JPH0410347Y2

JPH0410347Y2 -

Info

Publication number: JPH0410347Y2
Application number: JP12884085U
Authority: JP
Priority date: 1985-08-26
Filing date: 1985-08-26
Publication date: 1992-03-13
Also published as: JPS6238438U

Description

【考案の詳細な説明】〔考案の技術分野〕本考案は、可動ノズルベーン型過給機装備の内
燃機関の制御装置に関し、更に詳細には、前記ノ
ズルベーンの開度制御が不能となつたとき、それ
に困つて起る機関の故障を防止する制御装置に関
するものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a control device for an internal combustion engine equipped with a movable nozzle vane type supercharger, and more specifically, when the opening control of the nozzle vane becomes impossible, This invention relates to a control device that prevents engine failures that may occur due to such problems.

[Prior art]

機関の排気ガスを利用して排気タービンを回転
させ、これによつてコンプレツサを駆動して吸気
側の空気圧力（ブースト圧）を高めて機関の出力
を増大させる過給機、及び前記タービンのノズル
ベーンの開度を変更できる構造とし、機関の高回
転時に、前記ノズルベーンの開度を大きくする方
向に回転させ、タービンホイールの回転を落し
て、機関の許容ブースト圧以上とならないように
制御し、且つ高速回転時の燃費を向上させるよう
にした可変容量型過給機（以下「VGS」という）
が良く知られている。 A supercharger that rotates an exhaust turbine using exhaust gas from the engine, thereby driving a compressor to increase air pressure (boost pressure) on the intake side to increase the output of the engine, and a nozzle vane of the turbine. The structure is such that the opening degree of the nozzle vane can be changed, and when the engine is running at high speed, the nozzle vane is rotated in a direction to increase the opening degree, and the rotation of the turbine wheel is reduced so that the boost pressure does not exceed the allowable boost pressure of the engine. Variable displacement supercharger (hereinafter referred to as "VGS") designed to improve fuel efficiency at high speeds
is well known.

このVGSの前記ノズルベーンが、何らかの原
因、例えば、アクチユエータの故障で動かなくな
つたとすると、VGSは、そのままの状態で過給
を続けるため、機関の回転数とブースト圧とは、
そのまま上昇を続けることとなり、機関の許容過
給圧をオーバーしたり、その結果タービンがオー
バーランしたりするなどの危険がある。 If the nozzle vane of this VGS stops working due to some reason, for example, a failure of the actuator, the VGS will continue to supercharge as it is, so the engine speed and boost pressure will be
If the pressure continues to rise, there is a danger that the engine's allowable boost pressure will be exceeded and the turbine will overrun as a result.

したがつて、前記ノズルベーンが操作不能とな
つたときの、安全対策は、重要な技術課題である
が、未だ信頼し得る対策が得られるに至つていな
い。 Therefore, safety measures when the nozzle vane becomes inoperable are an important technical issue, but no reliable measures have been taken yet.

[Purpose of invention]

本考案は、前記ノズルベーンの開度制御が不能
となつたとき、その開度で許容される機関の回転
数以上とならない制御装置を提供することによつ
て、内燃機関及びVGSを保護することを目的と
している。 The present invention aims to protect the internal combustion engine and VGS by providing a control device that does not allow the engine rotation speed to exceed the allowable speed at that opening when the nozzle vane opening cannot be controlled. The purpose is

[Structure of the idea]

前記目的を達成するための本考案の制御装置の
構成は、可動ノズルベーン型過給機のノズルベー
ンの開度とガバナの回転速度制御機構とを連動さ
せ、前記ガバナの調速を前記ノズルベーンの開度
に従動させる制御装置を備えたことを特徴とする
ものである。 The configuration of the control device of the present invention for achieving the above object is such that the opening degree of the nozzle vane of the movable nozzle vane type supercharger and the rotational speed control mechanism of the governor are linked, and the speed control of the governor is controlled by the opening degree of the nozzle vane. The invention is characterized in that it is equipped with a control device that follows the control device.

〔Example〕

以下、本考案を一実施例により、具体的に説明
する。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained using an example.

本実施例に使用したVGSは、実開昭59−70033
号考案として公開され、ノズルベーンの開度が４
段階に変化する構成のものであり、ガバナはメカ
ニカルガバナを使用し、又、両装置を連動させる
手段としてリンク機構を使用した。 The VGS used in this example is Utility Model 59-70033
It was released as a No. 1 design, and the opening degree of the nozzle vane was 4.
It has a structure that changes in stages, uses a mechanical governor, and uses a link mechanism as a means for interlocking both devices.

本考案の制御装置について説明する前に、ま
ず、その構成の係わるVGSの構成及び動作を第
５図によつて説明する。 Before explaining the control device of the present invention, first, the configuration and operation of the VGS to which the configuration relates will be explained with reference to FIG.

第５図において、タービンホイール１は、図示
されていないタービンノズル内に配設された可動
ノズルベーン２を通つた排気ガスによつて回転す
るように構成されている。このノズルベーン２の
開度を調節するための回転軸３は、図示されてい
ないタービンハウジングの外に配設された制御レ
バー４に固着されている。 In FIG. 5, a turbine wheel 1 is configured to be rotated by exhaust gas passing through a movable nozzle vane 2 disposed in a turbine nozzle (not shown). A rotating shaft 3 for adjusting the opening degree of the nozzle vane 2 is fixed to a control lever 4 disposed outside the turbine housing (not shown).

次に、この制御レバー４を通じてノズルベーン
２を回転させる機構について説明する。 Next, a mechanism for rotating the nozzle vane 2 through the control lever 4 will be explained.

本実施例のアクチユエータは、加圧空気により
作動するタイプのものを使用している。即ち、同
一ストロークを有するように構成されたシリンダ
５，６及びこれに、ピストンロツド７，８が装着
されており、このピストンロツド７，８は、常
時、図示されていない内蔵バネにより、各シリン
ダ内に引き込まれるように付勢され、又、制御装
置９により制御される電磁弁１０，１１によりエ
アタンク１２から加圧空気を導入して押し出され
ることによつて、それぞれ２つの位置、即ち、イ
ンとアウトとの位置を取ることができるように構
成されている。 The actuator of this embodiment is of a type operated by pressurized air. That is, cylinders 5 and 6 are configured to have the same stroke, and piston rods 7 and 8 are attached to them, and these piston rods 7 and 8 are always held in each cylinder by built-in springs (not shown). Pressurized air is introduced from the air tank 12 and pushed out by the solenoid valves 10 and 11 controlled by the control device 9, thereby moving the air into two positions, namely, in and out. It is configured so that it can take a position with

このピストンロツド７，８の先端のそれぞれの
軸着点Ａ，Ｂには、リンク１３が軸着されてお
り、このリンク１３上の軸着点Ｃは、軸着点Ａ，
Ｂの中央から外れた位置に設けられている。この
軸着点Ｃは、ピストンロツド７及び８のそれぞれ
が、前記のとおり２つの位置を取るので、その組
合せによつて図の両矢印で示すＤ−D′の方向に
４段階の位置を取ることができる。 A link 13 is pivotally attached to each of the pivot points A and B at the tips of the piston rods 7 and 8, and the pivot point C on this link 13 is connected to the pivot point A,
It is located off the center of B. Since each of the piston rods 7 and 8 takes two positions as described above, this shaft attachment point C can take four positions in the direction of D-D' shown by the double arrow in the figure depending on the combination. I can do it.

この軸着点Ｃ点には、リンク１４が軸着さてお
り、このリンク１４の軸着点Ｄには、回転軸１５
に軸着されたレバー１６の一方の腕１７が軸着さ
れており、前記レバー１６の他の腕１８及び前記
レバー４のそれぞれの自由端は、リング１９に設
けられた凹部１９ａ及び１９ｂにそれぞれ係合さ
れている。 A link 14 is attached to this pivot point C, and a rotating shaft 15 is attached to a pivot point D of this link 14.
One arm 17 of a lever 16 is pivoted to the lever 16, and the other arm 18 of the lever 16 and the free ends of the lever 4 are respectively fitted into recesses 19a and 19b provided in the ring 19. engaged.

次に、第５図に示す構成のノズルベーン２の開
度制御機構の動作を説明する。 Next, the operation of the opening degree control mechanism for the nozzle vane 2 having the configuration shown in FIG. 5 will be explained.

軸着点Ｃは、前記のとおりＤ−D′方向に４段
階の位置を取るが、この動きは、ここに軸着され
ているリンク１４によりレバー１６の回転に変え
られ、腕１８でリング１９を両矢印で示すＥ−
E′方向に回転させ、次いで、このリング１９が、
その凹部に係合されるレバー４に固着された回転
軸３を回転することにより、ノズルベーン２を４
段階の開度に調節することができる。 The pivot point C takes four positions in the D-D' direction as described above, but this movement is changed into rotation of the lever 16 by the link 14 pivoted here, and the arm 18 rotates the ring 19. E- indicates with a double arrow
Rotate in the E′ direction, then this ring 19
By rotating the rotating shaft 3 fixed to the lever 4 that is engaged with the recess, the nozzle vane 2 is
The opening degree can be adjusted in stages.

次に本題に戻り、第１図によつて本実施例装置
の構成を説明する。 Next, returning to the main topic, the configuration of the apparatus of this embodiment will be explained with reference to FIG.

第１図は、説明のための概略図であつて、
VGS２０のノズルベーンの開度制御機構は、前
記第５図によつて説明した構成のものであり、メ
カニカルガバナ２１は、ヂーゼル機器(株)製RFD
−Ｄ型ガバナである。ガバナ２１の速度制御レバ
ー２２と、VGS２０の前記レバー１６の腕１７
とはリンク２３によつてリンクされている。因
に、前記ガバナ２１には、他の機能の操作レバー
として、燃料カツトレバー２４及び燃料制御レバ
ー２５が取り付けられている。 FIG. 1 is a schematic diagram for explanation, and
The nozzle vane opening control mechanism of the VGS20 has the configuration described above in FIG.
-It is a D type governor. The speed control lever 22 of the governor 21 and the arm 17 of the lever 16 of the VGS 20
is linked to by a link 23. Incidentally, a fuel cut lever 24 and a fuel control lever 25 are attached to the governor 21 as operating levers for other functions.

次に、本実施例の制御装置の動作について第２
図及び第３図を対照しながら説明する。図の横軸
は、何れもデイーゼルエンジンの回転数を表し、
又、縦軸は、第２図はブースト圧を、第３図は燃
料流量をそれぞれ表す。又、第２図中１〜４の数
字は、VGS２０の前記ノズルベーン２の取る前
記４段階の開度を表し、数字が大きくなるほど開
度も大きくなるように表している。 Next, a second section regarding the operation of the control device of this embodiment will be explained.
The explanation will be made while comparing the figure and FIG. 3. The horizontal axis in each figure represents the rotation speed of the diesel engine,
Further, the vertical axis represents the boost pressure in FIG. 2 and the fuel flow rate in FIG. 3, respectively. Further, the numbers 1 to 4 in FIG. 2 represent the four stages of opening of the nozzle vane 2 of the VGS 20, and the larger the number, the larger the opening.

各図の回転数N₁，N₂，N₃及びN₄は、それぞ
れ前記各開度段の切り替るときの回転数を表して
おり、切り替り時の回転数のときのブースト圧及
びタービンホイール回転数が、それぞれ、エンジ
ン許容ブースト圧P_nax及びオーバーランとなる手
前の値を取るように設定されており、このエンジ
ン回転数に達すると、一つ上の段に切り替るよう
に制御装置９がセツトされている。 The rotational speeds N ₁ , N ₂ , N ₃ and N ₄ in each figure represent the rotational speeds at the time of switching each opening stage, and the boost pressure and the turbine wheel at the rotational speeds at the time of switching. The engine speed is set to take a value just before the allowable engine boost pressure P _nax and overrun, respectively, and when the engine speed reaches these engine speeds, the control device 9 switches to the next higher stage. is set.

即ち、通常のときは、スタートからエンジンの
回転が上がり、回転数がN₁に達すと、制御装置
９が制御信号を出して、ノズルベーン２を開度容
量の大きい２段目の開度とするので、タービンホ
イール１の回転が下がり、それに伴いブースト圧
が下がる。このようにして、回転数の上昇に従い
前記の上位段数に切り替つて行くと、ブースト圧
は、エンジン回転数に対し、第２図の実線で示す
ような鋸歯状の曲線となる。このときの燃料流量
は、第３図の実線となり、最高回転数N₄に達す
ると、回転数がこれ以上とならないようにガバナ
２１によつて燃料流量が制限される。 That is, under normal conditions, the engine speed increases from the start, and when the speed reaches N ₁ , the control device 9 issues a control signal to set the nozzle vane 2 to the second stage opening, which has a larger opening capacity. Therefore, the rotation of the turbine wheel 1 decreases, and the boost pressure decreases accordingly. In this way, when switching to the higher stage number as the engine speed increases, the boost pressure becomes a sawtooth curve as shown by the solid line in FIG. 2 with respect to the engine speed. The fuel flow rate at this time becomes the solid line in FIG. 3, and when the maximum rotational speed _N4 is reached, the fuel flow rate is limited by the governor 21 so that the rotational speed does not exceed this value.

次に、異常が起つたときの動作について説明す
る。今、何等かの原因、例えば、シリンダ５及び
６が作動しなくなり、ノズルベーン２が１の段に
固定されたとする。このときエンジン回転数が、
N₁以上となつてもノズルベーンの開度が固定さ
れたままなので、エンジン回転数の上昇と共に、
ますますブースト圧が高くなり、第２図の破線で
示す曲線を辿り、エンジンの許容ブースト圧
Pmaxをオーバーし、そのためにタービンホイー
ルの回転も上がり、オーバーランを招くことにな
る。 Next, the operation when an abnormality occurs will be explained. Now, suppose that for some reason, for example, the cylinders 5 and 6 stop operating, and the nozzle vane 2 is fixed at the 1st stage. At this time, the engine speed is
Since the opening of the nozzle vane remains fixed even when N ₁ or more, as the engine speed increases,
As the boost pressure becomes higher and higher, it follows the curve shown by the broken line in Figure 2, and the allowable boost pressure of the engine increases.
Pmax will be exceeded, which will increase the rotation of the turbine wheel, leading to an overrun.

そこで、本実施例の場合は、前記によつて腕１
７が動かなくなると、ガバナ２１の速度制御レバ
ー２２も固定されるので、エンジン回転数はガバ
ナ２１の働きでN₁以上に上昇しない。したがつ
て、ブースト圧は、P_nax以上となることがないの
で、エンジン及びタービンが保護される。以上
は、更に上の容量の開度段数の場合も全く同様に
作動する。 Therefore, in the case of this embodiment, arm 1 is
7 stops moving, the speed control lever 22 of the governor 21 is also fixed, so the engine speed will not rise above N ₁ due to the action of the governor 21. Therefore, the boost pressure will never exceed P _nax and the engine and turbine will be protected. The above operation operates in exactly the same way even in the case of a higher capacity opening stage.

第１図に示した装置では、腕１７と２２とのス
トロークが等しいが、装置によつては、それぞれ
のストロークを異にする場合がある。このとき
は、リンク及びレバー機構によつて連動させなが
らストロークを変更することもできるが、ガバナ
のコントロールレバーに取り付けたリンク２３に
替えて、別のアクチユエータを設け、VGS操作
用のシリンダ５，６と連動して速度制御レバーを
操作させることもできる。 In the device shown in FIG. 1, the strokes of the arms 17 and 22 are equal, but depending on the device, the strokes of the arms 17 and 22 may be different. In this case, the stroke can be changed while interlocking with the link and lever mechanism, but instead of the link 23 attached to the governor control lever, another actuator is provided, and the cylinders 5 and 6 for VGS operation are You can also operate the speed control lever in conjunction with this.

以上の例は、メカニカルガバナを使用した実施
例であるが、他の型式のガバナ、例えば、電子制
御ガバナを用いて本考案を実施することもでき
る。 Although the above example uses a mechanical governor, the invention may be practiced using other types of governors, such as electronically controlled governors.

この場合、VGSとガバナとを連動させる構成
を第４図に示す。この例では、VGS２０の腕１
７の軸着点Ｄにノズルベーン開度センサ２６の検
知用レバー２７が取り付けられており、センサ２
６の検知信号を、電子ガバナ２１を制御する制御
装置２８に入力するように構成されている。この
場合にも、故障により腕１７が固定されると、エ
ンジンの回転数は、固定されたノズルベーン２の
段数で許容される最高回転数以上とならないよう
に制御されるので、エンジン及びタービンは保護
される。 In this case, a configuration for interlocking the VGS and the governor is shown in FIG. 4. In this example, arm 1 of VGS20
A detection lever 27 of the nozzle vane opening sensor 26 is attached to the shaft attachment point D of the sensor 2.
6 detection signals are input to a control device 28 that controls the electronic governor 21. In this case as well, if the arm 17 is fixed due to a failure, the engine rotation speed is controlled so as not to exceed the maximum rotation speed allowed by the fixed number of stages of the nozzle vanes 2, so the engine and turbine are protected. be done.

[Effect of idea]

本考案は、以上のとおり構成することにより、
可動ノズルベーンの開度の制御が不能になつたと
き、これと連動してエンジンの到達回転数が固定
されるので、エンジンの許容ブースト圧、及びタ
ービンの許容回転数を越えることがなく、これら
の装置を破損から保護することができる。しか
も、本考案を実施するために、設計を変更する部
分は極めて少ないので、有利に本考案を用いるこ
とができる。 By configuring the present invention as described above,
When the opening of the movable nozzle vane becomes uncontrollable, the engine speed is fixed in conjunction with this, so that the engine's allowable boost pressure and turbine's allowable speed are not exceeded. The device can be protected from damage. Moreover, since there are very few changes in the design in order to implement the present invention, the present invention can be used advantageously.

[Brief explanation of drawings]

第１図は本考案装置の一実施例による説明図、
第２図は、第１図に示す装置によるエンジンの回
転数とブースト圧との関係を示す図、第３図は、
同じくエンジン回転数と燃料流量との関係を示す
図、第４図は、別の実施例による説明図、第５図
は実施例に用いたVGSの要部説明図である。２……ノズルベーン、５，６……シリンダ、
７，８……ピストンロツド、１３，１４……リン
ク、１６……レバー、１７……腕、２１……ガバ
ナ、２３……リンク、２１……速度制御レバー。 FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the device of the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between engine speed and boost pressure using the device shown in FIG. 1, and FIG.
Similarly, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between engine speed and fuel flow rate, and FIG. 5 is an explanatory diagram of another embodiment, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the main parts of the VGS used in the embodiment. 2... Nozzle vane, 5, 6... Cylinder,
7, 8... Piston rod, 13, 14... Link, 16... Lever, 17... Arm, 21... Governor, 23... Link, 21... Speed control lever.

Claims

[Scope of utility model registration request]

An internal combustion engine control comprising: a control device that links the opening of a nozzle vane of a movable nozzle vane type supercharger with a rotational speed control mechanism of a governor, and makes the speed regulation of the governor follow the opening of the nozzle vane. Device.