KR930003979B1 - 엔진의 터어보 과급기 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

엔진의 터어보 과급기 제어장치

제1도 및 제2도는 본 발명의 전체구성도.

제3도는 본 발명의 제1실시예의 전체시스템도.

제4도는 동 실시예의 구조도(측면도).

제5도는 동 실시예의 제어특성도.

제6도는 동 실시예의 제어를 실행하는 플로우차아트.

제7도는 본 발명의 제2실시예의 전체시스템도.

제8도는 동 실시예에 있어서의 차압검출밸브의 단면도.

제9도는 동 실시예의 제어특성도.

제10도 및 제11도는 동 실시예의 제어를 실행하는 플루우차아트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 101 : 엔진 6, 104 : 제1의 과급기

7, 106 : 제2의 과급기 21, 123 : 배기차단밸브

29, 33, 37a, 131, 133, 141 : 작동자 32, 132 : 흡기차단밸브

36, 134 : 릴리이프통로 37, 135 : 흡기릴리이프밸브

40, 146 : 제어유니트

본 발명은 복수개의 과급기를 병렬로 설치한 엔진의 터어보과급기 제어장치에 관한 것이다.

종래, 예를들면 일본국 실공소 57-12177호 공보, 동 특개소 60-259722호 공보 등에 기재되어 있는 바와 같이, 엔진에 제1 및 제2의 2개의 과급기를 병설하고, 제2의 터어보과급기의 터어빈입구쪽 및 블로어출구쪽에 배기차단밸브 및 흡기차단밸브를 각각 설치하여, 이들 차단밸브를 개폐함으로써 낮은 유량영역에서는 제1의 터어보과급기만으로 과급을 행하고, 높은 유량영역에서는 제2의 터어보과급기를 작동시키도록한 트위터어보식 혹은 시이퀀셜 터어보식이라 불리우는 엔진이 알려져 있다.

그런데, 이러한 종류의 엔진에 있어서의 터어보과급기의 제어에서는, 제2의 터어보과급기를 비작동상태로부터 작동상태로 이행시키는데 있어서, 제2의 과급기의 응답지연에 따른 토오크충격등을 회피하기 위하여, 절환에 앞서서 제2의 과급기를 보조로 회전시키는, 즉 미리 회전시켜 두는 것이 종래로부터 행해지고 있다. 이 경우에, 제2의 과급기를 미리 회전시키는 것은 흡기릴리이프밸브가 열린상태에서 배기차단밸브를 열어서 제2의 터어빈에 배기가스를 흐르게 함으로써 행하는 것이 보통이었다. 그러나, 이와같이 흡기릴리이프밸브가 열린 상태에서 배기차단밸브를 열리게 함으로써 제2의 터어빈의 회전을 미리 행하도록 한 것에서는 배기차단밸브가 열리는 것에 의해서 이미 다량의 배기가스가 제2의 과급기에 유입되어 있어 제1의 과급기의 회전이 떨어지므로, 회전영역을 미리 충분히 길게할 수 없다. 그 때문에, 이와같은 종래의 미리 회전시키는 회전방식에서는 제2의 과급기에 의해서 과급을 행하는 영역으로 절환하기 전에 제2의 터어보과급기의 회전수를 충분히 높이는 것이 곤란하며, 그 때문에 절환시의 토오크충격을 확실하게 방지할 수 없었다.

본 발명은 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것으로서 높은 유량영역에서 작동시키는 터어보과급기를 비작동상태로부터 작동상태로 절환할 때에, 회전을 미리 충분하게 하여 절환시의 토오크충격을 확실하게 저감하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 높은 유량영역에서 작동시키는 터어보과급기를, 작동상태로 절환하기에 앞서서 배기가스의 일부를 터어보과급기에 누설시키므로써 미리 회전시키는 것을 제안하는 것으로서, 적어도 흡기공기량이 낮은 유량영역에서 작동시키는 제1의 과급기의 블로어 높은 유량영역에서 작동시키는 배기터어보식의 제2의 과급기의 블로어를 병렬로 설치한 과급기가 부착된 엔진에 있어서, 상기 제2의 과급기의 터어빈이 설치되는 배기통로를 개폐하는 배기차단밸브와, 상기 제2의 과급기의 블로어가 형성되는 흡기통로를 개폐하는 흡기차단밸브와, 이 흡기차단밸브의 상류측 압력을 바이패스하는 흡기릴리이프밸브와, 엔진의 운전상태를 검출하는 운전상태 검출수단과, 이 운전상태 검출수단의 출력을 받아서, 높은 유량영역에서 상기 배기차단밸브 및 흡기차단밸브를 열어서 상기 제2의 과급기를 비작동상태로부터 작동상태로 절환하는 절환제어수단, 상기 배기차단밸브가 열림과 동시에 혹은 그보다 전에 상기 흡기릴리이프밸브를 닫는 릴리이프밸브제어수단을 갖춘 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 구성의 터어보과급기 제어장치에, 가속시에 흡기릴리이프밸브의 닫힘작동을 빠르게 하도록 상기 흡기릴리이프밸브의 닫힘작동조건의 설정을 변경하는 설정변경 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

엔진의 소정의 높은 유량영역에 도달하면, 배기차단밸브 및 흡기차단밸브가 열리고, 높은 유량측의 제2의 과급기가 작동한다. 이때, 이 제2의 과급기는, 배기차단밸브가 열리기에 앞서, 흡기릴리이프밸브가 열린 상태에서 이 제2의 과급기의 터어빈에 누설되는 소량의 배기가스에 의해서 미리 회전된다. 그리고, 이 미리 회전되는 것은 흡기릴리이프밸브가 닫힐때까지 계속되고, 충분히 회전이 올라간 상태에서 배기차단밸브 및 흡기차단밸브가 열림으로써, 제2의 과급기가 작동한다. 또, 이 사이에, 흡기릴리이프밸브를 닫아서 제2의 과급기를 서어징영역(유량 0)에 적극적으로 들어가게 함으로써, 송풍기의 작동을 줄이고, 특히 배기차단밸브가 열리고나서 흡기차단밸브가 열릴때까지 제2의 과급기의 회전상승을 빠르게 한다.

또, 가속시에는 빠르게 서어징영역에 들어가게 함으로써, 제2의 과급기의 회전상승 지연을 보상할 수 있다.

이하, 실시예를 도면에 의거해서 설명한다. 제1도 및 제2도는 본 발명의 전체 구성도이고, 제3도는 본 발명의 제1실시예에 관한 작동실용적이 654CC인 2로우터의 로우터리 피스톤엔진에 적용한 본 발명의 제1실시예를 도시한 시스템도이다.

제1실시예에 있어서, 로우터리 피스톤엔진(1)의 1쌍의 배기포오트(2)(3)로부터 대체로 직선으로 뻗은 2개의 배기통로(4)(5)의 한쪽에는 모든 과급기영역에서 작동시키는 제1의 터어보과급기(6)의 제1의 터어빈(8)이, 또 다른쪽에는 높은 유량영역에서만 작동시키는 제2의 터어보과급기(7)의 터어빈(9)이 각각 설치되어 있다. 2개의 배기통로(4)(5)는 제1 및 제2터어빈(8)(9)의 하류에서 일체적으로 합류하여 도시하지 않은 소음장치에 접속된다. 또, 에어클리이너(10)의 하류위치에서 흡기통로(11)는 2계통으로 나누어지고, 제1의 분기통로(12)의 도중에는 제1의 터어보과급기(6)의 블로어(13)가, 또 제2의 분기통로(14)의 도중에는 제2의 터어보과급기(7)의 불로어(15)가 설치되어 있다. 이 2개의 분기통로(12)(14)는 각 블로어(13)(15)의 하류에서 다시 합류하여 인터쿠울러(intercooler)(16)를 경유해서 서어지탱크(17)에 접속되어 있다. 그리고, 서어지탱크(17)의 하류측은 도시하지 않은 흡기포오트에 접속되어 있다. 서어지탱크(17)의 상류에는 드로틀밸브(18)가 설치되어 있다. 또, 에어클리이너하류에는 흡입공기량을 검출하는 공기유량계(19)가 설치되어 있다.

한쌍의 배기포오트(2)(3)의 바로 하류위치에서 2개의 배기통로(4)(5)는 이들 통로(4)(5)에 대하여 대체로 직각방향으로 뻗은 비교적 작은 직경의 연통로(20)에 의해서 서로 연통되어 있다. 그리고, 제2의 터어빈(9)이 설치된 배기통로(5)에는 상기 연통로(20)의 개구위치 바로 하류에 배기차단밸브(21)가 설치되어 있다. 또, 연통로(20)로부터 뻗어서 터어빈(8)(9) 하류의 합류배기통로(22)에 연통하는 바이패스통로(23)가 형성되고, 이 바이패스통로(23)에는 다이어프램식의 작동자(24)에 링크 결합된 웨이스트 게이트밸브(25)가 설치되어 있다. 이 웨이스트게이트밸브(25)의 작동자(24)의 압력실에는 제1의 블로어(6)하류의 압력이 도입되고 있다. 또한, 연통로(20)로 부터는 배기차단밸브(21) 하류에서 제2의 터어빈(9)상류의 배기통로(5)에 연통하는 누설통로(26)가 형성되고, 이 누설통로(26)에는 다이어프램식의 작동자(27)에 링크결합된 배기누설밸브(28)가 형성되어 있다. 이 작동자(27)의 압력실에 또 제1의 블로어(6)하류의 압력이 도입되고 있다.

배기차단밸브(21)는 다이어프램식의 작동자(29)에 링크결합되고, 작동압 도입 통로(30)에는 전자밸브(31)가 설치되어 있다. 한편, 제2의 터어보과급기(7)가 설치된 분기통로(14)에는, 블로어(15) 하류에 흡기차단밸브(32)가 설치되어 있다. 흡기차단밸브(32)도 또 다른 다이어프램식의 작동자(33)에 링크결합되어 있어, 그 작동압도입통로(34)에는 전자밸브(35)가 설치되어 있다. 또, 상기 제2의 분기통로(!4)에는 블로어(15)의 토출측의 압력을 상류측에 바이패스하는 릴리이프통로(36)가 형성되고, 이 릴리이프통로(36)에는 다이어프램식의 작동자(37a)를 가진 흡기릴리이프밸브(37)가 설치되어 있다. 흡기릴리이프밸브(37)의 작동압 도입통로(38)에도 전자밸브(39)가 설치되어 있다. 이들 배기차단밸브(21), 흡기차단밸브(32), 흡기릴리이프밸브(37)는 각 전자밸브(31)(35)(39)를 개재하여 제어유니트(40)에 의해서 제어된다.

제4도는, 이 실시예의 과급시스템의 구조를 측면도로 도시한 것이다. 2로우터의 로우터리 피스톤엔진의 경우, 배기포오트는 2개 병렬로 직결된 로우터하우징에 개구되어 있기 때문에, 제3도에 도시한 바와같이 제1 및 제2의 2개의 터어보과급기(6)(7)를 일체적으로 연결하여 엔진에 직접 부착된 심플한 배치가 가능하게 되어있다. 각 블로어(13)(15)에 연결된 토출측 흡기관(41)은 일체인 파이프로 되어서 도시하지 않은 인터쿠울러에 접속된다. 각 블로어(13)(15)의 흡입측 개구(42)(43)는 흡기관(44)을 개재하여 도시하지 않은 에어클리이너에 접속되어 있다. 연결된 양 터어보과급기(6)(7)에는 냉각수가 제1의 터어빈으로부터 들어와서 제2의 터어빈측으로 배출되어서 워터픔프(도시하지 않음)에 연결되는 냉각수파이프(45)가 설치되고, 또 제1 및 제2의 터어보과급기에 윤활용 오일을 공급하는 오일파이프(46)가 설치되어 있다. 오일파이프(46)에는 제2의 터어보과급기에의 입구위치에 첵크밸브(47)가 설치되어 있다. 또한, 제4도에서 (48)은 흡입매니포울드, (49)는 배출매니포울드의 접합부이다.

본 실시예의 과급시스템에 있어서는 제5도에 도시한 바와같이 흡입공기량 Qa₁, 엔진회전수가 rpm, 즉 5000rpm으로 구획된 낮은 유량영역에서 배기차단밸브(21) 및 흡기차단밸브(32)는 닫혀있고, 흡기릴리이프밸브(37)는 열려있다. 그리고, Qa₁,rpm₁의 라인에 도달하였을때, 흡기릴리이프밸브(37)가 닫혀진다. 이 사이에 과급압이 소정치에 도달해서 배기누설밸브(28)가 열리면, 배기의 일부는 제2의 터어빈(9)에 들어가서 이것을 미리 회전시킨다. 그리고, 흡입공기량이 Qa₂, 엔진회전수가 rpm₂의 라인에 도달하면, 배기차단밸브(21)가 열리고, 다시 가속되어서 흡기공기량이 Qa₃, 엔진회전수가 rpm₃의 라인에 도달하면 흡기차단밸브(32)가 열린다. 이와같이 제2의 터어보과급기가 미리 회전하는 것을, 배기차단밸브(21)를 우회해서 누설되는 일부의 배기가스에 의해서 행하여, 흡기릴리이프밸브(37)를 배기차단밸브(21)가 열기전에 닫히도록 하였으므로, 미리 회전하는 기간을 확보해서 절환전에 제2의 터어보과급기(7)의 회전을 충분히 높일 수 있다.

또한, 이 실시예의 경우, 제1의 터어빈(8) 및 제2의 터어빈(9)에는 별개의 배기통로(4)(5)를 개재해서 각 기통의 배기가스가 직접적으로 공급되기 때문에, 배기간섭이 작다. 그때문에, 특히 높은 유량영역에 있어서, 배기펄스를 최대한 이용할 수 있어, 제1의 터어빈 및 제2의 터어빈을 모두 효율좋게 선회시킬 수 있다. 또 낮은 유량영역에서는 연통로(20)를 개재해서 양 기통의 배기가스가 합류하여, 전체 배기가스에 의해서 제1의 터어빈(8)이 구동되기 때문에 제1의 터어빈(8)으로서는 충분히 용량이 큰 것을 사용하고, 이것에 소형의 제2의 터어빈(9)을 결합시키도록 할 수 있다. 따라서, 통상 운전영역에서의 절환빈도를 억제할 수 있고, 또 높은 유량 측 절환시의 응답성을 높일 수 있다. 또, 웨이스트게이트밸브(25)를 가진 바이패스통로(23)를 상기와 같이 연통로(20)로부터 뻗도록 형성하고 있으므로, 웨이스트 게이트밸브(25)에 대한 배기맥동의 영향을 작게할 수 있다.

다음에, 제6도에 의해서 본 실시예의 제어를 실행하는 플로우차아트를 설명한다.

스타아트(개시)하여 흡입공기량이나 엔진회전수가 일단 엔진의 운전상태신호를 판독한다.

그리고, 먼저 표시문자(FLG)가 1로 설정되어 있는지 여부, 즉 전회의 상태가 제5도에 도시한 Qa₁, rpm₁의 라인을 넣어서 Qa₂,rpm₂의 라인까지 사이에 있는지 여부를 판정한다.

표시문자가 1로 설정되어 있지 않을때는, 다음에 표시문자가 2로 설정되어 있는지 여부, 즉 전회의 상태가 Qa₂,rpm₂의 라인을 넘어서 Qa₃,rpm₃의 라인까지의 사이에 있었는지 여부를 판정하고, 표시문자가 2로도 설정되어 있지 않을때는, 표시문자가 3으로 설정되어 있는지 여부, 즉 전회의 상태가 Qa₃,rpm₃를 초과한 영역에 있었는지 여부를 판정한다. 그리고, 표시문자가 1,2,3에도 설정되어 있지 않은때는 다음에 금회의 흡입공기량(Qa)이 Qa₁을 초과하고, 엔진회전수가 rpm₁을 초과하고 있는지 여부를 판정해서, 노우이면 그대로 복귀하고, 예스이면 표시문자를 1로 설정하고, 흡기릴리이프밸브(37)를 닫는다(S₂=0).

표시문자가 1로 설정되어 있는, 즉 전회가 Qa₁,rpm₁의 라인을 초과하고, Qa₂,rpm₂의 라인까지의 사이에 있을때는 다음에 금회 Qa〉Qa₂, rpm〉rpm₂인지 여부를 판정한다. 그리고, 예스이면 금회 Qa₂,rpm₂의 라인을 초과해서 가속측으로 이행하였으므로, 표시문자를 2로 설정하여, 배기차단밸브(21)를 연다(S₁=1), 또 노우이면 Qa〈Qa₁, rpm〈rpm₁인지 여부를 판정한다. 그리고, Q₁〈Qa₁, rpm〈rpm₁이면, 이것은 금회 Qa₁,rpm₁의 라인을 감속측으로 이행하였으므로 표시문자를 0으로 설정해서 흡기릴리이프밸브(37)를 연다(S₂=1).

또, 표시문자가 2로 설정되어 있다고 판정되었을때는 Q_a〉Qa₃, rpm〉rpm₃인지 여부를 판정한다. 그리고, 예스이면, 즉 금회 Qa₃, rpm₃의 라인을 초과해서 가속측으로 이행하였으므로, 표시문자를 3으로 설정해서, 흡기차단밸브(32)를 연다(S₃=1). 노우이면, 다음에 Qa〈Qa₂, rpm〈rpm₃인지 여부, 즉 Qa₂, rpm₂의 라인을 초과해서 감속측으로 이행하였는지 여부를 봐서, 금회 Qa₂, rpm₂의 라인을 초과하였으면 표시문자를 1로 설정해서 배기차단밸브(21)를 닫는다(S₁=0).

또, 표시문자가 3으로 설정되어 있다고 판정되었을때는 다음에 금회도 Qa〉Qa₃, rpm〉rpm₃인지 여부를 판정한다. 그리고, 예스이면 아무것도 하지 않고, 노우이면 금회 Qa₃, rpm₃의 라인을 초과하여 감속측으로 이행하였으므로 이때는 표시문자를 2로 설정해서 흡기차단밸브(32)를 닫는다(S₃=0).

제7도는 본 발명의 제2실시예의 전체시스템도이다.

이 실시예에 있어서, 엔진(101)은 왕복 2기통엔진으로서, 배기통로(202)(203)는 각 기통에 대응해서 서로 독립하여 설치되어 있다. 그리고, 이들 2개의 배기통로(202)(203)의 한쪽에는 제1의 터어보과급기(104)의 터어빈(105) 및 제2의 터어보과급기(106)의 터어빈(107)이 각각 설치되어 있다. 2개의 배기통로(102)(103)는 양 터어빈(105)(107)의 하류에서 1본으로 합류하여, 도시하지 않은 소음장치에 접속된다. 또, 흡기통로(109)는 도시하지 않은 에어클리이너의 하류에서 2개로 나누어지고, 그 제1의 분기통로(110)의 도중에는 제1의 터어보과급기(104)의 블로어(111)가, 또 제2의 분기통로(112)의 도중에는 제2의 터어보과급기(107)의 블로어(113)가 설치되어 있다. 이들 분기통로(110)(112)는 분기부에서 서로 대향하고 양쪽으로 대체로 일직선으로 뻗도록 형성되어 있다. 또, 2개의 분기통로(110)(112)는 각 블로어(111)(113)의 하류에서 다시 합류한다. 그리고, 다시 1본으로 된 흡기통로에는 인터쿠울러(114)가 설치되고, 그 하류에는 서어지탱크(115)가, 또, 인터쿠울러(14)와 서어지탱크(115)의 사이에 드로틀밸브(116)가 설치되어 있다. 또, 흡기통로(109)의 하류단부는 분기해서 엔진(101)의 각 기통에 대응한 2개의 독립흡기통로(117)(118)가 되어, 도시하지 않은 각 흡기포오트에 접속되어 있다. 그리고, 이들 각 독립흡기통로(117)(118)에는 각 연료분사밸브(119)(120)가 설치되어 있다.

흡기통로(109)의 상류측에는 상기 제1 및 제2의 분기통로(110)(112)의 분기 부상류에 위치해서 흡기공기량을 검출하는 공기유량계(121)가 설치되어 있다.

2개의 배기통로(102)(103)는 제1 및 제2의 터어보과급기(104)(105)의 상류에 있어서, 비교적 작은 직경의 연통로(122)에 의해서 서로 연통되어 있다. 그리고, 제2의 터어빈(107)이 설치된 배기통로(103)에는 상기 연통로(122)의 개구위치 바로 하류에 배기차단밸브(123)가 설치되어 있다. 또, 상기 연통로(122)의 도중으로부터 뻗어서 터어빈(105)(107)하류의 합류배기통로(124)에 연통하는 바이패스통로(125)가 형성되고, 이 바이패스통로(125)에는 다이어프램식의 작동자(126)에 링크결합된 웨이스트게이트밸브(127)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 바이패스통로(125)의 웨이스트게이트밸브(127)상류부분과 제2의 터어빈(107)에 연결되는 배기통로(103)의 배기차단밸브(123)하류를 연통시키는 누설통로(128)가 형성되고, 이 누설통로(128)에는 다이어프램식의 작동자(129)에 링크결합된 배기누설밸브(130)가 설치되어 있다.

배기차단밸브(123)는 다이어프램식의 작동자(131)에 링크결합되어 있다. 한편, 제2의 터어보과급기(106)의 블로어(113)가 설치된 분기통로(112)에는 블로어(113)하류에 흡기차단밸브(132)가 설치되어 있다. 이 흡기차단밸브(132)는 나비형밸브로 구성되고, 역시 다이어프램식의 작동자(133)에 링크결합되어 있다. 또 이 제2의 분기통로(112)에는 블로어(113)를 바이패스하도록 릴리이프통로(134)가 형성되고, 이 릴리이프통로(134)에는 다이어프램식의 흡기릴리이프밸브(135)가 설치되어 있다.

배기누설밸브(130)를 조작하는 상기 작동자(129)의 압력실은 도관(136)을 개재해서 제1의 터어보과급기(104)의 블로어(111)가 설치된 분기통로(110)의 블로어(111)하류측에 연통되어 있다. 이 블로어(111)하류의 압력이 소정치 이상이 되었을 때, 작동자(129)가 작동해서 배기누설밸브(130)가 열리므로, 배기차단밸브(123)가 닫혀있을때에 소량의 배기가스가 바이패스통로(128)를 흘러서 제2의 터어빈(107)에 공급된다. 따라서, 제2의 터어보과급기(106)는 배기차단밸브(123)가 열리기전에 미리 회전을 개시한다. 이 사이에, 후술하는 바와같이 흡기릴리이프밸브(135)밸브가 열려 있으므로, 제2의 터어보과급기(106)의 회전은 올라가서, 배기차단밸브(123)가 열렸을때, 과도응답성이 향상되어 토오크충격이 완화된다.

흡기차단밸브(132)를 조작하는 상기 작동자(133)의 압력실은 도관(137)에 의하여 전자솔레노이드식 3방향 밸브(138)의 출력포오트에 접속되어 있다. 또, 배기차단밸브(123)를 조작하는 상기 작동자(131)는 도관(139)에 의하여 전자솔레노이드식의 다른 3방향밸브(140)의 출력포오트에 접속되어 있다. 또한, 흡기릴리이프밸브(135)를 조작하는 작동자(141)의 압력실은 도관(142)에 의하여 전자솔레노이드식의 다른 3방향밸브(143)의 출력포오트에 접속되어 있다. 흡기릴리이프밸브(135)는 후술하는 바와같이, 배기차단밸브(123) 및 흡기차단밸브(132)가 열리기 전의 소정의 시기까지 릴리이프통로(134)를 열어둔다. 그리고, 이것에 의하여 누설통로(128)를 흐르는 배기가스에 의해서 제2의 터어보과급기(106)가 미리 회전할때에, 흡기차단밸브(132) 상류의 압력이 상승해서 서어징영역에 들어가는 것을 억제하고, 또 블로어(113)의 회전을 올린다.

웨이스트게이트밸브(127)를 조작하는 상기 작동자(126)는 도관(144)에 의하여 전자솔레노이드식의 다른 3방향 밸브(145)의 출력포오트에 접속되어 있다.

상기 4개의 전자솔레노이드식 3방향밸브(138)(140)(143)(145)는 마이크로컴퓨터를 이용해서 구성된 제어유니트(146)에 의해서 제어된다. 제어유니트(146)에는 엔진회전수(R), 흡입공기량(Q)외에, 드로틀열림정도(TVO), 제1의 블로어(111)하류의 과급압(P1)등이 입력되고, 이들에 의거해서 후술하는 바와같은 제어가 행해진다.

흡기차단밸브(132)제어용의 상기 전자솔레노이드식 3방향밸브(138)의 한쪽의 입력 포오트는 도관(147)을 개재해서 부압탱크(148)에 접속되고, 다른쪽의 입력포오트는 도관(149)을 개재해서 후술의 차압검출밸브(150)의 출력포오트(170)에 접속되어 있다. 부압탱크(148)에는 드로틀밸브(116)하류의 흡기부압이 첵크밸브(151)를 개재해서 도입되고 있다. 또, 배기차단밸브(123)제어용의 상기 3방향밸브(140)의 한쪽의 입력포오트는 대기에 해방되어 있고, 다른쪽의 입력포오트는 도관(152)을 개재해서 상기 부압탱크(148)에 접속된 상기 도관(147)에 접속되어 있다. 한편, 흡기릴리이프밸브(135) 제어용의 3방향밸브(143)의 한쪽의 입력포오트는 상기 부압탱크(148)에 접속되고, 다른쪽의 입력포오트는 도관(153)을 개재해서 대기에 개방된다. 또, 웨이스트 게이트밸브(127)제어용의 3방향밸브(145)의 한쪽의 입력포오트는 대기에 해방되어 있고, 다른쪽의 입력포오트는 도관(154)에 의해서 제1의 블로어(111)하류측에 연통하는 상기 도관(136)에 접속되어 있다.

제8도에 도시한 바와같이 상기 차압검출밸브(150)는 그 케이싱(161)내가 제1 및 제2의 2개의 다이어프램(162)(163)에 의해서 3개의 제1 내지 제3의 실(164)(165)(166)로 구획되어 있다. 그리고, 그 일단부쪽의 제1의 실(164)에는 제1의 입력포오트(167)가 개구되고, 또 케이싱(161)단부 내면과 제1의 다이어프램(162)과의 사이에 압축스프링(168)이 설치되어 있다. 또 중앙의 제2의 실(165)에는 제2의 입력포오트(169)가 개구되고, 다른쪽의 제3의 실(166)에는 케이싱(161)단벽부 중앙에 출력포오트(170)가 또 측벽부에 대기해방포오트(171)가 개구되어 있다. 그리고, 제1의 다이어프램(162)에는 제2의 다이어프램(163)을 관통하여 제3의 실(166)의 상기 출력포오트(170)를 향해서 뻗은 밸브체(172)가 고착설치되어 있다.

제1의 입력포오트(167)는 도관(173)에 의해서 제7도에 도시한 바와같이 흡기차단밸브(132)의 하류측에 접속되고, 제1의 블로어(111)하류측의 과급압(P1)을 상기 제1의 실(164)에 도입한다. 또, 제2의 입력포오트(169)는, 도관(174)에 의해서 흡기차단밸브(132)상류에 접속되므로, 흡기차단밸브(132)가 닫혀있을때의 흡기차단밸브(132)상류측에 압력(P2)을 도입하도록 되어있다. 이 양 입력포오트(167)(169)로부터 도입되는 압력(P1)(P2)의 차가 소정치 이상일때는, 밸브체(172)가 출력포오트(170)를 연다. 이 출력포오트(170)는 도관(149)을 개재해서 흡기차단밸브(132)제어용의 3방향밸브(138)의 입력포오트의 하나에 접속되어 있다. 따라서, 이 3방향밸브(138)가 흡기차단밸브(132)조작용의 작동자(133)의 압력실에 연결되는 도관(137)을 차압검출밸브(150)의 출력포오트에 연결되는 상기 도관(149)에 연통시키고 있는 상태에서 차압(P2-P1)이 소정치보다도 커지면, 이 작동자(133)에는 대기가 도입되어, 흡기차단밸브(132)가 열린다. 또, 3방향밸브(138)의 작동자(133)측의 상기 도관(137)이 부압탱크(148)에 연결되는 도관(147)에 연통 되었을 때에는, 이 작동자(133)에 부압이 공급되어 흡기차단밸브(132)가 닫힌다.

한편, 배기차단밸브(123)는 배기차단밸브(123)제어용 3방향밸브(140)가 배기차단밸브(123)조작용 작동자(131)의 압력실에 연결되는 도관(139)을 부압탱크(148)측의 상기 도관(152)에 연통시켰을때, 이 작동자에 부압이 공급됨으로써 닫혀진다. 또, 3방향밸브(140)가 출력축의 상기 도관(139)을 대기에 해방하면, 배기차단밸브(123)가 열려서, 제2의 터어보과급기(106)에 의한 과급이 행해진다.

제9도는 흡기차단밸브(132), 배기차단밸브(123), 흡기릴리이프밸브(135) 및 웨이스트게이트밸브(127)의 개폐상태를 배기누설밸브(130)의 개폐상태와 함께 도시한 제어맵이다. 이 맵은 제어유니트(145)내에 격납되어 있고, 이것을 근거로 상기 4개의 전자솔레노이드식 3방향밸브(138)(140)(143)(145)의 제어가 행해진다.

엔진회전수(R)가 낮거나 혹은 흡입공기량(Q)이 적은 영역에 있어서는 흡기릴리이프밸브(135)는 열려있고, 배기누설밸브(130)가 열려있으므로, 제2의 터어보과급기(106)의 회전이 미리 행해진다. 그리고, 엔진회전수가 R2 혹은 흡입공기량이 Q2인 라인에 도달하면 흡기릴리이프밸브(135)는 닫히고, 그후, 배기차단밸브(123)가 열릴때까지 제2의 블로어(113)하류의 압력이 상승한다. 그리고, Q4-R4의 라인에 도달하면 배기차단밸브(123)가 열리고, 이어서 Q6-R6라인에 도달해서 흡기차단밸브(132)가 열림으로써 제2의 터어보과급기(106)에 의한 과급이 시작되며, 이 Q6-R6라인을 경계로 제1 및 제2의 양 과급기에 의하여 과급영역으로 들어간다.

흡기차단밸브(132), 배기차단밸브(123) 및 흡기릴리이프밸브(135)는, 높은 유량측으로부터 낮은 유량측으로는 약간의 히스테리시스 때문에, 즉 제9도에 파선으로 표시한 Q5-R5, Q3-R3, Q1-R1의 각 라인에서 절환된다.

또한, 이들 각 라인의 꺽인부분은 무부하라인 혹은 부하라인상에 있다.

웨이스트 게이트밸브(127)는 엔진회전수(R) 및 드로틀열림정도(TVO)가 소정치이상이고, 또한 제1의 블로어하류의 과급압(P1)이 소정치 이상이 되었을때 열린다. 또, 이 실시예에 있어서는, 가속시에는 흡기릴리이프밸브(135)가 닫히는 타이밍을 통상의 이행시에 대해서 빠르게 한다. 즉, 제9도에 쇄선으로 도시한 바와같이, Q2-R2의 라인을 낮은 유량제어측으로 편의시켜서 그것에 의하여, 회전을 미리 하였을때에 제2의 토출압을 서어징영역의 한계까지 높이도록 되어있다. 따라서, 과도응답성에 뛰어난 토오크충격이 적은 과급제어가 행해진다.

제10도 및 제11도는 본 제2의 실시예에 있어서의 흡기차단밸브(123) 배기차단밸브(132) 및 흡기릴리이프밸브(135)의 상기 제어를 실행하는 플로우차아트이다. 또한, S는 각 스텝을 표시한다. 또, F는 표시문자로서, 이 표시문자의 상태(F=1~6)가 의미하는 것은, 제9도에 도시한 바와같이, 각각 전회의 이행이 각각 Q1-R1라인의 높은 유량측으로부터 낮은 유량측으로의 이행(F=1), Q2-R2라인의 낮은 유량측으로부터 높은 유량측으로의 이행(F=2), Q3-R3 라인의 높은 유량측으로부터 낮은 유량측으로의 이행(F=3), Q4-R4라인의 낮은 유량측으로부터 높은 유량측으로의 이행(F=4), Q5-F5라인의 높은 유량측으로부터 낮은 유량측으로의 이행(F=5), Q6-R6라인의 낮은 유량측으로부터 높은 유량측으로의 이행(F=6)한다는 각 상태에 대응한다. 이하, 스텝을 따라서 설명한다.

먼저, 제10도에 있어서 스타이트(개시)해서 스텝 S1에서 초기화를 이행한다. 이때 표시문자는 1에 세트한다.

다음에 스텝 S2에서, 흡기공기량(Q)과 엔진회전수(R)를 입력한다. 그리고, 스텝 S3에서, 맴치 Q1~Q6, R1~R6을 판독한다.

다음에 스텝 S4에서 흡입공기량(Q)의 변화율(dQ/dt)가 소정치(A)보다 큰지여부에 따라서 가속판정을 행한다.

dQ/dt〉A, 즉 가속시라고 판정되면, 다음에 스텝 S5로 나아가서 흡기릴리이프밸브(135)의 닫힙시기에 대응하는 Q2 및 R2를 소정치 ΔQ2,ΔQR2만큼 감소보정한다. 감속시가 아니면 아무것도 행하지 않는다. 그리고, 다음에 스텝 S6으로 나아간다.

스텝 S6에서는 표시문자(F)가 1인지 여부, 즉 전회의 이행이 Q1-R1라인의 높은 유량측으로부터 낮은 유량측으로의 이행여부를 관찰한다. 또한, 당초에는 F=1이므로, 이 판정은 예스가 된다.

그리고, F=1이면, 다음에 스텝 S7로 나아가서, 금회의 Q가 Q2보다 큰지 여부를 판정하여, 노우이면 다음에 스텝 S8에서 금회의 R이 R2보다 큰지 여부를 관찰한다. 그리고, 스텝 S7에서 예스 혹은 스텝 S8에서 예스이면, 스텝 S9로 나아가서 표시문자(F)를 2에 세트하고, 스텝 S10에서 흡기릴리이프밸브를 닫는 제어를 한다(작동자에 정압을 도입한다). 또, 스텝 S7 및 스텝 S8의 판정이 모두 노우이면 그대로 복귀된다.

스텝 S6에서의 판정이 노우일때는 스텝 S11로 나아가서 표시문자(F)가 짝수인지여부, 즉 전회의 이행이 낮은 유량측으로부터 높은 유량측으로의 어느 라인에서의 이행이 있었는지 여부를 관찰한다.

그리고, 스텝 S11에서 예스일때는 스텝 S12로 나아가서, F=2인지 여부, 즉 전회의 이행이 Q2-R2라인의 낮은 유량측으로부터 높은 유량측으로의 이행여부를 판정하여 F=2이면 스텝 S13으로 나아간다.

스텝 S13에서는 금회의 Q가 Q4보다 큰지 여부를 판정하여 노우이면 다음에 스텝 S14에서 금회 R이 R4보다 큰지 여부를 관찰한다. 그리고, 스텝 S13 혹은 스텝 S14의 어느 스텝이 예스일때는 스텝 S15로 나아가서 표시문자(F)를 4로 설정하고, 스텝 S16에서 배기차단밸브를 여는 제어를 행한다(작동자에 부압을 도입한다).

또, 스텝 S13 및 스텝 S14의 판정이 노우일때는 스텝 S17로 나아가서 금회 Q가 Q1보다 작은지 여부를 관찰한다.

스텝 S17에서 예스이면, 스텝 S18에서 금회 R이 R1보다 작은지 여부를 관찰한다. 그리고, 예스이면 스텝 S19로 나아가서 표시문자(F)를 1로 설정하고, 스텝 S20에서 흡기릴리이프밸브를 여는 제어를 한다(작동자에 부압을 도입한다). 또, 스텝 S17 및 스텝 S18의 판정이 모두 노우일때는 그대로 복귀한다.

스텝 S12의 판정이 노우일때는 스텝 S21로 나아가서 표시문자(F)가 4인지, 여부, 즉 전회의 이행이 Q4-R4라인의 낮은 유량측으로부터 높은 유량측으로의 이행이었는지 여부를 판정한다.

스텝 S21에서 예스이면, 스텝 S22에서 금회 Q4가 Q6보다 큰지여부를 관찰해서 노우이면 다음에 스텝 S23에서 금회 R이 R6보다 큰지 여부를 관찰한다. 그리고 스텝 S22 혹은 스텝 S23의 어느 스텝에서 예스이면, 스텝 S24로 나아거서 표시문자(F)를 6으로 세트하고, 스텝 S25에서 흡기차단밸브를 여는 제어를 한다(작동자를 차압검출밸브측에 연통시킨다).

또, 스텝 S22, 스텝 S23에서 노우이면 스텝 S26으로 나아가서 Q가 Q3보다 작은지 여부를 판정하여, 예스이면 스텝 S27에서 R이 R3보다 작은지여부를 판정한다. 그리고, 스텝 S27에서 예스이면, 스텝 S28로 나아가서 표시문자(F)를 3으로 세트하고, 스텝 S29에서 배기차단밸브를 닫는 제어를 한다(작동자에 대기를 도입한다).

스텝 S21의 판정에서 노우일때는 F=6, 즉 전회의 이행이 Q6-R6라인의 낮은 유량측으로부터 높은 유량측으로의 이행이라고 판정해서, 이때는 스텝 S30으로 나아가서 금회 Q가 Q5보다 작은지 여부를 판정하여 예스이면 스텝 S31에서 금회 R이 R5보다 작은지 여부를 판정한다. 그리고, 예스이면 스텝 S32로 나아가서 표시문자(F)를 5에 설정하고, 스텝 S33에서 흡기차단밸브를 닫는 제어를 한다(작동자에 부압을 도입한다). 또, 스텝 S30 혹은 스텝 S31의 어느스텝에서 노우일때는 그대로 복귀한다.

다음에, 스텝 S11의 판정에서 노우일때, 이후의 과정을 제11도에서 설명한다.

스텝 S11에서 노우일때는 스텝 S41로 나아가서 표시문자(F)가 3인지 여부, 즉 전회의 이행이 Q3-43라인의 높은 유량측으로부터 낮은 유량측으로의 이행여부를 판정한다. 그리고, 예스이면, 스텝 S42에서 금회 Q가 Q1보다 작은지 여부를 판정하여 예스이면 스텝 S43에서 금회 R이 R1보다 작은지 여부를 판정한다. 그리고, 예스이면 스텝 S44로 나아가서 표시문자(F)를 1에 설정하고, 스텝 S45에서 배기차단밸브를 여는 제어를 한다.

스텝 S42 혹은 스텝 S43의 어느 스텝에서 노우이면 스텝 S46으로 나아가서 Q가 Q4 보다 큰지 여부를 관찰해서, 노우이면 스텝 S47에서 R이 R4보다 큰지 여부를 판정한다. 그리고, 스텝 S46 혹은 스텝 S47의 어느 스텝에서 예스이면 스텝 S48로 나아가서 표시문자(F)를 4로 설정하고, 이어서 스텝 S49에서 배기차단밸브를 여는 제어를 한다. 또, 스텝 S47에서 노우이면 그대로 복귀한다.

스텝 S41에서 노우일때는 F=5이므로, 이때는 스텝 S50으로 나아가서 Q가 Q3보다 작은지 여부를 판정하여 예스이면 스텝 S51에서 R이 R3보다 작은지 여부를 판정한다. 그리고, S51에서 예스이면, 스텝 S52에서 표시문자(F)를 3으로 설정하고, 스텝 S53에서 배기차단밸브를 닫는 제어를 한다.

스텝 S50 혹은 스텝 S51의 어느 스텝에서 노우이면 스텝 S54로 나아가서 Q가 Q6보다 큰지 여부를 판정하여, 노우이면 스텝 S55에서 R이 R6보다 큰지 여부를 관찰한다. 그리고, 스텝 S54 혹은 스텝 S55의 어느 스텝에서 예스이면, 스텝 S56으로 나아가서 표시문자(F)를 6으로 설정하고, 스텝 S57에서 흡기차단밸브를 여를 제어를 한다.

또, 스텝 S55에서 노우일때는 그대로 복귀한다.

또한, 상기 양실시예에 있어서는 배기가스를 제2의 터어빈에 누설하는 누설통로에 배기누설밸브를 설치한 것을 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 배기누설밸브가 없는 것에 대해서도 적용할 수 있다. 또, 상기 양 실시예에서는 흡기차단밸브로서 작동자에 의해서 조작되는 나비형 밸브가 사용되고 있으나 본 발명은 첵크밸브타임의 흡기차단밸브를 사용하는 것에 대해서 적용할 수도 있다.

본 발명은 이외에 여러가지 형태로 설치할 수 있다.

본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로, 높은 유량쪽의 터어보과급기를 비작동상태로부터 작동상태로 절환할때에, 이 터어보과급기의 회전을 미리 충분히 높여서 절환시의 토오크충격을 확실하게 저감할 수 있다.

또, 가속시에 흡기릴리이프밸브의 닫힘동작을 신속하게 함으로써, 높은 유량측 터어보과급기를 작동상태로 절호나하기에 앞서서 그 토출측압력을 충분히 높여서 과도응답성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 적어도 흡입공기량이 낮은 유량영역에서 작동시키는 제1의 과급기의 블로어(13, 111)와 높은 유량영역에서 작동시키는 배기터어보식의 제2의 과급기의 블로어(15, 113)를 엔진의 흡기통로에 병렬로 설치한 과급기가 부착된 엔진에 있어서, 상기 제2의 과급기의 터어빈(9, 107)이 설치되는 배기통로를 개폐하는 배기차단밸브(21,123)와, 상기 제2의 과급기의 블로어(15,113)가 설치되는 흡기통로를 개폐하는 흡기차단밸브(32,132)와, 상기 흡기차단밸브의 상류측 압력을 배출하는 흡기릴리이프밸브(37,135)와, 엔진의 운전상태를 검출하는 운전상태검출수단(40,146)과, 상기 운전상태검출수단의 출력을 받아, 높은 유량영역에서 상기 배기차단밸브 및 흡기차단밸브를 열어서 상기 제2의 과급기를 비동작상태로부터 작동상태로 절환하는 절환제어수단(40, 146)과, 상기 배기차단밸브가 완전히 열림과 동시 혹은 그 전에 상기 흡기릴리이프밸브를 닫는 릴리이프밸브 제어수단(40,146)을 갖춘 것을 특징으로 하는 엔진의 터어보과급기 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 릴리이프밸브제어수단(146)은 가속시에 흡기릴리이프밸브의 닫힘동작을 빠르게 하도록 상기 흡기릴리이프밸브의 닫힘작동조건의 설정을 변경하는 설정변경수단을 설치한 것을 특징으로 하는 엔진의 터어보과급기 제어장치.

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