JPS61123718A

JPS61123718A - タ−ボ過給機の可変ノズル制御装置

Info

Publication number: JPS61123718A
Application number: JP59243417A
Authority: JP
Inventors: Akio Suehiro; 末広　明夫
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1984-11-20
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1986-06-11

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】〈産業上の利用分野〉本発明はタービンに排気ガスを導ひく導入口に開閉弁機
構を設けたターボ過給機の可変ノズル制御装置に関する
〇〈従来の技術〉ターボ過給機は、エンジンからの排気ガスの通路内に配
設されたタービンと、このタービンに連結されると共に
エンジンへの吸入空気の通路内に配設されたコンプレッ
サとを備え、エンジンから排出される排気ガスによりタ
ービンが回転駆動されるに伴なってコンプレッサを回転
駆動し、エンジンの燃焼室へ多量の吸入空気を送給する
ものである。

ところで、上記の如き従来のターボ過給機にあっては、
エンジン回転数が小さいとき、すなわち排気ガスの流量
が少ないときにはタービンの回転速度が低下するため、
吸入空気量の十分なる増大機能を発揮できないという問
題があった。

そこで、本願出願人は上記問題を解決することを目的と
して、既に第４・図に示すような可変ノズル式のターボ
過給機を開発した。

第４図に示すように、ターボ過給機はエンジンの排気ガ
スの排気通路内に配設されたタービン１とエンジンの吸
気通路内に配設されたコンプレッサとから形成されてお
り、エンジンの排気ガスによってタービン１が回転駆動
され、こノターヒン１の駆動にともないタービン１と同
軸上に装着されたコンプレッサを回転駆動し、エンジン
の燃焼室内に供給される吸入空気の充填効率を高める構
成になっている。また、タービン１の排気ガスの導入口
には開閉弁機構２が配設されている。この開閉弁機構２
は可動リング３、複数の可動ベーン４・・・および各可
動ベーン４・・・を可動リング３に連結する複数の連結
ロッド５・・・Ｋよって形成されている。前記各可動ベ
ーン４・・・はそれぞれピン６・・・を中心に回動可能
に設けられており、可動リング３が第４図中で時計方向
に回動する動作にともない各可動ベーン４・・・がピン
６・・・を中心に時計方向に回動操作されるとともに、
可動リング３が反時計方向に回動する動作にともない各
可動ベーン４・・・がピン６・・・を中心に反時計方向
に回動操作されるようになっている。また、この開閉弁
機構２は駆動機構７によって駆動されるようになってい
る。

この駆動機構７はアクチュエータであるシリンダ８、第
１．第２の各電磁切換弁９，１０およびエアタンクＩＩ
Ｋよって形成されている。前記シリンダ８の内部には第
１．第２の各ピストン１２．１３が配設されているとと
もに、第１゜第２の各ストン／４１４，１５がそれぞれ
設けられている。第１のストン／”１４はシリンダ８内
の中間部に取付ゆられており、第１のストッパ１４によ
ってシリンダ８の内部に第１．第２の各圧力室１６．１
７がそれぞれ形成されている。

また、第２のストッパ１５は第２の圧力室１７側の端面
に突設されている。そして、第１の圧力室１６の内部に
は第１のピストン１２が、第２の圧力室１７の内部には
第２のピストン１３がそれぞれ配置されている。また、
第１のピストン１２のピストンロッド１２ａは第１のス
トッパ１４の中央に設けられた挿通孔１８内に挿通され
ており、このピストンロッド１２ａが挿通孔１８にガイ
ドされた状態で第１のピストン１２が第１の圧力室１７
内で往復動作を行なうようになっている。さらに、第２
のピストン１３のピストンロッド１３ａはシリンダ８の
第２の圧力室１７側の端面に設けられた挿通孔１９を介
して外部に突出されており、連結部材２０を介して可動
リング３に連結されている。この第２のピストン１３の
ピストンロッド１３ａＫはコイルばね２１が巻装されて
いる。そして、第２のピストン１３は第２の圧力室１７
内で往復動作可能になっているとともに、常時はこのコ
イルばね２１の付勢力によって第１のストン／４’１４
に押し付けられた状態で保持されている。

また、シリンダ８には第１の圧力室１６側の端面に第１
の通気孔２２、第２の圧力室１７側の周壁面に第２の通
気孔２３がそれぞれ形成されている。そして、第１の通
気孔２２には第１の送気管２４の一端部、第２の通気孔
２３には第２の送気管２５の一端部がそれぞれ連結され
ている。第１の送気管２４の他端部は第１の電磁切換弁
９、第２の送気管２５の他端部は第２の電磁切換弁１０
にそれぞれ連結されている。第１の電磁切換弁９には排
気管２６および第３の送気管２７、第２の電磁切換弁１
０には排気管２８および第４の送気管２９がそれぞれ連
結されている。そして、第１の電磁切換弁９によって第
１の送気管２４と排気管２６とが連通された状態または
第１の送気管２４と第３の送気管２７とが連通された状
態にそれぞれ切換操作されるとともに、第２の電磁切換
弁１ｏによって第２の送気管２５と排気管２８とが連通
された状態または第２の送気管２５と第４の送気管２９
とが連通された状態にそれぞれ切換操作されるようにな
っている。また、前記第３および第４の各送気管２７．
２９はそれぞれ連通されているとともに、それぞれエア
タンク１１からエアが供給されるようになっている。そ
して、第１．第２の各電磁切換弁９，１０が第１．第２
の各送気管２４．２５と各排気管２６．２８とをそれぞ
れ連通させた状態に切換え操作された場合には第２のピ
ストン１３はコイルばね２１の付勢力によって第１のス
トツノ４１４に押し付けられた基準位置に保持されるよ
うになっている。また、第１の電磁弁９が第１の送気管
２４と第３の送気管２７とを連通させた状態に切換え操
作されるとともに第２の電磁切換弁１０が第２の送気管
２５と排気管２８とを連通させた状態に切換え操作され
た場合にはエアタンク１１から第３．第１の各送気管２
７．２４を介して第１の圧力室１６内に供給されるエア
によって第１のピストン１２が第１のストッパ１４に押
し付けられるとともに、この第１のピストン１２のピス
トンロンド１２ａによって第２のピストン１３がコイル
ばね２１の付勢力に抗して移動され、第２のピストン１
３が第１．第２の両ストッパ１４．１５間の第１の変位
位置で保持されるようになっている。さらに、第１゜第
２の各電磁切換弁９，１０が第１．第２の各送気管２４
．２５と第３．第４の各送気管２７゜２９とをそれぞれ
連通させた状態に切換え操作された場合にはエアタンク
１１から第３．第１の各送気管２７．２４を介して第１
の圧力室１６内にエアが供給されるとともに１第４．第
２の各送気管２９．２５を介して第２の圧力室１７内に
もエアが供給されるので、第２のピストン１３が第２の
ストツノ４１５に押し付けられた第２の変位位置で保持
されるようになっている。したがって、第２のピストン
１３は第１゜第２の各電磁切換弁９，１０の切換操作に
もとづき基準位置、第１の変位位置および第２の変位位
置の３段階に移動操作されるようになっており、この第
２のピストン１３が基準位置に保持されている場合には
可動リンク３および各可動ベーン４・・・はその開度が
最大となりタービン１の排気ガス導入口の開口面積を大
きく開いた通常状態で保持され、また、第２のピストン
１３が第２の変位位置に移動操作された場合には第２の
ピストン１３の移動動作にともない可動リング３が第１
図中で時計方向に回動されるとともに各可動ベーン４・
・・がピン６・・・を中心にそれぞれ時計方向に回動さ
れ、その開度が最小となってタービン１の排気ガス導入
口の開口面積を絞った絞り状態で保持され、また、第２
のピストン１３が第１の変位位置に移動操作された場合
には第２のピストン１３の移動動作にともない可動リン
グ３および各可動ベーン４・・・がそれぞれ中間状態に
移動操作され、その開度が最大と最小の中間であるター
ビン１の排気ガス導入口の開口面積を通常状態と絞り状
態との間の状態に絞った中間絞り状態で保持されるよう
になっている。

一方、３０は自動車本体のアクセルペダル、３１はこの
アクセルペダル３０のアクセル開度からエンジン負荷を
検出する負荷センサ、３２はエンジンの回転数Ｎｅを検
出する回転数センサである。これらの負荷センサ３１お
よび回転数センサ３２からの出力信号はコントローラ゛
３３に入力されるようになっている。このコントローラ
３３はエンジンの回転数およびエンジン負荷に応じて駆
動機構７を制御するものである。

すなわち、エンジン負荷を検出して、このエンジン負荷
が所定値（例えば６５％）未満であれば駆動機構７を制
御して可動ベーン４・・・を前記通常状ＬＫ像保持る。

これは、低負荷領域では吸入空気過剰率が十分に大きく
、良好な燃ｖ８か行われるためであり、可動ベーン４・
・・を前記絞り状態や前記中間絞り状態としてタービン
１の排気ガス導入口の開口面積を絞ると、かえって吸排
気のポンピング損失が増大して燃費を悪化させてしまう
からである。

一方、エンジン負荷が所定値以上である場合には、エン
ジン回転数Ｎｅを検出して所定値Ｎｅ、　。

Ｎｅ、、　　（但し、Ｎｅ、　）　Ｎｅ、　、例えばＮ
ｅ、　＝　１３５ＯｒｐｍＮｅ、　＝　１７５０　ｒｐ
ｍ　）と比較する。そして、Ｎｅ　＜Ｎｅ、、　　すな
わちエンジン回転数が極めて小さいときには、可動ベー
ン４・・・を絞り状態に保持する。この結果、第５図中
実、ａで示すように、エンジン回転数の増大に対応して
、エンジンの燃焼室への吸入空気圧（以下、ブースト圧
という）ｐｂが大きな増大率にて増大し、吸入空気量の
十分なる増大機能が奏せられる。また、Ｎｅ１　＜Ｎｅ
＜　Ｎｅｔ　、　Ｎｅ　〉Ｎｅｔのときには、可動ベー
ン４・・・をそれぞれ中間絞り状態、通常状態に保持す
る。

この結果、第５図に実線で示すようにエンジン回転数の
それぞれに適した増大率にてブースト圧ｐｂが増大し、
十分なる増大機能にて吸入空気量が増大される。

〈発明が解決しようとする問題点〉上述した可変ノズル式のターボ過給機は、定常状態にお
いては第５図中実線で示すような特性を奏し、十分なる
吸入空気量の増大機能を達成するものであるが、例えば
車両の発進加速時や追抜き加速時等のようにエンジン負
荷が小さく且つブースト圧が低い状態から一気にアクセ
ルペダルを踏込むような過渡時にあっては次のような不
具合があった。すなわち、第５図中に点線で示すように
１ブースト圧ｐｂが十分に上昇していないにもかかわら
ず、エンジン回転数Ｎｅの増大に応じて可動ベーンの開
度が最大側へ移行してしまい、ターボ過給機による所期
の加速性能を得られなかった。

本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、発進加
速性能や追抜加速性能等の過渡時における性能向上を達
成するタープ過給機の可変ノズル制御装置を提供するこ
とを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉本発明に係るタープ過給機の可変ノズル制御装置は、エ
ンノンからの排気ガスによって駆動されるタープ過給機
のタービンへ該排気ガスを導びく導入口に配設された開
閉弁機構と、前記開閉弁機構を駆動して前記導入口の面
積を可変する駆動機構と、エンジン回転数を検出する回
転数センサと、エンジン負荷を検出する負荷センサと、
前記タープ過給機から前記エンジンへ送給される吸入空
気圧を検出するブースト圧センサと、前記回転数センサ
、前記負荷センサ及び前記ブースト圧センサからの出力
信号が入力されて、エンジン負荷が所定値以上且つ吸入
空気圧が所定値以上である場合には前記駆動機構を制御
してエンジン回転数の増大に対応して前記導入口の面積
を増大させる一方、エンジン負荷が所定値以上且つ吸入
空気圧が所定値未満である場合には前記駆動機構を制御
してエンジン回転数に係わらず前記導入口の面積を最小
の状態にさせるコントローラとを備えたことを特徴とす
る。

〈作用〉エンジン負荷が所定値以上且つ吸入空気圧（ブースト圧
）が所定値未満である場合には、エンジン回転数に係わ
らずタービンの排気ガス導入口の開口面積を最小の状態
に保持することにより、ブースト圧の増大率を大きくし
て発進加速性能等の向上を達成する。

〈実施例〉以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。尚
、従来と同一部分については同一符号を付して重複する
説明は省略する。

本実施例に係るターボ過給機の可変ノズル制御装置の概
略構成を表す第１図に示すように、従来のものに較べて
ブースト圧ｐｂを検出するブースト圧センサ４１が設け
られており、このブースト圧センサ４１は例えばエンジ
ンのインテークマニホウルド内からブースト圧ｐｂを検
出スル。また、コントローラ４０にはブースト圧センサ
４１からの出力信号も入力されるようになっており、従
ってこのコントローラ４０は従来のコントローラ３３に
較べてブースト圧ｐｂに基づいた制御機能が付加されて
いる。尚、コントローラ４０のその他の機能は前記コン
トローラ３３と同一である。

上記構成の可変ノズル制、御装置の作用は第２図に示す
フローチャートに従ってなされる。

まず、エンジン負荷を検出して、このエンジン負荷が所
定値（例えば６５％）未満であれば、駆動機構７を制御
して可動ベーン４・・・を開度最大の状態（通常状態）
に保持する。一方、エンジン負荷が所定値以上である場
合には、ブースト圧ｐｂを検出して最大ブースト圧ｐｂ
　ｍａｘと比較する。ここに最大ブースト圧ｐｂ　ｍａ
ｘはエンジンのシリンダ筒内圧上限等の条件から、エン
・ジンの機種毎に定められるものであるが、他の条件に
より適宜定めても良い。この比較の結果、ｐｂ　′２Ｐ
ｂ　ｍａｘの場合にはエンジン回転数Ｎｅ　を検出して
所定値Ｎｅｔ、　Ｎｅｔ　（但し、Ｎｅ、　：＞　Ｎｅ
、　。

例えばＮｅＩ＝　１３５Ｏｒｐｍ　、　Ｎｅｌ　＝　１
７５Ｏｒｐｍ　）と比較し、駆動機構７を制御して、Ｎ
ｅ　（Ｎｅ１　　のときには可動ベーン４・・・を最小
の開度（絞り状態）ｉｓＮｅ、≦Ｎｅ　＜　Ｎｅｔのと
きには可動ベーン４・・・を中間の開度（中間絞り状態
）に、Ｎｅ　’：２　Ｎｅ、のときには可動ベーン４・
・・を最大の開度に保持する。この結果、第３図中実線
で示すように、最大ブースト圧Ｐｂ　ｍａｘ以下の範囲
でエンジン回転数の増大に対応して大きな増大率にてブ
ースト圧ｐｂが増大し、吸入空気量の十分なる増大機能
が奏せられる。

また、前記比較の結果、Ｐｂ　（Ｐｂ　ｍａｘの場合に
は駆動機構７を制御して、可動ベーン４・・・をエンジ
ンの回転数Ｎｅ　Ｋ係わりなく最小の開度に保持する。

この結果、ブースト圧ｐｂは最大ブースト圧ｐｂ　ｍａ
ｘまでエンジン回転数の増大に伴って極めて大きな増大
率にて増大することとなる。

従って、発進加速時や追抜き加速時等のようにブースト
圧が低い状態から一気にアクセルペダルを踏込むような
過渡時にあっても、第３図中点線で゛示すようにグース
ト圧ｐｂの増大が持続され、ターボ過給機による所期の
加速性能を得ることができる。

尚、エンジン負荷に対する所定値及びエンジン回転数に
対する所定値は上記実施例に限定されるものではなく、
これらはエンジンやターボ過給機の機種毎に設定される
ものである。また、可動ベーン開度の切換段数は２段以
上であれば良く、無段階的に可動ベーン開度を可変とす
るものであっても良い。また、コントローラはコンツク
レータやマイコン制御を用いたものを用いたものである
が、他に電子ガバナ等の公知の手段を応用することもで
きる。また、駆動機構７は空気圧式以外にも例えば油圧
式、電気式等のものでも良い。

〈発明の効果〉本発明によれば、エンジン回転数に係わらずタービンの
排気ガス導入口の開口面積を最小の状態に保持し得るよ
うＫしたため、発進加速時や追抜き加速時等の過渡時に
おいてターボ過給機の機能を十分に発揮させた加速性能
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例に係り、第１図はタ
ーボ過給機の可変ノズル制御装置の概略構成図、第２図
はフローチャート、第３図はブースト圧の特性図、第４
図は従来のターボ過給機の可変ノズル制御装置の概略構
成図、第５図はそのブースト圧の特性図である。図面中、１はタービン、２は開閉弁機構、７は駆動機構、３１は負荷センサ、３２は回転数センサ、４０はコントローラ、４１はブースト圧センサである。

Claims

【特許請求の範囲】

エンジンからの排気ガスによつて駆動されるターボ過給
機のタービンへ該排気ガスを導びく導入口に配設された
開閉弁機構と、前記開閉弁機構を駆動して前記導入口の
面積を可変する駆動機構と、エンジン回転数を検出する
回転数センサと、エンジン負荷を検出する負荷センサと
、前記ターボ過給機から前記エンジンへ送給される吸入
空気圧を検出するブースト圧センサと、前記回転数セン
サ、前記負荷センサ及び前記ブースト圧センサからの出
力信号が入力されて、エンジン負荷が所定値以上且つ吸
入空気圧が所定値以上である場合には前記駆動機構を制
御してエンジン回転数の増大に対応して前記導入口の面
積を増大させる一方、エンジン負荷が所定値以上且つ吸
入空気圧が所定値未満である場合には前記駆動機構を制
御してエンジン回転数に係わらず前記導入口の面積を最
小の状態にさせるコントローラとを備えたことを特徴と
するターボ過給機の可変ノズル制御装置。