JP2513496B2

JP2513496B2 - タ―ボチャ―ジャの制御装置

Info

Publication number: JP2513496B2
Application number: JP63164968A
Authority: JP
Inventors: 義秀前田; 俊克村松
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JPH0216331A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、車両に搭載されるターボチャージャの制
御装置に係り、詳しくはエンジン回転速度の全範囲にわ
たるターボチャージャの運転効率を改善できる制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

エンジンの低速減においても有効な過給を行なうため
に、低速用ターボチャージャを採用した場合は、このタ
ーボチャージャがエンジンの高速回転時に過回転となら
ないような対策が必要になる。そこで、ターボチャージ
ャのタービンに対して迂回するバイパス通路を設け、こ
のバイパス通路の流通断面積をウェイストゲートバルブ
により制御し、エンジンの高速回転域では、バイパス通
路を開いて、排気ガスをタービンに対して迂回させ、タ
ーボチャージャが過回転とならないようにしている。

従来のターボチャージャの制御装置（例：実開昭58−
70427号公報）では、圧力室をもつアクチュエータによ
りウェイストゲートバルブを操作するとともに、ターボ
チャージャのコンプレッサより下流のブースト圧を圧力
室へ導いている。これにより、設定エンジン回転速度未
満ではウェイストゲートバルブが全閉状態になり、さら
に、設定エンジン回転速度以上になると、圧力室の圧力
がばねに打ち勝って、ウェイストゲートバルブが全開状
態になり、ターボチャージャの過回転を防止している。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来のターボチャージャの制御装置では、
１個の設定エンジン回転速度によりウェイストゲートバ
ルブの開度が切り替わるのみであるので、エンジン回転
速度全体にわたるターボチャージャの運転効率が不十分
である。

この発明の目的は、ターボチャージャの過回転を回避
しつつ、エンジン回転速度の全範囲にわたるターボチャ
ージャの運転効率を向上できるターボチャージャの制御
装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明を、実施例に対応する図面の符号を使用して
説明する。

この発明の前提となるターボチャージャ（20）では、
吸気通路に配設されているコンプレッサ（22）と、排気
通路（18）に配設されコンプレッサ（22）と一体的に回
転するタービン（24）とを備える。

そして、この発明のターボチャージャ（20）の制御装
置は、タービン（24）が配設されている排気通路（18）
の部分に対して並列に接続されているバイパス通路（2
8）と、このバイパス通路（28）の流通断面積を制御す
るウェイストゲートバルブ（30）と、圧力室（36）をも
ちこの圧力室（36）の圧力の増大に応じてウェイストゲ
ートバルブ（30）の開度を増大させるアクチュエータ
（32）と、一方の側においてコンプレッサ（22）より下
流側の吸気通路（16）の個所へ接続されエンジン回転速
度の第１の所定値N1未満及び以上においてそれぞれ閉呼
び開となる開閉弁（52）と、第１の所定値N1より大きい
エンジン回転速度の第２の所定値N2未満及び以上におい
てそれぞれ開閉弁（52）の他方の側及び加圧空気源（4
2）側へアクチュエータ（32）の圧力室（36）を接続す
る切替弁（44）とを有している。

〔作用〕

エンジン回転速度の第１の所定値N1未満の領域では、
切替弁（44）はアクチュエータ（32）の圧力室（36）を
開閉弁（52）の他方の側へ接続し、開閉弁（52）は閉と
なっている。したがって、アクチュエータ（32）の圧力
室（36）は、ブースト圧及び加圧空気源（42）側の加圧
空気圧の両方の供給を断たれる。これにより、ウェイス
トゲートバルブ（30）は全閉状態に保持され、タービン
（24）は適切な回転速度で駆動され、吸気通路は、コン
プレッサ（22）により適切な過給圧に維持される。

エンジン回転速度が、上昇して、第１の所定値N1に達
すると、排気通路（18）の排気ガス流量は増大するが、
開閉弁（52）は開となる。これにより、アクチュエータ
（32）の圧力室（36）はブースト圧を供給され、ウェイ
ストゲートバルブ（30）は半開状態となり、排気ガスの
一部はバイパス通路（28）へ流れ、タービン（24）が過
回転状態になるのが防止される。

エンジン回転速度が、上昇して、第２の所定値N2に達
すると、排気通路（18）の排気ガス流量はさらに増大す
る。切替弁（44）はアクチュエータ（32）の圧力室（3
6）を加圧空気源（42）側へ接続し、アクチュエータ（3
2）の圧力室（36）は加圧空気源（42）側からの加圧空
気圧を供給される。これにより、ウェイストゲートバル
ブ（30）は全開状態となり、多大の排気ガスがバイパス
通路（28）へ流れ、タービン（24）が過回転状態になる
のが防止される。

〔実施例〕

以下、この発明を図面に実施例について説明する。

第１図はターボチャージャを装備するエンジン10の全
体の構成図である。エンジン10は、燃焼室12における燃
料の燃焼により往復動するピストン14を備え、吸気通路
16及び排気通路18が燃焼室12へ接続されている。ターボ
チャージャ20は、吸気通路16内に配設され吸入空気を加
圧するコンプレッサ22と、排気通路18内に配設され排気
ガスにより回転させられるタービン24と、両端部におい
てそれぞれコンプレッサ22及びタービン24を固定されタ
ービン24の回転をコンプレッサ22へ伝達する軸26とを有
している。バイパス通路28は、タービン24が配設されて
いる排気通路18の部分に対して並列に接続され、ウェイ
ストゲートバルブ30はバイパス通路28の流通断面積を制
御する。アクチュエータ32は、ダイヤフラム34により区
画されている圧力室36と、ダイヤフラム34を圧力室36の
方へ押圧する圧縮コイルばね38と、ダイヤフラム34の運
動によりウェイストゲートバルブ30を操作するロッド40
とを有している。エアタンク42は加圧された加圧空気を
貯蔵し、切換弁式の第１の電磁弁44は、管路48を介して
コンプレッサ22より下流の吸気通路16の個所へ、管路46
を介してエアタンク42へ、及び管路50を介して圧力室36
へ接続され、電気信号に関係して管路50へ管路48又は管
路46を選択的に接続する。開閉弁式の第２の電磁弁52
は、管路48に配設され、管路48を開閉する。減圧弁54
は、管路46に設けられ、エアタンク42内の加圧空気を減
圧して第１の電磁弁44へ導く。マイクロコンピュータ56
は、エンジン回転速度及びエンジン負荷等のデータを入
力され、これらデータに基づいて第１の電磁弁44及び第
２の電磁弁52へ制御信号を出力する。

第２図は第１図のターボチャージャ20の制御装置にお
けるエンジン回転速度とタービン回転速度との関係を示
している。第２図を参照して、実施例の作用について説
明する。

エンジン回転速度の第１の所定値N1（例えば1300r.p.
m.）未満の領域では、マイクロコンピュータ56からの制
御信号により、第１の電磁弁44は管路48を管路50へ接続
し、第２の電磁弁52は管路48を閉じている。これによ
り、アクチュエータ32の圧力室36はブースト圧及びエア
タンク42内の加圧空気の供給を断たれ、アクチュエータ
32においてダイヤフラム34は圧縮コイルばね38により圧
力室36の方へ変位し、ウェイストゲートバルブ30は全閉
状態に保持され、排気ガスは、バイパス通路28へ流れず
に、タービン24を駆動する。このエンジン回転速度領域
では、タービン24を駆動する排気ガスの流量は、エンジ
ン回転速度の増大に伴って、増大し、タービン回転速度
は、エンジン回転速度の上昇に連れて、上昇する。

エンジン回転速度がエンジン回転速度の第１の所定値
N1に達すると、マイクロコンピュータ56からの制御信号
により、第１の電磁弁44は管路48を管路50へ接続し、第
２の電磁弁52は管路48を開く。これにより、アクチュエ
ータ32の圧力室36はコンプレッサ22より下流のブースト
圧を供給され、アクチュエータ32においてダイヤフラム
34は圧縮コイルばね38に抗して反圧力室36の方へ少し戻
され、ウェイストゲートバルブ30は半開状態となり、排
気ガスの一部はバイパス通路28へ流れ、タービン回転速
度はエンジン回転速度の第１の所定値N1において低下す
る。エンジン回転速度の第１の所定値N1以上で第２の所
定値N2（例えば1700r.p.m.）未満の領域において、ター
ビン24を駆動する排気ガスの流量は、エンジン回転速度
の増大に伴って、増大し、タービン回転速度は、エンジ
ン回転速度の上昇に連れて、上昇する。

エンジン回転速度が第２の所定値N2に達すると、マイ
クロコンピュータ56からの制御信号により、第１の電磁
弁44は管路46を管路50へ接続する。これにより、アクチ
ュエータ32の圧力室36は減圧弁54及び第１の電磁弁44を
介してエアタンク42からの加圧空気を供給され、アクチ
ュエータ32においてダイヤフラム34は圧縮コイルばね38
に抗して反圧力室36の方へ十分に戻され、ウェイストゲ
ートバルブ30は全開状態となり、バイパス通路28へ流れ
る排気ガスの流量は増大し、タービン回転速度は低下す
る。エンジン回転速度が第２の所定値N2よりさらに上昇
すると、タービン24を駆動する排気ガスの流量は増大
し、タービン回転速度は、エンジン回転速度の上昇に連
れて、上昇する。

第２図において破線は、第１図の第２の電磁弁52を省
略した場合のエンジン回転速度とタービン回転速度との
関係を示している。エンジン回転速度の第１の所定値N1
未満の場合も圧力室36へブースト圧を供給するようにし
て、ターボチャージャ20を運転させたときは、半開状態
のウェイストゲートバルブ30を介して排気ガスがバイパ
ス通路28を介して逃げてしまい、タービン回転速度が十
分に上がらず、過給の効果が得られない。

なお、図示の実施例では、第２の電磁弁52は管路48に
配設されているが、第２の電磁弁52は、管路50に配設さ
れて、マイクロコンピュータ56からの制御信号によりエ
ンジン回転速度の第１の所定値N1未満及び以上において
それぞれ管路50を閉及び開になるようにされてもよい。

〔発明の効果〕

この発明では、ウェイストゲートバルブを操作するア
クチュエータの圧力室は、エンジン回転速度の上昇に伴
って、コンプレッサより下流のブースト圧及び加圧空気
源側の加圧空気圧の両方を断たれた状態、コンプレッサ
より下流のブースト圧のみを供給される状態、並びに加
圧空気源側の加圧空気圧を供給される状態に、順次切り
替えられ、ターボチャージャは、全エンジン回転速度に
わたり、許容値以下でかつ許容値に十分に近い回転速度
で駆動される。したがって、ターボチャージャの過回転
を防止しつつ、エンジン回転速度の低、中、及び高の各
領域においてターボチャージャを効率良く運転できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例に関し、第１図はターボチャー
ジャを装備するエンジンの全体の構成図、第２図は第１
図のターボチャージャの制御装置におけるエンジン回転
速度とタービン回転速度との関係を示すグラフである。 16……吸気通路、18……排気通路、20……ターボチャー
ジャ、22……コンプレッサ、24……タービン、28……バ
イパス通路、30……ウェイストゲートバルブ、32……ア
クチュエータ、36……圧力室、42……エアタンク加圧空
気源、44……第１の電磁弁（切替弁）、52……第２の電
磁弁（開閉弁）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気通路に配設されているコンプレッサ
（22）と、排気通路（18）に配設され前記コンプレッサ
（22）と一体的に回転するタービン（24）とを備えるタ
ーボチャージャ（20）において、前記タービン（24）が配設されている前記排気通路（1
8）の部分に対して並列に接続されているバイパス通路
（28）と、このバイパス通路（28）の流通断面積を制御
するウェイストゲートバルブ（30）と、圧力室（36）を
もちこの圧力室（36）の圧力の増大に応じて前記ウェイ
ストゲートバルブ（30）の開度を増大させるアクチュエ
ータ（32）と、一方の側において前記コンプレッサ（2
2）より下流側の吸気通路（16）の個所へ接続されエン
ジン回転速度の第１の所定値N1未満及び以上においてそ
れぞれ閉及び開となる開閉弁（52）と、第１の所定値N1
より大きいエンジン回転速度の第２の所定値N2未満及び
以上においてそれぞれ前記開閉弁（52）の他方の側及び
加圧空気源（42）側へ前記アクチュエータ（32）の前記
圧力室（36）を接続する切替弁（44）とを有しているこ
とを特徴とするターボチャージャの制御装置。