JP2770480B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
内燃機関の吸気装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、更に詳細に
は、内燃機関の燃焼温度が低いと排気ガス中の有害成
分、特にパティキュレート中の可溶成分濃度が増加する
ことを防止した内燃機関の吸気装置に関するものであ
る。
は、内燃機関の燃焼温度が低いと排気ガス中の有害成
分、特にパティキュレート中の可溶成分濃度が増加する
ことを防止した内燃機関の吸気装置に関するものであ
る。
従来、内燃機関の出力を向上させるために、ターボ過
給機を使用して吸気の充填効率を高めることは、例えば
特開昭61−207827号公報などによって知られている。
給機を使用して吸気の充填効率を高めることは、例えば
特開昭61−207827号公報などによって知られている。
ところで、ターボ過給機で吸気を加圧すると温度が上
昇するので吸入通気（以下吸気という）の充填効率を低
下させるという問題があり、インタークーラを設けて加
圧した吸気を冷却することが従来から行われている。こ
のインタークーラーを有するターボ過給内燃機関は吸気
温度が低い冷間時にはインタークーラーをバイパスさせ
て直接加圧した吸気を内燃機関に送り、また吸気温度が
設定値以上となると吸気通路をインタークーラー側に切
り換えるように制御することが従来から行われている。
昇するので吸入通気（以下吸気という）の充填効率を低
下させるという問題があり、インタークーラを設けて加
圧した吸気を冷却することが従来から行われている。こ
のインタークーラーを有するターボ過給内燃機関は吸気
温度が低い冷間時にはインタークーラーをバイパスさせ
て直接加圧した吸気を内燃機関に送り、また吸気温度が
設定値以上となると吸気通路をインタークーラー側に切
り換えるように制御することが従来から行われている。
なお、前記公報の先行技術は、低速回転におけるトル
クを向上させるためにタービンのノズルを絞ると高速回
転の際に過給圧が高くなり過ぎるので、タービンのノズ
ルベーンの開度を可変にした可変容量型ターボ過給機を
使用し、過給圧が設定値以上の過給圧とならないように
制御することに関するものである。
クを向上させるためにタービンのノズルを絞ると高速回
転の際に過給圧が高くなり過ぎるので、タービンのノズ
ルベーンの開度を可変にした可変容量型ターボ過給機を
使用し、過給圧が設定値以上の過給圧とならないように
制御することに関するものである。
ところで、従来のインタークーラー付きターボ過給内
燃機関は、前記説明のとおり大気温度が低いときにイン
タークーラーをバイパスさせて過給機のコンプレッサに
よる加圧で積極的に吸気を温めるようにしたものであ
る。
燃機関は、前記説明のとおり大気温度が低いときにイン
タークーラーをバイパスさせて過給機のコンプレッサに
よる加圧で積極的に吸気を温めるようにしたものであ
る。
ところで、内燃機関の燃焼温度を高くすると排気ガス
中の有害成分含有量、特にパティキュレート中の可溶成
分（以下SOF分という）を低くすることができる。した
がって、大気温度が常温のときにもインタークーラーを
バイパスさせて吸気温度を高く設定することが考えられ
るが、このようにすると充填効率が悪化して内燃機関の
出力が低下したり、スモークが増大するなどの欠点が生
じる。
中の有害成分含有量、特にパティキュレート中の可溶成
分（以下SOF分という）を低くすることができる。した
がって、大気温度が常温のときにもインタークーラーを
バイパスさせて吸気温度を高く設定することが考えられ
るが、このようにすると充填効率が悪化して内燃機関の
出力が低下したり、スモークが増大するなどの欠点が生
じる。
本発明は、以上の問題に着目して成されたものであ
り、内燃機関の燃焼温度を適性に保ち、排気ガス中の有
害成分含有量、特にパティキュレート中のSOF分を低減
させ、しかも温度を高めたために吸気の充填効率が低下
することを防止した内燃機関の吸気装置を提供すること
を目的としている。
り、内燃機関の燃焼温度を適性に保ち、排気ガス中の有
害成分含有量、特にパティキュレート中のSOF分を低減
させ、しかも温度を高めたために吸気の充填効率が低下
することを防止した内燃機関の吸気装置を提供すること
を目的としている。
以上の目的を達成するための本発明の内燃機関の吸気
装置の構成は、内燃機関に可変容量型ターボ過給機を取
付け、前記内燃機関の吸気ポートと前記ターボ過給機の
コンプレッサとの間に、吸気冷却用のインタークーラー
と、このインタークーラーのバイパス通路とを切り換え
可能に取付け、過給吸気の温度センサと、前記内燃機関
の負荷センサ及び回転速度センサとを取付け、前記各セ
ンサの検出値が設定温度以上で、前記内燃機関の負荷が
低中負荷領域、且つ回転速度が中高速回転速度領域の値
であると、前記バイパス通路を開く信号と、前記ターボ
過給機の容量を絞る信号とを出力する制御装置を設けた
ものである。
装置の構成は、内燃機関に可変容量型ターボ過給機を取
付け、前記内燃機関の吸気ポートと前記ターボ過給機の
コンプレッサとの間に、吸気冷却用のインタークーラー
と、このインタークーラーのバイパス通路とを切り換え
可能に取付け、過給吸気の温度センサと、前記内燃機関
の負荷センサ及び回転速度センサとを取付け、前記各セ
ンサの検出値が設定温度以上で、前記内燃機関の負荷が
低中負荷領域、且つ回転速度が中高速回転速度領域の値
であると、前記バイパス通路を開く信号と、前記ターボ
過給機の容量を絞る信号とを出力する制御装置を設けた
ものである。
前記回転速度センサ、負荷センサ及び温度センサは、
従来から使用されるものを適宜使用することができる。
また前記インナークーラー側吸気通路とバイパス通路と
の切り換えは、３方弁によってもよいが、バイパス通路
に弁を設け、流路抵抗を利用して切り換えるようにして
もよい。また、前記弁の開度を調節して中間開度を与え
るようにして、吸気温度を細かく制御可能にすることも
できる。
従来から使用されるものを適宜使用することができる。
また前記インナークーラー側吸気通路とバイパス通路と
の切り換えは、３方弁によってもよいが、バイパス通路
に弁を設け、流路抵抗を利用して切り換えるようにして
もよい。また、前記弁の開度を調節して中間開度を与え
るようにして、吸気温度を細かく制御可能にすることも
できる。
本発明を実施するに際し、従来の制御、即ち吸気温度
が低い場合にインタークーラーをバイパスさせる従来の
制御や、過給圧が設定値以上になった場合に可変容量型
過給機の容量を絞る従来の制御など、インタークーラー
を有する可変容量画ターボ過給機付き内燃機関の運転に
必要とする制御手段を併用することができる。
が低い場合にインタークーラーをバイパスさせる従来の
制御や、過給圧が設定値以上になった場合に可変容量型
過給機の容量を絞る従来の制御など、インタークーラー
を有する可変容量画ターボ過給機付き内燃機関の運転に
必要とする制御手段を併用することができる。
以下添付の図面を対照して実施例により本発明を具体
的に説明する。
的に説明する。
第１図は、ノズルベーン開度を２段階に切り換える可
変容量型ターボ過給機を使用した第１実施例の内燃機関
の吸気装置の概要説明図である。図において、内燃機関
１の排気マニホルド２には可変容量型のターボ過給機４
のタービン６を接続しており、このターボ過給機４のコ
ンプレッサ８の吐出側に接続した吸気通路10は、途中に
インタークーラー12を介装して内燃機関１の吸気マニホ
ルド13（吸気ポートを省略記載している）に接続してい
る。そして吸気通路10にインタークーラー12をバイパス
するバイパス通路14を設け、このバイパス通路14に開閉
弁14から成る切換弁16を介装した。
変容量型ターボ過給機を使用した第１実施例の内燃機関
の吸気装置の概要説明図である。図において、内燃機関
１の排気マニホルド２には可変容量型のターボ過給機４
のタービン６を接続しており、このターボ過給機４のコ
ンプレッサ８の吐出側に接続した吸気通路10は、途中に
インタークーラー12を介装して内燃機関１の吸気マニホ
ルド13（吸気ポートを省略記載している）に接続してい
る。そして吸気通路10にインタークーラー12をバイパス
するバイパス通路14を設け、このバイパス通路14に開閉
弁14から成る切換弁16を介装した。
次に第２図及び第３図によって本実施例に使用した可
変容量型ラーボ過給機４の容量調節手段について説明す
る。図において、ノズルベーン17は、タービンハウジン
グ18内のノズル部20に配置されて、このノズル部20から
羽根車22に吹き出す排気ガス流速を調節するものであ
る。ノズルベーン17の開度を調節する回転軸23は、ター
ビンハウジング18に設けた軸受を兼ねる貫通穴24に軸支
され、他方の端部がハウジング25内に設けた制御レバー
26に固定されている。制御レバー26の自由端28は制御リ
ング30に設けた凹部321に係合している。制御リング30
を回転制御する駆動レバー341は、自由端側が制御リン
グ30に設けた凹部322に係合しており、他端がハウジン
グ25に軸支された回転軸36によってハウジング25の外に
配置された駆動レバー342と一体的をなす構造をしてい
る。
変容量型ラーボ過給機４の容量調節手段について説明す
る。図において、ノズルベーン17は、タービンハウジン
グ18内のノズル部20に配置されて、このノズル部20から
羽根車22に吹き出す排気ガス流速を調節するものであ
る。ノズルベーン17の開度を調節する回転軸23は、ター
ビンハウジング18に設けた軸受を兼ねる貫通穴24に軸支
され、他方の端部がハウジング25内に設けた制御レバー
26に固定されている。制御レバー26の自由端28は制御リ
ング30に設けた凹部321に係合している。制御リング30
を回転制御する駆動レバー341は、自由端側が制御リン
グ30に設けた凹部322に係合しており、他端がハウジン
グ25に軸支された回転軸36によってハウジング25の外に
配置された駆動レバー342と一体的をなす構造をしてい
る。
いま駆動レバー342を回転させると、駆動レバー341が
制御リング30を介して制御レバー26に固定したノズルベ
ーン18を回転させ、ノズル部20の開口面積変更してター
ボ過給機の容量を変化させることができる。
制御リング30を介して制御レバー26に固定したノズルベ
ーン18を回転させ、ノズル部20の開口面積変更してター
ボ過給機の容量を変化させることができる。
制御装置38は、図示しないマイクロコンピュータを内
蔵しており、吸気マニホルド13に取付けた吸気温度セン
サ40及び吸気圧センサ42の検出信号と、内燃機関１に取
付けた回転速度センサ44及び負荷センサ46とが検出した
信号が与えられ、演算処理した制御信号を切換弁16のア
クチュエータ64と駆動レバー342のアクチュエータ50と
に与える。前記各センサ40,42,44,46は、図示しないマ
イクロコンピュータに入力可能の信号を出力するセンサ
であれば従来から使用されるいずれのセンサも使用する
ことができる。
蔵しており、吸気マニホルド13に取付けた吸気温度セン
サ40及び吸気圧センサ42の検出信号と、内燃機関１に取
付けた回転速度センサ44及び負荷センサ46とが検出した
信号が与えられ、演算処理した制御信号を切換弁16のア
クチュエータ64と駆動レバー342のアクチュエータ50と
に与える。前記各センサ40,42,44,46は、図示しないマ
イクロコンピュータに入力可能の信号を出力するセンサ
であれば従来から使用されるいずれのセンサも使用する
ことができる。
以下に示す第１表によって本実施例の制御パターンを
説明する。第１表に示す制御パターンは、制御制御装置
38の前記マイクロコンピュータに記憶させた本実施例の
制御パターンを示すものであり、第１表の太線で囲んだ
領域が本実施例の制御対象領域である。本実施例におい
ては、吸気温度が設定値以上であり本来インタークーラ
ー12側に吸気通路10を切り換える場合でも、これに優先
して第１表の制御を行うようにしたものである。
説明する。第１表に示す制御パターンは、制御制御装置
38の前記マイクロコンピュータに記憶させた本実施例の
制御パターンを示すものであり、第１表の太線で囲んだ
領域が本実施例の制御対象領域である。本実施例におい
ては、吸気温度が設定値以上であり本来インタークーラ
ー12側に吸気通路10を切り換える場合でも、これに優先
して第１表の制御を行うようにしたものである。
第３図は、温度センサ40の設定温度が吸気通路10をイ
ンタクーラ12側に切り換える温度を検出した場合に、回
転速度センサ44の検出値が中高回転速度であることを示
し、また負荷センサ46の検出値が低中負荷領域であるこ
とを示す場合の吸気の流れの制御状態を示す。制御の詳
細を省略するが本実施例では、前記過給圧センサ42は検
出信号を制御装置38に与え、常時過給圧を監視し、ノズ
ルベーン17を絞ったために過給圧が上昇し過ぎた場合に
開放して過給圧を低下させることに使用する。
ンタクーラ12側に切り換える温度を検出した場合に、回
転速度センサ44の検出値が中高回転速度であることを示
し、また負荷センサ46の検出値が低中負荷領域であるこ
とを示す場合の吸気の流れの制御状態を示す。制御の詳
細を省略するが本実施例では、前記過給圧センサ42は検
出信号を制御装置38に与え、常時過給圧を監視し、ノズ
ルベーン17を絞ったために過給圧が上昇し過ぎた場合に
開放して過給圧を低下させることに使用する。
次に第２図及び第３図で示した可変ノズルベーン17を
３段に段制御可能にした第２実施例について説明する。
第５図は、第２実施例の吸気装置の構成の概要説明図で
ある。図において、第１図と同様の部材には同じ記号を
付して説明を省略する。
３段に段制御可能にした第２実施例について説明する。
第５図は、第２実施例の吸気装置の構成の概要説明図で
ある。図において、第１図と同様の部材には同じ記号を
付して説明を省略する。
第５図において、駆動レバー342を駆動するアクチュ
エータ50は、空気作動のシリンダ装置から成り、シリン
ダ521,522に装着されたピストンロッド541,542に軸着さ
れたリンク腕56と駆動レバー342との間にロッド58を軸
着したものであり、前記シリンダ521,522に作動空気を
送るエアタンク60との間にはエア制御弁621,622を介装
したエア通路64を取付けている。なお66はピストンロッ
ド541,542の戻しスプリングである。
エータ50は、空気作動のシリンダ装置から成り、シリン
ダ521,522に装着されたピストンロッド541,542に軸着さ
れたリンク腕56と駆動レバー342との間にロッド58を軸
着したものであり、前記シリンダ521,522に作動空気を
送るエアタンク60との間にはエア制御弁621,622を介装
したエア通路64を取付けている。なお66はピストンロッ
ド541,542の戻しスプリングである。
アクチュエータ50の動作を第５図によって説明する
と、シリンダ521,522のいずれかに作動空気を供給した
場合、シリンダ521,522の両方に作動空気を供給した場
合と供給しない場合の４通りの制御モードがある。リン
ク腕56の中心にロッド58を軸着してノズルベーン17の位
置を３段階に制御することも、また前記中心から一方に
偏らせて軸支すると前記４通りの制御モードで４段階に
ベーン開度を制御することもできる。
と、シリンダ521,522のいずれかに作動空気を供給した
場合、シリンダ521,522の両方に作動空気を供給した場
合と供給しない場合の４通りの制御モードがある。リン
ク腕56の中心にロッド58を軸着してノズルベーン17の位
置を３段階に制御することも、また前記中心から一方に
偏らせて軸支すると前記４通りの制御モードで４段階に
ベーン開度を制御することもできる。
なお、本実施例の制御装置38の制御動作を第６図に示
すフローチャートによって説明する。なお第４図に示す
フローチャートの説明中S1,S2,…は処理手順（ステッ
プ）番号を示している。
すフローチャートによって説明する。なお第４図に示す
フローチャートの説明中S1,S2,…は処理手順（ステッ
プ）番号を示している。
第６図に示すフローチャートがスタートすると、S1に
おいて内燃機関の回転速度Ｎを読込み、S2において負荷
量を読込み、S3において吸気温度を読込み、S4において
吸気圧を読み込む。次いでS5において、前記各ステップ
で読み込んだデータを使用し吸入空気の重量流量Qmを算
出し、S6において、制御装置38が記憶する制御マップか
ら吸気の目標温度Tt、目標空気量Qtを読み込む。
おいて内燃機関の回転速度Ｎを読込み、S2において負荷
量を読込み、S3において吸気温度を読込み、S4において
吸気圧を読み込む。次いでS5において、前記各ステップ
で読み込んだデータを使用し吸入空気の重量流量Qmを算
出し、S6において、制御装置38が記憶する制御マップか
ら吸気の目標温度Tt、目標空気量Qtを読み込む。
次いでS7において実測空気温度Tmが目標温度Tt以上で
あるか否かを判別し、肯定結果、即ち充填効率が低いと
判別されるとS8に移り、温度が低いと判別結果が得られ
とS9に移る。S9においては切換弁16をバイパス側に切り
換える操作をした後S11に移る。
あるか否かを判別し、肯定結果、即ち充填効率が低いと
判別されるとS8に移り、温度が低いと判別結果が得られ
とS9に移る。S9においては切換弁16をバイパス側に切り
換える操作をした後S11に移る。
またS8においては実測空気温度が目標温度に等しいか
否かが判別される。ここで目標温度とは、一定の幅を持
った温度を意味している。S8において否定する判別結
果、即ち実測温度が目標温度より高い結果が得られる
と、S10において切換弁16をインナークーラー側に切り
換えて吸気を冷却する操作をした後S11に移る。
否かが判別される。ここで目標温度とは、一定の幅を持
った温度を意味している。S8において否定する判別結
果、即ち実測温度が目標温度より高い結果が得られる
と、S10において切換弁16をインナークーラー側に切り
換えて吸気を冷却する操作をした後S11に移る。
S11においては実測重量空気量が目標空気重量以上で
あるか否かが判別され、否定する判別結果が得られると
S12でノズルベーン５の開度を１段階絞る操作をした後
スタートに戻る。また肯定する判別結果が得られると、
S13で実測重量空気量が目標空気量に一致するか否かが
判別される。
あるか否かが判別され、否定する判別結果が得られると
S12でノズルベーン５の開度を１段階絞る操作をした後
スタートに戻る。また肯定する判別結果が得られると、
S13で実測重量空気量が目標空気量に一致するか否かが
判別される。
S13で肯定する判別結果が得られると、ノズルベーン
５の開度をそのままにしてスタートに戻り、否定する判
別結果が得られるとS14でノズルベーン５の開度を１段
階上げる操作をした後スタートに戻る。なお前記目標空
気重量Qtは、目標温度Ttと同様に一定の幅で設定してい
る。
５の開度をそのままにしてスタートに戻り、否定する判
別結果が得られるとS14でノズルベーン５の開度を１段
階上げる操作をした後スタートに戻る。なお前記目標空
気重量Qtは、目標温度Ttと同様に一定の幅で設定してい
る。
第６図のフローチャートでは、一回の制御サイクルで
初期の制御ができない場合には、次回サイクルでより目
標に近い制御を実現する。第４図のフローチャートの変
形例として、S12及びS14の制御動作を、目標値に達する
まで繰り返すようにプログラムすることもできる。また
S12でノズルベーン５を絞った場合、過給圧が上がり過
ぎることを防止するために、設定過給圧以上になった場
合にはノズルベーン５を開く制御動作を組み込むことも
できる。
初期の制御ができない場合には、次回サイクルでより目
標に近い制御を実現する。第４図のフローチャートの変
形例として、S12及びS14の制御動作を、目標値に達する
まで繰り返すようにプログラムすることもできる。また
S12でノズルベーン５を絞った場合、過給圧が上がり過
ぎることを防止するために、設定過給圧以上になった場
合にはノズルベーン５を開く制御動作を組み込むことも
できる。
以上説明したように本発明の内燃機関の吸気装置を構
成したので、内燃機関の回転速度が中高速領域であり、
負荷が中低負荷領域である場合に、内燃機関の燃焼温度
を上昇させて排気ガス中の有害物質濃度、特にパティキ
ュレート中の可溶性成分を低減させ、しかも可変ノズル
ベーンの開度を絞り充填効率の低下を防止して出力低
下、スモークの増大を防止することができる効果が得ら
れる。したがって、本発明は信頼性の高い内燃機関を提
供することができる。
成したので、内燃機関の回転速度が中高速領域であり、
負荷が中低負荷領域である場合に、内燃機関の燃焼温度
を上昇させて排気ガス中の有害物質濃度、特にパティキ
ュレート中の可溶性成分を低減させ、しかも可変ノズル
ベーンの開度を絞り充填効率の低下を防止して出力低
下、スモークの増大を防止することができる効果が得ら
れる。したがって、本発明は信頼性の高い内燃機関を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は第１実施例による内燃機関の吸気装置の構成を
説明する概要図、第２図は第１図に使用したターボ過給
機の要部断面図、第３図は第２図のIII−III線断面図、
第４図は第１図のバイパスを使用する場合の吸気流れを
示す図、第５図は第２実施例による内燃機関の吸気装置
の構成を説明する概要図、第６図は第２実施例の制御動
作を説明するフローチャート図である。 １……内燃機関、４……ターボ過給機、６……タービ
ン、８……コンプレッサ、10……吸気通路、12……イン
タークーラー、13……吸気マニホルド、14……バイパス
通路、16……切換弁、17……可変ノズルベーン、38……
制御装置、40……温度センサ、44……回転速度センサ、
46……負荷センサ。
説明する概要図、第２図は第１図に使用したターボ過給
機の要部断面図、第３図は第２図のIII−III線断面図、
第４図は第１図のバイパスを使用する場合の吸気流れを
示す図、第５図は第２実施例による内燃機関の吸気装置
の構成を説明する概要図、第６図は第２実施例の制御動
作を説明するフローチャート図である。 １……内燃機関、４……ターボ過給機、６……タービ
ン、８……コンプレッサ、10……吸気通路、12……イン
タークーラー、13……吸気マニホルド、14……バイパス
通路、16……切換弁、17……可変ノズルベーン、38……
制御装置、40……温度センサ、44……回転速度センサ、
46……負荷センサ。
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関に可変容量型ターボ過給機を取付
け、前記内燃機関の吸気ポートと前記ターボ過給機のコ
ンプレッサとの間に、吸気冷却用のインタークーラー
と、このインタークーラーのバイパス通路とを切り換え
可能に取付け、過給吸気の温度センサと、前記内燃機関
の負荷センサ及び回転速度センサとを取付け、前記各セ
ンサの検出値が設定温度以上で、前記内燃機関の負荷が
低中負荷領域、且つ回転速度が中高速回転速度領域の値
であると、前記バイパス通路を開く信号と、前記ターボ
過給機の容量を絞る信号とを出力する制御装置を設けた
内燃機関の吸気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1253781A JP2770480B2 (ja) | 1989-09-30 | 1989-09-30 | 内燃機関の吸気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1253781A JP2770480B2 (ja) | 1989-09-30 | 1989-09-30 | 内燃機関の吸気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03117649A JPH03117649A (ja) | 1991-05-20 |
| JP2770480B2 true JP2770480B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=17256061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1253781A Expired - Fee Related JP2770480B2 (ja) | 1989-09-30 | 1989-09-30 | 内燃機関の吸気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2770480B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012114840A1 (ja) * | 2011-02-24 | 2012-08-30 | 三菱重工業株式会社 | 船体抵抗低減装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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