JPH0278733A - 機械駆動排気ターボ過給機の駆動制御装置 - 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、一般車両、荷役運搬機械、建設機械、特車、
船舶等の往復動内燃機関における機械駆動排気ターボ過
給機の駆動制御装ＵＫ関するものである。

（従来の技術） 前記機械駆動排気ターボ過給機は、従来より多方面で汎
用されており、往復動内燃機関（２サイクル、４サイク
ル）のクランク軸に、ギヤ列駆動、イルト駆動等の機械
的な駆動連動機構を介して連動連結され、往復動内燃機
関の排気ガスによっても駆動される構造圧なっている。

また、前記駆動連動機構に連動断続用のクラッチを介装
することも提案されているが実用化されていない。

（発明が解決しようとする課題） 従来の前記機械駆動排気ターボ過給機において、駆動連
動機構にクラッチを介装してない場合は、機関のコンプ
レッサ仕事が大きいため、機関の負荷性能が低下し、タ
ーボ過給機の駆動系強度を確保する必要から機関のコン
パクト化に限界があり、また、摩擦損失が大きく、機関
の低温始動性が良くないなどの問題点がある。

駆動連動機構にクラッチ（従来例はオン・オフ制御され
ない）を介装すると、前記問題点の解決手段となるが、
ターボ過給機を高増速比で駆動するため、クラッチ軸上
換算のターボ過給機慣性モーメントが大きく、クラッチ
人、出力軸の回転速度差を小さく制御してクラッチ接続
を行わないと、過大なりラッチ容量を要し、信頼性上、
デザイン上等の不都合がある。また、クラッチ接続を行
う場合、クラッチ人、出力軸（駆動側、被駆動側）の回
転速度差が許容範囲となる機関運転範囲は極めて限られ
た範囲となるため、車両用機関のように広運転域の使用
が必要であって、該広運転域でクラッチ接続を要求され
ると、クラッチ人、出力軸の回転速度差を許容範囲内に
制御できる高価なりラッチ同期機構が必要となるなどの
問題点がある。

本発明は、前記のような課題に対処するために開発され
たものであって、その目的とする処は、駆動連動機構に
介装したオン・オフ制御クラッチのクラッチ駆動側およ
びクラッチ被駆動側の回転速度検出に基づき、クラッチ
接続に際して排気ターボ過給機の回転速度を加、減速す
ることＫより、クラッチ駆動側とクラッチ被駆動側の回
転速度差をクラッチ許容吸収トルク内に自動制御して機
関運転条５坏対応性を高め、機械駆動排気ターボ過給機
の駆動制御性能、作動信頼性を向上した機械駆動排気タ
ーボ過給機の駆動制御装置を提供するにある。

（ａｌｌ！題を解決するための手段） 本発明は、往復動内燃機関のクランク軸と機械駆動排気
ターボ過給機間の駆動連動機構に介装されたオン・オフ
制御クラッチと、前記ターボ過給機に付設されたターボ
加減速装置と、前記クラッチに連設されたクラッチ駆動
側およびクラッチ被駆動側の回転速度を検出する回転速
度センナと、該両センサに連設され両検出信号の回転速
度差に基づきクラッチ制御信号およびターボ加、減速制
御信号を出力してクラッチ許容吸収トルク内に制御する
コントローラを具備した構成に＠徴を有し、回転速度セ
ンサにより駆動連動機構中のオン・オフ制御クラッチの
人、出力側、即ちクラッチ駆動側およびクラッチ被駆動
側の回転速度を検出し、コントローラにより前記雨検出
による回転速度差に基づきクラッチ制御とともにターボ
加、減速制御を行って、クラッチ接続時にクラッチ許容
吸入トルク内に制御する。

（作　用） 往復動内燃機関のクランク軸と機械駆動排気ターボ過給
機間の駆動連動機構に介装されているオン・オフ制御ク
ラッチのクラッチ駆動側およびクラッチ被駆動側の回転
速度が、回転速度センサによって検出され、同センナに
連設されたコントローラによって前記雨検出の信号によ
る回転速度差に基づきクラッチ制御信号およびターボ加
、減速制御信号が出力され、前記クラッチ制御信号によ
る１ン・オフ制御クラッチの接続に際し、前記ターボ加
、減速制御信号により機械駆動排気ターボ過給機に付設
されたターボ加減速装置が加、減速制御されて、オン・
オフ制御クラッチがクラッチ許容吸収トルク内に自動制
御されてクラッチ接続となり、往復動内燃機関による機
械駆動排気ターボ過給機の駆動が円滑となる。

（実施例） 第１図ないし第３図に本発明の一実施例を示し、図中（
１）は２サイクル、４サイクル等の往復動内燃機関、（
２）は往復動内燃機関の給気管、（３）は往復動内燃機
関の排気管、（５ａ、・・・ｆ）は往復動内燃機関のク
ランク軸（４）と機械駆動排気ターボ過給機（６）間に
連設された駆動連動機構であって、往復動内燃機関（１
）のクランク軸（４）と機械駆動排気ターボ過給機（６
）間の駆動連動機構（５ａ、・・・ｆ）　Ｋ介装された
オン・オフ制御クラッチαＧと、前記ターボ過給機（６
）に付設されたターボ加減速装置（１３，１４，１５，
１６）と、前記クラッチａｌＫ連設されたクラッチ駆動
側およびクラッチ被駆動側の回転速度を検出する回転速
度センナ（ｌｌａ）（ｌｌｂ）と、該両センサ（ｌｌａ
）（ｌｌｂ）　Ｋ連設され両検出信号（Ｎ２　）（Ｍｌ
　）の回転速度差（ＩＮｔ−Ｎｚｌ）Ｋ基づきクラッチ
制御信号（１７ａ）およびターボ加。

減速制御信号（１７ｂ）（１７ｃ）を出力してクラッチ
許容吸収トルク内に制御するコントロー？αηを具備し
たことを特徴とする機械駆動排気ターボ過給機の駆動制
御装置になっている。

前記駆動連動機構（５ａ、・・・ｆ）は、往復動内燃機
関（１）のクランク軸（４）と前記ターボ過給機（６）
の駆動軸間に連設された歯車（５ａ）、（５ｂ）、（５
ｃ）、（５ｄ）、（５ｅ）。

（５ｆ）等のギヤ列駆動系からなり、歯車（５ｂ）と（
５Ｃ）間の連動軸部に連動を断続するオン・オフ制御ク
ラッチαＱが介装されている。

前記機械駆動排気ターボ過給機（６）は、第１，２図に
示すようにコンプレッサホイール（６ａ）　、タービン
ホイール（６ｂ）、ハウジング等からなり、往復動内燃
機関（１）のクランク軸（４）にオン・オフ制御クラッ
チαＯ介装の駆動連動機構（５ａ、・・・ｆ）を介して
連動連結され、コンプレッサホイール（６ａ）の出口側
は往復動内燃機関（１）の給気管（２）に連結され、往
復動内燃機関（１）の排気管（３）にタービンホイール
（６ｂ）の入口側が連結されている。

前記ターボ加減速装置（１３，１４，１５，１６）は、
コンプレッサホイール（６ａ）出口側の給気管（２）Ｋ
介装されたレリーフ弁＜１３、レリーフ弁αＪのアクチ
ュエータα転タービンホイール（６ｂ）入口側と排気管
（３）間に介装、連結されたガス流路切換弁α９および
同切換弁のアクチュエータＣ１６１等からなり、前記排
気ターボ過給機（６）の回転速度を加、減速する。

前記回転速度センサ（ｌｌａ）（ｌｌｂ）は、オン・オ
フ制御クラッチα１の入力軸側と出力軸側に配設された
センサ（ｌｌａ）と（ｌｌｂ）からなり、センサ（ｌｌ
ａ）はクラッチ入力側の回転速度を検出してクラッチ駆
動側の回転速度検出信号Ｎ２をコントローラ鰭へ出力し
、センサ（ｌｌｂ）はクラッチ出力側の回転速度を検出
してクラッチ被駆動側の回転速度検出信号Ｎ１をコント
ローラ（１７１へ出力する。

前記コントローラ（１７）は、回転速度センサ（ｌｌａ
）（ｕｂ）に連設されて前記回転速度検出信号Ｎ２．Ｎ
工が入力され、両検出信号（Ｎ工）（Ｎ２）の回転速度
差（ＩＮ□−Ｎ２１）に基づきオン・オフ制御クラッチ
Ｑｌのクラッチ制御信号（１７ａ）およびターボ加減速
装置（１３，１４，１５，１６）のターボ加、減速制御
信号（１７ｂ）（１７ｃ　）を出力して、第３図に示す
作動論理回路によりクラッチ接続とともにクラッチ許容
吸収トルク内に制御する。具体的にはクラッチ制御信号
（１７ａ）は、クラッチ駆動回路（１８ａ）を介してオ
ン・オフ制御クラッチＱ（Ｉのアクチュエータα２に入
力され、減速制御信号（１７ｂ）は、開閉駆動回路（１
８ｂ）を介してレリーフ弁０のアクチュエータα４に入
力され、加速制御信号（１７ｃ）は、切換駆動回路（１
＆）を介してガス流路切換弁αＳのアクチュエータαｅ
に入力される。

ガス流路切換弁αＳは、第２図に示すよ５に排気管（３
）Ω二叉部とタービンハウジング（６ｃ）入口部間に介
装されたフランジ付きケース部（１５ｂ）と、ケース部
（１５ｂ）内に配設された弁体（１５ａ）等からなり、
弁体（１５ａ）の実線、破線位置への切換えＫよってタ
ービンハウジング（６Ｃ）内への排気ガスの流路面積を
可変とし、タービンホイール（６ｂ）に供給する排気ガ
スの流速を変化する。

前記コントローラ住ηは、第３図に示すような作動論理
回路になっており、その構成説明を兼ねて前記実施例の
作用を詳述すると、往復動内燃機関（１）の運転時には
、ガス流路切換弁（１５１の弁体（１５ａ）が第２図の
実線位置になっており、排気管（３）から供給される排
気ガスによって機械駆動排気ターボ過給機（６）が駆動
され、給気管（２）から機関に過給されるとともに、オ
ン・オフ制御クラッチα〔に付設された回転速度センナ
（ｌｌａ）αｌｂ）でクラッチ駆動側およびクラッチ被
駆動側の回転速度が検出され、両検出信号Ｎ２．Ｎ工が
コントローラ顛へ入力され、コントローラ（Ｌηは、両
検出信号の回転速度差ＩＮ□−Ｎ２１に基づきクラッチ
制御信号（１７ａ）、ターボ減速制御信号（１７ｂ）お
よびターボ加速制御信号（１７ｃ）を出力し、オン・オ
フ制御クラッチＱ（１，ターボ加減速装置（１３，１４
，１５，１６）を制御して、機械駆動排気ターボ過給機
（６）を加、減速し前記回転速度差ＩＮ□−Ｎ２１　　
をクラッチ許容吸収トルク内に制御する。

即ち、オン・オフ制御クラッチ（ＩＧに付設された回転
速度センサ（ｌｌａ）（ｌｌｂ）によって、オン・オフ
制御クラッチ←〔の入力側と出力側の回転速度が検出さ
れ、クラッチ駆動側の回転速度検出信号Ｎ２　　とクラ
ッチ被駆動側の回転速度検出信号Ｎ１としてコントロー
ラαηに入力され、コントローラαηは、両検出信号の
回転速度差ｌＮ１−Ｎ２１　　とクラッチ許容吸収トル
クの範囲に対応して設定されたクラッチ許容回転速度差
δとの判定を行い、判定の結果、条件１（ＩＮ□−Ｎ２
１〈δ）の場合は、コントローラαηからのクラッチ制
御信号（１７ａ）によりクラッチ駆動回路（１８ａ）を
介してアクチエエータα２を駆動しオン・オフ制御クラ
ッチａｌを接続し、 条件２　（ｌＮｌ−Ｎ２１　＞δかつＮｌ＞Ｎ２）の場
合は、コントローラσηからのターボ減速制御信号（１
７ｂ）により開閉駆動回路（１ｇｂ）を介してアクチュ
エータα４を駆動しレリーフ弁α３を開に作動して、機
械駆動排気ターボ過給機（６）の回転速度を減速しなが
ら、コントローラ卸の判定により条件ＩＫなるまで継続
する。

また、条件３（ＩＮニーＮ２１〉δかつＮ□〈Ｎ２）の
場合は、コントローラαηからのターボ加速制御信号（
１７ｃ）により切換駆動回路（ｔＳＣ）を介してアクチ
ュエータα０が駆動され排気ガス流路切換弁α９を作動
し機械駆動排気ターボ過給機（６）の回転速度を増速し
ながら、コントローラ（ＬＤの判定により条件ＩＫなる
まで継続する。

前記レリーフ弁０は、コンプレッサホイール（６ａ）出
口側の開による空気流量の制御により、機械駆動排気タ
ーボ過給機（６）の回転速度を減速し、前記排気ガス流
路切換弁α９は、第２図の実線から破線への切換えで排
気ガスを１方側のみから流入するようにし、タービンホ
イール（６ｂ）入口側への排気ガス流速を増速制御する
ことにより、機械駆動排気ターボ過給機（６）の回転速
度を加速するものであって、前記制御によって、オン・
オフ制御クラッチα＠の人、出力側、即ちクラッチ駆動
側とクラッチ被駆動側の回転速度差がクラッチ許容吸入
トルク内に自動制御される。

前記駆動連動機構（５ａ、・・・ｆ）にはギヤ列駆動、
イルト駆動等、前記オン・オフ制御クラッチα〔には電
磁クラッチ、油圧クラッチ等、前記レリーフ弁α３およ
び前記排気ガス流路切換弁α９には空気圧、油圧、電磁
弁等がそれぞれ適用され、また前記レリーフ弁α狙家、
コンプレッサ入口部に吸入絞り弁（またはインレットガ
イド・イーン）を設けて代用でき、また、前記排気ガス
流路切換弁α９は、タービン入口ガス流速を制御する機
構であり、可変ノズル式タービンによって代用すること
もできる。

（発明の効果） 本発明は、前述のような構成からなり、往復動内燃機関
のクランク軸と機械駆動排気ターボ過給機間の駆動連動
機構中のオン・オフ制御クラッチにおけるクラッチ駆動
側およびクラッチ被駆動側の回転速度が、回転速度セン
サによって検出され、コントローラによって前記雨検出
の信号による回転速度差に基づくクラッチ制御信号およ
びターボ加、減速制御信号が出力されて、クラッチ接続
に際しターボ加減速装置により機械駆動排気ターボ過給
機が加、減速されてクラッチ許容吸収トルク内に自動制
御され、機関運転条件への対応性が高められクラッチ接
続によるターボ駆動が円滑となって駆動制御性能、作動
信頼性が著しく向上されており、駆動排気ターボ過給機
関で従来欠点とされていた負荷応答性の不良、部分負荷
性能の不良等が解消され、フレキシビリティのある過給
システムとなっている。また、機械駆動排気ターボ過給
機として効率よくコンパクトなシステムとなっている。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例くだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種種の設計の改変を施し
うるものである。

４、図面の簡単説明〕 第１図は本発明の一実施例を示すシステム図、第２図は
排気ガス流路切換弁の要部拡大縦断面図、第３図は作動
論理回路図である。

１：往復動内燃機関　　４：クランク軸５ａ、・・・ｆ
：駆動連動機構 ６：機械駆動制御ターボ過給機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 往復動内燃機関のクランク軸と機械駆動排気ターボ過給
   機間の駆動連動機構に介装されたオン・オフ制御クラッ
   チと、前記ターボ過給機に付設されたターボ加減速装置
   と、前記クラッチに付設されたクラッチ駆動側およびク
   ラッチ被駆動側の回転速度を検出する回転速度センサと
   、該両センサに連設され両検出信号の回転速度差に基づ
   きクラッチ制御信号およびターボ加、減速制御信号を出
   力してクラッチ許容吸収トルク内に制御するコントロー
   ラを具備したことを特徴とする機械駆動排気ターボ過給
   機の駆動制御装置。