JPS58501189A - 過給動作内燃機関の過給圧制御装置 - 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】 過給動作内燃機関の過給圧制御装置 従来技術 乗用車及びトラックにおける種々の利用例力）ら過給圧を所定の最高値に制限す ることが知られている。これは、例えばタービンに設けられた圧力調節器あるい はタービンの吸気断面を可変にすることにより、すなわち、一般的（−排気ガス （二対して有効な排気タービンの流量断面を変化させる装置（−よって行なわれ ている。その場合重要なことは、従来の装置では過給圧を変化させる情報として 、単（１過給圧だけカミ用１．ｚられていることである。

さらに、オツトー機関では過給圧をエンジンにノッキングが発生した場合、それ に従って変化させる方法が知られてし）る。

ディーゼルエンジンが過給される場合、一般的（二できるだけ大きな過給圧が得 られるように努力され、その場合、燃焼圧から許容される限界値まで達すること かしばしば発生する。

しかし、特（二部公魚荷時では酸化窒素、煤煙ならびＣ二燃焼されなかった炭化 水素（ＨＣ）のような有害物質の排出カー増大さ本発明の利点 本発明（＝よる過給動作内燃機関の過給圧制御装置で＆ま、内燃機関の各駆動点 （二おいて最適の妥協カーなされてお０、従つ（２）　特表昭５８−５０１１背 ９（２）て欠点を同時に我慢することなく、ターボ過給域の利点を十分に発揮さ せることができるという利点が得られる。

本発明の他の利点ならびに好ましい実施例は以下に述べる実施例の説明と組み合 わせて明らかになる。

図面 本発明の実施例が各図に図示されており、ｊン、下（二詳細に説明される。第１ 図は過給エンジンの負荷及び回転数（−関係した過給圧を示Ｔ％性図、第２図は 過給圧を制御する本発明装置の実施例を示すブロック回路図、第３因及び第４図 はバイパス調節装置の２つの可能性を示し、第５因及び第６図は空気側の過給圧 制御の２つの実施例を示す。

実施例の説明 各実施例は自己点火式内燃機関の過給圧制御に関する。このような機関では過給 圧は所定の特性曲線群（−よって制御され、その場合、特性曲線の変数として負 荷なうびにエンジン回転数が、また出力値として過給圧あるいはストローク当た りの空気流量ないし空気量が用いられる。第１図にはこのような特性曲線が図示 されている。回転数が高（なると、過給圧が減少することが理解され、これは明 らかに最高値制限の原理と離反するものである。この特性曲縁を介して内燃機関 の各動作点に対して実験によりめろ才ｔた圧力値が決められ、その場合、谷値は 出力、排気ガス組成、煤煙等の種々の観点を考慮した妥協点を不している。

第２図には特性曲線を介して目標値をめる過給圧制御器（３） のブロック回路図が区丁されている。過給装置が１０で図示されており、また、 バイパス路１２を備えたタービン１１が概略図示されている。このバイパス路の 流入開口は、弁１３により制曲Ｊされる。制御器ならびに調節装置（機械的、空 圧的、′電気的調節装置）が符号１５で図示されており、その場合、１４体的な 調節装置では入力１６を介して最終的に弁１３を作動させるサーボ力が供給され る。′電気的な制御入力には符号１７が付されている。その前段には目標値と実 際値の比較回路１８が接続されている。目標値は対応するセンサ１９゜２０から の負荷ならび（１回転数信号に基づき特性信号発生器２１において形成される。

この信号発生器２１には補正回路２２が接続され、この補正回路２２は気圧高さ 、排気ガス温度、空気温度あるいは加速度に関する信号のような補正量を受ける 制御入力２３を有する。実際値として圧力センサ２５からの圧力信号が目標値と 実際値の比較回路１８に入力される。この圧力セ／ｆ２５の後には信号整形回路 ２６が接続される。通常、過給圧と供給された行程当たりの空気量の間には所定 の関係が存在するので、圧力センサの代わりに空気量センサないしは空気流量セ ンサを用いることも可能である。

原理的（二は負荷センサ１９からの負荷信号としてディーゼル内燃機関でちょう ど噴射された燃料の量を示すことが可能な全ての量が可能である。例示すると、 噴射弁の噴射期間、制砥ロンドの位置、噴射ポンプの調節レバーの位置、得られ た回転トルクなどが揚けられる。

（４） 特性信号発生器２１からは所定の駆動状態に属する過給圧がめられる。その場合 、好ましくは過給圧の絶対値が記憶されている。もちろん、ｆｊｌＪ用例に従い 、過剰圧ないしは不足圧を格納することも可能である。

特性信号発生器２１自体は、好ましくは電子的なものであり、例えはデジタルメ モ！Ｊ　（ＦＲＯＭ）が用いられる。その特性値の処理は同様に電子的な方法で 行なわれるが、ある利用例に対しては例えばスペースカムを備えた純粋に機械的 な装置もオＵ用することができる。

３次元特性信号発生器２１によっては内燃機関の全ての入力量を考慮することが できないので、第２図に図示したよう（１特性信号発生器の後（二さらに補正回 路２２が接続される。

このブロックにおいて特性値をさらに処理して、例えば、（ａ）　気圧高さく二 従い他の過給圧に調節したり、（ｂ）　過給圧を制御して排気ガス温度が所定値 を超えないようにしたり、 （Ｃ）　加速時短時間の間過給圧をより高くして駆動するか、ないしはバイパス 等のターボ過給機に影響を与える装置を短時間制御して最大可能な加速が得られ るようにすることもできる。

このように補正された過給圧の目標値は、続いて目標値と実際値の比較回路１８ に供給され、そこで実際に存在する過給圧との制御差が形成される。

続く制御器１５により、調節装置と共にバイパス開口部を（５） 流れる排気ガスの通過断面積が変化され、これは目標値と実際値が一致するまで 継続される。

内燃機関の種類ならびに応用例に従い、制御器にＰ、ＤあるいはＩ特性を与える ことが好ましく、その場合、もちろんそれらを組み合わせることも可能である。

第３図（二はバイパス弁１３を変化させる調節装置の実施例が図示されており、 その場合、サーボ圧として制御可能な圧力調節器を介してダイヤフラム式調節装 置３１に作用を与える圧力媒体が用いられる。その場合、調節装置３１のダイヤ フラム３２はばね３３により付勢されており、圧力調節器３゜を調節することに よりバイパス弁１３の開閉を調節することができる。圧力媒体として、例えば自 動車（トラック）の圧縮空気ブレーキ装置からの圧縮空気が用いられる。圧力調 節器３〇七れ自体は公知のものであり、種々の形で知られてい動することにより バイパス弁１３を制御する他の実施例が図示されている。この場合、電磁弁３５ はパルスの長さを変調された駆動信号を受ける。このような駆動信号は目標値と 実際値の偏差に関係しており、そのような信号を発生させることは当業者にはな んら問題ではない。

タービンの有効排ガス流量断面を所与の特性値に従って上述したように過給圧な いし空気流量を制御する場合、過給圧（６）　衿表昭５８−５０１１８９（３） 減少し、タービンが変化しない場合にはターボ過給機の回転数が減少するという 結果になる。その後、突然加速する場合、まずターボ過給機を加速し、過給圧を 形成して煤煙を防止するようにしなければならない。

ターボ過給機を常に可能な限り大きな回転数に保持し、必要時（加速）できるだ け早く過給圧を得、それによってシリンダの空気充填量を高めるようにすること が好ましい。

これは、−上述したように排気ガス断面を制御するのではなく、吸気管からの空 気を吐き出すようにすることによって行なわれる。この例が第５図及び第６図に 図示されている。調節装置４０が過給圧（あるいは空気流量）の特性値に従って 駆動され、余分な空気が吐き出され、所望の過給圧が調節される。第５図の実施 例の場合、吐き出された空気はタービンの前で再び排気ガス流に合流される。圧 縮側では圧力が制限されること（二より、あまり仕事をしな（てもよ（なるので 、過給回転数が上昇する。ガス流の一部をバイパス４１を経てタービンをバイパ スさせることによりターボ過給機の回転数を制限することがターボ過給機の損傷 に対する保護手段として必要である。従って、バイパス４１を駆動するために、 好ましくは制御器４２において過給回転数ｎ２が処理される。

過給回転数があまり高すぎるとバイパスが開放され、それにより過給回転数が危 険でない量（ＰあるいはＰＩ制御器）に制限される。過給回転数に代え、バイパ ス４１を駆動するのに排気ガスの背圧にＰａを用い、排気ガスの背圧が太きくな （７） り過ぎた場合（二はバイパス４１（あるいはその他タービンの流量断面を定める 、例えば「可変流タービン」のような機構）を開放し、背圧を制限するようにす ることもできる。

もちろん、個々の調節装置４０．４１を補正量により変化させることもでき、特 （二加速する場合、各調節装置を閉じたりあるいは強く絞るようにすることがで きる。

第６図には同様に吐き出された空気がタービンの後で合流される他の実施例が図 示されており、この場合、他の制御機構は同じものが用いられる。

第６図に図示した装置は、タービン入口における排気ガス温度の変動が第５図に 図示したものよりも少なく、さらにより大きな制御領域（吸、気管圧ｉ大気圧ま で）が可能であると数が少すくするという弱点がある。

空気吐き出し制御の場合！碍よ、第２図〜第４図に図示した排気ガスをバイパス させる方法に比較してターボ過給機の回転数が高く作付され、従って刀口速のよ うに負荷が変化した場合、高い過給圧を素早く得ることができるという利点があ る。

」二連した全ての実施例において重要なことは負荷ならびに回転数に関係させて 過給圧に対し任意（二上昇し、あるいは下降し、あるいは一定の特性を自由に与 えることにより、特にエンジン回転数が太さな領域で（はぼ定格エンジン回転数 の半分の回ＩＩ”ｌｘ数から）有害物質の放出を減少させることが可能なことで ある。その場合、それぞれ調節すべき過給圧あるい（８） は七れに対応した空気量は特性値としてあらかじめ定めることができる。それに よってエンジンの各動作点において有害物質の放出が少なく、節約できる運転を 行なうための最適の条件が得られる。同時に、回転数が大きい場合の燃焼ピーク 圧の減少に基づく内燃機関の過重が減少される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）動作特性量に応じて過給動作内燃機関の過給圧を制御する装置において、 過給圧の目標値を少なくとも負荷と回転数の値に従って調節可能なようにしたこ とを特徴とする過給動作内燃機関の過給圧制御装置。 （２）１」標値を特性イ荷号発生器（２１）から読み出すことができるようにし た特許請求の範囲第１項に記載の過給動作内燃機関の過給圧制御装置。 （３）負荷ならびに回転数に関係した目標値を動作特性量に従って補正可能なよ うにした特許請求の範囲第２項に記載の過給動作内燃機関の過給圧制御装置。 （４）　補正量として気圧高さ。排気ガスあるいは空気温度、加速度あるいはそ れらの組み合わせを用いるようにした特許請求の範囲第３項に記載の過給動作内 燃機関の過給圧制御装置。 （５）過給圧を調節するようにした特許請求の範囲第１項がら第４項までのいず れか１項に記載の過給動作内燃機関の過給圧制御装置。 （６）過給圧制御をばね付勢されたダイヤフラム式調節装置（３１）ヲ用いてバ イパス路（１２）において行なうようにした特許請求の範囲第１項から第５項ま でのいずれか１項に記載の過給動作内燃機関の過給圧制御装置。 （カ　ダイヤフラム式調節装置（３１）を圧力媒体を用い圧力調節器（３０）あ るいは電磁駆動弁（３５）　ｉ二より駆動するように（２） した特許請求の範囲第６項に記載の過給動作内燃機関の過給ングモータ、リニア ソレノイドあるいは液圧調節器により変化させることができるようにした特許請 求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項に記載の過給動作内燃機関の過給 圧制御装置。 （９）内燃機関の過給圧側と排気ガス管の結合をタービンの上流あるいは下流で 制御できるようにした特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記 載の過給動作内燃機関の過給圧制御装置。 α０）動作特性量に関係して制御されるバイパス路をタービン（二対して設ける ようにした特許請求の範囲第９項（二記載の過給動作内燃機関の過給圧制御装置 。 ａυ　動作特性量として過給機回転数あるいは排気ガス圧あるいは七の両方を処 理するよう（−した特許請求の範囲第１゜項に記載の過給動作内燃機関の過給圧 制御装置。 （１２＋　動作特性量に関係して過給動作内燃機関の過給圧を制御する装置（二 おいて内燃機関の吸気管に空気量測定器を設け、負荷および回転数に基づく特性 値に対応した空気量が得られるように過給タービンを制御するようにしたことを 特徴とする過給動作内燃機関の過給圧制御装置。 （１）