JPS62240427A - Engine with mechanical supercharger - Google Patents
Engine with mechanical superchargerInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は機械式過給機付エンジンに関するもので、該過
給機からの吐出空気圧力つまり過給圧の制御方法に改良
を加えたものである。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an engine with a mechanical supercharger, and is an improved method for controlling the discharge air pressure from the supercharger, that is, the supercharging pressure. It is.
（従来の技術）
近年、自動車用等のエンジンに備えられる過給機として
、従来の排気ターボ過給機に代えて、エンジンのクラン
ク軸等によって駆動される機械式過給ｖ１（実開昭６０
−７７７３２号公報参照）の使用が試みられ或は実用化
されている。この機械式過給機によれば、当該エンジン
の低回転領域から良好な過給効果が得られ且つ加速レス
ポンスの向上等が図られることになるが、その一方にお
いて、該過給機からの吐出空気温度が上昇（過上昇）し
た場合にその信頼性ないし耐久性が著しく損われるとい
う難点がある。つまり、上記機械式過給機として例えば
ルーツ式過給機が用いられる場合には、該過給機のロー
タが熱膨張することによりハウジングとの間に層接及び
これに起因する摩耗や焼付きが生じ、またベーン式過給
機が用いられる場合には、ベーン或はハウジングの熱変
形により各摺動部に異常摩耗が生じて円滑な回転ないし
作動が妨げられることになり、この両者更にはこれら以
外の型式のものにおいてもその信頼性は過給機の温度な
いし吐出空気温度に依存するのである。従って、この種
の過給機においては、上記の如き種々の熱害を招くこと
なく該過給機を良好に作動させ得る吐出空気温度の上限
値、つまり信頼性限界温度が設定される。(Prior Art) In recent years, as a supercharger installed in automobile engines, etc., mechanical supercharging V1 (1985
-77732) have been tried or put into practical use. According to this mechanical supercharger, a good supercharging effect can be obtained from the low rotation range of the engine and an improvement in acceleration response can be achieved, but on the other hand, the discharge from the supercharger There is a drawback that when the air temperature rises (excessively rises), its reliability or durability is significantly impaired. In other words, when a roots-type supercharger is used as the above-mentioned mechanical supercharger, thermal expansion of the rotor of the supercharger causes layer contact between the rotor and the housing, resulting in wear and seizure. In addition, when a vane type supercharger is used, thermal deformation of the vanes or housing causes abnormal wear on each sliding part, which prevents smooth rotation or operation. The reliability of other types of turbochargers also depends on the temperature of the supercharger or the temperature of the discharge air. Therefore, in this type of supercharger, an upper limit value of the discharge air temperature, that is, a reliability limit temperature, is set at which the supercharger can operate satisfactorily without causing the various heat damage described above.
然して、上記の如き機械式過給機をエンジンに装備した
場合、その吐出空気圧力つまり過給圧の制御は、以下の
ようにして行うのが通例である。However, when an engine is equipped with a mechanical supercharger as described above, the discharge air pressure, that is, the supercharging pressure, is usually controlled as follows.
即ち、吸気通路の所定部位に過給機からの過給圧を検出
する過給圧検出手段（例えば過給圧センサ）を設け、該
手段により検出された現実の過給圧が予め設定された設
定圧力を超えないように調整し、しかも→−分な過給効
果を必要とする当該エンジンの高回転高負荷領域等にお
いては上記の如く検出された現実の過給圧が上記設定圧
力に維持されるように例えばフィードバック制御等を行
うのである。この場合において、上記設定圧力としては
、過給機からの吐出空気温度が最も高くなる条件下にあ
る時、つまり外気温が高い例えば夏であってしかも当該
エンジンの運転領域が高回転高負荷領域にある時の上記
信頼性限界温度に対応する過給圧が用いられる。That is, a supercharging pressure detection means (for example, a supercharging pressure sensor) for detecting the supercharging pressure from the supercharger is provided at a predetermined part of the intake passage, and the actual supercharging pressure detected by the means is set in advance. Adjustment is made so that the set pressure is not exceeded, and the actual supercharging pressure detected as described above is maintained at the above set pressure in the high rotation, high load range of the engine that requires a → - minute supercharging effect. For example, feedback control is performed so that the In this case, the above set pressure is set when the temperature of the discharge air from the supercharger is the highest, that is, when the outside temperature is high, for example in summer, and the engine is operating in a high rotation and high load region. The boost pressure corresponding to the above-mentioned reliability limit temperature is used.
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、機械式過給機における過給圧の制御を、上記
の如く特定の条件下において設定された一定の設定圧力
に基いて行う場合には、次のような問題点がある。(Problems to be Solved by the Invention) By the way, when controlling the boost pressure in a mechanical supercharger based on a constant set pressure set under specific conditions as described above, the following There are problems like this.
即ち、過給機の信頼性限界温度が第５図に示ず所定温度
［０に設定されており、且つ制御の基準とされる設定圧
力が上記限界温度ｔｏに対応させて同図に示す所定圧力
ａ□に定められているらのとすると、エンジン回転数の
上昇に伴い過給圧及び吐出空気温度が同図に夫々符号（
Ａ）、（Ｂ）で示すように徐々に増大されている間に、
過給圧が所定のエンジン回転数１０で上記設定圧力ａＯ
に達した。場合には、これ以上エンジン回転数が上昇し
ても該過給圧は上記設定圧力ａ、）に保持された状態と
なる。この場合、上記設定圧力ａ□は、上述の如く過給
機からの吐出空気温度が最も高くなるエンジンの高回転
高負荷時等に対応させて設定されているために、エンジ
ン回転数が上記所定の回転数ｎ□から更に高回転側に至
るまでの所定の範囲内においては吐出空気温度を信頼性
限界温度ｔｏまで上昇させることが可能であるにも拘わ
らず、該温度が上記限界温度ｔｏまで達しないことにな
る。従って、過給機は、同図に示す斜線部（Ｂｘ ）に
おいて実際の吐出空気温度と上記限界温度【０との差分
に対応する量だけその過給能力が活用されていないこと
になる。更に、上記設定圧力ａＯは、上述の如く外気温
が高くなる例えば夏に対応させて設定されているため、
冬のように外気温ないし吸気温が低い時には、同図に破
線の特性曲線（Ｂ′ ）で示すように吐出空気温度が全
般にわたって低下し、そのため高回転高負荷領域等にお
ける信頼性限界温度【０との温度差が更に大きくなって
、過給能力を十分に活用できない度合及び領域が一層拡
大されることになる。また、上記の所定エンジン回転数
ｎｏよりも低回転側の領域においては、吐出空気温度が
信頼性限界温度【０に達するまで過給圧を積極的に上昇
させることが可能であるにも拘わらず、そのような配慮
がなされていないために十分な過給効果が得られないこ
とになる。That is, the reliability limit temperature of the turbocharger is set to a predetermined temperature [0], which is not shown in FIG. Assuming that the pressure is set at a □, the boost pressure and discharge air temperature change as the engine speed increases.
While being gradually increased as shown in A) and (B),
When the boost pressure is at a predetermined engine speed of 10, the above set pressure aO
reached. In this case, even if the engine speed increases further, the supercharging pressure remains at the set pressure a,). In this case, the set pressure a□ is set in accordance with the engine speed at high engine speed and high load, when the temperature of the discharge air from the supercharger is the highest, as described above. Although it is possible to raise the discharge air temperature to the reliability limit temperature to within a predetermined range from the rotation speed n□ to the higher rotation side, the temperature does not reach the above-mentioned limit temperature It will not be reached. Therefore, the supercharging capacity of the supercharger is not utilized by the amount corresponding to the difference between the actual discharge air temperature and the above-mentioned limit temperature [0] in the shaded area (Bx) shown in the figure. Furthermore, since the set pressure aO is set in accordance with the summer when the outside temperature is high as described above,
When the outside or intake air temperature is low, such as in winter, the discharge air temperature decreases across the board, as shown by the broken characteristic curve (B') in the same figure, and as a result, the reliability limit temperature in high rotation and high load regions, etc. As the temperature difference from 0 becomes even larger, the degree and range in which the supercharging capacity cannot be fully utilized becomes further expanded. In addition, in a region lower than the above-mentioned predetermined engine speed no., although it is possible to actively increase the boost pressure until the discharge air temperature reaches the reliability limit temperature (0). , Since such consideration is not taken, a sufficient supercharging effect cannot be obtained.
以上のように従来においては、一定の設定圧力のみに基
づいて過給圧の制御を行っていたために、この種の過給
機の能力が最大限に発揮されず、より一府のエンジン高
出力化を図る上での妨げとなっていた。As mentioned above, in the past, the supercharging pressure was controlled based only on a fixed set pressure, which prevented the full potential of this type of supercharger from being utilized, resulting in a higher output engine. This was an impediment to efforts to achieve this goal.
（問題点を解決するための手段）
本発明は、ルーツ式過給機やベーン式過給機等の機械式
過給機が装備されたエンジンに関する上記のような問題
に対処するものであり、上記機械式過給機の信頼性限界
が吐出空気温度により決定されるという特性に着目して
過給圧の制御方法を変更ないし改良することにより、該
過給機の有する過給能力を最大限に発揮させて高出力を
要するエンジン高回転域（高回転高負荷領域）における
過給効果及び吸気充填効率を外気温の変化等に拘わらず
可能な限り向上させると共に、低、中回転域においても
過給能力を好適に向上させて吸気充填効率の改善を図る
ことを目的とする。そして、このような目的を達成すべ
く本発明は以下のように構成したことを特徴とする特
即ち、エンジンの吸気系に、クランク軸等によって駆動
される機械式過給機を備えた構成において、上記過給機
からの吐出空気温度を検出する吐出空気温度検出手段を
設け、且つ該手段からの出力信号を受けて上記吐出空気
温度が設定温度を超えないように該過給機による過給圧
つまり最高過給圧を制御する制御手段を設ける。このυ
１１１１手段は、過給圧の増大に伴って上記吐出空気温
度が上昇した場合に、該温度が予め設定された設定温度
、つまり信頼性限界温度（種々の熱害を招くことなく過
給機が良好に作動し得る吐出空気温度の上限値）を超え
ることなくこの限界温度に保持されるように過給圧（最
高過給圧）の制御を行う。その具体的手段ないし方法と
しては、例えば上記過給機をバイパスするバイパス通路
に制御弁を設けて、上記吐出空気温度検出手段からの出
力信号に応じてこの制御弁を開閉作動させるように構成
し、吐出空気温度が上記信頼性限界温度を超えようとし
た時には上記制御弁を開作動させて、過給機により加圧
された空気を上記バイパス通路を介してエアクリーナ側
に逃がすことにより、吐出空気温度の上昇を阻止するよ
うに制御を行う。また、これ以外に、クランクシ１７フ
トと過給機との間に備えられる駆８ｍ構の構成要素とし
て可変ピッチ径ブーりを用い、上記吐出空気温度検出手
段からの出力信号に応じてこのプーリのビッヂ径を可変
制御し得るように構成し、これによりクランクシャフト
から過給機（ロータシャフト）への回転伝達比を好適に
変化させて、吐出空気温度が信頼性限界温度を超えない
範囲内で可能な限り過給圧を増大させるようにしてもよ
い。(Means for Solving the Problems) The present invention addresses the above-mentioned problems regarding engines equipped with mechanical superchargers such as roots-type superchargers and vane-type superchargers. By focusing on the characteristic that the reliability limit of the above-mentioned mechanical supercharger is determined by the discharge air temperature, the supercharging pressure control method is changed or improved to maximize the supercharging capacity of the supercharger. In addition to improving the supercharging effect and intake air filling efficiency as much as possible in the high engine speed range (high speed and high load range) that requires high output (high speed and high load range) regardless of changes in outside temperature, etc. The purpose is to suitably improve supercharging capacity and improve intake air filling efficiency. In order to achieve such an object, the present invention is characterized in that it is configured as follows. Specifically, in a configuration in which the intake system of the engine is equipped with a mechanical supercharger driven by a crankshaft or the like. , a discharge air temperature detection means for detecting the temperature of the discharge air from the supercharger is provided, and upon receiving an output signal from the means, supercharging by the supercharger is performed so that the discharge air temperature does not exceed a set temperature. A control means is provided to control the pressure, that is, the maximum boost pressure. This υ
1111 means that when the discharge air temperature rises with an increase in supercharging pressure, the temperature is set at a preset temperature, that is, a reliability limit temperature (a temperature at which the supercharger can operate without causing various heat damage). The supercharging pressure (maximum supercharging pressure) is controlled so that the temperature is maintained at this limit temperature without exceeding the upper limit value of the discharge air temperature that allows good operation. As a specific means or method, for example, a control valve may be provided in a bypass passage that bypasses the supercharger, and the control valve may be opened or closed in response to an output signal from the discharge air temperature detection means. When the discharge air temperature is about to exceed the reliability limit temperature, the control valve is opened and the air pressurized by the supercharger is released to the air cleaner side through the bypass passage. Control is performed to prevent the temperature from rising. In addition to this, a variable pitch diameter pulley is used as a component of the 8m drive mechanism provided between the crankshaft 17 feet and the supercharger, and this pulley is adjusted according to the output signal from the discharge air temperature detection means. The bridge diameter is configured to be variably controlled, thereby appropriately changing the rotational transmission ratio from the crankshaft to the supercharger (rotor shaft) to ensure that the discharge air temperature does not exceed the reliability limit temperature. The boost pressure may be increased as much as possible.
（作 用）
上記の構成によれば、機械式過給機の過給圧の制御を、
該過給機からの吐出空気温度に、基づいて行うようにし
、且つ該温度が信頼性限界温度を超えないようにしたか
ら、ロータやハウジング等の熱膨張や熱変形に伴う種々
の弊害を招くことなく過給機が良好に作動されて十分な
信頼性ないし耐久性が確保されることになる。(Function) According to the above configuration, the control of the supercharging pressure of the mechanical supercharger is
Because this is done based on the temperature of the discharge air from the supercharger, and because the temperature is prevented from exceeding the reliability limit temperature, various problems occur due to thermal expansion and thermal deformation of the rotor, housing, etc. This means that the supercharger can operate well and have sufficient reliability and durability.
そして、特に本発明によれば、過給圧に束縛されること
なく制御が行われるので、高出力を要するエンジンの高
回転高負荷領域等において過給圧の上界が徒らに阻止さ
れて過給様の有する能力が十分に活用されないという不
具合が回避される。In particular, according to the present invention, control is performed without being constrained by boost pressure, so that the upper limit of boost pressure is unnecessarily blocked in high-speed, high-load regions of engines that require high output. This avoids the problem that the capacity of the supercharger is not fully utilized.
つまり、従来においては、吐出空気温度が最も高くなる
条件下具体的には外気温が高い夏等であって且つ当該エ
ンジンの高回転高負荷時に対応させて定められた設定圧
力を超えないように過給圧のａｉｌ制御を行っていたた
めに、上記の如き条件下にない場合には吐出空気温度が
信頼性限界温度まで上昇していないにも拘わらず、過給
圧が上記設定圧力に達した時点で該過給圧の上昇が妨げ
られることになる。そのため、現実の吐出空気温度と上
記限界温度との差分に対応する昂だけ過給機の能力が十
分に活用されないといった事態を招いていたのであるが
、本発明によれば上記の如く過給圧の大きさに束縛され
ることなく吐出空気温度に基づいて制御が行われること
により、過給機の能力を最大限に発揮させることが可能
となる。これにより、特に外気温が低い冬等の季節にお
いて、過給機の能力が十分活用されて吸気充填効率が高
められ、当該エンジンの高出力化が図られることになる
。また、上記制御手段として上述の可変ビッヂ径プーリ
が用いられる場合には、低、中回転領域においても過給
圧を積極的に上昇させるこ、とができるようになるため
、このような領域においても必要に応じて過給機の能力
を十分に活用してエンジンの高出力化を図ることが可能
となる。In other words, in the past, under the conditions where the discharge air temperature is highest, specifically in the summer when the outside temperature is high, and when the engine is running at high speed and under high load, the set pressure is not exceeded. Due to ail control of the boost pressure, the boost pressure reached the set pressure above even though the discharge air temperature would not have risen to the reliability limit temperature unless the above conditions were met. At this point, the boost pressure is prevented from increasing. This has led to a situation where the capacity of the supercharger is not fully utilized due to the difference between the actual discharge air temperature and the above-mentioned limit temperature, but according to the present invention, the supercharging pressure By performing control based on the discharge air temperature without being constrained by the size of the supercharger, it becomes possible to maximize the performance of the supercharger. As a result, especially in seasons such as winter when the outside temperature is low, the capacity of the supercharger is fully utilized, the intake air filling efficiency is increased, and the output of the engine is increased. Furthermore, when the above-mentioned variable bit diameter pulley is used as the control means, it becomes possible to actively increase the supercharging pressure even in the low and medium rotation range, so that It is also possible to fully utilize the supercharger's capacity to increase the engine's output if necessary.
尚、上記機械式過給機の信頼性限界は、排気ターボ過給
機に比して低いものであるため、上述の如く信頼性限界
温度を超えない範囲内であれば過給圧を十分に高めても
、ノッキングの発生等を招来する虞れはない。Note that the reliability limit of the mechanical supercharger mentioned above is lower than that of an exhaust turbo supercharger, so as long as the reliability limit temperature is not exceeded as mentioned above, the supercharging pressure cannot be increased sufficiently. Even if it is increased, there is no risk of causing knocking or the like.
（実 施 例） 以下、本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below.
先ず、本発明の第１実施例について説明すると、第１図
に示すようにエンジン１の燃焼室２には、吸、ＩＪｔ気
弁３．４を介して吸気通路５及び排気通路６が夫々連通
されていると共に、吸気通路５には上流側からエアクリ
ーナ（図示せず）、エアフローメータ７、機械式過給機
８、スロットルバルブ９、サージタンク１０、燃料噴射
ノズル１１が備えられ、また排気通路６には図示しない
が、排気浄化装置や消音器等が備えられている。First, a first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, an intake passage 5 and an exhaust passage 6 are connected to a combustion chamber 2 of an engine 1 through intake and IJt air valves 3.4, respectively. In addition, the intake passage 5 is equipped with an air cleaner (not shown), an air flow meter 7, a mechanical supercharger 8, a throttle valve 9, a surge tank 10, and a fuel injection nozzle 11 from the upstream side. 6 is equipped with an exhaust purification device, a muffler, etc., although not shown.
上記機械式過給８１８は、この実施例においては一対の
繭形ロータ１２．１３をハウジング１４内に回転可能な
状態に保持させてなるルーツブローワタイブの過給機と
されている。そして、上記両ロータ１２．１３のうちの
一方のロータ１３〈駆動ロータ）のロータシャフト１３
ａに取付けられたロータシャフトプーリ１５と、クラン
クシャフト１６に固着されたクランクシャフトプーリ１
７との間にはベルト等の伝導部材１８が谷掛けられてお
り、ピストン１９の往復運動に伴うクランクシャフト１
６の回転が該伝導部材１８を介して上記ロータ１３（１
２）に伝達されることにより過給機８が駆動される構成
とされている。その場合、エアクリーナから吸気通路５
内に導入されたエアは、上記過給機８の吸入ボート２０
を介してハウジング１４内（ポンプ室）に吸い込まれる
と共に、上記一対のロータ１２．１３の所定方向への回
転に伴う圧縮作用により該エアが加圧された状態で吐出
ポート２１を介して吸気通路５におけるスロワ１−ルバ
ルブ９の直上流側に吐出され、更にこの加圧状態のエア
がナージタンク１０を介して燃焼室２に供給されること
により吸気充填効率が高められるようになっている。尚
、上記過給機８における駆動ロータ１３のシャフト１３
ａとロータシャフトプーリ１５との間には、エンジン１
の運転領域等に応じて該過給１！１８を駆動させ或いは
停止させるための電磁クラッチが介設されている。In this embodiment, the mechanical supercharger 818 is a Roots blower type supercharger in which a pair of cocoon-shaped rotors 12 and 13 are rotatably held within the housing 14. The rotor shaft 13 of one rotor 13 (drive rotor) of the two rotors 12 and 13 is
The rotor shaft pulley 15 attached to a and the crankshaft pulley 1 fixed to the crankshaft 16
A transmission member 18 such as a belt is hooked between the crankshaft 1 and the piston 7, and the crankshaft 1
The rotation of 6 is transmitted to the rotor 13 (1
2), the supercharger 8 is driven. In that case, from the air cleaner to the intake passage 5
The air introduced into the suction boat 20 of the supercharger 8
The air is sucked into the housing 14 (pump chamber) through the discharge port 21 and is pressurized by the compression action caused by the rotation of the pair of rotors 12 and 13 in a predetermined direction. This pressurized air is discharged immediately upstream of the throttle valve 9 in the combustion chamber 5, and is further supplied to the combustion chamber 2 via the nerge tank 10, thereby increasing the intake air filling efficiency. Note that the shaft 13 of the drive rotor 13 in the supercharger 8
between the rotor shaft pulley 15 and the engine 1
An electromagnetic clutch is provided to drive or stop the supercharger 1!18 depending on the operating range of the supercharger 1!18.
また、上記吸気通路５には、過給機８をバイパスするバ
イパス通路２２が設けられていると共に、このバイパス
通路２２には該通路２２を開閉制御する制御弁２３が備
えられ、且つ該制御弁２３を電気的信号に基づいて開閉
駆動するアクチュエータ２４が所定部位に配設されてい
る。Further, the intake passage 5 is provided with a bypass passage 22 that bypasses the supercharger 8, and this bypass passage 22 is provided with a control valve 23 that controls opening and closing of the passage 22. An actuator 24 that opens and closes 23 based on an electrical signal is disposed at a predetermined location.
以上の構成に加えてこのエンジン１には、上記過給１８
からの吐出空気圧力つまり過給圧を制御するコントロー
ルユニット２５が備えられている。In addition to the above configuration, this engine 1 includes the supercharger 18
A control unit 25 is provided to control the discharge air pressure from the engine, that is, the supercharging pressure.
このコントロールユニット２５は、主たる動作として、
過給機８のハウジング１４（吐出ポート２１の近傍）に
取付けられた吐出空気温度センサ２６からの温度信号ａ
を入力して、該信号ａが示す過給１！１８からの吐出空
気温度が、予め設定された設定温度つまり信頼性限界温
度を超えようとし □ているか否かを判定し、この判定
結果に基いて、上記バイパス通路２２の制御弁２３を開
閉駆動するアクチュエータ２４に制御信号すを出力する
ようになっている。その場合、該ユニット２５は、上記
吐出空気温度が信頼性限界温度以下である時には上記制
御弁２３を閉作動させるための制御信号すをアクチュエ
ータ２４に送出することにより、エアがバイパス通路２
２を通過することなく過給１８内で加圧された状態で吸
気通路５の下流側に吐出されるようにする。また、上記
吐出空気温度が信頼性限界温度を超えようとした場合に
は、該ユニット２５は上記制御弁２３を所定部だけ開弁
させるための制御信号すを出力することにより、上記過
給機８内で圧縮された加圧エアをバイパス通路２２を介
して吸気通路５の上流側に逃がすようにする。そして、
このような動作によって過給機８による過給圧ないし最
高過給圧の制御を行うのである。この場合において、上
記信頼性限界温度は、過給機８におけるロータ１２．１
３の熱膨張等により該ロータ１２．１３とハウジング１
４とが摺接してこの両者間に摩耗や焼付き等が発生する
といった事態を回避し得る吐出空気温度の上限値として
設定されるものである。This control unit 25 has the following main operations:
Temperature signal a from the discharge air temperature sensor 26 attached to the housing 14 of the supercharger 8 (near the discharge port 21)
is input, it is determined whether the discharge air temperature from supercharging 1!18 indicated by the signal a is about to exceed the preset temperature, that is, the reliability limit temperature, and based on this determination result. Based on this, a control signal is output to an actuator 24 that opens and closes a control valve 23 in the bypass passage 22. In that case, the unit 25 sends a control signal to the actuator 24 for closing the control valve 23 when the temperature of the discharged air is below the reliability limit temperature, so that the air flows through the bypass passage.
2 and is discharged to the downstream side of an intake passage 5 in a pressurized state within a supercharger 18. Further, when the discharge air temperature is about to exceed the reliability limit temperature, the unit 25 outputs a control signal for opening the control valve 23 only at a predetermined portion, thereby controlling the supercharger. The pressurized air compressed in the intake passage 8 is released to the upstream side of the intake passage 5 via the bypass passage 22. and,
Through such an operation, the supercharging pressure or the maximum supercharging pressure by the supercharger 8 is controlled. In this case, the reliability limit temperature is the rotor 12.1 in the supercharger 8.
The rotor 12.13 and the housing 1 due to thermal expansion etc.
This is set as the upper limit value of the discharge air temperature that can avoid a situation where the two are in sliding contact and abrasion or seizure occurs between the two.
尚、このコントロールユニット２５は、上記スロットル
バルブ９の開度を検出する開度センサ２７からのスロッ
トル開度信号Ｃを入力して、エンジン１７の運転領域が
上記過給機８による過給効果を必要とする領域にあるか
否かを判定すると共に、この判定結果が例えばアイドル
領域等のように過給効果を要しない領域つまり過給機８
の作動が上記電磁クラッチの切断により停止される領域
であることを示す時には、上記制御弁２３を全開状態と
するための制御信号すをアクチュエータ２４に送出する
。また、このコントロールユニット２５は、上記過給機
８による過給圧を検出する圧力センサ２８からの過給圧
信号ｄを入力して過給圧の異常状態（過上昇）を判定す
ると共に、異常状態の判定がなされた時には制御弁２３
を開作動させるための制御信号すを出力することにより
、過給圧の過上昇等に起因するノッキングの発生成いは
過給機８の耐久性の低下等を防止し得るように配慮され
ている。The control unit 25 inputs a throttle opening signal C from an opening sensor 27 that detects the opening of the throttle valve 9, and determines whether the operating range of the engine 17 is adjusted to the supercharging effect by the supercharger 8. In addition to determining whether or not the supercharging effect is in the required region, this determination result indicates that the supercharger 8 is in a region where no supercharging effect is required, such as an idle region
When indicating that the operation is in a region where the operation is stopped by disengaging the electromagnetic clutch, a control signal for fully opening the control valve 23 is sent to the actuator 24. In addition, this control unit 25 inputs a supercharging pressure signal d from a pressure sensor 28 that detects the supercharging pressure from the supercharger 8 to determine an abnormal state (excessive rise) of the supercharging pressure, and When the state is determined, the control valve 23
By outputting a control signal for opening the supercharger 8, consideration has been given to preventing knocking caused by an excessive increase in supercharging pressure or a decrease in the durability of the supercharger 8. There is.
次に、上記第１実施例の作用を説明する。Next, the operation of the first embodiment will be explained.
エンジン１の作動時に、コントロールユニット２５に入
力されるスロットル開度信＠Ｃが過給効果を必要とする
運転領域であることを示す時には、バイパス通路２２に
設けられた制御弁２３を開弁状態に保持するための制御
信＠ｂが該ユニット２５からアクチュエータ２４に送出
されて上記バイパス通路２２は閉鎖状態になる。このよ
うな状態で、エンジン回転数の上昇に伴って過給１８の
ロータ１２．１３の回転速度が上昇した場合には、過給
圧が第２図に符号（Ｄｌ）で示すように徐々に増大され
ると共に、これに伴って該過給機８からの吐出空気温度
も同図に符号（Ｅｌ）で示すように徐々に上背すること
になる。During operation of the engine 1, when the throttle opening signal @C input to the control unit 25 indicates an operating region that requires a supercharging effect, the control valve 22 provided in the bypass passage 22 is in an open state. A control signal @b to maintain the position is sent from the unit 25 to the actuator 24, and the bypass passage 22 is closed. In such a state, if the rotational speed of the rotor 12.13 of the supercharging 18 increases with the increase in engine speed, the supercharging pressure gradually decreases as shown by the symbol (Dl) in Fig. 2. Along with this increase, the temperature of the air discharged from the supercharger 8 also gradually rises as indicated by the symbol (El) in the figure.
そして、この場合、上記コントロールユニット２５は、
過給１ａ８の吐出側に設けられた吐出空気温度レンザ２
６からの温度信号ａに基いて、吐出空気温度が予め設定
された信頼性限界温度Ｔｏを超えようとしているか否か
の判定を行うのであるが、該限界温度Ｔｏを超えようと
していることが判定されるまでの間は、過給圧の如何に
拘わらず上述の如くバイパス通路２２を閉鎖状態とした
上で過給機８の作動を継続して行わせる。このような状
態から、更にエンジン回転数が上昇することにより、上
記吐出空気温度が信頼性限界温度Ｔ。In this case, the control unit 25
Discharge air temperature sensor 2 provided on the discharge side of supercharging 1a8
Based on the temperature signal a from 6, it is determined whether or not the discharge air temperature is about to exceed a preset reliability limit temperature To. Until this happens, the bypass passage 22 is closed as described above, and the supercharger 8 continues to operate, regardless of the supercharging pressure. As the engine speed further increases from this state, the discharge air temperature reaches the reliability limit temperature T.
を超まようとしていることが判定された場合には、該ユ
ニット２５から上記アクチュエータ２４に制御弁２３を
所定沿だけ開弁させるための制御信号すを送出して、バ
イパス通路２２を適度な連通比で開通させる。これによ
り、上記過給機８から吐出された加圧エアの一部がバイ
パス通路２２を介して吸気通路５の上流側に逃がされて
吐出空気温度が上記限界温度Ｔｏを上回ることが阻止さ
れると共に、これ以上のエンジン回転数の上昇に対して
も同様に制御が行われることになり、従って吐出空気温
度が上記限界温ｆｉＴｏに達する所定のエンジン回転数
Ｎ１以上の領域においては、第２図に符号（Ｄｌ）で示
すように該吐出空気温度が信頼性限界温度Ｔｏに保持さ
れることになる。If it is determined that the bypass passage 22 is about to be exceeded, the unit 25 sends a control signal to the actuator 24 to open the control valve 23 by a predetermined distance, so that the bypass passage 22 is opened to an appropriate degree. It will be opened in ratio. As a result, a part of the pressurized air discharged from the supercharger 8 is released to the upstream side of the intake passage 5 via the bypass passage 22, and the discharge air temperature is prevented from exceeding the limit temperature To. At the same time, the same control will be performed even if the engine speed increases further than this. Therefore, in the region above the predetermined engine speed N1 where the discharge air temperature reaches the above-mentioned limit temperature fiTo, the second As shown by the symbol (Dl) in the figure, the discharge air temperature is maintained at the reliability limit temperature To.
このように、過給圧の大ぎざに束縛されることなく吐出
空気温度に基いて過給圧ないし最高過給圧の制御が行わ
れることにより、従来のように特定の条件下つまり外気
温が高い夏等の季第であってしかもエンジン高回転高負
荷時において設定された設定圧力Ｐｏを超えないように
過給圧の制御を行っていた場合と比較して、同図に示す
斜線部（ＤＸ ）の温度差に対応する聞だけ過給機８の
能力が活用されることになる。これにより、同図に符号
（Ｅ２）で示すようにエンジン回転数がＮ。In this way, the supercharging pressure or maximum supercharging pressure is controlled based on the discharge air temperature without being constrained by the large gaps in the supercharging pressure, so that it is possible to control the supercharging pressure or the maximum supercharging pressure based on the discharge air temperature. The shaded area ( The capacity of the supercharger 8 is utilized only in response to the temperature difference between DX and DX. As a result, the engine rotation speed reaches N, as shown by the symbol (E2) in the figure.
からＮ２に至るまでの所定の高回転域等において過給圧
を十分に上昇させることが可能となる。It becomes possible to sufficiently increase the supercharging pressure in a predetermined high rotation range from 1 to N2.
更に、外気温ないし吸気温が低い冬等の季節においては
、低温状態のエアを加圧することになるので吐出空気温
度が信頼性限界温度ＴＯに違するまでには同図に示す点
斜線部（ＤＸ’）の温度差に対応する量だけ過給圧を上
昇させ得るようになり、従ってこのような条件の下では
、同図に破線の特性曲線（Ｅ２’）で示すように広いエ
ンジン回転域（主として高回転域）においてより一層過
給圧を上昇させることが可能となる。尚、上記過給ａ８
の信頼性限界は、排気ターボ過給機等に比して低いもの
であるため、信頼性限界温度ＴＯを超えない範囲内であ
れば、上述の如く過給圧を十分高めてもノッキングの発
生等を招く虞れはない。Furthermore, in seasons such as winter when the outside temperature or intake temperature is low, low-temperature air is pressurized, so by the time the discharge air temperature reaches the reliability limit temperature TO, the dotted line ( Therefore, under these conditions, the engine speed range is wide as shown by the broken line characteristic curve (E2') in the figure. It becomes possible to further increase the supercharging pressure (mainly in the high rotation range). In addition, the above supercharging a8
The reliability limit of the T0 is lower than that of an exhaust turbo supercharger, etc., so as long as the reliability limit temperature TO is not exceeded, knocking will not occur even if the supercharging pressure is sufficiently increased as described above. There is no risk of causing such problems.
以上のように上記第１実施例によれば、過給機８からの
吐出空気温度が信頼性限界温度Ｔｏを超えないように且
つ主としてエンジン高回転域ではこの限界温度Ｔｏに保
持されるように、バイパス通路２２における制御弁２３
の開度を調整して過給圧の制御を行うようにしたから、
この種の過給機の信頼性ないし耐久性を損うことなく該
過給機の能力が十分に活用されて、特に高出力化を要す
るエンジン高回転域で吸気充填効率が従来と比較して効
果的に高められることになる。As described above, according to the first embodiment, the temperature of the discharge air from the supercharger 8 is prevented from exceeding the reliability limit temperature To, and is maintained at this limit temperature To mainly in the high engine speed range. , control valve 23 in the bypass passage 22
Since the boost pressure is controlled by adjusting the opening of the
The capacity of this type of supercharger is fully utilized without impairing its reliability or durability, and the intake air filling efficiency is improved compared to conventional ones, especially in the high engine speed range where high output is required. It will be effectively enhanced.
次に、第３図に示す本発明の第２実施例を説明する。Next, a second embodiment of the present invention shown in FIG. 3 will be described.
この第２実施例は４気筒エンジンに本発明を適用したも
のであって、同図に示すようにエンジン３０の吸気通路
３１は、サージタンク３２の下流側で４本の独立吸気通
路３３・・・３３に分岐された上で各燃焼室３４・・・
３４に連通されている。そして、上記吸気通路３１にお
けるサージタンク３２の上流側には、ルーツブローワタ
イブもしくはベーンタイプ等の機械式過給機３５が備え
られ、該過給ｔａ３５内のポンプ室が吸入ボート３６お
よび吐出ポート３７を介して吸気通路３１に連通されて
いると共に、上記過給Ｗａ３５をバイパスするバイパス
通路３８には該過給機３５の非駆動時に開弁される制御
弁３９が備えられている。また、上記過給機３５による
過給圧を制御すべく備えられたコントロールユニツ４０
には、上記第１実施例と同様に、過給効果を要する運転
領域を判定するためのスロワ］・ルバルブ４１からのス
ロットル開度信号ｅと、過給圧の異常状態（過上昇）を
検出する圧力センサ４２からの過給圧信号ｔと、上記過
給機３５からの吐出空気温度を検出する温度センサ４３
からの温度信号ｑとが入力されるようになっている。In this second embodiment, the present invention is applied to a four-cylinder engine, and as shown in the figure, an intake passage 31 of an engine 30 has four independent intake passages 33 on the downstream side of a surge tank 32.・After branching into 33, each combustion chamber 34...
It is connected to 34. A mechanical supercharger 35 such as a roots blower type or a vane type is provided upstream of the surge tank 32 in the intake passage 31, and a pump chamber in the supercharging ta 35 is connected to an intake boat 36 and a discharge port. A bypass passage 38 that communicates with the intake passage 31 via a passage 37 and bypasses the supercharging Wa 35 is provided with a control valve 39 that is opened when the supercharger 35 is not driven. Further, a control unit 40 is provided to control the boost pressure by the supercharger 35.
In this case, as in the first embodiment, the throttle opening signal e from the throttle valve 41 for determining the operating region requiring a supercharging effect and the abnormal state (overrise) of the supercharging pressure are detected. A temperature sensor 43 detects the supercharging pressure signal t from the pressure sensor 42 and the temperature of the discharge air from the supercharger 35.
A temperature signal q is inputted.
然して、この第２実施例においては、上記過給機３５の
ロータシャフト４４とクランクシャフト４５との間の駆
動機構を構成するクランクシャフトプーリ４５ａ及びロ
ータシャフトプーリ４４ａが両者共に有効ピッチ径可変
の可変ピッチ径プーリとされ（いずれか一方の１−りの
みを可変ピッチ径ブーりとしてもよい）、この両プーリ
４４ａ、４５ａ間にベルト４６が巻掛けられている。そ
して、上記コントロールユニット４０は、この両プーリ
４４ａ 、４５ａにピッチ径コントロール信号ｈ＋、ｈ
２を送出すべく備えられたブーり作動ユニット４７に対
して制御信号ｉを出力するようになっている。その場合
、コントロールユニット４０は、上記温度信号ｇに基い
て過給機３５からの吐出空気温度が信頼性限界温度Ｔｏ
’よりも低いことを判定した場合には、上記ロータシャ
フトプーリ４４ａの有効ピッチ径をクランクシャフトプ
ーリ４５ａの有効ピッチ径よりも相対的に小さくするた
めの制御信号ｉをプーリ作動ユニット４７に送出するこ
とにより、クランクシャフト４５からロータシャフト４
４への回転伝達比を大きくして過給機３５による過給作
用を増大さける。また、上記吐出空気温度が信頼性限界
温度Ｔｏ’ を超えようとした場合には、コントロール
ユニット４０は上記の場合と逆にロータシャフトプーリ
４４ａの有効ピッチ径をクランクシャフトプーリ４５ａ
よりも相対的に大きくするための制御信号ｉを出力して
、過給機３５による過給作用を低下させる。However, in this second embodiment, the crankshaft pulley 45a and the rotor shaft pulley 44a, which constitute the drive mechanism between the rotor shaft 44 and the crankshaft 45 of the supercharger 35, both have variable effective pitch diameters. A belt 46 is wound between the two pulleys 44a and 45a, which are formed into pitch diameter pulleys (only one of the pulleys may be a variable pitch diameter pulley). The control unit 40 sends pitch diameter control signals h+ and h to both pulleys 44a and 45a.
A control signal i is output to a boolean actuating unit 47 provided to send out a signal i. In that case, the control unit 40 controls the temperature of the discharge air from the supercharger 35 to reach the reliability limit temperature To based on the temperature signal g.
If it is determined that the effective pitch diameter of the rotor shaft pulley 44a is smaller than the effective pitch diameter of the crankshaft pulley 45a, a control signal i is sent to the pulley operating unit 47. By this, from the crankshaft 45 to the rotor shaft 4
4 to avoid increasing the supercharging effect by the supercharger 35. Further, when the discharge air temperature is about to exceed the reliability limit temperature To', the control unit 40 changes the effective pitch diameter of the rotor shaft pulley 44a to the crankshaft pulley 45a, contrary to the above case.
A control signal i is outputted to make the supercharger 35 relatively larger than the supercharger 35.
このような処理が行われることにより、過給′ａ３５か
らの吐出空気温度が信頼性限界温度Ｔｏ’を上回ること
なく且つ所定のエンジン回転数（比較的低い回転数）以
上の領域においては、第４図に符号（Ｆ）で示すように
該温度が上記限界温度ＴＯ′に保持されることになる。By performing such processing, in a region where the temperature of the discharge air from the supercharging 'a35 does not exceed the reliability limit temperature To' and is above a predetermined engine speed (relatively low rotation speed), the As shown by the symbol (F) in FIG. 4, the temperature is maintained at the above-mentioned limit temperature TO'.
従って、過給圧は、同図に符号（Ｇ）で示すように比較
的低回転側の領域から従来の設定圧力Ｐｏ’ よりも高
められることになる。Therefore, the supercharging pressure is increased from the conventional set pressure Po' starting from a relatively low rotational speed region as indicated by the symbol (G) in the figure.
このように、この第２実施例においては、エンジン高回
転域に限らず低、中回転域においても過給機の信頼性な
いし耐久性を損うことなく過給圧を積極的に上昇させる
ことができるようになり、過給機の有する能力を最大限
に発揮して、広い運転領域にわたってエンジンの高出力
化を図ることが可能となる。In this way, in this second embodiment, the supercharging pressure can be actively increased not only in the high engine speed range but also in the low and medium engine speed ranges without impairing the reliability or durability of the supercharger. This makes it possible to maximize the capabilities of the supercharger and increase engine output over a wide range of operating ranges.
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、機械式過給機を備えたエ
ンジンにおいて、該過給機からの吐出空気温度を検出す
ると共に、この温度が予め設定された設定温度（信頼性
限界温度）を超えないように、所定の手段ないし構成を
用いて過給圧を制御するようにしたから、従来のように
設定圧力を超えないように過給圧の制御を行っていた場
合と比較して過給機の能力が十分に活用されることにな
るので、高出力化を要するエンジン高回転域等において
過給機の信頼性を損うことなく過給圧を可能な限り上昇
させて吸気充填効率の向上を図ることが可能となる。ま
た、本発明によれば、エンジンの低、中回転域において
過給圧を好適に八めることも可能となるので、広い運転
領域にわたって過給機の有する能力を最大限に発揮しな
がら、エンジンの高出力化が図られることになる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, in an engine equipped with a mechanical supercharger, the temperature of discharge air from the supercharger is detected, and this temperature is set to a preset temperature ( In order to avoid exceeding the reliability limit temperature (reliability limit temperature), the boost pressure was controlled using a predetermined means or configuration, so as in the past, the boost pressure was controlled so as not to exceed the set pressure. Since the capacity of the supercharger will be fully utilized compared to the previous case, the supercharging pressure will be increased as much as possible without impairing the reliability of the supercharger in the high engine speed range where high output is required. It is possible to increase the intake air filling efficiency. Furthermore, according to the present invention, it is possible to suitably adjust the supercharging pressure in the low and medium speed range of the engine, so while maximizing the capability of the supercharger over a wide operating range, This will lead to higher engine output.
第１、第２図は本発明の第１実施例を示すもので、第１
図は本発明に係る機械式過給機付エンジンの過給圧制御
システムを示す概略構成図、第２図は作用効果を示すグ
ラフである。第３、第４図は本発明の第２実ＩＩＭｌｆ
４を示すもので、第３図は本発明に係る機械式過給機付
きエンジンの過給圧制御システムを示す概略構成図、第
４図は作用効果を示すグラフである。また、第５図は、
従来の問題点を示すグラフである。
１．３ｏ・・・エンジン、８．３５・・・機械式過給機
、２３・・・制御弁、２４・・・アクチュエータ、２５
．４０・・・コントロールユニット、２６゜４３・・・
吐出空気温度検出手段（吐出空気温度センソ） 、４４
ａ 、４５ａ・・・可変ピッチ径プーリ。1 and 2 show a first embodiment of the present invention.
The figure is a schematic configuration diagram showing a supercharging pressure control system for a mechanical supercharged engine according to the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the effects. 3 and 4 are the second actual IIMlf of the present invention.
4, FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a boost pressure control system for an engine with a mechanical supercharger according to the present invention, and FIG. 4 is a graph showing the effects. Also, Figure 5 shows
It is a graph showing the problems of the conventional method. 1.3o... Engine, 8.35... Mechanical supercharger, 23... Control valve, 24... Actuator, 25
．． 40...Control unit, 26°43...
Discharge air temperature detection means (discharge air temperature sensor), 44
a, 45a...variable pitch diameter pulley.
Claims (1)
て、上記機械式過給機からの吐出空気温度を検出する吐
出空気温度検出手段を設けると共に、該手段からの出力
信号を受けて上記過給機からの吐出空気温度が設定温度
を超えないように該過給機による最高過給圧を制御する
制御手段を設けたことを特徴とする機械式過給機付エン
ジン。(1) An engine equipped with a mechanical supercharger in the intake system, including a discharge air temperature detection means for detecting the temperature of the discharge air from the mechanical supercharger, and an output signal from the means. An engine equipped with a mechanical supercharger, characterized in that a control means is provided for controlling the maximum boost pressure of the supercharger so that the temperature of the air discharged from the supercharger does not exceed a set temperature.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8295986A JPS62240427A (en) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | Engine with mechanical supercharger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8295986A JPS62240427A (en) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | Engine with mechanical supercharger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62240427A true JPS62240427A (en) | 1987-10-21 |
Family
ID=13788763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8295986A Pending JPS62240427A (en) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | Engine with mechanical supercharger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62240427A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009299537A (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Isuzu Motors Ltd | Supercharging pressure control device for engine with supercharger |
| WO2014199722A1 (en) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | 日産自動車株式会社 | Control apparatus for supercharged internal combustion engine and control method for supercharged internal combustion engine |
| JP2017072061A (en) * | 2015-10-07 | 2017-04-13 | いすゞ自動車株式会社 | Internal combustion engine, and control method thereof |
Citations (2)
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| JPS6117428B2 (en) * | 1980-01-21 | 1986-05-07 | Nippon Denshin Denwa Kk | |
| JPS6125536B2 (en) * | 1978-09-20 | 1986-06-16 | Metsusaashumitsuto Beruko Buroomu Gmbh |
-
1986
- 1986-04-09 JP JP8295986A patent/JPS62240427A/en active Pending
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