JPH09112285A - 内燃機関の過給圧制御装置 - Google Patents
内燃機関の過給圧制御装置Info
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- JPH09112285A JPH09112285A JP7264095A JP26409595A JPH09112285A JP H09112285 A JPH09112285 A JP H09112285A JP 7264095 A JP7264095 A JP 7264095A JP 26409595 A JP26409595 A JP 26409595A JP H09112285 A JPH09112285 A JP H09112285A
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- Japan
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- pressure control
- supercharging pressure
- pressure
- boost pressure
- compressor
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機関運転条件に応じた過給圧制御を簡潔なシ
ステム構成で実現し、部分負荷での燃費悪化を抑制する
こと。 【解決手段】 機関本体１の過給圧を制御するノズルベ
ーン７と、このノズルベーン７を駆動するアクチュエー
タ８と、過給機のコンプレッサ５のスクロール内部の過
給圧を導入する導入管１１と、コンプレッサ下流の吸気
通路２内の過給圧を導入する導入管１２と、これら２つ
の導入管１１，１２の合流部に設けられ、機関運転状態
に応じて、アクチュエータ８ヘ導入する過給圧を制御す
る圧力制御弁９とを備えたことを特徴とする内燃機関の
ステム構成で実現し、部分負荷での燃費悪化を抑制する
こと。 【解決手段】 機関本体１の過給圧を制御するノズルベ
ーン７と、このノズルベーン７を駆動するアクチュエー
タ８と、過給機のコンプレッサ５のスクロール内部の過
給圧を導入する導入管１１と、コンプレッサ下流の吸気
通路２内の過給圧を導入する導入管１２と、これら２つ
の導入管１１，１２の合流部に設けられ、機関運転状態
に応じて、アクチュエータ８ヘ導入する過給圧を制御す
る圧力制御弁９とを備えたことを特徴とする内燃機関の
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 この発明は、内燃機関の過
給圧制御装置に関する。
給圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】 内燃機関の過給圧制御装置としては、
特開昭６１−２０７８２７号公報に記載されたものがあ
る。これは、低速でのトルク向上と高速での出力向上と
を両立させるため、タービンノズル部に設けた可動式の
フラップの開度により、ノズル面積を運転条件に応じて
制御する可動ノズル機構を有するものである。このシス
テムでは、過給圧が所定値に達するまではノズルを全閉
とし、過給圧が所定値以上になるとノズルを開けていく
よう制御している。
特開昭６１−２０７８２７号公報に記載されたものがあ
る。これは、低速でのトルク向上と高速での出力向上と
を両立させるため、タービンノズル部に設けた可動式の
フラップの開度により、ノズル面積を運転条件に応じて
制御する可動ノズル機構を有するものである。このシス
テムでは、過給圧が所定値に達するまではノズルを全閉
とし、過給圧が所定値以上になるとノズルを開けていく
よう制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】 しかし、このような
過給圧制御を行った場合、過給圧が所定値に達するまで
はノズルが全閉となっているため、排圧が過給圧を大き
く上回り、燃費の悪化を招くおそれがある。特に部分負
荷での排温が低いディーゼルエンジンでは、ノズル開口
面積を絞りタービン圧力比を上げて、すなわち排圧を上
げることによってタービン仕事を稼ぐ必要があるため
に、燃費悪化の傾向が顕著になる。
過給圧制御を行った場合、過給圧が所定値に達するまで
はノズルが全閉となっているため、排圧が過給圧を大き
く上回り、燃費の悪化を招くおそれがある。特に部分負
荷での排温が低いディーゼルエンジンでは、ノズル開口
面積を絞りタービン圧力比を上げて、すなわち排圧を上
げることによってタービン仕事を稼ぐ必要があるため
に、燃費悪化の傾向が顕著になる。
【０００４】このため、ノズル開度を運転条件に応じて
きめ細かく制御する必要があるが、上記従来技術では、
コンプレッサ下流から導入した過給圧を大気（コンプレ
ッサ上流）へ開放する割合を変えることによって、可変
ノズルを駆動するアクチュエータに導入する圧力を制御
する構成としているため、 運転条件に応じて過給圧を制御、すなわち、ノズルを
中間開度にフィードバック制御するために、吸入空気量
や過給圧を検知するセンサが必要である、 万一、ＰＣＭバルブが固着して、アクチュエータに導
入される圧力が大気圧となってノズルが全閉のままにな
り過給圧が異常に上昇することを防ぐため、フェイルセ
ーフとしてウェイストゲートバルブが必要である、 等の理由から、システム構成が複雑となっている。
きめ細かく制御する必要があるが、上記従来技術では、
コンプレッサ下流から導入した過給圧を大気（コンプレ
ッサ上流）へ開放する割合を変えることによって、可変
ノズルを駆動するアクチュエータに導入する圧力を制御
する構成としているため、 運転条件に応じて過給圧を制御、すなわち、ノズルを
中間開度にフィードバック制御するために、吸入空気量
や過給圧を検知するセンサが必要である、 万一、ＰＣＭバルブが固着して、アクチュエータに導
入される圧力が大気圧となってノズルが全閉のままにな
り過給圧が異常に上昇することを防ぐため、フェイルセ
ーフとしてウェイストゲートバルブが必要である、 等の理由から、システム構成が複雑となっている。
【０００５】そこで、この発明は、機関運転条件に応じ
た過給圧制御を簡潔なシステム構成で実現し、部分負荷
での燃費悪化を抑制することを目的としている。
た過給圧制御を簡潔なシステム構成で実現し、部分負荷
での燃費悪化を抑制することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 ここで、タービンノズ
ル開度一定の場合、コンプレッサースクロール内の過給
圧と、コンプレッサ下流の吸気通路内の過給圧とは、負
荷に対して図８のように変化する。吸気流速の早いスク
ロール内の過給圧に対して、流速の遅いコンプレッサ下
流では、動圧が回復する分だけ、圧力が高くなる。した
がって、コンプレッサ下流の過給圧の方がより低負荷か
ら所定の圧力に達することになる。
ル開度一定の場合、コンプレッサースクロール内の過給
圧と、コンプレッサ下流の吸気通路内の過給圧とは、負
荷に対して図８のように変化する。吸気流速の早いスク
ロール内の過給圧に対して、流速の遅いコンプレッサ下
流では、動圧が回復する分だけ、圧力が高くなる。した
がって、コンプレッサ下流の過給圧の方がより低負荷か
ら所定の圧力に達することになる。
【０００７】このため、同じアクチュエータを使用する
場合でも、導入する圧力をコンプレッサスクロール部か
ら取り出すか、コンプレッサ下流から取り出すかによっ
て、負荷に対するアクチュエータの作動状態が異なるこ
とになる。
場合でも、導入する圧力をコンプレッサスクロール部か
ら取り出すか、コンプレッサ下流から取り出すかによっ
て、負荷に対するアクチュエータの作動状態が異なるこ
とになる。
【０００８】図９は、可変ノズルターボチャージを装着
したディーゼルエンジンにおいて、ノズルを駆動するア
クチュエータに導入する過給圧を、コンプレッサスクロ
ール部から取り出した場合と、コンプレッサ下流（コレ
クタ内部）から取り出した場合とを比較した実験結果で
ある。
したディーゼルエンジンにおいて、ノズルを駆動するア
クチュエータに導入する過給圧を、コンプレッサスクロ
ール部から取り出した場合と、コンプレッサ下流（コレ
クタ内部）から取り出した場合とを比較した実験結果で
ある。
【０００９】コンプレッサ下流（コレクタ内部）から取
り出した場合、スクロール部から取り出した場合に比べ
て、低い負荷からノズルが開き始めるため、排圧の上昇
を抑制でき、燃料消費率を改善できる（Ａ−Ｂ間）。た
だし、最大過給圧が低く維持されるため、吸入空気量が
不足し、最大出力は劣る。
り出した場合、スクロール部から取り出した場合に比べ
て、低い負荷からノズルが開き始めるため、排圧の上昇
を抑制でき、燃料消費率を改善できる（Ａ−Ｂ間）。た
だし、最大過給圧が低く維持されるため、吸入空気量が
不足し、最大出力は劣る。
【００１０】本発明は、このような特性に着目して、過
給圧を抑制する過給圧制御手段と、この過給圧抑制手段
を駆動する制圧アクチュエータと、過給機のコンプレッ
サのスクロール内部の過給圧を導入する導入管と、コン
プレッサ下流の吸気通路内の過給圧を導入する導入管
と、これら２つの導入管の合流部に設けられ、機関運転
状態に応じて、前記正圧アクチュエータへ導入する過給
圧を制御する導入過給圧制御手段とを備える構成とし、
前記目的を達成することを狙いとしている。
給圧を抑制する過給圧制御手段と、この過給圧抑制手段
を駆動する制圧アクチュエータと、過給機のコンプレッ
サのスクロール内部の過給圧を導入する導入管と、コン
プレッサ下流の吸気通路内の過給圧を導入する導入管
と、これら２つの導入管の合流部に設けられ、機関運転
状態に応じて、前記正圧アクチュエータへ導入する過給
圧を制御する導入過給圧制御手段とを備える構成とし、
前記目的を達成することを狙いとしている。
【００１１】
実施の形態１ 《構成》図１は、本発明の実施の形態の構成図である。
機関本体１に接続する吸気通路２にはターボチャージャ
のコンプレッサ５が、排気通路４にはタービン６が装着
されている。また、コンプレッサ５の下流側の吸気通路
２の途中には、コレクタ３が設けられている。
機関本体１に接続する吸気通路２にはターボチャージャ
のコンプレッサ５が、排気通路４にはタービン６が装着
されている。また、コンプレッサ５の下流側の吸気通路
２の途中には、コレクタ３が設けられている。
【００１２】タービン６入口にはノズル部面積を可変と
するノズルベーン７があり、このノズルベーン７のレバ
ー７ａは、アクチュエータ８のプッシュロッド８ｄを介
してダイヤフラム８ｃと連動する。
するノズルベーン７があり、このノズルベーン７のレバ
ー７ａは、アクチュエータ８のプッシュロッド８ｄを介
してダイヤフラム８ｃと連動する。
【００１３】アクチュエータ８の正圧室８ａには、導入
管１０を介して圧力制御バルブ９によって制御された圧
力が導かれる。
管１０を介して圧力制御バルブ９によって制御された圧
力が導かれる。
【００１４】圧力制御バルブ９は、弁体９ａとコンプレ
ッサ５のスクロール部の過給圧を導入する導入管１１が
接続するポート９ｂと、コレクタ３内部の過給圧を導入
する導入管１２が接続するポート９ｃと、アクチュエー
タ８へ制御圧を導く導入管１０が接続するポート９ｄと
で構成される。
ッサ５のスクロール部の過給圧を導入する導入管１１が
接続するポート９ｂと、コレクタ３内部の過給圧を導入
する導入管１２が接続するポート９ｃと、アクチュエー
タ８へ制御圧を導く導入管１０が接続するポート９ｄと
で構成される。
【００１５】圧力制御バルブ９の弁体９ａは、コントロ
ールユニット１３からの制御信号によってデューティ制
御される。コントロールユニット１３へは、回転数セン
サおよびアクセル開度センサ（記載せず）が検出した信
号が入力される。
ールユニット１３からの制御信号によってデューティ制
御される。コントロールユニット１３へは、回転数セン
サおよびアクセル開度センサ（記載せず）が検出した信
号が入力される。
【００１６】《作用》コントロールユニット１３は、図
２に示すマップに基づき、機関運転条件がどの領域にあ
るか判定する。
２に示すマップに基づき、機関運転条件がどの領域にあ
るか判定する。
【００１７】各領域における、コントロールユニット１
３から出力される圧力制御バルブ９へのデューティ信号
と、このデューティ信号による圧力制御バルブ９のポー
ト９ｂ（コンプレッサスクロール部の圧力を導入するポ
ート）の開度の変化とを、図３に示す。
３から出力される圧力制御バルブ９へのデューティ信号
と、このデューティ信号による圧力制御バルブ９のポー
ト９ｂ（コンプレッサスクロール部の圧力を導入するポ
ート）の開度の変化とを、図３に示す。
【００１８】領域Ｉでは、圧力制御バルブ９の弁体９ａ
はポート９ｂを全閉にするため、アクチュエータ８の正
圧室８ａには、コレクタ３内部の過給圧が作用する。図
４のように、コレクタ３内部の過給圧は、負荷Ａのとき
アクチュエータ８のダイヤフラム８ｃが変位し始める設
定圧に達し、ノズルベーン７を開き始める。このため、
排圧が下がり、燃料消費率の悪化を抑制することができ
る。
はポート９ｂを全閉にするため、アクチュエータ８の正
圧室８ａには、コレクタ３内部の過給圧が作用する。図
４のように、コレクタ３内部の過給圧は、負荷Ａのとき
アクチュエータ８のダイヤフラム８ｃが変位し始める設
定圧に達し、ノズルベーン７を開き始める。このため、
排圧が下がり、燃料消費率の悪化を抑制することができ
る。
【００１９】前述したように、コレクタ３内部の過給圧
でアクチュエータ８を制御したままでは、最大過給圧が
低いままになり吸入空気量の増加が望めない。このた
め、高負荷になると、圧力制御弁９のデューティ比を高
め、ポート９ｂの開度を高めることによって、徐々にコ
ンプレッサ５のスクロール部の過給圧を導入する割合を
増し（領域II）、最終的には、コンプレッサ５のスクロ
ール部の過給圧のみでアクチュエータ８を制御する、こ
れにより、図４下のように最大過給圧を向上できるた
め、吸入空気量を増加でき、出力性能を向上できる。
でアクチュエータ８を制御したままでは、最大過給圧が
低いままになり吸入空気量の増加が望めない。このた
め、高負荷になると、圧力制御弁９のデューティ比を高
め、ポート９ｂの開度を高めることによって、徐々にコ
ンプレッサ５のスクロール部の過給圧を導入する割合を
増し（領域II）、最終的には、コンプレッサ５のスクロ
ール部の過給圧のみでアクチュエータ８を制御する、こ
れにより、図４下のように最大過給圧を向上できるた
め、吸入空気量を増加でき、出力性能を向上できる。
【００２０】第２実施例 《構成》図５に本発明の実施の形態２の構成図を示す。
【００２１】この実施の形態２では、第１実施例で用い
ていた３方電磁弁方式の圧力制御弁８に代わり、２つの
電磁弁１４および１５を用いたものである。電磁弁１４
は、コントロールユニット１３からの制御信号によりデ
ューティ制御される弁体１４ａと、コレクタ３内部の過
給圧を導入する導入管１２が接続するポート１４ｂと、
アクチュエータ８へ制御圧を導く導入管１０が接続する
ポート１４ｃとから構成される。また、電磁弁１５は、
コントロールユニット１３からの制御信号によりデュー
ティ制御される弁体１５ａと、コンプレッサ５のスクロ
ール部の過給圧を導入する導入管１１が接続するポート
１５ｂと、アクチュエータ８へ制御圧を導く導入管１０
が接続するポート１５ｃとから構成される。
ていた３方電磁弁方式の圧力制御弁８に代わり、２つの
電磁弁１４および１５を用いたものである。電磁弁１４
は、コントロールユニット１３からの制御信号によりデ
ューティ制御される弁体１４ａと、コレクタ３内部の過
給圧を導入する導入管１２が接続するポート１４ｂと、
アクチュエータ８へ制御圧を導く導入管１０が接続する
ポート１４ｃとから構成される。また、電磁弁１５は、
コントロールユニット１３からの制御信号によりデュー
ティ制御される弁体１５ａと、コンプレッサ５のスクロ
ール部の過給圧を導入する導入管１１が接続するポート
１５ｂと、アクチュエータ８へ制御圧を導く導入管１０
が接続するポート１５ｃとから構成される。
【００２２】《作用》本実施の形態２の作用は、実施の
形態１と同様の過給圧制御を行うため、図２のマップに
基づいて、図６のように電磁弁１４，１５の開度を制御
する。すなわち、領域Ｉでは電磁弁１４の開度を全開
に、電磁弁１５の開度を全閉にすることで、コレクタ３
内部の過給圧のみでアクチュエータ８を制御する。領域
IIでは負荷が高くなるにともない、徐々に電磁弁１４を
閉じ、電磁弁１５を開くことで、コンプレッサ５のスク
ロール部の過給圧を導入する割合を高める。領域III で
は、電磁弁１４の開度を全閉に、電磁弁１５の開度を全
開にすることで、コンプレッサ５のスクロール部の過給
圧のみでアクチュエータ８を制御する。以上の作用によ
り第１実施例と同等の効果を得ることができる。
形態１と同様の過給圧制御を行うため、図２のマップに
基づいて、図６のように電磁弁１４，１５の開度を制御
する。すなわち、領域Ｉでは電磁弁１４の開度を全開
に、電磁弁１５の開度を全閉にすることで、コレクタ３
内部の過給圧のみでアクチュエータ８を制御する。領域
IIでは負荷が高くなるにともない、徐々に電磁弁１４を
閉じ、電磁弁１５を開くことで、コンプレッサ５のスク
ロール部の過給圧を導入する割合を高める。領域III で
は、電磁弁１４の開度を全閉に、電磁弁１５の開度を全
開にすることで、コンプレッサ５のスクロール部の過給
圧のみでアクチュエータ８を制御する。以上の作用によ
り第１実施例と同等の効果を得ることができる。
【００２３】実施の形態３ 図７に、本発明の実施の形態３の構成図を示す。本実施
の形態３は、排気通路４のタービン６の上流側と下流側
を結ぶバイパス通路１６と、アクチュエータ８のプッシ
ュロッド８ｄの先端にバイパス通路１６を開閉するバル
ブ１７が設けられている点を除けば実施の形態１と同じ
構成である。
の形態３は、排気通路４のタービン６の上流側と下流側
を結ぶバイパス通路１６と、アクチュエータ８のプッシ
ュロッド８ｄの先端にバイパス通路１６を開閉するバル
ブ１７が設けられている点を除けば実施の形態１と同じ
構成である。
【００２４】作用についても、実施の形態１と同等であ
り（図４において）実施の形態１のノズルベーン７の動
作がバルブ１７の動作に入れ替わるのみである。
り（図４において）実施の形態１のノズルベーン７の動
作がバルブ１７の動作に入れ替わるのみである。
【００２５】
【発明の効果】 以上説明してきたように、本発明で
は、過給圧を制御する過給圧制御手段と、この過給圧制
御手段を駆動する正圧アクチュエータと、過給圧のコン
プレッサのスクロール内部の過給圧を導入する導入管
と、コンプレッサ下流の吸気通路内の過給圧を導入する
導入管と、これら２つの導入管の合流部に設けられ、機
関運転状態に応じて、前記正圧アクチュエータへ導入す
る過給圧を制御する導入過給圧制御手段とを備える構成
としたため、吸入空気量や過給圧を検知するセンサなど
を用いることなく、部分負荷では排圧上昇を防止するこ
とで、燃料消費率の悪化を抑制でき、高負荷では過給圧
を上昇させることで、吸入空気量を増加させ、出力性能
を向上させることができる。
は、過給圧を制御する過給圧制御手段と、この過給圧制
御手段を駆動する正圧アクチュエータと、過給圧のコン
プレッサのスクロール内部の過給圧を導入する導入管
と、コンプレッサ下流の吸気通路内の過給圧を導入する
導入管と、これら２つの導入管の合流部に設けられ、機
関運転状態に応じて、前記正圧アクチュエータへ導入す
る過給圧を制御する導入過給圧制御手段とを備える構成
としたため、吸入空気量や過給圧を検知するセンサなど
を用いることなく、部分負荷では排圧上昇を防止するこ
とで、燃料消費率の悪化を抑制でき、高負荷では過給圧
を上昇させることで、吸入空気量を増加させ、出力性能
を向上させることができる。
【図１】実施の形態１の構成図。
【図２】運転条件判定マップ。
【図３】負荷に対する圧力制御弁の作動を示す図。
【図４】実施の形態の過給圧制御とその効果を示す図。
【図５】実施の形態２の構成図。
【図６】実施の形態２における電磁弁の作動を示す図。
【図７】実施の形態３の構成図。
【図８】コンプレッサ下流での過給圧とスクロール部で
の過給圧との関係を示す図。
の過給圧との関係を示す図。
【図９】圧力取り出し位置の影響を調べた実験結果を示
す図。
す図。
１ 機関本体 ２ 吸気通路 ７ ノズルベーン（過給圧制御手段） ８ アクチュエータ（正圧アクチュエータ） ９ 圧力制御バルブ（導入過給圧制御手段） １１ 導入管 １２ 導入管 １６ バイパス通路（過給圧制御手段） １７ バルブ（ウェイスゲート弁；過給圧制御手段）
Claims (3)
- 【請求項１】 過給機付内燃機関において、過給圧を制
御する過給圧制御手段と、 この過給圧制御手段を駆動する正圧アクチュエータと、 過給機のコンプレッサのスクロール内部の過給圧を導入
する導入管と、 コンプレッサ下流の吸気通路内の過給圧を導入する導入
管と、 これら２つの導入管の合流部に設けられ、機関運転状態
に応じて、前記正圧アクチュエータヘ導入する過給圧を
制御する導入過給圧制御手段とを備えたことを特徴とす
る内燃機関の過給圧制御装置。 - 【請求項２】 前記過給圧制御手段は、ターボチャージ
ャのタービン入口の排気通過面積を可変とするノズルベ
ーンであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
の過給圧制御装置。 - 【請求項３】 前記過給圧制御手段は、タービン上流の
排気通路と下流の排気通路と連通するバイパス通路と、
このバイパス通路に設けられたウェイストゲート弁から
構成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
の過給圧制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7264095A JPH09112285A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 内燃機関の過給圧制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7264095A JPH09112285A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 内燃機関の過給圧制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09112285A true JPH09112285A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17398446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7264095A Pending JPH09112285A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 内燃機関の過給圧制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09112285A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009097336A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Mazda Motor Corp | 直列４気筒エンジンの過給装置 |
| JP2009097335A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Mazda Motor Corp | エンジンの過給装置 |
| US8141357B2 (en) | 2007-10-12 | 2012-03-27 | Mazda Motor Corporation | Supercharger for an engine |
-
1995
- 1995-10-12 JP JP7264095A patent/JPH09112285A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009097336A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Mazda Motor Corp | 直列４気筒エンジンの過給装置 |
| JP2009097335A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Mazda Motor Corp | エンジンの過給装置 |
| US8141357B2 (en) | 2007-10-12 | 2012-03-27 | Mazda Motor Corporation | Supercharger for an engine |
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