JPH0322524Y2 - - 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負荷
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、上記各ノズルベーンの
支持軸をそれぞれアームを介して一斉に回動する
ベーン駆動リングに刻設されたウオームホイール
歯にステツプモーターにより駆動されるウオーム
を歯合してなるノズルベーン開度可変機構と、ノ
ズルベーン開度を検出するポテンシヨンメーター
と、定常運転時はエンジンの運転状態によりマツ
ピングで定まる設定ノズルベーン開度面積と上記
ポテンシヨンメーターにより検出された検出ノズ
ルベーン開度面積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
記ノズルベーン開度をそのまま保持し、上記偏差
が上記許容偏差以上であるときは上記検出ノズル
ベーン開度面積が上記設定ノズルベーン開度面積
以上であれば上記ノズルベーンを閉方向に制御し
上記検出ノズルベーン開度面積が上記設定ノズル
ベーン開度面積以下であれば上記ノズルベーンを
開方向に制御し、発進加速時はアクセルペダルの
オフ位置信号、ギアニユートラル位置信号又はク
ラツチ踏み込み信号に応動してエンジン回転数の
大小に無関係にノズルベーンを一時的に最小開度
にしぼり、上記アクセルペダルオフ信号及びギヤ
ニユートラル信号は一定時間経過後はこれを無視
し、エキゾーストブレーキ操作時には上記ノズル
ベーンを最小開度に絞るコントローラーとを具え
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はステツプモー
ター１０に付設されベーン駆動リング５の移動位
置を検出するポテンシヨンメーターである。

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、ポテンシヨンメーター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１
１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開度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、ポ
テンシヨンメーター１２の出力するノズルベーン
開度面積An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（この場合
Ne₀＝Ne、L₀＝Ｌである）により、設定ノズル
ベーン開度面積An₀が設定され、設定ノズルベー
ン開度面積An₀と検出ノズルベーン開度面積An
との偏差｜An−An₀｜が許容偏差ε以下である
か否かが判定され、｜An−An₀｜＜εであれば、
ノズルベーンの開度はそのまゝ保持され、｜An−
An₀｜＞εであれば、An，An₀の大小関係が比較
され、An＞An₀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時の検出によ
り、要すれば、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
負荷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、上記各ノズルベー
ンの支持軸をそれぞれアームを介して一斉に回動
するベーン駆動リングに刻設されたウオームホイ
ール歯にステツプモーターにより駆動されるウオ
ームを歯合してなるノズルベーン開度可変機構
と、ノズルベーン開度を検出するポテンシヨンメ
ーターと、定常運転時はエンジンの運転状態によ
りマツピングで定まる設定ノズルベーン開度面積
と上記ポテンシヨンメーターにより検出された検
出ノズルベーン開度面積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開度をそのまま保持し、上
記偏差が上記許容偏差以上であるときは上記検出
ノズルベーン開度面積が上記設定ノズルベーン開
度面積以上であれば上記ノズルベーンを閉方向に
制御し上記検出ノズルベーン開度面積が上記設定
ノズルベーン開度面積以下であれば上記ノズルベ
ーンを開方向に制御し、発進加速時はアクセルペ
ダルのオフ位置信号、ギアニユートラル位置信号
又はクラツチ踏み込み信号に応動してエンジン回
転数の大小に無関係にノズルベーンを一時的に最
小開度にしぼり、上記アクセルペダルオフ信号及
びギヤニユートラル信号は一定時間経過後はこれ
を無視し、エキゾーストブレーキ操作時には上記
ノズルベーンを最小開度に絞るコントローラーと
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……ポテンシヨメーター。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジン回転数及び負荷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、上記各ノズルベーンの支持軸をそれぞれアー
   ムを介して一斉に回動するベーン駆動リングに刻
   設されたウオームホイール歯にステツプモーター
   により駆動されるウオームを歯合してなるノズル
   ベーン開度可変機構と、ノズルベーン開度を検出
   するポテンシヨメーターと、定常運転時はエンジ
   ンの運転状態によりマツピングで定まる設定ノズ
   ルベーン開度面積と上記ポテンシヨメーターによ
   り検出された検出ノズルベーン開度面積との偏差
   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開度をその
   まま保持し、上記偏差が上記許容偏差以上である
   ときは上記検出ノズルベーン開度面積が上記設定
   ノズルベーン開度面積以上であれば上記ノズルベ
   ーンを閉方向に制御し上記検出ノズルベーン開度
   面積が上記設定ノズルベーン開度面積以下であれ
   ば上記ノズルベーンを開方向に制御し、発進加速
   時はアクセルペダルのオフ位置信号、ギアニユー
   トラル位置信号又はクラツチ踏み込み信号に応動
   してエンジン回転数の大小に無関係にノズルベー
   ンを一時的に最小開度にしぼり、上記アクセルペ
   ダルオフ信号及びギヤニユートラル信号は一定時
   間経過後はこれを無視し、エキゾーストブレーキ
   操作時には上記ノズルベーンを最小開度に絞るコ
   ントローラ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。