JPS614831A - 可変容量型タ−ボ過給機の制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、可変容量型ターボ過給機の制ｉｌｌ装置に
関し、特に、自動車用エンジンに設（ｊる可変容量型タ
ーボ過給機の効率向上を図る制御装置に関づる。

［従来技術］ 従来、自動車用エンジンの可変容量型ターボ過給機とし
て提案されているものは、一般に、タービン人ロスＩｌ
ｌ　−１□−に可変容量弁を具備し、この弁をエンジン
運転状態により、例えば、コンプレッザ吐出圧を導くア
クチュエータにより開閉して、タービン容量を可変とし
、その状態に適した最適開度により所定の過給圧としそ
のときそのときの最高トルクを得てターボ過給機の効率
を上げ、更に、コンブレツリ吐出圧、即ち、過給圧な所
定圧以上になる場合は、例えば、同様に、過給圧を導く
別のアクチュエータによりタービンを迂回するバイパス
通路のバイパス弁を開いて過給圧を下げエンジン破ＩＵ
）を防止するようにしている。

これらのアクチュエータは、通常、コンプレッサの吐出
圧とバランスするようばねによって付勢されたダイＸ７
フラムを設け、このタイヤフラムに連結された［１ツド
の他端をリンク等により前述の可変容量弁又はバイパス
弁に連結し、それらを駆動するようにしている（特願昭
５７−１４８．３６４号参照）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の可変容量型ターボ過給
機の制御装置にあっては、可変容量弁の駆動用アクチュ
エータとバイパス弁駆動用アクチュエータがそれぞれ独
立してエンジン運転状態を代表する圧力に応動じて、そ
れぞれの弁を駆動する構成となっていたため、可変容量
弁の効果が矢われシステムの効率が低下するという問題
点があった。

即ち、実際のターボ付エンジンにおいて円滑な運転を行
なうためには、可変容量弁の作動領域とバイパス弁の作
動容量とを若干量ラップさせる必要があり、このため、
コンプレッサ吐出圧を許容圧力（所定の過給圧）以下に
保つようにセラ１−づると、可変容量弁が全開になる前
にバイパス弁が作動開始することになり、そのラップ量
が増えると、可変容量弁が充分量いてタービン容量が増
加しないうちに排気がタービンを迂回して流れ去るため
タービンを回す効果が失われ、システム効率が低下する
という問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たしので、可変容量弁駆動用アクチュエータの駆動ロッ
ドが移動した後、そのロッドの移動を利用してバイパス
弁が駆動される構造等にすることにより、可変容量弁が
全開したとき、初めて、バイパス弁が開作動するように
し、もって可変容量装置の効率を１００％発揮させるよ
うにして、これヒより上記問題点を解決することを目的
としている。

［発明の構成］ この発明は、前述の目的を達成するため、エンジン運転
状態に応じてタービン容量を増減する可変容量装置とタ
ービンを迂回するバイパス通路及びその通路を開閉する
バイパス弁装置とも備え、前記可変音ｕ１装置とバイパ
ス弁装置を駆動するアクチュエータを夫々備えた可変容
量型ターボ過給機の制御装置において、可変容量装置の
可変量を検出する手段を設けると共に、前記検出手段に
より可変量のけば最大値を検出したどぎバイパス弁が間
作動量るバイパス弁のアクチコエータを制御づる手段を
設けたものである。

［作　用］ エンジンを加速してゆくと、可変容量弁はそのアクチュ
エータにより開度を増し、タービンを高速回転させ同時
にコンプレッサをも高速回転さゼで所定の過給圧を得て
エンジントルクを増大させる。そして、その最大開度付
近に達すると、制御装置は検出手段による信号を受け、
バイパス弁用アクチュエータの駆動源への通路を開作動
するので、このときからバイパス弁が初めて作動開始す
ることになり、可変容量弁の効果を最大限発揮させるこ
とができる。

しかも、過給圧は、バイパス弁の作動により過大になる
ことはなく、もってエンジンの破１０を防止する。

以下、実施例を図面に基づいて説明する。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例を示Ｍ図である。

まず構成を説明りるど、エンジン１は吸入空気の通路２
０に絞ｊｉ２１を設（Ｊ、その下流に燃ｔ’ｌ　ｆｌｆ
ｌ川弁２用を備える。また、吸気通路２０の上流に（′
、Ａコンプレツリ川出用（過給圧）Ｐを得るようにして
いる。又、エンジン１はＪノ＋気通路２３を（ｌｉｉ＊
え、これには順に、ＩＩ気のバイパス弁８、可変容量弁
２、タービン２４、触媒２５及びマフラ２６が設りられ
、更に、バイパス弁８のところからタービン２４を迂回
してぞの出口と通ずるバイパス通路２７が設けられる。

タービン２／Ｉは］ンプレッ１ノ５ど同軸になっており
、高速回転ＣぎるＪ−う適宜支持される１、可変容量弁
２は軸２８を中心に回動でさ、タービン２４０人「」ス
ロート部の面積を可変どじ、タービンの１ノ１気流１−
．１１］ら、容量を可変とする。この軸２８はリンク装
置を介しロッド３に連結され、このロッド３の他端がア
クチコエータ４のタ、イ■フラム７に連結される。ダイ
ヤフラム７はばね６により上方に弾発され、圧ツノ通路
２９により導かれる空気室１Ｇの圧力（正圧）とバラン
スしてぞの位置を決める。ロッド３の移動量は、アクチ
ュエータ４に設けた可変量検出手段１４により検出され
（詳細は後述）、下方への移動で弁開度を増す。　バイ
パス弁８はリンク９を介してロッド１１に連結され、そ
の他端はアクチュ■−夕１０のダイヤフラム１３に連結
される。ダイヤフラム１３は、ばね１２により下方に弾
発され、圧力通路３２からその空気室１７に導かれる圧
力（正圧）とバランスする。ロッド１１の上方への移動
でバイパス弁８が開作動する。但し、通路３２には電磁
弁１８が設けられ、可変量検出手段１４の信号により、
電気回路３４から出力され開作動Ｊる（詳細後述）。電
気回路３４と電磁弁１８はアクチュエータ１０の制御手
段６０を構成する。

なお、３０は排気還流通路、３３は１ノ１気レンサであ
る。

第２図に示すように、アクチュエータ４の本体には可変
量検出手段としてマイクロスイッチ１４が取付けられそ
の接点３１がロッド３の移動量Ｓにより突起１５に乗上
げるとスイッチオンとなり、電気回路３４を介して電磁
弁１８のコイル３５に通電し、弁体３６がスプリング１
９に抗して吸引降下し、過給圧Ｐをアクチュエータ１０
の空気室１７に導ぎ、ダイ１７フラム１３及びこれと一
体のロッド１１をばね１２及び１２−に抗して押下げバ
イパス弁８（第１図）を開くようになっている。

なお両アクチｊエータ４と１０はほぼ同一の大きさで形
成しである。

次に前記実施例の作用を説明する。　　１今、最大段５
１過給圧Ｐを仮に５００ｍｍ１−１（］として以下説明
を進める。

エンジンスタート時は可変容量弁２は全開であり、この
ときそのアクチュエータ４は第２図のようにダイヤフラ
ム７が５００ｍｍｌ−１（ｌ以下のある圧力を受（プは
ねＧと平衡位置にある。

エンジンが加速し、排気流量が増すとタービン２４従っ
て］ンプレッサ５が回転数を増しコンプレッサ吐出圧が
大ぎくなる。この吐出圧即ち過給圧Ｐが５００　ｍｍ　
ｌ−Ｉ　！］に達すると、アクチュエータ４のダイヤフ
ラム７はばね６に抗して下降し、ロッド３の抑圧により
可変容量弁２を聞く。可変容量弁２はその開度増大によ
り排気流速の低下従ってタービン及び］ンプレッサの回
転数の低下を生じ結局、過給圧５００ｍｍ１−１ｇで平
衡した弁開度を保つ。このようにして、可変容量弁２は
全開となるまでアクチュエータ４により、その開度を増
しつつ、過給圧が５００ｍｍＨｇになるようコンプレッ
サの回転をセットしその間、エンジントルクはその過給
圧に見合った最高の値どなる。

つまり、可変容量弁２が全開になるまては、ｌことえ過
給圧が５００ｍｍＨ（］に達しても、電磁弁１８の通路
遮断により、バイパス弁はアクチュエータ１０に正圧か
及ぼされず、これが開作動することはないので、エンジ
ントルクは可変容量装置によって得られる所定の値とな
るのである。

可変容量弁２が全開となると、この場合、ロット３が所
定ｍｓの移動をするので、マイクロスイッチ１４はその
接点３１が突起１５に乗上げ、スイッチオンとなる。こ
のため、電気回路３／Ｉににり電磁弁１８のコイル３５
に通電し弁体３６をスプリング１つに抗して下げ、通路
３２を開く。

この結果、アクチュエータ１０はその空気室１７に過給
圧（５００ｎｖＨＯ）　カ及フノテ、タイヤフラム１３
、ロッド１１が下降し、バイパス弁９（第１図）を開く
。この為、排気のバイパスによりタービンの回転が抑制
され、従って、過給圧は設計許容値内−に収まり、エン
ジン破損を防止づる。

上記の場合、タービンを迂回するバイパス流量特性は第
３図に示すように、ロッドストロークに対して初期はに
ぷい反応を示しＬの遅れを生ずるので、第２図に示すよ
うに弱いばね１２−を設（ブ、はね１２″のみによるそ
の初期ス１〜ロークＬの変位によりこの近れを吸収する
ようにづるど応答性か良くなる。

尚、電磁弁１８のスプリング１９の設定において、仮に
、可変容量弁が全開まで動かず途中でスティックしたＪ
ζうな場合、過給圧が最大許容値例えば６００　ｎｖ　
ｌ−ｌ　ｇになると、そのスプリング１９が撓んで過給
圧Ｐがアクチュエータ１ｏに及ぶようにすれば、可変容
量装置系に故障が生じても、エンジン及びターボの破損
を防止づ−ることができる。

第４図には、他の実施例を示す。

この実施例は、可変容量弁の駆動用ロッド３の区間ａに
断面Ｂ−Ｂを示す第６図のＪ：うに円周状切欠３７と、
断面Ｃ−Ｃを示す第７図のように円弧状切欠３８を設け
、ロッド３が第２図のストロークＳ移動し、可変容量弁
の軸２８がストッパ４１で回転を制限された後、板ばね
４２の変位によって更にロッド３が微少量下ったとき、
空気室１６の空気が通路４３から室４４に入り、ピスト
ン４５をばね４６に抗して右方に移動させ、シャフト４
７で連結したスリーブ弁４８をも右方に移動させ、断面
Ａ−Ａを示す第５図の過給圧通路３２をアクチュエータ
１０への通路３９と瞬時に連通してバイパス弁を駆動し
始めるものである。

スリーブ４９及びハウジング４０には図のように孔５０
を設け、大気開放とすることにより、ピストン４５の移
動を容易にしている。

ロッド３の上部５１はロッド３のガイド５２に沿って摺
動りるが、カバー５３にも空気の逃し孔５４を設け、摺
動時の圧縮空気を逃している。

尚、ビス１〜ン／１５とスリーブ弁４８の動く範囲は圧
入されたリング５５で規制される。ピストンの軸４７は
プッ１−５７を貝通させピストンの動きを確認できるに
うにしである。スリー・ブ弁４８の孔５６はそのｉ’＋
ｉｉ　ＩＩＡの気圧バランス用である。

尚、この実施例でも、両アクチュエータは同一の大きさ
で形成しである。

もし、この発明のようにしないで、バイパス弁を可変容
量弁より高い過給圧で作動するよう、圧力を段階的に変
えて両アクチュエータを作動さゼるようにづると、どう
しても後者は平衡をたもつばねが大キク４丁り、従って
アクチュエータが大型化するが、この発明では、同一過
給圧を両アクデユエータの作動圧として使用できるので
、両者を従来と同一の大ぎさのアクチュエータのもので
解決できる。

［発明の勲東］ 以上説明しでさたように、この発明によれば、その構成
を可変容量弁がほぼ全開になった後に、バイパス弁を開
く構成としたため以下のような効果が得られる。

■　可変容量弁が中途半端な開度の状態でバイパス弁が
開くことによる効率の低下を防ぐことができる。

■　可変容量弁の効果を充分に引出すことができる。

■　可変容量弁及びバイパス弁のアクチュエータを両者
共に同一の従来の大きさのもので解決づることかできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体図、第２図は第１図
の要部説明図、第３図はバイパス流量特性図、第４図は
他の実施例の要部断面図、第５図は第４図のへ−Ａ断面
図、第６図は同じ＜Ｂ−Ｂ断面図、第７図は同じ＜Ｃ−
Ｃ断面図である。 （図面に現わした符号の説明） １・・・　エンジン　　　　２・・・　可変容量弁４・
・・　アクチュエータ　　５・・・コンプレッサ８・・
・　バイパス弁 １０・・・　アクヂ］１−−タ １４・・・　マイクロスイッチ（可変量検出手段）１８
・・・　電Ｗｋ　ｊｔ　　　　　　２０・・・　吸気通
路２３・・・　１ノ１気通路　　　　２４・・・　ター
ビン２７・・・　バイパス通路　　３４・・・　電気回
路６０・・・　制窮１丁段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジン運転状態に応じてタービン容量を増減する可
   変容量装置とタービンを迂回するバイパス通路及びその
   通路を開閉するバイパス弁装置とを備え、前記可変容量
   装置とバイパス弁装置を駆動するアクチュエータを夫々
   備えた可変容量型ターボ過給機の制御装置において、可
   変容量装置の可変量を検出する手段を設けると共に、前
   記検出手段により可変量のほぼ最大値を検出したときバ
   イパス弁が作動開始するようバイパス弁のアクチュエー
   タを制御する手段を設けたことを特徴とする可変容量型
   ターボ過給機の制御装置。