JPH0350266Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、排気通路に排出された排気ガスを利
用して燃焼室に吸気を過給するターボ過給機を備
えたエンジンに関する。

（従来の技術） 排気通路に配されたタービンと吸気通路に配さ
れてタービンに連動するコンプレツサとを備え、
排気通路を流れる排気ガスによつてタービンが駆
動されてコンプレツサが作動せしめられることに
より燃焼室に吸気を過給するターボ過給機を装備
したエンジンにおいては、通常、吸気通路のコン
プレツサより下流側に得られる過給圧が過大とな
つてエンジンの耐久性に悪影響を及ぼすことを回
避するため、吸気通路のコンプレツサより下流側
における過給圧を設定圧以下に規制する制御がな
される。このように過給圧を設定圧以下に規制す
るにあたり、排気通路にその途中に配されたター
ビンを側路するバイパス通路を設け、このバイパ
ス通路にウエイストゲート弁を配して、過給圧が
設定圧を越える時このウエイストゲート弁を開い
て排気ガスの一部がタービンを迂回するようにな
し、それによりタービンに連動するコンプレツサ
の作動を低下させて、過給圧の上昇を抑制する制
御を行うことが知られている。

上述の設定圧は、通常、車両の走行時における
ノツキング現象の発生を防止すべく設定される
が、車両が低速走行状態にある場合には、シリン
ダ内の温度が低いため、過給圧が中高速走行状態
においてはノツキング現象を生じることになる設
定圧を越える状態となつても、ノツキング現象が
発生しないことになる。一方、ウエイストゲート
弁は、車両の走行状態にかかわらず、過給圧が設
定圧を越えると開かれてしまう。このため、車両
の走行状態が低速走行状態から高速走行状態へと
移行する場合に望ましい吸気の過給が行われない
ことになり、低速走行状態での良好な加速応答性
が得られないという問題がある。

このため、車両の加速応答性を向上させるべ
く、例えば、実開昭58−124619号公報に記載され
ているように、吸気通路とウエイストゲート弁の
アクチユエータとを連通させる圧力路内にオリフ
イスを介在させて、吸気通路における過給圧の増
大に対してウエイストゲート弁のアクチユエータ
に導入される過給圧の増大を遅延させることによ
り、吸気通路における過給圧が一時的に設定圧を
越える状態を許すようにすることが提案されてい
る。しかしながら、斯かる方策が採用される場合
にも、圧力路を介してウエイストゲート弁のアク
チユエータ内に常時過給圧が導入されているた
め、例えば、車両の走行状態が低速走行状態から
急速に高速走行状態に移行される場合の如く、ス
ロツトルバルブが急激に開かれるようなエンジン
の運転状態がとられるもとにおいて、ウエイスト
ゲート弁のアクチユエータが吸気及び排気の圧力
変化（脈動）に起因して生じる過給圧の一時的な
増大に応答してウエイストゲート弁を不所望に開
いてしまい、その結果、適正な吸気の過給が行わ
れなくなる事態が生じるという問題がある。

そこで、斯かる問題を解消すべく、ウエイスト
ゲート弁のアクチユエータと吸気通路とを連通さ
せる圧力路内に、エンジン回転数が設定された設
定回転数以上となるときのみ圧力路を開通させる
圧力路開閉弁を配設することにより、エンジン回
転数が設定回転数に至るまでの加速運転状態にお
いてはウエイストゲート弁が開かないようになす
ことが、本出願人により先に提案されている。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、ウエイストゲート弁のアクチユ
エータと吸気通路とを連通させる圧力路内に圧力
路開閉弁を配し、これにエンジン回転数が一定の
設定回転数以上となるときのみ圧力路を開通させ
る状態をとらせるようになす場合には、車両の変
速機における変速移動によつては、ウエイストゲ
ート弁のアクチユエータが吸気及び排気の脈動に
起因して生じる過給圧の一時的な増大に応答して
ウエイストゲート弁を不所望に開いてしまう問題
を充分に解決できない虞がある。斯かる虞が生じ
るのは、一般に、変速機の変速位置によつて、エ
ンジン回転数が低回転から上昇していくとき、吸
気通路の過給圧が設定圧に達するものとなるエン
ジン回転数が異なり、例えば、第４図に縦軸に過
給圧Ｐがとられ、横軸にエンジン回転数Neがと
られて表される特性図に示される如く、変速機の
変速位置、即ち、変速段が５速〜２速の夫々にあ
るもとで、エンジン回転数が低回転から上昇して
いくとき、過給圧Ｐが設定圧Poに達するエンジ
ン回転数Neは、互いに異なる回転数N₅〜N₂とな
るからであり、圧力通路内に配設された圧力路開
閉弁に圧力通路を開通させる状態をとらせるべき
エンジン回転数が一定に設定された場合には、例
えば、変速段が２速や３速等の低速側にあると
き、過給圧が設定圧に達していないにもかかわら
ず圧力通路が開通状態とされてしまい、その結
果、吸気及び排気の脈動に起因して生じる過給圧
の一時的な増大に応じてウエイストゲート弁が不
所望に開かれてしまう事態が生じ得ることにな
る。

斯かる点に鑑み、本考案は、ウエイストゲート
弁のアクチユエータと吸気通路とを連通させる圧
力路内にエンジン回転数に応じて制御される圧力
路開閉弁が配されて、車両が低速走行状態にある
場合に優れた加速応答性が得られるようにされる
とともに、吸気及び排気の脈動に起因して生じる
過給圧の一時的な増大に応じてウエイストゲート
弁が不所望に開かれてしまう事態の発生を著しく
低減せしめることができるようにされたターボ過
給機付エンジン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） 上述の目的を達成すべく、本考案に係るターボ
過給機付エンジンは、第１図にその基本構成が示
される如く、混合気を燃焼させる燃焼室と、排気
通路に配されたタービンに連動して吸気通路に配
されたコンプレツサが作動することにより燃焼室
に吸気を過給するターボ過給機と、排気通路にタ
ービンを側路して設けられたバイパス通路を開閉
制御するウエイストゲート弁と、ウエイストゲー
ト弁のアクチユエータに吸気通路に得られる過給
圧を導く圧力路と、圧力路を開閉制御する圧力路
開閉弁と、エンジン回転数が設定回転数以上とな
るとき圧力路開閉弁に圧力路を開通させる状態を
とらせる弁制御手段と、弁制御手段による圧力路
開閉弁の制御に用いられる設定回転数を変速段の
低速側から高速側への変化に対応して低減させる
設定回転数変更手段とを備えて構成される。

（作用） 上述の如くの本考案に係るターボ過給機付エン
ジンにおいては、バイパス通路を開閉制御するウ
エイストゲート弁のアクチユエータと吸気通路と
を連通させる圧力路を開閉制御する圧力路開閉弁
が、設定回転数変更手段により各変速段に応じて
異なつたものとされる設定回転数とエンジン回転
数との比較結果に基づいて作動する弁制御手段に
よつて制御されて圧力路を開通させる状態とされ
る。そして、圧力路開閉弁により圧力路が開通せ
しめられているときのみ、ウエイストゲート弁に
よるバイパス通路の開閉制御に基づく、吸気通路
に得られる過給圧が設定圧を越えないようにする
制御が行われる。

従つて、エンジン回転数が各変速段に応じて適
切に定められる設定回転数に達するまでは、ウエ
イストゲート弁の作動による吸気通路に得られる
過給圧の低下は生じないことになり、車両の低速
走行状態での優れた加速応答性が得られるととも
に、吸気及び排気の脈動に起因して生じるウエイ
ストゲート弁の不所望な作動状態が防止され、常
時、燃焼室に対する適切な吸気の過給状態が得ら
れる。

（実施例） 以下、本考案の実施例について図面を参照して
説明する。

第２図は、本考案に係るターボ過給機付エンジ
ンの一例を概略的に示す。この例においては、エ
ンジン本体１０に形成された燃焼室１２に、吸気
通路１４と排気通路１６とが接続されている。吸
気通路１４には、排気通路１６に設置されたター
ボ過給機１８のタービン２０により駆動されるタ
ーボ過給機１８のコンプレツサ２２が設置されて
おり、さらにその下流側にインタークーラ２４が
設けられている。そして、エアクリーナ２６から
吸気通路１４に導入された吸入空気が、このコン
プレツサ２２により加圧された後、インタークー
ラ２４により冷却されて、燃焼室１２に供給され
るようになされ吸気の過給が行われる。このよう
にして燃焼室１２に供給される吸気は、吸気通路
１４に配されたスロツトル弁２８により調量さ
れ、燃焼室１２内で図示されていない燃料供給手
段により供給される燃料を燃焼させた後、排気ガ
スとして排気通路１６に排出され、この排気ガス
によつてターボ過給機１８のタービン２０が回転
駆動される。

排気通路１６には、タービン２０を側路するバ
イパス通路３０が設けられており、このバイパス
通路３０は、ダイアフラム機構３２により駆動さ
れるウエイストゲート弁３４により開閉される。
ウエイストゲート弁３４のアクチユエータを形成
するダイアフラム機構３２は、そのケーシング３
６内にウエイストゲート弁３４が連結されたダイ
アフラム３７を有し、ケーシング３６内には、ダ
イアフラム３７により画定された圧力室３８及び
大気室３９が設けられていて、大気室３９にはウ
エイストゲート弁３４がバイパス通路３０を閉じ
る方向にダイアフラム３７を付勢するコイルスプ
リングが縮装されている。そして、圧力室３８に
は、吸気通路１４におけるインタークーラ２４よ
り下流側でスロツトル弁２８より上流側の部分に
その一端を開口する圧力路４０が、三方ソレノイ
ド弁４２及び流量調整弁４４を介して連結されて
いる。

三方ソレノイド弁４２は、制御ユニツト４６か
ら供給される制御信号Saのレベルに応じて開状
態及び閉状態を選択的にとるものとされ、例え
ば、制御信号Saが所定の高レベルをとるとき開
状態とされて圧力路４０を開通させ、制御信号
Saが所定の低レベルをとるとき閉状態とされて
圧力路４０を閉塞するとともに大気開放ポート４
２ａを開くものとされている。従つて、三方ソレ
ノイド弁４２は、圧力路４０を開閉制御する圧力
路開閉弁を形成していることになる。また、流量
調整弁４４は、例えば、オリフイスが用いられ、
圧力路４０からダイアフラム機構３２の圧力室３
８への大気圧もしくは過給圧の導入を所定時間遅
延させる役目を果たすものとされている。

制御ユニツト４６には、エンジン本体１０に配
されたエンジン回転数センサ４８からのエンジン
回転数に応じた検出信号Sn、及び、変速機の変
速位置、即ち、変速段を選択するためのシフトレ
バー装置５０に関連して設けられた変速段センサ
５２からの、変速段に応じて異なる電圧レベルを
とる検出信号Smが供給されるものとされている。

斯かる構成のもとに、制御ユニツト４６は、エ
ンジン回転数センサ４８からの検出信号Sn及び
変速段センサ５２からの検出信号Smに基づいて、
吸気通路１４内の過給圧が設定圧を越えたときの
みウエイストゲート弁３４がバイパス通路３０を
開通させるべく作動するように、ダイアフラム機
構３２の圧力室３８と吸気通路１４とを連通させ
る圧力路４０に配設された三方ソレノイド弁４２
を開閉制御するのである。

先ず、シフトレバー装置５０がニユートラルも
しくは１速の変速位置をとるものとされ、変速段
がニユートラルもしくは１速にある場合には、制
御ユニツト４６は、吸気過給が行われる状態を維
持すべく、三方ソレノイド弁４２に低レベルの制
御信号Saを供給する。この状態においては、三
方ソレノイド弁４２は、圧力路４０を閉塞状態に
保つとともに大気開放ポート４２ａを開放し、こ
れにより、ダイアフラム機構３２の圧力室３８に
は大気圧が導入されてウエイストゲート弁３４が
バイパス通路３０を閉塞する状態に維持される。

次いで、例えば、シフトレバー装置５０が２速
の変速位置をとるものとされると、制御ユニツト
４６には、変速段センサ５２から変速段が２速で
あることを示す検出信号Smが供給される。斯か
る状態においては、制御ユニツト４６は、第４図
の特性図に示される如くの、変速段が２速にある
もとでエンジン回転数が低回転から上昇していく
とき、吸気通路１４内の過給圧が設定圧Poに達
する回転数N₂に選定された設定回転数N₂を設定
して、エンジン回転数センサ４８からの検出信号
Snが示すエンジン回転数Neとの比較を行い、エ
ンジン回転数Neが設定回転数N₂に達していない
場合には、三方ソレノイド弁４２に低レベルの制
御信号Saを供給する。従つて、三方ソレノイド
弁４２は圧力路４０を閉塞状態に保ち、ウエイス
トゲート弁３４がバイパス通路４４を閉塞する状
態に保たれる。

一方、エンジン回転数Neが設定回転数N₂以上
となつた場合には、制御ユニツト４６は、三方ソ
レノイド弁４２に高レベルの制御信号Saを供給
する。斯かる状況においては、三方ソレノイド弁
４２は圧力路４０を開通させ、これにより、ダイ
アフラム機構３２の圧力室３８には吸気通路１４
内の過給圧が供給されて、ダイアフラム３７に作
用するコイルスプリングの付勢力に抗してダイア
フラム３７が押圧される。そして、ウエイストゲ
ート弁３４がバイパス通路３０を開通させ、吸気
通路１４内の過給圧を設定圧Poを越えないもの
とすべく、排気通路１６を流れる排気の一部にタ
ーボ過給機１８のタービン２０を側路させる。

制御ユニツト４６は、シフトレバー装置５０が
３速、４速及び５速の夫々の変速位置をとるもの
とされて、変速段センサ５２から変速段が３速、
４速もしくは５速であることを示す検出信号Sm
が供給される場合にも、第４図の特性図に示され
る如くの、変速段が３速、４速及び５速の夫々に
あるもとでエンジン回転数が低回転から上昇して
いくとき、吸気通路１４内の過給圧が設定圧Po
に達する回転数N₃，N₄及びN₅の夫々に選定され
た設定回転数N₃，N₄及びN₅を夫々設定し、上述
の変速段が２速である場合と同様にして、設定回
転数N₃，N₄もしくはN₅とエンジン回転数センサ
４８からの検出信号Snが示すエンジン回転数Ne
との比較を行い、エンジン回転数Neが設定回転
数N₃，N₄もしくはN₅に達していない場合には、
三方ソレノイド弁４２に低レベルの制御信号Sa
を供給し、また、エンジン回転数Neが設定回転
数N₃，N₄もしくはN₅以上となつた場合には、三
方ソレノイド弁４２に高レベルの制御信号Saを
供給して、三方ソレノイド弁４２に圧力路４０の
開閉制御を行わせる。

従つて、この例における制御ユニツト４６は、
設定回転数とエンジン回転数との比較結果に基づ
いて三方ソレノイド弁４２に圧力路４０を開通さ
せる状態をとらせる弁制御手段と、この弁制御手
段による三方ソレノイド弁４２の制御に用いられ
る設定回転数を変速段の低速側から高速側への変
化に対応して低減させる設定回転数変更手段とを
内蔵していることになる。

このようにして、圧力路４０に配設された三方
ソレノイド弁４２に圧力路４０を開通させる状態
をとらせる時期を決定するに用いられる設定回転
数が、変速段の低速側から高速側の変化に対応し
て低減せしめられることにより、吸気通路１４内
における過給圧が設定圧に達する以前に、吸気及
び排気の脈動に起因して、ウエイストゲート弁３
４が不所望に開いてしまう事態が防止され、各変
速段において適正な吸気の過給が行われることに
なる。

上述の如くの制御ユニツト４６による制御は、
制御ユニツト４６に内蔵されたマイクロコンピユ
ータの動作に基づいて行われるが、斯かるマイク
ロコンビユータが実行するプログラムの一例を、
第３図のフローチヤートを参照して説明する。

このプログラムの一例においては、スタート
後、プロセス１００において、エンジン回転数セ
ンサ４８から得られるエンジン回転数Neに応じ
た検出信号Snを入力する。続くプロセス１０２
において、変速段センサ５２から得られるシフト
レバー装置５０の変速位置、即ち、変速段に応じ
た検出信号Smを入力し、デイシジヨン１０４に
進む。

デイシジヨン１０４においては、プロセス１０
２において入力された検出信号Smに基づいて、
変速段が２速であるか否かを判断する。この判断
の結果、変速段が２速である場合にはデイシジヨ
ン１０６に進む。デイシジヨン１０６において
は、変速段が２速にあるもとでエンジン回転数が
低回転から上昇していくとき、吸気通路１４内の
過給圧が設定圧Poに達する回転数N₂に選定され
た設定回転数N₂を設定して、エンジン回転数セ
ンサ４８からの検出信号Snが示すエンジン回転
数Neが設定回転数N₂以上か否かを判断する。そ
の結果、エンジン回転数Neが設定回転数N₂以上
である場合にはプロセス１０８に進み、三方ソレ
ノイド弁４２に高レベルの制御信号Saを供給し
て、圧力路４０を開通させる開状態をとらせ、プ
ロセス１００に戻る。

また、デイシジヨン１０６でエンジン回転数
Neが設定回転数N₂に達していないと判断された
場合にはプロセス１１０に進み、三方ソレノイド
弁４２に低レベルの制御信号Saを供給して圧力
路４０を閉塞する閉状態をとらせ、プロセス１０
０に戻る。

一方、デイシジヨン１０４において変速段が２
速でないと判断された場合にはデイシジヨン１１
２に進む。デイシジヨン１１２においては、変速
段が３速であるか否かを判断し、変速段が３速で
ある場合にはデイシジヨン１１４に進む。デイシ
ジヨン１１４においては、変速段が３速にあるも
とでエンジン回転数が低回転から上昇していくと
き、吸気通路１４内の過給圧が設定圧Poに達す
る回転数N₃に選定された設定回転数N₃を設定し
て、エンジン回転数センサ４８からの検出信号
Snが示すエンジン回転数Neが設定回転数N₃以上
か否かを判断する。その結果、エンジン回転数
Neが設定回転数N₃以上である場合にはプロセス
１０８に進み、三方ソレノイド弁４２に高レベル
の制御信号Saを供給して圧力路４０を開通させ
る開状態をとらせ、プロセス１００に戻る。

また、デイシジヨン１１４でエンジン回転数
Neが設定回転数N₃に達していないと判断された
場合にはプロセス１１０に進み、三方ソレノイド
弁４２に低レベルの制御信号Saを供給して、圧
力路４０を閉塞する閉状態をとらせ、プロセス１
００に戻る。

デイシジヨン１１２において変速段が３速でな
いと判断された場合にはデイシジヨン１１６に進
む。デイシジヨン１１６においては、変速段が４
速であるか否かを判断し、変速段が４速である場
合にはデイシジヨン１１８に進む。デイシジヨン
１１８においては、変速段が４速であるもとでエ
ンジン回転数が低回転から上昇していくとき、吸
気通路１４内の過給圧が設定圧Poに達する回転
数N₄に選定された設定回転数N₄を設定して、エ
ンジン回転数センサ４８からの検出信号Snが示
すエンジン回転数Neが設定回転数N₄以上か否か
を判断する。その結果、エンジン回転数Neが設
定回転数N₄以上である場合にはプロセス１０８
に進み、三方ソレノイド弁４２に高レベルの制御
信号Saを供給して圧力路４０を開通させる開状
態をとらせ、プロセス１００に戻る。

また、デイシジヨン１１８でエンジン回転数
Neが設定回転数N₄に達していないと判断された
場合にはプロセス１１０に進み、三方ソレノイド
弁４２に低レベルの制御信号Saを供給して、圧
力路４０を閉塞する閉状態をとらせ、プロセス１
００に戻る。

デイシジヨン１１６において変速段が４速でな
いと判断された場合にはデイシジヨン１２０に進
む。デイシジヨン１２０においては、変速段が５
速であるか否かを判断し、変速段が５速である場
合にはデイシジヨン１２２に進む。デイシジヨン
１２２においては、変速段が５速にあるもとでエ
ンジン回転数が低回転から上昇していくとき、吸
気通路１４内の過給圧が設定圧Poに達する回転
数N₅に選定された設定回転数N₅を設定して、エ
ンジン回転数センサ４８からの検出信号Snが示
すエンジン回転数Neが設定回転数N₅以上か否か
を判断する。その結果、エンジン回転数Neが設
定回転数N₅以上である場合にはプロセス１０８
に進み、三方ソレノイド弁４２に高レベルの制御
信号Saを供給して圧力路４０を開通させる開状
態をとらせ、プロセス１００に戻る。

また、デイシジヨン１２２でエンジン回転数
Neが設定回転数N₅に達していないと判断された
場合にはプロセス１１０に進み、三方ソレノイド
弁４２に低レベルの制御信号Saを供給して、圧
力路４０を閉塞する閉状態をとらせ、プロセス１
００に戻る。

さらに、デイシジヨン１２０において変速段が
５速でないと判断された場合、即ち、変速段がニ
ユートラル、１速もしくは後退とされている場合
にはプロセス１１０に進み、三方ソレノイド弁４
２に低レベルの制御信号Saを供給して圧力路４
０を閉塞する閉状態をとらせプロセス１００に戻
る。

以上のフローは、エンジンが作動している間、
反復して実行される。

（考案の効果） 以上の説明から明らかな如く、本考案に係るタ
ーボ過給機付エンジンにおいては、ウエイストゲ
ート弁のアクチユエータと吸気通路とを連通させ
る圧力路を開閉制御する圧力路開閉弁が、各変速
段に応じて異なつたものとされる設定回転数とエ
ンジン回転数との比較結果に基づいて制御されて
圧力路を開通させる状態とされ、斯かる状態での
み、ウエイストゲート弁によるバイパス通路の開
閉制御に基づく、吸気通路に得られる過給圧が設
定圧を越えないようにする制御が行われるので、
車両が低速走行状態にある場合に優れた加速応答
性が得られるとともに、吸気及び排気の脈動に起
因して生じる過給圧の一時的な増大に応じてウエ
イストゲート弁が不所望に開かれてしまう事態の
発生が著しく低減せしめられ、常時、燃焼室に対
する吸気の過給が適切に行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実用新案登録請求の範囲に対応して本
考案の基本構成を示す図、第２図は本考案に係る
ターボ過給機付エンジンの一例の主要部を示す概
略構成図、第３図は第２図に示される例の制御ユ
ニツトに用いられるマイクロコンピユータが実行
するプログラムの一例を示すフローチヤート、第
４図はターボ過給機が配設されたエンジンにおけ
る過給圧とエンジン回転数との関係の説明に供さ
れる特性図である。 図中、１２は燃焼室、１８はターボ過給機、３
０はバイパス通路、３２はダイアフラム機構、３
４はウエイストゲート弁、４０は圧力路、４２は
三方ソレノイド弁、４６は制御ユニツト、４８は
エンジン回転数センサ、５０はシフトレバー装
置、５２は変速段センサである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 混合気を燃焼させる燃焼室と、排気通路に配さ
   れたタービンに連動して吸気通路に配されたコン
   プレツサが作動することにより上記燃焼室に吸気
   を過給するターボ過給機と、上記排気通路に上記
   タービンを側路して設けられたバイパス通路を開
   閉制御するウエイストゲート弁と、該ウエイスト
   ゲート弁のアクチユエータに上記吸気通路に得ら
   れる過給圧を導く圧力路と、該圧力路を開閉制御
   する圧力路開閉弁と、エンジン回転数が設定回転
   数を越えるとき上記圧力路開閉弁に上記圧力路を
   開通させる状態をとらせる弁制御手段と、上記設
   定回転数を変速段の低速側から高速側への変化に
   対応して低減させる設定回転数変更手段とを備え
   て構成されたターボ過給機付エンジン。