JPH01305127A - 排気ターボ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） 本発明は排気ターボ過給機付エンジンの制御装置に関し
、特に複数の排気ターボ過給機を備え、エンジンの運転
状態に応じて一部の排気ターボ過給機を作動または停止
させるようにしたものに関する。

（従来の技術） 従来、二つの排気ターボ過給機を備えたエンジンの排気
ターボ過給機制御装置として、例えば実開昭６０−１７
８３２９号公報に開示されるように、排気通路に第１お
よび第２の排気ターボ過給機のタービンを並列的に設け
、この二つの排気ターボ過給機のコンプレッサをエンジ
ンの吸気通路に接続するとともに、第２排気ターボ過給
機のタービン上流側の排気通路に排気カット弁を設け、
エンジンの低速低負荷時など排気ガス流量が少ないとき
には排気カット弁を閉じて排気通路からの排気ガスを第
１排気ターボ過給機のタービンに集中的に供給して高い
過給圧を確保する一方、エンジンの高速高負荷時など排
気ガス流量が多いときには排気カット弁を開いて排気通
路からの排気ガスを二つの排気ターボ過給機のタービン
に供給して吸気流量を確保しながら適正な過給圧を得る
ようにしたものが知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記従来のものでは、冷間時において、例え
ば低速低負荷状態から加速するときなどには、第２排気
ターボ過給機が停止している状態で排気カット弁が急に
開いて第２排気ターボ過給機に高温の排気ガスがいきな
り流れ込むので、第２排気ターボ過給機に急激な温度変
化が生じてダメージを受けるおそれがある。

また、低速低負荷状態など排気カット弁が閉じていると
きには、排気ガス流量が少ないもののその排気ガスが第
１排気ターボ過給機のタービンに集中的に供給されて、
ある程度の流速をもつので、排気ガスのエネルギの多く
がタービンを回転させるために消費されてしまい、ター
ビン下流にある触媒装置に流れ込むときには排気ガス温
度が低下していて十分に排気ガスを浄化できず、エミッ
ション性能が低下するという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、冷間時においては、本来一部の排気
ターボ過給機を停止すべき運転状態であっても敢てこれ
を作動状態にして、排気ターボ過給機の暖気を促進させ
るとともにタービンにおける排気ガスのエネルギ消費を
減らして排気ガスを高温のまま触媒装置に流すことにあ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、エンジンが所定
の停止領域にあるときには一部の排気ターボ過給機の作
動を停止させる一方、この停止領域にあっても冷間時に
は上記排気ターボ過給機を停止させないことである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、第１図に示すよ
うに、エンジンに複数設けられ且つ排気ガスのエネルギ
により吸気を過給する排気ターボ過給機３１．３２と、
排気ターボ過給機３２の作動を停止させる過給機作動停
止手段４１と、エンジンの運転状態を検出する運転状態
検出手段９１と、該運転状態検出手段９１の出力を受け
、エンジンが所定の停止領域にあるときには一部の排気
ターボ過給機３２の作動が停止するように上記過給機作
動停止手段４１を制御する過給機制御手段９２と、上記
運転状態検出手段９１の出力を受け、エンジンが上記停
止領域にあっても冷間時には上記過給機制御手段９２に
よる排気ターボ過給機３２の停止命令を解除する停止解
除手段９３とを設ける構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、過給機制御手段９２の
制御により、運転状態検出手段９１で検出された運転状
態が停止領域にあるときには過給機作動停止手段４１に
よって一部の排気ターボ過給機３２の作動が停止されて
、常用の排気ターボ過給機３１に排気ガスが集中的に供
給されて高い過給圧が確保される一方、停止領域にない
ときには全ての排気ターボ過給機３１．３２に排気ガス
が供給されて吸気流量を確保しながら適正な過給圧が得
られる。

その場合、停止解除手段９３により、エンジンが上記停
止領域にあっても冷間時であるときには上記過給機制御
手段９２による排気ターボ過給機３２の停止制御が解除
されて全ての排気ターボ過給機３１．３２に排気ガスが
供給されるので、排気ターボ過給機３２の暖気が促進さ
れることになり、冷間時における加減速時などに上記一
部の排気ターボ過給機３２に生じる温度変化が緩和され
て排気ターボ過給機３２の熱負荷変動が軽減されること
になる。

しかも、このように低速低負荷状態などには全ての排気
ターボ過給機３１．３２に排気ガスが分散するので、各
排気ターボ過給機３１．３２のタービンを流れる排気ガ
スの量が少なくなり、タービンにおける排気ガスのエネ
ルギ消費が減って排気ガスが高温のままタービン下流の
触媒装置に流れることになり、排気ガスが良好に浄化さ
れてエミッション性能が向上することになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例に係る制御装置を備えた２０−
タタイプの排気ターボ過給機付ロータリピストンエンジ
ンを示す。同図において、１はインタメゾイエイトハウ
ジング、ロータハウジングおよびサイドハウジングから
なるハウジングであって、該ハウジング１内には、二つ
の多角形状のロータ２，２が配されており、該各ロータ
２が遊星回転運動してハウジング１内に形成される三つ
の作動室に吸気、圧縮、爆発、膨張および排気の各行程
を順に行わせるようにしている。

上記ハウジング１には、吸気行程にある作動室に新気を
供給するプライマリポート３およびセカンダリポート４
が設けられている。また、このハウジング１には、排気
行程にある作動室から排気を排出する排気ポートらが設
けられている。

そして、上記各ロータ２に対応するプライマリポート３
およびセカンダリポート４には吸気通路１０がその分岐
した端部において接続され、該吸気通路１０はエアクリ
ーナ１３を介して大気に開放されている。上記吸気通路
１０はその途中において第１および第２の二つの吸気通
路１１．１２に分割されている。そして、該吸気通路１
０の合流部分の下流には、上流側から順に、吸気を冷却
するためのインタークーラ１４と、吸気流量を調節する
ためのスロットル弁１５と、吸気の脈動を緩和するため
のサージタンク１６とが設けられている。さらに、上記
吸気通路１０には、プライマリポート３およびセカンダ
リポート４に臨ませて燃料を噴射供給するためのインジ
ェクタ１７．１８がそれぞれ設けられている。

また、上記排気ボート５，５には排気通路２０が接続さ
れている。すなわち、該排気通路２０の一端は第１およ
び第２の二つの排気通路２１．２２に分岐されていて、
該各排気通路２１．２２がそれぞれ二つの排気ボート５
．５に接続されている。

そして、このエンジンには第１および第２の二つの排気
ターボ過給機３１．３２が設けられている。すなわち、
上記第１および第２排気通路２１゜２２には第１および
第２排気ターボ過給機３１゜３２のタービン３１　ａ　
＊　　３２　ａがそれぞれ設けられているとともに、第
１および第２吸気通路１１゜１２には第１および第２排
気ターボ過給機３１゜３２のコンプレッサ３１ｂ、３２
ｂがそれぞれ設けられていて、排気ガスのエネルギによ
り吸気を過給するようにしている。また、上記第１およ
び第２排気通路２１．２２は各排気ターボ過給機３１．
３２の上流側で連通路３３を介して接続されている。

また、上記第２排気通路２２において第２排気ターボ過
給機３２のタービン３２ａと連通路３３との間には排気
カット弁４１が設けられており、第２排気ターボ過給機
３２のタービン３２ａへの排気ガスの供給を調整するよ
うにしている。すなわち、この排気カット弁４１は、第
２排気ターボ過給機３２の作動を停止させる過給機作動
停止手段として機能する。さらに、該排気カット弁４１
下流の第２排気通路２２と上記連通路３３とは洩らし通
路４２で接続されている。該洩らし通路４２には洩らし
弁４３が設けられており、第２排気ターボ過給機３２の
タービン３２ａへの微量の排気ガスの供給を調整するよ
うにしている。また、上記連通路３３と第１および第２
排気ターボ過給機３１．３２下流の排気通路２０とはバ
イパス通路４４で接続されている。該バイパス通路４４
にはウェストゲート弁４５が設けられており、加圧エア
のバイパス量を調整して過給圧特性を改善するようにし
ている。これら答弁４１，４３．４５は圧力応動式のア
クチュエータ４６〜４８によってそれぞれ駆動される。

さらに、上記第２吸気通路１２における第１吸気通路１
１との合流部分の直上流には吸気カット弁５１が設けら
れている。また、該第２吸気通路１２には第２排気ター
ボ過給機３２のタービン３２ａをバイパスするリリーフ
通路５２が設けられている。このリリーフ通路５２には
リリーフ弁５３が設けられており、タービン３２ａの上
流側と下流側との圧力差を緩和するようにしている。こ
れら答弁５１および５３は圧力応動式のアクチュエータ
５６および５７によってそれぞれ駆動される。

また、上記排気通路２０における第１および第２排気通
路２１．２２の合流部分よりも下流には触媒装置６０が
設けられており、排気ガスを浄化するようにしている。

そして、上記各アクチュエータ４６〜４８および５６．
５７はコントロールユニット８０によって制御される。

さらに、８１は吸気通路１０に設けられ吸気流量を検出
するためのエアフローセンサ、８２は上記スロットル弁
１５の開度を検出するためのスロットルセンサ、８３は
吸気通路１０に設けられ吸気圧力を検出するためのブー
スト圧力センサ、８４はエンジンの回転数を検出するた
めの回転数センサ、８５はエンジンの水温を検出するた
めの水温センサ、８６は上記吸気カット弁５１の両側の
吸気圧力の差圧を検出するための差圧センサである。こ
れら各センサ８１〜８６はコントロールユニット８０に
それぞれ接続されている。

次に、上記コントロールユニット８０の作動制御を第３
図のフローに基づいて説明する。まず、ステップＳ１で
上記各センサ８１〜８６からの信号を入力する。そして
、ステップＳ２で冷間時か否か、つまりエンジンの暖気
中か否かを判定し、ステップＳ３でエンジンが第４図の
停止領域にあるか否かを判定する。ここで冷間時か否か
の判定はエンジン水温に基づいて行い、例えば７０度未
満のときには冷間時であり、７０度を越えたときには温
間時であると判定することが考えられる。

また、上記停止領域とは、エンジンの低速低負荷領域を
中心とする領域であって吸気流量が少ない領域に対応す
る。

そして、冷間時でなく且つ停止領域にあるとき、つまり
ステップＳ２での判定がＮｏでステップＳ３での判定が
ＹＥＳのときにはステップ８４〜ステツプＳ７で第２排
気ターボ過給機３２の作動を停止する。すなわち、ステ
ップＳ４で洩らし弁４３を、ステップＳ５で排気カット
弁４１をそれぞれ閉じて第２排気ターボ過給機３２の作
動を停止させ、第１排気ターボ過給機３１に排気ガスを
集中的に供給して高い過給圧を確保するとともに、ステ
ップＳ６で吸気カット弁５１を閉じて吸気通路１０から
第２吸気通路１１への吸気の逆流を防止し、且つステッ
プＳ７でリリーフ弁５３を開き、減速時等、吸気流量が
少なく且つ圧力が大きくなる運転状態においてはリリー
フ通路５２を介してコンプレッサ３２ｂの圧力をリリー
フしてコンプレッサ３２ｂのサージングを防止するよう
にしている。

一方、エンジンが停止領域になくステップＳ３での判定
がＮｏのときにはステップ８８〜ステツプ８１１で第２
排気ターボ過給機３２を作動させる。

すなわち、ステップＳ８で洩らし弁４３を開き、少量の
排気ガスを第２排気ターボ過給機３２に供給してタービ
ン３２ａの助走を行う。そして、ステップＳ９でリリー
フ弁５３を閉じるとともにステップＳＩ６で排気カット
弁４１を開き、上記吸気カット弁５１の両側の吸気圧力
の差圧が小さくなるとステップＳ１！てこの吸気カット
弁５１を開いて第２排気ターボ過給機３２を作動させ、
第１および第２排気ターボ過給機３１．３２の双方によ
り吸気を過給する。このことにより、吸気流量を確保し
ながら適正な過給圧を得ることができる。

ここで、排気カット弁４１が開く前にリリーフ弁５３を
閉じるようにしたのは、排気カット弁４１が開くときに
リリーフ弁５３が開いているとタービン３２ａが空回り
して回転数が急に上ってしまい排気圧力が急激に変動し
てエンジンのダイリューションガスが大きく変化して燃
焼変動をきたすからである。

そして、上記ステップＳ２での判定がＹＥＳのときには
、ステップＳ３での判定の如何に拘らずステップ８８〜
ステツプＳ１１で第２排気ターボ過給機３２を作動させ
る。このことにより、双方の排気ターボ過給機３１．３
２に排気ガスが供給されるので、第２排気ターボ過給機
３２の暖気が促進され、冷間時における加減速時などに
上記第２排気ターボ過給機３２に生じる温度変化が緩和
されてその熱負荷変動が軽減され、第２排気ターボ過給
機３２がダメージを受けることを防止することができる
。

しかも、このことによっ゛Ｃ低速低負荷状態などには全
ての排気ターボ過給機３１．３２に排気ガスが分散して
供給されるので、各排気ターボ過給機３１．３２のター
ビン３１ａ、３２ａを流れる排気ガスの量が少なくなり
、タービン３１ａ、３２ａにおける排気ガスのエネルギ
消費が減って排気ガスが高温のままタービン３１ａ、３
２ａ下流の触媒装置６０に流れることになり、排気ガス
が良好に浄化されてエミッション性能を向上させること
ができる。

尚、排気カット弁４１により洩らし弁４３としての機能
を持たせることも可能であるが、本実施例では排気カッ
ト弁４１と洩らし弁４３とを各々別個のものにして洩ら
し弁４３の機能の精度を上げている。

また、上記フローには示していないが、ウェストゲート
弁４５も上記コントロールユニット８０により過給圧に
応じて作動制御される。

以上のフローにおいて、ステップＳ１によりエンジンの
運転状態を検出する運転状態検出手段９１を構成してい
る。また、ステップＳ３・〜ステップＳｌ＋により、該
運転状態検出手段９１の出力を受け、エンジンが所定の
停止領域にあるときには一部の排気ターボ過給機３２の
作動が停止するように上記過給機作動停止手段（排気カ
ット弁４１）を制御する過給機制御手段９２を構成して
いる。

また、ステップＳ２により、上記運転状態検出手段９１
の出力を受け、エンジンが上記停止領域にあっても冷間
時には上記過給機制御手段９２による排気ターボ過給機
３２の停止命令を解除する停止解除手段９３を構成して
いる。

さらに、第５図および第６図は変形例を示す。

すなわち、この変形例は本発明を３０−タタイプの排気
ターボ過給機付ロータリピストンエンジンの制御装置に
適用したものである。主な構成は上記実施例と共通する
ので、エンジンの排気通路回りの構造について説明する
。第５図に示すように、各ロータに対応する排気ボート
５−．５＝、５−には第１〜部３排気通路２１′〜２３
′が接続されており、第１排気通路２１′および第２排
気通路２２゛が集合されて大容量の第１排気ターボ過給
機３１′のタービン３１′ａに接続されているとともに
、第３排気通路２３′が小容量の第２排気ターボ過給機
３２−のタービン３２′ａに接続されている。そして、
第２排気通路２２′と第３排気通路２３′とが連通路３
３′で接続されている。該連通路３３゛は上記第１排気
通路２１′および第２排気通路２２−と同様に第１排気
ターボ過給機３１′のタービン３１゛ａに向う方向に設
けられている。また、該連通路３３″からは洩らし通路
４２′が分岐して上記第２排気ターボ過給機３２″のタ
ービン３２゛ａに接続されている。

そして、第５図および第６図に示すように、上記第３排
気通路２３゛にはスイング式の排気カット弁４１′が設
けられている。該排気カット弁４１−は、閉位置（第５
図の実線位置）にあるときには第３排気通路２３′を閉
じる一方、開位置（第５図の仮想線位置）にあるときに
は第３排気通路２３′を開くとともに連通路３３′を閉
じるものである。また、上記洩らし通路４２゛にはスイ
ング式の洩らし弁４３゛が設けられている。なお、４６
′は排気カット弁４１′のアクチュエータであり、４７
′は洩らし弁４３″のアクチュエータである。

この変形例によれば、３０−タタイプの排気ターボ過給
機付ロータリピストンエンジンにおいて上記実施例と同
様の作用および効果を得ることが可能となる。

尚、上記実施例ではロータリピストンエンジンについて
説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は
例えばレシプロエンジン等、他のタイプのエンジンの排
気制御装置についても適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の排気ターボ過給機付エン
ジンの制御装置によれば、エンジンが所定の停止領域に
あるときには一部の排気ターボ過給機の作動を停止させ
る一方、エンジンが上記停止領域にあっても冷間時には
排気ターボ過給機の停止命令を解除するようにしたので
、エンジンの全運転領域で吸気を適正に過給できるとい
う基本的効果を得ながら、冷間時に排気ターボ過給機の
暖気が促進されて、加減速時などに排気ターボ過給機が
受ける熱負荷を軽減することができるとともに、タービ
ンにおける排気ガスのエネルギ消費を減らして排気ガス
を高温のままタービン下流に流し、排気ガスの浄化を促
進してエミッション性能を向上させることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図〜第４図は実施例を示し、第２図は全体概略構成
図、第３図はコントロールユニットの作動制御を示すフ
ローチャート図、第４図は停止領域を示す説明図である
。また、第５図は変形例の排気系を示す平面図、第６図
は変形例における排気通路の第２排気ターボ過給機への
接続フランジを示す側面図である。 ３１．３１＝・・・第１排気ターボ過給機、３２゜３２
″・・・第２排気ターボ過給機、４１，４ｉ−・・排気
カット弁（過給機作動停止手段）、９１・・・運転状態
検出手段、９２・・・過給機制御手段、９３・・・停止
解除手段。 し二」 第１図 エンシ／回転校 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに複数設けられ且つ排気ガスのエネルギ
   により吸気を過給する排気ターボ過給機と、排気ターボ
   過給機の作動を停止させる過給機作動停止手段と、エン
   ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転
   状態検出手段の出力を受け、エンジンが所定の停止領域
   にあるときには一部の排気ターボ過給機の作動が停止す
   るように上記過給機作動停止手段を制御する過給機制御
   手段と、上記運転状態検出手段の出力を受け、エンジン
   が上記停止領域にあっても冷間時には上記過給機制御手
   段による排気ターボ過給機の停止命令を解除する停止解
   除手段とを設けたことを特徴とする排気ターボ過給機付
   エンジンの制御装置。