JPH0322521Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は排気ガスターボ過給型エンジンの制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

この種のエンジンの制御装置として、本出願人
は、さきに特願昭57−58440号としてエンジン回
転数センサーの出力及び負荷センサーの出力をコ
ントローラーに入力し、エンジン回転数に比例
し、エンジン負荷に反比例して排気ガスタービン
の可変ノズルベーン開度を増減することにより、
低速トルクの増大及びエンジン最大出力の増大を
図るとゝもに燃費を改善する制御装置を提案し
た。

しかしながら、その後の研究により、この種の
装置においては、排気ガスタービンにおけるノズ
ルベーン及びその可変機構の製作誤差、摩耗等に
基づいて排気ガスターボ過給機の制御特性にばら
つきが生ずることが判明した。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案はこのような事情に鑑みて提案されたも
ので、関係部材の製作誤差、摩耗等に基づいく制
御性能のばらつきをなくし、燃費性能を改善する
とゝもに、エンジンの運転環境に応じてきめ細い
制御を可能とする排気ガスターボ過給型エンジン
の制御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本考案は、排気ガスターボ過給機の
ケーシング内に設けられたノズルベーンと、一端
が上記ノズルベーンの支持軸に固着され他端がベ
ーン駆動リングに連結されたアームと、上記ベー
ン駆動リングの外周に形成されたウオームホイー
ル歯と、上記ウオームホイール歯と歯合するとと
もにステツプモータの回転軸に嵌着されたウオー
ムと、エンジンの回転数を検出する回転数検出手
段と、エンジンの負荷状態を検出する負荷検出手
段と、エンジンのブースト圧を検出するブースト
圧検出手段と、上記回転数検出手段、負荷検出手
段及びブースト圧検出手段の検出信号に応じて上
記ステツプモータを制御するコントローラとを備
え、上記コントローラはエンジンの運転状態によ
りマツピングで定まる設定ブースト圧と上記ブー
スト圧検出手段により検出された検出ブースト圧
との偏差をその許容偏差と比較し、上記偏差が上
記許容偏差以下であるときは上記ノズルベーンの
開度を維持し、上記偏差が上記許容偏差以上であ
り且つ上記検出ブースト圧が上記設定ブースト圧
以下であれば上記ノズルベーンを閉方向に駆動
し、上記偏差が上記許容偏差以上であり且つ上記
検出ブースト圧が上記設定ブースト圧以上であれ
ば上記ノズルベーンを開方向に駆動すべく上記ス
テツプモータを制御するよう構成されたことを特
徴とする。

〔作用〕

このような構成により、関係部材の製作誤差、
摩耗等に基づく制御性能のばらつきをなくし、燃
費性能を改善するとゝもに、エンジンの運転環境
に応じてきめ細い制御を可能とする排気ガスター
ボ過給型エンジンの制御装置を得ることができ
る。

〔実施例〕

本考案の一実施例を図面について説明すると、
第１図はその全体系統図、第２図は第１図のノズ
ルベーンの制御要領を示すフローチヤート図、第
３図は第１図のエンジンにおけるエンジン回転数
とトルクとの関係を示す線図、第４図は第３図に
おけるノズルベーン開度の大小関係を示す線図、
第５図は第１図のエンジンのギヤシフト時の過渡
性能の制御を示すフローチヤート図、第６図は第
５図の過渡運転状態におけるブースト圧と燃料噴
射量との関係を示す線図、第７図は第５図の過渡
運転状態における排気ガスターボ過給機回転数、
ブースト圧の変動を示す線図である。

まず、第１図において、１はエンジン回転数セ
ンサー、２はアクセルペダル３に連動する負荷セ
ンサー、４はコントローラー、５は排気ガスター
ボ過給機のノズルベーン６の開度を可変にするた
めにケーシングの排気ガス入口側に同軸的に回動
自在に外挿され外周の一部にウオームホイール歯
が刻設されたベーン駆動リング、７はノズルベー
ン６の回動軸、９は一端がノズルベーン６の回動
軸７に固着され他端のフオークエンドがスライダ
ー８を介してベーン駆動リング５の外向き半径方
向に突設されたピンに摺動自在に嵌合するアー
ム、１０はコントローラー４により駆動されるス
テツプモーター、１１はステツプモーター１０の
回転軸に嵌着されベーン駆動リング５のウオーム
ホイール歯に歯合するウオーム、１２はブースト
圧センサーである。

このような構造において、コントローラー４は
回転数センサー１の出力、負荷センサー２の出
力、ブースト圧センサー１２の出力を入力し、こ
れらの出力信号に基づいて、ステツプモーター１
０を回動し、ウオーム１１、ベーン駆動リング
５、スライダー８、アーム９を介して各ノズルベ
ーン６を一斉に回動し、エンジン回転数、負荷、
ブースト圧に対応して定まる最適のベーン開度に
保持する。その際、ステツプモーター１０の回転
はウオーム１１及びウオームホイール歯の歯数比
により減速するので小型軽量のステツプモーター
にもかかわらず、その駆動力を増巾してベーン駆
動リング５を回動し、フオークエンド及びこれに
挿入されたスライダー８を介して摩擦力少なく円
滑軽快かつきめ細かくノズルベーン開度を変化す
ることができる。

定常運転時のノズルベーンの開度は、コントロ
ーラーのマツピング制御により下記の要領で第２
図のフローチヤートに沿つて自動的に制御され
る。

すなわち、コントローラー４には、回転数セン
サー１の出力Ne、負荷センサー２の出力Ｌ、ブ
ースト圧センサー１２の出力Pbが入力し、こゝ
でマツピング作用により、設定回転数Ne₀、設定
負荷L₀、設定ブースト圧Pb₀が設定され、設定ブ
ースト圧Pb₀と検出ブースト圧Pbとの偏差｜Pb
−Pb₀｜が許容偏差ε以下であるか否かが判定さ
れ、｜Pb−Pb₀｜＜εであれば、ノズルベーンの
開度はそのまゝ保持され、｜Pb−Pb₀｜＞εであ
れば、Pb，Pb₀の大小関係が比較され、Pb＜Pb₀
の場合はノズルベーンの開度を減少するようにス
テツプモーターが駆動され、Pb＞Pb₀の場合は、
ノズルベーンの開度を増加するようにステツプモ
ーターが駆動され、第４図に示すように、比較的
大きな開度の第３開度域で第３図のトルク曲線に
沿うトルク制御が行われる。

その結果、排気ガスターボ過給機におけるノズ
ルベーンの取付誤差、関連部材の加工誤差、経年
変化による誤差、さらには排気ガスターボ過給機
個体のばらつきを解消し、エンジンの運転環境に
適合したきめ細い連続制御及び燃費性能の最適化
が行われる。

次に、発進加速時、ギヤシフト時等の過渡状態
においては、第１図のコントローラーは、第５図
のフローチヤートに沿つて制御が行われ、コント
ローラー４には、エンジンのアクセルペダルのオ
フ位置、ギヤニユートラル位置、又はクラツチ踏
込み位置信号が入力し、コントローラーはこの信
号に応動してエンジン回転数の大小に無関係にス
テツプモーターを介してノズルベーンを一時的に
最小開度に絞る。

そうすると、第７図の実線に示すように、ブー
スト圧Pbは一時的にPb₀より増加するとゝもに、
排気ガスターボ過給機回転数Ntも一時的に増加
したのち、それぞれ若干減少するが、ギヤシフト
の終了に伴い、アクセルペダルの踏込量の増加に
つれてブーストコンペンセーターの作用により、
燃料噴射量ｑは第６図に示すように増加し、ブー
スト圧も増加し、第７図実線に示すように、排気
ガスターボ過給機回転数Nt及びブースト圧Pbは
比較的速やかに増加して回復する。

因みに従来は、同図破線に示すように、変速後
の排気ガスターボ過給機回転数Nt及びブースト
圧Pbの回復にはかなりの時間を要した。

たゞし、ギヤニユートラル位置又はアクセルペ
ダルオフ位置の場合は、コントローラーは一定時
間の経過のゝちに、この位置信号を無視するよう
になつている。

これは、例えば停車してアイドリング状態で長
時間運転しているか、降坂時又は平坦道路を惰行
運転している場合に、不必要にノズルベーン開度
を絞らないようにするためである。

なぜならば、惰行運転の場合、ノズルベーン開
度を絞ると、ポンピング損失が増加し、制動効果
が現われ、走行燃費が悪化するからである。

さらに本制御装置では、エキゾーストブレーキ
を作用させるに際して、手動操作により又はコン
トローラーによるエンジン加速度の検出により、
ノズルベーンを全閉することができるので、従来
のエキゾーストブレーキ作動機構を省略すること
ができる。

エキゾーストブレーキの際は、ノズルベーンの
閉塞により、吸排気の圧力差は大きくなり、排気
タービン入口圧力がコンプレツサー出口のブース
ト圧よりも大になり、ポンピング損失が増加し、
制動力が作用し、この制動力はノズルベーンの絞
り量に応じて増加し、ベーンを全閉したとき最大
となる。

こゝで、平坦道路上での制動と、降坂時の制動
とでは必要とする制動力の大きさが異なるので、
ノズルベーンの全閉状態から数段階にベーンポジ
シヨンを選択するようにすることができる。

〔考案の効果〕

要するに本考案によれば、排気ガスターボ過給
機のケーシング内に設けられたノズルベーンと、
一端が上記ノズルベーンの支持軸に固着され他端
がベーン駆動リングに連結されたアームと、上記
ベーン駆動リングの外周に形成されたウオームホ
イール歯と、上記ウオームホイール歯と歯合する
とともにステツプモータの回転軸に嵌着されたウ
オームと、エンジンの回転数を検出する回転数検
出手段と、エンジンの負荷状態を検出する負荷検
出手段と、エンジンのブースト圧を検出するブー
スト圧検出手段と、上記回転数検出手段、負荷検
出手段及びブースト圧検出手段の検出信号に応じ
て上記ステツプモータを制御するコントローラと
を備え、上記コントローラはエンジンの運転状態
によりマツピングで定まる設定ブースト圧と上記
ブースト圧検出手段により検出された検出ブース
ト圧との偏差をその許容偏差と比較し、上記偏差
が上記許容偏差以下であるときは上記ノズルベー
ンの開度を維持し、上記偏差が上記許容偏差以上
であり且つ上記検出ブースト圧が上記設定ブース
ト圧以下であれば上記ノズルベーンを閉方向に駆
動し、上記偏差が上記許容偏差以上であり且つ上
記検出ブースト圧が上記設定ブースト圧以上であ
れば上記ノズルベーンを開方向に駆動すべく上記
ステツプモータを制御するよう構成されたことに
より、関係部材の製作誤差、摩耗等に基づく制御
性能のばらつきをなくし、燃費性能を改善する
とゝもに、エンジンの運転環境に応じてきめ細い
制御を可能とする排気ガスターボ過給型エンジン
の制御装置を得るから、本考案は産業上極めて有
益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す全体系統図、
第２図は第１図のノズルベーンの制御要領を示す
フローチヤート図、第３図は第１図のエンジンに
おけるエンジン回転数とトルクとの関係を示す線
図、第４図は第３図におけるノズルベーン開度の
大小関係を示す線図、第５図は第１図のエンジン
のギヤシフト時の過渡性能の制御を示すフローチ
ヤート図、第６図は第５図の過渡運転状態におけ
るブースト圧と燃料噴射量との関係を示す線図、
第７図は第５図の過渡運転状態における排気ガス
ターボ過給機回転数、ブースト圧の変動を示す線
図である。 １……回転数センサー、２……負荷センサー、
３……アクセルペダル、４……コントローラー、
５……ベーン駆動リング、６……ノズルベーン、
７……回動軸、８……スライダー、９……アー
ム、１０……ステツプモーター、１１……ウオー
ム、１２……ブースト圧センサー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガスターボ過給機のケーシング内に設けら
   れたノズルベーンと、一端が上記ノズルベーンの
   支持軸に固着され他端がベーン駆動リングに連結
   されたアームと、上記ベーン駆動リングの外周に
   形成されたウオームホイール歯と、上記ウオーム
   ホイール歯と歯合するとともにステツプモータの
   回転軸に嵌着されたウオームと、エンジンの回転
   数を検出する回転数検出手段と、エンジンの負荷
   状態を検出する負荷検出手段と、エンジンのブー
   スト圧を検出するブースト圧検出手段と、上記回
   転数検出手段、負荷検出手段及びブースト圧検出
   手段の検出信号に応じて上記ステツプモータを制
   御するコントローラとを備え、上記コントローラ
   はエンジンの運転状態によりマツピングで定まる
   設定ブースト圧と上記ブースト圧検出手段により
   検出された検出ブースト圧との偏差をその許容偏
   差と比較し、上記偏差が上記許容偏差以下である
   ときは上記ノズルベーンの開度を維持し、上記偏
   差が上記許容偏差以上であり且つ上記検出ブース
   ト圧が上記設定ブースト圧以下であれば上記ノズ
   ルベーンを閉方向に駆動し、上記偏差が上記許容
   偏差以上であり且つ上記検出ブースト圧が上記設
   定ブースト圧以上であれば上記ノズルベーンを開
   方向に駆動すべく上記ステツプモータを制御する
   よう構成されたことを特徴とする排気ガスターボ
   過給型エンジンの制御装置。