JPH09268921A

JPH09268921A - 過給機付きエンジン

Info

Publication number: JPH09268921A
Application number: JP8078594A
Authority: JP
Inventors: Sei Kawatani; 聖川谷
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1996-04-01
Filing date: 1996-04-01
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】過給機付きエンジンにおいて、エンジンの全
ての運転領域で所定の出力を確保すると共にサージング
の発生を防止する。【解決手段】容量の異なる小容量ターボ過給機１４と
大容量ターボ過給機１５とを並列に配設し、最も容量の
小さい小容量ターボ過給機１４のタービン３６の駆動力
を第１伝達手段によってコンプレッサ３１に伝達可能と
すると共に、エンジン１１のクランク軸２５の動力を第
２伝達手段によって第１伝達手段に伝達し、このエンジ
ン動力によって小容量ターボ過給機１４のコンプレッサ
３１を駆動可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スーパーチャージ
ャー（機械式過給機）とターボチャージャー（排気ター
ビン過給機）とを有する過給機付きエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のエンジン出力を上昇させる装置と
してターボチャージャーがある。このターボチャージャ
ーは、エンジンからの排気ガスをまとめてタービンのブ
レードに導いてそのガス流でタービンを回し、このター
ビンと同軸に設けられた遠心式コンプレッサを回すこと
で、吸入空気を１．５〜２．０気圧に圧縮しながら燃焼
室に送り込むものである。このようにターボチャージャ
ーは無作為に捨てていた排気エネルギを回収すること
で、省エネに役立てると共に高出力化を狙ったものであ
る。ところが、このターボチャージャーは、前述したよ
うに、排気ガスのエネルギでタービンを回し、それに直
結したコンプレッサで吸入空気を圧縮してエンジンの高
出力を得ようとするものである。そのため、エンジンが
減速した状態からアクセルを急に踏み込んでもコンプレ
ッサはすぐに高回転とはならず、エンジンの回転がある
程度高くなってからその勢いで排気ガスがタービンを回
すことで、これがコンプレッサに伝わってターボ効果が
得られる。即ち、ターボチャージャーにはアクセルを踏
んでもすぐに強力なレスポンスを示さず、時間的なずれ
（ターボラグ）が生ずるものであり、中速域以上でのト
ルクの増大を狙ったものである。

【０００３】このターボチャージャーにおいて、ターボ
ラグを少なくする手段として、例えば、実開昭６３−６
１５４２号公報に開示された「ツインターボ過給機付エ
ンジン」がある。この公報に開示された「ツインターボ
過給機付エンジン」は、小容量のターボ過給機と大容量
のターボ過給機とを並列に配設し、エンジンの回転数と
軸トルクに基づいてこの小容量のターボ過給機のみを駆
動したり、大容量のターボ過給機のみを駆動したり、あ
るいは、両方のターボ過給機を駆動したりすることで、
低速高負荷域、中速高負荷域、高速高負荷域の３段階の
運転を制御するようにしたものである。従って、低速高
負荷域では、小容量のターボ過給機のみを駆動すること
で、レスポンスを改善してターボラグを減少することが
できる一方、高速高負荷域では、両方のターボ過給機を
駆動することで、高出力を得ることができる。

【０００４】また、低速域での出力向上を図ったものと
してスーパーチャージャーがある。このスーパーチャー
ジャーは、エンジンのクランクシャフトの回転をギヤを
介してエアコンプレッサに伝達し、このコンプレッサを
回して吸入空気を燃焼室に送り込むものであり、ターボ
チャージャーに比べて、エンジンの低回転域でより大き
い過給ができる。このことからエンジンにスーパーチャ
ージャーとターボチャージャーを搭載し、一方を選択的
に駆動するものとして、例えば、実開平１−９５６２５
号公報に開示された「過給機」がある。この公報に開示
された「過給機」は、ターボチャージャーのタービン軸
を排気圧によって駆動可能にすると共に、このタービン
軸とエンジンのクランク軸との間に増速伝達機構を設
け、クランク軸からタービン軸へのみ動力伝達可能とす
る一方向クラッチを介装し、排気圧またはクランク軸動
力によりタービン軸をより速く回転させるいずれか一方
の駆動力にて駆動するようにしたものである。従って、
低速域ではエンジンのクランク軸の動力によってタービ
ン軸を駆動する一方、高速域では排気圧によってタービ
ン軸を駆動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の「ツインターボ過給機付エンジン」あるいは「過給
機」にあっても、全ての運転領域でエンジンの性能を十
分に引き出すことはできない。

【０００６】即ち、上述した従来の「ツインターボ過給
機付エンジン」にあっては、エンジンの回転数と軸トル
クに基づき、低速高負荷域では小容量のターボ過給機の
みを駆動することでレスポンスを改善し、高速高負荷域
では両方のターボ過給機を駆動することで高出力を得る
ことができる。ところが、このようにターボ過給機を小
容量と大容量のものとを選択的に使用するようにして
も、小容量のターボ過給機を駆動する低速高負荷域にあ
っては、トラックの発進時などの極低速域では、十分な
トルクを得ることができず、発進性能が不十分であっ
た。

【０００７】また、上述した従来の「過給機」にあって
は、低速域ではエンジンのクランク軸の動力によってタ
ービン軸を駆動する一方、高速域では排気圧によってタ
ービン軸を駆動している。このような過給機では、エン
ジン高回転時、即ち、吸気流量が多いときに高効率過給
を達成させるために、過給機をある程度大容量化する必
要がある。一方、このようにある程度大容量化した過給
機の場合、エンジン低回転時、即ち、吸気流量が少ない
ときには、サージングが発生しやすくなる。このため、
吸気流量が少ないときにクランク軸の動力により過給機
を高回転させたとしても、サージングの影響により高圧
力化を得ることができず、結果として十分なトルクが得
られない。

【０００８】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、エンジンの全ての運転領域で所定の出力を確保
することができると共にサージングの発生を防止した過
給機付きエンジンを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の過給機付きエンジンは、容量の異なる複数
のターボ過給機が並列に配設された過給機付きエンジン
において、前記複数のターボ過給機のうち最も容量の小
さい小容量ターボ過給機のタービン駆動力を圧縮機に伝
達する第１伝達手段と、エンジンのクランク軸動力を前
記第１伝達手段に伝達して前記エンジンの動力によって
前記小容量ターボ過給機を駆動する第２伝達手段とを具
えたことを特徴とするものである。

【００１０】従って、エンジンは容量の異なる複数のタ
ーボ過給機が選択的に駆動することで過給されることと
なり、また、小容量ターボ過給機は、第１伝達手段によ
ってタービン駆動力が圧縮機に伝達されるか、あるい
は、エンジンのクランク軸動力が第２伝達手段及び第１
伝達手段によって圧縮機に伝達されることとなり、この
小容量ターボ過給機は、エンジンの低速域では機械式過
給機が駆動することで発進時などに十分な出力が得ら
れ、一方、エンジンの高速域では排気タービンが駆動す
ることで高速走行時などにも十分な出力が得られる。

【００１１】また、本発明の過給機付きエンジンは、排
気系に設けられたタービンと、吸気系に設けられた圧縮
機と、前記タービンの駆動力を前記圧縮機に伝達する第
１伝達手段と、エンジンのクランク軸動力を前記第１伝
達手段に伝達して前記エンジンの動力によって前記圧縮
機を駆動する第２伝達手段と、前記第２伝達手段に設け
られて前記クランク軸動力の伝達を断続するクラッチ
と、前記タービン駆動力によって前記圧縮機を駆動する
ときの過給圧が前記エンジンが十分な駆動力を確保する
ために予め設定された所定過給圧を越えたときに前記ク
ラッチを断切する制御手段と、該第２伝達手段における
前記クラッチよりも前記圧縮機側に設けられて前記クラ
ンク軸側から前記圧縮機側へのみ動力を伝達するワンウ
ェイクラッチとを具えたことを特徴とするものである。

【００１２】従って、エンジンは、第１伝達手段によっ
てタービン駆動力が圧縮機に伝達されるか、あるいは、
エンジンのクランク軸動力が第２伝達手段及び第１伝達
手段によって圧縮機に伝達されることとなり、この場
合、制御手段は、タービン駆動力によって圧縮機を駆動
するときの過給圧がエンジンが十分な駆動力を確保する
ために予め設定された所定過給圧以下のときには、クラ
ンク軸動力はクラッチ及びワンウェイクラッチを介して
圧縮機に伝達され、このクランク軸動力によって圧縮機
が駆動する一方、タービンの過給圧が所定過給圧を越え
たときには、クラッチを断切することで、クランク軸動
力は伝達されず、タービン駆動力が圧縮機に伝達され、
このタービン駆動力によって圧縮機が駆動することとな
り、エンジンの異なる運転領域において、機械式駆動と
排気タービンを選択的に駆動することで、各運転領域に
て十分な出力が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１４】本発明の過給機付きエンジンは、容量の異
なる複数のターボ過給機、例えば、小容量ターボ過給機
と大容量ターボ過給機とが並列に配設されたものであっ
て、この２つの小容量ターボ過給機と大容量ターボ過給
機とをエンジンの運転領域に応じて選択的に駆動し、そ
の運転領域に適合した出力を得ようとするものである。
即ち、本発明の過給機付きエンジンにあっては、小容量
ターボ過給機のタービン駆動力を圧縮機に伝達する第１
伝達手段として、例えば、第１歯車機構を設けると共
に、エンジンのクランク軸動力をこの第１伝達手段に伝
達してエンジンの動力によって小容量ターボ過給機を駆
動する第２伝達手段として、例えば、第２歯車機構を設
けてある。

【００１５】従って、エンジンは容量の異なる２つのタ
ーボ過給機が選択的に駆動することで過給が行われるこ
ととなり、このとき、小容量ターボ過給機は、第１歯車
機構によってタービン駆動力が圧縮機に伝達されるか、
あるいは、エンジンのクランク軸動力が第２歯車機構及
び第１歯車機構によって圧縮機に伝達される構造となっ
ており、エンジンの極低速域では機械式圧縮機が駆動す
ることで発進時などに十分な出力が得られ、一方、エン
ジンの低速域では小容量ターボ過給機の排気タービンを
駆動することで十分な低速トルクが得られ、また、エン
ジンの高速域では大容量ターボ過給機の排気タービンを
駆動することで高速走行時などにも十分な出力が得られ
る。

【００１６】また、本発明の過給機付きエンジンにおい
て、第２伝達手段にクランク軸動力の伝達を断続するク
ラッチを設け、タービン駆動力によって圧縮機を駆動す
るときの過給圧が、エンジンが十分な駆動力を確保する
ために予め設定された所定過給圧を越えたときに、この
クラッチを断切するようにしてある。

【００１７】従って、タービン駆動力によって圧縮機を
駆動するときの過給圧がエンジンが十分な駆動力を確保
するために予め設定された所定過給圧以下のときには、
クランク軸動力は接続状態にあるクラッチを介して圧縮
機に伝達され、このクランク軸動力によって圧縮機が駆
動して過給が行われる一方、過給圧が所定過給圧を越え
たときには、クラッチを断切することでクランク軸動力
は伝達されず、タービン駆動力が圧縮機に伝達され、こ
のタービン駆動力によって圧縮機が駆動することとな
り、エンジンの異なる運転領域にて、機械式圧縮機ある
いは排気タービン圧縮機を選択的に駆動することで、各
運転領域にて十分な出力が得られる。

【００１８】また、本発明の過給機付きエンジンにおい
て、この所定過給圧は、クランク軸動力によって圧縮機
を駆動するときの第１過給圧曲線と、タービン駆動力に
よって圧縮機を駆動するときの第２過給圧曲線との交点
より、エンジン低回転領域側に位置している。

【００１９】従って、クラッチが接続状態にあってクラ
ンク軸動力がこのクラッチを介して圧縮機に伝達されて
過給が行われるとき、エンジン回転の上昇に伴ってクラ
ンク軸動力による第１過給圧とタービン駆動力による第
２過給圧は上昇し、この第２過給圧が所定過給圧を越え
たときにクラッチを断切して圧縮機の駆動源をクランク
軸動力からタービン駆動力に切り換えて圧縮機を駆動す
ることとなり、この所定過給圧を第１過給圧曲線と第２
過給圧曲線との交点よりエンジン低回転領域側に位置さ
せることで、第２過給圧が第１過給圧を越えていなくと
も強制的に切り換えることで、その間のエンジン出力の
ロスを低減できる。

【００２０】また、本発明の過給機付きエンジンにおい
て、第２伝達手段におけるクラッチよりも圧縮機側にク
ランク軸側から圧縮機側へのみ動力を伝達するワンウェ
イクラッチを設けてある。

【００２１】従って、タービンの過給圧が所定過給圧を
越えてこのタービン駆動力によって圧縮機が駆動すると
き、第２伝達手段におけるフリクションが低減される。

【００２２】また、本発明の過給機付きエンジンは、排
気系に設けられたタービンと吸気系に設けられた圧縮機
とが第１伝達手段として、例えば、第１歯車機構によっ
て連結されることで、このタービンの駆動力を圧縮機に
伝達可能となっており、また、第２伝達手段として、例
えば、第２歯車機構によってエンジンのクランク軸動力
をこの第１伝達手段に伝達してエンジンの動力によって
圧縮機を駆動可能となっている。そして、この第２伝達
手段にクランク軸動力の伝達を断続するクラッチを設け
ると共に、第２伝達手段におけるこのクラッチよりも圧
縮機側にクランク軸側からこの圧縮機側へのみ動力を伝
達するワンウェイクラッチを設け、制御手段は、タービ
ン駆動力によって圧縮機を駆動するときの過給圧がエン
ジンが十分な駆動力を確保するために予め設定された所
定過給圧を越えたときにこのクラッチを断切するように
構成してある。

【００２３】従って、エンジンは、第１伝達手段によっ
てタービン駆動力が圧縮機に伝達されるか、あるいは、
エンジンのクランク軸動力が第２伝達手段及び第１伝達
手段によって圧縮機に伝達されることとなり、この場
合、制御手段は、タービン駆動力によって圧縮機を駆動
するときの過給圧がエンジンが十分な駆動力を確保する
ために予め設定された所定過給圧以下のときに、クラッ
チは接続状態にあって、クランク軸動力はクラッチ及び
ワンウェイクラッチを介して圧縮機に伝達され、このク
ランク軸動力によって圧縮機が駆動する一方、タービン
の過給圧が所定過給圧を越えたときには、クラッチは断
切されることとなり、クランク軸動力は伝達されずにタ
ービン駆動力が圧縮機に伝達され、このタービン駆動力
によって圧縮機が駆動することとなり、エンジンの異な
る運転領域において、機械式圧縮機と排気タービン圧縮
機を選択的に駆動することで、各運転領域にて十分な出
力が得られる。

【００２４】

【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２５】図１に本発明の一実施例に係る過給機付き
エンジンに適用される小容量ターボ過給機の概略、図２
に本実施例の過給機付きエンジンの概略、図３に本実施
例の過給機付きエンジンにおけるターボの切換領域を表
すグラフ、図４に本実施例の過給機付きエンジンにおけ
るエンジン回転数に対するエンジン負荷を表すグラフを
示す。

【００２６】本実施例の過給機付きエンジンにおいて、
図２に示すように、エンジン１１に空気を供給する一対
の吸気管１２，１３には容量の異なる複数のターボ過給
機、本実施例では小容量ターボ過給機１４と大容量ター
ボ過給機１５とが配設状態で接続されており、この吸気
管１２，１３が合流した給気通路１６はインタークーラ
ー１７が接続され、給気マニホールド１８を介してエン
ジン１１に接続されている。一方、エンジン１１には給
気マニホールド１８に対応して排気マニホールド１９が
接続されており、この排気マニホールド１９は一対の排
気通路２０，２１に分岐して切換弁２２，２３が装着さ
れ、それぞれ小容量ターボ過給機１４と大容量ターボ過
給機１５を介して排気管２４に接続されている。また、
エンジン１１のクランク軸２５と小容量ターボ過給機１
４との間には機械式過給機２６が介装されている。

【００２７】即ち、図１に示すように、小容量ターボ過
給機１４において、コンプレッサ３１の回転軸３２は軸
受３３によって回転自在に支持され、この回転軸３２に
は一対の従動ギヤ３４，３５が固結されている。一方、
排気タービン３６の回転軸３７は軸受３８によって回転
自在に支持され、この回転軸３７にはワンウェイクラッ
チ３９を介して駆動ギヤ４０が固結され、この駆動ギヤ
４０は従動ギヤ３５と噛み合っている。このように小容
量ターボ過給機１４のタービン駆動力をコンプレッサ３
１に伝達する第１伝達手段が構成されている。また、機
械式過給機２６において、エンジン１１のクランク軸２
５には電磁クラッチ４１を介して駆動プーリ４２が装着
されており、この駆動プーリ４２と小容量ターボ過給機
１４に設けられた従動プーリ４３との間には伝達ベルト
４４が掛け回されている。そして、従動プーリ４３の回
転軸４５に固結された駆動ギヤ４６は第１連結ギヤ４７
及びワンウェイクラッチ４８を有する第２連結ギヤ４９
を介して従動ギヤ３４と噛み合っている。このようにエ
ンジン１１のクランク軸動力を第１伝達手段を介して小
容量ターボ過給機１４のコンプレッサ３１に伝達する第
２伝達手段が構成されている。

【００２８】このように構成された過給機付きエンジン
において、本実施例にあっては、タービン３６の駆動力
によってコンプレッサ３１を駆動するときの過給圧（ブ
ースト圧）が、エンジン１１が十分な駆動力を確保する
ために予め設定された所定過給圧以下のときには電磁ク
ラッチ４１を接続状態とし、クランク軸動力をこの電磁
クラッチ４１を介してコンプレッサ３１に伝達して駆動
する一方、タービン３６の過給圧が所定過給圧を越えた
ときには電磁クラッチ４１を断切状態とし、タービン駆
動力をコンプレッサ３１に伝達して駆動するようにして
いる。そのため、電磁クラッチ４１には制御装置５１が
接続され、この制御装置５１にはエンジン１１の過給圧
を検出するブーストセンサ５２が接続されている。ま
た、この制御装置５１は排気通路２０，２１に設けられ
た各切換弁２２，２３を切換可能となっている。

【００２９】ここで、本実施例の過給機付きエンジンに
おける電磁クラッチ４１による小容量ターボ過給機１４
と機械式過給機２６との切換時期について説明する。図
３に示すように、エンジン１１のクランク軸２５の駆動
力によってコンプレッサ３１を駆動するときの第１過給
圧は、エンジン１１の回転数の上昇に比例して上昇する
ものであり、エンジン１１のアイドル回転時には、エン
ジン１１が十分な駆動力を確保するために必要な所定過
給圧とほぼ同等となるようにに設定されている。一方、
タービン３６の駆動力によってコンプレッサ３１を駆動
するときの第２過給圧も、エンジン１１の回転数の上昇
に伴って曲線的に上昇するものであり、所定のエンジン
回転数で第１過給圧と交差している。

【００３０】即ち、エンジン１１の回転数が上昇するの
に伴って上昇する第２過給圧は、エンジン１１の低回転
時では第１過給圧及び所定過給圧よりも低いが、エンジ
ン回転数がＮｅ₁になると所定過給圧を越え、エンジン
回転数Ｎｅ₂になると第１過給圧を越えるようになって
いる。このように所定過給圧は、タービン駆動力による
第２過給圧曲線とクランク軸動力による第１過給圧曲線
との交点Ｐより、エンジン低回転領域側に位置するよう
に設定されている。

【００３１】従って、制御装置５１はブーストセンサ５
２によってエンジン１１の過給圧を常時検出しており、
図３に示すように、エンジンの低回転時には、タービン
３６の駆動力によってコンプレッサ３１を駆動するとき
の第２過給圧が所定過給圧よりも低いので、図１に示す
ように、電磁クラッチ４１を接続状態とし、エンジン１
１のクランク軸２５の動力を駆動プーリ４１及び伝達ベ
ルト４４、従動プーリ４３、駆動ギヤ４６、第１連結ギ
ヤ４７、ワンウェイクラッチ４８、第２連結ギヤ４９、
従動ギヤ３４を介して回転軸３２に伝達し、コンプレッ
サ３１を駆動することで、エンジン１１に必要な圧力の
過給を行っている。一方、図３に示すように、エンジン
の回転数が上昇して、タービン３６の駆動力によってコ
ンプレッサ３１を駆動するときの第２過給圧が所定過給
圧を越えたときには、図１に示すように、電磁クラッチ
４１を断切状態とし、エンジン１１のクランク軸２５の
動力がコンプレッサ３１に伝達されるのを解除し、ター
ビン３６の駆動力を回転軸３７及びワンウェイクラッチ
３９、駆動ギヤ４０、従動ギヤ３５を介して回転軸３２
に伝達し、コンプレッサ３１を駆動することで、エンジ
ン１１に必要な圧力の過給を行っている。

【００３２】なお、小容量ターボ過給機１４に並設され
た大容量ターボ過給機１５は一般的なものであり、図２
に示すように、排気通路２０を流れる排気ガスによって
回転する図示しないタービンと、吸気管１３から取り込
む空気を圧縮する図示しないコンプレッサとが同軸に設
けられて構成されている。また、排気通路２０，２１に
設けられた各切換弁２２，２３を切換操作することで、
小容量ターボ過給機１４と大容量ターボ過給機１５とを
選択的に駆動できるようになっている。

【００３３】以下、このように構成された本実施例の過
給機付きエンジンの駆動について説明する。

【００３４】エンジン１１の極低速運転領域では、図２
に示すように、排気通路２０の切換弁２２を開放し、排
気通路２１の切換弁２３を閉止しており、クランク軸２
５の動力を電磁クラッチ４１によって小容量ターボ過給
機１４のコンプレッサ３１に伝達して駆動することで、
第１過給圧の給気をエンジン１１に供給する。そして、
エンジン回転数が若干上昇したエンジン１１の低速運転
領域では、タービン３６の駆動力による第２過給圧が所
定過給圧を越えて電磁クラッチ４１を断切状態とし、小
容量ターボ過給機１４のタービン３６の駆動力をコンプ
レッサ３１に伝達して駆動することで、この小容量ター
ボ過給機１４による第２過給圧の給気をエンジン１１に
供給する。この場合、図３に示すように、エンジン１１
は所定過給圧以上の過給圧が得られればよく、第２過給
圧が第１過給圧を越える前に電磁クラッチ４１を切り換
えることで、コンプレッサ３１を駆動するためのエンジ
ン１１の駆動力の損失が低減される。また、流量の少な
い領域ではサージングを起こしやすいが、このとき、小
容量ターボ過給機１４のみを駆動することで、エンジン
１１の極低速運転領域で高圧過給が可能となる。

【００３５】更に、エンジン回転数が上昇したエンジン
１１の中速運転領域では、図２に示すように、排気通路
２０の切換弁２２を閉止し、排気通路２１の切換弁２２
を開放しており、大容量ターボ過給機１５のタービンの
駆動力による過給圧の給気をエンジン１１に供給する。
そして、エンジン回転数が更に上昇したエンジン１１の
高速運転領域では、各排気通路２０，２１の切換弁２
２，２３を全て開放しており、小容量ターボ過給機１４
のタービン３６の駆動力及び大容量ターボ過給機１５の
タービンの駆動力による過給圧の給気をエンジン１１に
供給する。

【００３６】このように本実施例の過給機付きエンジン
にあっては、図４に示すように、エンジン１１の極低速
運転領域では電磁クラッチ４１を接続することでクラン
ク軸動力によって小容量ターボ過給機１４のコンプレッ
サ３１を駆動し、低速運転領域では電磁クラッチ４１を
断切状態として小容量ターボ過給機１４のタービン３６
の駆動力によってコンプレッサ３１を駆動し、また、中
速運転領域では大容量ターボ過給機１５のコンプレッサ
を駆動し、更に、高速運転領域では小容量ターボ過給機
１４のコンプレッサ３１及び大容量ターボ過給機１５の
コンプレッサを駆動することとなり、エンジン１１の全
ての運転領域にわたって高出力を得ることができる。一
方、従来の「ツインターボ過給機付エンジン」（従来例
）は機械式過給機を有しておらず、エンジンの極低速
運転領域で高出力を得ることができない。また、従来の
「機械式過給機と排気タービン過給機とを有するエンジ
ン」（従来例）はエンジン高回転時の過給量を考慮
し、大容量のコンプレッサを使用しなければならず、エ
ンジンの極低速運転領域及び低速運転領域で高出力を得
ることができない。

【００３７】なお、上述の実施例において、小容量ター
ボ過給機１４と大容量ターボ過給機１５にて構成した
が、ターボ過給機の数は２つに限るものではなく、容量
の異なるターボ過給機を複数設ければよいものである。
また、電磁クラッチ４１をエンジン１１のクランク軸２
５と駆動プーリ４１との間に設けたが、従動ギヤ３２よ
りもエンジン１１側にあれば、従動プーリ４３や小容量
ターボ過給機１４内に設けてもよい。また、上述の実施
例では、ブースト圧を検知して電磁クラッチ４１の制御
を行ったが、エンジン負荷や回転数を検知して図４に示
すようなマップに基づいて制御するようにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて説明したように本
発明の過給機付きエンジンによれば、容量の異なる複数
のターボ過給機を並列に配設し、最も容量の小さい小容
量ターボ過給機のタービン駆動力を圧縮機に伝達する第
１伝達手段を設けると共に、エンジンのクランク軸動力
をこの第１伝達手段に伝達してエンジンの動力によって
小容量ターボ過給機を駆動する第２伝達手段を設けたの
で、エンジンは容量の異なる複数のターボ過給機が選択
的に駆動することで過給が行われることとなり、また、
小容量ターボ過給機は第１伝達手段によってタービン駆
動力が圧縮機に伝達されるか、あるいは、エンジンのク
ランク軸動力が第２伝達手段及び第１伝達手段によって
圧縮機に伝達されて駆動することとなり、エンジンの極
低速域では小容量機械式過給機が駆動することで発進時
などに十分な出力を得ることができると共に、サージン
グの発生も防止することができ、一方、その他の領域で
は排気タービンが駆動することで高速走行時などで十分
な出力を得ることができ、その結果、エンジンの全ての
運転領域で所定の出力を確保することにより、走行性能
の向上を図ることができる。

【００３９】また、本発明の過給機付きエンジンによれ
ば、第２伝達手段にクランク軸動力の伝達を断続するク
ラッチを設け、タービン駆動力によって圧縮機を駆動す
るときの過給圧がエンジンが十分な駆動力を確保するた
めに予め設定された所定過給圧を越えたときに、このク
ラッチを断切するようにしたので、タービン駆動力によ
って圧縮機を駆動するときの過給圧が所定過給圧以下の
ときにはクランク軸動力によって圧縮機を駆動して過給
を行う一方、タービンの過給圧が所定過給圧を越えたと
きには、クラッチを断切してタービン駆動力によって圧
縮機を駆動することとなり、エンジンの極低速運転領域
では機械式過給機を駆動し、エンジンの低速運転領域で
は排気タービン過給機を駆動することで、各運転領域に
て十分な出力を得ることができる。

【００４０】また、本発明の過給機付きエンジンによれ
ば、所定過給圧をクランク軸動力によって圧縮機を駆動
するときの第１過給圧曲線とタービン駆動力によって圧
縮機を駆動するときの第２過給圧曲線との交点よりエン
ジン低回転領域側に位置させたので、クラッチが接続状
態にあってクランク軸動力の第１過給圧によって圧縮機
が駆動して過給が行われるとき、エンジン回転の上昇に
伴ってこの第１過給圧とタービン駆動力による第２過給
圧が上昇するが、第２過給圧が第１過給圧を越えていな
くとも第２過給圧が所定過給圧を越えたときに、クラッ
チを断切して圧縮機の駆動源をクランク軸動力からター
ビン駆動力に強制的に切り換えることとなり、その間に
第１過給圧を上昇するためのエンジンの駆動力の損失を
低減することができる。

【００４１】また、本発明の過給機付きエンジンによれ
ば、第２伝達手段におけるクラッチよりも圧縮機側に、
クランク軸側から圧縮機側へのみ動力を伝達するワンウ
ェイクラッチを設けたので、タービンの過給圧が所定過
給圧を越えてこのタービン駆動力によって圧縮機が駆動
するとき、第２伝達手段におけるフリクションを低減す
ることができる。

【００４２】また、本発明の過給機付きエンジンによれ
ば、排気系に設けられたタービンと吸気系に設けられた
圧縮機とを第１伝達手段によって駆動連結すると共に、
エンジンのクランク軸動力とこの第１伝達手段とを第２
伝達手段によって駆動連結し、この第２伝達手段にクラ
ンク軸動力の伝達を断続するクラッチを設けると共に、
このクラッチよりも圧縮機側にクランク軸側から圧縮機
側へのみ動力を伝達するワンウェイクラッチを設け、制
御手段によってタービン駆動力によって圧縮機を駆動す
るときの過給圧がエンジンが十分な駆動力を確保するた
めに予め設定された所定過給圧を越えたときにクラッチ
を断切するようにしたので、エンジンは第１伝達手段に
よってタービン駆動力が圧縮機に伝達されるか、あるい
は、エンジンのクランク軸動力が第２伝達手段及び第１
伝達手段によって圧縮機に伝達されることとなり、ター
ビン駆動力によって圧縮機を駆動するときの過給圧が所
定過給圧以下のときにはクランク軸動力がクラッチ及び
ワンウェイクラッチを介して圧縮機に伝達されて駆動す
る一方、タービンの過給圧が所定過給圧を越えたときに
はクラッチを断切してタービン駆動力が圧縮機に伝達さ
れて駆動することとなり、エンジンの異なる運転領域に
おいて、機械式圧縮機と排気タービンを選択的に駆動す
ることで、各運転領域にて十分な出力を得ることができ
ると共に、サージングの発生を防止することができ、且
つ、ワンウェイクラッチによって駆動時のフリクション
を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る過給機付きエンジンに
適用される小容量ターボ過給機の概略図である。

【図２】本実施例の過給機付きエンジンの概略図であ
る。

【図３】本実施例の過給機付きエンジンにおけるターボ
の切換領域を表すグラフである。

【図４】本実施例の過給機付きエンジンにおけるエンジ
ン回転数に対するエンジン負荷を表すグラフである。

【符号の説明】

１１エンジン１４小容量ターボ過給機１５大容量ターボ過給機２５クランク軸２６機械式過給機３１コンプレッサ３６タービン３９ワンウェイクラッチ４１電磁クラッチ４８ワンウェイクラッチ５１制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容量の異なる複数のターボ過給機が並列
に配設された過給機付きエンジンにおいて、前記複数の
ターボ過給機のうち最も容量の小さい小容量ターボ過給
機のタービン駆動力を圧縮機に伝達する第１伝達手段
と、エンジンのクランク軸動力を前記第１伝達手段に伝
達して前記エンジンの動力によって前記小容量ターボ過
給機を駆動する第２伝達手段とを具えたことを特徴とす
る過給機付きエンジン。
【請求項２】請求項１記載の過給機付きエンジンにお
いて、前記第２伝達手段に前記クランク軸動力の伝達を
断続するクラッチを設け、前記タービン駆動力によって
前記圧縮機を駆動するときの過給圧が、前記エンジンが
十分な駆動力を確保するために予め設定された所定過給
圧を越えたときに、前記クラッチを断切するようにした
ことを特徴とする過給機付きエンジン。
【請求項３】請求項２記載の過給機付きエンジンにお
いて、前記所定過給圧は、前記クランク軸動力によって
前記圧縮機を駆動するときの第１過給圧曲線と前記ター
ビン駆動力によって前記圧縮機を駆動するときの第２過
給圧曲線との交点より、エンジン低回転領域側に位置す
ることを特徴とする過給機付きエンジン。
【請求項４】請求項２記載の過給機付きエンジンにお
いて、前記第２伝達手段における前記クラッチよりも前
記圧縮機側に、前記クランク軸側から前記圧縮機側への
み動力を伝達するワンウェイクラッチを設けたことを特
徴とする過給機付きエンジン。
【請求項５】排気系に設けられたタービンと、吸気系
に設けられた圧縮機と、前記タービンの駆動力を前記圧
縮機に伝達する第１伝達手段と、エンジンのクランク軸
動力を前記第１伝達手段に伝達して前記エンジンの動力
によって前記圧縮機を駆動する第２伝達手段と、該第２
伝達手段に設けられて前記クランク軸動力の伝達を断続
するクラッチと、前記タービン駆動力によって前記圧縮
機を駆動するときの過給圧が前記エンジンが十分な駆動
力を確保するために予め設定された所定過給圧を越えた
ときに前記クラッチを断切する制御手段と、前記第２伝
達手段における前記クラッチよりも前記圧縮機側に設け
られて前記クランク軸側から前記圧縮機側へのみ動力を
伝達するワンウェイクラッチとを具えたことを特徴とす
る過給機付きエンジン。