JPS62279233A - Variable capacity turbocharger - Google Patents

Variable capacity turbocharger

Info

Publication number
JPS62279233A
JPS62279233A JP61121130A JP12113086A JPS62279233A JP S62279233 A JPS62279233 A JP S62279233A JP 61121130 A JP61121130 A JP 61121130A JP 12113086 A JP12113086 A JP 12113086A JP S62279233 A JPS62279233 A JP S62279233A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
control valve
valve
flow path
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP61121130A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kyoichi Uchiyama
内山 恭一
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61121130A priority Critical patent/JPS62279233A/en
Publication of JPS62279233A publication Critical patent/JPS62279233A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To improve the fuel consumption performance by controlling a control valve based upon a supercharge pressure and an engine rotary speed while controlling an exhaust bypass valve based only upon the supercharge pressure thereby lowering the engine back pressure under a partial load condition of engine. CONSTITUTION:Under a low engine rotary speed, a supply valve 55 is closed and an atmospheric pressure is applied through a flow path 51 against a negative pressure chamber 28 of a main actuator 24. Although a supercharge pressure is applied through a conduit 38 against a supercharge pressure chamber 30, a control valve 18 is fully closed if the supercharge pressure is low. When the supercharge pressure reaches to a predetermined level, the control valve 18 opens slightly to cause a throttle loss which causes the lowering of turbine efficiency. When the rotary speed reaches to a predetermined level, the supply valve 55 opens to lead the negative pressure through a flow path 50 to the negative pressure chamber 28 so as to fully open the control valve 18. When the supercharge pressure rises furthermore, the pressure in a supercharge pressure chamber 43 of a sub-actuator 40 increases to open an exhaust bypass valve 22.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変容量ターボチャージャに係り。[Detailed description of the invention] 3. Detailed description of the invention [Industrial application field] The present invention relates to a variable displacement turbocharger.

特に、エンジンの排気ガスエネルギによって駆動される
1例えば自動車用エンジンに好適な可変容量ターボチャ
ージャに関するものである。
In particular, the present invention relates to a variable displacement turbocharger suitable for, for example, an automobile engine, which is driven by engine exhaust gas energy.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

可変容量ターボチャージャの一つの型式として。 As a type of variable capacity turbocharger.

タービンケーシングのスクロール部を回転軸方向に二分
割し、少くとも一つの排気ガス流路に制御弁を設けて、
エンジン低速回転域においては一つのスクロール部のみ
に排気ガスを導入してタービンを駆動する方式がある。
The scroll part of the turbine casing is divided into two in the direction of the rotation axis, and a control valve is provided in at least one exhaust gas flow path,
In a low engine speed range, there is a method in which exhaust gas is introduced into only one scroll part to drive the turbine.

従来のこの方式の可変容量ターボチャージャでは、特開
昭60−212623号公報記載のように、制御弁を過
給圧によって制御していた。しかし、エンジンの部分負
荷状態におけるターボチャージャの制御に関しては配慮
されていなかった。
In a conventional variable displacement turbocharger of this type, a control valve is controlled by supercharging pressure, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-212623. However, no consideration was given to controlling the turbocharger in a partial load state of the engine.

また、特開昭60−173315号公報記載のターボチ
ャージャ付きエンジンでは、エンジンの各運転状態の定
常状態に応じてエンジンの軸トルクが最大となるように
制御弁の開度を制御するようになっているが、制御機構
および制御回路が複雑となり。
Furthermore, in the turbocharged engine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-173315, the opening degree of the control valve is controlled so that the shaft torque of the engine is maximized depending on the steady state of each operating state of the engine. However, the control mechanism and control circuit are complicated.

コストに対する配慮がなされていなかった。No consideration was given to cost.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記の特開昭60−212623号公報記載の技術では
、エンジンの部分負荷状態において制御弁が閉じる場合
があり、このため、エンジンの背圧が上昇して、単位動
力を生じさせるために必要な燃料の消費量が増え、いわ
ゆるエンジンの燃費性能が低下する欠点があった。
In the technology described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-212623, the control valve may close when the engine is under partial load, and as a result, the back pressure of the engine increases and the amount of power required to generate unit power is increased. This has the drawback of increasing fuel consumption and reducing the fuel efficiency of the engine.

また、特開昭60−173315号公報記載の技術では
、エンジンの部分負荷状態においても軸トルクが最大と
なるように制御弁を制御できるが、制御装置が演算回路
、記憶回路およびステップモータ等で構成されるため、
その構造が複雑となり、コストが高くなる問題があった
Furthermore, with the technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-173315, the control valve can be controlled so that the shaft torque is maximized even in a partial load state of the engine, but the control device is equipped with an arithmetic circuit, a memory circuit, a step motor, etc. Because it is configured,
There was a problem that the structure became complicated and the cost increased.

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、エンジンの部分負荷状態でのエンジン背
圧を下げて燃費性能を向上しうる。
The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and can improve fuel efficiency by lowering engine back pressure when the engine is under partial load.

制御装置の構造の単純な可変容量ターボチャージャの提
供を、その目的としている。
The objective is to provide a variable displacement turbocharger with a simple control device structure.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために1本発明に係る可変容量ター
ボチャージャの構成は、タービンケーシング内のタービ
ン羽根車と、コンプレッサケーシング内のコンプレッサ
羽根車とが同一軸で回転するターボチャージャであって
、工°ンジンからの排気ガス流路を2流路に分岐し、こ
れら各排気ガス流路を、タービン羽根車の回転軸方向に
2分割されたタービンケーシングの各スクロール部に連
通し、前記各排気ガス流路の少なくとも一方の排気ガス
流路を開閉する制御弁を設けてなる可変容量ターボチャ
ージャにおいて、前記排気タービン羽根車の上流側と下
流側とを連通しうる、排気バイパス弁を具備する排気バ
イパス流路を形成し、上記コンプレッサケーシングの吐
出管における過給圧およびエンジン回転速度によって前
記制御弁の開度を制御する手段と、前記過給圧によって
前記排気バイパス弁の開度を制御する手段とを設け。
In order to achieve the above object, a variable capacity turbocharger according to the present invention has a configuration in which a turbine impeller in a turbine casing and a compressor impeller in a compressor casing rotate on the same axis, and °The exhaust gas flow path from the engine is branched into two flow paths, and each of these exhaust gas flow paths is communicated with each scroll portion of the turbine casing, which is divided into two in the rotational axis direction of the turbine impeller. In a variable capacity turbocharger provided with a control valve for opening and closing at least one exhaust gas flow path, an exhaust bypass comprising an exhaust bypass valve capable of communicating an upstream side and a downstream side of the exhaust turbine impeller. means for forming a flow path and controlling the opening degree of the control valve according to the supercharging pressure and engine rotation speed in the discharge pipe of the compressor casing; and means controlling the opening degree of the exhaust bypass valve according to the supercharging pressure. established.

エンジン回転速度が低速の範囲では前記制御弁によって
過給圧を制御し、エンジン回転速度が高速の範囲では前
記制御弁を全開とし、前記排気バイパス弁によって過給
圧を制御するように制御回路を設けたものである。
The control circuit is configured to control the boost pressure by the control valve in a range where the engine rotation speed is low, and to fully open the control valve and control the boost pressure by the exhaust bypass valve in a range where the engine rotation speed is high. It was established.

なお付記すると、上記目的は、排気ガス流路の一つに設
けた制御弁を、過給圧およびエンジン回転速度によって
制御し、排気バイパス弁は過給圧のみによって制御する
構成とし、エンジン回転速度が低速の範囲では制御弁は
過給圧のみによって制御し、エンジン回転速度が高速の
範囲では制御弁は全開とし、過給圧は排気バイパス弁に
よって制御することにより、達成されるものである。
As an additional note, the above purpose is to control the control valve provided in one of the exhaust gas flow paths by boost pressure and engine rotation speed, and to control the exhaust bypass valve only by boost pressure, so that the engine rotation speed This is achieved by controlling the control valve only by the boost pressure in the low speed range, and by fully opening the control valve in the high engine speed range and controlling the boost pressure by the exhaust bypass valve.

〔作用〕[Effect]

タービンケーシングのスクロール流路を二分割する方式
の可変容量ターボチャージャにおいては、スクロール流
路の一つをエンジン低速回転域に最適なタービン流量特
性を実現できるように形状を選定できるから、従来のタ
ーボチャージャに比較してエンジン低速回転域において
過給圧が高くなり、エンジン出力を向上することができ
る。これによって、例えば、自動車の加速性が改善され
るなどの効果が得られる。エンジン低速回転域では制御
弁を全開状態とするので、もう一つのスクロール流路に
は排気ガスは流れない、ここで、エンジン低速回転域で
作動するスクロール流路を主スクロール流路、他の一つ
のスクロール流路を副スクロール流路と呼ぶことにする
In a variable displacement turbocharger that divides the scroll passage in the turbine casing into two, the shape of one of the scroll passages can be selected to achieve optimal turbine flow characteristics for the engine's low-speed rotation range. Compared to a charger, the supercharging pressure is higher in the engine's low speed rotation range, making it possible to improve engine output. As a result, effects such as improved acceleration of the automobile can be obtained. Since the control valve is fully open in the low engine speed range, exhaust gas does not flow into the other scroll flow path. The two scroll passages will be referred to as sub-scroll passages.

エンジン回転速度が上昇すると排気ガスの流量が増加す
るので、ターボチャージャの回転速度が上昇し過給圧が
限界値を越えて高くなる。このときには、制御弁の開度
を大きくして、過給圧が一定となるように制御すること
ができる。この状態では排気ガスの大部分は主スクロー
ル流路を流れ、一部が制御弁を通過して副スクロール流
路からタービン羽根車を駆動する。エンジン回転速度が
中速範囲になると、主スクロール流路のタービン流量特
性と排気ガス流量は整合せず、また、制御弁における絞
り損失も加わってタービン効率が低下する。タービン効
率が低下するとエンジンの背圧が上昇し、背圧が高くな
るとエンジンのポンピング損失が増大してエンジンの燃
費性能が低下する原因となる。したがって、燃費性能の
観点からはエンジンの背圧が低くなるように制御するこ
とが好ましい。
As the engine rotation speed increases, the flow rate of exhaust gas increases, so the rotation speed of the turbocharger increases and the supercharging pressure increases beyond the limit value. At this time, the opening degree of the control valve can be increased to control the supercharging pressure to be constant. In this state, most of the exhaust gas flows through the main scroll passage, and a portion passes through the control valve and drives the turbine impeller from the sub-scroll passage. When the engine rotational speed falls into the medium speed range, the turbine flow rate characteristics of the main scroll flow path and the exhaust gas flow rate do not match, and also throttling loss in the control valve is added, resulting in a decrease in turbine efficiency. When the turbine efficiency decreases, the back pressure of the engine increases, and when the back pressure increases, the pumping loss of the engine increases, which causes a decrease in the fuel efficiency of the engine. Therefore, from the viewpoint of fuel efficiency, it is preferable to control the back pressure of the engine to be low.

一方、エンジンの中、高速回転域においては、低速回転
域に比較して自動車の加速の頻度が少なくなり、部分負
荷状態での定常走行の時間が長くなる。この状態では、
ターボチャージャが十分に作動しない場合のエンジン出
力であっても定常走行には支障がない。したがって、エ
ンジンの中。
On the other hand, when the engine is in a high-speed rotation range, the frequency of acceleration of the vehicle is lower than in the low-speed rotation range, and the period of steady driving under partial load is longer. In this state,
Even if the engine output is when the turbocharger is not operating sufficiently, there is no problem with steady driving. Therefore, in the engine.

高速回転域の部分負荷状態では、過給圧が低い状態が許
容されるので、エンジンの背圧を低くすれば、この範囲
の燃費性能を改善することができる。
In a partial load state in a high speed rotation range, a low supercharging pressure is allowed, so if the back pressure of the engine is lowered, fuel efficiency in this range can be improved.

このため、エンジンの中、高速回転域においては背圧を
十分に下げるために、制御弁を全開としてタービンを最
大の流量特性となるようにするにの場合にも、エンジン
が全負荷状態に近付くと過給圧は高くなるので、過給圧
が制限値を越えないように排気バイパス弁によって制御
する。ただし、排気バイパス弁が作動する範囲は、従来
のターボチャージャの場合より狭くすることができる。
For this reason, in order to sufficiently reduce the back pressure inside the engine and in the high-speed rotation range, even when the control valve is fully opened and the turbine has the maximum flow characteristic, the engine approaches full load. Since this increases the boost pressure, the exhaust bypass valve is used to control the boost pressure so that it does not exceed the limit value. However, the range over which the exhaust bypass valve operates can be narrower than in conventional turbochargers.

中、高速回転域においては、制御弁を全開状態にホール
ドする制御方式とし、過給圧は排気バイパス弁で制御す
るので、制御装置の構成が簡単となり、このため、低価
格、かつ燃費性能を改善できる可変容量ターボチャージ
ャを提供することができる。
In the medium to high speed range, the control system holds the control valve in the fully open state, and the boost pressure is controlled by the exhaust bypass valve, which simplifies the configuration of the control device, resulting in low cost and improved fuel efficiency. It is possible to provide an improved variable displacement turbocharger.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図および第2図を参照し
て説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

ここに第1図は、本発明の一実施例に係る可変容量ター
ボチャージャの縦断面図、第2図は、そのエンジン回転
速度に対する弁開度、圧力の変化を示す線図である。
Here, FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a variable displacement turbocharger according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing changes in valve opening and pressure with respect to engine rotational speed.

第1図において、1は1図示されていないエンジンから
の排気ガスによって作動するターボチャージャである。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a turbocharger that is operated by exhaust gas from an engine (not shown).

2は、ターボチャージャ1の主要構成、要素であるター
ビン羽根車、3は、同じくターボチャージャ1の主要構
成要素であるコンプレッサ羽根車、4は回転軸であり、
これらタービン羽根112とコンプレッサ羽根JE4と
は同一の回転軸4に嵌着され、この回転@4は軸受5,
6によって回転自在に支承されている。
2 is a turbine impeller which is a main component and element of the turbocharger 1; 3 is a compressor impeller which is also a main component of the turbocharger 1; 4 is a rotating shaft;
These turbine blades 112 and compressor blades JE4 are fitted on the same rotating shaft 4, and this rotation @4 is caused by the bearings 5,
It is rotatably supported by 6.

7は、コンプレッサ羽根車3を覆うように形成されてい
るコンプレッサケーシング、8は、コンプレッサケーシ
ング7内に形成されたディフューザ、9は、ディフュー
ザ8につながる吐出管である。この吐出管9は、図示さ
れていないエンジンの給気管に接続されている。
7 is a compressor casing formed to cover the compressor impeller 3; 8 is a diffuser formed within the compressor casing 7; and 9 is a discharge pipe connected to the diffuser 8. This discharge pipe 9 is connected to an air supply pipe of an engine (not shown).

10は、タービン羽根車2を覆うように形成されている
タービンケーシングである。
10 is a turbine casing formed so as to cover the turbine impeller 2.

タービンケーシング10の内部の、タービン羽根車2の
外周には、仕切壁11によって分割された2つのスクロ
ール流路、すなわち主スクロール流路12と副スクロー
ル流路13とがタービン羽根車3の回転軸方向に形成さ
れている。
Inside the turbine casing 10 , on the outer periphery of the turbine impeller 2 , two scroll passages divided by a partition wall 11 , namely a main scroll passage 12 and a sub-scroll passage 13 , are arranged around the rotation axis of the turbine impeller 3 . It is formed in the direction.

14は、前記主スクロール流路12に連通ずる主排気ガ
ス流路で、この主排気ガス通路14は、排気ガスの集合
管17につながっている。15は、前記副スクロール流
路13に連通ずる副排気ガス流路で、主排気ガス流路1
4と副排気ガス流路15との間には隔壁16が形成され
ており、この隔壁16の一端は仕切!11に接続してい
る。集合管17は、図示されていないエンジンの排気マ
ニホルドに接続されている。換言すれば、エンジンから
の排気ガス流路は、集合管17を経て主排気ガス流路1
4.副排気ガス流路15の2流路に分岐され、これらの
主、副排気ガス流路14゜15は、タービン羽根車2の
回転軸方向に2分割されたタービンケーシングの主、副
スクロール流路12.13に連通している。
14 is a main exhaust gas passage communicating with the main scroll passage 12, and this main exhaust gas passage 14 is connected to an exhaust gas collecting pipe 17. Reference numeral 15 denotes a sub-exhaust gas passage communicating with the sub-scroll passage 13, which is connected to the main exhaust gas passage 1.
4 and the sub-exhaust gas flow path 15, a partition wall 16 is formed, and one end of this partition wall 16 is a partition! Connected to 11. The collecting pipe 17 is connected to an exhaust manifold of an engine (not shown). In other words, the exhaust gas flow path from the engine passes through the collecting pipe 17 to the main exhaust gas flow path 1.
4. The auxiliary exhaust gas passage 15 is branched into two passages, and these main and auxiliary exhaust gas passages 14 and 15 are the main and auxiliary scroll passages of the turbine casing, which are divided into two in the rotation axis direction of the turbine impeller 2. It is connected to 12.13.

18は、前記各排気ガス流路の少なくとも一方の排気ガ
ス流路を開閉する制御弁で、第1図の例では、副排気ガ
ス流路に制御弁18が設けられている。
Reference numeral 18 denotes a control valve that opens and closes at least one of the exhaust gas flow paths, and in the example shown in FIG. 1, the control valve 18 is provided in the auxiliary exhaust gas flow path.

隔壁16には、集合管17と副排気ガス流路15とを連
通ずる、制御弁18の弁穴19が設けられている。
The partition wall 16 is provided with a valve hole 19 for a control valve 18 that communicates the collecting pipe 17 and the sub-exhaust gas flow path 15 .

20は、タービン羽根車2の回転軸方向に開口するター
ビンの吐出流路、21は、タービン羽根車2の上流側と
下流側、すなわち副排気ガス流路15と前記タービンの
吐出流路20とを連通しつるように形成された排気バイ
パス流路である。
Reference numeral 20 indicates a discharge flow path of the turbine that opens in the direction of the rotation axis of the turbine impeller 2, and reference numeral 21 indicates the upstream and downstream sides of the turbine impeller 2, that is, the sub-exhaust gas flow path 15 and the discharge flow path 20 of the turbine. This is an exhaust bypass flow path that is formed in a manner that it communicates with the air.

22は、排気バイパス流路21に設けられた排気バイパ
ス弁で、タービンケーシング10の壁には、排気バイパ
ス弁22の弁穴61が、副排気ガス流路15と排気バイ
パス流路21とが連通ずるように設けられている。
Reference numeral 22 designates an exhaust bypass valve provided in the exhaust bypass flow path 21 , and a valve hole 61 of the exhaust bypass valve 22 is provided in the wall of the turbine casing 10 so that the sub-exhaust gas flow path 15 and the exhaust bypass flow path 21 are connected. It is set up so that it can be communicated with.

以上説明したところは、ターボチャージャ1の本体部の
構成であるが1次に制御弁18の開度を制御する手段、
および排気バイパス弁22の開度を制御する手段につい
て、その詳細を説明する。
What has been explained above is the configuration of the main body of the turbocharger 1, and the primary one is the means for controlling the opening degree of the control valve 18;
The details of the means for controlling the opening degree of the exhaust bypass valve 22 will be explained below.

まず、24は、制御弁18を開閉せしめる第1のアクチ
ュエータに係る主アクチユエータである。
First, 24 is a main actuator related to a first actuator that opens and closes the control valve 18.

制御弁18にはリンク23が結合しており、このリンク
23は、主アクチユエータ24によって駆動されるよう
に構成されている。主アクチユエータ24の内部は空洞
となっており、弾性板25゜26が隔壁となって三つの
作動室に分割されている。
A link 23 is coupled to the control valve 18 and is configured to be driven by a main actuator 24 . The interior of the main actuator 24 is hollow, and is divided into three working chambers by elastic plates 25 and 26 serving as partition walls.

主アクチユエータ24の上ケース27と弾性板25とは
負圧室28を形成し、弾性板25と弾性板26とは大気
室29を形成している。また、主アクチユエータ24の
下ケース31と弾性板26とは過給圧室30を形成して
いる。
The upper case 27 of the main actuator 24 and the elastic plate 25 form a negative pressure chamber 28, and the elastic plate 25 and the elastic plate 26 form an atmospheric chamber 29. Further, the lower case 31 of the main actuator 24 and the elastic plate 26 form a boost pressure chamber 30.

主アクチユエータ24の中心には、アクチュエータロッ
ド32が軸方向へ移動可能に装着され。
An actuator rod 32 is attached to the center of the main actuator 24 so as to be movable in the axial direction.

下ケース31を貫通してリンク23に連結されている。It passes through the lower case 31 and is connected to the link 23.

アクチュエータロッド32の下ケース31貫通部は大気
との気密が保たれるようになっている。アクチュエータ
ロッド32には、弾性板25゜26が固定されており、
負圧室28にはばね33が、弾性板25を介してアクチ
ュエータロッド32に下向きの作動力を発生しうるよう
に設けられている。
The portion through which the actuator rod 32 passes through the lower case 31 is kept airtight from the atmosphere. Elastic plates 25 and 26 are fixed to the actuator rod 32,
A spring 33 is provided in the negative pressure chamber 28 so as to be able to generate a downward operating force on the actuator rod 32 via the elastic plate 25 .

負圧室28は、導管34によって後述する三方向ソレノ
イド弁35のB流路36に接続されている。大気室29
は、開口37によって大気と導通している。また、過給
圧室3oは、導管38によってコンプレッサケーシング
7の吐出管9に接続されている。
The negative pressure chamber 28 is connected by a conduit 34 to a B flow path 36 of a three-way solenoid valve 35, which will be described later. Atmospheric chamber 29
is in communication with the atmosphere through an opening 37. Further, the boost pressure chamber 3o is connected to the discharge pipe 9 of the compressor casing 7 via a conduit 38.

一方、40は、排気バイパス弁22を開閉せしめる第2
のアクチュエータに係る副アクチユエータである。排気
バイパス弁22にはリンク39が結合しており、このリ
ンク39は、副アクチユエータ4oによって駆動される
ように構成されている。副アクチユエータ4oの内部は
空洞となっており1弾性板41が隔壁となって二つの作
動室に分割されている。
On the other hand, 40 is a second valve that opens and closes the exhaust bypass valve 22.
This is a sub actuator related to the actuator. A link 39 is coupled to the exhaust bypass valve 22, and this link 39 is configured to be driven by the sub actuator 4o. The interior of the sub actuator 4o is hollow, and is divided into two working chambers by one elastic plate 41 serving as a partition wall.

副アクチユエータ40の上ケース44と弾性板41とは
大気室42を形成し、下ケース45と弾性板41とは過
給圧室43を形成している。
The upper case 44 and the elastic plate 41 of the sub actuator 40 form an atmospheric chamber 42, and the lower case 45 and the elastic plate 41 form a boost pressure chamber 43.

副アクチユエータ40の中心には、アクチュエータロッ
ド46が軸方向へ移動可能に装着され。
An actuator rod 46 is attached to the center of the sub actuator 40 so as to be movable in the axial direction.

上ケース44を貫通してリンク39に連結されている。It passes through the upper case 44 and is connected to the link 39.

アクチュエータロッド46の他端は弾性板41に固定さ
れている。大気室42にばばね47が1弾性板41を介
してアクチュエータ口ツド46に下向きの作動力を発生
しうるように設けられている。大気室42は、開口48
によって大気と導通している。過給圧室43は、導管4
9によってコンプレッサケーシング7の吐出管9に接続
されている。
The other end of the actuator rod 46 is fixed to the elastic plate 41. A spring 47 is provided in the atmospheric chamber 42 so as to generate a downward operating force to the actuator mouth 46 via an elastic plate 41. The atmospheric chamber 42 has an opening 48
communicates with the atmosphere through The boost pressure chamber 43 is connected to the conduit 4
9 to the discharge pipe 9 of the compressor casing 7.

35は、A流路50.B流路36.およびC流路51を
有する三方向ソレノイド弁である。
35 is the A flow path 50. B flow path 36. and a C flow path 51.

この三方向ソレノイド弁35の内部は、電磁コイル52
.可動鉄心53.ばね54.供給弁55および排気弁5
6から構成されている。電磁コイル52の中心には、可
動鉄心53が軸方向へ移動できるように配置され、可動
鉄心53はスプリング54によって下方向へ押されてい
る。
Inside this three-way solenoid valve 35, an electromagnetic coil 52
.. Movable iron core 53. Spring 54. Supply valve 55 and exhaust valve 5
It consists of 6. A movable core 53 is disposed at the center of the electromagnetic coil 52 so as to be movable in the axial direction, and the movable core 53 is pushed downward by a spring 54 .

可動鉄心53の上方および下方の端面ばそれぞれ排気弁
56と供給弁55の弁板を形成し、可動鉄心53がばね
54によって下方へ押される場合には供給弁55を閉じ
てA流路50を遮断し、B流路36とC流路51が導通
状態となる。電磁コイル52に電流が通じると可動鉄心
53は排気弁56を閉じ、A流路50とB流路36とが
導通状態となる。
The upper and lower end surfaces of the movable core 53 form valve plates for the exhaust valve 56 and the supply valve 55, respectively, and when the movable core 53 is pushed downward by the spring 54, the supply valve 55 is closed and the A flow path 50 is closed. The B flow path 36 and the C flow path 51 become electrically connected. When current flows through the electromagnetic coil 52, the movable iron core 53 closes the exhaust valve 56, and the A flow path 50 and the B flow path 36 become electrically connected.

57は、エンジンの回転速度を検出する回転数センサで
あり、58は1回転数センサ57の信号をもとに回転速
度を電気的に算出する演算回路である。59は、演算回
路58が発する指令のもとに電磁コイル52の電流を0
N−OFFするソレノイド作動回路であり、電磁コイル
52とは電線60によって接続している。
57 is a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the engine, and 58 is an arithmetic circuit that electrically calculates the rotation speed based on the signal from the rotation speed sensor 57. 59 sets the current of the electromagnetic coil 52 to 0 based on the command issued by the arithmetic circuit 58.
This is a solenoid operating circuit that turns N-OFF, and is connected to the electromagnetic coil 52 through an electric wire 60.

三方向ソレノイド弁35のA流路5oは1図示されてい
ない大気圧より低い圧力部につながれており、C流路5
1は大気に開放されている。
The A flow path 5o of the three-way solenoid valve 35 is connected to a pressure section lower than atmospheric pressure (not shown), and the C flow path 5o
1 is open to the atmosphere.

次に、このような構成の可変容量ターボチャージャの作
用を説明する。
Next, the operation of the variable capacity turbocharger having such a configuration will be explained.

回転数センサ57によって検出され、演算回路58で算
出されるエンジン回転速度が一定値より低い低速の範囲
では、ソレノイド作動回路59は三方向ソレノイド弁3
5の電磁コイル52への電流を遮断し、電磁コイル52
は磁力を発生しない。
In a low speed range where the engine speed detected by the rotational speed sensor 57 and calculated by the arithmetic circuit 58 is lower than a certain value, the solenoid operating circuit 59 activates the three-way solenoid valve 3.
The current to the electromagnetic coil 52 of No. 5 is cut off, and the electromagnetic coil 52
does not generate magnetic force.

このため、可動鉄心53はばね54によって下方へ押さ
れ供給弁55を閉じる。
Therefore, the movable core 53 is pushed downward by the spring 54 and the supply valve 55 is closed.

したがって、A流路5oは遮断され、B流路36とC流
路51とは連通ずるから主アクチユエータ24の負圧室
28の圧力は導管34を通じて大気圧と等しくなる。ま
た、エンジンが低速回転の状態では、コンプレッサの吐
出管9の圧力、すなわち過給圧は低いから導管38を通
じて主アクチユエータ24の過給圧室30の圧力は低い
状態にある。このため、ばね33の下向きの力が優勢と
なってアクチュエータロッド32を下向きに押し、リン
ク23を介して制御弁18を全開状態に保つ。
Therefore, the A flow path 5o is blocked, and the B flow path 36 and the C flow path 51 are communicated with each other, so that the pressure in the negative pressure chamber 28 of the main actuator 24 becomes equal to atmospheric pressure through the conduit 34. Further, when the engine is rotating at a low speed, the pressure in the discharge pipe 9 of the compressor, that is, the boost pressure is low, so the pressure in the boost pressure chamber 30 of the main actuator 24 through the conduit 38 is in a low state. Therefore, the downward force of the spring 33 becomes dominant and pushes the actuator rod 32 downward, keeping the control valve 18 in the fully open state via the link 23.

エンジンからの排気ガスは、集合管17.主排気ガス流
路14.主スクロール流路12を通り。
Exhaust gas from the engine is transferred to the collecting pipe 17. Main exhaust gas flow path 14. It passes through the main scroll flow path 12.

タービン羽根車2を駆動してタービンの吐出流路20へ
排出される。このとき、吐出管9における過給圧が低い
ため、導管49を通して副アクチユエータ40の過給圧
室43の圧力は低い状態にある。このため、ばね47の
下向きの力が優勢となってアクチュエータロッド46を
下向きに押し、リンク39を介して排気バイパス弁22
を全閉状態に保つ。
It drives the turbine impeller 2 and is discharged to the discharge passage 20 of the turbine. At this time, since the boost pressure in the discharge pipe 9 is low, the pressure in the boost pressure chamber 43 of the sub actuator 40 through the conduit 49 is in a low state. For this reason, the downward force of the spring 47 becomes dominant and pushes the actuator rod 46 downward, causing the exhaust bypass valve 22 to move through the link 39.
keep it fully closed.

主スクロール流路12の断面積は、エンジン低速回転域
に適合する流量特性となるように決められるから、従来
のターボチャージャの場合より高い過給圧が得られ、エ
ンジン低速回転域の出力を増加させることができる。
The cross-sectional area of the main scroll flow path 12 is determined to have a flow rate characteristic suitable for the engine's low-speed rotation range, so a higher supercharging pressure can be obtained than in the case of a conventional turbocharger, increasing the output in the engine's low-speed rotation range. can be done.

エンジン回転速度が増加すると過給圧が上昇し、過給圧
が一定値に達すると、主アクチユエータ24の過給圧室
3oの圧力が高くなるため、ばね33の力に抗してアク
チュエータロッド32が上方へ動き、制御弁18が若干
開く。このため、排気ガスの一部は弁穴19.を通って
副排気ガス流路15を流れ、副スクロール流路13を通
ってタービン羽根車2を駆動する。
As the engine speed increases, the boost pressure increases, and when the boost pressure reaches a certain value, the pressure in the boost pressure chamber 3o of the main actuator 24 increases, so the actuator rod 32 resists the force of the spring 33. moves upward, and the control valve 18 opens slightly. Therefore, a part of the exhaust gas flows through the valve hole 19. The exhaust gas flows through the sub-exhaust gas passage 15 and passes through the sub-scroll passage 13 to drive the turbine impeller 2 .

このとき、副スクロール流路13を流れる排気ガス流量
は小さく、また、副スクロール流路13の断面積は大き
いから副スクロール流路13の内部の流速は低いため、
タービン羽根車2の回転速度は上昇せず、過給圧は一定
値に保たれる。このような状態は、制御弁18において
絞り損失が発生するためタービン効率が僅かに低下し、
エンジン背圧が上昇するので好ましくない。
At this time, the flow rate of exhaust gas flowing through the sub-scroll passage 13 is small, and the cross-sectional area of the sub-scroll passage 13 is large, so the flow velocity inside the sub-scroll passage 13 is low.
The rotational speed of the turbine impeller 2 does not increase, and the boost pressure is kept at a constant value. In such a state, throttling loss occurs in the control valve 18, resulting in a slight decrease in turbine efficiency.
This is undesirable because engine back pressure increases.

したがって、回転数センサ57および演算回路58によ
って検出されるエンジン回転速度が一定値に達し高速の
範囲になると、ソレノイド作動回路59が作動して、三
方向ソレノイド弁35の電磁コイル52に電流が流れ、
可動鉄心53が上方に移動して排気弁56を閉じ、A流
路50とB流路36とが連通して負圧が導管34を介し
て主アクチユエータ24の負圧室28へ導かれる。大気
室29は大気圧に保たれているから弾性板25には上向
きの大きな力が作用し、ばね33の力に抗してアクチュ
エータロッド32は上向きに大きく移動し、リンク23
を介して制御弁18は全開状態となる。排気ガスは弁穴
19を通って副排気ガス流路15へ抵抗なく入り、主ス
クロール流路12とともに、副スクロール流路13が作
動するので、タービンの特性は最大流量特性となり、エ
ンジンの背圧が低下してエンジンの燃費性能が向上する
Therefore, when the engine rotation speed detected by the rotation speed sensor 57 and the arithmetic circuit 58 reaches a certain value and enters the high speed range, the solenoid operation circuit 59 is activated and current flows through the electromagnetic coil 52 of the three-way solenoid valve 35. ,
The movable iron core 53 moves upward to close the exhaust valve 56, and the A flow path 50 and the B flow path 36 communicate with each other, and negative pressure is guided to the negative pressure chamber 28 of the main actuator 24 via the conduit 34. Since the atmospheric chamber 29 is maintained at atmospheric pressure, a large upward force acts on the elastic plate 25, and the actuator rod 32 moves upward significantly against the force of the spring 33, causing the link 23 to move upward.
The control valve 18 becomes fully open via the . Exhaust gas enters the sub-exhaust gas passage 15 through the valve hole 19 without resistance, and the sub-scroll passage 13 operates together with the main scroll passage 12, so the turbine characteristics become maximum flow characteristics and the back pressure of the engine is reduced. decreases and improves the engine's fuel efficiency.

制御弁18は、エンジン回転速度が一定値以上では常に
全開に保たれるから、部分負荷であってもタービンの最
大流量特性が維持されエンジンの背圧を低くすることが
できる。
Since the control valve 18 is always kept fully open when the engine speed is above a certain value, the maximum flow rate characteristic of the turbine is maintained even under partial load, and the back pressure of the engine can be lowered.

この範囲において、吐出管9における過給圧が前述の一
定値に達した場合、導管49を通して副アクチユエータ
40の過給圧室43の圧力が高くなるため、ばね47の
力に抗してアクチュエータロッド46が上方へ動き、リ
ンク39を介して排気バイパス弁22が開く方向に作動
する。そこで。
In this range, when the boost pressure in the discharge pipe 9 reaches the above-mentioned constant value, the pressure in the boost pressure chamber 43 of the sub actuator 40 increases through the conduit 49, so that the actuator rod resists the force of the spring 47. 46 moves upward, and the exhaust bypass valve 22 is actuated in the opening direction via the link 39. Therefore.

排気ガスの一部は、副排気ガス流路15から弁穴61、
排気バイパス流路21を通り、タービンの吐出流路20
へ流れる。
A portion of the exhaust gas is transferred from the sub-exhaust gas flow path 15 to the valve hole 61,
Passing through the exhaust bypass flow path 21, the turbine discharge flow path 20
flows to

第2図は、横軸にエンジン回転速度をとり、縦軸に、(
a)図では制御弁開度、(b)図では排気バイパス弁開
度、(C)図では過給圧、(d)図ではエンジン背圧を
とって、それぞれの変化を定性的に示している。
In Figure 2, the horizontal axis shows the engine rotation speed, and the vertical axis shows (
Fig. a) shows the control valve opening, Fig. (b) shows the exhaust bypass valve opening, Fig. (C) shows the boost pressure, and Fig. (d) shows the engine back pressure, and qualitatively shows the changes in each. There is.

第2図から明らかなように、制御弁開度を全開にすると
、エンジン中速回転域では過給圧が低下する傾向を示す
が、タービンの主スクロール流路12のみが作動する最
小流量特性、主スクロール流路12と副スクロール流路
13との両方が作動する最大流量特性、および制御弁全
開エンジン回転速度の組合わせによって過給圧の低下を
小さくすることができる。
As is clear from Fig. 2, when the control valve opening is fully opened, the supercharging pressure tends to decrease in the engine medium speed range, but the minimum flow rate characteristic where only the main scroll passage 12 of the turbine operates, The combination of the maximum flow rate characteristic in which both the main scroll passage 12 and the sub-scroll passage 13 operate and the engine rotational speed with the control valve fully open can reduce the drop in supercharging pressure.

また、図示されていないが、エンジン回転速度が増速す
る場合および減速する場合の、制御弁切換えエンジン回
転速度をずらせることによって、制御上のハンティング
を防止することができる。
Further, although not shown, hunting in control can be prevented by shifting the control valve switching engine speed when the engine speed increases and when the engine speed decreases.

本実施例では、主スクロール流路12の軸方向位置をコ
ンプレッサ側に配置したので、エンジン低速回転域でよ
り高いタービン効率が得られる。
In this embodiment, since the axial position of the main scroll passage 12 is placed on the compressor side, higher turbine efficiency can be obtained in the low engine speed rotation range.

また、排気バイパス流路21は、副排気ガス流路15と
、タービンの吐出流路2oとの間に設けたので、排気バ
イパス流路21をタービンケーシング10と一体に形成
することができる。主アクチユエータ24はばね力と圧
力によって作動するよ用したので制御装置の構造が簡単
である6なお、前述の実施例において、制御弁、排気バ
イパス弁等を開閉する手段として、過給圧によって弾性
板とばねを介してアクチュエータロッドを移動させ、リ
ンク機構により弁を開閉させる例を説明したが、これに
限定されるものでなく、同様の効果が期待される範囲で
、他の形状、機構のものを用いても差支えない。
Further, since the exhaust bypass passage 21 is provided between the sub-exhaust gas passage 15 and the discharge passage 2o of the turbine, the exhaust bypass passage 21 can be formed integrally with the turbine casing 10. Since the main actuator 24 is actuated by spring force and pressure, the structure of the control device is simple. Although we have explained an example in which the actuator rod is moved via a plate and a spring and the valve is opened and closed by a link mechanism, the present invention is not limited to this, and other shapes and mechanisms may be used as long as the same effect is expected. There is no problem in using something.

(発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、エンジンの部分負
荷状態でのエンジン背圧を下げて燃費性能を向上しうる
、制御装置の構造の単純な可変容量ターボチャージャを
提供することができる。
(Effects of the Invention) As described above, the present invention provides a variable displacement turbocharger with a simple control device structure that can reduce engine back pressure in a partial load state of the engine and improve fuel efficiency. can do.

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

第1図は、本発明の一実施例に係る可変容量ターボチャ
ージャの縦断面図、第2図は、そのエンジン回転速度に
対する弁開度、圧力の変化を示す線図である。 2・・タービン羽根車、3・・・コンプレッサ羽根車、
4・・・回転軸、7・・・コンプレッサケーシング、9
・・・吐出管、10・・・タービンケーシング、11・
・・仕切壁、12・・・主スクロール流路、13・・・
副スクロール流路、14・・・主排気ガス流路、15・
・・副排気ガス流路、18・・・制御弁、21・・・排
気バイパス流路、22・・・排気バイパス弁、24・・
・主アクチユエータ。 28・・・負圧室、30・・・過給圧室、34,38゜
49・・・導管、35・・・三方向ソレノイド弁、40
・・・副アクチユエータ、43・・・過給圧室、52・
・・電磁コイル、53・・・可動鉄心、57・・・回転
数センサ、S8°°゛演算回路・59−°゛ソ′ノイド
作動回路・ 1・: 、1.2.’、・−1?1 代理人 弁理士 福田幸作3.′N゛:q、ザ、吐) (ばか2名) 第2図 rンジ゛ンQ蛯浬
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a variable displacement turbocharger according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing changes in valve opening and pressure with respect to engine rotational speed. 2...Turbine impeller, 3...Compressor impeller,
4...Rotating shaft, 7...Compressor casing, 9
...Discharge pipe, 10...Turbine casing, 11.
...Partition wall, 12...Main scroll channel, 13...
Sub scroll flow path, 14... Main exhaust gas flow path, 15.
... Sub-exhaust gas flow path, 18... Control valve, 21... Exhaust bypass flow path, 22... Exhaust bypass valve, 24...
・Main actuator. 28... Negative pressure chamber, 30... Boost pressure chamber, 34, 38° 49... Conduit, 35... Three-way solenoid valve, 40
...Subactuator, 43...Supercharging pressure chamber, 52.
...Electromagnetic coil, 53...Movable iron core, 57...Rotational speed sensor, S8°°' calculation circuit, 59-°'So'noid operating circuit, 1.:, 1.2. ',・-1?1 Agent Patent attorney Kosaku Fukuda 3. 'N゛: q, the, vomit) (2 idiots) Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、タービンケーシング内のタービン羽根車と、コンプ
レッサケーシング内のコンプレッサ羽根車とが同一軸で
回転するターボチャージャであって、エンジンからの排
気ガス流路を2流路に分岐し、これら各排気ガス流路を
、タービン羽根車の回転軸方向に2分割されたタービン
ケーシングの各スクロール部に連通し、前記各排気ガス
流路の少なくとも一方の排気ガス流路を開閉する制御弁
を設けてなる可変容量ターボチャージャにおいて、前記
排気タービン羽根車の上流側と下流側とを連通しうる、
排気バイパス弁を具備する排気バイパス流路を形成し、
上記コンプレッサケーシングの吐出管における過給圧お
よびエンジン回転速度によって前記制御弁の開度を制御
する手段と、前記過給圧によって前記排気バイパス弁の
開度を制御する手段とを設け、エンジン回転速度が低速
の範囲では前記制御弁によって過給圧を制御し、エンジ
ン回転速度が高速の範囲では前記制御弁を全開とし、前
記排気バイパス弁によって過給圧を制御するように制御
回路を設けたことを特徴とする可変容量ターボチャージ
ャ。 2、特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、制御弁
の開度を制御する手段は、この制御弁を開閉せしめる第
1のアクチュエータを備え、この第1のアクチュエータ
の複数の作動室を、コンプレッサケーシングの吐出管と
、エンジン回転速度に対応して制御されるソレノイド弁
とに、それぞれ導管を介して接続したものである可変容
量ターボチャージャ。 3、特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、排気バ
イパス弁の開度を制御する手段は、この排気バイパス弁
を開閉せしめる第2のアクチュエータを備え、この第2
のアクチュエータの作動室を、コンプレッサケーシング
の吐出管に、導管を介して接続したものである可変容量
ターボチャージャ。
[Claims] 1. A turbocharger in which a turbine impeller in a turbine casing and a compressor impeller in a compressor casing rotate on the same axis, and the exhaust gas flow path from the engine is branched into two flow paths. and controlling to communicate each of these exhaust gas flow paths with each scroll portion of a turbine casing divided into two in the rotation axis direction of the turbine impeller, and to open and close at least one of the exhaust gas flow paths. In a variable displacement turbocharger provided with a valve, an upstream side and a downstream side of the exhaust turbine impeller can be communicated with each other,
forming an exhaust bypass flow path including an exhaust bypass valve;
means for controlling the opening degree of the control valve according to the boost pressure and engine rotation speed in the discharge pipe of the compressor casing; and means for controlling the opening degree of the exhaust bypass valve according to the boost pressure; A control circuit is provided so that the boost pressure is controlled by the control valve in a low speed range, and the control valve is fully opened in a high engine speed range, and the boost pressure is controlled by the exhaust bypass valve. A variable capacity turbocharger featuring: 2. In the device described in claim 1, the means for controlling the opening degree of the control valve includes a first actuator that opens and closes the control valve, and a plurality of working chambers of the first actuator, A variable displacement turbocharger that is connected via conduits to the discharge pipe of the compressor casing and a solenoid valve that is controlled according to the engine speed. 3. In the device described in claim 1, the means for controlling the opening degree of the exhaust bypass valve includes a second actuator for opening and closing the exhaust bypass valve;
A variable displacement turbocharger in which the working chamber of the actuator is connected to the discharge pipe of the compressor casing via a conduit.
JP61121130A 1986-05-28 1986-05-28 Variable capacity turbocharger Pending JPS62279233A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61121130A JPS62279233A (en) 1986-05-28 1986-05-28 Variable capacity turbocharger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61121130A JPS62279233A (en) 1986-05-28 1986-05-28 Variable capacity turbocharger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62279233A true JPS62279233A (en) 1987-12-04

Family

ID=14803616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61121130A Pending JPS62279233A (en) 1986-05-28 1986-05-28 Variable capacity turbocharger

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62279233A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013130133A (en) * 2011-12-22 2013-07-04 Denso Corp Exhaust device of internal combustion engine
US11492916B2 (en) 2019-03-06 2022-11-08 Ihi Corporation Turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013130133A (en) * 2011-12-22 2013-07-04 Denso Corp Exhaust device of internal combustion engine
US11492916B2 (en) 2019-03-06 2022-11-08 Ihi Corporation Turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1219799A2 (en) Exhaust gas turbine for internal combustion engine and exhaust turbo-supercharger
JPH0765515B2 (en) Vortex casing type turbine device
US4689959A (en) Variable-capacity turbocharger
US20030115870A1 (en) Exhaust-gas turbocharger in an internal combustion engine
JPS58138222A (en) Supercharger of exhaust turbine
US4718235A (en) Turbo compound internal combustion engine
JPS63302134A (en) Exhaust gas turbine supercharger
JPS6296734A (en) Turbosupercharger
JPH0751897B2 (en) Control device for turbocharger
JPS62279233A (en) Variable capacity turbocharger
JPS6146420A (en) Turbosupercharger
JPH0444088B2 (en)
JPS62182437A (en) Control method for supercharger with varying nozzle
JPS6229723A (en) Turbosupercharger
JPH10196380A (en) Turbocharger having rotary electric machinery
CN110541754A (en) Variable flow exhaust gas turbocharger
JPH1089081A (en) Supercharged pressure controller for variable capacity turbocharger
JPS6019918A (en) Exhaust turbine in turbo-supercharger
JPH0713467B2 (en) Exhaust turbine type turbocharger
JPS5879622A (en) Engine with turbocharger
JPS62126224A (en) Supercharger
JPH06229251A (en) Generator for vehicle
JPS5847227Y2 (en) Turbine compartment for turbocharger
JPS60206937A (en) Variable capacity turbo-charger controller
JPH0512530B2 (en)