JP2001182546A - 過給圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正圧を用いてノズルベーンの制御を行うこと
により、簡単な構造にできる過給圧制御装置を提供す
る。 【解決手段】 正圧により可変ノズル式ターボチャージ
ャー２０のノズルベーン２０ａを駆動可能な正圧コント
ロールアクチュエータ２と、正圧コントロールアクチュ
エータ２に正圧を与える第１のコントロールバルブ４を
備えている過給圧制御装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は可変ノズル式ター
ボチャージャーのノズルベーンの角度を変更してエンジ
ンの制御を行う過給圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】可変ノズル式ターボチャージャーのノズ
ルベーンの角度を変更してエンジンの制御を行う過給圧
制御装置としては、負圧により作動するアクチュエータ
を用いたものや、電気的に作動するアクチュエータを用
いたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の過給圧制御装置
のうち、負圧を利用したものでは、負圧を発生するため
のバキュームポンプ、そのバキュームポンプが発生した
負圧を蓄積させるためのバキュームタンク、バキューム
ダンパなどが必要なため、構造が複雑になるという問題
点があった。また、電動式のアクチュエータを用いたも
のでは、モータ、モータに結合された減速機構等が内蔵
されることによってアクチュエータが複雑な構造になる
とともに、アクチュエータに対する電気的な制御を行わ
なければならないので制御が複雑になるという問題点が
あった。

【０００４】

【発明の目的】この発明に係わる過給圧制御装置は、正
圧を用いてノズルベーンの制御を行うことにより、簡単
な構造にできる過給圧制御装置を提供することを目的と
している。

【０００５】

【発明の構成】

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
わる過給圧制御装置では、可変ノズル式ターボチャージ
ャーのノズルベーンに連結された第１の出力部材をもつ
とともに、導入される正圧のレベルによりノズルベーン
を閉側にまたは開側に移動させるように第１の出力部材
を駆動可能な第１の正圧室をもつ正圧コントロールアク
チュエータと、正圧コントロールアクチュエータの第１
の正圧室に連通接続されているとともに、正圧が発生し
ているエンジンの吸気管に連通接続された第１の正圧導
入管と、オン時間の割合が変動する過給圧制御信号が与
えられて開駆動される第１の弁体をもち、第１の弁体の
開駆動により上記第１の正圧導入管を通じて正圧コント
ロールアクチュエータの第１の正圧室に対する正圧レベ
ルを変更可能な第１のコントロールバルブを備えている
構成としたことを特徴としている。

【０００７】この発明の請求項２に係わる過給圧制御装
置では、請求項１の構成に加え、第１のコントロールバ
ルブには、可変ノズル式ターボチャージャーの低圧側に
配置された第１の吸気管に連通接続された第１の連通管
と、可変ノズル式ターボチャージャーの高圧側に配置さ
れた第２の吸気管に連通接続されていて第１の弁体の開
駆動により第１の連通管に連通接続される第２の連通管
とが備えられている構成としたことを特徴としている。

【０００８】この発明の請求項３に係わる過給圧制御装
置では、請求項１または２の構成に加え、エンジンの排
気マニホールドから可変ノズル式ターボチャージャーま
での間に配置され、開駆動により可変ノズル式ターボチ
ャージャーに与えられる給気圧力を逃がすウェイストゲ
イトと、ウェイストゲイトに連結された第２の出力部材
をもつとともに、導入される正圧のレベルによりウェイ
ストゲイトを閉側にまたは開側に移動させるように第２
の出力部材を駆動可能な第２の正圧室をもつスイングバ
ルブと、スイングバルブの第２の正圧室に連通接続され
ているとともに、正圧が発生しているエンジンの吸気管
に連通接続された第２の正圧導入管と、パイパス指令信
号により開駆動される第２の弁体をもち、第２の弁体の
開駆動により上記第２の正圧導入管を通じてスイングバ
ルブの第２の正圧室に対する正圧レベルを変更可能な第
２のコントロールバルブを備えている構成としたことを
特徴としている。

【０００９】この発明の請求項４に係わる過給圧制御装
置では、請求項３の構成に加え、第２のコントロールバ
ルブには、可変ノズル式ターボチャージャーの低圧側に
配置された第１の吸気管に連通接続された第３の連通管
と、可変ノズル式ターボチャージャーの高圧側に配置さ
れた第２の吸気管に連通接続されていて第２の弁体の開
駆動により第３の連通管に連通接続される第４の連通管
とが備えられている構成としたことを特徴としている。

【００１０】

【発明の作用】この発明の請求項１、２、３、４に係わ
る過給圧制御装置において、第１のコントロールバルブ
は、オン時間の割合が少ない過給圧制御信号が与えられ
ることによって、第１の弁体が開時間を短くして駆動さ
れ、正圧コントロールアクチュエータの第１の正圧室に
与える正圧のレベルを高くして第１の出力部材が可変ノ
ズル式ターボチャージャーのノズルベーンを閉側に移動
させ、その結果、可変ノズル式ターボチャージャーの過
給圧を上げる。そして、第１のコントロールバルブは、
オン時間の割合が多い過給圧制御信号が与えられること
によって、第１の弁体が開時間を長くして駆動され、正
圧コントロールアクチュエータの第１の正圧室に与える
正圧のレベルを低くして第１の出力部材が可変ノズル式
ターボチャージャーのノズルベーンを開側に移動させ、
その結果、可変ノズル式ターボチャージャーの過給圧を
下げる。それ故、負圧を利用した過給圧制御装置と比べ
て、バキュームポンプやバキュームタンクやバキューム
ダンパなどが不要になるため、構造が複雑にならない。
また、電動式のアクチュエータを用いた過給圧制御装置
と比べて、モータや、減速機構等が内蔵されるアクチュ
エータが不要になるとともに、そのアクチュエータに対
する電気的な制御も不要になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

【００１２】

【実施例】図１には、この発明に係わる過給圧制御装置
の一実施例が示されている。

【００１３】図示する過給圧制御装置１は、主として、
正圧コントロールアクチュエータ２、第１の正圧導入管
３、第１のコントロールバルブ４、第１の連通管５、第
２の連通管６、スイングバルブ７、第２の正圧導入管
８、第２のコントロールバルブ９、第３の連通管１０、
第４の連通管１１、コントロールユニット１２から構成
されている。

【００１４】正圧コントロールアクチュエータ２には、
第１の出力部材２ａ、第１の正圧室２ｂ、ダイヤフラム
２ｃ、アクチュエータケース２ｄ、ロッド２ｅが備えら
れている。

【００１５】第１の出力部材２ａは、ダイヤフラム２ｃ
に結合されてアクチュエータケース２ｄ内に配置されて
おり、戻しばね２ｆにより所定位置に付勢されて、可変
ノズル式ターボチャージャー（以下、過給機と言う。）
２０に備えられたノズルベーン（可変翼）２０ａにロッ
ド２ｅを介して連結されている。

【００１６】過給機２０は、第１のタービンケース２０
ｂ内に配置された第１の回転翼２０ｃが、エンジン３０
のエキゾーストマニホールド側に配置された第１の排気
管３０ａと、エンジン３０のエキゾーストチューブ側に
配置された第２の排気管３０ｂとの間に設けられている
とともに、第１のタービンケース２０ｂとは独立して形
成された第２のタービンケース２０ｄ内に配置されてい
て第１の回転翼２０ｃに連動する第２の回転翼２０ｅ
が、エンジン３０のエアインテーク側に配置された第１
の吸気管３０ｃと、エンジン３０のインテークマニホー
ルド側に配置された第２の吸気管３０ｄとの間に設けら
れている。ノズルベーン２０ａは、第１の回転翼２０ｃ
の回りに配置されており、正圧コントロールアクチュエ
ータ２のロッド２ｅが押圧作動されることによって開度
が減少されるとともに、そのロッド２ｅが引張作動され
ることによって開度が増加されることによって、全運転
領域においてターボのレスポンス、加速性能および燃費
の向上を図るようになっている。エンジン３０の第１の
吸気管３０ｃ内には負圧が発生し、これに反して、エン
ジン３０の第２の吸気管３０ｄ内には正圧が発生してい
る。

【００１７】第１の正圧室２ｂは、アクチュエータケー
ス２ｄ内で第１の出力部材２ａの第１の正圧導入管３側
に配置されており、この第１の正圧室２ｂは、第１の正
圧導入管３を通じて正圧が多く導入されることにより、
高いレベルの正圧が導入されて第１の出力部材２ａを戻
しばねに抗してロッド２ｅの押圧側に出力移動させる。
これに反して、第１の正圧室２ｂは、第１の正圧導入管
３を通じて正圧が少なく導入されることにより、高いレ
ベルの正圧が導入されずに第１の出力部材２ａをロッド
２ｅの押圧側に出力移動させないので、戻しばねにより
第１の出力部材２ａが所定の位置に復帰し、ロッド２ｅ
を押圧側に移動させない。

【００１８】第１の正圧導入管３は、一端部が正圧コン
トロールアクチュエータ２の第１の正圧室２ｂに連通接
続され、他端部がエンジン３０の第２の吸気管３０ｄ内
に連通接続されている。第１の正圧導入管３は、正圧コ
ントロールアクチュエータ２の第１の正圧室２ｂに正圧
を与えるのに用いられる。

【００１９】第１のコントロールバルブ４には、第１の
弁体４ａ、プランジャ４ｂ、コイル４ｃ、正圧導入口４
ｄ、正圧導出口４ｅがそれぞれ備えられている。第１の
弁体４ａは、プランジャ４ｂに一体的に結合されて戻し
ばね４ｆにより正圧導入口４ｄを常閉している。正圧導
入口４ｄは第１の連通管５に連通接続され、正圧導出口
４ｅは第２の連通管６に連通接続されている。第１の連
通管５はエンジン３０の第２の吸気管３０ｄに連通接続
されている。第２の連通管６はエンジン３０の第１の吸
気管３０ｃに連通接続されている。

【００２０】第１のコントロールバルブ４は、コイル４
ｃに対し、コントロールユニット１０から、オン時間の
割合が少ないか、あるいはオン時間の割合が多いデュー
ティで過給圧制御信号２１が与えられる。

【００２１】第１のコントロールバルブ４は、コイル４
ｃに与えられる過給圧制御信号２１が、オン時間の割合
が少ないデューティになっていると、第１の弁体４ａが
正圧導入口４ｄを閉じる時間が長くなって、エンジン３
０の第２の吸気管３０ｄに発生している正圧を正圧コン
トロールアクチュエータ２の第１の正圧室２ｂに直接与
え、第１の正圧室２ｂに高いレベルの正圧が導入されて
第１の出力部材２ａがロッド２ｅの押圧側に出力移動す
るので、過給機２０のノズルベーン２０ａの開度が減少
されて過給圧を上げる。

【００２２】第１のコントロールバルブ４は、コイル４
ｃに与えられる過給圧制御信号２１が、オン時間の割合
が多いデューティになっていると、第１の弁体４ａが正
圧導入口４ｄを開ける時間が長くなって、エンジン３０
の第２の吸気管３０ｄに発生している正圧が正圧導入口
４ｄから正圧導出口４ｅを通じてエンジン３０の第１の
吸気管３０ｃに戻され、その結果、正圧コントロールア
クチュエータ２の第１の正圧室２ｂに与えられる正圧の
レベルを高くせずに、第１の出力部材２ａがロッド２ｅ
の押圧側に移動しないので、過給機２０のノズルベーン
２０ａの開度が増加されて過給圧を下げる。

【００２３】スイングバルブ７には、第２の出力部材７
ａ、第２の正圧室７ｂ、ダイヤフラム７ｃ、バルブケー
ス７ｄ、ロッド７ｅが備えられている。

【００２４】第２の出力部材７ａは、ダイヤフラム７ｃ
に結合されてバルブケース７ｄ内に配置されており、戻
しばね７ｆにより所定の位置に付勢されて、過給機２０
の第１のタービンケース２０ｂと第１の排気管３０ａと
の間に配置されたウェイストゲイト４０に備えられた弁
体４０ａにリンク４０ｂを介して連結されている。

【００２５】第２の正圧室７ｂは、バルブケース７ｄ内
で第２の出力部材７ａの第２の正圧導入管８側に配置さ
れており、この第２の正圧室７ｂは、第２の正圧導入管
８を通じて正圧が導入されることにより、第２の出力部
材７ａをロッド７ｅの押圧側に出力移動させる。第２の
正圧室７ｂに正圧が導入されないと、第２の出力部材７
ｂは、戻しばねにより所定の位置に付勢されてロッド７
ｅを押圧移動させない。

【００２６】第２の正圧導入管８は、一端部がスイング
バルブ７の第２の正圧室７ｂに連通接続され、他端部が
エンジン３０の第２の吸気管３０ｄ内に連通接続されて
いる。第２の正圧導入管８は、スイングバルブ７の第２
の正圧室７ｂに正圧を与えるのに用いられる。

【００２７】第２のコントロールバルブ９には、第２の
弁体９ａ、プランジャ９ｂ、コイル９ｃ、正圧導入口９
ｄ、正圧導出口９ｅがそれぞれ備えられている。第２の
弁体９ａは、プランジャ９ｂに一体的に結合されて戻し
ばね９ｆにより正圧導入口９ｄを常閉している。正圧導
入口９ｄは第３の連通管１０に連通接続され、正圧導出
口９ｅは第４の連通管１１に連通接続されている。第３
の連通管１０はエンジン３０の第２の吸気管３０ｄに連
通接続されている。第４の連通管１１はエンジン３０の
第１の吸気管３０ｃに連通接続されている。

【００２８】ウェイストゲイト４０には、第１の排出管
３０ａのバイパス孔３０ａ１を閉塞可能な弁体４０ａ、
リンク４０ｂ、第２の排気管３０ｂのバイパス孔３０ｂ
１に連通されたバイパス流路４０ｃがそれぞれ備えられ
ている。ウェイストゲイト４０は、スイングバルブ７の
ロッド７ｅが押圧作動されない通常時に弁体４０ａによ
り第１の排気管３０ａのバイパス孔３０ａ１を閉塞す
る。これに対し、過給機２０の過給圧が必要以上に上が
っている時には、スイングバルブ７のロッド７ｅが押圧
作動されることによって、リンク４０ｂを介し弁体４０
ａが開駆動される。よって、排気流体は、第１の排気管
３０ａのバイパス孔３０ａ１よりバイパス流路４０ｃを
通じて第２の排気管３０ｂのバイパス孔３０ｂ１より第
２の排気管３０ｂに流されるので、エンジン３０の第１
の排気管３０ａ内の排気流体の圧力を第２の排気管３０
ｂに逃がす。

【００２９】第２のコントロールバルブ９は、コントロ
ールユニット１２からコイル９ｃに対しバイパス指令信
号２２が与えられない通常時に、第２の弁体９ａが正圧
導入口９ｄを開放しているため、正圧導入口９ｄが正圧
導出口９ｅに連通されてスイングバルブ７の第２の正圧
室７ｂに正圧を与えず、スイングバルブ７の第２の出力
部材７ｂ、ロッド７ｅを押圧移動させないので、ウェイ
ストゲート４０の弁体４０ａにより第１の排気管３０ａ
のバイパス孔３０ａ１を閉塞する。

【００３０】第２のコントロールバルブ９は、コントロ
ールユニット１２からコイル９ｃに対しバイパス指令信
号２２が与えられると、第２の弁体９ａが正圧導入口９
ｄを閉じるため、第２の正圧導入管８を通じてスイング
バルブ７の第１の正圧室７ｂにエンジン３０の第２の吸
気管３０ｄ内に発生している正圧が与えられ、スイング
バルブ７の第２の出力部材７ａをロッド７ｅの押圧側に
出力移動させることによって、ウェイストゲイト４０の
弁体４０ａを開駆動させ、バイパス流路４０ｃを通じて
エンジン３０の第１の排気管３０ａ内の圧力を第２の排
気管３０ｂに逃がして、過給圧力が予め定められた値を
越えないようにする。

【００３１】コントローラ１２には、図示しないスロッ
トルセンサからのスロットル開度信号、車速センサから
の車速信号、エアフローメータからの吸入空気量信号、
クランク角センサからの回転信号が転送され、内蔵され
た演算手段による処理が行われることによって、第１の
コントロールバルブ４のコイル４ｃに対し、過給圧を上
げる必要が生じたときにオン時間の割合が少ないデュー
ティで過給圧制御信号２１を与え、過給圧を下げる必要
が生じたときにオン時間の割合が多いデューティで過給
圧制御信号２１を与える一方、図示しない過給圧センサ
により過給圧力が予め定められた値を越えた際に、第１
のコントロールバルブ９のコイル９ｃに対してバイパス
指令信号を与える。

【００３２】上述したように、過給圧制御装置１では、
第１のコントロールバルブ４は、オン時間の割合が少な
い過給圧制御信号２１が与えられることによって、第１
の弁体４ａが開時間を短くして駆動され、正圧コントロ
ールアクチュエータ２の第１の正圧室２ｂに与える正圧
のレベルを高くして第１の出力部材２ａが過給機２０の
ノズルベーン２０ａを閉側に移動させ、その結果、過給
機２０の過給圧を上げる。そして、第１のコントロール
バルブ４は、オン時間の割合が多い過給圧制御信号２１
が与えられることによって、第１の弁体４ａが開時間を
長くして駆動され、正圧コントロールアクチュエータ２
の第１の正圧室２ｂに与える正圧のレベルを低くして第
１の出力部材２ａが過給機２０のノズルベーン２０ａを
開側に移動させ、その結果、過給機２０の過給圧を下げ
る。それ故、負圧を利用した過給圧制御装置と比べて、
バキュームポンプやバキュームタンクやバキュームダン
パなどが不要になるため、構造が複雑にならない。ま
た、電動式のアクチュエータを用いた過給圧制御装置と
比べて、モータや、減速機構等が内蔵されるアクチュエ
ータが不要になるとともに、そのアクチュエータに対す
る電気的な制御も不要になる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明の請
求項１、２、３、４に係わる過給圧制御装置によれば、
第１のコントロールバルブは、オン時間の割合が少ない
過給圧制御信号が与えられることによって、第１の弁体
が開時間を短くして駆動され、正圧コントロールアクチ
ュエータの第１の正圧室に与える正圧のレベルを高くし
て第１の出力部材が可変ノズル式ターボチャージャーの
ノズルベーンを閉側に移動させ、その結果、可変ノズル
式ターボチャージャーの過給圧を上げる。そして、第１
のコントロールバルブは、オン時間の割合が多い過給圧
制御信号が与えられることによって、第１の弁体が開時
間を長くして駆動され、正圧コントロールアクチュエー
タの第１の正圧室に与える正圧のレベルを低くして第１
の出力部材が可変ノズル式ターボチャージャーのノズル
ベーンを開側に移動させ、その結果、可変ノズル式ター
ボチャージャーの過給圧を下げる。それ故、負圧を利用
した過給圧制御装置と比べて、バキュームポンプやバキ
ュームタンクやバキュームダンパなどが不要になるた
め、構造が複雑にならない。また、電動式のアクチュエ
ータを用いた過給圧制御装置と比べて、モータや、減速
機構等が内蔵されるアクチュエータが不要になるととも
に、そのアクチュエータに対する電気的な制御も不要に
なる。よって、正圧を用いてノズルベーンの制御を行う
ことにより、簡単な構造にできるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる過給圧制御装置の一実施例の
概略図である。

【符号の説明】

１ 過給圧制御装置 ２ 正圧コントロールアクチュエータ ２ａ 第１の出力部材 ２ｂ 第１の正圧室 ３ 第１の正圧導入管 ４ 第１のコントロールバルブ ４ａ 第１の弁体 ５ 第１の連通管 ６ 第２の連通管 ７ スイングバルブ ７ａ 第２の出力部材 ７ｂ 第２の正圧室 ８ 第２の正圧導入管 ９ 第２のコントロールバルブ ９ａ 第２の弁体 １０ 第３の連通管 １１ 第４の連通管 ２０ （可変ノズル式ターボチャージャー）過給機 ２０ａ ノズルベーン ３０ｃ 第１の吸気管 ３０ｄ （吸気管）第２の吸気管 ４０ ウェイストゲイト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変ノズル式ターボチャージャーのノズ
   ルベーンに連結された第１の出力部材をもつとともに、
   導入される正圧のレベルによりノズルベーンを閉側にま
   たは開側に移動させるように該第１の出力部材を駆動可
   能な第１の正圧室をもつ正圧コントロールアクチュエー
   タと、 上記正圧コントロールアクチュエータの第１の正圧室に
   連通接続されているとともに、正圧が発生しているエン
   ジンの吸気管に連通接続された第１の正圧導入管と、 オン時間の割合が変動する過給圧制御信号が与えられて
   開駆動される第１の弁体をもち、該第１の弁体の開駆動
   により上記第１の正圧導入管を通じて上記正圧コントロ
   ールアクチュエータの第１の正圧室に対する正圧レベル
   を変更可能な第１のコントロールバルブを備えているこ
   とを特徴とする過給圧制御装置。
2. 【請求項２】 第１のコントロールバルブには、可変ノ
   ズル式ターボチャージャーの低圧側に配置された第１の
   吸気管に連通接続された第１の連通管と、該可変ノズル
   式ターボチャージャーの高圧側に配置された第２の吸気
   管に連通接続されていて第１の弁体の開駆動により該第
   １の連通管に連通接続される第２の連通管とが備えられ
   ていることを特徴とする請求項１に記載の過給圧制御装
   置。
3. 【請求項３】 エンジンの排気マニホールドから可変ノ
   ズル式ターボチャージャーまでの間に配置され、開駆動
   により該可変ノズル式ターボチャージャーに与えられる
   給気圧力を逃がすウェイストゲイトと、 上記ウェイストゲイトに連結された第２の出力部材をも
   つとともに、導入される正圧のレベルにより該ウェイス
   トゲイトを閉側にまたは開側に移動させるように該第２
   の出力部材を駆動可能な第２の正圧室をもつスイングバ
   ルブと、 上記スイングバルブの第２の正圧室に連通接続されてい
   るとともに、正圧が発生しているエンジンの吸気管に連
   通接続された第２の正圧導入管と、 パイパス指令信号により開駆動される第２の弁体をも
   ち、該第２の弁体の開駆動により上記第２の正圧導入管
   を通じて上記スイングバルブの第２の正圧室に対する正
   圧レベルを変更可能な第２のコントロールバルブを備え
   ていることを特徴とする請求項１または２に記載の過給
   圧制御装置。
4. 【請求項４】 第２のコントロールバルブには、可変ノ
   ズル式ターボチャージャーの低圧側に配置された第１の
   吸気管に連通接続された第３の連通管と、該可変ノズル
   式ターボチャージャーの高圧側に配置された第２の吸気
   管に連通接続されていて第２の弁体の開駆動により該第
   ３の連通管に連通接続される第４の連通管とが備えられ
   ていることを特徴とする請求項３に記載の過給圧制御装
   置。