JPH03225031A - 内燃機関の複合型過給装置 - 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】 こ産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関に対する過給に、内燃機関における
排気ガスによって駆動される排気ターボ過給機と、内燃
機関からの動力伝達によって駆動される機械式過給機と
の両方を直列に使用して成るいわゆる複合型の過給装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、内燃機関に対する過給に、排気ターボ過給機と
機械式過給機との両方に直列に使用して成る複合型過給
装置は良く知られており、先行技術としての特開昭６１
−８７６１８号公報は、エアクリーナから内燃機関に至
る吸気経路中に、低速回転・高負荷運転域においてのみ
内燃機関からの動力伝達にて回転駆動する機械式過給機
と、排気ガスによって駆動される排気ターボ過給機とを
直列状に配設し、前記機械式過給機を迂回する吸気バイ
パス通路中に、前記機械式過給機の回転駆動時において
閉じるようにした開閉弁を設けて成る複合型過給装置を
提案している。

そして、この複合型過給装置は、低速回転・高負荷運転
域においてのみ、前記機械式過給機を回転駆動すると共
に前記開閉弁を閉じることにより、前記低速回転・高負
荷運転域において排気ターボ過給機のみでは不足する過
給性能を、前記機械式過給機によって改善するものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この複合型過給装置においては、機械式過給機
の回転駆動を行うのは、自動車における加速及び登り板
進行等のように低速で且つ高負荷が要求される特定の運
転域に限られ、前記機械式過給機の回転を停止すること
の機会の方が多いものである一方、機械式過給機におけ
る軸受部には、当該機械式過給機の回転を停止した状態
において、内燃機関の振動等による衝撃を受けることに
なり、しかも、この回転を停止した状態のときにおいて
軸受部に受ける衝撃は、回転している状態のときにおい
て軸受部に受ける衝撃よりも遥かに大きくて、この大き
い衝撃が、当該軸受部がポールベアリングである場合に
は一つの又は二つの鋼球に集中して作用し、また、軸受
部が軸受メタルである場合にはその軸受面の一箇所に集
中して作用することになるから、軸受部の損傷が大きく
て、軸受部の耐久性が大幅に低下すると云う問題があっ
た。

その上、前記機械式過給機の回転を、低速回転・高負荷
運転域を除く他の運転域において停止することは、当該
機械式過給機の回転を再開するときにおいて、内燃機関
に対して機械式過給機の回転駆動を開始することに要す
る大きい負荷が急激にかかることになると共に、前記機
械式過給機の回転駆動を０Ｎ−ＯＦＦするためのクラッ
チ機構に大きい衝撃が作用することになるから、内燃機
関のドライバビリティ−が低下するばかりか、クラッチ
機構の耐久性が大幅に低下すると云う問題もあった。

本発明は、この先行技術のものが有する問題、つまり、
機械式過給機における軸受部、及び当該機械式過給機に
対するクラッチ機構の耐久性が低下すること、並びに内
燃機関のドライバービリティ−が低下することを防止す
るようにした複合型過給装置を提供することを目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため本発明は、エアクリーナから内
燃機関に至る吸気経路中に、低速回転・高負荷運転域に
おいてのみ内燃機関からの動力伝達にて回転駆動する機
械式過給機と、排気ガスによって駆動される排気ターボ
過給機とを直列状に配設する一方、前記機械式過給機を
迂回する吸気バイパス通路中に、前記機械式過給機の回
転駆動時において閉じるようにした開閉弁を設けて成る
複合型過給装置において、前記開閉弁に、高速回転・高
負荷運転域を除き、低速回転・低負荷運転域及び高速回
転・低負荷運転域において当該開閉弁を閉じるようにし
た制御手段を設ける構成にした。

〔作　　用〕

このように構成すると、内燃機関における低速回転・高
負荷運転域を除く他の運転域において機械式過給機の回
転が停止しているときにおいて、機械式過給機を迂回す
る吸気バイパス通路中の開閉弁が制御手段にて閉じるこ
とにより、内燃機関への吸入空気の一部又は全部が前記
機械式過給機を流れて、この吸入空気の流れによって当
該機械式過給機を適宜速度で回転することができ、換言
すると、内燃機関から機械式過給機への動力伝達を遮断
している低負荷域の状態において、前記機械式過給機を
、適宜速度で追従回転することができるから、この機械
式過給機への動力伝達を遮断している低負荷域の状態に
おいて、当該機械式過給機の軸受部に損傷が発生するこ
とを確実に低減できると共に、次に、機械式過給機への
動力伝達を再開する場合において、内燃機関に対して当
該機械式過給機の回転駆動を開始することに要する大き
い負荷が急激にかかること、及び前記機械式、過給機の
回転駆動を０Ｎ−ＯＦＦするためのクラッチ機構に大き
い衝撃が作用することを確実に低減できるのである。

一方、前記のように、制御手段による開閉弁の閉作動に
て機械式過給機を追従回転するように構成することによ
り、この追従回転するときは吸入空気の流れ抵抗によっ
て内燃機関に対する過給吸気圧が下がり、出力のダウン
を招来することになるが、本発明は、前記制御手段によ
る開閉弁の閉作動を、高速回転・高負荷運転域において
は行なわないように構成したので、高速回転・高負荷運
転域において機械式過給機を追従回転することによる出
力のダウンを回避することができて、高速回転・高負荷
運転域における高い出力を確実に確保することができる
一方、低速回転・低負荷運転域及び高速回転・低負荷運
転域では、吸気経路中におけるスロットル弁を部分量の
状態にしていることから、このスロットル弁の開度を少
しだけ大きくすることにより、前記低速回転・低負荷運
転域及び高速回転・低負荷運転域における出力のダウン
を確実に回避することができるのである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明するに、図に
お０て符号ｌは、燃焼室２への吸気ポート３と燃焼室か
らの排気ポート４とを備えた内燃機関を、符号５は、排
気タービン６とブロワ−圧縮機７とを直結して成る排気
ターボ過給機を、そして、符号８は、前記内燃機関ｌか
らの動力伝達によって回転駆動するようにした機械式過
給機を各々示す。

前記排気ターボ過給機５における排気タービン６の入口
側には、前記内燃機関１における排気ポート４からの排
気通路９が、排気タービン６の出口には、排気ガスを大
気中に放出するための排気管路ｌＯが各々接続されてお
り、前記排気通路９と前記排気管路１０との間には、前
記排気タービン６を迂回する排気バイパス通路１１が設
けられ、この排気バイパス通路１１内には、ダイヤフラ
ム機構１２内におけるばね１２ａにて常時閉の状態に保
持されるウェストゲート弁１３が設けられている。また
、前記排気ターボ過給機５におけるブロワ−圧縮機７の
入口には、大気空気を取り入れためのエアクリーナ１４
が接続され、更にまた、前記内燃機関１から前記機械式
過給機８への動力伝達部には、機械式過給機８への動力
伝達をＯＮ・ＯＦＦするための電磁クラッチ機構１５が
設けられている。

前記内燃機関１における吸気ポート３には、スロットル
弁１６内蔵のスロットルボデー１７を備えたサージタン
ク１８が接続されている一方、前記排気ターボ過給機５
におけるブロワ−圧縮機７の吐出口からの吸気通路１９
を、前記機械式過給機８における入口に接続し、機械式
過給機８における出口を、インタークーラ２０を備えた
過給通路２１を介して前記サージタンク１８におけるス
ロットルボデー１７に接続する。また、前記吸気通路１
９と前記過給通路２１との間には、前記機械式過給機８
を迂回する吸気バイパス通路２２を設けて、この吸気バ
イパス通路２２中に、ダイヤフラム機構２３におけるば
ね２３ａにて常時閉の状態に保持される開閉弁２４か設
けられている。

一方、前記ウェストゲート弁１３のダイヤフラム機構１
２における圧力室１２ｂには、前記過給通路２１からの
絞りオリフィス２６付き圧力伝達通路２５を接続して、
その圧力室１２ｂに作用する圧力が予め設定した所定の
過給吸気圧を越えて高くなると前記ウェストゲート弁１
３が開くように構成し、前記圧力伝達通路２５に、前記
エアクリーナ１４等の大気連通箇所からの絞りオリフィ
ス２８付き大気連通通路２７を接続して、この大気連通
通路２７中に、当該大気連通通路２７を開閉するように
した電磁式の切換弁２９を設ける。

また、前記開閉弁２４に対するダイヤフラム機構２３に
おいて、ダイヤフラム２３ｂにて区画された一方の圧力
室２３ｃに、前記過給通路２１からの圧力伝達通路３０
を接続して、過給通路２Ｉ内における過給吸気圧が高く
なると前記開閉弁２４がばね２３ａに抗して開くように
構成する一方、ダイヤフラム機構２３における他方の圧
力室２３ｄへの圧力伝達通路３Ｉと、前記サージタンク
１８からの圧力伝達通路３２及び前記過給通路２１から
の圧力伝達通路３３との間に、三方式の第１電磁切換弁
３４を設ける。

更にまた、前記サージタンク１８には、通路３６を介し
て真空保持タンク３５を接続し、この通路３６中にサー
ジタンク１８への方向にのみ開くようにした逆止弁３７
を設けることによって、前記真空保持タンク内に大気圧
以下の真空圧を保持するようにし、この真空保持タンク
３５からの真空伝達通路３８と、前記第１電磁切換弁３
４への圧力伝達通路３３との間に、三方式の第２電磁切
換弁３９を設ける。

そして、符号４０は、前記内燃機関ｌに対する回転セン
サー４１、前記スロットル弁１６に対する開度センサー
４２、及び前記サージタンク１８に対する圧力センサー
４３からの検出信号に応じて、前記電磁クラッチ機構１
５及び前記三方式の電磁切換弁２９並びに前記三方式の
両電磁切換弁３４．３９を、以下に述べるように作動す
るための制御回路である。

すわなち、この制御回路４０は、 （■）、内燃機関ｌにおける回転数が３５００〜４００
０ｒｐｍ程度の中速回転数より低い低速回転で且つ高負
荷の運転域のときには、電磁クラッチ機構１５をＯＮに
し、三方式の電磁切換弁２９を閉にする一方、第１電磁
切換弁３４を圧力伝達通路３１．３２の相互間のみを連
通ずる第１切換え状態にする。

（■）、低負荷で且つ回転数が前記中速回転数よりも低
い低速回転の運転域のときには、電磁クラッチ機構１５
をＯＦＦにし、三方式の電磁切換弁２９を閉にする一方
、第１電磁切換弁３４を圧力伝達通路３１．３２の相互
間の連通を遮断して圧力伝達通路３１．３３の相互間の
みを連通ずる第２切換え状態にし、且つ、第２電磁切換
弁３９を圧力伝達通路３３と真空伝達通路３８との連通
を遮断して圧力伝達通路３３を連通状態にする第１切換
え状態にする。

（■）、高負荷で且つ回転数が前記中速回転数よりも高
い高速回転の運転域のときには、電磁クラッチ１５機構
をＯＦＦにし、三方式の電磁切換弁２９を開くように切
換える一方、第１電磁切換弁３４を第２切換え状態にし
たままで、第２電磁切換弁３９を圧力伝達通路３３と真
空伝達通路３８とを連通ずる第２切換え状態にする。

（■）、低負荷で且つ高速回転の運転域のときには、電
磁クラッチ機構１５をＯＦＦにし、三方式の電磁切換弁
２９を開くように切換える一方、第１電磁切換弁３４を
第２切換え状態にしたままで、第２電磁切換弁３９を第
１切換え状態にする。

ように構成されている。

この構成において、内燃機関が低速回転で且つ高負荷の
運転域のときには、電磁クラッチ機構１５がＯＮになっ
て機械式過給機８が回転駆動される一方、第１電磁切換
弁３４が第１切換え状態になって、開閉弁２４に対する
ダイヤフラム機構２３における他方の圧力室２３ｄにサ
ージタンク１８内における過給吸気圧（このとき、サー
ジタンク１８内における過給吸気圧は、スロットル弁１
６が略全開であることにより、過給通路２１内における
過給吸気圧と略等しい）が作用し、当該他方の圧力室２
３ｂと、前記過給通路２１内における過給吸気圧が圧力
伝達通路３０を介して常時作用している一方の圧力室２
３ｃとの間における圧力差がなくなることにより、開閉
弁２４がばね２３ａにて閉じることになるから、内燃機
関ｌに対する過給が、排気ターボ過給機５と機械式過給
機８との両方によって行なわれる。

一方、この運転域では、三方式の電磁切換弁２９が閉じ
ていることにより、ウェストゲート弁１３に対するダイ
ヤフラム機構１２における圧力室１２ｂには、過給通路
２１内における過給吸気圧がそのまま作用するから、ウ
ェストゲート弁１３は、前記過給通路２１内における過
給吸気圧が、当該ウェストゲート弁１３を閉に付勢する
ばね１２ａの設定値を越えたときにおいて大きく開いて
、過給吸気圧が上昇しないように制御する。

次に、内燃機関ｌが低速回転で且つ低負荷の運転域にな
ると、電磁クラッチ機構１５がＯＦＦになって機械式過
給機８への動力伝達が遮断される一方、第１電磁切換弁
３４が第２切換え状態に、第２電磁切換弁３９が第１切
換え状態になり、開閉弁２４に対するダイヤフラム機構
２３における他方の圧力室２３ｄに過給通路２１内にお
ける過給吸気圧が作用し、当該他方の圧力室２３ｄと一
方の圧力室２３ｃとの間における圧力差がなくなリ、開
閉弁２４がばね２３ａにて閉じることにより、排気ター
ボ過給機５において圧縮された過給空気が、機械式過給
機８に送られるから、これにより、機械式過給機８を、
適宜速度で追従回転することかできる一方、この運転域
での過給吸気圧も、前記と同様に、過給通路２１内にお
け過給吸気圧のみによって制御される。

また、内燃機関】が高速回転で且つ低負荷の運転域にな
ると、電磁クラッチ機構１５がＯＦＦになって機械式過
給機８への動力伝達が遮断される一方、第１電磁切換弁
３４が第２切換え状態に、第２電磁切換弁３９が第１切
換え状態になり、開閉弁２４がばね２３ａにて閉じるこ
とにより、排気ターボ過給機５において圧縮された過給
空気が、機械式過給機８に送られるから、これにより、
機械式過給機８を、適宜速度で追従回転することができ
るのである。

なお、開閉弁２４を閉じることによって、機械式過給機
８を追従回転するに際しては、開閉弁２４を全閉するこ
となく、部分閉にするようにしても良い。

一方、この運転域になると、三方式の電磁切換弁２９が
開くことにより、ウェストゲート弁１３に対するダイヤ
フラム機構１２における圧力室１２ｂに、前記過給通路
２１内における過給吸気圧と大気圧との合成圧力が作用
し、この合成圧力が、ウェストゲート弁１３を閉に付勢
するばね１２ａの設定値を越えたとき、前記ウェストゲ
ート弁１３が開いて、排気ガスを排気バイパス通路１１
から放出することになるから、これにより、過給通路２
１内における過給吸気圧を、前記合成圧力によって、所
定の設定過給吸気圧を越えることがないように制御でき
るのである。

そして、内燃機関ｌが高速回転で且つ高負荷の運転域に
なると、電磁クラッチ機構１５がＯＦＦになって機械式
過給機８への動力伝達が遮断される一方、第１電磁切換
弁３４が第２切換え状態に、第２電磁切換弁３９が第２
切換え状態になって、開閉弁２４に対するダイヤフラム
機構２３における他方の圧力室２３ｄに真空保持タンク
３５における真空が伝達して、当該他方の圧力室２３ｄ
と一方の圧力室２３ｃとの間に圧力差ができ、この圧力
差によって開閉弁２４か開くことになるから、排気ター
ボ過給機５からの過給空気は、機械式過給機８を経るこ
となく、吸気バイパス通路２２を介して内燃機関ｌに吸
気されることになり、排気ターボ過給機５のみによる過
給が行なわれ、前記機械式過給機８の追従回転は行なわ
れないのであり、このときにおける過給吸気圧も、前記
と同様に、合成圧力によって、所定の設定過給吸気圧を
越えることかないように制御できるのである。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明は、低速回転・高負荷運転域において
、機械式過給機への動力伝達をＯＮにすると共に開閉弁
を閉じることにより、過給を排気ターホ過給機及び機械
式過給機の両方によって行う一方、前記低回転・低負荷
運転域を除く他の運転域では、前記機械式過給機の回転
駆動を停止することにより、過給を排気ターボ過給機の
みによって行うに際して、前記開閉弁を、高速回転・高
負荷運転域を除き、低速回転・低負荷運転域及び高速回
転・低負荷運転域において閉じることにより、前記機械
式過給機を、前記低速回転・低負荷運転域及び高速回転
・低負荷運転域においてのみ適宜速度で追従回転するよ
うにしたもので、この追従回転により、前記機械式過給
機への動力伝達をＯＦＦにしている状態において、当該
機械式過給機の軸受部に作用する衝撃を低減できると共
に、次に機械式過給機への動力伝達をＯＮにしたときに
おいて、クラッチ機構に与える衝撃及び内燃機関に与え
る負荷を低減することができるから、前記機械式過給機
及びそのクラッチ機構の耐久性と、内燃機関のドライバ
ビリティ−とを、内燃機関の高速回転・高負荷運転域及
び低速回転・低負荷運転域並びに高速回転・低負荷運転
域における出力のダウンを招来することなく、確実に向
上できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す図である。 １・・・・内燃機関、５・・・・排気ターボ過給機、８
・・・・機械式過給機、１１・・・・排気バイパス通路
、１３・・・・ウェストゲート弁、１４・・・・エアク
リーナ、１５・・・・電磁クラッチ機構、１６・・・・
スロットル弁、１８・・・・サージタンク、１９・・・
・吸気通路、２１・・・・過給通路、２２・・・・吸気
バイパス通路、２４・・・・開閉弁、２３・・・・ダイ
ヤフラム機構、３４・・・・第１電磁切換弁、３９・・
・・第２電磁切換弁、４０・・・・制御回路、４１・・
・・回転センサー４２・・・・スロットル弁の開度セン
サー　４３・・・・圧力センサー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、エアクリーナから内燃機関に至る吸気経路中に
   、低速回転・高負荷運転域においてのみ内燃機関からの
   動力伝達にて回転駆動する機械式過給機と、排気ガスに
   よって駆動される排気ターボ過給機とを直列状に配設す
   る一方、前記機械式過給機を迂回する吸気バイパス通路
   中に、前記機械式過給機の回転駆動時において閉じるよ
   うにした開閉弁を設けて成る複合型過給装置において、
   前記開閉弁に、高速回転・高負荷運転域を除き、低速回
   転・低負荷運転域及び高速回転・低負荷運転域において
   当該開閉弁を閉じるようにした制御手段を設けたことを
   特徴とする内燃機関の複合型過給装置。