JP2002054446A - 可変ターボチャージャの制御装置 - Google Patents
可変ターボチャージャの制御装置Info
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- 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
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
-
- 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
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 可変ターボチャージャの効率をエンジン低速
域から高速域まで広く十分に確保する。 【解決手段】 エンジン低速域では可変ターボチャージ
ャ２０の可変制御バルブ２４及びウェイストゲートバル
ブ２６を共に全閉状態に保ち、中速域ではウェイストゲ
ートバルブ２６を全閉状態に保ったまま可変制御バルブ
２４を全閉から全開の間で可変制御し、そして高速域で
は可変制御バルブ２４を全開に保ったままウェイストゲ
ートバルブを全閉から全開の間で可変制御する。
域から高速域まで広く十分に確保する。 【解決手段】 エンジン低速域では可変ターボチャージ
ャ２０の可変制御バルブ２４及びウェイストゲートバル
ブ２６を共に全閉状態に保ち、中速域ではウェイストゲ
ートバルブ２６を全閉状態に保ったまま可変制御バルブ
２４を全閉から全開の間で可変制御し、そして高速域で
は可変制御バルブ２４を全開に保ったままウェイストゲ
ートバルブを全閉から全開の間で可変制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、可変ターボチャ
ージャの制御装置に関するものである。
ージャの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの吸気管に挿入されたコンプレ
ッサと、エンジンの排気管に挿入されたタービンと、タ
ービン効率を可変とする第１バルブと、コンプレッサと
タービンとを連結するシャフトとを備えた可変ターボチ
ャージャの制御が、例えば日産プレサージュ新型車解説
書（Ｂ７ ＹＤ２５ＤＤＴｉディーゼルエンジン・制御
系，Ｂ−１１０）で提案されている。ここで、第1バル
ブとは可変ノズルに相当し、負圧制御バルブを用いてそ
のノズル位置を制御している。可変ターボチャージャは
例えば自動車のエンジンに適用される。この提案された
制御によれば、エンジン低速域でのタービン効率を確保
するために、逆に高速域ではタービン効率を悪化させざ
るを得ない。
ッサと、エンジンの排気管に挿入されたタービンと、タ
ービン効率を可変とする第１バルブと、コンプレッサと
タービンとを連結するシャフトとを備えた可変ターボチ
ャージャの制御が、例えば日産プレサージュ新型車解説
書（Ｂ７ ＹＤ２５ＤＤＴｉディーゼルエンジン・制御
系，Ｂ−１１０）で提案されている。ここで、第1バル
ブとは可変ノズルに相当し、負圧制御バルブを用いてそ
のノズル位置を制御している。可変ターボチャージャは
例えば自動車のエンジンに適用される。この提案された
制御によれば、エンジン低速域でのタービン効率を確保
するために、逆に高速域ではタービン効率を悪化させざ
るを得ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、可
変ターボチャージャの効率をエンジン低速域から高速域
まで広く十分に確保することを、その技術的課題とす
る。
変ターボチャージャの効率をエンジン低速域から高速域
まで広く十分に確保することを、その技術的課題とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るための第１の技術的手段は、エンジンの吸気管に挿入
されたコンプレッサと、エンジンの排気管に挿入された
タービンと、タービン効率を可変とする第１バルブと、
コンプレッサとタービンとを連結するシャフトとを備え
た可変ターボチャージャにおいて、エンジンの排気管に
タービンをバイパスするバイパス通路を設けると共にバ
イパス通路中に第２バルブを配設し、第１及び第２バル
ブを、それぞれ異なるエンジン回転域において可変制御
するようにしたことである。この手段によれば、第１バ
ルブがエンジンのある回転域においてタービン効率を可
変とし、第２バルブがエンジンの異なる回転域において
バイパス通路の開度を可変とする。第１及び第２バルブ
が可変制御される各々の領域は、互いに独立した異なる
領域であっても、ある程度オーバーラップした異なる領
域であっても良い。
るための第１の技術的手段は、エンジンの吸気管に挿入
されたコンプレッサと、エンジンの排気管に挿入された
タービンと、タービン効率を可変とする第１バルブと、
コンプレッサとタービンとを連結するシャフトとを備え
た可変ターボチャージャにおいて、エンジンの排気管に
タービンをバイパスするバイパス通路を設けると共にバ
イパス通路中に第２バルブを配設し、第１及び第２バル
ブを、それぞれ異なるエンジン回転域において可変制御
するようにしたことである。この手段によれば、第１バ
ルブがエンジンのある回転域においてタービン効率を可
変とし、第２バルブがエンジンの異なる回転域において
バイパス通路の開度を可変とする。第１及び第２バルブ
が可変制御される各々の領域は、互いに独立した異なる
領域であっても、ある程度オーバーラップした異なる領
域であっても良い。
【０００５】また、上記技術的課題を解決するためにと
った第２の技術的手段は、第１の技術的手段に加えて、
第１及び第２バルブを単一の負圧制御バルブによって開
閉制御し、負圧制御バルブはその出力負圧が可変とされ
るもので、負圧制御バルブの第１の出力負圧範囲におい
て第１バルブ及び第２バルブの一方の開度が全開から全
閉の間の所定開度間で変化し、負圧制御バルブの第２の
出力負圧範囲において第１バルブ及び第２バルブの他方
の開度が全開から全閉の間の所定開度間で変化するよう
にしたことである。この手段によれば、第１及び第２バ
ルブはいわゆる負圧アクチュエータを備えたものとな
り、第１の出力負圧範囲と第２の出力負圧範囲は互いに
独立した異なる範囲であっても、ある程度オーバーラッ
プした異なる範囲であっても良い。
った第２の技術的手段は、第１の技術的手段に加えて、
第１及び第２バルブを単一の負圧制御バルブによって開
閉制御し、負圧制御バルブはその出力負圧が可変とされ
るもので、負圧制御バルブの第１の出力負圧範囲におい
て第１バルブ及び第２バルブの一方の開度が全開から全
閉の間の所定開度間で変化し、負圧制御バルブの第２の
出力負圧範囲において第１バルブ及び第２バルブの他方
の開度が全開から全閉の間の所定開度間で変化するよう
にしたことである。この手段によれば、第１及び第２バ
ルブはいわゆる負圧アクチュエータを備えたものとな
り、第１の出力負圧範囲と第２の出力負圧範囲は互いに
独立した異なる範囲であっても、ある程度オーバーラッ
プした異なる範囲であっても良い。
【０００６】また、上記技術的課題を解決するためにと
った第３の技術的手段は、第２の技術的手段に加えて、
エンジン回転の中速域では第２の出力負圧範囲を適用
し、高速域では第１の出力負圧範囲を適用したことであ
る。
った第３の技術的手段は、第２の技術的手段に加えて、
エンジン回転の中速域では第２の出力負圧範囲を適用
し、高速域では第１の出力負圧範囲を適用したことであ
る。
【０００７】また、上記技術的課題を解決するためにと
った第４の技術的手段は、第１または第２の技術的手段
に加えて、タービンは第１バルブが閉じている時には内
周スクロールのみが作用する内外周のスクロールを持
ち、エンジン回転の低速域では第１バルブ及び第２バル
ブを共に全閉とし、中速域では第２バルブを全閉として
第１バルブを全閉から全開の間で可変制御し、高速域で
は第１バルブを全開として第２バルブを全閉から全開の
間で可変制御したことである。この手段によれば、エン
ジンの低速域ではタービンの内周スクロールが作用して
排気ガスがタービンを回し、中速域では内周スクロール
に加えて外周スクロールも、あるいは外周スクロールの
みが作用して排気ガスがタービンを回し、高速域ではバ
イパス通路を開いた状態で排気ガスがタービンを回す。
った第４の技術的手段は、第１または第２の技術的手段
に加えて、タービンは第１バルブが閉じている時には内
周スクロールのみが作用する内外周のスクロールを持
ち、エンジン回転の低速域では第１バルブ及び第２バル
ブを共に全閉とし、中速域では第２バルブを全閉として
第１バルブを全閉から全開の間で可変制御し、高速域で
は第１バルブを全開として第２バルブを全閉から全開の
間で可変制御したことである。この手段によれば、エン
ジンの低速域ではタービンの内周スクロールが作用して
排気ガスがタービンを回し、中速域では内周スクロール
に加えて外周スクロールも、あるいは外周スクロールの
みが作用して排気ガスがタービンを回し、高速域ではバ
イパス通路を開いた状態で排気ガスがタービンを回す。
【０００８】また、上記技術的課題を解決するためにと
った第５の技術的手段は、第１の技術的手段に加えて、
エンジン回転の低速域では第1及び第2バルブを共に第１
開度とし、中速域では第2バルブを第１開度としたまま
第１バルブを第１開度から第２開度の間で可変に開閉制
御し、高速域では第１バルブを第２開度としたまま第２
バルブを第１開度から第２開度の間で可変に開閉制御す
るようにしたことである。
った第５の技術的手段は、第１の技術的手段に加えて、
エンジン回転の低速域では第1及び第2バルブを共に第１
開度とし、中速域では第2バルブを第１開度としたまま
第１バルブを第１開度から第２開度の間で可変に開閉制
御し、高速域では第１バルブを第２開度としたまま第２
バルブを第１開度から第２開度の間で可変に開閉制御す
るようにしたことである。
【０００９】また、上記技術的課題を解決するためにと
った第６の技術的手段は、第５の技術的手段に加えて、
第１バルブの開度を直接又は間接的に検知し、その開度
が第２開度に到達した際に第２バルブの開閉制御を行う
ようにした。
った第６の技術的手段は、第５の技術的手段に加えて、
第１バルブの開度を直接又は間接的に検知し、その開度
が第２開度に到達した際に第２バルブの開閉制御を行う
ようにした。
【００１０】また、上記技術的課題を解決するためにと
った第６の技術的手段は、第２乃至第６のいずれか一つ
技術的手段に加えて、第１開度はバルブの全閉状態を、
上記第２開度はバルブの全閉以外の任意の開度状態を示
すようにしたことである。
った第６の技術的手段は、第２乃至第６のいずれか一つ
技術的手段に加えて、第１開度はバルブの全閉状態を、
上記第２開度はバルブの全閉以外の任意の開度状態を示
すようにしたことである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１に第１の実施形態とし
て示す可変ターボチャージャの制御装置において、エン
ジン１１は吸気管１２と排気管１３とを備えており、吸
気管１２中には可変ターボチャージャ２０のコンプレッ
サ２１が、排気管１３中には可変ターボチャージャ２０
のタービン２２がそれぞれ配設されている。コンプレッ
サ２１のコンプレッサロータ２１ａとタービン２２のタ
ービンロータ２２ａはシャフト２３によって連結されて
おり、排気管１３を流れる高温高圧の排気ガスによって
回転するタービンロータ２２ａを駆動源として、シャフ
ト２３を介してコンプレッサロータ２１ａを回転駆動す
る。可変ターボチャージャ２０を構成する一般的な構成
部品、例えばハウジングや軸受け、冷却機構は図１では
省略している。可変ターボチャージャの形式には様々な
ものがあるが、例えば特開２０００−１３０１７５号公
報にも開示されるように、タービン２２が内周側排気通
路（内周スクロール）２２ｂ、外周側排気通路（外周ス
クロール）２２ｃと可変制御バルブ（第１バルブ）２４
を備えており、可変制御バルブの開度を制御してタービ
ン２２のタービン効率を可変とできる。図１において、
可変制御バルブ２４はタービン２２に形成された開口２
２ｄを開いており、内周側排気通路２２ｂにも外周側排
気通路２２ｃにも排気ガスが流れる。図示しないが、可
変制御バルブ２４が開口２２ｄを閉じると排気ガスは内
周側排気通路２２ｂのみを流れる。なお、可変制御バル
ブ２４が開口２２ｄの開度を連続的に可変制御すること
で、外周側排気通路２２ｃを流れる排気ガス量が可変制
御される。一方、排気管１３には、タービン２をバイパ
スするバイパス通路２５が接続されており、バイパス通
路２５中にはウェイストゲートバルブ（第２バルブ）２
６が配設されている。このウェイストゲートバルブ２６
もタービン２２の効率を可変とできる。
て図面を参照して説明する。図１に第１の実施形態とし
て示す可変ターボチャージャの制御装置において、エン
ジン１１は吸気管１２と排気管１３とを備えており、吸
気管１２中には可変ターボチャージャ２０のコンプレッ
サ２１が、排気管１３中には可変ターボチャージャ２０
のタービン２２がそれぞれ配設されている。コンプレッ
サ２１のコンプレッサロータ２１ａとタービン２２のタ
ービンロータ２２ａはシャフト２３によって連結されて
おり、排気管１３を流れる高温高圧の排気ガスによって
回転するタービンロータ２２ａを駆動源として、シャフ
ト２３を介してコンプレッサロータ２１ａを回転駆動す
る。可変ターボチャージャ２０を構成する一般的な構成
部品、例えばハウジングや軸受け、冷却機構は図１では
省略している。可変ターボチャージャの形式には様々な
ものがあるが、例えば特開２０００−１３０１７５号公
報にも開示されるように、タービン２２が内周側排気通
路（内周スクロール）２２ｂ、外周側排気通路（外周ス
クロール）２２ｃと可変制御バルブ（第１バルブ）２４
を備えており、可変制御バルブの開度を制御してタービ
ン２２のタービン効率を可変とできる。図１において、
可変制御バルブ２４はタービン２２に形成された開口２
２ｄを開いており、内周側排気通路２２ｂにも外周側排
気通路２２ｃにも排気ガスが流れる。図示しないが、可
変制御バルブ２４が開口２２ｄを閉じると排気ガスは内
周側排気通路２２ｂのみを流れる。なお、可変制御バル
ブ２４が開口２２ｄの開度を連続的に可変制御すること
で、外周側排気通路２２ｃを流れる排気ガス量が可変制
御される。一方、排気管１３には、タービン２をバイパ
スするバイパス通路２５が接続されており、バイパス通
路２５中にはウェイストゲートバルブ（第２バルブ）２
６が配設されている。このウェイストゲートバルブ２６
もタービン２２の効率を可変とできる。
【００１２】可変制御バルブ２４は弁体２４ａと弁体２
４ａを駆動する負圧アクチュエータ２４ｂを備え、同様
にウェイストゲートバルブ２６も弁体２６ａと弁体２６
ａを駆動する負圧アクチュエータ２６ｂを備えている。
アクチュエータ２４ｂおよび２６ｂは共に負圧によって
駆動制御されるもので、負圧の供給量は単一の負圧制御
バルブ２７によって制御される。負圧制御バルブ２７は
図示しないソレノイド機構を備えており、エンジン１１
やエンジン１１が搭載される自動車の諸条件に応じてエ
ンジン１１の要求過給圧が決まり、この要求過給圧に従
って制御装置２９がソレノイド機構の通電を制御する。
ソレノイド機構への通電は、単位時間あたりの通電時間
と非通電時間を図２に示す０％から１００％の間の任意
のデューティ比を適宜選択しながら行う。なお、エンジ
ン１１の吸気負圧を負圧源２８として利用できる。
４ａを駆動する負圧アクチュエータ２４ｂを備え、同様
にウェイストゲートバルブ２６も弁体２６ａと弁体２６
ａを駆動する負圧アクチュエータ２６ｂを備えている。
アクチュエータ２４ｂおよび２６ｂは共に負圧によって
駆動制御されるもので、負圧の供給量は単一の負圧制御
バルブ２７によって制御される。負圧制御バルブ２７は
図示しないソレノイド機構を備えており、エンジン１１
やエンジン１１が搭載される自動車の諸条件に応じてエ
ンジン１１の要求過給圧が決まり、この要求過給圧に従
って制御装置２９がソレノイド機構の通電を制御する。
ソレノイド機構への通電は、単位時間あたりの通電時間
と非通電時間を図２に示す０％から１００％の間の任意
のデューティ比を適宜選択しながら行う。なお、エンジ
ン１１の吸気負圧を負圧源２８として利用できる。
【００１３】負圧制御バルブが出力する負圧は、図2に
示すように、デューティ比１００％の時に最大値ｂをと
り、デューティ比０％の時に最小値０をとり、そしてあ
るｘ％の時にある中間値ａをとる。可変制御バルブ２４
のアクチュエータ２４ｂは、図示しないスプリングやダ
イアフラムの諸元を適宜設定して、図３に示すバルブ開
度特性を持っている。即ち、アクチュエータ２４ｂに印
加される負圧量が０からａまでの間は、可変制御バルブ
２４の開口２２ｄに対する開度は全開状態にある。そし
て、アクチュエータ２４ｂに印加される負圧量がａから
ｂまでの間（第２の出力負圧範囲）は、可変制御バルブ
２４の開口２２ｄに対する開度は全開（第２開度）状態
から比例的に全閉（第１開度）状態へと変化していく。
同様に、ウェイストゲートバルブ２６のアクチュエータ
２６ｂは、図示しないスプリングやダイアフラムの諸元
を適宜設定して、図４に示すバルブ開度特性を持ってい
る。即ち、アクチュエータ２６ｂに印加される負圧量が
０からａ（第１の出力負圧範囲）までの間は、ウェイス
トゲートバルブ２６の開度は全開状態から比例的に全閉
状態へと変化していく。そして、アクチュエータ２４ｂ
に印加される負圧量がａからｂまでの間は、ウェイスト
ゲートバルブ２４の開度は全閉状態のままとなる。
示すように、デューティ比１００％の時に最大値ｂをと
り、デューティ比０％の時に最小値０をとり、そしてあ
るｘ％の時にある中間値ａをとる。可変制御バルブ２４
のアクチュエータ２４ｂは、図示しないスプリングやダ
イアフラムの諸元を適宜設定して、図３に示すバルブ開
度特性を持っている。即ち、アクチュエータ２４ｂに印
加される負圧量が０からａまでの間は、可変制御バルブ
２４の開口２２ｄに対する開度は全開状態にある。そし
て、アクチュエータ２４ｂに印加される負圧量がａから
ｂまでの間（第２の出力負圧範囲）は、可変制御バルブ
２４の開口２２ｄに対する開度は全開（第２開度）状態
から比例的に全閉（第１開度）状態へと変化していく。
同様に、ウェイストゲートバルブ２６のアクチュエータ
２６ｂは、図示しないスプリングやダイアフラムの諸元
を適宜設定して、図４に示すバルブ開度特性を持ってい
る。即ち、アクチュエータ２６ｂに印加される負圧量が
０からａ（第１の出力負圧範囲）までの間は、ウェイス
トゲートバルブ２６の開度は全開状態から比例的に全閉
状態へと変化していく。そして、アクチュエータ２４ｂ
に印加される負圧量がａからｂまでの間は、ウェイスト
ゲートバルブ２４の開度は全閉状態のままとなる。
【００１４】以上の特性をもつ負圧制御バルブ２７、可
変制御バルブ２４およびウェイストゲートバルブ２６
を、図５に示すようにエンジン回転数に応じて制御する
ことで、可変ターボチャージャ２０は図６に示すタービ
ン効率のもとで運転される。つまり、負圧制御バルブ２
７のソレノイド機構への通電を、エンジン低速域ではデ
ューティ比１００％のもとで行い、中速域ではデューテ
ィ比を１００％からｘ％の範囲で可変して行い、そして
高速域ではデューティ比をｘ％から０％の範囲で可変し
て行う。従って、エンジン低速域では可変制御バルブ２
４及びウェイストゲートバルブ２６は共に全閉状態に保
たれ、中速域ではウェイストゲートバルブ２６を全閉状
態に保ったまま可変制御バルブ２４を全閉から全開の間
で可変制御し、そして高速域では可変制御バルブ２４を
全開に保ったままウェイストゲートバルブを全閉から全
開の間で可変制御する。
変制御バルブ２４およびウェイストゲートバルブ２６
を、図５に示すようにエンジン回転数に応じて制御する
ことで、可変ターボチャージャ２０は図６に示すタービ
ン効率のもとで運転される。つまり、負圧制御バルブ２
７のソレノイド機構への通電を、エンジン低速域ではデ
ューティ比１００％のもとで行い、中速域ではデューテ
ィ比を１００％からｘ％の範囲で可変して行い、そして
高速域ではデューティ比をｘ％から０％の範囲で可変し
て行う。従って、エンジン低速域では可変制御バルブ２
４及びウェイストゲートバルブ２６は共に全閉状態に保
たれ、中速域ではウェイストゲートバルブ２６を全閉状
態に保ったまま可変制御バルブ２４を全閉から全開の間
で可変制御し、そして高速域では可変制御バルブ２４を
全開に保ったままウェイストゲートバルブを全閉から全
開の間で可変制御する。
【００１５】このように第１の実施の形態では、単一の
負圧制御バルブ２７を使って２つの異なる作動特性をも
つ負圧制御アクチュエータ２４ｂ，２６ｂを制御してい
る。なお、図６において、点線部分は従来の制御を行っ
た場合を示しており、エンジンの中速域から高速域にお
いてタービン効率が下がって行くのに対し、本実施形態
では実線で示すようにエンジンの中速域から高速域にお
いてもタービン効率の低下が無いことが分かる。従っ
て、エンジン１１への可変ターボチャージャ２０による
過給をエンジンの回転数の全域において効率よく行うこ
とが可能となる。
負圧制御バルブ２７を使って２つの異なる作動特性をも
つ負圧制御アクチュエータ２４ｂ，２６ｂを制御してい
る。なお、図６において、点線部分は従来の制御を行っ
た場合を示しており、エンジンの中速域から高速域にお
いてタービン効率が下がって行くのに対し、本実施形態
では実線で示すようにエンジンの中速域から高速域にお
いてもタービン効率の低下が無いことが分かる。従っ
て、エンジン１１への可変ターボチャージャ２０による
過給をエンジンの回転数の全域において効率よく行うこ
とが可能となる。
【００１６】なお、上記した第１の実施の形態では、負
圧制御バルブが出力する負圧量がａを境として可変制御
バルブ２４とウェイストゲートバルブ２６の開度が切り
替わっており、両バルブ２４，２６が共に所定の開度を
持っている、いわゆる開度についてのオーバーラップが
ない。しかし、各バルブのスプリングやダイアフラムの
諸元を適宜設定することで、両バルブ２４，２６が共に
各々所定の開度をもって開度についてオーバーラップす
るようにしても良い。言い方を変えれば、上記の第1の
出力負圧範囲と第2の出力負圧範囲はオーバーラップす
ることができる。また、可変制御弁及びウェイストゲー
トバルブ２６を負圧制御バルブによって駆動制御した
が、例えばソレノイド式のアクチュエータなど駆動方式
は負圧式に限定するものではない。この他、上記した本
発明の実施の形態では、負圧制御バルブがデューティ制
御されるものだが、リニアにその出力負圧を可変とでき
れば、負圧制御バルブ自身の制御方法は問わない。
圧制御バルブが出力する負圧量がａを境として可変制御
バルブ２４とウェイストゲートバルブ２６の開度が切り
替わっており、両バルブ２４，２６が共に所定の開度を
持っている、いわゆる開度についてのオーバーラップが
ない。しかし、各バルブのスプリングやダイアフラムの
諸元を適宜設定することで、両バルブ２４，２６が共に
各々所定の開度をもって開度についてオーバーラップす
るようにしても良い。言い方を変えれば、上記の第1の
出力負圧範囲と第2の出力負圧範囲はオーバーラップす
ることができる。また、可変制御弁及びウェイストゲー
トバルブ２６を負圧制御バルブによって駆動制御した
が、例えばソレノイド式のアクチュエータなど駆動方式
は負圧式に限定するものではない。この他、上記した本
発明の実施の形態では、負圧制御バルブがデューティ制
御されるものだが、リニアにその出力負圧を可変とでき
れば、負圧制御バルブ自身の制御方法は問わない。
【００１７】以下に本発明の第２の実施の形態を説明す
るが、図７について図１と同一の部分には同じ番号・符
号を付すことで、それらの説明を省略する。図７におい
て、バイパス通路２５中に配設されたウェイストゲート
バルブ（第２バルブ）１２６は、タービン２２の効率を
可変とする。ウェイストゲートバルブ１２６は弁体１２
６ａと弁体１２６ａを駆動する正圧アクチュエータ１２
６ｂを備えている。アクチュエータ１２６ｂは正圧制御
バルブ１２７よって駆動制御されるもので、制御バルブ
１２７には吸気管１２のコンプレッサ２１よりも下流側
の位置１２８で取り出した吸気圧力が付与されている。
このように第２の実施の形態では、第１の実施の形態と
は異なり、各アクチュエータ２４ｂ，１２６ｂが異なる
制御バルブ２７，１２７によってそれぞれ駆動制御され
る。
るが、図７について図１と同一の部分には同じ番号・符
号を付すことで、それらの説明を省略する。図７におい
て、バイパス通路２５中に配設されたウェイストゲート
バルブ（第２バルブ）１２６は、タービン２２の効率を
可変とする。ウェイストゲートバルブ１２６は弁体１２
６ａと弁体１２６ａを駆動する正圧アクチュエータ１２
６ｂを備えている。アクチュエータ１２６ｂは正圧制御
バルブ１２７よって駆動制御されるもので、制御バルブ
１２７には吸気管１２のコンプレッサ２１よりも下流側
の位置１２８で取り出した吸気圧力が付与されている。
このように第２の実施の形態では、第１の実施の形態と
は異なり、各アクチュエータ２４ｂ，１２６ｂが異なる
制御バルブ２７，１２７によってそれぞれ駆動制御され
る。
【００１８】可変制御バルブ２４は第１の実施の形態と
同様に制御されるが、ウェイストゲートバルブ１２６は
図８に示すように、エンジン１１の低中速域では全閉
（第１開度）を保つが、高速域においては全開（第２開
度）となる。即ち、図９に示すフローチャートに基づい
て各バルブ２４，１２６が制御される。ステップＳ１に
おいてスタートし、ステップＳ２ではエンジン１１の回
転数や負荷の情報がＣＰＵ１２９に入力される。ステッ
プＳ３では入力された情報に基づいて可変制御バルブ２
４の開閉制御量を図示しないマップを参照して決定し、
対応するデューティ比に従って負圧制御バルブ２７を駆
動制御する。次いでステップＳ４では可変制御バルブ２
４の開度θが設定値よりも大きいか否かを判断する。開
度θは負圧制御バルブ２７のデューティ比と対応してい
るので、開度θに代えてこのデューティ比を設定値デュ
ーティ比よりも大きいか否かを判断してもよい。そし
て、ステップＳ４において開度θが設定値よりも大きく
なければ、ステップＳ６に進んでウェイストゲートバル
ブ１２６を全閉とするよう正圧制御バルブ１２７に所定
の信号を出力してステップＳ２に戻る。一方、ステップ
Ｓ４において開度θが設定値よりも大きければ、ステッ
プＳ５に進んでウェイストゲートバルブ１２６を全閉か
ら全開の間で可変開閉制御できるよう正圧制御バルブ１
２７に所定の信号を出力してステップＳ２に戻る。つま
り、正圧制御バルブ１２７が全開となり、エンジン１１
の給気管１２中の圧力（過給成分を含んだ圧力）がウェ
イストゲートバルブ１２６に付加される。バルブ１２６
はこの吸気管１２中の圧力に応じて全閉から全開の間で
変化する。図１０には各バルブ２７，１２７の状態を示
す。
同様に制御されるが、ウェイストゲートバルブ１２６は
図８に示すように、エンジン１１の低中速域では全閉
（第１開度）を保つが、高速域においては全開（第２開
度）となる。即ち、図９に示すフローチャートに基づい
て各バルブ２４，１２６が制御される。ステップＳ１に
おいてスタートし、ステップＳ２ではエンジン１１の回
転数や負荷の情報がＣＰＵ１２９に入力される。ステッ
プＳ３では入力された情報に基づいて可変制御バルブ２
４の開閉制御量を図示しないマップを参照して決定し、
対応するデューティ比に従って負圧制御バルブ２７を駆
動制御する。次いでステップＳ４では可変制御バルブ２
４の開度θが設定値よりも大きいか否かを判断する。開
度θは負圧制御バルブ２７のデューティ比と対応してい
るので、開度θに代えてこのデューティ比を設定値デュ
ーティ比よりも大きいか否かを判断してもよい。そし
て、ステップＳ４において開度θが設定値よりも大きく
なければ、ステップＳ６に進んでウェイストゲートバル
ブ１２６を全閉とするよう正圧制御バルブ１２７に所定
の信号を出力してステップＳ２に戻る。一方、ステップ
Ｓ４において開度θが設定値よりも大きければ、ステッ
プＳ５に進んでウェイストゲートバルブ１２６を全閉か
ら全開の間で可変開閉制御できるよう正圧制御バルブ１
２７に所定の信号を出力してステップＳ２に戻る。つま
り、正圧制御バルブ１２７が全開となり、エンジン１１
の給気管１２中の圧力（過給成分を含んだ圧力）がウェ
イストゲートバルブ１２６に付加される。バルブ１２６
はこの吸気管１２中の圧力に応じて全閉から全開の間で
変化する。図１０には各バルブ２７，１２７の状態を示
す。
【００１９】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、第１バルブと
第２バルブが異なったエンジン回転領域で作用させられ
るので、それぞれタービン効率を制御するのに都合の良
い領域で使い分けて、エンジン回転域の全域に渡ってタ
ービン効率を必要十分に保つことができる。
第２バルブが異なったエンジン回転領域で作用させられ
るので、それぞれタービン効率を制御するのに都合の良
い領域で使い分けて、エンジン回転域の全域に渡ってタ
ービン効率を必要十分に保つことができる。
【００２０】請求項２の発明によれば、第１及び第２バ
ルブを単一の負圧制御バルブで制御できるので、制御装
置が簡単な構成をとることができる。
ルブを単一の負圧制御バルブで制御できるので、制御装
置が簡単な構成をとることができる。
【００２１】請求項３の発明によれば、第１バルブと第
２バルブが異なったエンジンの中速域や高速域で作用さ
せられるので、エンジン回転域の全域に渡ってタービン
効率を必要十分に保つことができる。
２バルブが異なったエンジンの中速域や高速域で作用さ
せられるので、エンジン回転域の全域に渡ってタービン
効率を必要十分に保つことができる。
【００２２】請求項４の発明によれば、エンジンの低速
域では第１及び第２バルブがともに閉じているので、バ
イパス通路は閉じたまま内周スクロールのみを作用させ
て、可変ターボチャージャが必要十分なタービン効率を
得ることができ、中速域では第２バルブを全閉として第
１バルブを全閉から全開の間で可変制御したので、バイ
パス通路は閉じたまま内外周スクロールまたは外周スク
ロールのみを作用させて、可変ターボチャージャが必要
十分なタービン効率を得ることができ、高速域では第１
バルブを全開として第２バルブを全閉から全開の間で可
変制御したので、バイパス通路を開いて可変ターボチャ
ージャが必要十分なタービン効率を得ることができる。
域では第１及び第２バルブがともに閉じているので、バ
イパス通路は閉じたまま内周スクロールのみを作用させ
て、可変ターボチャージャが必要十分なタービン効率を
得ることができ、中速域では第２バルブを全閉として第
１バルブを全閉から全開の間で可変制御したので、バイ
パス通路は閉じたまま内外周スクロールまたは外周スク
ロールのみを作用させて、可変ターボチャージャが必要
十分なタービン効率を得ることができ、高速域では第１
バルブを全開として第２バルブを全閉から全開の間で可
変制御したので、バイパス通路を開いて可変ターボチャ
ージャが必要十分なタービン効率を得ることができる。
【００２３】請求項５の発明によれば、第１バルブと第
２バルブが異なったエンジンの中速域や高速域で作用さ
せられるので、エンジン回転域の全域に渡ってタービン
効率を必要十分に保つことができる。
２バルブが異なったエンジンの中速域や高速域で作用さ
せられるので、エンジン回転域の全域に渡ってタービン
効率を必要十分に保つことができる。
【００２４】請求項６の発明によれば、第１バルブの作
動領域と第２バルブの作動領域の切り換えを簡単な制御
で行うことができる。
動領域と第２バルブの作動領域の切り換えを簡単な制御
で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に従った可変ターボ
チャージャの制御装置の構成図である。
チャージャの制御装置の構成図である。
【図２】図１に示す負圧制御バルブの通電デューティ比
と出力負圧の関係を示すグラフである。
と出力負圧の関係を示すグラフである。
【図３】図１に示す可変制御バルブの印加負圧とバルブ
開度の関係を示すグラフである。
開度の関係を示すグラフである。
【図４】図１に示すウェイストゲートバルブの印加負圧
とバルブ開度の関係を示すグラフである。
とバルブ開度の関係を示すグラフである。
【図５】図１に示す可変ターボチャージャの制御装置の
制御状態を示す表である。
制御状態を示す表である。
【図６】図１に示す可変ターボチャージャの制御装置に
従って制御を行った時の、エンジン回転数とタービン効
率の関係を示すグラフである。
従って制御を行った時の、エンジン回転数とタービン効
率の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に従った可変ターボ
チャージャの制御装置の構成図である。
チャージャの制御装置の構成図である。
【図８】図７に示す可変ターボチャージャの制御装置の
制御状態を示す表である。
制御状態を示す表である。
【図９】図７に示す可変ターボチャージャの制御装置の
制御を示すフローチャートである。
制御を示すフローチャートである。
【図１０】図７に示す可変制御バルブ及びウェイストゲ
ートバルブのバルブ開度とエンジン回転数の関係を示す
グラフである。
ートバルブのバルブ開度とエンジン回転数の関係を示す
グラフである。
１１・・・エンジン １２・・・吸気管 １３・・・排気管 ２０・・・可変ターボチャージャ ２１・・・コンプレッサ ２２・・・タービン ２３・・・シャフト ２４・・・可変制御バルブ（第1バルブ） ２５・・・バイパス通路 ２６・・・ウェイストゲートバルブ（第２バルブ） １２６・・・ウェイストゲートバルブ（第２バルブ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ａ
Claims (7)
- 【請求項１】 エンジンの吸気管に挿入されたコンプレ
ッサと、エンジンの排気管に挿入されたタービンと、タ
ービン効率を可変とする第１バルブと、コンプレッサと
タービンとを連結するシャフトとを備えた可変ターボチ
ャージャにおいて、 エンジンの排気管にタービンをバイパスするバイパス通
路を設けると共にバイパス通路中に第２バルブを配設
し、 第１及び第２バルブを、それぞれ異なるエンジン回転域
において可変開閉制御することを特徴とする可変ターボ
チャージャの制御装置。 - 【請求項２】 第１及び第２バルブを単一の負圧制御バ
ルブによって開閉制御し、負圧制御バルブはその出力負
圧が可変とされるもので、負圧制御バルブの第１の出力
負圧範囲において第１バルブ及び第２バルブの一方の開
度が第２開度から第１開度の間の所定開度間で変化し、
負圧制御バルブの第２の出力負圧範囲において第１バル
ブ及び第２バルブの他方の開度が第２開度から第１開度
の間の所定開度間で変化することを特徴とする請求項1
記載の可変ターボチャージャの制御装置。 - 【請求項３】 エンジン回転の中速域では第２の出力負
圧範囲を適用し、高速域では第１の出力負圧範囲を適用
したことを特徴とする請求項２記載の可変ターボチャー
ジャの制御装置。 - 【請求項４】 タービンは第１バルブが閉じている時に
は内周スクロールのみが作用する内外周のスクロールを
持ち、第１バルブが開いていくと外周スクロールエンジ
ン回転の低速域では第１バルブ及び第２バルブを共に第
１開度とし、中速域では第２バルブを第１開度として第
１バルブを第１開度から第２開度の間で可変制御し、高
速域では第１バルブを第２開度として第２バルブを第１
開度から第２開度の間で可変制御したことを特徴とする
請求項１又は２に記載の可変ターボチャージャの制御装
置。 - 【請求項５】 エンジン回転の低速域では第1及び第2バ
ルブを共に第１開度とし、中速域では第2バルブを第１
開度としたまま第１バルブを第１開度から第２開度の間
で可変に開閉制御し、高速域では第１バルブを第２開度
としたまま第２バルブを第１開度から第２開度の間で可
変に開閉制御したことを特徴とする請求項１記載の可変
ターボチャージャの制御装置。 - 【請求項６】 第１バルブの開度を直接又は間接的に検
知し、その開度が第２開度に到達した際に第２バルブの
開閉制御を行うことを特徴とする請求項５記載の可変タ
ーボチャージャの制御装置。 - 【請求項７】 上記第１開度はバルブの全閉状態を、上
記第２開度はバルブの全閉以外の任意の開度状態を示す
ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載
の可変ターボチャージャの制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193070A JP2002054446A (ja) | 2000-05-31 | 2000-06-27 | 可変ターボチャージャの制御装置 |
| FR0107176A FR2809769A1 (fr) | 2000-05-31 | 2001-05-31 | Systeme de commande de turbocompresseur |
| DE10126596A DE10126596A1 (de) | 2000-05-31 | 2001-05-31 | Turbolader-Steuersystem |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-163099 | 2000-05-31 | ||
| JP2000163099 | 2000-05-31 | ||
| JP2000193070A JP2002054446A (ja) | 2000-05-31 | 2000-06-27 | 可変ターボチャージャの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002054446A true JP2002054446A (ja) | 2002-02-20 |
Family
ID=26593078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000193070A Pending JP2002054446A (ja) | 2000-05-31 | 2000-06-27 | 可変ターボチャージャの制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002054446A (ja) |
| DE (1) | DE10126596A1 (ja) |
| FR (1) | FR2809769A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006054044A1 (de) * | 2006-11-16 | 2008-05-21 | Volkswagen Ag | Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und variabler Turbinengeometrie sowie Verfahren zum Betreiben derselben |
| WO2018193532A1 (ja) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10250397A1 (de) * | 2002-10-29 | 2004-05-19 | Siemens Ag | Verfahren zur Ermittlung der Ventilstellung eines Ladedruckventils und zugehörige Vorrichtung |
| GB0426733D0 (en) | 2004-12-06 | 2005-01-12 | Imp College Innovations Ltd | Flow control device for a turbocharger |
| US7735320B2 (en) | 2006-08-29 | 2010-06-15 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Dual stage turbocharger control system |
| US9316147B2 (en) * | 2013-08-29 | 2016-04-19 | Ford Global Technologies, Llc | Determination of wastegate valve position |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE21728T1 (de) * | 1981-09-22 | 1986-09-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur aufladung von verbrennungsmotoren durch abgaslader mit variablem abgasschluckvermoegen und nach diesem verfahren arbeitender verbrennungsmotor. |
| JPS60182317A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-17 | Nissan Motor Co Ltd | 可変容量過給機付内燃機関 |
| EP0180917A3 (en) * | 1984-11-02 | 1987-09-16 | Hitachi, Ltd. | Exhaust gas turbine type supercharger |
| JP2000130175A (ja) * | 1998-10-28 | 2000-05-09 | Aisin Seiki Co Ltd | 可変容量ターボチャージャ |
-
2000
- 2000-06-27 JP JP2000193070A patent/JP2002054446A/ja active Pending
-
2001
- 2001-05-31 FR FR0107176A patent/FR2809769A1/fr not_active Withdrawn
- 2001-05-31 DE DE10126596A patent/DE10126596A1/de not_active Ceased
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006054044A1 (de) * | 2006-11-16 | 2008-05-21 | Volkswagen Ag | Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und variabler Turbinengeometrie sowie Verfahren zum Betreiben derselben |
| WO2018193532A1 (ja) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置 |
| CN110573710A (zh) * | 2017-04-19 | 2019-12-13 | 日产自动车株式会社 | 内燃机的控制方法以及内燃机的控制装置 |
| US10697360B2 (en) | 2017-04-19 | 2020-06-30 | Nissan Motor Co., Ltd. | Internal combustion engine control method and internal combustion engine control device |
| CN110573710B (zh) * | 2017-04-19 | 2021-01-01 | 日产自动车株式会社 | 内燃机的控制方法以及内燃机的控制装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10126596A1 (de) | 2001-12-13 |
| FR2809769A1 (fr) | 2001-12-07 |
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