KR930001037B1

KR930001037B1 - 엔젠의 과급장치

Info

Publication number: KR930001037B1
Application number: KR1019890000935A
Authority: KR
Inventors: 타카요시 하시모토; 마사노리 시바다; 하루오 오키모토; 세이지 다시마; 가오루 야마다; 마사루 야마모토; 도시미치 아카키; 쇼오지 오오모리; 노리하루 시미즈
Original assignee: 마쯔다 가부시기가이샤; 후루다 노리마사
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1989-01-28
Publication date: 1993-02-13
Also published as: DE68925298T2; EP0467423A1; DE68925298D1; KR890012069A; EP0326167A2; US4982567A; EP0326167B1; EP0326167A3

Abstract

내용 없음.

Description

엔젠의 과급장치

제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예를 도시한 전체계통도.

제 2 도는 2개의 과급기의 배치예와 그 냉각수통로시스템과 오일통로시스템을 도시한 측면도.

제 3 도, 제 4 도는 각각 과급기의 작동영역을 도시한 맵으로서, 제 3 도는 에열후용의 맵, 제 4 도는 냉간시용의 맵.

제 5 도는 과급압특성을 도시한 도면.

제 6 도, 제 7 도는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 제어예를 도시한 플로우차아트.

제 8 도는 본 발명의 제 1 실시예의 구성을 블록도로 도시한 도면.

제 9 도 내지 제11도는 제 3 도의 맵을 저옥탄연료용으로, 제 4 도의 맵을 고옥탄연료용으로 사용하였을 경우에 있어서의 본 발명이 또다른 제어예를 도시한 플로우차아트.

제12도는 본 발명의 또 다른 구성을 블록도로 도시한 도면.

제13도는 제 3 도의 맵을 고속단용으로, 제 4 도의 맵을 저속단용으로 사용하였을 경우에 있어서의 본 발명의 또 다른 제어예를 도시한 플로우차아트.

제14도는 본 발명의 또 다른 구성을 블록도로 도시한 도면.

제15도는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 전체계통도.

제16도는 제15도의 도시한 전압검출밸브의 단면도.

제17도는 각 밸브의 절환특성을 도시한 특성도.

제18도(a), 제18도(b)는 제17도의 특성도에 따라 제어를 행할때의 플로우차아트.

제19도는 절환특성의 변경을 도식적으로 도시한 도면.

제20도는 본 발명의 제 2 실시예의 효과를 종래예와 비교해서 도시한 도면.

제21도는 본 발명의 제 2실시예의 구성을 블록도록 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진본체 22 : 제 1 과급기(저속용)

23 : 제 2 과급기(고속용) 35A,35B : 배기차단밸브(절환수단)

71 : 제어유니트 74 : 센서[냉각수온도, 노킹(옥탄가), 변속단]

77 : 작동기(절환밸브용) 101 : 엔진

102 : 배기통로 102a,102b : 분기배통로

103 : 흡기통로 103a,103b : 분기흡기통로

109 : 1차측터어보과급기 110 : 2차측터어보과급기

Tp : 터어빈(1차측) Ts : 터어빈(2차측)

Cp : 송풍기(1차측) Cs :송풍기(2차측)

Lp : 회전축(1차측) Ls : 회전축(2차측)

135 : 제어회로

본 발명은 복수개의 배기터어보식 과급기에 의해서 과급을 행하도록 한 엔진의 과급장치에 관한 것이다.

배기터어보식 과급기에 있어서는 과급능력을 크게 설정하면 응답성, 특히 저속시의 응답성이 나빠지는 한편, 응답서을 확보할려고 하면 충분한 과급을 행하는 곤란하게 된다.

이 때문에, 일본국 특개소 56-41417호의 공보에 기재한 바와같이 배기터어보식 과급기를 2개 설치해서 전회전 또는 저부하시에 1개의 과급기만 작동시키는 한편, 고회전 또는 고부하시에 2개의 과급기를 모두 작동시키도록 한 것이 제안되어 있다.

이와 같이 함으로써 저회전 또는 저부하시에서만 작동시키는 1개의 과급기를 응답성이 뛰어난 것으로 함으로써 저속시에서의 응답성의 문제를 해결할 수 있고, 또 고속시에서의 충분한 과급능력을 얻을 수 있다.

그런데, 복수개의 배기터어보식 과급기를 사용해서 운전상태에 따라서 사용하는 과급기의 수 혹은 종류를 변경, 즉 과급능력을 변경할 경우, 이 과급기의 동작영역이 미리 설정되게 된다. 이 동작영역의 설정시에는 일반적으로 엔진이 충분히 예열된 예열후의 상태에 의거해서 설정된다.

그러나, 상기 작동영역의 설정을, 예열후의 상태를 전제로해서 일률적으로 설정한 것에서는 엔진의 냉간시에 있어서 배기가스온도보다 구체적으로는 배기가스 정화촉매에 도입되는 배기가스의 온도가 과도하게 낮아지게 되어, 해당 촉매의 조기활성화에 있어서 바람직하지 못한 것이 된다. 이러한 점을 상술하면, 과급기(터어빈)를 통과한 후의 배기가스의 온도는 과급기구동을 행한 후이므로 상당히 저하하게 된다. 이 외에, 과급능력이 큰 상태로 하는 것은 작동되는(배기가스가 통과된다) 과급기의 열용량이 커진다는 것도 있어, 이 점에 있어서도 배기가스의 온도저하를 피할 수 없게 된다. 이것에 의하여 엔진냉각시에 배기가스의 온도가 그다지 상승하지 못하게 된다.

또, 최근 엔진에서는 옥탄가가 낮은 저옥탄연료와 옥탄가가 높은 고옥탄연료의 양쪽을 사용할 수 있도록 한 것이 증가되는 경향이 있다. 이와같은 엔진에 있어서는 옥탄가의 차이에 따라서 점화시기등을 최적하게 제어하도록 되어 있으나, 그 전제로서 연료의 옥탄가를 검출할 필요가 있다. 이 옥탄가를 검출하려면, 전용의 센서를 설치할 수도 있으나, 노킹발생 상태에 의거해서 옥탄가를 검출하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.

그런데, 상술한 바와같은 과급기의 작동영역을 어떻게 설정할 것인가가 이러한 종류의 과급장치를 실용화하는데 있어서 큰 문제가 된다. 이와같은 작동영역결정을 있어서, 고려하여야 할 큰 요소로서 냉각수온도, 변속기의 변속단 및 엔진이 노킹등이 있다.

이 점을 상술하면, 과급능력이 작은 제 1 상태가 되었을때는 응담성을 확보하는 점에서는 이점을 가지는 반면, 응답성을 양호하게 하는 과급상태라는 것은 배기저항이 크기 때문에 배기압이 매우 커져서, 연비향상 및 노킹의 방지에 있어서 바람직하지 못하다. 한편, 과급능력이 큰 제 2 상태의 경우는 고회전시에도 충분한 과급이 얻어짐과 동시에, 배기저항도 작게할 수 있어서 연비향상의 점에서 유리하다. 따라서, 작동영역의 설정에 있어서 응답성을 증시하면 과급능력이 작은 제 1 상태로 하는 영역을 넓게 확보하는 것이 바람직하게 된다. 반대로 연비향상이나 충분한 과급을 행한다는 관점에서 보면, 과급능력이 큰 제 2 상태로하는 영역을 넓게하는 것이 바람직하게 된다.

그러나, 작동영역을 어느 일정한 것에 일률적으로 설정한 것에서는 반드시 충분한 만족할 수 없는 것이 된다. 특히, 변속기의 변속단에 착안하였을 경우, 저속단에서는 큰 가속 혹은 감속이 행해지는 빈도가 높기 때문에 응답성이 증시되는 한편, 고속단에서는 원활한 주행이 요망되게 된다. 그리고, 비교적 엔진고회전영역까지 저속단을 사용하였을때와 비교적 엔진저회전영역까지 고속단을 사용하였을때는 과급능력이 큰 제 2 상태가 될수 밖에 없다. 다시말하면 저속단과 고속단에서는 요구다 다른 것임에도 불구하고, 작동영역을 일정하게 한 것에서는 이와같은 다른 요구에 충분히 대응할 수 없게 된다.

한편, 노킹은 연료의 옥탄가에 큰 영향을 미치기 때문에, 단지 상술한 응답성과 충분한 과급과의 밸런스를 고려해서 작동영역을 결정한 것에서는 옥탄가의 차이에 따른 최적한 제어를 행하는 것이 불가능하게 된다. 더욱 구체적으로는, 예를들면 저옥탄가 연료의 노킹한계를 고려해서 응답성을 확보하는데 유리한 상기 제 1 상태의 넓이를 설정하였을 경우를 고려할 수 있다. 이 경우에 고옥탄연료를 사용하였을때는 노킹한계에 대해서 충분히 여유가 있음에도 불구하고, 상기 제 2 상태가 될수 밖에 없게 되어, 충분한 응답성을 얻을 수 없게 된다. 반대로 고옥탄연료의 사용을 전제로 해서 상기 제 1 상태로하는 영역을 설정하였을 경우는, 저옥탄연료를 사용하였을 때에 노킹을 발생하기 쉽게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 복수개의 배기터어보식 과급기를 사용해서 작동되는 과급기의 수 혹은 종류를 운전상태에 따라서 변경하도록 한 것을 전제로해서, 배기가스 정화촉매의 조기활성화를 얻을 수 있음과 동시에 연료의 옥탄가 및 변속단에 따른 최적의 과급상태를 얻을 수 있도록 한 엔진의 과급장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서의 엔진의 과급장치는 다음과 같은 구성으로 하고 있다. 즉, 배기통로에 설치된 터어빈과 터어빈에 연결됨과 동시에 흡기통로에 설치된 송풍기로 이루어진 복수개의 배기터어보과급기와, 일부의 배기터어보과급기의 터어빈이 설치되는 통로를 개폐하는 배기차단밸브와, 일부의 배기터어보과급기의 송풍기가 설치되는 흡기통로를 개폐하는 흡기차단밸브와, 엔진의 저흡입 공기량영역에서 상기 양차단밸브를 닫고 고흡입공기량 영역에서 양차단밸브를여는 차단밸브 제어장치를 갖추고 저흡입공기량영역에서는 일부의 배기터어보과급기만으로 과급함과 동시에 고흡입 공기량 영역에서는 일부의 배기터어보과급기외에 나머지 배기터어보과급기로 과급하도록한 엔지의 과급장치에 있어서, 상기 제어장치는 상기 2개의 흡입공기량영역 의 어느쪽에 있는가를 판정하고 그것에 따라 상기 양차단밸브를 제어하고, 또한 상기 공정 공기량영역 이외의 것인 엔진의 운전 상태를 검출하고, 이 검출된 엔진의 운전상태에 따라서 일부의 배기터어보과급기만으로 과급하는 영역과 일부의 배기터어보 과급기외에 나머지 배기터어보과급기로 과급하는 영역을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이와같이 엔진냉간시에는 과급능력이 높아지는 제 2 상태로하는 정도를 작게 함으로써, 배기가스온도의 신속한 상승, 즉 배기가스 정화용촉매의 조기활성화를 얻을 수 있음과 동시에, 연료의 옥탄가 및 변속단에 따른 최적을 과급상태를 얻을 수 있다. 또한, 이 경우는 엔진 냉간시이므로 엔진내구성의 관점에서 과급능력을 무조건 크게할 필요가 없어 하등문제를 발생하지 않는 것이다. 물론 예열후에는 과급능력이 높아지는 제 2 상태가 되는 영역이 냉간시보다도 넓어지므로, 충분한 과급능력확보라는 요청을 만족시킬 수 있다.

또한, 고속주행되는 일이 많은 고속단에서의 주행중에는 과급능력이 커지는 제 2 상태가 되는 영역이 넓기 때문에, 충분한 과급능력을 얻으면서, 배압을 매우 작게 한 것으로서, 연비를 향상시킬 수 있다. 이 외에 제 1 상태와 제 2 상태 사이에서 절환을 행하는 빈도도 작아지고, 이 절환에 따른 충격을 발생하는 기회가 감소해서 원활한 주행을 확보한다고 하는 관점에서도 바람직한 것이 된다.

한편, 가감속이 빈번히 행해지는 저속단에서의 주행중에는 제 1 상태가 되는 영역이 커지므로, 이 가감속에 있어서 요구되는 응답성이라는 것을 충분히 확보할 수 있다.

이하, 본 발명의 1실시예를 첨부한 도면에 대해서 설명한다.

제 1 도에 있어서, (1)은 엔진본체로서, 이것은 서로 직렬로 6개의 기통(C1 ~C6)을 가진 자동식 왕복등 직렬 6기통형용의 것으로 되어 있다. 이 각 기통(C1~C6)에는 흡기포오트(2), 배기포오트(3)가 개구되고, 각 포오트(2)(또는 3)는 각각 도시하지 않은 흡기밸브 혹은 배기밸브에 의해서 엔진출력축의 회전과 동기해서 소정의 타이밍으로 개폐된다. 그리고, 제 1 도에서는 점화플러그의 도시를 생략하였으나, 각 기통 (C1~C6)에 있어서의 점화순서는 에를들면 C1→C5→C3→C6→C2→C4로 해서 설정되고, 이것에 의하여 실시예에서는 3개의 기통(C1~C3)의 점화순서(배기행정)가 연속하지 않은 제 1 의 기통군을 구성하고 또 3개의 기통(C4~C6)이 점화순서(배기행정)가 연속하지 않은 제 2 의 기통군을 구성하고 있다.

각 흡기포오트(2)에 흡기를 공급하기 위한 흡기통로(11)는, 그 도중에 서이지탱크(12)를 갖추고, 이 서어징탱크(12)와 각 흡기포오트(2)가 별개로 독립한 독립흡기통로(13a~13f)에 의해서 접속되어 있다. 서어지탱크(12) 보다도 상류측의 흡기통로 (11)는, 상류측 공통흡기통로(14)와 하류측 공통흡기통로(15)를 갖추고, 상류측 공통흡기통로(14)에는 에어크리너(16) 및 공기유량계(17)가 접속되는 한편, 하류측공통흡기통로(15)에는 인터쿠울러(18) 및 드로틀밸브(19)가 접속되어 있었다.

상류측과 하류측과의 공통흡기통로(14)(15)끼리는 서로 병렬인 제1,제2의 2본의 분기흡기통로(20)(21)에 의해서 접속되어 있다. 이 제 1 분기통로(20)에는 배기터어보식으로된 제 1 과급기(22)의 압출기(22a)가 설치되고, 또 제 2 분기통로(21)와는 배기터어보식으로된 제 2 과급기(23)의 압축기(23a)가 설치되어 있다.

상기 압축기(22a)의 제 1 의 분기흡기통로(20)와, 상기 압축기(23a) 하류의 제 2 분기흡기통로(21)가 바이패스통로(24)에 의해 접속되고, 이 바이패스통로(24)에는 개폐밸브로 이루어진 바이패스밸브(25)가 설치되어 있다. 또, 이분기흡기통로(21)의 하류단부, 즉 바이패스통로(24)에 대한 접속부보다도 하류측위치에 개폐밸브로 이루어진 흡기차단밸브(26)가 설치되어 있다.

한편, 배기통로(31)는 배기매니포울드(32)를 갖추고, 이 배기매니포울드(32)는, 격벽(32e)에 의해서 구획된 제 1 집합부(X1)와 제 2 집합부X2)를 가진다. 이 제 1 집함부(X1)에 대해서는 서로 배기행정의 오우버랩되지 않은 상기 제 1 기통군이 되는 3개의 기통(C1~C3)의 배기포오트(3)가 독립배기통로(32a~32c)에 의해서 별개로 독립해서 접속되어 있다. 또, 제 2 집합부(X2)에 대해서는 서로 배기통로행정이 오우버랩되지 않은 상기 제 2 기통군이 되는 3개의 기통(C4~C6)의 배기포오트(3)가 독립배기통로(32d~32f)에 의해서 별개로 독립해서 접속되어 있다.

상기 제1, 제 2 의 2개의 집합부(X1)(X2)로부터의 배기가스는 제 1 분배기통로(33)에 의해서, 상기 제 1 과급기(22)의 터어빈(22b)에 공급된다. 이 제 1 과급기(22)의 배기가스도입로가 되는 스크롤통로는, 격벽(22c)에 의해서 2개의 스크롤통로(22d)(22e)로 구획되어 있다. 이것에 대해서 상기 제 1 분기배기통로(33)도, 1본의 관을 격벽(33a)에 의해서 구획함으로써 구성된 2개의 통로(33A)(33B)를 가지고, 한쪽의 통로(33A) 제 2 집합부(X1)와 한쪽의 스크롤통로(22d)를 연통하고, 다른쪽의 통로(33B)가 제 2 집합부(X2)와 다른쪽의 스크롤통로(22e)를 연통하고 있다. 물론, 제 1 과급기(22e)의 터어빈(22b)은 축(23f)을 개재해서 압축기(22a)와 연결되어 있다.

마찬가지로, 상기 제 2 과급기(23)도 격벽(23c)에 의해서 구획된 2개의 스크롤 통로(23d)(23e)를 갖추고, 한쪽의 스크롤통로(23d)는 통로(34A)를 개재해서 제 1 집합부(X1)에 연통되고, 다른쪽의 스크롤통로(23e)가 통로(34B)를 개재해서 제 2 집합부(X2)에 연통되어 있다. 이 양연통로(34A)(34B)를 구성하는 제 2 분기 배기통로(34)는 배기매니포울드(32)와 일체적으로 짧은 것으로서 형성, 즉 배기매니포울드(32)의 집합부로서 형성되어서, 양 집합부(X1)(X2)를 구획하는 격벽(32e)이 그대로 당해 양통로(34a)(34b)를 구획하는 격벽으로 되어 있다. 물론, 이 제 2 과급기(23)의 타이빈(23b)은 축(23f)을 개재해서 압축기(23a)에 연결되어 있다. 그리고, 양통로(34A)(234B)에는 서로 동시에 열리거나 또는 닫혀지도록 연통된 개폐밸브로 이루어진 배기차단밸브(35A) 혹은 배기차단밸브(35B)가 설치되어 있다.

상기 양 과급기(22)(23)의 터어빈(22b)(23b)을 통과한 후의 배기가스는 분배기통로(36) 혹은 분기배지통로(37)를 경유해서 배출된다. 그리고, 양 분기 배기통로 (36)(37)는 도시하지 않았으나, 최종적으로 일체적으로 합류시켜서 이 합류부분보다도 하류쪽에서 배기가스정화용의 촉매가 설치되어 있다. 또 제1, 제 2 과급기(22)(23)는 각각 WGB(Waste gate Valve)(38)(39)를 가진다.

또한, 이 WGB(38)(또는 39)는 과급기(22)(또는 23)의 2개의 스크롤통로 (22d)(22e)(또는 23d,23e)에 대응해서 각각 2개 있으나, 도면에서는 그 한쪽만이 도시되어 있다.

여기에서, 제 1 과급기(22)는 소형의 것, 즉 과급능력은 작은 것이나 저속시에 있어서도 충분히 응답성을 만족하는 것으로 되어 있다. 이에 대해서 제 2 과급기(23)는 대형의 것, 즉 응답성의 점에서는 떨어지나 충분히 과급능력이 큰 것으로 되어 있다.

또한, 실시예와 같이 배기행정의 오우버랩되지 않은 배기군마다 과급기(22)(23)의 터어빈(23b)(23b)에 배기가스를 공급하도록 하면, 배기간섭을 방지해서 동일한 운전상태이면 더욱 과급압을 높일 수 있다. (터어빈효율의 향상).

제 2 도에는 양과급기(22)(23)의 베어링부(23g)(23g)에 대한 냉각수용통로와 오일통로와의 구성예를 도시하고 있다. 이 제 2 도에서 있어서, 엔진본체(1)의 상부에 냉각수 배출부(51)와 오일배출부(52)가 설치되어 있다. 냉각수배출부(51)에서 배출된 냉각수는 배관(53)을 개재해서 제 2 과급기(23)의 베어링부(23g)에 공급된다.

또한, 냉각수는 이 베어링부(23g)를 제 2 도의 도면표면으로부터 뒤쪽으로 흐르후, 배관(54)을 개재해서 제 1 과급기(22)의 베어링부(22g)에 공급된다. 그리고, 냉각수는 베어링부(22g)를 제 2 도의 도면 뒤쪽으로 부터 표면쪽으로 흐른후, 배관(55)을 개재해서 워터펌프(도면생략)로 되돌아간다.

상기 제 1 과급기(22)의 베어링부(22g)는 제 2 과급기(23)의 베어링부(23g)보다도 낮은 위치에 있다. 따라서, 후술하는 바와같이 항상 사용되어서 고열이 되기 쉬운 과급기(22)는 엔진정지후에 발생하는 비동냉각에 의해서 냉각수가 순환될 때에 상부에 있는 제 2 과급기(23)에 비해서 더욱 충분히 냉각되게 된다.

한편, 상기 오일배출부(52)로부터 배출된 오일은 배관(56)을 개재해서 제 1 과급기(22)의 베어링부(22g)에 공급된다. 이 오일은 베어링부(22g)를 제 2 도 상부로부터 하부로 흐른후, 배관(57)을 개재해서 오일팬(58)에 복귀된다. 또, 상기 오일은 배관(56)으로부터 분기된 배관(59)에 의하여 제 2 과급기(23)의 베어링부(23g)를 제 2 도 상부로부터 하부로 흐른후, 배관(60)을 개재해서 오일팬(58)에 복귀된다.

제 1 도에서 (71)은 마이크로 콤퓨터를 이용해서 구성된 제어유니트로서, 이 제어유니트(71)에는 공기유량계(17)로부터의 흡입공기량신호외에 센서(71)~(74) (80)(81)로부터의 신호가 입력되는 한편, 제어유니트(71)로부터는 작동기(75~79)에 대해서 출력된다. 상기 센서(72)는 엔진회전수를 검출하는 것이다.

센서(73)는 드로틀열림정도를 검출하는 것이다. 센서(74)는 엔진의온도, 즉 냉각수온도를 검출하는 것이다. 이 센서(74)는 엔진의 과급장치를 설계할때에 설계조건에 따라서 엔진의 노킹 또는 변속기의 변속단을 검출하도록 설계해도 된다. 센서(80)는 흡기차단백브(26) 하류의 압력(P1)을 검출하는 것이다. 센서(81)는 흡기차단밸브 (26) 상류의 압력(P2)을 검출하는 것이다. 상기 작동기(75)는 바이패스밸브(25)를 개폐구동하기 위한 것이다. 작동기(76)는 흡기차단밸브(26)를 개폐구동하기 위한 것이다. 작동기(77)는 배기차단밸브(35A)(35B)를 개폐구동하기 위한 것이다. 작동기(78)(79)는 WGB(38)는 혹은 (39)의 밸브개방압력, 즉 최대과급압을 조정하기 위한 것이다.

제어유니트(71)의 제어내용에 대해서 이하의 설명한다. 먼저, 제어유니트(71)는 제 3 도(예열후용)혹은 제 4 도(냉각시용)에 도시한 맵에 의거해서 배기차단밸브(35A)(35B)를 개폐제어한다. 이점을 제 3 도에 도시한 맵 A에 착안해서 설명하면, 다음과 같다. 먼저, 엔진의 운전상태가 제 3 도 α보다 오른쪽의 ③의 영역에 있을때는 배기차단밸브(35A)(35B)를 열리는게 한다(완전열림). 이것에 의하여, 양과급기((22)(23)의 터어빈(22b)(23b)이 모두 배기가스에너지를 받아서 회전 구동되어 양쪽의 과급기(22)(23)에 의해서 과급능력이 큰 제 2 상태가 된다. 이때, 바이패스밸브 (25)가 닫히고 흡기차단밸브(26)가 열리게 된다.

다음에 제3도 α선 보다도 왼쪽방향으로 영역으로서는 α선과 β선 사이의 영역 ②와 β선 보다도 왼쪽의 ①이 존재하나, 이 영역 ①에서는 배기차단 밸브(35A)(35B)가 닫히게 된다(완전히 닫힘). 이것에 의해, 제 2 과급기(23)의 터어빈(23b)에 대해서는 배기가스가 유입하지 않으므로 제 1 과급기(22)만으로 과급이 행해진다. 이때, 바이패스밸브(25), 흡기차단밸브(26)가 모두 닫히게 된다.

또, 영역 ②일때는 배기차단밸브(35A)(35B)가 약간 열려저, 영역 ③이 되었을때에 대비해서 제 2 과급기(23)가 공전된다. 이때, 바이패스밸브(25)는 열리며, 흡기차단밸브(26)는 닫히게 된다.

한편, 엔진냉간시에는 제 3 도에 도시한 맵 A 대신에, 제 4 도에 도시한 맵 B가 사용된다. 이 제 4 도의 맵은 제 3 도의 맵 A에 비해서 제 2 과급기(23)가 작동되는 영역이 더욱 고회전쪽으로 오프세트되어 있다. 즉, α선이 α'선으로 변경되고, β선이 β'선으로 변경된다. 이것에 의하여 제 2 과급기(23)는 제 3 도의 맵 A에 비해서 더욱 고회전이 되었을때 처음으로 작동되게 된다.

제 5 도는 예열후에 있어서의 과급압특성(특성a)과, 냉간시에 있어서의 과급압 특성(특성 b)을 도시한 도면이다. 이와같은 과급특성으로 할려면, 작동기(78)(또는 79)를 제어함으로써 행한다. 즉, 제 1 과급기(22)만을 작동시키고 있을때는 과급압제어가 작동기(78)를 제어함으로써 행하고[WGB(38)의 개폐밸브압력조정], 또 양과급기(22)(23)가 작동하고 있을때는 과급압제어가 작동기(79)를 제어함으로써 행한다[WHB(39)의 열림밸브 압력조정]. 그리고, 과급압제어는 예열후에는 특성 a가 되도록 행하고, 또 냉간시에는 특성 b가 되도록 행한다(냉간시에 최대 과급압을 저하시킨다)

상술한 제어유니트(71)의 제어내용에 대해서 제 6 도, 제 7 도에 도시한 플로우차아트를 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 R,Q 혹은 R은 스텝을 표시한다.

먼저, 제 6 도의 P1에서, 상기 각 센서(72~74)로부터의 신호가 읽어 넣어진 후, P2에서 현재의 온수(WT)가 미리 정해진 설정치(예를들면 50℃)보다도 작은지 여부가 판별된다. 이 P2의 판별에서 예스일때는 P3에서 냉간시용의 제 4 도의 맵 B가 선택되고, 또 P2의 판별에서 노우일때는 P4에서 예일후용이 되는 제 3 도의 맵 4가 선택된다.

P3 혹은 P4후는, P5에서 엔진회전수와 드로틀열림정도를 선택된 맵에 적용시켜서, 현재의 운전상태가 읽어 넣어진다(영역 ① ② 혹은 ③이 읽어넣음).

그리고, P6에서 현재 영역이 ①인지 여부를 판별해서, 이 판별이 예스일때는 P7에서 배기절환밸브 즉, 배기차단밸브(35A)P35B)가 완전히 열리게된다.[제 1 과급기 (22)만 동작]. 또 P6의 판별에서 노우일때는, P8에서 영역 ③인지 여부가 판별된다. 이 P8의 판별에서 예스일때는, P9에서 배기차단밸브(35A)(35B)가 완전히 열리게된다[제1,제2의 2개의 과급기(22)(23)가 모두 동작].

또한, P8의 판별에서 노우일때는 결과적으로 ②이므로, P10에서 배기차단밸브(35A)(35B)의 일부가 열리게된다[제 1 과급기(22)가 작동하고, 제 2 과급기(23)가 공전]. 또한, 배기차단밸브(35A)(35B)의 작동에 따른 바이패스밸브(25) 및 흡기차단밸브(26)의 작옹은 상술한 바왁 같으므로, 그 설명은 생략한다.

상기 P7,P9 혹은 P10의 후에는 P11에서 제 5 도에 도시한 바와 같은 특성 a 또는 특성 b가 되는 과급압제어가 행해진다. 이 과급압제어를 도시한 것이 제 7 도이다.

먼저 Q1에 있어서, 배기차단밸브(35A)(35B)의 작동상태(제 6 도의 P7,P9,P10의 어느 것인가에)가 읽어 넣어진다. 이후 Q2에서 수온(WT)이 소정치(α)이상인지 여부가 판별된다. 이 Q2의 판별에서 예스일때는 예열후에 상당하는 때이다.

이 경우는 Q3에 있어서, 현재 영역이 ③인지 여부가 판별되며 이 판별이 노우이면, Q4에서 제2WGB(39)를 제어함으로써, 특성 a가 되도록 한다. 또, 이 판별이 노우일때는 Q5에서 제1WGB를 제어함으로써 특성 a가 되게 한다.

상기 Q2의 판별에서 노우일때는 냉간시이고, 이 경우는 Q6에서 영역이 ③인지 여부가 판별된다. 이 Q3의 판별에서 예스일때는 Q7에서, 제 2WGB(39)를 제어함으로써 특성 b가 되도록 한다. 또, Q3의 판별에서 노우일때는, Q8에서 제1WGB(38)를 제어함으로써 특성 b가 되도록한다. 또, 제8도는 본 발명의 제 1 실시예의 구성을 블록도로 도시한 도면이다.

다음에 상술한 제 3 도에 도시하 맵 A를 저옥탄연료가 사용되고 있을 경우와 제 4 도에 도시한 맵 B를 고옥탄연료가 사용되고 있을 경우에 대해서 설명한다. 이 제 4 도에 도시한 맵 B는 A에 비해서 제 2 과급기(23)가 작동되는 영역이 더욱 고회전쪽으로 오프세트되어 있다. 즉, α선이 α'선으로 변경되고, β선이 β'선으로 변경된다. 이것에 의하여 제 2 과급기(23)는 제 3 도의 맵 A에 비해서 더욱 고회전이 되었을 때에 처음으로 작동되게 된다. 다시말하면, 제 3 도에 도시한 저옥탄연료의 맵 A는 과급능력이 큰 제 2 상태로서의 영역 ③이, 제 4 도에 도시한 고옥탄연료용의 맵 B에 비해서 확대되어서 설정되어 있다.

또한, 제어유니트(71)는 점화시기의 제어를 행한다. 이 점화시기의 결정에 있어서는 이미알려져 있는 바와 같이, 센서(74)에 의해서 노킹이 검출되었을때는 점화시기를 지각시킨다(코닝보정). 그리고 실시예에서는 이 노킹보정에 의한 지각량이 소정치 이상이 되었을때에, 저옥탄연료를 사용하고 있을 때이면 판정(검출)하도록 하고 있다. 다시말하면 점화시기는 운전개시시에는 고옥탄연료용으로 설정(초기화)되고, 저옥탄연료를 사용하고 있는지 여부를 노킹의 발생상태에 따라서 검출하도록 되어 있다.

이 외에 제어유니트(71)는 과급압이 제 5 도에 도시한 특성이 되도록 제어한다.

이경우, 고옥탄연료를 사용하고 있을때는, 노킹이 발생하기 어렵기 때문에, 높은 과급압을 얻을 수 있도록 특성 a가 되게 제어하고, 또 저옥탄연료를 사용하고 있을 때는 특성 b가 되도록 제어한다. 또한, 영역 ① 및 ② 일때는 WGB(38)를 제어함으로써, 또 영역 ③일때는 WGB(39)를 제어함으로써, 상기 특성 a혹은 b를 얻는다.

여기에서, 흡기차단밸브(26)의 개폐는 배기차단밸브(35A)(35B)의 개폐와 동기해서 행해지게 해도 되나, 본 실시예에서는 상술한 입력(P1)(P2)의 크기를 감안하면서 개폐제어하도록 하고 있다. 즉, 배기차단밸브(35A)(35B)가 완전히 열렸을 때에는, 흡기차단밸브(26)도 열리게 되나, 이 열리는 타이밍을 압력차(△P)(=P1-P2)가 소정치 이하가 될때에 설정하는 것이 좋다. 즉 제 2 과급기(23)가 충분히 과급할 수 있는 상태가 된 것을 기다려서 처음으로 흡기차단밸브(26)를 열리게 함으로써 과급기(23)의 작동지연에 따른 일시적인 과급압의 감소(토오크저하)가 방비된다. 또, 배기차단밸브(35A)(35B)가 완전히 닫혔을때는 흡기차단밸브(26)도 닫히게 되나, 이 흡기차단밸브(26)가 닫히는 타이밍을 압력(P1)이 소정치 이하가 되는 것을 기다려서 행하면 된다. 즉, 제 2 과급기(23)의 관성에 의한 과급이 수습되고 나서 행함으로써, 과급압의 일시적인 감소(토오크저하)가 방지된다.

상술한 제어유니트(71)의 제어내용에 대해서 제 6 도 내지 제12도내에 도시한 플로우차아트 및 브록도를 참조하면서 설명한다.

먼저, 제 9 도의 P1에서, 상기 각 센서(72~74)로부터의 신호가 읽어 넣어진 후, P2에서 노킹에 의한 점화시기의 지각량(θ_R)이 미리 정해진 소정치(α)보다도 작은지 여부, 즉 현재 사용되고 있는 연료가 고옥탄 연료인지 여부가 판별된다.

이 P2의 판별에서 예스일때는 P3에서 고옥탄연료용이 되는 제 4 도의 맵 B가 선택되고, P2의 판별에서 노우일때는 P4에서 저옥탄연료용이 되는 제 3 도의 맵 A가 선택된다.

P3 혹은 P4후는, 엔진회전수와 드로틀열림정도를 선택된 맵에 적용시켜서, 현재의 운전상태 읽어넣어진다(영역 ① ② 혹은 ③의 읽어 넣음). 그리고, P6에서 현재 영역이 ①인지 여부를 판별해서 이 판별이 예스일때는 P7에서 배기차단밸브(35A) (35B)가 완전히 열리게 된다[제 1 과급기(22)만 동작]. 또, P6의 판별에서 노우일때는, P8에서 영역 ③인지 여부가 판별된다. 이 P8의 판별에서 예스일때는, P9에서 배기차단밸브(35A)(35B)가 완전히 열리게된다.[제1,제2의 2개의 과급기(22)(23)가 모두 동작]. 또한, P8의 판별에서 노우일때는 결과적으로 영역 ②이므로, P10에서 배기차단밸브(35A)(35B)의 일부가 열리게 된다[제1과급기(22)가 작동하고, 제 2 과급기(23)가 공전]. 또한, 배기차단밸브(35A)(35B)의 작동에 따른 바이패스 밸브(25) 및 흡기차단밸브(26)의 작동은 상술한 바와 같으므로, 그 설명은 생략한다.

상기 P7,P9 혹은 P10의 후에는 P11에서 흡기차단밸브(26)의 개폐제어가 행해지고, 이 개폐제어를 도시한 것이 제10도이다. 먼저, R1에서 있어서, 흡기차단밸브 (26) 하류의 압력(P1)과 상류의 압력(P2)이 읽어 넣어진다. 이어서, R2에서 있어서, 표시문자(F)가 0인지 여부가 판별된다. 이 표시문자(F)가 (0)일때가 흡기차단밸브(26)가 닫히는 것을 의미한다. 이 R2의 판별에 있어서 예스일때는, R3에서 P1으로부터 P2를 차감함으로써 △P가 산출된다. 이후, R4에 있어서, 상기 △P가 미리 정한 설정치(Pa)보다도 작은지 여부가 판별된다. 이 R4의 판별에서 노우일때는, 압력(P2)이 충분히 상승되어 있지 않으므로, 흡기차단밸브(26)를 열지 않고 그대로 복귀된다. 반대로, R4의 판별에서 예스일때는 R5에 있어서 흡기차단밸브(26)를 열리게 한 후 R6에 있어서 표시문자(F)가 1로 세트된다.

상기 R2의 판별에서 노우일때, 즉 현재 흡기차단밸브(26)가 열려 있을때는, R7에서 입력(P1)이 미리 정한 설정치(Pc)보다도 작은지 여부가 판별된다. 이 R7의 판별에서 노우일때는, 제 2 과급기(23)에 의한 과급의 영향이 남아 있을대이므로, 그대로 복귀한다. 반대로 R7의 판별에서 예스일때는 R8에서 흡기차단밸브(26)를 닫은 후, R9에서 표시문자가 0에 세트된다. 제 9 도 P11후에는, P12에서 과급압제어가 행해진다. 이 P12의 내용은 제11도에 도시한 바와 같다.

먼저, 제11도 Q1에 있어서 배기차단밸브(35A)(35B)의 작동상태(제 9도의 P7,P9,P10의 어느 것인가가)읽어 넣어진다. 이후, Q2에서 노킹에 의한 점화시기의 지각량(θR)의 소정치(α)보다 작은지 여부가 판별된다. 이 Q2의 판별에서 예스일때는 고옥탄연료가 사용되고 있을때이다. 이 경우는 Q3에 있어서, 현재 영역이 ③인지 여부가 판별되며 이 판별이 예스이면, Q4에서 제2WGB(39)를 제어함으로써, 특성 a가 되도록 한다. 또, 이 판별이 노우일때는 Q5에서 제1WGB를 제어함으로써 특성 a가 되게 한다.

상기 Q2이 판별에서 노우일때는 저옥탄연료가 사용되고 있을 때이며, 이 경우는 Q6에서 영역이 ③인지 여부가 판별된다. 이 Q3의 판별에서 예스일때는 Q7에서, 제2WGB(29)를 제어함으로써 특성 b가 되도록 한다. 또 Q3의 판별에서 노우일때는, Q8에서 제1GWB(39)를 제어함으로써 특성 b가 되도록 한다.

제12도는 본 발명의 제1실시예의 또다른 구성을 블록도로 도시한 도면이다.

다음에 , 상술한 제 3 도에 도시한 맵 A를 변속단이 4속 혹은 5속이라는 단속단일때 사용되는 경우와, 제4도에 도시한 맵 B를 변속단이 1속, 2속 또는 3속이라는 저속단일 때에 사용하는 경우에 대해서 설명한다.

이 제 4 도의 맵 B는 제 3 도의 맵 A에 비해서 제 2 과급기(23)가 작동되는 영역이 더욱 고회전쪽으로 오프세트되어 있다. 즉, α선이 α'선으로 변경되고, β선이 β'선으로 변경된다. 이것에 의하여 제 2 과급기(23)는 제 3 도의 맵 A에 비해서 더욱 고회전이 되었을때에 처음으로 작동되게 된다. 다시말하면, 제 3 도에 도시한 고속단용의 맵 A는 과급능력이 큰 제 2 상태로서의 영역 ③이, 제 4 도에 도시한 저속단용의 맵 B에 비하여 확대되어서 설정되어 있다.

여기에서, 흡기차단밸브(26)의 개폐는 배기차단밸브(35A)(35B)의 개폐와 동기해서 행해지게 해도 되나, 본 실시예에서는 상술한 압력(P1)(P2)의 크기를 감안하면서 개폐제어하도록 하고 있다. 즉, 배기차단밸브 (35A)(35B)가 완전히 열렸을때에는, 흡기차단밸브(26)도 열리게 되나, 이 열리는 타이밍을 압력차(△P)(=P1-P2)가 소정치 이하가 될때에 설정하는 것이 좋다. 즉, 제 2 과급기(2)가 충분히 과급할 수 있는 상태가 된 것을 기다려서 처음으로 흡기차단밸브(26)를 열리게 함으로써 과급기(23)의 작동지연에 따른 열시적인 과급압의 감소(토오크 저하)가 방지된다. 또, 배기차단밸브(35A)(35B)가 완전히 닫혔을때는 흡기차단 밸브(26)가 닫히게 되나, 이 흡기차단밸브(26)가 닫히는 타이밍을 압력(P1)이 소정치 이하가 되는 것을 기다려서 행하면 된다. 즉, 제 2 과급기(23)의 관성에 의한 과급이 수습되고 나서 행함으로써, 과급압의 일시적인 감소(토오크 저하)가 방지된다. 상술한 제어유니트(71)의 제어내용에 대해서 제13도~제14도에 도시한 플로우차아트 및 블록도를 참조하면서 설명한다.

먼저, 제13도의 P1에서, 상기 각센서(72~74)로부터 신호가 읽어 넣어진 후, P2에서 현재의 변속단이 고속단으로서의 4속의 또는 5속인지의 여부가 판별된다. 이 P2의 판별에서 예스일때는 P3에서 고속단용이 되는 제 3 도의 맵 A가 선택되고, 또 P2의 판별에서 노우일때는 P4에서 저속단용이 되는 제 4 도의 맵 B가 선택된다.

P3 혹은 P4후는, 엔지회전수와 드로틀열림정도로 선택된 맵에 적용시켜서, 현재의 운전상태가 읽어 넣어진다(영역 ①② 혹은 ③의 읽어 넣음). 그리고, P6에서 현재 영역이 ①인지 여부를 판별해서 이 판별이 예스일때는 P7에서 배기절환밸브 즉, 배기차단밸브(35A)(35B)가 완전히 열리게 된다[제 1 과급기(22)만 동작]. 또, P7의 판별에서 노우일때는, P8에서 영역 ③인지 여부가 판별된다. 이 P8의 판별에서 예스일때는, P9에서 배기차단밸브(35A)(35B)가 완전히 열리게 된다[제1, 제2의 2개의 과급기(22)(23)가 모두 동작]. 또한, P8의 판별에서 노우일때는 결과적으로 영역 ②이므로, P10에서 배기차단밸브(35A)(35B)가 일부가 열리게 된다[제1과급기(22)가 작동하고, 제 2 과급기(23)가 공전]. 또한, 배기차단밸브(35A)(35B)의 작동에 따른 바이패스밸브(25) 및 흡기차단밸브(26)의 작동은 상술한 바와 같으므로, 그 설명은 생략한다.

상기 P7, P9 혹은 P10의 후에는 P11에서 흡기차단밸브(26)의 개폐제어가 행해지며, 이 개폐제어는 제10도에 도시한 플로우차아트와 마찬가지로 행해지므로 여기에서는 그 설명을 생략한다. 또한, 제14도는 본 발명의 제 1 실시예의 또다른 구성을 블록도로 도시한 도면이다.

이상, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 제 3 도 및 제 4 도에 도시한 맵을 예열후용 및 냉각시용, 저옥탄연료용 및 고옥탄욘료용, 고속단용 및 저속단용으로 별개로 제어내용을 구성할 수도 있으나, 이들 제어를 상기 3요소 모두 복합해서 구성한 것도 본 발명에 포함되는 것이며, 또한 예를들면 다음과 같은 경우도 포함하는 것이다.

① 배기터어보식 과급기는 3개이상이어도 된다.

② 배기터어보식 과급기는 그 과급능력을 모두 같은 것으로 설정해도 된다.

③ 실시예와 같이 과급능력이 다른 것으로서 설정하였을 경우는 저속시에는 과급능력이 작은 제 1 과급기(22)만을 작동시키고, 고속시에는 과급능력이 큰 제 2 과급기(23)만을 작동시키도록 해도 된다.

④ 저속으로부터 고속까지의 사이에서, 예를들어 3단계 이상으로 과급능력을 변경하도록 해도 된다. 이경우는, 실시예에서, 저속시에는 제 1 의 과급기(22)만을 작동시키고, 중속시에는 제 2 과급기(23)만을 작동시키고, 고속에는 양쪽의 과급기(22)(23)를 모두 작동시키도록 하면된다.

⑤ 옥탄가에 따른 작동영역을 변경을 3종류이상 혹은 연속가변식으로 해도 된다.

⑥ 변속단에 따른 작동영역의 변경을 3종류이상으로 해도 된다. 이 경우 예를들면 변속단을 1속용과, 2속 및 3속용과, 4속 및 5 속용과의 3단계로 나누어서 과급능력이 큰 ③의 영역이 1속용이 가장 좁고, 4속 및 5속용이 가장 넓으며, 2속 및 3속용이 양자의 중간 넓이로 하면된다.

⑦ 제 1 과급기(22)만을 작동시키고 있을때는, 제 2 과급기(23)에 오일공급을 차단하도록 해서, 제 1 과급기(22)에 더욱 충분한 오일이 공급되도록 해도 된다. 그리고, 바람직하게는 영역 ③으로부터 ① 혹은 ②로 이행할 때에, 오일공급의 차단을 지연시켜서, 제 2 과급기(23)가 작동하지 않은 후에도 잠깐동안(제 2 과급기(23)의 온도가 저하할 때까지)은 당해 제 2 과급기(23)에 오일을 공급하도록 하면 된다. 이 경우는, 예를들면 제 2 도의 배관(59)에 대해서 차단밸브를 설치해서, 이 차단밸브의 개폐를 제어하면 된다.

본 발명은 이상 설명한 것으로부터 명백한 바와 같이 복수개의 배기터어보식 과급기를 사용해서 저속시의 응답성확보와 고속시의 충분한 과급능력 확보라는 조건을 만족하면서, 엔진냉간시에 있어서의 배기가스온도를 신속하게 상승시켜서 배기가스정화촉매의 조기 활성화를 도모할 수 있음과 동시에 , 노킹 특히 저옥탄연료를 사용하고 있을때의 노킹을 방지하는데 유리한 것이다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 제 2 실시예를 상세히 설명한다. 제15도 내지 제17도를 참조하여 본체 시스템에 관해서 설명한다. 제15도에 있어서, 엔진(101)의 배기가스를 배출하는 배기통로(102)는 엔진(101)으로부터 2기통으로 독립한 2본의 분기배기통로(102a)(102b)를 가진다. 또, 엔진(101)의 흡입공기가 유통하는 흡기통로(103) 흡기공기량을 검출하는 공기유량계(104)의 하류측에서 분리해서 2본의 분기흡기통로 (103a)(103b)를 기지고, 양분기흡기통로(103a)(103b)는 중간냉각기(105)의 상류측에서 합류하고 있다. 중간냉각기(105)의 하류측의 흡기통로(103)에는 드로틀밸브(106), 서어지탱크(107) 및 연료분사밸브(108)가 설치되어 있다.

상기 2본의 분기배기통로(102a)(102b)중, 한쪽의 분기배기통로(102a)에는 배기가스에 의해서 회전구동되는 터어빈(Tp)이 배설되고, 이 터어빈(Tp)은 한쪽의 분기흡기통로(103a)에 설치된 송풍기(Cp)에 회전축(Lp)을 개재해서 연결되어 있다. 그리고, 이들 터어빈(Tp), 회전축(Lp), 송풍기(Cp)를 주요소로 해서 1차측 터어보과급기(109)가 구성되어 있다. 마찬가지로, 다른쪽의 분기배기통로(102b)에느 배기가스에 의해서 회전구동되는 터어빈(Ts)이 설치되어 있음과 동시에, 다른 쪽의 분기흡기통로(103b)에는 송풍기(Cs)가 설치되고, 이들 터어빈(Tp)과 송풍기(Cs)가 회전축(Ls)에 의해서 연결되어서 2차측 터어보과급기(110)를 구성하고 있다.

분기흡기통로(103a)(103b)의송풍기(Cp)(Cs) 상류쪽의 통로부분은 흡기통로(103)로부터 분기된 분기부에서 서로 일직선을 이루도록 대향해서 형성되어 있어, 한쪽의 분기흡기통로(103b)에 발생기 압력파에 다른 쪽의 분기흡기통로(103a)쪽으로는 전파하기 쉽고, 공기유량계(104)쪽으로는 전파하기 어렵도록 구성되어 있다.

상기 2차측의 분기배기통로(102b)에는 터어빈(Ts) 상류쪽에서 배기차단밸브(111)가 설치되어 있다. 이 배기차단밸브(111)는 저회전영역에서 이 분기배기통로(102b)를 닫아서 2차측 터어보과급기(110)의 터어빈(Ts)으로의 배기가스의 공급을 차단하고, 1차측 터어보과급기(109)만을 작동시키기 위하여 설치되어 있는 것이다.

2차측의 분기배기통로(102b)중 상기 배기차단밸브(111)의 상류측 부분이 연통로(112)를 개재해서 1차측의 분기배기통로(102a)의 터어빈(Tp) 상류측에 접속되어 있다. 상기 연통로(112)는 양터어빈(Tp)(Ts) 하류측의 배기통로(102)에 대해서 불용배기문밸브(Waste gate Valve : 이하 WGB라 한다)(117)가 설치된 바이 패스통로(118)를 개재해서 접속되어 있다. 이 바이패스통로(118)중, 상기 WGB(117) 상류측 부분이 배기누설밸브(113)가 설치된 누설통로(114)를 개재해서, 분기배기통로(102b)중, 터어빈(Ts)과 배기차단밸브(111) 사이에 접속되어 있다. 상기 배기누설밸브(113)는 다이아프램식 작동기(116)에 의해서 조작되도록 되어 있어, 이 작동기(116)의 압력실이 제어압력도관(115)을 개재해서, 1차측 터어보과급기(109)의 송풍기(Cp)의 하류측에서 분기흡기통로(103a)에 개구하고 있다. 이 누설밸브(113)는 엔진회전수의 상승과정에서 송풍기(Cp)의 하류측의 과급압(P1)이 소정치(예를들면 500mmHg) 이상이 되면 열리는 동작이 되며, 이것에 의하여 배기차단 밸브(111)가 닫혀 있을때에 소량의 배기가스가 바이패스통로(114)를 통해서 터어빈(Ts)에 공급된다. 따라서, 터어빈(Ts)이 배기차단밸브(111)가 열리기 이전에 미리 회전을 개시해서, 배기 차단밸브(111)가 열렸을 때의 과급응답성향상과 함께 토오크충격을 완화하도록 되어 있다.

또한, (119)(120)은 배기차단밸브(111) 및 WGB(117)를 각각 조작하는 다이아프램식 작동기이나, 이들작동기의 동작에 대해서는 후술한다.

한편, 2차측의 분기흡기통로(103b)에서 송풍기(Cp)의 하류측에 흡기차단밸브(121)가 설치되어 있다. 또, 송풍기(Cs)를 바이패스하는 통로(122)가 형성되어 있고 이 바이패스통로(122)에 릴리이프밸브(123)가 설치되어 있다. 상기 흡기차단밸브(121)는 후술하는 바와 같이 다이아프램식 작동기(124)에 의해서 조작된다. 또, 상기 릴리이프밸브(123)는 엔진회전수의 상승과정에서 있어서, 흡기차단밸브(121) 및 배기차단밸브(111)가 열리는 시점보다도 약간 전(前)까지 바이패스통로(122)가 열려 있고, 배기차단밸브(111)가 닫혀 있을때의 배기누설밸브(113)의 열림동작에 의거해서 송풍기(Cs)의 회전에 의해서, 송풍기(Cs)와 흡기차단밸브(121)사이에 있어서의 분기흡기통로(103b)의 압력이 상승하는 것을 방지하고, 또한 송풍기(Cs)가 회전하기 쉽도록 설치되어 있다. 이와 같은 릴리이프밸브(123)는 다이아프램식 작동기(125)에 의해서 조작된다.

흡기차단밸브(121)를 작동하는 작동기(124)의 제어압력도관(126)은 전자 솔레노이드밸브로 이루어진 3방향밸브(127)의 출력포오트에 접복되어 있다. 또, 배기차단밸브(111)를 작동하는 작동기(119)의 제어압력도관(128)은 마찬가지로 전자솔레노이드밸브로 이루어진 3방향밸브(129)의 출력포오트에 접속되어 있다. 또한, 릴리이프밸스(123)를 작동하는 작동기(125)의 제어압력도관(130)은 상술한 바와 같은 3방향밸브(131)의 출력포오트에 접속되어 있다. WGB(117)를 작동하는 작동기(120)의 제어압력도관(132)은 전자솔레노이드밸브로 이루어진 3방향밸브(133)의 출력포인트에 접속되어 있다. 이들 전자솔레노이드밸브로 이루어진 3방향 밸브(127)(129)(131) (133)는 마이크로콤퓨터를 이용해서 구성된 제어회로(135)에 의해서 제어된다. 이 제 어회로(135)는 엔진회전수(Ne), 흡입공기량(Q), 드로틀밸브 열림정보(TVO) 및 1차측 터어보과급기(109)의 송풍기(Cp) 하류측의 하급압(P1)등의 검출치에 의게해서 각 전자솔레노이드밸브를 제어한다.

상기 4개의 전자솔레노이드밸브중, 3방향밸브(129)의 한족의 입력포오트는 대기에 개방되어 있고, 다른쪽의 입력포오트는 도관(136)을 개재해서 부압탱크(143)에 접속되어 있다. 이 부압탱크(143)에는 드로틀밸브(106) 하류의 흡기부압(Pn)이 첵크밸브(137)를 개재해서 도입된다. 또, 3방향밸브(127)는 그 한쪽의 입력포오트가 도관(136)을 개재해서 상기 부압탱크(143)에 접속되고, 다른족의 입력포오트는 도관(138)을 개재해서 차압검출밸브(139)의 출력포오트에 접속되어 있다.

제 16도에 도시한 바와 같이 상기 차압검출밸브(139)는 그 케이싱(151)내부가 2개의 다이아프램(152)(153)에 의해서 3개의 실(154)(155)(156)로 구획되고, 실(154)에 입력포오트(154a)가, 실(155)에 입력포오트(155a)가, 실(156)에 상기 도관(138)이 나란히 줄지어 있는 출력포오트(157)및 대기개방포오트(158)가 개구되어 있다. 상기 포오트(154a)는 도관(141)을 개재해서 흡기차단밸브(121)의 하류쪽에 접속되어서, 1차측송풍기(Cp) 하류측의 과급압(P1)을 도입하도록 되어 있다. 또, 포오트(155a)는 도관(142)을 개재해서 흡기차단밸브(121) 상류측에 접속되어서 흡기차단밸브(121)가 닫혀있을때의 흡기차단밸브(121) 상류측의 압력(P2)을 도입하도록 되어 있다. 그리고, 이 차압검출밸브(139)는 압력(P1)과 압력(P2)의 압력차가 클때에, 양다이아프램(152)(153)에 결합된 밸브체(159)가 포오트(147)를 개방상태로해서, 대기를 도관(138)에 도입하나, 차압(P2-P1)이 소정치(±△P)이내가 되었을때에, 스프링(159)에 의해서 포오트(157)를 닫도록 되어 있다. 따라서, 3방향밸브(127)가 도관(126)을 도관(138)에 연통하고 있는 상태에서 차압(P2-P1)이 소정치(±△P)보다도 커지면, 작동자(124)에 대개가 도입되어서, 흡기차단밸브(121)가 열린다. 또, 3방향밸브(127)가 도관(126)을 고관(136)에 연통시켰을때는 작동기(124)에 부압이 공급되어서 흡기차단밸브(121)가 닫힌다.

한편, 3방향밸브(129)가 도관(128)을 도관(136)에 연통시켰을때, 작동기(119)에 부압이 공급되어서 배기 차단밸브(111)가 닫히고, 이때는 1차측 터오보과급기(109)만이 작동된 상태가 된다. 또, 3방향밸브(129)가 도관(128)을 대기에 해방하면, 배기차단밸브(111)가 열려서 2차측 터어보과급기(110)가 작동된다.

제17도는 흡기차단밸브(121) 및 배기 차단밸브(111)의 개폐상태를 배기누설밸브(113), WGB(117) 및 릴리이프밸브(123)의 개폐상태와 함께 도시한 제어맵으로서, 이 제어맵은 제어회로(135)내에 격납되어 있다.

여기에서, 3방향밸브(131)의 한쪽의 입력포오트도 대기에 개방되고, 다른쪽의 입력포오트는 부압탱크(143)에 접속되어 있어, 엔진이 저회전일때는 도관(10)에 흡기부압(Pn)이 도입되어서, 릴리이프밸브(125)가 바이패스통로(122)를 열고 있으나, 엔진회전수(Ne)의 상승과정에서, 제17도에 도시한 바와 같이 상기 흡기차단 밸브(121) 및 배기차단밸브(111)가 열리는 단계이전에 있어서, 상기 3방향밸브(131)가 제어회전(135)로부터의 신호에 의해서 대기쪽으로 절환되며, 이것에 의해서 릴리이프밸브(125)가 바이패스통로(122)를 닫도록 되어 있다.

또한, 3방향밸브(133)의 한쪽의 입력포오트에는 작동기(116)의 제어압력도관(115)을 통해서 과급압(P1)이 도입되도록 되어 있어, 엔진회전수(Ne) 및 드로틀밸브 열림정도(TVO)가 소정치이상이고 도한 과급압(P1)이 소정치이상이 되었을때, 제어회로(135)가 2방향밸브(133)를 열어서 작동기(120)에 과급압(P1)을 도입하여, 이것에 의하여 WGB(117)가 바이패스통로(118)를 열도록 되어 있다. 또, 3방향 밸브(133)의 다른 쪽의 입력포오트는 대기에 해당되어 있어, 작동기(120)에 대기가 공급되었을때, WGB(117)가 닫힌다.

여기에서, 엔진(101)의 가속시에는 2차측 터어보과급기(110)의 작동영역이 제17도 왼쪽으로 넓어지도록, 즉 보다더 저흡입공기량이고 또한 저회전축이 되도록 변경된다. 더욱 구체적으로는 2차측 터오보과급기(110)는 제17도에서 Q6~R6선 보다도 고흡입공기량, 고회전쪽이 되었을때 작동하나, 제19도에 있어서는 이 Q6~R6에 상당하는 라인을 α선으로 표시하고 있다. 그리고, 가속시에는이 α선이, 제19도의 β선이 되도록 변경된다. 물론, 이 α선으로부터 β선으로의 변경을 행하기 때문에 제17도의 Q6~R6선에 한정되는 것은 아니며, Q1-R1선으로부터 Q5~R5선까지 전부가 저흡입공기량, 저희전쪽으로 변경된다. 물론, 가속시는 엔진부하 및 엔지회전수가 증대하는 방향이므로, Q2~R2선, Q4~R4선 및 Q6~R6선만을 제17도의 왼쪽으로 이행시키는 변경도 충분하다.

상술한 절환특성의 변경정도(제19도의 α선과 β선과의 관계)는, 일률적으로 설정해도 되나, 가속도의 상태가 클수록 커도 되며, 이 경우는 단계식 혹은 연속 가변식으로 해도 된다.

가속의 검출은 본 발명의 제 2 실시예에서는 흡입공기량(Q)의 변화속도 (dθ/dt)가 미리 정해진 설정치보다도 큰지 여부에 의하여 판정하도록 하고 있다. 물론, 가속의 검출은 종래로부터 행해지고 있는 적절한 방법, 예를들면 드로틀열림정도(가속열림정도)의 변화량, 변화속도등을 보는 것에 의하여, 나아가서는 자동변속기에 있어서 킥다운(Kick Down)이 행해질때 등 적절하게 할 수 있다. 또 변속단에 따라서, 절환특성의 변경정도를 변화하도록 해도 된다.(예를들면, 흡입공기량의 변화속도가 같으면, 낮은 기어일수록 저부하쪽으로의 변경정도를 강하게 된다).

상술한 절환특성을 변경함으로써 효과를, 절환특성을 변경하지 않는 경우와 비교해서 도시한 것이 제20도이다. 제20도에 있어서, 실선이 1차측 터어보과급기(119)만을 작동시켰을때의 토오크곡선을 표시하고, 파선이 양쪽터어보과급기(109)(110)를 모두 작동시켰을때의 토오크곡선을 표시한다. 그리고, 1차측 터어보과급기(109)만을 작동시킨 운전상태로부터의 가속시에 발생하는 토오크충격을 토오크차로 표시한 것이 X와 Y이고, X가 절환특성변경이 없는 경우를 [2차측 터어보과급기(110)의 작동개시의 지연이 크다]. 또 Y가 절환특성을 변경한 본 발명을 표시하고 있다[2차측 터어보과급기 (110)의 작동개시의 지연이 작다].

제18a도, 제18b도에 상술한 바와 같이 제어를 행하기위한 플로우차아트를 도시한 도면이다[S는 스텝이고, 배기누설밸브(113), WGB(117)에 대해서는 제외한다], 이 플로우차아트에 있어서, 표시문자(F)가 1~6범위의 어느것인가에 의해서 그 처리의 흐름이 변하나, 이 표시문자의 의미하는 바는 제17도에 도시한 바와 같다. 즉, 각벨브(111)(121)(123)에 대해서는 각각 개체의 히스테리시스를 갖게 하고 있기 때문에, 각 밸브(111)(121)(123)의 각각에 대해서 2본의 특성선이 설정되어서, 함께 6본의 특성선을 가진다. 그리고, 이 특성선을 벌어지게 할때마다 표시문자가 변경되고, 운전상태가 제17도의 오른쪽 영역(고회전, 고부하쪽이 되는 영역)에 근접하는 방향으로 변위할때에, 표시문자가 「2」,「4」 혹은 「6」과 있을때는 「5」,「3」「1」과 같이 홀수번호로 표시문자가 변화된, 물론, 운전개시시는 저회전, 저부하영역에서 표시 문자가 「1」이 된다(초기화).

이상의 것을 저재로해서 플로우차아트에 대해서 간단히 설명한다.

먼저, 제18a도의 S1에서, 시스템의 초기화가 행해지고, 이때 표시문자는 「1」이 된다. 이어서, S2에서 엔진회전수(R)와 흡입공기량(Q)의 데이타가 입력된 후, 상술한 6개의 특성선을 결정하는 Q1~Q6(흡입공기량)과 R1~R6(엔진회전수)이 맵으로부터 판독된다.

S3후, S4에서 흡입공기량(Q)의 변화속도가 설정치(A)보다도 큰지 여부가 판별된다. 이 S4의 판별에서 예스일때는 가속시이므로, S5에서 상기 S3에서 판독된 Q1~Q6 및 R1~R6의 각각에 대해서 소정분의 감소보정(△Q1~△Q6,△R1~△R6)의 감산이 행해지고, 이후의 S6으로 이행한다. 또, S4의 판별에서 노우일때는 S5를 경유하지 않고, S6으로 이행한다. 물론, 상기 S5에서의 처리가 2차측 터오보과급기(110)를 작동시키는 운전영역을 더욱 저흡입공기량, 저회전쪽으로 변경하기 위한 처리가 된다.

S6에서는 표시문자(F)의 「1」인지 여부가 판별되나, 당초는 표시문자(F)가 「1」에 초기화되어 있으므로, 이 판별이 예스가 된다. 이때는 S7 혹은 S8의 판별이 예스이면, S9에서 표시문자(F)가 2에 세트된 후 S10에서 릴리이프밸브(123)가 닫힌다[작동자(125)에 부압공급]. 또, S7 및 S8의 어느 판별도 노우일때는 그대로 복귀된다.

S6의 판별에서 노우일때는 S11에서 표시문자(F)가 정수(m)의 2배인지 여부가, 즉 2,4 혹은 6의 어느 것인가가 판별된다. 이 S11의 판별에서 예스일때는 S12에서 표시문자(F)가 2인지 여부가 판별된다. 이 S12의 판별에서 예스일때는 S13,S14의 어느것인가의 판별에서 예스일때에, S15에서 표시문자(F)가 4에 세트된 후, S16에서 배기차단밸브(111)가 열린다[작동자(119)에 대기공급]. 또, S13,S14의 어떤 판별도 노우일때는 S17,S18의 판별이 모두 예스가 되었을때에, S19에서 표시문자(F)가 1에 세트된 후, S20에서 릴리이프밸브(123)가 열린다[작동자(125)에 부압공급]. 또, S17 혹은 S18의 어느 것인가의 판별이 노우일때는, 각각 복귀된다.

상기 S12의 판별이 노우일때는, S21에서 표시문자(F)가 4인지 여부가 판별되고, S21의 판별에서 예시일때는 표시문자(F)를 6 또는 3으로 하거나, 그대로 복귀될때이다. 즉, S22,S23의 어느것인가의 판별에서 예스일때는 S24에서 표시문자(F)가 6에 세트된후, S25에서 흡기차단밸브(121)가 열린다[작동자(124)를 도관(138)에 연통]. 또, S22,S23의 어느것인가의 판별에서도 노우일때는 S26 또는 S27의 판별이 모두 예스일때에, 표시문자(F)가 3에 세트된 후, S29에서 배기차단밸브(111)가 닫힌다[작동자(119)에 부압공급]. 그리고 S26,S27의 어느것인가의판별에서 노우일때는 그대로 복귀된다.

상기 S21의 판별에서 노우일때는, 현재 표시문자(F)가 6일때이다. 이때는 표시문자(F)를 5에 세트하거나 그대로 복귀할 때이다. 즉 S30 및 S31의 어느것인가의 판별도 모두 예스일때는 S32에서 표시문자(F)가 5에서 세트된 후, S33에서 흡기차단밸브(121)가 닫힌다[작동기(124)에 부압공급], 또, S30,S31의 어느것인가의 판별에서 노우일때는 그대로 복귀된다.

상기 S11의 판별이 노우일때는, 제18b도의 S41로 이행한다. 이 S41에서는 표시문자(F)가 3인지 여부가 판별된다. 이 판별에서 예스일때는 표시문자(F)를 1 혹은 4로 하거나 그대로 복귀될 때이다. 즉, S42,S43의 어느것인가의 판별도 예스일때에, S44에서 표시문자(F)가 1에 세트된 후, S45에서 릴리이프밸브(123)가 열린다[작동기(125)에 부압공급]. 또, S42,S43의 판별의 어느것인가가 노우일때는 S46,S47의 어느 것인가의 판별이 예스일때에, S48에서 표시문자(F)가 4에 세트된 후, S49에서 배기차단밸브(111)가 열린다[작동자(119)에 대기공급]. 그리고, S46,S47의 어느것인가의 판별도 노우일때에 복귀된다.

상기 S41의 판별에서 노우일때는, 현재의 표시문자(F)는 5일때이다. 이때는 표시문자(F)를 3 혹은 6에 세트하거나 그대로 복귀할때이다. 즉 S50, S51의 판별의 어느것인가가 예스일때에, S52에서 표시문자 (F)가 3에서 세트된 후, S53에서 배기차단밸브(111)가 닫힌다[작동기(119)에 부압공급]. 또, S50,S51의 어느것인가의 판별이 노우일때는 S54,S55의 판별의 어느 것인가가 에스일때에 S56에서 표시문자(F)가 6에 세트된 후, S57에서 흡기차단밸브(121)가 열린다[작동기(124)를 도관(138)에 연통]. 그리고, S54,S55의 어느 것인가의 판별도 노우일때에 복귀된다.

이상, 제 2 실시예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 1차측 터어보과급기(109)와 2차측 터어보과급기(110)를 배기의 흐름방향에 있어서 서로 직렬로 접속해도 된다. 즉, 1차측 터어보과급기(109)에 의해서 과급된 흡기를 다시 2차측 터어보과급기(110)에 의해서 과급하도록 해도 된다. 물론, 그 경우는 2차측 터어보과급기(110)가 작동하지 않는 연통시에는 당해 2차측 터어보과급기(110)를 바이패스해서 흡기를 흐르게 하기 위한 바이패스로가 형성된다. 또, 과급기로서는 엔진(101)에 의하여 기계적으로 구동되는 과급기식의 것이어도 된다.

본 발명은 상기 설명으로부터 명백한 바와 같이, 1차측 터어보과급기만이 작동하고 있는 운전상태로부터의 가속시에 절환수단의 작동지연을, 절환특성을 변경함으로써 보충하고, 2차측 터어보과급기의 작동을 신속하게 개시시킬 수 있어, 이것에 의하여 토오크충격이 방지된 원활한 가속을 얻을 수 있다.

Claims

배기통로에 설치된 터어빈과 이 터어빈에 연결됨과 동시에 흡기통로에 설치된 송풍기로 이루어진 복수개의 배기터어보과급기(22,23,109,110)와, 일부의 배기터어보과급기의 터어빈이 설치되는 통로를 개폐하는 배기차단밸브(35,111)와, 일부의 배기터어보과급기의 송풍기가 설치되는 흡기통로를 개폐하는 흡기차단밸브(26,121)와, 엔진의 저흡입공기량 영역에서 상기 양차단밸브를 닫고 고흡입공기량 영역에서 양차단밸브를 여는 차단밸브 제어장치(71,101)를 갖추고, 저흡이공기량 영역에서는 일부의 배기터어보과급기만으로 과급함과 동시에 고흡입공기량 영역에서는 일부의 배기터어보과급기외에 나머지 배기터어보과급기로 과급하도록 한 엔진의 과급장치에 있어서, 상기 제어장치는 상기 2개의 흡입공기량 영역의 어느쪽에 있는가를 판정하고 그것에 따라 상기 양차단밸브를 제어하고, 또한 상기 공기량 영역이외의 것인 엔진의 운전상태를 검출하고 이 검출된 엔진의 운전상태에 따라서 일부의 배기 터어보과급기만으로 과급하는 영역과 일부의 배기터어보과급기외에 나머지 배기터오보과급기로 과급하는 영역을 변경하는 것을 특징으로 하는 엔진의 과급장치.
제 1 항에 있어서, 운전상태검출이 엔진냉기시를 검출하는 것으로서, 엔진의 냉기시에 일부의 배기터어보과급기외에 나머지 배기터어보과급기로 과급하는 영역을 축소하는 것을 특징으로 하는 엔진의 과급장치.
제 1 항에 있어서, 운전상태검출이 엔진에 공급되는 연료의 옥탄가를 검출하는 것으로서, 저옥탄가시의 일부의 배기터어보과급기외에 나머지 배기터어보과급기로 과급하는 영역을 확대하는 것을 특징으로 하는 엔진의 과급장치.
제 1 항에 있어서, 운전상태검출이 변속단을 검출하는것으로서, 고속단으로 운전되고 있을때 일부의 배기터어보과급기외에, 나머지 배기터어보과급기로 과급하는 영역을 확대하는 것을 특징으로 하는 엔진의 과급장치.
제 1 항에 있어서, 운전상태검출이 엔진의 가속시를 검출하는 것으로서, 가속시에 일부의 배기터어보과 급기외에 나머지의 배기터어보과급기로 과급하는 영역을 확대하는 것을 특징으로 하는 엔진의 과급장치.