JPS61277820A - 排気タ−ボ過給機付エンジン - Google Patents

排気タ−ボ過給機付エンジン

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JPS61277820A
JPS61277820A JP60119453A JP11945385A JPS61277820A JP S61277820 A JPS61277820 A JP S61277820A JP 60119453 A JP60119453 A JP 60119453A JP 11945385 A JP11945385 A JP 11945385A JP S61277820 A JPS61277820 A JP S61277820A
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valve
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光夫 人見
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秀寿 延本
Fumio Hitase
日當瀬 文雄
Kazuaki Umeda
梅田 和明
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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、排気通路に配設したタービンにより吸気通路
に配設したブロアを駆動して過給を行う排気ターボ過給
機を備えたエンジンに関し、特に加速時におけるタービ
ン回転数の上昇遅れ(ターボラグ)の防止対策に関する
ものである。
(従来の技術) 従来より、排気ターボ過給機を備えたエンジンに、15
いては、その回転部が慣性を持つために、過渡時にはこ
の回転部を加速する必要があり、このため、加速時にタ
ービン回転数が上昇するのに遅れ、いわゆるターボラグ
が生じて、加速応答性が悪いという問題があった。特に
、低速低負荷時には、排気ガスエネルギーが低いため、
回転部の回転速度は非常に低く、この状態から急加速す
る場合の遅れが著しく、過給圧の上昇すなわら出力上昇
が遅れて、加速性能が充分に得られないものである。さ
りとて、回転部の慣性を小さくするために、回転部質量
を小さくした小型排気ターボ過給機を使用すると、高速
域の過給容重不足により出力低下が大きくなる問題があ
る。
そこで、従来、この問題に対処するため、特開昭53−
86915号公報に開示されるように、排気ターボ過給
機のブロアをバイパスするバイパス通路を設け、低負荷
時にブロアの流入側もしくは流出側を閉じ、バイパス通
路を開いて自然吸入ヲ行うことにより、低負荷時でのタ
ービン回転数を高く維持しておいて加速時に備え、加速
時にはブロアを早期に高回転にしてターボラグを低減し
、加速性を改善するようにしたものが提案されている。
(n明が解決しようとする問題点) しかるに、上記提案のものでは、低負荷時に排気ターボ
過給機のフロアの流入側もしくは流出側通路を完全に閉
じると、ターボ特性がサージングラインを越えてしまい
、異音発生やタービン逆転などの現象が発生し、過給機
の耐久性に悪影響を与えて信頼性の点で問題がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、低負荷時、排気ターボ過給機のフロアの
流入側もしくは流出側通路を完全に閉じるのではなく絞
ることにより、排気ターボ過給機の信頼性を損うことな
く、低負荷時におけるタービン回転数を高く維持して、
加速時のターボラグを短くし、加速応答性を向上させる
ことにある。
しかし、この場合、烏負荷域からの減速時、過給不要時
であることからタービン回転数を高く維持すべくブロア
の流入側もしくは流出側通路を直ちに絞ると、タービン
回転数が未だ高くバイパス通路に空気が十分に流れてい
ない減速直接ではブロア前後の圧力比が急激に上昇し、
またブロア流量が急激に減少することから、ターボ特性
がサージングラインを越えてしまい(第2゛図参照〉、
減速初期にサージングが生じることになる。
そのため、さらに本発明の目的は、減速時、フロアの流
入側もしくは流出側通路を直ちに絞らずに遅延させるこ
とにより、減速初期でのサージングの発生を防止するこ
とにある。
(問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、排気
ターボ過給機を備えたエンジンにおいて、吸気通路のブ
ロア上下流をブロアをバイパスして連通ずるバイパス通
路と、該バイパス通路を開閉するバイパス弁と、上記ブ
ロアの流出通路もしくは流入通路を絞り調整する絞り弁
とを設ける。さらに、低負荷時には上記バイパス弁を開
いて上記絞り弁を絞り、高負荷時にはバイパス弁を閉じ
て絞り弁を全問にし、減速時にはバイパス弁を開く一方
、絞り弁を減速初期の所定期間全問状態に維持した後絞
るように制御する制御装置を備える構成としたものであ
る。
(作用) 上記の構成により、本発明では、タービンへの流入排気
ガス量が一定の状態ではフロア前後の圧力比が烏くなる
程タービン回転数が上昇することから、低負荷時には、
フロアの流出通路もしくは流入通路をターボ特性がサー
ジングラインを越えない範囲で絞り弁で絞って、フロア
のttI後の圧力比を高くすることにより、排気ターボ
過給機の信頼性を損うことなくタービン回転数が高く維
持されることになる。また、フロアの流出通路もしくは
流入通路を絞っているときにはバイパス弁の開によりバ
イパス通路を開いて自然吸入を行うことにより、低負荷
時のエンジンへの必要空気量が確保される。このように
低負荷時の回転慣性力を高めておくことで、回転上昇に
必要なエネルギーが小さくなるので、過渡時のタービン
の回転上昇が早くなってターボラグを低減できることに
なる。
一方、高負荷時には、バイパス弁の閉によりバイパス通
路を閉じるとともに絞り弁の全問によりフロアの流出通
路および流入通路を開くことにより、吸入空気全量に対
するブロアによる過給によって吸気の充填効率が高めら
れて、出力向上が確保される。
そして、減速時には、バイパス弁を開作動してバイパス
通路を直ちに開く一方、絞り弁は加速初期の所定期間の
間はフロアの流出通路および流入通路を開いた全171
状態にI ’F)され、その後にフロアの流出通路もし
くは流入通路を絞るように遅延制御されるので、この遅
延期間によりバイパス通路に空気が十分に流れるように
なって、絞り弁の絞り作動時でのブロア前後の圧力比の
上昇が抑制されることになり、減速初期にターボ特性が
サージングラインを越えるのが防止される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第1図は本発明の実施例の全体概略構成を示し、1はエ
ンジン本体、2はエンジン本体1のピストン3上方に形
成された燃焼室であって、該燃焼室2には、それぞれ吸
気弁4および排気弁5によって開閉される吸気ボート6
および排気ボート7が開口している。該吸気ボート6に
は燃焼室2に吸気を供給するための吸気通路8が、排気
ボート7には燃焼室2からの排気ガスを排出するための
排気通路9がそれぞれ接続されている。上記吸気通路8
は、その上流端が1アクリーナへ10を介して大気に開
口しており、吸気通路8の途中には、上流から順に、吸
入空気量を検出するエア70−メータ11、吸入空気量
を制御するスロットル弁12、吸気拡大室としてのサー
ジタンク13および燃料を噴射供給する燃料噴射弁14
がそれぞれ配設されて゛いる・また、上記排気通路9に
は排気ガス浄化用の触媒装置15が配設されている。
16は排気ターボ過給機であって、該排気ターボ過給機
16は、排気通路9の触媒装置15上流に介設されたタ
ービン16aと、吸気通路8のエア70−メータ11下
流でスロットル弁12上流に介設され該タービン16a
に連結軸i6cを介して駆動連結されたブロア16bと
を備えてなり、排気ガス流により回転するタービン16
aによってブロア16bを駆動して吸気の過給を行うも
のである。
さらに、上記吸気通路8には上記排気ターボ過給機16
のブロア16bの流入通路17と流出通路18とをブロ
ア16bをバイパスして連通接続するバイパス通路19
が設けられている。該バイパス通路19にはバイパス通
路19を開閉するバイパス弁20が配設されているとと
もに、上記ブロア16bの流出通路18にはこの流出通
路18を絞り調整する較り弁21が配設されている。」
:記バイパス弁20および絞り弁21には8弁20゜2
1を開閉作動するアクチュエータ22.23がそれぞれ
連結されており、該各アクチュエータ22.23はCP
U等よりなるコントロールユニット24により作動制御
される。そして、該コントロールユニット24には、エ
ンジン回転数を検出する回転数センサ25からの信号、
およびスロットル弁12下流の吸気圧力を検出する圧力
センサ26からの信号が入力可能になっており、これら
両ヒンサ25.26からの信号を入力し、エンジンの運
転状@(エンジン回転数および吸気圧力)に応じてバイ
パス弁20および絞り弁21を開閉制御して吸気のブロ
ア161)を通過するブロア流量とバイパス通路19を
通過するバイパス流量とを制御し、低負荷時には較り弁
21を絞った状態に閉じ、バイパス弁20を開くことに
より、吸気をバイパス通路19を介して自然吸入によっ
て行う一方、高負荷時にはバイパス弁20を閉じて較り
弁21を全問にすることにより、吸気は全てブロア16
bによって加圧された過給気【こよって行う。さらに、
スロットル弁12下流の吸気圧力の変化が所定1直以下
のときを減速時と判定し、この減速時には、バイパス弁
20を開く一方、絞り弁20を減速初期の所定期間は全
問状態に維持し、所定期間経過後に絞ることにより、吸
気がバイパス通路19を介して十分に流れるようになっ
た状態でブロア16bの流出通路18を絞るように制御
する制御装置27が構成されている。上記の遅延される
所定期間は、減速の程度に応じて変更され、高速域から
の減速時には長く、低速域からの減速時には短く設定さ
れるものである。尚、28は排気通路9の排気ガスをタ
ービン16aを迂回して流下させるためのウェストゲー
ト弁であって、過給圧を所定値〈最大過給圧116 )
以下に保持するものである。
すなわち、第2図に示すように、ブロア流量とブロア前
後の圧力比との関撫において、タービン速度が一定N−
N+〜Na  (N+ <NZ <N3 <N4 )の
ラインを平行曲線で示し、外側になる稈タービン速度は
速くなる。一方、タービン16aへの流入排気ガス量が
一定で絞り弁21の絞り量を変更した場合の特性は、鎖
線で示すように、絞り弁21の開度を小さくして絞り量
が大きくなると、タービン回転数が上昇する方向に移行
するものである。また、絞り量を大きくすると、圧力比
が増大して、破線で示すサージングラインSを越える方
向に移行する。よって、低負荷時には、このサージング
ラインSを越えない範囲において絞り弁21の開度が小
さくなるように絞り量を調整するものである。
さらに、前記較り弁21の開度は、第3図Aに示すブロ
ア流量と圧力比とのグラフにおいて、低負荷時における
サージングラインSに近接して沿う設定ラインに基づい
て、排気ガス量の増大a〜dによってタービン回転数が
上昇するのに対応して、絞り量が小さくなるように制御
する。また、第3図Bに示すエンジン回転数とトルクと
の特性を示すグラフにおいて、大気圧ライン(鎖線)よ
り若干低い設定圧ライン以下の低負荷域で上記絞り弁2
1を絞るように作動領域Iを設定し、各負荷状態に応じ
て各排気ガスff1a−d(排気ガス量一定うイ°ン)
に対応したタービン回転数が最も高くなる絞り邑に調整
する。つまり、タービン16aへの流入排気ガス量が一
定のラインa−dでは、同−絞り弁開度でよいのである
。また、設定圧ラインより上方の領域■および設定圧ラ
インより下方でもエンジン回転数が高く負荷も大気圧ラ
インに近付く領域■においては、絞り弁21゛を全問状
態としてタービン回転数が過回転状態となるのを゛防止
している。
したがって;上記実施例においては、低負荷時には、絞
り弁21がサージラインを−越えない範囲で可及的に絞
られ、ブロア前後の圧・力比を大きくすることによって
タービン回転数が高い状態に維持されるとともに、バイ
パス弁20の間に′よりバイパス通路19が開かれて上
記絞り弁21の絞りによって不足する吸気量がこのバイ
パス通路1つから供給され、必要な吸気量が確保される
。その結果、この低負荷域から急激に負荷が増大する加
速時においては、絞り弁21を開いて過給を開始するが
、それ以前におけるタービン回転数が高いことからその
回転上昇が速かで応答性に優れ、早期に過給圧が上昇し
て出力の向上が図れ、ターボラグを低減して良好な加速
応答性が19られることになる。尚、高負荷時には、絞
り弁21が全問となり、バイパス弁20が閉じられて、
吸気はその全量がブロア16bを通過して該ブロア16
bによって加圧された過給気によって行われるので、高
負荷時での吸気の充填効率が高められて出力向上が図ら
れる。
そして、減速時には、バイパス弁2oは直ちにmlかれ
るが、絞り弁21は減速初期の所定期間は全問状態を維
持するように遅延制御され、その後に絞られることによ
り、この遅延期間においてバイパス通路19に十分に空
気が流れるようになって、較り弁21の絞り作動時にブ
ロア16b前後の圧力比が上昇するのが抑制されること
になる。
その結束、第2図に示す如くターボ特性がタージングラ
インSを越えることがなく、減速初期のサージングを防
止することができる。
今、この効果を具体的に示すに、第4図A〜Cは減速時
の特性を示すものであり、実線が本発明による減速特性
を、破線が較り弁21を減速開始から絞る比較例による
ものをそれぞれ示している。
スロットル弁12の開度がほぼ全問状態から急激にほぼ
全問状態になる減速時においては、このスロットル開度
変化に対して、絞り弁21はAに示すように、比較例の
如く減速検出と同時に全問状態から絞り状態に閉じられ
るのではなく、減速検出から所定の遅延時間tの間は全
問状態が維持され、この遅延時間tの経過後に全問状態
から絞り状態に閉じられる。一方、バイパス弁2oはB
に示すように比較例と同様に減速検出と同時に全問状態
から全問状態となる。このため、Cに示すように、ブロ
ア16b下流の吸気圧力は、比較例の如く減速初期に急
激に上昇してサージング領域に入るのに対し、絞り弁2
16全問状態の遅延作用により減速検出と同時にスムー
ズに低下してブロア16b前後の圧力比の上昇が抑制さ
れ、サージングを生じることがない。
なお、上記実施例においては、較り弁21の絞り邑の制
御は、エンジン回転数とスロットル弁下流の吸気圧力に
基づいて行うようにしているが、その他、排気ガス流量
と相関関係のある排気圧力などに応じて制御IIするよ
うにしてもよい。また・絞り弁21はブロア16bの流
入通路17に配設するようにしてもよい。
また、減速時の検出は、上記実施例の如くスロットル弁
12下流の吸気圧力の変化に依るほか、スロットル弁1
2の開度変化などによって検出するようにしてもよい。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の排気ターボ過給機付エン
ジンによれば、低負荷時にはブロアの流出側もしくは流
入側の通路を絞って、信頼性を損うことなくタービン回
転数を高く維へ持するようにしたので、加速時のターボ
ラグを低減して加速応答性の向上を図ることができる。
しかも、減速時にはバイパス通路に十分に空気が流れる
ようになってからブロア通路を絞るようにしたので、減
速初期のフロア前後の圧力比の上昇を抑えてサージング
の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における排気ターボ過給機を
備えたエンジンの全体概略構成図、第2図は排気ターボ
過給機のブロア流量と圧力比との関係において絞り弁の
開度とエンジン回転数の関係を示す特性図、第3図Aお
よびBはエンジンの運転状態に対する絞り量の制御例を
示す特性図、第4図A−Cは減速時の絞り弁開度、バイ
パス弁開度およびフロア下流の吸気圧力の変化を比較例
とともに示すグラフである。 1・・・エンジン本体、8・・・吸気通路、9・・・排
気通路、16・・・排気ターボ過給機、16a・・・タ
ービン、16b・・・ブロア、17・・・流入通路、1
8・・・流出通路、19・・・バイパス通路、20・・
・バイパス弁、21・・・絞り弁、24・・・コントロ
ールユニット、27・・・制御装置。 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)排気通路に配設されたタービンにより吸気通路に
    配設されたブロアを駆動して過給を行う排気ターボ過給
    機を備えたエンジンにおいて、吸気通路のブロア上下流
    をブロアをバイパスして連通するバイパス通路と、該バ
    イパス通路を開閉するバイパス弁と、上記ブロアの流出
    通路もしくは流入通路を絞り調整する絞り弁と、低負荷
    時には上記バイパス弁を開いて上記絞り弁を絞り、高負
    荷時にはバイパス弁を閉じて絞り弁を全問にし、減速時
    にはバイパス弁を開く一方、絞り弁を減速初期の所定期
    間全問状態に維持した後絞るように制御する制御装置と
    を備えたことを特徴とする排気ターボ過給機付エンジン
JP60119453A 1985-04-08 1985-05-31 排気タ−ボ過給機付エンジン Expired - Lifetime JPH065019B2 (ja)

Priority Applications (2)

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JP60119453A JPH065019B2 (ja) 1985-05-31 1985-05-31 排気タ−ボ過給機付エンジン
US06/846,918 US4774812A (en) 1985-04-08 1986-04-01 Turbocharged engine

Applications Claiming Priority (1)

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JP60119453A JPH065019B2 (ja) 1985-05-31 1985-05-31 排気タ−ボ過給機付エンジン

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JPH065019B2 JPH065019B2 (ja) 1994-01-19

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