JP2016114002A

JP2016114002A - エンジン

Info

Publication number: JP2016114002A
Application number: JP2014254859A
Authority: JP
Inventors: 武菊地; Takeshi Kikuchi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23

Abstract

【課題】排気量を小さくしても、車両の制動力及びエンジンの低速トルクを、ランニングコストの増加を招くことなく維持することができるエンジンを提供する。【解決手段】ＥＣＵ１５は、車両の減速時には、スーパーチャージャー３の増速機構１１を高速側に切り換えるとともに、スーパーチャージャー３の下流側の吸気通路２に介設された第１開閉弁２８を閉弁し、かつ第１開閉弁２８とスーパーチャージャー３との間の吸気通路２に接続されたアキュムレータ３０の入口の第２開閉弁２９を閉弁する制御を行う一方で、車両の発進時には、第１開閉弁２８及び第２開閉弁２９を開弁する制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明はエンジンに関し、更に詳しくは、排気量を小さくしても、車両の制動力及びエンジンの低速トルクを、ランニングコストの増加を招くことなく維持することができるエンジンに関する。

一般に、車両に搭載されたエンジンの機械的損失を低減して燃費の改善を図る手法の１つとして、エンジンの排気量を小さくし、かつエンジン回転数を低下させる方法がある。しかし、エンジンの排気量を小さくすると、エンジンブレーキ力の低下と、低速トルクの減少とを招くという問題がある。

エンジンブレーキ力が低下すると、下り坂などでのフットブレーキの使用頻度が高くなるため、ドライバーの負担増や消耗部品の交換周期の短縮化を招いて、車両のランニングコストが増加してしまうことになる。このことは、乗用車に比べて車両重量が大きくなる商用車において特に問題となる。

通常、このエンジンブレーキ力の低下に対しては、アクセルオフでギヤを低速段に変速してエンジン回転数を上昇させることでエンジンフリクションを増加させるとともに、排気ブレーキを併用することが行われるが、その効果は十分なものではなかった（例えば、特許文献１を参照）。

また、エンジンの低速トルクが減少すると、加速性能や登坂性能が低下するため、車両の商品価値が損なわれるおそれがある。

以上のような事情から、小排気量のエンジンを搭載する車両に対して、ランニングコストを増加させることなく、制動力及び低速トルクを維持することが求められている。

特開平９−３２４６５８号公報

本発明の目的は、排気量を小さくしても、車両の制動力及びエンジンの低速トルクを、ランニングコストの増加を招くことなく維持することができるエンジンを提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のエンジンは、高速側と低速側に切替可能な増速機構を有する機械的連結手段を介して、駆動軸がクランク軸に連結するスーパーチャージャーを備えたエンジンにおいて、前記スーパーチャージャーの下流側の吸気通路に第１開閉弁を介設するとともに、前記第１開閉弁と該スーパーチャージャーとの間の前記吸気通路に第２開閉弁を介して蓄圧手段を接続し、前記エンジンを搭載した車両の減速時は、前記増速機構を高速側に切り換えるとともに、前記第１開閉弁を閉弁し、かつ前記第２開閉弁を開弁する一方で、前記車両の発進時には、前記第１開閉弁及び第２開閉弁を開弁することを特徴とするものである。

本発明のエンジンによれば、排気量を小さくしても、車両の制動力及びエンジンの低速トルクを、ランニングコストの増加を招くことなく維持することができる。

本発明の実施形態からなるエンジンの構成図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなるエンジンを示す。

このエンジンは、車両に搭載された小排気量のディーゼルエンジン１であり、吸気通路２に介設された機械式過給器（スーパーチャージャー）３を備えている。なお、ここでいう「小排気量」とは、ベースとなるエンジンの約２／３程度の大きさの排気量を指す。

スーパーチャージャー３のコンプレッサ４の駆動軸５は、一対のプーリ６、７に掛け回された無端状のベルト８からなる機械的連結手段９を介してディーゼルエンジン１のクランク軸１０に連結されている。この機械的連結手段９は、一対のプーリ６、７の外径比（プーリ比）を変化させることで伝達回転数を低速側と高速側とに切替可能な増速機構１１を有している。また、駆動軸５側のプーリ６には、伝達動力を断接するクラッチ機構１２が内蔵されている。一般に、ディーゼルエンジン１のエンジン回転数が低くなる運転領域では、増速機構１１は高速側に切り換えられる一方で、エンジン回転数が高くなる運転領域では、増速機構１１は低速側に切り換えられる。

このスーパーチャージャー３は、吸気通路２をバイパスするバイパス経路１３に介設されたバイパス弁１４の開度を変化させることで、過給圧力を調節するようになっている。バイパス弁１４の開度は、過給圧力が予め設定された目標値になるように、ＥＣＵ１５により制御される。

ディーゼルエンジン１の吸気通路２に吸入された空気Ａは、エアクリーナー（図示せず）を通過してからターボチャージャー１６のコンプレッサ１７により低圧に圧縮され、スーパーチャージャー３のコンプレッサ４により高圧に圧縮されて圧縮空気１８となり、チャージエアクーラー１９で冷却された後に、インテークマニホールド２０を通じてエンジン本体２１の複数の気筒２２内にそれぞれ供給される。

気筒２２内に供給された圧縮空気１８は、噴射燃料と混合・燃焼して、その熱エネルギーによりクランク軸１０を回転駆動した後に、排ガス２３となってエキゾーストマニホールド２４を通じて排気通路２５へ排気される。排気通路２５へ排気された排ガス２３は、その一部がＥＧＲシステム（図示せず）へ分流する一方で、ターボチャージャー１６のタービン２６を回転駆動させた後に、後処理装置２７で浄化されてから排出ガスＧとなって外部へ放出される。

そして、このディーゼルエンジン１においては、スーパーチャージャー３とチャージエアクーラー１９との間の吸気通路２に第１開閉弁２８が介設されているとともに、その第１開閉弁２８とスーパーチャージャー３との間の吸気通路２には、第２開閉弁２９を介して蓄圧手段であるアキュムレーター３０が接続されている。それらの第１開閉弁２８及び第２開閉弁２９、並びに機械的連結手段９（増速機構１１及びクラッチ機構１２を含む）は、信号線（一点鎖線で示す）を通じてＥＣＵ１５に接続されている。また、ＥＣＵ１５には、車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ３１、車両の運転速度を検出する車速センサ３２、及びディーゼルエンジン１のエンジン回転数を検出する回転センサ３３が接続されている。

このようなディーゼルエンジン１おいて、ＥＣＵ１５は、アクセルオフによりアクセル開度センサ３１の検出値がゼロになったときは、車両がエンジンブレーキを必要とする減速中であると判断して、増速機構１１を高速側に切り換えるとともに、第１開閉弁２８を閉弁し、かつ第２開閉弁２９を開弁する制御を行う。

このような制御により、スーパーチャージャー３において、より多くの圧縮空気１８が圧送されるとともに、その圧送された圧縮空気１８がアキュムレーター３０に充填されて圧縮抵抗が増加するため、スーパーチャージャー３の駆動損失が増加する。このスーパーチャージャー３の駆動損失は、機械的連結手段９のベルト８等を介してディーゼルエンジン１に対してエンジンブレーキ力として働くため、エンジンの小排気量化に伴うエンジンブレーキ力の低下を補完して、車両の制動力を維持することができる。

その一方で、ＥＣＵ１５は、アクセルの踏み込みによりアクセル開度センサ３１の検出値がプラスになったときは、車両が停止状態又は低速状態からの発進時であると判断して、第１開閉弁２８及び第２開閉弁２９を開弁する制御を行う。

このような制御により、スーパーチャージャー３からの圧縮空気１８に加えて、アキュムレーター３０に充填された圧縮空気１８もエンジン本体２１へ供給されるので、エンジンの小排気量化に伴う低速トルクの低下を補完して、ディーゼルエンジン１の低速トルクを維持することができる。

また、上記のいずれの制御においても、ドライバーの負担増や消耗部品の交換周期の短縮化を招くことはないため、ランニングコストが増加することはない。

以上のようにして、本発明の実施形態からなるディーゼルエンジン１によれば、排気量を小さくしても、車両の制動力及びエンジンの低速トルクを、コストの増加を招くことなく維持することができるのである。

また、車両の減速中にエンジン本体２１へ供給される新たな圧縮空気１８の量が減少して、後処理装置２７における触媒等の温度低下が抑制されるため、その触媒等の昇温に係るエネルギーを削減して省燃費を図りつつ、後処理装置２７の浄化性能を向上させることもできる。

更に、ＥＣＵ１５は、車速センサ３２の検出値がゼロであって、かつ回転センサ３３の検出値が予め設定されたしきい値未満である場合には、車両がアイドリング時であると判断して、プーリ６に内蔵されたクラッチ機構１２を断状態にする制御を行うことが望ましい。

このような制御を行うことで、車両のアイドリング時におけるスーパーチャージャー３の機械的損失による燃費の悪化が抑制されるので、ディーゼルエンジン１の燃費改善を図ることができる。

本発明のエンジンは、トラックやバスなどの商用車に搭載されたディーゼルエンジン１に好ましく適用される。

１ディーゼルエンジン
２吸気通路
３スーパーチャージャー
５駆動軸
９機械的連結手段
１０クランク軸
１１増速機構
１２クラッチ機構
１５ＥＣＵ
１８圧縮空気
２８第１開閉弁
２９第２開閉弁
３０アキュムレーター
３１アクセル開度センサ

Claims

高速側と低速側に切替可能な増速機構を有する機械的連結手段を介して、駆動軸がクランク軸に連結するスーパーチャージャーを備えたエンジンにおいて、
前記スーパーチャージャーの下流側の吸気通路に第１開閉弁を介設するとともに、前記第１開閉弁と該スーパーチャージャーとの間の前記吸気通路に第２開閉弁を介して蓄圧手段を接続し、
前記エンジンを搭載した車両の減速時は、前記増速機構を高速側に切り換えるとともに、
前記第１開閉弁を閉弁し、かつ前記第２開閉弁を開弁する一方で、
前記車両の発進時には、前記第１開閉弁及び第２開閉弁を開弁することを特徴とするエンジン。
前記機械的連結手段が伝達動力を断接するクラッチ機構を有し、
前記車両がアイドリング時には、前記クラッチ機構を断状態にする請求項１に記載のエンジン。