JPH06323150A - エンジンの過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低速運転領域等でのターボチャージャーの応
答性を高め、加速性を向上させる。 【構成】 コンプレッサ２６とタービン２８とを連結す
る軸をコンプレッサ側軸３６とタービン側軸３８とに分
割し、両軸の間に油圧クラッチ４４を設ける。コンプレ
ッサ側軸３６には油圧タービン４３を設ける。加速時等
においては、作動油を上記油圧タービン４３に噴射する
ことにより、コンプレッサ側軸３６を補助回転駆動する
とともに、上記作動油で油圧クラッチ４４を作動させ、
コンプレッサ側軸３６とタービン側軸３８とを相対回転
可能な状態に切離す。この状態で、コンプレッサ側軸受
４２ｃ及びタービン側軸受４２ｔへの潤滑油供給圧をそ
れぞれ制御することにより、両軸３６，３８の回転数同
士を近付ける制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターボチャージャーを
備えたエンジンの過給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ターボチャージャーが装備され
たエンジンは、ターボチャージャーを有しないエンジン
よりも発進加速性が劣る傾向がある。これは、発進時の
エンジン回転数が不足しているため、ターボチャージャ
ーのコンプレッサ及びタービンを所望の加速性が得られ
るトルクで駆動するだけの排気ガス量が得られず、ター
ボチャージャーの過給の分だけエンジンの圧縮比が低く
設定されているために却って出力トルクが低下すること
に起因する。

【０００３】そこで従来は、例えば特開平３−２４９３
２９号公報に示されるように、コンプレッサホイールと
タービンホイールとをつなぐシャフトに油圧タービンを
装着し、発進加速時等の所定の条件下で上記油圧ポンプ
から吐出した作動油を油圧タービンに向けてノズルを通
じ噴射することにより、上記油圧タービンと一体に上記
シャフトを補助的に駆動し、これによってターボチャー
ジャーの出力を高めるようにした過給装置が提案される
に至っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記ターボチャージャ
ーにおけるコンプレッサホイール及びタービンホイール
（特にタービンホイール）は大きな慣性モーメントを有
しているため、これに外部から補助駆動力を与えること
により十分な応答性を得るためには、非常に大きな補助
駆動力を要する。従って、上記補助駆動の駆動源である
油圧ポンプの必要負荷が大きく、よってこの油圧ポンプ
を他の用途のポンプ（例えばパワーステアリング用ポン
プ）と共用するのは困難である。また、この油圧ポンプ
を特別に設置する場合、これにはかなり大型のポンプを
使用しなければならず、装置全体の小型化及び低廉化の
大きな妨げとなる。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、大きな
補助駆動力を要することなく、過給効率、特に低速運転
領域での過給効率及び加速性を大幅に高めることができ
るエンジンの過給装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸気通路内に
設けられるコンプレッサと、排気通路内に設けられるタ
ービンと、これらコンプレッサ及びタービンを相互連結
する連結軸とを備えたターボチャージャー本体に、この
ターボチャージャーに対して外部から補助駆動力を供給
する補助駆動手段が設けられたエンジンの過給装置にお
いて、上記連結軸を互いに同軸状態で並ぶコンプレッサ
側軸とタービン側軸とに分割し、コンプレッサ側軸に補
助駆動力を供給するように上記補助駆動手段を構成する
とともに、上記コンプレッサ側軸とタービン側軸とを両
者が連動回転するように連結する状態と両者が相対回転
可能となるように切離す状態とに切換えられるクラッチ
手段と、上記コンプレッサ側軸を支持するコンプレッサ
側軸受及び上記タービン側軸を支持するタービン側軸受
にそれぞれ潤滑油供給路を通じて潤滑油を供給する潤滑
油供給手段と、この潤滑油供給手段による上記コンプレ
ッサ側軸受への潤滑油供給圧、上記タービン側軸受への
潤滑油供給圧の少なくとも一方を上記クラッチ手段によ
る軸連結及び切離しの切換に応じて制御する油圧制御手
段とを備えたものである（請求項１）。

【０００７】より具体的には、上記コンプレッサ側軸及
びタービン側軸の回転速度を検出する回転検出手段を備
えるとともに、上記コンプレッサ側軸とタービン側軸と
を切離し状態から連結状態へ切換える際に両軸の回転速
度が互いに略等しくなるように両軸切離し状態での潤滑
油供給圧を制御するように上記油圧制御手段を構成する
ことが、好ましい（請求項２）。

【０００８】この制御を行うには、上記コンプレッサ側
軸及びタービン側軸の回転速度を検出する回転検出手段
を備えるとともに、上記コンプレッサ側軸とタービン側
軸とが切り離されている状態で両軸の回転速度を予め設
定された一定の回転速度に近付けるように上記コンプレ
ッサ側軸受への潤滑油供給圧と上記タービン側軸受への
潤滑油供給圧の双方を制御するように上記油圧制御手段
を構成することによっても可能であり（請求項３）、上
記コンプレッサ側軸とタービン側軸とが切り離されてい
る状態でタービン側軸の回転速度をコンプレッサ側軸の
回転速度に近付けるように上記タービン側軸受への潤滑
油供給圧を制御するように上記油圧制御手段を構成する
ことによっても可能である（請求項４）。

【０００９】さらに、加速開始時に少なくともコンプレ
ッサ側軸受への潤滑油供給圧を減少させるように上記油
圧制御手段を構成したり（請求項５）、コンプレッサ側
軸とタービン側軸とが切り離された状態で上記コンプレ
ッサ側軸の回転速度を予め設定された速度以下に抑える
ようにコンプレッサ側軸受への潤滑油供給圧を制御する
ように上記油圧制御手段を構成したりする（請求項６）
ことにより、後述のようなより優れた効果が得られる。

【００１０】

【作用】請求項１記載の装置によれば、クラッチ手段で
コンプレッサ側軸とタービン側軸とを連結した状態で、
通常のターボチャージャーと同様に、タービンで排気ガ
スエネルギを回収してこのエネルギでコンプレッサを駆
動し、過給を行うことができる。一方、上記排気ガスエ
ネルギが不十分な場合、例えば運転領域が低速域である
場合や、高い応答性が要求される場合、例えば加速状態
にある場合等には、上記クラッチ手段においてコンプレ
ッサ側軸をタービン側軸から切離し、このコンプレッサ
側軸のみを補助駆動手段で駆動することにより、上記補
助駆動手段による補助駆動力を特に高めることなく、コ
ンプレッサ及びタービンの双方を補助駆動する場合より
も高い応答性でコンプレッサを作動させることができ
る。

【００１１】しかも、上記コンプレッサ側軸受や上記タ
ービン側軸受への潤滑油供給圧をクラッチ手段による連
結及び切離しの切換に応じて制御することにより、この
切換状態に応じたコンプレッサ側軸の回転速度やタービ
ン側軸の回転速度の制御を行うことができる。具体的に
は、上記コンプレッサ側軸受やタービン側軸受への潤滑
油供給圧を高めれば、この潤滑油の撹拌抵抗（すなわち
コンプレッサ側軸やタービン側軸の回転抵抗）を増大さ
せることにより、各軸の回転を増速でき、逆に上記コン
プレッサ側軸受やタービン側軸受への潤滑油供給圧を抑
えれば、この潤滑油の撹拌抵抗を減少させることによ
り、上記コンプレッサ側軸やタービン側軸の回転を減速
することができる。

【００１２】その具体的な制御として、請求項２記載の
装置では、上記コンプレッサ側軸とタービン側軸とを切
離し状態から連結状態へ切換える際に両軸の回転速度が
互いに略等しくなるように、両軸切離し状態で潤滑油供
給圧を制御しているので、実際に両軸を切離し状態から
連結する時には、両軸の回転速度の差異による不都合を
生ずることなく、両軸を迅速かつ円滑に連結することが
できる。

【００１３】ここで、請求項３記載の装置では、両軸が
切り離されている状態で、両軸の回転速度を予め設定さ
れた一定の回転速度に近付けるように上記コンプレッサ
側軸受への潤滑油供給圧と上記タービン側軸受への潤滑
油供給圧の双方を制御しているため、連結時の両軸同士
の回転速度を、互いにほぼ等しい速度であって、しかも
所望の好適な回転速度に調節することが可能である。

【００１４】また、請求項４記載の装置では、タービン
側軸の回転速度をコンプレッサ側軸の回転速度に近付け
るように上記タービン側軸受への潤滑油供給圧を制御し
ているので、コンプレッサ側軸受への潤滑油供給圧は制
御せずに、両軸の回転速度を近付けることができる。

【００１５】請求項５記載の装置では、エンジンの加速
開始時に少なくともコンプレッサ側軸受への潤滑油供給
圧を減少させているので、これによりコンプレッサ側軸
受における潤滑油の撹拌抵抗すなわちコンプレッサ側軸
の回転抵抗を減らし、その分加速応答性を高めることが
できる。

【００１６】また、請求項６記載の装置では、コンプレ
ッサ側軸とタービン側軸とが切り離された状態で上記コ
ンプレッサ側軸の回転速度を予め設定された速度以下に
抑えるようにコンプレッサ側軸受への潤滑油供給圧を制
御しているので、慣性モーメントが小さいコンプレッサ
側軸受及びコンプレッサのみが単独状態で過回転状態に
至るのを防ぐことができる。

【００１７】

【実施例】本発明の第１実施例を図１〜図５に基づいて
説明する。

【００１８】図３に示すエンジン１０の各気筒には、吸
気マニホールド１２を介して共通吸気管１４が接続さ
れ、この共通吸気管１４の途中にスロットル弁１５、イ
ンタクーラー１６、ターボチャージャー（実際には後述
のように補助駆動を受けるスーパーチャージャーとして
の機能も兼ね備えたターボチャージャー）２４、エアク
リーナー１８等が設けられている。この共通吸気管１４
において、上記ターボチャージャー２４の上流側部分と
下流側部分とはバイパス通路１７で接続され、その途中
に吸気バイパス弁２１が設けられている。

【００１９】また、上記各気筒には排気マニホールド１
９を介して共通排気管２０が接続されており、その途中
に上記ターボチャージャー２４、排ガス浄化用触媒２２
等が設けられている。この共通排気管２０において、上
記ターボチャージャー２４の上流側部分と下流側部分と
はウエストゲート２３を介して接続されている。

【００２０】上記ターボチャージャー２４の内部構造を
図１，２に示す。このターボチャージャー２４は、通常
のターボチャージャーと同様、コンプレッサ２６及びタ
ービン２８を備えている。コンプレッサ２６はコンプレ
ッサハウジング３０に収容され、タービン２８はタービ
ンハウジング３２に収容されている。コンプレッサハウ
ジング３０は上記共通吸気管１４の途中に組み込まれ、
タービンハウジング３２は上記共通排気管２０の途中に
組み込まれており、両ハウジング３０，３２は略円筒状
の本体ハウジング３４を介して連結されている。

【００２１】なお、上記コンプレッサ２６はアルミニウ
ム等の比較的軽量な材料で比較的薄肉に形成されている
のに対し、タービン２８は、排気ガスの高熱に耐えるべ
く鉄系材料等の比較的重い材料で厚肉に形成されてい
る。従って、タービン２８の慣性モーメントは上記コン
プレッサ２６の慣性モーメントよりも大幅に大きくなっ
ている。

【００２２】この本体ハウジング３４内の中央には、こ
れと同軸状態でコンプレッサ側軸３６及びタービン側軸
３８が収容されている。そして、コンプレッサ側軸３６
の外側端部（図１では右側端部）が上記コンプレッサ２
６の中心部に固定され、タービン側軸３８の外側端部
（図１では左側端部）がタービン２８の中心部に固定さ
れている。

【００２３】上記コンプレッサ側軸３６の内側端部（図
１では左側端部）は、先端に向かって開口する筒部３７
とされ、タービン側軸３８の内側端部（図１では右側端
部）は、上記筒部３７内に相対回転可能に嵌入される小
径の嵌入部３９とされている。

【００２４】上記コンプレッサ側軸３６の径方向外側に
は、これと一体に回転する状態で外筒４１が外嵌され、
この外筒４１において上記タービン側よりの部分（図１
では左側よりの部分；本体ハウジング３４内において左
右方向略中央の部分）に、油圧タービン４３が一体形成
されている。この油圧タービン４３は、この実施例では
ペルトンホイール状に形成され、その外周部に所定方向
から作動油が吹き付けられることにより、上記外筒４１
及びコンプレッサ側軸３６と一体に回転駆動されるよう
に構成されている。

【００２５】本体ハウジング３４の内側には、その軸方
向略全域にわたって延びる筒状の軸受ハウジング４０が
嵌挿されている。そして、この軸受ハウジング４０に、
上記コンプレッサ側軸３６外側の外筒４１がコンプレッ
サ側軸受４２ｃを介して回転可能に支持されるととも
に、タービン側軸３８がタービン側軸受４２ｔを介して
回転可能に支持されている。また、各軸受４２ｃ，４２
ｔの傍らには油路形成リング４５が配設されている。

【００２６】上記コンプレッサ側軸３６とタービン側軸
３８との間には、図２に示すような油圧クラッチ４４が
設けられている。この油圧クラッチ４４は、油路形成ブ
ロック４６、スリーブ４８、外側クラッチ部材５０、内
側クラッチ部５２、スプリング５８等で構成されてい
る。

【００２７】上記油路形成ブロック４６は、後述の油圧
クラッチ作動油用油路が形成されたものであり、全体が
筒状をなしている。この油路形成ブロック４６のタービ
ンよりの部分は上記軸受ハウジング４０内周面にほぼ摺
接する大径部４６ａとされ、コンプレッサよりの部分は
上記大径部４６ａよりも小径の小径部４６ｂとされてお
り、油路形成ブロック４６全体がタービン側軸３８に外
嵌、固定されている。また、この油路形成ブロック４６
の大径部４６ａと小径部４６ｂとの境界部分にはリング
５５が固定されている。

【００２８】外側クラッチ部材５０は、タービン側軸３
８の外径よりも大きな内径をもつ筒状部を有し、ナット
５１と上記油路形成ブロック４６との間に挾まれた状態
でタービン側軸３８の途中部分に固定されている。上記
筒状部は、コンプレッサ側軸３６に向かって開口してお
り、この開口端の周縁内周面は、筒状部の奥（図２では
左側）に向かうに従って縮径するテーパー状内周面５３
とされている。

【００２９】これに対し、内側クラッチ部５２はコンプ
レッサ側軸３６の筒部３７の端部に一体形成されたもの
であり、筒状をなしている。そして、この内側クラッチ
部５２の外周面は、上記外側クラッチ部材５０のテーパ
ー状内周面５３に内側から圧接可能なテーパー状外周面
５４とされている。

【００３０】スリーブ４８は、上記外側クラッチ部材５
０の外周面に外側から摺接しており、そのコンプレッサ
側端部（図２右側端部）には、上記内側クラッチ部５２
をコンプレッサ側から抱きかかえるリング５６が固定さ
れている。また、このスリーブ４８の適所からは内方の
油路形成ブロック４６に向かって突出するつば部４９が
形成されており、このつば部４９と上記リング５５との
間に油圧室５９が形成されている。

【００３１】上記つば部４９と上記外側クラッチ部材５
０との間には、スプリング（圧接手段）５８が圧入され
ている。このスプリング５８は、その弾発力でスリーブ
４８及び上記リング５６をタービン側に付勢している。
この弾発力により、上記リング５６にコンプレッサ側か
ら抱きかかえられるようにしてコンプレッサ側軸３６が
タービン側に押圧され、この押圧により、通常は上記内
側クラッチ部５２の外側テーパー面５４が外側クラッチ
部材５０の内側テーパー面５３に内側から圧接し、これ
らテーパー面５３，５４の圧接により、コンプレッサ側
軸３６とタービン側軸３８とが同軸状態で相対回転不能
に連結されるようになっている。

【００３２】次に、このターボチャージャー２４に形成
されている作動油の油路を説明する。なお、この実施例
では上記作動油に軸受４２ｃ，４２ｔの潤滑油の軸受と
が共用されている。

【００３３】本体ハウジング３４の側壁適所には、作動
油供給ポート６２が形成され、この作動油供給ポート６
２は作動油供給路６４を介して軸受ハウジング４０に連
通されている。軸受ハウジング４０の側壁には、上記作
動油供給路６４と通ずる溝６５が全周にわたって形成さ
れるとともに、この溝６５と軸受ハウジング４０内とを
連通する複数の作動油噴射口６３が穿設されている。各
作動油噴射口６３の位置は、該噴射口６３から噴射され
た作動油が上記油圧タービン４３の外周部に吹き付けら
れ、これによって油圧タービン４３が回転駆動される位
置に形成されている。

【００３４】上記作動油供給路６４からは作動油供給路
６６が分岐しており、この作動油供給路６６は、軸受ハ
ウジング４０において上記溝６５と異なる位置に開口し
ている。軸受ハウジング４０において上記開口に臨む部
分には、溝６９が全周にわたって形成されるとともに、
この溝６９と軸受ハウジング４０内における上記油路形
成ブロック４６の大径部４６ａ外周面とを連通する複数
の作動油供給口６７が設定されている。

【００３５】タービン側軸３８の中央には、その中心軸
に沿って作動油路７０が形成されている。このタービン
側軸３８及び油路形成ブロック４６の大径部４６ａに
は、上記作動油供給口６７と作動油路７０とを径方向に
連通する作動油路７１，６８が形成されている。さら
に、上記タービン軸３８において上記作動油路７１より
もコンプレッサ側の部分及び油路形成ブロック４６の小
径部４６ｂには、上記作動油路７０と前記油圧室５９と
を径方向に連通する作動油路７３，７２が形成されてい
る。

【００３６】そして、これらの作動油路７３，７２から
上記油圧室５９内に作動油が供給されることにより、そ
の油圧でスリーブ４８及びリング５６がスプリング５８
の弾発力に抗してコンプレッサ側に押され（図２二点鎖
線参照）、これにより両テーパー面５３，５４の圧接が
解除されてコンプレッサ側軸３６とタービン側軸３８と
が相対回転可能に切り離されるようになっている。

【００３７】本体ハウジング３４には、上記軸受ハウジ
ング４０内に通ずる作動油回収路８１，８２が形成され
ており、これらは作動油排出ポート８４に合流してい
る。

【００３８】本体ハウジング３４において、上記作動油
供給ポート６２と異なる位置には、コンプレッサ側潤滑
油供給ポート８６及びタービン側潤滑油供給ポート８７
が形成されている。両潤滑油供給ポート８６，８７は、
本体ハウジング３４内に形成された潤滑油供給路８８，
９４を各々通じて軸受ハウジング４０の外周面に連通さ
れている。

【００３９】軸受ハウジング４０の外周面において、上
記潤滑油供給路８８，９４につながる位置には、全周に
わたって溝８９，９６が形成されており、さらに、この
軸受ハウジング４０及び油路形成リング４５には、上記
溝８９，９６に通ずる潤滑油路９０，９８が形成されて
いる。各油路形成リング４５には、各潤滑油路９０，９
８と通ずるオイルジェット９２，９９が形成されてお
り、各オイルジェット９２，９９の向きは、これらオイ
ルジェット９２，９９から噴射された潤滑油が各軸受４
２ｃ，４２ｔの滑動部分に供給されるように設定されて
いる。

【００４０】また、本体ハウジング３４には、上記軸受
ハウジング４０の両端開口と通ずる潤滑油回収路８０，
８３が形成されており、これらは上記作動油排出ポート
８４に合流している。

【００４１】なお、図２において１００は本体ハウジン
グ３４に形成されたウォータジャケットである。

【００４２】図３に示すように、エンジン１０のクラン
ク軸１０２には、駆動伝達機構１０４、及びポンプクラ
ッチ１０６を介して油圧ポンプ１０８が連結され、油圧
ポンプ１０８は調圧弁１１０を介して上記作動油供給ポ
ート６２に接続されている。

【００４３】上記ポンプクラッチ１０６は、上記駆動伝
達機構１０４と油圧ポンプ１０８とをつなぐオン状態
と、両者を切り離すオフ状態とに切換えられ、オン状態
で上記クランク軸１０２の駆動力を駆動伝達機構１０４
を介して油圧ポンプ１０８に伝達することにより、この
油圧ポンプ１０８を作動させるように構成されている。
油圧ポンプ１０８は、その作動により、上記エンジン１
０内の潤滑油を作動油として上記調圧弁１１０を介し作
動油供給ポート６２に圧送するように構成されている。

【００４４】すなわち、上記油圧ポンプ１０８、調圧弁
１１０、油圧タービン４３等によって、コンプレッサ側
軸３６を補助的に回転駆動する補助駆動手段が構成され
ている。

【００４５】同様に、上記クランク軸１０２には駆動伝
達機構１３２を介して油圧ポンプ（潤滑油供給手段）１
３４が連結されている。この油圧ポンプ１３４はコンプ
レッサ側可変減圧弁Ｖｃを介して上記コンプレッサ側潤
滑油供給ポート８６に接続されるとともに、タービン側
可変減圧弁Ｖｔを介して上記タービン側潤滑油供給ポー
ト８７に接続されている。

【００４６】各可変減圧弁Ｖｃ，Ｖｔは、その二次圧
（すなわち各潤滑油供給ポート８６，８７への潤滑油供
給圧）を設定圧に調節するように構成されており、それ
ぞれの設定圧はＥＣＵ（エンジンコントロールユニッ
ト）１２０から出力される制御信号によって設定される
ようになっている。

【００４７】すなわち、上記可変減圧弁Ｖｃ，Ｖｔ及び
ＥＣＵ１２０によって、各軸受４２ｃ，４２ｔへの潤滑
油供給圧を制御する油圧制御手段が構成されている。

【００４８】このエンジンには、上記コンプレッサ２６
の単位時間当りの回転数Ｎｃを検出するコンプレッサ回
転数センサ１１２、上記タービン２８の単位時間当りの
回転数Ｎｔを検出するタービン回転数センサ１１４、ス
ロットル弁１５のスロットル開度θを検出するスロット
ルセンサ１１６、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジ
ン回転数センサ１１７、吸気管内圧力を検出するエンジ
ン吸気管ブーストセンサ１１８等を備えており、これら
のセンサ類が上記ＥＣＵ１２０に接続されている。この
ＥＣＵ１２０は、各センサの検出信号に基づき、上記可
変減圧弁Ｖｃ，Ｖｔの設定圧の制御とともに、ポンプク
ラッチ１０６のオンオフ制御を行うように構成されてい
る。

【００４９】次に、このＥＣＵ１２０の行う制御動作並
びに装置全体の作用を図４のフローチャートを参照しな
がら説明する。

【００５０】ＥＣＵ１２０は、各センサからの検出信号
を取込み、スロットル開度θの時間変化量ｄθ／ｄｔが
所定値Ｃ₁以上の場合（すなわち一定以上の速度で加速
操作されている場合；ステップＳ１でＹＥＳ）、もしく
はエンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｏ以下でかつエンジン
負荷Ｐｅが所定値Ｐｏ以上の場合（すなわち運転領域が
高負荷低回転領域の場合；ステップＳ８でＹＥＳ）に
は、ポンプクラッチ１０６をオンに切換える（ステップ
Ｓ２）。

【００５１】この切換により、油圧ポンプ１０８が作動
し、エンジン１０内の潤滑油が調圧弁１１０で一定圧力
に調圧された後にターボチャージャー２４の作動油供給
ポート６２に供給される。この作動油は、作動油供給路
６４及び溝６５を通じて作動油噴射口６３から外筒４１
の油圧タービン４３に噴射され、これにより上記外筒４
１と一体にコンプレッサ側軸３６さらにはコンプレッサ
２６が補助回転駆動される。

【００５２】一方、上記作動油供給ポート６２から導入
された作動油は、作動油供給路６６、溝６９、作動油供
給口６７、作動油路６８，７１，７０，７３，７２を順
に通って油圧室５９内に導入され、スプリング５８の弾
発力に抗してスリーブ４８をコンプレッサ側（図２右
側）に押し返す。これにより、それまでスプリング５８
がその弾発力でリング５６を介し内側クラッチ部５２を
外側クラッチ部材５０の内側に押し込んでいた力が解除
され、これに伴い、上記内側クラッチ部５２の外側テー
パー面５３と外側クラッチ部材５０の内側テーパー面５
４との圧接も解除されるる従って、この圧接力に起因す
る摩擦力でそれまで連結されていたコンプレッサ側軸３
６とタービン側軸３８とが、互いに相対回転可能な状態
に切り離される。

【００５３】すなわち、上記作動油の供給により、油圧
タービン４３の回転駆動とほぼ同時にコンプレッサ側軸
３６とタービン側軸３８との切離しが行われる。これに
より、コンプレッサ側軸３６及びコンプレッサ２６のみ
が補助回転駆動され、この回転によりエンジン１０に対
して過給が行われる。

【００５４】このようにしてポンプクラッチ１０８がオ
ンに切換えられた状態では、一時的に、両可変減圧弁Ｖ
ｃ，Ｖｔにおける設定圧がともに最低値Ｐ１に設定され
る（ステップＳ３）。これにより、コンプレッサ側潤滑
油供給ポート８６及びタービン側潤滑油供給ポート８７
からコンプレッサ側軸受４２ｃ及びコンプレッサ側軸受
４２ｔへそれぞれ供給される潤滑油の圧力が最低値まで
一時的に下げられ、この潤滑油の撹拌抵抗すなわちコン
プレッサ側軸３６及びタービン側軸３８の回転抵抗が下
がることにより、両軸３６，３８の加速性が高められ
る。

【００５５】そして、コンプレッサ３６の回転数Ｎｃが
予め設定された回転数（より具体的には上記エンジン回
転数Ｎｅが上記基準値Ｎｏと等しい状態で通常運転する
場合に好適な回転数）Ｎ１に達した時点で（ステップＳ
４でＹＥＳ）、コンプレッサ側可変減圧弁Ｖｃの設定圧
が最高値Ｐ３に高められる（ステップＳ５）。さらに、
タービン２８の回転数Ｎｔが上記回転数Ｎ１に達した時
点で（ステップＳ６でＹＥＳ）、タービン側可変減圧弁
Ｖｔの設定圧も上記最高値Ｐ３まで高められる。

【００５６】これにより、各軸受４２ｃ，４２ｔへの潤
滑油供給圧が最高値まで引き上げられ、潤滑油の撹拌抵
抗（すなわちコンプレッサ側軸３６及びタービン側軸３
８の回転抵抗）が上がることにより、両軸３６，３８の
回転に制動が与えられる。このような制御が続けられる
ことにより、両軸３６，３８が切り離された状態でこれ
らの回転数Ｎｃ，Ｎｔが順次ほぼ一定値Ｎ１に保たれる
こととなる。

【００５７】このような状態で、スロットル開度θの時
間変化率ｄθ／ｄｔが上記一定値Ｃ₁以下となり（ステ
ップＳ１でＮＯ）、かつエンジン回転数Ｎｅが一定値Ｎ
ｏ以上でエンジン負荷Ｐ１が一定値Ｐｏ以下になると
（ステップＳ８でＮＯ）、ポンプクラッチ１０６がオフ
に切換えられ、油圧クラッチ４４による再連結が行われ
る（ステップＳ９）。

【００５８】具体的には、油圧ポンプ１０８の駆動が止
められることにより、油圧タービン４３及び油圧室５９
への作動油の供給が停止される。これに伴い、作動油に
よるコンプレッサ側軸３６の駆動が停止されるととも
に、スプリング５８の弾発力で内側クラッチ部５２のテ
ーパー状外周面５４が外側クラッチ部材５０のテーパー
状内周面５３に再び圧接し、この圧接による摩擦力で、
コンプレッサ側軸３６とタービン側軸３８とが同軸の状
態で相対回転不能に相互連結される。

【００５９】従ってこの状態では、従来のターボチャー
ジャーと同様、排気ガスのエネルギによるタービン２８
の回転が連結軸である両軸３８，３６を介して吸気側の
コンプレッサ２６に伝達され、このコンプレッサ２６の
回転により、エンジン各気筒に対して過給が行われる。

【００６０】この両軸連結時では、両可変減圧弁Ｖｃ，
Ｖｔの設定圧がともに中間値Ｐ２に設定され、両軸３
６，３８の回転抵抗は通常運転領域において好適な値に
制御される。

【００６１】以上のように、この装置では、排気ガス量
の不足しがちな高速低回転時や、高い応答性が要求され
る加速時に、慣性モーメントの大きなタービン２８及び
タービン側軸３８から比較的慣性モーメントの小さいコ
ンプレッサ２６及びコンプレッサ側軸３６を切離し、こ
れらコンプレッサ２６及びコンプレッサ側軸３６のみを
作動油の供給によって補助回転駆動するようにしている
ので、油圧ポンプ１０８によるエンジン負荷を大きくす
ることなく、コンプレッサ２８を高い応答性でもって駆
動することができ、従って、排ガス流量の低い低速領域
であっても十分な加速性を得ることができる。

【００６２】しかも、コンプレッサ側軸受４２ｃ及びタ
ービン側軸受４２ｔへの潤滑油供給圧を制御することに
より、コンプレッサ側軸３６とタービン側軸３８を切り
離している状態で、両回転数Ｎｃ，Ｎｔをともにほぼ一
定値Ｎ１に近付けるような回転数制御を行っているの
で、両軸３６，３８同士を連結する際には、この連結を
迅速かつ円滑に不都合なく行うことができる。

【００６３】さらに、この実施例装置には次のような利
点がある。

【００６４】(a) コンプレッサ側軸受４２ｃへの潤滑油
供給圧、タービン側軸受４２ｔへの潤滑油供給圧の双方
を制御しているので、両軸切離し状態から連結状態への
切換の際に、両軸３６，３８の回転数同士をほぼ等しく
するだけでなく、この回転数を連結時の回転数に最も好
適な回転数Ｎ１に積極的に近付けることができる利点が
ある。

【００６５】(b) スロットル開度θの時間変化率ｄθ／
ｄｔが一定値Ｃ₁以上の加速時にコンプレッサ側軸受４
２ｃへの潤滑油供給圧を最低値Ｐ１まで下げてコンプレ
ッサ側軸３６の回転抵抗を減らすようにしているので、
その分加速応答性をさらに高めることができる。

【００６６】(c) 両軸３６，３８を切り離した状態（す
なわちポンプクラッチ１０６がオンの状態）で、コンプ
レッサ２６の回転数Ｎｃが一定値Ｎ１に達した場合にコ
ンプレッサ側軸受４２ｃへの潤滑油供給圧を最高値Ｐ３
まで上げて制動をかけるようにしているので、この切離
し状態で特に慣性モーメントの小さいコンプレッサ２６
のみが過回転するのを防ぎ、この過回転によるコンプレ
ッサ側軸受４２ｃの焼き付きを確実に防ぐことができ
る。

【００６７】なお、本発明はこのような実施例に限定さ
れず、例として次のような態様を採ることも可能であ
る。

【００６８】(1) 上記実施例では、コンプレッサ側軸受
４２ｃへの潤滑油供給圧、タービン側軸受４２ｔへの潤
滑油供給圧の双方を制御するものを示したが、いずれか
一方のみの潤滑油供給圧を制御することにより、これに
対応する軸の回転数を他方の軸の回転数に近付けるよう
にしても、軸連結の円滑化を図ることが可能である。こ
こで、補助回転駆動されるコンプレッサ２６の回転数Ｎ
ｃはタービン２８の回転数Ｎｔよりも通常大きくなるの
で、タービン側軸受４２ｔへの潤滑油供給圧を低減させ
てタービン２８の回転数Ｎｔをコンプレッサ２６の回転
数まで引上げるようにすれば、このコンプレッサ２６の
回転数Ｎｃは低下させることなく両回転数Ｎｃ，Ｎｔ同
士を近付けることができる利点がある。

【００６９】(2) 本発明における回転検出手段は、上記
のように直接コンプレッサ回転数Ｎｃやタービン回転数
Ｎｔを検出するものに限らず、これらの回転数を予測演
算するものであってもよい。具体的に、コンプレッサ回
転数Ｎｃについては、このコンプレッサ回転数Ｎｃとエ
ンジン回転数Ｎｅ及びエンジン吸気管ブーストとの関係
をマップ等の形でＥＣＵ１２０に記憶させておき、実際
にエンジン回転数センサ１１７及びエンジン吸気管ブー
ストセンサ１１８で検出された検出値と上記マップ等と
に基づいて上記ＥＣＵ１２０によりコンプレッサ回転数
Ｎｃの予測値を演算するようにすればよい。また、ター
ビン回転数Ｎｔは、ポンプクラッチ１０６がオンに切換
えられてからの運転履歴に基づいて予測することが可能
である。

【００７０】(3) 上記実施例では、ターボチャージャー
作動用の作動油と軸受４２ｃ，４２ｔの潤滑油とを共用
し、これらの油路が共通の作動油回収ポート８４に合流
するものを示したが、本発明では作動油用油路と潤滑用
油路とを完全に独立させてもよい。この場合、潤滑油に
は潤滑性の高い比較的高価な油を使用しながら、作動油
には上記潤滑油よりも安価な油を使用してコストの削減
を図ることが可能になる。

【００７１】(4) 上記実施例では、加速時にコンプレッ
サ側軸受４２ｃ及びタービン側軸受４２ｔの双方に対す
る潤滑油供給圧を下げるようにしているが、コンプレッ
サ側軸３６単独で回転する状態で加速を行う場合、コン
プレッサ側軸受４２ｃに対する潤滑油供給圧のみ下げる
ようにしても、加速応答性は高めることができる。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば次の効果
を得ることができる。

【００７３】請求項１記載の装置では、クラッチ手段で
コンプレッサ側軸とタービン側軸とを連結した状態で、
通常のターボチャージャーと同様に、タービンで排気ガ
スエネルギを回収してこのエネルギでコンプレッサを駆
動し、過給を行うことができる。一方、上記排気ガスエ
ネルギが不十分な場合、例えば運転領域が低速域である
場合や、高い応答性が要求される場合、例えば加速状態
にある場合等には、上記クラッチ手段においてコンプレ
ッサ側軸をタービン側軸から切離し、このコンプレッサ
側軸のみを補助駆動手段で駆動することにより、上記補
助駆動手段による補助駆動力を特に高めることなく、コ
ンプレッサ及びタービンの双方を補助駆動する場合より
も高い応答性でコンプレッサを作動させることができ
る。

【００７４】しかも、上記コンプレッサ側軸受や上記タ
ービン側軸受への潤滑油供給圧をクラッチ手段による連
結及び切離しの切換に応じて制御することにより、この
切換状態に適したコンプレッサ側軸やタービン側軸の回
転状態を得ることができる。

【００７５】より具体的に、請求項２記載の装置では、
上記コンプレッサ側軸とタービン側軸とを切離し状態か
ら連結状態へ切換える際に両軸の回転速度が互いに略等
しくなるように、両軸切離し状態で潤滑油供給圧を制御
しているので、実際に両軸を切離し状態から連結する時
には、両軸の回転速度の差異による不都合を生ずること
なく、両軸を迅速かつ円滑に連結することができる効果
がある。

【００７６】ここで、請求項３記載の装置では、両軸が
切り離されている状態で、両軸の回転速度を予め設定さ
れた一定の回転速度に近付けるように上記コンプレッサ
側軸受への潤滑油供給圧と上記タービン側軸受への潤滑
油供給圧の双方を制御しているため、両軸の回転速度同
士を近付けるだけでなく、その回転速度を好適な回転速
度に積極的に調節することができる効果がある。

【００７７】また、請求項４記載の装置では、タービン
側軸の回転速度をコンプレッサ側軸の回転速度に近付け
るように上記タービン側軸受への潤滑油供給圧を制御し
ているので、コンプレッサ側軸受への潤滑油供給圧制御
は行わずに、両軸の回転速度を近付ける制御を行うこと
ができる。しかも、通常、補助駆動を受けるコンプレッ
サの回転数はタービン回転数よりも高くなりやすいの
で、この実施例のようにタービン側軸受への潤滑油供給
圧を制御し、該供給圧を下げてタービン側軸の回転数を
上昇させることにより、コンプレッサ側軸の回転数は下
げずに両軸の回転数を近付けることができる効果があ
る。

【００７８】請求項５記載の装置では、エンジンの加速
開始時に少なくともコンプレッサ側軸受への潤滑油供給
圧を減少させているので、これによりコンプレッサ側軸
受における潤滑油の撹拌抵抗すなわちコンプレッサ側軸
の回転抵抗を減らし、その分加速応答性を高めることが
できる効果がある。

【００７９】また、請求項６記載の装置では、コンプレ
ッサ側軸とタービン側軸とが切り離された状態で上記コ
ンプレッサ側軸の回転速度を予め設定された速度以下に
抑えるようにコンプレッサ側軸受への潤滑油供給圧を制
御しているので、慣性モーメントが小さいコンプレッサ
側軸受及びコンプレッサが単独で過回転するのを防ぎ、
この過回転によるコンプレッサ側軸受の焼き付き等を未
然に防ぐことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるターボチャージャ
ーの全体断面図である。

【図２】図１の一部拡大図である。

【図３】上記ターボチャージャーを備えたエンジンの全
体構成図である。

【図４】上記エンジンに設けられたＥＣＵの制御動作を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ エンジン １４ 共通吸気管 ２０ 共通排気管 ２４ ターボチャージャー ２６ コンプレッサ ２８ タービン ３６ コンプレッサ側軸 ３８ タービン側軸 ４０ 軸受ハウジング ４２ｃ コンプレッサ側軸受 ４２ｔ タービン側軸受 ４３ 油圧タービン（補助駆動手段） ４４ 油圧クラッチ（クラッチ手段） ６２ 作動油供給ポート ８６ コンプレッサ側潤滑油供給ポート ８７ タービン側潤滑油供給ポート １０８ 油圧ポンプ（補助駆動手段） １１２ コンプレッサ回転数センサ（回転検出手段） １１４ タービン回転数センサ（回転検出手段） １１６ スロットルセンサ（加速検出手段） １２０ ＥＣＵ（油圧制御手段を構成） Ｖｃ コンプレッサ側可変減圧弁（油圧制御手段を構
成） Ｖｔ タービン側可変減圧弁（油圧制御手段を構成）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気通路内に設けられるコンプレッサ
   と、排気通路内に設けられるタービンと、これらコンプ
   レッサ及びタービンを相互連結する連結軸とを備えたタ
   ーボチャージャー本体に、このターボチャージャーに対
   して外部から補助駆動力を供給する補助駆動手段が設け
   られたエンジンの過給装置において、上記連結軸を互い
   に同軸状態で並ぶコンプレッサ側軸とタービン側軸とに
   分割し、コンプレッサ側軸に補助駆動力を供給するよう
   に上記補助駆動手段を構成するとともに、上記コンプレ
   ッサ側軸とタービン側軸とを両者が連動回転するように
   連結する状態と両者が相対回転可能となるように切離す
   状態とに切換えられるクラッチ手段と、上記コンプレッ
   サ側軸を支持するコンプレッサ側軸受及び上記タービン
   側軸を支持するタービン側軸受にそれぞれ潤滑油供給路
   を通じて潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、この潤滑
   油供給手段による上記コンプレッサ側軸受への潤滑油供
   給圧、上記タービン側軸受への潤滑油供給圧の少なくと
   も一方を上記クラッチ手段による軸連結及び切離しの切
   換に応じて制御する油圧制御手段とを備えたことを特徴
   とするエンジンの過給装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジンの過給装置にお
   いて、上記コンプレッサ側軸及びタービン側軸の回転速
   度を検出する回転検出手段を備えるとともに、上記コン
   プレッサ側軸とタービン側軸とを切離し状態から連結状
   態へ切換える際に両軸の回転速度が互いに略等しくなる
   ように両軸切離し状態での潤滑油供給圧を制御するよう
   に上記油圧制御手段を構成したことを特徴とするエンジ
   ンの過給装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のエンジンの過給装置にお
   いて、上記コンプレッサ側軸及びタービン側軸の回転速
   度を検出する回転検出手段を備えるとともに、上記コン
   プレッサ側軸とタービン側軸とが切り離されている状態
   で両軸の回転速度を予め設定された一定の回転速度に近
   付けるように上記コンプレッサ側軸受への潤滑油供給圧
   と上記タービン側軸受への潤滑油供給圧の双方を制御す
   るように上記油圧制御手段を構成したことを特徴とする
   エンジンの過給装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載のエンジンの過給装置にお
   いて、上記コンプレッサ側軸及びタービン側軸の回転速
   度を検出する回転検出手段を備えるとともに、上記コン
   プレッサ側軸とタービン側軸とが切り離されている状態
   でタービン側軸の回転速度をコンプレッサ側軸の回転速
   度に近付けるように上記タービン側軸受への潤滑油供給
   圧を制御するように上記油圧制御手段を構成したことを
   特徴とするエンジンの過給装置。
5. 【請求項５】 請求項１または２記載のエンジンの過給
   装置において、エンジンの加速状態を検出する加速検出
   手段を備えるとともに、加速開始時に少なくともコンプ
   レッサ側軸受への潤滑油供給圧を減少させるように上記
   油圧制御手段を構成したことを特徴とするエンジンの過
   給装置。
6. 【請求項６】 請求項１または２記載のエンジンの過給
   装置において、上記コンプレッサ側軸の回転速度を検出
   する回転検出手段を備えるとともに、コンプレッサ側軸
   とタービン側軸とが切り離された状態で上記コンプレッ
   サ側軸の回転速度を予め設定された速度以下に抑えるよ
   うにコンプレッサ側軸受への潤滑油供給圧を制御するよ
   うに上記油圧制御手段を構成したことを特徴とするエン
   ジンの過給装置。