JP2515316B2 - エンジンの機械式過給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの機械式過給装置に関し、特にエン
ジンにより変速機構を介して過給機を駆動するようにし
たものに関する。

（従来の技術） 一般に、機械式過給機を備えたエンジンを冷間始動す
る場合、始動直後に過給機を高速で回転させると、エン
ジンの暖機が完了していないにもかかわらず過給圧が上
昇するので、エンジンのシール部や点火プラグ等がダメ
ージを受ける虞れがある。そこで、従来、例えば実開昭
59−111921号公報に開示されるように、エンジン出力軸
に、電磁クラッチを介して過給機を連結し、冷間始動
後、エンジンの暖機が完了するまでの間、この電磁クラ
ッチを離脱して過給機を止め、エンジンを保護するよう
にしたものが知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記従来のものでは、エンジンの暖機完了
時に電磁クラッチを結合して過給を始めた場合、過給機
自体はそれまで停止していて全く暖機されていないの
で、ケーシングとその内部で回転するロータ等の回転体
との間に、熱膨張によって吸収されるべき大きなクリア
ランスがそのまま残り、過給能力を十分に発揮すること
ができない。しかも、過給機の潤滑系が冷えているの
で、いきなり回転を上げると過給機がダメージを受ける
という問題もある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、冷間時に過給機を止めずに適度に
回転させることにより、エンジン及び過給機双方の暖機
の促進とダメージの発生防止とを両立させることにあ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、エンジンの回
転を変速して過給機に伝達し、冷間時に過給機を低速で
回転させることにより、過給機のダメージを防止しつつ
過給機の暖機を行うことである。

具体的に、本発明の講じた手段は、第１図に示すよう
に、エンジン１によって駆動される過給機９と、エンジ
ン１と過給機９との間に設けられ、エンジン回転数に対
する過給機９の回転数の変速比を変更する変速機構10
と、該変速機構10の変速比をエンジン運転状態に応じて
制御する制御手段51と、上記過給機９の温度を検出する
温度検出手段24と、該温度検出手段24の出力を受け、過
給機９の温度が設定温度よりも低いときには、上記制御
手段51による変速機構10の変速比を低速側に補正して上
記過給機９を駆動する過給機駆動手段52とを備える構成
としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、冷間時、過給機９の
温度が設定温度よりも低いと、過給機駆動手段52によっ
て変速機構10の変速比が低速側に補正されて過給機９が
駆動されるので、過給機９が低速で回転することにな
る。このことにより、過給機９の暖機が促進され、過給
機９のケーシングと回転体との間のクリアランスが吸収
されて過給能力が確保される。

この場合、過給機９は低速で回転するので、潤滑能力
の不足により過給機９がダメージを受けることが防止さ
れるとともに、過給圧が低く抑えられてエンジン１がダ
メージを受けることが防止される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例に係る機械式過給装置を備え
たエンジンを示し、１はエンジン、２は該エンジン１の
シリンダ３に摺動自在に嵌挿されたピストン４により容
積可変に形成される燃焼室、５は一端がエアクリーナ６
を介して大気に連通し、他端が上記燃焼室２に開口して
吸気をエンジン１に供給するための吸気通路、７は一端
が上記燃焼室２に開口し、他端が大気に開放されて排気
を排出するための排気通路であって、上記吸気通路５の
途中には、吸入空気量を制御するスロットル弁８が配設
されている。また、該スロットル弁８下流の吸気通路５
には、ルーツタイプの過給機９が配設されており、該過
給機９は、例えば２段変速タイプの変速機構10を介して
エンジン１の出力軸1aに連結されている。さらに、上記
過給機９下流の吸気通路５には、吸気を冷却するための
インタークーラ11が配設され、その下流にはエンジン１
に燃料を噴射供給する燃料噴射弁12が配設されている。
また、上記吸気通路５には、過給機９およびインターク
ーラ11をバイパスするリリーフ通路13が設けられ該リリ
ーフ通路13にはリリーフ弁14が介設されている。尚、15
は吸気弁、16は排気弁、17は燃焼室２の混合気に点火す
るための点火プラグである。

また、21はスロットル弁８上流の吸気通路５に設けら
れ、吸入空気量を検出するエアフローセンサ、22はエン
ジン回転数を検出する回転数センサ、23はスロットル弁
８の開度により負荷を検出するスロットルセンサ、24は
過給機９に設けられ、過給機９の温度を検出する温度検
出手段としての温度センサ、25は圧縮行程におけるシリ
ンダ圧力を検出する圧力センサである。そして、上記セ
ンサ21〜25の各検出信号はコントローラ30に入力されて
いて、該コントローラ30により、上記変速機構10、リリ
ーフ弁14、燃料噴射弁12および点火プラグ17が各々制御
される。

次に、上記過給機９および変速機構10について詳述す
る。第３図において、31は過給機９のケーシングであっ
て、該ケーシング31内は、吸入ポート32を介して上流側
吸気通路５に連通されているとともに、吐出ポート33を
介して下流側吸気通路５に連通されている。また、該ケ
ーシング31内には一対の繭形のロータ34,34が配設さ
れ、該ロータ34,34が互いに逆方向に回転することによ
って、ケーシング31とロータ34,34との間に形成された
作動室35により吸気を吸入ポート32側から吐出ポート33
側に移動せしめることにより吸気を吐出側において高圧
空気の逆流により圧縮して過給するようにしている。

上記各ロータ34はそれぞれ支軸36を介して上記ケーシ
ング31に回転自在に支持されており、該支軸36,36は互
いに平行に配されている。該支軸36,36の一側（図では
左側）には、同一歯数のカウンターギヤ37,37が互いに
噛合するように取付けられており、ロータ34,34を互い
に逆方向に回転させるようにしている。

また、上記過給機９の一側（図では左側）には変速機
構10が配設されている。該変速機構10は、下側のロータ
34の支軸36に対向するように上記ケーシング31に回転自
在に支持された中空の第１入力軸41と、上側のロータ34
の回転数が第１入力軸41の回転数の２分の１になるよう
に第１入力軸41と上側ロータ34の支軸36との間に取付け
られた一対の減速用ギヤ42,43と、第１入力軸41の回転
数が上側ロータ支軸36の回転数よりも高いときに結合し
且つ第１入力軸41の回転数が上側ロータ支軸36の回転数
よりも低いときに離脱するよう上側ロータ支軸36と減速
用ギヤ43との間に配設されたワンウェイクラッチ44と、
上記第１入力軸41内に、該第１入力軸41に対して回転自
在に配設され且つ下側ロータ支軸36に連結された第２入
力軸45とからなる。上記第１入力軸41にはプーリ46が取
付けられ、該プーリ46はベルト47を介してエンジン出力
軸1aに連結されている。一方、該プーリ46の一側には上
記コントローラ30に接続された電磁コイル48がケーシン
グ31に対して固定されているとともに、プーリ46を挾ん
で上記電磁コイル48と対向する位置にはクラッチ板49が
配設され、該クラッチ板49は第２入力軸45に対して固定
されている。よって、変速機構10を低速側に切換えるべ
く、上記電磁コイル48への通電を停止すると、クラッチ
板49がプーリ46から離間して、プーリ46の回転力が第１
入力軸41から減速用ギヤ42,42を介し、さらに上側ロー
タ34自体が回転しないことによって結合しているワンウ
ェイクラッチ44を介して上側ロータ支軸36に伝達され、
ロータ34,34がプーリ46の回転数の２分の１の回転数で
もって互いに逆方向に回転する。一方、変速機構10を高
速側に切換えるべく上記電磁コイル48に通電すると、電
磁コイル48の磁束によって上記プーリ46に誘起される電
磁力によりクラッチ板49がプーリ46に結合し、プーリ46
の回転力が第２入力軸45を介して下側ロータ支軸36に伝
達され、ロータ34,34がプーリ46の回転数と同一の回転
数でもって互いに逆方向に回転し、またこの回転によっ
て離脱したワンウェイクラッチ44により、減速ギヤ42,4
3は空転するようにしている。

次に、上記コントローラ30の作動を第４図のフローチ
ャートに基づいて説明するに、先ずステップS₁で吸入空
気量、エンジン回転数、過給機温度等、各種センサ21〜
25の信号を読込み、ステップS₂で過給機温度ｔの判別を
行う。

すなわち、過給機９の冷機状態に相当する第１設定温
度Toと、過給機９の暖機状態に相当する第２設定温度T₁
とが設定されており、ｔ＞T₁と判定したときには、暖機
完了状態にあると判断してステップS₃で、第５図に実線
で示す暖機完了変速特性を選択する。一方、To≦ｔ≦T₁
と判定したときには、暖機中であると判断して、ステッ
プS₄で、第５図に破線で示す暖機中変速特性を選択す
る。また、ｔ＜Toと判定したときには、冷機状態である
と判断して、ステップS₅で第５図に一点鎖線で示す冷機
変速特性を選択する。ここで、暖機中変速特性は、暖機
完了変速特性に比べて、変速機構10における低速側と高
速側との切換えを、高回転、高負荷側で行うよう設定し
たものである。また、冷機変速特性は全運転領域に亘っ
て変速機構10を低速側に切換えるように設定したもので
ある。

さらに、ステップS₆で圧縮行程におけるシリンダ圧力
ｐが所定圧力Poよりも低いか否かを判定し、ｐ≧Poであ
るNOのときにはエンジン１が正常であると判断して変速
特性をそのままに維持する。一方、ｐ＜PoであるYESの
ときには、シリンダ３とピストン４とが未だ十分なじん
でいない、いわゆるグリーン時、もしくはエンジン１が
劣化した時と判断して、ステップS₇で変速特性における
低速側領域を拡張する。

以上において選択、補正した変速特性に基づき、ステ
ップS₈以下で変速機構10を制御する。すなわち、ステッ
プS₈でエンジン１が高速側の領域にあるか否かを判定
し、高速側にあるYESのときにはステップS₉により変速
機構10を高速側に切換える一方、ステップS₈での判定が
低速側にあるNOのときにはステップS₁₀により変速機構1
0を低速側に切換えてリターンする。

以上のフローにおいて、ステップS₃及びS₈〜S₁₀によ
り、変速機構10の変速比を、エンジン運転状態に応じて
制御する制御手段51を構成するとともに、ステップS₂、
S₄及びS₅により、温度検出手段（温度センサ24）の出力
を受け、過給機９の温度が設定温度よりも低いときには
上記制御手段51による変速機構10の変速比を低速側に補
正して過給機９を駆動する過給機駆動手段52を構成して
いる。

したがって、上記実施例においては、冷間時、過給機
９の温度ｔが第１設定温度Toよりも低い冷機時には、補
正手段52によって冷機変速特性に変更され、また、上記
温度ｔが第１設定温度Toと第２設定温度T₁との間の暖機
中には暖機中変速特性に変更されて、暖機完了変速特性
よりも、過給機９が低速で回転することになる。このこ
とにより、過給機９の暖機が促進され、過給機９のケー
シング31とロータ34,34との間のクリアランスが熱膨張
により吸収されて過給能力が確保される。

この場合、過給機９は低速で回転するので、潤滑能力
の不足によって過給機９がダメージを受けることが防止
されるとともに、過給圧が低く抑えられてエンジン１が
ダメージを受けることが防止される。

尚、上記実施例において、エンジン水温が所定温度を
超えてオーバーヒートしたとき、これを水温センサで検
出し、変速特性を強制的に冷機変速特性に変更して過給
機９の回転を低くし、過給圧を下げてエンジン１を保護
するようにしてもよい。

また、上記実施例では、変速機構10として２段変速タ
イプのものを用いたが、３段以上の変速段を有するもの
であってもよい。さらに、このような有段変速機構にの
み限定されるものではなく、無段変速機構を用いてもよ
い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの機械式過給
装置によれば、エンジンの回転を変速して過給機に伝達
し、過給機の温度が低いときには変速比を低速側に補正
して過給機を駆動するようにしたので、冷間時、過給機
を低速で回転させて、過給機の暖機を促進し、過給能力
を確保するとともに、過給機及びエンジンのダメージを
防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、第２図〜第５図は本発
明の実施例を示し、第２図は全体概略構成図、第３図は
過給機及び変速機構の断面図、第４図はコントローラの
作動を説明するフローチャート図、第５図は変速特性の
マップ図である。 １……エンジン、９……過給機、10……変速機構、24…
…温度センサ、51……制御手段、52……過給機駆動手
段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンによって駆動される過給機と、エ
   ンジンと過給機との間に設けられ、エンジン回転数に対
   する過給機の回転数の変速比を変更する変速機構と、該
   変速機構の変速比をエンジン運転状態に応じて制御する
   制御手段と、上記過給機の温度を検出する温度検出手段
   と、該温度検出手段の出力を受け、過給機の温度が設定
   温度よりも低いときには、上記制御手段による変速機構
   の変速比を低速側に補正して上記過給機を駆動する過給
   機駆動手段とを備えたことを特徴とするエンジンの機械
   式過給装置。