JPH04503094A - ３ホイール形ターボチヤージヤの制御器 - 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】 ３ホイール形ターボチヤージヤの制御器（技術分野） 本発明は３ホイール形ターボチヤージヤの制御器、特に全ての運転条件下でエン ジンマニホルド内を最小の絶対圧力に維持するようなターボチャージャに具備さ せた第３の（出力）ホイールに対する圧液の流動を制御する独特のエンジンパラ メータが用いられた制御器に関する。

（背景技術） エンジンの運転中ターボチャージャを駆動する補助的なエネルギを与える第３の ホイールを有したターボチャージャにおいて、付加的な空気流を取込む構成が、 ザ　ギヤレットコーポレーションに譲受されたジュー。エル、バイネ等による、 １９８１年８月２５日発行の米国特許第４．２８５．２００号明細書に開示され ている。この米国特許にはコンプレッサの放出圧力により制御されるバルブを有 する構成が開示される。

上記のパイネ等による米国特許に関し、後に出願された部分継続出願においては 、エンジンとターボチャージャとの間に配置された燃焼器を用いる構成がとられ ている。この燃焼器はエンジン燃料源からの燃料およびターボチャージャとエン ジンとの間のバイパスからの空気を受容してエンジンの始動時にターボチャージ ャのタービンホイールに補助出力を付与する。この米国特許にはまた高圧ポンプ 若しくは高圧油アキュムレータを含む構成にあって始動時にターボチャージャの ＲＰＭを補助する改良方法が示される。これはザ　ギヤレット　コーポレーショ ンに譲受されたジュー。エル、バイネ等による、１９８２年４月６日発行の米国 特許第４．３２２．９４９号明細書を参照されたい。

ザ　ギヤレット　コーポレーションに譲受されたアール。

ジュー。コバヤシ等による１９８４年４月２４日に発行された米国時ｏ’Ｆ第４ ．４４４，０１４号明細書には、ターボチャージャの第３のホイールに対する圧 液の供給を調整するような、エンジンの速度並びに負荷に応答する２機能制御バ ルブを用いた制御構成が開示される。制御バルブはエンジン速度に比例した液圧 の増大に応動する。この制御バルブはダイアプラムによって駆動され、ダイアフ ラムはエンジンのポンプ圧とターボチャージャのコンプレッサの出力側での空気 圧との差圧を利用し、エンジン負荷に比例して制御バルブを調整するように作動 する。

ザ　ギヤレット　コーポレーションに譲受されたアール。

ジュー。コバヤシ等による１９８４年ＩＯ月２３日に発行された米国特許第４． ４７８．０４３号明細書にも上記米国特許第４．４４４．０１４号明細書に開示 の構成と同様で、方法発明も含む構成が開示される。

ザ　ギヤレット　コーポレーションに譲受されたアール。

ジュー。コバヤシ等による１９８６年１１月１８日に発行された米国特許！４， ６２２，８１７号明細書には上記の２つの米国特許第４．．４４４゜０１４号明 細書および米国特許第４．４７８．０４３号明細書に関し直上で説明したものと 同様の構成が示されている。この後者の米国特許明細書には更に主電気制御装置 によって制御されるようなパイロット構成を持つ制御器あるいはソレノイド作動 のバルブが開示されており、主電気制御装置にはタコメータにより表される速度 並びにコンプレッサの放出圧に基づいて決定される圧力を含むような入力信号が 付与される。

（発明の開示） 本発明の−の目的は３ホイール形ターボチヤージヤの改良された制御器を提供す るにある。

更に本発明の他の目的は加速状態およびエンジン負荷を含む作動パラメータを採 用してエンジン制御を確実に実現するにある。

これらの目的並びに本発明の別の目的を達成するために、吸入マニホルドの絶対 圧力、加速状態。並びにエンジンのＲＰＭから導き出力されるようなエンジン負 荷を含む複数の作動パラメータを採用する改良された制御器を提供するにある。

更にターボチャージャの動作が付加出力を付与する状態にあるとき１．非通気性 の第３の（出力）ホイールに圧液を供給路内にアキュムレータが配置される。当 該制御器は電気制御機構あるいは液圧制御機構のいずれにも採用し得る。

（図面の簡単な説明） 上述の目的並びに本発明の他の目的および利点は後述の説明および図面を参照す るにより更に理解されよう。

第１図は本発明による制御器によって制御され得る液圧式３ホイール形ターボチ ヤージヤを示す簡略図。第２図は液圧制御システムを示す簡略図、第３図は第２ の液圧制御システムを示す、第２図と同様の簡略図。第４図は電気制御システム を示す簡略図、第５図は電気制御システムの他の実施態様を示す、第４図と同様 の簡略図である。

（発明を実施するための最良の形態） 第１図に示される３ホイール形ターボチヤージヤｌＯは燃焼エンジン１３に対し 相対的に高濃度の燃焼空気を供給するよう設けられており、燃焼エンジン１３＠ 体はガソリンあるいは重油のいずれかを燃料とするような２サイクルまたは４サ イクルの内燃エンジンである。この３ホイール形ターボチヤージヤ１０は１９８ １年８月２５日に公布された米国特許第４．２８５．２００号に極めて詳細に開 示されている。

３ホイール形ターボチヤージヤ１０は夫々タービンハウジング１６およびコンプ レッサハウジング１８内に配設されたタービンホイール１２およびコンプレッサ ホイール１４を備える。タービンハウジング１６およびコンプレッサハウジング １８はベアリング２２を内装した中央ハウジング２０を介して相連結されており 、ベアリング２２はタービンホイール】２とコンプレッサホイール１４とを連結 するシャフト２４を回転可能に支承する好適なジャーナルベアリング並びにスラ ストベアリングでなる。

タービンホイール１２は燃焼エンジン１３からの排気ガスで回転・駆動され得、 燃焼エンジンＩ３は排気マニホルド２６並びに排気導管２８を介してタービンホ イール１２に排気ガスを給送するように設けられている。回転するタービンホイ ール１２によってシャフト２４並びにコンプレッサホイール１４が駆動され、こ れに伴いコンプレッサホイール１４に外気が導入され圧縮される。この圧縮され た外気は燃焼エンジン１３に対して昇圧状態で導入されることになり、導入気導 管３２を介して燃焼エンジン１３の導入マニホルド３０に供給される。必要なら ば熱交換器３４を、燃焼エンジン１３で生ずる熱を低減し且つ導入気の濃度を増 大すべ（導入気を冷却するように導入気導管３２の適所に配設してもよい。

燃焼エンジン１３にはエンジン液圧システム３６が具備されており、エンジン液 圧システム３６は３ホイール形ターボチヤージヤ１０に圧液を付与してベアリン グ２２を潤滑するように構成される。本発明による好適な実施態様においてエン ジン液圧システム３６には３ホイール形ターボチヤージヤ１０内の圧液あるいは 圧油を受容する溜部３８と、溜部３８から燃焼エンジン１３並びに３ホイール形 ターボチヤージヤ１０に圧油を給送する相対的に低圧用のポンプ４０とが備えら れる。ポンプ４０はオイルフィルタ４２に連通され、オイルフィルタ４２は導管 ４６を介して３ホイール形ターボチヤージヤ１ａの構成部材に圧油を供給するよ うな分岐部の前段に配設された冷却器４４に連通される。

また圧油は供給管４８を経て３ホイール形ターボチヤージヤ１０の中央ハウジン グ２０に連通されていて、中央ハウジング２０に形成された内部流路網（図示せ ず）を介しベアリング２２に供給される。圧油はベアリング２２を経、特に重力 導出構成部材を通過し、且つ戻り管５０を経てエンジン油の溜部３８に回復され る。従って３ホイール形ターボチヤージヤ１０のベアリング２２には燃焼エンジ ン１３に付設されたエンジン液圧システム３６によって常時潤滑されるように圧 油が給送される。

３ホイール形ターボチヤージヤ１０には非通気構成の液圧タービンホイール５２ が具備されていて、３ホイール形ターボチヤージヤ１０の動作中にコンプレッサ ホイールＩ４に対し補助的な駆動力が与えられる。即ちエンジンのある動作状態 においてはエンジンの排気ガスによりタービンホイール１２が回転駆動されると き、燃焼エンジン１３に充分な給気を行うべくコンプレッサホイール１４が充分 な速度で回転され得ない場合がある。例えばこのようなエンジンの動作状態とし ては、排気ガスから得られるエネルギが相対的に低く、タービンホイール１２の 回転速度が比較的低い反面燃焼エンジン１３に全負荷が加わるような場合、ある いは速度が相対的に低いときに急激に動作状態を遷移すべく調整するに際し加速 に必要な導入気を充分に導入できないような場合が挙げられる。コンプレッサホ イール１４を充分な量の導入気を燃焼エンジン１３に供給して確実に被動させる ために、ターボチャージャ機構にコンプレッサホイール１４を補助的に駆動せし めるような非通気構成を持つ液圧タービンホイール５２が設けられる。

第１図を参照するに非通気構成の液圧タービンホイール５２は中央ハウジング２ ０内でシャフト２４上においてそのシャフト２４を回転可能に保持する組をなし たベアリング２２間に直接装荷される。非通気構成の液圧タービンホイール５２ はエンジン液圧システム３６から給送される高圧の圧液あるいは圧油によって液 圧駆動される。即ちエンジン液圧システム３６には高圧ポンプ５４が含まれ、高 圧ポンプ５４は高圧の液圧源から供給された圧液により好適に回動され得る。図 示の如く高圧ポンプ５４はその吸入側がエンジン液圧システム３６内において低 圧のポンプ４０の放出側に連結される。高圧ポンプ５４には高圧液供給管５６を 経て高圧油が供給され、高圧液供給管５６は詳細に後述するような制御器５８に 直接連結される。制御器５８は導管６０を経て流動する高圧油を詳細に後述する ようなノズル制御バルブ６２に供給せしめるように動作する。ある実施態様では 高圧油が導管６０を経て液圧タービンホイール５２を駆動するノズルに対し直接 供給される。他の実施態様では制御器５８は複数の導管６４を経て高圧油を供給 し得、導管６４には制御管６５の制御下で第３の液圧タービンホイール５２を駆 動するような複数のノズルに導入される。制御器５８が液圧タービンホイール５ ２に高圧油を供給する動作を行っていない状態では、圧油が供給管４８に対し導 管６６を介して溜部３８に戻される。

制御器５８には符号６８で示すような、燃焼エンジン１３の動作パラメータを表 す複数の入力が付与され得る。これらの動作パラメータの−は圧力制御管７０を 経て与えられるコンプレッサホイール１４の放出圧である。好適な実施態様にお いて圧力制御管７０の排出圧は、仮に熱交換器３４を採用していない場合、導入 マニホルド３０における絶対圧と実質的に同一である。熱交換器３４を採用した ときは圧力制御管７０は導入マニホルド３０と連結する必要がある。本発明の好 適な実施態様における他の動作パラメータとしてはアクセル位置、即ち燃焼エン ジン１３がガソリンエンジンである場合のスロットル位置、あるいは燃焼エンジ ン１３が重油エンジンである場合のラック位置、並びにエンジンのＲＰＭが挙げ られる。

高圧油は液圧タービンホイール５２を通過した後、逆止めバルブ７４を有した戻 り管７２を経て軸受油の供給管４８に戻される。

本発明による制御器５８は米国特許第４．２８５．２ｏｏ号に記載の制御弁を改 良したものであり、上述した多数の動作がパラメータを用いる場合全運転状態下 でマニホルドの絶対最小圧力が充分に維持され得る。更に制御器５８は第２図お よび第３図に示されるような液圧制御構成、並びに第４図および第５図に示され るような電気制御構成のいずれによっても採用され得る。

第２図を参照するに、液圧制御構成をとる制御器５８が詳細に示されており、こ の場合高圧液供給管５６はノズル制御バルブマニホルド８０に供給する供給管７ ８に対し１部７６で分岐されており、ノズル制御バルブマニホルド８０内体は簡 略に示した複数の液圧タービンホイールノズル８２に供給する多数の導管６４に 連通する。導管６４を夫々ノズル制御バルブマニホルド８０に連通させる構成に おいては、複数の独立したノズル制御バルブ８３．８３’　、８３°°が用いら れ、ノズル制御バルブ８３．８３’　、８３°゛には各々の導管６４を閉鎖可能 に設けられたピストン８４が含まれる。各ピストン８４は肩部８６と一体に設け られており、肩部８６はスプリング８８のバネ力を越える上昇圧力をもったノズ ル制御バルブマニホルド８０内の高圧油の作用を受けており、スプリング８８は ピストンシリンダ８９内に装着されていてピストン８４を下向きに挿圧する。好 適な実施態様においてポンプ４０により例えば潤滑油流路内において約５０ｐｉ ｆの油圧を生じ得る。−刃高圧ポンプ５４により例えば液圧タービン流路内にお いて２０００ｐｓ　ｉの圧力を生じ得る。複数のピストンシリンダ８９内のスプ リング８８は互いに異なった油圧に際しピストン８４を開放するように設定可能 である。これに限られないが、例えば第２図において右側のノズル制御バルブ８ ３は１００ｐｓｉ以上の油圧で開放するように構成でき、且つ複数、例えば３個 の液圧タービンホイールノズル８２を付勢可能に設けられる。中央のノズル制御 バルブ８３′　は例えばノズル制御バルブマニホルド８０内において高圧油の圧 力が１．２００ｐｇｉに達した後開放するように構成でき、且つ複数、例えば３ 個の第２の液圧タービンホイールノズル８２を付勢可能である。左側のノズル制 御バルブ８３″は１．７００ｐｓｉで開放するように構成でき、且つ複数、例え ば５個の液圧タービンホイールノズル８２に対し高圧液を付与可能である。これ により油圧の増大に伴い単一、２個、更に３個のノズル制御バルブ８３．８３° 、８３°′が開放され、例えば３個、６個並びに１１個の液圧タービンホイール ノズル８２に高圧油が供給される。各液圧タービンホイールノズル８２の圧力設 定により、液圧タービンホイール５２に対して異なった角度をもって油圧を放出 でき、且つ各種の大きさのオリフィスを採用し得る。

各ピストン８４は少な（とも一つの開口９０を具備しており、この開口９０を介 してピストン８４の両側の圧力が実質的に等しくなるまでピストン８４内部に高 圧油が送入可能になる。ピストン８４の上側の表面積が肩部８６の表面積より大 であるかまたは小さいとき、且つスプリング８８によってバネ力が加わっている とき、ピストン８４は導管６４を緊密に閉鎖することになる。

ノズル制御バルブ８：（，８３°、８３”のピストンシリンダ８９の夫々は制御 管６５に連通されており、このときノズル制御バルブ８３は制御管９４を介し直 接的に、ノズル制御バルブ８３′は逆止めバルブ９８を含む制御管９６を介し、 且つノズル制御バルブ８３°゛は係合部１２０を含む制御管１００を介して各々 制御管６５に連通される。逆止めバルブ９８はノズル制御バルブマニホルド８０ 内の油圧が例えば１２００ｐｓｉを越えたとき、逆止めバルブ１０２はノズル制 御バルブマニホルド８０内の油圧が例えば１．７００ｐｓｉを越えたとき、各々 開成されるようにバネ力が設定される。

制御管６５はラックピストン制御バルブ１０４に連通されており、ラックピスト ン制御バルブ１０４は圧力チャンバ１０６とバルブピストン１１０が内装された シリンダ１０ｇとを具備する。バルブピストン１１０は逃し領域１’１４を介し て分離される一対のランドｆｆ１ｌ１２を有する。第２図においてバルブピスト ン１１０の右端部にはプランジャ１１６が付設され、プランジャ１１６には圧力 チャンバ１０６内においてバルブピストン１１０を左方向に押圧するようにスプ リング１１ｇのバネ力が加えられている。バルブピストン１１０は重油エンジン のラック位置あるいはガソリンエンジンのストロットル位置に置くような係合部 １２０に連結される。

高圧液供給管５６は１部７６でバイパス導管１２２と連通されており、バイパス 導管１２２はポンプバイパスバルブ１２４の吸入側に連通される。ポンプバイパ スバルブ１２４の放出側は導管６６に連通され、導管６６は高圧ポンプ５４の吸 入側に高圧液を回帰させる。導管６６内の液圧は例えば５０ｐｇｉより低圧維持 され得る。この例えば５０ｐｇｉの圧液はラックピストン制御バルブ１０４の圧 力チャンバ１０６へ導管１２６並びにそのオリアイス１２ｇを介し供給される。

第２の導管１３０は圧力チャンバ１０６からオリフィス１３２を介してポンプバ イパスバルブ１２４の圧力チャンバ１３４に連通される。また導管１３Ｇは導管 １３６を介してフランチケーシングの戻り管５０に連通され、エンジン液圧シス テム３６の制御信号を用いて戻り管５０に圧液を戻す。

ポンプバイパスバルブ１２４には圧力チャンバ１３４内においてスプリング１４ ０によりバネ力が加えられた逆止めバルブ１３８が含まれ、スプリング１４０は 通常プランジャチャンバ１４４内のオリフィスを閉じるようなバネ力に設定され ており、プランジャチャンバ１４４はその内部に形成されたランド面を持つプラ ンジャ１４６並びに逆止めバルブ１３８と常時接触する延伸指部１４ｇが具備さ れる。

プランジャ１４６は（第２図において）右部の表面に圧液を受けて左方に移動可 能であり、右部の表面にはノズル制御バルブマニホルド８０から導管１５０を介 して圧液が付与される。

プランジャ１４６左端部側のプランジャチャンバ１４４は導管１５２を介し、ピ ストン１５６を収容するピストンシリンダ１５４に連通されており、ピストン１ ５Ｂはポンプバイパスバルブ１２４の中心部をなしていてスプリング１５ｇの押 圧力を受けて導管６６に対しバイパス導管１２２を閉鎖する。ピストン１５６は ノズル制御バルブ６２の個々のノズル制御バルブ８３内のピストン８４と同様に 設けられており、円筒状のピストン１５６の両側の液圧が等しくなるようにピス トン１５６を通して高圧液を流動させる開口部１６０が具備される。またピスト ン８４と同様にピストン１５６はスプリング１５８の押圧力を受けて閉成動作す る。高圧液は開口部１１５０を介してピストンシリンダ１５４に送入され、導管 １５２を介しプランジャチャンバ１４４へ付与される。ここで高圧液は逆止めバ ルブ１３ｇを介して逃され得る。また高圧液は導管１５２からブーストリミッタ バルブ１６４に送入するように排出導管１６２に流出される。

ブーストリミッタバルブ１６４にはチャンバ１６Ｊｌ内に装着されるダイアフラ ム】６６が具備され、チャンバ１６８はダイアフラム１６６の各側への２つの導 入部を有する。第１の導入部は吸込みマニホルドから圧力制御管７０を経た絶対 圧力を持つ液圧が送入され得、（第２図において）ダイアフラム１６６の右側に 配置され、一方第２の導入部には例えばダイアフラム１６６の左側部の導管１６ ９を介し大気圧が付与される。ダイアフラム１６６はシリンダ１７３内に装着さ れたピストン１７２にロッド装置１７０を介して連結される。ピストン１７２は 逃し領域１７６の両側に位置して対をなすランド部１７４を有し、逃し領域１７ ６はプランジャ１７８に連結されたロッド装置１７０の一端部に付設されており 、プランジャ１７８にはピストン１７２を押圧するスプリング１７９のバネ力が 付設され、且つシリンダ１７３の右側部およびチャンバ１６ｇが正常位置をとる ようにダイアフラム１６６に連結される。第２図に示す正常位置にあるとき、導 管１８０はラックピストン制御バルブ１０４内のバルブピストン１１０近傍の逃 し領域１１４とラックピストン制御バルブ１０４はブーストリミッタバルブ１６ ４のピストン１７２近傍の逃し領域１７６とに連通される。

シリンダ１７３内に形成された同様の逃し領域１７６は導管１８２を介して導管 １３６に連通され、導管１３６は圧液が回帰されるように燃焼エンジン１３のク ランクケースに連通される。ピストン１７２の左側のランド部１７４は、ポンプ バイパスバルブ１２４に連通された排出導管１６２に対し、閉鎖可能に連通され る。

第２図に開示した液体流路構成の動作説明の前に、第３図の構成は導管１８６を 介し供給管７８内の容器に連通されるアキュムレータ１８４が付加された点を除 き第２図の構成と実質的に同様である。導管１８６とＴ部７６との間における供 給管７８の連結に当たっては逆止めバルブ１８８が配設され、逆止めバルブ１８ ８によりアキュムレータ１８４内の高圧ポンプ５４から高圧液が流動可能になる ように設けられ、一方高圧ボンブ５４へ向かって高圧液が流動することになる。

第２図に示した制御機構には２つのキ一部材としてのラックピストン制御バルブ １０４とブーストリミッタバルブ１６４とが包有される。これらのラックピスト ン制御バルブ１０４とブーストリミッタバルブ１６４とはポンプバイパスバルブ １２４並びにノズル制御バルブ６２と相俟って動作する。アキュムレータ１８４ 並びに逆止めバルブ１８８はあるエンジン、即ちガソリンエンジンのようなエン ジンには不必要であるが、特に重油エンジンに採用して望ましい付加要素である 。

動作を説明するに、高圧ポンプ５４からの高圧液がノズル制御パル、ブマニホル ド８０に供給される。この圧力はピストン８４の開口９０を経て流動され、ピス トン８４はスプリング８８によって閉成位置に保持される。液圧流路内の高圧液 が高圧ポンプ５４の吸入部と実質的に同一の大きさの圧力になったとき、ポンプ バイパスバルブ１２４において圧液の逃し動作が生じてプランジャチャンバ１４ ４内のプランジャ１４６が逆止めバルブ１３８を開成するよう図の左方に移動し 、ピストンシリンダ１５４内においてポンプバイパスバルブ１２４を開成すべ（ ピストン１５６が作動する。これにより高圧ポンプ５４によって圧液が循環され 、バイパス導管１２２を経て導管６６並びに高圧ポンプ５４の吸入部へ圧液が回 帰されることになる。

上記の制御機構は上述したポンプバイパス動作、力の伝達動作、強制流動動作、 アキュムレータ作動動作の４つの基本的な動作モードを遂行する。ポンプバイパ スバルブ１２４は制御器５８が力の伝達動作あるいは強制流動動作のいずけか一 つの状態にあるときは、作動しない。更にポンプバイパス動作、力の伝達動作あ るいはアキュムレータ作動動作の各モードはオン・オフ機能であるが、強制流動 動作モードは調整機能である。

燃焼エンジン１３の加速が望まれる場合、制御器５８は係合部１２０の右方への 移動によってラックピストン制御バルブ１０４が開成されたとき動力変換モード を開始する。ここでラックピストン制御バルブ１０４はガソリンエンジンのスロ ットル制御バルブにし得ることは明らかであろう。急加速を必要とする場合係合 部１２０は圧力チャンバ１０６内から圧液を急速に放出させるようにスプリング １１８のバネ力に抗してプランジャ１１６を押圧して急作動される。オリフィス １３２がオリフィス１２８より大に設けられているとき、圧力チャンバ１０６内 の圧液はシリンダ１７３を介しポンプバイパスバルブ１２４の圧力チャンバ１３ ４内へ給送される。この圧力の増大により逆止めバルブ１３８が開成状態にロッ クされて高圧ポンプ５４から放出される流体圧の全てがノズル制御バルブ６２の ノズル制御バルブマニホルド８０内に付与される。

同時にラックピストン制御バルブ１０４の急速な減勢は個々のノズル制御バルブ ８３内に貯えられた圧液を制御管６５を介しランド部１１２へ逃すことにより生 ぜしめられ、この圧液はラックピストン制御バルブ１０４の逃し領域１１４へ流 動し、導管１８０を経てブーストリミッタバルブ１６４の逃し領域１７６に流動 し、更に導管１８２を経て導管１３６へ流入してクランクケースに回帰される。

ピストンシリンダ８９内の液圧を逃すことにより一以上のノズル制御バルブ８３ が開成される。好適な実施態様において３つの制御弁は３段階の異なった圧力レ ベルで開成される。仮に条件がここに記載したものである場合、例えばノズル制 御バルブマニホルド８０内が約２０００ｐｓｉの液圧で且つピストンシリンダ８ ９内の圧液の逃しがあると３つの個別のノズル制御バルブ８３の全てが開成され る。これにより複数のノズル８２へ高圧液が与えられ、この高圧液はシャフト２ ４に付設されたタービンホイールＩ２並びにコンプレッサホイール１４を急作動 させるように液圧タービンホイール５２に給送される。

従ってエンジンへの給気によりこのエンジンを搭載した車両の効果的な加速を補 完することになる。

別の条件、例えば係合部１２０の動作の割合が所定の割合に対し７５％に達する まで制御管６５を閉鎖し続けるようなときランド部１１２を介しラックピストン 制御バルブ１０４の減勢が緩徐に行われるように構成できる。ここでランド部１ １２により制御管６５を開いてピストンシリンダ８９からの放出を可能にし、− 以上の個別のノズル制御バルブ８３を開成する。エンジンがラックピストン制御 バルブ１０４の急速な減勢あるいは緩徐な滅ｌＤによって加速されると、ノズル 制御バルブマニホルド８０から高圧液が流出し、高圧液は高圧ポンプ５４のみか ら供給されることになる。

コンプレッサホイール１４の加速により濃度が高められた給気がエンジンに与え られ、且つ圧力制御管７０を経てブーストリミッタバルブ１６４のチャンバ１６ ｇへ供給される。これによりダイアフラム１６６並びにこれと連係するピストン １７２がスプリング１７９に抗して左方向に移動され、且つ導管１８０を部分的 あるいは完全に閉成するようにダイアフラム１６６の左側面に圧力が加わって、 ノズル制御バルブ６２内の圧力の漸減が可能となる、あるいは導管６４を介した 液圧タービンホイールノズル８２への大量の圧液供給が終了される。これにより 上述した強制流動動作モードの調整が実現される。

車両の運転者が例えばダウンヒルで運転し始めた場合のように加速あるいは車両 負荷の減勢を継続して行うようなとき、エンジンあるいはトランスミッションに 過負荷が生ずることを防ぐように、操作者の足による作動を無効にする構成をと ることが望まれる。この無効動作はブーストリミッタバルブ１６４によって実現 される。エンジン効率を増大させる場合圧力制御管７０を介してダイアフラム１ ６６に昇圧された圧液が供給され、ピストン１７２を左方に移動して導管１８０ を完全に閉鎖するようにダイアフラム１６６が動作する。これによりノズル制御 バルブ６２が閉成して制御管６５からの圧力の逃れが抑止され、ラックピストン 制御バルブ１０４の動作が無効にされて液圧タービンホイール５２への液圧流が 阻止される。しかして本発明の重要な特徴の−はエンジンの過負荷運転を避ける べ（常時ラックピストン制御バルブ１０４の動作を無効にするようブーストリミ ッタバルブ１６４が動作し得ることにある。ブーストリミッタバルブ１６４によ る別の無効化動作はピストン１７２が更に排出導管１６２を開くように左方に移 動して、ポンプバイパスバルブ１２４のピストンシリンダ１５４内の圧力が逃さ れているとき、生ぜしめられる。ピストン１５６はその上面に加わる圧力が減少 すると開成されて、高圧液がポンプバイパスバルブ１２４を通って高圧液供給管 ５６へ供給可能になり、且つ導管６６を介し高圧ポンプ５４の吸入側に回帰され 得る。この無効化動作モードの逆モードは強制流動動作モードになる。即ちエン ジンに負荷が加わる場合導入マニホルド３０内の絶対圧力が減少して圧力制御管 ７０を介し導管６４と連通し、ダイアフラム１６６、ピストン１７２並びにラン ド部１７４が右方へ移動する。

これによりピストンシリンダ１５４内の圧力が増えピストン１５６並びにポンプ バイパスバルブ１２４が閉成して、エンジンの給気の増大で液圧タービンホイー ル５２に付与される圧液が生じる。

本発明の別の−の特徴は第３図に示すようにアキュムレータ１８４を使用するこ とにある。アイドリング状態の重油エンジンにおいて燃焼エンジン１３出力の約 ５０％が３ホイール形ターボチヤージヤ１０の駆動に寄与する。ガソリンエンジ ンにあってはこの割合は３ホイール形ターボチヤージヤ１０出力の６〜１０％で ある。アキュムレータ１８４はアイドリング状態で要求されるエンジン出力を低 減するが、この場合加速を必要とするときアイドリング状態で使用し得るレベル の高圧液を貯える。またアキュムレータ１８４は標準的な速度での使用も可能で ある。第２図に示す実施態様においてノズル制御バルブマニホルド８０がアキュ ムレータ１８４の特徴的な動作を生じさせるように構成することもできよう。一 方第３図に示される如きアキュムレータ１８４を使用することによって、より望 ましい態様になる。ラックピストン制御バルブ１０４が急速にあるいは緩徐に減 勢することにより開成位置に置かれるとき、ノズル制御バルブマニホルド８０内 に導管６０を介し、且つ液圧タービンホイールノズル８２を経て流動する高圧ポ ンプ５４からの高圧液と相俟ってアキュムレータ［１４内に液圧が加わることが 理解されよう。このような圧液の付加並びに圧液の加圧により３ホイール形ター ボチヤージヤ１０の効率が大巾に増大される。従って高圧ポンプ５４並びにアキ ュムレータ１８４からの液流が合わせられて力の移動動作モードが実現される。

このようなアキュムレータ１８４がない場合重油ニンジンのようなある種のエン ジンにおいて、３ホイール形ターボチヤージヤｌＯの運転中にアイドリング出力 より大きな出力で使用可能になる。更にアキュムレータ１８４は流動出力損を低 減し、且つアキュムレータ１８４が採用されていない場合よりも極めて小さな高 圧ポンプ５４を形成できる。本発明による第２図並びに第３図に示す構成では、 ポンプバイパスバルブ１２４が閉成しているときのみアキュムレータ１８４への 圧液の付与が可能になる。第２図および第３図に示される圧液流路は燃焼エンジ ン１３が無負荷運転条件で作動しているときのみ形成されることになる。

第４図、第５図を参照するに、上述した第２図および第３図に沿って上述した流 体圧機構の特徴的な構成と連係する電気的制御機構が開示される。第４図におい て燃焼エンジン１３に対し第１図に沿って上述した潤滑構成と同様の構成がとら れており、潤滑油がエンジン液圧システム３６から４０〜８０ｐｓｉで、例えば 導管１９０を介しレギュレータ１９２並びにオイルフィルタ４２を経て供給され る。高圧ポンプ５４はシャフト１９２”により駆動され、シャフト１９２°は好 適なベルト１９ｇ並びに被動ブーリイ２００を介して駆動されるプーリイ１９６ を有したクラッチ１９４によって作動され、ベルト１９ｇ並びに被動プーリイ２ ００には燃焼エンジン１３から動力が伝達される。高圧ポンプ５４からの圧液は 高圧液供給管５６を介して３ホイール形ターボチヤージヤｌＯに送られ、液圧タ ービンホイール５２（図示せず）を駆動する液圧タービンホイールノズル８２に 供給される。高圧液が液圧タービンホイール５２の駆動に使用された後、逆止め バルブ７４を通過せしめられ、溜部３８に回帰される前に導管２０２を介してベ アリング２２の潤滑に用いられる。また更に逆止めバルブ７４を通過した圧液の 一部は第２導管２０４を経て高圧ポンプ５４の吸入側へ送られる。

第４図に開示した実施態様において制御器は簡潔な構成のエンジン管理回路２０ ６であり、エンジン管理回路２０６にはブーストリミッタバルブ１６４のオン・ オフ並びに高圧ポンプ５４の駆動を行う際寄与する作動パラメータの入力６８が 送られる。

これらの入力６８には指示器２０ｇのスロットル／ラック位置で表されるような スロットル位置あるいはラック位置、ＲＰＭ指示器２】０により付与される燃焼 エンジン１３のＲＰＭ、マニホルド絶対圧力指示器２１２により付与されるマニ ホルドにおける絶対圧力が含まれる。スロットルあるいはラック位置の指示器２ ０８はエンジン管理回路２０６に使用されるアナログ信号を発生するようなスラ イダで構成できる。ＲＰＭ指示器２１（１もまたエンジン管理回路２０６に与え られるアナログ信号を発生するタコメータで構成でき、このときマニホルドから の絶対圧力はアナログまたはディジタル圧力計のいずれにも付与される。指示器 ２０８並びにＲＰＭ指示器２１０からのアナログ信号をディジタル信号に形成し てもよい。

第２図および第３図に沿って上述した流路構成をとる場合、エンジン管理回路２ ０６に採用される最重要の動作パラメータはスロットル位置またはラック位置並 びにマニホルド絶対圧力である。このときスロットルまたはラック位置指示計か らの信号を、無効にするようなマニホルド絶対圧力指示計からの信号を採用する ことは重要である。次にスロットル指示計により加速を表す増加信号の大きな変 化が示される場合、エンジン管理回路２０６は３ホイール形ターボチヤージヤ１ ０へ高圧液を供給するようにクラッチ１９４を付勢し、エンジン管理回路２０６ による力の伝達動作が遂行される。また強制流動動作はマニホルド絶対圧力指示 器２１２からの信号を受けて制御される。ポンプバイパス動作は第４図の実施態 様において高圧ポンプ５４の停止時に生ぜしめられる。

第５図を参照するに第４図に示した圧液流動路の第２の実施態様が示されており 、燃焼エンジン１３により被動プーリイ２００を介してベルト１９８が駆動され 、高圧ポンプ５４に装着されたブーリイ１９６が回転される。図示の実施態様に おいてクラッチ１９４は割愛されている。一方アキュムレータ１８４が比例動作 バルブ２１４に連通された高圧液供給管５６に対し装着される。

比例動作バルブ２１４は高圧液供給管５６を介して３ホイール形ターボチヤージ ヤ１０並びに液圧タービンホイール５２を駆動する液圧タービンホイールノズル ８２へ高圧液の１００％を付与するように機能し得る。３ホイール形ターボチヤ ージヤ１０へ供給される高圧液が１００％より少ない場合。高圧液の残部は戻り 管２１５に流れオイル冷却器２１６を経て第２導管２０４へ流動し、且つ高圧ポ ンプ５４の放出側に回帰される。比例動作バルブ２１４は簡潔な構成のエンジン 管理回路２０６によって制御され得るが、第５図に示す実施態様のようにエンジ ン管理コンピュータの制御器２１８による制御でもよ（、エンジン管理コンピュ ータの制御器２１８はスロットルまたはラック位置の指示器２０ｇ、ＲＰＭ指示 器２１（＋並びにマニホルド絶対圧力指示器２１２からの信号を含む複数の動作 パラメータの入力６８を受ける。

動作を説明するにエンジン管理コンピュータの制御器２１８は第２図および第３ 図の高圧液流路、あるいは第４図の電気制御に関して上述した構成と同様に比例 動作バルブの設定を制御する。指示器２０８が加速位置にあるとき、エンジン管 理コンピュータの制御器２１８は高圧ポンプ５４から流出する１００％の圧液を 流動させるように比例動作バルブ２１４を開放し、且つアキュムレータ１８４は 力の伝達動作を遂行するように比例動作バルブ２１４を介して３ホイール形ター ボチヤージヤ１０へ圧液を流通させる。この場合も仮にマニホルド絶対圧力指示 器２１２が燃焼エンジン１３の過負荷運転を表示するとき指示器２０８を無効に するように動作させることが重要である。このような条件下で比例動作バルブ２ １４は実質的に閉鎖され、高圧液供給管５６からの高圧液が戻り管２１５を介し てオイル冷却器２１６を経、第２導管２０４を介して高圧ポンプ５４の供給側に 送られる。これにより過負荷阻止機能が達成される。ポンプバイパス動作モード では比例動作バルブ２１４の動作により実現されて、３ホイール形ターボチヤー ジヤｌＯへの流量を０％にし、高圧ポンプ５４の回帰流量を１００％にすること になる。

第５図に示すこ構成では多様の設計変更が可能である。第２図および第３図に関 して上述したように液圧タービンホイールノズル８２はその数並びに組合わせを 変更できる。仮にクラッチ被動の高圧ポンプ５４が使用されてない場合、高圧ポ ンプ５４はエンジンの速度に比例するような回転速度のギアを介在させて作動で きる。更に高圧ポンプ５４には定量型、可変容量で流量制限型あるいは圧力可変 で流量制限型のいずれの形式のものも使用し得る。上述した如くアキュムレータ １８４は使用しても使用しなくともよい。また更に第５図に示すようなニンジン 管理コンピュータの制御器２１ｇを使用しなくともよいが、制御回路を簡単にオ ン・オフできるようなリレースイッチ等を使用した構成をとり得る。エンジン管 理コンピュータの制御器２１８を使用する場合、エンジン管理コンピュータの制 御器２１８は専ら３ホイール形ターボチヤージヤＩＯに対するもの、あるいは３ ホイール形ターボチヤージヤｌＯが搭載される車両のエンジン管理コンピュータ に対するものとが分離したコンピュータを採用し得る。高圧ポンプ５４は３ホイ ール形ターボチヤージヤ１０に対するもの、あるいは可動型サスペンション、パ ワーステアリングまたはパワーブレーキのような別のエンジン若しくは車両の機 能に寄与するものとして使用し得る。

本発明において各種の設計変更をとり得ることは当業者に明らかであり、本発明 は添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。

国際調査報告 □□１２０／ＵＳ　８９１０５０９２ 国際調査報告 ＰＣＴ／ＵＳ　８９１０５０９２ ＳＡ　３２５９８ 国際調査報告 ＰＣＴ／Ｌ１３８９１０５０９２ Ｓ轟３２５９８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．排気用のターピンホイール（１２）、導入気用のコンプレッサホイール（１ ４）、圧液により駆動される液圧ターピンの第３のホイール（５２）を支承して 回転されるシヤフト（２４）と、内燃エンジンの条件に関連する複数の作動パラ メータを受容し且つそれらの作動パラメータに応じた出力信号を発生する制御器 （５８、２０６、２１８）と、制御器からの出力信号に応じて第３のターピンホ イールヘの圧液の供給を制御する手段（６２、１９４、２１４）と、内燃エンジ ンのＲＰＭに応じて加速し且つ制御器に対するパラメータの表示に応じた出力を 与える加速・出力手段と、内燃エンジンの負荷を検出し且つ制御器へのパラメー タの表示に応じた出力を与える検出・出力手段（１６４、２０８）とを備え、制 御器は検出・出力手段により負荷の減少を表すような内燃エンジン負荷が検出さ れたとき、内燃エンジンの加速・出力手段の出力を無効にする手段（１６８、２ ０６、２１８）を含んでなることを特徴とする、内燃エンジン（１３）を採用す る３ホイール形ターボチャージャ機構。 ２．更に内燃エンジンの負荷の検知・出力手段は圧力検出ダイアフラム（１６６ ）を有したプーストリミツタパルプであり、ダイアフラム（１６６）はターボチ ャージャ（１０）により内燃エンジンに与えられる導入気の絶対圧力を検出手段 に連係されてなることを特徴とする請求項１のターボチャージャ。 ３．導入部並びに放出部を有する高圧ポンプ（５４）と第３のターピンホイール を作動する圧液を受容するように高圧ポンプ（５４）の放出部に連通されたアキ ユムレータ（１８４）とを含み、制御器が第３のターピンホイールへ圧液を付与 し、且つ高圧ポンプ（５４）の導入部に回帰させるポンプパイパスパルプ（１２ ４）を含んでなる３ホイール形ターボチャージャ機構を備えてなることを特徴と する請求項１のターボチャージャ。 ４．制御器（５８）は液圧制御器であり、ポンプパイパスパルプ（１２４）は高 圧ポンプ（５４）の導入部に圧液を回帰させて流動させるようなパイパスパルプ であり、制御器（５８）にはエンジンを加速・出力する手段を作動するとき液圧 ターピンの第３のホイール（５２）ヘアキユムレータ（１８４）の圧液を与える 手段（８３）が含まれ、制御器（５８）には更にエンジンを加速・出力する手段 が作動されて高圧ポンプ（５４）およびアキュムレータ（１８４）から液圧ター ピンの第３のホイール（５２）へ圧液が与えれるとき逆止めパルプ（１３８）を 閉成・保持する手段（１３８）が含まれてなることを特徴とする請求項３のター ボチャージャ。 ５．制御器（２１８）は電電気制御器であり、パルプは高圧ポンプ（５４）の導 入部並びに液圧ターピンの第３のホイール（５２）に圧液を流通させるように連 通される比例動作パルプ（２１４）であり、エンジン管理コンピュータの制御器 （２１８）には加速・出力手段および負荷の検出・出力手段からの作動パラメー タに応じて比例動作パルプ（２１４）の設定を調整する手段が含まれてなること を特徴とする請求項３のターボチャージャ。 ６．更にエンジンのＲＰＭの加速・出力手段は制御器のオン・オフ制御機能を有 するように設けられ、エンジンの負荷の検出・出力手段は制御器の制御機能を調 整するように設けられてなることを特徴とする請求項１のターボチヤージヤ。 ７．液圧ターピンの第３のホイール（５２）が液圧ターピンの第３のホイール（ ５２）に圧液を向ける複数のノズル（８２）により作動されることを特徴とする 請求項１〜６の−記載のターボチャージャ。 ８．複数のノズルには圧液の圧力差によって夫々作動する２以上のノズルが含ま れてなる請求項７のターボチャージャ。 ９．ターボチャージャ機構はエンジンの加速・出力手段に加速の支持がないとき 、且つエンジンの負荷検出・出力手段に負荷の表示がないときに、液圧ターピン の第３のホイール（５２）を回転するように高圧液を流通させるポンプパイパス パルプ（１２４）を含むことを特徴とする請求項１の制御器。 １０．エンジンの加速・出力手段は加速動作中流路から高圧液が送られることを 阻止するようパイパスパルプを閉成して保持する手段（１３８、１４６）を含ん でなることを特徴とする請求項９の制御器。