JPH01257720A - 過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、２台の過給機を備え、エンジンの運転状態に
応じてその一方または双方が作動するように制御される
過給機付エンジンの吸気装置に関する。

（従来技術） エンジンの排気ガスによって駆動されるタービンと、こ
のタービンに連結されて回動する吸気過給用ブロワ（コ
ンプレッサ）とからなる排気ターボ式過給機（以下単に
「ターボ過給機」と呼ぶ）がエンジンの出力性能の向上
のために広く実用に供されているが、このターボ過給機
付エンジンの一般的な欠点である低速トルクの不足およ
びターボラグによる加速応答性の悪さを解消するために
、例えば特開昭５９−１４７８２４号公報に開示されて
いるように、シーケンシャルターボ過給装置が提案され
ている。このシーケンシャルターボ過給装置は、２台の
ターボ過給機を各タービンおよびブロワが排気通路およ
び吸気通路内でそれぞれ並列に配置されるように設け、
作動させる過給機の数を運転状態に応じて変更したり、
あるいはあらかしめ低速用および高速用に設計した２台
のターボ過給機を運転状態に応して択一的に作動させる
ことにより、上記低速トルクの不足およびターボラグの
解消を図ろうとするものである。

また、２台の過給機のうちの一方はターボ過給機とせず
に、そのブロワがエンジンまたは電動モーフによって機
械的に駆動されるいわゆるスーパーチャージャとし、こ
のスーパーチャージャを１次側過給機として先に作動さ
せることにより加速応答性をさらに向上させるようにし
たシーケンシャルターボ装置も提案されている。

ところで、上記シーケンシャルターボ装置において、吸
気通路を途中で２木に分岐させて１次側および２次側の
分岐吸気通路を形成し、これら分岐吸気通路に２台の過
給機の各ブロワをそれぞれ配設するとともに、２次側過
給機のブロワ下流側の分岐吸気通路に、この分岐吸気通
路をエンジンの運転状態に応して開閉する開閉弁を設け
た構成とした場合、エンジン回転数の上昇過程で上記開
閉弁の開作動によって２次側の過給機のブロワが急激に
回転を開始するとトルクンヨソクを生しるため、上記開
閉弁の開作動時板前から２次側の過給機のブロワをあら
かしめ回転させるようにしている。

しかしながら、上記開閉弁が閉しているときに２次側の
過給機のブロワが回転すると、このブロワの下流側の圧
力が上昇し、これに対しブロワの上流側は１次側の過給
機の作用により負圧となっているから、いわゆる「サー
ジング」と呼ばれる一種の自動振動を発生し易い状態と
なり、このサージングが発生ずると振動音を伴って運転
フィーリングを著しく害する問題があった。

（発明の目的） そこで本発明は、上記開閉弁閉時に発生ずるサージング
を防止した過給機付エンジンの吸気装置を提供すること
を目的とする。

（発明の構成） 本発明は、吸気通路を途中で分岐させて形成した２木の
分岐吸気通路に、第１および第２の過給機の各ブロワを
それぞれ設けるとともに、少なくとも上記第２の過給機
のブロワの下流側の分岐吸気通路部分に開閉弁を設けた
過給機付エンジンの吸気装置において、上記第２の過給
機のブロワの直上流の分岐吸気通路部分に開口するエア
通路を設り、」二記開閉弁の閉時において」二記第１の
過給機のブロワにより発生される過給圧を上記エア通路
を通して上記第２の過給機のブロワの直上流に供給する
ようにしたことを特徴とする。

（発明の効果） 本発明によれば、上記開閉弁の閉時において上記第１の
過給機のブロワにより発生される過給圧が上記第２の過
給機のブロワの直上流に供給されることにより、上記第
２の過給機のブロワの上流側の圧力が上昇するため、上
記開閉弁の閉時における上記第２の過給機のブロワの回
転によってこのブロワの下流側の圧力が上昇しても、サ
ージングを発生するおそれはなくなる。

（実　施　例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例による過給機付エンジンの吸
気装置を概略的に示す図、第２図は本発明を実施したロ
ークリピストンエンジンの要部の構成を示す側面図であ
る。第１図において、エンジン１の排気ガスを排出する
排気通路２ば、途中で分岐して２木の分岐排気通路２ａ
、２ｂが形成されている。また、エンジン１の吸入空気
が流通する吸気通路３は、吸入空気量を検出するエアフ
ローメータ４の下流側において分岐して２本の分岐吸気
通路３ａ、３ｂが形成され、インタークーラ５の上流側
において合流している。インタークーラ５の下流側の吸
気通路３には、スロットル弁６、サージタンク７および
燃料噴射弁８が配設されている。

上記２本の分岐排気通路２ａ、２ｂのうちの一方の分岐
排気通路２ａには、排気ガスによって回転駆動されるタ
ービンＴｐが配設され、このタービンＴｐは、一方の分
岐吸気通路３ａに配設されたブロワＣｐに回転軸Ｌｐを
介して連結されている。そしてこれらタービンＴｐ、回
転軸Ｌｐ１ブロワＣｐを主要素として１次側過給機９が
構成されている。同様に、他方の分岐排気通路２ｂには
、排気ガスによって回転駆動されるタービンＴｓが配設
されているとともに、他方の分岐吸気通路３ｂにはブロ
ワＣ５が配設され、これらタービンＴｐとブロワＣｓと
が回転軸Ｌｓによって連結されて２次側過給４ｉ９１０
を構成している。両分岐排気通路２ａ、２ｂはタービン
Ｔｐ、Ｔｓの下流側で合流している。なお、本実施例で
は、１次側および２次側過給機をともにターボ過給機で
構成しているが、１次側過給機のみは前述したような機
械式過給機（スーパーチャージャ）で構成してもよい。

上記２次側の分岐排気通路２ｂには、タービンＴｓの上
流側において排気カット弁１１が配設されている。この
排気カット弁１１は、低回転域でこの分岐排気通路２ｂ
を閉じて２次側ターボ過給機１０のタービンＴｓへの排
気ガスの供給を遮断し、１次側ターボ過給機９のみを作
動させるために設けられているものである。またこの２
次側の分岐排気通路２ｂは、上記排気カット弁１１の上
流側で連通路１２を介して１次側の分岐排気通路２ａの
タービンＴｐの上流側に接続されている。

上記連通路１２は、排気洩らし弁１３を配設したバイパ
ス通路１４を介して、上記排気カット弁１１とタービン
Ｔｓとの間の部位において上記分岐排気通路２ｂに接続
されており、上記排気洩らし弁１３は、制御圧力導管１
５が１次側ターボ過給機９のブロワＣｐの下流側におい
て分岐吸気通路３ａに開口するダイヤフラム式アクチュ
エータ１６によって操作されるようになっており、エン
ジン回転数の上昇過程において、ブロワＣｐの下流側の
過給圧Ｐ１が所定の値（例えば５００ｍＨｇ）以上にな
ると、開作動され、これにより排気カット弁１１が閉じ
ているときに少量の排気ガスがバイパス通路１４を通じ
てタービンＴｓに供給される。

したがって、タービンＴｓが排気カット弁１１の開く以
前に予め回転を開始して、排気カット弁１１が開いたと
きのトルクションクを緩和するようになっている。さら
に、上記連通路１２は、ウェストゲート弁１７を配設し
たバイパス通路１８を介して両タービンＴｐ、Ｔｓの下
流側の排気通路２に接続されている。なお、１９．２０
は、排気カット弁１１およびウェストゲート弁１７をそ
れぞれ操作するダイヤフラム式アクチュエータであるが
、これらのアクチュエータの動作については後述するこ
とにする。

一方、２次側の分岐吸気通路３ｂには、ブロワＣｓの下
流側において吸気カット弁２１が配設され、さらにブロ
ワＣｓをバイパスする通路２２が設けられて、このバイ
パス通路２２にリリーフ弁２３が配設されている。上記
吸気カット弁２１は前述した排気カット弁１１と同時に
開閉されるようにダイヤフラム式アクチュエータ２４に
よって操作され、また上記リリーフ弁２３は、エンジン
回転数の上昇過程において、吸気カット弁２１および排
気カット弁１１が開く時点よりも少し前までバイパス通
路２２を開いていて、排気カント弁１１が閉じていると
きの排気洩らし弁１３の開動作にもとづくブロワＣｓの
回転によってブロワＣｓと吸気カット弁２１との間にお
ける分岐吸気通路３ｂの圧力が上昇するのを防止し、か
つブロワＣｓが回転しやすいように設けられているもの
であって、ダイヤフラム式アクチュエータ２５によって
操作されるようになっている。

さらに、２次側の分岐吸気通路３ｂには、ブロワＣｓの
直上流においてエア通路４７の一端が開口している。こ
のエア通路４７の他端は、分岐吸気通路３ａ、３ｂの合
流点とインタークーラ５との間の吸気通路部分に接続さ
れている。エア通路４７にはエンジンの運転状態に応じ
て開閉されるエア供給弁４８が配設されており、このエ
ア供給弁４８は、少なくとも上記リリーフ弁２３および
上記吸気カット弁２１が閉じている運転領域において開
作動されるように構成されており、これにより、１次側
ターボ過給ｌ１９のブロワＣｐによって発生される過給
圧Ｐ１が２次側ターボ過給［１０のブロワＣ３の直上流
に供給され、ブロワｃｓの上流側の圧力が上昇するよう
になっている。エア供給弁４８はダイヤフラム式アクチ
ュエータ４９によって作動される。

上記吸気カット弁２１を作動するアクチュエータ２４の
制御圧力導管２６は電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２
７の出力ポートに接続されており、また排気カット弁１
１を作動するアクチュエータ１９の制御圧力導管２８は
同様に電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２９の出力ポー
トに接続されている。さらにリリーフ弁２３およびエア
供給弁４８をそれぞれ作動するアクチュエータ２５およ
び４９の制御圧力導管３０および５０は上述と同様の三
方弁３１および５１の出力ポートにそれぞれ接続されて
いるが、ウェストゲート弁１７を作動するアクチュエー
タ２０の制御圧力導管３２のみは電磁ソレノイド弁より
なる三方弁３３の出力ポートに接続されている。これら
電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２７．２９．３１．５
１および二方弁３３は制御回路３５によって制御される
が、この制御回路３５は、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空
気量Ｑａ、スロットル開度ＴＶＯおよび１次側ターボ過
給機９のブロワＣｐの下流側の過給圧Ｐｌ等の検出にも
とづいて各電磁ソレノイド弁を制御するようになってい
る。

上記５個の電磁ソレノイド弁のうち、三方弁２７．２９
の一方の入力ポートは大気に開放されており、他方の入
力ポートは導管３６を介して互いに接続され、導管３６
にはスロットル弁６の下流の吸気負圧ｐｎがチエツク弁
３７を介して導入されるようになっている。さらに上記
専管３６は、導管３８を介して差圧検出弁３９の出力ポ
ートに接続されている。この差圧検出弁３９の一方の圧
力検出ボートは、導管４１を介して吸気カット弁２１の
下流側に接続されて、１次側ブロワＣｐの下流側の過給
圧Ｐ１を導入するようになっており、他方の圧力検出ボ
ートは、導管４２を介して吸気カット弁２１の上流側に
接続されて、吸気カット弁２１が閉しているときの吸気
カット弁２１の上流側の圧力Ｐ２を導入するようになっ
ている。そして、この差圧検出弁３９は圧力Ｐ１、Ｐ２
の圧力差が大きいときは開状態にあって大気を導管３８
．３７に導入しているが、差圧Ｐ２−ＰＩが所定値±Δ
Ｐ以内になったとき閉しるようになっている。したがっ
て、差圧Ｐ２−Ｐｉが所定値±八Ｐよりも大きいときに
は、三方弁２７．２９の切換位置の如何にかかわらず、
アクチュエータ２４．１９の制御圧力導管２６．２８に
大気が導入されているから、吸気カット弁２１および排
気カット弁１１は分岐吸気通路３ｂおよび分岐排気通路
２ｂをそれぞれ閉した状態にあり、１次側のターボ過給
機９のみが作動される。またエンジンの低回転時には、
制御回路３５が三方弁２７．２９が大気側に開かれるよ
うに制御しているので、この場合も差圧Ｐ２−ＰＩの値
に関係なく吸気カット弁２１および排気カット弁１１は
ともに閉状態にある。

一方、過給圧Ｐ１が上昇して差圧Ｐ２−Ｐｉが±ΔＰ以
内になると、差圧検出弁３９が閉じて導管３６内への大
気の導入が遮断され、代りに導管３６内へ吸気負圧Ｐｎ
が導入されるとともに、制御回路３５がエンジン回転数
Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ、スロットル開度ＴＶＯおよび過
給圧Ｐ１の検出にもとづいて三方弁２７．２９を切換え
てアクチュエータ２４．１９に吸気負圧Ｐｎを導入する
から、吸気カット弁２１および排気カット弁１１がとも
に開き、２次側のターボ過給機１０が作動される。

第３図は、吸気カット弁２１および排気カット弁１１の
開閉状態を排気洩らし弁１３、ウェストゲート弁１７、
エア供給弁４８およびリリーフ弁２３の開閉状態ととも
に示す制御マツプで、この制御マツプは制御回路３５内
に格納されている。

また、三方弁３１の一方の入力ポートも大気に開放され
、他方の入力ポートはチエツク弁４３を介して導管３６
に接続されており、エンジンが低回転のときは導管３０
に吸気負圧Ｐｎが導入されているため、リリーフ弁２５
がバイパス通路２２を開いているが、エンジン回転数Ｎ
ｅの上昇過程で、第３図に示すように、上記吸気カット
弁２１および排気カット弁１１が開く段階以前において
、上記三方弁３１が制御回路３５からの信号によって大
気側に切換えられ、これによりリリーフ弁２５がバイパ
ス通路２２を閉しるようになっている。

同様に、三方弁５１の一方の入力ポートも大気に開放さ
れ、他方の入力ポートはチエツク弁５２を介して導管３
６に接続されており、第３図に示すように、少なくとも
リリーフ弁２３および吸気カット弁２１が閉している運
転領域においては、制御回路３５からの信号によって三
方弁５１が作動されて導管５０に吸気負圧Ｐ　ｎが導入
され、これによりエア供給弁４８が開作動されて過給圧
Ｐ１がブロワＣｓの直上流に供給される。その他の運転
領域では、導管５０に大気が導入されるように三方弁５
１が切換えられ、これによりエア供給弁４８が閉作動さ
れてエア通路４７を閉しるようになっている。さらに二
方弁３３の入力ポートには、アクチュエータ１６の制御
圧力導管１５を通じて過給圧Ｐ１が導入されるようにな
っており、エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度Ｔ
ＶＯが所定値以上でかつ過給圧Ｐ１が所定値以上になっ
たとき、制御回路３５が二方弁３３を開いてアクチュエ
ータ２０に過給圧Ｐ１を導入し、これによりウェストゲ
ート弁１７がバイパス通路１８を開くようになっている
。

以上の説明で本発明による過給機付エンジンの吸気装置
の実施例の構成およびその動作が明らかとなったが、本
実施例によれば、リリーフ弁２３および吸気カット弁２
１が閉じている運転領域においてエア供給弁４８が開作
動されることにより、過給圧Ｐ１がエア通路４７を通じ
て２次側ターボ過給機１０のブロワＣｓの直上流に供給
されるため、ブロワＣｓの上流側の圧力が上昇し、吸気
カット弁２１の閉時におけるサージングの発生を防止す
ることができる。

また、エア通路４７の過給圧の流れにより、過給圧Ｐ１
を下げ過給圧Ｐ２を高めてその圧力差を小さくするよう
に働き、加速時における吸気カット弁２１の開差動を早
め、これによりレスポンスを向上させることができる。

なお、両ターボ過給機９．１０の回転軸Ｌｐ、Ｌｓに対
しては、第２図に示すように、油路５３．５４を通して
潤滑油が供給されるようになってぃるが、この潤滑油は
エンジンによって駆動されるオイルポンプから軸受部Ｌ
ｐ、Ｌｓに圧送されるようになっているから、油圧はエ
ンジン回転数の上昇に伴って高くなる。そこで本実施例
においては、２次側ターボ過給機１０に対する油路５４
の途中にチエツク弁５５を設け、２次側ターボ過給機１
０のブロワＣｓが回転しない低回転領域では、上記チエ
ツク弁が油路５４を閉じて軸受部ＬＳへの給油を停止し
、これにより潤滑油がブロワＣｓ内へ漏出するのを防止
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を概略的に示す図、第２回は本
発明を実施したロータリピストンエンジンの要部の構成
を示す側面図、第３図はその制御回路が備えている制御
マツプである。 １−エンジン　　　　　２−排気通路 ２ａ、２ｂ−分岐排気通路 ３−吸気通路 ３ａ、３ｂ−分岐吸気通路 ４−エアフローメータ ９−１次側ターボ過給機 １０−２次側ターボ過給機 １１−排気カット弁　　１３−排気洩らし弁１６．１９
．２０．２４．２５．４９−−ダイヤフラム式アクチュ
エータ ２１−吸気カット弁 ２７．２９．３１．５１−・三方弁 ３３−二方弁　　　　　３５−制御回路３９−差圧検出
弁　　　４７−エア通路４８−エア供給弁　　　５３．
５４−油路５５−チエツク弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸気通路を途中で分岐させて形成した２本の分岐吸気通
   路に、第１および第２の過給機の各ブロワをそれぞれ設
   けるとともに、少なくとも上記第２の過給機を、そのブ
   ロワが排気タービンによって駆動される排気ターボ式過
   給機で構成し、この第２の過給機のブロワ下流側の分岐
   吸気通路部分に、この分岐吸気通路部分を運転状態に応
   じて開閉する開閉弁を設けた過給機付エンジンの吸気装
   置において、 上記開閉弁の閉時において上記第１の過給機のブロワに
   より発生される過給圧を上記第２の過給機のブロワの直
   上流に供給するためのエア通路を、上記第２の過給機の
   ブロワの直上流の分岐吸気通路部分に開口させたことを
   特徴とする過給機付エンジンの吸気装置。