JP5678522B2 - Starting assistance device - Google Patents
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Description
本発明は、スーパーチャージャを用いて発進を円滑にする発進補助装置に係り、発進がより円滑になる発進補助装置に関する。 The present invention relates to a start assist device that uses a supercharger to make a start smoothly, and relates to a start assist device that makes a start more smoothly.
エンジンにターボチャージャを付加することで、過給を行って吸気量を増加させることができる。しかし、車両の発進性能については、無過給エンジンに比べて過給エンジンは劣る。これは、吸気量が少ない発進直前のアイドル状態から吸気量が十分に増加するまでの応答時間が長いためである。この傾向は、過給率が高いほど顕著となる。 By adding a turbocharger to the engine, supercharging can be performed to increase the intake air amount. However, the supercharged engine is inferior to the non-supercharged engine in terms of vehicle start performance. This is because the response time from the idling state immediately before the start when the intake amount is small until the intake amount sufficiently increases is long. This tendency becomes more prominent as the supercharging rate increases.
そこで、ターボチャージャを付加したエンジンにさらにスーパーチャージャを追加し、発進時の過給を直列二段で行う発進補助装置が考えられている。 In view of this, there has been considered a start assisting device in which a supercharger is further added to an engine to which a turbocharger is added, and supercharging at the start is performed in two stages in series.
図5に示されるように、従来の発進補助装置51は、エンジン2の排気管3に配置されたタービン4により吸気管5に配置されたコンプレッサ6を駆動するターボチャージャ7と、エンジン2のシャフト又は図示しない電動モータで駆動されるスーパーチャージャ9とを備える。詳しくは、エンジン2の排気マニホールド10にターボチャージャ7のタービン4の入口が接続され、タービン4とコンプレッサ6はターボチャージャ7の内部のシャフトで連結され、排気ガスによるタービン4の回転がコンプレッサ6に伝達されるようになっている。コンプレッサ6の入口には図示しないエアフィルタを介して大気からの吸気管5が接続される。コンプレッサ6の出口には、過給側吸気管11が接続される。過給側吸気管11は、インタークーラ12を介して吸気マニホールド13に接続される。
As shown in FIG. 5, the conventional
インタークーラ12と吸気マニホールド13の間の過給側吸気管11に、スーパーチャージャ9を有するバイパス管14が接続される。一方、バイパス管14と並列になった過給側吸気管11には、吸気流路が圧力差によって機械的に切り替わる自動切替バルブ15が挿入される。自動切替バルブ15は、揺動自在なフラップからなり、下流よりも上流の圧力が高ければ開放され、下流よりも上流の圧力が低ければ閉鎖される。
A
エンジン2に設けられたエンジン回転速度センサ16の信号と、アクセルペダル17に設けられたアクセル開度センサ18の信号がコントローラ19に入力される。コントローラ19は、いわゆる電子制御装置(Electronical Control Unit;ECU)であり、図示以外にも車両やエンジンの公知のパラメータ信号が入力される。
A signal from an
スーパーチャージャ9は、電磁クラッチ20によりスーパーチャージャ用プーリ21に断接自在に連結される。スーパーチャージャ用プーリ21とエンジン2のシャフト8に取り付けられたクランクプーリ22は、ベルト23を介して連結される。コントローラ19が電磁クラッチ20を作動させると、エンジン2の回転でスーパーチャージャ9が駆動されることになる。
The
スーパーチャージャ9が使用されないときは、コンプレッサ6の出口からの吸気は、インタークーラ12、自動切替バルブ15を経て吸気マニホールド13に導入される。スーパーチャージャ9が使用されると、コンプレッサ6の出口からの吸気は、インタークーラ12、スーパーチャージャ9を経て吸気マニホールド13に導入される。この構成により、発進時にスーパーチャージャ9を使用することで、短時間での吸気量の増加が得られるようになり、無過給エンジンと同等の発進性能が期待できる。
When the
図5の発進補助装置について吸排気流れを単純化して図6に示す。エンジン2からの排気ガスは、ターボチャージャ7のタービン4を経て図示しない排気浄化装置に流れる。一方、図示しないエアフィルタからの吸気は、ターボチャージャ7のコンプレッサ6で圧縮され、インタークーラ12から自動切替バルブ15を通ってエンジン2に至る。
FIG. 6 shows a simplified intake / exhaust flow for the starting assistance device of FIG. Exhaust gas from the
なお、スーパーチャージャ9は、発進時に限らずエンジン2が定常運転されている通常走行時でもエンジン回転速度が低いとき使用することができる。図7に示されるように、エンジン回転速度が2000〜6000rpmと高い領域では、ターボチャージャ7のみにより過給を行うが、エンジン回転速度が2000rpm以下において、大きなトルクを得たいとき、スーパーチャージャ9による過給を加える。
Note that the
ところで、近年では、エンジン2をダウンサイジングすることが要求される。例えば、排気量3000m3を1500m3にすることで、燃費の低減を図る。すなわち、ダウンサイジングにより、エンジン2が軽量化されると共に部品の小型化によって摩擦が低減されて燃費が低減できる。また、同じ出力を得るのに、排気量の大きいエンジン2を低トルク領域で稼動させるより、排気量の小さいエンジン2を高トルク領域で稼動させるほうが効率が良く、燃費が低減できることが知られている。
Incidentally, in recent years, it is required to downsize the
エンジン2をダウンサイジングして同じ出力を得るためには、過給率を高くすることが必要となる。前述したように、過給率を高くすると発進時の吸気量増加が遅れるので、スーパーチャージャ9が必要となる。
In order to downsize the
しかし、従来の発進補助装置51は、ターボチャージャ7のコンプレッサ6に対してスーパーチャージャ9が直列に設けられている。すなわち、コンプレッサ6の出口から導かれた過給側吸気管11にスーパーチャージャ9を有するバイパス管14が接続されている。
However, in the conventional
このため、発進時のスーパーチャージャ作動時に、コンプレッサ6とインタークーラ12を経由してスーパーチャージャ9に空気が入る。このときターボチャージャ7の回転がまだ上昇していないので、コンプレッサ6のブレードが通気の抵抗となり、さらにインタークーラ12の熱交換器が通気の抵抗となるため、スーパーチャージャ9に空気が入りにくくなる。これに加え、インタークーラ12の容積が大きいため、スーパーチャージャ9の吸い込みに対する応答が遅れる。これらの要因のため、過給圧が上がりにくくなる。この結果、スーパーチャージャ9で過給することにより発進を円滑にする効果がそがれ、期待通りには発進が補助できない。
For this reason, air enters the
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、発進がより円滑になる発進補助装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a start assist device that solves the above-described problems and makes the start more smoothly.
上記目的を達成するために本発明は、エンジンの排気管に配置されたタービンにより吸気管に配置されたコンプレッサを駆動するターボチャージャと、前記エンジンのシャフト又は電動モータで駆動されるスーパーチャージャとを備えた発進補助装置において、前記スーパーチャージャの吸気入口が前記コンプレッサより大気側に設けられたものである。 To achieve the above object, the present invention provides a turbocharger that drives a compressor disposed in an intake pipe by a turbine disposed in an exhaust pipe of an engine, and a supercharger that is driven by the shaft of the engine or an electric motor. In the starting assistance apparatus provided, the intake port of the supercharger is provided closer to the atmosphere than the compressor.
前記スーパーチャージャが容積型スーパーチャージャであること。 The supercharger is a positive displacement supercharger.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)発進がより円滑になる。 (1) Start is smoother.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示されるように、本発明に係る発進補助装置1は、エンジン2の排気管3に配置されたタービン4により吸気管5に配置されたコンプレッサ6を駆動するターボチャージャ7と、エンジン2のシャフト8で駆動されるスーパーチャージャ9とを備えた発進補助装置1において、スーパーチャージャ9の吸気入口がコンプレッサ6より大気側に設けられたものである。スーパーチャージャ9の吸気入口は、例えば、図示しないエアフィルタの出口に接続される。
As shown in FIG. 1, a
図6との比較で分かるように、従来の発進補助装置51との相違点は、スーパーチャージャ9の吸気入口がコンプレッサ6より大気側に設けられた点である。従来の発進補助装置51のスーパーチャージャ9がターボチャージャ7と直列配置であるのに対し、本発明の発進補助装置1のスーパーチャージャ9はターボチャージャ7と並列配置となる。
As can be seen from comparison with FIG. 6, the difference from the conventional
また、本発明の発進補助装置1では、コントローラ(図4参照)は、適宜なパラメータ信号から車両の発進を判定し、発進時にはスーパーチャージャ9を作動させるようになっている。
Further, in the
また、本発明の発進補助装置1では、スーパーチャージャ9には、ルーツブロア、リショルムコンプレッサ等の公知の容積型スーパーチャージャが使用される。
In the
図1中、従来の発進補助装置51と同等の部材は、説明を省略する。
In FIG. 1, description of members equivalent to those of the conventional start assist
容積型スーパーチャージャのひとつであるルーツブロアは、図2に示されるように、2つの円筒が部分的に重ねられるように合成された双子円筒形の圧縮室41に2つの回転子42,43を収容したものである。圧縮室41は、2つの円形を部分的に重ねたような断面を有する。各回転子42,43は、圧縮室41の2つの中心にそれぞれ位置する回転軸44,45の回りを回転するもので、圧縮室41に内接する凸部から回転軸44,45近くまで径が小さくなった凹部まで連続的に径が変化している。各回転子42,43は、相互に接しかつ圧縮室41に内接した状態を保ちつつ、互いに逆方向に回転するようになっている。圧縮室41内の空間は、2つの回転子42,43によって、3つの気密な空間に分割される。分割空間のうち、図示状態で入口46に連通している右上の分割空間が回転子42の回転に伴って左回りに移動して入口46から遮断され、その後、出口47に連通する。図示状態で入口46にも出口47にも連通していない下の分割空間は回転子43の回転に伴って右回りに移動して出口47に連通する。
As shown in FIG. 2, the roots blower, which is one of the positive displacement superchargers, accommodates two
以下、本発明の発進補助装置1の動作を説明する。
Hereinafter, operation | movement of the
コントローラ19は、例えば、エンジン回転速度がアイドル回転速度のときにアクセル開度が大きくなると、車両の発進と判定してスーパーチャージャ9を作動させる。すなわち、コントローラ19は、電磁クラッチ20を接に作動させる。エンジン2のシャフト8の回転がクランクプーリ22からベルト23を介してスーパーチャージャ用プーリ21に伝達されているため、電磁クラッチ20が接に作動されると、スーパーチャージャ9はエンジン回転速度に比例して回転する。
For example, when the accelerator opening becomes large when the engine rotation speed is the idle rotation speed, the
スーパーチャージャ9は、電磁クラッチ20の接により、即座に過給を開始することになる。エアフィルタの出口からの空気がスーパーチャージャ9で圧縮され、エンジン2に至る。このとき、インタークーラ12の出口の圧力はスーパーチャージャ9の出口の圧力より低いので、自動切替バルブ15は閉鎖され、スーパーチャージャ9による吸気がインタークーラ12に逆流することがない。このようにして、スーパーチャージャ9のみによる過給が実現される。このとき、従来技術とは異なり、スーパーチャージャ9の入口より上流にはコンプレッサ6やインタークーラ12による通気の抵抗がないため、瞬時にスーパーチャージャ9に空気が吸い込まれ、過給圧が迅速に立ち上がる。これにより、従来よりも発進が円滑になる。
The
発進後、ある程度(例えば、2秒)時間が経過すると、ターボチャージャ7の回転が上昇し、ターボチャージャ7のみでエンジン2が運転可能となる。そこで、コントローラ19は、電磁クラッチ20を断にする。スーパーチャージャ9の作動が停止し、その一方で、インタークーラ12の出口の圧力が上昇してくるので、自動切替バルブ15は開放され、ターボチャージャ7からの空気がインタークーラ12を経てエンジン2に過給されるようになる。このとき、スーパーチャージャ9は、容積型であるので、停止中は空気が流通せず、逆流することがない。
When a certain amount of time (for example, 2 seconds) elapses after the start, the rotation of the
図3に示されるように、エンジン2が定常運転されている通常走行時、エンジン回転速度が1000rpm程度では、一点鎖線で示すように、トルクは小さい。エンジン2の暖気が不十分な走行開始時は、二点鎖線で示すように、トルクはさらに小さい。このような状況で発進を行うとき、本発明の発進補助装置1は、スーパーチャージャ9による過給圧が迅速に立ち上がるので、実線で示すように、トルクが大きくできる。
As shown in FIG. 3, when the
図4に示されるように、本発明の発進補助装置1は、コンプレッサ6より上流で吸気管5を分岐してコンプレッサ6とスーパーチャージャ9に接続することで実現できる。従って、従来の発進補助装置51に対して配管のみを変更すればよく、簡素な構成で実現できる。
As shown in FIG. 4, the starting
ところで、坂路下りのように無負荷時に惰行走行してエンジン2をアイドル回転速度にしているときは、アクセル開度が大きくなっても、車両の発進ではないので、コントローラ19は、車速やその他のパラメータ信号から車両の発進ではないことを判定し、その場合はスーパーチャージャ9を作動させない。例えば、変速機から得られるギア段信号に基づき、発進ギア段でなければ車両の発進でないと判定することができる。すなわち、本発明の発進補助装置1では、スーパーチャージャ9を発進のときのみしか作動させない。これにより、スーパーチャージャ9を発進以外のときにも作動させていた従来技術に比べて、燃費が改善される。
By the way, when the
本発明の発進補助装置1では、スーパーチャージャ9の作動時はインタークーラ12を通らない吸気がエンジン2に供給される。一般に、インタークーラ12は吸気の温度を低下させることでエンジン効率の向上に寄与しており、インタークーラ12を通さない吸気は温度が高くエンジン効率を損なうと考えられている。しかし、過給によって吸気温度が上がるのは過給率が相当に高いときである。その点、本発明の発進補助装置1では、発進時のみインタークーラ12を通らない吸気がエンジン2に供給されるのであり、その時の吸気温度はエンジン効率に影響するほど高くはないので、問題ない。
In the starting
本実施形態では、スーパーチャージャ9をベルト駆動としたが、これに限らず、ギア駆動でもよいし、電動モータで駆動するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
本発明の発進補助装置1は、ダウンサイジングされたエンジン2に好適に適用されるが、これに限らず、従来どおりの通常サイズのエンジン2に対しても適用することができる。
The start assisting
本発明の発進補助装置1は、従来と同一サイズのスーパーチャージャ9を用いた場合に、従来より発進性能が向上するが、発進性能は従来と同程度でよいとした場合、より小型のスーパーチャージャ9を採用することができ、いっそうのダウンサイジングを図ることができる。
The start assisting
1 発進補助装置
2 エンジン
3 排気管
4 タービン
5 吸気管
6 コンプレッサ
7 ターボチャージャ
8 シャフト
9 スーパーチャージャ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記スーパーチャージャの吸気入口が前記コンプレッサより大気側に設けられ、
前記コンプレッサより下流側の吸気管にインタークーラが設けられ、
前記インタークーラと前記エンジンとの間の吸気管に、下流よりも上流の圧力が高ければ開放され、下流よりも上流の圧力が低ければ閉鎖される自動切替バルブが挿入され、
前記自動切替バルブと前記エンジンとの間の吸気管に前記スーパーチャージャの出口が接続され、
前記スーパーチャージャに、前記エンジンの前記シャフトと前記スーパーチャージャとを断接可能に連結する電磁クラッチが設けられ、
前記電磁クラッチは、コントローラにより、車両の発進時に接にされ、前記車両の発進後に断にされることを特徴とする発進補助装置。 In start assisting device including a turbocharger to drive a compressor disposed in the intake pipe by the turbine which is arranged in an exhaust pipe of an engine, and a volume type supercharger driven by shafts bets of the engine,
The intake port of the supercharger is provided on the atmosphere side of the compressor ;
An intercooler is provided in the intake pipe downstream from the compressor,
An automatic switching valve is inserted into the intake pipe between the intercooler and the engine, which is opened if the upstream pressure is higher than the downstream, and closed if the upstream pressure is lower than the downstream,
An outlet of the supercharger is connected to an intake pipe between the automatic switching valve and the engine;
The supercharger is provided with an electromagnetic clutch that connects the shaft of the engine and the supercharger in a connectable manner,
The starting assistance device according to claim 1, wherein the electromagnetic clutch is brought into contact with the controller when the vehicle starts, and is turned off after the vehicle starts .
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