JPH0144745Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、機械駆動式の過給機を備えた内燃機
関における過給圧制御装置に関する。

従来の技術 一般にスーパチヤージヤと呼ばれる機械駆動式
過給機は、内燃機関の吸気通路にルーツ型、ベー
ン型等の容積型ポンプを備えている。これらのポ
ンプはその内部にロータを有し、これらのロータ
の内燃機関の出力軸にプーリおよびベルトを介し
て連結されていて、エンジン駆動力によりロータ
が回転することにより、エンジンに導入される吸
気が過給されるのである。この種の機械駆動式過
給機は、エンジンの回転数に対応した回転数で回
転されるので、過給圧が排気タービン式過給機の
ように排気圧に影響されず、従つてエンジン回転
数に対応した過給圧が得られるという利点があ
る。

しかしながら、このような機械駆動式過給機を
装備したエンジンにあつては、過給圧がエンジン
回転数に対応するとはいつても、容積型ポンプを
使用して過給している為、空気密度が薄くなる高
地では吸入空気の質量が低下し、エンジンの出力
が低下するという問題があつた。高地でのエンジ
ンの出力を向上させようとして過給圧を高めに設
定すると、低地では過給圧が過大になりすぎ、及
入効果が向上する反面実圧縮比も高くなり、ノツ
キングの影響で出力アツプが実質上望めないとい
う問題がある。

なお、過過給を防止するために、エンジンの吸
気通路に過給機をバイパスする通路を設け、この
バイパス路にエンジン負荷に応じて開閉するバイ
パス弁を設け、エンジンの運転条件に応じて過給
圧を制御するようにした過給圧制御装置が提案さ
れている（例えば特公昭41−8081号）。しかしな
がら、この種の過給圧制御装置は、空気密度の薄
い高地におけるエンジンの出力アツプを補償する
ものではなく、また断熱圧縮された高温の吸入空
気を吸入側にバイパスして再度過給する為、吸気
の温度上昇が大きくノツキングを生じやすくな
り、出力ダウンにつながるおそれもある。

考案が解決しようとする問題点 本考案は、機械駆動式過給機において、ポンプ
の吐出吸入空気質量を平（低）地と高地とで同じ
になるようにポンプの吐出容積を可変にすること
により、平地と高地の、空気密度差によるエンジ
ンの出力ダウンを防止するものである。

問題点を解決するための手段 上記のような問題を解決するために、本考案で
は、内燃機関の吸気通路に容積型の過給ポンプを
設け、一端が該ポンプのハウジングに開口しかつ
他端が過給ポンプ上流の吸気通路に連通するバイ
パス通路を設け、過給ポンプのロータの回転の一
定期間、該バイパス通路がポンプハウジング内の
ポンプ室を介して過給ポンプ吐出口に連通するよ
うにし、該バイパス通路に大気圧を感知して作動
する制御弁を配置し、バイパス通路を低地では開
き高地では閉じるようにしたことを特徴とする内
燃機関の過給圧制御装置が提供される。過給ポン
プは要求吸入空気容積が多い高地仕様を用いる。
そのままでは平地で過々給（過剰吸入空気質量）
となりノツキングによつて出力低下をおこすの
で、制御弁を開き、吐出（断熱圧縮）前の吸入空
気の一部を吸入側にバイパスして吐出容積を減ら
し、過々給を防ぐ。尚、本考案の装置は、従来か
らある吐出側から吸入側にバイパスする装置とは
異なり、断熱圧縮後の高温の吸入空気をバイパス
するのではなく、過給ポンプのハウジング部から
吐出（断熱圧縮）前の低温の吸入空気をバイパス
するので、吸入空気の温度上昇による弊害はな
い。

実施例 以下、添付図面を参照し本考案の実施例につい
て詳細に説明する。

第１図において、１はエンジン本体、２はエア
クリーナ、３はエアフローメータ、４はスロツト
ル弁、５はルーツポンプから成る過給機、６は燃
料インジエクタ、７はエンジンのクランクシヤフ
トに取付けられたプーリ、８は過給機に取付けら
れたプーリ、９はベルトである。

吸入空気はエアクリーナ２から流入し、エアフ
ローメータ３で計量され、スロツトル弁４で空気
量を調整され、過給機５で過給された後、吸入空
気量に応じて燃料インジエクタ６から噴射された
燃料と混合されて、エンジン１に流入する。吸入
空気を過給する機械駆動式過給機５は、第２ａ図
〜第２ｂ図に詳しく示すように、ルーツポンプ式
過給機であつて、ハウジング２１のポンプ室２３
内でルーツ型の一対のロータ２０が回転してポン
プ作用をすることにより吸入空気を過給するもの
である。過給機５は、そのプーリ８、ベルト９お
よびクランクシヤフトのプーリ７を介してエンジ
ン１のクランクシヤフトに連結されており、エン
ジン回転数に対応した回転数で回転される。しか
しながら、過給機５のプーリ８に適切なクラツチ
（図示せず）を設け、エンジン１から過給機５へ
の駆動力を適宜断続させてもよい。

本考案では、バイパス通路１１を設け、その一
端を過給機５のハウジング２１からポンプ室２３
に開口し、他端を過給機５とその上流のスロツト
ル弁との間の吸気通路部分３０ａに接続する。そ
して、後に詳しく説明するように、過給機５のロ
ータ２０の回転の一定期間、バイパス通路１１が
ポンプハウジング２１のポンプ室２３を介してポ
ンプ吐出口２５に連通するようにする（第２ｃ
図）。

第１図および第２ａ図に示すように、バイパス
通路１１にはベローズ１０で開閉される開閉弁１
４が設けられている。このベローズ１０は大気圧
の変化により伸縮する。すなわち、高地のように
大気圧が低い所では膨張しており、また低地のよ
うに大気圧が高い所では縮少している。ベローズ
１０は図示のようにリンク１２を介して開閉弁１
４に連結されており、スプリング１３によりこの
リンク１２の動きを規制するようにしている。従
つて、大気圧の高い低地では、第２図に示すよう
に、ベローズ１０は縮少していてスプリング１３
の張力により開閉弁１４を開いているが、大気圧
の低い高地ではベローズ１０が膨張しスプリング
１３の張力に抗してリンク１２を動かしめ、これ
により開閉弁１４を閉じるように構成されてい
る。

低地においてベローズ１０が縮少している状態
であつて、バイパス通路１１の開閉弁１９が開い
ている時の作用について第２ａ図〜第２ｄ図を参
照して説明する。これらの図において、過給機５
の上流側のロータ２０は図示のように時計方向に
回転し、順次第２ａ図、第２ｂ図、第２ｃ図、第
２ｄ図の位置となる。ロータ２０が第２ａ図の位
置にある時、吸入空気はロータ２０とハウジング
２１間のポンプ室２３に図の矢印方向に吸入され
る。次にロータ２０は時計方向に回転し、第２ｂ
図の位置となる。従つて、第２ｂ図は、ロータ２
０が吸入空気を吐出口２５側に吐出する直前の行
程を示したものである。ここでの吸入空気はまだ
断熱圧縮を受けていないので、その吸入空気温
（Tin）は低い。次に、ロータ２０は第２ｃ図の
位置へ進む。第２ｃ図は吸入空気が吐出口２５側
へ吐出されだした直前のロータ２０の位置を示す
ものである。吐出口２５側の圧力（Pout）が、
ロータ２０とハウジング２１間のポンプ室２３内
の吸入空気圧力（Pin）より高い為、ロータ２０
がバイパス通路１１のハウジング開口部１１ａを
通過するまでの間、これから吐出されようとする
吸入空気の一部は、バイパス通路１１を経て過給
機５の上流の吸気通路３０ａに押しもどされる。
次に、第２ｄ図はロータ２０がバイパス通路１１
のハウジング開口部１１ａを通過した直後の位置
を示したもので、ロータ２０とハウジング２１と
でもつて吐出側と吸入側が遮断される。これによ
つて、吸入空気は吸入側（上流側）に押しもどさ
れなくなるので吐出口２５側に吐出され、過給さ
れる。すなわち、本考案では、バイパス通路１１
の開閉によつて、過給ポンプ５の実吐出容積を増
減させるもので、可変容量ポンプ、可変増速（プ
ーリ）比ポンプと同じ効果を得ることができ、平
地においてはポンプの吐出容積より少ない吸入空
気容積を吐出するので、平地での過々給（過剰吸
入空気質量）がなくなり、また、高地では開閉弁
を閉じてポンプの吐出容積がそのまま吐出される
ので、高地に適した吐出が得られる。

また、第２ａ図〜第２ｄ図において、吸入側の
圧力（Pin）の作用する図の斜線の領域は断熱圧
縮が行なわれる前の吸入空気の領域を示し、その
吸入空気温（Tin）は低い。一方、吐出側の過給
圧力（Pout）の作用している図の多数の点で示
した領域は断熱圧縮の行なわれた領域であつて、
その温度（Tout）は比較的高い。従つて、第２
ｃ図において、バイパス通路１１より吸気通路３
０ａへ戻される吸入空気は図示のように比較的温
度が低いものである。

第３図および第４図は従来の容積ポンプ式の過
給装置（低地と高地とで切替えによる過給圧制御
装置を行なわないもの）と本考案の過給圧制御装
置との、ポンプが吐出する吸入空気容積（第３
図）およびポンプが吐出する吸入空気質量（第４
図）を比較したグラフである。第３図および第４
図において、従来例は従来の過給装置で低地側で
最適吸入空気容積、および最適吸入空気質量を得
るように設定したものである。図示のように、従
来例では、ポンプが容積型であるので、吸入空気
容積は低地と高地とで同じである（第３図）。従
つて、空気密度の薄い高地では吸入空気質量が減
じ（第４図）、エンジンの出力が低下する。本考
案においては、過給ポンプの容量を高地側に設定
しておく。そして、開閉弁１４によりバイパス通
路１１を開いた時の過給ポンプの容量を低地側に
設定しておく。従つて、本考案によれば、低地で
はバイパス通路１１が開くので、従来装置と同じ
吸入空気容積となり、高地ではバイパス通路１１
が閉じるので、吸入空気容積は従来装置よりも増
加する（第３図）。従つて、空気密度の薄い高地
においても、低地と同じ吸入空気質量が得られ
（第４図）、ンジンの出力が低下するおそれはな
い。

第５図は従来の過給装置と本考案におけるエン
ジン回転数とトルクとの関係を示したグラフであ
る。前述のように本考案では低地、高地ともポン
プが吐出する吸入空気質量は同じであるので（第
４図）、低地と高地とでトルクの差はないが、従
来この過給装置では高地でトルクが著しく減少す
る。なお、第５図においてA₁，A₂は、過給機の
吸入側と吐出側との間にバイパス弁を有するバイ
パス通路を設けた従来の装置（例えば、特開昭56
−167817号）を用い、高地ではバイパス弁を閉じ
A₁、低地ではバイパス弁を開くA₂ようにした場
合の特性を示したものであるが、この場合は低地
側において断熱圧縮後の高温の吸入空気を再度過
給するので、吐出側の吸入空気温が高くなりノツ
キングが発生しやすい状態となり、その結果出力
（トルク）A₁からA₂へ低下する原因となる。

考案の効果 本考案によれば、容積型ポンプの吐出吸入空気
質量が低地と高地で同じになるようにポンプの吐
出容積を可変としているので、高地において空気
密度が薄くなることによる出力の低下を防止する
ことができる。また、本考案によれば、低地側で
は、断熱圧縮（吐出）前の吸入空気をポンプハウ
ジングより吸入口の上流にバイパスさせるので、
バイパスによる吸気温の温度上昇がなく、ノツキ
ングが発生しにくくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の過給圧制御装置を示す図、第
２ａ図〜第２ｄ図は過給ポンプの作用を説明する
図、第３図および第４図は従来の装置と本考案の
装置の、ポンプが吐出する吸入空気容積および吸
入空気質量を比較して示したグラフ、第５図は従
来の装置と本考案の装置のエンジンの出力（トル
ク）を比較して示したグラフである。 １……エンジン本体、５……過給ポンプ、１０
……ベローズ、１１……バイパス通路、１９……
開閉弁、２０……ロータ、２１……ハウジング、
２３……ポンプ室、２５……吐出口、３０ａ……
吸気通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の吸気通路３０ａ，３０ｂに機械駆動
   式の容積型過給ポンプ５を設け、一端が該ポンプ
   のハウジング２１に開口しかつ他端が過給ポンプ
   上流の吸気通路３０ａに連通するバイパス通路１
   １を設け、過給ポンプのロータ２０の回転の一定
   期間、該バイパス通路１１がポンプハウジング内
   のポンプ室２３を介して過給ポンプ吐出口２５に
   連通するようにし、該バイパス通路１１に大気圧
   を感知して作動する制御弁１０，１９を配置し、
   バイパス通路１１を低地では開き、高地では閉じ
   るようにしたことを特徴とする内燃機関の過給圧
   制御装置。