JPS60162019A - コンプレツクス型過給機の制御装置 - Google Patents

コンプレツクス型過給機の制御装置

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JPS60162019A
JPS60162019A JP59016821A JP1682184A JPS60162019A JP S60162019 A JPS60162019 A JP S60162019A JP 59016821 A JP59016821 A JP 59016821A JP 1682184 A JP1682184 A JP 1682184A JP S60162019 A JPS60162019 A JP S60162019A
Authority
JP
Japan
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rotor
engine
supercharger
complex type
exhaust gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP59016821A
Other languages
English (en)
Inventor
Hachiro Aoki
青木 八郎
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Bosch Corp
Original Assignee
Diesel Kiki Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/693,112 priority patent/US4563997A/en
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/42Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with driven apparatus for immediate conversion of combustion gas pressure into pressure of fresh charge, e.g. with cell-type pressure exchangers

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】 本発明はコンプレックス型過給機に保り、特に過給機を
機関の運転状態に応じて最適な作動状態に制御するコン
プレックス型過給機の制御装置に関する。
内燃機関、例えばディーゼル機関に使用される過給機と
して排気ガスの排気圧力を直接利用して給気を圧縮し機
関に供給するコンプレックス型過給機が知られている。
第1図はこのコンプレックス型過給機の概略構成図で、
ロータハウジング1内に回転自在に収納されたロータ2
の回転軸3は、ピストン4が連結されたクランク軸5と
フーーリ6゜7及びベルト8を介して連結され、クラン
ク軸5に対して所定回転比で回転される。
ロータ2の外周には全周に亘って多数のスリット状空間
(以下「セル」という)9が軸方向に形成され、ロータ
ハウジング1の一側には空気流入口10と空気流出口1
1とが、ロータハウジング1の他側には排気ガス流入口
12と排気カス流出口13とが設けられ、空気流出口1
1がシリンダ14の吸気通路15に、排気ガス流入口1
2がシリンダ14の排気通路16に夫々連通接続されて
いる。
斯かる構成のコンプレックス型過給機においては、第2
図に示すように、排気ガス流入口12と空気流出口11
との対向位置に回転移動してきたセル9内の白い矢印で
示す空気は該セル9の一端から導入された黒い矢印で示
す排気ガスの衝撃波を受けて圧縮され、該圧縮された空
気は空気流出口11から送り出されてシリンダ14に供
給される。そして、セル9内に侵入した排気ガスはその
内部に捕捉され、膨張して静止状態となり、ロータ2の
矢線A方向の回転により当該セル9が空気流入口10と
排ガス流出口13との対向位置に到ると掃気され、これ
に伴ないセル9には新しい空気が導入される。
この↓うに、コンルックス型過給機は排気ガスの圧力を
直接利用するため、低速トルクが犬きく加速応答性が優
れている。しかし、排ガス入口12がら空気出口11ヘ
セル9内を通って伝播する排気ガスの圧力衝撃波の伝播
速度が機関の運転状態によシ変化するのに対し、ロータ
は機関の運転状態を表わす一要素でおる機関回転速度の
みに応じて、しかも所定回転比で回転されている。この
ため、過給時に前記衝撃波による不具合が生じることが
ある。これを次に第3図、第4図により説明する。
排気ガス人口】2の案内縁部Bから導入されセル9内を
進む排気ガスの衝撃波Xは空気出口】1近傍の壁面C゛
で反射され、この反射波Yがセル9の排気ガス導入端側
に戻ってくる。通常の運転状態における機関回転速度即
ちロータ2の回転速度では、この反射波Yは第3図に示
すように排気ガス人口12のロータ回転方向(矢#ll
A方向)前端部Eよりロータの回転方向前方の壁面Dj
fC遜するように設計されている。
しかし、例えば機関を低速高負荷状態で運転するような
場合には、ロータ2の回転速度が遅いにも拘らず衝撃波
の伝播速度が速いため、第4図に示すように反射波Yが
排気ガス人口12内に戻ってしまうことがある。この反
射波Yは空気の排気ガス人口12側への逆流を引き起こ
し、過給圧を不安定にする。
従来、この有害な反射波Yf:弱めるために、壁面Cに
圧縮室17(第4図の点線)1穿設し、該圧縮室17に
圧力衝撃波Xを導入する技術が提案されている(特公昭
38−115.3.特公昭53−32530)。しかし
ながら、これ等の提案による方法は反射波Yを弱めるだ
けであり、機関の全運転範囲に亘ってコンプレックス型
過給機全最適な作動状態に制御することができないとい
う問題がある。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、コンプ
レックス型過給機を機関の全運転範囲に亘って最適な作
動状態に制御することを目的とする。
この目的を達成するため本発明では、回転するロータの
一端から導入した排気ガス圧lC↓夛当該ロータの他端
から導入した空気を圧縮して機関に供給するコンプレッ
クス型過給機の前記ロータ1町−転駆動する駆動手段と
、前記機関の運転状態を検出する検出手段と、該検出手
段からの信号を受け前記機関の運転状態に応じて前記駆
動手段を制御して前記ロータの回転速度を制御する電子
制御装置とを備えたコンプレックス型過給機の制御装置
を提供するものである。
以下本発明の一実施例全第5図を参照しながら説明する
第5図は本発明に係る制御装置の概略構成図で、機関2
0の駆動和はクランク軸)21とコンプレックス型過給
機のロータ22の回転軸23とはベルト変速装置24に
より連結されている。同、第5図においてはコンプレッ
クス型過給機はロータ22だけを図示し、空気流入口、
同流出口、排気ガス流入口、同流出口等の他の部品は図
示を省略しである。
ベルト変速装置24のドライブプーリ25は可変ピッチ
構造を成し、駆動軸21に固定されたドライブフェース
26と駆動軸21に軸方向に摺動自在に設けられたムー
バブルドライブフェース27全備え、該ムーバブルドラ
イブフェース27は圧縮バネ28の弾発力とベルト29
の張力とがバランスした位置に摺動される。
ロータ22の回転軸23に設けられたドリブンプーリ3
0も可変ピッチ構造をなし、回転軸23に固定されたド
リブンフェース31と回転軸に軸方向に摺動自在に設け
られたムーバブルドリブン7−[−j−X 32 t[
t、該ムーバブルドリブンフェース32は両フェース3
1.32間に介挿された圧縮バネ33の弾発力とベルト
29の張力との和がムーバブルドリブンフェース32の
背部に形成された油圧室34の油圧(背圧)とバランス
した位置に摺動される。
回転軸23の細心には油圧室34に連通する油路35が
穿設され、該油路35は通路36を介して油圧アクチュ
エータ37のシリンダ38に連通されている。この油圧
アクチュエータ37のピストン39Viピストン駆動装
置4oにより駆動される。ピストン駆動装置4oは例え
ばステッピングモータで成シ、該ステッピングモータは
後述する電子制御装置41からの制御信号を受けてピス
トン39を進退させる。
電子制御装置(ECU ) 4 ]は、ロータ22と機
関20とを接続する吸気通路45内に配され該吸気通路
45f絞るスロットル弁46の弁開度を検出するスロッ
トル弁開度検出器41、該スロットル弁下流の吸気通路
45に装着され過給圧を検出する過給圧検出器42、機
関20の回転速度を検出する速度検出器43等の機関の
運転状態を検出する各種の検出器と電気的に接続され、
これ等の検出器41〜43の検出信号に基づいて機関の
運転状態を判断すると共に機関の運転状態に最適なロー
タ22の回転速度を決足し、該決足碩に応じた制御信号
をピストンljAwJ装置40に供給し、過給圧が最適
値となるようにロータ22の回転速度を制御する。電子
制御装置41は例えは、第6図に示すマツ7−において
、スロットル弁開度検出器41により検出されたスロッ
トル弁開度値により決定される機関の負荷状態に応じて
最適の負荷ラゴンを予め設定した負荷ライン例えばライ
ン■〜■のうちから選択し、この選択したラインに基い
て速度検出器43で検出した機関回転速度Neに対して
最適なロータ回転速度Nrf読み取る。
次に、電子制御装置41は、上述と同様に、図示しない
マツプから機関運転状態に対して最適な値に設定された
目標過給圧値を読み出し、この読み出した目標過給圧値
と検出器42により検出した実際の過給圧値との偏差を
算出しその偏差に応じて前記マツプから読み取ったロー
タ回転速度Nrを補正し、補正後のロータ回転速度値N
r’に応じた制御信号をピストン駆動装置4oに供給す
る。
斯かる構成による制御装置の作動の一例を次に説明する
過給圧は排気ガスのセル9内への侵入深さに依存し、こ
の侵入深さはロータの回転速度と排気カスの流量・流速
との相関関係により決定される。
つまシ、排気カスの流量・流速を一定と仮足した場合に
は、ロータの回転速度が速い程排気ガスのセル9内への
侵入深さが浅くなり過給圧は低くなる。
従って、機関が高速低負荷運転状態から高い過給圧を必
要とする高速高負荷運転状態に変化する場合、例えば、
第6図の点P、から点P、に機関の運転状態が変化する
場合には、ピストン駆動装置40Fit1.子制御装置
41からの制御信号を受けてピストン39を第5図にお
いて右動させる。この結果、ドリブンプーリ30の油圧
室34内の油圧が増加してムーバブルドリブンフェース
32が右方に摺動し、両フェース31.32間の間隔が
狭められてドリブンプーリ30におけるベルト29の巻
回半径が大きくなる。これに伴いドライブグー I72
5におけるベルト29の巻回半径は小さくなり、機関2
0の回転速度に対するロータ22の回転比は小さくなり
、ロータ22の回転速度が低くなる。このため、排気カ
スのセル9内への侵入深さが深くなシ過給圧が目標値に
制御されると共に、ロータ22の不必要な高速回転が抑
制される。
また、機関が低速高負荷運転状態例えは第6図の点への
位置にある場合には、ピストン駆動装置40は電子制御
装置41からの制御信号を受けてピストン39を第5図
に示される様に左動させ、ドリブンプーリ30における
ベルト29の巻回半径を小さくすると共にドライブプー
リ25におけるベルト29の巻回半径を大きくする。こ
のため、ロータ22の回転速度が第6図の点への位置ま
で増速され、この結果、第4図で説明した様な反射波Y
VCよる不具合が回避され、過給圧が目標過給圧に制御
される。
同、上述の実施例ではロータ22を機関20の動力によ
りベルト変速装置24を介して回転させる例について説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロ
ータ22を機関20とは別の動力源例えば別に設けた電
動機に、Cり直接回転させ、電子制御装置41により該
電動機の回転速度全制御するようにしてもよい。
以上説明したように本発明によれば、(ロ)転するロー
タの一端から導入した排気ガス圧により当該ロータの他
端から導入した空気を圧縮して機関に供給するコンプレ
ックス型過給機の前記ロータを回転駆動する駆動手段と
、前記機関の運転状態を検出する検出手段と、該検出手
段からの信号を受け前記機関の運転状態に応じて前記駆
動手段を制御して前記ロータの回転速度を制御する電子
制御装置とを備えたので、過給圧全機関の運転状態に応
じて最適値に制御することができ、過給効率が向上する
と共に、前記ロータの不必要な高速回転を防止すること
ができ、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図はコンプレックス型過給機の概略構成図、第2図
はコンプレックス型過給機の作動を説明する原理図、第
3図及び第4図は大々コンプレックス型過給機のロータ
の通常回転速度時及び低速回転時における排気ガスの圧
力衝撃波の様子を説明する原理図、第5図は本発明に係
るコンプレックス増過給機の制御装置の一実施例を示す
概略構成図、第6図は機関回転速度に対するロータ回転
速度の最適値を表わすマッグである゛。 1・・・ロータハウジング、2.22・・・ロータ、3
゜23・・・回転軸、5.21・・・クランク軸、8.
29・・・ベルト、9・・・セル、1o・・・空気流入
口、】1・・・空気流出口、12・・・排ガス流入口、
13・・・排ガス流出口、14・・・シリンダ、20・
・・機関、24・・・ベルト変速装置、25・・・ドラ
イブプーリ、30・・・ドリブンプーリ、34・・・油
圧室、37・・・油圧アクチュエータ、41・・・電子
制御装置。 出願人 ヂーゼル機器株式会社 代理人 弁理士 渡 部 敏 産 量 長門保工 第1目 尾2瓢 4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回転するロータの一端から導入した排気ガス圧によ
    り当該ロータの他端から導入した空気、を圧縮して機関
    に供給するコンプレックス型過給機の前記ロータを回転
    駆動する駆動手段と、前記機関の運転状態を検出する検
    出手段と、該検出手段からの信号を受け前記機関の運転
    状態に応じて前記駆動手段を制御して前記ロータの回転
    速度を制御する電子制御装置とを備えたこと全特徴とす
    るコンプレックス型過給機の制御装置。 2、前記駆動手段は前記機関の駆動軸と前記ロータと全
    ペルIf介して連結するベルト変速装置であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のコンプレックス型
    過給機の制御装置。 3、前記駆動手段は電動機であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のコンプレックス型過給機の制御
    装置。
JP59016821A 1984-02-01 1984-02-01 コンプレツクス型過給機の制御装置 Pending JPS60162019A (ja)

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US06/693,112 US4563997A (en) 1984-02-01 1985-01-22 Control system and method for comprex supercharger

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