JPH09317484A

JPH09317484A - 過給機付きエンジンシステム

Info

Publication number: JPH09317484A
Application number: JP8135467A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Innami; 敏之印南; Masayuki Shizuka; 正之志塚; Masayoshi Momono; 正吉桃野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1996-05-29
Publication date: 1997-12-09
Anticipated expiration: 2016-05-29
Also published as: JP3243710B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジン過給用の圧縮空気と、始動時にエア
ブラスト弁に供給する圧縮空気を、１台の圧縮機で供給
する。【解決手段】モータ１７で駆動される圧縮機１を設
け、圧縮機１から吐出される圧縮空気の流路を、エアア
シストインジェクタ（エアブラスト弁）１５のエアノズ
ルに行くアシストエア流路１６と、シリンダ９に行く吸
気管８に分岐し、分岐点に吸気管８、アシストエア１６
に流れる空気量を調節するコントロール弁１３を設け、
エンジンの状況に応じてコントロール弁１３の開度及び
モータ１７の回転を制御するコントローラ１４を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関を始動さ
せる際の始動性向上、及び排気ガスの浄化に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料と圧縮空気を同時にインジェクタか
ら噴出させ、燃料の微粒化を促進し、始動性の向上、排
ガス浄化を図る例としては特開平2−64258号公報に開示
された技術が公知である。この技術では、空気を圧縮す
るための動力源はエンジンのクランク軸から供給され、
エアポンプを駆動して圧縮空気をインジェクタに供給し
ている。また、エンジンに過給するための圧縮機を具備
し、さらに始動性を向上させるためにエアブラスト弁
（エアアシストインジェクタ）を配置した例としては特
開平2−37168号公報開示のものがある。この例ではエン
ジンに過給する圧縮機に加えて、エアブラスト弁に圧縮
空気を供給するための圧縮機を別に配置しているため、
空気圧縮機が２台必要となっている。

【０００３】また、エンジンの排気管に流れる排気ガス
中に圧縮空気を供給することによって、排気ガス中の未
燃焼燃料を燃焼させ、排気ガスを浄化する２次エアー供
給は既に公知の技術である。しかし２次エアーに関して
も空気を圧縮させるための圧縮機は、従来、エンジン過
給用の圧縮機と別に設置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術における過給
機付きエンジンシステムにおいては、エンジン過給用の
圧縮機とエアブラスト用圧縮機（もしくは２次エアー用
圧縮機）を別々に装備しているため、エンジンルーム内
を占有する部分が大きく、またコストが高くなる欠点が
ある。従来技術で２台の圧縮機を必要としている理由は
以下の通りである。まずエンジン過給用の圧縮機は、エ
ンジン回転数が高回転の時に過給できるように容量、最
適効率回転数、エンジンクランク軸からの変速比を決定
して設計しているため、始動時のようなエンジンのクラ
ンク軸の回転数が100rpm前後の低回転の場合では、エン
ジン過給用の圧縮機の体積効率は非常に悪く、空気自体
はほとんど圧縮されていない。そのため始動時に圧縮空
気をエアブラスト弁に供給するためにはエアブラスト
（もしくは２次エアー）専用の圧縮機が必要である。

【０００５】本発明の課題は、エンジン過給用の圧縮空
気と、始動時にエアブラスト弁に供給する圧縮空気を、
１台の圧縮機で供給するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、その第１の手段として、燃料を噴射する
ノズルの周りに空気を噴射するエアノズルを設けたエア
アシストインジェクタと、噴射された燃料を燃焼させる
シリンダと、該シリンダで駆動されるエンジンクランク
軸に結合されその回転を増速して取り出す増速機もしく
は始動時に作動するモータと、該モータもしくは前記増
速機によって駆動される圧縮機と、エアクリーナ出口を
前記圧縮機を介して前記シリンダと連通する空気流路
と、該空気流路の圧縮機上流側と圧縮機下流側を信号に
よって開度を調節できるバイパス弁を介して連通するバ
イパス流路と、圧縮機下流側でかつ前記バイパス流路接
続点の上流側の前記空気流路に分岐して設けられ該空気
流路と前記エアノズルを連通するアシストエア流路と、
該アシストエア流路の分岐点に設けられて前記エアノズ
ルへの空気流量と前記シリンダへの空気流量を調節する
コントロール弁と、を有してなる過給機付きエンジンシ
ステムに、エンジン始動直後は、前記バイパス弁と前記
コントロール弁を作動させて前記圧縮機によって圧縮さ
れた空気を前記アシストエア流路を通して、前記エアノ
ズルから吹き出させ、エンジン始動後で暖気運転が終了
した後には再度前記バイパス弁と前記コントロール弁を
作動させて前記圧縮機によって圧縮された空気を前記シ
リンダへ送り出すように制御する制御手段を設けたもの
である。

【０００７】また、上記の課題を達成する本発明の第２
の手段は、シリンダから排気ガスを流出する排気管内に
設けられた排気エアノズルと、前記シリンダで駆動され
るエンジンクランク軸に結合されその回転を増速して取
り出す増速機もしくは始動時に作動するモータと、該モ
ータもしくは前記増速機によって駆動される圧縮機と、
エアクリーナ出口を前記圧縮機を介して前記シリンダと
連通する空気流路と、該空気流路の圧縮機上流側と圧縮
機下流側を信号によって開度を調節できるバイパス弁を
介して連通するバイパス流路と、圧縮機下流側でかつ前
記バイパス流路接続点の上流側の前記空気流路に分岐し
て設けられ該空気流路と前記排気エアノズルを連通する
アシストエア流路と、該アシストエア流路の分岐点に設
けられて前記排気エアノズルへの空気流量と前記シリン
ダへの空気流量を調節するコントロール弁と、を有して
なる過給機付きエンジンシステムに、始動直後は前記バ
イパス弁と前記コントロール弁を作動させて圧縮された
空気を前記排気エアノズルから吹き出させ、エンジン始
動後で暖気運転が終了した後には再度前記バイパス弁と
前記コントロール弁を作動させて前記圧縮機によって圧
縮された空気を前記シリンダへ送り出すように制御する
制御手段を設けたものである。

【０００８】上記の課題を達成する本発明の他の手段
は、燃料を噴射するノズルの周りに空気を噴射するエア
ノズルを設けたエアアシストインジェクタと、噴射され
た燃料が燃焼するシリンダと、吸入した空気を圧縮し、
圧縮した空気を下流端が前記シリンダに接続された空気
流路に吐出する圧縮機と、を有してなる過給機付きエン
ジンシステムを、前記空気流路に分岐して設けられ下流
端を前記エアノズルに接続したアシストエア流路と、該
アシストエア流路と空気流路の分岐点に設けられ両者へ
の圧縮空気流量を調節するコントロール弁と、該コント
ロール弁の開度を制御する制御手段とを含んで構成した
ものである。

【０００９】上記の課題を達成する本発明のさらに他の
手段は、供給された燃料を燃焼させるシリンダと、該シ
リンダに接続して設けられ生成された排気ガスを排出す
る排気管と、該排気管に設置されて圧縮空気を排気ガス
中に噴射する排気エアノズルと、吸入した空気を圧縮
し、圧縮した空気を下流端が前記シリンダに接続された
空気流路に吐出する圧縮機と、を有してなる過給機付き
エンジンシステムを、前記空気流路に分岐して設けられ
下流端を前記排気エアノズルに接続したアシストエア流
路と、該アシストエア流路と空気流路の分岐点に設けら
れ両者への圧縮空気流量を調節するコントロール弁と、
該コントロール弁の開度を制御する制御手段とを含んで
構成したものである。

【００１０】上記制御手段は、少なくとも、エンジンが
始動直後の状態か、始動後の暖気運転終了状態か、大出
力を要求されている状態かを判定する手段と、判定した
状態に応じてコントロール弁の開度を予め定められた開
度に制御するものとするのが望ましい。

【００１１】また圧縮機の動力源としては、エンジンの
クランク軸からの動力を増速する増速機を介して回転数
を上げて取り出して圧縮機動力とする方法と、モータに
よって圧縮機を駆動する方法がある。圧縮機形式は容積
式圧縮機でも遠心式圧縮機でもよい。また、ターボチャ
ージャーのようにエンジンの排気ガス圧力によって吸入
空気を圧縮する圧縮機形式においても、エンジン低回転
時で排気ガス圧力が十分でない場合において、エンジン
のクランク軸からの動力を、回転数を増速する増速機を
介して取り出して圧縮機動力とする方法と、モータによ
って圧縮機を駆動する方法などで外部から駆動力を供給
すれば用いることができる。また、エンジンを始動する
ときに動作するスタータモータを動力源として圧縮機を
駆動し、圧縮機とスタータモータを一体化することによ
ってコンパクト化を図る方法もある。

【００１２】本発明の第１の手段においては、エンジン
回転数が低回転の時においても、モータもしくは増速機
によってエンジン過給用の圧縮機の回転数を高めること
ができ、エンジン過給用の圧縮機の体積効率を落とすこ
となく高い圧力の空気を送り出すことができる。そのた
めエンジン過給用の圧縮機１台でエンジン過給用の圧縮
空気と、エアアシストインジェクタにおくる圧縮空気を
エンジン回転数に関わらず同時に得ることができ、省ス
ペース、低コストを図ることができる。またエアアシス
トインジェクタから燃料と同時に高圧縮空気を噴射する
ことにより燃料の微粒化を図り、点火を容易にしてエン
ジンが低温な場合においても始動性を向上させることが
できる。また燃料の微粒化により、燃料を完全燃焼させ
ることができ排気ガスを浄化することができる。また、
前記エアアシストインジェクタとシリンダへ送る圧縮空
気の量をコントロール弁によって調節し、シリンダ内へ
も圧縮空気を送ることによって、シリンダ内の圧縮比を
高め、温度を上昇させることによって始動性を向上する
ことができる。

【００１３】また、第２の手段においては、エンジン回
転数が低回転の時においても、モータもしくは増速機に
よってエンジン過給用の圧縮機の回転数を高めることが
でき、エンジン過給用の圧縮機は体積効率を落とすこと
なく高い圧力の空気を排気エアノズルから送り出すこと
ができ、排気管内に２次エアーを供給することによっ
て、エンジンおよび触媒が低温な場合において特に顕著
に現れる未燃焼燃料の燃焼を促し、排気ガスを浄化する
ことができる。また、前記排気エアノズルとシリンダへ
送る圧縮空気の量をコントロール弁によって調節し、シ
リンダ内へも圧縮空気を送ることによって、シリンダ内
の圧縮比を高め、温度を上昇させることによって始動性
を向上することができる。

【００１４】また、第１及び第２の手段を同時に使用す
ることにより、それぞれ単独の場合よりも更に始動性向
上及び排気ガスの浄化を行うことができる。

【００１５】また、エンジンを始動するときに動作する
スタータモータを動力源として圧縮機を駆動し、スター
タモータと圧縮機を一体化することにより、新たにモー
タをとりつける必要がなくなり、さらなるエンジンルー
ム内の省スペース、低コスト化を図ることができる。

【００１６】本発明の上記他の手段、及びさらに他の手
段は、圧縮機が吐出する圧縮空気を必要に応じてシリン
ダ、排気エアノズル、あるいはエアアシストインジェク
タのエアノズルに供給することにより、１台の圧縮機で
始動時と過給時の圧縮空気を供給する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に本発明の第１の実施例であ
る過給機付きエンジンシステムの要部構成を示す。図１
に示す過給機付きエンジンシステムは、エアクリーナ７
と、エアクリーナ７の出口を圧縮機１を介してシリンダ
９に接続する空気流路と、圧縮機１上流側の空気流路と
圧縮機１下流側の空気流路をバイパス弁１８を介して接
続するバイパス流路１２と、前記空気流路とシリンダ９
の接続点の上流側で空気流路に設置されたエアアシスト
インジェクタ（エアブラスト弁）１５と、圧縮機１下流
側でかつバイパス流路１２の接続点の上流側の空気流路
に分岐して設けられ該空気流路をエアアシストインジェ
クタ１５の燃料噴射ノズルの周囲に設けられたエアノズ
ルに接続するアシストエア流路１６と、前記圧縮機１を
駆動するモータ１７と、前記シリンダ９に内装されたピ
ストンで駆動されるクランク軸２と、前記アシストエア
流路１６の分岐点で空気流路に設けられ、アシストエア
流路１６への空気流量と空気流路への空気流量を調整す
るコントロール弁１３と、前記バイパス流路１２下流端
と空気流路の接続点より下流側かつ前記エアアシストイ
ンジェクタ１５より上流側の空気流路（以下、前記コン
トロール弁１３より下流の空気流路を吸気管８と呼び、
コントロール弁１３より上流の空気流路を圧縮機通路１
１と呼ぶ）に設けられてシリンダ９に流入する空気流量
を制御するスロットルバルブ２０と、吸気管８とシリン
ダ９の接続部に設けられた吸気弁２６と、シリンダ９か
ら排気を送り出す排気管１０と、シリンダ９と排気管１
０の接続部に設けられた排気弁２１と、前記バイパス弁
１８を駆動するアクチュエータ１９と、前記コントロー
ル弁１３を駆動するアクチュエータ２４と、アクチュエ
ータ１９，２４及びモータ１７を制御する制御手段であ
るコントローラ１４と、前記エアアシストインジェクタ
１５の燃料噴射ノズルに燃料用流路５３を介して接続さ
れた燃料タンク５１と、燃料用流路５３に介装されて燃
料を加圧送給する燃料ポンプ５２と、を含んで構成され
ている。

【００１８】エンジンが吸気行程となった時、空気は、
エアクリーナ７から圧縮機１を通って吸気管８へ向かう
圧縮機通路１１と、圧縮機をバイパスして吸気管８に向
かうバイパス流路１２の２系統の流路から、吸気管８、
吸気弁２６を通ってシリンダ９に流入する。またエンジ
ンが排気行程になった時、排気弁２１が開き、排気ガス
は、排気弁２１、排気管１０を通ってシリンダ９から流
出する構成となっている。また、バイパス流路１２内に
はバイパス流路を流れる空気の流量を調節するバイパス
弁１８がある。このバイパス弁はリード弁のような１方
向のみ空気を通すような弁であってもよい。

【００１９】また、圧縮機１を駆動するモータ１７は、
コントローラ１４からの信号によりオン−オフもしくは
回転数を制御され、モータ１７の回転軸は圧縮機１の回
転軸と接続されている。ただし、この圧縮機１の駆動力
は、エンジン回転による回転力をエンジンクランク軸プ
ーリから増速機を介して得てもよい。ただし、回転力を
エンジンクランク軸プーリから増速機を介して得る場合
は、エンジン始動時とエンジン過給時では増速機の速比
を変更できるようにする必要がある。この場合、エンジ
ン始動時には増速機出力側の回転数を増加して動力を取
り出すことになるが、前記コントロール弁１３やバイパ
ス弁１８の制御にあわせ、前記コントローラ１４で速比
を変更するのが望ましい。上述の構成によって本実施例
の過給機付きエンジンシステムは構成されている。

【００２０】次に上記構成の過給機付きエンジンシステ
ムの動作を説明する。エンジン始動時において本実施例
の過給機付きエンジンシステムは図１に表すように動作
する。エンジンはスタータモータ（図示せず）によって
クランキングを開始する。この時コントローラ１４はモ
ータ１７に回転開始の信号をだすと同時にアクチュエー
タ２４に信号を送り、コントロール弁１３を切り替えて
吸気管８への空気流路を閉じエアアシストインジェクタ
１５の燃料を噴射するノズルの周囲に設けられたエアノ
ズルと連通しているアシストエア流路１６に対して圧縮
空気を送り込む。またコントローラ１４はバイパス弁１
８が全開となるようにアクチュエータ１９に信号を出
す。この時、エアクリーナ７から圧縮機１を通して圧縮
された空気は、エアアシストインジェクタ１５のエアノ
ズルに通ずるアシストエア流路１６を通ってエアノズル
から噴出し、同エアアシストインジェクタ１５から噴射
される燃料と共に吸気管８もしくはシリンダ９内に直接
噴射される。圧縮空気と燃料が同時に噴射されることに
より燃料が微粒化され、かつ燃料が吸気管８内壁に付着
することなくシリンダ９に流入する。また、シリンダ９
内に混合気が流入する際に渦が発生することも考えられ
る。この燃料の微粒化及び渦の発生によって始動性の向
上および排気ガスの浄化が可能となる。

【００２１】図２はエンジンが暖気運転を終了した後の
状態を示し、圧縮機１によって圧縮された空気をシリン
ダ９内に送り込む場合である。この場合はエアアシスト
インジェクタ１５は圧縮空気を噴出しておらず、燃料用
流路５３から供給される燃料のみを噴射している。モー
タ１７は回転しており、コントローラ１４はアクチュエ
ータ２４に信号を送り、コントロール弁１３を切り替え
て吸気管８に圧縮空気が流入するようにし、またバイパ
ス弁１８を全閉となるようにアクチュエータ１９に信号
を出す。この時、エアクリーナ７を通り圧縮機１で圧縮
された空気は、圧縮機通路１１から吸気管８内およびバ
イパス流路１２に送りこまれる。しかしバイパス流路１
２内のバイパス弁１８は全閉となっているため、圧縮機
１によって圧縮された空気は圧縮機１の上流側には戻ら
ず、圧縮空気は吸気管８のみに流れ、エンジンを過給す
る。この時バイパス弁１８が開いていると、圧縮空気は
圧縮機１上流側に戻ってしまうため、吸気管８内の過給
圧は上昇することができない。

【００２２】また、コントロール弁１３とバイパス弁１
８の開閉度をコントローラ１４によって調節することに
より、圧縮機１によって圧縮した空気をシリンダ９内と
エアアシストインジェクタ１５のエアノズル両方に供給
することも可能であり、その場合はシリンダ９内の圧縮
比を高めると共に、エアアシストインジェクタ１５から
圧縮空気を燃料と共に噴出することができ、出力向上、
始動性の向上、排気ガスの浄化が図れる。

【００２３】またエンジンが軽負荷である場合もしくは
スロットルバルブ２０の開度が少ない場合には、コント
ローラ１４がエンジンは大出力を要求されていないと判
断し、コントローラ１４からの信号によってモータ１７
の回転を止め、さらにバイパス弁１８を全開にして、自
然吸気エンジンとして燃費低減を図る。

【００２４】図３に本発明の第２の実施例である過給機
付きエンジンシステムを示す。吸気系の構造は第１の実
施例とほぼ同様であり、圧縮空気供給先がシリンダ９内
と排気エアノズル２２となっている点が異なっている。
すなわち、排気管１０に排気エアノズル２２が設置さ
れ、前記第１の実施例においてエアアシストインジェク
タ１５のエアノズルに接続されたアシストエア流路１６
が前記排気エアノズル２２に接続されている点が前記第
１の実施例と相違している。他の構成は前記第１の実施
例と同じであるので詳細な説明は省略する。

【００２５】本実施例においては、空気の流路は、エア
クリーナ７から圧縮機１を通ってコントロール弁１３に
至る圧縮機通路１１と、上流端をコントロール弁１３を
介して前記圧縮機通路１１に接続され下流端を前記シリ
ンダ９に接続された吸気管８と、エアクリーナ７から圧
縮機をバイパスして吸気管８に向かうバイパス流路１２
と、上流端をコントロール弁１３を介して前記圧縮機通
路１１に接続され下流端を前記排気エアノズル２２に接
続されたアシストエア流路２３と、からなる。排気系に
ついては、エンジンが排気行程となったとき、排気弁２
１が開き、排気ガスは排気管１０を通ってシリンダ９か
ら流出する。排気管１０の中には、排気エアノズル２２
が設けられている。圧縮機通路１１下流端にはコントロ
ール弁１３が設けられ、このコントロール弁１３をコン
トローラ１４の信号によって開閉するアクチュエータ２
４が設けられている。また、圧縮機１を駆動するモータ
１７はコントローラ１４からの信号によりオン−オフも
しくは回転数を制御され、モータ１７の回転軸は圧縮機
１の回転軸と接続されている。ただし、この圧縮機１の
駆動は、エンジン回転による回転力をエンジンクランク
軸プーリから増速機を介して得てもよい。以上のような
構成によって本実施例の過給機付きエンジンシステムは
構成されている。

【００２６】次に上記構成の過給機付きエンジンシステ
ムの動作を説明する。エンジン始動時において本実施例
の過給機付きエンジンシステムは図３に表すように動作
する。エンジンはスタータモータ（図示せず）によって
クランキングを開始する。この時コントローラ１４はモ
ータ１７に回転開始の信号をだすと同時にアクチュエー
タ２４に信号を送り、コントロール弁１３を切り替えて
排気エアノズル２２と連通しているアシストエア流路２
３に対して圧縮空気を送り込む。またコントローラ１４
はバイパス弁１８が全開となるようにアクチュエータ１
９に信号を出す。この時、エアクリーナ７を通り圧縮機
１で圧縮された空気は、排気エアノズル２２に通ずるア
シストエア流路２３を通って排気エアノズル２２から噴
出し、エンジン始動時等特にエンジンおよび触媒が低温
な場合において顕著に現れる未燃焼燃料を含んだ排気ガ
スに圧縮空気を送り込むことによって、排気ガス中の未
燃焼燃料の燃焼を促し、排気ガスを浄化することができ
る。

【００２７】図４はエンジンが暖気運転を終了した後の
状態を示し、圧縮機１によって圧縮された空気をシリン
ダ９内に送り込む場合である。モータ１７は回転してお
り、コントローラ１４はアクチュエータ２４に信号を送
り、コントロール弁１３を切り替えて吸気管８に圧縮空
気が流入するようにし、またバイパス弁１８を全閉とな
るようにアクチュエータ１９に信号を出す。この時、エ
アクリーナ７を通り圧縮機１で圧縮された空気は圧縮機
通路１１を経て吸気管８内およびバイパス流路１２に送
りこまれる。しかしバイパス流路１２内のバイパス弁１
８は全閉となっているため、圧縮機１によって圧縮され
た空気は圧縮機１の上流側には戻らず、圧縮空気は吸気
管８のみに流れ、エンジンを過給する。この時バイパス
弁１８が開いていると、圧縮空気は圧縮機１上流側に戻
ってしまうため、吸気管８内の過給圧は上昇することが
できない。

【００２８】また、コントロール弁１３とバイパス弁１
８の開閉度をコントローラ１４によって調節することに
より、圧縮機１によって圧縮した空気をシリンダ９内と
排気エアノズル２２の両方に供給することも可能であ
り、その場合はシリンダ内の圧縮比を高めて出力を向上
できると共に、排気ガスの浄化が図れる。

【００２９】またエンジンが軽負荷である場合もしくは
スロットルバルブ２０の開度が少ない場合には、コント
ローラ１４がエンジンは大出力を要求されていないと判
断し、コントローラ１４からの信号によってモータ１７
の回転を止め、さらにバイパス弁１８を全開にして、自
然吸気エンジンとして燃費低減を図る。

【００３０】第１及び第２の実施例に用いる圧縮機１を
駆動する駆動源は、モータ１７によってもエンジンクラ
ンク軸プーリから増速機を介して得てもよいが、エンジ
ンを始動するスタータモータを圧縮機１を駆動する動力
源とし、スタータモータと圧縮機を一体化すれば、新た
にモータをとりつける必要がなくなり、エンジンルーム
内のスペース確保、軽量化、低コスト化を図ることがで
きる。

【００３１】図５に、圧縮機１と圧縮機を駆動するスタ
ータモータとを一体化したスタータ・スーパーチャージ
ャーの構造の例を示す。図示のスタータ・スーパーチャ
ージャーは、エンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み
込むワンウェイクラッチ１０２と、該ワンウェイクラッ
チ１０２と一体化したピニオンギヤ１０１と、このピニ
オンギヤ１０１を始動時にエンジンのリングギヤと噛み
合わせるためにシフトレバー１０９を介してピニオンギ
ヤ１０１をコントローラ（図示せず）の指令信号によっ
て前方に押し出すソレノイド１０８と、ピニオンギヤ１
０１の同軸上に配置された遊星歯車減速機１０３、圧縮
機１のロータ軸１０５、ブラシ１０６をもつＤＣモータ
１７Ａと、ＤＣモータ１７Ａで駆動される圧縮機１と、
前記コントローラ（図示せず）の指令信号によって、モ
ータへの電流をオン−オフするマグネットスイッチ１０
７と、を含んで構成されている。

【００３２】次に上記構成のスタータ・スーパーチャー
ジャーを前記第１、第２の実施例の圧縮機として用いた
場合の動作について説明する。運転席のキースイッチ
（図示せず）を運転者がオンにすると、コントローラは
ソレノイド１０８へ電流信号を送り、ソレノイド１０８
に電流を流すことによってシフトレバー１０９を介して
ピニオンギヤ１０１が前方（図上、右方）に押し出さ
れ、エンジンのリングギヤと噛み合う。ピニオンギヤ１
０１が前方に押し出された後、コントローラはマグネッ
トスイッチ１０７に信号を送り、ＤＣモータ１７Ａに電
流を流して回転させる。この時回転力はＤＣモータ１７
Ａから圧縮機１のロータ軸１０５に伝わり、圧縮機を回
転させると共に遊星歯車減速機１０３でトルクを増大さ
せてピニオンギヤ１０１に伝わり、エンジンをクランキ
ングする。この時、圧縮機で圧縮された空気は、第１の
実施例ではエアアシストインジェクタ１５のエアノズル
に送られ、第２の実施例では排気エアノズル２２に送ら
れる。またコントロール弁１３、バイパス弁１８の開度
を調節することにより、エアアシストインジェクタ１５
のエアノズルとシリンダ９、排気エアノズル２２とシリ
ンダ９へ、同時に圧縮した空気を送ることも可能であ
る。

【００３３】運転席のキースイッチ（図示せず）を運転
者がオフにするとコントローラはソレノイド１０８の電
流をカットし、ピニオンギヤ１０１をエンジンのリング
ギヤから切り離すことによってエンジンのクランキング
を終了する。エンジン始動後はＤＣモータ１７Ａは回転
しており、圧縮された空気は、エアアシストインジェク
タ１５、もしくは排気エアノズル２２へ送り出されてい
る。数分後、エンジンの暖気運転が終了した時は、エン
ジン、触媒は暖まっているので、コントロール弁１３、
バイパス弁１８の開度を調節することにより、エアアシ
ストインジェクタ１５、排気エアノズル２２への空気の
供給を停止する。この時エンジンが大出力を必要とする
ときはコントローラが判断し、指令信号をマグネットス
イッチ１０７、コントロール弁１３（アクチュエータ２
４）及びバイパス弁１８（アクチュエータ１９）に送っ
て各弁の開度を調節し、シリンダ９へ空気を送り込んで
やり、過給する。またエンジンが大出力を必要としない
場合はコントローラからの指令信号により、マグネット
スイッチ１０７をオフにしてＤＣモータ１７Ａへの電流
を遮断してスタータ・スーパーチャージャーを停止す
る。

【００３４】このようにスタータモータと圧縮機１を一
体化することによって、小型軽量化、低コスト化を図る
ことができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、エンジン過給用の圧縮
機の回転数を高めることができ、そのためエンジン過給
用の圧縮機１台でエンジン過給用の圧縮空気と、エアア
シストインジェクタおよびまたは排気エアノズルにおく
る圧縮空気をエンジン回転数に関わらず同時に得ること
ができ、省スペース、低コストを図ることができる。

【００３６】また、エンジンを始動するときに動作する
スタータモータを動力源として圧縮機を駆動し、スター
タモータと圧縮機を一体化することにより、新たにモー
タをとりつける必要がなくなり、さらなるエンジンルー
ム内の省スペース、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の始動時の状態を表す概
念図である。

【図２】本発明の第１の実施例の暖気運転終了時の状態
を表す概念図である。

【図３】本発明の第２の実施例の始動時の状態を表す概
念図である。

【図４】本発明の第２の実施例の暖気運転終了時の状態
を表す概念図である。

【図５】本発明の過給機付きエンジンシステムに用いる
スタータ・スーパーチャージャーの構造の例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１圧縮機２エンジンクラン
ク軸７エアクリーナ８吸気管９シリンダ１０排気管１１圧縮機通路１２バイパス流路１３コントロール弁１４コントローラ１５エアアシストインジェクタ１６アシストエア
流路１７モータ１７ＡＤＣモータ１８バイパス弁１９アクチュエー
タ２０スロットルバルブ２１排気弁２２排気エアノズル２３アシストエア
流路２４アクチュエータ２６吸気弁５１燃料タンク５２燃料用ポンプ５３燃料用流路１０１ピニオンギ
ヤ１０２ワンウェイクラッチ１０３遊星歯車減
速機１０５ロータ軸１０６ブラシ１０７マグネットスイッチ１０８ソレノイド１０９シフトレバー

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｄ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｒ３０１Ｍ３０１ＴＦ０２Ｍ 23/12 Ｆ０２Ｍ 23/12 Ｚ 69/00 ３１０ 69/00 ３１０Ｅ３１０Ｕ３５０Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を噴射するノズルの周りに空気を噴
射するエアノズルを設けたエアアシストインジェクタ
と、噴射された燃料を燃焼させるシリンダと、該シリン
ダで駆動されるエンジンクランク軸に結合されたピスト
ンと、前記エンジンクランク軸に結合されその回転を増
速して取り出す増速機もしくは始動時に作動するモータ
と、該モータもしくは前記増速機によって駆動される圧
縮機と、エアクリーナ出口を前記圧縮機を介して前記シ
リンダと連通する空気流路と、該空気流路の圧縮機上流
側と圧縮機下流側を信号によって開度を調節できるバイ
パス弁を介して連通するバイパス流路と、圧縮機下流側
でかつ前記バイパス流路接続点の上流側の前記空気流路
に分岐して設けられ該空気流路と前記エアノズルを連通
するアシストエア流路と、該アシストエア流路の分岐点
に設けられて前記エアノズルへの空気流量と前記シリン
ダへの空気流量を調節するコントロール弁と、を有して
なる過給機付きエンジンシステムにおいて、エンジン始動直後は、前記バイパス弁と前記コントロー
ル弁を作動させて前記圧縮機によって圧縮された空気を
前記アシストエア流路を通して前記エアノズルから吹き
出させ、エンジン始動後で暖気運転が終了した後には再
度前記バイパス弁と前記コントロール弁を作動させて前
記圧縮機によって圧縮された空気をシリンダへ送り出す
ように制御する制御手段を設けたことを特徴とする過給
機付きエンジンシステム。
【請求項２】シリンダから排気ガスを流出する排気管
内に設けられた排気エアノズルと、前記シリンダで駆動
されるエンジンクランク軸に結合されその回転を増速し
て取り出す増速機もしくは始動時に作動するモータと、
該モータもしくは前記増速機によって駆動される圧縮機
と、エアクリーナ出口を前記圧縮機を介して前記シリン
ダと連通する空気流路と、該空気流路の圧縮機上流側と
圧縮機下流側を信号によって開度を調節できるバイパス
弁を介して連通するバイパス流路と、圧縮機下流側でか
つ前記バイパス流路接続点の上流側の前記空気流路に分
岐して設けられ該空気流路と前記排気エアノズルを連通
するアシストエア流路と、該アシストエア流路の分岐点
に設けられて前記排気エアノズルへの空気流量と前記シ
リンダへの空気流量を調節するコントロール弁と、を有
してなる過給機付きエンジンシステムにおいて、始動時直後は、前記バイパス弁と前記コントロール弁を
作動させて前記圧縮機で圧縮された空気を前記排気エア
ノズルから吹き出させ、エンジン始動後で暖気運転が終
了した後には再度前記バイパス弁と前記コントロール弁
を作動させて前記圧縮機によって圧縮された空気を前記
シリンダへ送り出すように制御する制御手段を設けたこ
とを特徴とする過給機付きエンジンシステム。
【請求項３】前記始動時に作動するモータが、エンジ
ンを始動するスタータモータであることを特徴とする請
求項１または２に記載の過給機付きエンジンシステム。
【請求項４】燃料を噴射するノズルの周りに空気を噴
射するエアノズルを設けたエアアシストインジェクタ
と、噴射された燃料が燃焼するシリンダと、吸入した空
気を圧縮し、圧縮した空気を下流端が前記シリンダに接
続された空気流路に吐出する圧縮機と、を有してなる過
給機付きエンジンシステムにおいて、前記空気流路に分岐して設けられ下流端を前記エアノズ
ルに接続したアシストエア流路と、該アシストエア流路
と空気流路の分岐点に設けられ両者への圧縮空気流量を
調節するコントロール弁と、該コントロール弁の開度を
制御する制御手段とを含んでなることを特徴とする過給
機付きエンジンシステム。
【請求項５】供給された燃料を燃焼させるシリンダ
と、該シリンダに接続して設けられ生成された排気ガス
を排出する排気管と、該排気管に設置されて圧縮空気を
排気ガス中に噴射する排気エアノズルと、吸入した空気
を圧縮し、圧縮した空気を下流端が前記シリンダに接続
された空気流路に吐出する圧縮機と、を有してなる過給
機付きエンジンシステムにおいて、前記空気流路に分岐して設けられ下流端を前記排気エア
ノズルに接続したアシストエア流路と、該アシストエア
流路と空気流路の分岐点に設けられ両者への圧縮空気流
量を調節するコントロール弁と、該コントロール弁の開
度を制御する制御手段とを含んでなることを特徴とする
過給機付きエンジンシステム。
【請求項６】制御手段は、少なくとも、エンジンが始
動直後の状態か、暖気運転終了状態か、大出力を要求さ
れている状態かを判定する手段と、判定した状態に応じ
てコントロール弁の開度を予め定められた開度に制御す
るものであることを特徴とする請求項４または５に記載
の過給機付きエンジンシステム。
【請求項７】圧縮機が、前記シリンダで駆動されるク
ランク軸に結合され該クランク軸から動力を取り出す増
速機を駆動源とするものであり、該増速機は一方の速比
は回転数を増加させるものであるすくなくとも２段階の
速比でクランク軸から動力を取り出しものであることを
特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の過給機付
きエンジンシステム。
【請求項８】圧縮機がモータを駆動源とするものであ
り、該モータは、エンジンの状態に応じて前記制御手段
によりオン−オフ制御されるものであることを特徴とす
る請求項４乃至６のいずれかに記載の過給機付きエンジ
ンシステム。
【請求項９】圧縮機がモータを駆動源とするものであ
り、該モータは、エンジンの状態に応じて前記制御手段
により回転数制御されるものであることを特徴とする請
求項４乃至６のいずれかに記載の過給機付きエンジンシ
ステム。