JPH08177507A - 内燃機関の過給装置及びその運転方法 - Google Patents
内燃機関の過給装置及びその運転方法Info
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- JPH08177507A JPH08177507A JP6320346A JP32034694A JPH08177507A JP H08177507 A JPH08177507 A JP H08177507A JP 6320346 A JP6320346 A JP 6320346A JP 32034694 A JP32034694 A JP 32034694A JP H08177507 A JPH08177507 A JP H08177507A
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- Japan
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- shaft
- turbine
- compressor impeller
- engine
- internal combustion
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】低回転時或いは低負荷域の加速応答性を向上さ
せ、高回転時或いは高負荷域の排気排出による流体抵抗
を低減し、排気エネルギを回収できるエンジンの過給シ
ステムの制御及び装置の提供。 【構成】排気エネルギを利用して駆動されるタービン３
と、タービン３と同軸線上に軸を持つコンプレッサイン
ペラ５を有するターボチャージャにおいて、タービン軸
の一端に設けたタービン一体ギア３１と、コンプレッサ
インペラ軸の一端に設けたインペラ一体ギア５１との間
に断続機６を介装し、低回転域或いは低負荷域ではコン
プレッサインペラ軸をギアやチェーン３３、５３でエン
ジンの出力軸８、９に接続する機械式過給機とし、中〜
準高回転域或いは中〜準高負荷域では、コンプレッサイ
ンペラ軸とタービン軸を直結とし、更に高回転域或いは
高負荷域では、コンプレッサインペラ軸とタービン軸は
直結で、且つタービン軸で得られる余剰のトルクをギア
やチェーンでエンジン出力軸に回収させる。
せ、高回転時或いは高負荷域の排気排出による流体抵抗
を低減し、排気エネルギを回収できるエンジンの過給シ
ステムの制御及び装置の提供。 【構成】排気エネルギを利用して駆動されるタービン３
と、タービン３と同軸線上に軸を持つコンプレッサイン
ペラ５を有するターボチャージャにおいて、タービン軸
の一端に設けたタービン一体ギア３１と、コンプレッサ
インペラ軸の一端に設けたインペラ一体ギア５１との間
に断続機６を介装し、低回転域或いは低負荷域ではコン
プレッサインペラ軸をギアやチェーン３３、５３でエン
ジンの出力軸８、９に接続する機械式過給機とし、中〜
準高回転域或いは中〜準高負荷域では、コンプレッサイ
ンペラ軸とタービン軸を直結とし、更に高回転域或いは
高負荷域では、コンプレッサインペラ軸とタービン軸は
直結で、且つタービン軸で得られる余剰のトルクをギア
やチェーンでエンジン出力軸に回収させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気エネルギを利用し
て駆動されるタービンと、該タービンと同軸線上に軸を
持つコンプレッサインペラを有する、所謂ターボチャー
ジャ付き内燃機関の過給装置及びその運転方法に関す
る。
て駆動されるタービンと、該タービンと同軸線上に軸を
持つコンプレッサインペラを有する、所謂ターボチャー
ジャ付き内燃機関の過給装置及びその運転方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの排気エネルギを利用してター
ビンを駆動し、タービンと同軸のインペラによって空気
を圧縮してエンジンに供給する所謂「ターボチャージ
ャ」と呼ばれる排気タービン駆動式過給機は、低回転域
では排気エネルギが小さく瞬時に高回転にすることが出
来ないため、回転の立ち上がりに時間遅れを生じ、又、
高負荷・高回転域では必要な過給圧を得るためエンジン
背圧が高くなり、排気流れ損失が増大して出力の増加割
合が小さくなることや、必要以上に過給圧を発生するこ
とが問題となっていた。
ビンを駆動し、タービンと同軸のインペラによって空気
を圧縮してエンジンに供給する所謂「ターボチャージ
ャ」と呼ばれる排気タービン駆動式過給機は、低回転域
では排気エネルギが小さく瞬時に高回転にすることが出
来ないため、回転の立ち上がりに時間遅れを生じ、又、
高負荷・高回転域では必要な過給圧を得るためエンジン
背圧が高くなり、排気流れ損失が増大して出力の増加割
合が小さくなることや、必要以上に過給圧を発生するこ
とが問題となっていた。
【０００３】これに対して、低回転域の問題の対処法と
してターボチャージャとインテークマニフォルドの間に
機械式過給機を直列に介装した技術があり、高回転域の
問題の対処法としてはタービンに流入する直前に排気を
バイパスさせ、排気管側に排気エネルギを逃がしてしま
う所謂ウエストゲートを用いる方法がある。
してターボチャージャとインテークマニフォルドの間に
機械式過給機を直列に介装した技術があり、高回転域の
問題の対処法としてはタービンに流入する直前に排気を
バイパスさせ、排気管側に排気エネルギを逃がしてしま
う所謂ウエストゲートを用いる方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者はコスト
の高騰やエンジンの熱効率の低下等を招き、後者は高温
の有用な排気エネルギを十分活用しないで捨ててしまう
こととなる。
の高騰やエンジンの熱効率の低下等を招き、後者は高温
の有用な排気エネルギを十分活用しないで捨ててしまう
こととなる。
【０００５】そこで本発明では、低回転時或いは低負荷
時の加速応答性を向上させ、高回転時或いは高負荷時の
排気排出による流体損失を低減することが出来て、しか
も排気エネルギを十分回収できる過給システムの制御及
び装置の提供を目的としている。
時の加速応答性を向上させ、高回転時或いは高負荷時の
排気排出による流体損失を低減することが出来て、しか
も排気エネルギを十分回収できる過給システムの制御及
び装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関の過給
装置は、排気エネルギを利用して駆動されるタービン
と、該タービンと同軸線上に軸を持つコンプレッサイン
ペラを有するターボチャージャ付き内燃機関の過給装置
において、前記タービン軸の一端に設けたタービン一体
ギアと、前記コンプレッサインペラ軸の一端に設けたイ
ンペラ一体ギアとの間に断続機を介装し、低回転域では
コンプレッサインペラ軸を機械的手段でエンジンの出力
軸に接続する機械式過給機とし、中回転域から準高回転
域では前記コンプレッサインペラ軸とタービン軸を直結
し、高回転域では前記コンプレッサインペラ軸とタービ
ン軸は直結で且つタービン軸で得られる余剰のトルクを
前記機械的手段らよってエンジン出力軸に回収させるよ
うに構成してある。
装置は、排気エネルギを利用して駆動されるタービン
と、該タービンと同軸線上に軸を持つコンプレッサイン
ペラを有するターボチャージャ付き内燃機関の過給装置
において、前記タービン軸の一端に設けたタービン一体
ギアと、前記コンプレッサインペラ軸の一端に設けたイ
ンペラ一体ギアとの間に断続機を介装し、低回転域では
コンプレッサインペラ軸を機械的手段でエンジンの出力
軸に接続する機械式過給機とし、中回転域から準高回転
域では前記コンプレッサインペラ軸とタービン軸を直結
し、高回転域では前記コンプレッサインペラ軸とタービ
ン軸は直結で且つタービン軸で得られる余剰のトルクを
前記機械的手段らよってエンジン出力軸に回収させるよ
うに構成してある。
【０００７】また本発明の内燃機関の過給装置は、排気
エネルギを利用して駆動されるタービンと、該タービン
と同軸線上に軸を持つコンプレッサインペラを有するタ
ーボチャージャ付き内燃機関の過給装置において、前記
タービン軸の一端に設けたタービン一体ギアと、前記コ
ンプレッサインペラ軸の一端に設けたインペラ一体ギア
との間に断続機を介装し、低負荷域ではコンプレッサイ
ンペラ軸を機械的手段でエンジンの出力軸に接続する機
械式過給機とし、中負荷域から準高負荷域では前記コン
プレッサインペラ軸とタービン軸を直結し、高負荷域で
は前記コンプレッサインペラ軸とタービン軸は直結で且
つタービン軸で得られる余剰のトルクを前記機械的手段
らよってエンジン出力軸に回収させるように構成してあ
る。
エネルギを利用して駆動されるタービンと、該タービン
と同軸線上に軸を持つコンプレッサインペラを有するタ
ーボチャージャ付き内燃機関の過給装置において、前記
タービン軸の一端に設けたタービン一体ギアと、前記コ
ンプレッサインペラ軸の一端に設けたインペラ一体ギア
との間に断続機を介装し、低負荷域ではコンプレッサイ
ンペラ軸を機械的手段でエンジンの出力軸に接続する機
械式過給機とし、中負荷域から準高負荷域では前記コン
プレッサインペラ軸とタービン軸を直結し、高負荷域で
は前記コンプレッサインペラ軸とタービン軸は直結で且
つタービン軸で得られる余剰のトルクを前記機械的手段
らよってエンジン出力軸に回収させるように構成してあ
る。
【０００８】さらに本発明の内燃機関の過給装置の運転
方法は、排気エネルギを利用して駆動されるタービン
と、該タービンと同軸線上に軸を持つコンプレッサイン
ペラを有するターボチャージャ付き内燃機関の過給装置
の運転方法において、内燃機関の回転数を検出する工程
と、検出された回転数に応答して前記タービン軸とコン
プレッサインペラ軸とを断接する工程とを含み、該断接
する工程では、低回転域ではコンプレッサインペラ軸を
機械的手段でエンジンの出力軸に接続する機械式過給機
とし、中回転域から準高回転域では前記コンプレッサイ
ンペラ軸とタービン軸を直結し、高回転域では前記コン
プレッサインペラ軸とタービン軸は直結で且つタービン
軸で得られる余剰のトルクを前記機械的手段でエンジン
出力軸に回収させている。
方法は、排気エネルギを利用して駆動されるタービン
と、該タービンと同軸線上に軸を持つコンプレッサイン
ペラを有するターボチャージャ付き内燃機関の過給装置
の運転方法において、内燃機関の回転数を検出する工程
と、検出された回転数に応答して前記タービン軸とコン
プレッサインペラ軸とを断接する工程とを含み、該断接
する工程では、低回転域ではコンプレッサインペラ軸を
機械的手段でエンジンの出力軸に接続する機械式過給機
とし、中回転域から準高回転域では前記コンプレッサイ
ンペラ軸とタービン軸を直結し、高回転域では前記コン
プレッサインペラ軸とタービン軸は直結で且つタービン
軸で得られる余剰のトルクを前記機械的手段でエンジン
出力軸に回収させている。
【０００９】また本発明の内燃機関の過給装置の運転方
法は、排気エネルギを利用して駆動されるタービンと、
該タービンと同軸線上に軸を持つコンプレッサインペラ
を有するターボチャージャ付き内燃機関の過給装置の運
転方法において、内燃機関の負荷を検出する工程と、検
出された負荷に応答して前記タービン軸とコンプレッサ
インペラ軸とを断接する工程とを含み、該断接する工程
では、低負荷域ではコンプレッサインペラ軸を機械的手
段でエンジンの出力軸に接続する機械式過給機とし、中
負荷域から準高負荷域では前記コンプレッサインペラ軸
とタービン軸を直結し、高負荷域では前記コンプレッサ
インペラ軸とタービン軸は直結で且つタービン軸で得ら
れる余剰のトルクを前記機械的手段でエンジン出力軸に
回収させている。
法は、排気エネルギを利用して駆動されるタービンと、
該タービンと同軸線上に軸を持つコンプレッサインペラ
を有するターボチャージャ付き内燃機関の過給装置の運
転方法において、内燃機関の負荷を検出する工程と、検
出された負荷に応答して前記タービン軸とコンプレッサ
インペラ軸とを断接する工程とを含み、該断接する工程
では、低負荷域ではコンプレッサインペラ軸を機械的手
段でエンジンの出力軸に接続する機械式過給機とし、中
負荷域から準高負荷域では前記コンプレッサインペラ軸
とタービン軸を直結し、高負荷域では前記コンプレッサ
インペラ軸とタービン軸は直結で且つタービン軸で得ら
れる余剰のトルクを前記機械的手段でエンジン出力軸に
回収させている。
【００１０】さらに、排気管に介装されたタービンをバ
イパスするバイパス管路と、タービス側とバイパス管路
側とを切換える切換弁と、該切換弁の切換えを制御する
制御手段とを含むのが好ましい。
イパスするバイパス管路と、タービス側とバイパス管路
側とを切換える切換弁と、該切換弁の切換えを制御する
制御手段とを含むのが好ましい。
【００１１】
【作用】上述した様な構成を具備する本発明によれば、
低回転時或いは低負荷時には、断続機によりコンプレッ
サインペラ軸とタービン軸は接続が断たれ、エンジン出
力軸とインペラ軸が機械的に接続され、駆動力が伝えら
れるようになりコンプレッサインペラ側は機械式過給機
の機能を果す。そのため、排気はタービンに通過しない
で排出され、背圧が低下する。従って、低回転時或いは
低負荷時の加速応答性が向上する。
低回転時或いは低負荷時には、断続機によりコンプレッ
サインペラ軸とタービン軸は接続が断たれ、エンジン出
力軸とインペラ軸が機械的に接続され、駆動力が伝えら
れるようになりコンプレッサインペラ側は機械式過給機
の機能を果す。そのため、排気はタービンに通過しない
で排出され、背圧が低下する。従って、低回転時或いは
低負荷時の加速応答性が向上する。
【００１２】又、中回転域から準高回転域或いは中負荷
域から隼高負荷域では、コンプレッサインペラ軸とター
ビン軸は接続され通常のターボチャージャとして機能す
るため、出力の向上が図られる。
域から隼高負荷域では、コンプレッサインペラ軸とター
ビン軸は接続され通常のターボチャージャとして機能す
るため、出力の向上が図られる。
【００１３】更に、高回転域或いは高負荷域では、コン
プレッサインペラ軸とタービン軸は接続されると共に、
タービン軸がエンジンの出力軸と駆動力が伝わるように
機械的に接続され、余剰の排気エネルギはエンジン出力
軸によって回収することが出来る。即ち、高回転時或い
は高負荷時の排気排出による流体抵抗を低減し、排気エ
ネルギの回収が可能となる。
プレッサインペラ軸とタービン軸は接続されると共に、
タービン軸がエンジンの出力軸と駆動力が伝わるように
機械的に接続され、余剰の排気エネルギはエンジン出力
軸によって回収することが出来る。即ち、高回転時或い
は高負荷時の排気排出による流体抵抗を低減し、排気エ
ネルギの回収が可能となる。
【００１４】また、低速時或いは低負荷時におけるコン
プレッサとタービンとのマッチングを考慮する必要が無
くなるため、該マッチングが比較的に取り易くなる。
プレッサとタービンとのマッチングを考慮する必要が無
くなるため、該マッチングが比較的に取り易くなる。
【００１５】これに加えて、背圧の増大によるエンジン
出力の低下や、排気温度の低下によるブースト圧力の不
足等を解消することが出来る。
出力の低下や、排気温度の低下によるブースト圧力の不
足等を解消することが出来る。
【００１６】本発明において、排気管に介装されたター
ビンをバイパスするバイパス管路と、タービス側とバイ
パス管路側とを切換える切換弁と、該切換弁の切換えを
制御する制御手段とを含むように構成すれば、低速時に
タービスをバイパスさせて加速応答性を向上させること
が出来る。
ビンをバイパスするバイパス管路と、タービス側とバイ
パス管路側とを切換える切換弁と、該切換弁の切換えを
制御する制御手段とを含むように構成すれば、低速時に
タービスをバイパスさせて加速応答性を向上させること
が出来る。
【００１７】
【実施例】以下、図１から図３に基づいて本発明の実施
例について説明する。
例について説明する。
【００１８】図１において、エンジン１の吸気マニフォ
ルド４の手前には、図示しない吸気口からの空気を吸い
込み圧縮する、一端にインペラ一体ギア５１を有するコ
ンプレッサインペラ５が介装されている。又、前記コン
プレッサインペラの軸の延長上には、排気マニフォルド
２からの排気を導入してこの排気エネルギを利用して回
転する、前記インペラ一体ギアに対向してタービン一体
ギアを有するタービン３が排気管Ｅに介装されている。
なお、排気管Ｅからは、タービン３をバイパスするよう
な配置にてバイパス管路７０が分岐しており、当該分岐
箇所には、排気管Ｅを流れる排気ガスの流路をタービン
３側とバイパス管路７０側とで切換える切換え弁７２が
介装されている。
ルド４の手前には、図示しない吸気口からの空気を吸い
込み圧縮する、一端にインペラ一体ギア５１を有するコ
ンプレッサインペラ５が介装されている。又、前記コン
プレッサインペラの軸の延長上には、排気マニフォルド
２からの排気を導入してこの排気エネルギを利用して回
転する、前記インペラ一体ギアに対向してタービン一体
ギアを有するタービン３が排気管Ｅに介装されている。
なお、排気管Ｅからは、タービン３をバイパスするよう
な配置にてバイパス管路７０が分岐しており、当該分岐
箇所には、排気管Ｅを流れる排気ガスの流路をタービン
３側とバイパス管路７０側とで切換える切換え弁７２が
介装されている。
【００１９】一方、前記コンプレッサインペラ軸、及び
タービン軸に平行で中速回転以上では前記インペラ一体
ギアと、タービン一体ギアと同時に噛み合う直結ギア６
１と、該直結ギア６１に一体のギア軸６４と、前記直結
ギア６１を挟んで前記ギア軸６４に反対側のフリーギア
用軸６５と、低回転域で前記インペラ一体ギア５１と噛
み合い、前記フリーギア用軸６５の周りに回転自在の第
一のフリーギア６２と、同じく低回転域で前記タービン
一体ギア５１と噛み合い、前記フリーギア用軸６５の周
りに回転自在の第二のフリーギア６３とから成る断続機
はそのギア軸６４をアクチュエータ７に接続され、回転
条件によって噛み合うギアを変える。
タービン軸に平行で中速回転以上では前記インペラ一体
ギアと、タービン一体ギアと同時に噛み合う直結ギア６
１と、該直結ギア６１に一体のギア軸６４と、前記直結
ギア６１を挟んで前記ギア軸６４に反対側のフリーギア
用軸６５と、低回転域で前記インペラ一体ギア５１と噛
み合い、前記フリーギア用軸６５の周りに回転自在の第
一のフリーギア６２と、同じく低回転域で前記タービン
一体ギア５１と噛み合い、前記フリーギア用軸６５の周
りに回転自在の第二のフリーギア６３とから成る断続機
はそのギア軸６４をアクチュエータ７に接続され、回転
条件によって噛み合うギアを変える。
【００２０】一方、エンジンの出力軸上には前記インペ
ラ一体ギア５１と同一平面上に出力軸側第一駆動体８
が、又、前記タービン一体ギア３１と同一平面上に出力
軸側第二駆動体９が設けられており、更に出力軸には前
記出力軸側第一駆動体８の回転力を断続する第一クラッ
チ１０と、前記出力軸側第一駆動体９の回転力を断続す
る第二クラッチ１１が介装されている。
ラ一体ギア５１と同一平面上に出力軸側第一駆動体８
が、又、前記タービン一体ギア３１と同一平面上に出力
軸側第二駆動体９が設けられており、更に出力軸には前
記出力軸側第一駆動体８の回転力を断続する第一クラッ
チ１０と、前記出力軸側第一駆動体９の回転力を断続す
る第二クラッチ１１が介装されている。
【００２１】又、前記アクチュエータ７は回転センサ１
２からのエンジン回転情報、負荷センサ１３からのエン
ジン負荷情報、吸気圧センサ１４からの吸気圧情報、排
気圧センサ１５からの排気圧情報、排気温度センサ１６
からの排気温度情報等をコントロールユニット２０が読
込み、予め用意した過給方式選択条件マップにより前記
断続機６の各ギアの噛み合い位置が決定される様に制御
される。
２からのエンジン回転情報、負荷センサ１３からのエン
ジン負荷情報、吸気圧センサ１４からの吸気圧情報、排
気圧センサ１５からの排気圧情報、排気温度センサ１６
からの排気温度情報等をコントロールユニット２０が読
込み、予め用意した過給方式選択条件マップにより前記
断続機６の各ギアの噛み合い位置が決定される様に制御
される。
【００２２】次に、図３の制御フローについて図１、図
２をも使用して説明する。
２をも使用して説明する。
【００２３】先ずスタートして、ステップＳ１におい
て、吸気圧１４センサによって吸気圧力が、排気圧力セ
ンサ１５によって排気圧力が、排気温度センサ１６によ
って排気温度が検出され、ステップＳ２に進み、回転セ
ンサ１２によってエンジン回転数が、負荷センサ１３に
よってエンジン負荷が検出され、ステップＳ３に進み、
コントロールユニットに過給方式選択条件マップが呼び
出され、ステップＳ４において過給方式選択条件がＡ
（低速、低負荷状態）か否かが判断される。
て、吸気圧１４センサによって吸気圧力が、排気圧力セ
ンサ１５によって排気圧力が、排気温度センサ１６によ
って排気温度が検出され、ステップＳ２に進み、回転セ
ンサ１２によってエンジン回転数が、負荷センサ１３に
よってエンジン負荷が検出され、ステップＳ３に進み、
コントロールユニットに過給方式選択条件マップが呼び
出され、ステップＳ４において過給方式選択条件がＡ
（低速、低負荷状態）か否かが判断される。
【００２４】条件Ａ、すなわち低速或いは低負荷状態で
あれば（ステップＳ４においてＹＥＳ）、アクチュエー
タ７位置を条件Ａに対応する位置（図３ではステップＳ
５中の符号「ａ」で示す）に制御して、断続機６を左行
させる（図１の状態：ステップＳ５）。これによりイン
ペラ一体ギア５１は、第一のフリーギア６２及びインペ
ラ側駆動手段５３を介して、出力軸側第一駆動体８に回
転力が伝えられる。
あれば（ステップＳ４においてＹＥＳ）、アクチュエー
タ７位置を条件Ａに対応する位置（図３ではステップＳ
５中の符号「ａ」で示す）に制御して、断続機６を左行
させる（図１の状態：ステップＳ５）。これによりイン
ペラ一体ギア５１は、第一のフリーギア６２及びインペ
ラ側駆動手段５３を介して、出力軸側第一駆動体８に回
転力が伝えられる。
【００２５】この段階において、切換え弁７２はバイパ
ス通路７０側に切換えられ、排気ガスはタービン３をバ
イパスして流れ、背圧が低下する。
ス通路７０側に切換えられ、排気ガスはタービン３をバ
イパスして流れ、背圧が低下する。
【００２６】ステップＳ５が完了したならば、ステップ
Ｓ６に進み、前記出力軸側第一駆動体８とエンジン出力
軸の回転力を断続する第一クラッチ１０を接続する。
尚、ステップＳ５の段階ではタービン一体ギア３１も、
第二のフリーギア６３、及びタービン側駆動手段３３を
介して出力軸側第二駆動体９に回転力は伝わっている。
そしてステップＳ７に進み、第二クラッチ１１を切り、
駆動力を断ち制御は元に戻る。
Ｓ６に進み、前記出力軸側第一駆動体８とエンジン出力
軸の回転力を断続する第一クラッチ１０を接続する。
尚、ステップＳ５の段階ではタービン一体ギア３１も、
第二のフリーギア６３、及びタービン側駆動手段３３を
介して出力軸側第二駆動体９に回転力は伝わっている。
そしてステップＳ７に進み、第二クラッチ１１を切り、
駆動力を断ち制御は元に戻る。
【００２７】ステップＳ４において条件がＡでなければ
（ステップ４においてＮＯ）、ステップ８に進み、アク
チュエータ位置を制御して、断続機６を右行せしめる
（図２の状態：図３のステップＳ８の符号「ｂ」で示す
位置）。断続機６が右行すると、直結ギア６１はインペ
ラ一体ギア５１及びタービン一体ギア３１と同時に噛み
合うので、コンプレッサインペラ５の回転はインペラ側
駆動手段５３を介して出力軸側第一駆動体８に伝えられ
る。又、タービン３の回転はタービン側駆動手段３３を
介して出力軸側第二駆動体９に伝えられる。
（ステップ４においてＮＯ）、ステップ８に進み、アク
チュエータ位置を制御して、断続機６を右行せしめる
（図２の状態：図３のステップＳ８の符号「ｂ」で示す
位置）。断続機６が右行すると、直結ギア６１はインペ
ラ一体ギア５１及びタービン一体ギア３１と同時に噛み
合うので、コンプレッサインペラ５の回転はインペラ側
駆動手段５３を介して出力軸側第一駆動体８に伝えられ
る。又、タービン３の回転はタービン側駆動手段３３を
介して出力軸側第二駆動体９に伝えられる。
【００２８】次にステップＳ９において、過給方式選択
条件が中回転域から準高回転域、或いは中負荷域から隼
高負荷域における条件（条件Ｂ１）であるか否かが判断
される。条件Ｂ１であれば（ステップＳ９においてＹＥ
Ｓ）、ステップ１０に進み、前記出力軸側第一駆動体８
とエンジン出力軸の回転力を断続する第一クラッチ１０
を切る。そしてステップＳ１１に進み、第二クラッチ１
１を切り、前記出力軸側第二駆動体９とエンジン出力軸
の回転力を遮断する。この場合、排気ガスの流速エネル
ギによるタービンの駆動力は、コンプレッサインペラに
のみ伝達し制御は元に戻る。
条件が中回転域から準高回転域、或いは中負荷域から隼
高負荷域における条件（条件Ｂ１）であるか否かが判断
される。条件Ｂ１であれば（ステップＳ９においてＹＥ
Ｓ）、ステップ１０に進み、前記出力軸側第一駆動体８
とエンジン出力軸の回転力を断続する第一クラッチ１０
を切る。そしてステップＳ１１に進み、第二クラッチ１
１を切り、前記出力軸側第二駆動体９とエンジン出力軸
の回転力を遮断する。この場合、排気ガスの流速エネル
ギによるタービンの駆動力は、コンプレッサインペラに
のみ伝達し制御は元に戻る。
【００２９】一方、ステップＳ９において過給方式選択
条件がＢ１でない場合（ステップＳ９においてＮＯ）、
即ち高回転或いは高負荷域の場合（条件Ｂ２）には、ス
テップＳ１２に進み、第一クラッチ１０を切る。そして
ステップ１３に進み、第二クラッチ１１を接続する。第
一クラッチ１０を切り且つ第二クラッチ１１を接続した
場合には、排気ガスの流速エネルギによるタービン３の
駆動力はコンプレッサインペラ５に伝達され、余剰の駆
動力はタービン側駆動手段、出力軸側第二駆動体９を介
してエンジンの出力軸に回収される。そして制御は元に
戻る（図３において「ＲＥＴＵＲＮ」で示す）。
条件がＢ１でない場合（ステップＳ９においてＮＯ）、
即ち高回転或いは高負荷域の場合（条件Ｂ２）には、ス
テップＳ１２に進み、第一クラッチ１０を切る。そして
ステップ１３に進み、第二クラッチ１１を接続する。第
一クラッチ１０を切り且つ第二クラッチ１１を接続した
場合には、排気ガスの流速エネルギによるタービン３の
駆動力はコンプレッサインペラ５に伝達され、余剰の駆
動力はタービン側駆動手段、出力軸側第二駆動体９を介
してエンジンの出力軸に回収される。そして制御は元に
戻る（図３において「ＲＥＴＵＲＮ」で示す）。
【００３０】
【発明の効果】本発明を適用した過給システムの作用効
果を、以下に列挙する。 （１） 低回転域或いは低負荷域では、応答の劣化が無
くなり、低回転時の加速応答性が向上する。 （２） 中回転域から準高回転域、或いは中負荷域から
隼高負荷域では、出力の向上が図られる。 （３） 高回転域或いは高負荷域では、タービン軸がエ
ンジンの出力軸と機械的に接続され、余剰の排気エネル
ギをエンジン出力軸によって回収することが出来る。 （４） 全回転領域或いは全負荷領域において、加速応
答性に優れ、排気エネルギを十分に回収でき、高出力で
高効率の動力性能が得られる。 （５） コンプレッサとタービンとのマッチングが比較
的に取り易くなる。 （６） 背圧の増大によるエンジン出力の低下や、排気
温度の低下によるブースト圧力の不足等を解消すること
が出来る。 （７） 排気管に介装されたタービンをバイパスするバ
イパス管路と、タービス側とバイパス管路側とを切換え
る切換弁と、該切換弁の切換えを制御する制御手段とを
備えることにより、低速時にタービスをバイパスさせて
加速応答性を向上させることが出来る。
果を、以下に列挙する。 （１） 低回転域或いは低負荷域では、応答の劣化が無
くなり、低回転時の加速応答性が向上する。 （２） 中回転域から準高回転域、或いは中負荷域から
隼高負荷域では、出力の向上が図られる。 （３） 高回転域或いは高負荷域では、タービン軸がエ
ンジンの出力軸と機械的に接続され、余剰の排気エネル
ギをエンジン出力軸によって回収することが出来る。 （４） 全回転領域或いは全負荷領域において、加速応
答性に優れ、排気エネルギを十分に回収でき、高出力で
高効率の動力性能が得られる。 （５） コンプレッサとタービンとのマッチングが比較
的に取り易くなる。 （６） 背圧の増大によるエンジン出力の低下や、排気
温度の低下によるブースト圧力の不足等を解消すること
が出来る。 （７） 排気管に介装されたタービンをバイパスするバ
イパス管路と、タービス側とバイパス管路側とを切換え
る切換弁と、該切換弁の切換えを制御する制御手段とを
備えることにより、低速時にタービスをバイパスさせて
加速応答性を向上させることが出来る。
【図１】本発明の１実施例を示すブロック図。
【図２】図１とは違う状態にある実施例を示すブロック
図。
図。
【図３】図１及び図２の実施例における制御フローチャ
ートを示す図。
ートを示す図。
【符号の説明】 １・・・エンジン ２・・・排気マニフォルド ３・・・タービン ４・・・吸気マニフォルド ５・・・コンプレッサインペラ ６・・・断続機 ７・・・アクチュエータ １２・・・回転センサ １３・・・負荷センサ １４・・・吸気圧センサ １５・・・排気圧センサ １６・・・排気温度センサ ２０・・・コントロールユニット ３１・・・タービン一体ギア ５１・・・インペラ一体ギア Ｅ・・・排気管 ７０・・・バイパス管路 ７２・・・切換え弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 41/10 Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】 排気エネルギを利用して駆動されるター
ビンと、該タービンと同軸線上に軸を持つコンプレッサ
インペラを有するターボチャージャ付き内燃機関の過給
装置において、前記タービン軸の一端に設けたタービン
一体ギアと、前記コンプレッサインペラ軸の一端に設け
たインペラ一体ギアとの間に断続機を介装し、低回転域
ではコンプレッサインペラ軸を機械的手段でエンジンの
出力軸に接続する機械式過給機とし、中回転域から準高
回転域では前記コンプレッサインペラ軸とタービン軸を
直結し、高回転域では前記コンプレッサインペラ軸とタ
ービン軸は直結で且つタービン軸で得られる余剰のトル
クを前記機械的手段らよってエンジン出力軸に回収させ
るように構成したことを特徴とする内燃機関の過給装
置。 - 【請求項２】 排気エネルギを利用して駆動されるター
ビンと、該タービンと同軸線上に軸を持つコンプレッサ
インペラを有するターボチャージャ付き内燃機関の過給
装置において、前記タービン軸の一端に設けたタービン
一体ギアと、前記コンプレッサインペラ軸の一端に設け
たインペラ一体ギアとの間に断続機を介装し、低負荷域
ではコンプレッサインペラ軸を機械的手段でエンジンの
出力軸に接続する機械式過給機とし、中負荷域から準高
負荷域では前記コンプレッサインペラ軸とタービン軸を
直結し、高負荷域では前記コンプレッサインペラ軸とタ
ービン軸は直結で且つタービン軸で得られる余剰のトル
クを前記機械的手段らよってエンジン出力軸に回収させ
るように構成したことを特徴とする内燃機関の過給装
置。 - 【請求項３】 排気エネルギを利用して駆動されるター
ビンと、該タービンと同軸線上に軸を持つコンプレッサ
インペラを有するターボチャージャ付き内燃機関の過給
装置の運転方法において、内燃機関の回転数を検出する
工程と、検出された回転数に応答して前記タービン軸と
コンプレッサインペラ軸とを断接する工程とを含み、該
断接する工程では、低回転域ではコンプレッサインペラ
軸を機械的手段でエンジンの出力軸に接続する機械式過
給機とし、中回転域から準高回転域では前記コンプレッ
サインペラ軸とタービン軸を直結し、高回転域では前記
コンプレッサインペラ軸とタービン軸は直結で且つター
ビン軸で得られる余剰のトルクを前記機械的手段でエン
ジン出力軸に回収させることを特徴とする内燃機関の過
給装置の運転方法。 - 【請求項４】 排気エネルギを利用して駆動されるター
ビンと、該タービンと同軸線上に軸を持つコンプレッサ
インペラを有するターボチャージャ付き内燃機関の過給
装置の運転方法において、内燃機関の負荷を検出する工
程と、検出された負荷に応答して前記タービン軸とコン
プレッサインペラ軸とを断接する工程とを含み、該断接
する工程では、低負荷域ではコンプレッサインペラ軸を
機械的手段でエンジンの出力軸に接続する機械式過給機
とし、中負荷域から準高負荷域では前記コンプレッサイ
ンペラ軸とタービン軸を直結し、高負荷域では前記コン
プレッサインペラ軸とタービン軸は直結で且つタービン
軸で得られる余剰のトルクを前記機械的手段でエンジン
出力軸に回収させることを特徴とする内燃機関の過給装
置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6320346A JPH08177507A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 内燃機関の過給装置及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6320346A JPH08177507A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 内燃機関の過給装置及びその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08177507A true JPH08177507A (ja) | 1996-07-09 |
Family
ID=18120454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6320346A Pending JPH08177507A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 内燃機関の過給装置及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08177507A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040031221A (ko) * | 2002-10-04 | 2004-04-13 | 현대자동차주식회사 | 자동차 엔진의 터보 챠져 |
| WO2005061872A1 (de) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine mit einem mechanischen lader und einem turbo-compound |
| KR100774349B1 (ko) * | 2006-12-07 | 2007-11-08 | 현대자동차주식회사 | 유성치차를 이용한 가변속 압축 과급시스템 |
| WO2011081458A3 (ko) * | 2009-12-29 | 2011-11-10 | 캄텍주식회사 | 차량용 액츄에이터 |
| CN102434270A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-05-02 | 上海交通大学 | 压气机转速可变换的涡轮增压系统 |
| JP2016020662A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | 日本精工株式会社 | エンジンの出力増大装置 |
| US20160201553A1 (en) * | 2013-12-13 | 2016-07-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Compound supercharged internal combustion engine systems and methods |
-
1994
- 1994-12-22 JP JP6320346A patent/JPH08177507A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040031221A (ko) * | 2002-10-04 | 2004-04-13 | 현대자동차주식회사 | 자동차 엔진의 터보 챠져 |
| WO2005061872A1 (de) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine mit einem mechanischen lader und einem turbo-compound |
| US7398650B2 (en) | 2003-11-28 | 2008-07-15 | Daimler Ag | Internal combustion engine comprising a mechanical charger and a turbo-compound |
| KR100774349B1 (ko) * | 2006-12-07 | 2007-11-08 | 현대자동차주식회사 | 유성치차를 이용한 가변속 압축 과급시스템 |
| WO2011081458A3 (ko) * | 2009-12-29 | 2011-11-10 | 캄텍주식회사 | 차량용 액츄에이터 |
| CN102434270A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-05-02 | 上海交通大学 | 压气机转速可变换的涡轮增压系统 |
| US20160201553A1 (en) * | 2013-12-13 | 2016-07-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Compound supercharged internal combustion engine systems and methods |
| JP2016020662A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | 日本精工株式会社 | エンジンの出力増大装置 |
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