JPS6345977B2 - - Google Patents
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- JPS6345977B2 JPS6345977B2 JP54072346A JP7234679A JPS6345977B2 JP S6345977 B2 JPS6345977 B2 JP S6345977B2 JP 54072346 A JP54072346 A JP 54072346A JP 7234679 A JP7234679 A JP 7234679A JP S6345977 B2 JPS6345977 B2 JP S6345977B2
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- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
本発明は自動車に用いられる内燃機関の制御装
置に関する。 従来の内燃機関の制御装置としては特開昭52−
33225号公報にあるように流体の圧力でクラツチ
を移動させるのに絞り弁開度によつて適正な半ク
ラツチ状態を形成するようにしていた。 ところが、このものでは内燃機関の作動状態を
調節する機関作動制御手段と伝達機構の作動を調
整する伝達機構作動制御手段とが相互に関係して
制御されておらないため適合性が不十分で出力や
運転性が低下して、燃料消費量、排気有害成分及
び騒音が増加するという問題が合つた。 本発明の目的は内燃機関の出力特性と伝達機構
の伝達特性とを最適に適合させて運転性能を向上
させる点にある。 本発明の特徴は機関作動制御手段と伝達機構作
動制御手段の制御量とを相互に関係して制御する
ために内燃機関の制御装置を (a) 内燃機関と自動車の被駆動輪とを結合する伝
達機構； (b) 前記内燃機関の作動を制御する少なくとも一
つの機関作動制御手段； (c) 前記伝達機構の作動を制御する少なくとも一
つの伝達機構作動制御手段； (d) 前記内燃機関の作動状態を検知する機関作動
検知手段及び前記伝達機構の作動状態を検知す
る伝達機構作動検知手段； (e) 前記機関作動検知手段及び前記伝達機構作動
検知手段からの情報に基づき前記機関作動制御
手段の機関作動制御信号及びこの機関作動制御
信号と特定の関係を有した前記伝達機構作動制
御手段の伝達機作動制御信号を発生する共用制
御信号発生手段 とより構成した点にある。 第１図は本発明の一実施例である内燃機関の制
御装置の説明図である。内燃機関２９と被駆動輪
３０とは伝達機構であるトルクコンバータ２０、
クラツチ１７、ブレーキ１８及び遊星歯車機構１
９を介して機械的に結合されている。内燃機関２
９の作動を制御する機関作動制御手段は燃料制御
装置２６、点火時期制御装置２７および排気還流
制御装置２８より成り、これらは内燃機関２９に
接続されると共にマイクロプロセツサ２４の出力
で作動する。マイクロプロセツサ２４は記憶部を
もつ電気的論理演算装置で、複数の端子２５を有
し、この端子２５から内燃機関の回転数、各部の
温度、負荷、吸入空気量、絞り弁開度、クランク
角度、排気還流制御弁の位置、吸気圧および排気
組成等の各種センサ群からの情報を入力してい
る。その構成および動作は、例えば特願昭52−
45795号に示されている。 一方、伝達機構の状態を制御する伝達機構制御
手段は、減速比制御用のクラツチ１７、ブレーキ
１８をオン―オフさせるサーボ１６が配設され、
これを制御するために２―３速制御弁１１、低速
調整弁１２、変速弁１３、低速抑制弁１４および
トランジシヨン弁１５等が設置されている。これ
らの弁は電磁ソレノイド等の電気―機械変換要素
から構成され、マイクロプロセツサ２４の電気的
出力信号でポンプ２からサーボ１６に伝達される
油圧を制御し、クラツチ１７、ブレーキ１８をオ
ン―オフ制御するものである。 上記の各弁およびトルクコンバータ２０の油圧
を一定にするために、チエツク弁５、制御圧調整
弁３、コンバータ圧調整弁４、モジレータ弁６、
スロツトル弁７、ダウンシフト弁８、モジレータ
弁９、コンペンステータ弁１０が配設されてい
る。これらの弁はマイクロプロセツサ２４に制御
機能を持たせればその一部を省略することが可能
である。なお、ポンプ２は内歯車ポンプ、ベーン
形ポンプ等が用いられ、吐出圧は５〜15Kg／cm2程
度である。油圧系の作動油としては比較的粘度の
低い油が用いられる。 第２の制御装置群（各種の弁１１〜１５）の機
能の一つは、伝達要素の減速比（一般に内燃機関
２９の回転数Neと負荷３０側の終駆動機の回転
数の比で、変速機の変速比と終駆動機の減速比に
よつて定まるが、ここでは両者をまとめて減速比
とする）を制御することである。第１図において
はマイクロプロセツサ２４の出力で制御弁１１〜
１４を作動させてc1，c2，c3，c4と付記してある
クラツチ１７を結合させたり切り離したりしてい
る。この組み合わせは第１表に示すごとくして減
速比を制御している。なお、伝達要素の主クラツ
チとしてトルクコンバータ２０を例示したが、流
体継手、油圧クラツチ、磁粉クラツチ、摩擦クラ
ツチ等も用いられる。
置に関する。 従来の内燃機関の制御装置としては特開昭52−
33225号公報にあるように流体の圧力でクラツチ
を移動させるのに絞り弁開度によつて適正な半ク
ラツチ状態を形成するようにしていた。 ところが、このものでは内燃機関の作動状態を
調節する機関作動制御手段と伝達機構の作動を調
整する伝達機構作動制御手段とが相互に関係して
制御されておらないため適合性が不十分で出力や
運転性が低下して、燃料消費量、排気有害成分及
び騒音が増加するという問題が合つた。 本発明の目的は内燃機関の出力特性と伝達機構
の伝達特性とを最適に適合させて運転性能を向上
させる点にある。 本発明の特徴は機関作動制御手段と伝達機構作
動制御手段の制御量とを相互に関係して制御する
ために内燃機関の制御装置を (a) 内燃機関と自動車の被駆動輪とを結合する伝
達機構； (b) 前記内燃機関の作動を制御する少なくとも一
つの機関作動制御手段； (c) 前記伝達機構の作動を制御する少なくとも一
つの伝達機構作動制御手段； (d) 前記内燃機関の作動状態を検知する機関作動
検知手段及び前記伝達機構の作動状態を検知す
る伝達機構作動検知手段； (e) 前記機関作動検知手段及び前記伝達機構作動
検知手段からの情報に基づき前記機関作動制御
手段の機関作動制御信号及びこの機関作動制御
信号と特定の関係を有した前記伝達機構作動制
御手段の伝達機作動制御信号を発生する共用制
御信号発生手段 とより構成した点にある。 第１図は本発明の一実施例である内燃機関の制
御装置の説明図である。内燃機関２９と被駆動輪
３０とは伝達機構であるトルクコンバータ２０、
クラツチ１７、ブレーキ１８及び遊星歯車機構１
９を介して機械的に結合されている。内燃機関２
９の作動を制御する機関作動制御手段は燃料制御
装置２６、点火時期制御装置２７および排気還流
制御装置２８より成り、これらは内燃機関２９に
接続されると共にマイクロプロセツサ２４の出力
で作動する。マイクロプロセツサ２４は記憶部を
もつ電気的論理演算装置で、複数の端子２５を有
し、この端子２５から内燃機関の回転数、各部の
温度、負荷、吸入空気量、絞り弁開度、クランク
角度、排気還流制御弁の位置、吸気圧および排気
組成等の各種センサ群からの情報を入力してい
る。その構成および動作は、例えば特願昭52−
45795号に示されている。 一方、伝達機構の状態を制御する伝達機構制御
手段は、減速比制御用のクラツチ１７、ブレーキ
１８をオン―オフさせるサーボ１６が配設され、
これを制御するために２―３速制御弁１１、低速
調整弁１２、変速弁１３、低速抑制弁１４および
トランジシヨン弁１５等が設置されている。これ
らの弁は電磁ソレノイド等の電気―機械変換要素
から構成され、マイクロプロセツサ２４の電気的
出力信号でポンプ２からサーボ１６に伝達される
油圧を制御し、クラツチ１７、ブレーキ１８をオ
ン―オフ制御するものである。 上記の各弁およびトルクコンバータ２０の油圧
を一定にするために、チエツク弁５、制御圧調整
弁３、コンバータ圧調整弁４、モジレータ弁６、
スロツトル弁７、ダウンシフト弁８、モジレータ
弁９、コンペンステータ弁１０が配設されてい
る。これらの弁はマイクロプロセツサ２４に制御
機能を持たせればその一部を省略することが可能
である。なお、ポンプ２は内歯車ポンプ、ベーン
形ポンプ等が用いられ、吐出圧は５〜15Kg／cm2程
度である。油圧系の作動油としては比較的粘度の
低い油が用いられる。 第２の制御装置群（各種の弁１１〜１５）の機
能の一つは、伝達要素の減速比（一般に内燃機関
２９の回転数Neと負荷３０側の終駆動機の回転
数の比で、変速機の変速比と終駆動機の減速比に
よつて定まるが、ここでは両者をまとめて減速比
とする）を制御することである。第１図において
はマイクロプロセツサ２４の出力で制御弁１１〜
１４を作動させてc1，c2，c3，c4と付記してある
クラツチ１７を結合させたり切り離したりしてい
る。この組み合わせは第１表に示すごとくして減
速比を制御している。なお、伝達要素の主クラツ
チとしてトルクコンバータ２０を例示したが、流
体継手、油圧クラツチ、磁粉クラツチ、摩擦クラ
ツチ等も用いられる。
【表】
遊星歯車機構１９を切り換えるクラツチ１７は
湿式の多板クラツチ、円すいクラツチ、帯ブレー
キおよび一方向クラツチ等も使用でき、その摩擦
材料には石綿とセルローズ繊維からなる抄製材、
無機質粉末からなる準金属材および焼結金属材等
が用いられる。 伝達要素の減速比と回転力の伝達特性について
以下説明する。いま、車軸の回転数をNv、内燃
機関の回転数をNe、減速比をｘとすると、 ｘ＝Ne／Nv ……(1) また、車速（負荷）をＶ、タイヤの半径をＲと
すると、 Nv＝60／2πR・Ｖ ……(2) 負荷側の走行抵抗をＦとすると内燃機関のトルク
Ｔは Ｔ＝１／ｘＦ・Ｒ ……(3) となる。いま与えられたＶ、Ｆに対してｘが大き
すぎると、Neが増加し機関の摩擦、ポンピング
損失などが増大する。また、騒音や燃料消費率も
増加するという結果となる。これとは反対にｘが
小さすぎると、機関の出力混合比の領域に突入し
て多量の燃料を消費する結果となる。 例えば、ｘ＝１でＴ＝10Kg・ｍ、Ne＝
2000rpmであつたものが、ｘ＝1.4でＴ＝7.2Kg・
ｍ、Ne＝2800rpmとなるとすると、燃費率は220
から260g／ps・ｈとなつて約20％増加する。ま
た、ｘ＝0.6とし、Ｔ＝16.7Kg・ｍ、Ne＝
1200rpmとなると燃費率は235g／ps・ｈとなつて
約７％増加する。 したがつて、所要のＦ・Ｖに関する情報をセン
サ群から入力し（Ｆに対しては内燃機関の吸入負
圧、絞り弁開度、軸トルク等に関する情報）(1)、
(2)、(3)式の論理演算をマイクロプロセツサ２４で
実行させ、第１、第２の制御装置群に関する情報
（例えば減速比）を出力し、出力域に突入しない
範囲で減速比が小さい値になるように第２の制御
装置群を作動させれば、燃料消費率を節減するこ
とが可能となる。 第２図は始動時の機関回転数および車速の変化
を示す線図で、横軸は始動からの経過時間を示
し、縦軸は車速と機関回転数とを示している。一
般に手動変速の場合は、機関の最低回転速度
Neminが1000rpmであるとすると、これ以下に
ならないように変速比を変化させて運転する。即
ち、変速位置が１速のときはａ点まで、変速位置
が４速のときはｂ点までクラツチをすべらすこと
になり、この間車速は次第に上昇する。 第３図は燃料制御装置の一例を示すブロツク線
図で、機関２９に接続した給気筒内には絞り弁１
０１が設置されている。第２図の場合は車速およ
び機関回転数を増すにつれて絞り弁１０１の開度
を増し、機関２９のトルクを負荷抵抗以上に増し
て、機関の回転数がが低下して失速状態になるこ
とを防止するためマイクロプロセツサ２４の出力
で直接絞り弁駆動装置１０２を操作させて絞り弁
１０１を開かせる。この絞り弁駆動装置１０２と
しては、電動モータ、吸入負圧又は油圧サーボ機
構等が用いられる。 負荷抵抗の大きさは、車の重量、タイヤの摩
擦、係数、減速比、道路面の傾斜等に関する情報
をマイクロプロセツサ２４に入力して算出する。
或いは機関２９の回転数の変化を測定し、
Nemin以下にならないように絞り弁１０１を開
き、間接的に負荷抵抗を測定することができる。
一方、絞り弁１０１の開度と機関２９のトルク
は、回転数等の第１のパラメータ群の値によつて
定まり、マイクロプロセツサ２４から所要開度の
信号が絞り弁駆動装置１０２に出力される。 デイーゼル機関の場合は、噴射ノズル１０３に
供給する燃料噴射量を制御する噴射量制御装置１
０４を上記の絞り弁１０１の場合と同様に制御
し、機関２９の失火を防止する。流体クラツチ、
流体トルクコンバータの場合は、負荷と機関２９
を接続しても負荷抵抗が機関２９に直接作用しな
いので、機関２９が失速するということはない。
しかし、ポンプ羽根２１の空転に要するトルクを
維持するような絞り弁開度や噴射燃料量を与えな
いと失速する。即ち、第１の制御装置群の一つで
ある燃料制御装置２６に、回転数の低下を制限す
る手段を具備させることが本発明の一要件であ
る。 上記回転数低下の制限手段としては、絞り弁１
０１の絞り弁レバー１０６の動きを制限するスト
ツパ１０５を設置する。このストツパ１０５はね
じ式であるので制限位置を調整することができ
る。デイーゼル機関の場合は、燃料ポンプのピス
トンの行程を機械的に制限するものが適当であ
る。 なお、第２図から判るように、１速から発進さ
せるとすべり損失を最小にすることができるし、
ｃ点で示す時間後に１速から４速に切り換える際
も機関の回転数が5000rpmから1200rpmまで低下
するので、クラツチがすべる。この場合は機関回
転数が5000rpmから1200rpmまで低下した時点で
接続すれば、クラツチのすべりを防止することが
できる。これよりも機関の回転数が低下した時点
で接続すると、クラツチがすべつて機関は増速さ
れる。この際機関回転部の慣性エネルギーの受け
渡しが行なわれ、機関回転数が高い領域でクラツ
チを結合すれば、慣性エネルギーが車側に与えら
れる。したがつて、この慣性エネルギーを有効に
利用することによつて燃料消費量を節約すること
ができる。 第４図は機関の回転伝達機構を説明する図で、
機関２９によつて回転させられる駆動軸２０１の
回転はクラツチ２０３を介して歯車２０４を回転
させる。歯車２０４の回転はこれと噛み合つてい
る歯車２０５に伝えられ、被動軸２０６を回転さ
せる。第４図ａは機関２９の回転が歯車２０４に
伝達され、減速比ｘ＝５の歯車２０４，２０５の
組合わせによつて被動軸２０６が1/5に減速回転
している場合を示している。即ち、機関２９の回
転数5000rpmは被動軸２０６を1000rpmで回転さ
せている。次に、クラツチ２０３を離し、減速比
ｘ＝１の歯車２０７，２０８の組合わせに切り換
えて再びクラツチ２０３を結合させると、第４図
ｂに示すように被動軸２０６は1000rpmとなつて
いるので、クラツチ２０３の容量から定まるトル
クが作用し、機関２９の回転数は5000rpmから
1000rpmまで次第に減速させる。このとき、駆動
軸２０１の慣性エネルギーが被動軸２０４側に伝
達される。なお、流体クラツチ、液体トルクコン
バータの場合は、駆動軸２０１の回転数が高いの
で伝達トルクが大で慣性エネルギーの伝達が容易
である。 上記のようにクラツチ２０３はすべり現象を生
ずるが、このときの車速Ｖと機関の回転数Neと
の関係は Neｅ＝60V・ｘ／2πR ……(4) となり、一方、軸トルクは Ｔ＝Ｒ／ｘＦ ……(5) となる。いま、Ｖ＝λt、Ｆを一定として加速する
場合を考えると、 ｅ＝60・ｘ／2πR・Neλ・ｔ ……(6) となり、ｘ／Neが小さい程ｅは小さくなる。ま
た、ｅ＝１になる時間t0は、 t0＝2πRNe／λ・60・ｘ ………（6′） となるので、０〜t0時間の損失Ｌは Ｌ＝∫to０RF・60／2πR・λtdt ……（6″） ∝Ｆ・t0 2・λ となる。（6″）式からわかるように、発進時の損
失Ｌを低下させるには、ＦとNeを小さくし、ｘ
を増大させる必要がある。Neを一定に維持する
ためには、第２の制御装置群が関連する第２のパ
ラメータ群の情報をマイクロプロセツサ２４に入
力し、伝達トルクと機関のトルクとを同時に制御
してこれを合致させることで可能となる。 一般に、クラツチ２０３の最大伝達トルクは機
関２９の最大トルクよりも大きいので、最大伝達
トルクの結合状態ではNeが低下することは避け
られない。したがつて、伝達トルク自体を制御す
ることになる。 第５図は摩擦クラツチの一例を示す断面図で、
圧力板３０２が圧力ばね３０３によつて押され、
摩擦板３０８がはずみ車３０１のトルクをスプラ
イン継手３０５を介して変速機軸３０４に伝達す
る。この際の伝達トルクは圧力ばね３０３の力を
遮断レバー３０７、遮断軸受３１０、操作ヨーク
３１１を介して操作シリンダ３１２の操作力で制
御することによつて調節される。この操作力は操
作シリンダ３１２に作用する油圧を制御弁３１３
で調節することによつて制御される。 操作シリンダ３１２の油圧を増すと圧力ばね３
０３が圧縮され、摩擦板３０８を押す力が弱くな
り伝達トルクは小となる。伝達トルクが機関のト
ルクよりも小さいときは機関の回転数は低下しな
い。上記制御弁３１３はマイクロプロセツサ２４
の出力により接続手段を介して制御される。 第６図および第７図はクラツチケース３０６と
圧力板３０２の接続法を示す断面図で、第６図は
クラツチケース６の孔に圧力板３０２の突起部が
挿入されており、第７図はクラツチケース３０６
と圧力板３０２はばね帯鋼３０９で可動に接続さ
れている。 電磁的なクラツチの場合は、第５図の油圧シリ
ンダ３１２の代りに電磁ソレノイドを用い、電磁
ソレノイドの電流をマイクロプロセツサ２４の出
力で制御することにより伝達トルクを制御するこ
とができる。 第８図は遠心式クラツチの断面図である。駆動
軸４０１と被動軸４０２の伝達トルクは回転数に
左右されるので、負荷が大きい場合は機関の回転
数が高くなり易く、スリツプ損を招く。よつて第
１図の直結クラツチ３２を併用し、第１のパラメ
ータ群の情報である機関の回転数、負荷に応じて
伝達トルクを制御する。 第９図は遠心クラツチの回転数とトルクとの関
係を示す線図で、トルクは回転数の２乗に比例
し、その特性は流体クラツチと同じ様になる。 第１０図は電磁粉式自動クラツチの構成を示す
断面図で、駆動部材５０１に励磁コイル５０３を
配設し、被動部材５０２との隙間に電磁粉５０４
を介在させている。励磁コイル５０３へ通電する
と電磁粉は連鎖状に接続してトルクを伝える。そ
の伝達トルクは励磁電流量に比例し、スリツプの
影響を受けない。電磁粉は直径60μ以下の球に近
い楕円体で、12％Cr―Fe合金等が用いられる。
なお、電磁粉５０４が存在している隙間は0.6〜
0.8mm程度である。 第１１図は電磁粉式自動クラツチの励磁電流と
伝達トルクとの関係を示す線図で、比例関係にあ
ることを示している。もし、流体クラツチと同様
に、伝達トルクが機関回転数の２乗に比例して増
加させたいときは、マイクロプロセツサ２４の他
にダイナモやイグニツシヨンパルスの信号、アク
セルペダルによる可変抵抗制御等によつて、励磁
コイル５０３の電流を制御すれば良い。 第１２図は機関回転数とトルクとの関係を示す
線図で、機関回転数の２乗に比例してトルクＴは
増加している。 発進時の車の抵抗をT0とすると、機関の回転
数がN0になるまで車は停止している。いま、機
関のトルクをTe、角速度をωeとすると、 Te−Ｔ＝Iedωe／dt ……(7) ただし、Ieは機関の回転部分の慣性とする。 また、Ｔ＝kωe2とすると Te＝kωe2＋Iedωe／dt ……(8) となる。したがつて、絞り弁を開いてTeを発生
させると機関は第１２図のTe−Ｔの差で加速さ
れ、Ｂ点に達する。これらは、車輛はＴ―T0の
差で加速されることになる。 第１３図は機関側駆動軸の角速度ωeと被動軸
の角速度ωvの変化を示した線図で、横軸は経過
時間を示し、縦軸はωeを示している。ωe＝ωvと
なるt0までスリツプが生じている。このような伝
達トルクを与えた場合は、発進時のωeは低下し
機関が失火することはない。Te＜T0の場合は第
１２図のN0′の点でスリツプを続ける。 第１４図は車速と伝達トルクとの関係を示す線
図で、エンジンブレーキ効果とクラツチの耐久性
を考察して或車速以上では機関の回転数には無関
係に一定の定格トルクが与えられるようにスリツ
プさせている。遊星歯車機構１９を切り換える際
の変速時のクラツチの解放は、第１０図の励磁コ
イル５０３の電流を遮断することによつて行わ
れ、残留磁気を消去するために逆方向に僅かな電
流を流している。 この場合、遊星歯車位置がトツプギアの状態で
発進するとクラツチは焼損し易いので、ギア位置
に関する情報をマイクロプロセツサ２４に入力し
て、トツプギア時に励磁コイル５０３の電流を変
化させるようにする。このようにして伝達トルク
を制御しストール回転数を低くしてトツプギアで
は実際上発進不可能となる制御回路を付加してい
る。 また、アイドリングで停車中の車がクリープす
ることを防止するため、ガバナ速度以下ではアク
セルペダルの位置を検出し、ペダルを戻したとき
はマイクロプロセツサ２４からクラツチの励磁電
流を小さくする信号を出力させるようにしてい
る。第１３図において、ωvが小さい領域で定格
伝達トルクにすると伝達トルクが急変するので、
発進のフイーリングが害される。 減速時のガバナー速度の設定値が低過ぎると、
急ブレーキ時の現象の遅れによつてエンストし易
くなる。また、高過ぎると降坂時のクラツチトル
ク不連続が強調され、転のフイーリングを害す
る。これらを防止するためマイクロプロセツサ２
４で適正な伝達トルクが論理演算され、この出力
で作動させられる。 第１図に示すトルクコンバータ２０、第５図に
示す摩擦クラツチ、第８図の遠心クラツチ、第１
０図の磁粉クラツチの伝達トルクは、上記のよう
にしてマイクロプロセツサ２４の出力で制御され
る。また、機関の状態は伝達要素の伝達トルク、
歯車機構１９の減速比によつて左右される。この
ことから、絞り弁開度を一定開度に踏み込めば
Ne、Ｔは一定となり車速Ｖ＝λtでＦが一定の加
速が可能となる。 これに対してクラツチを Ne＝60V／2πR・ｘ＜Nemin ……(9) となる時点で接続すると、機関は失速し易くな
る。登坂時には、アクセルの踏み込み量が少ない
とNe＜Neminになり易い。これを防ぐためにア
クセルの踏み込み量を増すと、すべりが増すので
損失が増すという欠点が生ずる。 したがつて、Ne＞Neminの条件でNeをNmin
に近づけて維持し、車速がNeに一致した点でク
ラツチ板を接続するのが最も効果的である。その
ためにはNeに関する情報を機関のトルク、伝達
トルク、マイクロプロセツサ２４に入力し、最適
絞り弁開度、伝達トルクに関する上記の情報をマ
イクロプロセツサ２４から出力し、第１、第２の
制御装置群を制御することができる。 第２図において、０―ａ点間の2.5秒程度はク
ラツチはすべつている。この前にクラツチを接続
するとNe＜Neminとなり機関は失速する。い
ま、Ne＝1000rpm、絞り弁全開時の燃料流量を
４／ｈにすると、2.5秒間で2.5c.c.程度の燃料を
消費し、すべりによつて1.25c.c.の燃料を浪費す
る。Ne＝2000rpmとすると、2.5c.c.の燃料を浪費
する。 第１５図はクラツチの容量Ｔに対する回転数の
変化を示した線図である。クラツチの容量が小さ
く機関のトルクTeを一定にして運転する場合は、 Ｔ＝Te−Ge／ｇk2dωe／dt ……(10) ここで、Geは機関の回転部分の重量、ωeは機関
回転の角速度である。Ｔ＝Teのときはωe＝０と
なり、Ｔ＞Teのときはωeは第１５図に示したご
とく回転数は低下する。これは(10)式右辺の第２項
に示す機関回転部分の慣性力でＴを補うためであ
る。 実際に車を始動させる場合は、運転者がアクセ
ルペダルを踏み込みながら一方でクラツチペダル
を離してクラツチを徐々に接合させている。した
がつて、第１６図に示したようにトルクは変化す
るので、機関トルクTeが伝達トルクＴよりも大
きい領域では、機関の回転数は低下することがな
い。 第１６図は始動時の機関トルクと伝達トルクと
の関係を示す線図である。機関トルクが伝達トル
クよりも大きいようにクラツチを操作して始動加
速する状況を示している。このクラツチ操作を更
に好適に行わせるために、機関トルクと伝達トル
クの情報をマイクロプロセツサ２４に入力し、そ
の大小を判別する信号を出力して絞り弁とクラツ
チペダルを適正に操作させることができる。 機関回転の角加速度に対する機関の回転慣性力
の関係は、クラツチ接合同期前においては 角加速度＝機関のトルク＋回転慣性力−抵抗／車の慣
性 で表わされるが、同期後は 角加速度＝機関のトルク−抵抗／車の慣性＋回転慣性 のごとく作用する。 第１７図は機関の回転数Neと駆動軸の回転数
Ndとの関係を示す線図である。クラツチの結合
点Ｊまでは駆動軸の回転数は急上昇するが、クラ
ツチが結合すると機関回転慣性力の上昇に動力
（機関トルク）を消費し、回転数の上昇はゆるや
かとなる。 一般に車輛の重量Ｗを1000Kg、機関を除く回転
部分の慣性相当重量Wtを300Kg、機関の回転部分
の重量Geを7.5Kg、機関の回転部分の回転半径ｋ
を0.1m、駆動軸の有効半径Ｒを0.32m、全減速比
ｉを15、動力伝達効率ｎを0.9とすると、慣性力
Ｉは次式で表わされ、その値は次のようになる。 Ｉ＝（Ｗ＋Wt）R2／ｇ＋ni2k2Ge／ｇ ……(11) Ｉ＝13.3＋1.55 いま、伝達回転力Ｔを５Kg・ｍ、ころがり抵抗
係数μを0.02とすると、 角加速度＝0.9×15×５−1000×0.02×0.3／13.3 ＝4.6rad／s2 となる。機関の角加速度は4.6×15＝69rad／s2と
なる。したがつて、1500rpm（157rad／ｓ）に達
するには2.3秒程度の時間を要する。 これに対して、クラツチが結合した場合の角加
速度は、 dω／dt＝61.5／14.85＝4.14rad／s2 となる。 通常、クラツチの伝達回転力は機関の最大トル
クの1.5〜2.5倍に設定されている。上記の事項か
らわかるように、クラツチ結合時の機関の失速を
防止するには、Te＞Ｔの状態でクラツチを操作
すれば良い。(10)式から判るように、この状態では
dωe／dt＞０が維持できる。このときクラツチペダ ルを離すと、Ｔ＝Temax・（1.5〜2.5）の値を示
すので、アクセルペダルを一杯に踏み込んでも、
dωe／dt＜０になり機関回転数Neは低下する。した がつて、機関の角速度、被動軸の角速度、或いは
両者の加速度に関する情報をマイクロプロセツサ
２４に入力し、クラツチの結合時期に関する情報
を出力させて機関の失速を防ぐことができる。 駆動輪の角速度をすばやく上昇させるには、車
の慣性と抵抗を小さくし、伝達トルクを大きくし
なければならない。伝達トルクが一定である場合
は、(10)式から判るように機関トルクTeを大にし、
機関の慣性が大きい程機関回転数の減速率が小と
なるので、機関トルクTeは大きい方が望ましい。
即ち、クラツチの仕様が与えられたときは伝達ト
ルクが与えられるが、このときの制御方式は、マ
イクロプロセツサ２４で次のようなプロセスを実
行する。 (1) 初期回転数Neoを与え、アクセルペダルを経
済運転域の最大トルクの状態まで踏み込む。 (2) このとき伝達トルクT0′になるようにクラツ
チの踏み込み量を加減する。 (3) 駆動輪の回転数が上昇し、Neoに達した時点
でクラツチを結合させる。 (4) (3)の時点以前にクラツチを結合したときは、
機関の回転数はNeo以下となる。この場合は
T0′になるようにクラツチ踏み込み量を加減す
る。 (5) (3)の時点以後にクラツチを結合すると、機関
が増速される分だけ車の加速性低下する。この
ときは一般にすべり時間が増大するので、 (6) アクセルペダルを戻して機関のトルクを低下
させ、クラツチを早めに結合させる。 第１８図は伝達トルクとすべり回転数との関係
を示す線図で、伝達トルクＴが機関のトルクTe
より大である程すべり時間は短縮される。第２図
のＡ点からＢ点の４速に切り換える際は機関が減
速されるので、(10)式から判るようにTe＝０でも
Ｔが発生する。Ａ点でクラツチを結合すると、伝
達トルクＴ＝Tmax・（1.5〜2.5）に対して第１５
図と同じような回転数変化を示すので、Neが限
界回転数よりも低下しないようなTeを確保しな
ければならない。また、車輛の角加速度を一定に
するにはクラツチの踏み込み量を加減してＴを加
減する必要がある。Ｔは小さくする機関回転数
Neの減少率は小さくなる。 以上は本発明の要点の一つで、クラツチの回転
伝達力に応じてアクセルペダル、即ち、絞り弁開
度を制御し、クラツチのすべり速度に応じて回転
伝達力を制御することによつて、常に好適な運転
を行わせると共に、消費燃料を節減し排気を浄化
することである。 なお、ブレーキ時のように大きな負荷が作用し
たときは、クラツチはすべりながら機関にトルク
Ｔを作用させるので、絞り弁全開時においても回
転数は減少する。このときは回転数が限界回転数
に低下する前にクラツチを切る必要がある。 本実施例の制御装置は、機関と負荷の回転数を
判定して伝達要素のすべりを測定し、このすべり
の情報をマイクロプロセツサに入力して演算し最
適減速比、最適のクラツチ伝達力の情報を出力し
て手動或いは各種制御弁で伝達要素を制御してい
る。このようにして最適減速比、最適クラツチ伝
達の状態で運転できるので、運転性能は向上し燃
料節約と排気の浄化を達成できるという効果が得
られる。 また、車速の絶対値を測定しているので、(2)式
の関係を用いてタイヤ径の変化等をマイクロプロ
セツサで算出し、最適減速比と最適クラツチ伝達
力を修正することができる。このことは逆にタイ
ヤの空気圧の異常や摩耗等を把握することができ
るという利点も生ずる。 一方、クラツチは油圧クラツチ、磁粉クラツチ
等を用いることができるので、動力損失がない直
結状態を作り出せるという利点も生じている。こ
の磁粉クラツチ、歯車変速機の歯車列はサーボモ
ータで制御することができるし、オーバトツプ
（増速比0.7〜0.85）の制御を付加することもでき
るという利点をもつている。 なお、第１図の実施例はオツト―サイクル機関
の場合を示したものであるが、デイーゼル機関の
場合は、第１の制御装置群として燃料噴射量制御
装置、噴射時期制御装置を用いることになる。 本発明の内燃機関の制御装置は、機関と負荷と
の適合性を改善して運転性能を向上させ、燃料経
済性と有害成分ガスの排出および騒音の低減を達
成させるという効果をもつている。
湿式の多板クラツチ、円すいクラツチ、帯ブレー
キおよび一方向クラツチ等も使用でき、その摩擦
材料には石綿とセルローズ繊維からなる抄製材、
無機質粉末からなる準金属材および焼結金属材等
が用いられる。 伝達要素の減速比と回転力の伝達特性について
以下説明する。いま、車軸の回転数をNv、内燃
機関の回転数をNe、減速比をｘとすると、 ｘ＝Ne／Nv ……(1) また、車速（負荷）をＶ、タイヤの半径をＲと
すると、 Nv＝60／2πR・Ｖ ……(2) 負荷側の走行抵抗をＦとすると内燃機関のトルク
Ｔは Ｔ＝１／ｘＦ・Ｒ ……(3) となる。いま与えられたＶ、Ｆに対してｘが大き
すぎると、Neが増加し機関の摩擦、ポンピング
損失などが増大する。また、騒音や燃料消費率も
増加するという結果となる。これとは反対にｘが
小さすぎると、機関の出力混合比の領域に突入し
て多量の燃料を消費する結果となる。 例えば、ｘ＝１でＴ＝10Kg・ｍ、Ne＝
2000rpmであつたものが、ｘ＝1.4でＴ＝7.2Kg・
ｍ、Ne＝2800rpmとなるとすると、燃費率は220
から260g／ps・ｈとなつて約20％増加する。ま
た、ｘ＝0.6とし、Ｔ＝16.7Kg・ｍ、Ne＝
1200rpmとなると燃費率は235g／ps・ｈとなつて
約７％増加する。 したがつて、所要のＦ・Ｖに関する情報をセン
サ群から入力し（Ｆに対しては内燃機関の吸入負
圧、絞り弁開度、軸トルク等に関する情報）(1)、
(2)、(3)式の論理演算をマイクロプロセツサ２４で
実行させ、第１、第２の制御装置群に関する情報
（例えば減速比）を出力し、出力域に突入しない
範囲で減速比が小さい値になるように第２の制御
装置群を作動させれば、燃料消費率を節減するこ
とが可能となる。 第２図は始動時の機関回転数および車速の変化
を示す線図で、横軸は始動からの経過時間を示
し、縦軸は車速と機関回転数とを示している。一
般に手動変速の場合は、機関の最低回転速度
Neminが1000rpmであるとすると、これ以下に
ならないように変速比を変化させて運転する。即
ち、変速位置が１速のときはａ点まで、変速位置
が４速のときはｂ点までクラツチをすべらすこと
になり、この間車速は次第に上昇する。 第３図は燃料制御装置の一例を示すブロツク線
図で、機関２９に接続した給気筒内には絞り弁１
０１が設置されている。第２図の場合は車速およ
び機関回転数を増すにつれて絞り弁１０１の開度
を増し、機関２９のトルクを負荷抵抗以上に増し
て、機関の回転数がが低下して失速状態になるこ
とを防止するためマイクロプロセツサ２４の出力
で直接絞り弁駆動装置１０２を操作させて絞り弁
１０１を開かせる。この絞り弁駆動装置１０２と
しては、電動モータ、吸入負圧又は油圧サーボ機
構等が用いられる。 負荷抵抗の大きさは、車の重量、タイヤの摩
擦、係数、減速比、道路面の傾斜等に関する情報
をマイクロプロセツサ２４に入力して算出する。
或いは機関２９の回転数の変化を測定し、
Nemin以下にならないように絞り弁１０１を開
き、間接的に負荷抵抗を測定することができる。
一方、絞り弁１０１の開度と機関２９のトルク
は、回転数等の第１のパラメータ群の値によつて
定まり、マイクロプロセツサ２４から所要開度の
信号が絞り弁駆動装置１０２に出力される。 デイーゼル機関の場合は、噴射ノズル１０３に
供給する燃料噴射量を制御する噴射量制御装置１
０４を上記の絞り弁１０１の場合と同様に制御
し、機関２９の失火を防止する。流体クラツチ、
流体トルクコンバータの場合は、負荷と機関２９
を接続しても負荷抵抗が機関２９に直接作用しな
いので、機関２９が失速するということはない。
しかし、ポンプ羽根２１の空転に要するトルクを
維持するような絞り弁開度や噴射燃料量を与えな
いと失速する。即ち、第１の制御装置群の一つで
ある燃料制御装置２６に、回転数の低下を制限す
る手段を具備させることが本発明の一要件であ
る。 上記回転数低下の制限手段としては、絞り弁１
０１の絞り弁レバー１０６の動きを制限するスト
ツパ１０５を設置する。このストツパ１０５はね
じ式であるので制限位置を調整することができ
る。デイーゼル機関の場合は、燃料ポンプのピス
トンの行程を機械的に制限するものが適当であ
る。 なお、第２図から判るように、１速から発進さ
せるとすべり損失を最小にすることができるし、
ｃ点で示す時間後に１速から４速に切り換える際
も機関の回転数が5000rpmから1200rpmまで低下
するので、クラツチがすべる。この場合は機関回
転数が5000rpmから1200rpmまで低下した時点で
接続すれば、クラツチのすべりを防止することが
できる。これよりも機関の回転数が低下した時点
で接続すると、クラツチがすべつて機関は増速さ
れる。この際機関回転部の慣性エネルギーの受け
渡しが行なわれ、機関回転数が高い領域でクラツ
チを結合すれば、慣性エネルギーが車側に与えら
れる。したがつて、この慣性エネルギーを有効に
利用することによつて燃料消費量を節約すること
ができる。 第４図は機関の回転伝達機構を説明する図で、
機関２９によつて回転させられる駆動軸２０１の
回転はクラツチ２０３を介して歯車２０４を回転
させる。歯車２０４の回転はこれと噛み合つてい
る歯車２０５に伝えられ、被動軸２０６を回転さ
せる。第４図ａは機関２９の回転が歯車２０４に
伝達され、減速比ｘ＝５の歯車２０４，２０５の
組合わせによつて被動軸２０６が1/5に減速回転
している場合を示している。即ち、機関２９の回
転数5000rpmは被動軸２０６を1000rpmで回転さ
せている。次に、クラツチ２０３を離し、減速比
ｘ＝１の歯車２０７，２０８の組合わせに切り換
えて再びクラツチ２０３を結合させると、第４図
ｂに示すように被動軸２０６は1000rpmとなつて
いるので、クラツチ２０３の容量から定まるトル
クが作用し、機関２９の回転数は5000rpmから
1000rpmまで次第に減速させる。このとき、駆動
軸２０１の慣性エネルギーが被動軸２０４側に伝
達される。なお、流体クラツチ、液体トルクコン
バータの場合は、駆動軸２０１の回転数が高いの
で伝達トルクが大で慣性エネルギーの伝達が容易
である。 上記のようにクラツチ２０３はすべり現象を生
ずるが、このときの車速Ｖと機関の回転数Neと
の関係は Neｅ＝60V・ｘ／2πR ……(4) となり、一方、軸トルクは Ｔ＝Ｒ／ｘＦ ……(5) となる。いま、Ｖ＝λt、Ｆを一定として加速する
場合を考えると、 ｅ＝60・ｘ／2πR・Neλ・ｔ ……(6) となり、ｘ／Neが小さい程ｅは小さくなる。ま
た、ｅ＝１になる時間t0は、 t0＝2πRNe／λ・60・ｘ ………（6′） となるので、０〜t0時間の損失Ｌは Ｌ＝∫to０RF・60／2πR・λtdt ……（6″） ∝Ｆ・t0 2・λ となる。（6″）式からわかるように、発進時の損
失Ｌを低下させるには、ＦとNeを小さくし、ｘ
を増大させる必要がある。Neを一定に維持する
ためには、第２の制御装置群が関連する第２のパ
ラメータ群の情報をマイクロプロセツサ２４に入
力し、伝達トルクと機関のトルクとを同時に制御
してこれを合致させることで可能となる。 一般に、クラツチ２０３の最大伝達トルクは機
関２９の最大トルクよりも大きいので、最大伝達
トルクの結合状態ではNeが低下することは避け
られない。したがつて、伝達トルク自体を制御す
ることになる。 第５図は摩擦クラツチの一例を示す断面図で、
圧力板３０２が圧力ばね３０３によつて押され、
摩擦板３０８がはずみ車３０１のトルクをスプラ
イン継手３０５を介して変速機軸３０４に伝達す
る。この際の伝達トルクは圧力ばね３０３の力を
遮断レバー３０７、遮断軸受３１０、操作ヨーク
３１１を介して操作シリンダ３１２の操作力で制
御することによつて調節される。この操作力は操
作シリンダ３１２に作用する油圧を制御弁３１３
で調節することによつて制御される。 操作シリンダ３１２の油圧を増すと圧力ばね３
０３が圧縮され、摩擦板３０８を押す力が弱くな
り伝達トルクは小となる。伝達トルクが機関のト
ルクよりも小さいときは機関の回転数は低下しな
い。上記制御弁３１３はマイクロプロセツサ２４
の出力により接続手段を介して制御される。 第６図および第７図はクラツチケース３０６と
圧力板３０２の接続法を示す断面図で、第６図は
クラツチケース６の孔に圧力板３０２の突起部が
挿入されており、第７図はクラツチケース３０６
と圧力板３０２はばね帯鋼３０９で可動に接続さ
れている。 電磁的なクラツチの場合は、第５図の油圧シリ
ンダ３１２の代りに電磁ソレノイドを用い、電磁
ソレノイドの電流をマイクロプロセツサ２４の出
力で制御することにより伝達トルクを制御するこ
とができる。 第８図は遠心式クラツチの断面図である。駆動
軸４０１と被動軸４０２の伝達トルクは回転数に
左右されるので、負荷が大きい場合は機関の回転
数が高くなり易く、スリツプ損を招く。よつて第
１図の直結クラツチ３２を併用し、第１のパラメ
ータ群の情報である機関の回転数、負荷に応じて
伝達トルクを制御する。 第９図は遠心クラツチの回転数とトルクとの関
係を示す線図で、トルクは回転数の２乗に比例
し、その特性は流体クラツチと同じ様になる。 第１０図は電磁粉式自動クラツチの構成を示す
断面図で、駆動部材５０１に励磁コイル５０３を
配設し、被動部材５０２との隙間に電磁粉５０４
を介在させている。励磁コイル５０３へ通電する
と電磁粉は連鎖状に接続してトルクを伝える。そ
の伝達トルクは励磁電流量に比例し、スリツプの
影響を受けない。電磁粉は直径60μ以下の球に近
い楕円体で、12％Cr―Fe合金等が用いられる。
なお、電磁粉５０４が存在している隙間は0.6〜
0.8mm程度である。 第１１図は電磁粉式自動クラツチの励磁電流と
伝達トルクとの関係を示す線図で、比例関係にあ
ることを示している。もし、流体クラツチと同様
に、伝達トルクが機関回転数の２乗に比例して増
加させたいときは、マイクロプロセツサ２４の他
にダイナモやイグニツシヨンパルスの信号、アク
セルペダルによる可変抵抗制御等によつて、励磁
コイル５０３の電流を制御すれば良い。 第１２図は機関回転数とトルクとの関係を示す
線図で、機関回転数の２乗に比例してトルクＴは
増加している。 発進時の車の抵抗をT0とすると、機関の回転
数がN0になるまで車は停止している。いま、機
関のトルクをTe、角速度をωeとすると、 Te−Ｔ＝Iedωe／dt ……(7) ただし、Ieは機関の回転部分の慣性とする。 また、Ｔ＝kωe2とすると Te＝kωe2＋Iedωe／dt ……(8) となる。したがつて、絞り弁を開いてTeを発生
させると機関は第１２図のTe−Ｔの差で加速さ
れ、Ｂ点に達する。これらは、車輛はＴ―T0の
差で加速されることになる。 第１３図は機関側駆動軸の角速度ωeと被動軸
の角速度ωvの変化を示した線図で、横軸は経過
時間を示し、縦軸はωeを示している。ωe＝ωvと
なるt0までスリツプが生じている。このような伝
達トルクを与えた場合は、発進時のωeは低下し
機関が失火することはない。Te＜T0の場合は第
１２図のN0′の点でスリツプを続ける。 第１４図は車速と伝達トルクとの関係を示す線
図で、エンジンブレーキ効果とクラツチの耐久性
を考察して或車速以上では機関の回転数には無関
係に一定の定格トルクが与えられるようにスリツ
プさせている。遊星歯車機構１９を切り換える際
の変速時のクラツチの解放は、第１０図の励磁コ
イル５０３の電流を遮断することによつて行わ
れ、残留磁気を消去するために逆方向に僅かな電
流を流している。 この場合、遊星歯車位置がトツプギアの状態で
発進するとクラツチは焼損し易いので、ギア位置
に関する情報をマイクロプロセツサ２４に入力し
て、トツプギア時に励磁コイル５０３の電流を変
化させるようにする。このようにして伝達トルク
を制御しストール回転数を低くしてトツプギアで
は実際上発進不可能となる制御回路を付加してい
る。 また、アイドリングで停車中の車がクリープす
ることを防止するため、ガバナ速度以下ではアク
セルペダルの位置を検出し、ペダルを戻したとき
はマイクロプロセツサ２４からクラツチの励磁電
流を小さくする信号を出力させるようにしてい
る。第１３図において、ωvが小さい領域で定格
伝達トルクにすると伝達トルクが急変するので、
発進のフイーリングが害される。 減速時のガバナー速度の設定値が低過ぎると、
急ブレーキ時の現象の遅れによつてエンストし易
くなる。また、高過ぎると降坂時のクラツチトル
ク不連続が強調され、転のフイーリングを害す
る。これらを防止するためマイクロプロセツサ２
４で適正な伝達トルクが論理演算され、この出力
で作動させられる。 第１図に示すトルクコンバータ２０、第５図に
示す摩擦クラツチ、第８図の遠心クラツチ、第１
０図の磁粉クラツチの伝達トルクは、上記のよう
にしてマイクロプロセツサ２４の出力で制御され
る。また、機関の状態は伝達要素の伝達トルク、
歯車機構１９の減速比によつて左右される。この
ことから、絞り弁開度を一定開度に踏み込めば
Ne、Ｔは一定となり車速Ｖ＝λtでＦが一定の加
速が可能となる。 これに対してクラツチを Ne＝60V／2πR・ｘ＜Nemin ……(9) となる時点で接続すると、機関は失速し易くな
る。登坂時には、アクセルの踏み込み量が少ない
とNe＜Neminになり易い。これを防ぐためにア
クセルの踏み込み量を増すと、すべりが増すので
損失が増すという欠点が生ずる。 したがつて、Ne＞Neminの条件でNeをNmin
に近づけて維持し、車速がNeに一致した点でク
ラツチ板を接続するのが最も効果的である。その
ためにはNeに関する情報を機関のトルク、伝達
トルク、マイクロプロセツサ２４に入力し、最適
絞り弁開度、伝達トルクに関する上記の情報をマ
イクロプロセツサ２４から出力し、第１、第２の
制御装置群を制御することができる。 第２図において、０―ａ点間の2.5秒程度はク
ラツチはすべつている。この前にクラツチを接続
するとNe＜Neminとなり機関は失速する。い
ま、Ne＝1000rpm、絞り弁全開時の燃料流量を
４／ｈにすると、2.5秒間で2.5c.c.程度の燃料を
消費し、すべりによつて1.25c.c.の燃料を浪費す
る。Ne＝2000rpmとすると、2.5c.c.の燃料を浪費
する。 第１５図はクラツチの容量Ｔに対する回転数の
変化を示した線図である。クラツチの容量が小さ
く機関のトルクTeを一定にして運転する場合は、 Ｔ＝Te−Ge／ｇk2dωe／dt ……(10) ここで、Geは機関の回転部分の重量、ωeは機関
回転の角速度である。Ｔ＝Teのときはωe＝０と
なり、Ｔ＞Teのときはωeは第１５図に示したご
とく回転数は低下する。これは(10)式右辺の第２項
に示す機関回転部分の慣性力でＴを補うためであ
る。 実際に車を始動させる場合は、運転者がアクセ
ルペダルを踏み込みながら一方でクラツチペダル
を離してクラツチを徐々に接合させている。した
がつて、第１６図に示したようにトルクは変化す
るので、機関トルクTeが伝達トルクＴよりも大
きい領域では、機関の回転数は低下することがな
い。 第１６図は始動時の機関トルクと伝達トルクと
の関係を示す線図である。機関トルクが伝達トル
クよりも大きいようにクラツチを操作して始動加
速する状況を示している。このクラツチ操作を更
に好適に行わせるために、機関トルクと伝達トル
クの情報をマイクロプロセツサ２４に入力し、そ
の大小を判別する信号を出力して絞り弁とクラツ
チペダルを適正に操作させることができる。 機関回転の角加速度に対する機関の回転慣性力
の関係は、クラツチ接合同期前においては 角加速度＝機関のトルク＋回転慣性力−抵抗／車の慣
性 で表わされるが、同期後は 角加速度＝機関のトルク−抵抗／車の慣性＋回転慣性 のごとく作用する。 第１７図は機関の回転数Neと駆動軸の回転数
Ndとの関係を示す線図である。クラツチの結合
点Ｊまでは駆動軸の回転数は急上昇するが、クラ
ツチが結合すると機関回転慣性力の上昇に動力
（機関トルク）を消費し、回転数の上昇はゆるや
かとなる。 一般に車輛の重量Ｗを1000Kg、機関を除く回転
部分の慣性相当重量Wtを300Kg、機関の回転部分
の重量Geを7.5Kg、機関の回転部分の回転半径ｋ
を0.1m、駆動軸の有効半径Ｒを0.32m、全減速比
ｉを15、動力伝達効率ｎを0.9とすると、慣性力
Ｉは次式で表わされ、その値は次のようになる。 Ｉ＝（Ｗ＋Wt）R2／ｇ＋ni2k2Ge／ｇ ……(11) Ｉ＝13.3＋1.55 いま、伝達回転力Ｔを５Kg・ｍ、ころがり抵抗
係数μを0.02とすると、 角加速度＝0.9×15×５−1000×0.02×0.3／13.3 ＝4.6rad／s2 となる。機関の角加速度は4.6×15＝69rad／s2と
なる。したがつて、1500rpm（157rad／ｓ）に達
するには2.3秒程度の時間を要する。 これに対して、クラツチが結合した場合の角加
速度は、 dω／dt＝61.5／14.85＝4.14rad／s2 となる。 通常、クラツチの伝達回転力は機関の最大トル
クの1.5〜2.5倍に設定されている。上記の事項か
らわかるように、クラツチ結合時の機関の失速を
防止するには、Te＞Ｔの状態でクラツチを操作
すれば良い。(10)式から判るように、この状態では
dωe／dt＞０が維持できる。このときクラツチペダ ルを離すと、Ｔ＝Temax・（1.5〜2.5）の値を示
すので、アクセルペダルを一杯に踏み込んでも、
dωe／dt＜０になり機関回転数Neは低下する。した がつて、機関の角速度、被動軸の角速度、或いは
両者の加速度に関する情報をマイクロプロセツサ
２４に入力し、クラツチの結合時期に関する情報
を出力させて機関の失速を防ぐことができる。 駆動輪の角速度をすばやく上昇させるには、車
の慣性と抵抗を小さくし、伝達トルクを大きくし
なければならない。伝達トルクが一定である場合
は、(10)式から判るように機関トルクTeを大にし、
機関の慣性が大きい程機関回転数の減速率が小と
なるので、機関トルクTeは大きい方が望ましい。
即ち、クラツチの仕様が与えられたときは伝達ト
ルクが与えられるが、このときの制御方式は、マ
イクロプロセツサ２４で次のようなプロセスを実
行する。 (1) 初期回転数Neoを与え、アクセルペダルを経
済運転域の最大トルクの状態まで踏み込む。 (2) このとき伝達トルクT0′になるようにクラツ
チの踏み込み量を加減する。 (3) 駆動輪の回転数が上昇し、Neoに達した時点
でクラツチを結合させる。 (4) (3)の時点以前にクラツチを結合したときは、
機関の回転数はNeo以下となる。この場合は
T0′になるようにクラツチ踏み込み量を加減す
る。 (5) (3)の時点以後にクラツチを結合すると、機関
が増速される分だけ車の加速性低下する。この
ときは一般にすべり時間が増大するので、 (6) アクセルペダルを戻して機関のトルクを低下
させ、クラツチを早めに結合させる。 第１８図は伝達トルクとすべり回転数との関係
を示す線図で、伝達トルクＴが機関のトルクTe
より大である程すべり時間は短縮される。第２図
のＡ点からＢ点の４速に切り換える際は機関が減
速されるので、(10)式から判るようにTe＝０でも
Ｔが発生する。Ａ点でクラツチを結合すると、伝
達トルクＴ＝Tmax・（1.5〜2.5）に対して第１５
図と同じような回転数変化を示すので、Neが限
界回転数よりも低下しないようなTeを確保しな
ければならない。また、車輛の角加速度を一定に
するにはクラツチの踏み込み量を加減してＴを加
減する必要がある。Ｔは小さくする機関回転数
Neの減少率は小さくなる。 以上は本発明の要点の一つで、クラツチの回転
伝達力に応じてアクセルペダル、即ち、絞り弁開
度を制御し、クラツチのすべり速度に応じて回転
伝達力を制御することによつて、常に好適な運転
を行わせると共に、消費燃料を節減し排気を浄化
することである。 なお、ブレーキ時のように大きな負荷が作用し
たときは、クラツチはすべりながら機関にトルク
Ｔを作用させるので、絞り弁全開時においても回
転数は減少する。このときは回転数が限界回転数
に低下する前にクラツチを切る必要がある。 本実施例の制御装置は、機関と負荷の回転数を
判定して伝達要素のすべりを測定し、このすべり
の情報をマイクロプロセツサに入力して演算し最
適減速比、最適のクラツチ伝達力の情報を出力し
て手動或いは各種制御弁で伝達要素を制御してい
る。このようにして最適減速比、最適クラツチ伝
達の状態で運転できるので、運転性能は向上し燃
料節約と排気の浄化を達成できるという効果が得
られる。 また、車速の絶対値を測定しているので、(2)式
の関係を用いてタイヤ径の変化等をマイクロプロ
セツサで算出し、最適減速比と最適クラツチ伝達
力を修正することができる。このことは逆にタイ
ヤの空気圧の異常や摩耗等を把握することができ
るという利点も生ずる。 一方、クラツチは油圧クラツチ、磁粉クラツチ
等を用いることができるので、動力損失がない直
結状態を作り出せるという利点も生じている。こ
の磁粉クラツチ、歯車変速機の歯車列はサーボモ
ータで制御することができるし、オーバトツプ
（増速比0.7〜0.85）の制御を付加することもでき
るという利点をもつている。 なお、第１図の実施例はオツト―サイクル機関
の場合を示したものであるが、デイーゼル機関の
場合は、第１の制御装置群として燃料噴射量制御
装置、噴射時期制御装置を用いることになる。 本発明の内燃機関の制御装置は、機関と負荷と
の適合性を改善して運転性能を向上させ、燃料経
済性と有害成分ガスの排出および騒音の低減を達
成させるという効果をもつている。
第１図は本発明の一実施例である内燃機関の制
御装置の説明図、第２図は始動時の機関回転数お
よび車速の変化を示す線図、第３図は燃料制御装
置の一例を示すブロツク線図、第４図は機関の回
転伝達機構の説明図、第５図は摩擦クラツチの一
例を示す断面図、第６図、第７図はクラツチケー
スと圧力板の接続法を示す断面図、第８図は遠心
式クラツチの断面図、第９図は遠心式クラツチの
回転数とトルクとの関係を示す線図、第１０図は
電磁粉式自動クラツチの断面図、第１１図は電磁
粉式自動クラツチの励磁電流と伝達トルクとの関
係を示す線図、第１２図〜第１８図は機関の回転
と伝達要素との間の諸関係を示す線図である。 １１〜１５…第２の制御装置群、１６〜２３，
３２…伝達要素、２４…マイクロプロセツサ、２
５…センサ端子、２６〜２８…第１の制御装置
群、２９…内燃機関、３０…負荷、３１…表示
器。
御装置の説明図、第２図は始動時の機関回転数お
よび車速の変化を示す線図、第３図は燃料制御装
置の一例を示すブロツク線図、第４図は機関の回
転伝達機構の説明図、第５図は摩擦クラツチの一
例を示す断面図、第６図、第７図はクラツチケー
スと圧力板の接続法を示す断面図、第８図は遠心
式クラツチの断面図、第９図は遠心式クラツチの
回転数とトルクとの関係を示す線図、第１０図は
電磁粉式自動クラツチの断面図、第１１図は電磁
粉式自動クラツチの励磁電流と伝達トルクとの関
係を示す線図、第１２図〜第１８図は機関の回転
と伝達要素との間の諸関係を示す線図である。 １１〜１５…第２の制御装置群、１６〜２３，
３２…伝達要素、２４…マイクロプロセツサ、２
５…センサ端子、２６〜２８…第１の制御装置
群、２９…内燃機関、３０…負荷、３１…表示
器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 内燃機関と自動車の被駆動輪とを結合す
る伝達機構； (b) 前記内燃機関の作動を制御する少なくとも一
つの機関作動制御手段； (c) 前記伝達機構の作動を制御する少なくとも一
つの伝達機構作動制御手段； (d) 前記内燃機関の作動状態を検知する機関作動
検知手段及び前記伝達機構の作動状態を検知す
る伝達機構作動検知手段； (e) 前記機関作動検知手段及び前記伝達機構作動
検知手段からの情報に基づき前記機関作動制御
手段の機関作動制御信号及びこの機関作動制御
信号と特定の関係を有した前記伝達機構作動制
御手段の伝達機構作動制御信号を発生する共用
制御信号発生手段 とよりなる内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7234679A JPS55164743A (en) | 1979-06-11 | 1979-06-11 | Control system for internal-combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7234679A JPS55164743A (en) | 1979-06-11 | 1979-06-11 | Control system for internal-combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55164743A JPS55164743A (en) | 1980-12-22 |
| JPS6345977B2 true JPS6345977B2 (ja) | 1988-09-13 |
Family
ID=13486645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7234679A Granted JPS55164743A (en) | 1979-06-11 | 1979-06-11 | Control system for internal-combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55164743A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01254893A (ja) * | 1988-04-04 | 1989-10-11 | Japan Atom Energy Res Inst | 核融合装置 |
| JPH08379U (ja) * | 1992-02-10 | 1996-02-20 | 株式会社九州山光社 | 接地電極 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58121343A (ja) * | 1982-01-13 | 1983-07-19 | Diesel Kiki Co Ltd | 発進時の機関制御装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51147824A (en) * | 1975-06-13 | 1976-12-18 | Nissan Motor Co Ltd | Automatic clutch control system |
| JPS582856B2 (ja) * | 1975-09-08 | 1983-01-19 | 日産自動車株式会社 | デンシシキジドウクラツチセイギヨソウチ |
| JPS52127559A (en) * | 1976-04-19 | 1977-10-26 | Nissan Motor Co Ltd | Electronic parallel shaft automatic transmission gear box |
| US4081065A (en) * | 1976-12-23 | 1978-03-28 | Smyth Robert Ralston | Controlled power clutch |
-
1979
- 1979-06-11 JP JP7234679A patent/JPS55164743A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01254893A (ja) * | 1988-04-04 | 1989-10-11 | Japan Atom Energy Res Inst | 核融合装置 |
| JPH08379U (ja) * | 1992-02-10 | 1996-02-20 | 株式会社九州山光社 | 接地電極 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55164743A (en) | 1980-12-22 |
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