JPH0819854B2 - エンジンの機械式過給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの機械式過給装置に関し、特にエン
ジンにより有段変速機構を介して過給機を駆動するよう
にしたものに関する。

〔従来の技術） 従来、エンジンの過給装置として、例えば実開昭61−
32525号公報に開示されるように、エンジンの出力軸に
無段変速機構を介して過給機を連結し、該過給機の回転
数がエンジンの運転状態に応じた最適な回転数になるよ
うに上記無断変速機構の変速比を制御するようにしたも
のが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記従来の過給装置では、無断変速機構とし
て例えば可変プーリ機構等を使用するので、過給装置が
大型化するとともに構造および制御機構が複雑なものに
なる。

ところで、上記無断変速機構に代えて有段変速機構を
用いれば、無断変速機構付過給装置ほどの過給機回転数
の細かな制御は得られないものの、エンジン運転状態に
応じた過給機回転数の制御は十分可能であり、しかも過
給装置をコンパクトで且つ簡単な構造のものにできる。

しかし、この場合、有段変速機構において高速段から
低速段への変速時に例えば電磁クラッチ等により高速段
とエンジン出力軸との駆動関係を断つとともに低速段と
エンジン出力軸とを結合するようにすると、変速時に過
給機の回転数が急激に変動して過給機がショックを受け
るという問題が生ずる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、有段変速機構を用いて過給装置を
コンパクトで且つ簡単な構造のものにするとともに、ワ
ンウェイクラッチを用いて変速時のショックを減少させ
ることにある。すなわち、エンジンの出力軸に有段変速
機構を介して過給機を連結し、該有段変速機構に対し
て、低速段から高速段への変速時に、低速段とエンジン
との駆動関係を断つワンウェイクラッチを設けるもので
ある。

ところで、エンジンの機械式過給装置として、例えば
実開昭59−110330号公報に開示されるように、エンジン
の出力軸に、電磁クラッチを介して機械式過給機を連結
し、エンジンの高回転時又は高負荷時にこの電磁クラッ
チを結合して過給機を作動させエンジンに吸気を過給す
る一方、低回転低負荷時に電磁クラッチを離脱して過給
機を停止させるようにしたものがあるが、このもので
は、エンジンを停止させる場合、エンジン停止前の低回
転低負荷時において既に電磁クラッチが離脱しているの
で、エンジン停止とともに過給機及びエンジンが速かに
停止することになる。一方、上述の如き有段変速機構及
びワンウェイクラッチを用いた過給機では、エンジンを
停止させる場合、第６図に示すように、エンジン停止前
の低回転低負荷時においても過給機が駆動され、しかも
ワンウェイクラッチの機能上、停止後のエンジン回転数
の低下により低速段から高速段への変速時と同様に低速
段とエンジンとの駆動関係が段たれるので、第６図に一
点鎖線で示すようにエンジン停止後も過給機のロータが
その回転慣性によって空転し続け、騒音を発するという
問題を生じる。

このため、更に、本発明では、過給圧を調整するため
に過給圧をリリーフするリリーフ手段を利用してエンジ
ン停止後に速かに過給機のロータを停止させ、エンジン
停止後の騒音の発生を防止することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１
図に示すように、エンジンによって駆動される過給機13
と、エンジンと過給機13との間に設けられ、過給機１の
回転数を複数段に変速する有段変速機構14と、該有段変
速機構14の低速段から高速段への変速時に低速段とエン
ジンとの駆動関係を断つワンウェイクラッチ44とを備え
るとともに、過給機13の過給圧が設定値以上になると作
動して過給圧をリリーフするリリーフ手段51と、エンジ
ンの停止時を検出する停止時検出手段29と、該停止時検
出手段29のの出力を受け、エンジン停止時上記リリーフ
手段51を強制的に不作動にする制御手段52とを備える構
成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、エンジンの運転状態
に応じて最適な過給を行うにあたって、有段変速機構14
を用いたので、過給装置がコンパクトになるとともに、
その構造が簡単なものになる。

また、高速段から低速段への変速時、高速段とエンジ
ンとの駆動関係を断つと、ワンウェイクラッチ44が結合
し、低速段とエンジンとの駆動関係がつながる。その場
合、高速段とエンジンとの駆動関係を断ってからワンウ
ェイクラッチ44が結合するまでの間、過給機13が、その
回転慣性により徐々に減速するので、変速時のショック
が少ないものになる。

さらに、エンジンの停止時、リリーフ手段51が不作動
となり過給圧が高圧に維持されるので、この過給圧によ
って過給機13のロータが制動され、その空転が速かに抑
制される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例に係る機械式過給装置を備え
たロータリピストンエンジンを示す。１はトロコイド状
内周面を有するケーシングであって、該ケーシング１内
には多角形状のロータ２が配置され、該ロータ２が遊星
回転運動することによって、ケーシング１内に区画形成
された３つの作動室3,3,3に吸気、圧縮、爆発、膨張及
び排気の各行程を順に行わせるものである。４は一端が
エアクリーナ５を介して大気に連通し、他端が吸気行程
にある作動室３に開口する主吸気ポート６に接続されて
吸気を自然吸入によりエンジンに供給するための主吸気
通路、７は該主吸気通路４から分岐され上記主吸気ポー
ト６よりもトレーリング側において作動室３に開口する
補助吸気ポート８に接続されて吸気行程後半から圧縮行
程初期にかけて吸気を作動室３に過給するための補助吸
気通路、９は一端が排気行程にある作動室３に開口する
排気ポート10に接続され、他端が大気に開口されて排気
を排出するための排気通路である。

上記主吸気通路４の途中には、負荷の増大に応じて開作
動し、所定負荷以上になると全開となる主スロットル弁
11が配設されている、また、上記補助吸気通路７の途中
には、所定負荷までは全閉で所定負荷以上になると上記
主スロットル弁11と連動して開作動する補助スロットル
弁12が配設されているとともに、補助スロットル弁12の
上流には、ルーツタイプの過給機13が配設されており、
該過給機13は、例えば２段変速タイプの有段変速機構14
を介してエンジンの出力軸に連結されている。さらに、
上記過給機13下流には、過給エアを冷却するためのイン
タークーラ15が配設されている。そして、補助吸気通路
７には、過給機13およびインタークーラ15をバイパスす
るリリーフ通路16が設けられ、該リリーフ通路16にはリ
リーフ弁17が介設されている。

このリリーフ通路16及びリリーフ弁17により、過給機13
の過給圧設定値以上になるとリリーフ弁17を開作動して
過給機13の過給圧をリリーフするリリーフ手段51を構成
している。また、補助吸気通路７の補助スロットル弁12
下流には、吸気行程後半から圧縮行程初期にかけて開く
ロータリバルブ18が設けられている。また、主吸気通路
４の主スロットル弁11下流にはエンジンに燃料を噴射供
給する燃料噴射弁19が配設されている。一方、上記排気
通路９の途中には排気ガスを浄化する触媒装置20が配設
されている。

また、21は２次エアを排気通路９に供給する２次エア
通路であって、一端が補助吸気通路７の過給機13下流に
連通し、他端が２つに分岐しており、その一方が排気ポ
ート10に連通して過給エアをポートエアとして触媒装置
20上流の排気通路９に供給し、他方が触媒装置20内に開
口して過給エアをスプリットエアとして触媒装置20内に
供給するようにしている。上記ポートエアおよびスプリ
ットエアの供給は、ポートエア弁22およびスプリットエ
ア弁23によりそれぞれ制御される。

一方、25は主吸気通路４の補助吸気通路７分岐部上流
に設けられ、吸入空気量を検出するエアフローセンサ、
26はエンジン回転数を検出する回転数センサ、27はスロ
ットル弁11,12の開度により負荷を検出するスロットル
センサ、28は２次エア通路21に設けられ、二次エア供給
量を検出する二次エアセンサである。また、29はイグニ
ッションスイッチであって、そのOFF作動によりエンジ
ンの運転状態からの停止時を検出する停止後検出手段を
構成している。そして、上記センサ25〜29の各検出信号
はコントローラ30に入力されていて、該コントローラ30
により、上記変速機構14、リリーフ弁17および燃料噴射
弁19並びにポートエア弁22およびスプリットエア弁23が
各々制御される。

次に、上記過給機13および有段変速機構14について詳
述する。第３図において、31は過給機13のケーシングで
あって、該ケーシング31内は、吸入ポート32を介して上
流側補助吸気通路７に連通されているとともに、吐出ポ
ート33を介して下流側補助吸気通路７に連通されてい
る。また、該ケーシング31内には一対の繭形のロータ3
4,34が配設され、該ロータ34,34が互いに逆方向に回転
することによって、ケーシング31とロータ34,34との間
に形成された作動室35により吸気を吸入ポート32側から
吐出ポート３側に移動せしめることにより吸気を吐出側
において高圧空気の逆流により圧縮して過給するように
している。

上記各ロータ34はそれぞれ支軸36を介して上記ケーシ
ング31に回転自在に支持されており、該支軸36,36は互
いに平行に配されている。該支軸36,36の一側（図面で
は左側）には、同一歯数のカウンターギヤ37,37が互い
に噛合するように取付けられており、ロータ34,34を互
いに逆方向に回転させるようにしている。

また、上記過給機13の一側（図では左側）には有段変
速機構14が配設されている。該変速機構14は、下側のロ
ータ34の支軸34に対向するように上記ケーシング31に回
転自在に支持された中空の第１入力軸41と、上記のロー
タ34の回転数が第１入力軸41の回転数の２分の１になる
ように第１入力軸41と上側ロータ34の支軸36との間に取
付けられた一対の減速用ギヤ42,43と、第１入力軸41の
回転数が上側ロータ支軸36の回転数よりも高いときに結
合し且つ第１入力軸41の回転数が上側ロータ支軸36の回
転数よりも低いときに離脱するよう上側ロータ支軸３と
減速用ギヤ43との間に配設されたワンウェイクラッチ44
と、上記第１入力軸41内に、該第１入力軸41に対して回
転自在に配設され且つ下側ロータ支軸36に連結された第
２入力軸45とからなる。上記第１入力軸41にはプーリ46
が取付けられ、該プーリ46はベルト47を介してエンジン
出力軸に連結されている。一方、該プーリ46の一側には
上記コントローラ30に接続された電磁コイル48がケーシ
ング31に対して固定されているとともに、プーリ46を挟
んで上記電極コイル48と対向する位置にはクラッチ板49
が配設され、該クラッチ板49は第２入力軸45に対して固
定されている。よって、有段変速機構14を高速段に変速
すべく電磁コイル48に通電すると、該電磁コイル48の磁
速によってプーリ46に誘起される電磁力によりクラッチ
板49がプーリ46に結合し、プーリ46の回転力が第２入力
軸46を介して下側ロータ支軸36に伝達され、ロータ34,3
4がプーリ46の回転数と同一の回転数でもって互いに逆
方向に回転し、またこの回転によってワンウェイクラッ
チ44が離脱し、低速段とエンジンとの駆動関係が断た
れ、減速用ギヤ42,43は空転する。一方、有段変速機構1
4を低速段に変速すべく電極コイル48への通電を止める
と、クラッチ板49がプーリ46から離脱して高速段とエン
ジンとの駆動関係が断たれ、プーリ46の回転力が第１入
力軸41から減速用ギヤ42,43に伝達される。さらに上側
ロータ34自体が回転しないことによってワンウェイクラ
ッチ44が結合し、このワンウェイクラッチ44を介して上
記回転力が上側ロータ支軸36に伝達され、ロータ34,34
がプーリ46の回転数の２分の１の回転数でもって互いに
逆方向に回転するものである。また、有段変速機構14が
低速段にあるときにイグニッションスイッチ29をOFFに
してエンジンを停止する場合、エンジン回転数の急低下
により第１入力軸41の回転数が、回転慣性で回転を続け
る上側ロータ支軸36の回転数よりも低くなることから、
ワンウェイクラッチ44が離脱し、ロータ34,34は空転を
始めるが、後述の制御によりこの空転は速かに停止され
る。

次に、上記コントローラ30の作動を第４図のフローチ
ャートに基づいて説明するに、先ずステップS₁で吸入空
気量、エンジン回転数等、各種センサ25〜29等の信号を
読込み、ステップS₂でエンジンが第５図のマップの高速
側領域にあるか否かを、判定し、低速側領域にあると判
定したNOのときにはステップS₃で低速段に変速する一
方、高速側領域にあると判定したTESのときにはステッ
プS₄で高速段に変速する。

次に、ステップS₅で、イグニッションスイッチ29がOF
Fか否かを判定し、ONと判定したNOのときには、ステッ
プS₆以下でリリーフ弁17を制御する。すなわち、ステッ
プS₆で過給圧がエンジン運転状態に応じた設定値よりも
過大か否かを判定し、過大でないと判定したNOのときに
はステップS₇でリリーフ弁17を閉じる一方、過大である
と判定したYESのときにはステップS₇で過給圧が所定値
になるようリリーフ弁17の開度を制御する。

一方、上記ステップS₅でイグニッションスイッチ29が
OFFと判定したYESのときには、エンジン停止時と判断し
て直ちにステップS₇に進み、リリーフ弁17を閉じて過給
圧をそのまま維持する。この過給圧によって、空転を始
めようとする過給機13のロータ34が制動され、その空転
が速かに抑制される。

以上のフローにおいて、ステップS₆により、エンジン
停止時検出手段（イグニッションスイッチ29）の出力を
受け、エンジン停止時上記リリーフ手段51を強制的に不
作動にする制御手段52を構成している。

したがって、上記実施例においては、エンジンの出力
軸に有段変速機構14を介してルーツタイプの過給機13を
連結して過給装置を構成したので、過給装置として高・
低２段の回転特性を持ち、エンジン低回転時の充填効率
の向上とエンジン高回転時の機械効率の向上との両立を
図りながら、装置がコンパクトになるとともに、その構
造が簡単なものになる。

また、有段変速機構14による高速段から低速段への変
速時、高速段とエンジン出力軸との駆動関係を断ってか
らワンウェイクラッチ44が結合するまでの間、過給機13
のロータ34,34、カウンターギヤ37,37および第２入力軸
45がその回転慣性により徐々に減速するので、切換時の
ショックが少ないものになる。

さらに、イグニッションスイッチ29がOFFになるエン
ジン停止時には、第６図に示すようにリリーフ弁17を強
制的に閉じて過給圧をそのまま高圧に維持するので、第
６図に実線で示すようにこの過給圧によって過給機13の
ロータ34が制動されてその空転が速かに抑制され、エン
ジン停止後の騒音の発生を防止することができる。

尚、上記実施例では、有機変速機構14として２段変速
タイプのものを用いたが、３段以上の変速段を有するも
のを用いてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの機械式過給
装置によれば、エンジンにより有段変速機構を介して過
給機を駆動し、かつ低速段から高速段への変速時に、ワ
ンウェイクラッチにより低速段とエンジン出力軸との駆
動関係を断つようにしたので、過給装置をコンパクトに
且つその構造を簡単にすることができるとともに、高速
段から低速段の変速時のショックを減少させることがで
きる。さらに、エンジン停止時には、過給圧のリリーフ
を強制的に停止して過給圧を高圧に維持するようにした
ので、この過給圧による制動作用により過給機ロータの
空転を速かに抑制してエンジン停止後の騒音の発生を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図〜第６図は本発明の実施例を示し、第２図は全体
概略構成図、第３図は過給機及び有段変速機構の断面
図、第４図はコントローラの作動を説明するフロチャー
ト図、第５図は有段変速機構の変速特性のマップを示す
図、第６図はエンジンの停止時における過給機及びエン
ジンの状態を示す説明図である。 13……過給機、14……有段変速機構、29……イグニッシ
ョンスイッチ、44……ワンウェイクラッチ、51……リリ
ーフ手段、52……制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンによって駆動される過給機と、エ
   ンジンと過給機との間に設けられ、過給機の回転数を複
   数段に変速する有段変速機構と、該有段変速機構の低速
   段から高速段への変速時に低速段とエンジンとの駆動関
   係を断つワンウェイクラッチとを備えるとともに、週給
   機の週給圧が設定置以上になると作動して過給圧をリリ
   ーフするリリーフ手段と、エンジンの停止時を検出する
   停止時検出手段と、該停止時検出手段の出力を受け、エ
   ンジン停止時上記リリーフ手段を強制的に不作動にする
   制御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの機械式
   過給装置。