JPH09329032A - ターボチャージャ付きエンジン - Google Patents
ターボチャージャ付きエンジンInfo
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- JPH09329032A JPH09329032A JP8152143A JP15214396A JPH09329032A JP H09329032 A JPH09329032 A JP H09329032A JP 8152143 A JP8152143 A JP 8152143A JP 15214396 A JP15214396 A JP 15214396A JP H09329032 A JPH09329032 A JP H09329032A
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- intake
- exhaust
- turbine
- exhaust turbine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
- F02B37/225—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits air passages
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ターボチャージャ付きエンジンに
関し、エンジンの運転状態に応じて吸気の過給効率と排
気エネルギの回生効率との関係を高効率状態に保つこと
ができるようにする。 【解決手段】 エンジン１の排気系３に配設された排気
タービン２１と、吸気系４に配設され排気タービン２１
により駆動される吸気コンプレッサ２２と、排気タービ
ン２１への排気速度を制御する排気絞り手段５と、吸気
コンプレッサ２２で圧縮される吸気を制御する吸気絞り
手段６と、排気タービン２１の回転力により発電を行な
う発電機８と、排気タービン２１の回転効率及び吸気コ
ンプレッサ２２の過給効率がともに高効率となるように
エンジン１の運転状態に応じて排気絞り手段５及び吸気
絞り手段６の絞り度合いを制御する制御手段８と、をそ
なえるように構成する。
関し、エンジンの運転状態に応じて吸気の過給効率と排
気エネルギの回生効率との関係を高効率状態に保つこと
ができるようにする。 【解決手段】 エンジン１の排気系３に配設された排気
タービン２１と、吸気系４に配設され排気タービン２１
により駆動される吸気コンプレッサ２２と、排気タービ
ン２１への排気速度を制御する排気絞り手段５と、吸気
コンプレッサ２２で圧縮される吸気を制御する吸気絞り
手段６と、排気タービン２１の回転力により発電を行な
う発電機８と、排気タービン２１の回転効率及び吸気コ
ンプレッサ２２の過給効率がともに高効率となるように
エンジン１の運転状態に応じて排気絞り手段５及び吸気
絞り手段６の絞り度合いを制御する制御手段８と、をそ
なえるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両に
用いて好適の、ターボチャージャ付きエンジンに関す
る。
用いて好適の、ターボチャージャ付きエンジンに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、内燃機関（エンジン）の出力
を向上させる技術として、吸気を圧縮して吸気効率を高
めるような過給装置が種々開発、実用化されている。こ
のような過給装置には、エンジンから排出された排気ガ
スの排気圧を利用するようなターボチャージャや、エン
ジンの駆動力を直接利用するようなスーパチャージャ等
が広く知られている。
を向上させる技術として、吸気を圧縮して吸気効率を高
めるような過給装置が種々開発、実用化されている。こ
のような過給装置には、エンジンから排出された排気ガ
スの排気圧を利用するようなターボチャージャや、エン
ジンの駆動力を直接利用するようなスーパチャージャ等
が広く知られている。
【０００３】このような過給機のうち、ターボチャージ
ャをそなえたエンジンでは、ターボチャージャの回転軸
と同軸上に高速発電機を設け、排気エネルギにより吸気
圧を高めるとともに、余剰となった排気エネルギで発電
を行なうことで排気エネルギを回収するようなターボコ
ンパウンドエンジンが開発、実用化されている。このよ
うなターボコンパウンドエンジンでは、図６に示すよう
に、エンジン１の排気通路３上に排気タービン２１が設
けられ、吸気通路４上には吸気コンプレッサ２２が設け
られている。これらの排気タービン２１及び吸気コンプ
レッサ２２は、タービンシャフト２３により接続されて
おり、このタービンシャフト２３には、高速発電機８が
接続されている。また、この高速発電機８は、負荷制御
装置８１により負荷が設定されるようになっており、こ
の負荷制御装置８１により、排気エネルギを電気エネル
ギとして回収したり、発電機８をモータとして駆動した
りするようになっている。
ャをそなえたエンジンでは、ターボチャージャの回転軸
と同軸上に高速発電機を設け、排気エネルギにより吸気
圧を高めるとともに、余剰となった排気エネルギで発電
を行なうことで排気エネルギを回収するようなターボコ
ンパウンドエンジンが開発、実用化されている。このよ
うなターボコンパウンドエンジンでは、図６に示すよう
に、エンジン１の排気通路３上に排気タービン２１が設
けられ、吸気通路４上には吸気コンプレッサ２２が設け
られている。これらの排気タービン２１及び吸気コンプ
レッサ２２は、タービンシャフト２３により接続されて
おり、このタービンシャフト２３には、高速発電機８が
接続されている。また、この高速発電機８は、負荷制御
装置８１により負荷が設定されるようになっており、こ
の負荷制御装置８１により、排気エネルギを電気エネル
ギとして回収したり、発電機８をモータとして駆動した
りするようになっている。
【０００４】また、図６に示すように、排気タービン２
１のハウジング３Ａに可変ノズル５１を設け、この可変
ノズル５１の開度をアクチュエータ５２を用いて制御す
ることにより、排気タービン２１に送給される排気ガス
の流速を変更して、最適なタービン特性を得るようにし
た技術も提案されている。一方、このようなターボコン
パウンドエンジンにおいては、排気タービン２１の効率
が最良となるように、排気タービン２１の回転数制御が
行なわれる。なお、排気タービン２１の回転数は、高速
発電機８の負荷により制御される。また、上述の可変ノ
ズル５１の開度制御を行なうことで、吸気コンプレッサ
２２で圧縮される吸気の圧力を調整することができる。
また、アクチュエータ５２の動作はコントローラ７から
の制御信号に基づいて制御される。
１のハウジング３Ａに可変ノズル５１を設け、この可変
ノズル５１の開度をアクチュエータ５２を用いて制御す
ることにより、排気タービン２１に送給される排気ガス
の流速を変更して、最適なタービン特性を得るようにし
た技術も提案されている。一方、このようなターボコン
パウンドエンジンにおいては、排気タービン２１の効率
が最良となるように、排気タービン２１の回転数制御が
行なわれる。なお、排気タービン２１の回転数は、高速
発電機８の負荷により制御される。また、上述の可変ノ
ズル５１の開度制御を行なうことで、吸気コンプレッサ
２２で圧縮される吸気の圧力を調整することができる。
また、アクチュエータ５２の動作はコントローラ７から
の制御信号に基づいて制御される。
【０００５】また、図７及び図８はいずれも、このよう
なターボチャージャ２の特性を説明するための図であ
る。ここで、図７は排気タービン２１のタービン速度比
ｕ／ｃ o とタービン効率を示す図であって、ｕはタービ
ン周速（≒回転数）、ｃo は排気ガスの理論速度であ
る。なお、排気ガスの理論速度ｃo は、排気ガス温度と
排気ガス圧力との関数である。また、図８は吸気コンプ
レッサ２２の作動特性を示す図であり、等効率線の内側
ほど効率が高いことを示している。
なターボチャージャ２の特性を説明するための図であ
る。ここで、図７は排気タービン２１のタービン速度比
ｕ／ｃ o とタービン効率を示す図であって、ｕはタービ
ン周速（≒回転数）、ｃo は排気ガスの理論速度であ
る。なお、排気ガスの理論速度ｃo は、排気ガス温度と
排気ガス圧力との関数である。また、図８は吸気コンプ
レッサ２２の作動特性を示す図であり、等効率線の内側
ほど効率が高いことを示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術では、排気タービンの効率を高い状態に
することができるが、吸気コンプレッサは作動領域が広
いため必ずしも吸気コンプレッサが最良の効率になると
は限らない。また、排気タービン側の諸条件でターボチ
ャージャの回転数が決定されるため、やはり、吸気コン
プレッサを高効率で作動させることが困難であるという
課題がある。
うな従来の技術では、排気タービンの効率を高い状態に
することができるが、吸気コンプレッサは作動領域が広
いため必ずしも吸気コンプレッサが最良の効率になると
は限らない。また、排気タービン側の諸条件でターボチ
ャージャの回転数が決定されるため、やはり、吸気コン
プレッサを高効率で作動させることが困難であるという
課題がある。
【０００７】ところで、実開昭６４−２９２２７号公報
には、排気タービン及び吸気コンプレッサの上流側に可
変ノズルを設けた技術が開示されているが、この技術
は、余剰となった排気エネルギを電気エネルギとして回
収するようなものではなく、エンジン全体のエネルギ効
率が良くないという課題がある。本発明は、このような
課題に鑑み創案されたもので、エンジンの運転状態に応
じて吸気の過給効率と排気エネルギの回生効率との関係
を高効率状態に保つことができるようにした、ターボチ
ャージャ付きエンジンを提供することを目的とする。
には、排気タービン及び吸気コンプレッサの上流側に可
変ノズルを設けた技術が開示されているが、この技術
は、余剰となった排気エネルギを電気エネルギとして回
収するようなものではなく、エンジン全体のエネルギ効
率が良くないという課題がある。本発明は、このような
課題に鑑み創案されたもので、エンジンの運転状態に応
じて吸気の過給効率と排気エネルギの回生効率との関係
を高効率状態に保つことができるようにした、ターボチ
ャージャ付きエンジンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明のターボチャージャ付きエンジンは、エンジン
の排気系に配設された排気タービンと、該エンジンの吸
気系に配設され該排気タービンの回転力により駆動され
る吸気コンプレッサと、該排気タービンより上流側の排
気系に配設され該排気タービンに供給される排気速度を
制御する排気絞り手段と、該吸気コンプレッサより上流
側の吸気系に配設され該吸気コンプレッサにより圧縮さ
れる吸気を制御する吸気絞り手段と、該吸気コンプレッ
サに接続され該排気タービンの回転力により発電を行な
う発電機と、該排気タービンの回転効率及び該吸気コン
プレッサの過給効率がともに高効率となるように該エン
ジンの運転状態に応じて該排気絞り手段及び該吸気絞り
手段の絞り度合いを制御する制御手段と、をそなえてい
ることを特徴としている。
の本発明のターボチャージャ付きエンジンは、エンジン
の排気系に配設された排気タービンと、該エンジンの吸
気系に配設され該排気タービンの回転力により駆動され
る吸気コンプレッサと、該排気タービンより上流側の排
気系に配設され該排気タービンに供給される排気速度を
制御する排気絞り手段と、該吸気コンプレッサより上流
側の吸気系に配設され該吸気コンプレッサにより圧縮さ
れる吸気を制御する吸気絞り手段と、該吸気コンプレッ
サに接続され該排気タービンの回転力により発電を行な
う発電機と、該排気タービンの回転効率及び該吸気コン
プレッサの過給効率がともに高効率となるように該エン
ジンの運転状態に応じて該排気絞り手段及び該吸気絞り
手段の絞り度合いを制御する制御手段と、をそなえてい
ることを特徴としている。
【０００９】また、請求項２記載の本発明のターボチャ
ージャ付きエンジンは、上記請求項１記載の構成に加え
て、該制御手段により、該エンジンの運転状態が加速状
態であると判定された場合は、該排気絞り手段が絞った
状態に制御され、且つ該吸気絞り手段が開いた状態に制
御されることを特徴としている。また、請求項３記載の
本発明のターボチャージャ付きエンジンは、上記請求項
１又は２記載の構成に加えて、該制御手段により、該エ
ンジンの運転状態が減速状態であると判定された場合
は、該排気絞り手段及び上記吸気絞り手段がともに絞ら
れた状態に制御されることを特徴としている。
ージャ付きエンジンは、上記請求項１記載の構成に加え
て、該制御手段により、該エンジンの運転状態が加速状
態であると判定された場合は、該排気絞り手段が絞った
状態に制御され、且つ該吸気絞り手段が開いた状態に制
御されることを特徴としている。また、請求項３記載の
本発明のターボチャージャ付きエンジンは、上記請求項
１又は２記載の構成に加えて、該制御手段により、該エ
ンジンの運転状態が減速状態であると判定された場合
は、該排気絞り手段及び上記吸気絞り手段がともに絞ら
れた状態に制御されることを特徴としている。
【００１０】また、請求項４記載の本発明のターボチャ
ージャ付きエンジンは、上記請求項１〜３のいずれかに
記載の構成に加えて、上記制御手段により、該排気ター
ビンの回転力の方が該吸気コンプレッサの必要駆動力よ
りも上回ると判定されると、該排気タービンの余剰動力
により該発電機を駆動するように構成されていることを
特徴としている。
ージャ付きエンジンは、上記請求項１〜３のいずれかに
記載の構成に加えて、上記制御手段により、該排気ター
ビンの回転力の方が該吸気コンプレッサの必要駆動力よ
りも上回ると判定されると、該排気タービンの余剰動力
により該発電機を駆動するように構成されていることを
特徴としている。
【００１１】また、請求項５記載の本発明のターボチャ
ージャ付きエンジンは、エンジンの排気系に配設された
排気タービンと、該エンジンの吸気系に配設され該排気
タービンの回転力により駆動される吸気コンプレッサ
と、該吸気コンプレッサより上流側の吸気系に配設され
該吸気コンプレッサにより圧縮される吸気を制御する吸
気絞り手段と、該吸気コンプレッサに接続され該排気タ
ービンの回転力により発電を行なう発電機と、エンジン
が高速運転且つ高負荷運転のとき該吸気絞り手段の絞り
度合いを最も絞り側にするとともに、該発電機を駆動す
る制御手段とをそなえていることを特徴としている。
ージャ付きエンジンは、エンジンの排気系に配設された
排気タービンと、該エンジンの吸気系に配設され該排気
タービンの回転力により駆動される吸気コンプレッサ
と、該吸気コンプレッサより上流側の吸気系に配設され
該吸気コンプレッサにより圧縮される吸気を制御する吸
気絞り手段と、該吸気コンプレッサに接続され該排気タ
ービンの回転力により発電を行なう発電機と、エンジン
が高速運転且つ高負荷運転のとき該吸気絞り手段の絞り
度合いを最も絞り側にするとともに、該発電機を駆動す
る制御手段とをそなえていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としてのターボチャージャ付きエンジンについて
説明すると、図１において、１はエンジン、２はエンジ
ン１に設けられたターボチャージャ、３は排気系（又は
排気通路）、４は吸気系（又は吸気通路）をそれぞれ示
している。
施形態としてのターボチャージャ付きエンジンについて
説明すると、図１において、１はエンジン、２はエンジ
ン１に設けられたターボチャージャ、３は排気系（又は
排気通路）、４は吸気系（又は吸気通路）をそれぞれ示
している。
【００１３】ターボチャージャ２は、主に、エンジン１
の排気通路３に介装されて排気ガスの排気エネルギを受
けて回転する排気タービン２１と、このエンジン１の吸
気通路４に介装され排気タービン２１の回転力により回
転して吸入空気（吸気）を圧縮する吸気コンプレッサ２
２とから構成されている。また、排気通路３上にはター
ビンハウジング３Ａが設けられ、排気タービン２１はこ
のタービンハウジング３Ａ内に設けられている。また、
これと同様に、吸気通路４にはコンプレッサハウジング
４Ａが設けられており、吸気コンプレッサ２２はこのコ
ンプレッサハウジング４Ａ内に設けられている。
の排気通路３に介装されて排気ガスの排気エネルギを受
けて回転する排気タービン２１と、このエンジン１の吸
気通路４に介装され排気タービン２１の回転力により回
転して吸入空気（吸気）を圧縮する吸気コンプレッサ２
２とから構成されている。また、排気通路３上にはター
ビンハウジング３Ａが設けられ、排気タービン２１はこ
のタービンハウジング３Ａ内に設けられている。また、
これと同様に、吸気通路４にはコンプレッサハウジング
４Ａが設けられており、吸気コンプレッサ２２はこのコ
ンプレッサハウジング４Ａ内に設けられている。
【００１４】また、排気タービン２１と吸気コンプレッ
サ２２とはタービンシャフト２３により接続されてお
り、吸気コンプレッサ２２は、排気タービン２１の回転
数に応じた回転数で回転するようになっている。ところ
で、上述したタービンハウジング３Ａには、排気タービ
ン２１に衝突する排気ガスの速度を調整するための排気
絞り手段５が設けられている。この排気絞り手段５は、
主に、タービンハウジング３Ａに取り付けられた可変ノ
ズル５１と、この可変ノズル５１の開度を調整するアク
チュエータ５２とからなっており、このアクチュエータ
５２は、後述する制御手段としてのコントローラ（ＥＣ
Ｕ）７からの作動制御信号に基づいて制御されるように
なっている。
サ２２とはタービンシャフト２３により接続されてお
り、吸気コンプレッサ２２は、排気タービン２１の回転
数に応じた回転数で回転するようになっている。ところ
で、上述したタービンハウジング３Ａには、排気タービ
ン２１に衝突する排気ガスの速度を調整するための排気
絞り手段５が設けられている。この排気絞り手段５は、
主に、タービンハウジング３Ａに取り付けられた可変ノ
ズル５１と、この可変ノズル５１の開度を調整するアク
チュエータ５２とからなっており、このアクチュエータ
５２は、後述する制御手段としてのコントローラ（ＥＣ
Ｕ）７からの作動制御信号に基づいて制御されるように
なっている。
【００１５】そして、この可変ノズル５１の開度を絞る
ことで、排気タービン２１に衝突する排気ガスの流速を
速めることができ、また、可変ノズル５１の開度を開放
することで、排気ガスの流速を遅くすることができるの
である。なお、このような排気タービン２１の可変ノズ
ル５１をＶＧ（Variable Geometry ：可変ガイドベー
ン）ともいう。
ことで、排気タービン２１に衝突する排気ガスの流速を
速めることができ、また、可変ノズル５１の開度を開放
することで、排気ガスの流速を遅くすることができるの
である。なお、このような排気タービン２１の可変ノズ
ル５１をＶＧ（Variable Geometry ：可変ガイドベー
ン）ともいう。
【００１６】ここで、可変ノズル５１の開度調整を行な
うための構造について簡単に説明すると、例えば図２に
示すように、タービンブレード２１ａよりも上流側（排
気入口側）には、ノズル本体５１ａが複数配設されてお
り、各ノズル本体５１ａは軸部材５３に固定されてい
る。また、軸部材５３は、タービンハウジング３Ａに回
動自在に支持されるとともに、図２に示すような係合部
材５４を介してアクチュエータリング５５に係合してい
る。なお、アクチュエータリング５５は、タービンハウ
ジング３Ａに対してタービンシャフト２３を中心に回動
可能に支持された円板状の部材である。また、ノズル本
体５１ａと軸部材５３と係合部材５４とは相対的な変位
がないように一体に固定して取り付けられている。
うための構造について簡単に説明すると、例えば図２に
示すように、タービンブレード２１ａよりも上流側（排
気入口側）には、ノズル本体５１ａが複数配設されてお
り、各ノズル本体５１ａは軸部材５３に固定されてい
る。また、軸部材５３は、タービンハウジング３Ａに回
動自在に支持されるとともに、図２に示すような係合部
材５４を介してアクチュエータリング５５に係合してい
る。なお、アクチュエータリング５５は、タービンハウ
ジング３Ａに対してタービンシャフト２３を中心に回動
可能に支持された円板状の部材である。また、ノズル本
体５１ａと軸部材５３と係合部材５４とは相対的な変位
がないように一体に固定して取り付けられている。
【００１７】一方、係合部材５４には溝部５４ａが形成
されており、この溝部５４ａをガイドとしてアクチュエ
ータリング５５に突設されたピン部材５５ａが摺動する
ようになっている。したがって、アクチュエータ５２を
作動させてアクチュエータリング５５を回動させると、
ピン部材５５ａが溝部５４ａ内を移動することで係合部
材５４の傾きが変化して、ノズル本体５１ａの向きが変
更されるようになっているのである。そして、例えばエ
ンジン１の高速運転時には、図３（ａ）に示すように、
可変ノズル５１を開放することで排気ガスのエネルギを
有効に利用するようになっている。また、エンジン１の
低速運転時には、図３（ｂ）に示すように、可変ノズル
５１を絞った状態とすることで排気タービン２１に向か
う排気ガスの流速を速め、少ない排気エネルギでも排気
タービン２１を高回転させるようになっている。
されており、この溝部５４ａをガイドとしてアクチュエ
ータリング５５に突設されたピン部材５５ａが摺動する
ようになっている。したがって、アクチュエータ５２を
作動させてアクチュエータリング５５を回動させると、
ピン部材５５ａが溝部５４ａ内を移動することで係合部
材５４の傾きが変化して、ノズル本体５１ａの向きが変
更されるようになっているのである。そして、例えばエ
ンジン１の高速運転時には、図３（ａ）に示すように、
可変ノズル５１を開放することで排気ガスのエネルギを
有効に利用するようになっている。また、エンジン１の
低速運転時には、図３（ｂ）に示すように、可変ノズル
５１を絞った状態とすることで排気タービン２１に向か
う排気ガスの流速を速め、少ない排気エネルギでも排気
タービン２１を高回転させるようになっている。
【００１８】ところで、上述のコンプレッサハウジング
４Ａには、吸気コンプレッサ２２で圧縮される吸気の圧
力（ブースト圧）を制御するための吸気絞り手段６が設
けられている。この吸気絞り手段６は、排気タービン２
１の可変ノズル５１と同様に、コンプレッサハウジング
４Ａに取り付けられた可変ノズル６１として構成されて
おり、この可変ノズル６１の開度をやはりエンジンの運
転状態に応じて調整することができるようになってい
る。
４Ａには、吸気コンプレッサ２２で圧縮される吸気の圧
力（ブースト圧）を制御するための吸気絞り手段６が設
けられている。この吸気絞り手段６は、排気タービン２
１の可変ノズル５１と同様に、コンプレッサハウジング
４Ａに取り付けられた可変ノズル６１として構成されて
おり、この可変ノズル６１の開度をやはりエンジンの運
転状態に応じて調整することができるようになってい
る。
【００１９】そして、吸気コンプレッサ２２用のアクチ
ュエータ６５を作動させて、この可変ノズル６１の開度
を絞ることで、吸気コンプレッサ２２を小流量特性のコ
ンプレッサとして作動させてブースト圧を低下させるこ
とができるようになっている。また、可変ノズル６１の
開度を開放することで、吸気コンプレッサ２２を大流量
特性のコンプレッサとして作動させることができ、ブー
スト圧を増加させてエンジン出力を増大することができ
るようになっている。なお、このような吸気絞り手段６
をＶＩＧＶ（Variable Inlet Guide Vane ：可変インレ
ットガイドベーン）ともいう。
ュエータ６５を作動させて、この可変ノズル６１の開度
を絞ることで、吸気コンプレッサ２２を小流量特性のコ
ンプレッサとして作動させてブースト圧を低下させるこ
とができるようになっている。また、可変ノズル６１の
開度を開放することで、吸気コンプレッサ２２を大流量
特性のコンプレッサとして作動させることができ、ブー
スト圧を増加させてエンジン出力を増大することができ
るようになっている。なお、このような吸気絞り手段６
をＶＩＧＶ（Variable Inlet Guide Vane ：可変インレ
ットガイドベーン）ともいう。
【００２０】また、図１に示すように、エンジン１に
は、ターボチャージャ２と連動して作動する発電機８が
設けられている。この発電機８は、図１に示すように、
ターボチャージャ２のタービンシャフト２３に接続され
ており、通常は、排気タービン２１からの回転駆動力に
より発電を行なうものである。また、発電機８には、こ
の発電機８の負荷を制御するための負荷制御装置８１が
設けられており、この負荷制御装置８１は、コントロー
ラ７からの制御信号に基づいて発電機８の負荷を設定す
るようになっている。
は、ターボチャージャ２と連動して作動する発電機８が
設けられている。この発電機８は、図１に示すように、
ターボチャージャ２のタービンシャフト２３に接続され
ており、通常は、排気タービン２１からの回転駆動力に
より発電を行なうものである。また、発電機８には、こ
の発電機８の負荷を制御するための負荷制御装置８１が
設けられており、この負荷制御装置８１は、コントロー
ラ７からの制御信号に基づいて発電機８の負荷を設定す
るようになっている。
【００２１】例えば、吸気側のブースト圧が高まり過ぎ
ると、負荷制御装置８１により発電機８の負荷が大きく
設定され、これにより排気エネルギが電気エネルギとし
て回収される割合が増加する。また、排気エネルギが低
い運転領域であって大きい過給圧が必要な場合には、こ
の発電機８をモータとして駆動させることで、吸気を効
率よく過給できるようになっている。
ると、負荷制御装置８１により発電機８の負荷が大きく
設定され、これにより排気エネルギが電気エネルギとし
て回収される割合が増加する。また、排気エネルギが低
い運転領域であって大きい過給圧が必要な場合には、こ
の発電機８をモータとして駆動させることで、吸気を効
率よく過給できるようになっている。
【００２２】さて、上述した排気タービン２１及び吸気
コンプレッサ２２の可変ノズル５１，６１の開度や、発
電機８の負荷は、コントローラ（ＥＣＵ）７からの制御
信号に基づいて制御されるようになっており、このコン
トローラ７には、エンジン運転状態を判定するための各
種のパラメータが入力されるようになっている。すなわ
ち、このコントローラ７には、アクセル開度情報，エン
ジン１の回転数情報，排気タービン２１の回転数情報，
吸気コンプレッサ２２の圧力情報，各可変ノズル５１，
６１の開度情報，発電機８の負荷情報及び車速情報等が
入力されるようになっており、これらの情報から、各可
変ノズル５１，６１の開度や発電機８の負荷をフィード
バック制御するようになっている。
コンプレッサ２２の可変ノズル５１，６１の開度や、発
電機８の負荷は、コントローラ（ＥＣＵ）７からの制御
信号に基づいて制御されるようになっており、このコン
トローラ７には、エンジン運転状態を判定するための各
種のパラメータが入力されるようになっている。すなわ
ち、このコントローラ７には、アクセル開度情報，エン
ジン１の回転数情報，排気タービン２１の回転数情報，
吸気コンプレッサ２２の圧力情報，各可変ノズル５１，
６１の開度情報，発電機８の負荷情報及び車速情報等が
入力されるようになっており、これらの情報から、各可
変ノズル５１，６１の開度や発電機８の負荷をフィード
バック制御するようになっている。
【００２３】また、コントローラ７には、排気タービン
２１の回転数や各可変ノズル５１，６１の開度や、発電
機８の負荷を設定するための制御マップがそれぞれ設け
られている。ここで、各制御マップは、いずれも特性の
異なる複数のマップからなっており、上記の各種入力情
報に基づいて判定されるエンジン１の運転状態に応じ
て、制御に用いられるマップが切り替えられるようにな
っている。例えば、エンジン１の定常運転時には、排気
タービン２１，各可変ノズル５１，６１及び発電機８
は、それぞれ定常運転時用の制御マップにより制御され
る。また、エンジン１の加速運転時には、それぞれ加速
運転時用の制御マップが用いられ、エンジン１の減速運
転時には、それぞれ減速運転時用の制御マップが用いら
る。
２１の回転数や各可変ノズル５１，６１の開度や、発電
機８の負荷を設定するための制御マップがそれぞれ設け
られている。ここで、各制御マップは、いずれも特性の
異なる複数のマップからなっており、上記の各種入力情
報に基づいて判定されるエンジン１の運転状態に応じ
て、制御に用いられるマップが切り替えられるようにな
っている。例えば、エンジン１の定常運転時には、排気
タービン２１，各可変ノズル５１，６１及び発電機８
は、それぞれ定常運転時用の制御マップにより制御され
る。また、エンジン１の加速運転時には、それぞれ加速
運転時用の制御マップが用いられ、エンジン１の減速運
転時には、それぞれ減速運転時用の制御マップが用いら
る。
【００２４】以下、コントローラ７による可変ノズル５
１，６１の開度及び発電機８の負荷の制御内容について
具体的に説明する。まず、アクセル開度情報とエンジン
回転数情報とに基づいて、エンジン１の運転状態が定常
状態であると判定された場合は、排気タービン２１が排
気ガスのエネルギを最も効率良く回収するように排気タ
ービン２の回転数及び排気タービン２１，吸気コンプレ
ッサ２２の可変ノズル５１，６１の開度制御を行なう。
なお、排気タービン２の回転数は、発電機８の負荷設定
により制御される。
１，６１の開度及び発電機８の負荷の制御内容について
具体的に説明する。まず、アクセル開度情報とエンジン
回転数情報とに基づいて、エンジン１の運転状態が定常
状態であると判定された場合は、排気タービン２１が排
気ガスのエネルギを最も効率良く回収するように排気タ
ービン２の回転数及び排気タービン２１，吸気コンプレ
ッサ２２の可変ノズル５１，６１の開度制御を行なう。
なお、排気タービン２の回転数は、発電機８の負荷設定
により制御される。
【００２５】この場合は、予めコントローラ７設定され
た制御マップのうち、エンジン１の定常運転時用のマッ
プにより、排気タービン２１による排気エネルギの回収
（回生）効率が最良効率となるように制御が行なわれ
る。このように、エンジン１の運転状態が定常状態の場
合は、主に排気タービン２１の可変ノズル５１の開度を
制御することで、排気タービン２１の効率が最大となる
ように制御を行なうようになっているのである。
た制御マップのうち、エンジン１の定常運転時用のマッ
プにより、排気タービン２１による排気エネルギの回収
（回生）効率が最良効率となるように制御が行なわれ
る。このように、エンジン１の運転状態が定常状態の場
合は、主に排気タービン２１の可変ノズル５１の開度を
制御することで、排気タービン２１の効率が最大となる
ように制御を行なうようになっているのである。
【００２６】また、エンジン１が加速運転状態であると
判定されると、エンジン１の加速状態に応じて吸気コン
プレッサ２２の可変ノズル６１を開放して、吸気コンプ
レッサ２２を大流量特性とする。これにより、エンジン
１に供給される空気量を増大させて、エンジン出力を増
大させるのである。一方、エンジン１が減速運転状態で
あると判定されると、エンジン１の減速状態に応じて吸
気コンプレッサ２２の可変ノズル６１を絞って、吸気コ
ンプレッサ２２を小流量特性とする。これにより、発電
機８による回収エネルギを増大させるのである。
判定されると、エンジン１の加速状態に応じて吸気コン
プレッサ２２の可変ノズル６１を開放して、吸気コンプ
レッサ２２を大流量特性とする。これにより、エンジン
１に供給される空気量を増大させて、エンジン出力を増
大させるのである。一方、エンジン１が減速運転状態で
あると判定されると、エンジン１の減速状態に応じて吸
気コンプレッサ２２の可変ノズル６１を絞って、吸気コ
ンプレッサ２２を小流量特性とする。これにより、発電
機８による回収エネルギを増大させるのである。
【００２７】このように、エンジン１の運転状態が非定
常状態（加速運転状態又は減速運転状態）の場合は、主
に吸気コンプレッサ２２の可変ノズル６１の開度を制御
することで、吸気コンプレッサ２２の効率が最大となる
ように制御を行なうようになっているのである。そし
て、上述したようにエンジン１の運転状態に応じて、排
気タービン２１の回転数，各可変ノズル５１，６１の開
度及び発電機８の負荷を制御することにより、エンジン
１の運転領域全般に亘って、ターボチャージャ２を最適
なエネルギ効率で作動させることができるようになり、
エンジン出力や燃費が向上するのである。また、排気ガ
スを低減することができ、さらには、加速，減速時の過
渡応答性も向上するのである。
常状態（加速運転状態又は減速運転状態）の場合は、主
に吸気コンプレッサ２２の可変ノズル６１の開度を制御
することで、吸気コンプレッサ２２の効率が最大となる
ように制御を行なうようになっているのである。そし
て、上述したようにエンジン１の運転状態に応じて、排
気タービン２１の回転数，各可変ノズル５１，６１の開
度及び発電機８の負荷を制御することにより、エンジン
１の運転領域全般に亘って、ターボチャージャ２を最適
なエネルギ効率で作動させることができるようになり、
エンジン出力や燃費が向上するのである。また、排気ガ
スを低減することができ、さらには、加速，減速時の過
渡応答性も向上するのである。
【００２８】本発明の一実施形態としてのターボチャー
ジャ付きエンジンは、上述のように構成されているの
で、例えば、図４に示すようなフローチャートにしたが
って、その作動が制御される。すなわち、ステップＳ１
でエンジン回転数ＮＥと燃料流量（具体的には燃料噴射
量）情報としてのアクセル開度情報Ｑとを検出してコン
トローラ７に取り込み、ステップＳ２では、これらの情
報に基づいてエンジン１が定常運転か否かを判定する。
ここで、定常運転か否かの判定は、主にエンジン回転数
ＮＥの変化率や燃料流量Ｑの変化率に基づいて判定され
る。
ジャ付きエンジンは、上述のように構成されているの
で、例えば、図４に示すようなフローチャートにしたが
って、その作動が制御される。すなわち、ステップＳ１
でエンジン回転数ＮＥと燃料流量（具体的には燃料噴射
量）情報としてのアクセル開度情報Ｑとを検出してコン
トローラ７に取り込み、ステップＳ２では、これらの情
報に基づいてエンジン１が定常運転か否かを判定する。
ここで、定常運転か否かの判定は、主にエンジン回転数
ＮＥの変化率や燃料流量Ｑの変化率に基づいて判定され
る。
【００２９】そして、エンジン１が定常運転であると判
定すると、ステップＳ３に進んで、エンジン回転数ＮＥ
及び燃料流量Ｑの情報に基づいて排気タービン２１の可
変ノズル５１の開度αVGを設定する。この可変ノズル開
度αVGは、コントローラ７に記憶された複数のマップの
うち、定常運転時用の排気タービン可変ノズル開度設定
マップを用いて設定される。この定常運転時用の可変ノ
ズル開度設定マップでは、図示するように、エンジン回
転数ＮＥが高い場合や、燃料流量Ｑが少ない場合には、
排気エネルギをフルに利用すべく、比較的可変ノズル開
度αVGが開放するように設定され、また、エンジン回転
数ＮＥが低い場合や、燃料流量Ｑが多い場合には、可変
ノズル開度αVGを絞って、少ない排気エネルギでも排気
タービン２１を高速で回転させる。
定すると、ステップＳ３に進んで、エンジン回転数ＮＥ
及び燃料流量Ｑの情報に基づいて排気タービン２１の可
変ノズル５１の開度αVGを設定する。この可変ノズル開
度αVGは、コントローラ７に記憶された複数のマップの
うち、定常運転時用の排気タービン可変ノズル開度設定
マップを用いて設定される。この定常運転時用の可変ノ
ズル開度設定マップでは、図示するように、エンジン回
転数ＮＥが高い場合や、燃料流量Ｑが少ない場合には、
排気エネルギをフルに利用すべく、比較的可変ノズル開
度αVGが開放するように設定され、また、エンジン回転
数ＮＥが低い場合や、燃料流量Ｑが多い場合には、可変
ノズル開度αVGを絞って、少ない排気エネルギでも排気
タービン２１を高速で回転させる。
【００３０】次に、ステップＳ４において、目標タービ
ン回転数ＮＴ′が設定される。この目標タービン回転数
ＮＴ′は、例えば図４に示すような定常運転時用の目標
タービン回転数設定マップを用いて設定される。この目
標タービン回転数設定マップでは、エンジン回転数ＮＥ
又は燃料流量Ｑが大きい場合は、目標タービン回転数Ｎ
Ｔ′が大きく設定され、エンジン回転数ＮＥ及び燃料流
量Ｑがともに小さい場合には目標タービン回転数ＮＴ′
が小さく設定される。
ン回転数ＮＴ′が設定される。この目標タービン回転数
ＮＴ′は、例えば図４に示すような定常運転時用の目標
タービン回転数設定マップを用いて設定される。この目
標タービン回転数設定マップでは、エンジン回転数ＮＥ
又は燃料流量Ｑが大きい場合は、目標タービン回転数Ｎ
Ｔ′が大きく設定され、エンジン回転数ＮＥ及び燃料流
量Ｑがともに小さい場合には目標タービン回転数ＮＴ′
が小さく設定される。
【００３１】この後、ステップＳ５に進んで、実際のタ
ービン回転数（実タービン回転数）ＮＴと目標タービン
回転数ＮＴ′とが一致しているか否かを判定する。そし
て、実タービン回転数ＮＴと目標タービン回転数ＮＴ′
とが一致していない場合は、例えば図４に示す発電機負
荷設定マップから発電機の負荷Ｌを設定して、実タービ
ン回転数ＮＴを目標タービン回転数ＮＴ′に一致させ
る。
ービン回転数（実タービン回転数）ＮＴと目標タービン
回転数ＮＴ′とが一致しているか否かを判定する。そし
て、実タービン回転数ＮＴと目標タービン回転数ＮＴ′
とが一致していない場合は、例えば図４に示す発電機負
荷設定マップから発電機の負荷Ｌを設定して、実タービ
ン回転数ＮＴを目標タービン回転数ＮＴ′に一致させ
る。
【００３２】この場合、実タービン回転数ＮＴの方が目
標タービン回転数ＮＴ′よりも低ければ、発電機をモー
タとして作動させて排気タービン２１を高速回転させ
る。また、実タービン回転数ＮＴの方が目標タービン回
転数ＮＴ′よりも高ければ、発電機を作動させて発電を
行なうことで、排気タービン２１に負荷を与えて排気タ
ービン２１の回転数を低下させるのである。
標タービン回転数ＮＴ′よりも低ければ、発電機をモー
タとして作動させて排気タービン２１を高速回転させ
る。また、実タービン回転数ＮＴの方が目標タービン回
転数ＮＴ′よりも高ければ、発電機を作動させて発電を
行なうことで、排気タービン２１に負荷を与えて排気タ
ービン２１の回転数を低下させるのである。
【００３３】そして、実タービン回転数ＮＴと目標ター
ビン回転数ＮＴ′とが一致すると、次に、ステップＳ６
に進み、吸気コンプレッサ２２の可変ノズル６１の開度
αVI GVを設定し、リターンする。ここで、吸気コンプレ
ッサ２２の可変ノズル開度αVIGVは、例えば図４に示す
ような定常運転時用の吸気コンプレッサ可変ノズル開度
設定マップを用いて設定される。この可変ノズル開度設
定マップでは、エンジン回転数ＮＥ及び燃料流量Ｑの情
報に基づいて吸気コンプレッサ２２の可変ノズル開度α
VIGVを設定する。すなわち、エンジン回転数ＮＥ及び燃
料流量Ｑがともに大きい場合や、エンジン回転数ＮＥ及
び燃料流量Ｑがともに小さい場合には、吸気コンプレッ
サ２２の可変ノズル開度αVIGVを絞って吸気コンプレッ
サ２２を小流量特性に設定する。また、エンジン回転数
ＮＥや燃料流量Ｑが増加するにしたがって、可変ノズル
開度αVIGVを開放し吸気コンプレッサ２２を大流量特性
に設定するのである。
ビン回転数ＮＴ′とが一致すると、次に、ステップＳ６
に進み、吸気コンプレッサ２２の可変ノズル６１の開度
αVI GVを設定し、リターンする。ここで、吸気コンプレ
ッサ２２の可変ノズル開度αVIGVは、例えば図４に示す
ような定常運転時用の吸気コンプレッサ可変ノズル開度
設定マップを用いて設定される。この可変ノズル開度設
定マップでは、エンジン回転数ＮＥ及び燃料流量Ｑの情
報に基づいて吸気コンプレッサ２２の可変ノズル開度α
VIGVを設定する。すなわち、エンジン回転数ＮＥ及び燃
料流量Ｑがともに大きい場合や、エンジン回転数ＮＥ及
び燃料流量Ｑがともに小さい場合には、吸気コンプレッ
サ２２の可変ノズル開度αVIGVを絞って吸気コンプレッ
サ２２を小流量特性に設定する。また、エンジン回転数
ＮＥや燃料流量Ｑが増加するにしたがって、可変ノズル
開度αVIGVを開放し吸気コンプレッサ２２を大流量特性
に設定するのである。
【００３４】一方、ステップＳ２において、エンジン１
の運転状態が定常運転ではないと判定された場合は、次
にステップＳ７に進み、加速中か減速中かが判定され
る。そして、エンジン１の運転状態が減速中であればス
テップＳ８以下に進み、加速中であればステップＳ１７
以下に進む。まず、エンジン１が減速中であると判定さ
れた場合について説明すると、この場合は、ステップＳ
７からステップＳ８に進んで、吸気コンプレッサ２２の
可変ノズル６１の開度変化量ΔαVIGVを設定する。この
ステップＳ８では、コントローラ７に記憶されたマップ
のうち、減速運転時用の吸気コンプレッサ用ノズル開度
変化量設定マップを用いて上記の可変ノズル６１の開度
変化量ΔαVIGVを設定する。
の運転状態が定常運転ではないと判定された場合は、次
にステップＳ７に進み、加速中か減速中かが判定され
る。そして、エンジン１の運転状態が減速中であればス
テップＳ８以下に進み、加速中であればステップＳ１７
以下に進む。まず、エンジン１が減速中であると判定さ
れた場合について説明すると、この場合は、ステップＳ
７からステップＳ８に進んで、吸気コンプレッサ２２の
可変ノズル６１の開度変化量ΔαVIGVを設定する。この
ステップＳ８では、コントローラ７に記憶されたマップ
のうち、減速運転時用の吸気コンプレッサ用ノズル開度
変化量設定マップを用いて上記の可変ノズル６１の開度
変化量ΔαVIGVを設定する。
【００３５】ここで、図示するように、このマップで
は、エンジン回転数変化量ΔＮＥに基づいて開度変化量
ΔαVIGVを設定するようになっており、エンジン回転数
変化量ΔＮＥが所定値よりも小さい領域では、エンジン
回転数変化量ΔＮＥの増加に比例して開度変化量Δα
VIGVを絞り側に設定し、エンジン回転数変化量ΔＮＥが
所定値よりも大きくなると、開度変化量ΔαVIGVを最大
値（最も絞った状態）に固定する。
は、エンジン回転数変化量ΔＮＥに基づいて開度変化量
ΔαVIGVを設定するようになっており、エンジン回転数
変化量ΔＮＥが所定値よりも小さい領域では、エンジン
回転数変化量ΔＮＥの増加に比例して開度変化量Δα
VIGVを絞り側に設定し、エンジン回転数変化量ΔＮＥが
所定値よりも大きくなると、開度変化量ΔαVIGVを最大
値（最も絞った状態）に固定する。
【００３６】次に、ステップＳ９に進んで、現在の吸気
コンプレッサ２２のノズル開度αVI GVと、ステップＳ８
で設定された開度変化量ΔαVIGVとの和が、吸気コンプ
レッサ２２の可変ノズル６１の最大開度 (αVIGV)maxよ
り大きいか否かを以下の不等式により判定する。なお、
ここでは、可変ノズル６１の開度が最大開度になってい
る状態とは、可変ノズル６１を最大に絞った状態であ
る。
コンプレッサ２２のノズル開度αVI GVと、ステップＳ８
で設定された開度変化量ΔαVIGVとの和が、吸気コンプ
レッサ２２の可変ノズル６１の最大開度 (αVIGV)maxよ
り大きいか否かを以下の不等式により判定する。なお、
ここでは、可変ノズル６１の開度が最大開度になってい
る状態とは、可変ノズル６１を最大に絞った状態であ
る。
【００３７】αVIGV＋ΔαVIGV＞ (αVIGV)max そして、上記の可変ノズル６１の開度αVIGVと開度変化
量ΔαVIGVとの和が可変ノズル開度最大値 (αVIGV)max
よりも大きい場合、即ち、ノズル開度を最も絞った状態
よりも絞るような設定となっている場合は、ステップＳ
１０に進んで、可変ノズル６１の開度αVIGVを改めて最
大値 (αVIGV)maxに設定する。
量ΔαVIGVとの和が可変ノズル開度最大値 (αVIGV)max
よりも大きい場合、即ち、ノズル開度を最も絞った状態
よりも絞るような設定となっている場合は、ステップＳ
１０に進んで、可変ノズル６１の開度αVIGVを改めて最
大値 (αVIGV)maxに設定する。
【００３８】また、ステップＳ９で、可変ノズル６１の
開度αVIGVと開度変化量ΔαVIGVとの和が可変ノズル開
度最大値 (αVIGV)max以下であると判定された場合は、
吸気コンプレッサ２２の可変ノズル６１の開度を〔α
VIGV＋ΔαVIGV〕に設定して、ステップＳ１１に進む。
次に、ステップＳ１１では、排気タービン２１の回転数
変化量設定値（即ち、実タービン回転数ＮＴに対する増
減量の設定値）ΔＮＴ′が設定される。この回転数変化
量設定値ΔＮＴ′は、例えば図４に示す排気タービン回
転数変化量設定マップにより、エンジン回転数変化量Δ
ＮＥに基づいて設定されるものであり、エンジン回転数
変化量ΔＮＥが大きくなるほど回転数変化量設定値ΔＮ
Ｔ′は小さく設定される。
開度αVIGVと開度変化量ΔαVIGVとの和が可変ノズル開
度最大値 (αVIGV)max以下であると判定された場合は、
吸気コンプレッサ２２の可変ノズル６１の開度を〔α
VIGV＋ΔαVIGV〕に設定して、ステップＳ１１に進む。
次に、ステップＳ１１では、排気タービン２１の回転数
変化量設定値（即ち、実タービン回転数ＮＴに対する増
減量の設定値）ΔＮＴ′が設定される。この回転数変化
量設定値ΔＮＴ′は、例えば図４に示す排気タービン回
転数変化量設定マップにより、エンジン回転数変化量Δ
ＮＥに基づいて設定されるものであり、エンジン回転数
変化量ΔＮＥが大きくなるほど回転数変化量設定値ΔＮ
Ｔ′は小さく設定される。
【００３９】また、このステップＳ１１では、排気ター
ビン回転数変化量ΔＮＴ′が設定されると、この変化量
ΔＮＴ′に基づいて発電機の負荷増減量ΔＬも同時に設
定される。この発電機の負荷増減量ΔＬは、排気タービ
ン回転数変化量ΔＮＴ′が大きくなるほど大きく設定さ
れる。すなわち、排気タービン回転数変化量ΔＮＴ′が
大きくなると、発電機の負荷増減量ΔＬを大きく設定し
て排気エネルギを効率良く吸収するのである。
ビン回転数変化量ΔＮＴ′が設定されると、この変化量
ΔＮＴ′に基づいて発電機の負荷増減量ΔＬも同時に設
定される。この発電機の負荷増減量ΔＬは、排気タービ
ン回転数変化量ΔＮＴ′が大きくなるほど大きく設定さ
れる。すなわち、排気タービン回転数変化量ΔＮＴ′が
大きくなると、発電機の負荷増減量ΔＬを大きく設定し
て排気エネルギを効率良く吸収するのである。
【００４０】そして、ステップＳ１１からステップＳ１
２に進んで、現在の実タービン回転数ＮＴと、回転数変
化量設定値ΔＮＴ′との和が、排気タービン２１の回転
数最小値 (ＮＴ)minよりも小さいか否かを以下の不等式
により判定する。 ＮＴ＋ΔＮＴ′＜ (ＮＴ)min ここで、実タービン回転数ＮＴと回転数変化量設定値Δ
ＮＴ′との和が、排気タービン２１の回転数最小値 (Ｎ
Ｔ)minより小さい場合は、ステップＳ１３に進んで、発
電機８の負荷増減量ΔＬをＮＴ＋ΔＮＴ′＝ (ＮＴ)min
となるように設定して、ステップＳ１４に進む。また、
実タービン回転数ＮＴと回転数変化量設定値ΔＮＴ′と
の和が、排気タービン２１の回転数最小値 (ＮＴ)minよ
りも大きい場合は、そのままステップＳ１４に進む。
２に進んで、現在の実タービン回転数ＮＴと、回転数変
化量設定値ΔＮＴ′との和が、排気タービン２１の回転
数最小値 (ＮＴ)minよりも小さいか否かを以下の不等式
により判定する。 ＮＴ＋ΔＮＴ′＜ (ＮＴ)min ここで、実タービン回転数ＮＴと回転数変化量設定値Δ
ＮＴ′との和が、排気タービン２１の回転数最小値 (Ｎ
Ｔ)minより小さい場合は、ステップＳ１３に進んで、発
電機８の負荷増減量ΔＬをＮＴ＋ΔＮＴ′＝ (ＮＴ)min
となるように設定して、ステップＳ１４に進む。また、
実タービン回転数ＮＴと回転数変化量設定値ΔＮＴ′と
の和が、排気タービン２１の回転数最小値 (ＮＴ)minよ
りも大きい場合は、そのままステップＳ１４に進む。
【００４１】そして、ステップＳ１４では、排気タービ
ン２１の可変ノズル開度変化量Δα VGを、例えば図４に
示すような減速運転時用の排気タービン可変ノズル開度
変化量設定マップを用いて設定する。この開度変化量設
定マップは、図示するように、エンジン回転数変化量Δ
ＮＥに基づいて開度変化量ΔαVGを設定するようになっ
ており、エンジン回転数変化量ΔＮＥが所定値よりも小
さい領域では、エンジン回転数変化量ΔＮＥに比例して
開度変化量ΔαVGを絞り側に設定し、エンジン回転数変
化量ΔＮＥが所定値よりも大きくなると、開度変化量Δ
αVGを最大値に固定するような特性を有している。すな
わち、この排気タービンノズル開度変化量設定マップ
は、上述のステップＳ８で用いられる吸気コンプレッサ
用ノズル開度変化量設定マップと同様の特性に設定され
たものである。
ン２１の可変ノズル開度変化量Δα VGを、例えば図４に
示すような減速運転時用の排気タービン可変ノズル開度
変化量設定マップを用いて設定する。この開度変化量設
定マップは、図示するように、エンジン回転数変化量Δ
ＮＥに基づいて開度変化量ΔαVGを設定するようになっ
ており、エンジン回転数変化量ΔＮＥが所定値よりも小
さい領域では、エンジン回転数変化量ΔＮＥに比例して
開度変化量ΔαVGを絞り側に設定し、エンジン回転数変
化量ΔＮＥが所定値よりも大きくなると、開度変化量Δ
αVGを最大値に固定するような特性を有している。すな
わち、この排気タービンノズル開度変化量設定マップ
は、上述のステップＳ８で用いられる吸気コンプレッサ
用ノズル開度変化量設定マップと同様の特性に設定され
たものである。
【００４２】次に、ステップＳ１５に進んで、現在の排
気タービン２１のノズル開度αVGと、上記のステップＳ
１４で設定されたノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排
気タービン２１のノズル最大開度 (αVG)maxよりも大き
いか否かを以下の不等式により判定する。 αVG＋ΔαVG＞ (αVG)max そして、ステップＳ１５で、排気タービン２１のノズル
開度αVGとノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排気ター
ビン２１のノズル最大開度 (αVG)max以下であると判定
されると、排気タービン２１のノズル開度が〔αVG＋Δ
αVG〕に設定されて、リターンする。
気タービン２１のノズル開度αVGと、上記のステップＳ
１４で設定されたノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排
気タービン２１のノズル最大開度 (αVG)maxよりも大き
いか否かを以下の不等式により判定する。 αVG＋ΔαVG＞ (αVG)max そして、ステップＳ１５で、排気タービン２１のノズル
開度αVGとノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排気ター
ビン２１のノズル最大開度 (αVG)max以下であると判定
されると、排気タービン２１のノズル開度が〔αVG＋Δ
αVG〕に設定されて、リターンする。
【００４３】また、現在の排気タービン２１のノズル開
度αVGとノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排気タービ
ン２１のノズル最大開度 (αVG)maxよりも大きい場合
は、ステップＳ１６に進んで、現在の排気タービン２１
のノズル開度αVGをノズル最大開度 (αVG)maxに設定し
て、その後リターンするのである。一方、ステップＳ７
において、エンジン１が加速中であると判定された場合
について説明する。この場合は、ステップＳ７からステ
ップＳ１７に進んで、以下のような制御を行なう。
度αVGとノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排気タービ
ン２１のノズル最大開度 (αVG)maxよりも大きい場合
は、ステップＳ１６に進んで、現在の排気タービン２１
のノズル開度αVGをノズル最大開度 (αVG)maxに設定し
て、その後リターンするのである。一方、ステップＳ７
において、エンジン１が加速中であると判定された場合
について説明する。この場合は、ステップＳ７からステ
ップＳ１７に進んで、以下のような制御を行なう。
【００４４】まず、ステップＳ１７において、吸気コン
プレッサ２２の可変ノズル６１の開度変化量ΔαVIGVを
設定する。このステップＳ１７では、コントローラ７に
記憶されたマップのうち、加速運転時用の吸気コンプレ
ッサ用ノズル開度変化量設定マップを用いて上記の可変
ノズル６１の開度変化量ΔαVIGVを設定する。ここで、
図示するように、このマップは減速時のノズル開度変化
量設定マップとは反対の特性に設定されており、エンジ
ン回転数変化量ΔＮＥが増加するとノズル開度変化量Δ
αVIGVが開放側に設定されるようになっている。
プレッサ２２の可変ノズル６１の開度変化量ΔαVIGVを
設定する。このステップＳ１７では、コントローラ７に
記憶されたマップのうち、加速運転時用の吸気コンプレ
ッサ用ノズル開度変化量設定マップを用いて上記の可変
ノズル６１の開度変化量ΔαVIGVを設定する。ここで、
図示するように、このマップは減速時のノズル開度変化
量設定マップとは反対の特性に設定されており、エンジ
ン回転数変化量ΔＮＥが増加するとノズル開度変化量Δ
αVIGVが開放側に設定されるようになっている。
【００４５】すなわち、このマップは、エンジン回転数
変化量ΔＮＥに基づいて開度変化量ΔαVIGVを設定する
ようになっており、エンジン回転数変化量ΔＮＥが所定
値よりも小さい領域では、エンジン回転数変化量ΔＮＥ
の増加に比例して開度変化量ΔαVIGVを開放側に設定
し、エンジン回転数変化量ΔＮＥが所定値よりも大きく
なると、開度変化量ΔαVIGVを開放側の最大値に固定す
る。
変化量ΔＮＥに基づいて開度変化量ΔαVIGVを設定する
ようになっており、エンジン回転数変化量ΔＮＥが所定
値よりも小さい領域では、エンジン回転数変化量ΔＮＥ
の増加に比例して開度変化量ΔαVIGVを開放側に設定
し、エンジン回転数変化量ΔＮＥが所定値よりも大きく
なると、開度変化量ΔαVIGVを開放側の最大値に固定す
る。
【００４６】そして、ステップＳ１７で、吸気コンプレ
ッサ２２のノズル開度変化量ΔαVI GVが設定されると、
次にステップＳ１８に進んで、現在の吸気コンプレッサ
２２のノズル開度αVIGVと、ステップＳ１７で設定され
たノズル開度変化量ΔαVIGVとの和が、可変ノズル６１
の最小開度 (αVIGV)minより小さいか否かを以下の不等
式により判定する。なお、ここでは、可変ノズル６１の
開度が最小開度になっている状態とは、可変ノズル６１
を最大に開放した状態である。
ッサ２２のノズル開度変化量ΔαVI GVが設定されると、
次にステップＳ１８に進んで、現在の吸気コンプレッサ
２２のノズル開度αVIGVと、ステップＳ１７で設定され
たノズル開度変化量ΔαVIGVとの和が、可変ノズル６１
の最小開度 (αVIGV)minより小さいか否かを以下の不等
式により判定する。なお、ここでは、可変ノズル６１の
開度が最小開度になっている状態とは、可変ノズル６１
を最大に開放した状態である。
【００４７】αVIGV＋ΔαVIGV＜ (αVIGV)min そして、上記の可変のノズル開度αVIGVと可変ノズル６
１の開度変化量ΔαVI GVとの和が可変ノズル開度最小値
(αVIGV)minよりも小さい場合、即ち、ノズル開度を最
も開放した状態よりも開放するような設定となっている
場合は、ステップＳ１９に進んで、可変ノズルの開度α
VIGVを改めて最小値 (αVIGV)minに設定し、可変ノズル
６１の開度を最大に開放する。
１の開度変化量ΔαVI GVとの和が可変ノズル開度最小値
(αVIGV)minよりも小さい場合、即ち、ノズル開度を最
も開放した状態よりも開放するような設定となっている
場合は、ステップＳ１９に進んで、可変ノズルの開度α
VIGVを改めて最小値 (αVIGV)minに設定し、可変ノズル
６１の開度を最大に開放する。
【００４８】また、ステップＳ１８で、可変ノズル６１
の開度αVIGVと可変ノズル６１の開度変化量ΔαVIGVと
の和が可変ノズル開度最小値 (αVIGV)min以上であると
判定された場合は、吸気コンプレッサ２２の可変ノズル
６１の開度を〔αVIGV＋Δα VIGV〕に設定して、ステッ
プＳ２０に進む。次に、ステップＳ２０では、排気ター
ビン２１の回転数変化量設定値（即ち、実タービン回転
数ＮＴに対する増減量の設定値）ΔＮＴ′が設定され
る。この回転数変化量設定値ΔＮＴ′は、上述のステッ
プＳ９で説明した、減速時の排気タービン回転数変化量
設定マップとは異なる特性を有するマップにより設定さ
れる。
の開度αVIGVと可変ノズル６１の開度変化量ΔαVIGVと
の和が可変ノズル開度最小値 (αVIGV)min以上であると
判定された場合は、吸気コンプレッサ２２の可変ノズル
６１の開度を〔αVIGV＋Δα VIGV〕に設定して、ステッ
プＳ２０に進む。次に、ステップＳ２０では、排気ター
ビン２１の回転数変化量設定値（即ち、実タービン回転
数ＮＴに対する増減量の設定値）ΔＮＴ′が設定され
る。この回転数変化量設定値ΔＮＴ′は、上述のステッ
プＳ９で説明した、減速時の排気タービン回転数変化量
設定マップとは異なる特性を有するマップにより設定さ
れる。
【００４９】すなわち、この排気タービン回転数変化量
ΔＮＴ′は、エンジン回転数変化量ΔＮＥに基づいて、
エンジン回転数変化量ΔＮＥが大きくなるほど回転数変
化量設定値ΔＮＴ′は大きく設定されるのである。ま
た、このステップＳ２０では、排気タービン回転数変化
量ΔＮＴ′が設定されると、この変化量ΔＮＴ′に基づ
いて発電機の負荷増減量ΔＬも同時に設定される。この
発電機の負荷増減量ΔＬは、排気タービン回転数変化量
ΔＮＴ′が大きくなるほど小さく設定され、排気タービ
ン回転数変化量ΔＮＴ′が小さい領域では発電を行な
い、排気エネルギを効率良く吸収し、排気タービン回転
数変化量ΔＮＴ′が大きい領域では、発電機の負荷増減
量ΔＬを負の値に設定して発電機をモータとして作動さ
せるのである。
ΔＮＴ′は、エンジン回転数変化量ΔＮＥに基づいて、
エンジン回転数変化量ΔＮＥが大きくなるほど回転数変
化量設定値ΔＮＴ′は大きく設定されるのである。ま
た、このステップＳ２０では、排気タービン回転数変化
量ΔＮＴ′が設定されると、この変化量ΔＮＴ′に基づ
いて発電機の負荷増減量ΔＬも同時に設定される。この
発電機の負荷増減量ΔＬは、排気タービン回転数変化量
ΔＮＴ′が大きくなるほど小さく設定され、排気タービ
ン回転数変化量ΔＮＴ′が小さい領域では発電を行な
い、排気エネルギを効率良く吸収し、排気タービン回転
数変化量ΔＮＴ′が大きい領域では、発電機の負荷増減
量ΔＬを負の値に設定して発電機をモータとして作動さ
せるのである。
【００５０】そして、ステップＳ２１に進んで、現在の
実タービン回転数ＮＴと、回転数変化量設定値ΔＮＴ′
との和が、排気タービン２１の回転数最大値 (ＮＴ)max
よりも大きいか否かを以下の不等式により判定する。 ＮＴ＋ΔＮＴ′＞ (ＮＴ)max ここで、実タービン回転数ＮＴと回転数変化量設定値Δ
ＮＴ′との和が、排気タービン２１の回転数最大値 (Ｎ
Ｔ)maxよりも大きい場合は、ステップＳ２２に進んで、
発電機の負荷増減量ΔＬをＮＴ＋ΔＮＴ′＝ (ＮＴ)max
となるように設定して（ΔＬ＝ｍａｘ）、ステップＳ２
３に進む。また、ステップＳ２１において、実タービン
回転数ＮＴと回転数変化量設定値ΔＮＴ′との和が、排
気タービン２１の回転数最大値（ＮＴ)maxより小さい場
合は、負荷増減量ΔＬをステップＳ２０で設定した値に
保持して、ステップＳ２３に進む。
実タービン回転数ＮＴと、回転数変化量設定値ΔＮＴ′
との和が、排気タービン２１の回転数最大値 (ＮＴ)max
よりも大きいか否かを以下の不等式により判定する。 ＮＴ＋ΔＮＴ′＞ (ＮＴ)max ここで、実タービン回転数ＮＴと回転数変化量設定値Δ
ＮＴ′との和が、排気タービン２１の回転数最大値 (Ｎ
Ｔ)maxよりも大きい場合は、ステップＳ２２に進んで、
発電機の負荷増減量ΔＬをＮＴ＋ΔＮＴ′＝ (ＮＴ)max
となるように設定して（ΔＬ＝ｍａｘ）、ステップＳ２
３に進む。また、ステップＳ２１において、実タービン
回転数ＮＴと回転数変化量設定値ΔＮＴ′との和が、排
気タービン２１の回転数最大値（ＮＴ)maxより小さい場
合は、負荷増減量ΔＬをステップＳ２０で設定した値に
保持して、ステップＳ２３に進む。
【００５１】そして、ステップＳ２３では、排気タービ
ン２１の可変ノズル開度変化量Δα VGを、例えば図４に
示すような加速運転時用の排気タービン可変ノズル開度
変化量設定マップを用いて設定する。この開度変化量設
定マップは、ここでは、ステップＳ１４で用いたマップ
と同様の特性を有しており、エンジン回転数変化量ΔＮ
Ｅが所定値よりも小さい領域では、エンジン回転数変化
量ΔＮＥに比例して開度変化量ΔαVGを絞り側に設定
し、エンジン回転数変化量ΔＮＥが所定値よりも大きく
なると、開度変化量Δα VGを最大値に固定するような特
性を有している。
ン２１の可変ノズル開度変化量Δα VGを、例えば図４に
示すような加速運転時用の排気タービン可変ノズル開度
変化量設定マップを用いて設定する。この開度変化量設
定マップは、ここでは、ステップＳ１４で用いたマップ
と同様の特性を有しており、エンジン回転数変化量ΔＮ
Ｅが所定値よりも小さい領域では、エンジン回転数変化
量ΔＮＥに比例して開度変化量ΔαVGを絞り側に設定
し、エンジン回転数変化量ΔＮＥが所定値よりも大きく
なると、開度変化量Δα VGを最大値に固定するような特
性を有している。
【００５２】次に、ステップＳ２４に進んで、現在の排
気タービン２１のノズル開度αVGと、上記のステップＳ
２３で設定されたノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排
気タービン２１のノズル最大開度 (αVG)maxよりも大き
いか否かを以下の不等式により判定する。 αVG＋ΔαVG＞ (αVG)max そして、ステップＳ２４で、排気タービン２１のノズル
開度αVGとノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排気ター
ビン２１のノズル最大開度 (αVG)max以下であると判定
されると、排気タービン２１のノズル開度が〔αVG＋Δ
αVG〕に設定されて、リターンする。
気タービン２１のノズル開度αVGと、上記のステップＳ
２３で設定されたノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排
気タービン２１のノズル最大開度 (αVG)maxよりも大き
いか否かを以下の不等式により判定する。 αVG＋ΔαVG＞ (αVG)max そして、ステップＳ２４で、排気タービン２１のノズル
開度αVGとノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排気ター
ビン２１のノズル最大開度 (αVG)max以下であると判定
されると、排気タービン２１のノズル開度が〔αVG＋Δ
αVG〕に設定されて、リターンする。
【００５３】また、現在の排気タービン２１のノズル開
度αVGとノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排気タービ
ン２１のノズル最大開度 (αVG)maxよりも大きい場合
は、ステップＳ２５に進んで、現在の排気タービン２１
のノズル開度αVGをノズル最大開度 (αVG)maxに設定し
て、その後リターンするのである。なお、このステップ
Ｓ２４及びステップＳ２５は、上述のステップＳ１５及
びステップＳ１６と同様のものである。
度αVGとノズル開度変化量ΔαVGとの和が、排気タービ
ン２１のノズル最大開度 (αVG)maxよりも大きい場合
は、ステップＳ２５に進んで、現在の排気タービン２１
のノズル開度αVGをノズル最大開度 (αVG)maxに設定し
て、その後リターンするのである。なお、このステップ
Ｓ２４及びステップＳ２５は、上述のステップＳ１５及
びステップＳ１６と同様のものである。
【００５４】本発明のターボチャージャ付きエンジン
は、上述のように、エンジン１の運転状態に応じて排気
タービン２１のノズル開度αVG，吸気コンプレッサ２２
のノズル開度αVIGV及び発電機の負荷Ｌが制御されるの
で、例えば、図５に示すように５１つの吸気コンプレッ
サ２２を、小流量特性（図５中、破線で示す特性）から
大流量特性（図５中、実線で示す特性）を有する可変容
量のコンプレッサとすることができる。
は、上述のように、エンジン１の運転状態に応じて排気
タービン２１のノズル開度αVG，吸気コンプレッサ２２
のノズル開度αVIGV及び発電機の負荷Ｌが制御されるの
で、例えば、図５に示すように５１つの吸気コンプレッ
サ２２を、小流量特性（図５中、破線で示す特性）から
大流量特性（図５中、実線で示す特性）を有する可変容
量のコンプレッサとすることができる。
【００５５】すなわち、エンジンの運転状態が加速状態
であると判定された場合は、排気タービン２１のノズル
開度αVGが絞った状態に制御され、且つ吸気コンプレッ
サ２２のノズル開度αVIGVが開いた状態に制御されるの
で、加速時のように急激にエンジン負荷が増大するよう
な運転領域であっても、少ない排気エネルギでタイムラ
グの少ない（即ち、立ち上がりの早い）過給効果を得る
ことができる。
であると判定された場合は、排気タービン２１のノズル
開度αVGが絞った状態に制御され、且つ吸気コンプレッ
サ２２のノズル開度αVIGVが開いた状態に制御されるの
で、加速時のように急激にエンジン負荷が増大するよう
な運転領域であっても、少ない排気エネルギでタイムラ
グの少ない（即ち、立ち上がりの早い）過給効果を得る
ことができる。
【００５６】また、エンジンの運転状態が減速状態であ
ると判定された場合は、排気タービン２１のノズル開度
αVG及び吸気コンプレッサ２２のノズル開度αVIGVがと
もに絞った状態に制御されるので、減速時のように急激
にエンジンの負荷が低下するような運転領域であって
も、排気エネルギの無駄の少ない過給状態に素早く移行
することができ、例えば従来のターボチャージャに付設
された排気逃がし弁（ウエストゲートバルブ）等が不要
となる。したがって、コストや重量を低減することがで
きる。
ると判定された場合は、排気タービン２１のノズル開度
αVG及び吸気コンプレッサ２２のノズル開度αVIGVがと
もに絞った状態に制御されるので、減速時のように急激
にエンジンの負荷が低下するような運転領域であって
も、排気エネルギの無駄の少ない過給状態に素早く移行
することができ、例えば従来のターボチャージャに付設
された排気逃がし弁（ウエストゲートバルブ）等が不要
となる。したがって、コストや重量を低減することがで
きる。
【００５７】さらに、従来では排気逃がし弁等により排
気エネルギを放出していたような運転領域であっても、
排気エネルギが電気エネルギとして回収されるので、エ
ンジン全体のエネルギ効率を高めることができるのであ
る。また、エンジンの高速高負荷運転領域では、排気エ
ネルギが大きく、ブースト圧が高くなりすぎてしまうの
で、このような領域において発電機により排気エネルギ
を回生する技術が一般的には知られているが、本発明に
よれば、吸気コンプレッサ２２のノズル開度αVIGVを絞
ることで、吸気コンプレッサ２２を小流量化、小型化し
たことと同等の効果を得ることができ、排気エネルギの
回生率を向上させることができる。これにより、やはり
エンジン全体のエネルギ効率を高めることができるとい
う利点がある。
気エネルギを放出していたような運転領域であっても、
排気エネルギが電気エネルギとして回収されるので、エ
ンジン全体のエネルギ効率を高めることができるのであ
る。また、エンジンの高速高負荷運転領域では、排気エ
ネルギが大きく、ブースト圧が高くなりすぎてしまうの
で、このような領域において発電機により排気エネルギ
を回生する技術が一般的には知られているが、本発明に
よれば、吸気コンプレッサ２２のノズル開度αVIGVを絞
ることで、吸気コンプレッサ２２を小流量化、小型化し
たことと同等の効果を得ることができ、排気エネルギの
回生率を向上させることができる。これにより、やはり
エンジン全体のエネルギ効率を高めることができるとい
う利点がある。
【００５８】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明のターボチャージャ付きエンジンによれば、排気タ
ービンと吸気コンプレッサとが常に高効率で仕事を行な
う状態となり、エンジンの運転状態に応じて吸気の過給
効率と排気エネルギの回生効率との関係を高効率状態に
保つことができ、エンジンのエネルギ効率を高めること
ができるという効果がある。
発明のターボチャージャ付きエンジンによれば、排気タ
ービンと吸気コンプレッサとが常に高効率で仕事を行な
う状態となり、エンジンの運転状態に応じて吸気の過給
効率と排気エネルギの回生効率との関係を高効率状態に
保つことができ、エンジンのエネルギ効率を高めること
ができるという効果がある。
【００５９】また、請求項２記載の本発明のターボチャ
ージャ付きエンジンによれば、エンジン加速時のように
急激にエンジン負荷が増大するような運転領域であって
も、少ない排気エネルギでもタイムラグの少なく、立ち
上がりの早い過給効果を得ることができるという効果が
ある。また、請求項３記載の本発明のターボチャージャ
付きエンジンによれば、エンジン減速時のように急激に
エンジンの負荷が低下するような運転領域であっても、
排気エネルギの無駄の少ない過給状態に素早く移行する
ことができるという効果がある。また、例えば従来のタ
ーボチャージャに付設された排気逃がし弁（ウエストゲ
ートバルブ）等が不要となり、コストや重量を低減する
ことができるという効果がある。
ージャ付きエンジンによれば、エンジン加速時のように
急激にエンジン負荷が増大するような運転領域であって
も、少ない排気エネルギでもタイムラグの少なく、立ち
上がりの早い過給効果を得ることができるという効果が
ある。また、請求項３記載の本発明のターボチャージャ
付きエンジンによれば、エンジン減速時のように急激に
エンジンの負荷が低下するような運転領域であっても、
排気エネルギの無駄の少ない過給状態に素早く移行する
ことができるという効果がある。また、例えば従来のタ
ーボチャージャに付設された排気逃がし弁（ウエストゲ
ートバルブ）等が不要となり、コストや重量を低減する
ことができるという効果がある。
【００６０】また、請求項４記載の本発明のターボチャ
ージャ付きエンジンによれば、従来では排気逃がし弁等
により排気エネルギを放出していたような運転領域であ
っても、排気エネルギが電気エネルギとして回収される
ので、エンジン全体のエネルギ効率を高めることができ
るという効果がある。また、請求項５記載の本発明のタ
ーボチャージャ付きエンジンによれば、排気エネルギの
回生率を向上させることができ、これにより、エンジン
全体のエネルギ効率を高めることができるという効果が
ある。すなわち、エンジンの高速高負荷運転領域では、
排気エネルギが大きく、ブースト圧が高く成りすぎてし
まうので、このような領域において発電機により排気エ
ネルギを回生する技術が一般的には知られているが、本
発明によれば、吸気コンプレッサのノズル開度を絞るこ
とで、吸気コンプレッサを小流量化、小型化したことと
同等の効果を得ることができ、排気エネルギの回生率を
向上させることができるのである。したがって、エンジ
ン全体のエネルギ効率を高めることができるのである。
ージャ付きエンジンによれば、従来では排気逃がし弁等
により排気エネルギを放出していたような運転領域であ
っても、排気エネルギが電気エネルギとして回収される
ので、エンジン全体のエネルギ効率を高めることができ
るという効果がある。また、請求項５記載の本発明のタ
ーボチャージャ付きエンジンによれば、排気エネルギの
回生率を向上させることができ、これにより、エンジン
全体のエネルギ効率を高めることができるという効果が
ある。すなわち、エンジンの高速高負荷運転領域では、
排気エネルギが大きく、ブースト圧が高く成りすぎてし
まうので、このような領域において発電機により排気エ
ネルギを回生する技術が一般的には知られているが、本
発明によれば、吸気コンプレッサのノズル開度を絞るこ
とで、吸気コンプレッサを小流量化、小型化したことと
同等の効果を得ることができ、排気エネルギの回生率を
向上させることができるのである。したがって、エンジ
ン全体のエネルギ効率を高めることができるのである。
【図１】本発明の一実施形態としてのターボチャージャ
付きエンジンにおける全体構成を示す模式図である。
付きエンジンにおける全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのターボチャージャ
付きエンジンにおける排気タービンの可変ノズルの構成
を示す模式図である。
付きエンジンにおける排気タービンの可変ノズルの構成
を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態としてのターボチャージャ
付きエンジンにおける排気タービンの可変ノズルの動作
を示す模式図である。
付きエンジンにおける排気タービンの可変ノズルの動作
を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのターボチャージャ
付きエンジンにおける動作を説明するためのフローチャ
ートである。
付きエンジンにおける動作を説明するためのフローチャ
ートである。
【図５】本発明の一実施形態としてのターボチャージャ
付きエンジンにおける作動特性を説明するための図であ
る。
付きエンジンにおける作動特性を説明するための図であ
る。
【図６】従来のターボチャージャ付きエンジンの全体構
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
【図７】従来のターボチャージャ付きエンジンの作動特
性を説明する図である。
性を説明する図である。
【図８】従来のターボチャージャ付きエンジンの作動特
性を説明する図である。
性を説明する図である。
１ エンジン ２ ターボチャージャ ３ 排気系（又は排気通路） ３Ａ タービンハウジング ４ 吸気系（又は吸気通路） ４Ａ コンプレッサハウジング ５ 排気絞り手段 ６ 吸気絞り手段 ７ 制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ） ８ 発電機 ２１ 排気タービン ２１ａ タービンブレード ２２ 吸気コンプレッサ ２３ タービンシャフト ５１，６１ 可変ノズル ５１ａ ノズル本体 ５２ 排気タービン用アクチュエータ ５３ 軸部材 ５４ 係合部材 ５４ａ 溝部 ５５ アクチュエータリング ５５ａ ピン部材 ６５ 吸気コンプレッサ用アクチュエータ ８１ 負荷制御装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０２ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０２Ｇ 37/00 ３０１Ｆ
Claims (5)
- 【請求項１】 エンジンの排気系に配設された排気ター
ビンと、 該エンジンの吸気系に配設され該排気タービンの回転力
により駆動される吸気コンプレッサと、 該排気タービンより上流側の排気系に配設され該排気タ
ービンに供給される排気速度を制御する排気絞り手段
と、 該吸気コンプレッサより上流側の吸気系に配設され該吸
気コンプレッサにより圧縮される吸気を制御する吸気絞
り手段と、 該吸気コンプレッサに接続され該排気タービンの回転力
により発電を行なう発電機と、 該排気タービンの回転効率及び該吸気コンプレッサの過
給効率がともに高効率となるように該エンジンの運転状
態に応じて該排気絞り手段及び該吸気絞り手段の絞り度
合いを制御する制御手段と、をそなえていることを特徴
とする、ターボチャージャ付きエンジン。 - 【請求項２】 該制御手段により、該エンジンの運転状
態が加速状態であると判定された場合は、該排気絞り手
段が絞った状態に制御され、且つ該吸気絞り手段が開い
た状態に制御されることを特徴とする、請求項１記載の
ターボチャージャ付きエンジン。 - 【請求項３】 該制御手段により、該エンジンの運転状
態が減速状態であると判定された場合は、該排気絞り手
段及び上記吸気絞り手段がともに絞られた状態に制御さ
れることを特徴とする、請求項１又は２記載のターボチ
ャージャ付きエンジン。 - 【請求項４】 上記制御手段により、該排気タービンの
回転力の方が該吸気コンプレッサの必要駆動力よりも上
回ると判定されると、該排気タービンの余剰動力により
該発電機を駆動するように構成されていることを特徴と
する、請求項１〜３のいずれかに記載のターボチャージ
ャ付きエンジン。 - 【請求項５】 エンジンの排気系に配設された排気ター
ビンと、 該エンジンの吸気系に配設され該排気タービンの回転力
により駆動される吸気コンプレッサと、 該吸気コンプレッサより上流側の吸気系に配設され該吸
気コンプレッサにより圧縮される吸気を制御する吸気絞
り手段と、 該吸気コンプレッサに接続され該排気タービンの回転力
により発電を行なう発電機と、 エンジンが高速運転且つ高負荷運転のとき該吸気絞り手
段の絞り度合いを最も絞り側にするとともに、該発電機
を駆動する制御手段とをそなえていることを特徴とす
る、ターボチャージャ付きエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08152143A JP3127829B2 (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | ターボチャージャ付きエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08152143A JP3127829B2 (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | ターボチャージャ付きエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09329032A true JPH09329032A (ja) | 1997-12-22 |
| JP3127829B2 JP3127829B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
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