JPS59134327A - タ−ボ過給機付エンジンの過給圧制御装置 - 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】 本発明は、エンジンの排気ガスにより駆動されるタービ
ンと、該タービンに回転軸により連結されたブロアとか
らなるターボ過給機を複数個備え、上記各タービンおよ
びブロアをエンジンの排気通路および吸気通路に夫々並
列配設してなるターボ過給機付エンジンに関するもので
ある。

従来より、ターボ過給機を用いて吸気を昇圧して充填効
率を向上させることにより、エンジンの出力性能の向上
を図る技術思想はよく知られており、現今では、エンジ
ンの高速運転時のみならず、低速運転時においても過給
によって出力性能を向］ニさせたいという要求がある。

ところで、単一のターボ過給機によって上記の要求を満
足することは、ターボ過給機の効率という面から実際上
きわめて困難であり、複数個のターボ過給機を並設する
ことによって、かかる要求に対処しようとする技術思想
が提案されている（実開昭５６−１５９６２６号公報、
特開昭５（）−１１８１１７号公報参照）。

また、ターボ過給機は、エンジン回転数の増大にほぼ比
例して過給圧も上昇する特性を有するが、過給圧をむや
みに増大することはエンノンの信頼性という面から好ま
しいものではなく、通常は、過給圧が所定値以上に上昇
しないように、その最高過給圧を制御する必要がある。

かかる最高過給圧の制御は、上記のように低速域、高速
域両方において過給を行なう場合においては、高速域の
みならず、低速域においても／ツキングの発生を防止す
るうえで必要となる。

しかして、上記のように複数個のターボ過給機を並設し
たエンジンでは、各ターボ過給機のタービンおよびブロ
アを夫々エンジンの排気通路および吸気通路に並列に配
置、接続しなければならず、吸、排気通路構造が複雑と
なるうえ、各ターボ過給機が配置される各吸気通路およ
び各排気通路において通路抵抗の差異があり、とりわけ
、」二記しｊこ如き低速用ターボ過給ｔｉおよび高速用
ターボ過給機を切換えて使用する型式のエンジンでは、
各ターボ過給機の作動領域が異なるといった問題がある
ため、過給圧の制御、とくに最高過給圧の制御も複雑化
し困難になるといった問題がある。即ち、単一のターボ
過給機を備えるエンジンの場合のように、ブロア下流に
過給圧を検出する圧力センサを単に設置した場合（市販
のものは、圧力センサがブロアの直下流に一体に組込ま
れている。）だけでは、各ターボ過給機の作動域が異な
った１）、作動域が異ならないとしても、個々のターボ
過給機の性能の相異や通路抵抗の相異等のため、実際に
エンジンに供給される過給圧の正確な最高過給圧の制御
信号を得ることが困難となり、有効な制御信号を得るた
めには、各ターボ過給機の過給圧の相関をとることが必
要となる等、制御が複雑化するといった不具合がある。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、
並列配設した複数個のターボ過給機の各ブロア下流の吸
気通路が合流する合流部とエンジンとの間の吸気通路に
おける過給圧を取出して、この過給圧が設定値に達する
と、その過給圧に応動して過給圧を設定値に等しい最高
過給圧に制限する最高過給圧制御装置を設け、単一の信
号源によって最高過給圧を有効かつ確実に制御すること
ができるターボ過給機付エンジンの過給圧制御装置を提
供せんとするものである。

以下、図示の実施例に基づいて本発明をより兵庫的に説
明する。

〈第１実施例〉 第１図において、１はエンジン、２はエンジン１の吸気
通路、３はエンジン１の排気通路、４はエンノン１の時
々刻々の吸気量を計量するため吸気通路２の最上流部に
介設したエア７０−センサ、５．６は吸気通路２のエア
７０−センサ４Ｔ流とスロットル弁７の」二部との間で
並列に形成した第１、第２分岐吸気通路、８，９は夫々
第１．第２分岐吸気通路５，６の途中に介設したブロア
８ａ、９ａを、排気通路３の途中を二叉に分岐して形成
した第１、第２分岐排気通路１０．１１に夫々介設した
タービン８１＋、９ｂに回転軸８ｃ、９ｃにより連結し
てなる低速用、高速用ターボ過給機である。

上記低速用ターボ過給機８は、エンジン１の低速域にお
いて良好な効率を有するターボ過給機であって、エンジ
ンの低速運転時において、第１分岐排気通路１０と第２
分岐排気通路１１との分岐部３ａに設けた排気切換弁１
２が第２分岐排気通路１１を閉じた状態で、第１分岐排
気通路１ｏを流下する排気ガスによってタービン８１〕
が駆動されると、タービン８ｂの回転に連動するブロア
８ａで吸気を昇圧して、エンジン１の低速時における過
給を行なう。

また、高速用ターボ過給機９は、エンノン１の高速域に
おいて良好な効率を有するターボ過給機であって、エン
ノン１の高速運転時において、上記排気切換弁１２およ
び第１．第２分岐吸気通路５．６の合流部２ａに設けた
吸気切換弁１３が、図に点線で示すように、第１分岐排
気通路１０および第１分岐吸気通路５を閉じる−・方、
第２分岐排気通路１１および第２分岐吸気通路６を開く
と、第２分岐排気通路１１を流下する排気ガスによって
タービン９ｂが駆動され、これに連動するブロア９ａで
吸気を昇圧し、第２分岐吸気通路６を介してエンジン１
に過給を行なう。換言すれば、エンジン１の高速運転時
には、高速用ターボ過給機９が、低速用ターボ過給ｆｉ
８に代って過給を行なう。

また、１４は前記エアフローセンサ４の出力信号を基本
人力信号として、吸気通路２のスロットル弁７の下流に
臨設した燃料噴射弁１５の開弁時間および上記排気、吸
気切換弁１２．１３に則して夫々設けた電磁作動のアク
チュエータ１６．１７の切換を制御する制御回路で、第
２図に示すように、噴射パルス発生回路１８によりエア
フローセンサ４によって検出される吸気量に応じて開弁
時間の間燃料噴射弁１５を開作動する一方、比較回路１
９において吸気量と設定値とを比較し、吸気量が設定値
に達していないエンジン１の低速時には、前記各アクチ
ュエータ１６．１７を不作動に保持し、設定値以上に達
すると、各アクチュエータ１６．１７を増幅回路２０を
介して作動して、各切換弁１２．１３を、第１図の実線
位置から点線位置に切換える。

再び、第１図において、２１は第１．第２分岐吸気通路
５，６の合流部２ａとエンジン１の間の下流側吸気通路
２ｄと、エア７０−センサ４下流の上流側吸気通路２ｕ
とを、第１．第２分岐吸気通路５，６をバイパスして連
通する吸気バイパス通路、２２は吸気バイパス通路２１
の途中に設けた弁座２３を開閉する過給圧制御弁、２４
は過給圧制御弁２２をロッド２４ａを年してダイヤフラ
ム２４ｂに支持した過給圧制御弁２２の制御用ダイヤフ
ラム装置、２５は制御用ダイヤフラム装置２４の正圧室
２４ｃに、下流側吸気通路２ｄの過給圧を導入する過給
圧導入通路である。この制御用ダイヤフラム装置２４の
ダイヤフラム２４１］によって正圧室２４ｃとは仕切ら
れたいま一つの室２４ｄは大気開放孔２４ｅによって大
気に連通された大気室として形成され、この大気室２４
ｄ内には、コイルスプリング２４Ｆを縮装し、このコイ
ルスプリング２４ｆの設定荷重を、制御目標である最高
過給圧に応じて設定する。

この最高過給圧は、前述した如く、基本的にはエンジン
１の信頼性を考慮して設定する。

上記の構成とすれば、エンジン１の低速運転時には低速
用ターボ過給機８によって、また高速運転時には高速用
ターボ過給機９によって、下流側吸気通路２ｄに生成さ
れる過給圧が、上記最高過給圧に達すると、制御用ダイ
ヤフラム装置２４の正圧室２４ｃに導入される過給圧が
コイルスプリング２４Ｆの設定荷重を上廻って、ダイヤ
フラム２４ｂが変位され、過給圧制御弁２２が開作動さ
れる結果、吸気バイパス通路２１を一連に連通する。こ
のため、過給気の一部は吸気バイパス通路２１によって
ほぼ大気圧である上流側吸気通路２ｕに還流され、下流
側吸気通路２ｄの過給圧を最高過給圧以下に低下させる
。したがって、エンノン１に供給される過給気は、最高
過給圧以下に維持され、エンシ゛ン１はその信頼性が損
なわれることなく、良好に運転され、過給による良好な
出力性能を示す。

即ち、第１実施例では、＠１．第２分岐吸気通路５．６
の合流部２ａとエンジン１との間の下流側吸気通路２ｄ
の過給圧を用いることにより、低速用、高速用ターボ過
給ｆｉ８．９をエンジン１の運転状態に応じて切換えて
使用する場合においても、何んらの制御の複雑化を伴な
うことなしに実際にエンジンに供給される過給気の正確
な最高過給圧の制御か行なえるのである。

なお、上記実施例では、最高過給圧の制御を吸気バイパ
ス通路２１を用いて行なったが、第１図に仮想線で示す
ように、排気バイパス通路２６を用いて最高過給圧の制
御を行なうようにしてもよ（１゜ 即ち、排気切換弁１２」１流の排気通路３と、各タービ
ン８ｂ、９ｂ下流の排気通路３（１０，１１，）とを連
通する排気バイパス通路２６の途中を開閉する過給圧制
御弁２７を設けるとともに、これを上記と同様の制御用
ダイヤフラム装置２８に支持し、この制御用ダイヤフラ
ム装置２８の正圧室に過給圧導入通路２９によって下流
側吸気通路２ｄの過給圧を導入することにより、過給圧
が予じめ設定した最高過給圧に達したときにタービン８
ｂ又は９ｂをバイパスさせて排気の一部を下流の排気通
路３に導と、排圧を低下させることにより、過給圧を制
御するようにしてもよい。

〈第２実施例〉 第３図に示す第２の実施例は、基本的に等価な１次、２
次ターボ過給 気量が少ないエンジン１の低速運転時には、１次ターボ
過給 シ゛ン１の高速運転時には、１次，２次ターボ過給３１
３０、３１の両方で増大した吸気量を分担して過給を行
なう型式のターボ過給機（＝１エンジンに本発明を適用
したもので゛ある。

このため、２次ターボ過給 を介設した第２分岐吸気通路６のフロア下流には、逆止
弁３２を介設する一方、２次ターボ過給のタービン３１
ｂを介設した第２分岐排気通路１１のタービン上流には
、排気制御弁３３を設けて２次ターボ過給 即ち、制御回路１４は、第４図にも示すように、エアフ
ローセンサ４の吸気量検出信号を設定値と比較し、吸気
量が設定値を越えたと外には、比較回路１９が増幅回路
２０を介して、排気制御弁３３に対して設けたアクチュ
エータ３４を作動して排気制御弁３３を開作動し、第２
分岐排気通路１１を開くようにしている。

第２分岐排気通路１１か開かれると、この通路１１を流
下する排気ガスによって、タービン３１ｂが駆動され、
２次ターボ過給機３１が過給を開始する。２次ターボ過
給槻３１の駆動が開始されると、逆止弁３２が開かれ、
第１，第２分岐吸気通路５．６が合流する合流部２ａよ
り下流の下流側吸気通路２ｄには１次ターボ過給 与えられる過給圧と、２次ターボ過給 て与えられる過給圧との合成圧が生成される。

したがって、エンジン１の低速運転時には、１次ターボ
過給ｆｆ１３０によって与えられる過給圧が、またエン
ジン１の高速運転時には、１次，２次ターボ過給ｔ１３
０，３１によって与えられる合成過給圧が、予しめ定め
た最高過給圧に達すると、制御用ダイヤフラム装置２４
か過給圧制御弁２２を開作動して吸気バイパス通路２１
を開通させ、過給圧を最高過給圧以下に制御することが
できる。

即ち、１次，２次ターボ過給［３０，３１を併用する型
式のターボ過給機付エンジンにおいて、単独使用時、併
用時の別なく一定の個所からの信号によって制御用ダイ
ヤフラム２，１が゛制１ｉｌＩされるため、第１，第２
分岐吸気通路５，６の通路抵抗および第１，第２分岐排
気通路１０．１１の通路抵抗に相違があっても、実際に
エンジン１に供給される過給気の最高過給圧を有効に、
カリ正確に制御することができる。

なお、第１図に示す第１実施例について説明したと同様
、この第２実施例においても、排気バイパス通路２６を
用いた最高過給圧制御を行なうようにしてもよい。

以上の第２実施例について、第１実施例と異なるところ
がないものには同一番号をイτ１して重複した説明を省
略する。

なお、本発明は、並列に配設した２つのターボ過給機の
両刀をエンジンの低速、高速に無関係に常時使用する型
式のターボ過給機イ声１エンジンにも適用しうろことは
いうまでもない。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、並列
に配設するターボ過給機の個々の特性や作動領域の相異
さらにはブロアＦ流の吸気通路抵抗の相異等に関係なし
に、エンノンに実際に供給される過給気の過給圧を取出
すようにしｊこから、常に精度の高い最高過給圧の制御
か行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すエンノン系統説明図
、第２図は第１図の制御回路のフロック説明図、第３図
は本発明の第２実施例を示すエンノン系統説明図、第４
図は第２図と同様の制御回路の）゛ロンク図で゛ある。 ］　・・・エンジン ２　・・・吸気通路 ５、６・・・第１，第２分岐吸気通路 ２ａ・・・合流部 ３　・・・排気通路 １０、　１１・・・第１，第２分岐排気通路８、９・・
・低速用，高速用ターボ過給機８ａ，　９ａ−ブロア、
８１＋，　９ｂ・・・タービン、８ｃ，　９ｃ・・・回
転軸 ２１・・・吸気バイパス通路 ２２・・・過給圧制御弁 ２４・・・制御用グイヤ７ラム装置 ２５・・・過給圧導入通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンシ゛ンの排気ガスにより駆動されるタービン
   と、該タービンに回転軸により連結されたブロアとから
   なるターボ過給機を複数個備え、上記各タービンおよび
   ブロアをエンジンの排気通路および吸気通路に夫々並列
   配設してなるターボ過給機イ；ｊエンジンにおいて、 上記各ブロア下流の吸気通路の合流部とエンノンとの開
   の吸気通路の過給圧に応動し、該過給圧が設定値以上の
   とき過給圧を低下させて最高過給圧を制限する最高過給
   圧制御装置を設けたことを特徴とするターボ過給機料エ
   ンジンの過給圧制御装置。