JPS5934849B2 - 排気タ−ボ過給式自動車用エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排気ガスタービン１こよって駆動される過給
機すなわち排気ターボ過給機を備えた自動車用エンジン
に関するものである。

排気ターボ過給機は、エンジンからの排気ガスが持つエ
ネルギをエンジンの出力向上に利用できる特長を有する
ことは周知の通りである。

しかし、排気ガスタービンを駆動するには可成りの排気
ガスエネルギを必要とするため、エンジンの高負荷、高
回転領域で排気ガス量つ３多いときは、エンジン出力及
び燃料消費率（単位時間・単位馬力当りの燃料の消費量
）の両刀を、排気ターボ過給機を使用しない普通のエン
ジンに比べて著しく向上できるが、エンジンの低負荷、
低回転領域では、排気力スエネルギウＳ少なくて排気ガ
スタービン１駆動のためｔこエンジンからの排気圧力が
高くなる一刀、ターボ過給機の回転が遅くエンジンへの
吸入空気の抵抗が増大するから、普通のエンジンに比べ
て同じ出力１こ対する燃料消費率がむしろ悪化するので
ある。

そこで先行技術さして実開昭５０−２３５１０号公報は
、ターボ過給機における排気タービンに対して排気ガス
の排気迂回通路を、ブロワ−圧縮機に対して吸気の吸気
迂回通路を各々設け、前記排気迂回通路に設けた排気制
御弁及び前記吸気迂回通路に設けた吸気制御弁を、排気
圧又は排気温度に関連し、排気圧又は排気温度に高くな
る高負荷域に２いて前記排気制御弁及び吸気制御弁を閉
じることによりターボ過給機を作動するオフターボ（こ
、それ以外の負荷域に８いて排気制御弁及び吸気制御弁
を開くことによりターボ過給機を作動しないオフターボ
に各々切換えることを提供している。

しかし、排気圧又は排気温度は自動車の登板走行時にお
いて高くなってターボ過給機が作動すること１こなるが
、自動車の登板走行に際しては、エンジンの回転数は高
い）こかかわらず自動車の走行速度が遅く、従って自動
車に２ける走行風が遅くて走行風によるエンジンの冷却
性が低下しているので、この時期（こターボ過給機を作
動することは、エンジンに２ける熱負荷が著しく上昇し
て、エンジンにオーバーヒートを生じたり、エンジンル
ーム内に２ける各種補機１こ熱害を及はしたり、更には
気化器にパーコレーションを発生したりする点に問題あ
る。

′また、この先行技術のものは、前記排気匍刷弁及び吸
気制御弁が同時に、換言すると同じ時期１こ開閉するも
のであるから、オフターボからオフターボへの移行がス
ムースでなく、ドライバービリティ−及び加速レスポン
スが悪化するのである。

本発明は、自動車に搭載した排気ターボ過給機付きエン
ジンを、前記先行技術のよう１こ排気迂回通路中の排気
制御弁と吸気迂回通路中の吸気制御弁との開閉１こよっ
てオフターボとオンターボとに適宜切換えるに際して、
その切換え時期の信号として、自動車に２ける車速と変
速機構に８ける高速シフト位置との両刀を用い、自動車
の登板走行を除き自動車の高速走行時に旧いてオンター
ボとするようにして、排気ターボ過給機を作動すること
（こよるエンジンの熱負荷の増大を回避する一力、排気
制御弁及び吸気制御弁１コ耶りる開閉の時期を相互１こ
適宜ずらせることにより、オフターボからオフターボへ
の移行がスムースにできてドライバービリティ−及び加
速のレスポンスが悪化しないようＦこしたものである。

このため本発明は、吸気系に排気ターボ過給機に？ける
ブロワ−圧縮機を、排気系に排気ターボ過給機１こ２け
る排気タービンを各々備え、吸気系に前記ブロワ−圧縮
機を迂回する吸気迂回通路を排気系に前記排気タービン
を迂回する排気迂回通路を各々設け、且つ前記吸気迂回
通路１こ吸気制御弁を、前記排気迂回通路に排気制御弁
を各々設はテ成るエンジンに２いて、前記吸気制御弁及
び排気制御弁を自動車の車速及び変速機構に、変速機構
が高速シフト位置で車速が設定速度ｔこ達したとき前記
吸気制御弁及び排気制御弁が閉じるように関連する一力
、前記排気制御弁が閉じるときの車速を、前記吸気制御
弁が閉じるときの車速より適宜遅い値に設定した構成１
こしたものである。

次に本発明の一例を図面について説明すると、図ｔこお
いて１は吸気マニホールド２及び排気マニホールド３を
有するエンジンでその出力側には歯車式の手動変速機構
４又はトルクコンバーク付き自動変速機構が設けられて
いる。

５は排気タービン６と〕和ワー圧縮機７とを直結した排
気ターボ過給機、８は排気ガスを大気中に放出するマフ
ラー又は触媒コンバータを各々示し、吸気マニホールド
２にはエンジン１の各気筒どとに燃料噴射ノズル９を備
えると共（こエンジン１への空気量を調節するスロット
ル弁１０を備え、過給通路１１を介して前記ブロワ−圧
縮機７の吐出側に接続され、ブロワ−圧縮機７の吸入側
は吸入通路１２を介してエアクリーナ１３に接続され、
吸入通路１２中ｔこは吸入空気量を計測するエアフロー
メータ１４が設けられている。

また、排気タービン６の排出側を排気管１５を介してマ
フラー８に、排気タービン６の入口側は排気通路１６を
介して前記排気マニホールド３に各々接続され、排気通
路１６の途中から排気タービン６を迂回してマフラー８
又は排気管１５に至る排気迂回路通路１７中には、排気
制御弁１８が設けられ７、且つ、前記吸入通路１２の途
中からブロワ−圧縮機７を迂回して過給通路１１に至る
吸気迂回装置１９中には、吸気制御弁２０つ５設けられ
ている。

そして、図中符号２１は、前記排気制御弁１８及び吸気
制御弁２０を開閉操作するための制御装置で、該制御装
置２１は、自動車の走行速度を検出する車速センサー２
２及び前記エンジン１の手動変速機構４又は自動変速機
構におけるギヤーレンジの操作位置を入力信号とし、変
速機構のギャーレンジカＳトップ又は４速もしくは５速
の高速ギヤーレンジ位置（但し、自動変速機構の場合は
、ドライブレンジ等通常走行レンジ位置）で、車速カＳ
高速状態のある値（Ｖｌ）（例えば７０ｋｊ′ｎ／ｈｒ
）に達したとき、前記排気制御弁１８を閉じる一力、前
記変速機構のギヤーレンジがトップ又は４速若しくは５
速の高速ギヤーレンジ位置（但し、自動変速機構の場合
は、ドライブレンジ等通常走行レジジ位置）で、車速か
前記排気制御弁１８に対する設定値（Ｖｌ、ｕり適宜高
い（直Ｖ ２ＸｆｌＪえば８０Ｋｍ／ｈｒ）に達したと
き、前記吸気制御弁２０を閉じるように構成されている
。

なお、制御装置２１には、吸気マニホ−ルド２内の吸気
圧を入力信号として吸気圧がスロットル弁１０の急閉（
こよって負圧側に高くなったとき吸気制御弁２０を開く
ようｔこしたブローオフ機構２３、及び過給通路１１の
過給圧等を入力信号として過給がエンジンの危険回転を
越えて過過給１こなったとき排気制御弁１８を開くよう
１こしたウェストゲート機構２４が設けられている。

また、前記車速センサー２２における車速の検出力法と
しては、自動車の速度計を適用すれば良いことは勿論で
あるが、エンジンの回転数と変速機構１こおけるキャー
レンジ位置とから車速を演算するようＥこしたものでも
良いのである。

この構成に２いて、エンジンの低負荷、低回転領域つま
り、車速が所定の設定値まで達していないときは、排気
制御弁１８及び吸気制御弁２０はいずれも開いており、
エアクリーナ１３からの吸入空気は主さして迂回通路１
９を介してエンジン１に吸気される一力、エンジン１か
らの排気ガスは主として排気迂回通路１７を通ってマフ
ラー８に流出するので、ターボ過給機５は過給作動せず
、エンジンは普通のエンジンとしてつまりオフターボの
状態で運転される。

そして、変速機構４を高速ギヤーレンジ（こした状態で
自動車の車速が設定速度１こ達すれば制御装置２１の作
用で排気制御弁１８及び吸気制御弁２０が閉じるから、
吸入空気はブロワ−圧縮１機７を経てエンジンに吸気さ
れる一力、排気ガスは総て排気通路１６から排気タービ
ン６に入り、排気タービン６を高速回転してこれに直結
したブロワ−圧縮機７を回転駆動することにより、吸入
空気はブロワ−圧縮機７で圧縮され、過給通路１１を経
てエンジン］こ過給されることになり、エンジンは自動
的にターボ過給のもとで運転されるのであり、また、こ
のターボ過給運転つまりオンターボの状態から、車速か
設定速度以下に下がるか、又は変速機構４を高速レンジ
以外のレンジにすれば、両士１）卸弁１８．２０が開ら
くから、ターボ過給機５による過給は停止し、エンジン
はオフターボの状態Ｆこ自動的１こ切換えられるのであ
る。

この場合、ターボ過給機が実際に過給を開始する車速と
しては吸気制御弁２０が閉じるときの例えば８０１ａｎ
／ ｈ ｒ位を選定すれは良いが、排気タービン６への
排気ガスの導入時期すなわち排気制御弁１８の閉の時期
を車速７０ ｔａｎ／ ｈ ｒ等のように吸気制御弁２
０が閉じてターボ過給機が実際に過給を開始する前の適
宜値に設定したことにより、自動車の車速か増加すると
き先で排気制御弁１８が閉じ、ついで吸気制御弁２０が
閉じるまでの間１こターボ過給機を助走加速し、その後
において吸気制御弁２０の閉１こてターボ過給状態）こ
なるから、車速の増大１こ伴ってオフターボからオフタ
ーボに移行するさきに８けるエンジン出力の増大が滑ら
かｔこなるのである。

そして、ターボ過給機の作動制御を、上記のようｔこ変
速機構のギヤーレンジ位置と車速との両刀の設定条件に
よって行なうようトこしたのは、車速のみが設定条件で
あると当該車速は高速キャーレンジ以外のキャーレンジ
でも得られこのときエンジンの回転数が非常に高くなっ
て燃料消費率が増加することになり、また、高速ギヤー
レンジのみつ３設定条件であるさ、高速ギヤーレンジは
車速が左程早くない場合でも入れることがありこの状態
では排気ガス量が少なく従ってターボ過給機の回転が遅
くてタービン効率が低くターボ過給の作動を発揮できな
いことになるから、これを回避するためである。

また、ターボ過給機の作動側倒を、ギヤーレンジ位置及
び車速の両刀を設定条件おしたことより、自動車の登板
走行等のように車速つＳ遅いとき］こ、ターボ過給機つ
Ｓ作動することなくオフターボの状態１こなるから、車
速が遅く従ってエンジンに当たる走行風つＳ小さい状態
で、ターボ過給機が作動することによるエンジンの熱負
荷の増大を回避することができるのである。

以上の通り本発明は、吸気迂回通路における吸気制御弁
及び排気迂回通路【コオける排気制御弁を、自動車の車
速及び変速機構におけるレンジ位置との両刀に関連した
ことにより、高速ギヤーレンジ以外のキャーレンジにし
て高速走行するとき及び低速走行で高速キャーレンジに
した場合（こおいてオフターボとすることつＳできから
、この状態でのオフターボによってエンジンの回転数が
異常１こ高くなること及びタービン効率の低下によって
燃料消費率つＳ増大する己とを確実に防止できる一力、
自動車の登板走行のように車速か遅くて且つ高負荷の状
態１こぢいてもオフターボとすることができるから、車
速か遅くて且つ高負荷の状態に石いてオフターボになる
こと１こまってエンジン１こ対スる熱負荷が増大するこ
とをも確実１こ防止できる。

従って本発明（こよると、自動車の高速走行時における
エンジンの余裕馬力、つまり追い越し加速を、この運転
域のみのオンターボによって、他の運転域における燃料
消費率をオンターボによって阻害することなく向上でき
る一力、自動車の走行速度が早く従ってエンジンは対す
る走行風が強いときのみオフターボとするから、エンジ
ンの熱負荷つＳオンターボによって増大するこおがなく
、オフターボによるエンジンのオーバーヒート及びエン
ジンルーム内に？ける各種補機の加熱並びに気化器に２
けるパーコレイション等の熱害を防止できるのである。

しかも、本発明は排気制御弁が閉作動するさきの車速を
、吸気制御弁が閉作動するときの車速より適宜遅い値に
設定したことより、オフターボからオフターボ・＼の移
行時１こ排気制御弁が先に閉じて、吸気制御弁が閉じる
までの間にターボ過給機を助走加速するから、車速の増
大に伴ってオフターボからオンターボに移行するときに
８けるエンジン出力のの増大が滑らかなって、ドライバ
ービリティ−及び加速レスポンスを向上できる効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す図である。 １・・・・・・エンジン、４・・・・・・変速機構、５
・・・・・・ターボ過給機、６・・・・・・排気タービ
ン、７・・・・・・ブロワ−圧縮機、１１・・・・・・
過給通路、１６・・・・・・排気通路、１７・・・・・
・排気迂回通路、１９・・・・・・吸気迂回通路、１８
・・・・・・排気匍御弁、２０・・・・・・吸気制御弁
、２２・・・・・・車速センサー、２１・・・・・・制
御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気系に排気ターボ過給機に８けるブロワ−圧縮機
   を、排気系に排気ターボ過給機における排気タービンを
   各々備え、吸気系に前記ブロワ−圧縮機を迂回する吸気
   迂回通路を、排気系Ｆコ前記排気タービンを迂回する排
   気迂回通路を各々設け、且つ前記吸気迂回通路１こ吸気
   制御弁を、前記排気迂回通路（こ排気制御弁を各々設け
   て成るエンジンに２いて、前記吸気制御弁及び排気制御
   弁を自動車の車速及び変速機構に、変速機構が高速シフ
   ト位置で車速か設定速度に達したとき前記吸気制御弁及
   び排気制御弁が閉じるようｔこ関連する一力、前記排気
   制御弁が閉じるときの車速を、前記吸気制御弁が閉じる
   ときの車速まり適宜遅い値１こ設定したことを特徴とす
   る排気ターボ過給式自動車用エンジン。