JPH01177406A - ターボチャージャおよびインタクーラの冷却制御方法 - Google Patents

ターボチャージャおよびインタクーラの冷却制御方法

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JPH01177406A
JPH01177406A JP62336594A JP33659487A JPH01177406A JP H01177406 A JPH01177406 A JP H01177406A JP 62336594 A JP62336594 A JP 62336594A JP 33659487 A JP33659487 A JP 33659487A JP H01177406 A JPH01177406 A JP H01177406A
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turbocharger
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 A0発明の目的 (1)産業上の利用分野 本発明は、ラジェータと、冷却水を供給するための水ポ
ンプとの間に閉回路をなして接続されるターボチャージ
ャの水ジャケットおよびインククーラへの冷却水供給量
を制御するためのターボチャージャおよびインククーラ
の冷却制御方法に関する。
(2)従来の技術 − 従来、機関の負荷を検出して該負荷が一定値以下のとき
には水ポンプの作動を停止し、吸気の過冷却を回避する
とともに無駄な電力消費を防止するようにしたものが、
たとえば特開昭58−150023号公報により開示さ
れている。
(3)発明が解決しようとする問題点 ところが、機関の負荷だけで水ポンプのオン・オフを制
御するようにすると、機関の冷機時に高負荷運転を行な
うと吸気が必要以上に冷却され、充填効率が上昇し過ぎ
て機関に必要以上の負荷がかかることになる。また高負
荷運転直後に低負荷運転を行なうと、水ポンプが停止さ
れているので吸気温が上昇し過ぎ、吸気の充填効率が低
下し、機関に異常燃焼が生じるおそれがある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、機
関の全運転状態で吸気温を適正に制御し得るようにした
ターボチャージャおよびインククーラの冷却制御方法を
提供することを目的とする。
B0発明の構成 (1)問題点を解決するための手段 本発明方法によれば、内燃機関の回転数および機関本体
の冷却水温に応じて水ポンプのオン・オフ作動を制御す
る。
(2)作用 上記方法によると、機関の回転数だけでな(機関本体の
冷却水温をも水ポンプの作動制御因子とするので、冷機
時の高負荷運転状態ならびに高負荷運転直後の低負荷運
転状態でも水ポンプの作動を適切に制御して吸気温の過
冷却および冷却不足を回避することができる。
(3)実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明すると
、先ず第1図において、多気筒内燃機関の機関本体已に
おける各気筒の吸気ボートには吸気マニホールド1が接
続され、この吸気マニホールドlはさらに吸気管2、ス
ロットルボディ3、インタークーラ4およびターボチャ
ージャ5を介してエアクリーナ6に接続される。また各
気筒の排気ポートには排気マニホールド7が接続され、
この排気マニホールド7はターボチャージャ5を中間部
に介設した排気管8を介して三元触媒を内蔵した触媒コ
ンバータ9に接続される。また各気筒の吸気ボートに向
けて燃料をそれぞれ噴射するための燃料噴射弁10が吸
気マニホールドIの各吸気ボートに近接した部分に取付
けられる。
ターボチャージャ5には水ジャケットIIが設けられて
おり、この水ジャケット11の入口とインタークーラ4
の人口とは、吸入口をラジェータ12に接続した水ポン
プ13の吐出口に並列に接続され、水ジャケット11お
よびインククーラ4の出口はラジェータ12に接続され
る。しかもラジェータ12は、機関本体已における冷却
水用のラジェータとは別に設けられるものである。
次に第2区、第3図および第4図を参照しながらターボ
チャージャ5の構成について説明すると、このターボチ
ャージャ5は、コンプレッサケーシング14と、該コン
プレッサケーシング14の背面を閉塞する背板15と、
主軸16を支承する軸受ケーシング17と、タービンケ
ーシング18とを備える。
コンプレッサケーシング14および背板15間にはスク
ロール通路19が画成され、コンプレッサケーシング1
4の中央部には軸方向に延びる入口通路20が形成され
る。しかもスクロール通路19の中央部であって入口通
路20の内端に位置する部分における主軸16の一端部
にはコンプレッサホイル21が取付けられる。
コンプレッサケーシング14と背板15とは複数のボル
ト22により締着されており、この背板15の中央部に
軸受ケーシング17が接続される。
軸受ケーシング17には、相互に間隔をあけて一対の軸
受孔23,24が同軸に穿設されており、これらの軸受
孔23.24に挿通される主軸16と軸受孔23.24
との間にはラジアル軸受メタル25.26がそれぞれ介
装され、これにより主軸16が回転自在にして軸受ケー
シング17に支承される。また主軸16のコンプレッサ
ホイル21側に臨む段部16aと、コンプレッサホイル
21との間には、段部16a側から順にカラー27、ス
ラスト軸受メタル2日およびブッシング29が介装され
ており、コンプレッサホイル21の外端に当接するナツ
ト30を主軸16の一端部に螺合して締付けることによ
り、主軸16のスラスト方向支持およびコンプレッサホ
イル21の主軸16への取付けが行なわれる。
軸受ケーシング17の上部には、図示しない潤滑油ポン
プに接続される潤滑油導入孔32が設けられ、軸受ケー
シング17内にはラジアル軸受メタル25.26および
スラスト軸受メタル28に潤滑油導入孔32から供給さ
れる潤滑油を導くための潤滑油通路33が穿設される。
また軸受ケーシング17の下部には各潤滑部から流出す
る潤滑油を下方に排出するための潤滑油排出口34が設
けられており、この潤滑油排出口34から排出される潤
滑油は図示しないオイルサンプに回収される。
ブッシング29は、背板15の中央部に穿設された透孔
35を貫通して配置されており、スラスト軸受メタル2
8から流出する潤滑油がコンプレッサホイル21側に流
れることを防止するためにブッシング29の外面および
透孔35の内面間にはシールリング36が介装される。
また背板15とスラスト軸受メタル28との間にはプツ
シジグ29を貫通させるガイド板37が挟持される。し
たがってスラスト軸受メタル28から流出した潤滑油は
ブッシング29から半径方向外方に飛散してガイド板3
7で受止められる。しかもガイド板37の下部は受止め
た潤滑油を潤滑油排出口34に円滑に案内すべく彎曲成
形される。
軸受ケーシング17には、主軸16の周囲に水ジャケッ
ト11が設けられるとともに、該水ジャケット11に水
ポンプ13(第1図参照)からの水を導(ための水供給
口38ならびに水ジャケット11からの水をラジェータ
(第1図参照)に導くための水排出口39が穿設される
。しかも水ジャケット11は、タービンケーシング18
寄りの部分では主軸16を囲む円環状に形成されるとと
もに潤滑油排出口34の上方に対応する部分では主軸1
6の上方で下方に開いた略U字状の横断面形状を有する
ように′形成され、水供給口38は水ジャケット11の
下部に連通すべく軸受ケーシング17に穿設され、水排
出口39は水ジャケット11の上部に連通すべく軸受ケ
ーシング17に穿設される。
タービンケーシング18内には、スクロール通路41と
、該スクロール通路41に連通して接線方向に延びる入
口通路42と、スクロール通路41に連通して軸線方向
に延びる出口通路43とが設けられる。
軸受ケーシング17とタービンケーシング18とは、そ
れらの間に背板44を挟持するようにして相互に結合さ
れる。すなわちタービンケーシング18には複数のスタ
ッドボルト45が螺着されており、軸受ケーシング17
に係合するリング部材46をスタッドボルト45に螺合
するナツト47によって締付けることにより軸受ケーシ
ング17とタービンケーシング18とが相互に結合され
、背板44の外周部に設けられるフランジ部44aが軸
受ケーシング17およびタービンケーシング18間に挟
持される。
背板44には固定ベーン部材48が固着されており、こ
の固定ベーン部材48によりスクロール通路41内が外
周路41aと流入路41bとに区画される。該固定ベー
ン部材48は、出口通路43に同軸に嵌合する円筒部4
8aと、該円筒部48aの中間部外面から半径方向外方
に張出す円板部48bと、該円板部48bの外周端から
背板44側に向けて延びる複数たとえば4つの固定ベー
ン49とから成り、主軸16の他端部に設けられるター
ビンホイル50が該固定ベーン部材4日内に収納される
。前記円筒部48aは、その外面に嵌着されたシールリ
ング51を介して出口通路43に嵌合され、固定ベーン
49がボルト52により背板44に結合される。
固定ベーン49は、周方向に等間隔をあけた位置でター
ビン部材48の外周部に設けられるものであり、各固定
ベーン49はそれぞれ円弧状に形成される。また各固定
ベーン49間には、主軸16の軸線と平行にして背板4
4に回動自在に枢着された回動軸53に一端を固着され
た可動ベーン54がそれぞれ配置され、これらの可動ベ
ーン54により各固定ベーン49間の空隙の流通面積が
調整される。
各可動ベーン54は、固定ベーン49と同等の曲率の円
弧状に形成されており、第3図の実線で示す全閉位置と
、鎖線で示す全開位置との間で回動可能である。しかも
各回動軸53は、背板44および軸受ケーシング17間
に配置されるリンク機構55を介してアクチュエータ(
図示せず)に連結されており、そのアクチュエータの作
動により各可動ベーン54が同期して開閉駆動される。
背板44および軸受ケーシング17間には、タービンホ
イル50の背部に延びるシールド板56が挟持されてお
り、このシールド板56により流入路41bを流れる排
ガスの熱が軸受ケーシング17の内部に直接伝達される
ことが極力防止される。また排ガスが軸受ケーシング1
7内に漏洩することを防止するために、タービンケーシ
ング18内に主軸16を突出させるべく軸受ケーシング
17に設けられた透孔57に対応する部分で、主軸16
にはラビリンス溝として機能する複数の環状溝58が設
けられる。
かかるターボチャージャ5では、機関本体Eから排出さ
れる排ガスが、入口通路42から外周路41aに流入し
、可動ベーン54の回動量に応じた可動ベーン54およ
び固定ベーン49間の空隙の流通面積に応じた流速で排
ガスが流入路41b内に流入し、タービンホイル50を
回転駆動して出口通路43から排出される。このタービ
ンホイル50の回転に応じてコンプレッサホイル21が
回転し、エアクリーナ6から入口通路2oに導かれた空
気が、コンプレッサホイル21により圧縮されながらス
クロール通路19を経てインククーラ4に向けて供給さ
れることになる。この空気圧縮時の温度上昇による軸受
ケーシング17の温度上昇が水ジャケット11への冷却
水の供給により極力防止され、また吸気温の上昇がイン
タクーラ4への冷却水の供給により防止される。
再び第1図において、水ポンプ13のオン・オフ作動は
コンピュータから成る制御手段Cにより制御されるもの
である。この制御手段Cには、機関本体E内に設けられ
た水ジャケット(図示せず)の水温T1を検出する水温
センサSwと、インククーラ4よりも下流側の吸気温度
TAを検出する吸気温センサS1と、機関回転数NEを
検出する回転数検出器SNとが接続される。また制御手
段Cは、機関の運転状態に応じて燃料供給量を制御すべ
く各燃料噴射弁10の作動をも制御するものであり、而
して制御手段Cでは噴射すべき燃料量を機関の運転状態
に応じて演算し、その演算結果に基づいて各燃料噴射弁
10の作動を制御するものであり、実際の燃料噴射IT
Ou7を制御手段Cの内部で検知可能である。これによ
り制御手段Cは、水温T、1、吸気温度TA、機関回転
数N、および実燃料噴射量T’outに基づいて水ポン
プ13のオン・オフ作動を制御する。
ここで制御手段Cで行われる燃料噴射量TouTの演算
について説明すると、燃料噴射量T。atは次の第(1
)式に基づいて演算される。
Toot ”T! X K+ + Km ”’(1)こ
の第(1)式において、Tゑは燃料噴射弁lOの基本噴
射量であり、機関回転数NEと吸気管内絶対圧とに応じ
て空燃比が14.7となるように設定される。K、はた
とえば吸気温度TA%水温Tw、スロットル開度等によ
り定まる各種補正係数であり、K、はたとえば加速時に
増量するための補正定数である。
また制御手段C内には、第5図で示すように、水温T1
を第1設定水温T Ill e lおよび第2設定水温
T M I Ctによりi=1〜3に区画するとともに
、機関回転数Ntを第1設定機関回転数N t + c
 Iおよび第2設定機関回転数N t I C!により
j−1〜3に区画して9つの番地を形成するマツプが設
定されており、ijで定まる各番地には設定燃料噴射量
Too□1c!、がそれぞれ設定される。
次に制御手段Cでの制御手順について第6図を参照しな
がら説明すると、第1ステツプS1では、各データすな
わち水温T%l、吸気温度TA、機関回転数N、および
実際の燃料噴射IT。IJrが読込まれ、次の第2ステ
ツプS2では水温T1が設定水温TWICMより高いか
どうかが判断される。設定水温Tw、、Mは、ヒステリ
シスを有して定められるものであり、たとえば100’
C/98°Cに設定される。第2ステツプS2で水温T
wが設定水温TWICMよりも高いと判断されたときに
は、第3ステツプS3に進み、この第3ステツプS3で
機関回転数Ntがアイドリング相当の設定回転数N。。
2未満であるかどうかが判断される。この第3ステツS
3でN t < N Wvであるときには第4ステツプ
S4に進んで水ポンプ13の作動は停止され、N7≧N
ELOPであるときには第23ステツプ323に進む。
第2ステツプS2でTWIT%lIc5Iであると判断
されたときには、第5ステツプS5において機関回転数
隅が設定回転、数Nta未満であるかどうかが判断され
る。この第5ステツプS5は、機関のクランキングが開
始されているかどうかを判断するものであり、設定回転
数N!Aはたとえば400rpm程度に設定される。こ
の第5ステツプS5でNEA>N、であると判断された
ときには第4ステツプS4に進み、N、tA≦Ntであ
ると判断されたときには、第6ステツプS6に進む。
第6ステツプS6では、機関の始動後に所定時間が経過
したかどうか、たとえば始動後に所定数のTDCパルス
が発生したかどうかが判断され、所定時間が経過してい
ないときには第4ステツプS4に進み、所定時間が経過
している時には第7ステツプS7に進む、第7ステツプ
S7では吸気温度TAが第1設定吸気温度T A I 
C1未満であるか否かが判断される。この第1設定吸気
温度TAIc1はヒステリシスを有して設定されるもの
であり、たとえば15°C/13°Cである。 Ta 
<Ta+、1であったときには第8ステツプS8に進み
、T、≧T A I CIであるときには第9ステツプ
S9に進む。
第8ステツプS8では実際の燃料噴射量T’outが設
定燃料噴射量T。II?IC0を超えるかどうかが判定
される。この設定燃料噴射量T。LITICOは機関が
高負荷運転状態にあるかどうかを判断するためのもので
あり、Tour >TourIcoであるときすなわち
機関が高負荷運転状態にあるときには第23ステツプS
23に進み、’rout≦TOOTICOであるときす
なわち機関が中、低負荷運転状態にあるときには第4ス
テツプS4に進む。
第9ステツプS9では吸気温度TAが第2設定吸気温度
TAIC!を超えるかどうかが判断される。
この第2設定吸気温度T A I Ctはヒステリシス
を有して設定されるものであり、たとえば90°C/8
8°Cである。この第9ステツプS9でTA〉T A 
I C!であると判断されたときには、第10ステツプ
SlOに進み、TA≦T A I Ctであると判断さ
れたときには、第11ステツプSllに進む。
第10ステツプSIOでは、燃料噴射量T。UTが設定
燃料噴射量T。。TlC4未満であるかどうかが判定さ
れる。この設定燃料噴射量T。UTIC4は、機関が中
負荷状態にあるかどうかを判断するためのものであり、
Touv > Tooy+c4であるときすなわち機関
が中、高負荷運転状態にあるときには第23ステツプS
23に進み、ToIj?≦TOtHIe4であるときす
なわち機関が低負荷運転状態にあるときには第4ステツ
プS4に進む。
第11ステツプSllから第20ステツプS20までは
第5図で示したマツプの番地を定めるための手順であり
、第11ステツプSllでは水温Twが第1設定水温T
 W I C1未満であるかどうかが判断され、’rw
<’r。ICIであるときには第12ステツプ312で
i=1とされ、Tw≧T w t c lであるときに
は第13ステツプS13で水温T1.lが第2設定水温
Th11C1未満であるかどうかが判定される* Tw
 <Teuczであるときには第14ステツプS14で
i−2とされ、Tw≧T %11 C!であるときには
第15ステツプS15でi=3とされる。
ここで第1および第2設定水温T。t c + + T
 w r c zはヒステリシスを有して定められるも
のであり、第1設定水温T I’l l CIはたとえ
ば20°C/18″′Cであり、第2設定水温T W 
I C!はたとえば50″′C/48@Cである。
第12.14.15ステップS12,14.15の処理
が終了した後は、第16ステツプ316に進み、この第
16ステツプS16では機関回転数Ntが第1設定回転
数N t I C1未満であるかどうかが判定される。
Nt <N□、であるときには第17ステツプ317で
j=1とされ、N、≧N□C1であるときには第18ス
テツプ31Bで機関回転数N、が第2設定回転数NEI
C2未満であるかどうかが判断され、Nt ’< NE
+czであるときには第19ステツプS19でj=2と
され、N、≧NEI、2であるときには第20ステツプ
S20でj=3とされる。
ここで第1および第2設定回転数N!lcI+ NEI
■はたとえば3500rpm、6000rpmにそれぞ
れ設定される。
このようにしてl、jが定まることにより、第5図のマ
ツプにおける番地が定まるので、次の第21ステツプS
21で対応する番地の設定燃料噴射量T。uy+cta
が読出される0次いで第22ステツプS22では実際の
燃料噴射量T。u7が前記マツプから読出された設定燃
料噴射量T。uy+ctjを超えるかどうかが判定され
る。ここでTouテ>TourIcLiであるときには
、第23ステツプS23に進み、To□≦TOUTIC
!jであるときには第4ステツプS4に進む、第23ス
テツプ323では、バッテリ電圧Vlが設定電圧Val
eを超えるかどうかが判定され、V、>V□、であると
きには第24ステツプS24で水ポンプ13の作動が開
始され、またvl≦VIICであるときには第4ステツ
プS4に進む。
しかも第5図のマツプにおける各番地の設定燃料噴射量
T。1lIciは、機関の低負荷運転状態と高負荷運転
状態とでそれぞれ次のように設定される。
すなわち機関の低負荷運転状態では、番地1j−32,
23,33にける設定燃料噴射量’r’oattctj
が水ポンプ13の作動を可能とすべく実際の燃料噴射量
T。u7未満となるように設定され、機関の高負荷運転
状態では、番地1j=31.22゜32.13.23.
33における設定燃料噴射量Touvtc盈jが水ポン
プ13の作動を可能とすべく実際の燃料噴射量1000
未満となるように設定される。
次にこの実施例の作用について説明すると、機関の始動
時には水ポンプ13の作動は停止されており、機関始動
後に吸気温度TAが第1設定吸気温度T A I C1
未満の低吸気温度の状態では、機関が低、中負荷運転状
態にあるときに水ポンプ13の作動はオフ状態とされ、
高負荷運転状態にあるときに水ポンプ13の作動がオン
状態となる。また吸気温度TAが第2設定吸気温度T□
。を超える高吸気−度状態では、機関が低負荷運転状態
にあるときに水ポンプ13の作動はオフ状態とされ、機
関が中、高負荷運転状態にあるときに水ポンプ13の作
動がオン状態となる。
また吸気温度T、が第2設定吸気温度TAlc!未満で
あって第1設定吸気温度T^let以上であるときには
1.水温T。および機関回転数N、で定まるマツプによ
って設定される設定燃料噴射量T。l1iCijと実際
の燃料噴射量T。ulを比較し、T’ouy>Toot
+ctjであるときのみ、水ポンプ13の作動を可能と
したので、機関の運転状態に即応した制御を可能とする
ことができる。これにより機関冷機時の高負荷運転状態
のときに吸気が必要以上に冷却されたり、高負荷運転直
後の低負荷運転時に吸気温度T1が上昇し過ぎたりする
ことが防止される。したがって水ポンプ13のオン作動
を必要最小限として吸気の過冷却、過熱およびターボチ
ャージャ5の過熱を効率よく防止でき、無駄な電力消費
も防止することができる。
さらに吸気温度TAに応じて水ポンプ13のオン・オフ
作動を制御するので、外気温の変動、過給状態および車
両走行状態等を全て加味した状態で吸気温度T、を適切
に制御することができ、高速走行時に吸気の過冷却が生
じることもなく、吸気の過冷却および過熱を防止するこ
とができる。
なお吸気温度TAが高くしかも機関の中、高負荷運転時
以外は水ポンプ13の作動が停止することになるが、そ
のときには水ジャケット11およびインタクーラ4内に
滞留している水により充分な冷却が行なわれる。
C0発明の効果 以上のように本発明方法によれば、内燃機関の回転数お
よび機関本体の冷却水温に応じて水ポンプのオン・オフ
作動を制御するので、冷却水を供給すべきときを運転状
態に応じて的確に判断して必要最少限の水ポンプの作動
により吸気の過冷却および過熱を回避することができ、
無駄な電力消費を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図は内燃機
関の吸気系および排気系を示す全体概略図、第2図はタ
ーボチャージャの拡大縦断面図、第3図は第2図の■−
■線断面図、第4図は第2図のrV−rV線断面図、第
5図は制御手段で設定されるマツプを示す図、第6図は
Ha手段での処理手順を示すフローチャートである。 4・・・インクターラ、5・・・チャーボチャージャ、
11・・・水ジャケット、12・・・ラジェータ、13
・・・水ポンプ、 E・・・機関本体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ラジエータと、冷却水を供給するための水ポンプ
    との間に閉回路をなして接続されるターボチャージャの
    水ジャケットおよびインタクーラへの冷却水供給量を制
    御するためのターボチャージャおよびインタクーラの冷
    却制御方法において、内燃機関の回転数および機関本体
    の冷却水温に応じて水ポンプのオン・オフ作動を制御す
    ることを特徴とするターボチャージャおよびインタクー
    ラの冷却制御方法。
  2. (2)内燃機関の回転数および機関本体の冷却水温によ
    り定まるマップ上の各番地に設定燃料噴射量をそれぞれ
    定め、対応する番地での実際の燃料噴射量が設定燃料噴
    射量を超えるときに水ポンプの作動を可能とし、それ以
    外のときには水ポンプを停止することを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項記載のターボチャージャおよびイ
    ンタクーラの冷却制御方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0452528U (ja) * 1990-09-10 1992-05-06
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CN113944537A (zh) * 2020-07-17 2022-01-18 深圳臻宇新能源动力科技有限公司 车辆的冷却液泵的控制方法、控制系统和车辆

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