JPH0521634Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ターボ過給機に機械式過給機を直列
に配設して、高速低負荷領域の部分負荷に対処す
る過給機付エンジンに関するものである。

従来の技術 従来、２サイクルエンジンには、どちらかとい
うと容量の大きなターボ過給機と遠心式ブロワな
ど機械式過給機とを並列に配設した過給機付エン
ジンがあつた。このような過給機付エンジンは、
低速領域では機械式過給機のみによる過給をし、
中速及び高速領域ではターボ過給機のみを作動さ
せて過給するものであつた。

以下、第３図に基いて従来の過給機付エンジン
を説明すると、１はエンジン、そして、２はター
ボ過給機、３は機械式過給機であつて、これら過
給機をエンジン１に対して並列に配置させたもの
であつた。

そして、始動時などの低速領域ではエンジン１
の駆動力で機械式過給機３を作動させて過給し、
中速領域及び高速領域では容量がどちらかという
と大き目のターボ過給機２を排気ガスで作動させ
て過給していた。

機械式過給機３は、動力伝達機構４によつて伝
達されたエンジン１の回転が変速機構５を介して
変速された駆動力を受けて作動する。

また、ターボ過給機２は、エンジン１よりの排
気ガスでタービン２ａを回転させ、その回転がコ
ンプレツサ２ｂの駆動力となつて作動する。

従つて、第４図のエンジン特性図に示す如く、
エンジンの始動時及び低速領域では、機械式過給
機３を作動させて充填効率が上げられていたが、
中速領域及び高速領域では、機械式過給機３への
駆動力の伝達を変速機構５で切り、機械式過給機
３の作動を停止してターボ過給機２のみによる過
給を行うものであつた。

考案が解決しようとする問題点 ところが、上述した従来の過給機付エンジンに
おいては、エンジンの高速領域になると、ターボ
過給機２で過給圧を上昇させていつても、一定回
転数を境にしてエンジン１の回転が追従できなく
なる。この結果、シリンダ圧を高め、エンジン回
転数に比例した摩擦が増大することになつて、い
くら過給圧を上げてもエンジン摩擦損失が増長さ
れるのみでエンジン効率を下げ、燃費の悪化をも
たらすものとなつた。

また、使用頻度の高い低速領域より中、高速領
域への変換が、機械式過給機３よりターボ過給機
２による過給容量の変換である為、円滑にできな
かつた。

そこで、本考案は、ターボ過給機に機械式過給
機が直列に配設されるようにし、かつ、機械式過
給機に対して切換弁を有した給気バイパス管が配
設されるようにすることによつて、エンジン高速
領域でのエンジン摩擦損失低減、及び機械式過給
機による動力回収を実現して燃費改善をする、過
給機付エンジン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 本考案は、エンジンの排気ガスで回転するター
ビンにより駆動するコンプレツサで過給されるタ
ーボ過給機と、エンジンの回転を動力伝達機構で
伝達し、変速機構を介して駆動される機械式過給
機とを備え、ターボ過給機による過給気が機械式
過給機を通過するようターボ過給機に機械式過給
機を直列に配設し、かつ、切換弁を設置した機械
式過給機に対する給気バイパス管を配設し、さら
に、エンジンの高速低負荷域のときには上記切換
弁を閉鎖状態にして上記ターボ過給機のコンプレ
ツサで圧縮された給気を上記機械式過給機に通す
ようにしたことを特徴とする過給機付エンジンで
ある。

作 用 従つて、ターボ過給機に機械式過給機が直列に
配設され、機械式過給機に対する切換弁を有する
給気バイパス管が配設された過給機付エンジンに
おいて、エンジン始動時及び低速領域では、給気
バイパス管の切換弁を閉鎖状態にし、エンジンの
回転が動力伝達機構及び変速機構を介して伝達さ
れて機械式過給機を駆動させ、また、低速である
為に過給していないターボ過給機を経由して流れ
る給気を該機械式過給機で過給してエンジンに送
る。この過給気はエンジンの回転数に見合つた過
給ができるよう機械式過給機の回転を変速機構で
制御する。

中、高速領域では、給気バイパス管の切換弁を
開放状態にし、機械式過給機が変速機構で回転を
制御させられることにより、ターボ過給機のコン
プレツサの過給圧が機械式過給機による過給圧を
越える迄、給気は機械式過給機経由で過給されて
エンジンに供給される。そして、ターボ過給機の
コンプレツサによる過給圧が機械式過給機の過給
圧を越えると、機械式過給機に圧損を生じ、給気
バイパス管を通つてエンジンに給気される量が増
大し、それによつて高速高負荷領域の過給が行な
われる。

しかし、エンジンの高速領域においては、ター
ボ過給機によつてエンジンの排気量の増加と共に
増々過給圧を上昇させていくことになるが、エン
ジンの回転数はターボ過給機による過給圧に追従
していくことができず、シリンダ圧を大きくする
ことになり、エンジン回転数に比例したエンジン
摩擦損失を増大させることになつて不都合であつ
た。

これを原因としたエンジンの燃費悪化は、低負
荷域ほど大きい。それは、低負荷域ほど出力に対
するエンジンの摩擦損失の割合が大きいためであ
る。さらに、この低負荷域では、燃料に対して空
気は充分存在しているので、過給圧を上昇しても
燃費改善につながらない。つまり、低負荷域で
は、過給圧を上げることはエンジンの摩擦損失を
増大するのみで燃費は悪化することになる。従つ
て、この領域ではかえつて過給圧を下げて、エン
ジンの摩擦損失（ピストンピン部、コンロツド部
等に生じる機械的摩擦損失）を低減すれば、大き
く燃費を改善することが可能となる。

以上から、このような高速低負荷領域では、給
気バイパス管の切換弁を閉鎖状態にし、ターボ過
給機のコンプレツサで圧縮された給気を変速機構
で適性変速比に制御された機械式過給機を通すこ
とによつて減圧させて、シリンダ内圧力を低下さ
せて、エンジン摩擦損失を低減することによつて
燃費が大幅に低減される。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基いて説明す
る。第１図に示す如く、１はエンジン、２はター
ボ過給機、３は機械式過給機であつて、ターボ過
給機２と機械式過給機３とが直列に配設されてい
る。そして、ターボ過給機２と機械式過給機３と
を結ぶ給気通路８の途中から分岐し、かつ、機械
式過給機３とエンジン１とを結ぶ給気通路８の途
中に連通する給気バイパス管７を配設し、該バイ
パス管７の途中には切換弁６を設けてある。

ターボ過給機２は、エンジン１が排出した排気
ガスのエネルギで排気通路９に介装されたタービ
ン２ａを回転させ、この回転を駆動力としてター
ビン２ａと同軸のコンプレツサ２ｂが作動し過給
する。

機械式過給機３は、エンジン１の出力の一部を
利用するもので、動力伝達機構４及び変速機構５
を介して伝達されたエンジン１の回転を駆動力と
して作動する。

なお、８はエンジン１のターボ過給機２より給
気を行うための給気通路であつて、途中に機械式
過給機３が介装されている。またなお、図中１０
は逆止弁である。

従つて、第２図にも示す如く、エンジン始動時
及び低速領域Ａにおいては、エンジン１が低速
で、かつ、高速高負荷領域に耐えれるように大容
量のターボ過給機２が設置されている為、ターボ
過給機２による過給圧は上がらないが給気バイパ
ス管７の切換弁６が閉鎖状態であるので、エンジ
ン１の回転で動力伝達機構４により変速機構５を
介して機械式過給機３が駆動させられて、ターボ
過給機２を経由して流れる給気が過給され、しか
も、変速機構５による変速で、低速低負荷状態よ
り低速高負荷状態までの運転が可能となる。

次に、中速領域への変換には、給気バイパス管
７の切換弁６を開放状態にすることにより、エン
ジン１の排気ガスでコンプレツサ２ｂを駆動して
のターボ過給機２と、変速機構５の変速範囲で過
給圧が変えられる機械式過給機３とで、どちらか
の過給圧が高い過給機により過給され、更に、中
速領域から高速領域Ｂなどでターボ過給機２より
の過給圧が機械式過給機３のそれより高くなる
と、機械式過給機３の圧損で給気は給気バイパス
管７経由へ、より多く流れる。

しかし、エンジンの高速領域において、ターボ
過給機２の過給圧は上がるがエンジンの回転数が
追従できず、シリンダ圧を高くさせてエンジン摩
擦損失が増大されることになる高速低負荷領域Ｃ
では、エンジン摩擦損失がエンジン回転数に比較
して増大するので、給気バイパス管７の切換弁６
を閉鎖状態にすることにより、敢えて、ターボ過
給機２により過給された給気を機械式過給機３に
通して、減圧させる。すなわち、この機械式過給
機３は、変速機構５によつて回転数が適切に制御
されて膨張機として作動するようになつている。
そして、このとき機械式過給機３は膨張機として
作動するため、圧縮機として駆動されるよりもは
るかに小さい駆動力でよく、給気を減圧すること
によつて得られる摩擦損失低減量を減殺するもの
ではない。

考案の効果 以上の結果、本考案は機械式過給機とターボ過
給機を備えることにより、 高速低負荷領域においては、機械式過給機が
変速機構によつて適切回転に制御されて膨張機
として作動し、ターボ過給機のコンプレツサで
圧縮された給気を減圧するため、シリンダ内圧
が低下されて、エンジン摩擦損失を大幅に低減
する。また、このとき、機械式過給機は膨張機
として作動するので、所要駆動力が極めて小さ
くなることから、この領域のエンジン燃費を大
幅に改善する。そして、それに伴い、シリンダ
内の温度及び圧力が余剰の過給圧で高くなつて
しまうところを過給圧の低下で減少させること
ができ、NOxの低減を可能とする。

また、エンジンの回転によつての機械式過給
機の駆動が変速機構を介して行なわれるので、
その変速機構による変速段の幅によつてターボ
過給機への変換にも幅をもたせることができる
ので、円滑かつ容易な変換にできる。

なおまた、機械式過給機の低速域と高速低負
荷域での回転制御は、変速機構によつて簡単に
できる。

などの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の過給機付エンジンの概略図
であり、第２図は、その過給機付エンジンのエン
ジン特性図である。第３図は、従来の過給機付エ
ンジンの概略図であつて、第４図は、そのエンジ
ン特性図である。 １……エンジン、２……ターボ過給機、３……
機械式過給機、４……動力伝達機構、５……変速
機構、６……切換弁、７……給気バイパス管、８
……給気通路、９……排気通路、１０……逆止
弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの排気ガスで回転するタービンにより
   駆動するコンプレツサで過給されるターボ過給機
   と、エンジンの回転を動力伝達機構で伝達し、変
   速機構を介して駆動される機械式過給機とを備
   え、ターボ過給機による過給気が機械式過給機を
   通過するようターボ過給機に機械式過給機を直列
   に配設し、かつ、切換弁を設置した機械式過給機
   に対する給気バイパス管を配設し、さらに、エン
   ジンの高速低負荷域のときには上記切換弁を閉鎖
   状態にして上記ターボ過給機のコンプレツサで圧
   縮された給気を上記機械式過給機に通すようにし
   たことを特徴とする過給機付エンジン。