過
給機４の非作動領域から作動領域への移行時において電
磁クラッチ１０が接続されるときに、エンジン出力軸に
大きな負荷が急激に作用することが回避されてショック
が低減され、また、電磁クラッチ１０の駆動側部材と従
動側部材とが強く締結された状態で大きな相対速度で摺
動することによる早期摩耗が防止されることになる。

そして、特に半クラッチ状態とする印加電圧Ｖはエンジ
ン回転数が高いほど高くされ、また半クラッチ時間Ｔｓ
はエンジン回転数が高いほど長くされるので、第８，９
図に示すように、電磁クラッチ１０は、エンジン回転数
が高い場合には該回転数が低い場合よりも、半クラッチ
状態における締結度が強くされ且つその持続時間が長く
されることになる。これにより、エンジン回転数が高い
場合に、この回転数の例えば１，５倍の所定回転数まで
過給機４の回転が上昇されるのに著しく長時間を要した
り、また、エンジン回転数が低い場合に不必要に半クラ
ッチ時間が長くなるといった不具合が防止されて、エン
ジン回転数の高低に拘らず、常にクラッチ接続時のショ
ックを効果的に低減し且つ該クラッチ１０の耐久性の低
下を回避しながら、過給機４が円滑且つ速やかに作動を
開始することになる。

なお、過給機４の作動領域においては、コントローラ１
１は上記のクラッチ制御に続いて過給圧制御を行う、つ
まり、第４図のフローチャートのステップＳＳＺで、第
１０図に示すマツプからアクセル開度と自動変速機２０
の変速段とに応じた目標過給圧を読み取り、次いでステ
ップ３３３で、第１１図に示すマツプからアクセル踏み
込み速度に応じたゲインを読み取って、このゲインを積
算することにより上記目標過給圧を補正する。さらに、
ステップＳ３４で、この補正した目標過給圧が得られる
バイパスバルブ９の開度を第１２図のマツプから読み取
る。そして、この開度となるように第３図の割り込みル
ーチンでバイパス制御信号ｇを出力することにより、過
給機４の作動時にエンジン１に供給される吸気の過給圧
が運転状態に応じた最適な値に制御する。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、エンジン出力軸により
クラッチを介して駆動される機械式過給機が備えられた
エンジンにおいて、上記過給機の非作動領域から作動領
域への移行時において上記クラッチを接続するときに、
該クラッチの半クラッチ状態を経由させると共に、その
半クラッチの状態をエンジン回転数に応じて適切に制御
するようにしたので、クラッチ接続時におけるエンジン
回転数の高低に拘らず、常にクラッチ接続時のショック
が効果的に低減され、且つ該クラッチの耐久性の低下が
防止されると共に、必要最小限の時間で過給機が円滑且
つ速やかに作動を開始することになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はエンジン
の吸気系と変速機の制御システムを示すシステム図、第
２図は該システムに対する制御のメインルーチンを示す
フローチャート図、第３図は同じく割り込みルーチンを
示すフローチャート図、第４図は過給機制御のサブルー
チンを示すフローチャート図、第５〜７図はこの過給機
制御で用いられるマツプの説明図、第８．９図はこの制
御によるクラッチ接続時の締結度の変化と過給機の回転
数の変化をそれぞれ示すグラフ、第１０〜１２図は過給
圧制御で用いられるマツプの説明図である。 ４・・・過給機、１０・・・クラッチ、１１・・・クラ
ッチ制御手段（コントローラ）、１２・・・エンジン回
転数検出手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気系にエンジン出力軸によりクラッチを介して
   駆動される機械式過給機を備え、該過給機を所定の運転
   領域で作動させるようにしたエンジンにおいて、エンジ
   ン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、上記過
   給機の非作動領域から作動領域への移行時に、上記クラ
   ッチを半クラッチ状態とすると共に、その半クラッチ状
   態を上記検出手段によって検出されるエンジン回転数に
   応じて変更するクラッチ制御手段とを備えたことを特徴
   とする機械式過給機のクラッチ制御装置。
2. （２）吸気系にエンジン出力軸によりクラッチを介して
   駆動される機械式過給機を備え、該過給機を所定の運転
   領域で作動させるようにしたエンジンにおいて、エンジ
   ン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、上記過
   給機の非作動領域から作動領域への移行時に、上記クラ
   ッチを半クラッチ状態とすると共に、その半クラッチ状
   態におけるクラッチの締結度を、上記検出手段によって
   検出されるエンジン回転数が高いほど強くするクラッチ
   制御手段とを備えたことを特徴とする機械式過給機のク
   ラッチ制御装置。
3. （３）吸気系にエンジン出力軸によりクラッチを介して
   駆動される機械式過給機を備え、該過給機を所定の運転
   領域で作動させるようにしたエンジンにおいて、エンジ
   ン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、上記過
   給機の非作動領域から作動領域への移行時に、上記クラ
   ッチを半クラッチ状態とすると共に、その半クラッチ状
   態の持続時間を、上記検出手段によって検出されるエン
   ジン回転数が高いほど長くするクラッチ制御手段とを備
   えたことを特徴とする機械式過給機のクラッチ制御装置
   。
4. （４）吸気系にエンジン出力軸によりクラッチを介して
   駆動される機械式過給機を備え、該過給機を所定の運転
   領域で作動させるようにしたエンジンにおいて、エンジ
   ン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、上記過
   給機の非作動領域から作動領域への移行時に、上記クラ
   ッチを半クラッチ状態とすると共に、上記検出手段によ
   って検出されるエンジン回転数が高いほど、半クラッチ
   状態におけるクラッチの締結度を強くし且つその持続時
   間を長くするクラッチ制御手段とを備えたことを特徴と
   する機械式過給機のクラッチ制御装置。