JP2830679B2 - 機械式過給機付きエンジン - Google Patents

機械式過給機付きエンジン

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JP2830679B2 JP5052576A JP5257693A JP2830679B2 JP 2830679 B2 JP2830679 B2 JP 2830679B2 JP 5052576 A JP5052576 A JP 5052576A JP 5257693 A JP5257693 A JP 5257693A JP 2830679 B2 JP2830679 B2 JP 2830679B2
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洋一郎 河野
保昭 熊谷
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの出力向上を図
る機械式過給機を備えた機械式過給機付きエンジン、特
に、その機械式過給機がエンジンのクランク軸の回転力
や排気タービンの回転力を受けて駆動するように構成さ
れた機械式過給機付きエンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】機械式過給機はエンジンクランク軸より
回転力を受けてケーシング内に収容された2つのロータ
を同期して回転させ、吸気をエンジンの燃焼室側に圧送
するという容積型の過給機である。この機械式過給機は
ターボチャージャと比べて発進時にエンジン回転力を用
いて直ちに過給状態に入れ発進特性が優れるとして有効
利用されている。このような機械式過給機は、エンジン
が高回転高負荷にある場合、エンジン燃焼室に供給され
るエア供給量を増大して出力増を図れ、他方、エンジン
が低回転低負荷にある場合、増燃費向上を図る上で出来
るだけ作動されない方が好ましい。そこで、従来の機械
式過給機とエンジンクランク軸の間にはクラッチが配備
され、エンジンの運転状態に応じてクラッチを断続操作
し、エンジンの低回転低負荷時における問題を解消して
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】処で、従来の機械式過
給機はエンジンクランク軸の回転力により駆動され、適
正な過給時期にのみクラッチを接続して適正な過給駆動
を行なっていた。しかし、このようにクランク軸の回転
力のみを用いた場合、機械式過給機を有効利用する運転
域がエンジンの出力ロスの検知あるいは機械式過給機の
機械ロスによる加熱破損等の検知から限られ易く、より
広い運転域で機械式過給機を利用することが望まれてい
る。更に、機械式過給機付きのエンジンで、特に、機械
式過給機とエンジンクランク軸の間に無段変速機を備え
たものの場合、図3や図4に二点鎖線a,bで示すよう
に回転力(トルク)の立上り、あるいは、無段変速機の
増速比の立上りの遅れ(アクセルオン時t1から所定増
速比に達する時点t2までの間の遅れ)によって発進応
答性に問題が有った。
【0004】本発明の目的はより広い運転域で利用出
来、発進応答性を向上出来る機械式過給機付きエンジン
を提供することに有る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
に、本発明は車両に搭載されたエンジンのクランク軸
と一対のロータを備えた機械式過給機の間の回転を回転
比操作手段によって調整された回転比により伝達する無
段変速機と、上記無段変速機の回転比操作手段の回転比
制御を行う変速制御手段と、上記エンジンの排気エネル
ギを回転力に変換してその回転力を上記機械式過給機に
ワンウェイクラッチを介して伝達する排気タービンと、
上記車両の運転者の発進意志情報を出力する発進情報検
出手段とを有し、上記変速制御手段は上記発進意志情報
の入力時に上記機械式過給機を高過給運転域に保持すべ
く上記回転比操作手段の回転比を制御することを特徴と
する。
【0006】
【作用】発明によれば、エンジンのクランク軸よりの
回転力を無段変速機を介して受け、排気タービンよりの
回転力をワンウェイクラッチを介して受けて機械式過給
機が駆動出来るので、この機械式過給機をエンジンの比
較的広い運転域で駆動させることができ、特に、発進意
志情報の入力時に機械式過給機を高過給運転域に制御す
るので、この機械式過給機を比較的早期に機械式過給機
を高過給運転域に切換えできる。
【0007】
【実施例】図1の機械式過給機付きエンジンは吸気路R
1及び排気路R2を備えたエンジン本体としてのディー
ゼルエンジン(以後単にエンジンと記す)1として構成
される。このエンジンの吸気路R1にはエアクリーナ
2、機械式過給機3、機械式過給機3を迂回するバイパ
ス路4、インタークーラー5がこの順に配設される。他
方、排気路R2には排気タービン6、排ガス浄化装置
7、マフラー8がこの順に配設される。エンジン1と機
械式過給機3とは無段変速機9によって回転力を伝達可
能に構成され、排気タービン6と無段変速機9と機械式
過給機3の間には排気タービン6の回転力を機械式過給
機3にのみ伝達するワンウェイクラッチ10が配設され
る。
【0008】機械式過給機3はそのケーシング内に設け
た2つの断面繭型のロータを同期して回転させ、吸入口
301側よりのエアを吐出口302に圧送するという周
知の容積型過給機である。無段変速機9はエンジン側の
クランク軸11と機械式過給機3の回転軸12の間に図
示しないプーリを介して掛けわたされた無端ベルト13
を備え、これらクランク軸11に対する回転軸12の回
転比としての増速比αxを無段階に切り換える回転比操
作手段14を備える。回転比操作手段14はクランク軸
11側と機械式過給機の回転軸12側の図示しない各油
圧アクチュエータを切換え操作して、クランク軸11に
対する回転軸12の増速比αxを無段階に切り換える。
この回転比操作手段14にはその切換え出力Dが駆動回
路15を介して出力され、駆動回路15には制御手段1
6より切換え信号Sが出力されるように構成されてい
る。なお、無段変速機9にはその増速比信号sαを出力
する増速比センサ24が装着され、この信号は制御手段
16に入力されている。
【0009】制御手段16はマイクロコンピュータによ
ってその要部が構成され、図5,図6に示すような制御
処理を行う。この制御手段16には増速比信号sαが入
力される他に、クラッチセンサ20、アクセルセンサ2
1、エンジン回転数センサ22及びブレーキセンサ23
が接続される。
【0010】クラッチセンサ20は車両の運転者の発進
意志情報としてのクラッチオフ(クラッチ断)信号cc
を出力し、アクセルセンサ21は負荷情報としてのアク
セル開度信号θaを出力し、エンジン回転数センサ22
はエンジン1の回転数情報Neを出力し、ブレーキセン
サ23は車両のブレーキ情報Bを出力する。バイパス路
4はその途中に逆止弁18を備え、この逆止弁18はエ
アクリーナ2側よりもインタークーラー5側が低圧化さ
れた場合のみエアを流動させ、逆流を阻止するように構
成される。インタークーラー5は機械式過給機3の吐出
口302からのエアを冷却して図示しない燃焼室に供給
さるエアの密度を上げてエンジンの体積効率を向上させ
るという周知構成を採る。
【0011】他方、排気タービン6は排気路R2の高温
高圧の排ガスを受けて回転する図示しないタービンブレ
ードを備え、同タービンブレードと一体回転する回転軸
17が図示しない減速ギア列を介してワンウェイクラッ
チ10に連結されている。ワンウェイクラッチ10は回
転軸17側の回転を機械式過給機3の回転軸12側にの
み伝達し、逆方向の回転伝達を阻止できれば良く、ラチ
ェット方式等の周知の手段が採用される。ここでエンジ
ン1はリターダ19を装備する。ここでリターダ19は
車両の運動エネルギを吸収して停止補助を行うもので周
知の排気ブレーキ式のものである。すなわち、エンジン
1の図示しない排気多岐管と排気タービン6の間の排気
路R2上にシャッタ弁(図示せず)が設けられ、その弁
の開閉操作用の駆動出力D1が駆動回路25より発せら
れ、駆動回路25には制御手段16よりブレーキ作動信
号sbが発せられるように構成されている。
【0012】なお、リターダ19として上述の排気ブレ
ーキ式のものに代えて、図示しないロータを備え、その
外周のステータとの間に供給されるオイルの量を給排制
御してクランク軸からの回転力の吸収量を制御出来ると
いう流体リターダを用いても良い。このようなエンジン
1の作動を制御手段16の制御処理と共に説明する。こ
のエンジン1が駆動されると共に制御手段16が駆動を
開始する。まず制御手段16は図示しないメインルーチ
ンを実行し、各入力信号を取込んでの初期化や、周知の
燃料供給量算出処理等を行ない、図5の変速制御処理を
行う。
【0013】この変速制御処理ではアクセル開度信号θ
aを取り込み、ステップs2で図2の増速比マップを用
いてアクセル開度信号θa相当の増速比αxを設定す
る。
【0014】なお、ここで用いる増速比マップはアクセ
ル開度信号θaの増加に応じて増速比を増大する特性を
有し、各エンジン毎に適宜設定される。ステップs3,
s4では増速比αxを目標増速比αoに設定し、この目
標増速比αoに無段変速機9を切り換えるべく駆動回路
15に制御信号を出力し、駆動回路15が回転比操作手
段14に切換え出力Dを発する。ステップs5,s6で
は増速比センサ24より取り込んだ増速比信号sαよ
り、現在の増速比αxを求め、この値が目標増速比αo
に達しているか否か判断する。達しないうちはステップ
s4に戻り、達するとメインルーチンのその他の制御に
戻る。
【0015】このような無段変速機9の制御が無される
と同時に、排気タービン6は排気エネルギに応じて回転
する。そして排気タービン6側が機械式過給機3の回転
力を上回る回転力を発生させた時点でワンウェイクラッ
チ10を通してその回転力を機械式過給機3に伝え、同
機械式過給機の回転を増速させ、その過給効果を上昇さ
せる。このように、図1のエンジン1はクランク軸11
よりの回転力を無段変速機9を介して機械式過給機3に
伝えることが出来、しかも、排気タービン6よりの回転
力をワンウェイクラッチ10を介しても機械式過給機3
に伝えて過給駆動させることが出来る。このため、この
機械式過給機3をエンジンの比較的広い運転域で過給駆
動させ、高出力運転を可能とすることができる。
【0016】次に、上述のようなメインルーチン等の制
御時において、クラッチセンサ20よりのクラッチオフ
信号ccの入力が有ると、図6の発進制御に入る。この
ステップa1,a2には図4の時点t1において達して
おり、ここでは最大増速比αMAXを目標増速比αoに設
定し、この目標増速比αoに無段変速機9を切り換える
べく駆動回路15に切換え信号sを出力し、駆動回路1
5が回転比操作手段14に切換え出力Dを発する。ステ
ップa3,a4では増速比センサ22より取り込んだ増
速比信号sαより、現在の増速比αxを求め、この値が
目標増速比である最大増速比αMAXに達しているか否か
判断する。達しないうちはステップa1に戻り、達する
と(図4の時点t2参照)メインルーチンに戻る。
【0017】このように、車両の運転者の発進意志情報
をクラッチセンサ20よりのクラッチオフ信号ccの入
力によって判定すると、直ちに無段変速機9を最大増速
比αMAXに切換えるべく制御に入るので、運転者がアク
セルを踏み込む時点t3ではほとんど無段変速機9は増
速比αを最大増速比αMAX近くに引き上げており、運転
者のアクセル踏み込みによりエンジンの出力トルクを上
昇させることが出来(図3の実線参照)、応答性良く発
進することが出来る。
【0018】
【発明の効果】以上のように、発明によれば、機械式
過給機に対してクランク軸よりの回転力を無段変速機を
介して伝え、あるいは排気タービンより回転力をワンウ
ェイクラッチを介して伝えて過給駆動出来るので、この
機械式過給機をエンジンの比較的広い運転域で過給駆動
させることができ、特に、車両の運転者の発進意志情報
を判定すると、直ちに無段変速機を最大増速比に切換え
というような機械式過給機を高過給運転域に保持する制
御に入るので、運転者がアクセルを踏み込む時点で無段
変速機の増速比が引き上げており、運転者のアクセル踏
み込みによりエンジンの出力トルクを容易に上昇させる
ことが出来、比較的早期に機械式過給機を高過給運転域
に切換えて、応答性良く発進することが出来る。
【0019】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の機械式過給機付きエンジンの要部概略
構成図である。
【図2】図1のエンジンの増速比マップの特性線図であ
る。
【図3】図1のエンジンの出力トルクの経時変化特性線
図である。
【図4】図1のエンジンの発進時の過給機回転数の経時
変化特性線図である。
【図5】図1のエンジンの変速制御ルーチンのフローチ
ャートである。
【図6】図1のエンジンの発進制御ルーチンのフローチ
ャートである。
【符号の説明】
1 エンジン 3 機械式過給機 6 排気タービン 9 無段変速機 10 ワンウェイクラッチ 11 クランク軸 14 回転比操作手段 16 制御装置 20 クラッチセンサ 21 アクセルセンサ αx 増速比 αo 目標増速比 θa アクセル開度信号 cc クラッチオフ信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−3925(JP,A) 特開 昭62−139933(JP,A) 特開 平2−201021(JP,A) 特開 平3−117631(JP,A) 実開 平3−21525(JP,U) 実開 平2−52936(JP,U) 実開 昭62−18342(JP,U) 実開 平4−129849(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02B 39/08 F02B 39/04 F02B 39/12 F02B 41/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両に搭載されたエンジンのクランク軸と
    一対のロータを備えた機械式過給機の間の回転を回転比
    操作手段によって調整された回転比により伝達する無段
    変速機と、上記無段変速機の回転比操作手段の回転比制
    御を行う変速制御手段と、上記エンジンの排気エネルギ
    を回転力に変換してその回転力を上記機械式過給機にワ
    ンウェイクラッチを介して伝達する排気タービンと、上
    記車両の運転者の発進意志情報を出力する発進情報検出
    手段とを有し、上記変速制御手段は上記発進意志情報の
    入力時に上記機械式過給機を高過給運転域に保持すべく
    上記回転比操作手段の回転比を制御することを特徴とし
    た機械式過給機付きエンジン。
JP5052576A 1993-03-12 1993-03-12 機械式過給機付きエンジン Expired - Fee Related JP2830679B2 (ja)

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