JPH0614035Y2 - 内燃機関の複合過給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ターボチャージャとスーパーチャージャの２
つの過給機により吸入空気を過給する内燃機関の複合過
給装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、吸入通路の上流側にターボチャージャ、下流側に
スーパーチャージャをそれぞれ配設した構成が知られて
おり（例えば、特開昭61-169239号公報）、この構成に
おいて、エンジンの高回転時、スーパーチャージャは停
止せしめられ、スーパーチャージャの上流側と下流側を
連結するバイパス通路が開放せしめられる。この構成に
よって、エンジンの低回転域においては主としてスーパ
ーチャージャにより、また高回転域においては主として
ターボチャージャにより過給効果が得られ、過給効果の
応答性が改善される。一方、スーパーチャージャのロー
タ表面は、回転時の摩擦抵抗を低減させ、かつ耐久性を
向上させるため、通常、合成樹脂により被覆される。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、エンジンの高負荷高回転域において、ターボ
チャージャから吐出された空気の温度が高くなるため、
上述のような複合過給装置では、この高温空気の一部が
スーパーチャージャに流入してロータの樹脂コーティン
グ層が溶損するおそれがあるという問題がある。

本考案は、エンジンの高負荷高回転時、高温の空気によ
ってスーパーチャージャのロータ表面の合成樹脂層が溶
損することのない複合過給装置を得ることを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本考案による内燃機関の複合過給装置は、吸気通路の上
流側にターボチャージャが設けられるとともにその下流
側にスーパーチャージャが配設され、該スーパーチャー
ジャのロータが合成樹脂から成る表面を有する内燃機関
の複合過給装置であって、上記吸気通路のスーパーチャ
ージャの上流側と下流側を連結するバイパス通路と、上
記吸気通路とバイパス通路の接続部分であって上記スー
パーチャージャの上流側部分に設けられた切換弁と、上
記ターボチャージャの吐出空気温度が上記合成樹脂の溶
融温度より高いか否かを判断する温度判断手段とを備
え、上記切換弁は、上記吐出空気温度が上記溶融温度よ
り高いと判断された時、上記バイパス通路を開放すると
ともに上記吸気通路を閉塞することを特徴とする。

〔作用〕

ターボチャージャの吐出空気温度がスーパーチャージャ
のロータ表面を形成する合成樹脂の溶融温度より高い
時、切換弁によってバイパス通路が開放されるとともに
スーパーチャージャ上流において吸気通路は閉塞される
ために、この高温度の空気は、スーパーチャージャに流
入することなく、バイパス通路を通り燃焼室へ供給され
る。

〔実施例〕

以下図示実施例により本考案を説明する。

第１図は本考案の一実施例を適用した内燃機関を示す。
図において、エンジン本体１０に形成されたシリンダボ
ア１１内にはピストン１２が摺動自在に支持され、この
ピストン１２の上方には燃焼室１３が形成される。燃焼
室１３には吸気通路１４と排気通路１５が連通する。

エアクリーナ１６は吸気通路１４の最も上流側に設けら
れ、エアフローメータ１７はその下流側に設けられる。
さらに下流側にはターボチャージャ１８のコンプレッサ
１９が配設され、このコンプレッサ１９の下流側にはス
ーパーチャージャ２０が設けられる。スーパーチャージ
ャ２０のロータ20ａ，20ｂの表面は合成樹脂により被覆
される。スロットル弁２１はインタークーラー２２とサ
ージタンク２３との間に設けられ、図示しないアクセル
ペダルに連動して吸気通路１４内の流路面積を変化させ
る。吸気通路１４のスーパーチャージャ２０の下流側に
はサージタンク２３が形成される。

一方、排気通路１５の途中にはターボチャージャ１８の
タービン２５が設けられ、またこのタービン２５を迂回
するバイパス通路２６が形成される。ターボチャージャ
１８は、排気通路１５を通過する排気ガスによりタービ
ン２５が回転駆動され、これによりコンプレッサ１９が
回転して吸気通路１４から吸入される空気の圧力を高め
るようになっている。ウエストゲートバルブ２７はバイ
パス通路２６を開閉してタービン２５へ供給される排気
ガスの量を調節し、ターボチャージャ１８の回転を制御
する。ウエストゲートバルブ２７を開閉駆動するアクチ
ュエータ２８は、従来公知の構成を有しておりシエル２
９内をダイヤフラム３０により区画して圧力室３１を形
成し、この圧力室３１内には通路３２を介してサージタ
ンク２３内の圧力が伝達されるようになっている。しか
して、圧力室３１内の圧力がばね３３の弾発力に打ち勝
つとウエストゲートバルブ２７はバイパス通路２６を開
放し、タービン２５を通過する排気ガスを抑制してター
ボチャージャ１８のコンプレッサ１９の出口圧を一定圧
にする。

ターボチャージャ１８により過給された空気は、スーパ
ーチャージャ２０に流入する。スーパーチャージャ２０
の駆動軸は、電磁クラッチを有するプーリ３５に連結さ
れ、このプーリ３５は、エンジン本体１０に設けられた
クランクプーリ３６と無端状のベルト３７により連結さ
れる。したがってスーパーチャージャ２０は、電磁クラ
ッチが接続状態にある時、クランクプーリ３６を介して
駆動される。吸気通路１４のスーパーチャージャ２０の
上流側と下流側とはバイパス通路３８により接続され、
吸気通路１４とバイパス通路３８の接続部分であってス
ーパーチャージャ２０の上流側部分には三方切換弁３９
が設けられる。この切換弁３９は、アクチュエータ４０
により開閉駆動され、吸気通路１４およびバイパス通路
３８を選択的に開放するようになっている。アクチュエ
ータ４０は、例えばステップモータ、あるいはダイアフ
ラム式のもの等、従来公知の構成を有するものを用いる
ことができる。このアクチュエータ４０および電磁クラ
ッチは、電子制御部５０により制御される。

第２図および第３図は切換弁３９の一実施例を拡大して
示したものである。切換弁３９は、吸気通路１４内を開
閉する矩形状の弁板39ａと、この弁板39ａに固定された
軸39ｂとを有する。軸39ｂは、吸気通路１４を構成する
吸気管14ａと、バイパス通路３８を構成するバイパス管
38ａとの接続部分の角部に回転自在に支持され、アクチ
ュエータ４０に回転駆動される。弁板39ａは、図中、実
線で示すように水平位置にあるときバイパス通路３８を
閉塞して吸気通路１４を開放し、二点鎖線で示すように
垂直位置にあるとき吸気通路１４を閉塞してバイパス通
路３８を開放する。

第４図および第５図は切換弁３９の他の実施例を拡大し
て示したものである。この実施例において、弁板39ａは
円板であり、軸39ｂは弁板39ａの中心を通って水平方向
に延びる。軸39ｂは、吸気管14ａとバイパス管38ａの接
続部分の中心を通って、この接続部分に回転自在に支持
され、アクチュエータ４０に回転駆動される。弁板39ａ
は、図中、実線で示すように右上がり傾斜の状態にある
ときバイパス通路３８を閉塞して吸気通路１４を開放
し、二点鎖線で示すように右下がり傾斜状態にあるとき
吸気通路１４を閉塞してバイパス通路３８を開放する。

電子制御部５０は、マイクロコンピュータを備え、エン
ジン回転数および吸入空気温度に応じて切換弁３９を開
閉制御し、またプーリ３５の電磁クラッチを断続制御す
る。電子制御部５０は、中央演算処理装置(CPU)51と、
メモリ５２と、入力ポート５３と、出力ポート５４とを
有し、これらはバス５５により相互に接続される。出力
ポート５４はプーリ３５の電磁クラッチおよびアクチュ
エータ４０に接続される。入力ポート５３は、エンジン
回転数を検出する回転数センサ４１と、ターボチャージ
ャ１８の吐出空気温度を検出するために吸気通路１４に
設けられた温度センサ４２とに接続される。

第６図は、プーリ３５の電磁クラッチおよび切換弁３９
の制御ルーチンを示す。この制御ルーチンは所定時間毎
に割り込み処理される。

ステップ101では、エンジン回転数Ｎｅが3000rpmより高
いか否かが判定され、これよりも高いときステップ104
へ進むが、これよりも低いときステップ102へ進む。す
なわち、エンジンが3000rpm以下の運転状態のとき、ス
テップ102において電磁クラッチが接続せしめられ、ま
たステップ103において切換弁３９が切り換えられバイ
パス通路３８を閉塞するとともに吸気通路１４を開放す
る。この結果、スーパーチャージャ２０が駆動され、ま
た全ての吸入空気がスーパーチャージャ２０に供給され
て十分な過給が行われる。これに対し、エンジン回転数
Ｎｅが3000rpmより高いとき、ステップ104において電磁
クラッチが遮断され、またステップ105において切換弁
３９が切り換えられバイパス通路３８を開放するととも
に吸気通路１４を閉塞する。この結果、スーパーチャー
ジャ２０が停止せしめられ、また全ての吸入空気がスー
パーチャージャ２０を迂回してバイパス通路３８を流動
するようになる。

しかして、上記ステップ101においてエンジン回転数Ｎ
ｅが3000rpmより高い場合、ターボチャージャ１８から
吐出される空気の温度が所定値すなわち150℃より高い
と判定され、スーパーチャージャ２０が停止せしめられ
るとともに高温空気がスーパーチャージャ２０に供給さ
れることが阻止される。したがって、スーパーチャージ
ャ２０のロータが高温空気にさらされることがなくな
り、ロータの表面に被覆された合成樹脂層が溶損するこ
とが防止される。

第７図は、プーリ３５の電磁クラッチおよび切換弁３９
の制御ルーチンの他の例を示す。この制御ルーチンは、
ステップ102の前にステップ111を実行する点を除いて、
第６図の制御ルーチンと同じである。さて、ステップ10
1においてエンジン回転数Ｎｅが3000rpm以下であると
き、ステップ111へ進み、温度センサ４２により検出さ
れたターボチャージャ１８の吐出空気温度Ｔが150℃よ
り高いか否か判定される。この吐出空気温度Ｔが150℃
より高いとき、ステップ104,105が実行され、電磁クラ
ッチが遮断されるとともに切換弁３９が切り換えされ
る。すなわち、切換弁３９は吸気通路１４を閉塞すると
ともにバイパス通路３８を開放する。この結果、スーパ
ーチャージャ２０が停止せしめられるとともに高温空気
がスーパーチャージャ２０に供給されることが阻止さ
れ、スーパーチャージャ２０のロータが高温空気にさら
れることがなくなって、ロータ表面の合成樹脂層の溶損
が防止される。

しかして第７図の制御ルーチンは、エンジン回転数が30
00rpm以下であっても吐出空気温度Ｔが150℃を越えた場
合に、スーパーチャージャ２０にこの高温空気が流入す
ることが阻止され、第６図の制御ルーチンに比し、さら
に確実に、ロータ20ａ，20ｂの合成樹脂層の溶損が防止
される。

なお、ターボチャージャ１８の吐出空気温度が所定値を
越えたか否かを判定する手段として、吸入空気量Ｑとエ
ンジン回転数Ｎｅの比で現されるエンジン負荷の大きさ
を判定するものであってもよい。

〔効果〕

以上のように本考案によれば、ターボチャージャから吐
出された高温の空気によってスーパーチャージャのロー
タ表面の合成樹脂層が溶損することが防止される。すな
わち、スーパーチャージャに流入する空気の温度が低く
抑えられ、ロータ表面の合成樹脂層は高い耐熱性を要求
されなくなり、ロータの製造が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を適用したエンジンを示す断
面図、 第２図は第１図の実施例における切換弁を示す断面図、 第３図は第２図の切換弁の正面図、 第４図は切換弁の他の実施例を示す断面図、 第５図は第４図の切換弁の正面図、 第６図は切換弁を切り換え制御する制御ルーチンの一実
施例のフローチャート、 第７図は切換弁を切り換え制御する制御ルーチンの他の
実施例のフローチャートである。 １４……吸気通路、１８……ターボチャージャ、 ２０……スーパーチャージャ、 20ａ，20ｂ……ロータ、３８……バイパス通路、 ３９……切換弁、４２……温度センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路の上流側にターボチャージャが設
   けられるとともにその下流側にスーパーチャージャが配
   設され、該スーパーチャージャのロータが合成樹脂から
   成る表面を有する内燃機関の複合過給装置であって、上
   記吸気通路のスーパーチャージャの上流側と下流側を連
   結するバイパス通路と、上記吸気通路とバイパス通路の
   接続部分であって上記スーパーチャージャの上流側部分
   に設けられた切換弁と、上記ターボチャージャの吐出空
   気温度が上記合成樹脂の溶融温度より高いか否かを判断
   する温度判断手段とを備え、上記切換弁は、上記吐出空
   気温度が上記溶融温度より高いと判断された時、上記バ
   イパス通路を開放するとともに上記吸気通路を閉塞する
   ことを特徴とする内燃機関の複合過給装置。