JPH01163421A - 内燃機関の過給装置 - 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） 本発明は、車両の発進時及び加速時における空気供給量
の応答性を向上させるようにした内燃機関の過給装置に
関するものである。

〈従来の技術〉 近年、車両に使用される内燃機関では過給機が設けられ
、過給によって機関の出力及び燃費性能を向上させるこ
とが多い。

このように過給を行わせる従来の過給機としては、例え
ば特公昭５３−９６５７号公報に示されているように内
燃機関の排気のエネルギで駆動されるタービンによりコ
ンプレッサを駆動させるもの、実開昭５７−７３３２８
号公報に示されているように電動モータによってコンプ
レッサを駆動させるようにしたもの、あるいは特開昭５
７−１８３５２３号公報に示されているように内燃機関
自体によりコンプレッサを機械的に駆動するようにした
ものがある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来の過給機ではいずれも発進時及
び加速時の応答性が悪いという問題があった。即ち、車
両の発進時及び加速時には負荷が急激に増加するために
、この負荷の増加に応じて燃料及び給気を増加させる必
要性がある。

ところで、排気エネルギを駆動源とする排気ターボ過給
機では、給気量を増加するためには排気量を増加しなけ
ればならない。又、排気量を増加させるためには機関出
力を増加させる必要性があるが、発進時及び加速時には
燃料を増加供給しているのみで未だ給気量そのものが増
加していないために、排気エネルギが充分には増加しな
い。

従って、排気ターボ過給機を搭載したものでは車両の発
進時及び加速時における過給機の応答性ひいては機関出
力の応答性を充分に改善できない。

更に、発進時及び加速時の増速状態では、過給機自体が
機関の排気及び給気に対する抵抗となってしまうために
、内燃機関自体の加速性能にも悪影響を及ぼして加速状
態が長びくことによる燃費性能をも低下させることにな
る。

又、電動式の過給機では、給気の応答性はモータの加速
性能に依存するが、この加速性能自体が不充分であり、
しかも、特に発進時にはモータの回転数がゼロから立上
がるために過給機の追従性が悪いという問題点があった
。

更に、コンプレッサを内燃機関自体によって直接機械的
に駆動する方式の過給機においても、内燃機関自体の回
転の立上がりによって給気の応答性が左右されるために
加速応答性がよくないという問題点があった。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであ
り、発進時及び加速時の応答性を向上できる内燃機関の
過給装置を提供することを目的としている。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するために本発明では次のような構成と
している。機関の吸気通路の途中に回転数が一定に制御
されるフライホイール過給機を介装し、該フライホール
過給機の吸入側と吐出側とをバイパス通路で接続してい
る。又、該バイパス通路を流れる空気の流量と前記フラ
イホール過給機を流れる空気の流量との割合を変化させ
て機関に供給される空気の流量を可変制御するコントロ
ールバルブを設ける一方、該コントロールバルブの開度
を制御するバルブアクチュエータを設けている。そして
、機関の回転数を検出して回転数信号を出力する回転セ
ンサと、機関の負荷状態を検出して負荷信号を出力する
負荷センサとを設けると共に、前記回転数信号及び負荷
信号を受けてこれらに対応して予め設定されている最適
過給を行わせる制御信号を前記バルブアクチュエータに
出力する制御手段とを具備することを特徴としている。

〈作用〉 以下、上記手段構成を有する本発明の内燃機関の過給装
置の作用を説明する。

本発明の過給装置においては、機関の吸気通路の途中に
介装したフライホール過給機をバイパスするバイパス通
路を設け、このバイパス通路と吸気通路の分岐点近傍及
び合流点近傍等の適切な場所に設けられたコントロール
バルブにより、バイパス通路を流れる空気の流量とフラ
イホール過給機を流れる空気の流量との割合を可変制御
できる。

フライホール過給機は、フライホイールとフライホイー
ル駆動コイル（増速コイルともいう）からなるフライホ
イール機構によって駆動される過給機であり、その回転
数を検出する回転センサの出力で駆動コイルに供給する
電流を制御して回転数を一定に保つことができ、常に一
定の過給能力を保つことができる。更に、バッテリを電
源として駆動コイルを励磁できるために、機関の始動前
においても一定の過給が可能な状態に維持することがで
きる。

従フて、コントロールバルブの開度を調整することによ
り、バイパス通路側を閉じてフライホイール過給機側を
開くと、フライホイール過給機の回転数により定まる過
給能力を瞬時に発揮させることができる。

逆に、コントロールバルブの開度を調整してバイパス通
路側を開く一方フライホイール過給機側を閉じた場合は
、過給は全く行われず自然吸気のみとなる。そして、バ
ルブ開度を任意の位置に調整することにより、過給の度
合（機関の供給される空気の流量）を任意に設定するこ
とができる。

又、この設定はバルブ開度の設定と同時に達成されるこ
とになるために、過給の応答性が極めて良好になる。

一方、制御手段は回転センサから出力された回転数信号
及び負荷センサから出力された負荷信号を受けて機関の
運転状態を判断し、各運転状態に最適の過給が行われる
ようにバルブアクチュエータに制御信号を出力する。

これは、機関が特定されると該機関の回転数及び負荷の
組合せに対する最適過給量が理論的、実験的に定まるの
で、回転数及び負荷の組合せに対する最適過給量（空気
供給流量）をテーブルとして予め制御手段に持たせてお
くことができることによるものである。

制御手段から出力された制御信号はバルブアクチュエー
タに供給され、バルブアクチュエータはコントロールバ
ルブの開度を可変制御して最適過給を行わせる。尚、こ
のようなバルブ開度の制御は回転数及び負荷の変化に対
して即応的に行われる。

フライホイール過給機は前述のように常に一定の回転数
で駆動されているので、過給の度合（給気量）はコント
ロールバルブの開度の変化に即応する。従って、実際の
空気の供給量がその時点における機関の回転数及び負荷
の変化に即応することになり、車両の発進時及び加速時
の応答性が改善される。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る内燃機関の過給装置の一実施例を
示す概略構成図であり、機関１の給気通路２にフライホ
イール過給機３を介装すると共に、このフライホイール
過給機３の上下流間を接続するバイパス通路４を設けて
いる。前記バイパス通路４と吸気通路２の分岐点には第
１のコントロールバルブ５を設けている。尚、該第１の
コントロールバルブ５は第１のバルブアクチュエータフ
によって両矢印で示されるようにバルブ開度が調節され
る。

同様に、バイパス通路４と吸気通路２の合流点に第２の
コントロールバルブ６を設けており、該第２のコントロ
ールバルブ６を第２のバルブアクチュエータ８によって
両矢印で示されるように開度調節できるようにしている
。尚、前記第１のコントロールバルブ５と第２のコント
ロールバルブ６とは両者同様に開度調整されるものであ
るために、両コントロールバルブ５．６を共通のバルブ
アクチュエータで作動させるものであってもよく、コン
トロールバルブの取付は位置及び数も実施例に限定され
るものではない。

９は負荷センサで、例えばアクセル操作の回転軸にポテ
ンシオメータあるいはエンコーダ等の回転軸を連結して
構成されており、図示しないアクセルペダルの踏み込み
の度合を電気信号として取り出し、これを機関１の負荷
信号として制御手段１１に送り出す。又、回転センサｌ
Ｏは機関の回転数を検出して回転数信号を制御手段１１
に送り出し、温度センサ３３は機関１の潤滑油温又は冷
却水温等のように機関ｌの温度に関連する温度を検出し
て温度信号を制御手段１１に送り出す。

前記制御手段１１には各種運転状態に最適の空気供給量
（最適過給度合）が予めテーブルとして設定されており
、回転センサ１０と負荷センサ９から供給された回転数
信号及び負荷信号に基づいて判断したその時々の運転状
態に対応する制御信号が所定のタイミングで読み出され
て第１のバルブアクチュエータ７及び第２のバルブアク
チュエータ８に送られ、第１のコントロールバルブ５及
び第２のコントロールバルブ６の開度を最適制御する。

ここで、制御手段１１に入力されている回転数信号と負
荷信号の変化に対応して第１のコントロールバルブ５及
び第２のコントロールバルブ６の開度が実際に設定され
るまでの即応性に対する抵抗要素は、各バルブアクチュ
エータ７．８と各コントロールバルブ５．６の慣性及び
摩擦だけであるが、これは充分に小さくすることができ
る。従フて、実質的な遅れを伴なわない殆ど瞬時に近い
即応性を持たせることができる。

一方、機関１が運転されていない状態においてもバッテ
リ等の電源１４から供給されるエネルギによりフライホ
イール過給機３が駆動される。このフライホイール過給
機３の回転数は回転センサ１３により検出され、この検
出信号が制御手段１１にフィードバック供給される。制
御手段１１はフィードバックされた実際の回転数に基づ
いて制御器１２を制御することにより、電源１４からフ
ライホイール過給機３のフライホイール駆動コイルへ供
給される電流を制御してフライホイール過給機３の回転
数を一定に保つ。

次に、前記フライホイール過給機３の具体例を第２図に
基づいて説明する。

ケーシング１５の内部には密閉された空室１８．１７が
形成されており、空室１６にはブロア駆動装置１８を収
納すると共に、空室１７には給気ブロア１９を収納して
いる。空室１６．１７を形成する仕切壁２Ｇ。

２１、２２のうち、仕切壁２０．２１に保持された軸受
２３、２４が駆動軸２５を軸支し、仕切壁２２に設けら
れた軸受２６が駆動軸２５と一体に形成されている給気
ブロア軸２７を軸支している。

前記駆動軸２５にはフライホイール２８を固着しており
、フライホイール２８には回転検出リング２９を取付け
たうえで、前記仕切壁２ｏの内面における前記回転検出
リング２９との対峙位置に回転センサ１３を取付けてい
る。又、空室１６の内周壁３ｏにはフライホール駆動コ
イル３１を設け、該駆動コイル３１と電源１４とを制御
器１２を介して接続している。尚、前記給気ブロア１９
は、例えばルーツブロア等によって構成され、給気ブロ
ア軸２７にはルーツブロア５７）Ｏ−夕３２を固着して
いる。

断る構成になる内燃機関の過給装置において、フライホ
イール駆動コイル３１に電力を供給する電源１４として
は、通常はバッテリが使用されるが、機関１の運転時に
は補機として自動車に搭載されている発電機を電源とし
て使用することもできる。

このように構成された電源１４から制御器１２を介して
フライホイール駆動コイル３１に通電すると、電動モー
タのロータと等価な機能を有するフライホイール２８が
回転する。フライホイール２８の回転数は回転センサ１
３によフて検出され、検出結果は制御手段１１にフィー
ドバック供給される。又、フライホイール駆動コイル３
１への通電は電源１４から制御器１２を介して行われ、
制御器１２は制御手段１１からの指令信号に従って電力
の供給量を制御する。そして、フライホイール２８の回
転数が設定した値になると制御器１２はフライホイール
駆動コイル３１への電力の供給を停止する。又、制御器
１２はフライホイール２８の回転数が設定した回転数以
下になった場合には所定の回転数まで上昇させるために
電力の供給を行う。

すなわち、フライホイール過給機３によれば、フライホ
イール２８に貯えられたエネルギを利用することにより
、僅かな損失を補う電力を供給するだけで常に一定の回
転数で回転させておくことができる。

又、前記のようにしてフライホイール２８が回転すると
、これに伴なって給気ブロア１９が回転し、その回転数
に応じた一定の過給能力を保つことになる。

従って、機関ｌが運転されているか否かに拘らず、制御
手段１１の出力に基づいて第１及び第２のコントロール
バルブ５．６の開度を調整してバイパス通路４を流れる
空気の流量とフライホイール過給機３を流れる空気の流
量との割合を変化させれば機関に実際に供給される空気
の流量（過給の度合）が即座に変化する。

従って、機関ｌの始動時には充分な過給を行わせて燃焼
室の温度を上昇させることによって着火性を向上させて
始動を容易にし、暖機運転中のように白煙が発生する可
能性がある場合はこれを防止できる程度の過給を行わせ
ることができる。

尚、このような始呻性の改善及び白煙の防止を行わせる
ためには、実施例に示したように温度センサ３３を設け
、この温度センサ３３から出力された温度信号を補助的
に使用することによってその制御精度を高くすることが
できる。

又、フライホイール過給機３は機関ｌの運転状態に関係
なく独自に制御でき、しかも、その回転数に応じた過給
能力をもっているために、車両の発進時あるいは加速時
のように機関の負荷が急激に増大する場合においても、
コントロールバルブ５．６の開度を調整するのみで過給
の度合（給気量）を実質的な遅れを伴なうことなく追従
変化させることができる。従って、機関に実際に供給さ
れる空気の流量（過給の度合）がその時点における機関
の回転数及び負荷の変化に即応することになり、車両の
発進時及び加速時の応答性が改善される。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明に係る内燃機関の過給装置に
よれば、機関が運転されているか否かに関係なく一定の
回転数で回転動作できるフライホイール過給機を設け、
このフライホイール過給機を流れる空気の流量とフライ
ホイール過給機をバイパスして流れる空気の流量との割
合を機関の回転数及び負荷に応じて変化させて空気の供
給量（過給の程度）を制御することができる。

従って、機関がいかなる状態で運転されたとしてもその
ときの運転状態に最も適した量の空気が供給されるため
に、従来の過給機に見られた発進時あるいは加速時の応
答性の悪化を予防できると共に、機関の始動性及び白煙
の発生を改善することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の過給装置の一実施例を
示す概略構成図、第２図は同じくフライホイール過給機
の具体例を示す断面図である。 １・・・機関　　　　　　　　　　２・・・吸気通路３
・・・フライホイール過給機　　４・・・バイパス通路
５・・・第１のコントロールバルブ ６・・・第２のコントロールバルブ ７・・・第１のバルブアクチュエータ ８・・・第２のバルブアクチュエータ ９・・・負荷センサ　　　　　　ｌＯ・・・回転センサ
１１・・・制御手段　　　　　　　１２・・・制御器１
３・・・回転センサ　　　　　　１４・・・電源１８・
・・ブロア駆動装置　　　　１９・・・給気ブロア２５
・・・駆動軸　　　　　　　　２７・・・給気ブロア軸
２８・・・フライホイール　　　　２９・・・回転検出
リング３１・・・フライホイール駆動コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の吸気通路に介装した回転数一定制御のフライホィ
   ール過給機と、前記吸気通路のフライホィール過給機の
   吸入側と吐出側との間を接続するバイパス通路と、該バ
   イパス通路を流れる空気の流量と前記フライホィール過
   給機を流れる空気の流量との割合を変化させて機関に供
   給される空気の流量を可変制御するコントロールバルブ
   と、該コントロールバルブの開度を制御するバルブアク
   チュエータと、機関の回転数を検出して回転数信号を出
   力する回転センサと、機関の負荷状態を検出して負荷信
   号を出力する負荷センサと、前記回転数信号及び負荷信
   号を受けてこれらに対応して予め設定されている最適過
   給を行わせる制御信号を前記バルブアクチュエータに出
   力する制御手段とを具備することを特徴とする内燃機関
   の過給装置。