JPH0454223A - ウエストゲート弁駆動用アクチュエータ - 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】 く産業上の利用公費〉 本発明はターボチャージャーを有するエンジンにおいて
、ウェストゲート弁を駆動するアクチュエータに関する
。

〈従来の技術〉 第１１図に従来のエンジンの制御装置の吸気系統を示す
。同図に示すように、ターボチャージャー１０１は連結
軸１０２によって同軸上に取付けられた吸気側の遠心式
コンプレッサー１０３と排気側のタービン１０４とを有
している。

吸気側の遠心式コンプレッサー１０３には吸気管１０５
を介して図示しないエアクリーナが接続されると共にエ
ンジン１ｏ６のｆｆ焼室に接続されている。排気側のタ
ービン１０４にはエンジン１０６の燃焼室が接続される
と共に排気管１０７が接続されている。

また、排気側にはエンジン１０６の燃焼室と排気管１０
７とを直接連通するウエストゲ−ト１０８が形成されて
いる。そして、このウェストゲート１０８にはこれを開
閉するウェストゲート弁１０９が設けられている。

方、吸気側には過給圧によって駆動するアクチュエータ
１１０が設けられている。乙のアクチュエータ１１０は
ロッド１１１を介してウェストゲート弁１０９に接続さ
れ、スプリング１１２によってウェストゲート弁１０９
を閉方向に付勢している。

従って、通常はアクチュエータ１１０内のスプリング１
１１の付勢力によりロッド１１２を介してウェストゲー
ト弁１０９が引かれてウェストゲート１０８を閉じてい
る。

而して、エアクリーナから吸入された空気は吸気管１０
４によって吸気側の遠心式コンプレッサー１０３を通っ
てエンジン１０６の燃焼室に導入される。そして、燃焼
によって発生した排気ガスはエンジン１０６から排気側
のタービン１０４に導かれてこれを回して排気管１０７
から外部に排出されろ。

このとき、エンジンの回転速度が高いと、排気ガスによ
るタービン１０４の回転速度が高まり、同軸上の遠心式
コンプレッサー１０３を高速で回転させることとなる。

すると、この遠心式コンプレッサー１０３によって吸入
空気を１．５〜２．０気圧に圧縮しながらエンジン１０
６の燃焼室に送り込む。

しかし、この過給圧は放っておくとぐんぐん上昇してし
まいノッキングを起こし、エンジン出力が増加しなくな
ってしまう。そのため、過給圧が所定値以上になるとア
クチュエータ１１０が駆動してロッド１１１がウェスト
ゲート弁１０９を開き、エンジン１０６からの排気をタ
ービン１０４に導かないでウェストゲート１０８から外
部に排出している。

〈発明が解決しようとする課題〉 ガソリンエンジンにおいて、圧縮比をあまり上げすぎる
と異常燃焼による振動、所謂ノッキングを発生してしま
う。ターボチャージャーを有するエンジンにあっては、
排気量当たりの出力が高いので、ノッキングは大数でア
リ、スぐにエンジンがオーバーヒートを起こしてしまう
ことがある。

そのため、従来はターボチャージャーを有するエンジン
の圧縮比を下げて対応しているが、ターボがきかない低
回転、中負荷までの運転領域では発生トルクが小さく燃
費も悪化してしまうという問題点があった。

本発明はこのような問題点を解決するものであって、エ
ンジン出力と燃費の向上を図ったウェストゲート弁駆動
用アクチュエータを提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成するための本発明のウェストゲート弁
駆動用アクチュエータは、ターボチャージャーを有する
エンジンのウェストゲートを開閉するウェストゲート弁
の駆動用アクチュエータにおいて、ケースと、該ケース
内に移動自在に係合する仕切部材と、該仕切部材が基端
部に連結されると共に先端部に前記ウェストゲート弁が
取付けられる支持軸と、該支持軸を前記ウェストゲート
弁がウェストゲートを閉じる方向に付勢する付勢部材と
、前記ケース内に過給圧を供給することで前記ウェスト
ゲート弁を開放する過給圧供給手段と、前記ケース内に
前記過給圧とは別の制御圧を供給することで前記ウェス
トゲート弁を開放する制御圧供給手段とを具えたことを
特徴とするものである。

く作　　　用〉 ウェストゲート弁は付勢部材によって支持軸を介して付
勢されることで、通常、ウェストゲートを閉じている。

過給圧が所定値以上になると過給圧供給手段によってケ
ース内に過給圧が供給され、駆動軸が付勢部材に抗して
駆動することでウェストゲート弁がウェストゲートを開
放−する。

また、無過給時や速度が所定値以上のとき、制御圧供給
手段によってケース内に制御圧が供給され、駆動軸が付
勢部材に抗して駆動するととでウェストゲート弁がウェ
ストゲートを開放する。

く実　施　例〉 す下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図に本発明の一実施例に係るウェストゲート弁駆動
用アクチュエータを有するエンジンの制卸装置の吸気系
統、第２図にそのアクチュエータ、第３図乃至第５図に
ソレノイド弁の作動領域を表すグラフを示す。

第１図に示すように、ターボチャージャー１は連結軸２
によって同軸上に取付けられた吸気側の遠心式コンプレ
ッサー３と排気側のタービン４とを有している。

吸気側の遠心式コンプレッサー３にはエアクリーナ５が
接続されると共にインタークーラー６及びサージタンク
７を介してエンジン８のインテークマニホールド９に接
続されている。排気側のタービン４にはエンジン８のエ
キゾーストマニホールド１０が接続されると共に排気管
１１が接続されている。

また、排気側にはエンジン８と排気管１１とをタービン
４を介さずに直接連通するウェストゲート１２が形成さ
れている。そして、このウェストゲート１２にはこれを
開閉するウェストゲート弁１３が設けられている。この
ウェストゲート弁１３はアクチュエータ１４によって開
閉することができるようになっている。そして、このア
クチュエータ１４は連結管１５によって吸気側に接続さ
れており、過給圧によってアクチュエータ１４を駆動し
てウェストゲート弁１３を開閉する第１の制卸手段を構
成している。

サージタンク７にはチエツク弁１６及び負圧タンク１７
を介してソレノイド弁１８が接続されている。そして、
ソレノイド弁１８は連結管１９によってアクチュエータ
１０と接続されており、負圧によってアクチュエータ１
４を駆動してウェストゲート弁１３を開閉する第２の制
卿手段を構成している。

なお、ソレノイド弁１８にはこれを駆動制御するＥＣＵ
２０が接続されている。

従って為通常はソレノイド弁１８が閉じており、アクチ
ュエータ１４には負圧は作用していない。そして、ＥＣ
Ｕ２０の指令によりソレノイド弁１８が駆動すると負圧
タンク１７と連結管１９が連通してアクチュエータ１４
には負圧ば作用するようになっている。

第２図に基づいて本実施例のアクチュエータ１４の構造
を説明する。同図に示すように、円筒形状のケース２１
内には軸方向に並んだ一対の第１及び第２支持軸２２．
２３が一方から貫通して配置され、それぞれ独立して軸
方向移動自在に支持されている。第１支持軸２２のケー
ス２１内の基端部には第２支持軸２３との連結筒２４が
固定される一方、ケース２１外に突出した先端部には前
述したウェストゲート弁１３が取付けられている。

ケース２１内は仕切部材としてのダイアフラム２５，２
６によって三つの部屋２７．２８゜２９に分割され、そ
れぞれ密封されている。

そして、各ダイアフラム２５，２６の中央部がそれぞれ
一対の支持板３０，３１によって挟持され、ダイアフラ
ム２５は第１支持軸２２に、ダイアフラム２６は第２支
持軸２３にそれぞれ固定されている。

各部屋２５．２６内のケース２１と各支持板３０．３１
との間にはそれぞれ付勢部材としてのスプリング３２．
３３が張設されてお９、各支持板３０．３１を介して各
支持軸２２゜２３を第２図に示す白抜の矢印方向、即ち
、ウェストゲート弁１３がウェストゲート１２を閉じる
方向に付勢している。

また、部屋２７．２９には前述した連結管１９．１５が
接続されると共に部屋２８には開口３４が形成され、部
屋２７．２９に正圧あるいは負圧を供給できるようにな
っている。

従って、部屋２７に負圧が作用することでダイアフラム
２５及び支持板３０を介して第１支持軸２２を第２図に
示す黒塗の矢印方向、即ち、ウェストゲート弁１３がウ
ェストゲート１２を開く方向に移動する。また、部屋２
９に過給圧が作用することでダイアフラム２６及び支持
板３１を介して第２支持軸２３を第２図に示す黒塗の矢
印方向に移動して第１支持軸２１を押し、前述と同様に
ウェストゲート弁１３がウェストゲート１２を開く方向
に移動する。

このようにアクチュエータ１４は二つの駆動手段、即ち
、過給圧制御手段とマニホールド９からの負圧による制
御圧駆動手段によって駆動してウェストゲート弁１３を
開閉することができるようになっている。

前述したソレノイド弁１８はＥＣＵ２０によってその駆
動制御が行われる。本実施例ではソレノイド弁１８の作
動領域として以下に示す４つの条件を有している。

■　吸入空気量（Ａ／Ｎ） ■　スロットル開度（θ） ■　エンジン回転ａ（Ｎｅ）あるいはアイドルスイッチ
のオン・オフ ■　アイドルスイッチのオフ時に遅れ時間（Ｔｏ）を設
定 即ち、■は、第３図に示すように、エンジン回転数（Ｎ
ｏ）に対して吸入空気量（Ａ／Ｎ　）と相関関係にある
体積効率（Ｅｖ　）が所定値以下のときにソレノイド弁
１８を駆動してウェストゲート１２を開くものである。

■は、第４図に示すように、エンジン回転Ｍ転数（Ｎｏ
）に対してスロットル開度（θ）が所定開度以下のとき
にソレノイド弁１８を駆動してウェストゲート１２を開
くものである。

■はエンジン回転数（Ｎｅ）が所定のエンジン回転数以
下のとき、あるいはアイドルスイッチがオンのときにソ
レノイド弁１８を駆動してウェストゲート１２を開くも
のである。

■はアイドルスイッチがオンからオフに変化したときに
、ソレノイド弁１８を駆動してウェストゲート１２を閉
じるまでの遅れ時間（Ｔｏ）を設定するものである。こ
の遅れ時間（Ｔｏ）はエンジン回転数（Ｎｏ）がが高く
なるにしたがって短くなり、エンジン回転数がＮ、のと
きに０としである。

また、これら以外の条件として車速を設定しても良いも
のである。

第６図乃至第８図にソレノイド弁の制御の流れを表すフ
ローチャートを示す。

第６図に示すものは前述したソレノイドの作動領域の条
件■、■、■を組み入れたフローチャートである。

同図に示すように、ステップＡ１にて現在の車速Ｖｓが
予め設定された車速ｖｈよりも低いかどうかを判定し、
低ければステップＡ２に移行する。また、高ければステ
ップＡ５に移行してソレノイド弁１８を閉じる。

ステップＡ２にて現在のエンジン回転数Ｎ。

が予め設定されたエンジン回転数Ｎｇよりも低いかどう
かを判定し、低ければステップＡ３に移行する。また、
高ければステップＡ５に移行してソレノイド弁１８を閉
じる。

ステップＡ３にて現在の吸入空気量Ａ／Ｎが予め設定さ
れた吸入空気量Ａ／Ｎｓよりも低いかどうかを判定し、
低ければステップＡ４に移行する。また、高ければステ
ップＡ５に移行してソレノイド弁１８を閉じろ。

ステップＡ５にてソレノイド弁１８を開き、前述した各
ステップＡＩ、Ａ２．Ａ３での条件から外れたときにソ
レノイド弁１８を閉じる。

なお、ステップ３にて吸入空気量を判定するかわりにア
イドルスイッチのオン・オフ、またはスロットル開度を
設定してもよいものである。

第７図に示すものはソレノイドの作動領域の条件■、■
を組み入れたフローチャートである。

同図に示すように、ステップＢ１にて現在の車速Ｖｓが
予め設定された車速ｖｈよりも低いかどうかを判定し、
低ければステップＢ２に移行する。また、高ければステ
ップＢ７に移行して遅れ時間Ｔ０＝０を設定し、ステッ
プＢ８に移行してソレノイド弁１８を閉じる。

ステップＢ２にて現在のエンジン回転数Ｎｅが遅れ時間
Ｔ０＝０のときのエンジン回転数Ｎ１よりも低いかどう
かを判定し、低ければステップＢ３に移行する。また、
高ければステップＢ７に移行して遅れ時間Ｔ０＝０を設
定し、ステップＢ８に移行してソレノイド弁１８を閉し
る。

ステップＢ３にて現在アイドルスイッチがＯＮ状態にあ
るかどうかを判定し、ＯＮ状態にあればステップＢ４に
移行する。また、ＯＮ状態になければステップＢ６に移
行する。

ステップＢ４にてタイマに遅れ時間Ｔ０の初期値Ｔ０を
入力してカウントを始める。そして、ステップＢ５に移
行してソレノイド弁１８を開く。このとき、第８図に示
すように、タイマは常時カウントしており、これをＴ、
＝０となるまで繰り返している。

そして、ステップＢ６にて遅れ時間Ｔ０＝０を判定し、
Ｔ０＝Ｏとなったならば、ステップＢ８に移行してソレ
ノイド弁１８を閉じる。

而して、第１図に示すように、エンジン８の無過給時に
おいて上述した各条件が適合した場合には、ＥＣＵ２０
はソレノイド弁１８を駆動して負圧タンク１７と１クチ
ユエータ１４を連通ずる。アクチュエータ１４は、第２
図に示すように、連結管１９から部屋２７内に負圧が作
用すると支持板３０がスプリング３２に抗して移動し、
第１支持軸２２を介してウェストゲート弁１３を開く。

すると、第１図に示すように、エンジン８からの排気は
タービン４に導かれずにウェストゲート１２から外部に
排出されることとなる。

そして、エンジン回転数が高くなった過給時には、ソレ
ノイド弁１８が駆動を停止してアクチュエータ１４の部
Ｊ１２７？ζは負圧ば作用せず、第１支持軸２２がスプ
リング３２の付勢力によって戻り、ウェストゲート弁１
３を閉じる。すると、排気によってタービン４が回転す
る。

また、エンジン８の過給時に過給圧が所定値以上になる
とその過給圧がアクチュエータ１４に供給される。アク
チュエータ１４は、第２図に示すように、連結管１５か
ら部屋２９内に正圧が作用すると支持板３１がスプリン
グ３３に抗して移動し、第２支持軸２３及び第１支持軸
２２を介してウェストゲート弁１３を開く。すると、第
１図に示すように、エンジン８からの排気はタービン４
に導かれずにウェストゲート１２から外部に排出される
こととなる。

そして、過給圧が低下するとアクチュエータ１４の部！
ｉ２９には正圧は作用せず、第１支持軸２２及び第２支
持軸２３がスプリング３２．３３の付勢力によって戻り
、ウェストゲート弁１３を閉じる。すると、排気によっ
てタービン４が回転する。

第９図に排気圧力を表すグラフ、第１０図にエンジン回
転数に対するトルクを表すグラフを示す。

上述したように、従来、エンジンの無過給時に閉じてい
たウェストゲート１２を無過給時において所定の条件下
で開放し、過給時あるいは過給時から所定時間後に閉鎖
するようにした。その結果、第９図に示すように、アク
セルを開いたときに排気圧が１０（過給圧が大気圧とな
る点）を基点として従来よりも上昇している。また、第
１０図に示すように、エンジン回転数に対するトルクも
従来に比べて上昇している。

従来、エンジンの低回転域ではウェストゲート１２は閉
鎖されており、排気圧によってタービン４が回転してい
るため、そこで駆動損失が生じている。本実施例ではエ
ンジンの低回転域ではウェストゲート１２は開放されて
おり、排気はこのウェストゲート１−２から外部に排出
される。従って、タービン４は回転せず、その駆動損失
はない。

また、本実施例ではタービン４が停止しているエンジン
の低回転域からターボチャージャー１が起動する高回転
域（過給域）に達したときにウェストゲート１２が閉鎖
されるため、ターボチャージャー１の起動性がよく、ト
ルクの上昇率がよくなる。

更に、本実施例ではアイドルスイッチがオフになつたと
きにウェストゲート１２を閉じるまでの遅れ時間（Ｔｏ
）を設定したこと１、エンジンが高回転となって増加し
た排気がタービン４に送給されたときにウェストゲート
１２を閉じることとな９、ターボチャージャー１の十分
な駆動力を発揮させることができる。

なお、上述の実施例において、ケース２１内に過給圧と
は別の制御圧を供給することでウェストゲート弁１３を
開放する制御圧供給手段としてマニホールド９によって
発生する負圧を用いたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、別の部分で発生する負圧を用いてもよ（、
また、エンジンとは別に制御圧供給装置を設けてもよい
ものである。

また、本実施例では、制御圧供給手段を無過給時に作動
させたが、この作動時期は無過給時に限らず、例えば、
速度が所定値以上のときに速度を低下させるために作動
させたりしてもよいものである。

〈発明の効果〉 以上、実施例を挙げて詳細に説明したように本発明のウ
ェストゲート弁駆動用アクチュエータによれば、ターボ
チャージャーを有するエンジンのウェストゲートを開閉
するウェストゲート弁の駆動用アクチュエータにおいて
、支持軸の基端部にケース内に移動自在に係合する仕切
部材を連結すると共に先端部にウェストゲート弁を取付
けて付勢部材によってウェストゲート弁の閉鎖方向に付
勢し、ケース内に過給圧を供給することでウェストゲー
ト弁を開放する過給圧供給手段とケース内に過給圧とは
別の制御圧を供給することでウェストゲート弁を開放す
る制御圧供給手段を設けたので、簡単な構造でウェスト
ゲート弁を過給圧以外で制御可能となり、エンジン性能
を十分引き出すことでエンジンの出力と燃費の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るウェストゲート弁駆動
用アクチュエータを有するエンジンの制御装置の吸気系
統を示す概略図、第２図はそのアクチュエータの断面図
、第３図乃至第５図はソレノイド弁の作動領域を表すグ
ラフ、第６図乃至第８図はソレノイド弁のａｍの流れを
表すフローチャート、第９図は排気圧力を表すグラフ、
第１０図はエンジン回転数に対するトルクを表すグラフ
、第１１図は従来のウェストゲート弁駆動用アクチュエ
ータを有するエンジンの制御装置の吸気系統を示す概略
図である。 図面中、 １はターボチャージャー ３は遠心式コンプレッサー ４はタービン、 ８はエンジン、 １２はウェストゲート） １３はウェストゲート弁、 １４はアクチュエータ、 １７は負圧タンク、 １８はソレノイド弁、 ２０はＥＣＵ。 ２１はケース、 ２２は第１支持軸、 ２３は第２支持軸、 ２５．２６はダイアフラム（仕切部材）、２７．２８．
２９は部屋、 ３２．３３はスプリング（付勢部材）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターボチャージャーを有するエンジンのウェストゲート
   を開閉するウェストゲート弁の駆動用アクチュエータに
   おいて、ケースと、該ケース内に移動自在に係合する仕
   切部材と、該仕切部材が基端部に連結されると共に先端
   部に前記ウェストゲート弁が取付けられる支持軸と、該
   支持軸を前記ウェストゲート弁がウェストゲートを閉じ
   る方向に付勢する付勢部材と、前記ケース内に過給圧を
   供給することで前記ウェストゲート弁を開放する過給圧
   供給手段と、前記ケース内に前記過給圧とは別の制御圧
   を供給することで前記ウェストゲート弁を開放する制御
   圧供給手段とを具えたことを特徴とするウェストゲート
   弁駆動用アクチュエータ。