JPH025713A - 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〕

最近のターボチャージャの進歩により小型、軽量、大出
力のものが使用可能となり、これらの高性能ターボチャ
ージャは、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、このような高性能型の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−
７０４２７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ェイストゲートバル
ブの開度が切り替わるのみであるので、設定エンジン回
転速度よりさらに小さい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
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ている。

そして、このターボチャージャの制御装置は、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、第１の空気圧を
供給し得る第１の空気圧源と、前記第１の空気圧より大
きい第２の空気圧を供給し得る第２の空気圧源と、前記
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、前記第１の空気圧又は前記第２の空気
圧を選択的に導く電磁弁装置とを有している。電磁弁装
置は、第１のエンジン回転速度未満では前記圧力室への
前記ブースト圧を供給し、第１のエンジン回転速度以上
及び第２のエンジン回転速度未満の範囲では前記圧力室
へ前記第１の空気圧を供給し、第２のエンジン回転速度
以上では前記圧力室へ前記第２の空気圧を供給するよう
に、ブースト圧、第１及び第２の空気圧を制御する。

〔作用〕

第１のエンジン回転速度未満の領域では、すなわち低速
運転域では、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。この低速運転域では、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第１の空気圧源より第１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のエンジン回転速度未満の領域にお
いて、すなわち中速運転域において、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第１の空気圧より高い第２
の空気圧を第２の空気圧源より供給される。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のエンジン回転速度よりさらに
上昇すると、すなわち高速運転域では、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１０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１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。切換弁式の第１の電磁弁４
２は、２個の入力ポートをそれぞれ、管路４４を介して
コンプレッサ２２より下流の吸気通路１６の個所へ、及
び管路４６を介して第２の電磁弁４８の出力ポートへ、
それぞれ接続されているとともに、１個の出力ポートを
、管路５０を介してアクチュエータ３２の圧力室３６へ
接続され、管路４４．４６の一方を選択的に管路５０へ
接続する。エアタンク５２は、加圧空気を貯蔵し、管路
５４，５６を介して第２の電磁弁４８の２個の入力ポー
トへ接続されている。第２の電磁弁４８は、切換弁式で
あり、管路５４．５６の一方を選択的に管路４６へ接続
する。第１の減圧弁５８及び第２の減圧弁６０は、それ
ぞれ管路５４．５６に設けられ、エアタンク５２からの
加圧空気をそれぞれ第１の空気圧及び第２の空気圧（第
１の空気圧く第２の空気圧）に減圧して、第２の電磁弁
４８へ送る。マイクロコンピュータ６２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
のデータに基づいて第１の電磁弁４２及び第２の電磁弁
４８へ制御信号を送る。

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Ｎ１未満の領域では、マイクロ
コンピュータ６２からの制御信号により。

第１の電磁弁４２は管路５０へ管路４４を接続し、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ている。これにより、アクチ
ュエータ３２においてダイヤフラム３４は圧縮コイルば
ね３８により圧力室３６の方へ変位され、ウェイストゲ
ートバルブ３０は全開状態に保持されるので、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。この低速回転域では、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６２からの制御信号により
、第１の電磁弁４２は管路５０へ管路４６を接続し、第
２の電磁弁４８は管路４６へ管Ｍ５４を接続する。これ
により、アクチュエータ３２の圧力室３６は第１の減圧
弁５８からの第１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３４は圧縮コイルばね３８に
抗して少し戻され、ウェイストゲートバルブ３０は半開
状態となる。この結果、排気ガスの一部はバイパス通路
２８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６２からの制御信号により、第１の
電磁弁４２は管路５０へ管路４６を接続し、第２の電磁
弁４８は管路４６へ管路５６を接続する。これにより、
アクチュエータ３２の圧力室３６は第２の減圧弁６０か
らの第２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３４は圧縮コイルばね３８に抗して十
分に戻され、ウェイストゲートバルブ３０は全開状態と
なる。この結果、バイパス通路２８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。

なお、第２図において破線は、第１図の第２の電磁弁４
８．５４及び第１の減圧弁５８を省略し、管路５６を管
路４６へ直接接続したときの、エンジン回転速度とター
ビン回転速度との関係を示し、従来技術のように、第１
のエンジン回転速度Ｎ１以上で第２のエンジン回転速度
Ｎ２未満の範囲において、第２のエンジン回転速度Ｎ２
以上の範囲と同様に第２の空気圧をアクチュエータ３２
の圧力室３６へ供給する場合には、この範囲においても
ウェイストゲートバルブ３０が全開状態になり、タービ
ン回転速度は許容最大回転速度Ｔより大幅に低い値とな
り、過給効率が低くなる。

〔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、第１の空気圧源からの第１の空気圧、又は第２の
空気圧源からの第２の空気圧をエンジン回転速度に応じ
て供給され、ターボチャージャの過大な回転速度を回避
しつつ、エンジン回転速度の全範囲において最大許容回
転速度に近い回転速度でタービンを回転させることがで
きる。したがって、従来は１個の設定エンジン回転速度
により、それ未満及び以上ではそれぞれウェイストゲー
トバルブの開度が閉か開かになっていたために、ウェイ
ストゲートバルブの閉の領域におけるエンジン回転速度
の低い方の範囲において、ターボチャージャが最大許容
回転速度よりはるかに低い回転速度で駆動されていたの
に対し。

この発明では、そのような運転域においても、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、
非常に低いエンジン回転速度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・・・第１の電磁弁（電磁弁装置）
、４８・・・第２の電磁弁（電磁弁装置）、５８・・・
第１の減圧弁（第１の空気圧源）、６０・・・第２の減
圧弁（第２の空気圧源）。 第 ］ 図 １６：吸気通路 ３０：ウェイストゲートバルブ ３２＝アクチユエータ ３６：圧力室 ４２：第１の電磁弁（電磁弁装置） ６０：第２の減圧弁（第２の空気圧源）ＮＩ　　　　　
　Ｎ２ →エンジン回転速度

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、第１の空気圧を
   供給し得る第１の空気圧源と、前記第１の空気圧より大
   きい第２の空気圧を供給し得る第２の空気圧源と、前記
   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、前記第１の空気圧又は前記第２の空気
   圧を選択的に導く電磁弁装置とを有し、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を供給
   し、第１のエンジン回転速度以上及び第２のエンジン回
   転速度未満の範囲では前記圧力室へ前記第１の空気圧を
   供給し、第２のエンジン回転速度以上では前記圧力室へ
   前記第２の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。