JPH0669331U - 可変容量型過給器の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高地など空気密度が低い場合において、サー
ジングを防止するとともに出力の低下を抑制する。 【構成】 容量変更手段を備えてエンジンの排気により
駆動されて吸気を圧送する過給器５１と、前記過給器５
１の上流と下流の吸気通路とを連通する管路５２と、こ
の管路５２に介装された弁５３と、前記過給器５１の上
流と下流の吸気の圧力比を検出する手段５４と、エンジ
ンの回転速度を検出する手段５５と、エンジンの回転速
度に応じた前記圧力比を予め設定する手段５６と、前記
圧力比及び回転速度の検出信号と前記設定手段５６の設
定値とを比較する手段５７と、前記圧力比の検出信号が
前記設定値を越えている間だけ前記弁５３を開弁する制
御手段５８とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両用のエンジン等に搭載される可変容量型過給器のサージングを 防止する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

車両のエンジンに搭載される可変容量型の過給器においては、過給器の容量を 変更する手段として排気タービン側に回動可能なノズルベーン等を配設したもの が知られており、このノズルベーンを駆動することにより過給器の容量を変更し ている。特に、ディーゼルエンジンに搭載した場合には、エンジンの低速回転域 において高負荷が加わるときなどにノズルベーンにより排気を絞ってコンプレッ サの吐出空気流量を増大、すなわち、過給圧を増大している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の過給器では、標高が高い高地などの空気密度が低い 運転環境では、エンジンの低速回転域において低地と同様に過給圧の増大を行お うとしてノズルベーンを絞ると、圧力比が上昇してサージングが発生し、また、 このサージングを防止するためにノズルベーンを開くと空気流量が低下して満足 な出力が得られない場合があった。

【０００４】 そこで本考案は、高地など空気密度が低い場合においてもサージングを防止す るとともに出力の低下を抑制可能な可変容量型過給器の制御装置を提供すること を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、図１に示すように、容量変更手段を備えてエンジンの排気により駆 動されて吸気を圧送する過給器５１と、前記過給器５１の上流と下流の吸気通路 とを連通する管路５２と、この管路５２に介装された弁５３と、前記過給器５１ の上流と下流の吸気の圧力比を検出する手段５４と、エンジンの回転速度を検出 する手段５５と、エンジンの回転速度に応じた前記圧力比を予め設定する手段５ ６と、前記圧力比及び回転速度の検出信号と前記設定手段５６の設定値とを比較 する手段５７と、前記圧力比の検出信号が前記設定値を越えている間だけ前記弁 ５３を開弁する制御手段５８とを備える。

【０００６】 また、容量変更手段を備えてエンジンの排気により駆動されて吸気を圧送する 過給器５１と、前記過給器５１の下流の吸気通路を大気解放可能な所定の位置に 介装した弁５３と、前記過給器５１の上流と下流の吸気の圧力比を検出する手段 ５４と、エンジンの回転速度を検出する手段５５と、エンジンの回転速度に応じ た前記圧力比を予め設定する手段５６と、前記圧力比及び回転速度の検出信号と 前記設定手段５６の設定値とを比較する手段５７と、前記圧力比の検出信号が前 記設定値を越えている間だけ前記弁５３を開弁する制御手段５８とを備える。

【０００７】

【作用】

検出された圧力比がエンジンの回転速度に対応する圧力比の設定値を越えると 、制御手段が弁を開弁することにより過給器から吐出される加圧空気は、その一 部が管路を介して過給器の吸気通路の上流に戻されるため、過給器の同じく上流 の圧力が上昇する一方、過給器の吸気通路の下流の圧力は低下し、圧力比が減少 されてサージングを回避するとともに、過給器の吸気通路の下流の圧力の低下に 応じて空気の流量が増大するため、大気圧の低下した環境においてもサージング を防止しながらエンジンの出力低下を抑制することができる。

【０００８】 また、検出された圧力比がエンジンの回転速度に対応する圧力比の設定値を越 えると、制御手段が弁を開弁することにより過給器から吐出される加圧空気は、 その一部を過給器の吸気通路の下流から大気に解放するため、過給器の同じく下 流の圧力は低下して圧力比が減少されてサージングを回避するとともに、過給器 の吸気通路の下流の圧力の低下に応じて空気の流量が増大するため、大気圧の低 下した環境においてもサージングを防止しながらエンジンの出力低下を抑制する ことができる。

【０００９】

【実施例】

図３に本考案の実施例を示す。

【００１０】 図３において、エンジン１の排気マニホールド３０から排気の供給を受けて駆 動される可変容量型のターボチャージャ４の排気タービン４ｂの下流には排気管 ３が接続され、排気管３の下流には図示しない消音器が配設される一方、ターボ チャージャ４のコンプレッサ４ａの上流には図示しないエアクリーナからの空気 を導入する吸気管２が接続され、コンプレッサ４ａで圧縮された空気又は混合気 （以下空気とする）はインテークダクト２０からインテークマニホールド２１を 介してエンジン１に圧送される。

【００１１】 ターボチャージャ４の排気タービン４ｂには容量変更手段として図示しない回 動可能なノズルベーンが設けられ、このノズルベーンを駆動することによりター ボチャージャ４に流入する排気の流量を規制することでターボチャージャ４の容 量を任意の容量に変更することができる。なお、詳述はしないが、このノズルベ ーンはエンジン１の回転数、図示しないアクセルペダルの開度などに応じて開閉 されるデューティ制御が行われる。

【００１２】 ターボチャージャ４のコンプレッサ４ａの下流に接続されたインテークダクト ２０とコンプレッサ４ａの上流に接続される吸気管２との間には、コンプレッサ ４ａをバイパスする管路としてのバイパス通路５が設けられ、このバイパス通路 ５にはコントロールユニット１０によって駆動されるリリーフ弁６が介装される 。

【００１３】 コントロールユニット１０はエンジン１の外部に設けられて大気圧を検出、換 言すればコンプレッサ４ａの入口圧を検出する大気圧センサ８からの信号と、コ ンプレッサ４ａの下流のインテークマニホールド２１に設けられて空気の圧力を 検出、すなわち、コンプレッサ４ｂの出口圧を検出する圧力センサ７からの信号 に基づいてコンプレッサ４ａの入口圧と出口圧の比である圧力比Ｒを演算し、エ ンジン１に設けられて図示しないクランクシャフトの回転数を検出する回転数セ ンサ９からの信号から、検出した回転域における圧力比Ｒの演算結果が後述する ように予め設定された仮定サージングラインを越えていないかを判定し、圧力比 Ｒが仮定サージングラインを越えている場合にはリリーフ弁６を開弁してコンプ レッサ４ａの圧力比を制御する。

【００１４】 ここで、ターボチャージャ４のサージングは、圧力比Ｒとコンプレッサ４ａを 通過する空気流量（補正空気重量）Ｑとの関係から図４に示すように、ターボチ ャージャ４のコンプレッサ４ａは図中破線で示される実サージングラインより上 方の領域でサージングを発生するため、予め設定したエンジン１の回転数Ｎ₁〜 Ｎ₄をパラメータとしてそれぞれ最大圧力比Ｒmax及び最小圧力比Ｒminが設定さ れている図中斜線の運転領域内でターボチャージャ４は使用される。ただし、回 転数Ｎ₁〜Ｎ₄はＮ₁＜Ｎ₂＜Ｎ₃＜Ｎ₄の関係を満たしている。

【００１５】 そして、仮定サージングラインは各回転数Ｎ₁〜Ｎ₄毎にそれぞれ設定された最 大圧力比Ｒmaxに所定の定数を乗じて得られた上限値Ｌ₁〜Ｌ₄を結んだ線、換言 すれば、実サージングラインを直線近似した線であり、図中実線で示された仮定 サージングラインの上限値Ｌ₁〜Ｌ₄がコントロールユニット１０に予め設定され る。

【００１６】 いま、空気密度が低下した環境でエンジン１を図６において回転数Ｎ₃で運転 している場合、エンジン１に加わる負荷が通常であれば、ターボチャージャ４は 図中Ｒ₃以下の圧力比で運転されるが、高負荷時には図示しないノズルベーンが 絞られるため圧力比Ｒは上昇し、エンジン１の回転数Ｎ₃に対応する仮定サージ ングラインＬ₃を越えてＬ₃'まで上昇してサージング領域に突入する。

【００１７】 ここで、コントロールユニット１０がリリーフ弁６を開弁することによりター ボチャージャ４のコンプレッサ４ａから吐出される空気は、その一部がバイパス 通路５を介して吸気管２に戻されるため、吸気管２、すなわち、コンプレッサ４ ａの入口の圧力が上昇する一方、コンプレッサ４ａの出口圧（過給圧）は低下し 、コンプレッサ４ａの圧力比が減少してＬ₃'まで上昇した圧力比は図中Ｒ₃'へ低 下してサージングを回避するとともに、コンプレッサ４ａの出口圧の低下に応じ て空気流量Ｑが増大するため、大気圧の低下した環境においてもサージングを防 止しながらエンジン１の出力低下を抑制することができる。

【００１８】 このコントロールユニット１０によるリリーフリーフ弁６の制御の流れを図４ のフローチャートを参照しながら詳述する。

【００１９】 まず、コントロールユニット１０はＳ１で大気圧センサ８から大気圧Ｐ₁を読 み込んだ後に、Ｓ２でインテークマニホールド２１の圧力センサ７からコンプレ ッサ４ａの出口圧Ｐ₂を読み込む。

【００２０】 これら読み込んだ大気圧Ｐ₁、出口圧Ｐ₂に基づいて、Ｓ３では圧力比Ｒを次式 により算出する。

【００２１】 Ｒ＝Ｐ₂／Ｐ₁ 次に、Ｓ４で回転数センサ９よりエンジン１の回転数Ｎを読み込んでから、Ｓ ５において予め設定された回転数Ｎに対応する圧力比の上限値Ｌn、すなわち、 図５におけるＬ₁〜Ｌ₄を読み込む。

【００２２】 Ｓ５ではＳ４で算出した圧力比ＲがＳ５で読み込んだ上限値Ｌnを越えていな いか、すなわち、圧力比Ｒが仮定サージングラインを越えたサージング領域に入 っていないかを判定する。

【００２３】 圧力比Ｒが上限値Ｌn未満であればＳ７の処理へ進んでリリーフ弁６を閉弁す る一方、圧力比Ｒが上限値Ｌnを越えていればＳ８でリリーフ弁６を開弁し、上 記のようにコンプレッサ４ａからの加圧空気の一部をバイパス通路５から吸気管 ２へ戻すことによりサージングを防止しながらエンジン１の出力低下を抑制する ことができる。

【００２４】 なお、Ｓ７でリリーフ弁６を閉弁した場合には、詳述はしないが排気タービン ４ｂの図示しないノズルベーンなどを駆動するデューティ制御が行われる。

【００２５】 図７は他の実施例を示し、上記第１の実施例においてリリーフ弁６をターボチ ャージャ４のコンプレッサ４ａの上流と下流とを連通するバイパス通路５に介装 する代わりに、リリーフ弁６をコンプレッサ４ａの下流に接続されたインテーク ダクト２０に設け、インテークダクト２０を通過する加圧空気を大気へ解放可能 にしたもので、その他の構成は上記第１の実施例と同様である。

【００２６】 コンプレッサ４ａの圧力比Ｒが所定値を越えるとリリーフ弁６を開弁すること でインテークダクト２０に圧送された空気を大気解放して圧力比Ｒを低下させ、 、上記第１の実施例と同様にしてサージングを防ぐとともに、エンジン１の出力 低下を抑制することができる。

【００２７】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、過給器の圧力比がサージング領域に入ると過給 器の上流と下流の吸気通路を連通する管路に設けた弁を開弁することにより圧力 比を低下させてサージングの発生を防ぐとともに、空気の流量を増大させてエン ジンの出力低下を抑制することが可能となる。

【００２８】 また、過給器の圧力比がサージング領域に入ると過給器の吸気通路の下流と大 気とを連通する位置に設けた弁を開弁することにより圧力比を低下させてサージ ングの発生を防ぐとともに、空気の流量を増大させてエンジンの出力低下を抑制 することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の考案に対応するクレーム対応図であ
る。

【図２】請求項２の考案に対応するクレーム対応図であ
る。

【図３】本考案の実施例を示す概略構成図である。

【図４】制御の流れを示すフローチャートである。

【図５】圧力比と空気流量の関係を示すグラフである。

【図６】同じく圧力比と空気流量の関係を示すグラフで
ある。

【図７】他の実施例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２ 吸気管 ４ ターボチャージャ ５ 管路 ６ リリーフ弁 ７ 圧力センサ ８ 大気圧センサ ９ 回転数センサ １０ コントロールユニット ２０ インテークダクト ５１ 過給器 ５２ 管路 ５３ 弁 ５４ 圧力比検出手段 ５５ 回転速度検出手段 ５６ 設定手段 ５７ 比較手段 ５８ 制御手段

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 容量変更手段を備えてエンジンの排気に
   より駆動されて吸気を圧送する過給器と、前記過給器の
   上流と下流の吸気通路とを連通する管路と、この管路に
   介装された弁と、前記過給器の上流と下流の吸気の圧力
   比を検出する手段と、エンジンの回転速度を検出する手
   段と、エンジンの回転速度に応じた前記圧力比を予め設
   定する手段と、前記圧力比及び回転速度の検出信号と前
   記設定手段の設定値とを比較する手段と、前記圧力比の
   検出信号が前記設定値を越えている間だけ前記弁を開弁
   する制御手段とを備えたことを特徴とする可変容量型過
   給器の制御装置。
2. 【請求項２】 容量変更手段を備えてエンジンの排気に
   より駆動されて吸気を圧送する過給器と、前記過給器の
   下流の吸気通路を大気解放可能な所定の位置に介装した
   弁と、前記過給器の上流と下流の吸気の圧力比を検出す
   る手段と、エンジンの回転速度を検出する手段と、エン
   ジンの回転速度に応じた前記圧力比を予め設定する手段
   と、前記圧力比及び回転速度の検出信号と前記設定手段
   の設定値とを比較する手段と、前記圧力比の検出信号が
   前記設定値を越えている間だけ前記弁を開弁する制御手
   段とを備えたことを特徴とする可変容量型過給器の制御
   装置。