JPH06323151A - エンジンの過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 減速時のエンジンの放出エネルギを利用して
再加速の応答性を高める。 【構成】 ターボチャージャー２４のコンプレッサ回転
軸に、エンジン１０の補機である油圧ポンプ１０８の吐
出油で回転駆動される補助駆動用油圧タービンを設け
る。共通吸気管１４には、上記ターボチャージャー２４
の過給リリーフを行うバイパス通路１７及び吸気バイパ
ス弁２１を設ける。エンジン減速中の燃料カット領域内
では、ポンプクラッチ１０６をオンにして上記油圧ポン
プ１０８を作動させ、上記コンプレッサの回転軸を補助
駆動させるとともに、吸気バイパス弁２１を開いて過給
リリーフを行わせる一方、再加速時には、上記吸気バイ
パス弁２１を閉じて過給リリーフを停止させるように、
ＥＣＵ１２０を構成する。

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
ボチャージャーによる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】上記エンジンでは、停
止状態や定速運転状態から加速を開始する時だけでな
く、減速状態から再加速する際にもその応答性の向上が
要求される。この場合、上記減速時にエンジンから放出
されるエネルギを回収してこれを再加速時の過給動力源
に充当すれば、より効率良く再加速時の加速性を高める
ことができるはずである。

【０００５】本発明は、このような点に着目してなされ
たものであり、エンジン減速時のエネルギを回収し、こ
れを利用することにより、再加速時の加速性を効率良く
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
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ターボチャー
ジャーにおいて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を相互連結する連結
軸に補助駆動用タービンを設け、この補助駆動用タービ
ンにエンジン補機から吐出される流体を供給することに
より上記連結軸を補助駆動するように構成したエンジン
の過給装置において、上記ターボチャージャーによる過
給気をリリーフするリリーフ状態とリリーフしない非リ
リーフ状態とに切換えられる過給リリーフ手段と、エン
ジンが減速しかつ所定の運転領域にある時に上記エンジ
ン補機の駆動による負荷を高めて上記連結軸を加速させ
るとともに上記過給リリーフ手段をリリーフ状態に切換
え、エンジン加速時に上記過給リリーフ手段を非リリー
フ状態に切換える過給制御手段とを備えたものである
（請求項１）。

【０００７】上記所定領域としては、燃料カット領域が
望ましい（請求項２）。

【０００８】また本発明は、上記過給装置において、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、これらコンプレッサ側軸とター
ビン側軸とを互いに連動回転するように連結する連結状
態と互いに相対回転するように切り離す切離し状態とに
切換えられるクラッチ手段を備え、コンプレッサ側軸に
上記補助駆動用タービンを設けるとともに、このクラッ
チ手段をエンジンの運転状態に応じて切換えるように上
記過給制御手段を構成したものである（請求項３）。

【０００９】その具体的な切換制御内容としては、エン
ジンが減速時でかつ所定の運転領域にある時に上記クラ
ッチ手段を切離し状態に切換えたり（請求項４）、エン
ジンが減速時でかつ所定の運転領域にある時に上記クラ
ッチ手段を連結状態に切換え、エンジン加速開始時に上
記クラッチ手段を切離し状態に切換えたり（請求項
５）、エンジンが減速時でかつ所定の運転領域に入った
時点から所定時間が経過するまでは上記クラッチ手段を
切離し状態に切換え、所定時間経過後はクラッチ手段を
連結状態に切換え、加速開始時にはクラッチ手段を切離
し状態に切換えたりする（請求項６）ものが好適であ
る。

【００１０】また、上記クラッチ手段としては、上記エ
ンジン補機から吐出される流体により切換えられる流体
圧クラッチと、この流体圧クラッチに上記流体を導く状
態と遮断する状態とに切換えられるクラッチ切換手段と
を備えたものがより好ましい（請求項７）。

【００１１】

【作用】請求項１記載の装置では、エンジンが減速時で
かつ所定の運転領域にある時（以下、「所定減速時」と
称する。）に、上記エンジン補機のためのエンジン負荷
を高めて上記連結軸を加速させるとともに過給気をリリ
ーフすることにより、過給圧が過度に上昇するのを避け
ながら減速時の放出エネルギをターボチャージャーの回
転エネルギとして蓄えることができる。そして、再加速
時には上記リリーフを止めることにより、蓄えた上記エ
ネルギを利用して過給圧を迅速に高め、応答性の高い加
速を行うことができる。また、上記エンジン補機の駆動
によりエンジン負荷が高まる分、減速時のエンジンブレ
ーキの効きが高まる。

【００１２】特に、請求項２記載の装置では、上記所定
の運転領域として、エンジンの運転状態が予め設定され
た燃料カット領域にある時、すなわち走行負荷が極めて
低い時に上記エンジン補機の駆動による負荷を高めてい
るので、エンジンの燃費低下を伴うことなくターボチャ
ージャーを加速することができる。

【００１３】請求項３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
では、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エンジン補機及び補
助駆動用タービン及び補助駆動手段で駆動すれば、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
高いコンプレッサ回転数を得ることが可能である。

【００１４】上記装置における具体的な切換制御とし
て、請求項４記載の装置では、上記所定減速時に上記ク
ラッチ手段を切離し状態に切換えるように（すなわちコ
ンプレッサのみを補助駆動させるように）上記過給制御
手段を構成しているので、所定減速時にコンプレッサと
タービンとを連結して双方を補助駆動する場合に比べ、
この所定減速時でのコンプレッサ回転数をより高い回転
数に維持することができる。従って、上記所定減速時に
移行してから補助駆動を続行している期間内に加速を開
始する場合、過給気のリリーフを停止することにより、
上記コンプレッサによる本格的な過給をより高いコンプ
レッサ回転数から始めることができる。

【００１５】また、所定減速時にコンプレッサのみを回
転駆動しているためにエンジン補機駆動によるエンジン
負荷の上昇が少なく、よってこのエンジン補機の駆動に
伴うエンジン負荷の急激な上昇が避けられる。

【００１６】これに対し、請求項５記載の装置では、上
記所定減速時に上記クラッチ手段を連結状態に切換え
（すなわちコンプレッサとタービンの双方を駆動するよ
うにし）、エンジン加速開始時に上記クラッチ手段を切
離し状態に切換えるようにしているので、所定減速時に
コンプレッサとタービンとを切り離してコンプレッサの
みを補助駆動する場合に比べ、補助駆動の対象となる回
転体の慣性モーメントをより大きくすることができる。
従って、上記所定減速時に移行した後、運転状態が上記
所定領域を外れ、エンジン補機による補助駆動が中止さ
れもしくは補助駆動力が下げられた場合に、この補助駆
動中止または低下に伴うコンプレッサの回転数の低下を
抑制することができる。従って、その後の加速開始時
に、上記コンプレッサとタービンとを切離し、コンプレ
ッサのみをエンジン補機の動力で補助駆動することによ
り、コンプレッサの回転数をより高い回転数から所望の
回転数まで迅速に高めることができる。

【００１７】さらに、請求項６記載の装置では、エンジ
ンが減速時でかつ所定の運転領域に入った時点から所定
時間が経過するまでは上記クラッチ手段を切離し状態に
切換え、所定時間経過後はクラッチ手段を連結状態に切
換え、加速開始時にはクラッチ手段を切離し状態に切換
えるようにしているので、上記所定減速時に移行してか
ら上記所定時間が経過する前であって補助駆動を続行し
ている比較的早い時点で加速が開始された場合には、上
記コンプレッサのみの補助駆動でコンプレッサ回転数を
高く維持した状態から過給リリーフを停止させることに
より、請求項４記載の装置と同様、上記コンプレッサに
よる過給圧をより迅速に高めることができる。

【００１８】一方、上記所定減速時に移行してから上記
所定時間が経過し、コンプレッサとタービンとを連結し
てから運転状態が上記所定領域を外れ、エンジン補機に
よる補助駆動が中止されもしくは補助駆動力が下げられ
た際には、上記コンプレッサとタービンとの連結による
慣性モーメントの増大によってコンプレッサの回転数の
低下を抑制することができるため、この場合も、その後
加速が開始された際には、上記コンプレッサとタービン
とを切離し、コンプレッサのみをエンジン補機の動力で
補助駆動することにより、請求項５記載の装置と同様に
コンプレッサの回転数をより高い回転数から短時間で所
望の回転数まで引上げることができる。

【００１９】また、上記各装置におけるクラッチ手段と
して、請求項７記載のように、上記エンジン補機から吐
出される流体により切換えられる流体圧クラッチと、こ
の流体圧クラッチに上記流体を導く状態と遮断する状態
とに切換えられるクラッチ切換手段とを備えたものによ
れば、上記補助駆動用流体を利用して、しかもクラッチ
切換手段による切換だけで、コンプレッサ側軸とタービ
ン側軸との連結・切離しを行うことができる。

【００２０】

【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。

【００２１】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
ている。この共通吸気管１４の途中には、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）２
４、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、同ターボチャージャー２４
を迂回するバイパス通路１７で接続されており、このバ
イパス通路１７の途中に吸気バイパス弁（切換手段）２
１が設けられている。この吸気バイパス弁２１は、電磁
切換弁等で構成され、外部からの信号を受けて上記バイ
パス通路１７を開通する状態と遮断する状態とに切換え
られるように構成されている。

【００２２】上記各気筒には、排気マニホールド１９を
介して共通排気管２０が接続されている。この共通排気
管２０の途中には、上記ターボチャージャー２４、排ガ
ス浄化用触媒２２等が設けられており、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同ターボチ
ャージャー２４を迂回しながらウエストゲート２３を介
して接続されている。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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（補助駆動用タ
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。

【００２８】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と、タービン
側軸３８の双方が、軸受４２を介して回転可能に支持さ
れている。また、各軸受４２の傍らには油路形成リング
４５が配設されている。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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４２の潤滑油の軸受とが共用され
ている。

【００３６】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
れている。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。

【００３７】本体ハウジング３４側壁において、上記作
動油供給ポート６２と異なる位置には作動油供給ポート
６６が設けられ、この作動油供給ポート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が形成されている。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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、潤滑油供給ポート８
６が形成されている。この潤滑油供給ポート８６は、本
体ハウジング３４内に形成された潤滑油供給路８８，９
４を通じて軸受ハウジング４０の外周面に連通されてい
る。

【００４２】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
２の滑動部分に供給されるように設定されている。

【００４３】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。

【００４４】なお、図２において７８は通路確保用の栓
であり、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。

【００４５】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を介してエンジン補機である油圧ポンプ１０
８が連結されている。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６２，６６の双方に接続
されている。

【００４６】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６２，６６に圧送するように構成されて
いる。

【００４７】さらに、図４に示すように、上記調圧弁１
１０の二次側と作動油供給ポート６６との間には電磁式
のクラッチ弁（クラッチ切換手段）１１１が設けられて
いる。このクラッチ弁１１１は、外部からの信号入力に
よって、上記調圧弁１１０と作動油供給ポート６６とを
連通する状態と遮断する状態とに切換えられるようにな
っている。

【００４８】図３に示すように、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２
８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Ｎ
ｅ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ＥＣＵ（コントロール
ユニット；駆動制御手段）１２０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、エン
ジン１０内の燃料噴射制御、上記ポンプクラッチ１０６
のオンオフ制御、吸気バイパス弁２１及びクラッチ弁１
１１の開閉制御等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５のフローチャートを参照しな
がら説明する。

【００５０】まず、ＥＣＵ１２０は、スロットル開度θ
の時間変化量ｄθ／ｄｔを監視し、現在、加減速操作が
行われているかを判別する。

【００５１】ここで、減速操作が行われている場合（ス
テップＳ１でＮＯかつステップＳ２でＹＥＳ）には、さ
らに、現在のエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｐｅ
が予め設定された燃料カット領域（燃料噴射を行わない
領域；例えばエンジン回転数Ｎｅが一定値以上でエンジ
ン負荷Ｐｅが一定値以下の領域）にあるか否かを判別す
る（ステップＳ３）。

【００５２】燃料カット領域にある場合には（ステップ
Ｓ３でＹＥＳ）、燃料節減及びエミッション悪化防止を
図るべく、図略の燃料噴射弁による燃料噴射を停止させ
る。この際、ポンプクラッチ１０６をオンに切換えると
ともに、吸気バイパス弁２１を開く（ステップＳ４）。
ポンプクラッチ１０６のオンにより、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６６に供給される。この作動油は、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４１と一体にコン
プレッサ軸３６さらにはコンプレッサ２６が補助回転駆
動され、加速される。一方、上記吸気バイパス弁２１が
開くことにより、吸気の一部がコンプレッサ２６をバイ
パスして直接エンジン１０の気筒内に導入される（すな
わち過給リリーフされる）ので、上記コンプレッサ２６
を加速しても、過給圧の過度の上昇は避けられる。

【００５３】ここで、燃料カット領域に入ってから予め
設定された時間が経過するまでは（ステップＳ５でＮ
Ｏ）、ＥＣＵ１２０はクラッチ弁１１１を開く（ステッ
プＳ６）。このため、上記調圧弁１１０からの作動油
は、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５
０の内側テーパー面５４との圧接も解除される。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３６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。

【００５４】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、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のみが補助回転駆動されるため、減
速時の放出エネルギがコンプレッサ２６の回転エネルギ
として蓄えられるとともに、このコンプレッサ２６が慣
性モーメントの大きなタービン２８及びタービン側軸３
８と連結されている場合に比べ、コンプレッサ２６の回
転数がより高められる。

【００５５】このような燃料カット領域内での運転状態
が所定時間続いた後は（ステップＳ５でＹＥＳ）、ＥＣ
Ｕ１２０は上記クラッチ弁１１１を閉じる（ステップＳ
７）。これにより、油圧室５９内への作動油の供給が止
められるため、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５２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。従っ
て、コンプレッサ２６はタービン２８と一体に回転する
こととなり、コンプレッサ２６単独で回転する場合に比
べて回転体全体の慣性モーメントは大幅に増大する。

【００５６】以上のように燃料カット領域内でコンプレ
ッサ側軸３６とタービン側軸３８とが連結あるいは切り
離されながらコンプレッサ２６が補助駆動されている状
態で、加速操作が行われると（ステップＳ１でＹＥ
Ｓ）、ＥＣＵ１２０はポンプクラッチ１０６をオンにし
たままクラッチ弁１１１及び吸気バイパス弁２１を閉じ
る（ステップＳ８）。これにより、コンプレッサ側軸３
６とタービン側軸３８とが連結された状態でバイパス通
路１７を通じての過給リリーフが停止されることとな
る。この時点で、それまで補助回転駆動を受けて高い回
転数を保持していたコンプレッサ２６が過給圧を素早く
高め、高い応答性をもった加速を実現する。

【００５７】なお、このような加速操作が得られる前
に、エンジンの運転状態が上記燃料カット領域から外れ
た場合には（ステップＳ２でＮＯまたはステップＳ３で
ＮＯ）、ＥＣＵ１２０は、ポンプクラッチ１０６をオフ
に切換えるとともに吸気バイパス弁２１を閉じる（ステ
ップＳ９）。このポンプクラッチ１０６のオフにより、
油圧ポンプ１０８の作動が停止し、作動油供給ポート６
２，６６への作動油供給が止められるため、コンプレッ
サ側軸３６の補助駆動が停止されるとともに、コンプレ
ッサ側軸３６とタービン側軸３８とがスプリング５８の
弾発力で連結されることとなる。その後、加速操作が行
われた場合には（ステップＳ１でＹＥＳ）、上記と同様
にポンプクラッチ１０６が再びオンに切換えられ（ステ
ップＳ８）、コンプレッサ２６がタービン２８とともに
再駆動される。

【００５８】このような装置によれば、次の効果を得る
ことができる。

【００５９】(a) エンジン減速時における燃料カット領
域内で、エンジン補機である油圧ポンプ１０８を作動さ
せてターボチャージャー２４のコンプレッサ側軸３６を
補助駆動し、かつ吸気バイパス弁２１を開いて過給気を
リリーフしているので（ステップＳ４）、過給圧が過度
に上昇するのを避けながらエンジン減速時の放出エネル
ギをターボチャージャー２４における回転エネルギとし
て蓄えることができる。従って、再加速時に上記吸気バ
イパス弁２１を閉じてリリーフを止めることにより（ス
テップＳ８）、蓄えた上記エネルギを利用して（減速時
に予め補助駆動されているコンプレッサ２６の回転によ
って）過給圧を迅速に高め、応答性の高い加速を効率良
く行うことができる。また、上記油圧ポンプ１０８の作
動によってエンジン負荷が高められるため、その分、減
速時のエンジンブレーキの効きが高まる。

【００６０】(b) 走行負荷の極めて低い燃料カット領域
内（ステップＳ３でＹＥＳ）で、エンジン補機である油
圧ポンプ１０８を作動させているので、エンジンの燃費
低下を伴うことなくターボチャージャー２４を加速させ
ることができる。

【００６１】(c) 燃料カット領域に入ってから所定時間
が経過するまでは（ステップＳ５でＮＯ）、クラッチ弁
１１１を開いてコンプレッサ側軸３６とタービン側軸３
８とを相対回転可能に切り離し（ステップＳ６）、コン
プレッサ２６のみを単独で駆動しているので、両軸３
６，３８を連結してコンプレッサ２６と慣性モーメント
の大きいタービン２８とを一体的に補助駆動する場合に
比べ、同じ駆動負荷でコンプレッサ回転数をより高い回
転数に維持することができる。従って、上記燃料カット
領域に入ってから比較的短時間のうちに（すなわち燃料
カット領域に入ってから同領域を外れて補助駆動が中止
される前に）加速が開始された場合には、コンプレッサ
２６とタービン２８とを連結している場合よりもコンプ
レッサ２６の回転数がより高い状態から本格的な過給を
開始することができ、その分、過給応答性を高めること
ができる。

【００６２】一方、燃料カット領域に入ってから所定時
間経過後は（ステップＳ５でＹＥＳ）、クラッチ弁１１
１を閉じて両軸３６，３８を連結し（ステップＳ７）、
コンプレッサ２６とタービン２８とを一体的に補助回転
駆動しているので、上記のようにコンプレッサ２６のみ
を単独で補助回転駆動する場合に比べ、補助駆動の対象
となる回転体全体の慣性モーメントをより大きくするこ
とができる。従って、上記燃料カット領域に入ってから
比較的長い時間が経過し、その間にエンジンの運転状態
が燃料カット領域から外れてエンジン補機による補助駆
動が中止された場合に、この補助駆動中止に伴うコンプ
レッサ回転数の低下を抑制することができる。よって、
その後の加速開始時（ステップＳ１でＹＥＳ）における
コンプレッサ回転数をより高く維持することができ、こ
の加速開始時にコンプレッサ２６とタービン２８とを切
離してコンプレッサ２６のみを補助駆動することにより
（ステップＳ８）、コンプレッサ回転数をより短時間で
所定回転数まで高めることができる。

【００６３】(d) 上記油圧ポンプ１０８を作動油供給ポ
ート６２，６６の双方につなぎ、作動油供給ポート６２
と油圧ポンプ１０８との間にクラッチ弁１１１を設けて
いるので、共通の作動油を利用して補助駆動とクラッチ
作動の双方を行うことができる。しかも、上記クラッチ
弁１１１の開閉だけでコンプレッサ側軸３６とタービン
側軸３８との連結・切離しの切換を行うことができる。

【００６４】なお、本発明はこのような実施例に限定さ
れるものではなく、例として次のような態様を採ること
も可能である。

【００６５】(1) エンジン減速時において油圧ポンプ１
０８を作動させる領域は、必ずしも上記燃料カット領域
に限られず、その他の領域を適宜設定してもよい。ただ
し、上記のように燃料カット領域に設定すれば、エンジ
ンの燃費を下げることなく油圧ポンプ１０８を駆動する
ことができる利点がある。

【００６６】(2) 上記燃料カット領域等の所定領域で
は、終始クラッチ弁１１１を開いてコンプレッサ側軸３
６とタービン側軸３８とを切り離しても良いし、終始ク
ラッチ弁１１１を閉じてコンプレッサ側軸３６とタービ
ン側軸３８とを連結してもよい。前者の場合には、燃料
カット領域に入ってからこの燃料カット領域を外れるま
での比較的短時間のうちに加速が開始された時に、後者
の場合には、燃料カット領域に入ってから比較的長時間
が経過し、燃料カット領域を外れて補助駆動が停止され
た後に加速が開始された時に、それぞれ加速開始時にお
けるコンプレッサ回転数をより高めることができる利点
がある。

【００６７】(3) 上記実施例では、加速時でなくかつ燃
料カット領域でない状態（例えば通常の等速運転状態；
ステップＳ２，Ｓ３でＮＯ）で、油圧ポンプ１０８の補
助駆動を全く停止させるものを示したが、これに代え、
油圧ポンプ１０８による補助駆動力を一定値以下まで低
下させるようにしてもよい。

【００６８】

【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。

【００６９】請求項１記載の装置では、所定減速時にエ
ンジン補機の駆動による負荷を高めてターボチャージャ
ーの連結軸を加速させるとともに過給気をリリーフし、
再加速時に上記リリーフを止めるようにしたものである
ので、上記所定減速時には過給圧が過度に上昇するのを
避けながら減速時のエンジンの放出エネルギをターボチ
ャージャーの回転エネルギとして蓄え、その後の加速時
に、蓄えた上記エネルギを利用することにより、効率良
く加速応答性を高めることができる効果がある。また、
上記エンジン補機の駆動による負荷の上昇で、エンジン
ブレーキの効きをより高めることができる。

【００７０】特に、請求項２記載の装置では、上記所定
の運転領域として、エンジンの運転状態が予め設定され
た燃料カット領域にある時、すなわち走行のためのエン
ジン負荷が極めて低い時に上記エンジン補機の駆動のた
めの負荷を高めているので、エンジンの燃費低下を伴う
ことなくターボチャージャーを加速することができる効
果がある。

【００７１】さらに、請求項３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の連結
／切離しを切換えることにより、エンジンの運転状態に
応じて、上記コンプレッサのみを補助駆動する状態と、
上記コンプレッサにタービンを連結して排気エネルギに
よりコンプレッサを駆動する状態とに自由に切換えるこ
とができる。

【００７２】その具体的な切換制御として、請求項４記
載の装置では、上記所定減速時にコンプレッサをタービ
ンから切り離してコンプレッサのみを補助駆動している
ので、所定減速時にコンプレッサとタービンとを連結し
て双方を補助駆動する場合に比べ、この所定減速時での
コンプレッサ回転数をより高い回転数に維持することが
できる。従って、上記所定減速時に移行してから補助駆
動を続行している間に加速を開始し、これに伴い過給気
リリーフを停止させた際に、上記コンプレッサによる本
格的な過給をより高いコンプレッサ回転数でもって開始
することができ、その分加速応答性をより高めることが
できる効果がある。

【００７３】また、所定減速時にコンプレッサのみを回
転駆動しているため、エンジン補機駆動によるエンジン
負荷の上昇が少なく、よって上記駆動に伴うエンジン負
荷の急激な上昇を避けることができる。

【００７４】これに対し、請求項５記載の装置では、上
記所定減速時にコンプレッサとタービンとを連結して補
助駆動対象の慣性モーメントを増大させ、エンジン加速
開始時に両者を切り離して慣性モーメントの小さいコン
プレッサのみを補助駆動するようにしているので、上記
所定減速時に移行してから比較的長い時間が経過し、運
転状態が上記所定領域を外れた時、すなわちエンジン補
機による補助駆動が中止されもしくは補助駆動力が下げ
られた時のコンプレッサの回転数の低下を抑制すること
ができる。従って、その後の加速開始時にコンプレッサ
のみを補助駆動する際、より高いコンプレッサ回転数で
本格的な過給を開始することができ、その分加速応答性
をさらに高めることができる効果がある。

【００７５】さらに、請求項６記載の装置では、エンジ
ンが減速時でかつ所定の運転領域内にある所定減速時に
入った時点から所定時間が経過するまでは上記クラッチ
手段を切離し状態に切換え、所定時間経過後はクラッチ
手段を連結状態に切換え、加速開始時にはクラッチ手段
を切離し状態に切換えるようにしているので、上記所定
減速時に移行してから上記所定時間が経過する前であっ
て補助駆動を続行している比較的早い時点で加速が開始
された場合には、上記請求項４記載の装置と同様にコン
プレッサのみの補助駆動で加速応答性を高めることがで
きる一方、上記所定減速時に移行してから上記所定時間
が経過後、運転状態が上記所定領域を外れ、エンジン補
機による補助駆動が中止されもしくは補助駆動力が下げ
られた後に加速が開始された場合には、上記請求項５記
載の装置と同様にして加速応答性を高めることができる
効果がある。

【００７６】また、請求項７記載の装置では、クラッチ
手段として、上記エンジン補機から吐出される流体によ
り切換えられる流体圧クラッチと、この流体圧クラッチ
に上記流体を導く状態と遮断する状態とに切換えられる
クラッチ切換手段とを備えているので、上記補助駆動用
流体を利用した低コストの構造で、しかもクラッチ切換
手段を切換えるだけの簡単な操作で、コンプレッサ側軸
とタービン側軸との連結・切離しを行うことができる。

【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】上記エンジンにおける調圧弁と両作動油供給ポ
ートとの接続状態を示した図である。

【図５】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 １７ バイパス通路（過給リリーフ手段を構成） ２０ 共通排気管 ２１ 吸気バイパス弁（過給リリーフ手段を構成） 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 ４３ 油圧タービン（補助駆動用タービン） ４４ 油圧クラッチ（流体圧クラッチ） ６２，６６ 作動油供給ポート １０２ クランク軸（エンジン出力軸） １０６ ポンプクラッチ（ポンプクラッチ手段） １０８ 油圧ポンプ（エンジン補機） １１１ クラッチ弁（クラッチ切換手段） １２０ ＥＣＵ（過給制御手段）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターボチャージャーにおいて吸気通路内
   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
   ービンとを相互連結する連結軸に補助駆動用タービンを
   設け、この補助駆動用タービンにエンジン補機から吐出
   される流体を供給することにより上記連結軸を補助駆動
   するように構成したエンジンの過給装置において、上記
   ターボチャージャーによる過給気をリリーフするリリー
   フ状態とリリーフしない非リリーフ状態とに切換えられ
   る過給リリーフ手段と、エンジンが減速しかつ所定の運
   転領域にある時に上記エンジン補機の駆動による負荷を
   高めて上記連結軸を加速させるとともに上記過給リリー
   フ手段をリリーフ状態に切換え、エンジン加速時に上記
   過給リリーフ手段を非リリーフ状態に切換える過給制御
   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、エンジンの運転状態が予め設定された燃料カット
   領域にあるときに上記エンジン補機の駆動による負荷を
   高めるように上記過給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１または２記載のエンジンの過給
   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、これらコンプ
   レッサ側軸とタービン側軸とを互いに連動回転するよう
   に連結する連結状態と互いに相対回転するように切り離
   す切離し状態とに切換えられるクラッチ手段を備え、コ
   ンプレッサ側軸に上記補助駆動用タービンを設けるとと
   もに、このクラッチ手段をエンジンの運転状態に応じて
   切換えるように上記過給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３記載のエンジンの過給装置にお
   いて、エンジンが減速時でかつ所定の運転領域にある時
   に上記クラッチ手段を切離し状態に切換えるように上記
   過給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３記載のエンジンの過給装置にお
   いて、エンジンが減速時でかつ所定の運転領域にある時
   に上記クラッチ手段を連結状態に切換え、エンジン加速
   開始時に上記クラッチ手段を切離し状態に切換えるよう
   に上記過給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３記載のエンジンの過給装置にお
   いて、エンジンが減速時でかつ所定の運転領域に入った
   時点から所定時間が経過するまでは上記クラッチ手段を
   切離し状態に切換え、所定時間経過後はクラッチ手段を
   連結状態に切換え、加速開始時にはクラッチ手段を切離
   し状態に切換えるように上記過給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。
7. 【請求項７】 請求項３〜６のいずれかに記載のエンジ
   ンの過給装置において、上記クラッチ手段として、上記
   エンジン補機から吐出される流体により切換えられる流
   体圧クラッチと、この流体圧クラッチに上記流体を導く
   状態と遮断する状態とに切換えられるクラッチ切換手段
   とを備えたことを特徴とするエンジンの過給装置。