JPS6291624A - 内燃機関の複合過給装置 - 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】 具えた内燃機関の複合過給装置に関する。

〔従来の技術〕

排気ターボ過給機（ターボチャージャ）はエンジンの低
回転域では作動しないため、この低回転域での過給を確
保するべくルーツポンプ等の容積型圧縮機（機械式過給
機）を付設して、回転域に応して両過給機を切換使用し
、実質上全回転域に亘って過給を確保するようにした複
合過給装置は公知である。

本発明はかかる複合過給装置において、特にスーパチャ
ージャがターボチャージャよりも上流に配設されるタイ
プのものを対象とするものである。

さてターボチャージャが十分な作動状態に入るとスーパ
チャージャは作動を停止せしめられるが、スーパチャー
ジャの停止時にはスーパチャージャが吸気抵抗とならな
いようスーパチャージャをバイパスして吸気を直接ター
ボチャージャに送るようになっている。そのため°スー
パチャージャにはバイパス吸気通路が設けられ、そこに
スーパチャージャの作動に連動して開閉するバイパス弁
が設けられる。このバイパス弁は基本的にはスーパチャ
ージャのＯＦＦ時に開弁じ、反対にスーパチャージャの
ＯＮ時に閉弁する。

・一方、スーパチャージャによる過給からターボチャー
ジャによる過給への移行は大きなトルク変化やトルクシ
ョックが生じないようスムーズに行う必要がある。その
ためバイパス弁の開閉作動制御はターボチャージャの作
動と睨み合わせて正確に制御することが要請される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このバイパス弁の制御方法として従来から例えばスロッ
トル弁と連動したリンク方式（例えば実願昭５９−１３
７９７３）や電磁弁方式（例えば実願昭６Ｏ−２２５２
５）が提案されているが、バイパス弁の細カな開度制御
という点では未だ十分満足のいくものではなく、スーパ
チャージャのＯＮ　　、　　ＯＦＦ時のトルク変化が大
きく、運転性が悪くなったりスーパチャージャの吸気騒
音を招くなどの可能性がある。

本発明の目的は上記の如き問題点を解消し゛てスーパチ
ャージャのＯＮ　、　　ＯＦＦ時のトルク変化をなだら
かにすると共にターボチャージャへの過給切換をスムー
ズに行い、それにより運転性を向上させると同時にスー
パチャージャの吸気騒音を防止することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明によれば、吸気通路
内に主として機関低回転域で作動する機械式過給ａ（ス
ーパチャージャ）とその下流に主として機関高回転域で
作動する排気ターボ過給機（ターボチャージャ）とを直
列に配置した内燃機関の複合過給装置において、スーパ
チャージャを迂回する吸気バイパス通路内に機械式過給
機のＯＮ時にはスロットル開度に応じてかつ機械式過給
機のＯＦＦ時には排気ターボ過給機下流の吸気管圧に応
じて徐々に開閉制御されるバイパス弁が設けられる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施例につき説
明する。

第１図は本発明に係る複合過給装置の一実施例を示すも
ので、吸気通路１１内にはルーツポンプ等のスーパチャ
ージャ１３とその下流にターボチャージャ１５とが直列
に設けられる。吸気通路１１の一部にはスーパチャージ
ャ１３を迂回するバイパス吸気通路（以下、バイパスと
略称する）１７が形成される。バイパス１７内には本発
明に係る開閉弁２１が設けられるがこれについては後述
する。スーパチャージャ１３は公知の如く電磁クラッチ
１９の接・断によりベルト１２を介してのエンジン本体
ｌＯのクランクプーリ１４からの作動、停止を制御せし
められる。電磁クラッチ１９の接断はコンピュータ３０
により制御される。ターボチャージャ１５は公知の如く
吸気通路１１内に設けられるコンプレッサ１６と排気通
路２３内に配置されるタービン１８とを有し、排気ガス
により駆動されるタービン１８の回転をコンプレッサ１
６に伝え吸気の過給を行う。尚、２５　、２７は夫々吸
気通路内に配置されるスロットル弁、サージタンクであ
る。

開閉弁２１を開閉動作するアクチュエータ３５は例えば
コンピュータ３０により駆動制御されるステップモータ
により構成される。

尚、第１図において２及び４は吸気通路の入口部に設け
られるエアクリーナ及びエアフロメータである。

スロットル弁２５はアクセルペダル８１の動きに応じて
コンピュータ３０からの信号に基づきパルスモータ等の
アクチュエータ４０により駆動制御される。

スーパチャージャの作動停止時期、即ち開閉弁２１の開
弁時期を制御する信号としてエンジン回転数センサ７１
からの回転数信号ＳＮ、ターボチャージャ１５のコンプ
レッサ１６の上下流の吸気圧力を検出する入口圧力セン
サ７３、出口圧力センサ７５からの圧力信号ＳＰＩ、Ｐ
２、スロットル弁２５の弁開度、即ちアクセルペダル８
１を検出するアクセルポジションセンサ７７からのスロ
ットル開度信号Ｓｄ、及びサージタンク２７　（あるい
は吸気マニホルド）の吸気圧力を検出するマニホルド圧
カセンサ７９からの圧力信号ＳＰ３がコンピュータ３０
に入力される。尚、上記の各センサ自体はすべて公知の
ものを使用することができる。

次に第３図を参照して第１図に示す実施例の作動を説明
する。一般にスーパチャージャ１３はターボチャージャ
が作動不可の低回転領域でのみ作動せしめられるが、ス
ロットル弁２５の開度がある値（例えば６０°）以上間
いていないときは過給を行う意味がないのでステップ３
０１でスロットル開度が所定値以上でかつステップ３０
２でエンジン回転数が所定値（例えば４０００ｒｐｍ）
以下の場合のみスーパチャージャ１３が電磁クラッチ１
９によりエンジン１０に連結され、回転駆動せしめられ
る。尚、スーパチャージャは上述の如くターボチャージ
ャの不作動領域で作動せしめられるので入口圧力センサ
７３、出口圧力センサ７５によりターボチャージャのコ
ンプレッサの上下流の圧力差ΔＰが所定値ΔＰ１　（例
えばΔＰ１＝５０璽＊　Ｈｇ　）以下か否かを検出する
（ステップ３０３）ことによりターボチャージャが作動
しているか否かを知ることができる。尚、ステップ３０
１　．３０２　．３０３は実質上同時に生じる。

ステップ３０４でスーパチャージャ１３がＯＮになると
過給圧が上昇していき過給圧がウェイストゲートバルブ
４５の開弁設定圧Ｐ２　　（例えばＰ２＝　４００ｕ＋
ＩＩｇ）に近いイ直Ｐｔ　　（例えばＰｌ＝３９０ｕ＋
　Ｈｇ　）を越えると（ステップ３０５）、以下のステ
ップで開閉弁２１の開度をフィードハック制御すること
になる。過給圧がターボチャージャのウェイストゲート
バルブ（図示せず）の開弁設定圧、例えば４００ｍ１１
ｇを越えない限り（ステップ３１ｏ）開閉弁２１は全開
状態を保持され（ステップ３０９）スーパチャージャは
過給を続ける。

ステップ３０１　、３０２でスロットル開度が６００以
下、あるいはエンジン回転数が４００Ｏｒｐｍ以上のと
きは電磁クラ・ノチ１９はＯＦＦにされ（ステップ３０
７　）　、それと同時に開閉弁２１は全開せしめられ（
ステップ３０８）　、スーパチャージャ１３は作動しな
い。

電磁クラッチＯＮとなったら開閉弁２１を閉弁する（ス
テップ３０９）訳であるがその場合に第２図に示すよう
に、過給を行わない時のトルクが飽和する点Ａｏの少し
前のスロットル開度（点Ａｊ）でスーパチャージャの電
磁クラッチ１９をＯＮとし、その後、スロットル開度と
連動するバイパス開閉弁２１の弁開度をスロットル開度
に応じて設定しくステップ３０５）、その設定値よりも
実際の弁開度が大きいか否かを判定しくステップ３０６
）、大きい場合には開閉弁２１を閉鎖する。尚、開閉弁
２１の開閉はステップモータ２５により行われるがその
回転速度は予め従来より遅く設定しておくのが望ましい
。以上の如くしてスロットル開度に対し滑らかなトルク
特性が得られる。

尚、ターボチャージャ１５のコンプレッサの上下流の圧
力差ΔＰが所定値（例えばΔＰ＝３９０ｍｍＨｇ）を越
えると（ステップ３１２）、それはターボチャージャが
十分な回転作動領域に達っしたことを意味するから、そ
の時点でスーパチャージャの電磁クラッチ１９をＯＦＦ
にして（ステップ３０７）スーパチャージャの過給を停
止し、開閉弁２１を徐々に開放しターボチャージャによ
る過給へ滑らかに移る。

スーパチャージャによる過給圧がウェイストゲートバル
ブの開弁設定圧４００龍Ｈｇを越えたら（ステップ３０
９）　、開閉弁２１の弁開度をステップモータ２５のス
テップ数だけ大きく　（ステップ３）Ｉ）する。

尚、好ましくは急減速時のトルクショックを軽減し吸気
騒音を防止するためにステップ３００で急減速か否かを
判断し、急減速以外は上記のルーチンを実行し、急減速
時（アクセルポジションセンサ７７により検出できる）
の場合にはスーパチャージャの電磁クラッチをＯＦＦに
すると同時に、開閉弁２１の作動用ステップモータ２５
の速度を小さく設定し、スーパチャージャが慣性で回転
している間は開閉弁２１をできるだけゆっくり開放する
のが好ましい。

また、この場合人口圧力センサ７３の出力をフィードバ
ックし、吸気系の圧力、特に温度がスーパチャージャ摺
動面の許容限界温度（例えば１８０℃）以下に保つよう
に、開閉弁２１の開度をゆっくりと最小限に制御するこ
とも可能である。

好ましくはスーパチャージャのバイパス１７は通路面積
が充分にあり吸気のさまたげとならない様な大きさとす
る。

尚、スロットル弁をターボチャージャ下流でエンジン本
体に近接して設けることによりレスポンスが良好となり
、減速時のストールを解消できる。

〔発明の効果〕

以上に記載した通り本発明によれば特にバイパス開閉弁
の制御を、吸気系内の圧力により最良値に制御できるこ
とから、スーパチャージヤＯＮ時、あるいはスーパチャ
ージャからターボチャージャへの切換え時の急激なトル
ク変化を無くし、第４図に示す如き滑らかなつながりと
なり、運転性を大きく改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合過給装置の全体構造を示す図
解図、第２図はスーパチャージャの作動タイミングを示
すトルク−スロットル開度線図、第３図は本発明に係る
過給装置の作動フローチャートを示す図、第４図は本発
明の効果を示す吸気圧カー回転数線図。 １１・・・吸気通路、 １３・・・スーパチャージ中、 １５・・・ターボチャージャ、 １７・・・バイパス路、 ２１・・・開閉弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気通路内に主として機関低回転域で作動する機械式過
   給機とその下流に主として機関高回転域で作動する排気
   ターボ過給機とを直列に配置すると共に、上記機械式過
   給機を迂回する吸気バイパス通路を設けて該吸気バイパ
   ス通路内に機械式過給機のＯＮ時にはスロットル開度に
   応じてかつ機械式過給機のＯＦＦ時には排気ターボ過給
   機下流の吸気管圧に応じて徐々に開閉制御されるバイパ
   ス開閉弁を設けたことを特徴とする内燃機関の複合過給
   装置。