JP2007211621A - Supercharging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、負荷を駆動することが可能なエンジンの吸気ガスを加圧する過給装置に関する。 The present invention relates to a supercharging device that pressurizes engine intake gas capable of driving a load.
エンジン(内燃機関)の吸気ガスを加圧する過給装置の関連技術が下記特許文献1,2に開示されている。特許文献1の過給装置は、油圧によって油圧タービンを駆動する油圧駆動式の過給装置である。より具体的には、内燃機関によって駆動される油圧ポンプによって加圧された作動油は、油圧配管を介して油圧タービンに供給され、油圧タービンを回転駆動する。油圧タービンの回転は、油圧タービンに内蔵される増速機構により増速され、過給インペラを回転駆動する。この過給インペラの回転駆動によって、内燃機関の吸気ガスが加圧される。 Related arts of a supercharging device that pressurizes intake gas of an engine (internal combustion engine) are disclosed in Patent Documents 1 and 2 below. The supercharging device of Patent Document 1 is a hydraulically driven supercharging device that drives a hydraulic turbine by hydraulic pressure. More specifically, hydraulic oil pressurized by a hydraulic pump driven by an internal combustion engine is supplied to the hydraulic turbine via a hydraulic pipe, and rotates the hydraulic turbine. The rotation of the hydraulic turbine is increased by a speed increasing mechanism built in the hydraulic turbine, and rotationally drives the supercharged impeller. The intake gas of the internal combustion engine is pressurized by the rotational drive of the supercharged impeller.
また、特許文献2の過給装置は、吸入空気を圧縮する圧縮機インペラを回転駆動可能な電動機を備える、いわゆる電動アシストターボチャージャーである。より具体的には、特許文献2の過給装置は、エンジンの排気により回転させられるタービンインペラにより圧縮機インペラを回転駆動し、この圧縮機インペラの回転駆動によって吸入空気を圧縮するものであり、さらに、回生発電機と、この回生発電機によって回収される回生電力を用いて充電可能なバッテリと、バッテリに充電された電力を用いて圧縮機インペラを回転駆動可能なターボ用電動機と、回生発電機及びターボ用電動機を駆動するインバータとを備える。 The supercharging device disclosed in Patent Document 2 is a so-called electric assist turbocharger including an electric motor capable of rotationally driving a compressor impeller that compresses intake air. More specifically, the supercharging device of Patent Document 2 is configured to rotationally drive a compressor impeller by a turbine impeller rotated by exhaust of the engine, and compress intake air by the rotational drive of the compressor impeller. Furthermore, a regenerative generator, a battery that can be charged using the regenerative power collected by the regenerative generator, a turbo motor that can rotationally drive the compressor impeller using the power charged in the battery, and regenerative power generation And an inverter for driving the turbo electric motor.
特許文献1においては、エンジンの駆動力を油圧に変換し、この油圧によって油圧タービンを回転駆動することで過給を行う、いわゆるスーパーチャージャーを実現している。しかし、油圧タービンの回転駆動(過給)に必要な動力をエンジン駆動軸から直接取り出す構成であるため、常に動力損失が発生し、エンジン効率の低下を招くことになる。 In Patent Document 1, a so-called supercharger is realized in which supercharging is performed by converting the driving force of the engine into hydraulic pressure and rotationally driving the hydraulic turbine with this hydraulic pressure. However, since the power necessary for rotational driving (supercharging) of the hydraulic turbine is directly taken out from the engine drive shaft, a power loss always occurs, resulting in a decrease in engine efficiency.
特許文献2においては、ターボチャージャーによる過給をアシストするために電動機を用い、さらに、電動機への電力供給のためにバッテリ及びインバータが設けられている。しかし、過給圧を速やかに増大させるために電動機の発生可能な動力を増大させると電動機の体格が大きくなり、さらに、バッテリ及びインバータの体格も大きくなる。その結果、過給装置の大型化及びコスト増大を招くことになる。 In Patent Document 2, an electric motor is used to assist supercharging by a turbocharger, and a battery and an inverter are provided for supplying electric power to the electric motor. However, if the power that can be generated by the motor is increased in order to quickly increase the supercharging pressure, the physique of the motor increases, and the physique of the battery and the inverter also increases. As a result, the supercharger is increased in size and cost.
本発明は、エンジンから取り出せる動力を速やかに増大させることができる小型で高効率な過給装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a small and highly efficient supercharging device capable of quickly increasing the power that can be extracted from an engine.
本発明に係る過給装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。 The supercharging device according to the present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.
本発明に係る過給装置は、負荷を駆動することが可能なエンジンの吸気ガスを加圧する過給装置であって、エンジンの排気ガスのエネルギーを利用してエンジンの過給を行う過給機と、エンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吐出することが可能な油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された作動油のエネルギーを蓄える蓄圧装置と、蓄圧装置に蓄えられた作動油のエネルギーを利用して過給機を駆動することが可能な油圧モータと、を備えることを要旨とする。 A supercharging device according to the present invention is a supercharging device that pressurizes intake gas of an engine capable of driving a load, and supercharges the engine by using energy of engine exhaust gas. A hydraulic pump capable of discharging hydraulic oil using engine power or load power, a pressure accumulator that stores energy of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump, and hydraulic oil stored in the pressure accumulator And a hydraulic motor capable of driving the supercharger using the energy of the above.
本発明においては、蓄圧装置に予め蓄えられた作動油のエネルギーを利用して過給機を駆動することができるので、過給によってエンジンから取り出す動力を増大させる必要があるときにエンジン動力の一部が過給機の駆動に消費されることなく過給機を効率よく駆動することができる。そして、出力密度の高い油圧を利用して過給機を駆動するため、電動機により過給機を駆動する場合と比較して、過給圧を速やかに増大させることができるとともに過給装置の小型化を実現することができる。したがって、本発明によれば、エンジンから取り出せる動力を速やかに増大させることができるとともに過給装置の小型化及び高効率化を実現することができる。 In the present invention, since the supercharger can be driven using the energy of hydraulic oil stored in advance in the pressure accumulator, it is necessary to increase the power to be extracted from the engine by supercharging. The supercharger can be driven efficiently without being consumed for driving the supercharger. And since the supercharger is driven using hydraulic pressure with high output density, the supercharging pressure can be increased quickly and the supercharger can be reduced in size compared with the case where the supercharger is driven by an electric motor. Can be realized. Therefore, according to the present invention, the power that can be extracted from the engine can be quickly increased, and the turbocharger can be reduced in size and efficiency.
本発明の一態様では、エンジンから負荷に至る動力伝達経路と油圧ポンプとの間で動力の断続を行う動力断続機構を備えることで、油圧ポンプの駆動状態を動力断続機構により調整することができる。この態様では、負荷の減速時に、前記動力伝達経路と油圧ポンプとが動力断続機構により接続されることで、負荷の回生エネルギーを利用して油圧ポンプを駆動することができ、作動油のエネルギーを蓄圧装置に効率よく蓄えることができる。 In one aspect of the present invention, a power interrupting mechanism that interrupts power between a power transmission path from an engine to a load and the hydraulic pump is provided, so that the driving state of the hydraulic pump can be adjusted by the power interrupting mechanism. . In this aspect, when the load is decelerated, the power transmission path and the hydraulic pump are connected by a power interruption mechanism, so that the hydraulic pump can be driven using the regenerative energy of the load, and the hydraulic oil energy is reduced. It can be stored efficiently in the pressure accumulator.
本発明の一態様では、エンジンから負荷に至る動力伝達経路にて取り出した動力を増速して油圧ポンプに伝達することが可能な第1増速機構を備えることで、油圧ポンプの駆動トルクを小さくすることができるので、油圧ポンプを小型化でき搭載性向上を図ることができる。さらに、上記動力断続機構を備える場合は、油圧ポンプの駆動トルクを小さくすることで、動力断続機構のトルク容量を小さくすることができ、動力断続機構の小型化及び搭載性向上を図ることができる。 In one aspect of the present invention, the drive torque of the hydraulic pump can be reduced by providing a first speed increasing mechanism capable of increasing the speed of power extracted through a power transmission path from the engine to a load and transmitting the speed to the hydraulic pump. Since it can be made small, the hydraulic pump can be miniaturized and the mountability can be improved. Furthermore, when the power interrupting mechanism is provided, the torque capacity of the power interrupting mechanism can be reduced by reducing the driving torque of the hydraulic pump, and the power interrupting mechanism can be downsized and mounted. .
本発明の一態様では、油圧モータから過給機への動力伝達を許容し且つ過給機から油圧モータへの動力伝達を断つ一方向動力伝達機構を備えることで、油圧モータが過給機によって駆動されるのを防止することができる。 In one aspect of the present invention, a hydraulic motor is provided by a supercharger by including a one-way power transmission mechanism that allows power transmission from the hydraulic motor to the supercharger and cuts power transmission from the supercharger to the hydraulic motor. It can be prevented from being driven.
本発明の一態様では、油圧モータの動力を増速して過給機に伝達することが可能な第2増速機構を備えることで、油圧モータの回転速度を大幅に増大させることなく、高速回転する過給機を駆動することができる。 In one aspect of the present invention, the second speed increasing mechanism capable of increasing the power of the hydraulic motor and transmitting it to the supercharger is provided, so that the rotational speed of the hydraulic motor can be increased without significantly increasing the speed. A rotating supercharger can be driven.
本発明の一態様では、蓄圧装置から油圧モータへの作動油の供給状態を調整する調整弁を備えることで、油圧モータの駆動状態を調整弁によって調整することができる。 In one aspect of the present invention, the drive state of the hydraulic motor can be adjusted by the adjustment valve by including the adjustment valve that adjusts the supply state of the hydraulic oil from the pressure accumulator to the hydraulic motor.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る過給装置を含む車両の駆動システムの概略構成を示す図である。エンジン(内燃機関)10の出力軸10−1は変速機14の入力軸と連結されており、エンジン10の発生する動力は変速機14で変速される。変速機14の出力軸は駆動輪19と連結されており、変速機14で変速された動力は駆動輪19に伝達され、車両の駆動に用いられる。このように、エンジン10の発生する動力は、例えば車両の駆動等の負荷の駆動に用いられる。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle drive system including a supercharging device according to an embodiment of the present invention. An output shaft 10-1 of the engine (internal combustion engine) 10 is connected to an input shaft of the
ターボチャージャー(ターボ過給機)16は、シャフト(回転軸)17を介して連結されたタービン18及びコンプレッサ20を含む。タービン18は、エンジン10の排気ガスのエネルギーを利用して回転駆動する。コンプレッサ20は、タービン18とともに回転駆動することで、エンジン10の吸気ガスを加圧する。
The turbocharger (turbocharger) 16 includes a
このように、ターボチャージャー16は、エンジン10の排気ガスのエネルギーを利用してエンジン10の吸気ガスを加圧することで過給を行うが、エンジン10の回転数が低い場合は、コンプレッサ20(タービン18)の回転数も低いため、コンプレッサ20から出力される吸気ガスの圧力(過給圧)も低い状態にある。この状態からスロットル開度(アクセル開度)を増大させても、コンプレッサ20の回転数が増大して過給圧が増大するまでには、時間的遅れ、いわゆるターボラグが発生する。本実施形態では、このターボラグを抑制するために、作動油のエネルギーを利用してターボチャージャー16による過給をアシストする。以下、そのための構成例について説明する。
In this way, the
油圧ポンプ22は、エンジン10の動力または車両の動力を利用して回転駆動可能であり、リザーバ23に貯溜された作動油を汲み上げて作動油にエネルギーを与えて吐出する。エンジン10の出力軸10−1と油圧ポンプ22の回転軸との間には、増速機構(第1増速機構)26と、動力断続機構としてのクラッチ(電磁クラッチ)24と、が設けられている。クラッチ24が解放されている場合は、エンジン10の出力軸10−1と油圧ポンプ22の回転軸との間で動力伝達は行われない。つまり、油圧ポンプ22は回転駆動されない。
The
一方、クラッチ24が係合されている場合は、エンジン10の出力軸10−1と油圧ポンプ22の回転軸との間で動力伝達が行われる。エンジン10が車両(駆動輪19)を駆動するための動力を発生しているときには、エンジン10の動力の一部がエンジン10の出力軸10−1にて取り出されて増速機構26により増速され、この増速された動力が油圧ポンプ22の回転軸に伝達されることで、油圧ポンプ22が回転駆動される。また、車両の減速時には、車両の動力の一部がエンジン10の出力軸10−1にて取り出されて増速機構26により増速され、この増速された動力が油圧ポンプ22の回転軸に伝達されることで、油圧ポンプ22が回転駆動される。ただし、油圧ポンプ22へ伝達する動力を取り出す位置については、エンジン10の出力軸10−1に限定されるものではなく、エンジン10から駆動輪19に至る動力伝達経路の任意の位置にて動力を取り出して油圧ポンプ22へ伝達することが可能である。このように、本実施形態では、クラッチ24の解放/係合の切り換えによって、エンジン10から駆動輪19に至る動力伝達経路と油圧ポンプ22との間で動力の断続を行うことで、油圧ポンプ22の駆動制御を行うことが可能である。そして、エンジン10から駆動輪19に至る動力伝達経路にて取り出した動力を、増速機構26により増速して油圧ポンプ22へ伝達することが可能である。
On the other hand, when the
蓄圧装置として設けられたアキュムレータ28は、油圧ポンプ22から吐出された作動油のエネルギーを蓄える。圧力センサ29は、アキュムレータ28に蓄圧された作動油の圧力Pを検出する。また、油圧ポンプ22とアキュムレータ28とを接続するための油路25には、油圧ポンプ22からアキュムレータ28への作動油の流れを許容し且つアキュムレータ28から油圧ポンプ22への作動油の流れを遮断する逆止弁27が設けられている。この逆止弁27によって、アキュムレータ28から油圧ポンプ22への作動油の逆流が防止される。
The
油圧モータ32は、アキュムレータ28に蓄えられた作動油のエネルギーを利用して動力を発生し、この動力によってターボチャージャー16(コンプレッサ20)を回転駆動することが可能である。アキュムレータ28と油圧モータ32とを接続するための油路31には、アキュムレータ28から油圧モータ32への作動油のエネルギーの供給状態を調整するストップ弁30が設けられている。ストップ弁30が閉じている場合は、アキュムレータ28から油圧モータ32への作動油のエネルギーの供給が遮断される。つまり、油圧モータ32は回転駆動されない。一方、ストップ弁30が開いている場合は、アキュムレータ28から油圧モータ32への作動油のエネルギーの供給が許容され、作動油のエネルギーが油圧モータ32へ供給されることで油圧モータ32が回転駆動される。このように、ストップ弁30の開閉制御によりアキュムレータ28から油圧モータ32への作動油のエネルギーの供給状態を制御することで、油圧モータ32の駆動制御を行うことが可能である。
The
油圧モータ32の回転軸とターボチャージャー16のシャフト17との間には、一方向動力断続機構としてのワンウェイクラッチ34と、増速機構(第2増速機構)36と、が設けられている。図1は、ワンウェイクラッチ34が油圧モータ32と増速機構36との間に配置された例を示している。ワンウェイクラッチ34は、油圧モータ32からターボチャージャー16への動力伝達をその係合によって許容し、ターボチャージャー16から油圧モータ32への動力伝達をその解放(空転)によって断つ。増速機構36は、油圧モータ32からワンウェイクラッチ34を介して伝達された動力を増速してターボチャージャー16に伝達することが可能である。このように、油圧モータ32の動力をターボチャージャー16に伝達してコンプレッサ20を回転駆動することで、ターボチャージャー16による過給をアシストする(過給アシストを行う)ことが可能である。なお、ターボチャージャー16のシャフト17は、例えば10万rpm以上の超高回転数で回転するため、ここでの増速機構36としては、振動・騒音を抑えるために、例えば遊星ローラ(トラクションドライブ)式の増速機構を用いることが好ましい。
Between the rotating shaft of the
電子制御ユニット42は、CPUを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したROMと、一時的にデータを記憶するRAMと、入出力ポートと、を備える。この電子制御ユニット42には、スロットル開度センサ(図示せず)により検出されたスロットル開度Aを示す信号、エンジン回転センサ(図示せず)により検出されたエンジン回転速度Neを示す信号、タービン回転センサ(図示せず)により検出されたタービン回転速度Ntを示す信号、車速センサ(図示せず)により検出された車速Vを示す信号、及び圧力センサ29からのアキュムレータ28の圧力Pを示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット42からは、クラッチ24の解放/係合の切り換え制御を行うことで油圧ポンプ22の駆動制御を行うための油圧ポンプ制御信号、及びストップ弁30の開閉制御を行うことで油圧モータ32の駆動制御を行うための油圧モータ制御信号等が出力ポートを介して出力されている。
The
次に、本実施形態に係る駆動システムの動作、特に、ターボチャージャー16による過給をアシストする動作について説明する。
Next, the operation of the drive system according to the present embodiment, particularly the operation for assisting supercharging by the
電子制御ユニット42は、アキュムレータ28に作動油を供給する(アキュムレータ28の蓄圧を行う)ときは、図2に示すように、クラッチ24を係合してエンジン10から駆動輪19に至る動力伝達経路と油圧ポンプ22とを接続することで、油圧ポンプ22を回転駆動する。ここでのクラッチ24を係合する(油圧ポンプ22を回転駆動する)条件としては、例えば車両の減速時を挙げることができる。車両の減速時にクラッチ24を係合する(エンジン10から駆動輪19に至る動力伝達経路と油圧ポンプ22とを接続する)ことで、図2に示すように、車両の運動エネルギーを利用して油圧ポンプ22を回転駆動することができるので、過給アシスト(油圧モータ32の回転駆動)に必要な作動油のエネルギーを、回生エネルギーを利用してアキュムレータ28に蓄えることができる。ここでの油圧ポンプ22の回転駆動の際には、車両の動力の一部が増速機構26で増速されてから油圧ポンプ22に伝達される。ただし、電子制御ユニット42は、圧力センサ29によるアキュムレータ28の圧力Pが設定値P1以上であるときは、アキュムレータ28に作動油のエネルギーが十分に蓄えられていると判定し、車両の減速時であってもクラッチ24を係合しない(油圧ポンプ22を回転駆動しない)。なお、電子制御ユニット42は、例えば車速Vの時間変化率dV/dtやブレーキ操作量B(図示しないセンサにより検出)に基づいて、車両の減速時か否かを判定することができる。
When supplying hydraulic oil to the accumulator 28 (accumulating the pressure in the accumulator 28), the
図2に示すように、ストップ弁30が閉じているときは、アキュムレータ28から油圧モータ32への作動油の供給が停止されている。そして、エンジン10の排気ガスのエネルギーによってターボチャージャー16が回転駆動していても、ターボチャージャー16から油圧モータ32への動力伝達は、ワンウェイクラッチ34の解放(空転)によって断たれている。このときは、過給アシストは行われない。
As shown in FIG. 2, when the
一方、電子制御ユニット42は、過給アシストを行うときは、図3に示すように、ストップ弁30を開けてアキュムレータ28に蓄えられた作動油のエネルギーを油圧モータ32へ供給することで、油圧モータ32を回転駆動する。ここでの過給アシストを行う(ストップ弁30を開ける)条件としては、例えばスロットル開度Aが所定値A1以上で且つタービン回転数Ntが所定値Nt1より低い条件や、スロットル開度Aが所定値A1以上で且つエンジン回転数Neが所定値Ne1より低い条件等を挙げることができる。ストップ弁30を閉状態から開状態に切り換えると、油圧モータ32が作動油のエネルギーによって回転して、油圧モータ32の回転速度Nmが増大する。油圧モータ32の回転速度NmがNt×γ(γは増速機構36の変速比でγ<1)に達すると、解放(空転)していたワンウェイクラッチ34が係合されることで、油圧モータ32の動力が増速機構36で増速されてからターボチャージャー16に伝達され、コンプレッサ20が油圧モータ32の動力によって回転駆動される。これによって、エンジン10の排気ガスのエネルギーの他に油圧モータ32の動力も利用してエンジン10の吸気ガスを加圧することができる。つまり過給アシストを行うことができる。
On the other hand, when the supercharging assist is performed, the
アキュムレータ28に蓄えられた作動油のエネルギーが放出されて油圧モータ32の回転速度Nmが減少すると、係合していたワンウェイクラッチ34が解放される。このワンウェイクラッチ34の解放によって、ターボチャージャー16(タービン18)の動力による油圧モータ32の回転駆動が防止される。電子制御ユニット42は、過給アシストを停止するときは、ストップ弁30を閉じることでアキュムレータ28から油圧モータ32への作動油の供給を停止する。ここでの過給アシストを停止する(ストップ弁30を閉じる)条件としては、例えばタービン回転数Ntが所定値Nt2以上(Nt2>Nt1)となる条件や、エンジン回転数Neが所定値Ne2以上(Ne2>Ne1)となる条件等を挙げることができる。
When the hydraulic oil energy stored in the
以上説明した本実施形態では、作動油のエネルギーを利用してターボチャージャー16(コンプレッサ20)を回転駆動することで過給アシストを行うことができるので、エンジン10の吸気ガスの圧力(過給圧)を速やかに増大させることができ、ターボラグを減少させることができる。そして、アキュムレータ28に予め蓄えられた作動油のエネルギーを利用してコンプレッサ20を回転駆動する(過給アシストを行う)ことができるので、車両の加速時等、過給によってエンジン10から取り出す動力を増大させる必要があるときに、エンジン10の動力の一部が過給アシストに消費されることなく過給アシストを効率よく行うことができる。したがって、エンジン10から取り出せる動力を効率よく速やかに増大させることができる。また、出力密度の高い油圧を利用して過給アシストを行うため、電動機により過給アシストを行う構成と比較して、過給圧を速やかに増大させることができるとともに過給装置の小型化を実現することができる。
In the present embodiment described above, supercharging assistance can be performed by rotationally driving the turbocharger 16 (compressor 20) using the energy of hydraulic oil, so the pressure of the intake gas of the engine 10 (supercharging pressure) ) Can be increased quickly and turbo lag can be reduced. Since the
また、本実施形態では、車両の減速時にクラッチ24を係合する(油圧ポンプ22を回転駆動する)ことで、過給アシスト(油圧モータ32の回転駆動)に必要な作動油のエネルギーを、車両の運動エネルギー(回生エネルギー)を利用してアキュムレータ28に効率よく蓄えることができる。したがって、作動油のエネルギーを利用した過給アシストを効率よく行うことができる。
Further, in this embodiment, the clutch 24 is engaged at the time of deceleration of the vehicle (the
また、本実施形態では、油圧ポンプ22の回転駆動に用いる動力を増速機構26により増速してから油圧ポンプ22に伝達することで、油圧ポンプ22の駆動トルクを小さくすることができる。その結果、油圧ポンプ22を小型化でき搭載性向上を図ることができる。さらに、油圧ポンプ22の駆動トルクを小さくすることで、クラッチ24のトルク容量を小さくすることができ、クラッチ24の小型化及び搭載性向上を図ることができる。
Further, in the present embodiment, the driving torque of the
また、本実施形態では、油圧モータ32の動力を増速機構36により増速してからターボチャージャー16に伝達することで、油圧モータ32の回転速度を大幅に増大させることなく、高速回転するターボチャージャー16(コンプレッサ20)を回転駆動することができる。
In the present embodiment, the power of the
また、本実施形態では、ターボチャージャー16から油圧モータ32への動力伝達がワンウェイクラッチ34の解放により遮断されるため、過給アシストを行わない場合に油圧モータ32がターボチャージャー16によって回転駆動されるのを(油圧モータ32の引き摺りを)防止することができる。さらに、ワンウェイクラッチ34を油圧モータ32と増速機構36との間に設けることで、ワンウェイクラッチ34の解放時の空転速度を低減することができ、ワンウェイクラッチ34の解放時の引き摺り損失を低減することができる。
Further, in the present embodiment, power transmission from the
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。 Next, another configuration example of this embodiment will be described.
以上の本実施形態の説明では、車両の減速時にクラッチ24を係合することで、車両の運動エネルギーを利用して油圧ポンプ22を回転駆動するものとした。ただし、本実施形態では、車両の減速時以外でもクラッチ24を係合して油圧ポンプ22を回転駆動することも可能である。例えばアキュムレータ28の圧力Pが設定値P2(P2<P1)より低いときに、クラッチ24を係合して、エンジン10の動力を利用して油圧ポンプ22を回転駆動することも可能である。
In the above description of the present embodiment, the
また、本実施形態では、電子制御ユニット42は、過給アシストを行うときに、ストップ弁30の開閉を繰り返すデューティ制御を行うことで、アキュムレータ28から油圧モータ32への作動油の供給流量を制御することもできる。この場合は、タービン回転数Ntの増大に対して油圧モータ32への作動油の供給流量が減少するように、ストップ弁30のデューティ比(ストップ弁30を開ける割合)を減少させることができる。また、エンジン回転数Neの増大に対して油圧モータ32への作動油の供給流量が減少するように、ストップ弁30のデューティ比を減少させることもできる。この制御によって、過給アシストを行うときの過給圧を適切に制御することができる。また、本実施形態では、ストップ弁30の代わりに、アキュムレータ28から油圧モータ32への作動油の供給流量を調整することが可能な流量制御弁を設け、電子制御ユニット42は、過給アシストを行うときに油圧モータ32への作動油の供給流量を流量制御弁の駆動によって制御することもできる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、圧力センサ29の代わりに、アキュムレータ28に蓄圧された作動油の圧力に応じた信号を出力する圧力スイッチを設けることもできる。ここでの圧力スイッチは、例えばアキュムレータ28の圧力が設定値以上の場合にH(ハイ)レベルの信号を出力し、アキュムレータ28の圧力が設定値より低い場合にL(ロー)レベルの信号を出力することができる。
In the present embodiment, instead of the
また、本実施形態では、図4に示すように、ターボチャージャー16のシャフト17上にワンウェイクラッチ34を配置することもできる。図4に示す構成によれば、過給アシストを行わないときに、ターボチャージャー16と増速機構36とをワンウェイクラッチ34の解放によって切り離すことができるので、ターボチャージャー16の回転慣性を減少させることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a one-way clutch 34 may be disposed on the
図4に示す構成例では、ワンウェイクラッチ34として、例えば図5,6に示すウェッジローラ型の遊星ローラ機構(トラクションドライブ機構)を用いることで、振動・騒音を低減することができる。図5,6に示すウェッジローラ型の遊星ローラ機構34においては、リングローラ34rが油圧モータ32と連結されており、サンローラ34sがターボチャージャー16のシャフト17と連結されている。サンローラ34sの回転軸は、リングローラ34rの回転軸に対して偏心している。サンローラ34sとリングローラ34rとの間には、キャリアに対して回転可能なピニオンローラ34p1,34p2,34p3が配置されており、キャリアの回転は固定されている。ピニオンローラ34p1の径は、ピニオンローラ34p2,34p3の径よりも大きく設定されている。ピニオンローラ34p1,34p2は、その回転軸の位置が移動しない状態で支持されているのに対して、ピニオンローラ34p3は、くさび角αを持った状態でその回転軸の位置が移動可能に支持されている。
In the configuration example shown in FIG. 4, vibration / noise can be reduced by using, for example, a wedge roller type planetary roller mechanism (traction drive mechanism) shown in FIGS. 5 and 6 as the one-
図5に示すように、油圧モータ32の動力によってリングローラ34rが図5の時計まわりに回転すると、ピニオンローラ34p3が図5の右斜め上方向(くさび方向)に移動することで、リングローラ34rからサンローラ34sへの動力伝達、つまり油圧モータ32からターボチャージャー16への動力伝達が許容される。一方、図6に示すように、ターボチャージャー16の動力によってサンローラ34sが図6の反時計まわりに回転すると、ピニオンローラ34p3が図6の左斜め下方向(くさび方向と逆方向)に移動することで、サンローラ34sからリングローラ34rへの動力伝達、つまりターボチャージャー16から油圧モータ32への動力伝達が断たれる。したがって、ワンウェイクラッチの機能を実現することができる。さらに、油圧モータ32の動力を増速してターボチャージャー16へ伝達する増速機構の機能も実現することができる。
As shown in FIG. 5, when the
なお、図4に示す構成例では、例えば遊星歯車機構のリングギアをアクチュエータによって回転軸方向に駆動して、リングギアとピニオンギアとの結合/非結合を切り換えることによっても、ワンウェイクラッチ及び増速機構の機能を実現することができる。 In the configuration example shown in FIG. 4, for example, the one-way clutch and the speed increase can be achieved by driving the ring gear of the planetary gear mechanism in the direction of the rotation axis by the actuator and switching the coupling / non-coupling between the ring gear and the pinion gear. The function of the mechanism can be realized.
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and can be implemented with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
10 エンジン、14 変速機、16 ターボチャージャー、18 タービン、19 駆動輪、20 コンプレッサ、22 油圧ポンプ、24 クラッチ、26,36 増速機構、27 逆止弁、28 アキュムレータ、29 圧力センサ、30 ストップ弁、32 油圧モータ、34 ワンウェイクラッチ、42 電子制御ユニット。
10 engine, 14 transmission, 16 turbocharger, 18 turbine, 19 drive wheel, 20 compressor, 22 hydraulic pump, 24 clutch, 26, 36 speed increasing mechanism, 27 check valve, 28 accumulator, 29 pressure sensor, 30
Claims (7)
エンジンの排気ガスのエネルギーを利用してエンジンの過給を行う過給機と、
エンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吐出することが可能な油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出された作動油のエネルギーを蓄える蓄圧装置と、
蓄圧装置に蓄えられた作動油のエネルギーを利用して過給機を駆動することが可能な油圧モータと、
を備えることを特徴とする過給装置。 A supercharging device for pressurizing engine intake gas capable of driving a load,
A turbocharger that supercharges the engine using the energy of the exhaust gas of the engine;
A hydraulic pump capable of discharging hydraulic oil using engine power or load power;
A pressure accumulator that stores the energy of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump;
A hydraulic motor capable of driving the turbocharger using the energy of the hydraulic oil stored in the pressure accumulator;
A supercharging device comprising:
エンジンから負荷に至る動力伝達経路と油圧ポンプとの間で動力の断続を行う動力断続機構を備えることを特徴とする過給装置。 The supercharging device according to claim 1,
A supercharging device comprising a power interrupting mechanism for interrupting power between a power transmission path from an engine to a load and a hydraulic pump.
負荷の減速時に、前記動力伝達経路と油圧ポンプとが動力断続機構により接続されることを特徴とする過給装置。 The supercharging device according to claim 2,
A turbocharger, wherein the power transmission path and the hydraulic pump are connected by a power interrupt mechanism when the load is decelerated.
エンジンから負荷に至る動力伝達経路にて取り出した動力を増速して油圧ポンプに伝達することが可能な第1増速機構を備えることを特徴とする過給装置。 The supercharging device according to any one of claims 1 to 3,
A supercharging device comprising a first speed increasing mechanism capable of speeding up power transmitted through a power transmission path from an engine to a load and transmitting the speed to a hydraulic pump.
油圧モータから過給機への動力伝達を許容し且つ過給機から油圧モータへの動力伝達を断つ一方向動力伝達機構を備えることを特徴とする過給装置。 The supercharging device according to any one of claims 1 to 4,
A supercharging device comprising a one-way power transmission mechanism that allows power transmission from a hydraulic motor to a supercharger and interrupts power transmission from the supercharger to the hydraulic motor.
油圧モータの動力を増速して過給機に伝達することが可能な第2増速機構を備えることを特徴とする過給装置。 The supercharging device according to any one of claims 1 to 5,
A supercharging device comprising a second speed increasing mechanism capable of increasing the power of a hydraulic motor and transmitting it to a supercharger.
蓄圧装置から油圧モータへの作動油の供給状態を調整する調整弁を備えることを特徴とする過給装置。
The supercharging device according to any one of claims 1 to 6,
A supercharging device comprising an adjustment valve for adjusting a supply state of hydraulic oil from a pressure accumulator to a hydraulic motor.
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