JPS6327069Y2 - - 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。

この考案は上記のような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、車両の足行時
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にある。

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Ｉ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、こねらはベ
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Ｉ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２２′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ノズルとして形成さ
れ、インベラ１０の回転円の接線方向に近似した
向きに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（バツ
テリ）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に直結さる。こ
の第１空気圧縮機３０は、走行停止用ブレーキを
駆動するための高圧空気発生を主目的としたもの
である。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な容積型の第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。第１吐出路３３には逆止弁３７が、第２吐出
路３４には三方弁３８と逆止弁３９がそれぞれ配
備される。三方弁３８は非通電時に第２空気圧縮
機３２を大気開放して空運転させ、かつ、通電時
には第２空気圧縮機３２をエアタンク２１側に連
通させるものである。しかして、三方弁３８の励
磁コイルはトランスミツシヨン中立位置検出スイ
ツチ４１、アクセルスイツチ４２、および入力ス
イツチ４３を直列に介して電源（バツテリ）４４
に接続される。ここで、トランスミツシヨン中立
位置検出スイツチ４１は、トランスミツシヨン２
５が中立位置（ニユートラル位置）にあるときつ
まりアイドル運転時に開放作動するものである。
アクセルスイツチ４２は、アクセル５０の踏込時
に図示実線で示すように開放し、アクセス５０の
非踏込時には図示破線で示すように閉成するもの
である。入力スイツチ４３は、エンジンキースイ
ツチ（図示しない）のオンに連動してオンするも
のである。

なお、Ｗは車輪で、プロペラシヤフト４５によ
つて駆動される。

次に、上記のような構成において動作を説明す
る。

いま、トランスミツシヨンを中立位置にしてエ
ンジンキースイツチをオンし、さらにアクセル５
０を一旦踏込むとエンジン１が始動し、アイドル
運転状態となる。このアイドル運転状態において
は、トランスミツシヨン中立位置検出スイツチ４
１が開放作動するため、たとえアクセル５０が非
踏込状態に戻つてアクセルスイツチ４２が閉成し
ても、三方弁３８に対する通電路は形成されず、
よつて第２空気圧縮機３２は大気開放状態とな
る。トランスミツシヨン２５を走行段数に切換え
てアクセル５０を踏込むと、車両が走行を開始す
る。車両が走行すると、第1PTOシヤフト２９を
介し、エンジン出力を用いた形で第１空気圧縮機
３０のピストンが作動する。この場合、第１空気
圧縮機３０は、エアタンク２１に連通されている
ため直ちに有効運転し、高圧空気をエアタンク２
１に充填する。また、第2PTOシヤフト３１を介
し、第２空気圧縮機３２のピストンも作動する
が、第２空気圧縮機３２は三方弁３８によつて大
気開放状態にあるため空運転する。一方、ターボ
過給機２は、排気エネルギをタービン６で受けて
タービン出力を発生し、このタービン出力によつ
て圧縮機４を駆動することにより給気圧を上昇せ
しめ、給気口３へ大気圧以上の圧力の給気を行な
い、エンジン本体９への過給を行なう。

運転車がアクセル５０を非踏込状態にすると、
エンジンブレーキが働く。このとき、アクセルス
イツチが閉成することにより三方弁３８に対する
通電路が形成され、第２空気圧縮機３２がエアタ
ンク２１に連通して有効運転する。つまり、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。この場合、低消費馬力の第１空気圧縮機
３０、高消費馬力の第２空気圧縮機３２、および
エンジン本体９が車両の慣性力で回転する車輪Ｗ
からの回転力を受けてポンプ作動することにな
り、車両の慣性力を消費する。これにより、エン
ジンブレーキが強力に作用する。同時に、車両の
慣性力が高圧空気の圧力エネルギに変換され、蓄
積されることになる。この後、アクセル５０が踏
込まれると、第２空気圧縮機３２は再び空運転と
なる。このような動作が繰返されているうちにエ
アタンク２１が満タンになると、それがメータ４
６で検知され、メータ４６から空気圧縮機３０，
３２のアンローダ４７，４８にストツプ信号が供
給される。すると、空気圧縮機３０，３２は共に
空運転する。

車両が信号待ちなどで停止し、アイドル運転に
なると、エンジン本体９から流出する排気の流量
が低減し、タービンの入口１５からタービンホイ
ール１１に吹出される排気は十分な熱エネルギを
持たなくなる。この場合、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。しかし
て、このとき、エンジン回転数は低回転域にある
ため、回転数検出センサ２４がオン状態にある。
この状態で運転者がトランスミツシヨン２５を発
進段のギヤに入れると、ギヤスイツチ２６がオン
し、続いてアクセル５０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はタイマ２３の働きにより３秒
間ないし５秒間だけ閉成状態となり、その間だけ
電磁弁２０に対する通電路が形成され、その電磁
弁２０が開放する。電磁弁２０が開放すると、エ
アタンク２１の高圧空気が吹出ノズル１８によつ
てインペラ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。こうして、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
性の向上が計れる。特に、ここで使用する高圧空
気の一部はエンジンブレーキ時に蓄積したものを
利用することになり、省エネルギを計ることがで
きる。

この後、エンジン回転数が上昇すると回転数検
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２空気圧縮機３２
もエンジンブレーキ時常に有効運転する。

ところで、車両が走行している状態において、
運転者がアクセル５０を戻すと同時にトランスミ
ツシヨンを中立位置にセツトすると、たとえ第２
空気圧縮機３２のピストンが作動していても、ト
ランスミツシヨン中立位置検出スイツチ４１が開
放して三方弁３８に対する通電路が遮断されるた
め、第２空気圧縮機３２は大気開放状態となつて
有効運転せず、よつてエンジンブレーキがかかる
ことはない。

このように、車両が走行しているときには常に
第１空気圧縮機を有効運転させて高圧空気をエア
タンクに供給し、車両にエンジンブレーキが加わ
つているときのみ第２空気圧縮機を有効運転させ
て高圧空気をエアタンクに供給する。

（車両にエンジンブレーキが加わらない走行状
態では第２空気圧縮機は空運転となる）。したが
つて、車両にエンジンブレーキが加わつていると
きには第１および第２空気圧縮機が共に有効運転
することにより負荷が増大してエンジンブレーキ
性能が強化できるとともに、車両の慣性力を高圧
空気の圧力エネルギに変換して蓄積することがで
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することができる。

なお、上記実施例では、空気制御回路２２にタ
イマ２３を設け、インペラ１０に対する高圧空気
の吹付ける時間を制限するようにしたが、タイマ
２３は必らずしも設ける必要はなく、設けなくて
も略同様の効果を得ることができる。さらに、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、場合によつては
それらを除去し、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。また、噴出装
置１７をインペラ１０に対設するようにしたが、
これに代え、タービンホイール１１に対設するよ
うにしてもよい。

以上述べたようにこの考案によれば、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を設け、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空気圧縮機を設け、これら空気圧縮
機から高圧空気が供給されるエアタンクを設け、
さらに車両にエンジンブレーキが加わつていると
きにのみ第２空気圧縮機からエアタンクへ高圧空
気を導く手段をその第２空気圧縮機からエアタン
クへの空気吐出路に設け、上記エアタンクから補
給される高圧空気を上記ターボ過給機の回転部材
に吹付けて回転部材の回転を促進せしめる噴出装
置を設けるようにしたので、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できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す全体的な概
略構成図、第２図は同実施例におけるインペラを
正面から見た構成図、第３図は同実施例における
吹出ノズルの断面の構成図である。 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給気路、３４……第２給気路、３５……
高圧空気の補給装置、３８……三方弁、４４……
電源、Ｅ……排気路、Ｉ……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、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、これら空気圧
   縮機から高圧空気が供給されるエアタンクと、前
   記第２空気圧縮機からエアタンクへの空気吐出路
   に設けられ、車両にエンジンブレーキが加わつて
   いるときにのみ第２空気圧縮機からの高圧空気を
   エアタンクへ導びく手段と、前記エアタンクから
   補給される高圧空気を前記ターボ過給機の回転部
   材に吹付けて回転部材の回転を促進せしめる噴出
   装置とを具備したことを特徴とする車両用エンジ
   ン。