JP2006138274A

JP2006138274A - ターボ過給機付エンジン

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Publication number: JP2006138274A
Application number: JP2004329897A
Authority: JP
Inventors: Noboru Uchida; 登内田
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-11-15
Also published as: JP4480551B2

Abstract

【課題】エンジンの低速域でエンジンへの吸気量及び排ガスのエンジンへの還流量を増加し、エンジンの過渡加速時に適切な量の吸気をエンジンに供給する。
【解決手段】エンジン１１から排出される排ガスのエネルギによりタービンホイール１４ａが回転し、このタービンホイールに連結されたコンプレッサホイール１４ｃが吸気を圧縮してエンジンに供給する。タービンホイールの排ガス入口のノズル面積を静翼回転手段１７が調整し、エンジンに還流される排ガスの還流量をＥＧＲ装置１６のＥＧＲ弁１６ｂが調整する。を有する。コンプレッサホイールより吸気上流側の吸気通路に容量式ブロア２１が設けられ、容量式ブロアが電磁クラッチ２２を介してエンジンに切離し可能に接続される。エンジンの回転速度及びエンジンへの燃料噴射量に基づいてコントローラ３４が静翼回転手段、ＥＧＲ弁及び電磁クラッチを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変翼型ターボ過給機を有するエンジンであって、更に排ガスの一部を吸気通路に還流させて再循環するＥＧＲ装置を有するエンジンに関するものである。

従来、この種のエンジンとして、ターボ過給機がタービンホイールの排ガス入口のノズル面積を変更可能な静翼回転手段を有し、ＥＧＲ装置が排ガスの還流量を調整可能なＥＧＲ弁を有し、コントローラが回転センサ及び負荷センサの各検出出力に基づいて静翼回転手段及びＥＧＲ弁を制御するように構成されたエンジンの排ガス再循環装置（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。この排ガス再循環装置では、吸気管内の吸気流量を検出する吸気量センサと、吸気マニホルド内部の吸気圧力を検出する吸気圧センサと、吸気マニホルド内の吸気温度を検出する吸気温度センサとを更に備える。また各センサの検出出力に基づいて目標空気量及び目標過給圧を設定する目標値設定手段と、その各検出出力及び目標空気量並びに目標過給圧に基づいて吸気偏差量及び過給偏差圧を設定する偏差値設定手段がコントローラに設けられる。コントローラは吸気偏差量に基づいて定常ＥＧＲ開度を比例積分補正してＥＧＲ弁を制御し、過給偏差圧に基づいて定常目標ＶＧＴ開度を比例積分補正して静翼回転手段を制御するように構成される。
このように構成されたエンジンの再循環装置では、従来用いられている比較的高価なリニア空燃比センサに代えて、安価な吸気量センサ、吸気圧センサ及び吸気温度センサを用いたので、装置の製造コストを低減できる。またコントローラが吸気量センサ、吸気圧センサ及び吸気温度センサの各検出出力に基づいて制御するので、従来のリニア空燃比センサを用いた場合に比較して、エンジンが運転し得る環境の変化や加速初期や変速初期に対する応答性を向上できる。更にコントローラが吸気偏差量に基づいて定常ＥＧＲ開度を比例積分補正した目標ＥＧＲ開度に従ってＥＧＲ弁を制御しかつ過給偏差圧に基づいて定常目標ＶＧＴ開度を比例積分補正した目標ＶＧＴ開度に従って静翼回転手段を制御するので、コントローラは可変翼型ターボ過給機における可変翼の制御とＥＧＲ弁の制御を強調して行うことになり、可変翼の制御とＥＧＲ弁の制御をそれぞれ独立して行っていた従来の制御に比較して、ＥＧＲ弁及び静翼回転手段をそれぞれ適正に制御できる。この結果、エンジンが加速初期や変速初期であるか否かに係わらずその運転状況に応じた最適な量の排気ガスを吸気通路内に還流させることができ、ディーゼルエンジンの排気中に含まれる黒煙や未燃焼燃料等のパティキュレート成分及びＮＯｘ成分を十分に低減できるようになっている。
特開２００３−２１０００号公報（請求項１、段落［００２４］、段落［００２５］）

しかし、上記従来の特許文献１に示されたエンジンの排ガス再循環装置では、エンジンの低速高負荷域で排ガスを吸気マニホルドに還流するために静翼回転手段を制御してタービンホイールの排ガス入口のノズル面積を絞ると、コンプレッサホイールの回転速度がさほど上昇しないままＥＧＲガス量が増加し、エンジンへの吸気量が減少してコンプレッサホイールにおける吸気の流速が急激に低下するため、コンプレッサホイールがサージングを起こして、ターボ過給機が損傷するおそれがあり、また急激なエンジン負荷の変化に対してエンジンに吸気を十分に供給できなくなり、エンジンのトルクを増大できない問題点があった。
本発明の目的は、エンジンの低速域でエンジンへの吸気量及び排ガスのエンジンへの還流量を増加できるとともに、過渡加速時に適切な量の吸気をエンジンに供給できる、ターボ過給機付エンジンを提供することにある。

請求項１に係る発明は、図１に示すように、エンジン１１から排出される排ガスのエネルギにより回転するタービンホイール１４ａとこのタービンホイール１４ａに連結され吸気を圧縮してエンジン１１に供給するコンプレッサホイール１４ｃとタービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を調整する静翼回転手段１７とを有するターボ過給機１４と、エンジン１１に還流する排ガスの還流量を調整するＥＧＲ弁１６ｂを有するＥＧＲ装置１６と、エンジン１１の回転速度及びエンジン１１への燃料噴射量に基づいて静翼回転手段１７及びＥＧＲ弁１６ｂをそれぞれ制御するコントローラ３４とを備えたターボ過給機付エンジンの改良である。
その特徴ある構成は、コンプレッサホイール１４ｃより吸気上流側の吸気通路１２に容量式ブロア２１が設けられ、容量式ブロア２１が電磁クラッチ２２を介してエンジン１１に切離し可能に接続され、コントローラ３４がエンジン１１の回転速度及びエンジン１１への燃料噴射量に基づいて電磁クラッチ２２を制御するように構成されたところにある。
この請求項１に記載されたターボ過給機付エンジンでは、コントローラ３４が、エンジン１１の回転速度及びエンジン１１への燃料噴射量に基づいてエンジン１１が低速域で運転されていると判断すると、電磁クラッチ２２を制御して容量式ブロア２１をエンジン１１に接続し、静翼回転手段１７を制御してタービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を絞り、更にＥＧＲ弁１６ｂを制御してＥＧＲ弁１６ｂの開度を比較的大きくする。容量式ブロア２１がエンジン１１により駆動されると、吸気がコンプレッサホイール１４ｃに送られる前に容量式ブロア２１により加圧されるため、コンプレッサホイール１４ｃの入口側の吸気圧力に対するコンプレッサホイール１４ｃの出口側の吸気圧力の比（以下、コンプレッサホイール１４ｃ前後の圧力比という。）が低下する。一方、タービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を絞ると、エンジン１１及びタービンホイール１４ａ間の排気通路１３内の排ガス圧力が上昇するので、排ガスの一部がＥＧＲ弁１６ｂを通って吸気通路１２に流れる。このときＥＧＲ弁１６ｂの開度が比較的大きいので、比較的多くの量のＥＧＲガスが吸気通路１２に流入する。
またコントローラ３４が、エンジン１１の回転速度及びエンジン１１への燃料噴射量に基づいてエンジン１１が過渡加速域で運転されていると判断すると、電磁クラッチ２２を制御して容量式ブロア２１をエンジン１１に接続し、静翼回転手段１７を制御してタービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を絞り、更にＥＧＲ弁１６ｂを制御してＥＧＲ弁１６ｂの開度を減少させる。容量式ブロア２１がエンジン１１により駆動されて、吸気がコンプレッサホイール１４ｃに送られる前に容量式ブロア２１により加圧される。一方、タービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を絞ると、タービンホイール１４ａの回転速度が増加するので、コンプレッサホイール１４ｃの回転速度も増加して、吸気圧力が徐々に増大する。上記容量式ブロア２１はエンジン１１により駆動される機械式ブロアであるため、ターボ過給機１４のタービンホイール１４ａのような回転立上がりの遅れを伴わない。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１に示すように、吸気通路１２に容量式ブロア２１をバイパスするバイパス管２８が接続され、容量式ブロア２１の出口側の吸気圧力が容量式ブロア２１の入口側の吸気圧力未満になったときにバイパス管２８を開きかつ容量式ブロア２１の出口側の吸気圧力が容量式ブロア２１の入口側の吸気圧力以上になったときにバイパス管２８を閉じる開閉弁２９がバイパス管２８に設けられたことを特徴とする。
この請求項２に記載されたターボ過給機付エンジンでは、コントローラ３４が、エンジン１１の回転速度及びエンジン１１への燃料噴射量に基づいてエンジン１１が所定の回転速度以上の中速域から高速域で運転されていると判断すると、電磁クラッチ２２を制御して容量式ブロア２１をエンジン１１から切離し、静翼回転手段１７を制御してタービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を比較的大きくし、更にＥＧＲ弁１６ｂを制御してＥＧＲ弁１６ｂの開度を大きくする。容量式ブロア２１が停止すると、容量式ブロア２１の出口側の吸気圧力が容量式ブロア２１の入口側の吸気圧力未満になるため、開閉弁２９がこの圧力差により自動的に開く。一方、タービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を大きくしても、排ガス流量が多いため、ＥＧＲ弁１６ｂの出入口に圧力差が発生し、またＥＧＲ弁１６ｂの開度が大きいため、比較的多くの量のＥＧＲガスが吸気通路に流入する。

以上述べたように、本発明によれば、コンプレッサホイールより吸気上流側の吸気通路に容量式ブロアを設け、容量式ブロアをエンジンに電磁クラッチを介して切離し可能に接続し、コントローラがエンジンの回転速度及びエンジンへの燃料噴射量に基づいて電磁クラッチを制御するように構成したので、エンジンの低速運転域でコントローラは容量式ブロアをエンジンに接続し、タービンホイールの排ガス入口のノズル面積を絞り、更にＥＧＲ弁の開度を比較的大きくする。これによりコンプレッサホイール前後の圧力比が低下するとともに、比較的多くの量のＥＧＲガスが吸気通路に流入する。この結果、従来コンプレッサホイールにてサージングを起こすためにＥＧＲガス量を増やせなかったエンジンの低速域において、コンプレッサホイールにてサージングを起こさずにＥＧＲガス量を増やすことができる。また吸気（吸入空気）とＥＧＲガスをエンジンに押込むための仕事が容量式ブロアによる加圧分だけ増加し、吸気（吸入空気）及びＥＧＲガスを増加させることができるので、エンジン内における燃料の量に対する吸気量（吸入空気量）の割合が多くなって燃費が向上し、パティキュレートの排出を低減できるとともに、エンジン内における燃料の燃焼温度が低下し、ＮＯｘの排出を低減できる。
またエンジンの過渡加速運転域でコントローラは容量式ブロアをエンジンに接続し、タービンホイールの排ガス入口のノズル面積を絞り、更にＥＧＲ弁の開度を減少させるので、吸気がコンプレッサホイールに送られる前に容量式ブロアにより加圧されるとともに、コンプレッサホイールの回転速度の増加により吸気圧力が徐々に増大する。上記容量式ブロアはエンジンにより駆動される機械式ブロアであるため、ターボ過給機のタービンホイールのような回転立上がりの遅れを伴わない。この結果、エンジンの過渡加速時に必要な最適な量の吸気を最適な時期に供給できるので、エンジンの過渡運転時におけるエンジンへの吸気の応答性を向上でき、エンジンの燃費を向上できる。
更に吸気通路に容量式ブロアをバイパスするバイパス管を接続し、容量式ブロアの出口側の吸気圧力が容量式ブロアの入口側の吸気圧力未満になったときにバイパス管を開きかつ容量式ブロアの出口側の吸気圧力が容量式ブロアの入口側の吸気圧力以上になったときにバイパス管を閉じる開閉弁をバイパス管に設ければ、エンジンの中速運転域から高速運転域でコントローラは容量式ブロアをエンジンから切離し、タービンホイールの排ガス入口のノズル面積を開き、更にＥＧＲ弁の開度を大きくする。このとき容量式ブロアの出口側の吸気圧力が容量式ブロアの入口側の吸気圧力未満になるので、開閉弁がこの圧力差により自動的に開く。この結果、容量式ブロア自体が吸気抵抗になることはなく、また吸気により容量式ブロアを駆動するという逆転現象を回避でき、燃費の悪化を防止できる。一方、タービンホイールの排ガス入口のノズル面積を大きくしても、排ガス流量が多いため、ＥＧＲ弁の出入口に圧力差が発生し、またＥＧＲ弁の開度が大きいため、比較的多くの量のＥＧＲガスが吸気通路に流入する。この結果、エンジンからのＮＯｘの排出を低減できる。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ディーゼルエンジン１１の吸気ポートには吸気マニホルド１２ａを介して吸気管１２ｂが接続され、排気ポートには排気マニホルド１３ａを介して排気管１３ｂが接続される。上記吸気マニホルド１２ａ及び吸気管１２ｂにより吸気通路１２が構成され、上記排気マニホルド１３ａ及び排気管１３ｂにより排気通路１３が構成される。またエンジン１１には、このエンジン１１から排出される排ガスのエネルギにより吸気を圧縮するターボ過給機１４と、エンジン１１に排ガスを還流するＥＧＲ装置１６とが設けられる。ターボ過給機１４は、エンジン１１から排出された排ガスのエネルギにより回転するタービンホイール１４ａと、タービンホイール１４ａに連結軸１４ｂを介して連結され吸気を圧縮してエンジン１１に供給するコンプレッサホイール１４ｃとを有する。タービンホイール１４ａは排気管１３ｂに設けられたタービンハウジング１４ｄに回転可能に収容され、コンプレッサホイール１４ｃは吸気管１２ｂに設けられたコンプレッサハウジング１４ｅに回転可能に収容される。更にタービンハウジング１４ｄの外面には静翼回転手段である多段式のエアシリンダ１７が取付けられ、タービンハウジング１４ｄの内部には上記エアシリンダ１７により回転駆動されてノズル面積を変更可能な可変静翼（図示せず）が設けられる。即ち、このターボ過給機１４は、上記エアシリンダ１７にて可変静翼の角度を変更することによりターボ効率を制御できるように構成されたＶＧＴ（バリアブルジオメトリーターボ）である。なお、図１の符号１８はコンプレッサハウジング１４ｅと吸気マニホルド１２ａとの間の吸気管１２ｂに設けられたインタクーラであり、このインタクーラ１８により吸気が冷却される。

一方、ＥＧＲ装置１６は、エンジン１１に排ガスの一部を還流するＥＧＲパイプ１６ａと、排ガスの還流量を調整するＥＧＲ弁１６ｂとを有する。ＥＧＲパイプ１６ａの一端は排気マニホルド１３ａに接続され、ＥＧＲパイプ１６ａの他端はインタクーラ１８と吸気マニホルド１２ａとの間の吸気管１２ｂに接続される。ＥＧＲ弁１６ｂは、図示しないがモータにより弁体を駆動してバルブ本体の開度を調節する電動弁である。なお、ＥＧＲ弁として電動弁ではなくエア駆動型弁等を用いてもよい。図１の符号１６ｃはＥＧＲパイプ１６ａに設けられたＥＧＲクーラであり、このＥＧＲクーラ１６ｃにより吸気管１２ｂに還流される排ガス（ＥＧＲガス）が冷却される。また吸気管１２ｂの入口に設けられたエアクリーナ１９とターボ過給機１４のコンプレッサハウジング１４ｅとを接続する吸気管１２ｂには、容量式ブロア２１が設けられる。この容量式ブロア２１としては、図示しないが、一対のスクリューロータを内蔵したリショルム構造、一対の渦巻き部品である可動スクロール及び固定スクロールを有するスクロール構造、三つ葉型ハウジング又は繭型ハウジングに鼓形ロータ又は三角形ロータが偏心回転可能に収容されたロータリピストン構造等のブロアが挙げられる。また容量式ブロア２１による吸気の圧力比は、容量式ブロア２１による加圧前の吸気圧力に対する加圧後の吸気圧力の比で１．２〜２．４、好ましくは１．５〜２．０の範囲に設定される。上記容量式ブロア２１は電磁クラッチ２２を介してエンジン１１に切離し可能に接続される。具体的には、容量式ブロア２１の回転軸（図示せず）に電磁クラッチ２２を介して入力軸２３が切離し可能に接続される。この入力軸２３には従動プーリ２４が嵌着され、エンジン１１のクランク軸１１ａには駆動プーリ２６が嵌着される。従動プーリ２４及び駆動プーリ２６にはタイミングベルト２７が掛け渡される。なお、駆動プーリは、クランク軸の駆動力をギヤトレインを介して伝達されたアイドル軸に嵌着してもよい。また、入力軸に従動スプロケットを嵌着し、クランク軸に駆動スプロケットを嵌着し、両スプロケットにチェーンを掛け渡してもよい。

また吸気管１２ｂには、容量式ブロア２１をバイパスするバイパス管２８が接続される。このバイパス管２８の吸気上流側の接続部には開閉弁２９が設けられる。この開閉弁２９は、一端がバイパス管２８の接続部に支軸３１を介して枢着され、バイパス管２８の吸気下流側に回転可能であって吸気上流側に回転不能に構成される。また支軸３１には、開閉弁２９を閉止する方向に付勢する弾性係数の小さいねじりコイルばね（図示せず）が巻回される。これにより開閉弁２９は、容量式ブロア２１の出口側の吸気圧力が容量式ブロア２１の入口側の吸気圧力未満になったときにバイパス管２８を開き、かつ容量式ブロア２１の出口側の吸気圧力が容量式ブロア２１の入口側の吸気圧力以上なったときにバイパス管２８を閉じるように構成される。ここで、容量式ブロア２１の出口側の吸気圧力が容量式ブロア２１の入口側の吸気圧力と同一のときには、開閉弁２９は上記ねじりコイルばねの弾性力によりバイパス管２８を閉じるようになっている。なお、開閉弁はバイパス管の吸気上流側の接続部に設けずに、バイパス管の途中又はバイパス管の吸気下流側の接続部に設けてもよい。更にエンジン１１にはクランク軸１１ａの回転速度を検出する回転センサ３２が設けられ、運転席のアクセルペダル近傍にはアクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度センサ３３が設けられる。回転センサ３２及びアクセル開度センサ３３の各検出出力はコントローラ３４の制御入力に接続され、コントローラ３４の制御出力はエアシリンダ１７、ＥＧＲ弁１６ｂ及び電磁クラッチ２２にそれぞれ接続される。コントローラ３４にはメモリ３６が設けられる。このメモリ３６には、エンジン１１の回転速度及びアクセル開度より算出されるエンジン１１への燃料噴射量の目標値に応じたタービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積の開度及びＥＧＲ弁１６ｂの開度がそれぞれマップとして記憶される。

このように構成されたターボ過給機付エンジンの動作を説明する。
コントローラ３４が、回転センサ３２及びアクセル開度センサ３３の各検出出力に基づいてエンジン１１が低速域で運転されていると判断すると、電磁クラッチ２２を制御して容量式ブロア２１をエンジン１１に接続し、エアシリンダ１７を制御してタービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を絞り（例えば、ノズル面積を全開時の１０〜３０％にする。）、更にＥＧＲ弁１６ｂを制御してＥＧＲ弁１６ｂの開度を比較的大きくし（例えば、ＥＧＲ弁１６ｂの開度を全開時の２０〜１００％にする。）、ＥＧＲパイプ１６ａを比較的大きく開く。容量式ブロア２１がエンジン１１に接続されると、容量式ブロア２１がエンジン１１により駆動されて、吸気がコンプレッサホイール１４ｃに送られる前に容量式ブロア２１により加圧されるため、コンプレッサホイール１４ｃ前後の圧力比が図２の実線で示すように低下する。このとき容量式ブロア２１の出口側の吸気圧力が容量式ブロア２１の入口側の吸気圧力より高くなっており、開閉弁２９はこの圧力差及びねじりコイルばねの弾性力により閉じた状態に保たれる。一方、タービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を絞ると、排気マニホルド１３ａ内の排ガス圧力が上昇するので、ＥＧＲ弁１６ｂの出入口、即ちＥＧＲパイプ１６ａの両端に圧力差が発生し、排ガスの一部が排気マニホルド１３ａからＥＧＲパイプ１６ａを通って吸気管１２ｂに流れる。このときＥＧＲ弁１６ｂの開度が比較的大きいので、比較的多くの量のＥＧＲガスが吸気管１２ｂに流入する。この結果、従来コンプレッサホイール１４ｃにてサージングを起こすためにＥＧＲガス量を増やせなかったエンジン１１の低速域において、コンプレッサホイール１４ｃにてサージングを起こさずにＥＧＲガス量を増やすことができる。また吸気（吸入空気）とＥＧＲガスをエンジン１１に押込むための仕事が容量式ブロア２１による加圧分だけ増加するため、吸気（吸入空気）及びＥＧＲガスを同時に増加させることができる。この結果、エンジン１１内における燃料の量に対する吸気量（吸入空気量）の割合が多くなって燃焼が改善するので、パティキュレートの排出を低減できるとともに、エンジン１１内における燃料の燃焼温度が低下するので、ＮＯｘの排出を低減できる。

またコントローラ３４が、回転センサ３２及びアクセル開度センサ３３の各検出出力に基づいてエンジン１１が過渡加速域で運転されていると判断すると、電磁クラッチ２２を制御して容量式ブロア２１をエンジン１１に接続し、エアシリンダ１７を制御してタービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を絞り（例えば、ノズル面積を全開時の１０〜２０％にする。）、更にＥＧＲ弁１６ｂを制御してＥＧＲ弁１６ｂの開度をほぼ閉めきることで（例えば、ＥＧＲ弁１６ｂの開度を全開時の０〜２０％にする。）、ＥＧＲパイプ１６ａを通過するＥＧＲガスを大幅に減らす。容量式ブロア２１がエンジン１１に接続されると、容量式ブロア２１がエンジン１１により駆動されて、吸気がコンプレッサホイール１４ｃに送られる前に容量式ブロア２１により加圧される。このとき容量式ブロア２１の出口側の吸気圧力が容量式ブロア２１の入口側の吸気圧力より高くなっており、開閉弁２９はこの圧力差及びねじりコイルばねの弾性力により閉じた状態に保たれる。一方、タービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を絞ると、回転立上がりの遅れを伴ってタービンホイール１４ａの回転速度が増加するので、コンプレッサホイール１４ｃの回転速度も増加して、吸気圧力が徐々に増大する。上記容量式ブロア２１はエンジン１１により駆動される機械式ブロアであるため、ターボ過給機１４のタービンホイール１４ａのような回転立上がりの遅れを伴わない。この結果、エンジン１１の過渡加速時に必要な最適な量の吸気を最適な時期に供給できるので、エンジン１１の過渡運転時におけるエンジン１１への吸気の応答性が向上し、エンジン１１の燃費を向上できる。

更にコントローラ３４が、回転センサ３２及びアクセル開度センサ３３の各検出出力に基づいてエンジン１１が約１５００ｒｐｍ以上の中速域から高速域で運転されていると判断すると、電磁クラッチ２２を制御して容量式ブロア２１をエンジン１１から切離し、エアシリンダ１７を制御してタービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を比較的大きくし（例えば、ノズル面積を全開時の３０〜７０％にする。）、更にＥＧＲ弁１６ｂを制御してｅＥＧＲ弁１６ｂの開度を大きくし（例えば、ＥＧＲ弁１６ｂの開度を全開時の２０〜４０％にする。）、ＥＧＲパイプ１６ａを大きく開く。容量式ブロア２１がエンジン１１から切離されると、容量式ブロア２１が停止するため、容量式ブロア２１の出口側の吸気圧力が容量式ブロア２１の入口側の吸気圧力未満になる。このため開閉弁２９がこの圧力差によりねじりコイルばねの弾性力に抗して自動的に開く。この結果、容量式ブロア２１自体が吸気抵抗になることはなく、また吸気により容量式ブロア２１を駆動するという逆転現象を回避でき、燃費の悪化を防止できる。一方、タービンホイール１４ａの排ガス入口のノズル面積を比較的大きくしても、排ガス流量が多いため、ＥＧＲパイプ１６ａの両端に圧力差が発生し、排ガスの一部が排気マニホルド１３ａからＥＧＲパイプ１６ａを通って吸気管１２ｂに流れる。このときＥＧＲパイプ１６ａの開度が大きいので、多くの量のＥＧＲガスが吸気管１２ｂに流入する。この結果、エンジン１１からのＮＯｘの排出を低減できる。

なお、上記実施の形態では、ＥＧＲ装置として、ＥＧＲパイプとＥＧＲ弁とを有する外部ＥＧＲ装置を挙げたが、内部ＥＧＲ装置であってもよい。この内部ＥＧＲ装置は、吸気行程でエンジンのシリンダの吸気弁を開作動させる吸気用ロッカーアームにより作動するＥＧＲ用マスタピストンと、ＥＧＲ用マスタピストンに対し油通路を介して接続されかつ油通路にＥＧＲ用マスタピストンの作動により圧力が発生した際に吸気弁と同じシリンダに設けられた排気弁を開作動するスレーブピストンと、油通路の油圧の保持及び解放を切換えるＥＧＲ弁とを有することが好ましい。また、内部ＥＧＲ装置は、排気行程でエンジンのシリンダの排気弁を開作動させる排気用ロッカーアームにより作動するＥＧＲ用マスタピストンと、ＥＧＲ用マスタピストンに対し油通路を介して接続されかつ油通路にＥＧＲ用マスタピストンの作動により圧力が発生した際に排気弁と同じシリンダに設けられた吸気弁を開作動するスレーブピストンと、油通路の油圧の保持及び解放を切換えるＥＧＲ弁とを有するものでもよい。
また、上記実施の形態では、エンジンとしてディーゼルエンジンを挙げたが、ガソリンエンジンであってもよい。

本発明実施形態の容量式ブロア及び開閉弁等を含むターボ過給機付エンジンの構成図である。容量式ブロアを作動させないときのターボ過給機のコンプレッサホイールの稼働特性と、容量式ブロアを作動させたときのターボ過給機のコンプレッサホイールの稼働特性とをそれぞれ示す図である。

符号の説明

１１ディーゼルエンジン（エンジン）
１４ターボ過給機
１４ａタービンホイール
１４ｃコンプレッサホイール
１６ＥＧＲ装置
１６ｂＥＧＲ弁
１７エアシリンダ（静翼回転手段）
２１容量式ブロア
２２電磁クラッチ
２８バイパス管
２９開閉弁
３４コントローラ

Claims

エンジン(11)から排出される排ガスのエネルギにより回転するタービンホイール(14a)とこのタービンホイール(14a)に連結され吸気を圧縮して前記エンジン(11)に供給するコンプレッサホイール(14c)と前記タービンホイール(14a)の排ガス入口のノズル面積を調整する静翼回転手段(17)とを有するターボ過給機(14)と、前記エンジン(11)に還流する前記排ガスの還流量を調整するＥＧＲ弁(16b)を有するＥＧＲ装置(16)と、前記エンジン(11)の回転速度及び前記エンジン(11)への燃料噴射量に基づいて前記静翼回転手段(17)及び前記ＥＧＲ弁(16)をそれぞれ制御するコントローラ(34)とを備えたターボ過給機付エンジンにおいて、
前記コンプレッサホイール(14c)より吸気上流側の吸気通路(12)に容量式ブロア(21)が設けられ、
前記容量式ブロア(21)が電磁クラッチ(22)を介して前記エンジン(11)に切離し可能に接続され、
前記コントローラ(34)が前記エンジン(11)の回転速度及び前記エンジンへの燃料噴射量に基づいて前記電磁クラッチ(22)を制御するように構成された
ことを特徴とするターボ過給機付エンジン。
吸気通路(12)に容量式ブロア(21)をバイパスするバイパス管(28)が接続され、前記容量式ブロア(21)の出口側の吸気圧力が前記容量式ブロア(21)の入口側の吸気圧力未満になったときに前記バイパス管(28)を開きかつ前記容量式ブロア(21)の出口側の吸気圧力が前記容量式ブロア(21)の入口側の吸気圧力以上になったときに前記バイパス管(28)を閉じる開閉弁(29)が前記バイパス管(28)に設けられた請求項１記載のターボ過給機付エンジン。