JPH0336138B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの排気ガスにより駆動され
るタービンと、該タービンに回転軸により連結さ
れたブロアとからなるターボ過給機を複数個備
え、上記各タービンおよびブロアをエンジンの排
気通路および吸気通路に夫々並列配設してなるタ
ーボ過給機付エンジン、特にターボ過給機の潤滑
構造に関するものである。

従来より、ターボ過給機を用いて吸気を昇圧し
て充填効率を向上させることにより、エンジンの
出力性能の向上を図る技術思想はよく知られてお
り、現今では、エンジンの高速運転時のみなら
ず、低速運転時においても過給によつて出力性能
を向上させたいという要求がある。

ところで、単一のターボ過給機によつて上記の
要求を満足することは、ターボ過給機の効率とい
う面から実際上きわめて困難であり、複数個のタ
ーボ過給機を並設することによつて、かかる要求
に対処しようとする技術思想が提案されている
（実開昭56−159626号公報、特開昭50−118117号
公報参照）。

即ち、上記実開昭56−159626号公報には、エン
ジンの低速域に良好な効率を有する低速用ターボ
過給機と、高速域に良好な効率を有する高速用タ
ーボ過給機とを並設し、エンジンの運転状態に応
じて、低速用、高速用のターボ過給機を切換えて
使用するようにしたものが提案されている。

また、上記特開昭50−118117号公報には、基本
的には等価な１次、２次ターボ過給機を並設し、
吸気量の少ないエンジンの低速運転時には１次タ
ーボ過給機のみを使用し、吸気量が増大するエン
ジンの高速運転時には、１次、２次両方のターボ
過給機を使用するようにしたものが提案されてい
る。

かかる複数個のターボ過給機を並設したエンジ
ンでは、例えば、前者のものについて言えば、エ
ンジンの低速時には排気用ターボ過給機が、高速
時には低速用ターボ過給機が夫々停止され、また
後者のものについて言えば、エンジンの低速時に
は２次ターボ過給機が停止されるといつたよう
に、エンジンの特定運転域において一部のターボ
過給機が停止されることとなる。

ところで、ターボ過給機は、過給時には、10〜
20×10⁴r.p.m.といつた超高速で駆動されるため、
タービンとブロアとを連結する回転軸に対する潤
滑はきわめて重要であり、通常は、オイルポンプ
によつて供給されるエンジンの潤滑油の一部を上
記回転軸の軸受部に供給してその潤滑を図つてい
る。

しかしながら、上記したように、エンジンの特
定運転域で一部のターボ過給機が停止される、即
ち、排気ガスによるタービンの駆動が行なわれな
い場合には、当然のことながら、タービンおよび
ブロアの内圧は大気圧にまで低下し、回転軸の軸
受に供給される潤滑油の圧力より低下してしま
う。その結果、ターボ過給機の駆動時には良好に
保たれていた回転軸軸受部の内外の圧力バランス
がくずれ、潤滑油の一部が軸受部からタービン
側、ブロア側に洩れ出し、潤滑油が浪費されるこ
ととなるうえ、タービンやブロアを汚染するとい
つた問題を惹起する。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので
あつて、一部のターボ過給機の駆動が停止される
エンジンの特定運転時には、これに呼応して一部
のターボ過給機の回転軸に供給する潤滑油量を制
限して、潤滑油の圧力を低下させて実際に停止さ
れているタービンおよびブロアの内圧との圧力バ
ランスを保つて、潤滑油の洩出を防止することを
基本的な目的としている。

このため、本発明は、エンジンの特定運転領域
において一部のターボ過給機の作動が停止される
際には、当該一部ターボ過給機のタービンを駆動
するため排気ガスを供給する排気通路が排気制御
弁によつて閉じられることに着目し、排気制御弁
の開閉を検出する位置検出装置を設け、この位置
検出装置によつて排気制御弁が閉じられたことが
検出されると一部ターボ過給機の回転軸に供給す
る潤滑油を制限する潤滑油制御装置を設け、一部
ターボ過給機の作動、不作動を最も確実に知るこ
とができる排気制御弁の開閉動作に応じて潤滑油
の一部ターボ過給機への供給を制御するようにし
たものである。

以下、図示の実施例に基づいて本発明をより具
体的に説明する。

第１実施例 第１図において、１はエンジン、２はエンジン
１の吸気通路、３はエンジン１の排気通路、４は
エンジン１の時々刻々の吸気量を計量するため吸
気通路２の最上流部に介設したエアフローセン
サ、５，６は吸気通路２のエアフローセンサ４下
流とスロツトル弁７の上流との間で並列に形成し
た第１、第２分岐吸気通路、８，９は夫々第１、
第２分岐吸気通路５，６の途中に介設したブロア
８ａ，９ａを、排気通路３の途中を二又に分岐し
て形成した第１、第２分岐排気通路１０，１１に
夫々介設したタービン８ｂ，９ｂに回転軸８ac，
９ｃにより連結してなる低速用、高速用ターボ過
給機である。

なお、上記回転軸８ｃ，９ｃは、それ自体公知
の構造を有する各一対の軸受８ｄ，８ｄ，９ｄ，
９ｄによつて軸受されており、オイルジヤケツト
８ｅ，９ｅに供給される潤滑油によつて潤滑され
る。

上記低速用ターボ過給機８は、エンジン１の低
速域において良好な効率を有するターボ過給機で
あつて、エンジン１の低速運転時において、第１
分岐排気通路１０と第２分岐排気通路１１との分
岐部３ａに設けた排気制御弁としての排気切換弁
１２が第２分岐排気通路１１を閉じた状態で、第
１分岐排気通路１０を流下する排気ガスによつて
タービン８ｂが駆動されると、タービン８ｂの回
転に連動するブロア８ａで吸気を昇圧して、エン
ジン１の低速時における過給を行なう。

一方、高速用ターボ過給機９は、エンジン１の
高速域において良好な効率を有するターボ過給機
であつて、エンジン１の高速運転時において、上
記排気切換弁１２および第１、第２分岐吸気通路
５，６の合流部２ａに設けた吸気切換弁１３が、
図に点線で示すように、第１分岐排気通路１０お
よび第１分岐吸気通路５を閉じる一方、第２分岐
排気通路１１および第２分岐吸気通路６を開く
と、第２分岐排気通路１１を流下する排気ガスに
よつてタービン９ｂが駆動され、これに連動する
ブロア９ａで吸気を昇圧し、第２分岐吸気通路６
を介してエンジン１に過給を行なう。換言すれ
ば、エンジン１の高速運転時には、高速用ターボ
過給機９が、低速用ターボ過給機８に代つて過給
を行なう。

また、１４は前記エアフローセンサ４の出力信
号を基本入力信号として、吸気通路２のスロツト
ル弁７の下流に臨設した燃料噴射弁１５の開弁時
間および上記排気、吸気切換弁１２，１３に対し
て夫々設けた電磁作動のアクチユエータ１６，１
７の切換を制御する第１制御回路１４Ａと、後述
するように低速用、高速用ターボ過給機８，９の
回転軸８ｃ，９ｃに供給する潤滑油を制御する第
２制御回路１４Ｂとを備えた制御回路である。第
２図に示すように、第１制御回路１４Ａは、噴射
パルス発生回路１８によりエアフローセンサ４に
よつて検出される吸気量に応じて決まる開弁時間
の間燃料噴射弁１５を開作動する一方、比較回路
１９において吸気量と設定値とを比較し、吸気量
が設定値に達していないエンジン１の低速時に
は、前記各アクチユエータ１６，１７を不作動に
保持し、設定値以上に達すると、各アクチユエー
タ１６，１７を増幅回路２０を介して作動して、
各切換弁１２，１３を、第１図の実線位置から点
線位置に切換える。

再び、第１図において、２１は潤滑油の循環供
給源であるオイルパン、２２はエンジン１の出力
軸（図示せず）により駆動されるオイルポンプ、
２３はオイルポンプ２２から吐出される潤滑油を
低速用、高速用ターボ過給機８，９の回転軸８
ｃ，９ｃに供給するための潤滑油供給路で、該潤
滑油供給路２３は途中で、低速用ターボ過給機８
のオイルジヤケツト８ｅに通ずる低速用潤滑油供
給路２４と、高速用ターボ過給機９のオイルジヤ
ケツト９ｅに通ずる高速用潤滑油供給路２５とに
二又は分岐している。そして、これら低速用、高
速用潤滑油供給路２４，２５には、夫々、低速
用、高速用ソレノイド弁２６，２７を介設する。

上記低速用、高速用ソレノイド弁２６，２７
は、低速用、高速用ターボ過給機８，９の切換使
用に対応して、相反的に開閉作動する構成とし、
その制御のため、第１、第２分岐排気通路１０，
１１の分岐部３ａに設けた本発明にいう排気制御
弁としての排気切換弁１２の回転軸１２ａに対し
てポテンシヨメータ２８を設けるとともに、第２
図に示すように、このポテンシヨメータ２８の検
出信号を入力信号とする第２制御回路１４Ｂによ
つて低速用、高速用ソレノイド弁２６，２７の開
閉を制御する。即ち、第２制御回路１４Ｂは、ポ
テンシヨメータ２８の出力を排気切換弁１２の切
換位置（第１図の点線位置）に対応して設定した
設定値と比較する比較回路２９と、比較回路２９
の出力側に接続され、比較回路２９の出力を増幅
して、低速用、高速用ソレノイド弁２６，２７に
印加する増幅回路３０とによつて構成する。この
場合、比較回路２９は排気切換弁１２が第１図の
実線位置から点線位置に切換えられるエンジン１
の高速運転時“High”出力を生ずることから、
低速用ソレノイド弁２６はノーマルオープン、高
速用ソレノイド弁２７はノーマルクローズとし、
排気切換弁１２が第２分岐排気通路１１を閉じて
おり、したがつて、ポテンシヨメータ２８の出力
が零となるエンジン１の低速運転時には、低速用
ソレノイド弁２６を“開”、高速用ソレノイド弁
２７を“閉”とする。

したがつて、低速運転時には、回転駆動されて
いる低速用ターボ過給機８の回転軸８ｃに対する
潤滑のみが行なわれ、停止されている高速用ター
ボ過給機９の回転軸９ｃに対する潤滑油の供給は
行なわれない。このため、高速用ターボ過給機９
のオイルジヤケツト９ｅの内圧は常圧にまで低下
し、タービン９ｂ、ブロア９ａの内圧とバランス
してオイル洩れを生ずることがない。

一方、吸気量が設定値以上に増加するエンジン
１の高速運転時には、第１制御回路１４Ａの比較
回路１９の出力が立上つて、増幅回路２０を介し
て、アクチユエータ１６，１７が作動され、排気
切換弁１２が第１分岐排気通路１０を閉じ、第２
分岐排気通路１１を開くとともに、吸気切換弁１
３が第１分岐吸気通路５を閉じて第２分岐吸気通
路６を開き、低速用ターボ過給機８が停止され、
それに代つて高速用ターボ過給機９の駆動が開始
されると、排気切換弁１２の切換に応じてポテン
シヨメータ２８の出力が設定値以上に増大し、第
２制御回路１４Ｂの比較回路２９は増幅回路３０
を介して低速用ソレノイド弁２６“閉”、高速用
ソレノイド弁２７を“開”とする。その結果、低
速用ターボ過給機８の回転軸８ｃに対する潤滑油
の供給は停止されて、潤滑油のタービン８ｂ、ブ
ロア８ａへの洩れが防止される一方、高速用ター
ボ過給機９のオイルジヤケツト９ｅは高速用潤滑
油供給路２５から潤滑油が供給され、回転軸９ｃ
は良好に潤滑されることとなる。

このように、排気切換弁１２の切換位置を直接
検出して潤滑油の供給を制御することによつて、
アクチユエータ１６の故障時においても確実に低
速用、高速用ターボ過給機８，９の作動状態に対
応した潤滑油の供給ができる。

なお、第１図において、３１は第１、第２分岐
排気通路１０，１１の分岐部３ａとエンジン１の
間の上流側排気通路３ｕから、低速用、高速用タ
ーボ過給機８，９のタービン８ｂ，９ｂの両方を
バイパスして下流側排気通路３ｄに通ずる排気バ
イパス通路、３２は排気バイパス通路３１の途中
に設けた弁座３３を開閉する過給圧制御弁、３４
は過給圧制御弁３２をロツド３４ａを介してダイ
ヤフラム３４ｂに支持した過給圧制御弁３２の制
御用ダイヤフラム装置、３５は制御用ダイヤフラ
ム装置３４の正圧室３４ｃに、第１、第２分岐吸
気通路５，６の合流部２ａ下流の下流側吸気通路
２ｄの過給圧を導入する過給圧導入通路である。
この制御用ダイヤフラム装置３４のダイヤフラム
３４ｂによつて正圧室３４ｃとは仕切られたいま
一つの室３４ｄは大気開放孔３４ｅによつて大気
に連通された大気室として形成され、この大気室
３４ｄ内には、コイルスプリング３４ｆを縮装
し、このコイルスプリング３４ｆの設定荷重を、
制御目標である最高過給圧に応じて設定する。

この最高過給圧は、基本的にはエンジン１の信
頼性を考慮して設定する。

上記の構成とすれば、エンジン１の低速運転時
には低速用ターボ過給機８によつて、また高速運
転時には高速用ターボ過給機９によつて、下流側
吸気通路２ｄに生成される過給圧が、上記最高過
給圧に達すると、制御用ダイヤフラム装置３４の
正圧室３４ｃに導入される過給圧がコイルスプリ
ング３４ｆの設定荷重を上廻つて、ダイヤフラム
３４ｂが変位され、過給圧制御弁３２が開作動さ
れる結果、排気バイパス通路３１を一連に連通す
る。このため、排気の一部は排気バイパス通路３
１によつて下流側排気通路３ｄにバイパスされ、
下流側吸気通路２ｄの過給圧を最高過給圧以下に
低下させる。したがつて、エンジン１に供給され
る過給気は、最高過給圧以下に維持され、エンジ
ン１はその信頼性が損なわれることなく、良好に
運転され、過給による良好な出力性能を示す。

第２実施例 第３図に示す第２の実施例は、基本的に等価な
１次、２次ターボ過給機３６，３７を並設し、吸
気量が少ないエンジン１の低速運転時には、１次
ターボ過給機３６を用い、吸気量が増大するエン
ジン１の高速運転時には、１次、２次ターボ過給
機３６，３７の両方で増大した吸気量を分担して
過給を行なう型式のターボ過給機付エンジンに本
発明を適用したものである。

このため、２次ターボ過給機３７のブロア３７
ａを介設した第２分岐吸気通路６のブロア下流に
は、逆止弁３８を介設する一方、２次ターボ過給
機３７のタービン３７ｂを介設した第２分岐排気
通路１１のタービン上流には、排気制御弁３９を
設けて２次ターボ過給機３７の作動制御を行な
う。

即ち、制御回路１４の第１制御回路１４Ａは、
第４図に示すように、エアフローセンサ４の吸気
量検出信号を設定値と比較し、吸気量が設定値を
越えたときには、比較回路１９が増幅回路２０を
介して、排気制御弁３９に対して設けたアクチユ
エータ４０を作動して排気制御弁３９を開作動
し、第２分岐排気通路１１を開くようにしてい
る。

第２分岐排気通路１１が開かれると、この通路
１１を流下する排気ガスによつて、タービン３７
ｂが駆動され、２次ターボ過給機３７が過給を開
始する。２次ターボ過給機３７の駆動が開始され
ると、逆止弁３８が開かれ、第１、第２分岐吸気
通路５，６が合流する合流部２ａより下流の下流
側吸気通路２ｄからは１次ターボ過給機３６によ
つて供給される過給気と、２次ターボ過給機３７
によつて供給される過給気の両方がエンジン１に
供給される。

上記のことから明らかなように、第２実施例で
は、１次ターボ過給機３６は、常時駆動される一
方、２次ターボ過給機３７は、エンジン１の低速
運転時には停止され、高速運転時にのみ駆動され
る。

このため、１次ターボ過給機３６のオイルジヤ
ケツト３６ｅには、潤滑油供給路２３の途中から
分岐した１次用潤滑油供給路２４′によつて常時
潤滑油を供給し、軸受３６ｄ，３６ｄに軸支され
る回転軸３６ｃを潤滑する一方、２次ターボ過給
機３７のオイルジヤケツト３７ｅに通ずる２次用
潤滑油供給路２５′の途中には、ソレノイド弁４
１を介設して、低速時における潤滑油の供給をカ
ツトする。このソレノイド弁４１はノーマルクロ
ーズタイプのソレノイド弁とし、このソレノイド
弁４１の制御のため、排気制御弁３９の全閉時オ
フで、開作動されるとオンとなる排気制御弁３９
の開閉検出スイツチ４２を設け、第４図に示すよ
うに、開閉検出スイツチ４２を増幅回路４３を介
してソレノイド弁４１に接続している。なお、第
２実施例において、制御回路１４の第２制御回路
１４B′は、上記増幅回路４３によつて構成され
ることとなる。

したがつて、このソレノイド弁４１は、エンジ
ン１の高速運転時において、排気制御弁３９が開
かれるのと同期して開作動され、潤滑油が２次用
潤滑油供給路２５′を通して２次ターボ過給機３
７のオイルジヤケツト３７ｅに供給され、軸受３
７ｄ，３７ｄに軸支される回転軸３７ｃを良好に
潤滑する。

以上の第２実施例について、第１実施例と異な
るところがないものには同一番号もしくは対応す
る番号を付して重複した説明を省略する。

なお、上記第１、第２実施例では、潤滑油の供
給を制御するソレノイド弁２６，２７，４１をオ
ン、オフ式の開閉弁としたが、ターボ過給機の不
使用時油洩れを生じないように潤滑油量を減少さ
せるような流量制御弁を用いてもよいことはいう
までもない。

また、上記第１、第２実施例では、排気切換弁
１２、排気制御弁３９の開閉状態（位置）を電気
的に検出するようにしたが、例えば、これら弁の
開閉に連動するリンク等の機械的手段によつて開
閉を検出するようにしてもよい。その場合には、
潤滑油制御弁をリンク等の機械的手段で直接的に
開閉制御できる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、休止ターボ過給機の軸受から吸気通路や排気
通路へ潤滑油が洩れるのを確実に防止することが
でき、しかも、排気制御弁の開閉状態と一対一に
対応して潤滑油の制御を行なうことができるの
で、その制御を正確かつ容易なものとすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すエンジン系
統説明図、第２図は第１図の制御回路のブロツク
説明図、第３図は本発明の第２実施例を示すエン
ジン系統説明図、第４図は第２図と同様の制御回
路のブロツク図である。 １……エンジン、２……吸気通路、５，６……
第１、第２分岐吸気通路、３……排気通路、１
０，１１……第１、第２分岐排気通路、８，９…
…低速用、高速用ターボ過給機、８ａ，９ａ……
ブロア、８ｂ，９ｂ……タービン、８ｃ，９ｃ…
…回転軸、８ｄ，９ｄ……軸受、１４……制御回
路、２２……オイルポンプ、２３……潤滑油供給
路、２４，２４′……低速用、１次用潤滑油供給
路、２５，２５′……高速用、２次用潤滑油供給
路、２６，２７……低速用、高速用ソレノイド
弁、２８……ポテンシヨメータ、３６，３７……
１次、２次ターボ過給機、４１……ソレノイド
弁、４２……開閉検出スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの排気ガスにより駆動されるタービ
   ンと、該タービンに回転軸により連結されたブロ
   アとからなるターボ過給機を複数個備え、上記各
   タービンおよびブロアをエンジンの排気通路およ
   び吸気通路に夫々並列配設するとともに、エンジ
   ンの特定運転領域において上記複数個のタービン
   のうち一部のターボ過給機のタービンへの排気ガ
   スを排気制御弁によりカツトして一部ターボ過給
   機の作動を停止する一方、上記各ターボ過給機の
   回転軸に潤滑油を供給するようにしたターボ過給
   機付エンジンの潤滑装置において、 上記排気制御弁の開閉位置を検出する位置検出
   装置を設けるとともに、位置検出装置によつて排
   気制御弁が閉じられたことが検出されると上記一
   部のターボ過給機の回転軸に供給する潤滑油量を
   制限する潤滑油制御装置を設けたことを特徴とす
   るターボ過給機付エンジンの潤滑装置。