JPH0454217A - 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、エンジン出力によって駆動される内部圧縮型
スーパーチャージャーを備えたエンジンの過給装置に関
するものである。

（従来の技術） 従来より、エンジン出力軸によって駆動される内部圧縮
型スーパーチャージャーを備え、運転状態に応じて上記
スーパーチャージャーを非駆動とするように電磁クラッ
チなどで連結を切換えるようにした技術が、例えば実開
昭８２−７４１３９号公報に見られるように公知である
。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような内部圧縮型スーパーチャージャーは、内部
圧縮を行わないスーパーチャージャーに比べ無過給状態
の駆動抵抗は非常に大きいことがら、軽負荷域でのエン
ジン燃費率は大幅にｆ化する。また、電磁クラッチをオ
フ状態としてスーパーチャージャーの駆動を停止した際
に、前記のように内部圧縮型のために駆動抵抗が大きく
て空転しに＜＜、駆動停止時には略回転停止状態にあっ
て、この駆動停止状態から駆動を開始するために電磁ク
ラッチをオン状態に作動した際のトルクショックは大き
くなる。このため、電磁クラッチをオフ状態としてスー
パーチャージャーの駆動を停止している領域を狭く設定
し、トルクショックの発生を回避するようにすると、ま
すます軽負荷域の燃費性が低下する問題を有する。

一方、スーパーチャージャーの駆動に伴うエンジン出力
特性の向上性能は、運転者のアクセル操作等に対応して
行うことが要求に適合した制御となるものであるが、そ
のために別途に専用の電磁ソレノイドや油圧を利用した
アクチュエータとその制御系を配設することは、構成が
複雑でコスト面で不利となる問題を有する。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、軽負荷時の内部圧縮
型スーパーチャージャーの駆動損失を可及的に低減しつ
つ要求に対応した所期の過給特性を簡単な機構で得るよ
うにしたエンジンの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） 上記目的を達成するために本発明のエンジンの過給装置
は、内部圧縮型スーパーチャージャーに、内部圧縮解除
手段を設け、この内部圧縮解除手段を、スロットルバル
ブ下流側でかつスーパーチャージャー下流の吸気圧力に
応じて作動させるように構成したものである。

（作用） 上記のようなエンジンの過給装置では、内部圧縮型スー
パーチャージャーにその内部圧縮作用を解除して駆動抵
抗を低減する内部圧縮解除手段を設け、しかもこの内部
圧縮解除手段をスロットルバルブ下流側でかつスーパー
チャージャー下流の吸気圧力に応じて作動させることで
、スロットルバルブ下流の吸気負圧が低下する軽負荷状
態においては、運転状態に応じて上記内部圧縮解除手段
を解除作動して、駆動抵抗の少ない状態で内部圧縮型ス
ーパーチャージャーの駆動停止を行い、この駆動停止中
の空転を可能として駆動開始時のトルクショックを改善
して過給レスポンスを高めると共に、スーパーチャージ
ャーの駆動を停止する領域を拡大して軽負荷域の燃費性
を改善するようにしている。

また、運転者の操作に応答するスロットルバルブ下流の
吸気負圧の変動により内部圧縮型スーパーチャージャー
の内部圧縮の解除を操作し、加速などの過給の要求に的
確に対応した内部圧縮の開始による過給を行うと共に、
過給要求状態に移行したときの作動状態の変化によりト
ルクショックの発生を抑制しつつ良好な過給制御が行え
るようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の各実施態様を説明する。

実施例１ 第１図に本例の過給装置を備えたエンジンの概略全体構
成を示す。

エンジン１の気筒１ａに吸気を供給する吸気通路２には
、上流側からエアクリーナ３、エアフローメータ４、ス
ロットルバルブ５が介装され、このスロットルバルブ５
下流に内部圧縮型スーパーチャージャー６が配設されて
いる。該内部圧縮型スーパーチャージャー６は、後述の
ように内部圧縮解除手段１０を備えている。

さらに、上記内部圧縮型スーパーチャージャー６の下流
側の吸気通路２にはインタークーラー８が介装され、サ
ージタンク７の下流側が各気筒１ａに接続される独立吸
気通路２ａに形成され、この独立吸気通路２ａに燃料を
噴射供給するインジェクタ９が配設されている。

また、前記スーパーチャージャー６をバイパスしてバイ
パス通路１１が接続され、このバイパス通路１１にバイ
パスバルブ１２が介装されている。

すなわち、上記バイパス通路１１は一端がスーパーチャ
ージャー６上流でスロットルバルブ５の下流に接続され
、他端はインタークーラー８の下流に接続されている。

該バイパス通路１１に子装されたバイパスバルブ１２は
、該通路を開閉する弁体１２ａと該弁体１２ａをリフト
作動するダイヤフラムアクチュエータ１２ｂを備え、こ
のアクチュエータ１２ｂのスプリング１２ｄが縮装され
た圧力室１２ｃには、スロットルバルブ５下流の吸気圧
力が圧力導入通路１３によって導入され、この吸気圧力
（負圧）がスプリング１２ｄの設定荷重を越えて大きく
なった時に、その負圧の大きさに応じた開度に調整して
バイパス通路１１を開作動する。

前記スーパーチャージャー６は電磁クラッチ１４を備え
たプーリ１５によって、エンジン出力軸１６のプーリ１
７からの駆動力がベルト１８を介して伝達され、この電
磁クラッチ１４にコントローラ２０からの駆動信号（オ
ン・オフ信号）が出力されて、スーパーチャージャー６
とエンジン１との連結関係を制御してその駆動制御が行
われる。

このコントローラ２０には、電磁クラッチ１４の連結作
動制御を行うために、吸入空気量を検出するエアフロー
メータ４からの吸気量信号、エンジン回転数を検出する
回転センサ２５からのエンジン回転速度信号がそれぞれ
入力される。

前記コントローラ２０は、エンジン負荷（例えば吸入空
気量）とエンジン回転数に基づいて、現在の運転状態に
対応した電磁クラッチ１４の作動領域を判定して電磁ク
ラッチ１４の連結状態の切換作動を行うものである。

ここで、スクリュー式の内部圧縮型スーパーチャージャ
ー６の構造およびその内部圧縮解除手段１０の構造例を
第２図ないし第４図に基づいて説明する。

内部圧縮型スーパーチャージャー６は、ケーシング２７
内に雌雄２本のロータ２８．２９がそれぞれの螺旋状の
凸部２８ａと凹部２９ａが噛み合った状態で互いに逆方
向（第４図の矢印の方向）に回転するように組み合わさ
れ、一方のロータ２９のシャフト３０がケーシング２７
の外方に突設されてプーリ１５が設けられ駆動力が伝達
される。

上記ケーシング２７の駆動側と反対側の一端部には吸入
ボート３１が開口され、該吸入ボート３１の内方は両ロ
ータ２８，２９の一端部に摺接する噛合い部分の端面に
開口し、ロータ２８，２９外周の空間にエアを供給する
。また、上記両ロータ２８．２９の他端部に対する中央
下方のケーシング２７には吐出ポート３２が開口されて
いる。前記吸入ボート３１にはスロットルバルブ５下流
の吸気通路２が接続され、吐出ポート３２にはインター
クーラー８に連通する下流側の吸気通路２が接続される
。

そして、上記ロータ２８，２９の相互に噛み合う凹部２
９ａと凸部２８ａとケーシング２７内壁との間の空間に
流入したエアが、該ロータ２８゜２９の回転に伴う噛み
合い点の移動により上記空間の体積が徐々に小さくなる
ように圧縮しつつ軸方向に移送し、吐出ポート３２から
圧送するように構成されている。

一方、上記のような内部圧縮構造に対する内部圧縮解除
手段１０の構造は、前記ロータ２９の吐出側端部に接す
るケーシング２７端部内に摺動自在にピストン部材３３
が配設されてなる。該ピストン部材３３の中心部には前
記シャフト３０が貫通し、両側に小太の受圧部３３ａ、
３３ｂを有し、中間部に内室３４が形成されている。小
径の受圧部３３ａは前記ロータ２９の端面に当接可能で
小径のシリンダ内を摺動する。他端の大径の受圧部３３
ｂは大径のシリンダ内を摺動し、この大径の受圧部３３
ｂにはピストン室３５の圧力が作用し、また、このピス
トン室３５には復帰用スプリング３６が縮装されている
。

そして、前記ケーシング２７には、ピストン室３５に連
通する第１通路３７および内室３４に連通する第２通路
３８がそれぞれ形成される。この第１通路３７には、一
端がスーパーチャージャー６下流で前記インタークーラ
ー８上流の吸気通路２に開口した第１エアパイプ３９（
第１図）が接続されてスロットルバルブ５およびスーパ
ーチャージャー６下流の吸気圧力Ｐ２　　（過給圧）が
導入される。また、上記第２通路３８には、一端がスロ
ットルバルブ５上流のエアクリーナ３のクリーンサイド
に開口した第２エアバイブ４０が腰続されて大気圧Ｐｏ
が導入される。

上記ピストン部材３３は、復帰用スプリング３６の付勢
力等によって右動し小径受圧部３３ａがロータ２９の端
部に当接して密封している閉状態で内部圧縮を許容する
一方、該ピストン部材３３が左動し小径受圧部３３ｇが
ロータ２９の端部から離れた状態が内部圧縮を解除して
いる開状態となるものである。

上記ピストン部材３３に作用する力Ｆは、開状態への作
用方向を正とし、大気圧をＰＯ、スロットルバルブ５直
下流の吸気圧力をＰ１％スーパーチャージャー６下流の
吸気圧力をＰ２、スプリング、３６の付勢力をＰｓ、小
径受圧部３３ａの面積をΔ、大径受圧部３３ｂの面積を
Ｂとすると、Ｆ＝・（Ｂ−Ａ）Ｘ　（ＰＯＰ２　）　　
Ｐｓとなる。従って、スプリング力と面積差Ｘ圧力差と
の大小によってピストン部材３３が開閉し、スロットル
バルブ５の開度変化に伴う吸気圧力の変動に応じて開閉
作動するものである。

すなわち、第５図にスロットル開度の変化に対する前記
各部の圧力Ｐｏ、Ｐ、、Ｐ２の変動特性およびピストン
部材３３とバイパスバルブ１２の開閉特性を示す。スロ
ットルバルブ５の全閉状態では、スロットルバルブ５下
流側の圧力Ｐ１およびＰ２は大きな負圧状態にあり、ピ
ストン部材３３は左動してスーパーチャージャー６の内
部圧縮を解除するとともにバイパスバルブ１２は開作動
する。スロットルバルブ５が開くのに伴い前記測圧力ｐ
、、ｐ２は負圧が小さくなって大気圧側に上昇し、スロ
ットルバルブ５下流の吸気圧力Ｐ１は徐々に大気圧Ｐｏ
に上昇する一方、エンジン１に供給されるスーパーチャ
ージャー６下流の吸気圧力Ｐ　２はスーパーチャージャ
ー６の駆動に伴って大気圧Ｐｏより上昇する。

そして、スロットルバルブ５の直下流の吸気圧力Ｐ、の
上昇に応じてバイパスバルブ１２が次第に閉じると共に
、前記差圧Ｐｏ−Ｐ２が正で大きな値となっている低ス
ロツトル開度領域で開いているピストン部材３３は、上
記差圧の減少に伴って右動を開始して徐々に閉じる。

一方、前記電磁クラッチ１４のオフ領域すなわちスーパ
ーチャージャー６を非駆動状態とする領域は、第６図に
示すように、アイドル時、減速時を含む低回転軽負荷領
域Ｉであり、この領域１は前記バイパスバルブ１２が開
くライン■より下方の領域より低負荷側（低吸気圧力側
）の狭い領域であり、また、このバイパスバルブ１２の
開領域は前記内部圧縮型スーパーチャージャー６の内部
圧縮解除領域すなわちライン■の下方領域より低負荷側
（低吸気圧力側）の狭い領域である。

上記実施例の作用を説明すれば、スロットル開度の小さ
い軽負荷領域では、内部圧縮型スーパーチャージャー６
の内部圧縮解除手段１０が作動して内部圧縮を解除する
一方、バイパスバルブ１２が開いて、エンジンにはバイ
パス通路１１を介して吸気が供給される。その際、スー
パーチャージャー６は駆動抵抗が低下し、電磁クラッチ
１４のオフ状態でも自然吸気に伴う吸気の流れでロータ
２８．２９の空転が可能であり、電磁クラッチ１４のオ
ン・オフ作動時のトルクショックの発生が抑制される。

また、スロットルバルブ５が開かれた加速時などには、
スーパーチャージャー６の駆動が開始されると共に、バ
イパスバルブ１２が閉じ始め、さらに、スーパーチャー
ジャー６の内部圧縮解除手段１０の作動が復帰し始めて
過給圧を上昇し、エンジン出力の増大を得るようにして
いる。

実施例２ 本例の全体構成を第７図に示し、内部圧縮型スーパーチ
ャージャーの内部圧縮解除手段の構造例を第８図および
第９図に示す。前例ではスーパーチャージャー上流側に
スロットルバルブ５が配設されていたのに対し、この例
ではスーパーチャージャー下流にスロットルバルブ５が
介装されている例である。

第７図において、エンジン１に吸気を供給する吸気通路
２に対し、スロットルバルブ５は内部圧縮型スーパーチ
ャージャー６およびインタークーラー８の下流側のサー
ジタンク７の流入部に配設され、前記内部圧縮型スーパ
ーチャージャー６にはエアクリーナ３、エアフローメー
タ４を経た吸気が大気圧状態のまま供給される。

また、前記スーパーチャージャー６をバイパスするバイ
パス通路１１に介装したバイパスバルブ１２は、弁体１
２ａをリフト作動するダイヤフラムアクチュエータ１２
ｂのスプリング１２ｄが縮装された圧力室１２ｃに対し
て、スロットルバルブ５下流のサージタンク７部分から
吸気圧力Ｐ２が圧力導入通路１３′によって導入され、
また、ダイヤフラムの反対側の室にはスロットルバルブ
５上流の吸気圧力Ｐ１が補助圧力導入通路１３ｇによっ
て導入される。そして、スロットルバルブ５の前後の差
圧がスプリング１２ｄの設定荷重を越えて大きくなった
時に、その差圧の大きさに応じた開度に調整してバイパ
ス通路１１を開作動する。

また、スーパーチャージャー６の駆動をオン・オフする
電磁クラッチ１４の制御はコントローラ２０によって行
うが、その作動領域の設定は前例と同様である。

ここで、本例のスクリュー式の内部圧縮型スーパーチャ
ージャー６に付設した内部圧縮解除手段５０の構造例を
第８図および第９図に基づいて説明する。

内部圧縮型スーパーチャージャー６の圧縮構造は前例と
同様の一対のロータ２８，２９によるスクリュー式に設
けられている。そして、内部圧縮解除手段５０は、ロー
タ２８，２９の吐出側端部に接するケーシング２７端部
内に摺動自在に配設されたピストン部材５１を備え、こ
のピストン部材５１は前例の構造と異なり、中間部の内
室３４がない。該ピストン部材５１の内端面は、前記ロ
ータ２９の端面に当接可能で、吐出ポート３２の圧力が
作用する一方、他端面にはピストン室５２の圧力が作用
し、また、このピストン室５２には復帰用スプリング５
３が縮装されている。

そして、上記ピストン室５２に連通ずるエア通路５４に
は、一端がサージタンク７に開口したエアバイブ５５（
第７図）の他端が接続されて、スーパーチャージャー６
およびスロットルバルブ５下流の吸気圧力Ｐ２　　（過
給圧）が導入される。上記ピストン部材５１は前例同様
に、右動してロータ２９の端部に当接し内部圧縮を許容
する閉状態と、左動してロータ２９の端部から離れた内
部圧縮を解除する開状態とに作動するものである。

上記ピストン部材５１に作用する力Ｆは、開状態への作
用方向を正とし、スーパーチャージャー６下流の吸気圧
力をＰｉ、スロットルバルブ５下流の吸気圧力をＰ２、
スプリングの付勢力をＰｓ。

ピストン面積をＡとすると、 Ｆ＝ＡＸ　（Ｐ＋　−Ｐ２　）　　　Ｐ　ｓとなる。従
って、スプリング力と面積×圧力差との大小によってピ
ストン部材５１が開閉し、スロットルバルブ５の開度変
化に伴う吸気圧力の変動に応じて開閉作動するものであ
る。

すなわち、第１０図にスロットル開度の変化に対する前
記各部の圧力Ｐ１．Ｐ２の変動特性およびピストン部材
５１とバイパスバルブ１２の開閉特性を示し、エンジン
１に供給されるスロットルバルブ５下流の吸気圧力（過
給圧）Ｐ２の変化は、前例と同様であり、一方、スロッ
トルバルブ５上流でスーパーチャージャー６下流の圧力
Ｐ１は、大気圧からスーパーチャージャー６の作動に伴
つて上昇し、スロットル開度が増大するにしたがって、
スロットルバルブ５上下の圧力差が小さく、全開状態で
一致するものである。

そして、スロットルバルブ５の前後の差圧が大きい状態
でバイパスバルブ１２が開作動すると共に、内部圧縮解
除手段５０のピストン部材５１は左動してスーパーチャ
ージャー６の内部圧縮を解除し、スロットルバルブ５が
開くのに伴いスロットルバルブ５前後の圧力差の低下に
応じてバイパスバルブ１２およびピストン部材５１が閉
作動し、過給圧を上昇するように作用するものである。

本実施例においてはスロットルバルブ５がスーパーチャ
ージャー６より下流側に設置された条件に対応して設け
たものであり、前例より内部圧縮解除手段５０の構造が
簡単となっている。その他の作用については実施例１と
同様である。

なお、前記実施例１の内部圧縮手段１０ａ構造はスロッ
トルバルブ５がスーパーチャージャー６の下流側に配設
された場合にも適用可能である。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、内部圧縮型スーパーチャ
ージャーにその内部圧縮作用を解除して駆動抵抗を低減
する内部圧縮解除手段を設け、この内部圧縮解除手段を
スロットルバルブ下流側でかつスーパーチャーシャーン
下流側の吸気圧力に応じて作動させるようにしたことに
より、過給が必要とされない軽負荷領域においては内部
圧縮解除手段を解除作動して、駆動抵抗の少ない状態で
内部圧縮型スーパーチャージャーの駆動停止を行い、駆
動停止中の空転を可能として駆動開始時のトルクショッ
クを改善して過給レスポンスを高めると共に、スーパー
チャージャーの駆動を停止する領域を拡大して軽負荷域
の燃費性を改善することができるものである。また、運
転者の操作に応答するスロットルバルブ下流の吸気負圧
の変動により内部圧縮型スーパーチャージャーの内部圧
縮の解除を操作し、加速などの過給の要求に的確に対応
した内部圧縮の開始による過給を行え、過給要求状態に
移行したときの作動状態の変化によりトルクショックの
発生を抑制しつつ、良好な過給制御を行って内部圧縮型
スーパーチャージャーの機能を十分に発揮させることが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を示し、 第１図はエンジンの過給装置の全体構成図、第２図は内
部圧縮型スーパーチャージャーの部分断面平面図、 第３図は同正面図、 第４図は同断面側面図、 第５図はスロットル開度の変化に対応する各部の圧力変
化およびバイパスバルブと過給圧解除手段の作動特性を
示す特性図、 第６図は制御領域を示す特性図、 第７図ないし第１０図は本発明の第２の実施例を示し、 第７図はエンジンの過給装置の全体構成図、第８図は内
部圧縮型スーパーチャージャーの部分断面平面図、 第９図は同正面図、 第１０図はスロットル開度の変化に対応する各部の圧力
変化およびバイパスバルブと過給圧解除手段の作動特性
を示す特性図である。 １・・・・・・エンジン、２・−・・・・吸気通路、５
・・・・・・スロットルバルブ、６・・・・・・内部圧
縮型スーパーチャージャー、１０．５０・・・・・・内
部圧縮解除手段、１１・・・・・・バイパス通路、１２
・・・・・・バイパスバルブ、１４・・・・・・電磁ク
ラッチ、２０・・・・・・コントローラ、２７・・・・
・・ケーシング、２８．２９・・・・・・ロータ、３１
・・・・・・吸入ポート、３２・・・・・・吐出ボート
、３３，５１・・・・・・ピストン部材、３５．５２・
・・・・・ピストン室、３６．５３・・・・・・スプリ
ング、３９，４０．５５・・・・・・エアパイプ。 第２図 第３図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部圧縮型スーパーチャージャーに、内部圧縮解
   除手段を設け、この内部圧縮解除手段を、スロットルバ
   ルブ下流側でかつスーパーチャージャー下流の吸気圧力
   に応じて作動させることを特徴とするエンジンの過給装
   置。
2. （２）前記内部圧縮解除手段が、スロットルバルブ下流
   でかつスーパーチャージャー下流の吸気圧力と大気圧と
   のバランスにより解除作動されることを特徴とする請求
   項１記載のエンジンの過給装置。