JPH0310348Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、ターボチヤージヤとスーパチヤージ
ヤとを互いに直列に接続して広い動作範囲に亘つ
て好適に過給を行ない得るようにした内燃機関用
２段式過給装置に関する。

〈従来の技術〉 従来より、エンジンの排気流を駆動源とする所
謂ターボチヤージヤと呼ばれる形式の過給機が、
エンジンの出力を増大させるために広く用いられ
ている。更に、広い回転速度範囲に亘つて好適な
過給圧を実現するために、２台の過給機を直列に
接続する方法が知られている。特に、ターボチヤ
ージヤ形式の過給機とエンジンの軸出力を駆動源
とする所謂スーパチヤージヤとを併用した場合、
スーパチヤージヤが比較的低い回転速度から比較
的高い過給圧を発生するので、極めて低速域から
十分な過給効果を達成し得る利点が得られる。ま
た、スーパチヤージヤにクラツチを設け、回転速
度が過大となる高速域に於てはその駆動を切離す
ことができるようにし、かつその際にスーパチヤ
ージヤが吸気通路の流路抵抗とならぬようにその
入口と出口とを連通するバイパス通路に設けられ
たバイパス弁の開度を調整することによつて過給
圧を制御する方法が提案されている。

しかしながら、エンジンの低負荷時には、スー
パチヤージヤによる過給圧効果よりもそれを駆動
することによる機械的損失の方が大きくなり、却
つてエンジンの負担が増加して出力が低下し、燃
費が悪化するという問題が生じる。従つて、この
ような低負荷運転領域に於ても、スーパチヤージ
ヤの駆動を切離すことが望ましい。

他方、バイパス弁の開度制御とスーパーチヤジ
ヤのクラツチの断続制御とは、並列制御されるこ
とが通例であり、バイパス弁に不具合があつた場
合にもクラツチは制御されてしまう。そのため、
例えばバイパス弁が十分に開いていない状態でス
ーパーチヤージヤの回転が停止することがある
と、吸気通路が実質的に閉じられてしまうことと
なり、結局のところ十分な吸気が行なわれなくな
つてしまう事態を生ずる虞れがあつた。

〈考案が解決しようとする問題点〉 そこで本考案は、上述のような従来技術の問題
点に鑑み、エンジンの運転状態に応じてスーパチ
ヤージヤの駆動を切離してエンジンの負担を軽減
し、燃費の低下を防止し得る２段式過給装置に於
けるバイパス通路のバイパス弁に作動不良があつ
た場合にも、エンジンの運転状態を比較的悪化さ
せずに済むような制御手段を提供することを目的
とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的な、本考案によれば、内燃機関
の排気流により駆動される第１の過給機と、該内
燃機関の軸出力により駆動される第２の過給機と
の吸気通路同士を互いに直列に接続してなる内燃
機関用２段式過給装置に於て、前記第２の過給機
が、その吸気通路の出口と入口とを連通するバイ
パス通路と、該バイパス通路の連通度を当該内燃
機関の運転状態に応じて制御すべく前記バイパス
通路内に設けられたバイパス弁と、該バイパス弁
の全開状態を検出するための検出手段と、該過給
機への前記軸出力の供給を断続するクラツチとを
有し、かつ前記検出手段により前記バイパス弁が
全開状態にあることが検出されると前記クラツチ
が解除されることを特徴とする２段式過給装置を
提供することにより達成される。

〈作用〉 このようにすれば、バイパス弁が全開とならな
い限りはスーパーチヤージヤの運転が継続される
こととなる。従つて、バイパス弁が万一閉状態で
膠着した場合にも、吸気通路の連通を確保するこ
とができる。しかも内燃機関の負荷が所定値以下
の時には、バイパス弁を全開しかつクラツチを解
除することによりスーパチヤージヤの駆動が切離
されるので、内燃機関の低負荷時にスーパチヤー
ジヤの駆動損失による出力の低下を防止すること
ができる。

〈実施例〉 以下、本考案の好適実施例を添付の図面につい
て詳しく説明する。

第１図は、本考案に基づく２段式過給装置の全
体を図式的に示している。概略的には、エンジン
１に供給されるべき吸気を過給するために、エア
クリーナ２から導入される吸気を、ターボチヤー
ジヤ３及びその下流側に直列接続されたスーパチ
ヤージヤ４により過給するようになつている。

エアクリーナ２から導入された空気は、ターボ
チヤージヤ３の吸気入口５に導入され、コンプレ
ツサ６により圧縮されて通路１２に送り出され
る。ターボチヤージヤ３のコンプレツサ６は、回
転軸７を介して排気タービン８に連結され、排気
タービン８はエンジン１の排気管９から送り出さ
れる排気ガスにより駆動される。排気ガスは排気
タービン８を駆動した後に排気管１０から排出さ
れることとなるが、必要に応じてウエストゲート
弁１１を開くことにより、排気ガスを排気タービ
ン８をバイパスして排気管１０に送り出すことも
できる。このウエストゲート弁１１はリンク機構
３４を介してダイヤフラムアクチユエータ３５に
接続されており、該アクチユエータは通路３６を
介してコンプレツサ６の下流側の通路１２に接続
されている。

コンプレツサ６の出口に接続された通路１２は
スーパチヤージヤ４の入口に接続されている。ス
ーパチヤージヤ４は、エンジン１の出力軸からベ
ルト１３を介して動力を伝達され、スーパチヤー
ジヤ４側のプーリに付設された電磁クラツチ１４
により、ロータ１５への動力の供給を断続し得る
ようにしてある。スーパチヤージヤ４の出口は通
路１６を介してエンジン１の吸気管１８に至つて
おり、該吸気管内にはスロツトル弁１７及びその
下流側に燃料噴射装置１９が設けられている。

スーパチヤージヤ４の入口通路１２と出口通路
１６とがバイパス通路２０により接続されてお
り、該バイパス通路内にはバイパス弁２１が設け
られている。このバイパス弁２１は、ダイヤフラ
ムアクチユエータ２２の作動端に接続され、該ア
クチユエータは、通路２５、電磁弁２４及び通路
２３を介して、スロツトル弁１７の下流側の吸気
管１８に接続されている。またバイパス弁２１は
別のダイヤフラムアクチユエータ２６の作動端に
も接続されており、該アクチユエータは通路２
９、電磁弁２８及び通路２７を介して、スーパチ
ヤージヤ４の出口通路１６に接続されている。電
磁弁２４，２８はそれぞれ線３０，３１を介して
制御装置３３に接続されている。また制御装置３
３は、線３２を介して、電磁クラツチ１４の断続
をも制御することができる。

電磁クラツチ１４がオンの場合には、電磁弁２
４のソレノイドは、例えばスロツトル弁上流側の
圧P₂′＜760mmHgなる条件により励磁されてダイ
ヤフラムアクチユエータ２２には大気圧が導入さ
れ、P₂′≧760mmHgなる条件により該ソレノイド
が消磁されてダイヤフラムアクチユエータ２２に
はスロツトル弁下流側の吸入負圧P_Bが導入され
る。一方、電磁弁２８のソレノイドは制御装置３
３によりデユーテイ比制御され、バイパス弁２１
を適当な半開状態とし、スーパチヤージヤ４とタ
ーボチヤージヤ３とを併用するモード即ち中速領
域から、ターボチヤージヤ３のみを使用するモー
ド即ち高速領域への移行領域に於ける過給圧の変
化を円滑化する。

またスーパチヤージヤ４のみを使用する低速領
域に於ては、上述したような電磁弁２４，２８の
動作により、バイパス弁２１を適当な開度としス
ロツトル弁開度及びエンジンの回転速度に応じた
過給圧を実現する。このバイパス弁２１の開度
は、電磁弁２８のソレノイドが制御装置３３によ
りデユーテイ比制御されることにより行なわれ
る。制御装置３３には、吸気温度T_A、大気圧P_A、
スロツトル弁開度θ_th、エンジンの回転速度N_e、
スーパチヤージヤの入口側圧P₂、過給圧P₂′、吸
入負圧P_Bなどに相当する信号が取り込まれるよ
うになつており、電磁弁２４，２８の開閉条件を
補正することにより、これらのパラメータの変化
に応じてバイパス弁２１の開度を調節すると共
に、電磁クラツチ１４の断続条件を補正する。

エンジンの負荷が小さく、電磁クラツチ１４を
接続したままエンジンを運転しても充分な過給効
果が得られず、却つてスーパチヤージヤ４の駆動
による機械的損失によつて出力が低下する低負荷
運転領域に於ては、制御装置３３によつて電磁ク
ラツチ１４が解除される。

このような運転領域は、第２図に示すように、
バイパス弁２１の開度状態によつて決定される。
エンジンが過給圧を必要としない低負荷時には、
スロツトル弁１７が全く閉じられているか、また
は僅かに開いた状態であるので、スロツトル弁１
７上流側の過給圧P₂′は比較的小さいがスロツト
ル弁１７下流側の吸入負圧P_Bはかなり大きい。
従つて、電磁弁２４のソレノイドが消磁されてア
クチユエータ２２には吸入負圧P_Bが導入され、
その作動によりバイパス弁２１は全開される。そ
してこのバイパス弁２１の全開状態を制御装置３
３が検出して電磁クラツチ１４を解除する。バイ
パス弁２１の開度は、例えばポテンシヨメータな
どの図示されていないバイパス弁開度センサをバ
イパス弁２１に設けることにより検出することが
できる。また別の実施例に於ては、バイパス弁２
１に接触スイツチを設けて電磁クラツチ１４の解
除を直接に行なうこともできる。

第３図に示されているように、バイパス弁の全
開状態を、スーパチヤージヤ４の出口側圧力
P₂′と入口側圧力P₂との差圧が所定の値△Ｐ以下
であるか否かにより判断して電磁クラツチ１４の
解除を制御することもできる。この値△Ｐにはバ
イパス弁２１の入口と出口との間の圧力損失に相
当する値を選択するのが良い。それぞれ図示され
ていない圧力センサによりP₂′とP₂とを検出し、
その差圧が△Ｐ以下であると電磁クラツチ１４が
オンからオフに解除される。また別の実施例に於
ては、P₂′とP₂との差圧を例えばダイヤフラムア
クチユエータからなる差圧スイツチ（図示せず）
を用いて検出して電磁クラツチ１４の解除を直接
に行なうこともできる。

電磁クラツチ１４は、エンジンの回転数が所定
レベルを越えた場合にも解除される。そうするこ
とにより、ターボチヤージヤ３が充分な過給圧を
発生している場合に、スーパチヤージヤ４が吸気
通路内に於ける流路抵抗となつたり、高速域でそ
の回転速度が過大となつて耐久性の問題を発生し
たりする不都合が解消される。

〈考案の効果〉 このように本考案によれば、スーパチヤージヤ
とターボチヤージヤとを併用した２段式過給装置
に於て、バイパス通路に設けられたバイパス弁の
開度を検出し、この検出信号からバイパス弁が全
開状態にあることが検出された時にのみ電磁クラ
ツチの解除制御を行なうようにすることにより、
バイパス弁が全開していない時にはクラツチが接
続されてスーパーチヤージヤの運転が継続され
る。従つて、バイパス弁が閉状態で膠着した状態
でスーパーチヤージヤが停止して吸気通路を実質
的に閉じてしまうような事態を生ずることを回避
することができる。しかも、エンジンが過給圧を
必要としない低負荷時、あるいは過給圧が過剰に
なる高速時に電磁クラツチが解除されてスーパチ
ヤージヤの駆動が切離されるので、低負荷運転時
に於て燃費の低下を防止できると共に、エンジン
効率を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による２段式過給装置の構成
を図式的に示す線図である。第２図は、本考案に
よる２段式過給装置に於ける電磁クラツチの解除
条件を示すフローチヤートである。第３図は、前
記電磁クラツチの別の解除条件を示すフローチヤ
ートである。 １……エンジン、２……エアクリーナ、３……
ターボチヤージヤ、４……スーパチヤージヤ、５
……入口、６……コンプレツサ、７……回転軸、
８……排気タービン、９，１０……排気管、１１
……ウエストゲート弁、１２……通路、１３……
ベルト、１４……電磁クラツチ、１５……ロー
タ、１６……通路、１７……スロツトル弁、１８
……吸気管、１９……燃料噴射装置、２０……バ
イパス通路、２１……バイパス弁、２２……ダイ
ヤフラムアクチユエータ、２３……通路、２４…
…電磁弁、２５……通路、２６……ダイヤフラム
アクチユエータ、２７……通路、２８……電磁
弁、２９……通路、３０〜３２……線、３３……
制御装置、３４……リンク機構、３５……ダイヤ
フラムアクチユエータ、３６……通路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 内燃機関の排気流により駆動される第１の過給
   機と、該内燃機関の軸出力により駆動される第２
   の過給機との吸気通路同士を互いに直列に接続し
   てなる内燃機関用２段式過給装置に於て、 前記第２の過給機が、その吸気通路の出口と入
   口とを連通するバイパス通路と、該バイパス通路
   の連通度を当該内燃機関の運転状態に応じて制御
   すべく前記バイパス通路内に設けられたバイパス
   弁と、該バイパス弁の全開状態を検出するための
   検出手段と、該過給機への前記軸出力の供給を断
   続するクラツチとを有し、かつ 前記検出手段により前記バイパス弁が全開状態
   にあることが検出されると前記クラツチが解除さ
   れることを特徴とする２段式過給装置。