JPH0396622A - 高過給エンジン - 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］ この発明はターボチャージャ付エンジンに大容量の制動
用空気圧縮機と小容量の過給用空気圧縮機を取付けた高
過給エンジンに関する．［従来の技術１ 近来、燃料の単位重量に対し、より高出力化することで
軽量コンパクトなエンジンを提供し、車両への搭載性を
はじめ各種余裕度を増大すること、相対的に燃料消費率
を低減させることが望まれている． そこで内燃機関にあってはエンジンの高過給化つまり高
正味平均有効圧力化の技術開発が着実に進行しているが
、その高過給化も次の点において制限がある。

■エンジンの出力を同一出力とした場合、低速域でのエ
ンジントルクが小さくなる． ■エンジンブレーキ力、排気ブレーキカが、出力とは相
対的には変化せず小さくなる． ［発明が解決しようとする課題］ そこで本出入は、第３図に示すようにクランク軸ａに遠
心式圧縮６１ｂを取付け、制動時にその遠心式圧ｓｔａ
ｂを作動するだけでクランク軸ａを移動し、エンジンＣ
を制動するブレーキとして利用するようにしたリターダ
（「タービン式ブレーキ」特開昭６３−３０２１５１号
、ｆｌ！！）を提案しているが、この提案は、ターボチ
ャージャ付エンジンの制動力不足を解消できるものの、
ターボチャージャ付エンジンの低速でのトルク不足を解
消できるものではなかった。

この発明は、ターボチャージャ付エンジンの低速でのト
ルク不足と高速での制動力不足を解消することを目的と
する． ［課題を解決するための手段］ この発明は上記目的を達成するために、ターボチャージ
ャ１寸エンジンの駆動軸に入出力自在に２つの出力軸を
取付け、これら出力軸にクラッチで＠続される大容量の
制動用空気圧縮機及び小容量の過給用空気圧縮機をそれ
ぞれ取付けたものである。

［作用］ ターボチャージャ付エンジンの低速時には、上記一方の
軸と制動用空気圧縮機とを断続するクラッチを切り離し
、他方の軸と過給用空気圧ＷＩ機とを＠続するクラッチ
を接続する．すると、過給用空気圧縮機にエンジンの駆
動軸からの動力が伝達され過給用空気圧縮機は上記ター
ボチャージャの過給不足を解消する．ターボチャージャ
の過給性能が充分な中速以上では他方の軸と上記過給用
空気圧ｍａｉｉを断続するクラッチを切離してターボチ
ャージャによる過給を行う．そして、制動時には、上記
過給用空気圧縮機を断続するクラッチを切離して制動用
空気圧ｍ機と一方の軸を断続するクラッチを接続する。

この結果、空気圧縮機は空気を圧縮して吐出し、エンジ
ンの駆動軸のエネルギを消費し、駆動軸を制動する。

［実施例］ 以下、実施例を添付図面に従って説明する。

第１図に本発明に係るコンパウンドエンジンのシステム
図を示す。

図示されるようにエンジン１の吸気ボート２には吸気通
路３が接続され、排気ボートｌ１には排気通８５が接続
されている，ターボチャージャ６は、そのブロワ７が吸
気通路３の上流四に取付けられ、タービン８が排気通路
５の下流に取吋けられる。

また、吸気通路３には、上記ブロワ８より下流に、過給
気を冷却して充填効率を向上させるためのチャージクー
ラ９が取付けられている．そしてエンジン１のクランク
軸１０には、２つの空気圧縮機を別々に作動するための
ミッション装置１１が取付けられる．このミッション装
置１１は、外軸となる中空軸１２内にこれを貫通する内
軸１３が挿入され、その外軸ｌ２及び内軸１３に遊星歯
車式の動力伝達装置１４が取ｆ寸けられて構成される．
具体的には上記内軸１３の一方の貫通部外周面に太陽歯
車ｌ５が取付られ、上記外軸１２にフランジｌ６を介し
て内歯歯車１７が取付けられる。太陽歯車１５と内歯歯
車ｌ７との間には、両者と噛合う複数の遊星歯車１８・
・・が設けられている．各遊星歯車ｌ８・・・のキャリ
ャ１９の軸端には、上記内軸１３と同軸的に配置された
円板形状の第１クラッチ板２０が取付けられ、内軸１３
の他の貫通軸端には、第２クラッチ板２１が取付けられ
る．これら第１及び第２のクラッチ板２０．２１の外周
縁測には、各クラッチ板２０．２１に対してそれぞれ係
脱自在に電磁式の第１及び第２クラッチ２２．２３がそ
れぞれ取付けられている。つまり、第１及び第２クラッ
チ２２．２３は、その係合時に各クラッチ板２０．２１
をそれぞれ制動し、離脱時に各クラッチ仮２０．２１を
それぞれ解放する。また、実施例にあっては上記外軸１
２と上記クランク軸１０とに主に可変プーり２４と可変
ベルト２５とから構成された、いわゆるＣＶＴが取付け
られる。可変プ．−り２４は、■講を持つ１つのプーリ
を軸方向に２つに分割し、分割された一方を他方に対し
て近接・離間させることによって自在にプーり幅を変え
自在に１〜り径を変えるように梢戒される。そのプーり
幅とプーり径の調節は、例えば分割された一方のプ〜り
の背面に形成された油圧室へ供給する油圧の調整によっ
てなされる。そして可変ブーり２４の可変清には、エン
ドレスの駆動ベルトに可変プーリ２４の特定位置の清と
係合する断面をもつ複数のコマ（図示せず）を、ベルト
方向に配設した可変ベルト２５が巻き掛けられる。また
、上記クランク軸１０には、クランク軸１０の一方のブ
ーり２６の背面に一体形成したクラッチ部２７に対して
係脱される電磁式の第３クラッチ２８が一体的に取付け
られている。

さて、上記第１クラッチ板２０の軸芯には、これを貫通
させて上記内軸１３と同軸的に第１翼車軸２９が嵌入さ
れその第ｌクラッチ板２０に固定される．一方、上記第
２クラッチ板２１の軸芯には上記内軸１３と同軸的に第
２翼車軸３０が接続されている．そして第ｌ翼車軸２９
には吐出容量の大きな制動用の第１空気圧縮機３１が、
第２翼車軸３０には、第１空気圧縮機３１に対して吐出
容量の小さな過給用の第２空気圧１縮機３２が取付けら
れる。第１及び第２空気圧縮機３１．３２は、それぞれ
ラジアル形状のケーシング内に回転自在に翼車を収容し
、それら翼車の背面軸芯に各ケーシングを貫通する各翼
車軸２９．３０を一体に取付けて梢成される。第２空気
圧縮機３２の吐出口３３には過給通路３４の一端が接続
され、この過給通路３４の＠端が、上記チャージクーラ
９と上記ターボチャージャ６との間の吸気通路３に流量
制御弁３５を介して接続される。

ところで上記第１及び第２クラッチ２２．２３には、こ
れらを係脱制御するコントローラ（ＣＰＵ）３６が取付
けられている。このコントローラ３６は入力部に、上記
クランク軸１０に取付けられた回転数検出体の回転数を
検出ずる回転数センサ３７からの回転数信号と、上記エ
ンジン１の回転数を制御するアクセルペダル３８に取付
けられてそのアクセルペダル３８の踏込み量の変化を電
気的に検出する可変スライダ等の開度センサ３９からの
アクセル開度信号と、上記ターボチャージャ７による過
給圧と、上記第２空気圧８機３２による過給圧と、車両
のブレーキスイッチ（ブレーキペダルの踏込みによって
ｏｎ、解除によってｏｆｆとなるスイッチまたは、ドラ
イバが手動ｏｎ−ｏｆｆする切換スイッチ等）４０のｏ
ｎ−ｏｆｆ信号を入力されるように構成されると共に、
予め上記エンジン１の負荷（アクセル開度）と回転数に
基づいて決定した制御マップ４１の制御内容が読み込ま
れるように構成される．一方、コン１・ローラ３６の出
力部は、上記第１．第２，第３クラッチ２２，２３．２
８にｏｎ−ｏｆｆ信号を送信するように接続されると共
に、上記流量制御弁３５に開度制御信号を送信するよう
に接続される． 制御マヴグ３６は、上記エンジン１の回転数と負荷とに
基づいてエンジントルクが不足しがちな低速域４２と、
エンジントルクが充分な中速以上の領域４３とに大別し
て形成され、低速域４２を上記第２空気圧縮機３２の使
用域とし、中速以上の領域４３を上記ターボチャージャ
６の使用域とするようにしている． そして、コントローラ３６の演算制御部は、次の制御を
実行するように構或される． この制御は、第２図のフローチャートに示されるように
スタート５０を経た直後のステップ５１で上述の各種信
号を入力ないし読み込み、次の判断５２でアクセルペダ
ル３８が踏み込まれているか否かを判断し、アクセルペ
ダル３８が踏み込まれているときには、判断５３でアク
セルペダル３８のアクセル開度、回転数とを上記制御マ
ヅプ４１に対照させて回転数に対する過給値が上記第２
空気圧ｍｎの使用域、つまり低速域４２内が、使用域外
かを判断する．即ち判断５３でエンジン１がエンジント
ルクが不足しがちな低速域４２で使用されていると判断
された時にはステップ５４で第３クラッチ２８をＯｎ、
ステップ５５で第１クラッチ２２をＯｎとし、さらにス
テッ１５６で予め決定された弁開度に上記流量制御弁３
５を作動する．判断５３でエンジントルクが充分な使用
ｇｎ域、つまり、エンジンが中速以上の領域４３で使用
されている時には、ステップ５７で第３クラッチ２８を
ｏｆｆ、ステップ５８で第１クラッチ２２をｏｆｆとし
て上記ステップ５６に進み予め決定された弁開度に上記
流量制御弁３５を作動する。一方、上記判断５２でアク
セルベダル３８が踏み込まれていない場合には、判断５
９に進み、ブレーキスイッチ４０のｏｎ−ｏｆｆで車両
の制動時を判断する。そしてこの判断５９でブレーキス
イッチ４０がＯｎである場合は制動時であるとしてステ
ップ６０で第３クラッチ２８をＯｎとし、ステンプ６１
で第２クラッチ２３をｏｎとする．次に実施例の作用を
説明する。

エンジン１がスタートされた時にコントローラ３６には
、ブレーキスイッチ４０のｏｎ−ｏｆｆ、エンジン回転
数、エンジン負荷、アクセル開度、ブロワ８より下流の
過給圧及び流量制御弁３５より上流の過給圧とが入力さ
れ、制御マップ４１の制御内容が入力される．コントロ
ーラ３６は、それら入力値と制御マップ４１とを対照し
て現時点の運転状態を判断して上記第１〜第３クラッチ
２２，２３．２８をｏｎ−ｏｆｆ制御する。

つまり、ブレーキを使用しない通常の運転状態でアクセ
ルペダル３８が踏み込まれ、エンジンｌの使用域が、検
出された回転数と負荷とから制御マップ４１の低速域４
２であると診断した場合は、第３クラッチ２８及び第１
クラッチ２２をｏｎとして第１クラッチ板２０を固定し
、第２クラヅチ２３をｏｆｆとする。この結果、各キャ
リア軸１９が固定となり、上記クランク軸１０から可変
プーり２４及び可変ベルト２５を介して入力された動力
は、外軸１２を駆動して内歯歯車１７を駆動し、遊星歯
車１８を介して太陽歯車１５を駆動する．太陽歯車１５
は、第２翼車軸３０を駆動し翼車を回転駆動する。つま
り、ミッション装置１１によって増速された回転数で翼
車が回転駆動され、圧縮空気が過給気として過給通路３
４へ連続供給される。この時、コントローラ３６は上記
各種の入力値を上記制御マップ４１に対照させて回転数
と負荷とに対してターボチャージャ６が不足する過給値
を算出し、その算出値に対して上記第２空気圧縮機３２
による過給量を決定し、その決定値に基づいて上記流量
制御弁３５の開度を決定し７作動制御する。したがって
、低速域４２でのトルク不足はその回転数と負荷とに応
じて解消される。一方、エンジントルクが充分な中速ト
ルク以上の領域４３では、ターボチャージャ６の過給能
力は充分になるから第２空気圧ＷＪｆｉ３２による過給
を必要としない．したがってコントローラ３６は、中速
以上の使用域４３では、第３クラッチ２８及び第２クラ
ッチ２３をｏｆｆとして上記ミッション装置１１への駆
動力を断つ。

制動時は上記回転数と負荷とは燕関係に、ブレーキスイ
ッチ４０のｏｆｆで判定し、このような場合は、上記第
１クラッチ２２をｏｎ、第２クラッチ２３をｏｆｆ、第
３クラッチ２８をＯｎとする．この結果、第２クラッチ
板２ｌ及び第２翼車軸３０が固定され、クランク軸ｌＯ
からの入力は、内歯歯車１７を介して遊星歯車１８に伝
達される．遊星歯車１８は第１クラッチ板２０及び第１
翼車軸２９を回転させ、増速された回転数で翼車を回転
させる。この結果、圧縮空気容量に応じてクランク軸１
０のエネルギが消費され、クランク軸１０が制動される
．したがって、エンジン１は制動され車両が制動される
．ところで、上記コントローラ３６は、上記制御マップ
４１に基づいて上記ＣＶＴの油圧室の油一圧を調整し、
上記第ｌ及び第２の空気圧縮ｆｉ３１．３２の過給能力
及び制動能力を決定する，なお、上記第１空気圧縮機３
１の吸込口６２に絞り弁を設け、絞り弁の開度調整によ
って制動力を可変させることも可能である．また、上記
クランク軸１０から上記外軸１２へ回転駆動力を伝達す
る手段は、上記ＣＶＴに限定されるものではなく、チェ
ンとスグロゲヅト、ギヤトレーンでも可能である。そし
て、上記遊星歯車式の動力伝達装置を使用せずに、上記
第１，第２翼車軸２９．３０を、増遠可能なチェンとス
プロゲット、ギヤトレーンギャ等で上記クランク軸に別
々に連結し、これらを別々のクラッチで断続させること
も当然可能であり、また、上記空気圧’ｆｊ５Ｎは遠心
式圧縮機に限らずルーツ、リショルム形過給機であって
も構わない。

［発明の効果〕 以上説明したことから明らかなようにこの発明によれば
ターボチャージャー付エンジンの低速でのトルク不足、
高速での制動力不足を解消できるという優れた効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適一実施例を示す構成図、第２図
はコントローラの制御内容を示すフローチャート、第３
図は関連技術を示す構或図である。 図中、１はエンジン、６はターボチャージャ、１０は駆
動軸としてのクランク軸、２２．２３はクラッチ、２９
．３０は出力軸としての第１第２翼車軸、 ３ １は制動用の空気圧ｍ機、 ３２は 過給用の空気圧縮機である．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ターボチャージャ付エンジンの駆動軸に入出力自在
   に２つの出力軸を取付け、これら出力軸にクラッチで断
   続される大容量の制動用空気圧縮機及び小容量の過給用
   空気圧縮機をそれぞれ取付けたことを特徴とする高過給
   エンジン。