JP2003129851A - 建設機械のエンジン過給装置 - Google Patents
建設機械のエンジン過給装置Info
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- JP2003129851A JP2003129851A JP2001325226A JP2001325226A JP2003129851A JP 2003129851 A JP2003129851 A JP 2003129851A JP 2001325226 A JP2001325226 A JP 2001325226A JP 2001325226 A JP2001325226 A JP 2001325226A JP 2003129851 A JP2003129851 A JP 2003129851A
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- engine
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- intake
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Supercharger (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 建設機械に搭載したターボ過給器を利用した
エンジンにおいてインタクーラによる過給遅れの弊害、
即ちスモーク及び燃料消費量の悪化を解決したエンジン
過給装置を提供することを課題としている。 【構成】 エンジンの吸気経路に設けた過給器と同経路
に設けたインタクーラを備えたエンジン過給装置におい
て、該過給器の下流経路に前記インタクーラを通過しな
いバイパス経路を設け、該バイパス経路の入口、出口ま
たは該経路上に切換弁を設けてエンジンの吸気圧が所定
圧以上になったときに該バイパス経路を閉じるようにし
たことを特徴とする。
エンジンにおいてインタクーラによる過給遅れの弊害、
即ちスモーク及び燃料消費量の悪化を解決したエンジン
過給装置を提供することを課題としている。 【構成】 エンジンの吸気経路に設けた過給器と同経路
に設けたインタクーラを備えたエンジン過給装置におい
て、該過給器の下流経路に前記インタクーラを通過しな
いバイパス経路を設け、該バイパス経路の入口、出口ま
たは該経路上に切換弁を設けてエンジンの吸気圧が所定
圧以上になったときに該バイパス経路を閉じるようにし
たことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、建設機械のエン
ジン過給装置の技術分野に属する。
ジン過給装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】建設機械搭載のエンジンにおいてもエン
ジンの効率を高めるために従来から過給器が利用されて
いる。過給器にはターボチャージャーとスーパーチャー
ジャ（機械式過給器ともいう）の２種類があり、前者は
排気ガスによってタービンを回転させてそれに直結した
圧縮機を回転させて吸入空気の圧力を高めることにより
吸入空気量を増加させる装置である。後者はエンジンの
出力の一部で、圧縮機を回転させて吸入空気の圧力を高
めることにより吸入空気量を増加させる装置である。前
者は排気ガスのエネルギーを利用するものであるから、
後者に比べてエンジンの効率はよくなる。
ジンの効率を高めるために従来から過給器が利用されて
いる。過給器にはターボチャージャーとスーパーチャー
ジャ（機械式過給器ともいう）の２種類があり、前者は
排気ガスによってタービンを回転させてそれに直結した
圧縮機を回転させて吸入空気の圧力を高めることにより
吸入空気量を増加させる装置である。後者はエンジンの
出力の一部で、圧縮機を回転させて吸入空気の圧力を高
めることにより吸入空気量を増加させる装置である。前
者は排気ガスのエネルギーを利用するものであるから、
後者に比べてエンジンの効率はよくなる。
【０００３】しかし、エンジンの排気ガスによってター
ビンを回し、タービンに連結された圧縮機によって過給
しているので、エンジンの無負荷最高回転状態（作業機
の低負荷状態）から高出力回転状態（作業機の高負荷状
態）に移行するときに空気供給量の増加に対するタイム
ラグ（いわゆるターボラグ）が大きいという欠点があ
る。又、インタクーラ（吸気冷却装置）を搭載した場合
はインタクーラ内部の圧力損失が生じ、さらに過給遅れ
が発生してしまう。このために、過度的に空燃比が小さ
くなりすぎて排気ガス中に不燃焼の燃料が多くなり、ス
モーク及び燃料消費量の悪化を招く。同時にエンジンの
回転数の低下する程度も増大するという課題があった。
ビンを回し、タービンに連結された圧縮機によって過給
しているので、エンジンの無負荷最高回転状態（作業機
の低負荷状態）から高出力回転状態（作業機の高負荷状
態）に移行するときに空気供給量の増加に対するタイム
ラグ（いわゆるターボラグ）が大きいという欠点があ
る。又、インタクーラ（吸気冷却装置）を搭載した場合
はインタクーラ内部の圧力損失が生じ、さらに過給遅れ
が発生してしまう。このために、過度的に空燃比が小さ
くなりすぎて排気ガス中に不燃焼の燃料が多くなり、ス
モーク及び燃料消費量の悪化を招く。同時にエンジンの
回転数の低下する程度も増大するという課題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述のよ
うな背景の下になされたもので、建設機械に搭載したタ
ーボ過給器を利用したエンジンにおいてインタクーラに
よる過給遅れ（タイムラグ）の弊害、即ちスモーク及び
燃料消費量の悪化を解決したエンジン過給装置を提供す
ることを目的としている。
うな背景の下になされたもので、建設機械に搭載したタ
ーボ過給器を利用したエンジンにおいてインタクーラに
よる過給遅れ（タイムラグ）の弊害、即ちスモーク及び
燃料消費量の悪化を解決したエンジン過給装置を提供す
ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は以下の手段を採用している。即ち、請求項１
記載の発明は、エンジンの吸気経路に設けた過給器と同
経路に設けたインタクーラを備えたエンジン過給装置に
おいて、該過給器の下流経路に前記インタクーラを通過
しないバイパス経路を設け、該バイパス経路の入口、出
口または該経路上に切換弁を設けてエンジンの吸気圧が
所定圧以上になったときに該バイパス経路を閉じるよう
にしたことを特徴としている。
に本発明は以下の手段を採用している。即ち、請求項１
記載の発明は、エンジンの吸気経路に設けた過給器と同
経路に設けたインタクーラを備えたエンジン過給装置に
おいて、該過給器の下流経路に前記インタクーラを通過
しないバイパス経路を設け、該バイパス経路の入口、出
口または該経路上に切換弁を設けてエンジンの吸気圧が
所定圧以上になったときに該バイパス経路を閉じるよう
にしたことを特徴としている。
【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載のエ
ンジン過給装置において、前記切換弁のパイロットポー
トにエンジンの吸気圧を作用させて自動的に切り換わる
ようにしたことを特徴としている。
ンジン過給装置において、前記切換弁のパイロットポー
トにエンジンの吸気圧を作用させて自動的に切り換わる
ようにしたことを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施形態】図１は本発明を実施した実施形態の
構成を示すブロック図である。以下、図面を参照してこ
の発明の実施形態について説明する。図１において、エ
ンジン１０の排気側経路１１にはターボ過給器１２が設
けられ、マフラ１３を通って大気中に排出される。ター
ボ過給器１２は排気ガスによって回転させるタービン１
２ａとタービン１２ａの出力軸に連結された圧縮器（過
給器）１２ｂから構成されている。一方、吸気側には吸
入空気をエンジン１０内にガイドするマニホールド１４
が設けられている。マニホールド１４にはエアクリーナ
１６、圧縮機１２ｂ、切換弁１７並びにインタクーラ１
８が順に配設された吸気経路１５とインタクーラ１８を
ショートカットしてマニホールド１４に吸気するバイパ
ス経路１９が接続されている。
構成を示すブロック図である。以下、図面を参照してこ
の発明の実施形態について説明する。図１において、エ
ンジン１０の排気側経路１１にはターボ過給器１２が設
けられ、マフラ１３を通って大気中に排出される。ター
ボ過給器１２は排気ガスによって回転させるタービン１
２ａとタービン１２ａの出力軸に連結された圧縮器（過
給器）１２ｂから構成されている。一方、吸気側には吸
入空気をエンジン１０内にガイドするマニホールド１４
が設けられている。マニホールド１４にはエアクリーナ
１６、圧縮機１２ｂ、切換弁１７並びにインタクーラ１
８が順に配設された吸気経路１５とインタクーラ１８を
ショートカットしてマニホールド１４に吸気するバイパ
ス経路１９が接続されている。
【０００８】図２に切換弁１７の構成例を示す。図２
（Ａ）は吸気経路１５とバイパス経路１９の分岐点に切
換弁１７を設けた例である。切換弁１７は吸気マニホー
ルド１４の上流側の吸気圧Ｐが所定の圧力Ｐ１に達しな
いときはバイパス経路１９を連通し、所定圧Ｐ１以上に
なったときに切り換わり、バイパス経路１９を遮断す
る。インタクーラ１８を通る経路は空気抵抗がバイパス
経路１９の抵抗に比べて大きいので、バイパス経路１９
が連通しているときはインタクーラ１８に吸気は殆ど流
れずに、吸気の大半はバイパス経路を流れてエンジン１
０の燃焼室に吸気される。
（Ａ）は吸気経路１５とバイパス経路１９の分岐点に切
換弁１７を設けた例である。切換弁１７は吸気マニホー
ルド１４の上流側の吸気圧Ｐが所定の圧力Ｐ１に達しな
いときはバイパス経路１９を連通し、所定圧Ｐ１以上に
なったときに切り換わり、バイパス経路１９を遮断す
る。インタクーラ１８を通る経路は空気抵抗がバイパス
経路１９の抵抗に比べて大きいので、バイパス経路１９
が連通しているときはインタクーラ１８に吸気は殆ど流
れずに、吸気の大半はバイパス経路を流れてエンジン１
０の燃焼室に吸気される。
【０００９】図２（Ｂ）はバイパス経路１９上に切換弁
１７を設けた例で、切換弁１７は吸気マニホールド１４
の上流側の吸気圧Ｐが所定の圧力Ｐ１に達しないときは
インタクーラと連通し、所定圧Ｐ１以上になったときに
切り換わり、インタクーラ１８に連通すると共にバイパ
ス経路１９も連通する。しかし、インタクーラ１８は空
気の流れ抵抗が大きいので、吸気の殆どがバイパス経路
を通って、吸気側マニホールド１４に流れる。従って、
図２（Ａ）の切換弁１７も図２（Ｂ）の切換弁１７も作
用、効果は殆ど等しい。同様に、切換弁１７はバイパス
経路の合流点に設けてもよい。
１７を設けた例で、切換弁１７は吸気マニホールド１４
の上流側の吸気圧Ｐが所定の圧力Ｐ１に達しないときは
インタクーラと連通し、所定圧Ｐ１以上になったときに
切り換わり、インタクーラ１８に連通すると共にバイパ
ス経路１９も連通する。しかし、インタクーラ１８は空
気の流れ抵抗が大きいので、吸気の殆どがバイパス経路
を通って、吸気側マニホールド１４に流れる。従って、
図２（Ａ）の切換弁１７も図２（Ｂ）の切換弁１７も作
用、効果は殆ど等しい。同様に、切換弁１７はバイパス
経路の合流点に設けてもよい。
【００１０】図３はバイパス経路１９を設けない従来装
置（図６参照）の過渡応答を示し、図４に本実施形態の
過渡応答を示す。これらの過渡応答は低負荷状態から高
負荷状態に急激に時刻ｔｏで変化させた場合の応答を示
す。低負荷状態では排気流量が少ないため過給圧は低
く、高負荷になるにつれて排気流量と共に過給圧も上昇
する。図３に示すように、従来装置では過給圧（過給器
１２の下流直後の空気圧をいう）は急激に増大するが、
吸気圧（マニホールド１４の上流直前の空気圧を言う）
は緩慢に増加する。なお、図中のＤＬは遅れ時間（タイ
ムラグ）を示し、図の圧力差ＤＰはインタークーラ１８
による圧力損失を示している。エンジン１０への空気流
量は緩慢に増加し、高負荷状態に変化した直後（ｔｏ直
後）の空気流量が不足し、不完全燃焼が生じる原因の１
つになっている。
置（図６参照）の過渡応答を示し、図４に本実施形態の
過渡応答を示す。これらの過渡応答は低負荷状態から高
負荷状態に急激に時刻ｔｏで変化させた場合の応答を示
す。低負荷状態では排気流量が少ないため過給圧は低
く、高負荷になるにつれて排気流量と共に過給圧も上昇
する。図３に示すように、従来装置では過給圧（過給器
１２の下流直後の空気圧をいう）は急激に増大するが、
吸気圧（マニホールド１４の上流直前の空気圧を言う）
は緩慢に増加する。なお、図中のＤＬは遅れ時間（タイ
ムラグ）を示し、図の圧力差ＤＰはインタークーラ１８
による圧力損失を示している。エンジン１０への空気流
量は緩慢に増加し、高負荷状態に変化した直後（ｔｏ直
後）の空気流量が不足し、不完全燃焼が生じる原因の１
つになっている。
【００１１】図４に示すように、本実施形態では吸気圧
がＰ１に達するとバイパス経路が遮断されるので過給圧
は圧力Ｐ１で頭打ちになる。また、切り換え直後では切
換時間Ｄｔの間バイパス経路１９の一部とインタクーラ
の経路１５の一部とが部分的に接続し、切換時間Ｄｔを
経過した後にインタクーラの経路１５に移行する。図４
（Ｂ）の実線は本実施形態の吸気圧Ｐの変化を示す。こ
れらの図から理解できるように、立ち上がりの応答速度
は十分に速いので、切換時刻ｔ１の直後でも吸気圧、空
気流量は十分に大きく燃焼は十分に行われる。なお、切
換時間Ｄｔはインタクーラ１８の遅れ時間ＤＬに比べて
著しく小さい。また、上記の応答から理解できるように
本実施形態による場合の経路を切り換える空気圧（所定
圧）Ｐ１は或程度大きい場合によい結果が得られる。
がＰ１に達するとバイパス経路が遮断されるので過給圧
は圧力Ｐ１で頭打ちになる。また、切り換え直後では切
換時間Ｄｔの間バイパス経路１９の一部とインタクーラ
の経路１５の一部とが部分的に接続し、切換時間Ｄｔを
経過した後にインタクーラの経路１５に移行する。図４
（Ｂ）の実線は本実施形態の吸気圧Ｐの変化を示す。こ
れらの図から理解できるように、立ち上がりの応答速度
は十分に速いので、切換時刻ｔ１の直後でも吸気圧、空
気流量は十分に大きく燃焼は十分に行われる。なお、切
換時間Ｄｔはインタクーラ１８の遅れ時間ＤＬに比べて
著しく小さい。また、上記の応答から理解できるように
本実施形態による場合の経路を切り換える空気圧（所定
圧）Ｐ１は或程度大きい場合によい結果が得られる。
【００１２】図５は油圧ポンプの吐出圧力とエンジン回
転数について本実施形態の過渡応答（Ｂ）とバイパス経
路１９を設けない従来装置（図６参照）の過渡応答
（Ａ）との比較を示す。図５に示されているように、油
圧ポンプ側から同一の負荷が加わったときのエンジン回
転数の整定時間及び最大変動振幅は本実施形態の場合が
従来装置に比べて相当に小さくなることが理解される。
転数について本実施形態の過渡応答（Ｂ）とバイパス経
路１９を設けない従来装置（図６参照）の過渡応答
（Ａ）との比較を示す。図５に示されているように、油
圧ポンプ側から同一の負荷が加わったときのエンジン回
転数の整定時間及び最大変動振幅は本実施形態の場合が
従来装置に比べて相当に小さくなることが理解される。
【００１３】以上に説明したように、本実施形態によれ
ば、空気の吸気流量の遅れ及びエンジンの回転数の整定
時間が従来装置に比べて著しく小さくなり、その結果、
排気ガス中のスモーク量を抑えることができ、又同時に
燃料消費量の低減を図ることが可能となる。
ば、空気の吸気流量の遅れ及びエンジンの回転数の整定
時間が従来装置に比べて著しく小さくなり、その結果、
排気ガス中のスモーク量を抑えることができ、又同時に
燃料消費量の低減を図ることが可能となる。
【００１４】以上、この発明の実施形態、実施例を図面
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、過給器による吸気流量の遅れ及びエンジンの回
転数の整定時間を小さくすることが可能となり、その結
果、排気ガス中のスモーク量を抑えることができ、又同
時に燃料消費量の低減を図ることが可能となるという効
果が得られる。
よれば、過給器による吸気流量の遅れ及びエンジンの回
転数の整定時間を小さくすることが可能となり、その結
果、排気ガス中のスモーク量を抑えることができ、又同
時に燃料消費量の低減を図ることが可能となるという効
果が得られる。
【図１】 本発明を実施した実施形態のブロック図を示
す。
す。
【図２】 本実施形態における切換弁の構成例を示す。
【図３】 従来装置の空気流量（Ａ）と吸気圧（Ｂ）の
応答を示す。
応答を示す。
【図４】 本実施形態の空気流量（Ａ）と吸気圧（Ｂ）
の応答を示す。
の応答を示す。
【図５】 従来装置と本実施形態の性能の比較を示す。
（Ａ）は従来装置の場合を示し、（Ｂ）は本実施形態の
場合を示す。
（Ａ）は従来装置の場合を示し、（Ｂ）は本実施形態の
場合を示す。
【図６】 従来装置の構成を示す。
１０ エンジン
１１ 排気経路
１２ ターボ過給器
１４ 吸気マニホールド
１５ 吸気経路
１７ 切換弁
１８ インタクーラ
Claims (2)
- 【請求項１】 エンジンの吸気経路に設けた過給器と同
経路に設けたインタクーラを備えたエンジン過給装置に
おいて、該過給器の下流経路に前記インタクーラを通過
しないバイパス経路を設け、該バイパス経路の入口、出
口または該経路上に切換弁を設けてエンジンの吸気圧が
所定圧以上になったときに該バイパス経路を閉じるよう
にしたことを特徴とする建設機械のエンジン過給装置。 - 【請求項２】 前記切換弁のパイロットポートにエンジ
ンの吸気圧を作用させて自動的に切り換わるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械のエンジン
過給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001325226A JP2003129851A (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 建設機械のエンジン過給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001325226A JP2003129851A (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 建設機械のエンジン過給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003129851A true JP2003129851A (ja) | 2003-05-08 |
Family
ID=19141828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001325226A Pending JP2003129851A (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 建設機械のエンジン過給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003129851A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102410075A (zh) * | 2011-10-24 | 2012-04-11 | 中联重科股份有限公司 | 增压发动机及中冷系统 |
-
2001
- 2001-10-23 JP JP2001325226A patent/JP2003129851A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102410075A (zh) * | 2011-10-24 | 2012-04-11 | 中联重科股份有限公司 | 增压发动机及中冷系统 |
| CN102410075B (zh) * | 2011-10-24 | 2013-03-27 | 中联重科股份有限公司 | 增压发动机及中冷系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040824 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041124 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050517 |