JP2015214942A - 内燃機関の過給機余剰動力回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低負荷運転時等に過給機により回転駆動される油圧ポンプの発生油圧の低下を防止してポンプ効率を高めると共に、装置の動力伝達効率を向上させる。【解決手段】 過給機（５）を有する内燃機関（１）と、過給機により回転駆動されて油圧を発生させる固定容量型の油圧ポンプ（２０，２１，２２，２３）と、油圧機構（４０）と、油圧機構の作動を制御するコントローラ（３０）とを備え、油圧ポンプは、複数台からなり、コントローラは、内燃機関の機関負荷に応じて油圧機構の作動を制御して複数台の油圧ポンプの一部を負荷回転させて油圧を発生させると共にその残部を無負荷回転させる。好ましくは、油圧ポンプは、偶数台からなると共に同容量の２台を１組としてこの２台が減速機（１０）の回転駆動軸（１１）を中心にして相互に点対称位置に配設され、この１組の２台は共に作動して負荷回転による油圧の発生又は無負荷回転のいずれかを行なう。【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の過給機の余剰動力を回収して燃費を向上させるための、内燃機関の過給機余剰動力回収装置に関する。

従来、例えば船舶用の内燃機関に装備される過給機は、内燃機関の排気ガスが有する排気エネルギによってそのタービンが回転駆動され、タービンにより回転される圧縮機によって内燃機関の給気密度を高めて、内燃機関の出力向上を図るものである。しかしながら、このように過給機を取り付けて内燃機関の排気エネルギの有効利用を図ったとしても、内燃機関の高負荷時には排気エネルギに充分な余剰があり、この余剰の排気エネルギを無駄なく利用することが、内燃機関の燃費向上のみならず、環境保護の面からも強く要請されている。

この船舶用内燃機関の余剰排気エネルギを有効利用するものとして、過給機又は排気タービンに発電機を連結し、この発電機を過給機又は排気タービンによって回転駆動させて発電を行なうものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、内燃機関の余剰排気エネルギは電気エネルギに変換されて、船内設備等に利用される。

しかしながら、このように過給機又は排気タービンに発電機を連結して電気エネルギとして利用するだけでは、内燃機関の余剰排気エネルギを充分に利用しているとは言えず、この内燃機関の余剰排気エネルギをさらに高いレベルで有効利用することが、燃費向上のみならず、環境保護の面からも急務になっている。

このため、内燃機関の過給機に油圧ポンプを連結し、この油圧ポンプによって油圧を発生させて内燃機関の余剰排気エネルギを油圧に変換し、この油圧を様々な装置のエキルギ源として利用することが、本願出願人らにより提案されている（例えば、特許文献２参照）。

そして、この過給機の油圧ポンプによる余剰排気エネルギの回収装置は、開発初期の段階においては、１台の大型の固定容量型の油圧ポンプを過給機に減速機を介して取り付け、これを過給機により回転駆動させて余剰排気エネルギの回収を行なうことが計画された（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、１台の大型の固定容量型の油圧ポンプを過給機に減速機を介して取り付けて内燃機関の余剰排気エネルギの回収を行なう場合には、超高速で回転する過給機の回転数を、低速で回転する大型の固定容量型の油圧ポンプの回転数にまで減速するために、減速機の減速比を大きくしなければならない。このため、減速機として極めて大型のものや構造が複雑な遊星歯車機構等を導入する必要性が生じ、装置の大型化と重量化を招くという問題が発生した。

このため、現在は、図７に示すように、複数台の小型の固定容量型の油圧ポンプ１０２を過給機１００に減速機１０１を介して取り付け、この複数台の小型の油圧ポンプ１０２を機関負荷等に拘わらずすべて負荷回転させて、必要な油圧を発生させている。

これは、小型の固定容量型の油圧ポンプ１０２はその作動回転数が高速であるために、減速機１０１の減速比は大型の油圧ポンプの場合よりも小さくてよい。したがって、減速機１０１を小型で、かつ構造的にも簡易なものとすることができ、装置全体の小型化と軽
量化を図ることができるためである。

実開昭６１−２００４２３号公報 特開２０１１−２１４４５８号公報

上述したように、従来の内燃機関の過給機余剰動力回収装置においては、複数台の小型の固定容量型の油圧ポンプを過給機に減速機を介してそれぞれ並列に取り付け、この複数台の固定容量型の小型油圧ポンプを機関負荷等に拘わらずすべて作動させて、必要な油圧を発生させている。これは、減速機の減速比が大型の油圧ポンプの場合よりも小さて済み、これにより減速機を小型で、かつ構造的にも簡易なものとすることができ、装置全体の小型化と軽量化を図ることができるためである。

しかしながら、このように、複数台の固定容量型の小型油圧ポンプをすべて作動させて必要な油圧を発生させる場合、特に機関負荷の低い領域では、排気エネルギが充分ではなく過給機の回転数が低下するために、過給機により回転駆動される油圧ポンプの発生油圧が大幅に低下する。

そして、油圧ポンプの発生油圧が大幅に低下すると、油圧ポンプのポンプ効率が低下する。また、その油圧により作動する各油圧機器の作動効率も低下し、これにより過給機の余剰動力回収装置の動力伝達効率を大きく低下させ、ひいては内燃機関全体の燃費効率を大幅に低下させるという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、例えば機関負荷の低い領域において、過給機により回転駆動される油圧ポンプの発生油圧の低下を防止し、これにより、油圧ポンプのポンプ効率を高めると共に、その発生油圧により作動する各油圧機器の作動効率を向上させ、よって過給機余剰動力回収装置全体の動力伝達効率の向上と、それによる内燃機関の燃費効率の改善を図ることができる、内燃機関の過給機余剰動力回収装置を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、排気ガスにより回転駆動されて給気を過給する過給機を有する内燃機関と、過給機に減速機を介して取り付けられて過給機により回転駆動されて油圧を発生させる固定容量型の油圧ポンプと、油圧ポンプが発生させた油圧を油圧機器に供給する油圧機構と、油圧機構の作動を制御するコントローラとを備えた内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、上記油圧ポンプは、複数台からなり、コントローラは、内燃機関の機関負荷に応じて油圧機構の作動を制御して複数台の固定容量型の油圧ポンプの一部を負荷回転させて油圧を発生させると共に、複数台の固定容量型の油圧ポンプの残部を無負荷回転させることにある。

本内燃機関の過給機余剰動力回収装置は、過給機により回転駆動されて油圧を発生させる固定容量型の油圧ポンプが複数台からなり、コントローラが、内燃機関の機関負荷に応じて油圧機構の作動を制御して、これら複数台の固定容量型の油圧ポンプの一部を負荷回転させて油圧を発生させると共に、複数台の固定容量型の油圧ポンプの残部を無負荷回転させるから、内燃機関の排気エネルギが低いために過給機の回転数が充分に得られない、例えば内燃機関の低負荷運転時等において、負荷回転されて油圧を発生させる油圧ポンプの台数を減少させることができる。

これにより、負荷回転されて油圧を発生させる油圧ポンプの吐出圧は、無負荷回転される油圧ポンプを補完するために、すべての油圧ポンプが負荷回転されて油圧を発生させる場合よりも上昇する。この発生油圧の上昇により、油圧ポンプ自体のポンプ効率が高まると共に、その油圧により作動する各油圧機器の作動効率が向上し、過給機余剰動力回収装置全体の動力伝達効率の向上と、それによる内燃機関の燃費効率を改善することができる。

上記内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、複数台の油圧ポンプは、偶数台からなると共に、同容量の２台を１組としてこの２台の油圧ポンプが減速機の回転駆動軸を中心にして相互に点対称位置に配置されるように減速機にそれぞれ取り付けられていることが望ましい。

このように、油圧ポンプを偶数台とし、かつ同容量の２台を１組として、この２台の油圧ポンプを減速機の回転駆動軸を中心にして相互に点対称位置に配置されるように減速機にそれぞれ取り付けることにより、減速機の回転駆動軸を中心にした油圧ポンプ相互のバランス状態が良好に保持され、アンバランスによる振動や各部の損傷を防止することができる。

上記内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、減速機の回転駆動軸を中心にして相互に点対称位置に配置された１組の２台の油圧ポンプは、機関負荷に応じて共に作動して上記負荷回転による油圧の発生又は上記無負荷回転のいずれかを行なうことが望ましい。

このように、減速機の回転駆動軸を中心にして相互に点対称位置に配設された１組の２台の油圧ポンプが、共に作動して上記負荷回転による油圧の発生又は無負荷回転を行なうことにより、減速機の回転駆動軸を中心にした油圧ポンプ相互のバランス状態がさらに良好に保持され、アンバランスによる振動や各部の損傷を確実に防止することができる。

上記内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、偶数台の油圧ポンプは、減速機の回転駆動軸を中心にして同心円上に配設されていることが望ましい。

このように、偶数台の固定容量型の油圧ポンプを、減速機の回転駆動軸を中心にして同心円上に配設することにより、減速機の回転駆動軸を中心にした油圧ポンプ相互のバランス状態が一段と良好に保持され、アンバランスによる振動や各部の損傷をさらに確実に防止することができる。

上記内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、偶数台の油圧ポンプは、減速機の回転駆動軸を中心にして相互に等角度で配設されていることが望ましい。

このように、偶数台の固定容量型の油圧ポンプを、減速機の回転駆動軸を中心にして相互に等角度で配設することにより、減速機の回転駆動軸を中心にした油圧ポンプ相互のバランス状態が一段と良好に保持され、アンバランスによる振動や各部の損傷をさらに確実に防止することができる。

上記内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、減速機の回転駆動軸を中心にして相互に点対称位置に配置された１組の２台の油圧ポンプは、それらの油圧吐出路が合流すると共に、合流後の油圧吐出路の出口に２方向切替弁が配設され、この２方向切替弁は、コントローラにより機関負荷に応じて制御されて油圧吐出路を油圧機器へ通ずる油路へ切り替えて、これら１組の２台の油圧ポンプに負荷回転による油圧の発生を行わせることが望ましい。

例えば、このように減速機の回転駆動軸を中心にして相互に点対称位置に配置された２台１組の油圧ポンプの油圧吐出路を合流させ、この合流した油圧吐出路の出口に２方向切替弁を配設し、この２方向切替弁をコントローラにより機関負荷に応じて制御して油圧吐出路を油圧機器へ通ずる油路へ切り替えて、これら１組の２台の油圧ポンプに負荷回転による油圧の発生を行わせることにより、減速機の回転駆動軸を中心にして相互に点対称位置に配置された１組の２台の油圧ポンプが、共に作動して負荷回転による油圧の発生を行なうことができるようになる。

上記内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、減速機の回転駆動軸を中心にして相互に点対称位置に配置された１組の２台の油圧ポンプは、油圧吐出路が合流すると共に合流後の油圧吐出路の出口に２方向切替弁が配設され、２方向切替弁は、コントローラにより機関負荷に応じて制御されて油圧吐出路を１組の２台の油圧ポンプへ戻る油路へ切り替えて、これら１組の２台の油圧ポンプを無負荷回転させることが望ましい。

例えば、このように減速機の回転駆動軸を中心にして相互に点対称位置に配置された２台１組の油圧ポンプの油圧吐出路を合流させ、この合流した油圧吐出路の出口に２方向切替弁を配設し、この２方向切替弁をコントローラにより機関負荷に応じて制御して油圧吐出路を１組の２台の油圧ポンプへ戻る油路へ切り替えて、これら１組の２台の油圧ポンプに無負荷回転させることにより、減速機の回転駆動軸を中心にして相互に点対称位置に配置された１組の２台の油圧ポンプが、共に作動して無負荷回転できるようになる。

上記内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、コントローラは、内燃機関の高負荷運転時にすべての油圧ポンプを負荷回転させて油圧を発生させることが望ましい。

このように、コントローラが、内燃機関の高負荷運転時にすべての油圧ポンプを負荷回転させて油圧を発生させることにより、油圧ポンプの発生油圧が高い高負荷領域において、その油圧により作動する各油圧機器の本来の作動効率が維持されると共に、内燃機関の過給機の余剰動力の回収を充分に行なうことができる。

上記内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、コントローラは、内燃機関の低負荷運転時に一部の油圧ポンプを負荷回転させて油圧を発生させると共に、残部の油圧ポンプを無負荷回転させることが望ましい。

このように、コントローラが、内燃機関の低負荷運転時に一部の油圧ポンプを負荷回転させて油圧を発生させると共に、残部の油圧ポンプを無負荷回転させることにより、内燃機関の排気エネルギが低く過給機の回転数が充分に得られない低負荷領域において、負荷回転される油圧ポンプの吐出圧が、無負荷回転される油圧ポンプを補完するために、すべての油圧ポンプが負荷回転されて油圧を発生させる場合よりも上昇する。

この発生油圧の上昇により、油圧ポンプ自体のポンプ効率が高まると共に、その油圧により作動する各油圧機器の作動効率が向上して、過給機余剰動力回収装置全体の動力伝達効率の向上と、それによる内燃機関の燃費効率の改善を図ることができる。

本発明の内燃機関の過給機余剰動力回収装置は、排気ガスにより回転駆動されて給気を加圧する過給機を有する内燃機関と、過給機に減速機を介して取り付けられて過給機により回転駆動されて油圧を発生させる固定容量型の油圧ポンプと、油圧ポンプが発生させた油圧を油圧機器に供給する油圧機構と、油圧機構の作動を制御するコントローラとを備えた内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、油圧ポンプは、複数台からなり、コント
ローラは、内燃機関の機関負荷に応じて油圧機構の作動を制御して複数台の固定容量型の油圧ポンプの一部を負荷回転させて油圧を発生させると共に、複数台の固定容量型の油圧ポンプの残部を無負荷回転させる。

したがって、例えば機関負荷の低い領域等において、過給機により回転駆動される油圧ポンプの発生油圧の低下を防止し、これにより、油圧ポンプのポンプ効率を高めると共に、その油圧により作動する各油圧機器の作動効率を向上させ、過給機余剰動力回収装置全体の動力伝達効率の向上と、それによる内燃機関の燃費効率の改善を図ることができる、という優れた効果を奏する。

本発明に係る内燃機関の過給機余剰動力回収装置を示すシステム図である。 図１の油圧機構の詳細を示すシステム図である。 図１の減速機出力軸と過給機油圧ポンプの配置を示す正面図である。 図３の減速機の回転駆動軸に加わる応力を示す説明図である。 図３の減速機の回転駆動軸に加わる応力を示す別の説明図である。 図１の油圧ポンプのポンプ効率を示すグラフである。 従来の内燃機関の過給機余剰動力回収装置を示すシステム図である。

本発明に係る船舶用エンジンの余剰排気エネルギ回収システムを実施するための形態を、図１ないし図６を参照して詳細に説明する。

図１の符号１は、一例としての、船舶に搭載される推進用の主ディーゼルエンジン（内燃機関）を示し、このエンジン１は、排気ガスにより回転駆動されて給気を過給してエンジン１へ供給するための過給機５を有する。

過給機５は圧縮機６とタービン７とからなり、圧縮機６とタービン７は図示しない回転軸で連結される。過給機５の圧縮機６はエンジン１の掃気管に接続される。また、過給機５のタービン７は、エンジン１の図示しない排気レシーバに接続される。エンジン１の排気ガスによりタービン７が回転駆動され、このタービン７によって圧縮機６が回転される。これにより、エンジン１の給気密度が高められて、エンジン１の出力が向上する。

図１及び図２に示すように、過給機５の圧縮機６側に、減速機１０が取り付けられる。過給機５の図示しない回転軸に、図３に示す減速機１０の回転駆動軸１１が連結されて、この減速機１０の回転駆動軸１１は過給機５により回転駆動される。

図３に示すように、減速機１０の４個の出力軸１５，１６，１７，１８が、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にして、同心円上に、かつ等角度で配設され、それらの平歯車１３が回転駆動軸１１の平歯車１２に噛合して、出力軸１５，１６，１７，１８が回転駆動軸１１によりそれぞれ回転される。

図１ないし図３に示すように、減速機１０に４台（複数台／偶数台）の同容量の小型の
固定容量型の過給機油圧ポンプ（油圧ポンプ）２０，２１，２２，２３が取り付けられ、過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３は、減速機１０の出力軸１５，１６，１７，１８によりそれぞれ回転駆動される。これら４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３は固定容量型であるから、最大容量が同じ可変容量型油圧ポンプと比べて可変機構部がない分、極めて小型である。

図３に示すように、減速機１０の４個の出力軸１５，１６，１７，１８が、上述のように減速機１０の回転駆動軸１１を中心にして、同心円上に、かつ等角度で配設されることにより、４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３も、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にして、同心円上に、かつ等角度で配設される。

また、４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３は、減速機１０の回転駆動軸１１の周囲に、２台を１組として、一方の２台１組の過給機油圧ポンプ２０，２２と他方の２台１組の過給機油圧ポンプ２１，２３が、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にして、それぞれ相互に点対称位置に配置されて減速機１０に取り付けられる。

このように、同容量の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３を偶数台の４台とし、かつ、減速機１０の回転駆動軸１１の周囲に、２台を１組として、その２台１組の過給機油圧ポンプ２０，２２及び過給機油圧ポンプ２１，２３が、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にして、同心円上に、かつ相互に点対称位置になるように減速機にそれぞれ配設されることにより、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にした過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３の相互バランス状態が良好に保持され、アンバランスによる振動や各部の損傷を防止することができる。また、減速機１０を極めて小型で、かつ構造的にも簡易なものにすることができ、装置全体の小型化と軽量化を図ることができる。

図１に示すように、エンジン１のクランク軸２に変速機３が取り付けられる。図１及び図２に示すように、変速機３には、固定容量型のエンジン油圧ポンプ３１と、可変容量型の制御用油圧ポンプ３２が取り付けられる。エンジン油圧ポンプ３１は、過給機５を回転駆動するための排気エネルギに余剰がある場合に油圧モータとして作動して、上述の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３が発生した油圧により回転駆動されて、クランク軸２を介してエンジン１を補助駆動し、これにより大幅な燃費向上を図るためのものである。

図２に示すように、制御用油圧ポンプ３２は、エンジンコントローラ３０に電気的に接続され、このエンジンコントローラ３０により制御されて、エンジン１の機関負荷等に応じて、上述のエンジン油圧ポンプ３１と過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３との間の油圧の流量調整を行うためのものである。

このように、制御用油圧ポンプ３２は油圧の流量調整を行うだけのものであるから、小型のものでよい。この制御用油圧ポンプ３２の導入により、上述のようにエンジン油圧ポンプ３１と過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３の双方を固定容量型とすることができる。上述のように、過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３は固定容量型であるから、極めて小型である。すなわち、制御用油圧ポンプ３２の導入により、装置全体の小型化と軽量化を図ることができる。

上述の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３と、エンジン油圧ポンプ３１と、制御用油圧ポンプ３２とを接続する油圧機構４０は、次のように形成される。図３に示すように、４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３のうち、相互に点対称位置に配置された一方の１組の２台の油圧ポンプ（油圧ポンプの一部）２０，２２は、図１及び図２に示すように、それらの油圧吐出路４１，４３が合流されて、この合流後に油路４５に接続
される。

図２に示すように、油路４５はエンジン油圧ポンプ３１の入力側に接続され、エンジン油圧ポンプ３１の出力側は、油路４６を介して過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３の入力側に接続される。また、制御用油圧ポンプ３２は上述の２つの油路４５，４６の間に、それぞれ油路４８，４９を介して介装される。

図３に示すように、４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３のうち、同様に相互に点対称位置になるように配設された他方の１組の２台の油圧ポンプ（油圧ポンプの残部）２１，２３は、図２に示すように、それらの油圧吐出路４２，４４が合流されて、この合流後の油圧吐出路４２，４４の出口に、電磁作動式の２方向切替弁４７が接続される。

この電磁作動式の２方向切替弁４７は、上述のエンジンコントローラ３０に電気的に接続され、このエンジンコントローラ３０により機関負荷等に応じて制御されて、合流後の油圧吐出路４２，４４からの油路を、上述の油路４５又は油路４６のいずれか一方に連通するように択一的に切り替える。

２つの油路４５，４６の間に、上述のコントローラ３０によりその作動が制御される電磁作動式のロジック弁５０と、油圧操作式の２方向切替弁５１が配設される。油路４５，４６には、作動油供給ポンプ５３により、作動油が作動油タンク５２から油路５４と逆止弁５５，５６とを介してそれぞれ供給される。上述のロジック弁５０と制御用油圧ポンプ３２には、作動油供給ポンプ５３により、作動用の油圧が作動油タンク５２から油路５７を介して供給される。

ロジック弁５０はコントローラ３０により制御されて、２つの油路４５，４６の間の油圧差が大きくなったときに、油圧の高い油路から低い油路へ油圧を逃がす。油圧操作式の２方向切替弁５１と安全弁５８は、油路４５，４６からの作動油を、熱交換器５９を介して冷却した後に作動油タンク５２へ戻す。

次に、本発明の内燃機関の過給機余剰動力回収装置の作動について説明する。図２に示すように、上述の１組となっている一方の２台の過給機油圧ポンプ２０，２２が発生させた油圧は、常時、油路４５を介してエンジン油圧ポンプ３１に送られる。すなわち、これら２台の過給機油圧ポンプ２０，２２とエンジン油圧ポンプ３１との間には、常時、作動油が油路４５，４６を介して循環している。

そして、エンジン１の高負荷運転時、例えば機関負荷が６０％以上の場合には、コントローラ３０は、上述の電磁作動式２方向切替弁４７を切り替えて、他方の２台の過給機油圧ポンプ２１，２３の油圧吐出路４２，４４から供給された油圧を、油路４５に流す。これにより、エンジン１の高負荷運転時には、４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３とエンジン油圧ポンプ３１との間に、作動油が油路４５，４６を介して循環することになる。すなわち、４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３は、いずれも負荷回転を行なって油圧を発生させる。

エンジン１の高負荷運転時には、エンジン１の排気ガスにより作動する過給機５に必要となる排気エネルギを遙に超える余剰排気エネルギがあるため、この過給機５により回転駆動される４台の油圧ポンプ２０，２１，２２，２３が発生させる油圧も高く保持される。

このため、その発生油圧により作動する各油圧機器も本来の作動効率が維持される。ま
た、これらの油圧ポンプ２０，２１，２２，２３が発生させた油圧により、エンジン油圧ポンプ３１を油圧モータとして作動させて、クランク軸２を介してエンジン１を補助駆動し、これにより大幅な燃費向上を図ることができる。

図３に示すように、上述の減速機１０の４個の出力軸１５，１６，１７，１８は、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にして、同心円上に、かつ等角度で配設されることにより、４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３も、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にして、同心円上に、かつ等角度で配設されている。

しかも、４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３は、減速機１０の回転駆動軸１１の周囲に、２台を１組として、２台の過給機油圧ポンプが、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にしてそれぞれ相互に点対称位置になるように配設される。

このため、図４に示すように、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にした過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３の相互バランス状態が良好に保持され、アンバランスによる振動や各部の損傷を防止することができる。また、減速機１０を極めて小型で、かつ構造的にも簡易なものにすることができ、装置全体の小型化と軽量化を図ることができる。

次に、エンジン１の低負荷運転時、例えば機関負荷が６０％未満の場合には、図２に示すコントローラ３０は、上述の電磁作動式２方向切替弁４７を切り替えて、他方の１組の２台の過給機油圧ポンプ２１，２３の油圧吐出路４２，４４から供給された作動油を、上述の油路４６に流し、これら２台の過給機油圧ポンプ２１，２３に戻して循環させる。すなわち、これら２台の過給機油圧ポンプ２１，２３は無負荷回転される。

このため、常時、負荷回転される１組の２台の過給機油圧ポンプ２０，２２の吐出油圧は、必然的に高くなる。ここで、４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３は同容量であるから、負荷回転される２台の過給機油圧ポンプ２０，２２の吐出圧は約２倍になる。例えば、４台の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３を負荷回転させた場合に発生する油圧が５０ｂａｒであったとすると、一方の１組の２台の過給機油圧ポンプ２０，２２だけを負荷回転させた場合の発生油圧は約１００ｂａｒとなる。

図６に示すように、一例としての過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３のポンプ効率は、発生油圧が５０ｂａｒ〜１５０ｂａｒの範囲においては、油圧が上昇するにつれて著しく向上する。すなわち、過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３の各ポンプ効率は、例えば５０ｂａｒで約６３％、１００ｂａｒで約８２％であるから、約３０％のポンプ効率の向上が図られる。

また、図３に示すように、４台の固定容量型の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３は、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にして同心円上に、かつ等角度で配設され、しかも、２台を１組として、その２台が減速機１０の回転駆動軸１１を中心にして相互に点対称位置になるようにそれぞれ配設される。

したがって、図５に示すように、一方の２台１組の過給機油圧ポンプ２０，２２を負荷回転させ、他方の２台１組の過給機油圧ポンプ２１，２３を無負荷回転させるようにしても、減速機１０の回転駆動軸１１を中心にした過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３の相互バランス状態は良好に保持され、アンバランスによる振動や各部の損傷を確実に防止することができる。

なお、上述の内燃機関の過給機余剰動力回収装置は一例にすぎず、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。例えば
、上述の固定容量型の過給機油圧ポンプ２０，２１，２２，２３を４台としたが、必ずしも４台に限定されるものではない。

また、上述の同容量、点対称位置、同心円、等角度などの用語は、必ずしも厳密なものだけを意味するのではなく、それらとほぼ同等と認められる範囲もそれぞれ含まれる。

本発明の内燃機関の過給機余剰動力回収装置は、内燃機関の過給機に取り付けられる油圧ポンプに対して実施するものであったが、これに限定されるものではなく、回転数が変動する複数台の固定容量型の油圧ポンプにより油圧を発生させるための、様々な油圧装置に利用することができる。

１ エンジン（内燃機関）
２ クランク軸
３ 変速機
５ 過給機
６ 圧縮機
７ タービン
１０ 減速機
１１ 回転駆動軸
１２，１３ 平歯車
１５，１６，１７，１８ 出力軸
２０，２１，２２，２３ 過給機油圧ポンプ
３０ エンジンコントローラ
３１ エンジン油圧ポンプ
３２ 制御用油圧ポンプ
４０ 油圧機構
４１，４２，４３，４４ 油圧吐出路
４５，４６，４８，４９，５４，５７油路
４７ ２方向切替弁
５０ ロジック弁
５１ ２方向切替弁
５２ 作動油タンク
５３ 作動油供給ポンプ
５５，５６ 逆止弁
５８ 安全弁
５９ 熱交換器
１００ 過給機
１０１ 減速機
１０２ 油圧ポンプ

Claims (9)

1. 排気ガスにより回転駆動されて給気を過給する過給機（５）を有する内燃機関（１）と、前記過給機に減速機（１０）を介して取り付けられて前記過給機により回転駆動されて油圧を発生させる固定容量型の油圧ポンプ（２０，２１，２２，２３）と、前記油圧ポンプが発生させた油圧を油圧機器（３１，３２）に供給する油圧機構（４０）と、前記油圧機構の作動を制御するコントローラ（３０）とを備えた内燃機関の過給機余剰動力回収装置において、前記油圧ポンプは、複数台からなり、前記コントローラは、前記内燃機関の機関負荷に応じて前記油圧機構の作動を制御して前記複数台の油圧ポンプの一部を負荷回転させて油圧を発生させると共に前記複数台の油圧ポンプの残部を無負荷回転させることを特徴とする内燃機関の過給機余剰動力回収装置。
2. 前記複数台の油圧ポンプ（２０，２１，２２，２３）は、偶数台からなると共に同容量の２台を１組として前記２台の油圧ポンプが前記減速機（１０）の回転駆動軸（１１）を中心にして相互に点対称位置に配置されるように前記減速機にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給機余剰動力回収装置。
3. 前記減速機（１０）の前記回転駆動軸（１１）を中心にして相互に点対称位置に配置された前記１組の２台の油圧ポンプ（２０，２２），（２１，２３）は、前記機関負荷に応じて共に作動して前記負荷回転による油圧の発生又は前記無負荷回転のいずれかを行なうことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の過給機余剰動力回収装置。
4. 前記偶数台の油圧ポンプ（２０，２１，２２，２３）は、前記減速機（１０）の前記回転駆動軸（１１）を中心にして同心円上に配設されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の過給機余剰動力回収装置。
5. 前記偶数台の油圧ポンプ（２０，２１，２２，２３）は、前記減速機（１０）の前記回転駆動軸（１１）を中心にして相互に等角度で配設されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の内燃機関の過給機余剰動力回収装置。
6. 前記減速機（１０）の前記回転駆動軸（１１）を中心にして相互に点対称位置に配置された前記１組の２台の油圧ポンプ（２１，２３）は、油圧吐出路（４２，４４）が合流すると共に合流後の前記油圧吐出路の出口に２方向切替弁（４７）が配設され、前記２方向切替弁は、前記コントローラ（３０）により前記機関負荷に応じて制御されて前記油圧吐出路を前記油圧機器（３１，３２）へ通ずる油路（４５）へ切り替えて前記１組の２台の油圧ポンプ（２１，２３）に前記負荷回転による油圧の発生を行わせることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の内燃機関の過給機余剰動力回収装置。
7. 前記減速機（１０）の前記回転駆動軸（１１）を中心にして相互に点対称位置に配置された前記１組の２台の油圧ポンプ（２１，２３）は、油圧吐出路（４２，４４）が合流すると共に合流後の前記油圧吐出路の出口に２方向切替弁（４７）が配設され、前記２方向切替弁は、前記コントローラ（３０）により前記機関負荷に応じて制御されて前記油圧吐出路を前記１組の２台の油圧ポンプへ戻る油路（４６）へ切り替えて前記１組の２台の油圧ポンプ（２１，２３）を無負荷回転させることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の内燃機関の過給機余剰動力回収装置。
8. 前記コントローラ（３０）は、前記内燃機関（１）の高負荷運転時にすべての前記油圧ポンプ（２０，２１，２２，２３）を負荷回転させて油圧を発生させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の内燃機関の過給機余剰動力回収装置。
9. 前記コントローラ（３０）は、前記内燃機関（１）の低負荷運転時に前記一部の油圧ポンプ（２０，２２）を負荷回転させて油圧を発生させると共に前記残部の油圧ポンプ（２１，２３）を無負荷回転させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の内燃機関の過給機余剰動力回収装置。

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