JPH0216331A - ターボチャージャの制御装置 - 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〕 この発明は、車両に搭載されるターボチャージャの制御
装置に係り、詳しくは低速域においても良好な過給を実
施することができるターボチャージャの制御装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

エンジンの低速域においても有効な過給を行なうために
、低速用ターボチャージャを採用した場合は、このター
ボチャージャがエンジンの高速回転時に過大な回転速度
とならないような対策が必要になる。そこで、ターボチ
ャージャのタービンに対して迂回するバイパス通路を設
け、このバイパス通路の流通断面積をウェイストゲート
バルブにより制御し、エンジンの高速回転域では、バイ
パス通路を開いて、排気ガスをタービンに対して迂回さ
せ、ターボチャージャの回転速度が過大にならないよう
にしている。

従来のターボチャージャの制御装置（例：実開昭５８−
７．０４１７号公報）では、圧力室をもつアクチュエー
タによりウェイストゲートバルブを操作するとともに、
ターボチャージャのコンプレッサより下流のブースト圧
を圧力室へ導いている。

これにより、設定エンジン回転速度未満ではウェイスト
ゲートバルブが全開状態になり、さらに、設定エンジン
回転速度以上になると、圧力室の圧力がばねに打ち勝っ
て、ウェイストゲートバルブが全開状態になり、ターボ
チャージャの過大な回転を防止している。また、電磁弁
を設け、設定エンジン回転速度以上においてアクチュエ
ータの圧力室へブースト圧の代わりに加圧空気源内の空
気圧を供給するものもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来のターボチャージャの制御装置では、１
個の設定エンジン回転速度によりウニイストゲ−１へバ
ルブの開度が切り替わるのみであるので、設定エンジン
回転速度以下の領域では、タービン回転速度も低く、十
分な過給圧が得られなくなっている。

この発明の目的は、ターボチャージャの従来の制御装置
では、過給が不十分である非常に低いエンジン回転速度
の領域における過給効果を高めることができるターボチ
ャージャの制御装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、ターボチャージャは、吸気通路に配設さ
れているコンプレッサと、排気通路に配設されコンプレ
ッサと一体的に回転するタービンとを備えている。そし
て、このターボチャージャの制御装置は、タービンが配
設されている排気通路の部分に対して並列に接続されて
いるバイパス通路と、このバイパス通路の流通断面積を
制御するウェイストゲートバルブと、圧力室をもちこの
圧力室の圧力に応じてウェイストゲートバルブを操作す
るアクチュエータと、このアクチュエータの圧力室へコ
ンプレッサより下流のブースト圧又は加圧空気源内の空
気圧を導く第１の電磁弁と、この第１の電磁弁を介する
圧力室へのブースト圧の供給を許容又は禁止する第２の
電磁弁とを有している。第１及び第２の電磁弁は、第１
のエンジン回転速度未満では圧力室へのブースト圧及び
加圧空気源内の空気圧の供給を共に断ち、第１のエンジ
ン回転速度以上及び第２の回転速度未満の範囲では圧力
室へブースト圧を供給し、第２の回転速度以上では圧力
室へ加圧空気源内の空気圧を供給するように、なってい
る。

〔作用〕

第１のエンジン回転速度未満の領域では、アクチュエー
タの圧力室はブースト圧及び加圧空気源内の空気圧の供
給を断たれる。これにより、ウェイストゲートバルブは
全開状態に保持され、排気ガスは、バイパス通路へ流れ
ずに、タービンを駆動する。このエンジン回転速度領域
では、タービンを駆動する排気ガスの流量は、エンジン
回転速度の増大に伴って、増大し、タービン回転速度は
、エンジン回転速度の上昇に連れて、上昇する。

エンジン回転速度が第１のエンジン回転速度に達すると
、アクチュエータの圧力室はコンプレッサより下流のブ
ースト圧を供給される。これにより、ウェイストゲート
バルブは半開状態となり、排気ガスの一部はバイパス通
路へ流れ、タービン回転速度は低下する。第１のエンジ
ン回転速度以上で第２の回転速度未満の領域において、
タービンを駆動する排気ガスの流量は、エンジン回転速
度の増大に伴って、増大し、タービン回転速度は、エン
ジン回転速度の上昇に連れて、上昇する。

エンジン回転速度が第２の回転速度に達すると、アクチ
ュエータの圧力室は加圧空気源からの空気圧を供給され
る。これにより、ウェイストゲートバルブは全開状態と
なり、バイパス通路へ流れる排気ガスの流量は増大し、
タービン回転速度は低下する。エンジン回転速度が第２
の回転速度よりさらに上昇すると、タービンを駆動する
排気ガスの流量は増大し、タービン回転速度は、エンジ
ン回転速度の上昇に連れて、上昇する。

〔実施例〕

以下、この発明を図面の実施例について説明する。

第１図はターボチャージャを装備するエンジンｌＯの全
体の構成図である。エンジン１０は、燃焼室１２におけ
る燃料の燃焼により往復動するピストン１４を備え、吸
気通路１６及び排気通路１８が燃焼室１２へ接続されて
いる。ターボチャージャ２０は、吸気通路１６内に配設
され吸入空気を加圧するコンプレッサ２２と、排気通路
１８内に配設され排気ガスにより回転させられるタービ
ン２４と、両端部においてそれぞれコンプレッサ２２及
びタービン２４を固定されタービン２４の回転をコンプ
レッサ２２へ伝達する軸２６とを有している。バイパス
通路２８は、タービン２４が配設されている排気通路１
８の部分に対して並列に接続され、ウェイストゲートバ
ルブ３０はバイパス通路２８の流通断面積を制御する。

アクチュエータ３２は、ダイヤフラム３４により区画さ
れている圧力室３６と、ダイヤフラム３４を圧力室３６
の方へ押圧する圧縮コイルばね３８と、ダイヤフラム３
４の運動によりウェイストゲートバルブ３０を操作する
ロッド４０とを有している。エアタンク４２は加圧され
た空気圧を貯蔵し、切換弁式の第１の電磁弁４４は、管
路４６を介してコンプレッサ２２より下流の吸気通路１
６の個所へ、管路４８を介してエアタンク４２へ、及び
管路５０を介して圧力室３６へ接続され、電気信号に関
係して管路５０へ管路４６又は管路４８を選択的に接続
する。開閉弁式の第２の電磁弁５２は、管路４６に配設
され、管路４６を開閉する。減圧弁５４は、管路４８に
設けられ、エアタンク４２内の空気圧を減圧して第２の
電磁弁５２へ導く。マイクロコンピュータ５６は、エン
ジン回転速度及びエンジン負荷等のデータを入力され、
これらデータに基づいて第１の電磁弁４４及び第２の電
磁弁５２へ制御信号を出力する。

第２図は第１図のターボチャージャ２０の制御装置にお
けるエンジン回転速度とタービン回転速度との関係を示
している。第２図を参照して、実施例の作用について説
明する。

第１のエンジン回転速度Ｎｕ（例えば１３００ｒ、ｐ、
ｍ、）未満の領域では、マイクロコンピュータ５６から
の制御信号により、第１の電磁弁４４は管路４６を管路
５０へ接続し、第２の電磁弁５２は管路４６を閉してい
る。これにより、アクチュエータ３２の圧力室３６はブ
ースト圧及びエアタンク４２内の空気圧の供給を断たれ
、アクチュエータ３２においてダイヤフラム３２は圧縮
コイルばね３８により圧力室３６の方へ変位し、ウェイ
ストゲートバルブ３０は全開状態に保持され、排気ガス
は、バイパス通路２８へ流れずに、タービン２４を駆動
する。このエンジン回転速度領域では、タービン２４を
駆動する排気ガスの流量は、エンジン回転速度の増大に
伴って、増大し、タービン回転速度は、エンジン回転速
度の上昇に連れて、上昇する。

エンジン回転速度が第１のエンジン回転速度Ｎ１に達す
ると、マイクロコンピュータ５６からの制御信号により
、第１の電磁弁４４は管路４６を管路５０へ接続し、第
２の電磁弁５２は管路４６を開く。これにより、アクチ
ュエータ３２の圧力室３６はコンプレッサ２２より下流
のブースト圧を供給され、アクチュエータ３２において
ダイヤフラム３２は圧縮コイルばね３８に抗して反圧力
室３６の方へ少し戻され、ウニイストゲ−１〜バルブ３
０は半開状態となり、排気ガスの一部はバイパス通路２
８へ流れ、タービン回転速度は第１のエンジン回転速度
Ｎ１において低下する。第１のエンジン回転速度Ｎ１以
上で第２の回転速度Ｎ２（例えば１７００ｒ、ｐ、ｍ、
）未満の領域において、タービン２４を駆動する排気ガ
スの流量は、エンジン回転速度の増大に伴って、増大し
、タービン回転速度は、エンジン回転速度の上昇に連れ
て、上昇する。

エンジン回転速度が第２の回転速度Ｎ２に達すると、マ
イクロコンピュータ５６からの制御信号により、第１の
電磁弁４４は管路４８を管路５ｏへ接続する。これによ
り、アクチュエータ３２の圧力室３６は減圧弁５４及び
第１の電磁弁４４を介してエアタンク４２からの空気圧
を供給され、アクチュエータ３２においてダイヤフラム
３２は圧縮コイルばね３８に抗して反圧力室３６の方へ
十分に戻され、ウェイストゲートバルブ３０は全開状態
となり、バイパス通路２８へ流れる排気ガスの流ｈ１は
増大し、タービン回転速度は低下する。エンジン回転速
度が第２の回転速度Ｎ２よりさらに上昇すると、タービ
ン２４を駆動する排気ガスの流量は増大し、タービン回
転速度は、エンジン回転速度の上昇に連れて、上昇する
。

第２図において破線は、第１図の第２の電磁弁５２を省
略した場合のエンジン回転速度とターン回転速度との関
係を示している。従来技術のように。

第１のエンジン回転速度Ｎ１未満の場合も圧力室３６へ
ブースト圧を供給するようにしたときは、ウェイストゲ
ートバルブ３０は開か閉かの２値制御となり、第２のエ
ンジン回転速度Ｎ２未満の範囲まで、ウェイストゲート
バルブ３０が全開となる結果、第１のエンジン回転速度
Ｎ１未満におけるタービン回転速度は許容回転速度Ｔよ
り大幅に低い値になり、過給効率が低くなる。

なお、図示の実施例では、第２の′１１！磁弁５２は第
１の電磁弁４４に配設されているが、第２の電磁弁５２
は管路５０に配設され、マイクロコンピュータ５６は第
１のエンジン回転速度Ｎ１以上において管路５０を開に
保持するように制御することも可能である。

〔発明の効果〕

この発明では、ウェイストゲートバルブを操作するアク
チュエータの圧力室は、コンプレッサより下流のブース
ト圧及び加圧空気源の空気圧を共に断たれた状態、コン
プレッサより下流のブースト圧を供給される状態、並び
に加圧空気源の空気圧を供給される状態に分けられ、第
１のエンジン回転速度及び第２の回転速度においてター
ビンを下降させることができる。したがって、タービン
回転速度の過大な上昇を回避しつつ、低速域においても
１．大きなタービン回転速度、したがって過給圧を得る
ことができ、低速域における過給効果を改善することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例に関し、第１図はターボチャー
ジャを装備するエンジンの全体の構成図、第２図は第１
図のターボチャージャの制御装置におけるエンジン回転
速度とタービン回転速度との関係を示すグラフである。 １６・・・吸気通路、１８・・・排気通路、２０・・・
ターボチャージャ、２２・・・コンプレッサ、２４・・
・タービン、２８・・・バイパス通路、３０・・・ウェ
イストゲートバルブ、３２・・・アクチュエータ、３６
・・・圧力室、４２・・・エアタンク（加圧空気ｇ）、
４４・・・第１の電磁弁、５２・・・第２の電磁弁。 第１図 と５６ １６：　吸気通路 タービン バイパス通路 ウェイストゲートバルブ アクチュエータ 三方室 エアタンク 第１の電磁弁 第２の電磁弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気通路に配設されているコンプレッサと、排気
   通路に配設され前記コンプレッサと一体的に回転するタ
   ービンとを備えるターボチャージャにおいて、前記ター
   ビンが配設されている前記排気通路の部分に対して並列
   に接続されているバイパス通路と、このバイパス通路の
   流通断面積を制御するウェイストゲートバルブと、圧力
   室をもちこの圧力室の圧力に応じて前記ウェイストゲー
   トバルブを操作するアクチュエータと、このアクチュエ
   ータの前記圧力室へ前記コンプレッサより下流のブース
   ト圧又は加圧空気源内の空気圧を導く第１の電磁弁と、
   この第１の電磁弁を介する前記圧力室への前記ブースト
   圧の供給を許容又は禁止する第２の電磁弁とを有し、第
   １のエンジン回転速度未満では前記圧力室への前記ブー
   スト圧及び前記加圧空気源内の前記空気圧の供給を共に
   断ち、第１のエンジン回転速度以上及び第２の回転速度
   未満の範囲では前記圧力室へ前記ブースト圧を供給し、
   第２の回転速度以上では前記圧力室へ前記加圧空気源内
   の前記空気圧を供給することを特徴とするターボチャー
   ジャの制御装置。