JPS60231049A - 内燃機関の補機駆動装置 - 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】 く技術分野） 本発明は内燃機関の補機を駆動する装置、特に変速機構
を備えた補機駆動装置の制御装置に関する。

く背景技術〉 ウォータポンプ、冷却用ファン、オルタネータ。

エアコン用コンプレッサ、パワーステアリング用ポンプ
等の補機を駆動する装置は、例えば往復動内需機関の出
力軸であるクランク軸の回転を補機駆動系に伝達する構
成となっている。

しかしクランク軸の回転を線型的に関連させて補機を駆
動させると、機関の低速回転域において補機の回転速度
が不充分となり、また高速回転域においては補機の過回
転を招いて補機の摩擦損失が増大し燃費を悪化させると
共に補機の耐久性を劣化させる不都合が生じ冨い。

そこでこのような不都合を回避するために、りランク軸
と補機駆動軸との間の動力伝達系に変速機構を設け、こ
れを機関回転速度或いは補機負荷に応じて変速比（機関
出力軸の回転速度ＮＯに対する補機の回転速度Ｎ７の比
）を切換制御する構成のものもみられるようになってい
る。

その−例として特公昭５７−５８５４６号公報開示のも
のが挙げられる。このものは所定値より高い機関回転速
度領域では低変速比を選択して補機の過回転を防止し、
またそれ以外の低速回転速度領域では高変速比を選択し
て、補機の回転不足による不都合例えばオルタネータの
場合は出力電流不足、エアコンの場合は冷房不足を招く
ようなことを防止する。

かかる従来のものはその限りにおいて有効な作用を営む
ものではあるが、補機の負荷に拘わらず、予め一定に設
定された切換回転速度を境に変速比が切換制御されるた
め、機関低速回転域での補機出力を増大しようとして切
換回転速度を高めに設定すると、補機は切換回転速度ま
で高変速比で駆動されることになる。機関の摩擦損失を
考える場合、補機駆動による損失は大きな因子で、この
場合当然のことながら、補機回転速度が増大する程摩擦
損失も大きく、従って必要もなく補機を高変速比で回転
させると、摩擦損失が増大し、燃費が悪化する。

一方、逆に燃費向上をめざして切換回転速度を低く設定
すると、機関低速回転域で補機の要求負荷が小さいとき
は問題ないとしても、補機要求出力が大きい場合は、エ
アコンであればｈ′ンプレッサが充分に作動せず冷房が
効かなくなり、またオルタネータであれば出力電流が不
足してバッテリあがりを生ずる等の、いわゆる作動不良
を生ずるということも考えられる。

そこで本出願人は、特願昭５８−１７５５５７号として
、補機の負荷状態に応じて変速比切換回転速度を変化さ
せることにより、補機の要求出力が小さいときは低めの
切換回転速度から補機を低速比で駆動して燃費向上を図
る一方、補機の要求出力が増大したときは高めの切換回
転速度まで補機を高変速比で駆動して作動不良防止を図
るようにした補機駆動装置を提供した。

しかしこのものでは補機の負荷が所定値に達すると直ち
に変速比が切り換わる構造になっていたから、例えば補
機の負荷が増大することによる機関の消費馬力の上昇と
、低変速比への切換により補機の回転速度の上昇に基づ
く消費馬力の上昇とが同期する場合が生じ、このような
とき変速比切換時の機関に与える衝撃的な負荷増大によ
ってショックが大となり、パワートレイン及び車体に作
用する衝撃的振動が増大して運転性を損なうという不都
合の発生を心配するものであった。

（発明の目的〉 本発明は上記従来装置の不都合を解消するために、変速
比切換のための補機負荷変化検出信号を遅延させて、補
機負荷上昇と高変速比切換とに時間的なズレをもたせ、
変速比切換時のショックを和らげることを目的とする。

〈発明の構成〉 そのために本発明では、補機負荷状態検出手段の負荷変
化検出信号を遅延して変速機構に対する変速比切換の制
御手段を作動させる遅延手段を設けた。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例を示し、補機の例としてオル
タネータ並びにエアコンが備えられるものである。

Ｅ中、機関１の出力軸であるクランク軸２の先端と駆動
プーリ３の間に遊星歯車装置と電磁クラッチからなる変
速機構４が設けられ、電磁クラッチの接離はソレノイド
７への通電、非通電により行われる。即ち、ソレノイド
７に葎電されていない場合は電磁クラッチが離れており
、駆動プーリ３は高変速比でεＨ（クランク軸２の回転
速度Ｎ４に対するＮＩｌの回転速度の比Ｎｏ／Ｎａ）で
回転駆動されるが、ソレノイド７に通電されると電磁ク
ラッチがつながれることにより遊星歯車装置が差動運動
を行い、駆動ブーＩ７３が低変速比ε、で駆動されるよ
うになっている。

オルタネータ８の駆動用ブーＩＪ　９はＶベル目Ｏを介
して駆動プーリ３の駆動力が伝達され、同様に、エアコ
ン１１のコンプレッサ駆動用プーリ１２ハＶベルト１３
を介して伝達される。

コントロールユニット１５は変速機構の変速比を切換制
御する制御装置であって、点火コイル１４の点火パルス
ａ、オルタネータ８．エアコン１１からの負ｆｊ（を号
ｂ＋　ｃに基づいてソレノイド７に駆動信号ｄを出力す
る。

第３図は、コントロールユニット１５のブロック図で、
コントロールユニット１５は主にマイクロプロセッサ（
中央演算装置）と、メモリ（記憶装置）と、インターフ
ェイス（入出力信号処理回路）とから構成される。

機関回転速度を検出する手段１６は、例えば点火コイル
１４の一次回路に発生する点火パルスａを所定時間計数
することより機関回転速度Ｎを検出する。

オルタネータ８の要求出力（負＠）を検出する負荷検出
手段１７は、例えばフィールド電流センサからの電流信
号すがＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されて入
力され、オルタネータ８の出力電流■を検出する。

オルタネータ回転速度演算手段１８は、オルタネータ出
力電流に応じて予め設定されるオルタネータ回転速度Ｎ
９のマツプからその時のオルタネータ回転数Ｎ、を読み
出す。

切換回転速度演算手段１９はこのＮ、をもとに変速比を
切り換えるときの機関回転速度（以下切換回転速度とい
う＞　ＮＨ＝に−Ｎ９　（Ｋは定数）を演算し比較手段
２０に出力する。ただし、ｉを低変速比、Ｒ，をオルタ
ネータ駆動用ブーＩ７９の半径、Ｒｃを駆動プーリ３の
半径としたときに＝ｉＸＲ。

／Ｒｃである。

遅延手段２２は、エアコン１１の作動信号Ｃ１例えばエ
アコンコンプレッサ駆動用電磁クラッチのソレノイドへ
の通電、非通電信号、を入力し、一定時間遅延してその
信号を出力する。

エアコン作動検出手段２３は、前記遅延手段２２が出力
するエアコン１１の作動信号を受けてはしめてエアコン
１１が作動したことを検出しこれを出力する手段で、そ
のエアコン作動信号出力は実際のエアコン作動時よりも
前記遅延手段２２の作用により一定時間遅れている。

エアコン作動時変速回転速度設定手段２４は、エアコン
１１が作動している間の変速切換を行う機関回転速度（
以下エアコン１１作動時の変速回転速度という）Ｎ３を
設定する手段である。

比較手段２０は機関回転速度Ｎと切換回転速度Ｎ。

を比較し、Ｎ　ＩＩ≦Ｎである場合は駆動手段である変
速比切換手段２１を介してソレノイド７に通電して低変
速比で補機を駆動し、Ｎ、、＞Ｎである場合はソレノイ
ド７を消磁して高変速比で補機を駆動するように出力信
号を出す。また比較手段２０は、エアコン１１作動時に
は、エアコン作動時変速回転速度設定手段２４から出力
された変速回転速度Ｎ８と機関回転速度Ｎとを比較し、
Ｎ＠　＞Ｎならばソレノイド７を非ｉ１１電として高変
速比を選択し、Ｎ８≦Ｎならばソレノイド７を通電して
低変速比を選択する。

ここにおいて、オルタネータ８要求による切換回転速度
ＮＨが、エアコン作動時変速回転速度Ｎ３より低いＮ１
のときはＮ８を優先させ、逆に高いＮ２のときはこのＮ
２を優先させて切換回転速度とするように制御する。か
かる制御を第３図に示す。

尚、本実施例では、負荷検出手段１７及びエアコン作動
検出手段２３は補機負荷検出手段に含まれ、切換回転速
度演算手段１９及びエアコン作動時変速回転速度設定手
段２４が切換回転速度設定手段を構成している。

叩 以上の構成による作用を第５図のフローヂャートに基づ
いて説明する。

制御演算は定時間毎に１度実行されるものであり、３３
１〜Ｓ５０は各ステップを示す。

まず３３２でエアコン１１の作動信号Ｃを人力し、Ｓ３
３で現在エアコンが作動しているか否かを判定する。

現在エアコンが作動しており、またＳ３４において前回
ルーチンでエアコンの作動が認められている場合には、
エアコン負荷の変化がないため前回のエアコン作動信号
をキャンセルすることなくそのままＳ３７でエアコン作
動信号を出力する。逆に現在エアコンが非作動でありか
つ前回もエアコンが非作動であることが３３８で認めら
れれば、同様にエアコン負荷の変化がないため直ちにＳ
４１でエアコン非作動信号を出力する。

前回エアコンが非作動であったのに今回エアコンが作動
した場合には、Ｓ３５で遅延手段２２の計時を開始し、
Ｓ３６でｔ秒間の遅延時間を計時した後、エアコンが作
動状態に変化したことをエアコン作動時変速回転速度設
定手段２４に出力する。

また前回エアコンが作動していたのに今回エアコンが非
作動となった場合にも３３Ｂ、Ｓ３９．　Ｓ４０゜を通
じてエアコンが非作動状態に変化したことを所定の遅延
時間を介して出力する。

次に３４２で機関回転速度Ｎが入力され、３４３でオル
タネータの出力電流Ｉが入力される。このＩより、■に
応じて予め設定されるオルタネータ回転速度Ｎ９を３４
４で演算しく実際にはテーブルルックアップにより読み
出される）、Ｓ４５で切換回転速度演算手段１９により
このＮ９に基づきＮイーに−Ｎ９　（ただしＫ　＝　ｉ
　Ｘ　Ｒ９／　Ｒｃ　）を演算する。

（エアコンが非作動の場合） Ｓ４６では前記３３２〜３４１のルーチンに基づきエア
コンＩＩが作動しているか否か判別するが、エアコン１
１が作動していない場合はＳ４９で切換回転速度Ｎ□と
機関回転速度Ｎが比較される。

ＮＨはオルタネータ８を駆動する最適オルタネータ回転
速度Ｎ９を機関回転速度に換算したもので、Ｎ、、に相
当する機関回転速度が実際の機関回転速度Ｎ以下の場合
（Ｎ、１≦Ｎ）は、オルタネータ８が過回転になってい
ることを意味し、変速比を高変速比から低変速比に切り
換える必要がある。

そこで、３４９にてＮ、≦Ｎであることがわかった場合
はＳ５０で変速比切換手段２１により駆動信号をソレノ
イド７に供給する。このソレノイド励磁により電磁クラ
ッチが接続され駆動ブーＩＪ　３は低変速比に切り換わ
って駆動される。

尚、ＮＨ＞Ｎである場合は、オルタネータ回転速度が未
だ最適回転数に達していないので、駆動信号は出力され
ず、オルタネータ８は高変速比により駆動される。

従ってオルタネータ負荷に応して切換回転速度ＮＨが変
化し、例えばオルタネータ負荷が小さい場合は切換回転
速度が低くなり（例えばＮ、）、補機が早くから低変速
比ε１で駆動されて燃費の向上が図られる一方、オルタ
ネータ負荷が大きい場合は切換回転速度が高く　（例え
ばＮＺ）なり、オルタネータ出力が確保されることにな
る。

いいかえると、オルタネータ等の補機は回転速度が高く
なると摩擦損失が増大し燃費悪化の原因となるのである
が、補機の出力が不足しない範囲でできるだけ低速で補
機駆動が行われるのである。

（エアコン作動の場合） 一方３４．６でエアコン１１が作動したことがゎがった
場合はＳ４７にてＮＨと、エアコン作動時の変速回転速
度Ｎ３とが比較され、Ｎ　Ｈ（＝　Ｎ　Ｉ＞　＜　Ｎ　
ａである場合は３４８で切換回転速度がＮ、に置き換え
られ、大きい方のＮ、を切換回転速度Ｎ□としてＳ４９
でＮと比較される。

即ち、Ｎ、未満となるようなオルタネータ負荷では、オ
ルタネータ回転速度に拘わらず、切換回転速度ＮＨは一
律に設定値Ｎ、となる（第４図参照）。

これは、Ｎ、未満のオルタネータ回転速度の場合にも低
変速比に切換えられると、エアコン作動時にはコンプレ
ッサに充分な回転駆動力が与えられず、エアコン１１の
作動を不充分なものにすることになるので、エアコン作
動を確保するためには高変速比に維持する必要があり、
そのために設けられたものである。

またオルタネータの要求機関回転速度Ｎ。がＮ。

以上（ＮＨ≧Ｎ、）である場合には、大きい方のＮＨ（
例えばＮＺ）を切換回転速度Ｎ、としてＳ４９でこれと
Ｎとを比較し、Ｎ≧Ｎ２の場合は低変速比ε、で、また
ＮＵＮｔの場合は高変速比εＨで、夫々オルタネータ及
びエアコンを駆動する。

〈エアコン作動が変化する場合〉 従って上記より明らかなように、エアコン作動は、機関
回転速度ＮがＮ、（−ＮＣ）以下（ＮＣ≦Ｎ、）の場合
は、エアコンの作動、非作動によって切換回転速度がＮ
８となったりＮ１となったりして切り換わり、これに応
じて同一機関回転速度Ｎ、でも高変速比ε１１駆動とな
ったり低度速比εＬ駆動となったりする。

一方ＮＵＮ、の場合は、エアコン作動に無関係に切換回
転速度Ｎ２となるから、機関回転速度Ｎが一定であれば
エアコンＯＮ・ＯＦＦによっては変速比が変わらない。

これらのことから、Ｎｌ　＜Ｎ　（”Ｎｃ　）≦Ｎ３の
運転状態では、エアコンが非作動状態から作動状態に変
化すると、第６図の補機消費馬力Ｐ特性図に示すように
、低変速比駆動でかつエアコン非作動状態の特性Ａから
変速比が切り換わって高変速比駆動でかつエアコン作動
状態の特性Ｃにまで補機消費馬力が増大しようとするが
、本発明では、３３２〜３３７又はＳ４１によりエアコ
ンが作動状態に変化したことを遅延して信号出力するか
ら、−気に増大するようなことはない。

即ちまずエアコンが作動状態に移行してもその信号の出
力が比較手段２０に入力されないから変速比の切換はな
い。従って補機消費馬力Ｐは特性Ａから低変速比駆動で
かつエアコン作動状態の特性ＢにまでΔＰ、だけまず増
大し、その後所定時間遅延してエアコン作動状態への信
号が比較手段２０に入力されることにより切換回転速度
Ｎ８がＮ３に切り換わって、変速比が高変速比に切り換
わる。

この段階ではじめて特性Ｂから特性Ｃに移行して補機消
費馬力ＰがΔＰ２だけ増加する。

このように補機消費馬力が段階的に増大するものである
から第７図に示すように車体の加速度変化は消費馬力変
化が一気にΔＰ、＋八Ｐ２へけ増大する従来特性Ｅに比
べ本発明では特性Ｆに示すように小さくなり、機関にシ
ョックを与えないで済み、乗り心地を快適にする。

またＮｃ≦Ｎ３の運転状態においてエアコンが作動状態
から非作動状態に切り換わったときも、上記と同様にし
て補機駆動馬力が段階的に減少するから機関のショック
が小さくなる。

尚、本実施例ではエアコンの作動切換のみを遅延して比
較手段に人力するようにしたが、オルタネータ等その他
の補機負荷を検出し、その信号を遅延手段により遅延し
て変速比切換信号に用いてもよいことは明らかである。

また第３図において、遅延手段２２をエアコン作動時変
速回転速度設定手段２４の前段階に設置したが、要する
に補機の作動切換信号を変速手段の変速作動用に遅延し
て出力すればよいから、最終的にはソレノイド７の前行
程で遅延処理すればよいものである。

本実施例で用いた変速機構は、本実施例では２段切換遊
星歯車機構を利用したが、プーリ比の異なるプーリを選
んでもよく又は多段若しくは無段変速機構を利用しても
よいことはいうまでもない。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によると、補機負荷状態に応じ
て変速機構の変速比を切換制御する場合に補機負荷変化
に対して遅延して変速比切換を行うようにしたので、補
機負荷の変化によるショックを変速機構の変速比で切換
えることによるショックとが機関、パワートレーン或い
は車体に同時に伝達されることがなくなり、加振力が低
減されるから乗り心地が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す概略構成図、第３図は同上の制御装置の構
成を示すブロック図、第４図は上記実施例における補機
駆動のための変速比特性を示すグラフ、第５図は第３図
に示す制御装置の作動を示すフローチャート、第６図は
補機負荷変化及び高速比変化に対応する補機消費馬力の
特性を示すグラフ、第７図は上記実施例におけるエアコ
ン非作動状態から作動状態へ変化した場合の車体加速度
変化を示すグラフである。 １・・・機関　２・・・クランク軸　４・・・変速機構
７・・・ソレノイド　８・・・オルタネータ　９・・・
オルタネータ駆動用プーリ　１０・・・■ベルト１１・
・・エアコン　１２・・・コンプレッサ駆動用プーリ１
３・・・Ｖベルト　１５・・・コントロールユニット１
６・・・機関回転速度検出手段　１７・・・負荷検出手
段１９・・・切換回転速度演算手段　２０・・・比較手
段２１・・・変速比切換手段　２２・・・遅延手段　２
４・・・エアコン作動時変速回転速度設定手段　ε、・
・・高変速比　ε、・・・低変速比 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　冨二雄 第５図そり１ 第５図＋の２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１機関出力軸の回転を補機駆動系に伝達する動力伝
   達系に介在させた変速機構と、補機の負荷状態を検出す
   る手段と、該検出負荷の４直に応じて変速機構の変速比
   を切換制御する制御装置と、を備えた内燃機関において
   、前記検出された負荷変化の信号出力と変速機構の切換
   作動との間に所定の遅延時間を介在させる遅延手段を設
   けたことを特徴とする内燃機関の補機駆動装置。 （２）制御装置は、機関回転速度検出手段と、検出負荷
   の増大に応じて変速機構の変速切換回転速度を高める切
   換回転速度設定手段と、該設定切換回転速度と検出機関
   回転速度とを比較する比較手段と、該比較結果に応じ変
   速機構に作用して変速比を切換制御する変速比切換手段
   と、を備えてなり、遅延手段は前記比較手段に入力する
   補機負荷状態検出手段の負荷変化検出信号を所定時間遅
   延する手段であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の内燃機関の補機駆動装置。