JPH01116225A - エンジンの過給装置 - 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、排気ターボ過給機と機械式過給機とを併用し
、エンジン低速域、特に低速域の加速時に、機械式過給
機によって応答性が良く且つ十分に大きい過給効果を得
るようにしたエンジンの過給装置に関する。

（従来技術） エンジンに供給する吸気を加圧して充填量を増大させる
手段としては、エンジンの排気エネルギーによってター
ビンを回転しタービンに連結されたコンプレッサを駆動
するようにした排気ターボ過給機（いわゆるターボチャ
ージャー）と、エンジンにより機械的に駆動される機械
式過給機（いわゆるスーパチャージャー）が通常用いら
れている。

ところで、排気ターボ過給機は、高速域において大きな
過給効果が得られる反面、低速域では十分な過給効果が
得られず、しかも応答性が良くない。とくに、エンジン
回転が非常に低い状態からの加速時にはターボラグが顕
著にあられれ過給遅れが大きくなる。一方、機械式過給
機は、低速域の加速時においても、過給遅れが無くしか
も十分に大きい過給効果を得ることができるが、高速域
での過給効果が十分とは言えず、また、信頼性の面から
、回転数にも限界がある。そこで、これら排気ターボ過
給機と機械式過給機とを併用して、高速域においては排
気ターボ過給機によって十分に過給効果を高め、低速域
においては、機械式過給機によって過給遅れのないしか
も十分に大きな過給効果を得るようにということで、こ
れら排気ターボ過給機と機械式過給機をいろいろな形で
組み合わせることも提案されている。

排気ターボ過給機と機械式過給機は、両者を直列的に組
み合わせることもでき、また並列的に組み合わせること
も可能である。しかしながら、両過給機を直列に設けた
場合には、相互に他方の過給機が流路抵抗となるため、
過給効果が上がりにくい。また、とくに、低速域の加速
時を考えると、排気ターボ過給機の下流に機械式過給機
を設けたものでは、排気ターボ過給機の回転が十分に上
がるまでは機械式過給機に流れる空気量自体が十分でな
く、したがって、応答性の良い過給効ズを得にくいし、
排気ターボ過給機の上流に機械式過給機を設けた場合だ
と、機械式過給機から吐出された加圧空気が、やはり排
気ターボ過給機の回転が上がるまでは十分にエンジン側
に流れないといった問題がある。それに対し、例えば特
開昭６１−２０５３３２号公報に記載されたものでは、
エンジンの吸気通路に排気ターボ過給機と機械式過給機
を並列に設け、エンジン出力軸と機械式過給機との間の
動力伝達経路に設けたクラッチをエンジンの低回転域で
は接続し、高回転では切るようにしている。また、とく
に、エンジン高回転域で機械式過給機を停止する際のト
ルク変動を小さくするために、クラッチの切断に際して
、あらかじめ−時的に過給圧を上昇させる手段を設けて
いる。

このように二つの過給機を並列に設けたものでは、一方
の過給機によって過給を行っているときに他方が流路抵
抗となるようなことはなく、とくに、低速域の加速時に
、機械式過給機による過給が排気ターボ過給機の緩慢な
立ち上がりによって阻害されるようなことはない。した
がって、とくに低速域での応答性を改善するためには、
上記のように排気ターボ過給機と機械式過給機を並列に
配設し、低速域で機械式過給機による過給を行うように
するのが有利である。

このように、吸気通路に排気ターボ過給機と機械式過給
機を並列に配設するとともに、エンジン出力軸と機械式
過給機との間にクラッチを設けて、これを低速域で接続
し高速域で切るようにし、また、機械式過給機下流で排
気ターボ過給機側吸気通路との合流位置の手前に開閉弁
を設けて、これを低速域で開き高速域で閉じるようにす
ることで、高速域においては専ら排気ターボ過給機によ
って十分な過給を行い、低速域では、排気ターボ過給機
による過給に加えて機械式過給機による過給を行うよう
にすることができる。

ところで、過給機から吐出される吸気は、加圧によって
温度が高くなっているため、そのままエンジンに導入し
たのでは充填効率を十分に高めることができない。そこ
で、エンジンの過給装置では、通常、過給機の吐出側に
インタークーラを配設し、外気や冷却水との熱交換によ
って吸気の温度を下げ密度を上げるようにしている。

ところが、上記のように排気ターボ過給機と機械式過給
機とを並列に設けた過給装置において機械式過給機の下
流にインタークーラのような容積部があったのでは、機
械式過給機による過給が行われたときに、インタークー
ラの容積部だけ吸気の圧力上昇が遅れることになり、機
械式過給機を併用したことによる応答性向上の効果が十
分に得られない。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、排
気ターボ過給機と機械式過給機を併用し、機械式過給機
によってとくに低速域の加速時における応答性を改善す
るものにおいて、機械式過給機による過給作用がインタ
ークーラによって阻害されないようにすることを目的と
している。

（発明の構成） 本発明は、排気ターボ過給機による過給に対してはイン
タークーラを十分に機能せしめるとともに、機械式過給
機については、インタークーラを経由しない応答性の良
い過給を行い得るような排気ターボ過給機と機械式過給
機の並列配設を実現したものであって、その構成はつぎ
のとおりである。すなわち、本発明に係るエンジンの過
給装置は、吸気通路に排気ターボ過給機のコンプレッサ
と機械式過給機とを並列に設け、少なくとも低速域での
加速時に前記機械式過給機による過給を行うようにした
エンジンの過給装置において、前記機械式過給機の吐出
通路を前記排気ターボ過給機の吐出側に配設されたイン
タークーラの下流の吸気通路へ接続したことを特徴とし
ている。

（作用） エンジンが作動すると、その排気ガスのエネルギーによ
って排気ターボ過給機のタービンが回転しコンプレッサ
が駆動される。そして、それによって吸気が加圧され、
とくに高速域において大きな過給効果が得られる。また
、低速域での加速時には機械式過給機による過給が行わ
れる。

インタークーラは、排気ターボ過給機によって加圧され
た吸気を冷却する。それによってエンジンに導入される
吸気の密度が上がり過給効果が高まる。

また、低速域での加速時等機械式過給機の過給領域では
、機械式過給機によって加圧された吸気がインタークー
ラを経由せずにエンジンに導入され、それによって応答
性の良い過給作用が得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本考案の一実施例を示す全体図である。

この実施例において、エンジンｌの吸気通路２は、エア
クリーナ３の下流で主吸気通路４と副吸気通路５に分岐
しスロットル弁６の直上流で再び集合する形に形成され
、主吸気通路４の途中には排気ターボ過給機７のコンプ
レッサ８が、また、副吸気通路５の途中には機械式過給
機９が配設されている。

コンプレッサ８は、エンジンｌの排気通路ｌＯに配設さ
れたタービン１１に一体連結さ°れており、排気ガスの
エネルギーによって回転駆動される。

主吸気通路４には、排気ターボ過給機９の下流にインタ
ークーラ１２が介設されている。副吸気通路５は、機械
式過給機９下流の吐出通路部がインタークーラ１２下流
に開口するよう接続されている。

機械式過給機９の駆動軸１３に設けられた被駆動プーリ
１４は、ベルト１５を介しクランク軸１６側の駆動プー
リ１７に連結されている。駆動プーリ１７とエンジンｌ
のクランク軸１６との間には電磁クラッチ１８が設けら
れている。

副吸気通路５には、機械式過給機９の下流で主吸気通路
４へ合流する直前の位置に開閉弁１９が設けられている
。また、機械式過給機９の吐出通路部には吐出圧を逃が
すリリーフ通路２０が設けられており、リリーフ通路２
０の他端は、主吸気通路４の副吸気通路５分岐位置より
下流で排気ターボ過給機７より上流の位置に開口するよ
う接続されている。リリーフ通路２０の途中には、リリ
ーフ量を調整する制御弁２１が設けられている。

吸気通路２の、エアクリーナ３直下流位置にはエアフロ
ーメータ２２が配設されている。また、スロットル弁６
にはスロットル弁開度センサ２３が付設されている。ス
ロットル弁６下流にはサージタンク２４が形成され、そ
こから、エンジンｌの各気筒に至る６本の独立吸気通路
２５が分岐している。

排気ターボ過給機７のタービン室２６はデュアルポート
タイプの排気マニホルド２７に接続されている。また、
タービン室２６をバイパスするバイパス通路２８が形成
され、該バイパス通路２８には、ウェストゲートバルブ
２９が設けられている。

エンジン１が作動すると、排気ガスのエネルギーによっ
てタービン１１が回転し、コンプレッサ８を駆動する。

それによって、主吸気通路４を流れる吸気が加圧され過
給が行われる。エンジン高速域においては、この排気タ
ーボ過給機７によって十分に過給を行うことができる。

機械式過給機９による過給は、コントロールユニット３
０からの駆動信号によって電磁クラッチ１８が接続され
、またワイヤ３１を介し開閉弁１９が開かれることによ
って行われる。コントロールユニット３０にはエンジン
回転数信号のほか、エアフローメータ２２からの吸入空
気量信号、スロットル弁開度センサ２３からのスロット
ル弁開度信号等が入力され、それらに基づいて機械式過
給機９の作動領域および過給実行領域が判定される。

機械式過給機９による過給を実際に行う領域は、低速で
しかも比較的゛負荷の高い運転域に設定される。このよ
うな低速域では排気ターボ過給機７だけでは十分な過給
効果が得られないが、同時に機械式過給機９による過給
が行われることで過給効果が高められる。とくに低速域
の加速時には、機械式過給機９が応答性よく作動するの
で過給遅れが生じない。

ところで、機械式過給機は、それによって実際に過給を
行う前から駆動されていなければ十分に応答性の良い過
給を行うことは難しい。そこで、電磁クラッチ１８が接
続され機械式過給機９が作動する領域は、上記のような
過給実行領域よりも多少広めに設定されている。そして
、そのような、電磁クラッチ１８が接続され機械式過給
機９が作動しているが開閉弁１９が開かれていないとい
った領域では、機械式過給機９から吐出されたエアはリ
リーフ通路２０を介して排気ターボ過給機７の上流に逃
がされる。この間、加圧されて高温となったエアが機械
式過給機９に循環することはなく、常にエアクリーナ３
からの冷たい空気が流入するので、機械式過給機９の温
度が過度に上昇することはない。したがって、機械式過
給機９による過給を開始した時の充填効率が低下するこ
とはない。また、機械式過給機９の過給領域でリリーフ
エアが流れても、温度の高いリリーフエアが機械式過給
機に吸入されることはないので、低速域での充填効率を
十分に向上させることができる。

なお、機械式過給機９自体比較的低負荷域においても作
動しており、そのような低負荷時には、暖められたリリ
ーフエアが吸入されることによって燃料の気化・霧化が
促進される。また、このような位置にリリーフ通路を接
続することで、排気ターボ過給機７上流の負圧は低減さ
れ、また、リリーフ圧力は低くなる。したがって、両過
給機の駆動損失が小さくなる。

第２図および第３図は、機械式過給機の吐出側通路をイ
ンタークーラ下流に接続したことによる作用効果を模式
的に示している。

第２図は吸気系各部位の圧力を示すものであって、実線
は本実施例の場合の加速時を、−点鎖線は、機械式過給
機の吐出側通路をインタークーラ上流に接続した場合の
加速時を、また、二点鎖線および破線は、機械式過給機
を併設しない場合の加速時と定常時をそれぞれ示してい
る。この図に示すように、機械式過給機を併設しない場
合（二点鎖線）は勿論、併設しても、その吐出側通路を
インタークーラ上流に接続した場合（−点鎖線）は、イ
ンタークーラ内での圧力の落ち込みが大きく、したがっ
て、エンジン入口において十分な圧力が得られない。一
方、本実施例の場合は、加速時にインタークーラ出口の
方で機械式過給機による過給圧が加わり、それが、一部
インタークーラ側に逆流する形で出口部の圧力を高めエ
ンジン入口側の圧力を押し上げる。なお、機械式過給機
が作動し、しかもその吐出圧がインタークーラ下流側に
加わることで、コンプレッサ直下流の圧力は多少低くな
るが、コンプレッサ出口側の圧力低下は排気ターボ過給
機の回転立ち上がりを速めることになるので、かえって
都合がいい。

スロットルを閉じた状態から加速する時の過給圧の立ち
上がりは第３図のようになる。この図から明らかなよう
に、本実施例の場合（実線）は、機械式過給機の吐出側
通路をインタークーラ上流に接続した場合（−点鎖線）
や、機械式過給機を併設しない場合（二点鎖線）に比較
して、過給圧の立ち上がりがはるかに速やかである。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、例えば機械式
過給機９の過給実行領域中でターボラグの影響の小さい
高速域即ち高吸気虫酸はど開閉弁１９の開度を小さくす
るなどの他いろいろな態様で実施するこ−とができる。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、排気ターボ
過給機と機械式過給機の併用において、機械式過給機に
よる過給作用がインタークーラによって阻害されるのを
防ぎ、低速域での加速時における過給効果を十分に高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す全体図、第２図および
第３図は同実施例の作用を説明する特性図である。 Ｉ：エンジン、２：吸気通路、７：排気ターボ過給機、
８：コンプレッサ、９；機械式過給機、１２：インター
クーラ。 代理人　弁理士　進　藤　純　− ７Ａｉ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気通路に排気ターボ過給機のコンプレッサと機
   械式過給機とを並列に設け、少なくとも低速域での加速
   時に前記機械式過給機による過給を行うようにしたエン
   ジンの過給装置において、前記機械式過給機の吐出通路
   を前記排気ターボ過給機の吐出側に配設されたインター
   クーラの下流の吸気通路へ接続したことを特徴とするエ
   ンジンの過給装置。