JPH0526926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジン吸気系に、エンジン出力軸
により機械的に駆動される容積型過給機を備えて
なる、エンジンの過給装置に関するものである。

（従来技術） エンジンの過給装置のなかには、エンジン吸気
系に装備される過給機として、エンジン出力軸に
より機械的に駆動されるいわゆるスーパチヤージ
ヤ式のものがある。

このような過給装置にあつては、過給機の回転
数が必然的にエンジン出力軸の回転数に対応した
ものとされるが、このエンジン出力軸に対する過
給機の回転比を切替えることが要求される場合が
ある。すなわち、例えばエンジン低回転域での過
給を十分に行なおうとすれば、エンジン出力軸に
対する過給機の回転比を十分に大きくすること、
すなわちエンジン出力軸の回転数に比して過給機
の回転数を大きくすることが望まれる反面、エン
ジン高回転域での過給機の過回転を防止しようと
すれば、上記回転比を小さくすることが望まれる
ものである。

このような観点から、エンジン出力軸から過給
機への動力伝達経路に、エンジン出力軸に対する
過給機の回転比を切替える回転比切替装置を設け
て、エンジン低回転域ではこの回転比回転比を大
きく（例えばＮ倍）する一方、エンジン高回転域
ではこの回転比を小さく（例えばＮ／２倍）とす
るようなことが考えられる。

ところで、機械的に駆動される過給機として、
例えばベーン式等の容積型でかつ１回転当りの吐
出回数が複数回とされる回転式の過給機が一般に
用いられており、この容積型過給機を用いた場合
にあつては、回転比を単に変更しただけでは、エ
ンジン吸入工程毎における過給気量に変動を生じ
て、エンジンの円滑な運転を行なう上で問題を生
じてしまうおそれがある。すなわち、容積型過給
機は、その回転に応じて吸入、吐出の工程を繰返
すため、吐出された過給気は脈動を生じており、
したがつて、この脈動の周期を無視して上記回転
比を変更した場合、エンジンのある吸入工程では
比較的多量の過給気が供給される一方、次の吸入
工程では比較的少量の過給気しか供給されないと
いうような事態を生じ、このためエンジンの円滑
な運転が阻害され特に定常運転域でのドライバビ
リテイが悪化してしまうこととなる。

なお、実開昭57−109228号公報には、エンジン
出力軸から過給機への動力伝達経路に、電磁クラ
ツチを設けて回転比を切替えるようにしたものが
開示されているが、これは、スロツトルバルブの
開度に応じて過給機のエンジン出力軸に対する回
転比を変更することにより、スロツトルバルブ全
開付近での過給効果（軸トルク）の滑らかな変化
を得ようとしたもので、前述のような問題点を解
決しようとするものではない （発明の目的） 本発明は以上のような事情を勘案してなされた
もので、エンジン出力軸により機械的に駆動され
る容積型過給機により過給するものにおいて、エ
ンジン出力軸に対する過給機の回転比を切替える
ようにした場合であつても、該過給機から吐出さ
れる過給気の脈動を補償して、エンジンの円滑な
運転を確保できるようにしたエンジンの過給装置
を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、過給気の吐出回数がエンジンの吸入
回数の整数倍となるようにされていれば、過給機
の脈動の影響を受けることなく、エンジンの吸入
工程毎に同じ量の過給気すなわち当該脈動の１周
期当りの過給気を整数倍した量の過給気が吸入さ
れる、という点に着目してなされたものである。

具体的には、エンジン出力軸から過給機への動
力伝達経路に、エンジン出力軸に対する過給機の
回転比を切替える回転比切替装置を設けて、該回
転比切替装置により、過給機の吐出回数がエンジ
ンの吸入回数の整数倍となるような条件を満足さ
せながら上記回転比を切替えるようにしてある。
すなわち、例えばエンジン低回転域で上記回転比
がn₁とされ、エンジン高回転域で上記回転比がn₂
（n₁＞n₂）とされて、回転比が２段階で切替えら
れる場合に、過給機の吐出回数がエンジンの吸入
回数の整数倍となるような関係を当該回転比n₁，
n₂が共に満足させるものである。

このような構成とすることにより、エンジンの
定常運転状態では、エンジンの一の吸入工程にお
いて、脈動を有する過給気のＮ周期（Ｎは整数）
分に相当する過給気が吸入されると共に、エンジ
ンの次の吸入工程においても同じようにＮ周期分
の過給気が吸入されることとなるが、このＮ周期
分の過給気は常に一定であるため、エンジンの各
吸入工程毎に同じ量の過給気が供給されることと
なる。

（実施例） 第１図において、１はエンジン本体で、該エン
ジン本体１は、実施例では、シリンダ２内におけ
るピストン３の往復動により、連接棒４を介して
エンジン出力軸としてのクランク軸５を回転駆動
する往復動型のものとされている。

前記シリンダ２とピストン３とによつて画成さ
れた燃焼室６の上部には、主吸気ポート７、排気
ポート８の他、過給ポート９が開口され、主吸気
ポート７は主吸気弁１０により、排気ポート８は
排気弁１１により、図示を略すタイミングカムを
介して、それぞれクランク軸５の回転に同期して
周知のタイミングで開閉されるようになつてい
る。また、過給ポート９は、過給弁１２により開
閉されるようになつており、該過給弁１２は、タ
インミングカム１３によつて、クランク軸５の回
転に同期して、主吸気弁１０の閉弁時期直前より
開弁されかつ圧縮工程の途中で閉弁されるように
なつている。

前記主吸気ポート７は、主吸気通路１４を介し
てエアクリーナ１５に接続され、該主吸気通路１
４には、上流側（エアクリーナ１５側）より順
次、エアフローメータ１６、主スロツトルバルブ
１７が配設されている。また、前記過給ポート９
は、過給通路１８を介して、エアフローメータ１
６の下流でかつ主スロツトルバルブ１７の上流に
おいて主吸気通路１４に接続され、該過給通路１
８には、その上流側より順次、容積型（実施例で
はベーン式）の過給機１９、水冷式あるいは空冷
式のインタクーラ２０、副スロツトルバルブ２１
が配設されている。この副スロツトルバルブ２１
は、主スロツトルバルブ１７と連動されて、該主
スロツトルバルブ１７が所定の設定開度以上の高
負荷となつたときに開弁し始めるようにされてい
る。

前記過給通路１８には、リリーフ通路２２が設
けられている。このリリーフ通路２２は、その上
流端が過給機１９の直上流側に、またその下流端
がインタクーラ２０と副スロツトルバルブ２１と
の間において、それぞれ過給通路１８に開口さ
れ、このようなリリーフ通路２２にはリリーフバ
ルブ２３が接続されている。これにより、過給機
１９下流側の圧力すなわち過給圧が所定の設定値
以上になると、リリーフバルブ２３が開いて過給
気をリリーフするようになつている。また、過給
通路１８と主吸気通路１４とは、小径のエアブリ
ード通路２４により連通されている。このエアブ
リード通路２４は、その一端が過給機１９とイン
タクーラ２０との間において過給通路１８に開口
され、その他端が主スロツトルバルブ１７の下流
側において主吸気通路１４に開口されている。そ
して、このエアブリード通路２４の主吸気通路１
４に対する合流部分には燃料噴射弁２５が設けら
れ、該燃料噴射弁２５から噴射された燃料に対し
て、エアブリード通路２４からのブリードエアが
供給されて、燃料の霧化促進が図られるようにな
つている。

前記過給機１９は、クランク軸５により機械的
に駆動されるもので、実施例では、ベーン式とさ
れている。すなわち、過給機１９は、１回転当り
複数回の吐出回数を有する回転式の容積型とされ
ている。この過給機１９は、第２図にも示すよう
に、クランク軸５に設けたプーリ２６（あるいは
プーリ２７）、タイミングベルト等の巻掛媒介節
２８（あるいは２９）、それぞれ過給機１９の駆
動軸１９ａに対して設けられたプーリ３０、電磁
クラツチ３１を介して、動力伝達が行なわれるよ
うになつている。すなわち、実施例では、クラン
ク軸５に対する過給機１９の回転比を２段階に切
替えるようにしてあり、このため、クランク軸５
には互いに径の異なる２つのプーリ２６，２７が
設けられ、これに対応して巻掛媒介節２８，２９
が２本とされると共に、プーリ３０には２つの巻
掛部３０ａ，３０ｂを有するものとされている。
勿論、径の大きいプーリ２６がエンジンの低回転
域用であり、径の小さいプーリ２７がエンジンの
高回転域用とされ、エンジ回転数に応じてこの両
プーリ２６，２７の切替えを行なうため、実施例
ではワンウエイクラツチ３２と遠心クラツチ３３
とが用いられている。

前記ワンウエイクラツチ３２、遠心クラツチ３
３について説明すると、径の小さいプーリ２７は
ワンウエイクラツチ３２を介してクランク軸５に
取付けられ、これにより、プーリ２７の回転数が
クランク軸５の回転数よりも大きいときは該両者
２７と５とが相対回転（遊転）し、逆にクランク
軸５の回転数がプーリ２７の回転数よりも大きい
ときは、クランク軸５によりプーリ２７が一体回
転されるようになつている。また、遠心クラツチ
３３は、径の大きいプーリ２６に対して設けられ
ており、この遠心クラツチ３３は、軸受３９を介
してクランク軸５に回転自在に保持されたプーリ
２６に形成されたクラツチドラム３４と、クラン
ク軸５に揺動自在に保持された一対の揺動レバー
３５と、該一対の揺動レバー３５の各一端部に設
けられて上記クラツチドラム３４に離接されるク
ラツチ片３６と、揺動レバー３５の各他端部に設
けられたフライウエイト３７と、クラツチ片３６
をクラツチドラム３３に接触するように付勢する
クラツチスプリング３８と、から構成されてい
る。そして、エンジンが低回転域のときは、クラ
ツチスプリング３８の付勢力によりクラツチ片３
６がクラツチドラム３４に接触されて、プーリ２
６とクランク軸５とが一体回転され、エンジン回
転数が所定の設定回転数以上の高回転域になる
と、フライウエイト３７に作用する遠心力によ
り、クラツチスプリング３８に抗してクラツチ片
３６がクラツチドラム３４から離間されるように
なつている。

このように、クランク軸５が上記設定回転数以
下の低回転域のときは、クランク軸５と大径のプ
ーリ２６とが一体回転されているので、プーリ２
７がクランク軸５よりも高速で回転されるため、
該プーリ２７とクランク軸５とは単に相対回転す
るのみであり、したがつて、、クランク軸５に対
する過給機１９の回転比n₁は大とされる（このと
きの回転比n₁は、プーリ２６の径をプーリ３０の
径で除したものである）。また、クランク軸５が
上記設定回転数以上の高回転域では、遠心クラツ
チ３３が切れるため、クランク軸５の回転は、プ
ーリ２７を介して過給機１９へ伝達されることに
なり、このときのクランク軸５に対する過給機１
９の回転比n₂は小とされる（このときの回転比n₂
は、プーリ２７の径をプーリ３０の径で除したも
のであり、実施例では2n₂＝n₁としてある）。

前記２つの回転比n₁，n₂は共に、エンジンの吸
入回数に対して、過給機１９の吐出回数が整数倍
となるように設定されている。すなわち、実施例
では、エンジン本体１が４サイクルとされている
ので、単純に単気筒ということを想定すれば、ク
ランク軸５の２回転当り１回だけ過給弁１２が開
くことになるが、この過給弁１２の１回の開時期
に、過給機１９の吐出回数が１、２、３…という
ような整数倍となるように、n₁，n₂という回転比
が設定されている。このようなn₁，n₂の設定は、
クランク軸５の１回転当りの吸入回数と、過給機
１９の１回転当りの吐出回数とを知ることによ
り、計算によつて容易に得られるものである。

第１図中４０はコントロールユニツトで、該コ
ントロールユニツト４０には、エアフローメータ
１６に接続されたポテンシヨメータ等のセンサ４
１からの吸入空気量信号S₁、エンジン回転数（ク
ランク軸５の回転数）センサ４２からのエンジ回
転数信号S₂、副スロツトルバルブ２１が開き始め
たことを検出するスロツトルセンサ４３からの負
荷信号S₃が入力されるようになつており、コント
ロールユニツト４０からは、燃料噴射弁２５、電
磁クラツチ３１に出力される。この燃料噴射弁２
５に対する制御信号は燃料噴射量に対応したもの
で、吸入空気信号S₁とエンジン回転数信号S₂とに
基づいて出力されるものである。また、電磁クラ
ツチ３１に対する制御信号は、負荷信号S₃に基づ
いて、設定負荷以上の高負荷になつたときに、電
磁クラツチ３１を接続する（過給機１９を駆動す
る）ものとされている。

以上のような構成において、エンジン負荷が設
定負荷以上の低負荷時には、電磁クラツチ３１が
切断されているため過給は行なわれず、吸入空気
は、主吸気ポート７からの自然吸入のみによつて
燃焼室６へ供給される。

エンジン負荷が設定負荷以上の高負荷となる
と、電磁クラツチ３１が接続され、過給が行なわ
れることになる。この過給時において、エンジン
回転数が所定の設定回転数以下の低回転域では、
プーリ２６を介した大きな回転比n₁で過給機１９
が駆動され、これにより、エンジン低回転域にあ
つても大きな過給効果が得られる。勿論、この過
給は、主吸気弁１０の閉弁直前から圧縮工程の途
中にかけて行なわれるいわゆる部分過給とされ
る。また、エンジン回転数が所定の設定回転数以
上の高回転域では、プーリ２７を介した小さな回
転比n₂によつて過給機１９が駆動され、これによ
り、過給機１９の過回転を防止しつつ上述した部
分過給が行なわれることになる。

ここで、本発明にあつては、回転比n₁，n₂のい
ずれにあつても、すなわちエンジンの全回転域に
おいて、エンジンの吸入回数に対して過給機１９
の吐出回数が整数倍とされているので、エンジン
回転数が同じである限り、過給気の燃焼室６に対
する供給量は各吸入工程毎に同一となり、エンジ
ンの円滑な運転が確保される。この点を第３図
ａ，ｂにより説明すると、この図において過給気
の脈動を符号Ｘ線で示してある。この第３図ａ
は、前記整数倍という条件を満足した場合に過給
気が供給される様子を示してあり（簡単化のた
め、エンジンの吸入回数１回当りの過給機１９の
吐出回数を整数倍である２回とした場合を示して
ある）、互いに連続する吸入工程a₁，a₂，a₃…
（あるいはb₁，b₂，b₃…のような場合もあり得る）
共に、全て同じ量の過給気が供給されることが理
解される。これに対して、第３図ｂでは、エンジ
ンの吸入回数１回当りの過給機１９の吐出回数を
整数倍ではない1.5回とした場合を示してあり、
この場合は、連続する吸入工程c₁，c₂，c₃…の順
に、過給気量が「大」、「小」、「大」…というよう
に変動されてしまうことが理解される。そして、
このように過給気量が変動するということは、空
燃比がリツチ、リーンというハンチングを引き起
こす原因ともなつて、エンジンの円滑な運転が阻
害されることになるが（特に定常運転時）、本発
明においては、このような事態が確実に防止され
るものである。

以上実施例について説明したが、本発明はこれ
に限らず、例えば次のような場合をも含むもので
ある。

実施例ではいわゆる部分過給の場合を示した
が、主吸気弁１０の開弁と同時に過給気が燃焼
室６へ供給されるいわゆる全過給を行なうよう
な場合にも同様に適用でき、この場合は、例え
ば過給ポート９、これに伴なう過給弁１２、タ
イミングカム１３等を設けることなく、過給機
１９を主吸気ポート１４に接続することもでき
る。

燃料供給装置としては、燃料噴射弁２５の代
りに気化器を用いてもよい。

例えば過給機１９とプーリ３０との間の電磁
クラツチ３１を廃止して、過給機１９を常に駆
動させつつ、低負荷時には過給気をリリーフす
るようにしてもよい。

容積型の過給機としては、ベーン式の他、歯
車式等適宜のものを採用し得る。

応復動型のエンジンに限らず、ロータリピス
トンエンジンにも同様に適用し得る。

回転比を３段階以上に切替えるようにしても
よく、この場合、例えば回転比切替用として互
いに径の異なる３つ以上のプーリをクランク軸
５に回転自在に設ける一方、該各プーリとクラ
ンク軸５との間に電磁クラツチを設けて、エン
ジン回転数に応じて対応するプーリの電磁クラ
ツチのみを接続するようにすればよい。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、
エンジン出力軸に対する過給機の回転比を切替え
つつ、同じエンジン回転数であればエンジンへ供
給される過給気をその吸入工程毎に常に同一とす
ることができ、この結果、エンジンの全回転域に
渡つて円滑な運転を確保することができる。特に
本発明においては、切替えられる回転比毎に、エ
ンジンの吸入回数と過給機の吐出回数とを勘案し
たセツテングを行なつておけばよいので、簡単か
つ安価に実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。
第２図は回転比切替装置の一例を示す側面断面
図。第３図ａ、第３図ｂは本発明の作用を図式的
に比較して示すための図。 １：エンジン本体、５：クランク軸、６：燃焼
室、７：主吸気ポート、９：過給ポート、１０：
主吸気弁、１２：過給弁、１４：主吸気通路、１
８：過給通路、１９：過給機、２６，２７，３
０：プーリ、２８，２９：巻掛媒介節、３１：電
磁クラツチ、３２：ワンウエイクラツチ、３３：
遠心クラツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジン吸気系に、エンジン出力軸により機
   械的に駆動される容積型過給機を備え、かつ該過
   給機が１回転当り複数回の吐出回数を有する回転
   式とされたエンジンにおいて、 前記エンジン出力軸から前記過給機への動力伝
   達経路に、該エンジン出力軸に対する該過給機の
   回転比を切替える回転比切替装置が設けられ、 前記回転比切替装置は、前記過給機の吐出回数
   がエンジン吸入回数の整数倍となるような条件を
   満足させながら前記回転比を切替えるようにされ
   ている、 ことを特徴とするエンジンの過給装置。