JPS62107233A

JPS62107233A - エンジンの過給装置

Info

Publication number: JPS62107233A
Application number: JP60245805A
Authority: JP
Inventors: Haruo Okimoto; 沖本　晴男; Ikuo Matsuda; 松田　郁夫
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1987-05-18

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、排気ターボ過給機と機械式過給機とを有し、
エンジン運転状態に応じて機械式過給機の吐出空気をタ
ーボコンプレッサ下流に流入させるようにしたエンジン
の過給装置に関する。

（従来技術）従来から、エンジンの所定運転領域において排気ガスで
タービンを回転させ、この夕〜ビンがニアコンプレッサ
を駆動して過給された空気をエンジンに供給し、これに
応じて多量の燃料を燃やしてエンジン出力を上げるため
の排気ターボ過給機（ターボチャージｐ）が用いられて
いる。

ところが、このような排気ターボ過給機は、クランク軸
駆動による機械式過給機（スーパーチャージャ）と比較
して応答性が悪く、排気ガス量の少ないエンジン低速域
、つまり車両の発進や低速からの急加速時に十分にター
ビンが回転しないため過給圧不足を生じることがある。

そこで、このような過給圧不足を抑えるため排気ターボ
過給機に上記機械式過給機を並列的に設け、小雨の急加
速時などの高負荷時に機械式過給機を作動させ、過給圧
不足を補い、エンジン出力の向上を図ったものがある（
例えば特開昭５９−１３８７４８号公報参照）。また、
一般に、排気ターボ過給機付エンジンにおいてエンジン
への最高過給圧を規制する方法としてタービンをバイパ
スさせて排気ガスを導くバイパス通路と、このバイパス
通路を間開さけるバイパス弁とを設け、排気ガスの一部
をタービンをバイパスさせて流すことにより制御するこ
とが行なわれている。

そしてこのような従来技術を併用して用いた場合例えば
機械式過給機の劣化や機械式過給機を駆にノさせるため
のエンジンからの伝達ベルトのベルト切れなどが発生す
ると、機械式過給機の出力である空気吐出量が減少し、
これにより過給圧が低下する。一方、この過給圧の低下
を補うため排気ターボ過給機の負担は多くなる。

そのため、排気ターボ過給機のタービン上流のＩＩ気ガ
スの圧力（ｉＪｊ圧）が［界し、エンジンの燃焼ｆ１が
低下する。したがって、エンジン出力が低下し、また、
このような運転状態が続くことにより、排気ターボ過給
機およびエンジンの耐久性に悪影響を与えることにもな
りかねない。

（発明の目的）本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、機
械式過給機が正常に作動しなくなったとき、過給圧を減
少させ排気ターボ過給機およびエンジンの保護を図るこ
とができるエンジンの過給装置を提供することを目的と
する。

（発明の構成）本発明は、排気ガスにより駆動される排気ターボ過給機
と、エンジンにより駆動される機械式過給機と、上記排
気ターボ過給機のタービンをバイパスさせて排気ガスを
導くバイパス通路と、このバイパス通路を開開さけてエ
ンジンへの最高過給圧を設定値に制御するバイパス弁を
備えたエンジンの過給装置において、上記機械式過給機
の吐出量の低下を検出する吐出量検出手段と、この吐出
量検出手段からの吐出量低下信号に応答してバイパス弁
の設定値を減少させる補正手段を設けたものである。

この構成により、機械式過給機が異常になると、吐出量
検出手段は機械式過給機の吐出量の低下を検出し、補正
手段は吐出量検出手段の吐出量低下信号に応答してバイ
パス弁の設定値を減少させるＪ：うに制御する。したが
って、エンジンの排気ガスの圧力は減少され、排気ター
ボ過給機の負荷が軽減される。

（実施例）第１図は本発明の一実施例に係るエンジンの過給装置の
構成図である。

第１図において、エンジン１は、シリンダ２と、ピスト
ン３と、燃焼室４に混合気を供給するための吸気弁５と
、混合気を点火させる点火プラグ６と、燃焼ガスを排気
通路７に排出するための排気弁８とを基本要素として構
成される。吸気通路９には、燃料噴射を行なうインジェ
クタ１０が吸気弁５に向けて配設され、また、吸入空気
Ｍを制御するためのスロットル弁９ａが設けられている
。

■アクリーチ１１は通路１２に空気を送り込むためのち
のである。この通路１２には、空気量を検出するための
エアフローメータ１３が設けられている。アクチュエー
タ１４番よ、通路２２に接続される分岐通路１５の空気
ｙ「により作動し、ウェストゲート１６を開閉作動さけ
るものである。このウェストゲート１６は、後述するバ
イパス通路２１を開開させてエンジン１への最高過給圧
を設定値に制御するものである。上記分岐通路１５内の
空気圧は、ソレノイド１７によりコンプレッサ２０の上
流側通路１２に遮断制御されることにより補正される。

排気ターボ過給機１８は、排気通路７の上流側から送ら
れてきた排気ガスにより回転されるタービン１９と、こ
のタービン１９の回転により駆動されるコンプレッサ２
０とからなり、タービン１９は排気通路７に設けられ、
コンプレッサ２０は通路１２と通路２２との接続部に設
けられている。

上記バイパス通路２１は、排気通路７に並列的に接続さ
れ、タービン１９をバイパスさせて排気ガスを排気通路
７の下流側へ導くものである。インタクーラ２３は、通
路２２に設けられ、通路２２から送られてきた空気を冷
却し、吸気通路９に送るものである。エンジンにより駆
動される機械式過給機２４は、コンプレツナ２０と並列
的に通路２５に介在され、通路２５を通る空気をアキュ
ムレータバルブ２６方向へ送るものである。リリーフバ
ルブ２７は、通路２５に接続されて機械式過給機２４を
バイパスするりリーフ通路２８に設けられ、アキュムレ
ータバルブ２６へ入る空気圧を一定に保持するものであ
る。上記アキュムレータバルブ２６は、通路２５の下流
に設けられ、通路２５からの空気をインタクーラ２３よ
り下流の吸気通路９と通路２９とに切替え送るものであ
る。

なお、この通路２９に流れる空気は２次空気として排気
系へ送られる。この通路２９には、２次空気の流量を検
出するための流量計３０が設けられている。

コントロールユニット３１は、流量３１３０の出力とエ
アフローメータ１３の出力とエンジン回転数とスロット
ル開度（負荷）信号とを受Ｇプで所定の演算を行ない、
点火プラグ６とインジェクタ１０どアキュムレータバル
ブ２６とソレノイド１７どを制御するものである。また
、コントロールユニット３１は後述する所定運転領域に
おいて、つ■ストゲート弁１６の設定値を高める補正出
力手段を有する。

さらに、コントロールユニット３１は機械式過給ｌｌＩ
２４の吐出量の低下を検出する吐出量検出手段の吐出量
低下信号に応答してバイパス弁の設定値を減少させる補
正手段に信号を出力する。

すなわち、上記吐出量検出手段としては、流量計３０を
用い、エンジン運転状態に応じて予測できる機械式過給
機２４による吐出量と流量計３０の検出信号による吐出
量とをコントロールユニット３１にて比較するようにし
たものである。また、バイパス弁の設定値を減少させる
補正手段としては、ソレノイド１７、アクチュエータ１
４およびウェストゲート１６を用いる。

なお、上記吐出量検出手段としては、例えば機械式過給
機１４と同一の駆動用ベルトで駆動される発電機の出力
低下を検出する検出器を用いてもよい。

次に、この実施例の動作を説明する。コントロールユニ
ット３１は、エアフローメータ１３の出力から流量計３
０の出力を減算して吸気通路９の吸入空気量を算出し、
この吸入空気量に基づいてインジェクタ１０を作動させ
燃料噴射量を制御し、また、機械式過給機２４の吐出空
気を吸気通路９に流入させる制御を行なうと同時に過給
圧設定値の変更すなわらスロットルバルブ９ａのスロッ
トルバルブ開度とエンジン回転数とにより下記エンジン
運転状態を検出し、所定運転領域におけるウェストゲー
ト１６の開度設定値を高める補正をソレノイド１７に与
えられる過給圧制御信号により行なう。

第２図は上記運転状態すなわらエンジン運転の領１４Ａ
、Ｂを示す図である。領域Ａはアキュムレータバルブ２
６が通路２９側に切り換えられ、２次空気が排気系へ供
給されている状ｆフでエンジン１が駆動されている通常
運転領域である。また、領域Ｂはアキュムレータバルブ
２６が吸気通路９側に切り換えられ、２次空気が排気系
へ供給されていイ【い状態でエンジン１が駆動されてい
る所定運転領域である。上記アキュムレータバルブ２６
は、コントロールユニット３１からの過給切替信号によ
り作動される。

ここで、上記運転状態が領域へからｆｉａ　ｌｉｉ！　
Ｂへ移るときの動作について説明する。機械式過給機２
４はエンジン１の駆動により回転され、排気ターボ過給
ｖｓ１８はエンジン１の排気ガスにより回転されている
。通常運転領ＩＩ！ｔＡにおける吸入空気は、エアクリ
ーナ１１、通路１２、コンプレッサ２０、通路２２、イ
ンタクーラ２３、吸気通路９を流れ、インジェクタ１０
により燃料が供給されてエンジン１の燃焼室４に送り込
まれる。一方、通路１２から通路２５へ流れた空気は、
機械式過給機２４により加圧されてアキュムレータバル
ブ２６を介して通路２９に流れ、２次空気として排気系
へ供給される。

さらにエンジン運転状態がより高回転、高負荷側に移行
するにつれ、コンプレッサにより送出される過給圧が上
昇する。この過給圧が通路１５を介してアクチュエータ
１４に導かれ、過給圧が設定値に達した際にウェストゲ
ート１６を開作動させて最高過給圧を設定値に制御する
。また、この時、コントロールユニット３１はソレノイ
ド１７に閉作動信号を与えている。

さらに、エンジン運転状態がより高回転、高負荷側に移
行すると通常運転領域Ａから所定運転領域Ｂに入る。所
定運転領域Ｂでは、機械式過給機２４によっても過給を
行なうためコントロールユニット３１は、過給切替信号
によりアキュムレータバルブ２６を通路２９側から吸気
通路９側に切り替える。また、コントロールユニット３
１はソレノイド１７に開作動信号を与え、これにより通
路１５内の過給圧の一部がコンプレッサ上流側通路１２
（大気側）に逃がされ、アクチュエータ１４に導かれる
過給圧が相対的に低下し最高過給圧の設定値が＾められ
る。この所定運転領ｔｄＢにおける吸入空気は、エアク
リーナ１１１通路１２、コンプレッサ２０、通路２２、
イ、ンタクーラ２３、吸気通路９、吸気弁５、燃焼室４
と流れる。一方、通路１２を通った空気は、通路２５機
械式過給磯２４およびアキュムレータバルブ２６を介し
て吸気通路９に流れる。このような２つの経路により、
燃焼室４に空気が送られ、エンジン高回転時の過給が行
なわれる。

第３図（ａ）はエンジンの回転数に対するトルクを示す
トルク特性図であり、第３図（ｂ）Ｇよエンジンの回転
数に対する排気ガス圧力を示す排気圧特性図である。こ
の第３図（ａ＞において、破ｌ１１ａ１はターボ過給機
１８のみにより空気過給され、上記通常運転領１ｇＡで
エンジン回転数Ｎ１以上であるときのトルク曲線であり
、実線ａ２はターボ過給機１８および機械式過給１１ｆ
ｉ２４により空気過給される所定運転領域Ｂで、エンジ
ン回転数Ｎ１以上であるときのトルク曲線である。第３
図（ｂ）において、破線ｂ１はターボ過給機１８のみに
より空気過給され、エンジン回転数Ｎ１以上であるとき
の排圧特性曲線であり、実線ｂ２はターボ過給機１８お
よび機械式過給機２４により空気過給され、エンジン回
転数Ｎ１以上であるときの排圧曲線である。

上記第３図（ａ）（ｂ）に示すように、エンジン回転数
Ｎ１以上で排気ガス圧力が減少され、これによりエンジ
ンのトルクが増大される。つまり、エンジン回転数Ｎ１
以上ではターボ過給機１８と機械式過給機２４との両者
で空気過給を行なうので排気ターボ過給１１１１８の負
担を減少させることができる。したがって、排気通路７
の排気ガス圧力を減少させることができ、これによりエ
ンジン排圧が低下して燃焼効率が改善されると共に、ノ
ック限界、失火限界などが拡大され、さらに過給圧を上
げることが可能となり、エンジン出力の向」二が図れる
。

さらに、上記機械式過給８１２４の吐出量低下検出手段
およびバイパス弁の設定値を減少させる補正手段は機械
式過給１１ｍ２４の吐出空気を二次空気どして利用して
いる領域（第２図Ａ）で流量計３０の流量を測定し、回
転数と負荷に応じて予め設定した正常時の流量値とを比
較し、吐出量低下を検出してＪ３き、吐出空気を過給空
気として用いる領域（第２図Ｂ）でバイパス弁の設定値
を高める度合を吐出量の低下量に応じて減少さける。つ
まり、ソレノイド１７の開作動量を減少させ、アクチュ
エータ１４へ導かれる過給圧の逃がし半を少なくする。

したがって、機械式過給機２４の劣化等により、その吐
出量が低下してもエンジンの排圧が異常上昇するといっ
たことは防止される。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、機械式過給機の吐出量の
低下を検出する吐出量検出手段と、この吐出量検出手段
からの吐出量低下信号に応答して過給圧を減少させる過
給圧減少手段とを設けたことにより、機械式過給機の出
力が低下すれば過給圧が減少されるので、エンジン背圧
が上昇するのを抑えることができ、これによりエンジン
が不調になるのを防止することができる。また、排気タ
ーボ過給機のタービン回転が異常に上昇することを防止
でき、排気ターボ過給機の耐久性が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るエンジンの過給装置の
構成図、第２図はエンジン運転領域を説明するための図
、第３図（ａ）（よエンジン回転数に対するトルクを示
すトルク特性曲線図、第３図（ｂ）はエンジン回転数に
対する排気ガス圧力を示１排圧特性曲線図である。１・・・エンジン、１６・・・ウェストゲート（バイパ
ス弁）、１８・・・排気ターボ過給機、２１・・・バイ
パス通路、２４・・・機械式過給機、３１・・・コント
ロールユニット。特許出願人　　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　人
　　　　　弁理士　　小谷　悦司同　　　　　　　弁理
士　　長■１　１同　　　　　　　弁理士　　板谷　康
夫第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１、排気ガスにより駆動される排気ターボ過給機と、エ
ンジンにより駆動される機械式過給機と、上記排気ター
ボ過給機のタービンをバイパスさせて排気ガスを導くバ
イパス通路と、このバイパス通路を開閉させてエンジン
への最高過給圧を設定値に制御するバイパス弁を備えた
エンジンの過給装置において、上記機械式過給機の吐出
量の低下を検出する吐出量検出手段と、この吐出量検出
手段からの吐出量低下信号に応答してバイパス弁の設定
値を減少させる補正手段を設けたことを特徴とするエン
ジンの過給装置。