JPH0322523Y2 - - 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、エンジン回転数及びエン
ジン負荷及びブースト圧を入力しコントローラー
及びアクチユエータ−を介して排気ガスターボ過
給機のノズルベーン開度を制御するようにした排
気ガスターボ過給型エンジンの制御装置におい
て、排気ガスターボ過給機のケーシングの排ガス
入口側に同軸的に回動自在に外挿され外周の一部
に複数のウオームホイール歯を刻設してなる可動
リング部材と、複数のノズルベーンの回動軸の外
端にそれぞれ片持ちレバー状に突設され先端のフ
オークエンドがそれぞれ上記可動リング部材に外
向き半径方向に突設されたピンにスライダーを介
して摺動自在に挿入された複数のベーン駆動アー
ムと、コントローラーの出力により上記可動リン
グ部材を回転軸に嵌着されたウオーム及び前記ウ
オームホイール歯を介して連続的に回動するステ
ツプモーター型電動アクチユエーターとを具えた
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図はその全体系続図、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１０
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を介して摩察力少なく円滑軽
快かつきめ細かくノズルベーンの開度を変化する
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、ギヤシフト時等の温度状態
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、エンジン回転数及び
エンジン負荷及びブースト圧を入力しコントロー
ラー及びアクチユエーターを介して排気ガスター
ボ過給機のノズルベーン開度を制御するようにし
た排気ガスターボ過給型エンジンの制御装置にお
いて、排気ガスターボ過給機のケーシングの排ガ
ス入口側に同軸的に回動自在に外挿され外周の一
部に複数のウオームホイール歯を刻設してなる可
動リング部材と、複数のノズルベーンの回動軸の
外端にそれぞれ片持ちレバー状に突設され先端の
フオークエンドがそれぞれ上記可動リング部材に
外向き半径方向に突設されたピンにスライダーを
介して摺動自在に挿入された複数のベーン駆動ア
ームと、コントローラーの出力により上記可動リ
ング部材を回転軸に嵌着されたウオーム及び前記
ウオームホイール歯を介して連続的に回動するス
テツプモーター型電動アクチユエーターとを具え
たことにより、関係部材の製作誤作、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. エンジン回転数及びエンジン負荷及びブースト
   を入力しコントローラー及びアクチユエーターを
   介して排気ガスターボ過給機のノズルベーン開度
   を制御するようにした排気ガスターボ過給型エン
   ジンの制御装置において、排気ガスターボ過給機
   のケーシングの排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複数のウオームホイール
   歯を刻設してなる可動リング部材と、複数のノズ
   ルベーンの回動軸の外端にそれぞれ片持ちレバー
   状に突設され先端のフオークエンドがそれぞれ上
   記可動リング部材に外向き半径方向に突設された
   ピンにスライダーを介して摺動自在に挿入された
   複数のベーン駆動アームと、コントローラーの出
   力により上記可動リング部材を回転軸に嵌着され
   たウオーム及び前記ウオームホイール歯を介して
   連続的に回動するステツプモーター型電動アクチ
   ユエーターとを具え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。