JPS61207828A

JPS61207828A - 可変容量型過給機

Info

Publication number: JPS61207828A
Application number: JP60047513A
Authority: JP
Inventors: Makoto Iida; 眞飯田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1985-03-12
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1986-09-16

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〕本発明はタービンハウジング内に設けられた可動寡内翼
（可動ノズルベーン）の開閉により過給機の容量を変更
できる可変容量型過給機の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、排気ターボ過給機のタービンハウジング内に可動
ノズルベーンを設け、エンジンの低回転時にはこのノズ
ルベーンを閉鎖方向に回転させてタービンの容量を絞り
、タービンホイールが良く回るようにして低速トルクを
向上させ、エンジンの回転が上昇した時には、エンジン
の回転数に応じて前記ノズルベーンを全開方向に段階的
に、或いは連続的に回転させ、タービンの容量を増大さ
せてタービンホイールの回転を落とし、エンジン回転が
高い時の燃費を向上させるようにした可変容量型過給機
がある。

また、特開昭５６−１４８６１９号公報に開示されてい
るように、排気ターボ過給機のコンプレッサ側に可動ノ
ズルベーン（先行例では可変案内翼）を設け、これをエ
ンジンおよび過給機の運転情報によって作動させ、エン
ジンの運転状態に適した過給圧（ブースト圧）を得るよ
うにした過給装置もある。

ところが、このように可変案内翼をコンプレッサ側に設
ける可変容量型過給機は、可変案内翼をタービン側に設
ける場合に比べて可変効果が少なく実用性がないという
欠点がある。

以上のような可変容量型過給機のうち、タービンハウジ
ング内に可動ノズルベーンが設けら　　゛れている過給
機は、第５図ｆａ）、　（ｂ）に示すように、タービン
ハウジング２のノズル部２ａに設けられたノズルベーン
１を、タービンハウジング２の外部に設置された駆動装
置１０によって回転させることにより、前記ノズル部２
ａからタービンホイール３に流出する排気ガスの流速が
変更できるように構成されている。駆動装置１０のケー
シング１０ａ内の部屋には、タービンハウジング２の肉
厚部２ｂを貫通して前記ノズルベーンｌに接続する回転
軸１１の他端に固着された制御レベー１２と、この制御
レバー１２の自由端１２ａに、内周部に設けられた凹部
１３ａにより係合する制御リング１３と、制御リング１
３を回動させる駆動レバー１４とからなるノズルベーン
１の駆動機構が設けられている。

そして、前記駆動レバー１４の基部はケーシング１０ａ
を貫通する駆動軸１５によりケーシング１０ａの外部で
駆動リンク１６に連結されており、図示しないアクチュ
エータによりこの駆動リンクＩ６が回転させられると、
タービンハウジング２内でノズルベーンｊが回転するよ
うになっている。

以上のように構成された従来の可変容量型過給機では、
過給機の回転は環境環境条件によって変化するため、標
準状態でマツチングさせると、高地、大気温が低い場合
など種々の条件によって回転が上昇するため、従来はそ
れら環境条件を見越して標準状態では過給機の最高回転
数を１０，０００回転以上余裕を持たせて低くしている
。

ところが、過給機の最高回転数を前述のように１０，０
００回転以上余裕を持たせても、車両の所有者（ユーザ
ー）が燃料流量を増大させるべくエンジンを改造してし
まうと、ブースト圧力の過増大による過給機の破裂損傷
等の不具合を発生することがある。また、過給機の使用
回転域を狭められると、性能マツチング時の自由度が少
なくなり、燃料消費率を多少犠牲にしなければならない
という不具合がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は前記従来の可変容量型過給機の有する問
題点を解消し、可変容量型過給機の回転範囲を広くする
ことによってエンジン性能を向上させることができると
共に、どんな条件下でも過給機の回転数が許容回転を越
えないようにし、過給機の過回転による破損の防止、信
頼性、耐久性を向上させることができる優れた可変容量
型過給機を提供することである。

〔発明の構成〕

前記目的を達成する本発明の可変容量型過給機は、過給
機回転センサを備え、通常はタービン内の可動案内翼を
所定制御特性により開閉制御し、過給機の回転数が設定
値以上の時に前記案内翼を開くようにそのアクチュエー
タを制御する制御装置を備えていることを特徴としてい
る。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の可変容量型過給機の一実施例の構成を
示すものであり、前記従来の可変容量型過給機と同じ構
成部品には同じ番号を付して説明する。

可変容量型過給機Ｔのタービンハウジング２のノズル部
に設けられたノズルベーンｌは、第５図の装置同様にタ
ービンハウジング２の外部に設置された制御レバー１２
．制御リング１３．駆動レバー１４．駆動リンク等を備
えた駆動装置１゜によって回転させることにより、前記
ノズル部からタービンホイール３に流出する排気ガスの
流速が変更できるように構成されている。

そして、前記駆動リンク１６にロッド１７を介して接続
する駆動袋′ＸＩｔｔＯのアクチュエータ１８は、油圧
シリンダ１８であり、オイルパン４からオイルポンプ５
によって吸い上げられた潤滑油を、送油バルブ２１．排
出バルブ２２を開閉することにこの中に出入りさせ、前
記ロッド１７を油圧シリンダ１８から出没させることに
よって駆動リンク１６を駆動して前記ノズルベーン１を
開閉するようになっている。

前記送油バルブ２１および排出バルブ２２の開閉制御用
ソレノイド２１ａ、２２ａはそれぞれマイクロコンピュ
ータ等を内蔵する制御装置２０に接続されており、この
制御装置２０にはこの他にエンジン（機関）回転数セン
サ２３、エンジン負荷センサ２４、および過給機回転セ
ンサ２５と、コンプレッサ６のサージタンクθａに設置
されたブースト圧センサ２６が接続されており、エンジ
ンの運転状態が制御装置２０に入力されるようになって
いる。７は吸気マニホルド、８は排気マニホルド、９は
エアクリーナ、１９はバッテリをそれぞれ示している。

以上のように構成された本発明の可変容量型過給機に備
えられた制御装置のメモリには、例えば第２図に示すよ
うなエンジン回転数に対する目標ブースト圧特性がエン
ジン負荷の大小に応じて記憶されており、制ｍ装置２０
は前述の各センサから入力されるエンジンの運転状態と
この特性から前記送油バルブ２１および排出バルブ２２
に信号を出力し、駆動装置１０を介してタービンハウジ
ング２内にノズルベーン１を開閉駆動するのである。

この制御手順を第４図のフローチャートを用いて説明す
る。

エンジンが始動すると、制御装置２０はまずステップ■
、■で回転数センサ２３．負荷センサ２４からの信号に
よりエンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷Ｌｅを読み込み
、ステップ■で前記エンジン回転数Ｎｅ　＋　エンジン
負荷Ｌｅより制御装置２０中の前述のような記憶データ
（エンジン回転数−目標ブースト圧特性）から目標ブー
スト圧力ｐｕｎを読み込む。

次に、制御装置２０は過給機回転数センサ２５およびブ
ースト圧センサ２６からの信号により、ステップ■、■
でその時点の過給機回転数Ｎｔ、ブースト圧力ＰＩｌを
読み込む。

そして、ステップ■で前記過給機回転数Ｎｔを過給機の
許容常用最高回転数Ｎｔ０と比較し、Ｎ　ｔ　＞　Ｎ　
ｔｏの場合（ＹＥＳ）はステップ■に移行してｔｚ秒間
送油バルブ２１に信号を出力してこれを閉じ、同時に排
出パルプ２２にも信号を出力してこれを開き、油圧シリ
ンダ１８内の油圧を抜いてロッド１７を油圧シリンダ１
８内に没入させ、駆動装置１０を介してノズルベーンＩ
を開いて過給機Ｔの回転を落とすようにする。この状態
が第３図の時刻Ｔ３の状態である。

時間１２秒この状態を続けると、制御装置２０によって
制御手順は再びステ・ノブ■に移行して前記同様の手順
を行う。そして、次の手順においてもステップ■に移行
してきた時は、再びｔ２秒間送油バルブ２１を閉じ、排
出パルプ２２を開いて油圧シリンダ１８内の潤滑油を抜
き、さらにノズルベーン１を開いて過給機Ｔの回転数を
低下させる。この間の周期はｔ５秒である。

この手順は過給機Ｔの回転数Ｎｔが過給機Ｔの許容常用
最高回転数Ｎｔ、以下に下がるまで行われる。（時刻Ｔ
４がその状態を示している。）ステップ■でＮｔ≦Ｎｔ
０となった場合（ＮＯ）は、ステップ■に移行し、ここ
でその時点のブースト圧Ｐ、とステップ■で読み込んだ
目標ブースト圧Ｐ、。との大小を比較する。

ココ−（’　Ｐ　ａ　＜Ｐ　＊。となった場合（Ｎｏ＞
は、ステップ■に移行してｔ２秒間送油バルブ２１に信
号を出力してこれを開き、同時に排出パルプ２２にも信
号を出力してこれを閉じ、油圧シリンダ１８内に油圧を
加えてロッド１７を油圧シリンダ１８内から突出させ、
駆動装置１０を介してノズルベーン１を絞って過給機Ｔ
によるブースト圧Ｐ３を上げるようにする。この状態が
第３図の時刻Ｔ１の状態である。

時間１２秒この状態を続けると、制御装置２０によって
制御手順は再びステップ■に移行して前記同様の手順を
行う。そして、次の手順においてもステップ■に移行し
てきた時は、再びｔ２秒間送油パルプ２１を開き、排出
パルプ２２を閉じて油圧シリンダ１８内に潤滑油を導入
し、さらにノズルベーン１を絞って過給機Ｔによるブー
スト圧Ｐ、を増大させる。この間の周期もし１秒である
。

この手順は過給ａＴによるブースト圧Ｐ１１が−Ｐ、≧
ＰＩＩＯとなるまで行われる。

ステップ■でＰ８≧Ｐ８゜となった時（ＹＥＳ）はステ
ップ■に移行し、Ｐａ　＝Ｐｓ。か否かを判定する。こ
のステップ■でＹＥＳ　（Ｐ＋＋　＝ＰＢ６）となった
場合はステップ［相］に移行し、制御装置２０は送油バ
ルブ２１および排出バルブ２２を共に閉じ、油圧シリン
ダ１８には潤滑油の出入りを行わせず、これに元の状態
を保持させ、ノズルベーン１をそのままの開度に保持し
て過給機Ｔのブースト圧力を変更しない。（この状態が
時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間である。）ところが、ステップ■でＮｏ　（Ｐａ　＞ＰＩＧ）とな
った場合は、ステップ■に移行して前述の手順同様に過
給機Ｔの回転数を低下させ、その結果としてブースト圧
力Ｐ、を低下させる。この状態は前述の時刻Ｔ３から時
刻Ｔ４の状態と同様である。

このようにして、本発明の可変容量型過給機では、制御
装置２０が常に過給機Ｔの回転数が許容常用最高回転数
ＮｔＯ以下になるように、また過給機Ｔによるブースト
圧力Ｐ、が目標ブースト圧ｐｎｏを越えないように制御
するので、過給機Ｔがオーバランして破損する恐れがな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の可変容量型過給機は、過給
機回転センサを備え、通常はタービン内の可動案内翼を
所定制御特性により開閉制御し、過給機の回転数が設定
値以上の時に前記案内翼を開くようにそのアクチュエー
タを制御卸する制御装置を備えていることにより、可変
容量型過給機において、過給機の回転範囲を広くとるこ
とができるようになり、マツチングの自由度が増し、エ
ンジンの性能を向上させることができるという効果があ
る。また、どんな条件′下でも過給機の回転数が許容回
転を越えないので、過給機のオーバランを防止でき、過
給機の過回転による破損の防止を図ることができる上、
信頼性、耐久性を向上させることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変容量型過給機の一実施例の構成を
示す説明図、第２図は第１図の制御装置内に記憶されて
いるエンジン回転数−目標ブースト圧特性を示す線図、
第３図は第１図の制御装置から送油バルブ、排出バルブ
に送られる開閉信号を示す波形図、第４図は本発明の可
変容量型過給機の制御装置の制御手順を示す流れ図、第
５図（ａｌは従来の可変容量型過給機のノズルベーン駆
動装置の構成を示すタービンハウジングの要部断面図、
第５図（ｂ）は同（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図であ
る。 ■・・・可動ノズルベーン（可動案内翼）、１０・・・
ノズルベーン駆動装置、１８・・・油圧シリンダ（アク
チュエータ）、２０・・・制御装置、２１・・・送油バ
ルブ、２２・・・排出バルブ、２３・・・エンジン回転
数センサ、２４・・・エンジン負荷センサ、２５・・・
過給機回転センサ、２６・・・ブースト圧センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

過給機回転センサを備え、通常はタービン内の可動案内
翼を所定制御特性により開閉制御し、過給機の回転数が
設定値以上の時に前記案内翼を開くようにそのアクチュ
エータを制御する制御装置を備えた可変容量型過給機。