DE19929006A1 - Turbolader - Google Patents

Abstract

Ein Turbolader (T), mit: einer Welle (20), einem Turbinenrotor (13), der mit einem Ende der Welle (20) verbunden ist, einem Turbinengehäuse (11), in welchem der Turbinenrotor (13) drehbar angeordnet ist und das mit einem Abgaseinlaßanschluß (11a), einem Abgasauslaßanschluß (11b) und einem Spiralabschnitt versehen ist, der den Abgaseinlaßanschluß (11a) und den Abgasauslaßanschluß (11b) über den Turbinenrotor (13) verbindet, einem Verdichterrotor (19), der mit dem anderen Ende der Welle (20) verbunden ist und in einem Verdichtergehäuse (18) angeordnet ist, einer Trennwand (32), welche den Spiralabschnitt in einen inneren Spiralabschnitt (30) und einen äußeren Spiralabschnitt (31) in Radialrichtung der Welle (20) unterteilt und die mit einer Vielzahl von Verbindungzsdurchlässen (32) versehen ist, um den inneren Spiralabschnitt (30) und den äußeren Spiralabschnitt (31) zu verbinden, einer Steuereinrichtung (40) zur Steuerung der Verbindung mindestens zwischen dem Abgaseinlaßanschluß (11a) und dem äußeren Spiralabschnitt (31), einer Gaspedalerfassungseinrichtung (54) zur Erfassung einer Stellung eines Gaspedals, die Gaspedalerfassungssignale abgibt, einem Drehzahlsensor (52) zur Erfassung einer Drehzahl eines Motors (E) eines Fahrzeugs, der Drehzahlsignale abgibt, und einer Antriebseinrichtung (60,42) zum Antrieb der Steuereinrichtung gemäß entweder den Gaspedalerfassungssignalen oder den Drehzahlsignalen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader, insbesondere auf einen Turbolader, bei dem die Drehzahl eines Turbinenrotors veränderbar ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein herkömmlicher Turbolader der obigen Art ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 10(1998)-8977 beschrieben. Dieser Turbolader hat eine Welle, einen Turbinenrotor, der mit einem Ende der Welle verbunden ist, ein Turbinengehäuse, in welchem der Turbinenrotor drehbar angeordnet ist und welches mit einem Abgaseinlaßanschluß, einem Abgasauslaßanschluß und einem Spiral- oder Volutenabschnitt, der den Abgaseinlaßanschluß und den Abgasauslaßanschluß über den Turbinenrotor miteinander verbindet, versehen ist, einen Verdichterrotor, der mit dem anderen Ende der Welle verbunden ist und der in einem Verdichtergehäuse angeordnet ist, eine Trennwand, welche den Spiral- oder Volutenabschnitt in einen inneren Spiralabschnitt und einen äußeren Spiralabschnitt in Radialrichtung der Welle unterteilt und mit einer Vielzahl von Verbindungsdurchlässen zur Verbindung zwischen dem inneren Spiralabschnitt und dem äußeren Spiralabschnitt versehen ist, und ein Ventil zur Steuerung der Verbindung mindestens zwischen dem Abgaseinlaßanschluß und dem äußeren Spiralabschnitt.

Wenn bei dem zuvor beschriebenen Turbolader die Abgasmenge klein ist, wenn beispielsweise die Drehzahl des Motors niedrig ist, schließt das Ventil die Verbindung zwischen dem Abgaseinlaßanschluß und dem äußeren Spiralabschnitt, um den Abgasstrom lediglich in den inneren Spiralabschnitt zu führen, so daß der Querschnitt des Abgasstroms klein wird. Weil der Querschnitt klein wird, steigt die Geschwindigkeit des Abgasstroms an. Weil ferner die Flußrichtung des Abgases in der Nähe einer Tangente des Turbinenrotors ist, bewirkt der Abgasstrom ein effizientes Drehen des Turbinenrotors. Obwohl das Abgasvolumen klein ist, wird folglich die Drehzahl des Verdichterrotors erhöht, so daß der Motor den Ladedruck über den Verdichterrotor erhalten kann. Wenn andererseits das Abgasvolumen groß ist, wenn beispielsweise die Drehzahl des Motors hoch ist, öffnet das Ventil die Verbindung zwischen dem Abgaseinlaßanschluß und dem äußeren Spiralabschnitt, um den Abgasstrom sowohl in den inneren Spiralabschnitt als auch den äußeren Spiralabschnitt zu leiten, so daß der Querschnitt des Abgasstroms groß wird. Weil der Querschnitt groß wird, nimmt die Geschwindigkeit des Abgasstroms ab. Ferner fließt der Abgasstrom in dem äußeren Spiralabschnitt über den Verbindungsdurchlaß in den inneren Spiralabschnitt, so daß die Richtung des Abgasstroms in Richtung auf die Mitte des Turbinenrotors schwenkt. Folglich verhindert der Abgasstrom eine Beschleunigung der Drehung des Turbinenrotors. Im Ergebnis wird, obwohl das Abgasvolumen groß ist, die Drehung des Verdichterrotors nicht beschleunigt und ist konstant, so daß vermieden werden kann, daß der Motor einen übermäßigen Ladedruck erhält.

Jedoch wird bei dem herkömmlichen Turbolader das Ventil durch einen Aktuator entsprechend dem Abgasvolumen gesteuert.

Folglich steuert das Ventil lediglich den Druck der dem Motor zuzuführenden Ansaugluft und es kann nicht entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors, wenn beispielsweise der Motor im Leerlauf läuft, wenn die Motordrehzahl des Motors zunimmt oder wenn die Drehzahl des Motors abnimmt, gesteuert werden. Im Ergebnis kann der herkömmliche Turbolader die Brennstoffersparnis und die Steuerbarkeit des Motors nicht verbessern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Turbolader ohne die vorgenannten Nachteile zu schaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Turbolader: eine Welle, einen Turbinenrotor, der mit einem Ende der Welle verbunden ist, ein Turbinengehäuse, in welchem der Turbinenrotor drehbar angeordnet ist und welches mit einem Abgaseinlaßanschluß, einem Abgasauslaßanschluß und einem Spiral- oder Volutenabschnitt versehen ist, der den Abgaseinlaßeinschluß und den Abgasauslaßanschluß über den Turbinenrotor miteinander verbindet, einen Verdichterrotor, der mit dem anderen Ende der Welle verbunden ist und der in einem Verdichtergehäuse angeordnet ist, eine Trennwand, die den Spiralabschnitt in einen inneren Spiralabschnitt und einen äußeren Spiralabschnitt in Radialrichtung der Welle unterteilt und die mit einer Vielzahl von Verbindungsdurchlässen zur Verbindung zwischen dem inneren Spiralabschnitt und dem äußeren Spiralabschnitt versehen ist, eine Steuereinrichtung zum Steuern der Verbindung mindestens zwischen dem Abgaseinlaßanschluß und dem äußeren Spiralabschnitt, eine Gaspedalerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Position eines Gaspedals, die ein Gaspedalerfassungssignal abgibt, einen Drehzahlsensor zur Erfassung einer Drehzahl eines Motors eines Fahrzeugs, der Drehzahlsignale herausgibt, und eine Antriebseinrichtung zum Antrieb der Steuereinrichtung entsprechend entweder den Gaspedalerfassungssignalen oder den Drehzahlerfassungssignalen.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Diskussion der beigefügten Zeichnung deutlich.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die vorhergehenden und zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele davon deutlicher, wenn sie unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung betrachtet wird, in welcher:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Turboladers gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Turboladers gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs einer Linie A-A in Fig. 2 ist;

Fig. 4 eine Ansicht entlang des Pfeils B von Fig. 3 ist;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs einer Linie A-A von Fig. 2 ist, wenn die Steuereinrichtung vollständig geöffnet ist;

Fig. 6 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen den Lastverhältnissen, die dem Solenoid in Fig. 1 zugeführt werden, und der Größe des Unterdrucks gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen Lastverhältnissen, die dem Solenoid in Fig. 1 zugeführt werden, und der Öffnungsstellung der Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 8 ein Steuerungskennfeld ist, welches die Öffnungsstellung der Steuereinrichtung gemäß der Beziehung zwischen der Gaspedalstellung (θ) und der Drehzahl des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt; und

Fig. 9 und Fig. 10 Flußdiagramme sind, welche den Betrieb der Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein Turbolader gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Turbolader T zwischen einem Einlaßkanal 71 einer Brennkraftmaschine E und einem Auslaßkanal der Brennkraftmaschine E angeordnet. Der Turbolader T hat einen Turbinenrotor 13, einen Verdichterrotor 19 und eine Welle 20, welche den Turbinenrotor 13 und den Verdichterrotor 19 miteinander verbindet. Der Turbolader T entnimmt dem Abgas Energie und führt die Energie dem Einlaßgas oder Frischgas zu. Genauer gesagt, der Turbinenrotor 13 wird durch das Abgas gedreht, welches von der Brennkraftmaschine E abgegeben wird, um den Verdichterrotor 19 zu drehen. Entsprechend erzeugt der Verdichterrotor 19 einen Ladedruck, um die Brennkraftmaschine E aufzuladen. In Fig. 1 sind ein Drucksensor 51, ein Drehzahlerfassungssensor 52, ein Wassertemperatursensor 53, ein Gaspedalstellungssensor 54, eine Batterie 61 und eine Steuereinheit 60 vorhanden. Der Drucksensor 51 erfaßt den Ladedruck (Pb) in dem Einlaßkanal 71. Der Drehzahlerfassungssensor 52 erfaßt die Drehzahl (r) der Brennkraftmaschine E. Der Wassertemperatursensor 53 erfaßt die Temperatur (T) des Kühlwassers der Brennkraftmaschine E. Der Gaspedalstellungssensor 54 erfaßt die Stellung (θ) des Gaspedals (nicht gezeigt). Die Steuereinheit 60 empfängt Ausgangssignale, die durch die obigen Sensoren 51 bis 54 herausgegeben sind.

Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, hat ein Lagergehäuse 10 des Turboladers T, welches zylindrisch geformt ist, eine Axialbohrung 10a, um die Welle 20 über Radiallager 21 und 22 drehbar zu halten. Die Radiallager 21 und 22 sind drehbar innerhalb der Axialbohrung 10a angeordnet. Jedes der Radiallager 21 und 22 ist durch ein Paar von Sprengringen 21a und 22a, eine Scheibe 22b und einen Flanschabschnitt 23a einer Buchse 23 an einer Bewegung in Axialrichtung der Welle gehindert. Die Welle 20 hat einen kleindurchmessrigen Abschnitt 20a. Die Buchse 23, welche zylindrisch ausgebildet ist, ist auf den kleindurchmessrigen Abschnitt 20a aufgesetzt. Zusätzlich ist eine weitere Buchse 29, welche einen Flanschabschnitt 29a hat, auf den kleindurchmessrigen Abschnitt 20a der Welle 20 aufgesetzt, um die Buchse 23 zu befestigen. Der Verdichterrotor 19 ist an dem Ende des kleindurchmessrigen Abschnitts 20a der Welle 20 durch eine Schraube 27 befestigt. Im Ergebnis sind die Buchsen 23 und 29 zwischen dem Verdichterrotor 19 und der Welle 20, welche den großdurchmessrigen Abschnitt bildet, eingespannt, um zusammen mit dem Verdichterrotor 19 und der Welle 20 zu drehen. Die Buchsen 23 und 29 sind innerhalb eines großdurchmessrigen Abschnitts 10b der Axialbohrung 10a angeordnet. In dem großdurchmessrigen Abschnitt 10b der Axialbohrung 10a befindet sich ein Axiallager 24, welches zwischen dem Flanschabschnitt 23a der Buchse 23 und dem Flanschabschnitt 29a der Buchse 29 angeordnet ist. Das Lagergehäuse 10 ist fluiddicht an einem Verdichtergehäuse 18 befestigt. Das Verdichtergehäuse 18 hat einen Frischgaseinlaßanschluß 18a und einen Frischgasauslaßanschluß 18b. Das Verdichtergehäuse 18 nimmt den Verdichterrotor 19 darin auf.

Ein Turbinengehäuse 11 ist fluiddicht über einen Gehäusedeckel 12 an dem Lagergehäuse 10 befestigt. Das Turbinengehäuse 11 hat einen Abgaseinlaßeinschluß 11a und einen Abgasauslaßanschluß 11b und nimmt den Turbinenrotor 13 darin auf. Der Turbinenrotor 13 ist an dem Ende der Welle 20 befestigt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Abgaseinlaßanschluß 11a mit dem Auslaßkanal 72 fluiddicht verbunden und der Abgasauslaßanschluß 11b ist fluiddicht mit einem Auslaßkanal 73 verbunden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat das Turbinengehäuse einen Spiralabschnitt, der das Abgas von dem Abgaseinlaßanschluß 11a zu dem Außenumfang des Turbinenrotors 13 führt. In dem Spiralabschnitt hat das Turbinengehäuse 11 eine spiralförmige Trennwand 32, die den Spiralabschnitt in einen inneren Spiralabschnitt 30 und einen äußeren Spiralabschnitt 31 unterteilt. Der Inhalt des äußeren Spiralabschnitts 31 ist größer als der des inneren Spiralabschnitts 30. Beide Querschnittsflächen des inneren Spiralabschnitts 30 und des äußeren Spiralabschnitts 31 nehmen in Drehrichtung des Turbinenrotors 13 (Uhrzeigersinn in Fig. 3) ab. Die spiralförmige Trennwand 32 hat eine Vielzahl von Durchlässen 32a, welche den inneren Spiralabschnitt 30 und den äußeren Spiralabschnitt 31 miteinander verbinden. Die Durchlässe 32a sind in dem unteren Verlauf der Strömung des Abgases angeordnet. Jeder Durchlaß 32a hat eine erste Fläche 32a1 und eine zweite Fläche 32a2. In dem Durchlaß 32a ist die erste Fläche 32a1 stromaufwärts der Abgasströmung angeordnet und die zweite Fläche 32a2 ist stromabwärts davon angeordnet. Der Winkel der ersten Fläche 32a1 ist nahezu gleich der Tangente an den Turbinenrotor 13. Die zweite Fläche 32a2 ist der Mitte des Turbinenrotors 13 zugewandt. Hier ist auf der stromaufwärtigen Seite des Abgases das Ende des inneren Spiralabschnitts 30 stets mit dem Abgaseinlaßanschluß 11a des Turbinengehäuses 11 verbunden. An seiner stromabwärtigen Seite öffnet das Ende des Spiralabschnitts 30 in Richtung des Außenumfangs des Turbinenrotors 13.

Am Wurzelabschnitt der spiralförmigen Trennwand 32 auf der stromaufwärtigen Seite des Abgases befindet sich ein Öffnungsabschnitt 33, der den inneren Spiralabschnitt 30 und den äußeren Spiralabschnitt 31 miteinander verbinden kann, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist. Ein Steuerventil 40 ist in dem äußeren Spiralabschnitt 31 vorgesehen. Das Steuerventil 40 kann den Öffnungsabschnitt 33 öffnen und schließen. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein Gelenkelement 40a an dem Steuerventil 40 befestigt und das Gelenkelement 40a ist mit einer Drehwelle 40b verbunden, die drehbar an dem Turbinengehäuse 11 gehalten ist.

Wie in Fig. 1 und 3 gezeigt ist, ist ein Ende der Drehwelle 40b mit einem Ende einer Ausgangswelle 421 eines Unterdruckaktuators 42 über einen Gestängemechanismus 41 verbunden. Der Aktuator 42 hat eine Membran 422 und einen Mantel 423. Der Außenumfang der Membran 422 ist luftdicht an dem Mantel 423 befestigt und die Mitte der Membran 422 ist an dem anderen Ende der Ausgangswelle 421 befestigt. Die Membran 422 bildet einen Druckraum 424 innerhalb des Mantels 423. Der Druck des Druckraums 424 wird durch ein herkömmliches proportionales Durchflußsteuerventil 43 entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs gesteuert, so daß der Aktuator 42 das Steuerventil 40 öffnet oder schließt. Wenn der Öffnungsabschnitt 33 durch das Steuerventil 40 vollständig geschlossen ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, fließt im Ergebnis das Abgas, welches von dem Auslaßkanal 72 in den Abgaseinlaßanschluß 11a fließt, lediglich in den inneren Spiralabschnitt 30, um den Turbinenrotor 13 zu drehen. Folglich ist seine Funktion gleich einem kleinen Turbolader, der ein kleines Spiralenvolumen hat, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases schnell wird. Weil zudem die Strömungsrichtung des Abgases nahezu gleich der Tangente des Turbinenrotors 13 ist, wird der Turbinenrotor 13 wirkungsvoll gedreht, so daß der Ladedruck ansteigt. Wenn andererseits der Öffnungsabschnitt 33 vollständig durch das Steuerventil 40 geöffnet ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist, fließt das Abgas, das von dem Auslaßkanal 72 in den Abgaseinlaßanschluß 11a fließt, sowohl in den inneren Spiralabschnitt 30 als auch in den äußeren Spiralabschnitt 31. Das strömende Abgas, welches in den äußeren Spiralabschnitt 31 fließt, vereinigt sich durch die Durchlässe 32a der spiralförmigen Trennwand 32 wieder mit dem Abgasstrom, der in dem inneren Spiralabschnitt 30 fließt. Im Ergebnis wird die Strömungsrichtung in dem inneren Spiralabschnitt 30 von der Tangentenrichtung an den Turbinenrotor 13 in Richtung auf die Mitte des Turbinenrotors 13 verändert und die Strömungsgeschwindigkeit, die auf die Schaufeln des Turbinenrotors 13 auftrifft, ist vermindert. Folglich ist die Wirksamkeit der Drehung des Turbinenrotors 13 vermindert, um einen Anstieg des Ladedrucks zu verhindern. Hierbei ist eine Schraubenfeder 425 innerhalb des Druckraums 424 vorgesehen, um die Ausgangswelle 421 zum Öffnen des Steuerventils 40 vorzuspannen, wenn der Druck in dem Druckraum 424 gleich dem der Atmosphäre ist. Zudem ist, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ein Positionssensor 50 an der Drehwelle 40b vorgesehen. Der Positionssensor 50 erfaßt die Position des Steuerventils 40 und gibt das Signal an die Steuereinheit 60 ab.

Das proportionale Durchflußsteuerventil 43 hat einen Solenoid 43a, einen Auslaßanschluß 43a1, der mit dem Druckraum 424 des Aktuators 42 verbunden ist, einen Atmosphärenanschluß 43a2, der mit der Atmosphäre verbunden ist, und einen Unterdruckanschluß 43a3, der mit einer Unterdruckpumpe 45 über einen Regler 44 verbunden ist. Wegen einer Lastverhältnissteuerung der Steuereinheit 60 kann das proportionale Steuerventil 43 linear gesteuert werden, um Verbindungen zwischen dem Auslaßanschluß 43a1 und dem Atmosphärenanschluß 43a2 sowie zwischen dem Auslaßanschluß 43a1 und dem Unterdruckanschluß 43a3 zu schaffen. Im Ergebnis wird der Unterdruck am Auslaßanschluß 43a1 proportional zu dem Lastverhältnis des elektrischen Stroms des Solenoids 43a gesteuert, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Das Öffnen des Steuerventils 40 wird proportional zu dem Lastverhältnis gesteuert, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Hierin sind sowohl der Regler 44 als auch die Unterdruckpumpe 45 herkömmlich. Die Unterdruckpumpe 45 ist durch die Brennkraftmaschine E über einen elektrischen Kupplungsmechanismus 45a angetrieben. Der Regler 44 hält den Unterdruck konstant, der dem Unterdruckanschluß 43a3 zugeführt wird.

Der Betrieb des Turboladers T mit dem obigen Aufbau wird nun beschrieben.

Wenn die Brennkraftmaschine E angelassen wird, beginnt der Turbolader T den Ladedruck aufzubauen. Genauer gesagt, das Abgas, welches von dem Auslaßkanal 72 in den Abgaseinlaßanschluß 11a fließt, veranlaßt den Turbinenrotor 13 zu drehen. Der Turbinenrotor 13 wird einstückig mit der Welle 20 und dem Verdichterrotor 19 gedreht, so daß der Verdichterrotor 19 den Ladedruck erzeugt, um die Brennkraftmaschine E aufzuladen.

Zu dieser Zeit wird die Stellung des Steuerventils 40 entsprechend dem Fahrzustand gemäß einem Steuerkennfeld in Fig. 8, das in der Steuereinheit 60 gespeichert ist, und der Steuerroutine der Flußdiagramme gemäß Fig. 9 und 10 gesteuert. Die Steuerroutine des Flußdiagramms wird in einem regelmäßigen Intervall wiederholt.

Fig. 9 und 10 zeigen das Flußdiagramm einer Steuerung, die in der Steuereinheit 60 ausgeführt wird, um den Ladedruck zu steuern. Zu Anfangs wird, wenn ein Zündschalter (nicht gezeigt) eingeschaltet wird, die Initialisierung des Systems im Schritt 51 ausgeführt, in welchem die Steuereinheit 60 das proportionale Steuerventil 43, welches Atmosphärendruck in der Druckkammer 424 des Aktuators 42 herstellt, steuert, um das Steuerventil 40 zu öffnen. Zusätzlich wird die elektrische Kupplung 45 eingeschaltet und das Flag wird auf 0 (null) gesetzt. Dann schreitet das Programm zum Schritt S2 fort, in welchem die Steuereinheit 60 eine Vielzahl von Ausgangssignalen von den obigen Sensoren 50 bis 54 empfängt. Dann prüft das Programm im Schritt S3 auf der Basis des Ausgangssignals des Drehzahlerfassungssensors 52, ob die Brennkraftmaschine E angelassen ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß die Brennkraftmaschine E angelassen ist, schreitet das Programm zum Schritt S4 fort, andernfalls springt es zum Schritt S5. Das Programm prüft im Schritt S4 auf der Basis des Ausgangssignals des Drucksensors 51, ob der Ladedruck höher ist als eine vorbestimmte Höhe oder nicht. Die vorbestimmte Höhe des Ladedrucks ist gleich seiner Höhe im Leerlauf. Wenn bestimmt wird, daß der Ladedruck größer ist als die vorbestimmte Höhe, schreitet das Programm zum Schritt S7 fort, andernfalls springt es zu Schritt S5.

Das Programm geht zum Schritt S5 über, in welchem das Steuerventil 40 vollständig offengehalten wird. Nach dem Schritt S5 geht das Programm zum Schritt S6 über, in welchem die elektrische Kupplung 45 ausgeschaltet wird. Wenn hier bestimmt wird, daß der Ladedruck niedriger ist als die vorbestimmte Höhe im Schritt S4, bestimmt die Steuereinheit 60, daß der Drucksensor 51 außer Funktion ist. Zum Zweck der Verhinderung der Erzeugung eines übermäßigen Ladedrucks hindert die Steuereinheit 60 das Steuerventil 40 daran, den Öffnungsabschnitt 33 zu schließen und hält das Steuerventil 40 vollständig geöffnet, um Abgas in den äußeren Spiralabschnitt 31 zu leiten.

Im Schritt S7 wird auf der Basis des Ausgangssignals des Drehzahlerfassungssensors 52 bestimmt, ob die Drehzahl (r) der Brennkraftmaschine E größer als eine vorbestimmte Drehzahl (r1) ist oder nicht. Die vorbestimmte Drehzahl (r1) der Brennkraftmaschine E ist gleich ihrer Drehzahl im Leerlauf. Wenn bestimmt wird, daß die Drehzahl (r) der Brennkraftmaschine E größer ist als die erste vorbestimmte Drehzahl (r1), springt das Programm zum Schritt S12, andernfalls schreitet es zum Schritt S8 fort. Im Schritt S8 wird auf der Basis des Ausgangssignals des Gaspedalstellungssensors 54 bestimmt, ob die Gaspedalstellung (θ) größer ist als eine erste vorbestimmte Gaspedalstellung (θ1) oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß die Gaspedalstellung (θ) größer ist als die erste vorbestimmte Gaspedalstellung (θ1), springt das Programm zum Schritt S12, während es andernfalls zum Schritt S9 fortschreitet. Im Schritt 59 wird auf der Basis des Ausgangssignals des Wassertemperatursensors 53 bestimmt, ob die Temperatur (T) des Kühlwassers der Brennkraftmaschine E niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur (TL) oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß die Temperatur (T) niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur (TL), schreitet das Programm zum Schritt S10 fort, andernfalls geht es zum Schritt S11 über. Nachdem die Steuereinheit 60 das maximale Lastverhältnis des elektrischen Stroms für den Solenoid 53a eingestellt hat, um das Steuerventil 40 im Schritt S10 vollständig zu schließen, kehrt das Programm zum Schritt S2 zurück. Wenn die Temperatur (T) des Kühlwassers der Brennkraftmaschine E beim Start der Brennkraftmaschine E niedrig ist, fließt im Ergebnis Abgas lediglich in den inneren Spiralabschnitt 30, um den Ladedruck zu erhöhen. Folglich ist das Warmlaufen der Brennkraftmaschine E beschleunigt. Nachdem andererseits die Steuereinheit 60 das minimale Lastverhältnis des elektrischen Stroms des Solenoids 43a eingestellt hat, um das Steuerventil 40 vollständig im Schritt S11 zu öffnen, kehrt das Programm zum Schritt S2 zurück. Im Ergebnis fließt das Abgas sowohl in den inneren Spiralabschnitt 30 als auch in den äußeren Spiralabschnitt 31, um einen Anstieg des Ladedrucks zu verhindern.

Im Schritt S12 wird bestimmt, ob das Flag gleich 0 (null) ist oder nicht. Wenn das Flag 0 (null) ist, stellt die Steuereinheit 60 das maximale Lastverhältnis des elektrischen Stroms des Solenoids 43a ein, um das Steuerventil 40 im Schritt S13 vollständig zu schließen, und das Programm schreitet zum Schritt S14 fort. Wenn das Flag nicht 0 (null) ist, springt das Programm zum Schritt S14.

Im Schritt S14 wird auf der Basis des Steuerungskennfelds in Fig. 8 bestimmt, ob das Fahrzeug in einem regulären Zustand ist oder nicht. Wenn das Fahrzeug nicht in dem regulären Zustand ist, schreitet das Programm zum Schritt S15 fort, andernfalls springt es zu Schritt S18.

Im Schritt S18 wird bestimmt, ob die Gaspedalstellung (θ) zwischen der ersten vorbestimmten Gaspedalstellung (θ1) und einer zweiten vorbestimmten Gaspedalstellung (θ2) ist oder nicht, und ob die Drehzahl (r) der Brennkraftmaschine E zwischen der ersten vorbestimmten Drehzahl (r1) und einer zweiten vorbestimmten Drehzahl (r2) ist oder nicht. Hinsichtlich der Stellung des Gaspedals ist die zweite vorbestimmte Gaspedalstellung (θ2) größer als die erste vorbestimmte Gaspedalstellung (θ1). Hinsichtlich der Drehzahl der Brennkraftmaschine E ist die zweite vorbestimmte Drehzahl (r2) höher als die erste vorbestimmte Drehzahl (r1). Kurz gesagt, im Schritt S18 wird bestimmt, ob das Fahrzeug in einem Niedriglast-Fahrzustand ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß die Gaspedalstellung (θ) zwischen der ersten vorbestimmten Gaspedalstellung (θ1) und einer zweiten vorbestimmten Gaspedalstellung (θ2) ist oder nicht, und daß die Drehzahl (r) der Brennkraftmaschine E zwischen der ersten vorbestimmten Drehzahl (r1) und einer zweiten vorbestimmten Drehzahl (r2) ist, d. h. das Fahrzeug ist in dem Niedriglast-Fahrzustand, schreitet das Programm zum Schritt S19 fort, andernfalls springt es zum Schritt S22. Im Schritt S19 wird auf der Basis des Ausgangssignals des Positionssensors 50 bestimmt, ob das Steuerventil 40 geschlossen ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß das Steuerventil nicht geschlossen ist, schreitet das Programm zum Schritt S20 fort, andernfalls springt es zum Schritt S21. Nachdem die Steuereinheit 60 das minimale Lastverhältnis des elektrischen Stroms des Solenoids 43a eingestellt hat, um das Steuerventil 40 im Schritt S20 zu öffnen, geht das Programm zum Schritt S21 über. Dann, nachdem das Flag im Schritt S21 auf 1 (eins) gesetzt ist, kehrt das Programm zum Schritt S2 zurück.

Im Schritt S22 wird bestimmt, ob eine Änderungsrate (Δθ) der Gaspedalstellung (θ) größer ist als eine vorbestimmte Höhe oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß die Änderungsrate (Δ6) größer ist als die vorbestimmte Höhe, geht das Programm zum Schritt S23 über, in welchem ein Zeitgeber (t) gestartet wird, andernfalls springt es zu Schritt S26. Nachdem die Steuereinheit 60 das maximale Lastverhältnis des elektrischen Stroms des Solenoids 43a eingestellt hat, um das Steuerventil 40 im Schritt S24 vollständig zu schließen, geht das Programm zum Schritt S25 über. Im Schritt S25 wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeitspanne des Zeitgebers (t) abgelaufen ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß die vorbestimmte Zeitspanne des Zeitgebers (t) abgelaufen ist, geht das Programm zum Schritt S26 über, andernfalls kehrt es zum Schritt S24 zurück. Im Ergebnis wird, wenn das Gaspedal (nicht gezeigt) stark im regulären Fahrzustand des Fahrzeugs niedergedrückt wird, so daß die Änderungsrate (Δθ) der Gaspedalstellung (θ) größer ist als die vorbestimmte Höhe, das Steuerventil 40 für die Zeitspanne des Zeitgebers (t) geschlossen. Dadurch wird das Ansprechverhalten der Beschleunigung des Fahrzeugs und die Fahrbarkeit desselben verbessert.

Im Schritt S26 wird auf der Basis des Ausgangssignals des Drucksensors 51 bestimmt, ob der Ladedruck (Pb) höher ist als ein maximaler Ladedruck oder nicht. Wenn der Ladedruck (Pb) höher ist als der maximale Ladedruck, geht das Programm zum Schritt S27 über, andernfalls springt es zu Schritt S29. Nachdem die Steuereinheit 60 das Lastverhältnis des elektrischen Stroms des Solenoids 43a auf eine vorbestimmte Höhe vermindert hat, um das Steuerventil 40 in Öffnungsrichtung im Schritt S27 zu drehen, geht das Programm zum Schritt S28 über. Im Schritt S28 wird das Flag auf 2 (zwei) gesetzt und das Programm kehrt zum Schritt S2 zurück. Im Ergebnis wird die Brennkraftmaschine E daran gehindert, einen übermäßigen Ladedruck zu empfangen. Der Abgasdruck in dem Auslaßkanal 72 wird vermindert, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.

Im Schritt S29 wird auf der Basis des Ausgangssignals des Positionssensors 50 bestimmt, ob das Steuerventil 40 vollständig geschlossen ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß das Steuerventil 40 vollständig geschlossen ist, geht das Programm zum Schritt S30 über, wo das Flag auf 3 (drei) gesetzt wird und das Programm kehrt zum Schritt S2 zurück, andernfalls springt es zum Schritt S31. Nachdem die Steuereinheit 60 das Lastverhältnis des elektrischen Stroms des Solenoids 43a auf die vorbestimmte Höhe angehoben hat, um das Steuerventil 40 in Schließrichtung im Schritt S31 zu drehen, schreitet das Programm zum Schritt S32 fort. Im Schritt S32 wird das Flag auf 4 (vier) gesetzt und das Programm kehrt zum Schritt S2 zurück.

Wenn das Fahrzeug im Schritt S14 nicht im regulären Zustand ist, springt das Programm zum Schritt S15 und prüft ob das Flag entweder 0 (null) oder 3 (drei) ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß das Flag entweder 0 (null) oder 3 (drei) ist, kehrt das Programm zum Schritt S2 zurück, andernfalls geht es zum Schritt S16 über, wo die Steuereinheit 60 das maximale Lastverhältnis des elektrischen Stroms des Solenoids 43a einstellt, um das Steuerventil 40 vollständig zu schließen. Nach dem Schritt S16 geht das Programm zum Schritt S17 über, wo das Flag auf 3 (drei) gesetzt wird, und kehrt weiterhin zum Schritt S2 zurück. Wenn das Fahrzeug im Schritt S14 nicht im regulären Zustand ist, wird im Ergebnis bestimmt, daß der Fahrzustand des Fahrzeugs eine Verminderung der Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit, das Hinauffahren einer Steigung oder eine Fahrt mit hoher Geschwindigkeit ist. Weil das ferner das Steuerventil 40 vollständig geschlossen ist, um den Ladedruck beim Erhöhen der Fahrzeuggeschwindigkeit, beim Hinauffahren der Steigung oder bei der Fahrt mit hoher Geschwindigkeit zu erhöhen, ist das Ansprechverhalten bei Beschleunigung des Fahrzeugs und dessen Fahrbarkeit verbessert.

In obigem Ausführungsbeispiel sind jede von der zweiten vorbestimmten Gaspedalstellung (θ2) und der zweiten vorbestimmten Drehzahl (r2) des Steuerkennfelds in Fig. 8 willkürlich aufgestellt. Wenn beispielsweise der Brennstoffverbrauch wichtig ist, ist es wünschenswert, daß sowohl die vorbestimmte zweite Gaspedalstellung (θ2) und die zweite vorbestimmte Drehzahl (r2) auf hohe Werte gesetzt sind. Wenn das Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten des Fahrzeugs wichtig sind, ist es wünschenswert, daß diese beiden Werte auf niedrige Werte gesetzt sind.

In dem obigen Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil 40 durch den Aktuator 42, der durch Unterdruck angetrieben ist, den Regler 44 und die Unterdruckpumpe 45 betätigt. Jedoch kann diese Erfindung an einen anderen Typ des Betätigungsverfahrens (nicht gezeigt) angepaßt werden. Beispielsweise ist das Steuerventil 40 durch sowohl einen Aktuator als auch ein proportionales Durchflußsteuerventil betätigt. Der Aktuator ist durch Überdruck angetrieben und hat einen Druckraum. Das proportionale Durchflußsteuerventil ist zwischen dem Druckraum des Aktuators und einem Auslaßanschluß einer Luftpumpe angeordnet, die durch die Brennkraftmaschine E angetrieben ist. Das proportionale Durchflußsteuerventil regelt den Druck in dem Druckraum des Aktuators, um das Steuerventil 40 zu öffnen und zu schließen.

Claims (6)

1. Turbolader (T), mit:
einer Welle (20),
einem Turbinenrotor (13), der mit einem Ende der Welle (20) verbunden ist,
einem Turbinengehäuse (11), in welchem der Turbinenrotor (13) drehbar angeordnet ist und das mit einem Abgaseinlaßanschluß (11a), einem Abgasauslaßanschluß (11b) und einem Spiralabschnitt versehen ist, der den Abgaseinlaßanschluß (11a) und den Abgasauslaßanschluß (11b) über den Turbinenrotor (13) verbindet,
einem Verdichterrotor (19), der mit dem anderen Ende der Welle (20) verbunden ist und in einem Verdichtergehäuse (18) angeordnet ist,
einer Trennwand (32), welche den Spiralabschnitt in einen inneren Spiralabschnitt (30) und einen äußeren Sprialabschnitt (31) in Radialrichtung der Welle (20) unterteilt und die mit einer Vielzahl von Verbindungsdurchlässen (32) versehen ist, um den inneren Spiralabschnitt (30) und den äußeren Spiralabschnitt (31) zu verbinden,
einer Steuereinrichtung (40) zur Steuerung der Verbindung mindestens zwischen dem Abgaseinlaßanschluß (11a) und dem äußeren Spiralabschnitt (31),
einer Gaspedalerfassungseinrichtung (54) zur Erfassung einer Stellung eines Gaspedals, die Gaspedalerfassungssignale abgibt,
einem Drehzahlsensor (52) zur Erfassung einer Drehzahl eines Motors (E) eines Fahrzeugs, der Drehzahlsignale abgibt, und
einer Antriebseinrichtung (60, 42) zum Antrieb der Steuereinrichtung gemäß entweder den Gaspedalerfassungssignalen oder den Drehzahlsignalen.

2. Turbolader (T) nach Anspruch 1, wobei die Antriebseinrichtung (60, 42) die Steuereinrichtung (40) für eine vorbestimmte Zeitspanne schließt, wenn eine Änderungsrate (Δθ) der Gaspedalstellung (θ) mehr als eine vorbestimmte Höhe beträgt.

3. Turbolader (T) nach Anspruch 1, wobei die Antriebseinrichtung (60, 42) die Steuereinrichtung (40) vollständig schließt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt.

4. Turbolader (T) nach Anspruch 1, ferner mit einem Wassertemperatursensor (53), welcher die Temperatur von Kühlwasser des Motors (E) erfaßt und Wassertemperatursignale abgibt, wobei die Antriebseinrichtung (60, 42) die Steuereinrichtung (40) vollständig schließt, wenn der Motor (E) im Leerlauf ist und die Temperatur des Kühlwassers niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur.

5. Turbolader (T) nach Anspruch 4, wobei die Antriebseinrichtung (60, 42) die Steuereinrichtung (40) vollständig öffnet, wenn der Motor (E) im Leerlauf läuft und die Temperatur des Kühlwassers höher ist als eine vorbestimmte Temperatur.

6. Turbolader (T) nach Anspruch 1, ferner mit einem Drucksensor (51), der einen Ladedruck erfaßt, der durch den Verdichterrotor (19) erzeugt ist, wobei die Antriebseinrichtung (60, 42) die Steuereinrichtung (40) vollständig öffnet, wenn der Ladedruck niedriger als eine vorbestimmte Höhe ist.