JP2013544331A - ターボチャージャシステム、ターボチャージャ装置の動作方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2010年11月19日に出願された米国仮特許出願第61/415,641号に基づいて、35U.S.C.119(e)による優先権を主張する。明細書、特許請求の範囲および図面を含むその参照される優先権書類(前記仮特許出願)の全開示内容は、参照によって本出願に援用される。
本発明は、また、第1のオイル回路P1と第2のオイル回路P2を有する内燃機関100に結合しているターボチャージャ装置25の動作方法に関する。この実施形態での方法は、図5で示すように、内燃機関100に取り付けられている複数のセンサ24、26、102、104、105、106から、複数のエンジン運転パラメータを検知するという第1のステップ(ステップ120)を含む。検知されるエンジン運転パラメータは、エンジン速度、ターボチャージャ回転速度、インテークマニホールド圧、エンジン温度、油圧および排気背圧を、必要に応じて他の所望のパラメータと同様に、含んでもよい。
本発明のわずかに変更された第2の実施形態は、図1Bで示されている。図1Bの実施形態は、通常、ここで特に異なると記載したものを除いて、第1の実施形態で上記されたものと同様である。第2の実施形態において、ベアリングアセンブリ58、59に予備負荷を付与する油圧のレベルは、車両内に配置され、車両のドライバまたはオペレータによって手動で操作される手動制御弁27によって制御される。手動制御弁27は、第1、第2のオイル回路P1、P2の各々に関して独立に制御をしてもよい。また、圧力計またはその表示は、エンジンコンパートメント内に提供され、オイル回路P1、P2の各々内の瞬間圧力を示してもよい。
本発明のわずかに変更された第3の実施形態は、図1Cで示されている。図1Cの実施形態は、通常、ここで特に異なると記載したものを除いて、第1の実施形態で上記されたものと同様である。第3の実施形態において、第1のオイル回路P1は、第1、第2のオイル供給回路の各々に、一つのオイル源からオイルを供給する。そして、中央ハウジングの中心オイル通路へ供給される圧力は、分岐点29の下流に備えられるコンピュータ制御の圧力制御弁28によってさらに制御されるようにしてもよい。
本発明は、従来のシステムと比較して、第1、第2のベアリングアセンブリに予備負荷を付与するためのオイルが従来よりも少なくて済む点で、有利である。第1、第2のベアリングアセンブリに別々に予備負荷を付与するためにオイル供給が行われてもよい。ベアリングアセンブリに付与される圧力は、独立に、そして、選択的に制御されるので、ベアリングの予備負荷付与についてより良い制御が可能である。また、ベアリングアセンブリの予備負荷付与は、要望通り、低エンジン速度で減少可能である。さらに、ベアリングアセンブリの予備負荷付与は、ターボチャージャの速度の上限が異なる複数の種類の車両(例えば、トラックの80,000〜90,000rpm、車の150,000〜160,000rpm)のために、調節可能である。
Claims (21)
- ターボチャージャシステムであって、
電子制御ユニットと、
第1の圧力レベルのオイルを供給するように動作可能な第1のオイル回路と、
前記第1の圧力レベルと異なる第2の圧力レベルのオイルを供給するように動作可能で、前記電子制御ユニットによって制御される第2のオイル回路と、
ターボチャージャ装置と、を含み、
前記ターボチャージャ装置は、
中央ハウジングの中を貫通するように形成された中空の中央孔、および、前記中央ハウジングの中に形成された第1、第2および第3のオイル伝達経路を有し、前記第1、第2のオイル伝達経路が前記第2のオイル回路と連通する、前記中央ハウジングと、
前記中央ハウジングの内部にはめこまれ、内部に形成された第1の座部を有する第1の端部と、内部に形成された第2の座部を有する第2の端部と、前記第1の端部と前記第2の端部の間に配置された中心部と、を備える第1の円筒形スリーブと、
前記第1の座部の内部にはめこまれている第1のディスク部材であって、その内部を貫通するように形成された第1の流体供給通路を有し、前記第1の流体供給通路は、前記中央ハウジングの前記第1のオイル伝達経路と連通していて、前記第2のオイル回路からオイルが流入するように構成および配置されている、前記第1のディスク部材と、
前記第1のディスク部材の隣の前記第1の座部の内部にはめこまれ、前記第1の流体供給通路からオイルが流入する第1のベアリングアセンブリと、
前記第2の座部の内部にはめこまれている第2のディスク部材であって、その内部を貫通して形成される第2の流体供給通路を有し、前記第2の流体供給通路は、前記中央ハウジングの前記第2のオイル伝達経路と連通していて、前記第2のオイル回路からオイルが流入するように構成および配置されている、前記第2のディスク部材と、
前記第2のディスク部材の隣の前記第2の座部の内部にはめこまれ、前記第2の流体供給通路からオイルが流入する第2のベアリングアセンブリと、
前記第1の円筒形スリーブの内部にはめこまれ、前記第1の円筒形スリーブと同軸になっている第2の円筒形スリーブであって、前記第1、前記第2のディスク部材が、内部の前記第2の円筒形スリーブのそれぞれの対応する端部を収容する、前記第2の円筒形スリーブと、
前記中央ハウジングの中央孔と前記第2の円筒形スリーブを通って延設されたシャフト部と、前記シャフト部の第1の端部に取り付けられた吸気タービンと、前記シャフト部の第2の端部に取り付けられた排気タービンと、を含むタービン部材と、を備え、
前記第2のオイル回路は、前記電子制御ユニットによって動作可能であり、前記第1、前記第2のベアリングアセンブリに対して、油圧を選択的に付与し、付与される油圧は可変である
ことを特徴とするターボチャージャシステム。 - さらに、エンジン速度センサ、冷却剤温度センサおよびインテークマニホールド圧センサが、前記エンジン上にそれぞれ設置され、動作可能であり、
前記電子制御ユニットは、前記第2のオイル回路の動作を制御し、前記エンジン速度センサ、前記冷却剤温度センサおよび前記インテークマニホールド圧センサから受け取った入力に基づいて、所望のオイル圧を実現する
ことを特徴とする請求項1に記載のターボチャージャシステム。 - 前記電子制御ユニットは、
減少させた予備負荷が、低エンジン速度で前記第1、第2のベアリングアセンブリに対して付与され、
増大させた予備負荷が、高エンジン速度で前記第1、第2のベアリングアセンブリに対して付与されるように、前記第2のオイル回路を制御する
ことを特徴とする請求項2に記載のターボチャージャシステム。 - 前記第2のオイル回路は、前記第1のオイル回路とは独立に制御される
ことを特徴とする請求項1に記載のターボチャージャシステム。 - 前記第1、前記第2のディスク部材の間の前記第1の円筒形スリーブの中心部内に配置され、前記第2の円筒形スリーブを囲むバネを含んでいる
ことを特徴とする請求項1に記載のターボチャージャシステム。 - 前記第2のオイル回路には、前記エンジンのオイルパンとは異なるオイル源からオイルが流入する
ことを特徴とする請求項1に記載のターボチャージャシステム。 - さらに、前記第1、前記第2のオイル伝達経路と連携して動作可能なオイル圧センサを備え、
前記電子制御ユニットは、前記オイル圧センサからの入力を受け取り、さらに、前記第2のオイル回路の動作を制御して、前記第1、前記第2のベアリングアセンブリに付与されるオイル圧を調整し、少なくとも前記オイル圧センサから受け取った入力に基づいて、所望の予備負荷を付与する
ことを特徴とする請求項1に記載のターボチャージャシステム。 - 内燃機関用のターボチャージャシステムであって、
前記ターボチャージャシステムは、前記内燃機関に結合して動作するターボチャージャ装置を備え、
前記ターボチャージャ装置は、
中央ハウジングの中を貫通するように形成された中空の中央孔、および、前記中央ハウジングの中に形成された第1、第2および第3のオイル伝達経路を有する、延設された中央ハウジングと、
前記延設された中央ハウジングの中央孔を通って延設されたシャフト部を有するタービン部材であって、前記シャフト部の第1の端部に取り付けられた吸気タービンと、前記シャフト部の第2の端部に取り付けられた排気タービンと、を含む前記タービン部材と、
第1のベアリングアセンブリと第2のベアリングアセンブリであって、それぞれが前記タービン部材を動作可能に支持し、前記第1のベアリングアセンブリと前記第2のベアリングアセンブリは互いから軸方向に離れ、前記第1のベアリングアセンブリは前記第1のオイル伝達経路に接続し、前記第2のベアリングアセンブリは前記第2のオイル伝達経路に接続する、前記第1のベアリングアセンブリと前記第2のベアリングアセンブリと、
電子制御ユニットと、
前記第3のオイル伝達経路と接続し、第1の圧力レベルのオイルを前記ターボチャージャ装置に供給するように動作可能な第1のオイル回路と、
前記第1のオイル伝達経路および前記第3のオイル伝達経路のそれぞれと接続し、前記第1の圧力レベルと同じか異なるかのいずれかである第2の圧力レベルのオイルを供給するように動作可能な第2のオイル回路と、
前記内燃機関上に設置された動作可能な複数のセンサと、を備え、
運転中、前記電子制御ユニットは、少なくとも前記内燃機関上に設置された複数の動作可能なセンサから受け取った入力に基づいて、前記第2のオイル回路の動作を制御するように動作可能で、前記第1のベアリングアセンブリと前記第2のベアリングアセンブリの所望の予備負荷を付与する
ことを特徴とするターボチャージャシステム。 - 前記複数のセンサは、エンジン速度センサ、冷却剤温度センサおよびインテークマニホールド圧センサである
ことを特徴とする請求項8に記載のターボチャージャシステム。 - 前記電子制御ユニットは、
減少させた予備負荷が、低エンジン速度で前記第1、第2のベアリングアセンブリに対して付与され、
増大させた予備負荷が、高エンジン速度で前記第1、第2のベアリングアセンブリに対して付与されるように、前記第2のオイル回路を制御する
ことを特徴とする請求項9に記載のターボチャージャシステム。 - 前記第2のオイル回路は、前記第1のオイル回路とは分離されている
ことを特徴とする請求項8に記載のターボチャージャシステム。 - 前記第1のオイル回路と前記第2のオイル回路のそれぞれには、前記エンジンのオイルパン内に保管されたオイルが流入する
ことを特徴とする請求項8に記載のターボチャージャシステム。 - 前記第3のオイル伝達経路は、前記第1のオイル伝達経路と第2のオイル伝達経路の間に配置されている
ことを特徴とする請求項8に記載のターボチャージャシステム。 - さらに、前記第1、前記第2のオイル伝達経路と連携して動作可能なオイル圧センサを備え、
前記電子制御ユニットは、前記オイル圧センサからの入力を受け取り、さらに、前記第2のオイル回路の動作を制御して、前記第1、前記第2のベアリングアセンブリに付与されるオイル圧を調整し、少なくとも前記オイル圧センサから受け取った入力に基づいて、所望の予備負荷を付与する
ことを特徴とする請求項8に記載のターボチャージャシステム。 - 第1のオイル回路と第2のオイル回路を有する内燃機関に結合しているターボチャージャ装置の動作方法であって、
前記ターボチャージャ装置は、一対の軸方向に離れたベアリングアセンブリを有しており、
前記動作方法は、
a)内燃機関に取り付けられている複数のセンサから、複数のエンジン運転パラメータを検知し、
b)前記第1のオイル回路から第1の圧力レベルのオイルを前記ターボチャージャ装置に供給し、
c)前記検知されたエンジン運転パラメータに基づいて、前記電子制御ユニットによって前記内燃機関用の前記第2のオイル回路の動作を制御し、
d)前記第2のオイル回路の動作によって、前記一対のベアリングアセンブリに油圧予備負荷を可変に付与し、前記第2のオイル回路からのオイルは、前記第1の圧力レベルと同じか異なるかのいずれかである第2の圧力レベルで供給される
ことを特徴とするターボチャージャ装置の動作方法。 - 前記検知されるエンジン運転パラメータは、エンジン速度、インテークマニホールド圧、エンジン温度、排気背圧を含む
ことを特徴とする請求項15に記載のターボチャージャ装置の動作方法。 - 前記電子制御ユニットは、
減少させた予備負荷が、低エンジン速度で前記一対のベアリングアセンブリに対して付与され、
増大させた予備負荷が、高エンジン速度で前記一対のベアリングアセンブリに対して付与されるように、前記第2のオイル回路を制御する
ことを特徴とする請求項16に記載のターボチャージャ装置の動作方法。 - 前記第2のオイル回路は、前記第1のオイル回路とは分離されている
ことを特徴とする請求項15に記載のターボチャージャ装置の動作方法。 - 前記第1のオイル回路と前記第2のオイル回路のそれぞれには、前記エンジンのオイルパン内に保管されたオイルが流入する
ことを特徴とする請求項15に記載のターボチャージャ装置の動作方法。 - 前記第2のオイル回路には、前記エンジンのオイルパンとは異なるオイル源からオイルが流入する
ことを特徴とする請求項15に記載のターボチャージャ装置の動作方法。 - 前記電子制御ユニットは、前記第1、前記第2のオイル伝達経路と連携して動作可能なオイル圧センサからの入力を受け取り、さらに、前記第2のオイル回路の動作を制御して、前記第1、前記第2のベアリングアセンブリに付与されるオイル圧を調整し、少なくとも前記オイル圧センサから受け取った入力に基づいて、所望の予備負荷を付与する
ことを特徴とする請求項15に記載のターボチャージャ装置の動作方法。
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