JP2514560Y2

JP2514560Y2 - 複合過給装置を備えた自動車用ディーゼルエンジン

Info

Publication number: JP2514560Y2
Application number: JP1989118842U
Authority: JP
Inventors: 悦正松良
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2004-10-11
Also published as: JPH0356834U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は複合過給装置を備えた自動車用ディーゼルエ
ンジンに関し、特に、複合過給装置の動作制御機構に関
する。

（従来の技術）周知のように、自動車用エンジンのうちで、特に、給
気効率の高効率化を要求されるディーゼルエンジンにあ
っては、エンジンのクランクシャフトの回転に連動して
過給を行なうメカニカルスーパーチャージャと、エンジ
ンからの排気ガスの駆動による過給を行なうターボチャ
ージャとを組み合わせた複合過給装置を用いる場合があ
る。

（考案が解決しようとする課題）ところで、上述した自動車用ディーゼルエンジンにあ
っては、燃焼過程における火炎の伝播性あるいは燃焼室
内の温度、さらには、高速運転時や低負荷運転時におけ
る吸入空気量に対する燃料の量が少ないことに原因する
失火等により、排気ガス中に有害成分が含まれてしまう
ことがある。

このような現象は、上述した複合過給装置において常
に、同じ条件下で過給を行なった場合においても生じる
ことがある。

そこで、本考案の目的は、上述した複合過給装置を備
えた自動車用ディーゼルエンジンにおける問題に鑑み、
低温始動性、排気ガス特性を改善することのできる複合
過給装置を備えた自動車用エンジンを得ることにある。

（課題を解決するための手段）この目的を達成するため、請求項１記載の考案は、エ
ンジンの給気系に直列配置されているスーパーチャージ
ャおよびターボチャージャと、上記スーパチャージャに
対する駆動力の断接切り換えを行うクラッチと、上記給
気系における給気の流動方向において上記スーパーチャ
ージャの給気導入側と給気排出側とに接続されている第
１のバイパスと、上記第１のバイパス内に配置してある
逆止弁と、上記給気の流動方向における上記スーパーチ
ャージャおよびターボチャージャの下流側にそれぞれ位
置するインタークーラと、上記給気の流動法くにおける
上記インタークーラの給気導入側および給気排気側に接
続されている第２、第３のバイパスと、上記第２、第３
のバイパスにおける給気導入側に位置する第１、第２の
給気切り換え弁と、上記クラッチおよび第１、第２の給
気切り換え弁を出力側に接続され、入力側には、冷却水
温度、エンジン回転数およびエンジン負荷の各情報がそ
れぞれ入力される制御部とを備え、上記制御部は、始動
時には、上記クラッチの態位を上記スーパーチャージャ
への駆動力の伝達を断状態とし、且つ、上記第１、第２
の給気切り換え弁の態位を給気が上記第、第２のバイパ
スに導入される状態とすると共に、始動後におけるアイ
ドル運転時には、上記クラッチの態位を上記スーパーチ
ャージャへの駆動力の伝達状態を接状態とし、且つ、上
記第１、第２の給気切り換え弁の態位を給気が上記第
１、第２のバイパスに導入される状態とすることを特徴
としている。

請求項２記載の考案は、請求項１記載の複合過給装置
を備えた自動車用ディーゼルエンジンにおいて、上記制
御部は、冷却水温度が所定値以上の始動後において、エ
ンジン回転数が所定値以上でエンジン負荷が所定値以上
の場合には、上記クラッチの態位を上記スーパーチャー
ジャへの駆動力伝達を断状態とするとともに、上記第
１、第２の給気切り換え弁の態位を給気が上記第２、第
３のバイパスに導入されない状態とし、また、上記エン
ジン回転数が所定値以上でエンジン負荷が所定値未満の
場合には、上記クラッチの態位を上記スーパーチャージ
ャへの駆動力の伝達を断状態とするとともに、上記第
１、第２の給気切り換え弁の態位を給気が上記第２、第
３のバイパスに導入される状態とすることを特徴として
いる。

請求項３記載の考案は、請求項１記載の複合過給装置
を備えた自動車用ディーゼルエンジンにおいて、上記制
御部は、冷却水温度が所定値未満の始動後において、上
記エンジン回転数が所定値以上の場合には、上記クラッ
チの態位を上記スーパーチャージャへの駆動力の伝達を
断状態とするとともに、上記第１、第２の給気切り換え
弁の態位を給気が上記第２、第３のバイパスに導入され
る状態とすることを特徴としている。

（作用）本考案によれば、始動時での給気経路の設定により電
装部品への負荷を軽減でき、さらに、アイドル運転時に
は排気ガス中の有害成分の低減が行える。

（実施例）以下、第１図乃至第３図において本考案実施例の詳細
を説明する。

第１図は本考案実施例による複合過給装置を備えた自
動車用エンジンにおける給気経路を示す模型図である。

第１図において、本考案実施例による自動車用ディー
ゼルエンジンは、エンジン本体１におけるクランクシャ
フト1Aに連動するスーパーチャージャ２およびエンジン
本体１からの排気ガスにより駆動されるコンプレッサを
有するターボチャージャ３とを備えている。

上述したスーパーチャージャ２は、ベルト４を介して
クランクシャフト1Aに連動するプーリ５を備え、このプ
ーリ５の駆動軸上には、エンジン本体１からの駆動力を
断接するための電磁クラッチ６が配置してある。この電
磁クラッチ６は、後述する制御部に接続されてその駆動
態位を設定されるようになっている。

一方、上述したターボチャージャー３のコンプレッサ
からエンジン本体１における給気ポートに至る給気経路
には、スーパーチャージャ２をはさんで第１、第２のイ
ンタークーラ７、８がそれぞれ配置してあり、また、ス
ーパーチャージャ２における給気導入側と給気排出側と
には第１のバイパス９が接続してあり、この第１のバイ
パス９内には給気の流動方向（図中、矢印Ａで示す方
向）に沿う状態で開放される逆止弁10が配置してある。

さらに、上述した各インタークーラ７、８に対する給
気の流動方向における給気導入側および給気排出側との
間には第２、第３のバイパス11、12が設けてあり、これ
ら各バイパスにおける給気導入側には第１、第２の給気
切り換え弁13、14が配置してある。

上述した第１、第２の給気切り換え弁13、14は、例え
ば電磁弁で構成してあり、給気方向をインタークーラに
設定する第１の態位とバイパス側に設定する第２の態位
とに切り換えるようになっており、この態位切り換え
は、後述する制御部により行なわれるようになってい
る。

すなわち、制御部15は、出力側に上述した電磁クラッ
チ６、第１、第２の給気切り換え弁13、14が接続してあ
り、そして、入力側には、冷却水温度情報、エンジン回
転数情報およびエンジン負荷情報が入力されるようにな
っている。

上述した各情報は、図示しないが、冷却水温度セン
サ、回転数センサおよびアクセル開度センサにより信号
変換されて入力されるようになっている。

そして、上述した制御部15は、後述するマップを格納
している記憶部と、入力される情報とこのマップとの比
較により、出力側に接続されている各部材に対する駆動
態位を設定する演算制御処理部とを備えたもので構成し
てある。

上述したマップは、第２図および第３図に示すよう
に、通常運転時におけるエンジン負荷とエンジン回転数
との関係に基づく場合（第２図）と、冷却水温度が所定
値未満の場合におけるエンジン負荷とエンジン回転数と
の関係に基づく場合（第３図）とが設定されている。な
お、通常運転時とは、冷却水温度が所定値以上、換言す
れば、始動時以外での運転時を意味し、上記した通常運
転時の冷却水温度が所定値以上であるので、これ以下の
場合は、所定値未満とする。

本実施例は以上のような構成であるから、その動作
は、次ぎに示す表に基づく態位設定により行なわれる。

すなわち、表において、クラッチの欄における「×」
はスーパーチャージャ２への駆動力の伝達を断状態とす
ることを意味し、「○」は上述した場合と逆の場合、つ
まり、スーパーチャージャ２への駆動力の伝達を接状態
とする場合を意味する。

また、第１、第２の給気切り換え弁の欄における
「×」はバイパスへの給気の導入を行なわせる場合を、
そして、「○」は上述した場合と逆の場合、つまり、バ
イパスへの給気の導入を行なわせない場合をそれぞれ意
味している。また、表中の符号Neはエンジン回転数を、
そして符号L_Eはエンジン負荷をそれぞれ示している。

まず、冷却水温度が所定値以上で所謂、低温時でない
場合は次ぎのとおりである。

上述した動作態様において、始動時（状態Ｉ）には、
スーパーチャージャ２への駆動力を伝達しないようにし
てセルモータでの消費電力を少なくし、そして、インタ
ークラーへの給気を停止して燃焼室内に送りこまれる空
気の温度を低下させないようにしてある。

また、始動後のアイドル運転時（状態II）には、イン
タークーラへの給気の導入を行わないとともにスーパー
チャージャ２を駆動させて給気温度を上げて、燃料の蒸
発を促進して失火を防止する。従って、このような給気
経路の設定により、燃焼後に生じる虞れのある白煙の主
成分であるハイドロカーボン（HC）の発生を抑えてパテ
ィキュレートの量を減少させることができる。

さらに、定速、並びに中速・高負荷の場合（状態II
I、Ｖ）には、吸気を第１、第２インタークーラー７、
８内に導入する一方、クラッチ６を接続して充填効率を
高めて、黒煙の発生要因である空気量の不足を補うよう
にして不完全燃焼を解消するようになっている。

また、中速・低負荷の場合（状態IV）には、給気をイ
ンタークーラ内に導入して多くする一方、スーパーチャ
ージャ２への駆動力の伝達を停止して、スーパーチャー
ジャ２の駆動のために消費される燃料の量を抑えるよう
になっている。

さらに、高速高負荷の場合（状態VI）には、スーパー
チャージャ２への駆動力の伝達を停止して、追随性の悪
化を回避し、ターボチャージャ３からの給気を行ない、
この給気をインタークーラに導入することで、空気量を
増やして、黒煙の発生を招く不完全燃焼を抑え、また、
高速低負荷の場合（状態VII）には、燃焼温度を下げな
いようにインタークーラへの給気の導入をさせないよう
にし、そして、スーパーチャージャ２の駆動のために消
費される燃料の量を抑えるようになっている。

また、燃焼温度が比較的高いのでHCの排出量が抑えら
れ、パティキュレートの量も減少する。

一方、冷却水温度が所定値以下で、所謂、低温状態の
場合には、次の表に示す作動態位を設定される。低温始
動時（状態Ｘ）には、状態Ｉと同様の制御を行う。

上述した動作態様において、始動後における低速時
（状態XI）には、スーパーチャージャ２からの給気を可
能にして高温の空気を燃焼室内に送るようになってい
る。

また、高速時にはスーパーチャージャ２の追随性悪化
を回避する意味で駆動力の伝達を行なわないで、かつ、
ターボチャージャ３からの給気をインタークーラには導
入しないで、高温の空気をそのまま冷却しない状態で燃
焼室内に送りこみ、低温始動性を損なわないようにして
いる。

このような処理により、アイドル回転数に戻したとし
ても、高温空気が送りこまれるようになっているので、
低温始動時での白煙の消煙時間を早めることができる。

なお、上記した表において、エンジン回転数の数値の
うち40％としたのは、スーパーチャージャでの許容回転
数に起因するものであり、スーパーチャージャでの回転
数の限界値が高くとれる場合には、この数値に限らない
こともちろんである。

（考案の効果）以上、本考案によれば、冷却水温度が所定値以上の通
常運転時および上記水温が所定値以下の低温時における
始動時、およびアイドル時、そしてその他のエンジン回
転数およびエンジン負荷に応じた過給装置の作動設定お
よび給気経路の設定を行なえるようにしたので、低温始
動性を改善すると共に、各運転時での排気ガス中の有害
成分の発生および燃料消費量を低く抑えることが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例による複合過給装置を備えた自動
車用エンジンにおける給気経路を示す模型図、第２図お
よび第３図は第１図に示した要部の特性を示す線図であ
る。１……エンジン本体、1A……クランクシャフト、２……
スーパーチャージャ、３……ターボチャージャ、６……
電磁クラッチ、７……第１のインタークーラ、８……第
２のインタークーラ、９……第１のバイパス、10……逆
止弁、11……第２のバイパス、12……第３のバイパス、
13……第１の給気切り換え弁、14……第２の給気切り換
え弁、15……制御部。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】エンジンの給気系に直列配置されているス
ーパーチャージャおよびターボチャージャと、上記スーパチャージャに対する駆動力の断接切り換えを
行うクラッチと、上記給気系における給気の流動方向において上記スーパ
ーチャージャの給気導入側と給気排出側とに接続されて
いる第１のバイパスと、上記第１のバイパス内に配置してある逆止弁と、上記給気の流動方向における上記スーパーチャージャお
よびターボチャージャの下流側にそれぞれ位置するイン
タークーラと、上記給気の流動方向における上記インタークーラの給気
導入側および給気排気側に接続されている第２、第３の
バイパスと、上記第２、第３のバイパスにおける給気導入側に位置す
る第１、第２の給気切り換え弁と、上記クラッチおよび第１、第２の給気切り換え弁を出力
側に接続され、入力側には、冷却水温度、エンジン回転
数およびエンジン負荷の各情報がそれぞれ入力される制
御部とを備え、上記制御部は、始動時には、上記クラッチの態位として
上記スーパーチャージャへの駆動力の伝達が断たれる断
状態とし、且つ、上記第１、第２の給気切り換え弁の態
位として給気が上記第１、第２のバイパスに導入される
状態とすると共に、始動後におけるアイドル運転時に
は、上記クラッチの態位として上記スーパーチャージャ
へ駆動力を伝達できる接状態とし、且つ、上記第１、第
２の給気切り換え弁の態位として給気が上記第２、第３
のバイパスに導入される状態とすることを特徴とする複
合過給装置を備えた自動車用ディーゼルエンジン。
【請求項２】請求項１記載の複合過給装置を備えた自動
車用ディーゼルエンジンにおいて、上記制御部は、冷却水温度が所定値以上の始動後におい
て、エンジン回転数が所定値以上でエンジン負荷が所定
値以上の場合には、上記クラッチの態位を上記スーパー
チャージャへの駆動力伝達を断状態とするとともに、上
記第１、第２の給気切り換え弁の態位を給気が上記第
２、第３のバイパスに導入されない状態とし、また、上
記エンジン回転数が所定値以上でエンジン負荷が所定値
未満の場合には、上記クラッチの態位を上記スーパーチ
ャージャへの駆動力の伝達を断状態とするとともに、上
記第１、第２の給気切り換え弁の態位を給気が上記第
２、第３のバイパスに導入される状態とすることを特徴
とする複合過給装置を備えた自動車用ディーゼルエンジ
ン。
【請求項３】請求項１記載の複合過給装置を備えた自動
車用ディーゼルエンジンにおいて、上記制御部は、冷却水温度が所定値未満の始動後におい
て、上記エンジン回転数が所定値以上の場合には、上記
クラッチの態位を上記スーパーチャージャへの駆動力の
伝達を断状態とするとともに、上記第１、第２の給気切
り換え弁の態位を給気が上記第２、第３のバイパスに導
入される状態とすることを特徴とする複合過給装置を備
えた自動車用ディーゼルエンジン。