JPS62168926A - Turbocharger - Google Patents

Turbocharger

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JPS62168926A
JPS62168926A JP61010450A JP1045086A JPS62168926A JP S62168926 A JPS62168926 A JP S62168926A JP 61010450 A JP61010450 A JP 61010450A JP 1045086 A JP1045086 A JP 1045086A JP S62168926 A JPS62168926 A JP S62168926A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbocharger
value
load
output
turbine
Prior art date
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Pending
Application number
JP61010450A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsunori Miyamura
宮村 克則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP61010450A priority Critical patent/JPS62168926A/en
Publication of JPS62168926A publication Critical patent/JPS62168926A/en
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Abstract

PURPOSE:To maintain a clearance between a turbine housing and an exhaust turbine or between a compressor housing and a compressor to an optimum value, by gradually increasing a load of a turbocharger and wearing a combined material. CONSTITUTION:A combined member, with which the internal surface of a turbine housing is coated, uses a material serving for properly maintaining a clearance between the turbine housing and an exhaust turbine during operation. A load detecting means (b) detects a load of a turbocharger, and when the load is less than a predetermined value, a control means (c) calculates an output control value so as to obtain a turbocharger output in accordance with the predetermined value. When the load is in the predetermined value or more, the control means (c) calculates the output control value so that the predetermined value increases larger in stages as the time passes. An output control means (d) performs a control in accordance with the output control value from the control means (c). Accordingly, the combined member is gradually worn.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、タービンハウジングと排気タービンあるいは
コンプレッサハウジングとコンプレッサホイールとの間
のクリアランスを小さくするためにタービンハウジング
あるいはコンプレッサハウジングの内面に複合部材をコ
ーティングしたものであって、このクリアランスを運転
中に適性化するターボチャージャに関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention provides a composite member on the inner surface of a turbine housing or a compressor housing in order to reduce the clearance between the turbine housing and the exhaust turbine or the compressor housing and the compressor wheel. The present invention relates to a turbocharger that is coated to optimize this clearance during operation.

(従来の技術) 従来のターボチャージャとしては、例えば第3図に示す
ようなものが知られている。
(Prior Art) As a conventional turbocharger, one shown in FIG. 3, for example, is known.

第3図は自動車用の比較的小型のターボチャージャの構
造を示したもので、エンジンの排気エネルギを受けて回
転力を発生する排気タービンlと吸気を加圧するコンプ
レッサタービン2とが共通のタービン軸3に取り付けら
れており、スクロール状のタービンハウジング4を介し
て排気タービン1に高温高圧の排気ガスを導入する一方
、このとき発生した回転力でコンプレッサホイール2を
駆動し、同様にスクロールをなすコンプレッサハウジン
グ5を介してエンジンに過給空気を供給するようなって
いる。
Figure 3 shows the structure of a relatively small turbocharger for automobiles, in which the exhaust turbine 1, which generates rotational force by receiving engine exhaust energy, and the compressor turbine 2, which pressurizes intake air, share a common turbine shaft. 3, the high-temperature, high-pressure exhaust gas is introduced into the exhaust turbine 1 through the scroll-shaped turbine housing 4, and the rotational force generated at this time drives the compressor wheel 2, which also forms a scroll compressor. Supercharging air is supplied to the engine via the housing 5.

タービン軸3は上記各ハウジング4並びに5の中間に位
置する中空状のセンタハウジング6にフローティング軸
受7を介して支持されるとともに、軸3のスラスト方向
(図で左右方向)の位置決めのためスラスト軸受8がコ
ンプレッサハウジング5側に配設される。
The turbine shaft 3 is supported via a floating bearing 7 in a hollow center housing 6 located between the housings 4 and 5, and a thrust bearing is provided for positioning the shaft 3 in the thrust direction (horizontal direction in the figure). 8 is arranged on the compressor housing 5 side.

センタハウジング6上部の給油孔9から導入される潤滑
油は油路10に達し、小孔10a、10bを通ってスラ
スト軸受8、フローティング軸受7をそれぞれ潤滑する
Lubricating oil introduced from the oil supply hole 9 in the upper part of the center housing 6 reaches the oil passage 10, passes through the small holes 10a and 10b, and lubricates the thrust bearing 8 and the floating bearing 7, respectively.

また、センタハウジング6はそのフランジ部6aをター
ビンハウジング4の段付開口部4aに嵌合し、開口部4
aの周囲に配した複数のボルト11並びにリテーナプレ
ート12を介してタービンハウジング4に締着されてい
る。
Further, the center housing 6 has its flange portion 6a fitted into the stepped opening 4a of the turbine housing 4, and the opening 4
It is fastened to the turbine housing 4 via a plurality of bolts 11 and a retainer plate 12 arranged around the a.

このようなターボチャージャにおいて、近年、排気ター
ビン1とタービンハウジング4との間のクリアランス1
3を小さくしてターボチャージャの効率を向上させるた
めに、予め用意されたその内面が薄めのタービンハウジ
ング4の内面に、クリアランス13がゼロ近くなるよう
複合部材14をコーティングして、ターボチャージャの
運転中に排気タービン1により前記複合部材14を摩耗
させて、最終的にクリアランス13を最適値とする試み
が行われている。
In such a turbocharger, in recent years, the clearance 1 between the exhaust turbine 1 and the turbine housing 4 has been increased.
In order to improve the efficiency of the turbocharger by reducing the clearance 13, a composite member 14 is coated on the inner surface of the turbine housing 4, which is prepared in advance and has a thinner inner surface, so that the clearance 13 is close to zero, and the operation of the turbocharger is improved. Attempts have been made to wear out the composite member 14 using the exhaust turbine 1 during the process, and finally set the clearance 13 to an optimum value.

次に、従来のターボチャージャ付エンジンの過給圧力制
御方法について説明する。
Next, a conventional turbocharging pressure control method for a turbocharged engine will be described.

電子技術等の発達に伴い、電磁バルブをデユーティ制御
することにより作動圧や燃料量等を正確に制御するいわ
ゆる電磁制御バルブが知られ、空燃比の制御、排気還流
量の制御、過給圧の制御等に用いられている。ここで、
ターボチャージャの過給圧を制御する装置として、例え
ば第4図に示すようにターボチャージャの排気タービン
1をバイパスする通路22にウェストゲートバルブ23
を設け、エンジン24から排気タービン1に導入される
排気ガス量を制御することで過給圧を適性値に保つもの
がある。
With the development of electronic technology, so-called electromagnetic control valves have become known, which accurately control operating pressure, fuel amount, etc. by duty-controlling electromagnetic valves. Used for control, etc. here,
As a device for controlling the boost pressure of a turbocharger, for example, as shown in FIG. 4, a wastegate valve 23 is installed in a passage 22 that bypasses the exhaust turbine 1 of the turbocharger.
There is a system that maintains the boost pressure at an appropriate value by controlling the amount of exhaust gas introduced from the engine 24 into the exhaust turbine 1.

このウェストゲートバルブ23を駆動するダイヤフラム
アクチュエータ25の圧力室には、圧力通路26から電
磁制御バルブ27により所定の圧力に調圧された吸気コ
ンプレッサ2の吐出圧が導入され、電磁制御バルブ27
はスロットルセンサ28、回転数センサ29、ノックセ
ンサ30および吸気通路31の圧力センサ32等からの
検出値に基づく制御回路33からのパルス信号により、
所定のウェストゲートバルブ23の開度となるようにデ
ユーティ駆動される。
The discharge pressure of the intake compressor 2 regulated to a predetermined pressure by the electromagnetic control valve 27 is introduced from the pressure passage 26 into the pressure chamber of the diaphragm actuator 25 that drives the wastegate valve 23.
is a pulse signal from the control circuit 33 based on the detected values from the throttle sensor 28, rotation speed sensor 29, knock sensor 30, pressure sensor 32 of the intake passage 31, etc.
The waste gate valve 23 is duty-driven so as to have a predetermined opening degree.

したがって、電磁制御バルブ27のデユーティ値に応じ
て排気タービン1への排気ガスの導入量が設定され、こ
れによりターボチャージャの回転を制御することで、エ
ンジンの運転条件に適応した過給圧を保ち、最適過給を
行なうことが可能となっている(特開昭57−1570
16号公報等、参照)。
Therefore, the amount of exhaust gas introduced into the exhaust turbine 1 is set according to the duty value of the electromagnetic control valve 27, and by controlling the rotation of the turbocharger, the supercharging pressure adapted to the engine operating conditions is maintained. , it is possible to perform optimal supercharging (Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-1570)
(See Publication No. 16, etc.)

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来のターボチャージャにあ
っては、その過給圧制御装置が単にエンジン負荷に応じ
て過給圧力を制御する構成となっていたため、タービン
ハウジングと排気タービンとの間のクリアランスが適切
な値となる前にターボチャージャが高負荷運転されたよ
うなときには、クリアランスが高回転に適さない小さい
値であるにも拘らず強制的に回転させられるので排気タ
ービンが回転不能となったり、複合部材が必要以上に剥
がれて、ターボチャージャの性能の低下を招くという問
題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such conventional turbochargers, the boost pressure control device simply controls the boost pressure according to the engine load, so the turbine If the turbocharger is operated under high load before the clearance between the housing and the exhaust turbine reaches an appropriate value, it will be forced to rotate even though the clearance is a small value that is not suitable for high rotation. As a result, the exhaust turbine becomes unable to rotate, and the composite member peels off more than necessary, resulting in a reduction in the performance of the turbocharger.

(問題点を解決するための手段) この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たものであって、その基本概念図を第1図に示すように
、タービンハウジングまたはコンプレッサハウジングの
内面に複合部材をコーティングして、タービンハウジン
グと排気タービンあるいはコンプレッサハウジングとコ
ンブレッサホイールとの間のクリアランスを運転中に適
正化するターボチャージャ本体aと、ターボチャージャ
の負荷を検出する負荷検出手段すと、ターボチャージャ
の負荷が所定規制値未満のときは所定規制値に応じたタ
ーボチャージャ出力となるよう出力制御値を演算し、所
定規制値以上となると該所定規制値を当初からの時間経
過に伴って徐々に大きくしその規制値に応じたターボチ
ャージャ出力となるよう出力制御値を演算してターボチ
ャージャ出力を制御する制御手段Cと、制御手段からの
出力制御値に基づいてターボチャージャの出力を操作す
る出力操作手段dと、を備えている。
(Means for Solving the Problems) The present invention has been made to solve these problems, and as shown in FIG. A turbocharger body a whose inner surface is coated with a composite material to optimize the clearance between the turbine housing and the exhaust turbine or the compressor housing and the compressor wheel during operation, and a load detection means for detecting the load on the turbocharger. When the load of the turbocharger is less than a predetermined regulation value, the output control value is calculated so that the turbocharger output corresponds to the predetermined regulation value, and when the load exceeds the predetermined regulation value, the predetermined regulation value is changed over time from the beginning. control means C for controlling the turbocharger output by calculating an output control value so as to gradually increase the turbocharger output according to the regulation value; and an output operation means d for operating the.

(作 用) 本発明では、ターボチャージャの出力が所定値に規制さ
れこの規制値が時間経過により段階的に大きくなってい
く。したがって、タービンハウジングあるいはコンプレ
フサハウジングの内面にコーティングされた複合部材は
徐々に摩耗されて、タービンハウジングと排気タービン
とあるいはコンプレッサハウジングとコンプレッサホイ
ールとの間のクリアランスが最適値に維持される。
(Function) In the present invention, the output of the turbocharger is regulated to a predetermined value, and this regulated value increases stepwise as time passes. The composite material coated on the inner surface of the turbine housing or the compressor housing is thus gradually worn away, so that the clearance between the turbine housing and the exhaust turbine or the compressor housing and the compressor wheel is maintained at an optimum value.

(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第2図は本発明の一実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

本実施例におけるターボチャージャは第3図および第4
図に示した従来例と同様にタービンハウジング4の内面
に所定の複合部材14をコーティングしてあり、運転中
にタービンハウジング4と排気タービン1との間のクリ
アランス19を適正化しようとするものが使用される。
The turbocharger in this embodiment is shown in Figures 3 and 4.
Similar to the conventional example shown in the figure, the inner surface of the turbine housing 4 is coated with a predetermined composite member 14 to optimize the clearance 19 between the turbine housing 4 and the exhaust turbine 1 during operation. used.

なお、本実施例では、圧力センサ32は負荷検出手段を
構成し、排気バイパス通路22、ウェストゲートバルブ
23、アクチュエータ25および電磁制御バルブ27は
全体として出力操作手段を構成する。また、制御回路3
3は制御手段としての機能を有する。
In this embodiment, the pressure sensor 32 constitutes a load detection means, and the exhaust bypass passage 22, the wastegate valve 23, the actuator 25, and the electromagnetic control valve 27 collectively constitute an output operation means. In addition, the control circuit 3
3 has a function as a control means.

以下、第2図に基づいて作用を説明する。The operation will be explained below based on FIG.

第2図はターボチャージャの過給圧を制御する制御プロ
グラムを示すフローチャートであり、図中P1〜P13
は各ステップを示す。なお、このプログラムは例えば所
定時間毎に繰返して実行される。
FIG. 2 is a flowchart showing a control program for controlling the supercharging pressure of the turbocharger, and P1 to P13 in the figure
indicates each step. Note that this program is repeatedly executed, for example, at predetermined time intervals.

まず、Plで過給圧力の制御規制値P、を読み込み、P
zでコンプレフサ出口圧力Ptを読み込む。次いで、P
3で今回のコンプレッサ出口圧力P2を規制値P1と比
較する。規制値PTはターボチャージャの初期始動から
の(いわゆる製品として出荷された当初からのという意
味である)経過時間に応じて段階的に増大するように設
定され、複合部材の摩耗の進行程度を適切化するように
考慮したものとなっている。したがって、前記規制値P
、はターボチャージャの初期始動時には最終規制値に比
較して低く設定されている。
First, read the control regulation value P of the boost pressure using Pl, and
Read the compressor outlet pressure Pt at z. Then, P
3, the current compressor outlet pressure P2 is compared with the regulation value P1. The regulation value PT is set to increase in stages according to the elapsed time from the initial startup of the turbocharger (meaning from the time it was shipped as a product), and is set to appropriately control the degree of wear of the composite member. This has been taken into consideration so that the Therefore, the regulation value P
, is set lower than the final regulation value when the turbocharger is initially started.

Pz<PlのときはP4に進む。P4では、ターボチャ
ージャの過給圧を制御する電磁制御バルブ27のデユー
ティ値を計算し、P5では、P4で求められた制御デユ
ーティ値を電磁制御バルブ27に出力して、P2≧P、
となるのを待つ。
When Pz<Pl, proceed to P4. In P4, the duty value of the electromagnetic control valve 27 that controls the boost pressure of the turbocharger is calculated, and in P5, the control duty value obtained in P4 is output to the electromagnetic control valve 27, and P2≧P,
Wait until it becomes.

そして、P3でP2≧PTとなったときに、P6でタイ
マフラグFLAGを判別する。タイマフラグFLAGは
運転の経過時間をカウントしているタイマの起動状態を
表すもので、FLAG=1のときタイマの起動している
旨を、FLAG=0のときはタイマが起動していない旨
を表す。
Then, when P2≧PT at P3, the timer flag FLAG is determined at P6. The timer flag FLAG indicates the activation status of the timer that counts the elapsed time of operation. When FLAG = 1, it indicates that the timer is activated, and when FLAG = 0, it indicates that the timer is not activated. represent.

P6でFLAG=OのときはPlでタイマを起動すると
ともに、P8でタイマフラグFLAGをセットしてP9
に進む。またFLAG=1のときは既にタイマが起動し
て本ルーチンが繰返されていると判断し、そのままP9
に進む。P9ではPzがPT以上となってからの経過時
間Tを算出する。これは、前記タイマのカウント値を積
算して求める。次いで、Ploで経過時間Tを所定値T
When FLAG=O in P6, start the timer with Pl, set the timer flag FLAG with P8, and proceed with P9.
Proceed to. In addition, when FLAG=1, it is determined that the timer has already started and this routine is being repeated, and it continues to P9.
Proceed to. In P9, the elapsed time T after Pz becomes equal to or greater than PT is calculated. This is determined by integrating the count value of the timer. Next, Plo sets the elapsed time T to a predetermined value T.
.

と比較する。T<ToのときはP4に進み、以下前記の
ようにP5まで進む。このときのPlはPlで与えられ
た値と同一である。PLOでT≧T。
Compare with. When T<To, the process proceeds to P4, and then proceeds to P5 as described above. Pl at this time is the same as the value given by Pl. T≧T in PLO.

のときはpHに進む。pHではPTに所定値αを加算す
る。すなわち、過給圧力制御規制値P、を上昇させる。
If , proceed to pH. For pH, a predetermined value α is added to PT. That is, the boost pressure control regulation value P is increased.

次いで、Pl2でタイマフラグFLAGをリセットする
とともに、Pl3でタイマをクリア(T=0)してP4
に進み、上昇したPlに基づき制御デユーティを計算し
て電磁制御バルブ27に出力する。 このようにコンプ
レッサ出口圧力P2が規制値P、に制御され、この規制
値P7が運転当初からの時間経過により段階的に大きく
なっていく。
Next, the timer flag FLAG is reset in Pl2, and the timer is cleared (T=0) in Pl3, and the timer flag FLAG is reset in Pl3.
Then, the control duty is calculated based on the increased Pl and outputted to the electromagnetic control valve 27. In this way, the compressor outlet pressure P2 is controlled to the regulation value P, and this regulation value P7 gradually increases as time passes from the beginning of operation.

すなわち、ターボチャージャの負荷が徐々に大きくなっ
ていく。したがって、タービンハウジング内面にコーテ
ィングされた複合部材14は徐々に摩耗していくことに
なり、タービンハウジング4と排気タービン1との間の
クリアランス13が最適値に維持される。その結果、従
来と異り、排気ター1ニン1が回転不能となることもな
く、複合部材14の必要以上の剥がれを抑制してターボ
チャージャの性能の低下を防止することができる。
In other words, the load on the turbocharger gradually increases. Therefore, the composite member 14 coated on the inner surface of the turbine housing gradually wears out, and the clearance 13 between the turbine housing 4 and the exhaust turbine 1 is maintained at an optimum value. As a result, unlike in the past, the exhaust turbine 1 does not become unrotatable, and it is possible to suppress unnecessarily peeling off of the composite member 14 and prevent the performance of the turbocharger from deteriorating.

なお、本実施例ではターボチャージャの負荷としてコン
プレッサ出口圧力P2を検出しているが、これに限らず
ターボチャージャ回転速度、エンジン吸入空気流量等を
単独であるいは併用してターボチャージャの負荷を検出
するようにしてもよい。
In this embodiment, the compressor outlet pressure P2 is detected as the load on the turbocharger; however, the load on the turbocharger is not limited to this, and the turbocharger rotation speed, engine intake air flow rate, etc. may be used alone or in combination to detect the load on the turbocharger. You can do it like this.

また、本実施例ではタービンハウジング4の内面に複合
部材14をコーティングした場合を説明したが、コンプ
レッサハウジング5の内面に複合部材14をコーティン
グした場合でも同様の効果を得ることができる。
Further, in this embodiment, a case has been described in which the inner surface of the turbine housing 4 is coated with the composite member 14, but the same effect can be obtained even when the inner surface of the compressor housing 5 is coated with the composite member 14.

(効 果) 本発明によれば、ターボチャージャの負荷を徐々に増大
させて複合部材を摩耗させることにより、タービンハウ
ジングと排気タービンあるいはコンプレッサハウジング
とコンプレッサタービンとの間のクリアランスを最適に
維持することができる。
(Effect) According to the present invention, the clearance between the turbine housing and the exhaust turbine or the compressor housing and the compressor turbine can be optimally maintained by gradually increasing the load on the turbocharger and wearing out the composite member. I can do it.

その結果、最適なりリアランスをもった高性能のターボ
チャージャを提供することができる。
As a result, it is possible to provide a high-performance turbocharger with optimum clearance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の基本概念図、第2図は本発明の一実施
例の制御プログラムを示すフローチャート、第3図は従
来のターボチャージャの断面図、第4図は従来のターボ
チャージャ付内燃機関の制御装置を示す図である。 ■・・・・・・排気タービン、 2・・・・・・コンプレッサホイール、4・・・・・・
タービンハウジング、 5・・・・・・コンプレッサハウジング、13・・・・
・・クリアランス、 14・・・・・・複合部材、 32・・・・・・圧力センサ(負荷検出手段)、33・
・・・・・制御回路(制御手段)。
Fig. 1 is a basic conceptual diagram of the present invention, Fig. 2 is a flowchart showing a control program of an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a sectional view of a conventional turbocharger, and Fig. 4 is a conventional turbocharged internal combustion engine. It is a diagram showing a control device of an engine. ■...Exhaust turbine, 2...Compressor wheel, 4...
Turbine housing, 5... Compressor housing, 13...
... Clearance, 14 ... Composite member, 32 ... Pressure sensor (load detection means), 33 ...
...Control circuit (control means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 a)タービンハウジングまたはコンプレッサハウジング
の内面に複合部材をコーティングして、タービンハウジ
ングと排気タービンあるいはコンプレッサハウジングと
コンプレッサホィールとの間のクリアランスを運転中に
適切化するターボチャージャ本体と、 b)ターボチャージャの負荷を検出する負荷検出手段と
、 c)ターボチャージャの負荷が所定規制値未満のときは
所定規制値に応じたターボチャージャ出力となるよう出
力制御値を演算し、所定規制値以上となると該所定規制
値を当初からの時間経過に伴って徐々に大きくしその規
制値に応じたターボチャージャ出力となるよう出力制御
値を演算してターボチャージャ出力を制御する制御手段
と、 d)制御手段からの出力制御値に基づいてターボ’チャ
ージャの出力を操作する出力操作手段と、を備えたこと
を特徴とするターボチャージャ。
[Scope of Claims] a) A turbocharger body in which the inner surface of the turbine housing or the compressor housing is coated with a composite member to optimize the clearance between the turbine housing and the exhaust turbine or the compressor housing and the compressor wheel during operation. b) load detection means for detecting the load on the turbocharger; c) calculating an output control value so that the turbocharger output corresponds to the predetermined regulation value when the load on the turbocharger is less than the predetermined regulation value; control means for controlling the turbocharger output by gradually increasing the predetermined regulation value as time passes from the beginning when the regulation value exceeds the regulation value, and calculating an output control value so that the turbocharger output corresponds to the regulation value; d) A turbocharger characterized by comprising: output operating means for operating the output of the turbo'charger based on an output control value from the control means.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5185217A (en) * 1989-09-08 1993-02-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Relatively displacing apparatus
EP1609953A1 (en) * 2004-06-24 2005-12-28 BorgWarner Inc. Assembly method for a turbomachine
WO2006024341A1 (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Daimlerchrysler Ag Method for producing a contoured gap, and turbo-engine comprising a contoured gap

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