JPH01310136A - ターボ過給機付エンジンの排気センサ取付構造 - 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） 本発明はターボ過給機付エンジンの排気センサ取付構造
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として
、例えば実開昭６０−１７８３２９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、エンジンが特定運転領域にあ
るとき、すなわち例えば排気ガス流量が設定値よりも少
ないときなどには排気カット弁を閉じて第１排気ターボ
過給機への排気の流入を遮断して該排気ターボ過給機の
作動を停止させ、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、工ンジンが特定運転領域にないとき、つ
まりこの場合では排気ガス流量が設定値よりも多いとき
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） ところで、一般に、エンジンの排気通路に、排気ガスの
酸素濃度に応じて信号を出力する０２センサを設け、該
０２センサの出力に基づいて混合気の空燃比が適正値に
なるように燃料噴射量をフィードバック制御することが
行われている。このような制御は上述したような排気タ
ーボ過給機付エンジンでも行える。

しかし、その場合、エンジンが特定運転領域にあるとき
には第２排気ターボ過給機のタービンへの排気の流入が
遮断されるので、タービン内の圧力低下に伴なってター
ビンの軸受などに供給されるオイルがタービン内に洩出
し、エンジンが特定運転領域から脱して排気カット弁が
開いたときにタービン内に洩出したオイルが排気流に乗
って排気通路に流れ出て０２センサに付着し、該０２セ
ンサの酸素濃度検出機能を損なわせるという問題が生じ
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、上述した０２センサのように排気に
関連する信号を検出するための排気センサを適切な位置
に設けて、該排気センサの検出機能を安定化しながら、
排気センサに排気ターボ過給機のタービンから流れ出る
オイルが付着することを防止することにある。

（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、排気センサを、
常時排気が流入する排気ターボ過給機の下流の排気通路
で且つオイルが流れ出易い排気ターボ過給機からの排気
流に直接晒されない位置に設けることである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、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、エンジンが特定運転領域にあると
きに一部の排気ターボ過給機への排気の流入を遮断して
該排気ターボ過給機の作動を停止させる過給機作動停止
手段とを備えるとともに、排気通路に排気に関連する信
号を検出するための排気センサを設けたターボ過給機付
エンジンを前提とする。そして、これに対し、上記排気
センサを、エンジンの全運転領域で作動する排気ターボ
過給機の下流の排気通路で且つ上記特定運転領域で作動
が停止する排気ターボ過給機からの排気流に直接晒され
ない位置に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、排気センサがエンジン
の全運転領域で作動する排気ターボ過給機の下流の排気
通路に設けられているので、排気センサが常時排気流に
晒されて排気に関連する信号が安定して検出される。

また、排気センサが特定運転領域で作動が停止する排気
ターボ過給機からの排気流に直接晒されない位置に設け
られているので、この排気ターボ過給機のタービンから
流れ出るオイルが排気センサに付着することがなく、排
気センサの検出機能が良好に発揮される。

（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１図および第２図は本発明の実施例に係る排気センサ
取付構造を備えた２０−タタイプの排気ターボ過給機付
ロークリピストンエンジンを示す。

これらの図において、１はインダメデイエイトノ１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ノ＼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、このノ）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５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、このエンジンには低速用および高速用の二つの
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排気通路２１には低速用排気ターボ過給機
３１のタービン３１ａが、第２排気通路２２には高速用
排気ターボ過給機３２のタービン３２ａがそれぞれ設け
られているとともに、第１吸気通路１１には低速用排気
ターボ過給機３１のコンプレッサ３１ｂが、第２吸気通
路１２には高速用排気ターボ過給機３２のコンプレッサ
３２ｂ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３
１．３２の上流側で連通路３３を介して接続されている
。

ここで、各排気ターボ過給機３１．３２のタービン３１
ａ、３２ａと排気通路２１．２２との接続構造について
説明する。第２図に示すように、上記各タービン３１ａ
、３２ａはその吐出口が対向するように配設されており
、該各タービン３１ａ、３２ａにそれぞれ接続された第
１および第２排気通路２１．２２は集合してから下流（
第２図の手前側）に向う。この集合部２３は高速用排気
ターボ過給機側のタービン３２ａに一体に設けられてお
り、該集合部２３に対して低速用排気ターボ過給機側の
タービン３１ａがガスケットを介してフランジにより接
続されている。すなわち、エンジン回転数が低速領域か
ら上昇して高速領域に入ると、高速用排気ターボ過給機
側タービン３２ａは停止状態からいきなり作動状態にな
って急激な熱負荷を受ける。その場合、このような接続
構造にしたので、高速用排気ターボ過給機側タービン３
２ａと集合部２３との間にガスケットが介在せず、ター
ビン３２ａの熱が排気通路２２にスムーズに伝達され、
タービン３２ａの受ける熱負荷を軽減することができる
。

また、上記第２排気通路２２において高速用排気ターボ
過給機側タービン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、高速用排気ターボ過給機
側タービン３２ａへの排気ガスの供給を調整するように
している。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、高速用排気ターボ過給機側タービン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と低速用および高速用排気ターボ過
給機３１．３２下流の排気通路２０とはバイパス通路４
４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６弁４１，４３．４
５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、第２吸気通路１２には高速用排気ター
ボ過給機側タービン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、該リリーフ弁５３を開く
ことによってタービン３２ａの上流側と下流側とを連通
してコンプレッサ３２ａ下流の加圧エアをリリーフする
ようにしている。これら答弁５１，５３は圧力応動式の
アクチュエータ５６．５７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（図示
せず）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４６〜４８，５６．５７
およびインジェクタ１７．１８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、８７は上記排気通路２０に設けられ排
気ガスの酸素濃度を検出するための０２センサ（排気セ
ンサ）である。これら各センサ８１〜８７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８ｏの作ａ　ｆｆ１ｌ
Ｊ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８１〜８７がらの信号を入力し
、ステップＳ２でエンジンが第４図に示す低回転領域（
特定運転領域）にあるが否がを判定する。

＋して、エンジンが低回転領域にあるとき、つまりステ
ップＳ２での判定がＹＥＳのときにはステップ８３〜ス
テツプＳ６で高速用排気ターボ過給機３２の作動を停止
する。すなわち、ステップＳ３で洩らし弁４３を、ステ
ップｓ４で排気カット弁４１をそれぞれ閉じて高速用排
気ターボ過給機３２の作動を停止させ、低速用排気ター
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Ｓ５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Ｓ６でブースト圧力が設定
圧力以下になるとリリーフ弁５３を開く。このことによ
り、エンジン高回転からの減速時など吸気流量が少なく
且つ圧力が大きくなる運転状態において、リリーフ弁５
３によりコンプレッサ下流の加圧エアがリリーフされる
ので、コンプレッサ３２ｂへの吸気の逆流が防止されて
サージングの発生が防止される。

一方、エンジンが低回転領域になくステップＳ２での判
定がＮｏのときにはステップＳ７〜ステツプＳＩＯで高
速用排気ターボ過給機３２を作動させる。すなわち、ス
テップＳ７で洩らし弁４３を開き、少量の排気ガスを高
速用排気ターボ過給機３２に供給してタービン３２ｇの
助走を行う。そして、ステップＳ８でブースト圧力が設
定圧力を超えるとリリーフ弁５３を閉じるとともにステ
ップＳ９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Ｓ
ＩＯでこの吸気カット弁５１を開いて高速用排気ターボ
過給機３２を作動させ、低速用および高速用排気ターボ
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３１ａ、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。

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、ウエス）’７’
−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。さらに、上記インジェクタ
１７．１８も０２センサ８７の出力信号に基づいて上記
コントロールユニット８０によりフィードバック制御さ
れる。

以上のフローにおいて、ステップ８２〜ステツプＳ６に
より、エンジンが特定運転領域（低回転領域）にあると
きに一部の排気ターボ過給機３２への排気の流入を遮断
して該排気ターボ過給機３２の作動を停止させる過給機
作動停止手段９０を構成している。

そして、０２センサは、エンジンの全運転領域で作動す
る低速用排気ターボ過給機３１の下流の排気通路２０で
、且つ低回転領域（特定運転領域）で作動が停止する高
速用排気ターボ過給機３２からの排気流に直接晒されな
い位置に設けられている。すなわち、第２図および第５
図に示すように、上記排気通路２０の集合部２３には第
１排気通路２１と第２排気通路２２とを仕切る仕切壁２
４が設けられており、０２センサ８７はこの仕切壁２４
のすぐ下流で且つ第１排気通路２１側に設けられている
。このことにより、０２センサ８７は常時、低速用排気
ターボ過給機３１からの排気流に晒されることになり、
排気に関連する信号が安定して検出される。

また、０２センサ８７が高速用排気ターボ過給機３２か
らの排気流に直接晒されない位置に設けられているので
、この排気ターボ過給機３２のタービン３２ａから流れ
出るオイルが０２センサ８７に付着することがなく、０
２センサ８７の検出機能が良好に発揮される。

尚、上記実施例では排気通路２０に０２センサ８７を設
けた場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、排気に関連する信号を検出するための他のタイ
プの排気センサを排気通路２０に設けた場合についても
本発明を適用することができる。また、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についても適用すること
かできる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のターボ過給機付エンジン
の排気センサ取付構造によれば、エンジンに排気ターボ
過給機を複数設け、エンジンが特定運転領域にあるとき
に一部の排気ターボ過給機への排気の流入を遮断して該
排気ターボ過給機の作動を停止させるように構成し、且
つ排気通路に排気に関連する信号を検申するための排気
センサを設けるとともに、この排気センサを、エンジン
の全運転領域で作動する排気ターボ過給機の下流の排気
通路で且つ上記特定運転領域で作動が停止する排気ター
ボ過給機からの排気流に直接晒されない位置に設けたの
で、排気センサの検出機能を安定化しながら、排気セン
サに排気ターボ過給機のタービンから流れ出るオイルが
付着することを防止して排気センサの検出機能を良好に
発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は全体概略構成
図、第２図はエンジンの側面図、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
低回転領域を示す説明図、第５図は第１図の要部拡大図
である。 ２０・・・排気通路、３１・・・低速用排気ターボ過給
機、３２・・・高速用排気ターボ過給機、４１・・・排
気カット弁、８７・・・０２センサ（排気センサ）９０
・・・過給機作動停止手段。 特許出願人　マ　ツ　ダ　株式会社 代理人弁理士前１）弘　″、　１ １４−一、　　−′ 同　　　弁理士　沼　波　知　明 シ、、　　−、ｉ エンン／回転麿（ 第４　図 第５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、エンジンが
   特定運転領域にあるときに一部の排気ターボ過給機への
   排気の流入を遮断して該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を備えるとともに、排気通
   路に排気に関連する信号を検出するための排気センサを
   設けたターボ過給機付エンジンにおいて、上記排気セン
   サを、エンジンの全運転領域で作動する排気ターボ過給
   機の下流の排気通路で且つ上記特定運転領域で作動が停
   止する排気ターボ過給機からの排気流に直接晒されない
   位置に設けたことを特徴とするターボ過給機付エンジン
   の排気センサ取付構造。