JPS6140416A - 排気タ−ボ過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

排気タ−ボ過給機付エンジンの制御装置

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JPS6140416A
JPS6140416A JP16197984A JP16197984A JPS6140416A JP S6140416 A JPS6140416 A JP S6140416A JP 16197984 A JP16197984 A JP 16197984A JP 16197984 A JP16197984 A JP 16197984A JP S6140416 A JPS6140416 A JP S6140416A
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exhaust gas
pressure
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low
engine
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Asao Tadokoro
朝雄 田所
Ikuo Matsuda
松田 郁夫
Haruo Okimoto
沖本 晴男
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Mazda Motor Corp
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、吸気を過給するための排気ターボ過給機を備
えるとともに、該排気ターボ過給機のタービンへの排気
ガス導入通路の径をエンジン運転状態に応じて可変にす
る径可変手段を設けたエンジンに関するものである。
〔従来技術〕
従来より、エンジン回転数や負荷等のエンジン運転状態
に応じてタービン上流の排気通路の通路径を大小2段に
切替えるようにし、エンジンの低速運転時には上記通路
径を“小”側にセットし、排気ガスを絞り込んでタービ
ンへの排気の流入速度を高め、タービンを高速回転させ
ることによって過給圧を早期に向上させ、低速域におけ
るエンジンの出力性能の向上を図るようにしたターボ過
給機付エンジンは公知である(実開昭56−16113
9号公報参照)。
かかる構造のエンジンでは、低速域においてタービン出
力の向上により過給効率を向上することができ、それに
ともなって、エンジンの出力性能をある程度向上するこ
とができる。
しかしながら、低速域においては、排気ガス導入通路の
径が小さく絞り込まれているため、エンジン回転数の増
大にともなってタービン上流側の排圧は急激に上昇する
。このような排圧の上昇は内部E G Rffi(燃焼
室内にそのまま残留する排気ガス量)の増加等エンジン
の燃焼性を阻害する大きな要因となる。
そのうえ、上記の如き排気ガス導入通路の通路径の絞り
込みは、排気ガス温度の極度の低下を招来する。即ち、
通路径の絞り込みによって排気ガス流速が増大すると、
確かにタービン出力は向上するが、その反面、排気ガス
流速が早くなると、排気ガスが有する熱エネルギが運動
エネルギに変換され、タービンに吸収されて排気ガス温
度がその分だけ低下する。この低下は、排気ガス浄化の
面から極力避けることが好ましい。
とりわけ、高出力を必要としないエンジンの低速低負荷
の定常運転時において、タービンへの排気ガス導入通路
径を絞り込むと、排圧の上昇に伴って内部EGRが増加
し、エンジンの燃焼性が過度に阻害されるうえ、排気ガ
ス温度が低下し、また燃焼性を確保するために、燃料を
増量する必要が生じて、燃費性能が悪化するといった問
題がある。
「発明の目的〕 本発明の目的は、タービンへの排気ガス導入通路の通路
径の径可変手段を備えたターボ過給機付エンジンにおい
て、上記の如き通路径を絞り込んだ場合に惹起される不
具合を解消することができるターボ過給機付エンジンの
制御装置を提供することである。
[発明の構成コ このため、本発明は、エンジンの低速運転時に、−率に
タービンへの排気ガス導入通路の通路径を“小“に設定
するのではなく、エンジンの低速・低負荷運転時には通
路径を“大”に設定して、エンジンの燃焼性を確保し、
燃費性能を向上させるようにしたことを基本的な特徴と
している。
[発明の効果] 本発明によれば、エンジンの低速・低負荷運転時、つま
り軽負荷運転時において、排圧を比較的低圧に保持する
ことができ、燃焼性の向上、燃費性能の向上を図ること
ができ、排気ガスの温度低下を有効に防止することがで
きるので、エミッション性能を大幅に向上できる。
[実施例] 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
第1図に示すように、エンジンlは、吸気弁2゜排気弁
3によって夫々燃焼室4に対して開閉される吸気通路5
と排気通路6とにまたがって設置したターボ過給4a7
を備えており、排気通iI′86を流下する排気ガスに
よってタービン9が駆動されると、これに連動してブロ
ア10が駆動され、ブロア10によって昇圧した吸気を
燃焼室4に供給することによって、所謂吸気過給を行な
うようにした基本構造を有している。
上記吸気通路5のブロアlOの上流側には、エアクリー
ナ11が設置され、その下流には、時々刻々の吸気量を
計量するエアフローメータ12が介設されている。また
、吸気通路5のブロア1’0の下流側には、エンジン1
の負荷に応じて開閉されるスロットル弁13が介設され
るとともに、その下流には、燃料噴射弁14が臨設され
ている。
一方、排気通路6は、タービン9の初見導入口部におい
て、仕切壁15によって低速用排気ガス導入通路!6と
高速用排気ガス導入通路17とに仕切られていて、高速
用排気ガス導入通路17の上流側は、本発明にいう径可
変手段としての切替バルブ18によってオン、オフ的に
開閉されるようになっている。また、タービン9下流の
排気通路6には、触媒式排気ガス浄化装置I9が介設さ
れている。
上記低速用排気ガス導入通路I6には、タービン9をバ
イパスしてタービン9下流の排気通路6に排気ガスの一
部をバイパスさせるウェストゲート通路20が開口され
ており、該通路20をウェストゲートバルブ21によっ
て開閉制御することにより、以下に説明するように、過
給圧が予め設定した最高過給圧を越えて高圧とならない
ように過給圧を制御する。
また、タービン9と触媒式排気ガス浄化装置19との間
の排気通路6とスロットル弁■3下流の吸気通路5とは
、排気ガス還流通路(以下、単にEGR通路という。)
22によって連通され、EGR通路22に介設した排気
ガス還流制御バルブ(以下、EGRバルブという。)2
3が開かれたときには、排気ガスの一部を吸気側に還流
さUo、よく知られているように、不活性な還流υ1;
気ガスによってエンジンlの最高燃焼温度の過度の上昇
を抑制してNOXの発生を抑制する。
上記ウェストゲートバルブ21.切替バルブ18゜燃焼
室4に臨設した点火プラグ24および燃料噴射弁14等
のエンジン1の燃焼性に直接1間接に関与するものにつ
いては、以下に詳述するように、車両に装備したコンピ
ュータ25によって制御を行なう。
このコンピュータ25は、エアフローメータ12によっ
て検出される吸気量、回転数センサ26によって検出さ
れるエンジン回転数、スロットル弁13下流の吸気通路
5に設置した圧カセンザ27によって検出される過給圧
もしくは負荷およびタービン9下流の排気通路6に設置
した圧ノコセンサ28によって検出される排圧を基本デ
ータとして、切替バルブI8に対する開閉制御の他、燃
料噴射弁14に対する燃料制御、点火プラグ24に対す
る点火進角制御等を実行する。
上記切替バルブ18の開閉は、基本的には、切替バルブ
I8を設置した排気通路6のタービン上流部分における
排圧を作動源とするダイヤフラム式の切替アクチュエー
タ29により行なう。
この切替アクチュエータ29に対して排圧を導入する排
圧導入通路30の途中には、上記コンピュータ25によ
って開閉が制御される第1コントロールバルブ31が介
設されており、この第1コントロールバルブ31が開作
動されて、切替アクチュエータ29の第1圧力室29a
に排圧が作用すると、ダイヤフラム29bはダイヤフラ
ム29bに一端が固定された作動ロッド29cをコイル
バネ29dのバネ力に抗して図の矢印六方向に押し、リ
ンク機構29eを介して切替バルブ18を開作動させる
。また、切替アクチュエータ29の第2圧力室29fに
は、スロットル弁13の吸気通路5に負圧取出口を有す
る負圧導入通路32を連通          、1さ
せ、この負圧導入通路32の途中には、コンピュータ2
5によって開閉が制御される第2コントロールバルブ3
3を介設している。この負圧導入通路32および第2コ
ントロールバルブ33は、以下に詳述するように、エン
ジンの低速・低負荷運転時のように、排圧が切替アクチ
ュエータ29を開作動させるのに十分な程度にまで高く
ない段階で、スロットル弁13下流の吸気負圧を第2圧
力室29fに導入することにより、切替アクチュエータ
29を確実に開作動させるための乙のである。
なお、ウェストゲートバルブ21の開閉は、ブロアlO
の吐出圧を駆動源とするダイヤフラム式のウェストゲー
ト・アクチュエータ34によって行なうようにし、この
ウェストゲート・アクチュエータ34に吐出圧を導く圧
力導入通路35の途中には、ブロア10上流の吸気通路
5に連通するリリーフ通路36を設け、このリリーフ通
路36の途中には、リリーフ量を制御するコントロール
バルブ37を介設している。このコントロールバルブ3
7はコンピュータ25ににって制御するようにし、排気
通路6に設置した圧力センサ28によって検出される排
圧が設定値を越えて上昇しようとした際には、コントロ
ールバルブ37を閉作動じてリリーフ通路36を閉じ、
圧力導入通路35を通してブロアlOの吐出圧を作用さ
せ、ウェストゲートバルブ21を開作動し、排気ガスの
一部をウェストゲート通路20を通してタービン9をバ
イパスさせ、過給圧の過度の上昇を防止する。
次に、本発明の特徴である切替バルブ18に対する制御
方式を説明する。
第2図に示すように、エンジン!の全運転領域を計3つ
の運転ゾーンA、B、Cに区分けし、各運転ゾーンごと
に以下の如くに切替バルブ18の開閉制御を行なう。
(I)低速・低負荷運転ゾーンA この低速・低負荷運転ゾーンA1つまり回転数センサ2
6によって検出されるエンジン回転数が設定回転数以下
で、かつ圧力センサ27によって検出されるエンジン負
荷が設定値以下である運転域では、コンピュータ25に
より、第1.第2コントロールパルプ31.33を同時
に開作動する。
従って、この場合には、切替アクチュエータ29の第1
圧力室29aには排圧が、第2圧力室29fにはスロッ
トル弁13下流の高い吸気負圧が夫々作用する結果、両
圧力室29a、29r間の差圧が大となって切替アクチ
ュエータ29は確実に開作動される。このため、切替バ
ルブ18は、高速用排気ガス導入通路17を開き、排気
ガスは低速用。
高速用の両方の排気ガス導入通路16.17を通してタ
ービン9に導入される。つまり、排気ガス導入通路全体
の通路径(Δ/R)は拡大された状態に設定される。そ
の結果、タービン9上流の排圧は比較的低圧に維持され
、排圧の上昇に伴う燃焼性の低下が補償され、排気ガス
温度が極度に低下してエミッション性能が悪化すること
もない。つまり、この運転ゾーンAでは、さほど高い出
力性能を必要としないので、燃焼性、燃費性能を重視し
た制御を行なう。
(II)低速・中負荷および中高速・低負荷運転ゾーン
B この運転ゾーン81つまり、低速低負荷運転ゾーンAを
除き排気ガス量が比較的少ない運転ゾーンでは、切替バ
ルブ18を閉作動する。このため、コンピュータ25は
、第1.第2コントロールバルブ31.33の両方を閉
作動する。従って、この場合には、切替アクチュエータ
29はコイルスプリング29dのバネ力によって切替バ
ルブ18を閉作動するように機能し、高速用排気ガス導
入通路17を閉じる。その結果、排気ガスは専ら低速用
排気ガス導入通路16を通してタービン9に導入される
ようになり、排気ガスは低速用排気ガス導入通路!6に
よって絞り込まれて高速となってタービン9に流入し、
タービン9を高速駆動し、ブロアlOは吸気を有効に昇
圧して、この運転ゾーンBにおける吸気過給を実効ある
ものとする。
従って、この運転ゾーンBでは、必要な高出力が得られ
ることになる。なお、この運転ゾーンBでは、低速・低
負荷運転ゾーンAに比して排気ガス量が全体として増加
しており、排気ガス温度の低下は、排気ガス浄化装置の
浄化性能をさほど悪化させることはない。
(I[I)中高速・高負荷運転ゾーンにの運転ゾーンC
では、ターボ過給機7の本来の目的である過給による出
力性能の向上を図るため、切替バルブ18を開作動する
。この場合には、タービン9上流の排圧が十分に高いの
で、第1コントロールバルブ31をコンピュータ25に
よって開作動すれば、それだけで切替アクチユエータ2
9を開作動させることができ、切替バルブ18はこれに
応じて高速用排気ガス導入通路I7を開き、低速用、高
速用両方の排気ガス導入通路16゜17から多量の排気
ガスをタービン9に導入し、タービン9、したがってブ
ロアIOを高速駆動する。その結果、エンジンlの出力
は過給による充填効率のアップに応じてアップされ、高
出力化が達成される。
なお、過給圧は前述したウェストゲートバルブ21の制
御を通じて、予め設定した最高過給圧を越えて上昇しな
いように制御される。
第3図には、切替バルブ18の他の制御方式を示す。
この場合には、エンジンlの運転領域を2つの運転ゾー
ンZoとZcとに区分1ノし、低中速・高負荷運転ゾー
ンZcにおいては、切替バルブ18を閉じ、低速・低負
荷運転ゾーンを含む他の運転ゾーンZoにおいては、切
替バルブ18を開くようにしてもよい。
この制御方式の特徴は、低速・低負荷運転ゾーンにおい
て、第2図の制御方式と同様に、切替バルブ18を開い
て燃費性能の向上を図ることに加えて、中速・高負荷運
転ゾーンにおいて切替バルブ18を閉じ、この運転ゾー
ンにおける徹底した高出力化を図ったことにある。
なお、以上の実施例では、タービン9への排気ガス導入
通路を低速用、高速用の2つの排気ガス導入通路16.
17に分けて、高速用排気ガス導入通路17を切替バル
ブ!8によって開閉することによって通路径を切替える
ようにしたが、本発明は、比較的小径の排気ガス導入通
路を有する低速用ターボ過給機と、比較的大径の排気ガ
ス導入通路を有する高速用ターボ過給機とを備え、低速
時においては低速用ターボ過給機を専用するようにし、
高速時には高速用ターボ過給機を専用するか両ターボ過
給機を併用するようにした型式のエンジンにも適用しう
ろことはいうまで乙ない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例にかかるエンジンのシステム構
成図、第2図は切替バルブの開閉制御方式の一例を示す
グラフ、第3図は第2図と同様切替バルブの開閉制御方
式の他の例を示すグラフである。 l・・・エンジン、訃・・吸気通路、6・・・排気通路
、7・・・ターボ過給機、9・・・タービン、10・・
・ブロア、14・・・燃料噴射弁、16.17・・・低
速用、高連用排気ガス導入通路、I8・・・切替バルブ
、25・・・コンピュータ、29・・・切替アクチュエ
ータ、31・・・第1コントロールバルブ、32・・・
負圧導入通路、33・・・第2コントロールバルブ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)吸気を過給するための排気ターボ過給機を備える
    とともに、該排気ターボ過給機のタービンへの排気ガス
    導入通路の径をエンジン運転状態に応じて可変にする径
    可変手段を設けたエンジンにおいて、 エンジン回転数が所定値以下でかつ負荷が所定値以下の
    時に上記径可変手段により排気ガス導入通路の径を大き
    くするようにしたことを特徴とする排気ターボ過給機付
    エンジンの制御装置。
JP16197984A 1984-07-31 1984-07-31 排気タ−ボ過給機付エンジンの制御装置 Granted JPS6140416A (ja)

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JPH0346653B2 JPH0346653B2 (ja) 1991-07-16

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5203341A (en) * 1989-10-05 1993-04-20 Terumo Kabushiki Kaisha Electronic sphygmomanometer
US5218967A (en) * 1989-10-05 1993-06-15 Terumo Kabushiki Kaisha Electronic sphygmomanometer

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58176417A (ja) * 1982-04-08 1983-10-15 Mitsubishi Motors Corp タ−ボ過給機の可変ノズル制御装置

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