JPH0797939A - 差動駆動過給機を用いたオットーサイクルエンジン - Google Patents

差動駆動過給機を用いたオットーサイクルエンジン

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JPH0797939A
JPH0797939A JP30727591A JP30727591A JPH0797939A JP H0797939 A JPH0797939 A JP H0797939A JP 30727591 A JP30727591 A JP 30727591A JP 30727591 A JP30727591 A JP 30727591A JP H0797939 A JPH0797939 A JP H0797939A
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JP
Japan
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engine
supercharger
closing timing
gear
valve
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JP30727591A
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Inventor
Hiroshi Kanesaka
弘 兼坂
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Kanesaka Gijutsu Kenkyusho KK
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Kanesaka Gijutsu Kenkyusho KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 動力伝達系統内に差動ギア機構を設けて容積
型過給機を駆動するオットーサイクルエンジンのノッキ
ングの発生を防止することを目的とする。 【構成】 動力の一部を分離して差動ギア機構を介して
負荷動力を駆動するとともに、該差動ギア機構により容
積型過給機を駆動してエンジンへの過給を行うオットー
サイクルエンジンにおいて、ノックセンサーにより開閉
時期が制御されるロータリーバルブを給気通路に介装し
て実質的圧縮比を調整するように構成された、差動駆動
過給機を用いたオットーサイクルエンジンである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動力伝達系統内に設け
た差動ギア機構により駆動される過給機を備えたエンジ
ンに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンにおいては、
動力伝達系統内に差動ギア機構を設けて過給機を駆動す
ることが提案されている。いわゆるディファレンシャル
・ドライブ・ディーゼル・エンジン(以下DDDEと称
する)である。これは、エンジンと該エンジンにより駆
動される負荷とを結合する動力伝達系統内に遊星歯車機
構等の差動ギア機構を含み、この差動ギア機構により容
積型過給機を駆動してエンジンへの過給を行うものであ
る。このDDDEでは、運転時の負荷トルクが増大する
と、これに比例して過給機の駆動トルクも増大し、過給
圧力も上昇する。そして高い過給圧力はエンジンの大き
なトルクを発生させる。すなわち、DDDEでは運転負
荷トルクの変動に即してエンジンの発生トルクが加減さ
れるようになっている。従ってDDDEは、特に低速に
おいて駆動トルクの高い車輌用エンジンに採用すれば低
速運転時のトルクが増強されて効果的であるといわれて
いる。このようなDDDEが提案された背景としては、
ディーゼルエンジンにおいてはある程度過給圧力を高め
たとしても、それに相当する多量の燃料噴射を行なえば
良好な燃焼状態を維持することが可能であり、かつこれ
に応じた大きなトルクの発生が期待できるといった事情
が挙げられる。
【0003】これに対し、ガソリンエンジンを始めとす
るオットーサイクルエンジンにおいては、ディーゼルエ
ンジンとは異なり、過給圧力を過度に高めると激しい異
常燃焼(ノッキング等)の発生を招くので、過給圧力の
上昇には自ずから限界がある。そして、過給圧力を高め
つつノッキングを防止しようとすればエンジンの圧縮比
を下げざるを得ない。このことは、例えば、市販の乗用
車用ガソリンエンジンを例にすれば、無過給エンジンの
圧縮比「8〜9程度」に対して過給エンジンの圧縮比
「7程度」と低い圧縮比設定となっていることからも明
らかである。このようなオットーサイクルエンジンの性
質に鑑みると、オットーサイクルエンジンにDDDEの
ような差動駆動過給を採用した場合には、運転負荷トル
クの増大によって比例的に過給機の駆動トルクも増大す
るが、それにより生じた過大な過給圧力はエンジンの激
しいノッキングを招くことになって、結局は実用に耐え
ないことがわかる。すなわち、本来、差動駆動過給は、
運転負荷トルクの変動に比例したトルクで過給機を駆動
して過給圧力を高めて、運転負荷トルクの増大時に大き
なトルクを発生させることを目的とするものであるが、
差動過給による高い過給圧力は激しいノッキングを発生
させてしまうので、所望の目的を達成することはできな
い。しかも、このノッキングを抑止すべくエンジン本体
の圧縮膨張比を下げた場合には、エンジンの熱効率は低
下してしまうという欠点が生じ、さらに、低い膨張比に
よって生じた高温の排気ガスはエンジン各部の熱応力を
上昇させてエンジンの信頼性をも損なうことになる。こ
のようなエンジンは全く実用的ではない。以上のような
観点から、従来、オットーサイクルエンジンにおいては
過給機の駆動を差動駆動により行うことは全く考えられ
ないものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来、
ディーゼルエンジンでは差動駆動過給機によりエンジン
への過給を行うことで、低速トルクの増大といった効果
が得られることが知られてはいたものの、これをオット
ーサイクルエンジンに応用することはノッキングの発生
から不可能であるという問題点があった。しかも、ノッ
キングの抑止手段として圧縮膨張比を下げることは熱効
率の低下、排気温度の高温化、エンジン熱応力の増大を
招くため実用的でなく、採用できないという問題点もあ
った。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解決するためになされたものである。そしてその構成
は、エンジンと該エンジンにより駆動される負荷とを結
合する動力伝達系統内に差動ギア機構を含み、該差動ギ
ア機構により駆動される容積型過給機がエンジンへの過
給を行うオットーサイクルエンジンにおいて、該エンジ
ンの膨張比を不変とし、該エンジンの吸気通路にバルブ
開閉時期調整装置を備えたロータリーバルブを介装する
一方、ノックセンサーを設け、該ノックセンサーにより
ノッキング発生初期にこれを捉えて、その信号により前
記バルブ開閉時期調整装置を介して前記ロータリーバル
ブの閉時期を早め、実質的圧縮比を調整することを特徴
としている。
【0006】
【作用】本発明に係る差動駆動過給機を用いたエンジン
は、以上の通りに構成されるので、運転時の負荷トルク
が増大すると、これに比例して過給機の駆動トルクも増
大し、過給圧力も上昇するように作用する。そして高い
過給圧力はエンジンの大きなトルクを発生させる。しか
も、ロータリーバルブの閉時期の制御により、実質的圧
縮比がノッキングの発生限界内の最大値になるように調
整され、いかなる運転状況下においてもノッキングの発
生しない範囲に実質的圧縮比を制限しつつ、かつ、その
限度内において可能な最大トルクを発生させるように作
用する。
【0007】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施例
を説明する。図1は本発明の実施例の全体構成図であ
る。図示の通り、エンジン1は、差動ギア機構2と、ト
ランスミッション3とを介して負荷(図示せず)を駆動
する。差動ギア機構2は、遊星歯車機構により構成され
ており、リングギア4がフライホイール5に一体的に設
けられ、プラネタリーギア6からトランスミッション3
への動力を取り出すようになっている。そして、サンギ
ア7と一体をなす歯車8と嵌合する駆動ギア9により過
給機10の駆動が行われる。過給機10にはリショルム
式等の容積型過給機を用いる。過給機10により空気が
圧送される吸気通路11の途中には給気冷却器28およ
びロータリーバルブ12が介装されており、このロータ
リーバルブ12はクランクギア13、タイミングギア1
4により駆動されるとともに、調整駒15、アクチュエ
ーター16よりなるバルブ開閉時期調整機構により、開
閉タイミングの調整がなされるようになっている。17
はエンジン1に設けたノックセンサーであり、ノッキン
グの発生を検知して、これを信号線18を介してアクチ
ュエーター16に伝達するようになっている。
【0008】ロータリーバルブ12は、図2に示すよう
に、吸気通路11の途中に形成したバルブ体19内に駆
動軸20と一体的に回転自在に支持されている。20a
はロータリーバルブ12を駆動軸20に固着するピンで
ある。そして、ロータリーバルブ12の弁開閉時期は約
90°づつに設定してある。ここで、駆動軸20は前記
タイミングギア14によりクランク軸回転の1/2の速
度で駆動されるように構成してあるので、ロータリーバ
ルブ12の開弁期間は、吸気弁21と同様にクランク軸
の回転角度で約180°となっている。次に、バルブ開
閉時期調整装置について、図3により説明する。図3は
バルブ開閉時期調整装置の調整駒を示す拡大図である。
図に示すように、回転軸22の端部には右ねじスプライ
ン22aが形成され、他方、駆動軸20の端部にはこれ
に対向して左ねじスプライン20aが形成され、これら
のスプラインに調整駒15の内面に設けた突起15aが
嵌合している。そして、調整駒15の外面には凹部15
bが形成され、調整レバー23が嵌入している。したが
って、調整レバー23を左右に動かすと、駆動軸20は
回転軸22に対して角変位してロータリーバルブ12の
開閉時期を変化させることができる。
【0009】次に、本発明の作用を説明する。以上のよ
うに構成された本実施例は、駆動負荷が大きくなると、
差動ギア機構2により過給機10に伝達される駆動力も
比例的に増大する。過給機10により発生する過給圧力
は上昇し、このままでは実質的な圧縮比が高くなりすぎ
て、激しいノッキングが発生する。しかし、このノッキ
ングの発生は直ちにノックセンサー17により感知さ
れ、その信号がアクチュエーター16に伝えられる。こ
れにより、アクチュエーター16は調整レバー23を動
かして、ロータリーバルブ12の閉時期を早め、吸気行
程途中にて閉じることにより実質的な圧縮比を下げて、
ノッキングの発生限界内の最大値となるように調整す
る。従って、いかなる運転状況下においてもノッキング
の発生しない範囲に実質的圧縮比を制限しつつ、かつ、
その限度内において可能な最大トルクを発生させるよう
に作用する。
【0010】上記経過をP−V線図を用いて詳細に説明
する。負荷トルクが小さい場合にはP−V線図は図4に
示すように、比較的低い過給圧力で、かつ給気冷却器2
8により冷却された温度tである点1より吸気行程を
開始し、点2から点3への圧縮行程の後、点3から点4
への定容燃焼行程を経て、点4から点5の膨張行程で1
サイクルを終える。すなわち、低負荷時においては本発
明のP−V線図は通常のオットーサイクルエンジンと同
様のものとなる。これに対し、負荷トルクの増大に比例
的に過給圧力が上昇すると、P−V線図は図5に示すよ
うに給気冷却器により図4の場合と同じ温度tまで冷
却された高い過給圧力の吸気を点1から吸入し、吸気行
程を開始する。このまま吸気行程を継続すれば吸気行程
は破線2−7のように移行し、従って圧縮行程は破線7
−8となり、高すぎる圧縮圧力の下での燃焼は激しいノ
ッキングを発生する。しかし、このノッキングの発生は
直ちにノックセンサー17により感知され、その信号が
アクチュエーター16に伝えられる。これにより、アク
チュエーター16は調整レバー23を動かして、ロータ
リーバルブ12の閉時期を早め、吸気行程途中の点2で
吸気通路を閉じるので、点2から点3への吸気行程は断
熱膨張となり、このとき点2の温度は給気冷却器28に
より通常の過給エンジンと同じ温度tにまで冷却され
ていて、体積の増大とともに温度も低下し、点3からの
圧縮行程により点2で、再び圧力、温度ともに吸気開始
点の状態すなわち点1の状態に戻る。燃焼開始直前の点
4では圧力P、体積Vともに低負荷時の図4の点3にお
ける値と同じ値であるが、圧縮行程が図4の点2−3に
比較して図5では点2−4と実質的に短くなるため圧縮
温度tは図4の点3における圧縮温度tよりも低
く、従って空気重量は多いため図4の通常のエンジンよ
りも多量の混合気を燃焼させることが可能となって、燃
焼最大圧力は高く点5となり、図示有効圧は高まり、高
いトルクを発生させることが可能になるのである。
【0011】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明は、オ
ットーサイクルエンジンにおいて、差動ギア機構により
容積型過給機の駆動を行うので、エンジンの負荷トルク
に比例して過給圧力が上昇して、特に低速において駆動
トルクの高い車輌用エンジンの低速運転時のトルクが増
強されるという、差動駆動過給本来の効果を保ちつつ、
しかも、ロータリーバルブの閉時期を制御して、実質的
圧縮比を制限するので、いかなる運転状況下においても
ノッキングが発生することがないという効果があり、従
来は全く考えられることのなかった、差動駆動過給機を
用いたオットーサイクルエンジンを実用的に提供するこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の全体構成図
【図2】ロータリーバルブを示す断面図
【図3】調整駒を示す拡大図
【図4】低負荷時のP−V線図
【図5】高負荷時のP−V線図
【符号の説明】
1..エンジン 2..差動ギア機構 10..容積型過給機 11..吸気通路 12..ロータリーバルブ 17..センサー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年9月27日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の効果
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明は、オ
ットーサイクルエンジンにおいて、差動ギア機構により
容積型過給機の駆動を行うので、エンジンの負荷トルク
に比例して過給圧力が上昇して、特に低速において駆動
トルクの高い車輌用エンジンの低速運転時のトルクが増
強されるという、差動駆動過給本来の効果を保ちつつ、
しかも、ロータリーバルブの閉時期を制御して、実質的
圧縮比を制限するので、いかなる運転状況下においても
ノッキングが発生することがないという効果があり、
かもここで、ノッキング発生防止のためにエンジンの圧
縮膨張比を下げていた従来技術とは異なり、エンジンの
膨張比は従来の無過給エンジンと同等の設定値にしてい
るので、熱効率の高いエンジンとなり、従来は全く考え
られることのなかった、差動駆動過給機を用いたオット
ーサイクルエンジンを実用的に提供することができると
いう効果がある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンが動力の一部を分離して差動ギ
    ア機構を介して負荷動力を駆動するとともに、該差動ギ
    ア機構により容積型過給機を駆動してエンジンへの過給
    を行うオットーサイクルエンジンにおいて、 該エンジンの膨張比を不変とし、該エンジンの吸気通路
    にバルブ開閉時期調整装置を備えたロータリーバルブを
    介装する一方、ノックセンサーを設け、該ノックセンサ
    ーによりノッキング発生初期にこれを捉えて、その信号
    により前記バルブ開閉時期調整装置を介して前記ロータ
    リーバルブの閉時期を早め、実質的圧縮比を調整するこ
    とを特徴とする差動駆動過給機を用いたオットーサイク
    ルエンジン。
JP30727591A 1991-09-09 1991-09-09 差動駆動過給機を用いたオットーサイクルエンジン Pending JPH0797939A (ja)

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