JPS6231626Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は車両に搭載される車両用エンジンに
関する。

車両用エンジンはその出力増大を計るために、
排気を利用したターボ過給機を取付けるものが多
い。このターボ過給機は回転部材としてのタービ
ンホイールおよび、これと一体的に連結されるイ
ンペラを備え、排気エネルギをタービンホイール
で受け、タービン出力を発生させ、これを圧縮機
駆動力として用いてインペラが過給を行なう。こ
のため、アイドリング時のようにエンジン回転数
が低いと排気流量が少なく、所定の過給を行なえ
ない。このようなターボ過給機を装着した車両用
エンジンはアイドリング時より発進加速を行なう
際、直ちにターボ過給機の過給作用を得ることが
できず、応答性が悪いという欠点がある。ところ
で、車両は、走行時より減速する場合、制動装置
を用い車輪の回転に摩擦抵抗を加えて車速を下げ
る外に、エンジンブレーキをも利用する。このエ
ンジンブレーキは、走行状態にある車両の慣性力
で車輪を強制的に回転させ、その回転力を車両の
動力伝達系を用い、逆にエンジンに伝え、エンジ
ンを圧縮機として駆動させ、そのポンプ損失、即
ち負荷を車両の減速に利用するものである。しか
し、このエンジンブレーキにより車両の減速が有
効に行なわれるが、エンジンは負荷発生のために
高速回転し、しかも、大気に熱エネルギを放出さ
せるという非経済的な作動を行なつている。

この考案は車両の走行時の慣性力を有効利用し
て発進加速時の応答性を改良できる車両用エンジ
ンを提供することを目的とする。

この考案による車両用エンジンは、排気路の排
気を受ける回転部材により給気路の圧縮を行なう
ターボ過給機と、上記回転部材に高圧空気を吹付
けて回転部材の回転を促進させる噴出装置と、上
記高圧空気の補給装置とを有し、上記高圧空気の
補給装置は車両の動力伝達系により駆動される小
容量の第１空気圧縮機および大容量の２空気圧縮
機と、これら両空気圧縮機とエアタンクとの間に
配置され、かつ、車両にエンジン出力が加わつて
いる時に第１空気圧縮機からの高圧空気をエアタ
ンクに導びき、車両にエンジンブレーキが加わつ
ている時に第２空気圧縮機からの高圧空気をエア
タンクに導びくよう、高圧空気の流路を制御する
圧縮機制御手段とで形成された構成である。

このような車両用エンジンによれば次のように
高圧空気の補給装置が作動する。車両にエンジン
ブレーキが加わつている時には車両の慣性力で大
容量の第２空気圧縮機を作動させて高圧空気をエ
アータンクに供給し、車両がエンジン出力で走行
している時にはエンジン出力で小容量の第１空気
圧縮機を作動させて高圧空気をエアタンクに供給
する。このため、車両のエンジンブレーキ性能を
強化できると共に、車両の慣性力を高圧空気の圧
力エネルギに変換し蓄積できる。しかも、噴出装
置を用い高圧空気でターボ過給機の回転部材の回
転を促進させて車両の発進加速時の応答性を改良
できる。

以下、この考案を添付図面と共に説明する。

第１図にはこの考案の一実施例としての車両用
のターボ過給機付デイーゼルエンジン（以後単に
エンジンと記す）１を示した。このエンジン１は
図示しない自動車に搭載され、ターボ過給機２を
装着する。即ち、エンジン本体９の給気口３に達
する給気路上に圧縮機４を配置し、同エンジン
本体９の排気口５より延出する排気路Ｅ上にター
ビン６を配置している。これら圧縮機４とタービ
ン６は共にハウジング７，８を有し、これらはベ
アリングケース１３により一体的に連結される。
両ハウジング７，８は回転部材としてのインペラ
１０と、これと直結されるタービンホイール１１
とを収容する。この内、圧縮機ハウジング７は空
気を吸入する入口１２と、インペラ１０で加圧し
た空気を給気路側へ送出する出口１４とが形成
される。同じくタービンハウジング８はエンジン
本体９からの排気が流入する入口１５と、タービ
ンホイール１１からの排気を流出する出口１６と
が形成される。

圧縮機の出口１４近傍にはインペラ１０に向け
高圧空気を吹付ける噴出装置１７が対設される。
この噴出装置１７は圧縮機ハウジング７に一体的
に形成される吹出ノズル１８と、この吹出ノズル
に接続される空気管１９を開閉する電磁弁２０
と、この電磁弁に高圧空気を供給するエアタンク
２１とで形成される。第２図および第３図に示す
ように、吹出ノズル１８は３つ形成され、これら
はインペラ１０の外周端近傍に対向配備される。
更に、各吹出ノズル１８は空気管１９を介し、す
べて合流して電磁弁２０に接続される。しかも各
吹出ノズル１８は高圧空気の圧力を速度エネルギ
に効率よく変換できる末広吹出ノズルとして形成
され、インペラ１０の回転円の接線方向に近似し
た向きに空気を吹出させるよう形成される。

電磁弁２０には空気制御回路２２が接続され
る。この空気制御回路２２は、電磁弁２０の開成
状態を設定時間（ここでは３秒乃至５秒）に制御
するタイマ２３と、エンジン回転数が設定される
低回転域にある際オン作動する回転数検出センサ
２４と、トランスミツシヨン２５が発進時の段数
にあるとオン作動するギヤスイツチ２６と、エン
ジン負荷としてのアクセル開度が設定値以上の際
オンするアクセルスイツチ２７と、電源２８とを
この順序で直列接続して形成される。

一方、エンジン１はエアタンク２１への高圧空
気の補給装置３５を備える。即ち、エンジン１は
そのエンジン本体９内の図示しないクランクシヤ
フト側より動力取出用の第１パワーテイクオフシ
ヤフト（以後単に第1PTOシヤフトと記す）２９
を突出させるこれは比較的小型で消費馬力の少な
い容積型の第１空気圧縮機３０に直結される。更
にエンジン１はそのトランスミツシヨン２５内の
図示しないカウンタシヤフト側より第２パワーテ
イクオフシヤフト（以後単に第2PTOシヤフトと
記す）３１を突出させる。これは比較的大型で消
費馬力の大きい容積型の第２空気圧縮機３２に直
結される。第１および第２空気圧縮機３０，３２
は共に、高圧空気の第１および第２吐出路３３，
３４を介しエアタンク２１に接続される。これら
吐出路には圧縮機制御手段４４が取付けられる。
即ち、第１吐出路３３には第１三方弁３６と逆止
弁３７が、第２吐出路３４には第２三方弁３８と
逆止弁３９がそれぞれ配備される。両三方弁３
６，３８は共に無信号時に各空気圧縮機を大気開
放して空運転させ、かつ、出力信号を受けると共
に各空気圧縮機をエアタンク２１側に連通させ
る。両三方弁２６，３８には第１および第２スイ
ツチ４０，４１を介し電源４２が接続される。な
お、符号４３はエンジンスイツチと連通する入力
スイツチを示す。この第１および第２スイツチは
アクセルの踏込時と非踏込時とでオン、オフ作動
が互いに逆転する連動スイツチである。即ち、ア
クセル非踏込時には第１図に一点鎖線で示すよう
に、第２スイツチ４１がオン、第１スイツチ４０
がオフされて第２三方弁３８に出力信号を与え、
アクセル踏込時には第１図に実線で示すように、
第２スイツチ４１がオフ、第２スイツチ４０がオ
ンされて第１三方弁３６に出力信号を与えるよう
それぞれ作動する。

なお第１図中、符号Ｗはプロペラシヤフト４５
に駆動される車輪を示している。

第１図に示したエンジン１の作動を説明する。
エンジン１は図示しないエンジンスイツチをオン
することによりオン作動する。これと同時にアク
セルが踏込まれてエンジン１は始動する。そして
自動車が走行を開始すると、この時第1PTOシヤ
フト２９を介し第１空気圧縮機３０が、第2PTO
シヤフト３１を介し第２空気圧縮機３２が、それ
ぞれ図示しない内部のピストンを作動させる。と
ころが、この時第１スイツチ４０はオンし、第２
スイツチ４１はオフ状態にあり、第１三方弁３６
は出力信号を受けて第１吐出路３３を連通させ、
第２三方弁３８は無信号のために第２空気圧縮機
３２を大気開放に保つ。このためエンジン出力を
用い、低消費馬力の第１空気圧縮機３０は高圧空
気をエアタンク２１に充填し、第２空気圧縮機３
２は空運転される。更に、ターボ過給機２は排気
エネルギをタービン６で受け、タービン出力を発
生させ、このタービン出力を圧縮機４が受けて給
気圧を上昇させ、給気口３へ大気圧以上の圧力の
給気を供給し、エンジン本体の過給を行なう。

この後自動車が高速走行よりエンジンブレーキ
を動かせるよう、アクセルから運転者の足が離
れ、アクセル非踏込状態となると第１スイツチ４
０はオフし、第２スイツチ４１はオンし、第１三
方弁３６は第１空気圧縮機３０を大気開放とし、
第２吐出路３４を連通させる。このため第１空気
圧縮機３０は空運転し、第２空気圧縮機３２は高
圧空気をエアタンク２１に充填する。しかも、高
消費馬力の第２空気圧縮機３２およびエンジン本
体９は車両の慣性力で回転される車輪Ｗより回転
力を受けて共にポンプ作動して車両の慣性力を消
費する。このためエンジンブレーキが強力に作用
すると共に、車両の慣性力を高圧空気の圧力エネ
ルギに変換し蓄積できる。この後、再度アクセル
が踏込まれると再び第１空気圧縮機３０がポンプ
作動し、第２空気圧縮機３２は空運転される。こ
のような操作が繰返されている内にエアタンク２
１が満タンとなるとメータ４６はこれを検知し、
ストツプ信号を再空気圧縮機３０，３２のアンロ
ーダ４７，４８に伝える。このアンローダの作動
により、第１および第２空気圧縮機３０，３０は
共に空運転することになる。

このような自動車が信号待ち等で停止すると、
エンジン本体９はアイドリング状態に保持され
る。すると、エンジン本体９から流出される排気
の流量は低減し、タービンの入口１５よりタービ
ンホイール１１に吹出される排気は十分の熱エネ
ルギを持たない。このような場合、タービンホイ
ール１１およびインペラ１０は低速回転するのみ
で、エンジン本体９を過給することができない。
この時、エンジン回転数は低回転域にあることよ
り、回転数検出センサ２４はオンしている。この
状態で発進加速を行なうため、まず前進段にトラ
ンスミツシヨン２５を操作すると、ギヤスイツチ
２６がオンし、続いてアクセルを設定開度以上に
踏込むと、アクセルスイツチ２７がオンする。す
ると空気制御回路２２はすべて閉成状態となり、
電源２８より出力信号が電磁弁２０に流れ、これ
は開成状態に保たれる。この空気制御回路２２の
出力信号はタイマ２３の働きにより３秒乃至５秒
続いた後に停止する。この間、エアタンク２１の
高圧空気が吹出ノズル１８によりインペラ１０に
吹付けられる。これにより、インペラ１０はその
回転速度を直ちに上昇させ、圧縮機４として過給
作動を行なう。これによりエンジン１はその回転
数が低速域にあるにもかかわらず過給によるトル
ク増を計られ、このトルク増によりエンジン自体
の回転数を急速に上昇できる。このためエンジン
１の発進加速時における応答性を向上できる。し
かもここで使用した高圧空気の一部はエンジンブ
レーキ時にエアタンク２１に蓄積したものを利用
でき省エネルギを計ることにもある。

この後エンジン回転数の上昇により回転数検出
センサ２４がオフし、空気制御回路２２はオフ状
態を続ける。一方、ターボ過給機２はエンジン本
体９を通常状態で過給し、第１および第２空気圧
縮機３０，３２も再び、所定時に作動を繰返す。

上述の処において空気制御回路２２はタイマ２
３を備えていたが、場合により、これを除去して
もよく、この場合もほぼ同様の効果を得られる。
更に、第１および第２空気圧縮機３０，３２は共
にアンローダ４７，４８を備えていたが、場合に
より、これらを除去し、単にエアタンク２１に図
示しない安全弁を取付けるのみでもよい。更にま
た噴出装置１７はインペラ１０に対設されていた
が、これに代え、タービンホイール１１に対設し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例としてのエンジン
の概略構成図、第２図は同上エンジンに用いられ
たインペラの正面図、第３図は同上エンジンに用
いられた吹出ノズルの断面図をそれぞれ示してい
る。 １……エンジン、２……ターボ過給機、９……
エンジン本体、１０……インペラ、１１……ター
ビンホイール、１７……噴出装置、２１……エア
タンク、２５……トランスミツシヨン、３０……
第１空気圧縮機、３２……第２空気圧縮機、３３
……第１吐出路、３４……第２吐出路、３５……
高圧空気の補給装置、３６……第１三方弁、３８
……第２三方弁、４４……圧縮空気制御手段、Ｅ
……排気路、……給気路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気路の排気を受ける回転部材により給気路の
   給気の圧縮を行なうターボ過給機と、上記回転部
   材に高圧空気を吹付けて回転部材の回転を促進さ
   せる噴出装置と、上記高圧空気の補給装置とを有
   し、上記高圧空気の補給装置は車両の動力伝達系
   により駆動される小容量の第１空気圧縮機および
   大容量の第２空気圧縮機と、これら両空気圧縮機
   とエアタンクとの間に配置され、かつ、車両にエ
   ンジン出力が加わつている時に第１空気圧縮機か
   らの高圧空気をエアタンクに導びき、車両にエン
   ジンブレーキが加わつている時に第２空気圧縮機
   からの高圧空気をエアタンクに導びくよう、高圧
   空気の流路を制御する圧縮機制御手段とで形成さ
   れた車両用エンジン。