JPH0192525A - エンジンの複合過給装置 - Google Patents

エンジンの複合過給装置

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JPH0192525A
JPH0192525A JP62246705A JP24670587A JPH0192525A JP H0192525 A JPH0192525 A JP H0192525A JP 62246705 A JP62246705 A JP 62246705A JP 24670587 A JP24670587 A JP 24670587A JP H0192525 A JPH0192525 A JP H0192525A
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pressure
engine
driven supercharger
exhaust
compressor
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Noriyoshi Shibata
柴田　昇宜
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Aisin Seiki Co Ltd
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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〕 本発明は自動車、産業機械等において駆動源として使用
されるエンジンの過給装置に係り、特にエンジンに電磁
クラッチを介装してなる動力伝達系を介して連絡されて
エンジン駆動力で駆動される機械駆動式過給機と、エン
ジンの排気系に介装されるタービンとこれによって駆動
されるコンプレッサを備えて排気エネルギで駆動される
排気タービン駆動式過給機を具備してなるエンジンの複
合過給装置に関する。
〔従来技術〕
この種の複合過給装置は、機械駆動式過給Ｒ（所謂、ス
ーパーチャージャ）の利点（エンジンの低速回転域での
過給特性が優れている）と排気タービン駆動式過給機（
所謂、ターボチャージャ）の利点（エンジンの高速回転
域での過給特性が優れている）を有効に利用して全域過
給化を図ることができるものであり、特開昭５８−２２
２９１９号公報及び特開昭６２−１０１８３４号公報に
て提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の複合過給装置のうち特開昭５８−２２２９１９号
公報にて提案されたものは、排気タービン駆動式過給機
と機械駆動式過給機を三方弁、ダンパ機構等によって直
列及び並列に接続可能な装置であるが、構造が複雑であ
り、しかも排気タービン駆動式過給機と機械駆動式過給
機の運転状態（過給圧）を判断して直列・並列の切替を
行なうものではないため、切替時には過給圧が大巾に変
化し、スムースに移行することができないという問題が
ある。
また特開昭６２−１０１８３４号公報にて提案されたも
のは、ウェイストゲート弁によって作動を制御される排
気タービン駆動式過給機と、機械駆動式過給機を直列に
接続し、機械駆動式過給機に接続したバイパス路中に制
御弁を設けたものであるが、このものでは排気タービン
駆動式過給機と機械駆動式過給機の複合作動から機械駆
動式過給機の運転停止に移行する際、ウェイストゲート
弁の作動確認を信号として行なうものであって排気ター
ビン駆動式過給機と機械駆動式過給機の複合作動時にお
いて排気タービン駆動式過給機自体の性能もウェイスト
ゲート弁の作動により低下するため、排気タービン駆動
式過給機の機能が十分に発揮されず、移行タイミングが
遅れるとともに移行時間が長くなって、駆動ロスを最小
限に抑えることができない。また排気タービン駆動式過
給機が機械駆動式過給機の上流に配設されていて排気タ
ービン駆動式過給機の過給圧が劣る領域（工ンジンの低
速回転域）においては機械駆動式過給機の吸入抵抗とな
って機械駆動式過給機の性能が十分発揮できないばかり
か排気タービン駆動式過給機のコンプレッサ部分では負
圧が発生し同部分のオイルシールよりエンジンの吸気系
にオイルが吸込まれるといった問題の発生が考えられる
。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので
あり、エンジンに電磁クラッチを介装してなる動力伝達
系を介して連結されてエンジン駆動力で駆動される機械
駆動式過給機と、エンジンの排気系に介装されるタービ
ンとこれによって駆動されるコンプレッサを備えて排気
エネルギで駆動される排気タービン駆動式過給機を具備
してなるエンジンの複合過給装置において、 前記機械駆動式過給機の吐出側を、前記コンプレッサを
介してエンジンの吸気系に連通させるととも、吸気バイ
パス路を介して前記機械駆動式過給機の吸入側に連通さ
せ、 前記タービンの入口側を排気バイパス路を介しく５） て前記タービンの出口側に連通させ、 前記吸気バイパス路にはエンジンの低速回転域において
全閉し、中速回転域において前記コンプレッサの吐出側
圧力に応じて該圧力が設定値を越えないように開度を制
御し、高速回転域において全開する制御弁を設け、 前記排気バイパス路には前記排気タービン駆動式過給機
のみが作動しているとき作動して前記コンプレッサの吐
出側圧力が設定値を越えないように排気を制御するウェ
イストゲート弁を設け、前記コンプレッサの吸入側圧力
と吐出側圧力間の差圧が設定値となったとき前記電磁ク
ラッチをオフ作動させる制御装置を設けたことに特徴が
ある。
〔発明の作用〕
本発明によるエンジンの複合過給装置においては、エン
ジンの低速回転時、制御弁が吸気バイパス路を全閉とし
ており、また排気タービン駆動式過給機による過給圧が
十分に得られなくてコンプレッサの吸入側圧力と吐出側
圧力間の差圧が設定値とならないため、電磁クラッチは
オフ作動されず、しかもウェイストゲート弁が閉じてい
るため、排気タービン駆動式過給機と機械駆動式過給機
が直列継続された状態にて共にフル稼働する。
また、エンジンの中速回転時、排気タービン駆動式過給
機と機械駆動式過給機による各過給圧が共にある程度得
られ、コンプレッサの吐出側圧力が設定値以上となり得
る。しかして、このときには、制御弁が作動してコンプ
レッサの吐出側圧力が設定値以上とならないように機械
駆動式過給機の吐出側から吸入側に加圧空気を還流させ
る。この還流量は、排気タービン駆動式過給機による過
給圧の上昇（上記差圧）に応じて増大し、これに伴って
機械駆動式過給機による過給圧は減少する。
か（して、エンジンの高速回転域に至り、上記差圧が設
定値となり機械駆動式過給機による過給圧がゼロとなる
と、電磁クラッチがオフ作動され機械駆動式過給機の作
動が停止し、また吸気バイパス路に設けた制御弁が全開
状態となる。このため、その後においては、全開の吸気
バイパス路を通して空気が排気タービン駆動式過給機の
コンプレッサに吸込まれ、排気タービン駆動式過給機の
みによって過給がなされる。この状態において、コンプ
レッサの吐出側圧力（過給圧）が設定値以上に上昇しよ
うとする場合には、ウェイストゲート弁が開いてタービ
ンを流れる排気量を減少させるため、過給圧は設定値に
保持される。
〔実施例〕
以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明によるエンジンの複合過給装置を示して
いて、同装置は機械駆動式過給機１０と排気タービン駆
動式過給機２０を備えている。機械駆動式過給機１０は
、電磁クラッチ１１を介装してなる動力伝達系１２を介
してエンジン３ｏに連結され、エンジン３０により駆動
されるようになっていて、その吐出側１０ａは排気ター
ビン駆動式過給機２０のコンプレッサ２１を介してエン
ジン３０の吸気系３１に接続されており、吸気系３１に
はスロットル弁３２が設けられている。また、機械駆動
式過給機１０の吐出側１０ａは吸気バイパス路１３を介
して吸入側１０ｂ（図示しないエアクリーナを介して大
気に連通している）に接続されており、吸気バイパス路
１３には制御弁４０が設けられている。制御弁４０は、
アクチュエータ４工によって開度を制御されるものであ
り、アクチュエータ４１の作動は電磁切換弁４２によっ
て制御されるようになっている。
一方、エンジン３０の排気系３３には排気タービン駆動
式過給機２０のタービン２２が介装されていて、このタ
ービン２２の入口側２２ａと出口側２２ｂは排気バイパ
ス路２３によって接続されており、排気バイパス路２３
にはウェイストゲート弁５０が設けられている。ウェイ
ストゲート弁５０は、アクチュエータ５１によって開度
を制御されるものであり、アクチュエータ５１の作動は
電磁切換弁５２によって制御されるようになっている。
しかして、上記した電磁クラッチ１１と両電磁切換弁４
２．５２の作動は電気制御装置６０によってスロットル
スイッチ６１及び再圧カスイソチロ２．６３からの信号
に応じて第２図にて示したように制御されるようになっ
ている。スロットルスイッチ６１は、スロットル弁３２
と連動するものであり、スロットル弁３２が閉じている
とき閉信号を出力し、またスロットル弁３２が開いてい
るとき開信号を出力する。圧力スイッチ６２は、コンプ
レッサ２１の下流でありスロットル弁３２の上流である
部位の圧力を検出するものであり、同圧力が設定値Ｐ１
未満であるときＬｏｗ信号を出力し、同圧力が設定値２
１以上であるときＨｉｇｈ信号を出力する。圧力スイッ
チ６３は、コンプレッサ２１の上流の圧力を検出するも
のであり、同圧力が大気圧をわずかに越えた値２２以上
であるときり、ｏｗ倍信号出力し、同圧力が略大気圧で
あるときＨｉｇｈ信号を出力する。
上記のように構成した本実施例においては、エンジン３
０のアイドリング又はエンジンブレーキ運転時（スロッ
トル弁３２が閉じているとき）、スロットルスイッチ６
１の閉信号により電気制御装置６０が、電磁クラッチ１
１をＯＦＦ作動させるとともに、電磁切換弁４２をＯＦ
Ｆ作動させ、また電磁切換弁５２をＯＦＦ作動させるた
め、機械駆動式過給機１０が停止するとともに、アクチ
ュエータ４１の左室に吸気系の高負圧が付与されて制御
弁４０が全開となり、またアクチュエータ５１の右室に
スロットル弁３２上流の圧力が付与され同圧力に応じて
ウェイストゲート弁５０の開度が制御される（このとき
の同圧力は設定値Ｐ。
−（Ｐｉ−Ｐ２）以上となることはないため、ウェイス
トゲート弁５０は全閉とされる）。したがって、この場
合には、排気タービン駆動式過給機２０のみの作動とな
るが、排気量が少ないため過給は殆ど行われない。
ところで、エンジン３０の低速回転時（スロットル弁３
２が開いているものの、圧力スイッチ６２によって検出
される圧力が設定値Ｐ１より低い場合）、スロットルス
イッチ６１の開信号と圧力スイッチ６２のＬｏｗ信号に
よって圧力スイッチ６３の信号に拘わらず電気制御装置
６０が、電磁クラッチ１１をＯＮ作動させるとともに、
電磁切換弁４２をＯＮ作動させ、また電磁切換弁５２を
ＯＮ作動させるため、機械駆動式過給機１０がエンジン
３０によって駆動されるとともに、アクチュエータ４１
の左室に大気圧が付与され右室に過給圧が付与されるも
ののこのときの過給圧は第３図の領域■における破線に
て示したように設定値Ｐｏより低くて制御弁４０が全閉
となり、またアクチュエータ５１の右室に大気圧が付与
されてウェイストゲート弁５０が全開に保持される。し
たがって、この場合には、機械駆動式過給機１０と排気
タービン駆動式過給機２０が直列接続された状態にて共
にフル稼働し、第３図の領域Ｉにて示したように、機械
駆動式過給機ｌＯの過給圧Ｓと排気タービン駆動式過給
機２０の過給圧Ｔの和（破線にて示したもの）が吸気系
３１のスロットル弁３２上流に付与される。
また、エンジン３０の中速回転時（スロットル弁３２が
開いていて、コンプレッサ２１の上流の圧力がある程度
高く、また制御弁４０によってスロットル弁３２上流の
過給圧が設定値Ｐｏ以上とならないように制御される場
合）、スロットルスイッチ６１の開信号と圧カスイソチ
ロ３のＬｏｗ信号によって電気制御装置６０が、電磁ク
ラッチ１１をＯＮ作動状態に維持するとともに、電磁切
換弁４２をＯＮ作動させるため、アクチュエータ４１の
左室に大気圧が付与されまた右室に過給圧が付与されて
制御弁４０の開度が制御され、コンプレッサ２１の出口
側圧力が設定値Ｐｏ以上とならないように、機械駆動式
過給機１０の吐出側１０ａから吸気バイパス路１３を通
して吸入側１０ｂに加圧空気を還流させる。この還流量
は、排気タービン駆動式過給機２０による過給圧Ｔの上
昇に応じて増大し、これに伴って機械駆動式過給機１０
による過給圧は第３図の領域■において仮想線にて示し
たように減少する。
かくして、エンジン３０の高速回転域に至り、制御弁４
０が全開となって圧力スイッチ６３にて検出される圧力
が略大気圧となり、コンプレッサ２１の前後差圧が設定
値Ｐｏと略等しくなって機械駆動式過給機１０による過
給圧Ｓがゼロとなると、制御弁４０によってスロットル
弁３２上流の過給圧を設定値２０以上とならないように
制御できなくなり、スロットルスイッチ６１の開信号と
圧カスイソチロ２のＨｉｇｈ信号と圧力スイッチ６３の
Ｈｉ　ｇ　ｈ信号により電気制御装置６０が、電磁切換
弁５２をＯＦＦ作動させ、また電磁クラッチ１１をＯＦ
Ｆ作動させて機械駆動式過給機１０の作動を停止させる
とともに、制御弁４０を全開状態に保持する。このため
、その後においては、全開の吸気バイパス路１３を通し
て空気が排気タービン駆動式過給機２０のコンプレッサ
２１に吸込まれ、排気タービン駆動式過給機２０のみに
よって過給がなされる。この状態において、コンプレッ
サ２１の吐出側圧力（過給圧）が設定値２０以上に上昇
した場合には、ウェイストゲート弁５０が開いてタービ
ン２２を流れる排気量を減少させるため、過給圧は設定
値ＰＯに保持される。
上記実施例においては、排気タービン駆動式過給機２０
によって得られる過給圧Ｔが設定圧ＰＯ＃　（ＰｂＦ２
）以上となり得る状態（上記したエンジンの高速回転時
）を、両正カスイソチロ２゜６３によって検出したが、
これを第４図に示した差圧スイッチ６４によって行うよ
うにしてもよい。
また、上記実施例においては、制御弁４０とウェイスト
ゲート弁５０の開度を、アクチュエータ４１．５１と電
磁切換弁４２．５２によって制御するようにしたが、こ
れに代えてステップモータ等のアクチュエータを採用し
これをコンピュータによって制御するようにして実施す
ることも可能である。
〔発明の効果〕
以上要するに、本発明においては、 ■ウェイストゲート弁は排気タービン駆動式過給機によ
って得られる過給圧が設定値以上となるまで（単独運転
に移行するまで）は全閉のままで開かず、機械駆動式過
給機と排気タービン駆動式過給機の複合運転時には排気
タービン駆動式過給機が常にフル稼働するため、排気タ
ービン駆動式過給機によって得られる過給圧を最大限に
利用でき、機械駆動式過給機によって得る過給圧を最小
限として、機械駆動式過給機の駆動に要するエンジンの
駆動ロスを最小に抑えることができる。
■機械駆動式過給機と排気タービン駆動式過給機の複合
運転から排気タービン駆動式過給機の単独運転に移行す
る際、排気タービン駆動式過給機によって得られる過給
圧を同過給機の前後の圧力によって検知し、これに応じ
て機械駆動式過給機の運転を制御弁により除々に低減さ
せるようにしているため、移行を最適に行うことができ
る。
■排気タービン駆動式過給機のコンプレッサは機械駆動
式過給機の下流に配設されていて、同コンプレッサ部分
が機械駆動式過給機の作動によって負圧となることはな
く、同コンプレッサ部分が負圧となることによる不具合
（オイル洩れ等）を防ぐことができる。
■吸気バイパス路は、複合運転時に機械駆動式過給機の
吐出側の加圧空気を吸入側へ還流させるための通路とし
てだけでなく、排気タービン駆動式過給機の単独運転時
に抵抗の無い吸入通路とじても使用されるため、構造が
簡素にできる。
等の効果が期待できる。
【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構成図、第２図は
第１図に示した装置の制御ロジックを示した図、第３図
は第１図に示した装置によって得られる過給特性線図、
第４図は本発明の変形例を示す図である。 符号の説明 １０・・・機械駆動式過給機、１０ａ・・・吐出側、１
０ｂ・・・吸入側、１１・・・電磁クラッチ、１２・・
・動力伝達系、１３・・・吸気バイパス路、２０・・・
排気タービン駆動式過給機、２１・・・コンプレッサ、
２２・・・タービン、２２ａ・・・入口側、２２ｂ・・
・出口側、２３・・・排気バイパスｌｉ、３０・・・エ
ンジン、３１・・・吸気系、３３・・・排気系、４０・
・・制御弁、５０・・・ウェイストゲート弁、６０・・
・電気制御装置。 第２図 第３図 工＞ジン回転茗矢 第４ ′°＼　　　　　４゜ ”’　　　　　　　　Ｊ ：：； １１゜ ：；１ 虚 山　　６４ ５７−＋、二」 ３０・・・エンジン ３１・・・吸気系 ３３・・・排気系 ４０・・・制御弁 ５０・・・ウェイストゲート弁

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 エンジンに電磁クラッチを介装してなる動力伝達系を介
    して連結されてエンジン駆動力で駆動される機械駆動式
    過給機と、エンジンの排気系に介装されるタービンとこ
    れによって駆動されるコンプレッサを備えて排気エネル
    ギで駆動される排気タービン駆動式過給機を具備してな
    るエンジンの複合過給装置において、 前記機械駆動式過給機の吐出側を、前記コンプレッサを
    介してエンジンの吸気系に連通させるととも、吸気バイ
    パス路を介して前記機械駆動式過給機の吸入側に連通さ
    せ、 前記タービンの入口側を排気バイパス路を介して前記タ
    ービンの出口側に連通させ、 前記吸気バイパス路にはエンジンの低速回転域において
    全閉し、中速回転域において前記コンプレッサの吐出側
    圧力に応じて該圧力が設定値を越えないように開度を制
    御し、高速回転域において全開する制御弁を設け、 前記排気バイパス路には前記排気タービン駆動式過給機
    のみが作動しているとき作動して前記コンプレッサの吐
    出側圧力が設定値を越えないように排気を制御するウェ
    イストゲート弁を設け、前記コンプレッサの吸入側圧力
    と吐出側圧力間の差圧が設定値となったとき前記電磁ク
    ラッチをオフ作動させる制御装置を設けたことを特徴と
    するエンジンの複合過給装置。
JP62246705A 1987-09-30 1987-09-30 エンジンの複合過給装置 Pending JPH0192525A (ja)

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JP62246705A JPH0192525A (ja) 1987-09-30 1987-09-30 エンジンの複合過給装置
US07/251,403 US4903488A (en) 1987-09-30 1988-09-30 Turbocharged engine including an engine driven supercharger

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JP62246705A JPH0192525A (ja) 1987-09-30 1987-09-30 エンジンの複合過給装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006138274A (ja) * 2004-11-15 2006-06-01 Hino Motors Ltd ターボ過給機付エンジン

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