JPH04136452A - エンジンの過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は、エンジンの機械式過給装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 最近では、エンジンの運転状態に応じて例えば低負荷用
と高負荷用の容量の異なる２組の機憾式過給機を使い分
けることによってエンジンの全運転領域に亘って効率的
な吸気過給を行うようにした機械式過給装置が、所謂シ
ーケンシャル・ツインターボ・チャージャーとして良く
知られている（例えば実開昭６０−１７８３２９号公報
参照）。

そして、このようなシーケンシャル・ツインターボ・チ
ャージャー式の過給装置では、低負荷用の過給機だけが
駆動されている状態から更に高負荷用の過給機が同時に
駆動されるツイン状態に切り替えられた時に過渡的なト
ルク低下を伴う問題がある。そのため、例えば該切り替
えに先んじて予じめ上記低負荷用過給機を予回転させて
置く予回転ンステムが一般に採用されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記のような予回転システムを採用すると、
上記低負荷用過給機駆動領域からの急加速時などの加速
度自体が非常に大きい時には、いわゆるターボラグのた
めに上記予回転自体が不十分（回転数の立上りが不十分
）となり、所期の目的が達成できない問題が生じる。

（課題を解決するための手段） 本願請求項１，２記載の各発明は、各々上記の問題を解
決することを目的としてなされたものであって、それぞ
れ次のように構成されている。

（１）　　請求項１記載の発明のエンジンの過給装置の
構成 該請求項１記載の発明のエンジンの過給装置は、各々排
気タービンを備えた低負荷用過給機と高負荷用過給機と
の２組の過給機と、エンジンの運転状態に応じて低負荷
用過給機のみの駆動状態から低負荷用過給機と高負荷用
過給機の両過給機の駆動状態に任意に過給機駆動状態を
切り替える切替手段とを備え、上記高負荷用過給機の排
気タービンに排気の一部を供給することにより当該高負
荷用過給機を上記切替手段による切り替え駆動前に予じ
め予回転させるようにしてなるエンジンにおいて、上記
高負荷用過給機の予回転直前において所定量エンジン点
火時期をリタードさせる点火時期リタード手段を設けた
ことを特徴とするものである。

（２）請求項２記載の発明のエンジンの過給装置の構成 該請求項２記載のエンジンの過給装置は、上記請求項１
記載のエンジンの過給装置の構成における点火時期のリ
タードを所定時間後には解除するように構成されている
。

（作　用） （１）請求項１記載の発明のエンジンの過給装置の作用 該請求項１記載の発明のエンジン過給装置の構成では、
エンジンの運転状態に応じて低負荷用から低負荷用と高
負荷用の両方に過給機の駆動状態が切り替えられる。そ
して、該過給機の切り替え直前で点火時期を所定時間内
リタードすることにより排気ガスの温度を上昇させ、そ
れによって排気ガスボリュームを増大させて高負荷用過
給機の予回転時の回転数を可及的に高くするように作用
する。

（２）請求項２記載の発明のエンジンの過給装置の作用 該請求項２記載の発明のエンジンの過給装置の構成では
、上述の請求項１記載の発明における点火時期のリター
ドが、所定時間経過後、例えば高負荷用過給機の回転が
十分にアップした時点で解除される。

（発明の効果） 従って、本願発明のエンジンの過給装置によると、急加
速時等にも過給機切り替え時のトルク低下がなく、滑ら
かな連続感をもって過給機の切替が行なわれるようにな
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図〜第５図の図面に基いて
詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例に係る過給機付エンジンの吸気
装置を備えた例えば２０−タタイプのターボ過給機付ロ
ータリピストンエンジンを示している。このエンジンに
おける過給方式は、プライマリターボ過給機とセカンダ
リターボ過給機とを備えた、いわゆるシーケンシャルタ
ーボタイプである。第１図において、符号１は同エンジ
ンであって、その各気筒の排気通路２，３は互いに独立
して並列に設けられている。そして、これら二つの排気
通路２，３の一方にはプライマリターボ過給機４のター
ビン５が、また、他方にはセカンダリターボ過給機６の
タービン７がそれぞれ配設されている。すなわち、この
エンジン１では、各気筒の排気通路２．３を各々独立し
てプライマリおよびセカンダリの両排気ターボ過給機４
．６ｆ）９−ビン５．７に導くことにより、両排気ター
ボ過給機４，６によって過給を行う過給領域（第４図の
Ｐ＋Ｓ領域）での排気ガス同士の相互干渉をなくし排気
動圧を両タービン５，７に効果的に作用させて過給効率
を向上させるようにしている。そして、上記２つの排気
通路２，３は、両タービン５，７の下流において合流し
て１本の排気通路２４になっている。

また、吸気通路９は図示しないエアクリーナの下流で二
つに分かれ、その第１の分岐通路１０の途中にはプライ
マリターボ過給機４のブロア１１が、また、第２の分岐
通路１２の途中にはセカンダリターボ過給機６のブロア
１３が各々配設されている。これら分岐通路１０．１２
は、分岐部において互いに対向し、両側に略−直線に延
びるよう形成されている。また、二つの分岐通路１０゜
１２は各ブロア１１，１３の下流でも合流することなく
、相互に独立に並列に延びてエンジン１の２つの吸気ポ
ート１７．１８に接続されている。

そして、該部分の２本の吸気通路９ａ、９ｂの途中には
インタクーラ１４ａ、１４ｂが各々配設され、その下流
には更にサージタンク１５ａ、１５ｂが、また、インタ
クーラ１４ａ、１４ｂとサージタンク１５ａ、１５ｂの
間に位置してスロットル弁１６ａ。

１６ｂが各々配設されている。該スロｙ）ル弁１６ａ１
６ｂは、相互にリンクロッドを介して電動アクチュエー
タ６０に連結されている。また、上記吸気通路９ａ、９
ｂは下流端では二つの独立吸気ポート１７．１８となっ
ており、各吸気ポート１７．１８にはそれぞれ独立して
燃料噴射弁１９，２０が配設されている。

一方、上記吸気通路９の上流側には、上記第１および第
２の分岐通路１０．１２の分岐部上流に位置して吸入空
気量を検出するエアフローメータ２１が設けられている
。

二つの排気通路２，３は、プライマリおよびセカンダリ
の両排気ターボ過給機４，６の上流において、比較的小
径の連通路２２によって互いに連通されている。そして
、セカンダリ側タービン７が配設された排気通路３にお
いて、上記連通路２２の開口位置直下流には排気カット
弁２３が設けられている。該排気カット弁２３は、いわ
ゆるノーマルクローズタイプで構成されている。すなわ
ち、この排気カット弁２３にはダイヤフラム式のアクチ
ュエータ３１がリンクを介して連結されている。そして
、該アクチュエータ３１内には、排気カット弁２３を常
に閉弁方向に付勢するスプリング３１ａが設けられてい
る。よって、エンジン不作動時には、アクチュエータ３
１が作動しないためにスプリング３１ａの付勢力を受け
て排気カット弁２３が閉じ、一方、エンジン作動時にお
いてアクチュエータ３１がＯＮ作動すると該アクチュエ
ータ３１の作動力を受け、スプリング３１ａの付勢力及
び該排気カット弁２３上流側の排気動圧に抗して排気カ
ット弁２３が第１図時計方向に回動して開くようになっ
ている。

また、上記タービン５，７下流の合流部排気通路２４に
連通ずるウェストゲート通路２５が形成されており、該
ウェストゲート通路２５には、ダイヤフラム式のアクチ
ュエータ２６がリンク結合されたウェストゲート弁２７
が配設されている。

そして、上記ウェストゲート通路２５のウェストゲート
弁上流部分とセカンダリ側タービン７につながる排気通
路３の排気カット弁下流とを連通させる排気洩らし通路
２８が設けられている。該排気洩らし通路２８には、ダ
イヤフラム式のアクチュエータ２９にリンク連結された
排気洩らし弁３０が設けられている。

また、同セカンダリ側の分岐通路１２には、ブロア１３
をバイパスするようにリリーフ通路３４ａが形成され、
該リリーフ通路３４ａにはダイヤフラム式のセカンダリ
側吸気リリーフ弁３５ａが配設されている。

排気洩らし弁３０を操作する上記アクチュエータ２９の
圧力室は、導管３６を介して、プライマリターボ過給機
４のブロア１１が配設された分岐通路１０のブロア１１
下流に連通されている。このブロア１１下流側の圧力が
所定値以上になったとき、アクチーエータ２９が作動し
て排気洩らし弁３０が開き、それによって、排気カット
弁が閉じているときに少量の排気ガスが排気洩らし通路
２８に流れてセカンダリ側のタービン７に供給される。

したがって、セカンダリターボ過給機６は、上記排気カ
ット弁２３が開く前に予め回転を開始する（予回転）。

また、排気カット弁２３を操作する上記アクチュエータ
３１は、二つの圧力室に作用する圧力の差圧によって作
動する差圧形のアクチュエータであって、そのスプリン
グ３１ａの配置された圧力室は、導管３９ａにより電磁
ソレノイド式の三方弁４．０ａの出力ボートに接続され
ている。さらに、セカンダリ側吸気リリーフ弁３５ａを
操作するアクチュエータ４１ａの圧力室は、導管４２ｇ
により電磁ソレノイド式の別の三方弁４３ａの出力ボー
トに接続されている。セカンダリ側吸気リリーフ弁３５
ａは、後述するように、排気カット弁２３が開（前の所
定の時期までリリーフ通路３４ａを開いておく。それに
より、排気洩らし通路２８を流れる排気ガスによってセ
カンダリターボ過給機６が予、回転する際に、吸気通路
９ｂ上流の圧力が上昇してサージング領域に入るのを抑
えている。

上記ウェストゲート弁２７を操作する上記アクチュエー
タ２６は、導管４４により電磁ソレノイド式の別の三方
弁４５の出力ボートに接続されている。

そして、上記３個の電磁ソレノイド式三方弁４０ａ、４
３ａ、４５および２個の燃料噴射弁１９，２ｏは、マイ
クロコンピュータを利用して構成すしたエンジンコント
ロールユニット４６によって制御サレル。ソシて、該エ
ンジンコントロールユニ。

ト４６には、エンジン回転数センサ６１（エンジン回転
数検出手段）の出力信号、セカンダリターボ過給機開度
センサ６２の出力信号、アクセルペダルの操作量および
操作加速度を検知するアクセル操作量センサ６４（負荷
要求検出手段）の出力信号、エアフローメータ２１の出
力信号、イグニ・。

ジョンスイッチの信号（通電されているか否かの検出）
のほか、プライマリ側ブロア１１下流のマニホールド圧
力Ｐ１、ウェストゲート通路２５の開度などが入力され
ている。

また、排気カット弁２３制御用の上記三方弁４０ａの一
方の入力ポートは大気に開放されており、他方の入力ポ
ートは、導管５２を介してプライマリターボ過給機４の
ブロア下流側吸気通路９ａに連通する負圧タンク４８に
接続されている。よって、排気カット弁２３を操作する
上記アクチュエータ３１は、導管４７を介して導かれる
プライマリ側ブロア下流の吸気のマニホールド圧と、導
管５２および導管４７を介して導かれる吸気負圧との差
圧によって作動する。

一方、セカンダリ側吸気すリーフ弁３５ａ制御用の三方
弁４３ａの一方の入力ポートは上記負圧タンク４８に接
続され、他方の入力ポートは大気に開放されている。ま
た、ウェストゲート弁２７制御用の三方弁４５の一方の
入力ポートは大気に開放されており、他方の入力ポート
は導管５４ｂによってプライマリ側ブロア１１下流側に
連通ずる上記導管３６に接続されている。

一方、排気力ｙ）弁２３は、排気カット弁２３制御用の
三方弁４０ａがＯＦＦのときに上記導管３９ａが大気に
開放され排気カット弁２３がそのアクチュエータ３１の
スプリング３１ａの付勢力でもって閉じる。一方、この
三方弁４０ａが共にＯＮとなると、アクチュエータ３１
の圧力室には上記導管３９ａを介してプライマリ側のマ
ニホールド圧Ｐ、が導かれ、他方のスプリング３１．ａ
の配置された圧力室には負圧が生成し、この相対的な差
圧を受けたアクチュエータ３１によって排気力。

ト弁２３の排気上流側面に作用する高い背圧（排気動圧
）に打ち勝って、排気カット弁２３が素早く開き、セカ
ンダリターボ過給機６による過給が行なわれる。

セカンダリ側吸気リリーフ弁３５ａは、セカンダリ側吸
気すリーフ弁３５ａ制御用の三方弁４３ａがＯＦＦでセ
カンダリ側吸気すリーフ弁３５ａ操作用アクチュエータ
４１ａの圧力室につながる導管４２ａを負圧タンク４８
側に連通させたとき、該アクチュエータ４１ａに負圧が
供給されることによって開き、また、この三方弁４３が
ＯＮでアクチュエータ４１の圧力室につながる上記導管
４２ａを大気に開放すると閉じられる。

また、ウェストゲート弁２７操作用アクチュエータ２６
は、ウェストゲート弁２７制御用の三方弁４５がＯＮの
とき導管５４　ｂ、　３６を介してプライマリ側ブロア
１１下流に連通し、また、この三方弁４５がＯＦＦのと
き大気に開放される。

次に上述のエンジンコントロールユニット４６による各
ターボ過給機４，６の駆動状態に応じた点火時期の制御
動作について第２図のフローチャートを参照して詳細に
説明する。

すなわち、先ずステップＳｌで、エンジン回転数Ｎｅ、
スロットル開度ＴＶＯを各々読み込む。

次にステップＳ、で、例えば第４図に示す上記予回転領
域を考慮して低回転側に広く設定された過給領域マツプ
を読み込み、続くステ・ノブＳ、で上記エンジン回転数
Ｎｅとスロットル開度ＴＶＯとをパラメータとして現在
のエンジン運転状態が上述のプライマリターボ過給機４
とセカンダリターボ過給機６の両方を駆動すべき領域（
第４図の予回転をも含むＰ＋Ｓ領域）であるか否かを判
定する。

その結果、ＹＥＳと判定されたＰ＋Ｓ領域の時は、さら
にステップＳ４に進んで過給機駆動フラグＦの値がＦ−
１（両過給機駆動）となっているか否かを判定し、Ｆ＝
１（ＹＥＳ）の時には、ステップｓ　Ｓ＋　ｓ　、をジ
ャグしてステップＳ７に進む一方、過給機駆動フラグＦ
の値がＦ＝Ｏ（Ｎｏ）のプライマリ−過給機４だけの駆
動時は次のステップＳ。

で初めて同フラグＦをＦ＝１（Ｐ＋Ｓ）に設定した後、
更にステップＳ８に進んで予回転時間設定タイマーＴ８
、点火時期のリタード制御時間設定タイマーＴ、を各々
スタートさせた上でステップＳ。

に進む。

ステップＳ、では、上記予回転時間設定タイマーＴ、が
カウントアツプしたか否かを判定し、同タイマーＴ、が
カウントアツプしているＹＥＳ判定の時はステップＳ８
に進んで、上述の排気力、ット弁２３を開いてセカンダ
リターボ過給機６への排気ガス供給量を増加させるとと
もに排気ガス温度を高め燃焼ガスボリュームを大きくす
る。この結果、セカンダリターボ過給機６が駆動され、
その回転数が速やかに上昇する。他方、同タイマーＴ１
が未だカウントアツプしていないＮｏ判定の時にはステ
ップＳ、に進んで上記点火時期リタード制御時間Ｔ、内
点火時期１ｇをリタードした後リターンする。また、こ
の点火時期のリタードに同期して必要に応じて空燃比の
リッチ方向への補正が行われる（第３図ｄ、第３図ｅ参
照）。この結果、第３図（ｃ）に示すように上記排気ガ
スの温度が上昇して、そのボリュームも増大する。従っ
て、それにより上記セカンダリターボ過給機６の予回転
時の回転数は速かに上昇する。この結果、第３図（ａ）
に示すように加速時にもトルクダウンは生じなくなる。

父上記ステップＳ、で上述の排気カット弁２３を開いた
時は、更にステップＳ　１０で上記点火時期リタード制
御時間設定タイマーＴ、がカウントアツプしたか否かを
判定し、同タイマーＴ！がカウントアツプしている時、
（ＹＥＳ）には、ステップＳ、に進んで上述の点火時期
のリタード量を徐々に減少させて行（。

一方、以上の各場合と異なって上記ステップＳ３の判定
において第４図のＰ＋Ｓ領域ではないと判定（Ｎｏ）さ
れた場合には、ステップＳ　ｌｆｆ１の方に進んで、過
給機駆動フラグＦの値がＦ＝０（プライマリ−単独）で
あるか否かを判断する。

その結果、Ｎｏと判定されると、次のステップＳ　１３
に進んで新にＦ＝Ｏにセットした上でステップＳ　１４
に進み、上述した排気力・７ト弁を閉弁制御して排気ガ
スをカントする。

従って、上記実施例の構成によると、例えば第５図の（
ａ）に示すように、第１速ギヤ選択状態において、スロ
ットル全開加速が行われ、第４図に示すプライマリ−お
よびセカンダリ両過給機の駆動領域（ｐ　十ｓ　）に移
行したような場合には、所定時間当該移行に先んじて点
火時期が所定クランク角リタードされるとともに必要に
応じて更に空燃比Ａ／Ｆが所定値リッチ側に補正される
。その結果、後燃え量が増加して第５図の（ｃ）に示す
ように排気ガスの温度が上昇し、排気ガスボリュームが
増大する。そして、それによって第５図の（ｂ）に示す
ようにセカンダリターボ過給機６の予回転時の回転数が
効果的に高められるようになる。

その結果、エンジン出力を可及的に高く維持することが
でき、従来と異なってターボラグの影響を可及的に小さ
く抑制することが可能となり、上記のようなスロットル
全開加速時の加速特性を第５図（ａ）の実線に示すよう
なトルクダウンのない所望の特性にすることかできるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明の実施例に係るエンジンの過給装置
のシステム系統図、第２図は、同実施例装置に於ける点
火時期制御動作を示すフローチャート、第３図は、同第
２図の制御動作のタイムチャート、第４図は、上記第２
図の制御動作で使用される過給領域マツプ、第５図は、
低負荷用過給機と高負荷用過給機の両方が駆動された時
の本実施例の作用の特徴を従来装置の問題点との関係で
説明するタイムチャートである。 １゛　・・・・・ロータリピストンエンジン２．３　・
・・・・排気通路 ４　・・・・・プライマリターボ過給機５　・・・・・
タービン ６　　　・　・　・　・ ９　　・　・　・　・ １０　・　・　・　・ ｌ　１　・　・　・　・ 】　２　・　・　・　・ １３　・　・　・　・ １４ａｌ１４ｂ　・　・ １６ａ、１６ｂ　・　・ １７、１８　　・　・　・ １９．２０　　φ　・　・ ２３　　・　・　・ ４６　　・　・　・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、各々排気タービンを備えた低負荷用過給機と高負荷
   用過給機との２組の過給機と、エンジンの運転状態に応
   じて低負荷用過給機のみの駆動状態から低負荷用過給機
   と高負荷用過給機の両過給機の駆動状態に任意に過給機
   駆動状態を切り替える切替手段とを備え、上記高負荷用
   過給機の排気タービンに排気の一部を供給することによ
   り当該高負荷用過給機を上記切替手段による切り替え駆
   動前に予じめ予回転させるようにしてなるエンジンにお
   いて、上記高負荷用過給機の予回転直前において所定量
   エンジン点火時期をリタードさせる点火時期リタード手
   段を設けたことを特徴とするエンジンの過給装置。 ２、上記点火時期リタード手段による点火時期のリター
   ドは所定時間後に解除されるようになっていることを特
   徴とする請求項１記載のエンジンの過給装置。