JPS5818519A - 内燃機関の過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はたとえばガソリンエンジン、ディーゼルエンジ
ン、ロータリエンジンなどの自動車用エンジンの吸気系
に空気を強制給送するために用いられる内燃機関の過給
装置に関し、特にエンジンにて駆動されるエアポンプを
備えた機械式の過給装置に関する。

仁の種内燃機関の過給装置は機関出力を増大させ、また
燃費節約を図るうえで効果的であり、かなり以前から利
用され、現在は排気タービンを用いたターボ過給機が一
般に採用されている。そして、このようなターボ過給機
では、エンジン排気で排気タービンを回転させることに
よりタービン圧縮機を駆動して空気をエンジンの吸気系
に給送する構成であり、はとんど無駄に捨てられる高温
排気を駆動源として利用しているため、排気エネルギを
回収し、余分な馬力損失がないという利点がある。

しかし、このようなターボ過給機において、所望のブー
スト圧を得るためには、エンジンをかなり高い回転数上
運転しなければならず、エンジン回転数が低い領域では
過給効果が得られず、却ってエンジン出力が足りない結
果となる。また、エンジン排気を利用することがらエン
ジンの激しい回転数変動に応じて瞬時に過給機の回転を
追随させることは困難で、若干の時間遅れを生じ、エン
ジンの出力不足を招き加速性が悪いという問題もある。

そして、このような問題を取除くために各種の制御機構
を必要とし、鵞た耐熱性や強度も要求され、コスト面か
らも好ましいものではない。

これに対し、エンジンにより駆動されるエアポンプを用
いた機械式の過給装置は、エンジンの回転数の低い領域
でも過給効果を得ることができ、たとえば坂道上り走行
などの高負荷低回転時においてエンジン出力を向上させ
るうえで効果を発揮し得るもので、特に自動車用として
用いて好ましいものである。そして、このような機械式
の過給装置において、エアポンプをエンジンにクラッチ
機構を介して連結し、このクラッチ機構を過給必要時に
のみ作動させるように構成することにより、エンジンに
対するポンプ駆動のための負荷を軽減し、燃費節約を図
ることが可能となる。

・　したがって、このような機械式の過給装置は、エン
ジンの回転数の大小にかかわらず、必要時にのみ選択的
に迅速かつ確実な過給動作を行ない、エンジン出力を向
上させ、また燃費節約を達成するうえで、ターボ過給機
に比べ有利であり、さらにその構成も比較的簡単で′あ
るといった利点があるが、この場合に若干の問題を生じ
る。

すなわち、上述したエアポンプは過給運転時にクラッチ
機構がオンされると直ちにエンジンに直結されて作動を
開始し、大量の空気をエンジンの吸気系に強制給送する
ことになり、これによりブースト圧が大きく段階的に上
昇する結果となる。

そして、このように急激なブースト圧上昇が生じると、
エンジンの吸気系に悪影響を及ぼすとともに、エンジン
出力が急上昇し、自動車用としては好ましくない。

このため、エアポンプの吸込側と吐出側とを調節弁を介
して接続し、この調節弁をポンプ作動直後においては全
閉せず、これによりポンプ吐出圧の一部を吸込側（勿論
、大気中でもよい。）へ逃がし、ブースト圧の急激な上
昇をおさえ、以後型　。

次調節弁を閉じてブースト圧を円滑かつ適正に上昇させ
るようにするとよい。すなわち、この調節弁を通常の自
然吸気運転時には開けて空気取入口からの空気をエンジ
ンの吸気系に直接供給するようにし、過給運転時に徐々
に閉塞させてブースト圧を適正に上昇させ、しかる後全
閉して所望のフ。

−スト圧を給送し、エンジン出力を上昇させればよい。

そして、このような働きを行なう調節弁を、運転者が操
作するアクセルペダルの踏み角の変位量に応じて制御す
るようにスロットル弁の駆動系に連結すれば、最も簡単
かつ確実に運転者の意思を伝達してブースト圧を制御す
ることが可能であり、またアクセルペダルを離すと常に
調節弁が開状態となり、過給解除となることから緊急時
の安全対策上からも最上の方法であることを、本発明者
らは見い出した。

これを第１図を用いて簡単に説明すると１図中符号１は
エンジン２によりクラッチ機構３を介して選択的に駆動
されるエアポンプで、その吸込側が通路４にてエアフィ
ルタｓａｔ有する空気取入口５に、また吐出側が通路６
によりエンジン２の吸気系、図示の場合気化器７にそれ
ぞれ接続されている。また、ポンプ吸込側通路４と吐出
側通路６とを連通させる連通路８中には自然吸気運転時
には開けられ、過給運転時に閉弁されてブースト圧を制
御する調節弁９が配設されている。そして、この調節弁
９はアクセルペダル１０！こ連動して開閉制御される気
化器７のスロットル弁１１（７）駆動系に直結され、ア
クセルペダル１０の踏み角番こ応じた変位量により回動
してポンプ吸込側と吐出側とを連通または速断するよう
に構成されてむする。

なお、図中１２はクラッチ機構３を作動させるためのセ
ンサである。

しかしながら、このような構成を採用すると、運転者の
加速要求に応じて過給装置を作動させることができる反
面、調節弁９をエンジン特性基こ応した所望のブースト
圧特性が得られるよう番こ開閉制御することが困難で、
これにより必要な空気量をエンジン２の吸気系に供給で
きず、若干のエンジン出力の低下を招くという問題を生
じる。

すなわち、クラッチ機構３の作動時期つまりエアポンプ
１の作動開始が早いとき番と瘉よ、第２図（→（ｂ）（
Ｃ）に示すように、アクセルペダル１０の踏み込み兼が
小さく、調節弁Ｓの閉じ量が７１％さく、Ｎため、クラ
ッチオン直後においてポンプ吐出空気の４１とんどが吸
込側に流れ、ブースト圧（まわず力）番こし力Ｓ上昇せ
ず、却って空気はエンジン側には抵抗をもちながら送ら
れることになり、これによりポンプの負荷に対応するだ
けの出力に必要なブースト圧が得られないためエンジン
出力が自然吸気運転時よりも低下し、加速遅れを生じる
という問題がある。これは、ブースト圧がわずかに上昇
した一度ではエンジン出力に、は何ら影響しないことに
よる。

また、クラッチ機構３の作動時期が遅いときには、第３
図（ａ）Φ）（Ｃ）に示すように、アクセルペダル１０
の踏み込み童が大きく、調節弁９の開度も小７さくなる
ため、吸気抵抗が増大し、エアポンプ１が作動する以前
にエンジン２への充分な吸気量を維持することが困難で
、′これによりエンジン出力が低下するという問題を生
じている。

そして、このような問題は、調節弁９を単にアクセルペ
ダル１０に直結した構成では解消することができないも
ので、過給開始直後におけるショック軽減と損失軽減と
の兼ね合いが取れず、またエンジン特性に応じたブース
ト圧制御も不可能で、何らかの対策を講じる必要がある
。

本発明は上述した事情に艦みてなされたもので、エアポ
ンプの吸込側と吐出側とを接続しブースト圧を制御する
調節弁を、アクセルペダルの操作範囲内において作動伝
達しない領域を有する伝達調整機構を介してスロットル
弁の駆動系に連結するという簡単な構成によって、過給
開始時のショックを軽減し、かつ効率のよいブースト圧
特性を得ることができ、これによりエンジンの特性に合
わせた吸気を行なって高効率の過給効果が得られ、燃費
節約とエンジン出力向上とを図ることが可能となる内燃
機関の過給装置を提供するものである。

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて祥細に説明
する。

第４図は本発明に係る内燃機関の過給装置の一実施例を
示し、同図において第１図と同一部分あるいは相当する
部分には同一番号を付している。

さて、本発明によれば、調節弁９によるブースト圧制御
を適正なものとするため、調節弁９をア゛□クセルペダ
ルの操作範囲内において作動伝達しない領域を有する伝
達調整機構２０を介してスロットル弁１１の駆動系に連
結したところに特徴を有している。そして、この伝達調
整機構２０の働きによりクラッチ作動時での調節弁９の
開度を調整し、この調節弁９をアクセルペダル１０に直
結した場合に生じる整置、すなわち過給時に調節弁９の
開度が大きすぎてポンプの負荷に対応するだけの出力に
必要なブースト圧を得られないといった問題や自然吸気
時に調節弁９の開度が小さくなり必要な吸気量を得られ
ないといった問題を解決し、エンジン出力低下を防止で
きるように構成しているＯ このような伝達調整機構２０の一例としては第４図に示
すようなスプリング２１を用いることが考えられる。こ
れを詳述すると、図中２２はアクセルペダル１０の踏み
角に応じて回動される作動円板で、これによりスロット
ル弁１１が回動される。一方、調節弁ｅはばね２３によ
り一方向に付勢された作動レバー２４に連結されている
。そし・　て、この作動レバー２４の回動端と前記作動
円板２２に連結されたコ字状部材２５との間にスプリン
グ２１が介装されている。

このような構成において、スプリング２１の付勢力をば
ね２３より小さく設定すれば、第５図（１）に示される
ように、アクセルペダル１０の初期操作時にセいては作
動伝達を行なわず、ある一定以上踏み込鵞れたとき調節
弁Ｓを迅速に閉じるように制御することが可能となる。

そして、このような調節弁９の動きに適切なりラッチ作
動時点を定めて組合わせることによって、同図（ロ）に
示すような適正なブースト圧特性が得られ、同図（Ｃ）
のような所望のエンジン出力が得られるものである。

また、スプリング２１の付勢力をはね２３よりも大きく
すると、第６図（Ｊｌ）のように、アクセルペダル１０
の最終踏み込み域で作動伝達を行なわないようにするこ
とができ、これによりクラッチオン時点での調節弁９の
適切な開度が得られ、同図（ｂ）（Ｃ）に示されるよう
に、エンジン出力の低下を招くこと・のないブースト圧
特性を得て、適正かつ確実な過給効果を得ることが可能
となる。

すなわち、本発明によれば、スプリング２１などによる
伝達調整機構２０を用いて調節弁９の動きを調整するこ
とにより、アクセルペダル１ｏに調節弁９を連動させる
ことによる利点を損なわずに、調節弁９の開きすぎや閉
じすぎを解消し、これにより適正なブースト圧特性を得
て高効率の過給効果を得ることができるものである。

なお、第４図中符号２６で示すものは、ポンプ吸込側と
吐出側とを吸込側から吐出側にのみ接続する逆止弁で、
自然吸気運転時においてアクセルペダル１０に連動する
調節弁９の開閉位置にかかわらず、エンジン２の吸気系
への必要な吸気量を適正かつ確実に維持するためのもの
である。そして、このような逆止弁２６を前述した調節
弁９に組合わせることによって、自然吸気運転時および
過給運転時にわたって適正な吸気量が得られ、これによ
り所望のエンジン出力が得られるばかりか、燃費節約に
果たす役割が大きい。しかし、このような逆止弁２６は
必ずしも必要なものではなく、自然吸気運転時における
調節弁９の開度によって考慮すればよいものである。

また、前述した伝達調整機構２０として、スプリング２
１の代りに、第７図および第８図に示すようなカム円板
３０を用いるようにしてもよい。

そして、このようなカム円板３０を用いれば、アクセル
ペダル１０の踏み込み操作によってその範囲内で調節弁
９を自由に開閉制御することが可能となり、これにより
第９図（ａ）（ｂ）（Ｃ）に示されるように、調節弁Ｂ
をクラッチオ／時点に合わせて適正に作動させ、所望の
過給効果を得ることがより確実に行なえる。

なお、前述した実施例では気化器７を有するタイプのエ
ンジンに適用した場合を示しているが、これに限定され
るものではなく、たとえばディーゼルエンジンなどでは
気化器７は燃料噴射ポンプにおきかえられることは言う
までもない。

また、アクセルペダル１０の踏み角に応じて作動される
スロットル弁１１の駆動系としても必ずしも実施例構造
に限定されるものではなく、種々変形例が考えられるも
ので、さらにクラッチ機構３を作動するセンサ１２の取
出し位置もその駆動系の範囲内で自由に設定できるもの
である。

以上説明したように、本発明に係る内燃機関の過給装置
によれば、エアポンプの吸込側と吐出側とを接続する調
節弁を、アクセルペダルの操作範囲内において作動伝達
しない領域を有する伝達調整機構を介してスロットル弁
の駆動系に連結するようにしたので、以下に列挙する種
々優れた効果がある。

（１）伝達調整機構の存在により調節弁を適正かつ効率
よく作動させることができ、これにより過給開始時のシ
ョック軽減と損失軽減との兼ね合いを図り、エンジン特
性に応じた効率のよいブースト圧制御を行なって高効率
のＡ給効果を得ることができる。

（２）そして、調節弁によってエンジン出力が低下する
といった恐れが全くなく、燃費節約と工／ジン出力向上
に果たす役割が大である。

（３）全体の構成が簡単で、取付はスペース的にも問題
がなく、コスト的にも安価であるといった利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はアクセルペダル直結式の調節弁を有する内燃機
関の過給装置の一例を示す概略系統図、第２図（ａ）（
ｂ）（Ｃ）および第３図（ａ）（ｂ）（Ｃ）はその特性
図、第４図は本発明に係る内燃機関の過給装置の一実施
例を示す概略系統図、第５図（ａ）Φ）（Ｃ）および第
６図（ａ）（ｂ）（Ｃ）はその特性図、第７図および第
８図は本発明の別の実施例を示す概略系統図およびその
特徴とするカム円板の斜視図、第９図（ａ）（ｂ）（Ｃ
）はその特性図である。 １・・・働エアホンプ、２・・・・エンジン、３・・・
・クラッチ機構、４・・・・吸込側通路、５−・・・空
気取入口、６・・−・吐出側通路、９・串・・調節弁、
１０・・・・アクセルペダル、１１−―・・スロットル
弁、２０拳・・・伝達調整機構、２１・・・・スプリン
グ、３０・・・・カム円板。 特杵出願人　自動単機器株式会社 代理人　山川政樹（ばか１名）Ｉ 第５図 （０） （１）） （Ｃ） 箪６図 （０） （ｂ） （Ｃ） リ　　　　　　　−一−−−→−１００％アクヤＩＶダ
ル＃１對１与角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンにより選択的に駆動され空気をエンジンの吸気
   系に強制給送す暮臣アポンプの吸込側と７吐出側とを調
   節弁を介して接続し、この調節弁を、アクセルペダルの
   操作範囲内において作動伝達しない領域を有する伝達調
   整機構を介してスロットル弁の駆動系に連結したことを
   特徴とする内燃機関の過給装置。