WO1997013061A1

WO1997013061A1 - Dispositif et procede de regulation d'un surcompresseur mecanique de moteur diesel

Info

Publication number: WO1997013061A1
Application number: PCT/JP1996/002843
Authority: WO
Inventors: Godo Ozawa
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1997-04-10
Also published as: EP0854275B1; DE69630966T2; DE69630966D1; JP3313729B2; EP0854275A1; US6058916A; EP0854275A4

Description

明細書ディ一ゼルェンジンの機械式過給機の制御装置及びその制御方法技術分野

本発明は、ディ一ゼルェンジンの機械式過給機の制御装置及びその制御方法に係わり、特には、ディーゼルエンジンの燃料噴射量が所定値以上から最大噴射量のときに機械式過給機を作動させる制御方法及びその制御装置に関するものである。背景技術

従来、乗用車、トラック、ホイールローダ、クレーン車等、主に、車輪をもつて走行する車両用エンジンにおいては、加速性を確保しつつ、小型高出力化するために過給機が用いられている。この過給機（スーパーチャージャ）には、ェンジンの出力の一部、あるいは、他の機関の動力を用いる機械式過給方式と、排気ガスを用いるターボチャージャによる過袷方式とがある。このために、第 1の背景としては、機械式過給方式としては、過給機 4 0をエンジン 4 1から図 1 4に示すように、ギヤ一 4 2、 4 3あるいはベルト等を介して機械的に直結駆動式にしている。この直結駆動式では図 1 5に示すような空気供袷伏態となり、ェンジン回転速度の低速高負荷領域 Aではェンジンへの空気の供給量は不足状態となり、高速低負荷領域 Bでは供給量は超過状態となり、過袷機 4 0の駆動ロスが増大する。

また、図 1 6に示すような差動駆動方式にて過袷機 4 0を駆動させる方法が提案されている。図 1 6の差動駆動方式（ I ) では、エンジン 4 1の出力軸 4 1 a にはプラネタリキャリア 4 3が固設して連結され、ブラネタリキャリア 4 3には通常 3個のブラネタリギヤ一 4 4が等間隔に回転自在に取着されている。 3個のプラネ夕リギヤ一 4 4の内方にはサンギヤ一 4 5が、また、外方にはリングギヤ - 4 6が嚙合している。サンギヤ一 4 5の内方にはエンジン 4 1 の出力軸 4 1 a が回転自在に配設されている。また、サンギヤ一 4 5の一端にはギヤ一 4 7が設けられ、このギヤ一 4 7には機械式過袷機 4 0用の駆動ギヤ一 4 8が嚙合している。リングギヤ一 4 6には車両の動力伝達系 5 0の軸が連結され、動力伝達系の負荷により機械式過給機 4 0は変動して回転している。

また、同じ差動駆動方式にて過袷機を駆動させる方法の図 1 7の差動駆動方式 ( Π ) では上記とほぼ同じ構成よりなり、差動駆動方式（I ) ではリングギヤ一 4 6に、電気、乾式、油圧等を利用したブレーキ 4 6 aを配設している。このブレーキ 4 6 a によるひきずり抵抗の強弱で機械式過袷機 4 0の回転力を制御している。

次に、第 2の背景としては、建設機械では、使用する機械によりエンジンの出力性能は低速，中速回転速度側で高出力を望むもの、あるいは、高速回転速度側で高出力を望むものがある。例えば、油圧ショベル等のように、図 1 8に示すごとく、エンジンが高回転速度で回転し、領域 Q aの高出力を出力すればよいものがある。また、ブルドーザ、ダンプトラック、ホイールローダ、モータグレーダ、等では、図 1 9に示すごとく、中 · 低速回転時に高出力を望まれるものがある用途機械別にエンジンの使われ方を負荷と回転速度で頻度別に分類すると、図 2 0のように、上記建設機械では領域 F a、 F bでの使われ方が多い。また、乗用車、貨物輸送用トラック、バス、ダンプトラック、フォークリフト及びブレジヤーボー卜等の、移動用のタイヤ式車両、漁船、並びに船舶では、領域 F b、 F cでの使われ方が多い。すなわち、建設機械では中負荷 · 高負荷で使用する頻度が多く、タイャ式車両及び船舶では低負荷 · 中負荷で使用する頻度が多い。さらに、第 3の背景としては、エンジンの出力性能は全域で高出力を望むものとして、ターボチャージャと機械式過給方式を併用したものもある。この場合には、図 2 1 に示すように、低速 · 中速回転速度側では機械式過給方式を用いて実線 U aのように高出力を出し、また、高速回転速度側では機械式過袷方式を停止して駆動ロスを低減するとともに、ターボチャージャで一点鎖線 U bのように高出力を出力している。

また、点線 U cは無過給のときのエンジンの出力トルクを、二点鑌線 Y a、 Y bはトルクコンバー夕を用いた車両を駆動するときにおけるトルクコンバータのマツチング線を、二点鎖線 Y aは e = 0を、二点鎖線 Y bは e ^ 1 を、夫々示す。なお、図中では、横軸はェンジンの回転速度を、縦軸はェンジンの出力トルク (負荷）を示す。

解決しょうとする問題点は、第 1 の背景として、

(1) 図 1 4の直結駆動方式の場合、移動用タイヤ式車両及び船舶では、低負荷 • 中負荷で使用する頻度が多い。エンジンの低負荷 · 中負荷で必要とする空気供給状態は、過剰で、不必要な過給機の駆動ロスが多い。その結果、時間当たりの燃料消費量が無過給ェンジン、ターボ過袷ェンジンに較べて多い。

(2) 従来の差動駆動方式（ I ) では、ゼロ発進からの加速（車両停止からの加速）の場合には車両負荷が大きいので、まず、機械式過袷機の回転速度が高まり、エンジンに十分な空気が入ってからやっと車両が動きだす。このためオペレー夕はアクセル踏み込み初期における停滞感、すなわち、応答性が悪いという不満が生じる。

(3) 差動駆動方式（Π ) では、エンジンの駆動力の一部がブレーキ等のひきずり抵抗により熱のロスとして失われ、燃費が悪化するという問題がある。

第 2の背景、および、第 3の背景の問題としては、

(4) 図 2 1 に示すように、ターボチャージャと機械式過袷方式を併用したものでは、貨物輸送用トラック、バス、ダンプトラック、あるいはフォークリフト等でトルクコンバータを用いたものでは、発進時にトルクコンバータ（ e = 0 ) と機械式過給方式による高出力 U aがマッチングせず、機械式過給方式の出力が用いられないという問題がある。また、高速回転速度側ではターボチャージャでー点鎖線 U bのように高出力を出力しているが、更に、小型で高出力、高効率のェンジンが望まれている。発明の開示

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためになされたもので、第 1 の目的は、車両の出発時、あるいは登坂時など、駆動出力を必要とする領域でのェンジン出力を増加して、アクセル踏み込み初期における停滞感を無くし、応答性を向上する。また、トルクコンバータを用いた車両でも、トルクコンバータとのマッチング性能を向上し、駆動トルクを向上する。また、より大きいボア一直径のエンジンと同等のゼロ発進加速性能と、より良好な定常走行性能、登坂性能、及び燃費性能の向上を達成することを目的としている。

本発明に係るディ一ゼルェンジンの機械式過袷機の制御装置は、ァクセルぺダル又はアクセルレバーと、アクセルペダル又はアクセルレバーに連動するガバナと、ガバナにより制御される噴射ポンプと、噴射ポンプから燃料を受けて出力するディーゼルエンジンと、ディーゼルエンジンにより駆動される機械式過袷機とを備えるディーゼルェンジンの機械式過袷機の制御装置において、

ァクセルペダル又はアクセルレバーの位置を検出する検出手段と、ディ一ゼルェンジンと機械式過袷機との間に配設されるクラツチと、検出手段からの信号によりクラツチを接铳又は遮断する断続手段とを備えることを特徴とする。

かかる構成により、アクセルペダルの位置に応じて、クラッチを接続する。例えば、燃料噴射量が所定値以上のときに、クラッチを接続し、機械式過給機を作動さる。これにより、エンジンが高負荷のために空気を多く必要とする時、空気を充分に供給することができるので、高出力が得られる。また、供袷空気を必要とせず、しかも使用頻度の多い低負荷 · 中負荷時、機械式過袷機は作動しないので、駆動ロスをなくしている。

また、ディーゼルエンジンにより駆動される油圧ポンプを備え、

クラツチは、ディーゼルエンジンと機械式過袷機との間に配設される油圧クラッチ及び遊星歯車装置とし、

断铳手段は、検出手段からの信号を受けて作動し、油圧ポンプからの圧油を油圧クラツチに供給又は供給停止して、油圧クラツチを接続又は遮断する電磁弁とし / 6/02843

てもよい。

かかる構成によれば、遊星歯車装置を用いることにより、減速比が大きくとれて、機械式過袷機の駆動装置が小型になる。また、油圧クラッチを用いることにより、重作業のため、機械式過給機の駆動装置を度々用いる車両でも、機械式過給機の駆動装置の耐久性が向上する。

また、油圧クラッチは、油圧クラッチの固定端側に、トルク変動緩衝手段を備えるとよい。

かかる構成により、エンジンのねじり振動がトルク変動緩衝部材で低減できる。これにより、ねじり振動が遊星歯車装置を介して機械式過給機に伝わることで生じる問題、例えば、遊星歯車装置又は機械式過給機の歯車が破壊する問題、或いは歯車表面にピッチングを引き起こす問題が防止できる。

また、検出手段は、検出した位置が燃料の最大嗅射量近傍である時、断続手段又は電磁弁に信号を出力して、クラツチ又は油圧クラツチを接続するとよい。かかる構成により、エンジンの高負荷時、機械式過袷機を作動させて、空気を必要とする時に充分に供給できるので、高出力が得られる。また、使用頻度が多い低負荷 · 中負荷時では、機械式過給機を作動させないので、駆動ロスをなくすことができる。

また、機械式過給機には、ターボチャージャを直列に接続し、ディーゼルェンジンの出力を上昇させてもよい。

かかる構成によれば、機械式過袷機とターボチャージャとを併用し、かつェンジンの高負荷時に機械式過給機を作動できるので、より大きいボア一直径のェンジンと同等のゼロ発進加速性能、より良好な定常走行性能及び登坂性能、並びに燃費性能の向上が得られる。

また、クラツチ又は油圧クラツチへの接铳指令を出力する切換スィツチを備え、前記接铳指令により機械式過袷機を作動させてもよい。

かかる構成によれば、オペレータが必要に応じて切換スィッチを操作して、クラツチを接続させることにより、機械式過給機を回転駆動させてェンジンへの供給空気量が増加できる。また、アクセル位置に応じて燃料も増加するので、より高出力が得られる。しかも、ォペレ一夕が必要なときにのみエンジンを高出力にできるので、燃費などの効率が良くなる。

本発明に係るディーゼルエンジンの機械式過給機の制御方法は、

アクセルペタル又はアクセルレバーのストローク量を検出し、検出したストロ一ク Sが全ストローク近傍の所定値以上から全ストロークまでの範囲の時に、機械式過袷機を作動させることを特徴とする。

かかる構成により、車両の出発時、あるいは登坂時など、駆動力を必要とする領域でのエンジン出力が増加するので、応答性が向上する。また、トルクコンパ一夕を用いた車両でも、トルクコンバータとのマッチング性能が向上して、駆動トルクが向上する。図面の簡単な説明

図 1 は本発明の第 1実施例の構成図である。

図 2 は本発明のエンジンの回転速度と最低一最高ガバナ（M— Mガバナ）の燃料噴射量とァクセル量との関係を説明するための図である。

図 3 は本発明の第 2実施例の構成図である。

図 4 は本発明のェンジンの回転速度とェンジンの出力トルクと機械過袷機作動時の関係を説明するための図である。

図 5 は本発明のェンジンの回転速度と機械式 R S Vガバナの燃料噴射量とァクセル Sとの関係を説明するための図である。

図 6 は本発明のエンジンの回転速度（高出力時回転速度一定）と電子制御式 R S Vガバナの燃料噴射量とァクセル量との関係を説明するための図である。

図 7 は本発明のエンジンの回転速度（高出力時回転速度変動）と電子制御式 R S Vガバナの燃料嗅射量とァクセル量との関係を説明するための図である。

図 8 は本発明の第 3実施例の構成図である。

図 9 は本発明の第 3実施例における、ェンジンの回転速度とェンジンの出力トルクと機械過袷機作動時の関係を説明するための図である。

図 1 0 は本発明の制御装置をクレーン車等に用いたときの車速と牽引力との関係を説明するための図である。

図 1 1 は本発明の制御装置を船等に用いたときのェンジン回転速度と出力トルクとの関係を説明するための図である。

図 1 2 は本発明の制御装置を用いた船の各状態における姿勢の説明図である。図 1 3 は本発明の第 4実施例の構成図である。

図 1 4 は従来技術のディ一ゼルェンジンの機械式過給機の構成図である。図 1 5 は従来技術の機械式過袷機のェンジン回転速度と平均有効圧力と機械式過袷機の空気量との関係を説明する図である。

図 1 6 は従来技術のディーゼルエンジンの機械式過袷機を遊星歯車装置により駆動する構成図である。

図 1 7 は従来技術の機械式過袷機を遊星歯車装置により駆動するとともにブレーキ装置を有する構成図である。

図 1 8 は従来技術のディーゼルエンジンで、油圧ショベル等で高出力を要望するェンジン出力線を説明するための図である。

図 1 9 は従来技術のディーゼルエンジンで、中 · 低速回転時に高出力を要望するエンジン出力線を説明するための図である。

図 2 0 は従来技術のディ一ゼルェンジンで用途機械別にェンジンの使われ方を説明するための図である。

図 2 1 は従来技術のディ一ゼルェンジンで機械式過袷機とターボチャージャとを併用したときのェンジンの回転速度とェンジンの出力トルクとの関係を説明するための図である。発明を実施するための最良の形態

本発明に係る好ましい実施例を添付図面に従って以下に詳述する。

図 1 は、本発明の第 1実施例を示す図であって、タィャ式車両等もしくは舶用等に搭載され、機械式過給機 1 0 と最低一最高ガバナにより出力を制御するディーゼルエンジン 1 (以下、エンジン 1 という）まわりのシステム構成図である。エンジン 1 は、空気を供給するための吸気装置 2 と、燃料制御装置 3 と、ェンジン本体 1 A、および図示しない排気装置によって構成されている。

吸気装置 2 は、吸気通路 4、電磁クラッチ（クラッチ） 8、逆止弁 9、および機械式過給機 1 0 により構成されている。この吸気装置 2 には空気をェンジン 1 に導く吸気通路 4が設けられている。吸気通路 4 は、分岐部 5で第 1 分岐通路 4 a と第 2分岐通路 4 b とに分岐し、両分岐通路 4 a、 4 bは集合部 6で集合され、再び 1 本の吸気通路 7 となっている。分岐部 5の上流の吸気通路 4 には図示しないエアクリーナが設けられ、第 1分岐通路 4 aには、霪磁クラッチ 8を介してエンジン本体 1 Aにより歯車 1 bを介して駆動される機械式過袷機 1 0が設けられている。また、機械式過袷機 1 0をバイパスする第 2分岐通路（バイパス通路 ) 4 bには、逆止弁 9が設けられ、過袷時においては機械式過袷機 1 0によって加圧された空気を上流に逃がさない機能を有している。

燃料制御装置 3 は、従来から使用されている、列形の燃料噴射ポンプ 1 1 、最低最高速度制御式ガバナ 1 2 (以下、 M— Mガバナ 1 2 という）およびァクセルペダル 1 4 により構成されている。 M— Mガバナ 1 2 には燃料噴射 Sを增减するレバー 1 3が取着され、口ッド（または、ワイヤ） 1 5を介してアクセルペダル 1 4 と連動している。また、口ッド 1 5 には、了クセルペダル 1 4の開度の位置を検出するスィッチ（検出手段） 1 6が設けられている。さらに、スィッチ 1 6 は、前記開度に対応して、電磁クラッチ 8の配線 1 7 と、バッテリー 1 8の配線 1 9 とを断続可能とするものであり、電磁クラッチ 8を遮断又は接铳する断铳手段でもある。なお、本実施例のスィツチ 1 6は、検出手段と断続手段とを兼ねているが、検出手段 1 6 と断铳手段 1 6 とを、分離しても良い。また、アクセルべダル 1 4 を用いているが、アクセルレバーを用いても良い。

次に作動について図 2を用いて説明する。図 2 は横軸にエンジン 1 の回転速度を、縦軸に燃料噴射量を示し、実線 Z aはアクセルペダル 1 4の開度の位置、す / P 43

なわち、アクセルペダル 1 4のストローク量を示している。機械式過袷機 1 0の作動はこのアクセルペダル 1 4の開度の位置で設定される。 M— Mガバナ 1 1 の燃料噴射 S特性とァクセル開度との関係を図 2で説明すると、ァクセル開度が所定量、例えば、 2 / 3以上で 3 Z 3 (FULL)までの領域 R (点々で示す領域）で機械式過袷機 1 0が作動し、アクセル開度 2 / 3未満では作動が停止され、無過給でエンジン 1 が運転される。すなわち、高負荷のみ過袷し、使用頻度が多い低負荷 · 中負荷時では過給は作動しないで駆動ロスを少なくしている。

機械式過袷機 1 0の作動はアクセルペダル 1 4の開度が 2 3以上になると開度の位置を検出するスイッチ 1 6の作動により通電し、バッテリー 1 8 より電流が流れ電磁クラッチ 8が接続し機械式過給機 1 0が回転する。また、アクセルべダル 1 4の開度が 2 / 3未満になると開度の位置を検出するスィツチ 1 6の作動により電磁クラッチ 8が遮断し、機械式過給機 1 0の回転が停止される。

過給作動時の空気の流れはェンジン 1 に導く吸気通路 4から分岐部 5、第 1 分岐通路 4 a、機械式過袷機 1 0 に入り加圧され、集合部 6、吸気通路 7を通り、エンジン 1 に供袷される。集合部 6から第 2分岐通路 4 bには逆止弁 9が設けられているので、逆流しないようになっている。無過給作動時の空気の流れは吸気通路 4から分岐部 5、逆止弁 9、第 2分岐通路 4 b、集合部 6、吸気通路 7を通り、エンジン 1 に供袷される。

次に、本発明の第 2実施例につき、図面を参照して説明する。図 3 において、エンジン本体 1 Aと機械式過袷機 1 0 との間に遊星歯車装置 2 0を設け、遊星歯車装置 2 0のリングギヤ一 2 1 の外周と外壁固定端 2 2 との間に油圧クラッチ 2 3を設けている。

遊星歯車装置 2 0 はエンジン 1 の出力軸 1 aから歯車 1 bを介してプラネタリキャリア 2 4が固設して連結され、プラネタリキャリア 2 4 には通常 3個のブラネタリギヤ一 1 5が等間隔に回転自在に取着されている。 3個のプラネ夕リギヤ一 2 5の外方にはリングギヤ一 2 1 が嚙合し、かつ、歯車 1 bの軸 1 cに回転自在に配設され、内方にはサンギヤ一 2 6が機械式過袷機 1 0を駆動している。油圧クラッチ 2 3 は湿式多板式クラッチが用いられ、遊星歯車装置 2 0 のリングギヤー 2 1 と外壁固定端 2 2 との間に配設されている。油圧クラッチ 2 3は、油圧ピストン 2 7を介して電磁弁（断続手段） 2 8 と接铳し、電磁弁 2 8が油圧ピストン 2 7を作動することにより、断続される。電磁弁 2 8 はエンジン 1 の出力軸 1 aに駆動される油圧ポンプ 2 9に接続されている。油圧ポンプ 2 9 は、ェンジン 1 の油槽から、或いは遊星歯車装置 2 0の下部に配設された別の油槽から、油を吸い込み、電磁弁 2 8を介して油圧ピストン 2 7に供袷している。本実施例では、スィッチ 1 6 は、検出手段として作動している。

次に、図 2を用いて作動を説明する。機械式過袷機 1 0の作動はアクセルぺダル 1 4の開度が所定量、例えば、 2 3以上になると開度の位置を検出するスィツチ 1 6の作動により通電し、バッテリー 1 8 より電流が流れ、電磁弁 2 8が作動し、油圧ポンプ 2 9から油圧ピストン 2 7 に油が流れ、油圧クラッチ 2 3が接続し機械式過袷機 1 0を駆動している。油圧クラッチ 2 3は湿式多板式になっているので耐久性が優れ、電磁弁 2 8の消費電力が少なく、遊星歯車列を使用することで大きい增速比が得られ、遊星歯車装置 2 0、機械式過袷機 1 0をコンパク卜にしている。

上記により、第 1 実施例、第 2実施例とも、燃料噴射量が最大噴射量近傍のときに、アクセルペダル 1 4の位置を検出するスィッチ 1 6からの信号により、電磁クラッチ 8又は油圧クラツチ 2 3を接続して機械式過袷機 1 0を作動させる。即ち、エンジン 1 の高負荷時で供給空気を必要とする時のみに機械式過給機 1 0 が作動する。従って、使用頻度が多くしかも供袷空気を必要としない低負荷 ' 中負荷時には、機械式過袷機 1 0が作動しないので、駆動ロスがない。これにより、図 4 に示すように、機械式過袷機 1 0 により低速のトルクが従来のターボチヤジャ（図示せず）の過給に比較して高く、加速時の応答性が良い過袷方式となつている。なお、図 4 は、横軸にエンジン 1 の回転速度を、縦铀に出力トルクを示し、図中の二点鎖線 Z bは無過袷時の出力トルクを、実線 Z c は機械式過袷機 1 0過耠による出力トルクを、点線はターボチヤジャの過袷による出力トルク Z d を示す。

上記実施例では、 M— Mガバナ 1 2を用いて説明したが、次のオールスピードガバナを用いても良い。図 5 は、図示しない機械式 R S Vガバナ（R S Vガバナは、ドイツの B 0 s c h社製のガバナである。）を用いた時の機械式過袷機 1 0 の制御図である。図 2 と同様に、横軸は回転速度を、縦軸は燃料噴射量を示し、図中の斜線は、アクセルレバーあるいはアクセルペタルのストローク、すなわち、開度量を示している。例えば、 5 5 (FULいは全ストロークを、 4 / 5 は全ス卜ロークの 8 0 %が操作されたことを示している。図 5では、アクセル開度が所定量例えば、 3 Z 5以上で 5 Z 5 (FULいまでの領域（図中の斜線部）で機械式過給機 1 0が作動し、アクセル開度 3 5未満では作動が停止され、無過袷でェンジン 1 が運転される。すなわち、高負荷のみ過袷し、使用頻度が多い低負荷 · 中負荷時では過袷は作動しないで駆動ロスを少なくしている。

図 6、図 7 は電子制御式 R S Vガバナを用いた時の機械式過袷機 1 0の制御図である。図 6、図 7では、燃料噴射量が所定 fi Q s未満では図 5 と同様のオールスピードガバナ型であり、燃料噴射量が所定量 Q s以上では図 2 と同様ミニマム ' マキシマム . スピードカバナ（M— Mカバナ）を取っている。また、図 6では、燃料噴射量が所定量 Q s以上の M— M範囲（オールスピードガバナ型の範囲外 ) では、燃料噴射量が増減しても回転速度 N cは一定を維持している場合である。図 7では、燃料噴射 Sが所定量 Q s以上の M - M範囲（オールスピードガバナ型の範囲外）では、燃料噴射量を増加したとき回転速度は回転速度 N eから回転速度 N f に増加している場合である。

図 6、図 7では、燃料噴射量が所定量 Q s以上の M - M範囲が機械式過袷機 1 0を作動している。例えば、アクセル開度 2 3未満では作動が停止され、無過給でェンジン 1 が運転され、了クセル開度 2 / 3以上では機械式過袷機 1 0を作動している。

次に、本発明の第 3実施例につき、図面を参照して説明する。図 8 は第 3実施例を示し、第 2実施例に対して、機械式過袷機 1 0の吸気側にターボチャージャ 3 0を追加する等をしている。

図 8において、機械式過袷機 1 0の吸気通路 4 は、ターボチャージャ 3 0 に接続され、ターボチャージャ 3 0の吸気ブロア一 3 0 aは図示しないエアークリーナからの外気を吸気している。また、ターボチャージャ 3 0 はエンジン 1 からの排気管 3 1 に接铳され、ターボチャージャ 3 0の排気ブロア一 3 0 bはエンジン

1 からの排気を受けて回転するとともに、エンジン 1 からの排気を消音器 3 2 を経て外気に排出している。

上記第 2実施例では、ァクセルペタル 1 4の開度の位置をスィツチ 1 6の作動により通電し、電磁弁 2 8を切り換えているが、第 3実施例では、アクセルぺ夕ル 1 4の開度の位置を検出するストローク量検出センサ 3 3を付設し、その信号をコントローラ等の断铳指令手段 3 4 に入力している。断続指令手段 3 4 は電磁弁 2 8に切り換わる指令を出力し、油圧クラッチ 2 3を遮断 · 接铳する電磁弁 2

8を切り換えている。従って、本実施例では、断続指令手段 3 4 と電磁弁 2 8 とにより、断続手段を構成している。また、断統指令手段 3 4 には、機械式過袷機

1 0を作動するため、電磁弁 2 8を切り換えて油圧クラッチ 2 3に接続する指令を出す切換スィツチ 3 5を設けても良い。また、第 2実施例では、 M— Mガバナ

1 2 を用いていたが、第 3実施例では、電子制御式 R S Vガバナ 3 6を用いている。 R S Vガバナ 3 6が断铳指令手段 3 4 に接続され、断铳指令手段 3 4 は、ストローク畳検出センサ 3 3から受けた信号に連動して、 R S Vガバナ 3 6 に指令を出力する。 R S Vガバナ 3 6 は、信号に応じた燃料噴射ポンプ 1 1 からの吐出量をエンジン本体 1 Aに供袷する。これにより、エンジン 1 の出力トルクが增加する。

上記構成における作動について、図 9を用いて説明する。横軸にエンジン 1 の回転速度を、縦軸に出力トルクを示す。図中の一点鎖線 T a は無過袷時の出力トルクを、点線 T bはターボチヤジャ 3 0の過袷による出力トルクを、実線 T cは機械式過袷機 1 0過給による出力トルクを示す。また、図中の二点鎖線 e はトルクコンバ一夕のマッチング線を示す。エンジン 1 が図示しないスタートスィッチの入り（O N ) により回転を始めて作動すると、エンジン 1 の排気ガスは排気管 3 1 から排気ブロア一 3 0 bに入り、ターボチャージャ 3 0を回転する。このターボチャージャ 3 0の回転により吸気ブロア一 3 0 aは回転し、ェアークリ一ナからの外気を吸気してェンジン 1 に供給する。このとき、機械式過袷機 1 0 は回転をしないため、ターボチャージャ 3 0で吸気した加圧空気は、吸気通路 4、逆止弁 9、第 2分岐通路 4 b、集合部 6、および、吸気通路 7 を経てエンジン 1 に供給する。これにより、エンジン 1 のターボ 3 0回転時出力トルク T bは無過給時出力トルク T aに比べると、図 9 の点線のように上昇する。さらに、オペレータが負荷に対応するため、あるいは、車両速度を上昇するためエンジン 1 の回転速度を上昇するため、アクセルぺダル 1 4を踏み込む。

ァクセルペダル 1 4が踏み込まれ、設定された所定のス卜ローク量、例えば、図 2、図 5、図 6あるいは図 7の示すようなアクセル開度に達すると、開度の位置を検出するストローク量検出センサ 3 3より断続指令手段 3 4 に信号が入力され、断続指令手段 3 4 はその信号を受けて電磁弁 2 8に切り換わる指令を出力する。電磁弁 2 8が作動し、油圧ポンプ 2 9から油圧ピストン 2 7 に油が流れ、油圧クラッチ 2 3が接続し機械式過袷機 1 0が回転駆動を始める。これにより、ターボチャージャ 3 0で吸気した加圧空気は、吸気通路 4から機械式過給機 1 0 に入り、さらに、加圧された加圧空気は、集合部 6および吸気通路 7を経てェンジン 1 に供給される。これに伴い、エンジン 1 のターボ 3 0および機械式過給機 1 0回転時の出力トルク T c は、ターボ 3 0回転時出力トルク T bに比べると、図 9の実線 T cのように更に上昇して、高出力である。上記の実施例では、ァクセル開度が所定値に達すると、開度の位置を検出するストローク量検出センサ 3 3 が検出して、機械式過給機 1 0を回転駆動させているが、オペレータが必要に応じて押釦スィツチの切換スィツチ 3 5を押すことにより電磁弁 2 8を切り換えて油圧クラッチ 2 3に接続し、機械式過袷機 1 0を回転駆動させてェンジン 1 に供給する空気 Sを增加させるとともに、アクセル開度に応じて燃料も増加させ、より高出力を出力するようにしても良い。

上記のような、機械式過袷機 1 0およびターボチャージャ 3 0 により過給され、図 9に示すように出力卜ルクを実線 T cのように増加したェンジン 1 は、例えば、トルクコンバータを採用したクレーン車等のェンジン、あるいは、船のェンジンとして用いると大きな効果が得られる。なお、上記では、第 2実施例を用いて説明したが、第 1実施例にターボチャージャ 3 0を付設しても良いことは言うまでもない。

次に、クレーン車に用いたときのエンジン 1 について説明する。まず、重量の大きい車両の発進時に、オペレータはアクセルペタル 1 4を設定された所定のス卜ローク量（アクセル開度）以上まで踏み込む。これにより、トルクコンバータ (図示せず）は、出力側が停止、あるいは出力側の回転が少なく、トルクコンパ一夕のマツチング線は図 9 に示す e ^ O にある。従って、ターボ 3 0回転時の出力トルク T b とのマツチング点は点 M aに、ターボ 3 0および機械式過袷機 1 0 回転時の出力トルク T c とのマツチング点は点 M bにある。この時のトルクコンバータが出力する牽引力は、図 1 0に示すように、ターボ 3 0回転時の出力トルク T bの点 M aでは牽引力 F aに、ターボ 3 0および機械式過袷機 1 0回転時の出力トルク T cの点 M bでは牽引力 F bにある。例えば、ターボ 3 0および機械式過袷機 1 0を搭載したときの牽引力 F bは、ターボ 3 0回転時の牽引力 F aに比べれば、約 2 0 %の牽引力の增加ができる。また、この牽引力の増加は、登坂時にも約 2 0 %の牽引力の増加ができ、登坂能力を向上することができる。また、発進して、高速走行（例えば、クレーン車の前進 2速等）に入ると、卜ルクコンバータのマッチング線は図 9 に示す e ^ 0 . 9 5になる。従って、夕一ボ 3 0回転時の出力トルク T bとのマッチング点は点 N aに、ターボ 3 0および機械式過袷機 1 0回転時の出力トルク T c とのマッチング点は点 N bにある。この時のトルクコンバー夕が出力する車速 Vは、図 1 0 に示すように、ターボ 3 0 回転時の出力トルク T bの点 N aでは車速 V aに、ターボ 3 0および機械式過袷機 1 0回転時の出力トルク T cの点 M bでは車速 V bにある。例えば、ターボ 3 0および機械式過袷機 1 0を搭載したときの車速 V bは、ターボ 3 0回転時の車速 V aに比べれば、クレーン車では車速が 5 4 K m / hから 6 5 K m Z hに增速でき、速度で約 2 0 %の増加ができる。

また、エンジン 1 の大きさで比較すると、ターボチャージャ 3 0および機械式過袷機 1 0を搭載することにより、ボア一直径 1 0 8 m mで 6気筒の出力は、ターボチャージャ 3 0を搭載したエンジンのボア一直径 1 2 5 m mで 6気筒の出力に相当することができ、ボア一直径 1 2 5 m mのエンジンと同等のゼロ発進加速性能と、より良好な定常走行性能、登坂性能、および、燃費性能の向上を達成することができる。特に、定常走行性能、あるいは登坂性能の向上は、必要なときにアクセルペタルの踏み込み量の增加、あるいは押釦スィツチを押すことにより機械式過給機 1 0を回転させて出力アップを果たし、登坂力あるいは車速を約 2 0 %アップすることにより得られる。

また、燃費性能の向上は、パーシャル運転時には、機械式過袷機 1 0の油圧クラッチ 2 3を切断することにより、エンジン 1 は小排気量に戻るため、それ相当の出力を出すエンジン（前記の例の場合、ボア一直径 1 2 5 m m ) に比べると燃費の改善を図ることができる。

次に、船に用いたときのェンジン 1 について説明する。図 1 1 は、船 3 9 (図 1 2参照）に用いたときの説明図であり、出力線 T a、 T b、 T c は、図 9 と同じである。図 1 1 は、横軸にェンジン 1 の回転速度を、縦軸に出力トルク（牽引力に比例）を示し、図中の二点鎖線 Wは、船 3 9の必要トルク線図であり、 W a は出発時、 W bはプレーニング前、および、 W c はプレーニング後を示す。図 1 2 は船 3 9の姿勢を示し、出発時 W aは船 3 9が所定の深さの喫水線で停止している状態である。また、プレーニング前 W bは、船 3 9が所定の速度未満で走り、船の前方が若干浮き上がるが、水の抵抗が最も大きいときの状態を示す。プレ一二ング後 W c は、船 3 9が所定の速度以上で走り、船 3 9の前方が完全に浮き上がり、水の抵抗が最も小さいときの状態を示す。このときの船 3 9の速度は、機械式過袷機 1 0の油圧クラッチ 2 3を接铳することにより、大排気量のェンジン出力 N bを出し、クレーン車の速度 V b と同様に、速い速度が得られる。また、出発時では、プレーニング前 W bの水の抵抗が最も大きいところに相当する低速高負荷に呼応する高トルクを出力することができる。また、ゼロ発進加速性能、より良好な定常走行性能、及び燃費性能の向上は、前記のクレーン車と同様に達成することができる。

上記第 2実施例および第 3実施例では、油圧クラッチ 2 3 は湿式多板式クラッチが用いられている。この油圧クラッチ 2 3には、図 1 3 に示すように、第 4実施例として、遊星歯車装置 2 0のリングギヤ一 2 1 と外壁固定端 2 2 との間にトルク変動緩衝部材（トルク変動緩衝手段） 3 7を設けても良い。トルク変動緩衝部材 3 7 は、リングギヤ一 2 1 に付設された可動板 2 1 a と、外壁固定端 2 2 a に取着された固定板 3 7 との間に挿入されたパネ 3 6からなる。このパネ 3 6はコイルバネ、皿バネ、あるいは、ゴム等の弾性体であれば良い。

上記構成によれば、エンジン 1 のねじり振動が遊星歯車装置 2 0を介して機械式過袷機 1 0 に伝わり、遊星歯車装置 2 0あるいは機械式過袷機 1 0の歯車を破壌させたり、表面にピッチングを引き起こすのをトルク変動緩衝部材 3 7でねじり振動を低減することにより防止することができる。

上記の実施例の説明で、第 1 および第 2実施例では、ァクセルペダル 1 4 と M —Mガバナ 1 2 とが口ッド 1 5で連動しているが、第 3および第 4実施例のごとく、ストローク量検出センサ 3 3、及びコントローラ等の断铳指令手段 3 4を設けて、電気で制御しても良い。また、第 3および第 4実施例では、 M— Mガバナ 1 2 を用いても良い。産業上の利用可能性

本発明は、アクセル踏み込み初期における停滞感を無くして、応答性が向上でき、また、より良好な定常走行性能、登坂性能及び燃費性能が向上できるディーゼルェンジンの機械式過袷機の制御装置及びその制御方法として有用である。

Claims

請求の範囲

1 . アクセルペダル又はアクセルレバーと、前記アクセルペダル又は前記ァクセルレバーに連動するガバナと、前記ガバナにより制御される噴射ポンプと、前記噴射ポンプから燃料を受けて出力するディーゼルエンジンと、前記ディ一ゼルェンジンにより駆動される機械式過袷機とを備えるディ一ゼルェンジンの機械式過給機の制御装置において、

前記アクセルペダル（14 )又は前記アクセルレバーの位置を検出する検出手段（16) と、前記ディーゼルエンジン（1 ) と前記機械式過袷機（10)との間に配設されるクラッチ（8) と、前記検出手段（16)からの信号により前記クラッチ（8) を接続又は遮断する断続手段（16)とを備えることを特徴とするディーゼルエンジンの機械式過袷機の制御装置。

2 . 前記ディーゼルエンジン（1 ) により駆動される油圧ポンプ（29)を備え、前記クラッチ（8) は、前記ディーゼルエンジン（1 ) と前記機械式過袷機（10)との間に配設される油圧クラツチ（23)及び遊星歯車装置（20)であり、

前記断铳手段（16)は、前記検出手段（16)からの信号を受けて作動し、前記油圧ポンプ（29)からの圧油を前記油圧クラツチ（23)に供給又は供袷停止して、前記油圧クラツチ（23)を接続又は遮断する電磁弁（28)である、

ことを特徴とする請求の範囲 1記載のディ一ゼルェンジンの機械式過袷機の制御装 A.

3 . 前記油圧クラッチ（23)は、前記油圧クラッチ（23)の固定端側に、トルク変動緩衝手段（37)を備えることを特徴とする請求の範囲 2記載のディーゼルエンジンの機械式過袷機の制御装置。

4 . 前記検出手段（16)は、前記検出した位置が前記燃料の最大噴射量近傍である時、前記断続手段（16)に信号を出力して、前記クラッチ（8) を接続することを特徴とする請求の範囲 1記載のディ一ゼルェンジンの機械式過袷機の制御装置。

5 . 前記検出手段（16)は、前記検出した位置が前記燃料の最大噴射量近傍である時、前記電磁弁（28)に信号を出力して、前記油圧クラッチ（23)を接続することを特徴とする請求の範囲 2及び 3のいずれか一に記載のディ一ゼルェンジンの機械式過袷機の制御装置。

6 . 前記機械式過給機（10)には、ターボチャージャ（30)を直列に接铳し、前記デイーゼルエンジン（1) の出力を上昇させることを特徴とする請求の範囲 1、 2及び 3のいずれか一に記載のディーゼルェンジンの機械式過袷機の制御装置。

7 . 前記クラッチ（8) への接続指令を出力する切換スィッチ（35)を備え、前記接铳指令により前記機械式過袷機（10)を作動させることを特徴とする請求の範囲 1 記載のディ一ゼルェンジンの機械式過袷機の制御装置。

8 . 前記油圧クラッチ（23)への接铳指令を出力する切換スィッチ（35)を備え、前記接铳指令により前記機械式過袷機（10)を作動させることを特徴とする請求の範囲 2及び 3のいずれか一に記載のディ一ゼルェンジンの機械式過袷機の制御装置

9 . 前記クラッチ（8) 又は前記油圧クラッチ（23)への接铳指令を出力する切換スィツチ（35)を備え、前記接続指令により前記機械式過給機（10)を作動させることを特徴とする請求の範囲 6記載のディーゼルェンジンの機械式過袷機の制御装置

1 0 . 機械式過給機を作動させてエンジン出力を上昇させるディーゼルエンジンの機械式過袷機の制御方法において、

ァクセルペタル（14)又はァクセルレバーのストローク量を検出し、前記検出したストローク量が全ストローク近傍の所定値以上から全ス卜ロークまでの範囲の時に、前記機械式過袷機（10)を作動させることを特徴とするディーゼルエンジンの機械式過袷機の制御方法。