JPS6128720A - タ−ボチヤ−ジヤの可変ノズル制御装置 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明はターボチャージャの可変ノズル制御装置に関し
、特にウェストゲート弁を具えず可変ノズルの開度のみ
により過給圧を制御するようにしたターボチャージャに
おける可変ノズルの制御装置に関する。

〔従来技術〕

一般に、この種の制御装置を有するターボチャージャは
主としてディーゼルエンジンに使用されており、ガソリ
ンエンジンの場合は、通常その過給圧がディーゼルエン
ジンに比して低いために、ウェストゲート弁を具えて余
分な排気を側路させ、以て設定過給圧を越えないように
している。

第３図（Ａ）および（Ｂ）は上述したような可変ノズル
の開度のみにより過給圧を制御するようにしたターボチ
ャージャにおける可変ノズルの制御装置を示し、本例は
、三菱重工技報ＶＯＬ、２Ｏ−ＮＯ。

５（１９８３，９）の［トラック・バス用バリアプル１
ジエオメトリ・ターボ過給機付きエンジンの開発」に開
示されているものである。

ここで、ｌはノズル翼、２はそのノズル翼１の端部に取
付けられたベーン回動軸であり、回動軸２により回動自
在とした複数のノズル翼がタービンハウジング３に形成
されたロータ入口部４に沿って等間隔に配置されている
。５はタービンロータである。

更に回動軸２はベアリングハウジング６に枢支されてお
り、回動軸２の他端部にはレバ７が取付けられていて、
このレバ７の外側の端部を摺動自在に保持しているスラ
イダ８、スライダ８とビン９によって連結されスライダ
８と共に回動自在なリング１０およびリングｌＯを回動
させる駆動装置により回動軸２を同方向に一斉回動させ
、以て、ノズル翼１の翼角を変化させて、そのスロート
面積を変化させることができる。

ζ −ｉ、ハウジング６側には第３図（Ｂ）に示すようにブ
ラケット１１が固定されていて、このブラケット１１に
はストッパポル）１２が対向した位置に設けられている
。そこで、上述したようにしてリング１０を回動させた
ときに、リング１０に関連して設けた係止部材１３がこ
れらのストッパポルト１２のいずれかと当接することに
より、ノズル部開度を最大、または最小とすることがで
きる。なお、１４はリングｌＯに取付けられている支持
板、１５は支持板１４の軸受部材である。

しかして、このように構成されたターボチャージャの可
変ノズルにあっては、リング１０を回動させて、ノズル
翼角を変化させ、以て過給圧の制御がなされるが、その
場合、第４図（Ａ）および（Ｂ）に示すように、エンジ
ンの回転数に対応して開度が３段階に制御されるように
なっており、アクセル全開時における過給圧はエンジン
の回転数に応じて第４図（Ｂ）に示される歯形曲線の様
に変化する。

しかしながら、このような可変ノズル付きのターボチャ
ージャをガソリンエンジンに適用するには、ノッキング
の発生やエンジンに不適正な過給圧の供給による破損事
故を防止するためにも過給圧が所定圧に保たれるよう高
精度の制御が必要とされる。しかして、この種のターボ
チャージャで過給圧をこのように制御するには、工、ン
ジンの回転数に応じてノズル部の開度を幅広く変化させ
てやる必要があり、ためにアクチュエータの長い作動長
が要求され、簡単なダイヤプラム式のアクチュエータで
は間に合わず、複雑な制御機構とすれば費用がかかる。

〔目的〕

本発明の目的は、このような問題点に鑑みて、複雑な制
御回路等を要せず、簡単かつ廉価でガソリンエンジンに
適用することのできるターボチャージャの可変ノズル制
御装置を提供することにある。

〔構成〕

かかる目的を達成するために、本発明では、ウェストゲ
ートを具えないターボチャージャにおいて、ノズル翼の
開度がエンジンの回転数に応じて設定した開度となるよ
うに動作させる第１のアクチュエータと、過給圧に応動
して、苛変ノズル翼を所定の過給圧に近ずける方向に動
作させる第２のアクチュエータとを互いに関連させた状
態に設け、第１アクチュエータでノズル翼の開度を調整
し、得られた過給圧を第２アクチュエータに供給して、
所定の過給圧が得られるように制御する。

〔実施例〕

以下に図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す。ここで、２１はステ
ッピングモータ、２２はダイヤフラム式アクチュエータ
であり、２３は回動リング１０に固定したリング回動用
のアームである。すなわち、ステッピングモータ２１の
回動動作はその軸に取付けたアーム２４を介してアクチ
ュエータ２２に取付けであるロッド２５Ａおよび２５Ｂ
を応動させ、以てアーム２３を介してリング１０を回動
させることができる。

しかして、このような動作をアクチュエータ２２を介し
て行わせるために、一方のロッド２５Ｂはアクチュエー
タ２２のダイヤフラム２２Ａに取付けてあり、他方のロ
ッド２５Ａはアクチュエータ２２の外筒２２Ｂに固定し
である。２２Ｇは平衡ばね、２２Ｄは圧力室であり、ア
クチュエータ２２の圧力室シ２Ｄには図示しない圧縮機
からの出口圧力がフレキシブルチューブ２８を介して供
給される。

更に、ステッピングモータ２１は図示しない制御回路に
よりその回動角がエンジンの回転数に応じて制御される
ことで位置決めされるが、このような位置決めには、部
品の製作公差や組立誤差、更にターボチャージャ自体の
性能上のばらつきをともなうことから、エンジンの様々
な回転数において過給圧を一定の所定圧に保つためのノ
ズル開度よりわずか小さいノズル開度に保たれるように
しておく。

このように構成した可変ノズル制御装置による制御動作
を述べると、例えば車　の走行時にあって、アクセルを
全開させると過給圧が上昇する。

しかるに、ノズル開度は上述したようにステッピングモ
ータ２１によりやや閉じぎみになるよう設定しであるの
で、所定の過給圧を保たせるには更にノズル開度が開か
れなければならない。

なお、アクチュエータ２２においては、過給圧が所定の
圧力となったときに、ばね２２Ｇのばね力によってダイ
ヤフラム２２Ａが均衡の位置に保たれるように設定しで
ある。そこで、圧力室２２Ｄでの圧力が所定圧に達しな
い状態でばばね２２Ｇのばね力が勝って、ロッド２５Ｂ
を図で均衡位置より左方に位置させることになり、ノズ
ル開度を閉じる傾向が得られて、所定の過給圧とするこ
とができる。

更にまた、過給圧が所定の圧力を越えようとすると、圧
力室２２Ｄにおける圧力かばね２２Ｇのばね力に抗して
ダイヤフラム２２Ａを右方に押しやるので、ロッド２５
Ｂが右方に移動され、ノズル開度を開の状態として過給
圧を下げることができ、かくしてアクチュエータ２２に
より所定の過給圧が保持できるよう自動的な微調整を行
わせることができる。

すなわち、ノズル開度はエンジンの回転数によって大幅
に変化させる必要があるが、そのような変化動作をステ
ッピングモータ２１に分担させており、一方、アクチュ
エータ２２の方はエンジンの回転数にかかわりなく所定
の過給圧が保たれるようす゛ングｌＯの位置、つまりノ
ズル開度を微調整することができることが特徴である。

なお、本例では、ダイヤフラム式のアクチュエータ２２
を用いたが、このようなダイヤプラム式に限らず単作動
エアシリンダ型のアクチュエータを用いるようにしても
同様な効果が得られることはいうまでもない。

次に、第２図によって本発明の他の実施例を説明する。

本例ではステッピングモータ３１の本体にアーム３４Ａ
を固着すると共にステッピングモータ３１の回動軸に他
方のアーム３４Ｂを取付け、このアーム３４Ｂとリング
１０にを付けたアーム２３とをロッド３５で連結する。

一方、ダイヤプラム式アクチュエータ３２をハウジング
側に固定して取付け、そのダイヤフラム３２Ａに取付け
た作動棒３２Ｂをアーム３４Ａの他端部と連結し、その
圧力室３２Ｄに図示しない圧縮機からの出口圧力を供給
する。３２Ｇは平衡ばね、３６は圧力供給管である。な
お、本例においてもステッピングモータ３１は第１図の
場合と同様に図示しない制御回路によって同様な制御に
よる位置決めがなされ、更にまた。アクチュエータ３２
も第１図に示したアクチュエータ２２と同様な機能を有
している。

そこで、このように構成した可変ノズル制御装置では、
まずステッピングモータ３１によりエンジン回転数に応
じたノズル開度が得られるように、リングｌＯが回動さ
せられるが、この開度はさきの例と同様絞り弁開度が全
開時に過給圧が所定圧より若干高くなるよう閉じ気味の
位置に設定しであるので、ロッド３５を介して開度を開
の方に調整してやる必要がある。

この調整をアクチュエータ３２によって行わせるように
するもので、アクチュエータ３２では過給圧が所定圧以
上となると、ダイヤフラム３２Ａを介してアーム３２Ｂ
を図で左方に動作させ、ステッピングモータ３１本体を
介してロッド３５を開の方向に動作させることができる
。

すなわち、過給圧が所定圧を越えると、アクチュエータ
圧力室３２［１にその圧が供給されることにより作動棒
３２Ｂを左方に移動させ、アーム３４Ａ　、　３４Ｂ　
、をターボチャージャ本体一部に支承されているステッ
ピングモータ３１の回動軸の周りに回動させて、ロッド
３５およびアーム２３を介しリング１０をノズル開度が
開となる方向に回動させ、圧力を低減させるよう制御す
るものである。

〔効果〕

以上説明してきたように、本説明によれば、ウェストゲ
ート弁が具えられてない可変ノズル付ターボチャージャ
において、ノズル翼の開度がエンジンの回転数に応じて
設定した開度変化となるように作動させる作動装置と、
過給圧に応動して、上記の部材を所定の過給圧が得られ
る方向に動作させる作動部材とを互いに関連させた状態
に設けたので、エンジンの回転数の如何にかかわらず、
過給圧を自動的に常に一定圧に保つことができ、複雑な
制御回路等を設ける必要がなくて廉価でかつコンパクト
とすることができ、ディーゼルエンジンのみならずガソ
リンエンジンに適用するにも好適である。

更にまた、過給圧に応動させる部材をダイヤフラム式の
アクチュエータとすれば、その設ける位置の選定が比較
的自由で、場所をとらず、車載用のエンジンに適用する
に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ターボチャージャの可変ノズル制御装置
の構成の一例を示す模型図、第２図は本発明の他の実施
例における構成を示す模型図、第３図（Ａ）は従来のタ
ーボチャージャにおける可変ノズル機構の一例を示す断
面図、第３図ＣＢ）はそのターボチャージャの一部を破
砕して示す可変ノズル機構の正面図、第４図（Ａ）およ
び（Ｂ）は従来のターボチャージャの可変ノズル制御装
置によったときのエンジン回転数とノズル開度および過
給圧の関係をそれぞれ示す特性曲線−である。 １・・・ノズル翼。 ２・・・ベーン回動軸、 ３・・・タービンハウジング、 ４・・・ロータ入口部、 ５・・・タービンロータ、 ６・・・ベアリングハウジング、 ７・・・レバ、 ８・・・スライダ、 ９・・・ピン、 １０・・・リング、 １１・・・ブラケット、 １２・・・ストッパボルト、 １３・・・係止部材。 １４・・・支持板、 １５・・・軸受部材。 ２１、３１・・・ステッピングモータ・２２、３２・・
・アクチュエータ、 ２２Ａ　、３２Ａ・・・ダイヤフラム、２２Ｂ・・・外
筒、 ３２Ｂ・・・作動棒、 ２２０．３２Ｇ・・・ばね、 ２２Ｄ、３２Ｄ・・・圧力室、 ２３・・・アーム、 ２４．３４Ａ、３４Ｂ・・・アーム、 ２５Ａ、２５Ｂ、３５・・・ロッド、 ２ｆｌ、３Ｂ・・・管。 第３図（Ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タービン入口部に配設されたノズル翼を回動させるノズ
   ル翼駆動部材を具え、該ノズル翼駆動部材を介して前記
   ノズル翼を回動させることにより前記ノズル翼における
   開度を変化させてエンジンの過給圧を制御するようにし
   たターボチャージャの可変ノズル制御装置において、前
   記ノズル翼における開度を前記エンジンの回転数に対応
   して変化させるように前記ノズル翼駆動部材を動作させ
   る第１アクチュエータと、前記過給圧に応動し前記ノズ
   ル翼駆動部材を所定の過給圧に近ずける方向に動作させ
   る第２アクチュエータとを具え、前記第１アクチュエー
   タにより前記ノズル翼の開度を変化させて得られた過給
   圧を前記第２アクチュエータに供給し、前記ノズル翼駆
   動部材を動作させて所定の過給圧が得られるようにした
   ことを特徴とするターボチャージャの可変ノズル制御装
   置。