JP3581367B2 - トラックの空気圧系の給気装置 - Google Patents

Description

本発明はコンプレッサによって過給される内燃エンジンと、圧縮空気系とを搭載した自動車の装置に関する。
現在ではトラックにはドライバーを補助し、ドライバーの仕事場をより快適にするために多様な種類の補助システムが装備されている場合が多い。このような補助システムの一つはトラックの空気圧ブレーキ系に例えば充分な圧縮空気を供給するように設計されたエア・コンプレッサがある。技術的な進展によって、本来は意図しなかった多様な目的のために圧縮空気を利用する可能性がますます増えてきた。それは例えば空気ばね系またはサスペンション・レベル制御のような機能であり、双方ともトラクターおよびトレーラー用の輸送／運転、および積み荷、積み卸し目的のものである。圧縮空気の効用と有用性に対する洞察が高まるとともに、圧縮空気系の容量、すなわち時間単位当たりの利用容積の増大が達成されてきた。それに伴う問題点はトラックのフレームに搭載されたタンクをより大きくすることによってある程度までは解決できた。しかし、このようなタンクは大きなスペースを占め、車両の重量が増大する。コストについては言うまでもない。輸送の経済性、道路の容量、装置のパッキングに対する需要の高まりと同時に、圧縮空気に対する需要が増大したが、コストとスペースの両面の理由からポンプ容量を増すことはできなかった。その理由は特に、容量が大きいと一般にエンジンのrpm.（毎分回転数）を低くし、トラックを停止させることが必要であるからである。タンク内に貯蔵できる空気圧容積が充分であることはほとんどない。
圧縮空気コンプレッサを過給するためにターボコンプレッサから燃焼用空気を引き出すことは従来から公知である。しかし、このようなシステムでは、低いrpm.でターボコンプレッサから充分な事前給気圧を達成することは困難であり、従って事前給気による貢献には限界がある。このような公知のシステムは全てエンジンのrpm.が高く、負荷が高い場合に最もよく機能するものである。
本発明の目的は、従来まで公知であったシステムで達成されたよりも低いエンジン毎分回転数で空気コンプレッサをより有効に事前給気する冒頭に記載した種類の装置を達成することにある。
上記の目的は本発明に従って、エンジンに過給するコンプレッサを機械式に駆動し、その圧力側を弁装置を介して圧縮空気用コンプレッサの吸込側に接続可能にすることによって達成される。
本発明の大きな利点は、空気ばねを備え、例えば異なる高さの積載ドックに適応できるようにシャシを調整可能な車両で、ドライバはエンジンを低いエンジン毎分回転数、および低い負荷で始動させた後、遅延なく即座にユニットのシャシ／サスペンションを上昇させることができることにある。
本発明の別の利点は、エンジンの製造時に本発明の装置の据付けができることにある。それが可能であるのは、一つの特別な管路からシステム・コンプレッサに空気を引き込めばよいからである。本発明に従った装置では、システム・コンプレッサの空気は常に“清浄”空気管路から引き込めるので、エアフィルタは一つ少なくて済む。
本発明の補足的な利点は、本発明に基づく装置によって、空気圧コンプレッサを継続的に過圧状態に保つことができるので、オイルが空気圧コンプレッサに不慮に侵入することが最小限に抑止できることである。
次に機械式過給機とターボ過給機の双方を備えたエンジンに応用した本発明の装置の実施例を示した添付図面を参照して、制御装置を備えた本発明をより詳細に説明する。
図１で参照符号１は４行程内燃ディーゼル・エンジンを示し、２はエンジンへの吸気管路を、また３は排気管路を示している。タービン４とターボコンプレッサ５とからなるターボ系が従来の態様で吸気管路２と排気管路３とに接続されている。吸気管路２はエアフィルタ７とエンジン１によって駆動される機械式コンプレッサ８の吸込側との間の管路６から分岐している。機械式コンプレッサ８は任意の公知の種類のものでよいが、例えばスクリュー・コンプレッサのような容積形のものが好ましく、参照符号９で全般的に示されているＶベルト伝動を介してエンジンのクランク・シャフトによって直接駆動される。更に、コンプレッサ８の駆動軸とそのプーリとの間には電磁式クラッチ10が設けられている。電子制御ユニット11はクラッチをターンオン、ターンオフする。制御ユニットにはエンジン１の動作状態を表す信号が供給される。（図１の一点鎖線によって示されている。）機械式コンプレッサ８の圧力側は管路12を経てターボコンプレッサ４、５の上流であるが、機械式チェック弁13の下流にある吸気管路２と連結されている。前記チェック弁13は例えば、ばね付勢フラップの形式の閉鎖部材を備えた弁（SE−9002849−９を参照）のような任意の公知の種類のものでよい。
前述のエンジン設備は次のように機能する。
機械式コンプレッサ８が低いrpm.および中間のrpm.で噛み合わされ、電子制御ユニット11によってターンオン、ターンオフされる。コンプレッサ８が作動中にエンジンが全負荷運転されると、燃料の燃焼用に全ての給気が必要となる。この動作状態では、空気圧コンプレッサに空気を引き込んではならない。従って、エンジンの電子素子は制御電子ユニット11に信号が送られるようにし、この制御電子ユニットはソレノイド弁Ｄの入力Ｆを介して、空気がターボ過給機系の圧力側から引き込まれるのではなく、エアフィルタ７と機械式コンプレッサ８の吸込側との間の管路６から引き込まれるようにする。従って、ここでは符号Ｂで示された空気圧コンプレッサは全ての機能を独自で遂行しなければならない。慎重な始動時に負荷が急激に増大した場合にも同じことが起きる。そうなるとエンジンの電子素子は空気圧系への空気が上記と同類の態様で大気圧の空気の形式で得られるようにする。この機能については後に詳述する。負荷が増大すると（ひいてはエンジンのrpm.が増大すると）、ターボコンプレッサの空気需要は次第に増大する。空気需要は機械式コンプレッサの給気可能容積を超えるので、チェック弁13が自動的に開かれる。何故ならば、チェック弁の下流の圧力はエアフィルタ側の圧力よりも低いからである。チェック弁が開いた後、機械式コンプレッサ８は機能せず、エンジンの燃料消費およびノイズを低減するため、またコンプレッサ８の磨耗を軽減するため、この段階で機械式コンプレッサは制御ユニット11によって切り離され、クラッチ10が切られる。
前述したように、上記の設計は機械式コンプレッサ８と排気ターボ過給機系４、５の双方によって過給されるエンジンを有するトラックで採用されることが好ましい。多様な環境下で機械式エンジン・コンプレッサを使用して空気圧系に給気するより詳細な設計を以下に説明する。
空気圧系はエンジン燃焼系の２つの異なるポイントから空気を得ることができる。すなわち、通常は大気圧以上の空気圧がある管路２か、または常に大気圧が存在する機械式エンジン・コンプレッサの吸込側の管路６のいずれかからである。空気は上記の２つの管路の一方から空気制御切換え弁Ａを経て引き込まれる。切換え弁が２つの位置のいずれをとるかは車両の運転状態、すなわち実際には速度および（または）エンジンの毎分回転数および（または）ギヤ選択、ならびに負荷によって決まる。空気圧コンプレッサはそれがどこから空気を得たかに関わらず、圧縮空気をタンクＩに吸込み、その後消費ポイントＨに吸込む。車両の空気圧系が特定の圧力に達した時にコンプレッサの動作は解除され、その後はコンプレッサは車両の空気圧系の低い圧力よりも低い約５バール以上の圧力を吸込むことはできない。従ってコンプレッサＢの動作が解除された場合に、コンプレッサに大気圧の空気、すなわち管路６からの空気が供給されることが重要である。コンフレッサに誤った管路２からの空気、すなわち圧縮空気が供給されると、コンプレッサはシステム圧力以上の圧力を吐出し、これは極めて不都合である。本実施例の場合のように、動作解除されたコンプレッサが使用される場合は、分圧弁Ｅがあり、この弁は車両内のシステムの圧力を検出する調整器Ｃの作用で所定の圧力、いわゆる制御解除圧で開き、ひいてはコンプレッサのポート15を加圧し、それによってコンプレッサの動作を解除し、切換え弁Ａが管路６からの空気を取り入れるように分圧弁Ｅを切り換える。
あるいは、動作解除の時点で大気圧の空気ではなく圧縮空気の供給が可能であり、分圧弁Ｅがなくても済むようなコンプレッサの設計にしてもよい。
前述の説明に加えて、タンクＩから空気が供給されるソレノイド弁Ｄを備えた補足的な循環路がある。ソレノイド弁はＦ（制御電圧）を介して確立された電圧が生ずると開き、前記信号がモータ電子素子から送られ、分圧弁Ｉを経て空気が切換え弁Ａに供給され、かつ空気圧コンプレッサＢへの空気が管路６から引き込まれるようにされる。このような信号が送られる基準の一つは、車両速度がある速度、例えば7km/hを超えることであり、これは車両のエンジンに燃焼用空気を供給するために機械式コンプレッサの空気が必要となる時点である。この目的のため、速度計機能と統合されることが適切である速度センサを備える。例えば車両が坂道で全負荷で始動する場合のような極端な条件では、Ｆを介した信号はより低速で送られることができる。すなわち、このような場合に対応できるように、モータ電子素子は制御ユニット11に即座に結合される。
本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に含まれる全ての設計を包括するものである。

Claims (5)

1. 機械式コンプレッサによって過給される４行程内燃エンジンを有し、かつ圧縮空気コンプレッサを備えた圧縮空気系を有する自動車の装置であって、
   当該機械式コンプレッサ（８）が当該エンジンのクランクシャフトによって駆動され、弁手段を介して当該圧縮空気コンプレッサ（Ｂ）の吸込側と接続可能な当該圧縮空気コンプレッサ（Ｂ）の圧力側を有すること、及び
   当該圧縮空気コンプレッサの当該吸込側を当該圧力側とあるいは当該機械式コンプレッサの当該吸込側と選択的に接続する制御切換え弁（Ａ）を当該弁手段が備えていること
   を特徴とする装置。
2. 圧縮空気用の貯蔵タンク（Ｉ）の中の空気圧の関数として、圧力調整器（Ｃ）によって当該切換え弁（Ａ）が制御されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. エンジン排気によって駆動されるタービンと、エンジン吸気口へ圧縮空気を供給するため当該タービンによって駆動されるターボコンプレッサとを備えたターボ系を有するエンジンにおける請求項１または２に記載の装置であって、
   当該機械式コンプレッサ（８）の当該吸込側が吸気口に接続されており、チェックバルブ（13）によって、当該機械式コンプレッサの当該吸込側は当該ターボコンプレッサの当該吸気口に接続されていることを特徴とする装置。
4. 電子制御器11は当該エンジンからの入力信号に基づいて当該切換え弁（Ａ）を制御するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 分圧弁（Ｅ）は当該貯蔵タンク（Ｉ）からの入力信号に基づいて当該切換え弁（Ａ）を制御するように配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の装置。

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