(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発生動力が動力系クラッチ及び変速機を介して駆動軸に伝達される車両用エンジンに、該エンジンの動力により専用クラッチを介して駆動される定積型過給機と、該エンジンの排気エネルギにより駆動される排気ターボ過給機とを兼備し、所定エンジン速度を境に、低速側で主に定積型過給機を、また高速側で主に排気ターボ過給機を切換えて使用するハイブリッド過給エンジンにおいて、エンジン速度の下降時、前記所定エンジン速度以下において、燃料調節機構を燃料減の方向に操作し、且つ前記動力系クラッチを切る操作のうち、後者の操作を検出する信号により、前記専用クラッチを接続する信号を発する制御機構を備えたことを特徴とするハイブリッド過給エンジンの過給切換え時制御装置。
【請求項２】
発生動力が動力系クラッチ及び変速機を介して駆動軸に伝達される車両用エンジンに、該エンジンの動力により専用クラッチを介して駆動される定積型過給機と、該エンジンの排気エネルギにより駆動される排気ターボ過給機とを兼備し、所定エンジン速度を境に、低速側で主に定積型過給機を、また高速側で主に排気ターボ過給機を切換えて使用するハイブリッド過給エンジンにおいて、燃料調節機構が燃料減の方向に操作されたことを検出するアクセルスイッチと、アクセルスイッチのＯＮにより動力系クラッチを切るクラッチアクチュエータと、前記動力系クラッチを切ったことを検出するクラッチスイッチと、前記アクセルスイッチの信号に基づき前記クラッチアクチュエータを作動する信号を発し、前記クラッチスイッチの信号に基づき専用クラッチＯＮの信号を発する制御機構とを備えたことを特徴とするハイブリッド過給エンジンの過給切換え時制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンにターボ過給機と定積型過給機とを兼備する、いわゆるハイブリッド過給装置を備えたエンジンにおける、殊に前者の過給機より後者の過給機への切換え時におけるエンジンのもたらす衝撃力をほとんど零にする制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記ハイブリッド過給装置は、ターボ過給機と定積型過給機の両者の長所を助長し、短所を補う形で、エンジンへの搭載が試みられてきた。即ちこれを図１を用いて説明すると、ターボ過給機２はエンジン１の排気ガスを駆動エネルギとしてタービン２ａを回転し、同軸のコンプレッサ２ｂを駆動してエンジンへの給気圧力を高めているので、図２のＢで示すように、エンジン速度が低速のときは利用できる排気エネルギが少なく給気圧力も上がらず、このためエンジンにおける発生トルクも小さく、エンジンが中速から高速になるに従ってようやく必要なトルクの発生が可能となる。また、車両の加速時には、エンジン速度上昇との間にいわゆるターボラグ（遅れ）があって、図２のＢ’の如く、低、中速ではトルクの上昇は小さく、高速時になって初めて急激なトルクの上昇が行われるから、加速時に必要なタービン２ａ、コンプレッサ２ｂの回転上昇と、これにともなうエンジントルクの急上昇は得られない。
【０００３】
一方、定積型過給機３はエンジン１の動力によってエンジン１の回転数に比例して時間遅れなく回転し、殊に内部圧縮をするリショルム型では効率が高く、高い過給圧が得られるため、そのエンジンにおける発生トルクは、図２のＡに示すように、内部圧縮をせず、効率の低いルーツ型（図２のＡ’）に比して大で、エンジン回転数が低回転の時から高いトルクが得られる。
しかし、定積型過給機３はエンジン１の動力の１０％程度を吸収して回転しており、従って、中速から高速にかけてはかなり大きな動力を吸収することになり、燃料消費率を増大するので、車両が主として使用する、図２に示す所定回転数ｂ−ｂ’以上の回転数では、ターボ過給機２へ切換えて使用することが行われる。
【０００４】
上記定積型過給機３とターボ過給機２の切換えは、図１に示すように、定積型過給機３の駆動軸４と駆動プーリ５との間に例えば電磁クラッチ６を設け、これを所定回転数ｂ−ｂ’において回転スイッチによりＯＮ、ＯＦＦし、定積型過給機３を駆動または停止して、所定回転数以下では主に定積型過給機３を回転し、それ以上では過給機２のみによって過給するようにしている。
ところで、エンジン回転数が低速から高速に上昇していくときは定積型過給機の電磁クラッチを切っても定積型過給機の回転によるエンジンの発生トルクがなくなるのみであり、ターボ過給機は連続して回転しているので、上記切換えに伴う発生トルクの変動も少なく、円滑に切換えでき、車両同乗者への影響はほとんどない。
【０００５】
しかし、車両が例えば登坂路に差し掛かってエンジン速度が減少し、前記所定ッ回転数ｂ−ｂ’以下となったときは問題があった。即ち、このとき回転スイッチが再びＯＮして電磁クラッチ６が接続されるが、この接続によって定積型過給機、殊にリショルム式では、停止状態からほとんど瞬時に高速回転に達するので、電磁クラッチ６及び定積型過給機３に衝撃力を与えるのみでなく、この衝撃力によってエンジン１の回転速度を一瞬に低下させ、エンジン１はもちろん動力系クラッチ７、変速機８、駆動系軸９等に衝撃力を与え、車両同乗者に不快な衝撃音と、減速ショックを与えてしまうのである。
上記衝撃力を緩和させるため、前記電磁クラッチ６によらず小型の乾式または湿式クラッチを用いてこれを徐々に滑らせながら接続することも考えられるが、この滑らせている時間は過給機の作動遅れとなり、定積型過給機を使用した意味を失わせるのみでなく、上記滑りによって熱が発生して、クラッチが破損する恐れがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明が解決しようとする課題は、前記ハイブリッド過給エンジンにおける、殊にターボ過給機から定積型過給機に切換える場合の前記衝撃力の発生を防止し得る過給切換え時制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明ハイブリッド過給エンジンの過給切換え時制御装置は、発生動力が動力系クラッチ及び変速機を介して駆動軸に伝達される車両用エンジンに、該エンジンの動力により専用クラッチを介して駆動される定積型過給機と、該エンジンの排気エネルギにより駆動される排気ターボ過給機とを兼備し、所定エンジン速度を境に、低速側で主に定積型過給機を、また高速側で主に排気ターボ過給機を切換えて使用するハイブリッド過給エンジンにおいて、エンジン速度の下降時、前記所定エンジン速度以下において、燃料調節機構を燃料減の方向に操作し、且つ前記動力系クラッチを切る操作のうち、後者の操作を検出する信号により、前記専用クラッチを接続する信号を発する制御機構を備えたことを特徴とする第１の発明と、前記ハイブリッド過給エンジンにおいて、燃料調節機構が燃料減の方向に操作されたことを検出するアクセルスイッチと、アクセルスイッチのＯＮにより動力系クラッチを切るクラッチアクチュエータと、前記動力系クラッチを切ったことを検出するクラッチスイッチと、前記アクセルスイッチの信号に基づき前記クラッチアクチュエータを作動する信号を発し、前記クラッチスイッチの信号に基づき専用クラッチＯＮの信号を発する制御機構とを備えたことを特徴とする第２の発明とからなる。
【０００８】
【実施の形態】
図１及び図２により、本発明の実施の形態を説明すると、前述の如く、１はエンジン、２はターボ過給機、２ａはそのタービン、２ｂはコンプレッサ、３は定積型過給機、４は該過給機の駆動軸、５は駆動プーリ、６は電磁クラッチ、７は動力系クラッチ、８は変速機、９は駆動系軸である。
前記ターボ過給機２は、エンジン１の排気Ｅｘにより回転するタービン２ａと、該タービン２ａにより回転せしめられ、前記エンジン１に給気Ｉｎするコンプレッサ２ｂとからなる。
また、前記定積型過給機３は、前記エンジン１のクランクプーリ１０よりベルト１１を経て駆動軸４に取付けた駆動プーリ５を回転し、駆動軸４に配設した専用クラッチ、例えば電磁クラッチ６を介して高速回転せしめるよう構成されている。また、定積型過給機３には、吸入口１２と吐出口１３が設けられ、両口１２、１３間は逆止弁１４を設けたバイパス管１５で連結されており、前記吐出口１３は前記ターボ過給機２のコンプレッサ２ｂ入り口に管１６で連結されている。
【０００９】
前記動力系クラッチ７のレリーズフォーク１７先端には、この例ではロッドまたはワイヤ１８を介してシャフト１９で支持されたクラッチペダル２０の先端が連結されているが、上記クラッチペダル２０とレリーズフォーク１７の間、例えばレリーズフォーク１７に動力系クラッチ７を切るクラッチアクチュエータ２１を連結してもよい。また、２２はクラッチペダル１７を踏込んだときＯＮするクラッチスイッチである。
２３はアクセルペダルで、図示しない燃料調節機構の一部であるが、、アクセルペダル２３下方には、アクセルペダル２３を踏込んだときＯＮするアクセルスイッチ２４が設けられている。
【００１０】
２５はエンジン１の所定回転速度を検出するエンジン速度センサである。
また、２６は電子制御機構で、前記エンジン速度センサ２５からの所定回転数信号により、電磁クラッチ６をＯＦＦし、またアクセルスイッチ２４の信号に基づき前記クラッチアクチュエータ２１を作動する信号を発し、更に前記クラッチスイッチ２２、アクセルスイッチ２５がＯＮしたとき前記電磁クラッチ６をＯＮする信号を発する機能を有する。
【００１１】
本発明装置において、前記エンジン１を搭載した車両を停止する場合は、通常と同様アクセルペダル２３から足を離すとともに、クラッチペダル１７を踏み、変速機８を中立にし、図示しないブレーキを作動して車両を停止させた後にエンジンキーを抜くが、この場合、エンジン速度が図２のｂ−ｂ’以下であるから、前記電磁クラッチ６はＯＮの状態であり、電子制御機構２６はこれを「記憶」した状態でエンジン１は停止するのである。
次に、エンジン１を始動する場合には、電子制御機構２６の前記「記憶」により、電磁クラッチ６はＯＮした状態でエンジン１は始動モータにより駆動されることになり、エンジン１は定積型過給機３により過給されて給気圧力と温度を高められ、圧縮行程における圧力と温度は高まり、始動は容易に行われる。
そして、上記始動直後に、エンジン１の速度が、図２の線ｂ−ｂ’以下であれば、定積型過給機３による過給が続行されるから、始動直後に生じ勝ちな圧縮温度の不足による燃焼不良によって、排出されるＨＣを主成分とする白煙を低減し、低公害化が図られる。
【００１２】
前記エンジン１が低速の状態では、アクセルペダル２３が僅か踏込まれるが（このときクラッチペダル１７は踏み込まれず、アクセルスイッチ２５、クラッチスイッチ２２ともＯＦＦ）前記状態が継続し、エンジン速度センサ２５は前記所定回転数ｂ−ｂ’以下であることを検出して、電子制御機構２６を介して電磁クラッチ６をＯＮする信号を発しているので、エンジン１の回転はクランクプーリ１０、ベルト１１、駆動プーリ５を経て駆動軸４で定積型過給機３を回転する。これにより、吸入口１２から大気を吸込んで圧縮し、高圧化された給気は吐出口１３から管１６によりターボ過給機２のコンプレッサ２ｂに送られ、該コンプレッサ２ｂを経てエンジン１の給気Ｉｎとして供給される。このとき、前記定積型過給機３のバイパス管１５内の逆止弁１４は閉じられている。
アクセルペダル２３の踏込みによるエンジン速度の上昇とともにターボ過給機２も加速され、定積型過給機３と共同して過給圧力を高め、図２のＡ線（ａ−ｂ）に沿ってトルクを発生する。
【００１３】
エンジン１が加速して線ｂ−ｂ’の所定回転数に達すると、エンジン速度センサ２５が信号を発し、電子制御機構２６を介して電磁クラッチ６をＯＦＦとする。これによって、定積型過給機３の回転は停止し、それ以上のエンジン速度では、ターボ過給機２のみによって給気圧力は高められ、図２の線Ｂの一部（ｂ−ｃ）に沿ってトルクを発生する。このとき、吸入口１２から吸込んだ空気はバイパス管１５を逆止弁１４を開けて通り、吐出口１３、管１６を経てコンプレッサ２ｂに入る。また、上記のように定積型過給機３からターボ過給機２に切換ったときは、定積型過給機３の駆動トルクの消費がなくなるだけで、発生トルクの変化が小さいので何らの衝撃も生じない。
【００１４】
エンジン１が前記所定回転数ｂ−ｂ’以上にあり、定積型過給機３が停止し、ターボ過給機２のみで過給が行われている状態で、車両が例えば登坂状態になって車両の抵抗が図２の曲線Ｄに沿って上昇し、曲線ｂ−ｃを越えると車両は減速し、曲線ＤのＥ以下の速度になると、車両抵抗はエンジン１のターボ過給機２によって発生するトルクより大きくなり、走行不能となる。
運転者はこれを察知して、より変速比の大きい変速段に変速機８を変速しようとしてアクセルペダル２３から足を離すとともに、クラッチペダル２０を踏みながら変速機８の変速レバー（図示せず）を操作して変速しようとする。
【００１５】
この時、▲１▼エンジン１の速度が図２の線ｂ−ｂ’以下であることをエンジン速度センサ２５により、▲２▼エンジン１に燃料供給されていないことをアクセルスイッチ２５により、更に▲３▼エンジン１の動力を車両に伝えていないことをクラッチスイッチ２２により、各々電子制御機構２６に伝え、この▲１▼〜▲３▼の条件を満たすと電子制御機構２６は、前記構成により電磁クラッチ６に通電してＯＮとする。電磁クラッチ６がＯＮすると、エンジン１のクランク軸プーリ１０は、ベルト５を介して定積型過給機３を駆動し、吐出口１３内の給気圧力を高めるが、このとき定積型過給機３が急加速され、その動力吸収によってエンジン１は急減速するが、このとき動力系クラッチ７は切れた状態なので車両が減速することはなく、乗員は不快な減速感を感じることはない。
変速機８の変速操作が終了するころには、吐出口１３内の給気圧力は高まるから、アクセルペダル２３を踏込みながら燃料供給量を増加させ、エンジン１の発生トルクを図２の点Ｅから点Ｆに高めつつ、動力系クラッチ７を接として車両を加速するのである。
なお、上記状態におけるクラッチペダル２０を踏む操作を、アクセルペダル２３から足を離すことによるアクセルスイッチ２４ＯＮの信号に基づき、電子制御機構２６を介しクラッチアクチュエータ２１を作動して前記クラッチ７を切る作動に代えることもできる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明ハイブリッド過給エンジンの過給切換え時制御装置は、発生動力が動力系クラッチ及び変速機を介して駆動軸に伝達される車両用エンジンに、該エンジンの動力により専用クラッチを介して駆動される定積型過給機と、該エンジンの排気エネルギにより駆動される排気ターボ過給機とを兼備し、所定エンジン速度を境に、低速側で主に定積型過給機を、また高速側で主に排気ターボ過給機を切換えて使用するハイブリッド過給エンジンにおいて、エンジン速度の下降時、前記所定エンジン速度以下において、燃料調節機構を燃料減の方向に操作し、且つ前記動力系クラッチを切る操作のうち、前者の操作を検出する信号により、前記専用クラッチを接続する信号を発する制御機構を備えたことを特徴とする第１の発明と、前記ハイブリッド過給エンジンにおいて、燃料調節機構が燃料減の方向に操作されたことを検出するアクセルスイッチと、アクセルスイッチのＯＮにより動力系クラッチを切るクラッチアクチュエータと、前記動力系クラッチを切ったことを検出するクラッチスイッチと、前記アクセルスイッチの信号に基づき前記クラッチアクチュエータを作動する信号を発し、前記クラッチスイッチの信号に基づき専用クラッチＯＮの信号を発する制御機構とを備えたことを特徴とする第２の発明とからなるので、ハイブリッド過給エンジンにおける、殊に所定回転数以下においてターボ過給機から定積型過給機に切換える場合にも前記定積型過給機及びその駆動機構への過大な衝撃力の発生と機器の破損を防止し得るとともに、該衝撃力に伴うエンジンの減速ショックと車両同乗者の受ける不快感をなくした過給切換え時制御装置を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ハイブリッド過給エンジンの過給切換え時制御装置の全体系統図
【図２】ハイブリッド過給エンジンの性能曲線図で、ハイブリッドを構成する個々の過給装置付エンジンと比較して示したもの。
【符号の説明】
１；エンジン
２；ターボ過給機
３；定積型過給機
４；定積型過給機の駆動軸
５；駆動プーリ
６；専用クラッチ
７；動力系クラッチ
８；変速機
９；駆動系軸
１０；クランクプーリ
１１；ベルト
１２；吸入口
１３；吐出口
１４；逆止弁
１５；バイパス管
１６；管
１７；レリーズフォーク
１８；ロッドまたはワイヤ
１９；シャフト
２０；クラッチペダル
２１；クラッチアクチュエータ
２２；クラッチスイッチ
２３；アクセルペダル
２４；アクセルスイッチ
２５；エンジン速度センサ
２６；電子制御機構。
【図１】
0003739496.tif 000002
【図２】
0003739496.tif 000003