JPS59206615A - タ−ボチヤ−ジヤ−付エンジンの過給圧制御方法 - 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】 本発明はターボチャージャーを装着したエンジンの過給
圧の上限を運転者の希望する値に制御する方法に関する
ものである。

従来、モータースポーツの分野でのみ活用されていたタ
ーボチャージャーは、近年になっ゛て多くの一般市販車
のエンジンにも組込まれるようになった。このターボチ
ャージャーは、第１図に示すように、夕〜ビンＴとコン
プレッサＣのユニットＵ。

を同士を共軸一体に連結したもので、前記コンプレッサ
Ｃの出力側ＣＯをエンジンのインテークマニホールド■
に、前記タービンＴの入力側Ｔｉをエンジンのエキゾー
ストマニホールドＥにそれぞれ接続し、当該エンジンの
エキゾーストマニホールドＥから排出される排気ガスの
エネルギを用いてタービンユニットを及びそれと共軸一
体のコンプレッサユニットＵを高速回転させることによ
りコンプレッサＣの入力側Ｃｉから吸入される空気を圧
縮してインテークマニホールドエに供給し、利用流の排
気ガスはタービンＴの出力側ＴＯから排気管を通じて排
出するように構成されていて、これを装着したエンジン
（以下、ターボエンジンという）は前記タービンユニッ
トを及びコンプレッサユニットｕの回転数が増加すれば
、それに従ってインテークマニホールド■に供給される
空気の圧力、即ち過給圧も上昇して出力が増大するよう
になっているが、あまり過給圧を上げ過ぎると、タービ
ンがオーバーラン°してターボチャージャー自体が損傷
してしまうおそれがある。

そのため、一般には、前記タービンＴの入力側Ｔｉと出
力側ＴＯとの間に排気バイパスＢを設け、該排気バイパ
スＢ内の入力Ｔｉ側壁面に排気バイパスバルブＢｙを配
設すると共に、内部にダイヤフラムｄを有する過給圧検
出部りを前記コンプレッサＣの出力側ＣＯ内部に連通さ
せて取付け、前記排気バイパスバルブＢｖの作動と過給
圧検出部り内のダイヤフラムｄの作動とを制御ロッドＬ
を用いて関連付け、過給圧がある一定値以上に上昇した
場合には過給される空気によるダイヤフラムｄの動きを
制御ロッドＬにより排気バイパスバルブＢｙに伝えて該
バルブＢｙを開き、排気ガスの一部を前記排気バイパス
Ｂへ逃がすことにより、タービンユニッさせ、結果的に
過給圧を一定の上限値以下に低下させるよう構成した安
全機構を設けているが、この安全機構は、ターボエンジ
ンの稼動状態′とは無関係に、過給圧が予め設定された
一定値（以下、検出部の作動値という）以上に上昇さえ
すれば作動して過給圧を低下させてしまうので、過給圧
の制御が適当に行われない場合もあった。

即ち、ターボエンジンにとっては過給圧よりもむしろ過
給される空気の絶対量が重要であるが、気体は同じ圧力
の下でも温度等によりその絶対量が異なるため、前記安
全機構が作動する過給圧の値はある温度の下では充分な
空気量をエンジンに供給するとしても、温度が上昇する
につれて空気量の不足が生じ、その他にも大気圧や自動
車の構造及びエンジンの要求オクタン価等によっても空
気量の不足が生じるので、このような場合は検出部の作
動値を高める必要があり、また、これとは逆に雨や雪の
日は路面が滑り易くなっていて、過給圧が上昇し急に出
力が増加すると危険であるため、このような場合には検
出部の作動値を下げれば交通安全上好ましいがらである
が、従来は過給圧検出部りの特性を変えたりする手段で
この作動値を変更することは出来ても、エンジンの稼動
状況に応じ運転者が任意の値に調節することは不可能で
あった。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、そ
の構成は、ターボチャージャーのコンプレッサ部の出力
側圧力を過給圧検出部に導き、該過給圧検出部が予め定
められた一定値以上の圧力を検出した場合に前記ターボ
チャージャーのタービン部の人出カ側を連通させた排気
バイパスバルブを開くようにしたエンジンにおいて、エ
ンジンの適宜の場所に過給圧を検出する圧力センサを配
設すると共に、前記コンプレッサ部の出力側と過給圧検
出部とを連結する配管の中途に１又は複数の電磁弁を挿
設し、任意に設定した基準値と前記圧力センサの検出値
とを比較してその結果に基き前記電磁弁の１又は複数の
開閉を制御することを特徴とするものである。

次に本発明の実施の一例を第２図以下の図に拠り説明す
る。尚、第１図に使用した符号と同一符号のものは同一
部材を示す。

第２図は、過給圧の上限を高めるための構成を示したも
ので、■はターボチャージャーのコンプレッサ部Ｃの出
力側Ｃｏと過給圧検出部りとを結ぶ配管ＰＩの中途に挿
設した電磁弁部で、該電磁弁部１は出力側Ｃｏがら過給
圧検出部り側へ向う圧力を調整するための、電気的にそ
の開閉が制御される電磁弁１ａ及び１ｂとにより構成す
ると共に、電磁弁１ｂの排気側は延長管Ｐ２により前記
コンプレッサ部Ｃの入力側Ｃ１に連通されていて、エア
フローメータ（図示せず）の検出空気量と実際に供給さ
れる空気量とに差異が生じないようになっているが、電
磁弁１ｂのみを設けて過給圧検出部りに加わる圧力を調
整するようにしてもよいし、また、該電磁弁１ｂの排気
側は開放しておいてもよい。

２は前記コンプレッサ部Ｃの出力側Ｃｏでインテークマ
ニホールドＴ側に配設することによりエンジンに供給さ
れる空気の過給圧を検出する圧カセンサで、該圧力セン
サ２には検出する過給圧の値に対応した電圧を出力する
感圧素子を使用しであるが、圧力センサ２の構造もこれ
に限定されるものではない。

３は前記圧力センサ２の出力に基いて前記電磁弁部１の
開閉を制御するための制御部で、例えば次のような回路
構成を採る。

即ち、４は、前記圧力センサ２の出力電圧と、過給圧設
定ボリウム５により設定した基準電圧とを比較演算する
と共に両者の差電圧を適当なレベルまで増幅し、実際の
過給圧と希望の過給圧との誤差に対応する電気信号を出
力する誤差信号増幅器、６は該増幅器４の電気出力をＰ
ＷＭ変調する過給圧コントロール部、７は該コントロー
ル部６の電気出力により前記電磁弁１ｂの動作を制御す
る電磁弁ドライブ回路である。

このような回路構成の制御部３は、通常の走行状態では
電磁弁１ａを開くと共に同１ｂを閉じるように作動する
が、実際の過給圧が設定した過給圧より低くなると、圧
力センサ２の出力電圧と基準電圧とを比較演算すること
により得られる誤差信号増幅器４の出力も大となり、こ
の出力は過給圧コン１〜ロール部６で処理された後、電
磁弁ドライブ回路７を介して電磁弁１ｂの開放時間を長
゛＜シ、また、これとは逆に実際の過給圧が設定した過
給圧より高い場合は、誤差信号増幅器４の出力が小。

さくなり、これが前記と同様に処理されて電磁弁１ｂの
開放時間を短くするようにすることにより両型磯舟１ａ
、　ｌｂを制御するのである。

尚、８はＡＤ変換器、９は前記制御部３に配設したデジ
タル表示器で切換スイッチ１０の操作により実際の過給
圧又は設定した過給圧のいずれかをデジタル表示するも
のであり、また、１１はエンジンの稼動状態を本発明方
法によるものと通常のものとで切換る作動スイッチであ
って、本発明方法はこれらの構成要素により、以下のよ
うにしてターボエンジンの過給圧の上限値を上昇させる
。

即ち、大気圧やその他の条件により前記検出部りの作動
値を上げる必要があるときは、運転者は唯切換スイッチ
１０を切換えてデジタル表示器９を見ながら過給圧設定
ボリウム５を操作して希望の過給圧の数値を設定した後
、作動スイッチ１１を切換えて上記制御部を作動するだ
けでよく、こうすることにより、まず電磁弁１ａ、　ｌ
ｂが一定の間隔で開閉を繰返すようになるが、過給圧が
低くターボチャージャーの効果が現れない状態ではエン
ジンに対する影響はない。

次いで、エンジンの高速回転での稼動により過給圧が次
第に高まると、該過給圧は検出部りの作動値に近づき、
これが電磁弁１ａを経て過給圧検出部に及ぼうとするの
であるが、この時点では実際の過給圧と制御部３に設定
した過給圧との差が大きく、制御部３に制御される電磁
弁１ａの開放時間が長くなっているので、前記過給圧検
出部りに加わる実際の圧力が実際の過給圧より低くなり
、従って、この時点で排気バイパスＢ内の排気バイパス
バルブＢｖが過給圧検出部りの作用により開放されるこ
とはない。

而して、更に過給圧が上昇すると、実際の過給圧と前記
の設定した過給圧との差が小さくなり、電磁弁１ｂの開
放時間も短くなるので、過給圧検出部りに加わる実際の
圧力も上昇し、該圧力が過給圧設定部りにおける検出部
の作動値まで高まった時、即ち実際の過給圧と設定した
過給圧と゛の差がなくなった時に過給圧検出部りが前記
排気バイパスバルブＢｖを開くことにより、タービンユ
ニットｔとコンプレッサユニットＵの回転数を低下させ
て過給圧の上昇を停止させるのであり、結果的に見れば
、検出部りの作動値を制御部３に設定した圧力まで高め
ることが出来るのである。

上述した実施例は過給圧の上限値を上昇させるためのも
のであるが、本発明方法によれば、過給圧の上限値を、
例えば濡れた路面等の安全運転に適するように低下させ
ることも出来る。このような目的のためには、前記構成
部分と過給圧検出部りとの間に第４図に示すような構成
を付加すればよい。

即ち、１０は前記装置と過給圧検出部りとを連通する連
通管１１ａ、　ｌｌｂの中途に配設され、過給圧検出部
り側へ向ってのみ開く逆止弁、１２は該逆止弁　、１０
の前後に連通管１３ａ、　１３ｂにより配設された電磁
弁で、該電磁弁１２は通常の走行時あるいは過給圧の上
限値を高める必要がある状態では制御部３により開かれ
ているから、過給圧は連通杆１１ａ、逆止弁１０及び連
通管１１ｂを介して過給圧検出部りに加わり、過給圧の
上限値は過給圧検出部りにおける設定値か或は前記構成
により調節された値となる。換言すれば上記の付加され
た構成は何等の影響をも与えないのである。

一方、エンジンが充分暖気されていない時やオーバーヒ
ート時或は路面が滑り易くなっている時等は、制御部３
を操作して前記構成中の電磁弁１ｂを閉じると共に電磁
弁１２を閉じるように制御するから、エンジンの稼動に
よって一旦は過給圧が設定値近辺にまで高まって逆止弁
１０を経て過給圧検出部りに到るが、電磁弁１２が閉じ
られているので、過給圧検出部りに作用する高い過給圧
は逃げ場がなく、過給圧検出部りと逆止弁１０及び電磁
弁１２との間に封じ込められる、換言すれば過給圧検出
部りに常に圧力を加えることになり、従って、このよう
な状態では設定値より低い過給圧であっても、これが前
記の封じ込められた圧力と相まって過給圧検出部りに作
用することにより該検出部Ｄカへ排気バイパスバルブを
開くことになり、過給圧の上限値を下げることが出来る
のである。

尚、上記実施例は過給圧の上限値を運転者の希望する数
値に調整するための基本的構成につしＮで述べたが、過
給圧の上限値を高める構成に対しては、ノッキングを検
出し運転者に警告与えたり、適宜の保護回路を作動させ
たりする保安機構を伺加したり、過給圧の上限値を下げ
る構成に対しては、雨や雪により路面が濡れたことを検
知するウェットセンサを配したりしてもよい。

本発明は上述の通りであるから、ターボチャージャーを
装着したエンジンの過給圧制御方法として極めて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のターボエンジンに装着されて）Ｎるター
ボチャージャーの構成図、第２図は本発明方法の実施の
一例の構成図、第３図は第２図中の制御部の回路例の構
成図、第４図は本発明方法の他の実施例のために付加す
る構成を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターボチャージャーのコンプレッサ部の出力側圧力を過
   給圧検出部に導き、該過給圧検出部が予め定められた一
   定値以上の圧力を検出した場合に前記ターボチャージャ
   ーのタービン部の入出力側と連通させた排気バイパスバ
   ルブを開くようにしたエンジンにおいて、エンジンの適
   宜の場所に過給圧を検出する圧力センサを配設すると共
   に、前記コンプレッサ部の出力側と過給圧検出部とを連
   結する配管の中途に１又は複数の電磁弁を挿設し、任意
   に設定した基準値と前記圧力センサの検出値とを比較し
   てその結果に基き前記電磁弁の１又は複数の開閉を制御
   することを特徴とすターボチャージャー付エンジンの過
   給圧制御方法。