JPS59141724A

JPS59141724A - タ−ボ過給機付エンジンの潤滑装置

Info

Publication number: JPS59141724A
Application number: JP1673783A
Authority: JP
Inventors: Misao Fujimoto; 藤本　操; Mitsuo Hitomi; 光夫人見; Yasuyuki Morita; 泰之森田; Hirobumi Nishimura; 博文西村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1983-02-02
Filing date: 1983-02-02
Publication date: 1984-08-14
Also published as: JPH0415372B2

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、エンジンの排気が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プロアとか
らなるターボ過給機を少なくとも一つ備えすこターボ過
給機付エンジン、特Ｉこターボ過給機の潤滑構造に関す
るものである。

従来上り、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いる。

ところでエンジンに付設するターボ過給機は、過給時に
は１０−２０Ｘ１（’１’　ｒ、ｐ、ｍ、とイッた超高
速で駆動されるため、タービンとブロアとを連結する回
転軸に対する潤滑はきわめて重要であり、通常は、オイ
ルポンプによって供給されるエンジンの潤滑油の一部を
上記回転軸の軸受部に供給してその潤滑を図っている（
実開昭５７−１３２０３２号公報参照）。

一方、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上させた
いという要求があり、単一のターボ過給機によって」１
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るため、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５６−１５
９６２６号公報、特開昭５０−１１８１１７号公報参照
）。

即ち、上記実開昭５６−１５９６２６号公報には、エン
ジンの低速域に良好な効率を有する低速用ターボ過給機
と、高速域に良好な効率を有する高速用ターボ過給機と
を並設し、エンジンの運転状態に応じて、低速用、高速
用のターボ過給機を切換えて使用するようにしたものが
、また、上記特開昭５０−１１８１１７号公報には、基
本的には等価な１次、２次ターボ過給量の少ないエンジンの低速運転時には１次ターボ過給機
のみを使用し、吸気量が増大するエンシ゛ンの高速運転
時には、１次，２次両方のターボ過給機を使用するよう
にしたものが提案されている。

かかる複数個のターボ過給機を並設したエンジンでは、
例えば、前者のものについて言えば、エンジンの低速時
には高速用ターボ過給機が、高速時には低速用ターボ過
給機が夫々停止され、また後者のものについて言えば、
エンジンの低速時には２次ターボ過給エンジンの特定運転域において一部のターボ過給機が停
止されることとなる。

」１記したように、エンジンの特定運転域で一部のター
ボ過給機が停止される、即ち、排気ガスによるタービン
の駆動が行なわれない場合には、当然のことながら、タ
ービンおよびブロアの内圧は大電圧にまで低下し、オイ
ルポンプにより回転、軸の軸受に供給される潤滑油の圧
力より大幅に低下してしまう。その結果、ターボ過給機
の駆動時には良好に保たれていた回転軸軸受部の内外の
圧力バランスがくずれ、潤滑油の一部が軸受部からター
ビン側、ブロア側に洩れ出し、潤滑油が浪費されること
となるうえ、タービンやフロアを汚染するといった問題
を惹起する。

上記のターボ過給機の軸受潤滑部からの油洩れは、典型
的には、上記した如く、特定運転域で停止されるターボ
過給機について問題となるが、本質的には回転軸軸受部
の油圧とタービンやブロアの内圧との圧力差が軸受シー
ル部のシール能力を越・えるほどに増大したときに発生
するものである。

したがって、ターボ過給機個々について考えると、ター
ボ過給機の回転数が低下して実際に過給を行なっていな
い状態では、タービンやブロアの内圧も低下して上記油
洩れを生ずるおそれがある。

本発明は、かがる問題に鑑みてなされたものであって、
ターボ過給機の回転を監視しておき、ターボ過給機の回
転数が設定値以下に低下したときには、これに呼応して
ターボ過給機の回転軸に供給する潤滑油量を制限して、
回転軸軸受部における潤滑油の圧力を低下させてタービ
ンおよびフロアの内圧との圧力バランスを保って、潤滑
油の洩出を防止することを基本的な目的としている。

以下、図示の実施例に基づいて本発明をより具体的に説
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はエンジン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のエフ
７０−センサ４下流とスロントル弁７の上流との間で並
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８
ａ。

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８ｂ．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。

なお、」１記各回転紬８ｃ，９ｃは、それ自体公知の構
造を有する各一対の軸受８ｄ，８ｄ，９ｄ，９ｄによっ
て軸受されており、オイルジャケラ）８ｅ．９ｅに供給
される潤滑油によって潤滑される。

−上記低速用ターボ過給ｆｉ８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１の低速運転時において、第１分岐排気通路１（
）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１２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１。

を流下する排気〃スによってタービン８ｂが駆動される
と、タービン８ｂの回転に連動するプロア８ａで吸気を
昇圧して、エンン゛ン１の低速時における過給を行なう
。

一方、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
ジン１の高速運転時において、上記排気切換弁１２およ
び第１Ｉ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を閉じる一方、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〃スによってタ
ービン９ｂが駆動され、こ枕に連動するブロア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、低速用ターボ過給機８に
代って過給を行なう。

また、１４は前記エア７０−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」二記排気、
吸気切換弁１２．１３に対して夫々設けた電磁作動の７
クチユエータ１６．１７の切換を制御する第１制御回路
１４Ａと、後述するように低速用、高連用ターボ過給Ｆ
Ｉｓ、８．９の回転軸８ｃ、９ｃに供給する潤滑油を制
御する第２制＠回路１４Ｂとを備えた制御回路である。

第２図に示すように、第１制御回路１４Ａは、噴射パル
ス発生回路１８によりエア７０−センサ４によって検出
される吸％量に応じて決まる開弁時間の間燃料噴射弁１
５を開作動する一方、比較回路１９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７クチユエ
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は潤滑油の循環供給源であ
るオイルパン、２２はエンジン１の出力軸（図示せず）
により駆動されるオイルポンプ、２３はオイルポンプ２
２から吐出される潤滑油を低速用、高速用ターボ過給機
８．９の回転軸８ｃ。

９ｃに供給するための潤滑油供給路で、該潤滑油供給路
２３は途中で、低速用ターボ過給機８のオイルジャケラ
）８ｅに通ずる低速用潤滑油供給路２４と、高速用ター
ボ過給機９のオイルジャケット９ｅに通ずる高速用潤滑
油供給路２５とに二叉に分岐している。そして、これら
低速用、高速用潤滑油供給路２４．２５には、夫々、低
速用、高速用ソレノイド弁２６．２７を介設する。

上記低速用、高速用ソレノイド弁２６．２７は、低速用
、高速用ターボ過給機８，９の駆動状態に応じて個々に
制御するため、各ブロア８ａ、９ａには、その回転をピ
ックアップする低速用、高速用回転センサ２８．２９を
夫々設置する。

これらの低速用、高速用回転センサ２８．２９の各出力
は、Ｗ４２図に示すように、制御回路１４の第２制御回
路３４Ｂに入力する。この第２制御回路１４Ｂは、低速
用、高速用回転センサ２８゜２９によって検出される低
連用、高速用ターボ過給＠８．９の各回転数を予め設定
した設定値と比較する第１．第２比較回路３０．３１と
、第１゜第２比較回路３０．３１の各出力側に接続され
、回転数が設定値を越えて増大して第１．第２比較回路
３０．３１の出力が立上ると、これを増幅して低速用、
高速用ソレノイド弁２６．２７を開作動する第１．第２
増幅回路３２．３３とからなる。

−上記設定値は、ターボ過給機８．９が実質的に過給に
関与しないとみなすことのできる回転数、換言すれば、
低速用、高速用ターボ過給ｆｉ８．９の軸受部８ｄ、８
ｄ、９ｄ、９ｄからタービン８ｂ、９ｂやブロア８ａ、
９ａへのオイル洩れが生しうる回転数に設定する。上記
第２制御回路１４Ｂでは、低速用、高速用ソレフイド弁
２６．２７を個別に制御する゛ようにしているので、上
記設定値は第１．第２比較回路３１）、３１に対して個
別に設定してもよい。

また、第１．第２比較回路３０．３１と低速用。

高速用ソレノイド弁２６．２７との関係は、低速用、高
速用ソレノイド弁２６．２７がノーマルクローズ′、ノ
ーマルオープンのいずれかに応して、要するに、低速用
、高速用ターボ過給機８，９の回転数が設定値以下に低
下したときに、潤滑油の供給をカットすることがで外る
構成とすればよい４次に、第１実施例の作用を説明する
。

エアフローセンサ４によって検出される吸気量が設定値
に達する以前にあっては、第１制御回路１４Ａの比較回
路１９は出力を生ぜす、排気、吸気切換弁１２．１３は
夫々第２分岐排気通′路１１第２分岐吸気通路６を閉じ
ており、スロットル弁７が全開されると、これに見合っ
て増加する排気ガスの全量が第１分岐排気通路１０を流
下して低速用ターボ過給機８のタービン８ｂを高速駆動
する。このため、低速用ターボ過給機８が過給を開始し
、と同時にその回転数が設定値を越えると、第２制御回
路１４Ｂの第１比較回路３０の出力が立上り、第１増幅
回路３２を介して低速用ソレノイド弁２６を開作動する
。このため、潤滑油は低速用潤滑油供給路２４から低速
用ターボ過給機８のオイルジャケラ）８ｅに供給され、
その回転軸８ｃは、オイル洩れを生ずることなく、良好
に潤滑される。

この段階で、高速用ターボ過給機９は駆動されておらず
、高速用ターボ過給機９の回転センサ２９の出力は実質
的に零であるから、高速用ソレノイド弁２７は閉じられ
たままであり、オイルノヤケッ）９ｅに高圧の潤滑油が
供給されることはなく、高速用ターボ過給機９において
オイル洩れを生ずることはない。

一方、吸気量が設定値以上に増加するエンジン１の高速
運転時には、第１制御回路１４Ａの比較回路１９の出力
が立上って、増幅回路２０を介して、アクチュエータ１
６．１７が作動され、排気切換弁１２が第１分岐排気通
路１０を閉じ、第２分岐排気通路１１を開くとともに、
吸気切換弁１３が第１分岐吸気通路５を閉じて第２分岐
吸気通路６を開き、低速用ターボ過給機８が停止され、
それに代って高速用ターボ過給機９の駆動が開始される
。

排気切換弁１２が切換えられ、スロットル弁７が全開さ
れると、排気ブスの全量が第２分岐排気通路１１を流下
して、この通路１１に介設したタービン９ｂが高速駆動
されることとなって、高速用ターボ過給機９の回転セン
サ２９の出力が立上って設定値を越え、第２比較回路３
１が動作し、第２増幅回路３３を介してそれまで閉じら
れていた高速用ツレ／イド弁２７を開作動する。一方、
低速用ターボ過給機８のタービン８１）は、排気ガスの
切換えによって急激に減速され、回転センサ２８の出力
が立下り、低速用ソレフイド弁２６は、回転数が設定値
以下に低下した時点で閉作動される。

その結果、低速用ターボ過給機８の回転軸８ｃに対する
潤滑油の供給は停止されて、潤滑油のタービン８ｂ、ブ
Ｄ７８ａへの洩れが防止される一方、高速用ターボ過給
８！９のオイルジャケラ）９ｅには高速用潤滑油供給路
２５がら潤滑油が供給され、回転軸９ｃは良好に潤滑さ
れることとなる。

なお、第１図において、３４は第１．第２分岐排気通路
１’０．１１の分岐部３ａとエンシ゛ンｌの開の上流側
排気通路３ｕがら、低速用、高速用ターボ過給ｆｉ８．
９のタービン８ｂ、９ｂの両方をバイパスして下流側排
気通路３ｄに通ずる排気バイパス通路、３５は排気バイ
パス通路３４の途中に設けた弁座３６を開閉する過給圧
制御弁、３７は過給圧制御弁３５をａラド３フｇを介し
てダイヤフラム３７ｂに支持した過給圧制御弁３５の制
御用ダイヤプラム装置、３８は制御用ダイヤフラム装置
３７の正圧室３７ｃに、第１．第２分岐吸気通路５，６
の合流部２ａ下流の下流側吸気通路２ｄの過給圧を導入
する過給圧導入通路である。この制御用グイヤ７ラム装
置３７のダイヤフラム３７ｂによって正圧室３７ｃとは
仕切られたいま−っの室３７ｄは大気開放孔３７ｅ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３７ｄ内ニは、コイルスプリング３７１を縮装し、こ
のフィルスプリング３７ｆ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、基本的にはエンジン１の信頼性を考
Ｊｔ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＄１１８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、」−配板高過給圧に達すると、制御
用グイヤ７ラム装置３７の一正圧室３７ｃに導入される
過給圧がコイルスプリング３７ｆの設定荷重を上廻って
、ダイヤフラム３７１）が変位され、過給圧制御弁３５
か開作動される結果、排気バイパス通路３４を一連に連
通する。このため、排気の一部は排気バイパス通路３４
によって下流側排気通路３ｄにバイパスされ、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、エンジン１に供給される過給気は、最高過給
圧以下に維持され、エンジン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。

〈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Ｉ！３９．４０を並設し、吸気量が少ない
エンジン１の低速運転時には、１次ターボ過給機３９を
用い、吸気量が増大するエンジン１の高速運転時には、
１次、２次ターボ過給磯３９．４０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付エン
ジンに本発明を適用したものである。

このため、２次ターボ過給磯４０のブロア４０ａを介設
した第２分岐吸気通路６のブロア下流には、逆止弁４１
を介設する一方、２次ターボ過給Ｉ！４０のタービン４
０ｂを介設した第２分岐排気通路１１のタービン−に流
には、排気制御弁４２を設けて２次ターボ過給磯４０の
作動制御を行なう。

即ち、制御回路１４の第１制御回路１４Ａは、第４図−
二示すように、エア７０−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きには、比
較回路１９が増幅回路２０を介して、排気制御弁４２に
対して設けたアクチュエータ４３を作動して排気制御弁
４２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が開かれると、この通路３１を流
下する排気ガスによって、タービン４０ｂが駆動され、
２次ターボ過給磯４０が過給を開始する。２次ターボ過
給磯４０の駆動が開始されると、逆止弁４１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
Ｉ）下流の下流側吸気通路２ｄからは１次ターボ過給磯
３９によって供給される過給気と、２次ターボ過給磯４
０によって供給される過給気の両方がエンン゛ン１に供
給される。

この第２実施例においても、潤滑油の制御方式は第１実
施例のものと実質的に同じである。

即ち、エンジン１の低速運転時１こおいて、１次ターボ
過給［３９が過給を開始する程度にまで増速されると、
１次ターボ過給磯３９に対して設置した回転センサ４４
が働いて、第４図に示す第２制御回路１４Ｂの第１比較
回路３（）が、第１増幅回路３２を介して、１次用潤滑
油供給路２４゛に介設した１次用ソレノイド弁４６を開
作動して１次ターボ過給機３９の軸受３９ｄ、　３９ｄ
に軸支された回転軸３９ｃにオイルジャケラ）３９ｅを
介して潤滑油を供給して必要な潤滑を行なう。

°一方、１次ターボ過給Ｗｊ、３９に加えて２次ターボ
過給磯４０が過給を行なうエンジン１の高速運転時には
、２次ターボ過給ｆｉ４０に対して設置した回転センサ
４５がブロア４０ａの高回転を検出し、第２比較回路３
１を動作させ、第２増幅回路３３を介して２次用ソレフ
イド弁４７を開作動し、２次用潤滑油供給路２５゛から
２次ターボ過給磯４０のオイルノヤケッ）４０ｅにも潤
滑油を供給して、２次ターボ過給磯４０の軸受４０ｄ、
４０ｄに軸支された回転軸４（ｌｃを良好に潤滑するの
である。

以」二の第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もしくは対応する番号を付し
て重複した説明を省略する。

なお、−ｈ記第１．第２寅施例では、潤滑油の供給を制
御するツレ／イド弁２６．２７，４６．４７をオン、オ
フ式の開閉弁としたが、ターボ過給機の不使用時油洩れ
を生ヒないように潤滑油量を減少させるような流量制御
弁を用いてもよいことはいうまでもない。

また、上記ＩＬ第２実施例では、複数個のり−ボ過給機
を並設したターボ過給機付エンノンについて説明したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、単一のター
ボ過給機を備えた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、ター
ボ過給機の低回転時に軸受がら吸気通路や排気通路へ潤
滑油が洩れるのを確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すエンジン系統説明図
、第２図は第１図の制御回路のブロンク説明図、第３図
は本発明の第２実施例を示すエンジン系統説明図、第４
図は第２図と同様の制御回路のブロック図で、ある。１　・・・エンジン２・・・吸気通路５．６・・・第１．第２分岐吸気通路３・・・排気通路ｉｏ、　ｎ・・・第１．処２分岐排気通路８．９・・・
低速用、高速用ターボ過給機８ａ、　９ａ−７ｏア、８
ｂ、　９ｂ・、タービン、８ｃ、　９ｃ・・・回転軸、
８ｄ、　９ｄ・・・軸受１４・・・制御回路２２・・・オイルポンプ２３・・・潤滑油供給路２４．２４’・・・低速用、１次用潤滑油供給路２５．
２５’・・・高速用、２次用潤滑油供給路２６、２７・
・・低速用、高速用ソレフイド弁２８、２９・・・回転
センサ３（１，３１・・・比較回路３９、４０・・１次、２次ターボ過給磯４４、４５・・
・回転センサ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　エンノ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フロアとから
なるターボ過給機を少なくとも一つ備え、上記ターボ過
給機の回転軸に潤滑油を供給するようにしたターボ過給
機付エンジンの潤滑装置において、上記ターボ過給機の回転を検出する回転検出装置を設け
るとともに、回転検出装置によってターボ過給機の回転
数が設定値以下に低下したことが検出されるとターボ過
給機の回転軸に供給する潤滑油量を制限する潤滑油制御
装置を設けたことを特徴とするターボ過給機付エンジン
の潤滑装置。