JPH0156255B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、過給機付エンジンの吸気装置に関
し、特に高速運転領域での過剰過給を防止するよ
うにしたものに関する。

従来より、エンジンの出力を向上させるため
に、吸気通路に過給機を設けて、吸気過給を行う
ようにした過給機付エンジンはよく知られてい
る。そして、この過給機付エンジンにおいては、
過給圧があまりに上りすぎるとエンジンの耐久性
を損ねる等の問題が生じることから、ある程度以
上は過給圧が高くならないように最大過給圧を制
御することが行われている。従来、この種の制御
手段としては、吸気通路内の過給圧が所定値を超
えたときに吸気の一部をリリーフするようにした
所謂過給リリーフ方式と、過給機の駆動を排気タ
ービンにより行う排気ターボ過給機を備えたエン
ジンにおける排気系に上記排気タービンを迂回す
るバイパス通路を設け、過給圧が所定値を超えた
とき、上記バイパス通路を開いて排気タービンに
よる過給機駆動力を減少させるようにした所謂ウ
エストゲート方式とがあり、これらの手段は何れ
も、吸気圧を基準として、過給圧が予め設定され
た所定値に達してからは単に過給圧を一定に維持
するようにしたものである。

しかしながら、このように過給圧を一定に維持
しても、エンジン回転数が上昇すると単位時間当
りの吸気量は増加するため、特に高速運転領域で
は吸気量の増加に伴うエンジン発熱量の過度の上
昇を招き、エンジンの耐久性を損ねるという問題
があつた。また高速運転領域では単位時間当りの
排気ガス量も増大して排気温度が過大となり、こ
れに起因して、排気系に設けられた触媒に熱劣化
を生じ、さらに排気ターボ過給機にあつては排気
タービンに熱劣化を生じる等の問題があつた。

そのため、本出願人は、先に、過給機付エンジ
ンにおいて、単に最高過給圧値を一定に維持する
だけでは防止できない高速運転領域での不具合を
解消すべく、エンジンの高速運転領域ではエンジ
ン回転数の上昇に伴つて、過給リリーフ方式にあ
つては過給気のリリーフ量を、ウエストゲート方
式にあつては排気ガスのバイパス量を増大させ、
そのことにより過給圧を徐々に低下させるように
することにより、高速運転領域での過剰過給を防
止して、エンジンの耐久性の向上および排気系の
触媒等の熱劣化防止を図るようにしたものを提案
している（特願昭56−25784号明細書および図面
参照）。

本発明は、上記提案のものとその技術的課題を
同じくするものであり、その解決手段として、高
速運転領域において、吸気通路に設けた吸気量を
計量制御するスロツトルバルブの全開位置を制御
することにより、その過給圧をエンジン回転数の
上昇に伴つて低下させるようにし、よつて高速運
転領域での過剰過給を防止してエンジンの耐久性
の向上および排気系の触媒等の熱劣化防止を図り
得るようにした過給機付エンジンの吸気装置を提
供せんとするものである。

この場合、本発明においては、上記スロツトル
バルブの全開位置の制御をエンジン回転数信号お
よびスロツトルバルブ下流の吸気圧信号によつて
行うものであり、単にエンジン回転数のみで制御
すると、高回転時、過給圧が十分に上昇しないの
にスロツトルバルブの全開位置が制御されること
があり、吸入空気の絞り抵抗となつて、過給応答
性が阻害され、加速性能が悪くなるという問題が
ある。

そのため、本発明は、吸気通路に吸気過給のた
めの過給機と吸気量の計量制御するためのスロツ
トルバルブとを介設した過給機付エンジンの吸気
装置において、エンジン回転数信号および上記ス
ロツトルバルブ下流の吸気圧信号を受け、全負荷
時スロツトルバルブ下流の吸気圧が所定回転数以
上において回転数の上昇に伴つて低下するように
予め設定したエンジン回転数と吸気圧との関数に
基づいてスロツトルバルブの全開位置を制御する
制御装置を設けたことを特徴とし、そのことによ
り、過給応答性を阻害することなく所期の目的で
ある高速運転領域での過剰過給を防止するように
したものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図において、１はエンジン、２は吸気通
路、３は排気通路であつて、上記吸気通路２には
ブロア４ａが介設され、該ブロア４ａは、排気通
路３に介設されたタービン４ｂに連絡軸４ｃを介
して連結されており、排気ガス流によりタービン
４ｂが回転し、このタービン４ｂの回転によつて
ブロア４ａを回転駆動せしめて、吸気通路を行う
ようにした排気ターボ過給機４を構成している。

また、上記排気ターボ過給機４のブロア４ａ下
流の吸気通路２の途中は、一次側吸気通路２ａと
二次側吸気通路２ｂとを並設して構成され、該一
次側吸気通路２ａにはアクセルペダル（図示せ
ず）と連動する一次側スロツトルバルブ５が、上
記二次側吸気通路２ｂには二次側スロツトルバル
ブ６が介設されている。該二次側スロツトルバル
ブ６の弁軸６ａに設けたバルブレバー６ｂには二
次側スロツトルバルブ６を開閉作動せしめるダイ
ヤフラム装置で構成された作動装置７が連結され
ている。該作動装置７は、上記バルブレバー６ｂ
にロツド７ａを介して連結されたダイヤフラム７
ｂと、該ダイヤフラム７ｂによつて画成された吸
気圧室７ｃおよび大気圧室７ｄと、該大気圧室７
ｄ内に縮装されたスプリング７ｅとを備え、上記
吸気圧室７ｃは第１吸気圧導入通路８を介して二
次側吸気通路２ｂの二次側スロツトルバルブ６上
流に連通されており、二次側吸気通路２ｂの二次
側スロツトルバルブ６上流の吸気圧（過給圧）が
設定以下のときには吸気圧室７ｃと大気圧室７ｄ
とに圧力差が生じず、スプリング７ｅの付勢力に
よりダイヤフラム７ｂを図で右方に偏寄させ、ロ
ツド７ａを介して二次側スロツトルバルブ６を全
閉状態に保持する一方、上記過気圧が設定値を超
えると、吸気圧室７ｃと大気圧室７ｄとに圧力差
が生じ、この圧力差によりダイヤフラム７ｂをス
プリング７ｅの付勢力に抗して図で左方へ偏寄さ
せ、ロツド７ａを介して二次側スロツトルバルブ
６を開作動させ、上記過給圧の上昇に伴う圧力差
の増大に応じて該二次側スロツトルバルブ６の開
度を増大させるように構成されている。以上の一
次側および二次側スロツトルバルブ５，６によ
り、エンジン１の全運転域において吸気量を計量
制御するようにしている。

さらに、９は上記一次側吸気通路２ａの一次側
スロツトルバルブ５下流に配設された燃料噴射
弁、１０は上記排気ターボ過給機４のブロア４ａ
上流の吸気通路２に配設された吸入空気量を検出
するエアフローメータであつて、該エアフローメ
ータ１０は、上記燃料噴射弁９の燃料噴射量を制
御する燃料制御回路１１に接続されており、よつ
て吸入空気量に応じた燃料を燃料噴射弁９から噴
射し、エンジン１に供給するようにした燃料噴射
式の燃料供給装置１２を構成している。

一方、１３は上記排気通路３にタービン４ｂを
バイパスするように設けられた排気バイパス通路
であつて、該バイパス通路１３の排気通路３との
分岐部にはダイヤフラム装置で構成されたウエス
トゲートバルブ１４が介設されている。該ウエス
トゲートバルブ１４は、上記分岐部において排気
バイパス通路１３を開閉する弁体１４ａと、該弁
体１４ａをロツド１４ｂを介して支持するダイヤ
フラム１４ｃと、該ダイヤフラム１４ｃによつて
画成された吸気圧室１４ｄおよび大気圧室１４ｂ
と、該大気圧室１４ｅ内に縮装されたスプリング
１４ｆとを備え、上記吸気圧室１４ｄは第２吸気
圧導入通路１５（その一部分は第１吸気圧導入通
路８の一部分と共用している）を介して二次側吸
気通路２ｂの二次側スロツトルバルブ６上流に連
通されており、二次側吸気通路２ｂの二次側スロ
ツトルバルブ６上流の吸気圧（過給圧）が設定値
以上になると、吸気圧室１４ｄと大気圧室１４ｅ
とに圧力差が生じ、この圧力差によりダイヤフラ
ム１４ｃをスプリング１４ｆの付勢力に抗して図
で左方に偏寄させ、ロツド１４ｂを介して弁体１
４ａを開作動させて排気バイパス通路１３を開く
ことにより、排気ガスの一部を該バイパス通路１
３によりタービン４ｂを迂回して流下させ、よつ
てタービン４ｂによる過給機駆動力を減少させて
上記過給圧を最大過給圧値に一定に保持するよう
にした所謂ウエストゲートシステムを構成してい
る。

そして、本発明の特徴として、１６は上記二次
側スロツトルバルブ６のバルブレバー６ｂに当接
する移動可能なプツシユロツド１６ａを有し、該
二次側スロツトルバルブ６の全開位置を規制制御
するための比例ソレノイドであつて、該比例ソレ
ノイド１６には上記プツシユロツド１６ａの突出
量を制御する制御回路１７が接続され、該制御回
路１７には、エンジン１の回転数を検出する回転
数センサ１８の検出信号（エンジン回転数信号）、
および上記二次側吸気通路２ｂの二次側スロツト
ルバルブ６下流の吸気圧（過給圧）を検出する吸
気圧センサ１９の検出信号（吸気圧信号）が入力
されている。

上記制御回路１７は、第２図に示すように、回
転数センサ１８からのエンジン回転数信号により
予め設定したエンジン回転数と吸気圧との関数
（第３図実線で示す過給圧特性に相当する）に基
づいて設定される吸気圧値に相当する設定値信号
を出力する設定値回路２０と、吸気圧センサ１９
からの吸気圧信号と上記設定値回路２０からの設
定値信号とを比較してその偏差としての偏差信号
を出力する比較回路２１と、該比較回路２１の偏
差信号を積分した積分信号により上記比例ソレノ
イド１６を作動制御する積分回路２２とを備え、
エンジン回転数信号および二次側スロツトルバル
ブ６下流の吸気圧信号を受けて、該吸気圧信号が
エンジン回転数信号に基づく設定値信号より大き
い出力値のときには比例ソレノイド１６のプツシ
ユロツド１６ａの突出量を増大させる一方、上記
吸気圧信号が設定値信号より小さい出力値のとき
には反転して比例ソレノイド１６のプツシユロツ
ド１６ａの突出量を減少させるように制御するも
のである。以上により、全負荷時、所定回転数以
上において、比例ソレノイド１６のプツシユロツ
ド１６ａの突出量を予め設定したエンジン回転数
と吸気圧との関数に基づいて増減制御して、回転
数の上昇に伴つて二次側スロツトルバルブ６の全
開位置を最大全開位置から徐々に開度減少させる
（その減少開度をθで表わす）ように制御し、よ
つて全負荷時二次側スロツトルバルブ６下流の吸
気圧を所定回転数以上において回転数の上昇に伴
つて徐々に低下させるようにした制御装置２３が
構成されている。

次に、上記実施例の作動について第３図に従つ
て説明すると、エンジン１の作動時、エンジン回
転数の増大に従つて排気ターボ過給機４のブロア
４ａの回転数が増大して過給圧（吸気圧）が増大
し、それに伴つて一次側スロツトルバルブ５の全
開後、作動装置７の作動により二次側スロツトル
バルブ６が開作動し、逐には全開状態となつて、
全負荷状態になる。

この全負荷時、エンジン回転数が所定回転数以
上になると、一次側および二次側スロツトルバル
ブ５，６上流の吸気通路２（例えば第１図のＡ
点）においては、エンジン回転数の上昇に伴う過
給圧の上昇に対して、ウエストゲートバルブ１４
が作動してタービン４ｂの過給機駆動力を減少さ
せてブロア４ａの回転をほぼ一定に維持すること
により、上記Ａ点の過給圧は第３図破線で示すよ
うに、エンジン回転数の上昇に対してほぼ一定
（最高吸気圧値）に保持する特性となる。

これに対し、一次側および二次側スロツトルバ
ルブ５，６下流の吸気通路２（例えば第１図のＢ
点）においては、制御装置２３の作動により、比
例ソレノイド１６のプツシユロツド１６ａの突出
量が予め設定したエンジン回転数と吸気圧との関
数に基づいて増減して、エンジン回転数の上昇に
伴つて二次側スロツトルバルブ６の全開位置を
徐々に開度減少せしめることにより、上記Ｂ点の
過給圧（吸気圧）はエンジン回転数の上昇に伴つ
て徐々に低下することになり、第３図実線で示す
ような吸気圧特性が得られる。尚、この場合、二
次側スロツトルバルブ６の開度減少により過給圧
（吸気圧）を低下制御できる理由を説明するに、
二次側スロツトルバルブ６の開度が減少すると、
吸気流量がまず減少し、これに伴つて排気ガス流
量も減少するため、排気ターボ過給機４のタービ
ン４ｂを駆動するエネルギーが減少して過給圧が
低下する。また、二次側スロツトルバルブ６の開
度が減少すると、このスロツトルバルブ６の絞り
効果により圧力損失が生じて、実際にエンジン１
に吸入される吸気の圧力（過給圧）が低下する理
由に依る。

その際、高回転時で二次側スロツトルバルブ６
下流の吸気圧（過給圧）がエンジン回転数に基づ
いた設定値より低いときには、比例ソレノイド１
６のプツシユロツド１６ａの突出量が減少して、
二次側スロツトルバルブ６の全開位置を直ちに最
大全開位置側へ開度増大せしめるよう制御するの
で、吸入空気の絞り抵抗が減少して所定の吸気圧
値へ速かに増大させることができ、よつて過給応
答性が良好であり、良好な加速性能を確保するこ
とができる。

したがつて、このようにエンジンの全負荷時で
所定回転数以上の高速運転領域においては、エン
ジン１に作用する上記Ｂ点の過給圧（吸気圧）が
エンジン回転数の上昇に伴つて応答性良く徐々に
低下するので、加速性能を阻害することなくエン
ジン回転数の上昇による過剰過給が防止され、よ
つてエンジン発熱量の過度の上昇や排気温度の過
度の上昇を防いで、エンジン１の耐久性を向上さ
せることができるとともに、排気系に設けられた
タービン４ｂや触媒（図示せず）等の熱劣化を防
止することができる。

尚、上記実施例では、吸気通路２に介設する過
給機として排気ターボ過給機４を採用したが、そ
の他のエンジンによつて駆動される過給ポンプよ
りなるものについても同様に適用可能である。

さらに、上記実施例ではウエストゲートシステ
ムを設けたが、必ずしも設ける必要はなく、制御
装置２３のみによつて本来の目的を十分に達し得
るものである。

以上説明した如く、本発明によれば、過給機付
エンジンにおいて、高速運転領域でスロツトルバ
ルブの全開位置を予め設定したエンジン回転数と
スロツトルバルブ下流の吸気圧との関数に基づい
て制御して、スロツトルバルブ下流の吸気圧を低
下させるようにしたので、良好な過給応答性つま
り良好な加速性能を確保しながら、高速運転領域
でのエンジンへの過剰過給を防止してエンジンの
耐久性の向上および排気系の触媒等の熱劣化防止
を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示するもので、第
１図は全体概略構成図、第２図は制御装置のブロ
ツク図、第３図はエンジン回転数に対する過給圧
特性を示すグラフである。 １…エンジン、２…吸気通路、２ａ…一次側吸
気通路、２ｂ…二次側吸気通路、３…排気通路、
４…排気ターボ過給機、４ａ…ブロア、４ｂ…タ
ービン、５…一次側スロツトルバルブ、６…二次
側スロツトルバルブ、７…作動装置、１２…燃料
供給装置、１３…排気バイパス通路、１４…ウエ
ストゲートバルブ、１６…比例ソレノイド、１７
…制御回路、１８…回転数センサ、１９…吸気圧
センサ、２０…設定値回路、２１…比較回路、２
２…積分回路、２３…制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気通路に吸気過給のための過給機と吸気量
   を計量制御するためのスロツトルバルブとを介設
   した過給機付エンジンの吸気装置において、エン
   ジン回転数信号および上記スロツトルバルブ下流
   の吸気圧信号を受け、全負荷時スロツトルバルブ
   下流の吸気圧が所定回転数以上において回転数の
   上昇に伴つて低下するように予め設定したエンジ
   ン回転数と吸気圧との関数に基づいてスロツトル
   バルブの全開位置を制御する制御装置を設けたこ
   とを特徴とする過給機付エンジンの吸気装置。