JPS62101834A - 車両用エンジンの複合過給装置 - Google Patents

車両用エンジンの複合過給装置

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JPS62101834A
JPS62101834A JP24251185A JP24251185A JPS62101834A JP S62101834 A JPS62101834 A JP S62101834A JP 24251185 A JP24251185 A JP 24251185A JP 24251185 A JP24251185 A JP 24251185A JP S62101834 A JPS62101834 A JP S62101834A
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JP
Japan
Prior art keywords
supercharger
turbocharger
engine
compressor
control valve
Prior art date
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Pending
Application number
JP24251185A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyoshi Yasuda
安田 弘喜
Fujio Takimoto
瀧本 藤夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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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】 【産業上の利用分野】
本発明は、車両用エンジンの複合過給装置に関し、詳し
くは、排気タービン駆動式過給機と機械駆動式過給機を
組合わせたシステムに関する。 車両用エンジンの過給に関しては、主として排気タービ
ン駆動式過給Iff(以下ターボチャージャと称する)
が用いられているが、低回転域での過給圧が充分に上ら
ないため、ターボ領域は高回転側に限定される。そこで
、低速型のものを用いて低回転での過給圧を高めると、
高回転でのタービン効率が低下し、吸気温度の上界を招
く。また、低回転域での急加速時にアクセル踏込み後過
給圧が上昇するまでに時間がかかり、いわゆるターボラ
グを生じる等の不具合がある。 一方、過給機としては、ターボチャージャの外にエンジ
ン動力による機械駆動式(以下スーパーチャージャと称
する)のものがあり、これは低回転域での過給圧を高く
することができる。加速時の応答性も速い。しかるに、
高回転では、スーパーチャージャを駆動するのに要する
トルクが大きく、一般的に同一過給圧のターボチャージ
ャより正味トルクが若干低い等の特性を有する。 このことから、上記ターボチャージャとスーパーチャー
ジャとの2種類の過給機を組合わせ、両者の利点を最大
限発揮させて全域ターボ化を図ることが試みられている
【従来の技術1 そこで従来、上記ターボチャージVとスーパーチャージ
ャを組合わせた複合過給に関しては、例えば特開昭58
−222919号公報の先行技術がある。ここで、ター
ボチャージャとスーパーチャージャとを直列と並列接続
可能に組合わせ、スーパーチャージャに対するバイパス
管には過給圧により開閉するアクチュエータを設けるこ
とが示されている。 【発明が解決しようとする問題点】 ところで、上記先行技術の構成のものにあっては、直列
と並列運転が可能になっているが、構造が複雑化するだ
けで、実用上のメリットに欠
【プる。 また、スーパーチャージャのバイパス管におけるアクチ
ュエータはオン・オフ動作するものであるから、ターボ
チャージャの単独運転およびスーパーチャージャとの複
合運転の移行の際の制御を行うことができない。更に、
エンジン負荷との関係での制御がなされていないので、
低速の低負荷と高負荷の過給圧制御に欠ける等の問題が
ある。 本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、ター
ボチャージャ単独およびそれとスーパーチャージャとの
複合の運転領域を最適化し、かつ両速転領域の移行をス
ムーズに制御するようにした車両用エンジンの複合過給
装置を提供することを目的としている。 【問題点を解決するための手段1 上記目的を達成するため、本発明は、排気タービン駆動
式の第1の過給機の吐出側を、機械駆動式の第2の過給
機およびそのバイパス通路を介してエンジン本体の吸気
系に連通し、第2の過給機の吐出側過給圧を第1の過給
機のウェイストゲート弁のアクチュエータに導ぎ、第2
の過給機のバイパス通路には弁開度可変式の制御弁を設
け、第2の過給機はエンジンクランク軸と電磁クララγ
−を介して作動構成し、エンジン回転数とスロットル開
度により電磁クラッチをオン・オフ動作し、制御弁の開
度を制御するように構成されている。 【作  用1 上記構成に基づき、第1と第2の過給機の運転領域は、
エンジン回転数とスロットル開度によるエンジン運転状
態で設定される。そして、第1の過給機は常に運転して
おり、これに対し第2の過給機が電磁クラッチと制御弁
の作用により徐々に運転状態または非運転状態に移行し
、両者を加鋒して全体としての複合過給を行うようにな
る。 こうして、本発明によれば各過給機の運転領域を最適に
設定し、電磁クラッチと制御弁の作用で第1の過給機単
独およびそれと第2の過給機との複合の運転領域の移行
をスムーズ化することが可能となる。 【実 施 例】 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第1図において、全体的な複合過給システムについて説
明すると、符号1はエンジン本体であり、その吸入系に
おいてエアクリーナ2からの吸入管3がターボチャージ
ャ4のコンプレッサ4aに連通し、コンプレッサ4aの
吐出管5がスーパーチャージャGのコンプレッサ6aに
連通する。スーパーチャージセロのコンプレッサ6aは
容積型であり、吐出量は負荷による影響が少なく略エン
ジン回転数のみに依存するため、低負荷でも吐出量が下
らない特性を有する。また、コンプレツナ6aの吐出管
7はインタークーラ8に連通し、インタークーラ8は更
にスロットル弁9を介してエンジン本体1に連通構成さ
れる。 スーパーチャージャ6のコンブレラ[す6aに対しては
バイパス通路10が連設され、このバイパス通路10に
弁開度可変式の制御弁11が設けられる。排気系におい
て、エンジン本体1の排気管12がターボチャージャ4
のタービン4bに連通し、タービン4bからマフラ13
に連通する。タービン4bに対してもバイパス通路14
が連設され、このバイパス通路14にウェイストゲート
弁15が設(づられる。こうしてターボチャージャ4と
スーパーチャージャ6とが、エンジン吸気系に直列に配
設される。そして、スーパーチャージャ6の吐出管7と
制御弁11のバイパス通路10との合流点とスロットル
弁9との間とに開口する過給圧取出口16が通路17を
介してウェイストゲート弁15のアクチュエータ18に
連通し、常に全体の過給圧を制御するようになっている
。 スーパーチャージャ6の機械式駆動系として、エンジン
本体1のクランク軸20におけるプーリ21が、ベルト
22を介して電磁クラッチ23に伝動植成される。電磁
クラッチ23の出力側には中間軸24が取出され、この
中間軸24とコンプレッサ6aの駆動軸25とがベルト
26とプーリ27.28で連結され、エンジンの回転に
よりスーパーチャージ−P6を駆動する構成になってい
る。 制御系においては、エンジン回転数を検出するクランク
角センサ30.スロットル弁開度を検出するスロットル
センサ31.ウェイストゲート弁15の動作を検出する
スイッチ32を有し、これらのセンサ信号等が制御ユニ
ット33に入力する。そして、制御ユニット33の出力
信号で制御弁11を開閉させるステッピングモータ34
を動作し、電磁クラッチ23をオン・オフする。 ここでエンジン回転数Nとスロットル1m度θの各エン
ジン運転状態で、ターボチャージャ4とスーパーチャー
ジャ6の運転領域が第2図のよ・うに設定されている。 即ち所定のエンジン回転数NOと所定のスロットル開度
θ0を定め、N<Noでθくθ0の領1jffiI、N
>Noの領域■、N≦NOでθ≧00の領域■である。 そして、N>Noまたはθくθ0の領域1.ffでは、
電磁クラッチ23をオフすると共に制御弁11の開度ψ
を全開にし、ターボチャージャ4を単独運転する。一方
、N≦NOでθ≧θ0の領域■では、電磁クラッチ23
をオンしてターボチャージャ4とスーパーチャージV6
とを複合運転すると共に、No、θ0の付近では、具体
的には領域■と■との間、#3よび領域■と■との間に
おいては、制御弁11の開度ψを全閉と全開の間で徐々
に変化させる。 次いで、このように構成された複合過給装置の作用につ
いて第3図を用いて説明する。第3図において、曲線j
!■はターボチャージャ単独の特性であり1.Isはス
ーパーチャージャ単独の特性である。 そこでエンジン運転時には、排気エネルギによりターボ
チャージャ4が常に駆動状態にあり、アイドリングを含
む低負荷時θくθ0の領域工では、電磁クラッチ23が
オフすることでスーパーチャージャ6は停止しており、
制御弁11が全開して吸入空気のすべてがバイパス通路
10を経る。従って、ターボチャージャ4の単独運転と
なるが、排気エネルギが小さいため実質的過給は行われ
ない、また、スーパーチャージャGがその特性により過
給して余分な仕事を行うことに伴う損失も回避される。 次いで、スロットル弁9が開いてθ≧θ0の領域■に入
ると、電磁クラッチ23がオンするためエンジン動力が
スーパーチャージi6に伝達して駆動を開始し、制御弁
11が全閉することでターボチャージャ4からの加圧空
気が更にスーパーチャージャ6により加圧され、インタ
ークーラ8で冷部してエンジン本体1に吸入される。従
って、ターボチャージせ4とスーパーチャージ176の
複合運転となり、過給圧は第3図の曲線AC1のように
両チャージャ4.6の特性曲線IT、!!、Sを複合し
たカーブで急上胃して、過給効果を発揮することになる
。 そして全体として所定の過給圧に達した点P1では、ア
クチュエータ18によりウェイストゲート弁15が間き
始めて排気をバイパスすることで、ターボチャージャ4
の過給作用が制限される。かかるウェイストゲート弁1
5の開動作はスイッチ32により検出され、ステッピン
グモータ34により制御弁11をエンジン回転数の一ヒ
昇に応じて徐々に聞くことで、スーパーチャージャ6の
過給作用は1点鎖線のように低下しミその分ターボチャ
ージャ4の過給が2点鎖線のように変化する。こうして
、曲線AC,のように過給圧が一定制御される。 その後、スーパーチャージャ6による過給圧が実質的に
略零になり、N>Noの領域Hに入った点P2では、電
磁クラッチ23が再びオフし、制御弁11も全r111
シてスーパーチャージv6による過給は行われなくなる
。従って、これ以降はターボチャージャ4の単独運転で
曲線AC3のように過給圧が一定制御される。 以上、本発明の一実施例について述べたが、上記実施例
のみに限定されるものではない。
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、ターボチャー
ジャにスーパーチャージャが直タリ配置され、低回転の
中、高負荷の領域で両者が複合過給されるので、この領
域の過給特性、急加速の応答性を向上させることができ
る。 スーパーチャージャにバイパスして設けられる制御弁の
制御により、各チャージャ運転領域への移行がスムーズ
に行われる。 ターボチャージャを常に運転状態にして必要に応じスー
パーチャージャを更に運転する方式であるから、スーパ
ーチャージャ駆動ロスを最小限に抑え得る。 全体的な過給圧でウェイストゲート弁を制皿するので、
過給圧の一定制御を容易かつ正確に行い得る。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の復命過給装置の実施例を示ザ全体の構
成図、第2図はターボチャージャとスーパーチャージャ
の運転領域を示す図、第3図は過給圧の特性図である。 1・・・エンジン本体、4・・・ターボチャージtl、
6・・・スーパーチャージャ、10・・・バイパス通路
、11・・・制御弁、15・・・ウェイストゲート弁、
18・・・アクチユエータ、23・・・電磁クラッチ、
30・・・クランク角センサ、31・・・スロットルセ
ンサ、33・・・制御ユニット、34・・・ステッピン
グモータ。 特許出願人    富士重工業株式会社代理人 弁理士
  小 橋 信 浮 量   弁理士   村  井     進第2図 第3図 工〉〉二[1]表4に

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 排気タービン駆動式の第1の過給機の吐出側を、機械駆
    動式の第2の過給機およびそのバイパス通路を介してエ
    ンジン本体の吸気系に連通し、第2の過給機の吐出側過
    給圧を第1の過給機のウェイストゲート弁のアクチュエ
    ータに導き、上記バイパス通路には弁開度可変式の制御
    弁を設け、 第2の過給機はエンジンクランク軸と電磁クラッチを介
    して作動構成し、 エンジン回転数とスロットル開度により電磁クラッチを
    オン・オフ動作し、制御弁の開度を制御する車両用エン
    ジンの複合過給装置。
JP24251185A 1985-10-29 1985-10-29 車両用エンジンの複合過給装置 Pending JPS62101834A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6655141B1 (en) 2002-05-14 2003-12-02 Caterpillar Inc Airflow system for engine with series turbochargers
US6658848B1 (en) 2002-05-14 2003-12-09 Caterpillar Inc Airflow system for engine with series turbochargers
US6786044B2 (en) 2001-06-27 2004-09-07 Accessible Technologies, Inc. Air induction system having inlet valve
US7107972B1 (en) 2004-08-03 2006-09-19 Accessible Technologies, Inc. Multi-phase centrifugal supercharging air induction system
CN102022181A (zh) * 2010-12-22 2011-04-20 常州玻璃钢造船厂 高原船用柴油机用增氧装置
CN102606286A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 长城汽车股份有限公司 一种发动机进气增压装置
CN102650234A (zh) * 2012-05-25 2012-08-29 南京航空航天大学 汽油发动机的废热再利用复合式增压装置

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