JP3060472B2 - 車両用エンジンの過給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、いわゆるスーパーチャジャといわれる、エ
ンジン出力軸と連結されて過給動作する車両用エンジン
の過給装置に関する。

（従来の技術） 寒期に車室を暖房するための車両用の暖房装置は、通
常ではエンジンから放出される熱を利用している。この
ためエンジン始動直後からすぐに車室を適温まで暖房す
るには、燃料の消費量が大きくなり、効率が良くない。
そこで専用の暖房装置を備え、あるいは別の燃焼システ
ムを用意することが考えられるが、コスト的にもスペー
ス的にもデメリットが大きい。

また、同一の排気量のエンジンを効率良く駆動して高
いパワーを得る手段として、従来から過給機が使用され
ている。こうした過給機として、エンジンの出力の一部
を空気の圧縮に利用したスーパーチャージャを採用する
車両がある。しかし、本来車両の駆動力として使用され
るエネルギーの一部を圧縮のために割くことから、エン
ジンの燃費を低下させるばかりか、空気の圧縮の割合
が、エンジン回転数によって決定されるため、その吐出
量に融通性がない。このため、アクセル全開のときを想
定してポンプ、つまり過給機の容量を決定してしまう
と、アクセルをしぼったとき、あるいはエンジンブレー
キを必要とする場合などに、その効率が著しく低下す
る。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の過給機を備えた車両用エンジンで
は、それを利用して車室の急速暖房システム（QHS）を
構成すると、運転者が乗車して暖房スイッチを投入して
から、実際に温度が上昇するまでに１〜３分程度の時間
遅れがあって、これを解消することが容易でない。ま
た、高速回転しているエンジンを制御して、エンジンブ
レーキ作用を行なわせようとする場合には、過給機の過
給動作によってトルクが高くなっていればピストン容積
は相対的に小さいため、制動力も小さくなり、ブレーキ
シューの加熱を防止するためには、別途、リターダを設
けなくてはならないという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、エンジン出力軸と連結されて過給動作する過給機を
備え、そのための空気流の管路を利用して、確実かつ簡
便に車両の暖房を行なえ、かつエンジンを過給するだけ
でなく過給機をリターダとしても効率良く使用できるよ
うにした車両用エンジンの過給装置を提供することを目
的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、車両のエンジンを過給する車両用エ
ンジンの過給装置において、車両用エンジンの出力軸に
クラッチ機構を介して連結される増速手段と、この増速
手段により回転駆動される遠心式のポンプと、このポン
プで圧縮された空気の吐出を、吸気通路から排気通路へ
一部バイパスするように切り換える切換手段と、エンジ
ンへのブレーキ作用負荷時に上記切換手段を切り換えて
吸気通路のみに供給されている上記ポンプで圧縮された
空気を排気通路にバイパスする切換制御手段と、を有す
ることを特徴とする車両用エンジンの過給装置を提供で
きる。

（作用） 本発明の車両用エンジンの過給装置では、エンジン出
力軸と連結されて過給動作する遠心式のポンプからの圧
縮空気はただちに高温高圧となるから、切換手段、例え
ば第１の切換弁、第２の切換弁を切換えて、車室空気を
エンジン始動の直後に圧縮された空気を車室に吐出して
急速暖房をなし、その後にポンプを通常のスーパーチャ
ージャとして作用させ、さらに強力なエンジンブレーキ
が必要とされる場合にも、減速制御手段によってエンジ
ンの吸気管を開閉制御して該エンジンに対してこのポン
プをリターダとして作用させる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。

第１図は、自動車用エンジンの過給システムの一例を
示すブロック図である。エンジン１は、その出力軸に無
段変速機（CVT）システム２を介して過給機３のコンプ
レッサ軸が連結されている。スーパーチャージャ用の遠
心式のポンプを構成するインペラーは、エンジンの過給
に必要な空気の圧力を形成するためにエンジンアイドル
時においても所定の高速回転するように制御されてい
る。エアクリーナ４から吸い込まれる空気は、第１の切
換弁Ｉを介してコンプレッサハウジング内に入り、圧縮
されて第２の切換弁IIを介してチャージクーラ５に吐出
される。このインペラーは、毎分例えば６万から８万の
回転速度で回転させることが必要であるが、ここでは上
記CVTと遊星歯車機構とを組合せて、かつこの変速の割
合を変えて、エンジンの回転数に応じて予め決められた
増速比で変換することが可能になっている。この無段変
速機（CVT）は、プーリの幅を可変とし、ベルトのサイ
ド部分の摩擦によって有効周長を変えていく、いわゆる
バリオタイプの変速装置であり、後にさらに説明する。

６は運転席などを設けた客室、つまりキャビンであ
り、キャブ吸入側にはプレクリーナ61が設けられ、ここ
から上記切換弁１を介してキャビン６内の空気が過給機
３に供給される。62はキャビン６内のエアコンユニット
であり、上記切換弁IIから過給機３で圧縮された高温の
空気が供給される。７は、上記エンジン１の排気機構で
あり、エンジン１とこの排気機構７とを結合する排気管
８には、エンジン１の吸気管とをバイパスする管路９が
接続され、この管路９に設けられる第３の切換弁IIIを
開くことにより、一部の圧縮空気が直接に排気機構７に
送られるようになっている。

10は、上記過給システム３つの切換弁Ｉ〜IIIを切換
制御するとともにCVTシステム２を制御するコントロー
ラであって、このコントローラ10にはキャビン６内で操
作されるQHSスイッチ11およびリターダスイッチ12から
の信号が入力され、さらにエンジン回転センサ13、エン
ジン水温センサ14からの検知信号が入力されている。

第２図は、第１図の過給システムのうち、エアクリー
ナ４からエンジン排気管８に至る空気回路と、エンジン
１の出力を過給機３での圧縮に利用する動力システムと
を示す説明図である。

エアクリーナ４の出口側と過給機３のコンプレッサ吸
入口とを接続する管路には、第１の切換弁（バルブＩ）
が設けられ、このバルブＩは通常は図の実線にて示すよ
うに、エアクリーナ４からの外気を過給機３に供給する
ように制御されている。コンプレッサの排出口とチャー
ジクーラ５とを接続する管路には、第２の切換弁（バル
ブII）が設けられ、これも、通常は図の実線にて示すよ
うに、圧縮された空気をチャージクーラ５に供給するよ
うに制御されている。そして、前記QHSスイッチ11が投
入され、例えばエンジン水温が30℃以下であり、エンジ
ン回転数が1500rpm以下であるとき、コントローラ10か
らの指令によってこれら２つのバルブI,IIが切換えられ
る。これにより、第３図に示すキャビン６の例えば座席
の下に設けたプレクリーナ61からキャビン６内の空気が
過給機のコンプレッサ部に送られて加圧され、エアコン
ユニット側に切換えられているバルブIIを介してキャビ
ン内に吐出される。

上記チャージクーラ５からエンジンシリンダ101の吸
気側に空気を送り込む管路には、第３の切換弁（バルブ
III）が設けられ、通常は図の実線にて示す状態にさ
れ、強力なブレーキ作用を必要とする際にコントローラ
10からの指令によって、これが図の点線にて示すように
半開きの状態になるように制御されている。すなわち、
バルブIIIによって排気管８とのバイパス管路９が閉じ
られていると、過給機３で圧縮された空気がエンジンを
過給して、その動力がコンロッドを介してクランクシャ
フト102に与えられる。クランクシャフト102の回転力は
CVT21によってエンジンの広い回転域に対応して最適な
速度に調整されて、電磁クラッチ22の入力側のシャフト
に伝達され、更に遊星歯車機構23によって約15倍の増速
比で増速され、過給機３のタービンインペラーを高速で
回転せしめる。従って、バルブIIIを半分開いた状態に
して、高圧の空気を直接に排気管８に逃してやると、過
給機３がエンジン１の負荷として作用する。すなわち、
その車速が一定値以上のところで過給機の吸収トルクを
大きく設定しておけば、過給機３がリターダとして作用
して、エンジンブレーキ力を増大する方向に働くのであ
る。

第４図は、上述した過給装置の実施例の動作を説明す
る流れ図である。

ステップａでは、エンジンの回転数および水温の基づ
いて、急速暖房スイッチが投入されている時には、その
信号をコントローラ10に与える。つぎのステップｂでQH
Sモードであるか否かが判断され、QHSモードであればス
テップｃに進み、バルブＩをキャビンからの空気吸入側
に切換え、更にステップｄにてバルブIIをエアコンユニ
ット側に切換える。その後ステップｅで、CVTユニット
２を最増速側にシフトすれば、エンジン１がアイドル回
転の状態であっても、過給機３のコンプレッサは最高速
で回転する。このように、冷寒地での始動の直後に、過
給機３を含むQHS回路が構成されて、プレクリーナ61か
ら吸入された空気が圧縮され、高温となってキャビンの
エアコンダクトに排出される。

ステップｂでQHSモードではないと判断されると、ス
テップｆに進み、CVTユニット２は通常変速比となる位
置にシフトされる。そしてステップｇによりまずバルブ
IIをエンジン吸気管の側に切換え、次にステップｈでバ
ルブＩをエアクリーナ側に切換えれば、ステップｉの通
常の過給動作の制御状態になる。なお、CVTユニット２
の電磁クラッチ22を切断することによって自然吸気の状
態にすることもできる。

その後、走行中に大きなエンジンブレーキ力が必要と
される場合に、リターダスイッチ12が投入されれば、ス
テップｊからステップｋに進み、バルブIIIを切換え
て、エンジン吸気を半閉として、バイパス管路９により
スーパーチャージャをリターダとして作動させる。この
時、ステップｌで上記CVTユニット２が、エンジン回転
数に応じて設定される増速比までシフトされる。速度が
低下してエンジンブレーキを必要としなくなれば、ステ
ップｍに進み、CVTユニット２を通常位置に戻し、ステ
ップｎにてバルブIIIを切換えて、排気管路へのバイパ
スを閉じて、過給された空気をエンジン吸気側に接続す
る。

以上、この発明をある程度詳細にその最も好ましい実
施態様について説明したが、その好ましい実施態様の説
明は、構成の詳細な部分についての変形、特許請求の範
囲に記載された本発明の精神に反しない限りでの種々な
変形、あるいはそれらを組み合わせたものに変更するこ
とができることは明らかである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、エアコンシス
テムへ至る配管系の熱損失はあるが、特別の燃焼手段を
設けることなしに急速暖房システムを構成することがで
きる。また、運転者などユーザの判断によって、ポンプ
を通常のスーパーチャージャとして作用させながら、強
力なエンジンブレーキが必要な場合には、リターダとし
ての空気回路を構成して、過給機を効率良く使用できる
ようにした車両用エンジンの過給装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は、３つの弁を含む空気回路と動力伝達システムを示す
説明図、第３図は、キャビン内の暖房システムの一例を
示す説明図、第４図は、同実施例の動作を説明する流れ
図である。 １……エンジン、２……無段変速機（CVT）システム、
３……過給機、６……キャビン、９……バイパス管路、
Ｉ〜III……切換弁。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両のエンジンを過給する車両用エンジン
   の過給装置において、 車両用エンジンの出力軸にクラッチ機構を介して連結さ
   れる増速手段と、 この増速手段により回転駆動される遠心式のポンプと、 このポンプで圧縮された空気の吐出を、吸気通路から排
   気通路へ一部バイパスするように切り換える切換手段
   と、 エンジンへのブレーキ作用負荷時に上記切換手段を切り
   換えて吸気通路のみに供給されている上記ポンプで圧縮
   された空気を排気通路にバイパスする切換制御手段と、 を有することを特徴とする車両用エンジンの過給装置。
2. 【請求項２】前記増速手段は、エンジン出力軸と連結さ
   れた無段変速機であることを特徴とする請求項（１）に
   記載の車両用エンジンの過給装置。