JPH02140424A - 機械式過給機と排気ターボ過給機を併用する内燃機関 - 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、所謂ハイブリッド型の機械式過給機と排気タ
ーボ過給機を併用する内燃機関に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 従来から周知のように、スーパーチャージャと称呼され
る機械式過給機は低速域での過給能力か高く、排気ター
ボ過給機は高速域での過給能力が高い。

内燃機関をスクリュー駆動用の舶用主機として使用する
場合には、港湾内での低速航行及び前進、後進の切換え
の頻度等の面から前述の両過給機を併用することが有効
である。

この種の併用機関の分野では、機械式過給機の作動を電
磁クラッチで制御するようにした先行技術が例えば特開
昭６１−１４９５２１号で既に知られている。

しかしながら、機械式過給機の作動を電磁クラッチでＯ
Ｎ　−ＯＰ　Ｐ制御した場合には、電磁クラッチを切断
、接続する断続回転数域で機関を運転した場合に、機械
式過給機の作動、停止を頻繁に繰り返すことになり、所
謂チャタリングが発生し、好ましくない。

（発明の目的） 本発明は、所謂ハイブリッド過給機関において、電磁ク
ラッチの断続域での機械式過給機の作動、停止を滑らか
に制御できる機械式過給機と排気ターボ過給機を併用す
る内燃機関を提供することを目的としている。

（発明の構成） （１）技術的手段 本発明は、内燃機関の排気系と給気系の間に排気ターボ
過給機を設け、排気ターボ過給機のブロワに一端が接続
し、他端が大気に開口した給気通路の途中に機械式過給
機を設け、内燃機関の出力軸と機械式過給機へ動力を伝
達する動力伝達機構を設け、この動力伝達機構に中低速
域で動力を伝達するように接続し、高速域で動力伝達を
遮断するように開放する電磁クラッチを設け、この電磁
クラッチの断続回転数域で回転数が上昇する時に電磁ク
ラッチを開放する回転数を、同転数が低下する時に電磁
クラッチを接続する回転数よりも高く設定するようにし
たことを特徴とする機械式過給機と排気ターボ過給機を
併用する内燃機関である。

（２）作用 回転数が上昇する時に電磁クラッチを開放する回転数を
、回転数が低下する時に電磁クラッチを接続する回転数
よりも高く設定するようにして、機械式過給機の作動、
停止を滑らかにする。

（実施例） 本発明を舶用ディーゼル機関、特に船舶のスクリュー駆
動用の舶用主機に採用した場合を示す第１図で、１０は
ディーゼル機関本体である。機関本体１０の排気系１１
と給気系１２の間には排気ターボ過給機１３が設けられ
ている。排気ターボ過給機１３のタービン１４には排気
管１５が接続している。ブロワ１６には給気管１７が接
続し、給気管１７の途中にはインタークーラ１８を介装
しである。

ブロワ１６には給気通路２０の一端か接続し、給気通路
２０の他端は大気に開口している。給気通路２０の途中
にはルーツ型の機械式過給機２１（スーパーチャージャ
）を設けである。機械式過給機２１は例えばベルト２２
（動力伝達機構）等で機関本体１０の出力軸２３から動
力を取り出すようになっている、。出力軸２３側のプー
リー２４には電磁クラッチ２５を介装しである。したか
って、電磁クラッチ２５を切断した時にはベルト２２は
回転せず、ベルト２２の寿命を延ばすようになっている
。ベルＩ・２２の代わりに他にはギヤトレイン、チェー
ン等を採用することもできる。

給気通路２０には機械式過給機２１をバイパスするバイ
パス通路２６を接続してあり、バイパス通路２６の途中
には制御弁２７を介装しである。

制御弁２７は逆止弁２８とリリーフ弁２９を一体化した
構造になっている。機械式過給機２１が停止している時
には逆止弁２８が開弁じて、機械式過給機２１をバイパ
スするバイパス通路２６を通じてブロワ１６へ大気を供
給し、機械式過給機２１が作動している時には逆止弁２
８は閉弁し、機械式過給機２１の過給給気量が多すぎる
時にはリリーフ弁２９を開弁じて過給給気の一部をバイ
パス通路２６の上流側に放出するようになっている。

電磁クラッチ２５の制御装置を示す第２図で、符号３０
は出力軸２３の回転数を非接触で検出する回転センサー
である。回転センサー３０の検出信号３１はコントロー
ラ３２に入力し、コントローラ３２で信号処理された後
に、コントローラ′う２から制御信号３３を電磁クラッ
チ２５へ出力する構造になっている。制御信号３３は例
えば定格時の７０％程度の回転数で詳しくは後述する第
３図のように電磁クラッチ２５を断続制御するようにな
っている。

機関回転数Ｎ−電磁クラッチの印加電圧■を示す第３図
中で、電磁クラッチ２５の０Ｎ−０［’）’切換えが行
われる断続回転数域３５はアイドル時のＮ１〜定格時の
Ｎ２間の略７０％定格に設定しである。

この断続回転数域３５で、回転数Ｎが上昇する時にはＮ
４でＯＮ状態からＯＦＦに切換えられ、回転数Ｎが低下
する時にはＮ４より低回転のＮ３でＯＦＦ状態からＯＮ
に切換わるようになっている。

したがって、第３図に示すようなヒステリシス制御によ
って、断続回転数域３５付近で機関を運転する場合でも
、機械式過給機２１の作動、停止が従来のように頻繁に
行われず、機関の運転状態が安定する。

実用可能な排気濃度をブロットシた回転数Ｎ−平均有効
圧Ｐｃ　　（軸トルクＴ）のグラフである第４図で、排
気ターボ過給機１３だけを作動させた場合には特性Ｘ１
以上にＰｅを上げて運転すると排気煙が濃くなり過ぎて
実用上の問題がある。

方、Ｎ１〜０．７ＸＮ２の機械式過給機２１と排気ター
ボ過給機１３が作動する併用運転域では、機械式過給機
２１による過給で給気量が増えることにより、特性Ｘ２
まで出力を上げても排気煙は特性Ｘ１と同程度である。

機械式過給機２１の作動により、領域Ｒだけ清浄な排気
で運転可能な領域が広がる。

次に、機械式過給機２１への動力取出し部の詳細を説明
する。従来では第５図に示すように、機械式過給機２１
側に電磁クラッチ２５を設けであるので、ベルト２２は
常時回転する。一方、本発明の場合では第６図のように
機関本体１０側のプーリー２４に電磁クラッチ２５を設
け、機械式過給機２１側の４１は直結しであるので、電
磁クラッチ２５を切断した状態ではベルト２２は回転せ
ず、ベルト２２の寿命が長い。

また１５機関本体１０側のプーリー２４を駆動する従来
のギヤトレインは第７図に示すように、出力軸２３（第
１図）に固定されたクランクギヤ４２に、潤ｍ浦ポンプ
ギヤ４３、アイドルギヤ４４が噛合い、アイドルギヤ４
４には燃料ポンプ駆動用の燃料ポンプギヤ４５と吸排気
弁用のカムギヤ４６が噛合い、更にカムギヤ４６には海
水ポンプギヤ４７が噛合っている。

この従来のギヤトレインでは、出力軸２３の端部にプー
リー２４（第５図）を設け、ベルト２２でプーリー４０
へ動力を取出しているが、出力軸２３の端部には燃焼室
の爆発力が発生する時に、上向きの反力が掛かる。この
反力のためプーリ４０へ動力を取出すベルト２２は出力
軸２３の強度上から上向きの外力を増加させるような位
置に配置することは好ましくない。したがって、ベルト
２２、プーリー４０の配置は横方向に伸びる所謂横引き
に限定されることになり、動力取出し方向に制限がある
。

そこで、本発明では第８図のように海水ポンプギヤ４７
に噛合う電磁クラッチ用の駆動ギヤ４８を設けて、駆動
ギヤ４８から動力を取出すようにしである。第９図のよ
うに、駆動ギヤ４８は機関本体１０のシリンダブロック
４９とギヤケース５０に軸支された輔５２に固定しであ
る。軸５２の右端部にはプーリー２４を回転自在に軸支
してあり、プーリー２４と軸５２の間には電磁クラッチ
２５を設けである。

したがって、ベルト２２をどの様な方向に配置しても出
力軸２３（第８図）にはベルト駆動による外力が働かず
、出力軸２３の強度に悪影響がない。また、駆動ギヤ４
８の歯数を出力軸２３に対して増速になるように設定で
きるので、機械式過給機２１の回転数が増える。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による機械式過給機と排気タ
ーボ過給機を併用する内燃機関では、機械式過給機２１
の作動、停止１−を制御する電磁クラッチ２５を、第３
図に示すように断続回転数域３５の範囲内で、回転数が
上昇する時に電磁クラッチを開放する回転数を、回転数
が低下する時に電磁クラッチを接続する回転数よりも高
く設定したので、断続回転数域３５付近の回転域で運転
する場合でも、頻繁に電磁クラッチ２５の作動、停止切
換による過給圧の変動が発生せず、過給機関の運転を滑
らかにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した過給機関の構造略図、第２図
は電磁クラッチの制御系を示す構造略図、第３図は機関
回転数−印加電圧のグラフ、第４図は機関回転数−平均
ａ動圧のグラフ、第５図は従来のベルト駆動の構造略図
、第６図は本発明のべルト駆動の構造略図、第７図は従
来のギヤトレインの構造略図、第８図は本発明のギヤト
レインの構造略図、第９図は第８図のＡ　−Ａ　１１面
略図である。１０・・・機関本体、１１・・・排気系、
】２・・・給気系、１３・・・排気ターボ過給機、２０
・・・給気通路、２１・・・機械式過給機、２５・・・
電磁クラッチ特許出願人　ヤンマーディーゼル味式会社
代理人　弁理士　火点忠孝　１−　、’　、、、、、）
１、−′−パＪ′１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の排気系と給気系の間に排気ターボ過給機を設
   け、排気ターボ過給機のブロワに一端が接続し、他端が
   大気に開口した給気通路の途中に機械式過給機を設け、
   内燃機関の出力軸と機械式過給機へ動力を伝達する動力
   伝達機構を設け、この動力伝達機構に中低速域で動力を
   伝達するように接続し、高速域で動力伝達を遮断するよ
   うに開放する電磁クラッチを設け、この電磁クラッチの
   断続回転数域で回転数が上昇する時に電磁クラッチを開
   放する回転数を、回転数が低下する時に電磁クラッチを
   接続する回転数よりも高く設定するようにしたことを特
   徴とする機械式過給機と排気ターボ過給機を併用する内
   燃機関。