JPH066901B2

JPH066901B2 - エンジンの過給装置

Info

Publication number: JPH066901B2
Application number: JP60245806A
Authority: JP
Inventors: 晴男沖本; 郁夫松田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1994-01-26
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPS62107234A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、排気ターボ過給機と機械式過給機とを有し、
エンジン運転状態に応じて排気ターボ過給機による過給
に加えて機械式過給機による過給を行わせるようにした
エンジンの過給装置に関する。

（従来技術）従来から、排気ガスでタービンを回転させ、このタービ
ンに連動するエアコンプレッサにより過給空気をエンジ
ンに供給し、これに応じて多量の燃料を燃やしてエンジ
ン出力を上げるための排気ターボ過給機（ターボチャー
ジャ）は一般に知られている。

また、この排気ターボ過給機とともにエンジンにより駆
動される機械式過給機を装備し、運転状態に応じ、排気
ターボ過給機による過給に加えて補助的に機械式過給機
によっても過給を行うことにより過給性能の確保を図る
ようにしたものもある。例えば特開昭５９−１３８７４
８号公報に示されるように、排気ターボ過給機に上記機
械式過給機を並列的に設けるとともに、この機械式過給
機を過給手段と非過給状態とに切換える電磁クラッチ等
の切換手段を設け、車両の急加速時などの高負荷時に排
気ターボ過給機に加えて機械式過給機で過給を行うこと
により、過給圧不足を補い、エンジン出力の向上を図っ
たものがある。

しかしながら、このような従来装置によれば、一般に低
速ギヤで運転されるときには、短時間の内にエンジン回
転数が上昇する場合が多いことから、排気ターボ過給機
の応答遅れが大きくて、機械式過給機で過給を補助した
としても回転数上昇に過給圧上昇が十分に追随しえず、
過給効果が得られにくく、しかも、エンジン回転数の変
動に伴って過給状態と非過給状態との切換えが頻繁に繰
り返される。このため、機械式過給機や切換手段および
これを作動させる制御系の作動回数が多くなり、これら
の耐久性が低下する傾向がある。また、このような低速
ギヤ域での過給を十分に行なうため、エンジン回転数の
変動速度に対する応答性の高い高速・高精度な制御系を
含めた機械式過給機を用いることも考えられるが、この
ような機械式過給機は構造が複雑になり、高コストにな
る傾向がある。

（発明の目的）本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
低速ギヤのときには機械式過給機の過給状態と非過給状
態との切換頻度を減少し、かつ高速ギヤのときに有効に
過給を行わせ、機械式過給機や切換手段およびこれを制
御する制御系の耐久性の向上を図ることができるエンジ
ンの過給装置を提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明は、排気ガスにより駆動される排気ターボ過給機
と、エンジンにより駆動される機械式過給機と、機械式
過給機を過給状態と非過給状態とに切換える切換手段と
を備え、エンジン運転状態に応じ、上記機械式過給機が
非過給状態とされてて排気ターボ過給機のみで過給を行
う状態と排気ターボ過給機による過給に加えて機械式過
給機も過給を行う状態とに切換えるようにしたエンジン
の過給装置において、変速ギヤの設定位置を検出するギ
ヤ設定位置検出手段と、このギヤ設定位置検出手段から
変速ギヤが低速ギヤに設定されていることを示すギヤ設
定位置信号を出力したとき、排気ターボ過給機による過
給に加えて機械式過給機も過給を行う状態とされる運転
領域を減少させる補正手段とを設けたものである。

この構成により、変速ギヤが低速ギヤに設定されたとき
機械式過給機が過給状態とされる運転領域は減少され
る。すなわち、機械式過給機は、低速ギヤ域では過給状
態とされず、あるいは過給状態に切換わる頻度が減少さ
れ、高速ギヤ域で有効に過給を行う。

（実施例）第１図は本発明の一実施例に係るエンジンの過給装置の
構成図である。

第１図において、エンジン１は、シリンダ２と、ピスト
ン３と、燃焼室４に混合気を供給するための吸気弁５
と、混合気を点火させる点火プラグ６と、燃焼ガスを排
気通路７に排出するための排気弁８とを基本要素として
構成される。吸気通路９には、燃料噴射を行なうインジ
ェクタ１０が吸気弁５に向けて配設され、また、吸入空
気量を制御するためのスロットル弁９ａが設けられてい
る。

エアクリーナ１１は通路１２に空気を送り込むためのも
のである。この通路１２には、空気量を検出するための
エアフローメータ１３が設けられている。アクチュエー
タ１４は、通路２２に接続される空気圧導入通路１５の
空気圧により作動し、ウエストゲート弁１６を開閉作動
させるものである。このウエストゲート弁１６は、後述
するバイパス通路２１を開閉させてエンジン１への最高
過給圧を設定値に制御するものである。上記空気圧通路
１５内の空気圧は、ソレノイド１７によりコンプレッサ
２０の上流側通路１２との連通、遮断が制御されること
により補正される。

排気ターボ過給機１８は、排気通路７の上流側から送ら
れてきた排気ガスにより回転されるタービン１９と、こ
のタービン１９の回転により駆動されるコンプレッサ２
０とからなり、タービン１９は排気通路７に設けられ、
コンプレッサ２０は通路１２と通路２２との接続部に設
けられている。バイパス通路２１は、排気通路７に並列
的に接続され、タービン１９をバイパスさせて排気ガス
を排気通路７の下流側へ導くものである。インタクーラ
２３は、通路２２に設けられ、通路２２から送られてき
た空気を冷却し、吸気通路９に送るものである。エンジ
ンにより駆動される機械式過給機２４は、コンプレッサ
２０と並列的に通路２５に介在され、通路２５を通る空
気をＡＣＶ（エアーコントロールバルブ）２６の方向へ
送るものである。リリーフバルブ２７は、通路２５に接
続されて機械式過給機２４をバイパスするリリーフ通路
２８に設けられ、機械式過給機２４の吐出側の空気圧を
調整するものである。

上記ＡＣＶ２６は、通路２５の下流に設けられ、通路２
５からの空気をインタクーラ２３より下流の吸気通路９
に送る状態と２次空気通路２９に送る状態とに切換える
ものである。従ってと実施例では、上記ＡＣＶ２６が、
機械式過給機２４を過給状態と非過給状態とに切換える
切換手段を構成している。なお、上記２次空気通路２９
に流れる空気は２次空気として排気系へ送られる。この
２次空気通路２９には、２次空気の流量を検出するため
の流量計３０が設けられている。

コントロールユニット３１は、流量計３０の出力とエア
フローメータ１３の出力とエンジン回転数とスロットル
開度（負荷）信号とを受けて所定の演算を行ない、点火
プラグ６とインジェクタ１０とＡＣＶ２６とソレノイド
１７とを制御するものである。また、コントロールユニ
ット３１は後述する所定運転領域において、ウエストゲ
ート弁１６の設定値を高めるようになっている。

次に、この実施例の動作を説明する。コントロールユニ
ット３１は、エアフローメータ１３の出力から流量計３
０の出力を減算して吸気通路９の吸入空気量を算出し、
この吸入空気量に基づいてインジェクタ１０を作動させ
燃料噴射量を制御し、また、ＡＣＶ２６を介して機械式
過給機２４の吐出空気を吸気通路９または２次空気通路
２９に流入させる制御を行なうと同時に、過給圧設定値
の変更、すなわちスロットルバルブ９ａのスロットルバ
ルブ開度とエンジン回転数とにより下記エンジン運転状
態を検出して所定運転領域におけるウエストゲート弁１
６の開度設定値を高める補正等を、ソレノイド１７に与
える過給圧制御信号により行なう。

さらに、コントロールユニット３１は、トランスミッシ
ョン３２の変速ギヤ設定位置を検出するギヤ設定位置検
出手段からのギヤ設定位置信号を受ける。このギヤ設定
位置信号がトランスミッション３２のギヤ設定が低速ギ
ヤであることを示すものであるとき、コントロールユニ
ット３１は機械式過給機２４の過給領域を停止させる。

第２図はエンジンの運転領域Ａ，Ｂを示す図である。領
域ＡはＡＣＶ２６が２次空気通路２９側に切り換えら
れ、機械式過給機２４からの２次空気が排気系へ供給さ
れている状態でエンジン１が駆動されている通常運転領
域である。つまりこの領域Ａは、機械式過給機２４側の
吸気系統は非過給状態となって、排気ターボ過給機１８
のみで過給が行われる領域である。

また、領域ＢはＡＣＶ２６が吸気通路９側に切り換えら
れ、機械式過給機２４側の吸気系統が過給状態となっ
て、２次空気が排気系へ供給されていない状態でエンジ
ン１が駆動されている所定運転領域である。上記ＡＣＶ
２６は、コントロールユニット３１からの過給切換信号
により作動される。

ここで、上記運転状態が領域Ａから領域Ｂへ移るときの
動作について説明する。機械式過給機２４はエンジン１
の駆動により回転され、排気ターボ過給機１８はエンジ
ン１の排気ガスにより回転されている。通常運転領域Ａ
における吸入空気は、エアクリーナ１１、通路１２、コ
ンプレッサ２０、通路２２、インタクーラ２３、吸気通
路９を流れ、インジェクタ１０により燃料が供給されて
エンジン１の燃焼室４に送り込まれる。一方、通路１２
から通路２５へ流れた空気は、機械式過給機２４により
加圧されてＡＣＶ２６を介して２次空気通路２９に流
れ、２次空気として排気系へ供給される。

エンジン運転状態が高回転、高負荷側に移行するにつ
れ、コンプレッサ２０により送出される過給圧が上昇す
る。この過給圧が通路１５を介してアクチュエータ１４
に導かれ、過給圧が設定値に達した際にウエストゲート
弁１６を開作動させて最高過給圧を設定値に制御する。
また、この時、コントロールユニット３１はソレノイド
１７に閉作動信号を与えている。

さらに、エンジン運転状態がより高回転、高負荷側に移
行すると通常運転領域Ａから所定運転領域Ｂに入る。所
定運転領域Ｂでは、排気ターボ過給機１８による過給に
加えて機械式過給機２４によっても過給を行なうように
するため、コントロールユニット３１は、過給切換信号
によりＡＣＶ２６を２次空気通路２９側から吸気通路９
側に切換える。また、コントロールユニット３１はソレ
ノイド１７に開作動信号を与え、これにより通路１５内
の過給圧の一部がコンプレッサ上流側通路１２（大気
側）に逃がされ、アクチュエータ１４に導かれる過給圧
が相対的に低下し最高過給圧の設定値が高められる。

この所定運転領域Ｂにおける吸入空気は、エアクリーナ
１１，通路１２、コンプレッサ２０、通路２２、インタ
クーラ２３、吸気通路９、吸気弁５、燃焼室４と流れ
る。一方、通路１２を通った空気は、通路２５、機械式
過給機２４およびＡＣＶ２６を介して吸気通路９に流れ
る。このような２つの経路により燃焼室４に空気が送ら
れ、排気ターボ過給機１８と機械式過給機２４の双方に
よりエンジン高速高負荷時の過給が行なわれる。

第３図（ａ）はエンジンの回転数に対するトルクを示す
トルク特性図であり、第３図（ｂ）はエンジンの回転数
に対する排気ガス圧力を示す排気圧特性図である。この
第３図（ａ）において、破線ａｌはターボ過給機１８の
みにより空気過給され、上記通常運転領域Ａでエンジン
回転数Ｎ１以上であるときのトルク曲線であり、実線ａ
２はターボ過給機１８および機械式過給機２４により空
気過給される所定運転領域Ｂで、エンジン回転数Ｎ１以
上であるときのトルク曲線である。第３図（ｂ）におい
て、破線ｂ１はターボ過給機１８のみにより空気過給さ
れ、エンジン回転数Ｎ１以上であるときの排圧特性曲線
であり、実線ｂ２はターボ過給機１８および機械式過給
機２４により空気過給され、エンジン回転数Ｎ１以上で
あるときの排圧曲線である。

上記第３図（ａ）（ｂ）に示すように、エンジン回転数
Ｎ１以上で排気ガス圧力が減少され、これによりエンジ
ンのトルクが増大される。つまり、エンジン回転数Ｎ１
以上ではターボ過給機１８と機械式過給機２４との両者
で空気過給を行なうので、機械式過給機２４で過給が助
勢されることにより、所定の過給量が得られる状態でも
排気ターボ過給機１８の仕事量が減少し、排気ガスバイ
パス量が増加する。したがって、排気通路７の排気ガス
圧力を減少させることができ、これによりエンジン排圧
が低下して燃焼効率が改善されると共に、ノック限界、
失火限界などが拡大され、さらに過給圧を上げることが
可能となり、エンジン出力の向上が図れる。

次に本発明の特徴を説明する。

第４図(a)は時間に対する機械式過給機２４からの過給
圧を示すグラフであり、第４図(b)は時間に対するエン
ジン回転数を示すグラフである。トランスミッション３
２を低速ギヤに設定し、エンジン１を駆動すると、時間
Ｔ１内において、エンジン回転数は第４図(b)のライン
ｄ１，ｄ２で示されるように上昇して許容エンジン回転
数Ｎに達し、それに対し、吸気通路９の過給圧は第４図
(a)のラインｃ１，ｃ２で示されるように上昇する。こ
のラインｃ１，ｃ２で示すように機械式過給機２４が作
動されて過給が補助されている場合でも、排気ターボ過
給機１８の応答遅れが大きいために時間Ｔ１の短時間で
は応答性が悪いので所定の過給圧Ｐまで達することがで
きない。

トランスミッション３２が高速ギヤに設定されると、第
４図(b)のラインｄ３，ｄ４で示されるようにエンジン
回転数が上昇して許容エンジン回転数Ｎに達し、排気タ
ーボ過給機１８と機械式過給機２４とによる過給圧は第
４図(a)のラインｃ３，ｃ４で示されるように上昇して
最大過給圧Ｐに達する。このように排気ターボ過給機１
８に加えて機械式過給機２４による過給を行うと、高速
ギヤ設定時には最大過給圧Ｐに達することができ、吸気
通路９を通しての過給が充分に行なわれる。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、変速ギヤが低速ギヤに設
定されていることを示す信号があったとき、排気ターボ
過給機による過給に加えて機械式過給機も過給を行う状
態とされる運転領域を減少させる補正手段を設けている
ため、高速ギヤ設定時は比較的広い領域で排気ターボ過
給機に加えて機械式過給機が作動される一方、機械式過
給機で過給が助勢されても充分に応答遅れを解消しにく
い低速ギヤ設定時は、機械式過給機を過給状態と非過給
状態とに切換える頻度が減少される。また、これに伴
い、機械式過給機の切換頻度が多い場合に比べて制御系
の応答性が緩和され、装置全体が簡略化される。

したがって、機械式過給機の切換手段等の耐久性が向上
され、また装置全体の低コスト化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エンジンの過給装置の
構成図、第２図はエンジン運転領域を説明するための
図、第３図（ａ）はエンジン回転数に対するトルクを示
すトルク特性曲線図、第３図（ｂ）はエンジン回転数に
対する排気ガス圧力を示す排圧特性曲線図、第４図(a)
は時間に対する機械式過給機の過給圧を示すグラフ、第
４図(b)は時間に対するエンジン回転数を示すグラフで
ある。１…エンジン、１８…排気ターボ過給機、２４…機械式
過給機、３１…コントロールユニット（補正手段および
制御系を含む）、３２…トランスミッション（ギヤ設定
位置検出手段を含む）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガスにより駆動される排気ターボ過給
機と、エンジンにより駆動される機械式過給機と、機械
式過給機を過給状態と非過給状態とに切換える切換手段
とを備え、エンジン運転状態に応じ、上記機械式過給機
が非過給状態とされて排気ターボ過給機のみで過給を行
う状態と排気ターボ過給機による過給に加えて機械式過
給機も過給を行う状態とに切換えるようにしたエンジン
の過給装置において、変速ギヤの設定位置を検出するギ
ヤ設定位置検出手段と、このギヤ設定位置検出手段から
変速ギヤが低速ギヤに設定されていることを示すギヤ設
定位置信号を出力したとき、排気ターボ過給機による過
給に加えて機械式過給機も過給を行う状態とされる運転
領域を減少させる補正手段とを設けたことを特徴とする
エンジンの過給装置。