JP2000008868A - 可変容量ターボチャージャ - Google Patents

可変容量ターボチャージャ

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JP2000008868A
JP2000008868A JP10178710A JP17871098A JP2000008868A JP 2000008868 A JP2000008868 A JP 2000008868A JP 10178710 A JP10178710 A JP 10178710A JP 17871098 A JP17871098 A JP 17871098A JP 2000008868 A JP2000008868 A JP 2000008868A
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combustion engine
closing
pressure
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JP10178710A
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Jun Kawaguchi
潤 川口
Noriyoshi Shibata
昇宜 柴田
Toshiro Kawakami
俊郎 川上
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/146—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by throttling the volute inlet of radial machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の燃費低減及び車両のドライバビリ
ティ向上を図ること。 【解決手段】 径方向に区画壁３２を介して並設され、
該区画壁に形成される連通孔３２ａを介して互いに連通
する内周スクロール部３０及び外周スクロール部３１と
排気入口１１ａとの連通を開閉する開閉手段（制御弁４
０）をアクセル開度検出手段（アクセルセンサ５４）と
回転速度検出手段（回転センサ５２）の各検出信号に基
づき開閉駆動制御手段（コントローラ６０）で開閉制御
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量ターボチ
ャージャに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の可変容量ターボチャージャとして
は、例えば、特開平１０−８９７７号公報に開示される
ものがある。この可変容量ターボチャージャは、シャフ
トと、該シャフトの一端に固定されるタービンロータ
と、該タービンロータを収容すると共に排気入口、排気
出口及び排気入口と排気出口とをタービンロータを介し
て連通し、その断面積が漸次減少するスクロール部を有
するタービンハウジングと、シャフトの他端に固定さ
れ、コンプレッサハウジング内に収容されたコンプレッ
サロータと、スクロール部を径方向に内周スクロール部
と外周スクロール部とに分割すると共に両スクロール部
間を連通する連通孔を備えた区画壁と、排気入口と前記
外周スクロール部間の連通を開閉可能な切換バルブとを
備えている。
【０００３】この可変容量ターボチャージャにおいて
は、排気ガス量の少ない内燃機関の低速域では、切換バ
ルブにより排気入口と外周スクロール部間の連通を遮断
し、容量の少ない内周スクロール部のみに排気ガスを流
入させ、タービンロータのブレードに対する小さい排気
流入角度及び高い排気流速を得ることでタービンロータ
を加速して過給圧が高められる。また、所定の過給圧に
達する中速域以降では外周スクロール部にも切換バルブ
を介して排気ガスを流入させ、タービンロータに当たる
排気ガスの流速を下げると共に排気流入角度を大きくす
ることでタービンロータの加速が制限され、一定の過給
圧となるように切換バルブの開度が制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の可変容
量ターボチャージャにおいて、切換バルブの開閉は過給
圧に応じて正圧式のアクチュエータにより制御される。
そのため、過給圧を制限するための手段としてのみ切換
バルブは機能し、アイドリング時、減速時、加速時等の
車両の走行状態に応じて切換バルブを開閉制御して、効
果的に当該可変容量ターボチャージャを作動させ、内燃
機関の燃費低減及び車両のドライバビリティ向上を図る
ことができない。
【０００５】ゆえに、本発明は、当該可変容量ターボチ
ャージャの開閉手段を車両の走行状態に応じて開閉制御
し、内燃機関の燃費低減及び車両のドライバビリティ向
上を図ることを、その課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた技術的手段は、当該可変容量ターボチャージャ
を、シャフトと、該シャフトの一端に固定されるタービ
ンロータと、該タービンロータを収容すると共に排気入
口、排気出口及び前記排気入口と前記排気出口とを前記
タービンロータを介して連通し、その断面積が漸次減少
するスクロール部を有するタービンハウジングと、前記
シャフトの他端に固定され、コンプレッサハウジング内
に収容されたコンプレッサロータと、前記スクロール部
を径方向に内周スクロール部と外周スクロール部とに分
割すると共に両スクロール部間を連通する連通孔を備え
た区画壁と、前記排気入口と前記外周スクロール部間の
連通を開閉可能な開閉手段と、車両のアクセルペダルの
操作開度を検出するアクセル開度検出手段と、車両の内
燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記
開閉手段の開閉駆動を少なくとも前記アクセル開度検出
手段と前記回転速度検出手段の各検出信号に基づき制御
する開閉駆動制御手段を備えてなる構成としたことであ
る。
【０００７】上記した手段によれば、径方向に区画壁を
介して並設され、該区画壁に形成される連通孔を介して
互いに連通する内周スクロール部及び外周スクロール部
と排気入口との連通を開閉する開閉手段をアクセル開度
検出手段と回転速度検出手段の各検出信号に基づき開閉
駆動制御手段で開閉制御することにより、定常時、減速
時、加速時、アイドリング時等の車両の走行状態に応じ
て内周スクロール部及び内周スクロール部＋外周スクロ
ール部を使い分けることで、内燃機関の燃費低減が図ら
れると共に、優れた加速応答性や良好なエンジンブレー
キが確保され車両のドライバビリティが向上される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従った可変容量タ
ーボチャージャの一実施形態を図面に基づき、説明す
る。
【０００９】図１において、可変容量ターボチャージャ
本体Ｔは、内燃機関Ｅの吸気管７１と排気管７２との間
に介装されていて、内燃機関Ｅの排気管７２へ排出され
る排気エネルギーをタービンロータ１３で回収し、ター
ビンロータ１３にシャフト２０を介して連結されるコン
プレッサロータ１９を回転させて吸気管７１を介して内
燃機関Ｅを過給する。尚、図１中、５１は吸気管７１内
の過給圧Ｐｂを検出する圧力センサ、５２は内燃機関Ｅ
の回転速度ｒを検出する回転センサ、５３は内燃機関Ｅ
の冷却水温Ｔを検出する水温センサ、５４は図示しない
アクセルペダルの操作開度θを検出するアクセルセン
サ、６１はバッテリであり、これらセンサの検出信号は
コントローラ６０へ送られる。
【００１０】図２及び図３に示すように、可変容量ター
ボチャージャ本体Ｔの円筒状のベアリングハウジング１
０には、軸孔１０ａが形成されており、該軸孔１０ａ内
にはラジアル軸受２１、２２を介してシャフト２０が回
転可能に支承されている。ラジアルベアリング２１、２
２は、軸孔１０ａ内に回転可能に嵌合されており、互い
に向き合う側への軸方向の移動をスナップリングにより
規制されている。ラジアルベアリング２２は、図示右側
への移動をベアリングハウジング１０の図示右端に固定
されるプレートで規制されている。ラジアルベアリング
２１に嵌合されるシャフト２０の図示左側には小径部が
形成されており、該小径部にはその図示右側の端部にラ
ジアルベアリング２２の一端面に当接するフランジ部が
形成される筒状のブッシュ２３が嵌合されている。該ブ
ッシュ２３の図示左側には、その図示右側の端部にフラ
ンジ部が形成されるブッシュ２９が嵌合されている。ブ
ッシュ２９の外周に形成される環状溝にはオイルシール
が嵌着されており、該オイルシールにはベアリングハウ
ジング１０の軸孔１０ａの図示左側に形成される大径孔
内に嵌合されるプレートシール２５の内周筒部が液密的
に摺接する。ブッシュ２９の図示左側のシャフト２０の
小径部にはコンプレッサロータ１９が嵌合され、小径部
の端部に螺合されるボルト２７により固定されている。
これにより、ブッシュ２３、２９はコンプレッサロータ
１９の図示右端面とシャフト２０の小径部の段部との間
で挟持され、コンプレッサロータ１９と共にシャフト２
０と一体的に回転する。ブッシュ２３、２９のフランジ
部間には、ベアリングハウジング１０の大径孔の図示右
側に固定されるスラストベアリング２４が介装されてお
り、該スラストベアリング２４にはベアリングハウジン
グ１０に形成され、ラジアルベアリング２１、２２へオ
イルを供給するオイル通路に連通されて、ブッシュ２
３、２９のフランジ部との摺動部間へオイルを供給する
オイル供給孔が形成されている。尚、プレートシール２
５には、ブッシュ２９の筒部が貫通する孔を有するオイ
ル遮蔽プレート２６が固定されている。また、ベアリン
グハウジング１０には吸気入口１８ａ及び吸気出口１８
ｂを備えたコンプレッサハウジング１８が気密的に固定
されており、該コンプレッサハウジング１８内にコンプ
レッサロータ１９が収容される。
【００１１】シャフト２０の図示右端には、ベアリング
ハウジング１０の図示右端にカバーハウジング１２を介
して固定されるタービンハウジング１１内に位置するタ
ービンロータ１３が固着されている。タービンハウジン
グ１１には、排気入口１１ａと排気出口１１ｂとが形成
されている。この排気入口１１ａには、内燃機関の排気
管７２（図１）が接続され、排気出口１１ｂには排気出
口管７３（図１）が気密的に接続されている。
【００１２】タービンハウジング１１には、図３に示す
ように、排気入口１１ａに導入された排気ガスをタービ
ンロータ１３の外周に導くスクロール部が形成されてい
る。このスクロール部には、タービンハウジング１１に
設けられたインボリュート区画壁３２により内周スクロ
ール部３０と該内周スクロール部３０より大きな容積を
有する外周スクロール部３１が区画形成されている。内
側及び外周スクロール部３０、３１はその断面積がター
ビンロータ１３の回転方向（図３において時計方向）に
漸次減少するように設けられていて、またインボリュー
ト区画壁３２の下流側部分には異なる傾斜面（第１の面
及び第２の面）を有し、内側及び外周スクロール部３
０、３１を連通する複数の連通孔３２ａが形成されてい
る。各連通孔３２ａの上流側の傾斜面である第１の面
は、タービンロータ１３の接線方向に内周スクロール部
３０側へ延びており、各連通孔３２ａの下流側の傾斜面
である第２の面は、タービンロータ１３の回転中心の近
くへ向かって垂直に近い角度で内周スクロール部３０側
へ延びている。尚、内周スクロール部３０の上流側端部
は排気入口１１ａに常に連通されており、その下流側端
部はタービンロータ１３のブレードの外周部に開口して
いる。
【００１３】インボリュート区画壁３２の基部（上流側
端部）には、図１乃至図３に示すように、内側及び外周
スクロール部３０、３１を連通する開口３３が形成され
ている。外周スクロール部３１内には、図３乃至図５に
示すように、開口３３を開閉する制御弁４０が配設され
ている。制御弁４０には、図４に示すようにヒンジ部４
０ａがピンにより固定されていて、該ヒンジ部４０ａに
固定される回転軸４０ｂがタービンハウジング１１に回
転可能に支承されている。
【００１４】制御弁４０の回転軸４０ｂの一端部には、
図１及び図３に示すように、リンク機構４１を介して負
圧式のアクチュエータ４２の出力ロッド４２１の一端が
連結されている。アクチュエータ４２は、出力ロッド４
２１の他端にプレートを介してその内周端を気密的に固
定されると共にその外周端をケース４２３に気密的に固
定されるダイアフラム４２２によりケース４２３内に形
成される圧力室４２４内の圧力を、後述するように車両
の走行状態に応じて周知の比例流量制御弁４３により制
御することでリンク機構４１を介して回転軸４０ｂを回
転させ、制御弁４０による開口３３の開閉を制御する。
これにより、アクチュエータ４２によって制御弁４０が
図３に示すように開口３３を閉塞すると、排気管７２か
ら排気入口１１ａに流れ込んだ排気ガスが内周スクロー
ル部３０のみを介してタービンロータ１３へ供給され、
タービンロータ１３が回転駆動される。これにより、
Ａ／Ｒの小さい（スクロール容量の小さい）ターボチャ
ージャとして機能して、高い排気流速が得られると共
に、内周スクロール部３０を経て排気ガスがタービンロ
ータ１３の接線方向に流れ（タービンロータ１３のブレ
ードに小さな流入角で当たる）、効率良くタービンロー
タ１３が回転されてタービンロータ１３が加速し過給圧
が高められる。また、アクチュエータ４２によって制御
弁４０が図５に示すように開口３３を開放すると、排気
管７２から排気入口１１ａに流れ込んだ排気ガスが内周
スクロール部３０へ流入すると共に、開口３３を通して
外周スクロール部３１へ流入する。外周スクロール部３
１へ流れ込んだ排気ガスは、区画壁３２の連通孔３２ａ
を介して内周スクロール部３０へタービンロータ１３の
回転中心へ向けて流入して内周スクロール部３０へ流入
する排気ガスと再合流し、内周スクロール部３０内の排
気ガスのタービンロータ１３の接線方向の流れをタービ
ンロータ１３の回転中心側への流れに変えると共にター
ビンロータ１３に当たる排気ガスの流速が低下する。こ
の結果、排気ガスがタービンロータ１３のブレードに流
入角度の大きい状態で当たるようになり、タービンロー
タ１３を回転させる効率が低下し、タービンロータ１３
の回転上昇が抑制される。尚、アクチュエータ４２の圧
力室４２４内には、圧力室４２４が大気圧となった時に
制御弁４０を開口３３を開放する全開位置に回動させる
ように、常時出力ロッド４２１を一端側に向けて付勢す
るスプリング４２５が配設されている。また、図１及び
図２に示すように、回転軸４０ｂには制御弁４０の制御
位置（開度）を検出する周知のポテンショメータ等から
成るポジションセンサ５０が設けられており、ポジショ
ンセンサ５０の検出信号はコントローラ６０へ送られ
る。
【００１５】比例流量制御弁４３は、アクチュエータ４
２の圧力室４２４へ連通される出力ポートと、大気に連
通される大気ポートと、バキュームポンプ４５にレギュ
レータ４４を介して連通される負圧ポートとを有し、コ
ントローラ６０によりソレノイド４３ａへの通電電流が
デューティ制御される。これにより、出力ポートと大気
ポートの連通及び出力ポートと負圧ポートの連通の割合
が比例的に制御されることで、図６に示すようにソレノ
イド４３ａへの通電電流のデューティ比に応じて出力ポ
ートの負圧が比例的に制御され、図７に示すように制御
弁４０の開度がデューティ比に応じて比例的に制御され
る。尚、バキュームポンプ４５は電磁クラッチ４５ａを
介して内燃機関Ｅにより駆動され、内燃機関Ｅの回転速
度に応じて負圧を発生する周知なもので、レギュレータ
４４はバキュームポンプ４５による発生負圧を一定負圧
に調圧する周知なものである。
【００１６】以上の構成からなる本実施形態の作用を説
明する。
【００１７】図示しない内燃機関が始動されると、可変
容量ターボチャージャ本体Ｔによる過給が開始される。
即ち、排気管７２から排気入口１１ａに流れ込んだ排気
ガスはタービンロータ１３を回転駆動し、シャフト２０
と共にコンプレッサロータ１９が回転され、内燃機関Ｅ
を過給する。
【００１８】このとき、制御弁４０の開度は、コントロ
ーラ６０に記憶される図８に示す制御マップと、図９及
び図１０に示す制御フローチャートに基づき、車両の走
行状態に応じて以下のように制御される。尚、図９及び
図１０に示す制御フローチャートのルーチンは所定の周
期で繰り返される。
【００１９】図示しないイグニションスイッチがオンと
なると、コントローラ６０において、ステップＳ１にて
イニシャライズされて、比例流量制御弁４３によりアク
チュエータ４２の圧力室４２４が大気圧とされて制御弁
４０が全開位置にされ、また電磁クラッチ４５ａがオン
とされると共に、制御フラグが０にセットされる。そし
て、ステップＳ２にて、前述の種々のセンサからの検出
信号がコントローラ６０に入力処理され、ステップＳ３
に進み回転センサ５２の検出信号に応じて内燃機関Ｅが
始動したか否かが判定される。内燃機関Ｅが始動してい
れば、ステップＳ４に進み、過給圧信号が有るか否か、
即ち、内燃機関Ｅのアイドリング時の設定過給圧よりも
圧力センサ５１の検出圧力が小さいか否かが判定され
る。
【００２０】内燃機関Ｅが停止している時及び圧力セン
サ５１の検出圧力が設定過給圧よりも小さい時には、ス
テップＳ５へ進み制御弁４０の全開位置を保持し、Ｓ６
にて電磁クラッチ４５ａをオフにする。ここで、圧力セ
ンサ５１の検出圧力が設定過給圧よりも小さい時には圧
力センサ５１の故障と判断し、以後の制御弁４０の開閉
制御を禁止して制御弁４０を全開位置に保持し、過過給
圧となるのを防止する。
【００２１】ステップＳ４にて圧力センサ５１の検出圧
力が設定過給圧以上の時には、ステップＳ７に進み、回
転センサ５２により検出される内燃機関Ｅの回転速度ｒ
が第１設定速度ｒ１よりも大きいか否かが判定される。
回転速度ｒが第１設定速度ｒ１以下の時にはステップＳ
８に進み、アクセルセンサ５４により検出されるアクセ
ル開度θが第１設定開度θ１よりも大きいか否かが判定
される。内燃機関Ｅがアイドリング状態にある、アクセ
ル開度θが第１設定開度θ１以下の時には、ステップＳ
９にて水温センサ５３により検出される水温Ｔが設定温
度ＴＬ未満か否かが判定される。内燃機関Ｅが始動直後
の冷間でのアイドリング状態にある、水温Ｔが設定温度
ＴＬ未満である時には、ステップＳ１０に進み比例流量
制御弁４３のソレノイド４３ａへの通電電流のデューテ
ィ比を最大にすることで制御弁４０を全閉位置にし、ス
テップＳ２へ戻る。これにより、内燃機関Ｅの始動直後
の冷間時には排気ガスが内周スクロール部３０のみを介
してタービンロータ１３へ供給されることで、上述のよ
うに過給圧が高められて内燃機関Ｅの暖機が促進され
る。内燃機関Ｅが温間でのアイドリング状態にある、水
温Ｔが設定温度ＴＬ以上の時には、ステップＳ１１に進
み比例流量制御弁４３のソレノイド４３ａへの通電電流
のデューティ比を最小にしアクチュエータ４２の圧力室
４２４を大気圧にすることで制御弁４０を全開位置に
し、ステップＳ２へ戻る。これにより、排気ガスが上述
のように内周スクロール部３０及び外周スクロール部３
１を介してタービンロータ１３へ供給され、内燃機関Ｅ
の背圧が低減されて燃費が低減される。
【００２２】ステップＳ７にて内燃機関の回転速度ｒが
第１設定速度ｒ１よりも大きい時及び、ステップＳ８に
てアクセル開度θが第１設定開度θ１よりも大きい時に
は、ステップＳ１２に進み、制御フラグが０か否かが判
定される。制御フラグが０であるときには、ステップＳ
１３に進み比例流量制御弁４３のソレノイド４３ａへの
通電電流のデューティ比を最大にすることで制御弁４０
を全閉位置にし、ステップＳ１４に進み、制御フラグが
０でない時にはステップＳ１３をバイパスしてステップ
Ｓ１４に進む。
【００２３】ステップＳ１４では、図８に示す制御マッ
プにより車両が定常状態にあるか否かが判定される。定
常状態にある時には、ステップＳ１８に進み、アクセル
開度θが第１設定開度θ１＜θ＜第２設定開度θ２で且
つ、内燃機関Ｅの回転速度ｒが第１設定速度ｒ１＜ｒ＜
第２設定速度ｒ２であるか否か、即ち、車両が低負荷定
常走行状態にあるか否かが判定される。アクセル開度θ
が第１設定開度θ１＜θ＜第２設定開度θ２で且つ、内
燃機関Ｅの回転速度ｒが第１設定速度ｒ１＜ｒ＜第２設
定速度ｒ２である時には、ステップＳ１９へ進み、ポジ
ションセンサ５０の検出信号により制御弁４０が全開位
置にあるか否かが判定される。制御弁４０が全開位置に
ない時には、ステップＳ２０に進み、比例流量制御弁４
３のソレノイド４３ａへの通電電流のデューティ比を最
小にしアクチュエータ４２の圧力室４２４を大気圧にす
ることで制御弁４０を全開位置にし、ステップＳ２１に
て制御フラグを１にセットしてステップＳ２に戻る。ス
テップＳ１９にて制御弁４０が全開位置にある時には、
ステップＳ２０をバイパスしてステップＳ２１を実行
し、ステップＳ２に戻る。
【００２４】ステップＳ１８にてアクセル開度θが第１
設定開度θ１＜θ＜第２設定開度θ２で且つ、内燃機関
Ｅの回転速度ｒが第１設定速度ｒ１＜ｒ＜第２設定速度
ｒ２でない時には、ステップＳ２２に進み、アクセル開
度θの変化率Δθが所定値よりも大きいか否かが判定さ
れ、Δθが所定値よりも大きい時にはステップＳ２３に
進み、ステップＳ２３にてタイマーｔがスタートされ
る。そして、ステップＳ２４に進み、比例流量制御弁４
３のソレノイド４３ａへの通電電流のデューティ比を最
大にすることで制御弁４０を全閉位置にし、ステップＳ
２５に進む。ステップＳ２５にては、タイマーｔのスタ
ート後所定時間が経過してタイマーｔが終了したか否か
が判定され、タイマーｔが終了していない時にはステッ
プＳ２４へ戻る。これにより、車両の定常走行状態にお
いて図示しないアクセルペダルが速く踏込まれアクセル
開度θの変化率Δθが所定値よりも大きいときには、タ
イマーｔの所定時間だけ制御弁４０が全閉位置とされる
ことで、車両の加速応答性が向上され、ドライバビリテ
ィが向上される。
【００２５】ステップＳ２２にてアクセル開度θの変化
率Δθが所定値以下である時、及びステップＳ２５にて
タイマーｔが終了した時には、ステップＳ２６へ進み、
圧力センサ５１の検出した過給圧Ｐｂが最大過給圧より
大きいか否かが判定される。過給圧Ｐｂが最大過給圧よ
りも大きい時にはステップＳ２７にて、比例流量制御弁
４３のソレノイド４３ａへの通電電流のデューティ比を
所定量小さくすることで制御弁４０を所定開度開方向へ
駆動して、ステップＳ２８に進み、制御フラグを２にセ
ットしてステップＳ２へ戻る。これにより、内燃機関Ｅ
が過過給となることが防止されると共に、背圧が低減さ
れて燃費低減が図られる。
【００２６】ステップＳ２６にて過給圧Ｐｂが最大過給
圧以下の時には、ステップＳ２９に進み、ポジションセ
ンサ５０の検出信号により制御弁４０が全閉位置にある
か否かが判定される。制御弁４０が全閉位置にある時に
は、ステップＳ３０にて制御フラグを３にセットしてス
テップＳ２に戻り、制御弁４０が全閉位置にない時に
は、ステップＳ３１にて比例流量制御弁４３のソレノイ
ド４３ａへの通電電流のデューティ比を所定量大きくす
ることで制御弁４０を所定開度閉方向へ駆動して、ステ
ップＳ２８に進み、制御フラグを４にセットしてステッ
プＳ２へ戻る。
【００２７】ステップＳ１４にて車両が定常状態にない
時には、ステップＳ１５に進み、制御フラグが０又は３
であるか否かが判定される。制御フラグが０又は３であ
る時には、制御弁４０は全閉位置にあるため全閉位置を
保持してステップＳ２に戻る。制御フラグが０又は３で
ない時には、ステップＳ１６にて比例流量制御弁４３の
ソレノイド４３ａへの通電電流のデューティ比を最大に
することで制御弁４０を全閉位置にして、ステップＳ１
７に進み、制御フラグを３にセットしてステップＳ２に
戻る。このように、ステップＳ１４にて車両が定常状態
にない時には、減速時又は、加速、登坂、高速走行時で
あると判断して、制御弁４０が全閉位置にされるので、
減速時には内燃機関Ｅの背圧が高められて良好なエンジ
ンブレーキを確保することができると共に、加速、登
坂、高速走行時には、過給圧が高められて車両の加速応
答性等を向上することができ、車両のドライバビリティ
が向上される。
【００２８】上記した実施形態において、図８に示す制
御マップのアクセル開度θの第２設定開度θ２及び内燃
機関の第２設定速度ｒ２は、任意に設定可能であり、例
えば、燃費低減を重視する際には第２設定開度θ２及び
内燃機関の第２設定速度ｒ２を高く設定し、車両の走行
状態の過渡応答性を重視する際には第２設定開度θ２及
び内燃機関の第２設定速度ｒ２を低く設定するのが望ま
しい。
【００２９】また、上記した実施形態においては、制御
弁４０を負圧式アクチュエータ４２、比例流量制御弁４
３、レギュレータ４４及びバキュームポンプ４５により
開閉駆動する構成としたが、制御弁４０を正圧式アクチ
ュエータ及び比例流量制御弁を用い、正圧式アクチュエ
ータの圧力室へ内燃機関の過給圧又は内燃機関により駆
動されるエアポンプの吐出圧を比例流量制御弁により上
述した実施形態と同様に比例的に制御することにより開
閉駆動する構成としても良い。尚、このときには、正圧
式アクチュエータの圧力室に比例流量制御弁により大気
圧が供給される時に制御弁４０が全閉位置となるように
正圧式アクチュエータの出力ロッドをスプリングにより
付勢することが望ましい。また、正圧式アクチュエータ
及び比例流量制御弁の他にも、油圧式アクチュエータや
リニアソレノイドを用いて制御弁４０を開閉駆動するこ
とも可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、径方向に
区画壁を介して並設され、該区画壁に形成される連通孔
を介して互いに連通する内周スクロール部及び外周スク
ロール部と排気入口との連通を開閉する開閉手段をアク
セル開度検出手段と回転速度検出手段の各検出信号に基
づき開閉駆動制御手段で開閉制御することにより、定常
時、減速時、加速時、アイドリング時等の車両の走行状
態に応じて内周スクロール部及び内周スクロール部＋外
周スクロール部を使い分けることで、内燃機関の燃費低
減を図りながら、優れた加速応答性や良好なエンジンブ
レーキを確保でき車両のドライバビリティの向上を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った可変容量ターボチャージャの一
実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に従った可変容量ターボチャージャ本体
の一実施形態の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３のＢ矢視図である。
【図５】制御弁が全開位置にある状態を示す図２のＡ−
Ａ断面図である。
【図６】図１の比例流量制御弁のソレノイドへの通電電
流のデューティ比と負圧の関係を示す特性図である。
【図７】図１の比例流量制御弁のソレノイドへの通電電
流のデューティ比と制御弁の開度との関係を示す特性図
である。
【図８】アクセル開度と内燃機関の回転速度から制御弁
の開閉位置を決定する制御マップである。
【図９】制御弁の開閉制御の作動を示す制御フローチャ
ートである。スクロール部内流入可能流量とスクロール
部容積との関係を示す特性図である。
【図１０】制御弁の開閉制御の作動を示す制御フローチ
ャートである。
【符号の説明】
１０ ベアリングハウジング １１ タービンハウジング １１ａ 排気入口 １１ｂ 排気出口 １３ タービンロータ １８ コンプレッサハウジング １９ コンプレッサロータ ２０ シャフト ３０ 内周スクロール部 ３１ 外周スクロール部 ３２ インボリュート区画壁 ３２ａ 連通孔 ３３ 開口 ４０ 制御弁（開閉手段） ４２ アクチュエータ（開閉駆動制御手段） ４３ 比例流量制御弁（開閉駆動制御手段） ４５ バキュームポンプ（開閉駆動制御手段） ５２ 回転センサ（回転速度検出手段） ５４ アクセルセンサ（アクセル開度検出手段） ６０ コントローラ（開閉駆動制御手段）
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G005 EA04 EA15 EA16 FA04 FA21 FA25 FA37 FA45 GA02 GB24 GB86 GC04 GC05 GC07 GD02 GD03 GD09 GD12 GD13 GD23 GD27 GE10 JA05 JA12 JA24 JA39 JB01 JB02 JB20 3G071 AB06 BA11 BA22 DA00 EA02 FA02 FA03 FA07 GA06 HA03 3G092 AA18 DF02 DF09 DG06 DG09 EA09 EA11 EA17 EA28 EA29 EC08 FA03 FA10 FA34 FB02 GA02 GA04 GA05 GA08 GA12 GA13 GA18 HA16X HA16Z HD00X HE01Z HE08Z HF09Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シャフトと、該シャフトの一端に固定さ
    れるタービンロータと、該タービンロータを収容すると
    共に排気入口、排気出口及び前記排気入口と前記排気出
    口とを前記タービンロータを介して連通し、その断面積
    が漸次減少するスクロール部を有するタービンハウジン
    グと、前記シャフトの他端に固定され、コンプレッサハ
    ウジング内に収容されたコンプレッサロータと、前記ス
    クロール部を径方向に内周スクロール部と外周スクロー
    ル部とに分割すると共に両スクロール部間を連通する連
    通孔を備えた区画壁と、前記排気入口と前記外周スクロ
    ール部間の連通を開閉可能な開閉手段と、車両のアクセ
    ルペダルの操作開度を検出するアクセル開度検出手段
    と、車両の内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出
    手段と、前記開閉手段の開閉駆動を少なくとも前記アク
    セル開度検出手段と前記回転速度検出手段の各検出信号
    に基づき制御する開閉駆動制御手段を備えてなる可変容
    量ターボチャージャ。
  2. 【請求項２】 前記開閉駆動制御手段は、前記アクセル
    開度検出手段の検出信号の変化率が所定値よりも大きい
    時に前記開閉手段を前記排気入口と前記外周スクロール
    部間の連通を遮断する全閉位置に所定時間だけ位置させ
    ることを特徴とする請求項１に記載の可変容量ターボチ
    ャージャ。
  3. 【請求項３】 前記開閉駆動制御手段は、車両の減速時
    に前記開閉手段を前記排気入口と前記外周スクロール部
    間の連通を遮断する全閉位置に位置させることを特徴と
    する請求項１又は２に記載の可変容量ターボチャージ
    ャ。
  4. 【請求項４】 内燃機関の冷却水温を検出する水温検出
    手段を更に備え、前記開閉駆動制御手段は、内燃機関の
    アイドリング時に前記水温検出手段の検出水温が所定温
    度よりも低い時に前記開閉手段を前記排気入口と前記外
    周スクロール部間の連通を遮断する全閉位置に位置さ
    せ、内燃機関のアイドリング時に前記水温検出手段の検
    出水温が所定温度よりも高い時に前記開閉手段を前記排
    気入口と前記外周スクロール部間の連通を開放する全開
    位置に位置させることを特徴とする請求項１乃至３に記
    載の可変容量ターボチャージャ。
  5. 【請求項５】 前記コンプレッサロータからの過給圧を
    検出する過給圧検出手段を更に備え、前記開閉駆動制御
    手段は、内燃機関の回転中に前記過給圧検出手段の検出
    信号が設定値よりも小さい時に前記開閉手段を記排気入
    口と前記外周スクロール部間の連通を開放する全開位置
    に保持することを特徴とする請求項１乃至４に記載の可
    変容量ターボチャージャ。
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