JPH01116226A - エンジンの過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、例えば、ターボチャージャを機械的に駆動
する手段を備えたようなエンジンの過給装置に関する。

（従来技術） 従来、上述例のエンジンの過給装置としては、例えば、
特開昭５７−２０５１６号公報に記載の装置がある。

１なわち、排気側のタービンと吸気側のフロアとをター
ビンシャフトで連結すると共に、このタービンシャフト
を吸気パイプ内を貫通させて外部に導出し、この導出部
をスタータと連動させて始動時に該スタータにより過給
機を補助的に駆動して、加速応答性の向上を図ったエン
ジンの過給装置である。

しかし、上述の過給装置はスタータによる始動時におい
てのみ、排気タービン過給機を補助的に駆動する装置で
あるから、エンジンの回転状態に対応した制御１、例え
ばエンジン低回転域でトルクを向上させ、かつエンジン
高回転域で排ガスエネルギ回収によりエンジン出力の向
上を図るような制御を行なうことは困難であった。

（発明の目的） この発明は、可変プーリによる機械的駆動装置により、
エンジンの低回転域ではトルクの向上を図り、またエン
ジン高回転域では排ガスエネルギ回収によりエンジン出
力の向上を図ることができるエンジンの過給装置の提供
を目的とする。

（発明の構成） この発明は、排気ターボ過給機を備える一方、エンジン
出力軸の駆動を該過給機のタービン軸に伝達する駆動伝
達装置を設け、上記駆動伝達装置には、可変プーリ手段
と、上記過給機の回転を増速させる増速手段とを設ける
と共に、上記可変プーリ手段の上記エンジン出力軸側に
対する上記過給機側のプーリ比をエンジン低回転域程小
さく設定する制御手段を設けたエンジンの過給装置であ
ることを特徴とする。

（発明の効果） この発明によれば、エンジン低回転域では上述の制御手
段が、可変プーリ手段のエンジン出力軸側に対する過給
機側のプーリ比（以下単にプーリ比と略記する）を小さ
（ｌＩｌｌｔＩｌするので、過給機側の回転数が大とな
り、トルクアップによる加速力の増大を図ることができ
る。

またエンジン高回転域では上述の制御手段がプーリ比を
大きく制御するので、例えばウェストゲートバルブを通
常より絞り制御にすることで、排ガスエネルギによる動
力回収ができて、エンジン出力の向上を図ることができ
る効果がある。

（実施例） この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。

図面はエンジンの過給装置を示し、第１図、第２図、第
３図において、ボンネット１下方のエンジンルーム２に
横置き状にエンジン３を搭載している。

上述のエンジン３は、シリンダブロック４の下部にオイ
ルパン５を、また上部にシリンダヘッド６およびシリン
ダヘッドカバー７を固定すると共に、エンジン出力軸と
してのクランク軸８には可変プーリ部９Ａと固定プーリ
部９Ｂ、９Ｃとを一体化したクランクプーリ９を嵌合し
ている。

このクランクプーリ９の一側の固定部プーリ部９Ｂと、
ウォータポンプ駆動用のプーリ１０と、オルタネータ１
１駆動用のプーリ１２との間にベルト１３を張架してい
る。

またシリンダブロック４のフロント側にパワーステアリ
ングポンプ１４を配設し、このパワーステアリングポン
プ１４の可変形の入カブーリ１５と前述のクランクプー
リ９の可変プーリ部９Ａとの間にドライブベルト１６を
張架して、後述する可変プーリ手段５３を構成している
。

さらにシリンダヘッド６のフロント側にエアコン用プー
リ１７を配設し、このエアコン用プーリ１７と上述のク
ランクプーリ９の他側の固定プーリ部９Ｃとの間にベル
ト１８を張架している。

なお１９．２０はテンション用のアイドラプーリである
。

さらにまた、エンジン３のフロント側にはブロア２１と
タービン２２との間に増速装置２３を備えた過給機２４
を配設している。

そして、この増速装置２３と前述の可変プーリ手段５３
との両者により、エンジン出力軸つまりクランク軸８の
駆動を過給機２４に伝達する駆動伝達袋５！６９を構成
している。

ところで、吸気系について説明すると、エアクリーナ２
５の出口側にエアフロメータ２６を介して第１の吸気通
路２７を接続し、この第１の吸気通路２７をコンプレッ
サハウジング２８を介して第２の吸気通路２９に接続し
ている。

上述のコンプレッサハウジング２８をバイパスして第１
の吸気通路２７から第２の吸気通路２９に連通ずる吸気
バイパス路３０を設け、この吸気バイパス路３０には、
過剰過給を防止する吸気リリーフ弁３１を設けている。

また上述の第２の吸気通路２９にはインタークーラ３２
を接続し、このインタークーラ３２の出口側を、第３の
吸気通路３３、スロットルチャンバ３４、サージタンク
３５を介して吸気マニホルド３６に接続し、上述のスロ
ットルチャンバ３４にはスロットル弁３７を配設してい
る。

次に排気系について説明すると、排気マニホルド３８の
集合部３９をタービンハウジング４０に接続し、タービ
ン２２の排気ガス出口部には排気通路４１を介して触媒
コンバータ４２等を接続している。

また排気マニホルド３８の集合部３９からタービン２２
をバイパスして排気通路４１に連通ずる排気バイパス路
４３を設け、この排気バイパス路４３には、過剰過給を
防止するウェストゲートパルプ４４を設けている。

次に１Ｉｌｌｌ滑油系について説明すると、オイルパン
５の所定部に配設したストレーナ４５に油路４６を介し
てオイルポンプ４７を接続し、このオイルポンプ４７の
吐出側の主流ライン４８をメインギヤラリ−（図示せず
）に接続すると共に、上述の主流ライン４８とオイルパ
ン５との間にはリリーフ弁４９を接続している。

なお、第２図、第３図において５０はラジェータ、５１
はミッションケースである。

ところで前述のクランク軸８によって駆動される人力プ
ーリ１５と、第３図、第４図に示す増速装！２３との間
にはエンジン補機としてのパワーステアリングポンプ１
４を配設して、エンジン全体のコンパクト化を図ってい
る。

また上述のパワーステアリングポンプ１４の軸と増速装
置２３の入力軸とを兼ねるシャフト５２を設けている。

さらに第３図、第４図に示す如く、上述の過給機２４の
ブ［１ア２１は、クランク軸８の軸方向において入力プ
ーリ１５側に配置し、かつ上述の過給機２４のタービン
シャフト５４におけるブロア２１とタービン２２との間
には上述の増速装置２３と連結する小径ギヤ５５を嵌合
している。

駆動伝達装置６９の一方を構成する増速装置２３は第４
図に示す如く、シャフト５２の所定部に嵌合した第１の
大径ギヤ５６と、増速装置ハウジング５７．５８間に軸
架したアイドル軸５９上の小径ギヤ６０および第２の大
径ギヤ６１とを備え、各ギヤ５６．６０、および６１．
５５を常時噛合させた２段増速構造で、例えば増速比を
約６０に設定すると共に、この増速装置２３を過給機２
４の本体に対して排気マニホルド３８から遠ざかる下方
に向けて配置している。

このようにクランク軸８によって駆動される入力プーリ
１５と、この人力プーリ１５の回転を増速させる増速装
置ｆ２３とを設ける一方、クランク軸８の軸方向におい
て過給機２４のブロア２１を上述の入力プーリ１５側に
配置し、かつ過給機２４のタービンシャフト５４におけ
るプロア２１とタービン２２との間に、上述の増速装置
２３の第２の大径ギヤ６１と連結する入力部材としての
小径ギヤ５５を設けているので、上述のタービンシャフ
ト５４およびシャフト５２は吸気系としてのコンプレッ
サハウジング２８を貫通しない。

このため、吸気抵抗は備装増大しないし、特別なシール
構造も不要となる効果がある。

またプロア２１とタービン２２との間に設けた小径ギヤ
５５に増速装置２３を連結させているので、吸排気系の
レイアウトの自由度が高くなり、過給機２４の全体をコ
ンパクトに構成することができる。

加えて、上述の増速装置２３はタービン２２や排気マニ
ホルド３８から離反した位置に配設しているので、熱害
を防止することができる効果がある。

次に駆動伝達装置６９の他方を構成する可変プーリ手段
５３の構造について説明すると、第５図に示すように、
クランク軸８側つまりドライブ側のクランクプーリ９に
おける可変プーリ部９Ａは、上述のクランク軸８に嵌合
した固定満車６２と、この固定溝車６２に対して油圧等
の流体圧力により可動する移番溝車６３と、この移動溝
車６３の背面側に油室６４を構成する部材６５と、上述
の油室６４と連通ずる固定溝車６２の筒袖部に形成した
油室６６と、この油室６６に油圧を供給する油管６７と
を備えている。

そして、この油管６７から各油室６６．６４に油圧を供
給した時に、移動満車６３を点線矢印で示す如く固定溝
車６２に近接させて、プーリ径を大にし、逆に上述の油
室６６．６４をアンロードさせた時に、移動溝車６３を
実線矢印で示す如く固定満車６２から離反させて、プー
リ径を小にすべく構成している。

一方、シャフト５２側、つまりドリブン側の可変形へカ
プーリ１５は、上述のシャフト５２に嵌合した固定溝車
７０と、この固定溝車７０に対してＶ角が変化するよう
に配設した移動満車７１と、この移動溝車７１に遠心力
を作用させる複数のつ１−ドア２とを備えている。

そして、高速回転時には実線矢印で示すように、遠心力
によりウェードア２を介して移動溝車７１を固定溝車７
０に近接させて、■角を小さくして、プーリ径を大にし
、逆に低速回転時には点線矢印で示すように、ウェード
ア２を介して移動溝車７１を固定溝車７０から離反させ
て、■角を大きくして、プーリ径を小さくするように構
成している。

また、これらの各可変プーリ９Ａ、１５間には前述のド
ライブベルト１６を張架することで、可変プーリ手段５
３、つまりベルト式無段変速機構を構成している。

次に上述の可変プーリ手段５３の制御系について説明す
る。

第１図の制御回路において、ＣＰＬＪ８０はスロットル
弁３７、吸気圧センサ７３、回転数センサ７４、排圧セ
ンサ７５からの入力に基づいて、ＲＯＭ７６に格納した
プログラムに従って、燃料噴射弁７７、ウェストゲート
パルプ４４、リリーフ弁４９および油管６７に供給する
作動油圧を駆動制御し、また、ＲＡＭ７８はウェストゲ
ートパルプ４４の開度データ等の必要なデータを記憶す
る。

ここで、上述のＣＰＵ８０は、可変プーリ手段５３のエ
ンジン出力軸側に対する過給機２４側のプーリ比をエン
ジン低回転域程小さく設定する制御手段である。

図示実施例は上記の如く構成するものにして、以下作用
を説明する。

エンジン低回転域では上述の回転数センサ７４からの信
号に基づいて、ＣＰＵ８０が、可変プーリ手段５３のク
ランク軸８側に対する過給機２４側のプーリ比を小さ（
制御する。つまり第５図において各移動溝１６３．７１
を点線矢印方向へ変位させて、上述のプーリ比を小にす
るので、過給機２４側の回転数が大となり、トルクアッ
プによる加速力の増大を図ることができる。

一方、エンジン高回転域では上述の回転数センサ７４か
らの信号に基づいて、ＣＰＵ８０が可変プーリ手段５３
のプーリ比を大きく制御する。

つまり第５図において各移動満車６３．７１を実線矢印
方向に変位させて、上述のプーリ比を大にする。

また上述のＣＰＵ８０は上述のエンジン高回転域におい
てウェストゲートパルプ４４を通常より絞りぎみに制御
するので、タービン２２へのエネルギが大となり過給に
供する仕事に併わせで、過給機２４に不用の余剰排気エ
ネルギの一部をエンジン側に還元して、回収することが
できて、エンジン出力の向上を図ることができる効果が
ある。

なお、上述のウェストゲートパルプ４４を通常より絞る
と、排圧が上昇して掃気効果が悪くなるので、予め動弁
機構のカム形状により、吸気弁の閉弁タイミングと排気
弁の開弁タイミングとのオーバーラツプ量を大きくして
、排圧が高くても吸気の充填効率を上げるようにして掃
気効率の向上を図る。

加えて、上述の可変プーリ手段５３のドリブン側と増速
袋＠２３との間に補機たとえばパワーステアリングポン
プ１４を介設すると、高速域では駆動抵抗が小となり、
燃費改善を図ることができ、また低速時には入力プーリ
１５が増速されて高回転となるので、このような補機の
小型化が可能となる。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、 この発明のエンジン出力軸は、実施例のクランク軸８に
対応し、 以下同様に、 過給機のタービン軸は、タービンシセフト５４に対応し
、 可変プーリ手段は、ベルト式無段変速機構による可変プ
ーリ手段５３に対応し、 増速手段は、増速装置２３に対応し、 制御手段は、ＣＰＵ８０に対応するも、この発明は、上
述の実施例の構成のみに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、 第１図はエンジンの過給装置を示す系統図、第２図はエ
ンジンの側面図、 第３図はエンジンの正面図、 第４図は過給機の断面図、 第５図は可変プーリ手段を示す断面図である。 ８・・・クランク軸　　　　２３・・・増速装置２４・
・・過給機　　　　　５３・・・可変プーリ手段５４・
・・タービンシャフト ６９　・・・駆動伝達装置　　　８Ｏ−ＣＰＬＪ２３・
・虜速装置 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気ターボ過給機を備える一方、エンジン出力軸
   の駆動を該過給機のタービン軸に伝達する駆動伝達装置
   を設け、 上記駆動伝達装置には、可変プーリ手段と、上記過給機
   の回転を増速させる増速手段とを設けると共に、 上記可変プーリ手段の上記エンジン出力軸側に対する上
   記過給機側のプーリ比をエンジン低回転域程小さく設定
   する制御手段を設けた エンジンの過給装置。