JPH0415372B2

JPH0415372B2 -

Info

Publication number: JPH0415372B2
Application number: JP58016737A
Authority: JP
Inventors: Misao Fujimoto; Mitsuo Hitomi; Yasuyuki Morita; Hirobumi Nishimura
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1983-02-02
Filing date: 1983-02-02
Publication date: 1992-03-17
Also published as: JPS59141724A

Description

【発明の詳細な説明】発明は、作動域の異なる複数のターボ過給機を
備えたターボ過給機付エンジン、特にターボ過給
機の潤滑構造に関するものである。

従来より、ターボ過給機を用いて吸気を昇圧し
て充填効率を向上させることにより、エンジンの
出力性能を向上を図る技術思想はよく知られてい
る。

ところでエンジンに付設するターボ過給機は、
過給時には10〜20×10⁴r.p.mといつた超高速で駆
動されるため、タービンとブロアとを連結する回
転軸に対する潤滑はきわめて重要であり、通常
は、オイルポンプによつて供給されるエンジンの
潤滑油の一部を上記回転軸の軸受部に供給してそ
の潤滑を図つている（実開昭57−132032号公報参
照）。

一方、現今では、エンジンの高速運転時のみな
らず、低速運転時においても過給によつて出力性
能を向上させたいという要求があり、単一のター
ボ過給機によつて上記の要求を満足することは、
ターボ過給機の効率という面から実際上きわめて
困難であるため、複数個のターボ過給機を並設す
ることによつて、かかる要求に対処しようとする
技術思想が提案されている（実開昭56−159626号
公報、特開昭50−118117号公報参照）。

即ち、上記実開昭56−159626号公報には、エン
ジンの低速域に良好な効率を有する低速用ターボ
過給機と、高速域に良好な効率を有する高速用タ
ーボ過給機とを並設し、エンジンの運転状態に応
じて、低速用、高速用のターボ過給機を切換えて
使用するようにしたものが、また、上記特開昭50
−118117号公報には、基本的には等価な１次，２
次ターボ過給機を並設し、吸気量の少ないエンジ
ンの低速運転時には１次ターボ過給機のみを使用
し、吸気量が増大するエンジンの高速運転時に
は、１次，２次両方のターボ過給機を使用するよ
うにしたものが提案されている。

かかる複数個のターボ過給機を並設したエンジ
ンでは、例えば、前者のものについて言えば、エ
ンジンの低速時には高速用ターボ過給機が、高速
時には低速用ターボ過給機が夫々停止され、また
後者のものについて言えば、エンジンの低速時に
は２次ターボ過給機が停止されるといつたよう
に、エンジンの特定運転域において一部のターボ
過給機が停止されることとなる。

上記したように、エンジンの特定運転域で一部
のターボ過給機が停止される、即ち、排気ガスに
よるタービンの駆動が行なわれない場合には、当
然のことながら、タービンおよびブロアの内圧は
大気圧にまで低下し、オイルポンプにより回転軸
の軸受に供給される潤滑油の圧力より大幅に低下
してしまう。その結果、ターボ過給機の駆動時に
は良好に保たれていた回転軸軸受部の内外の圧力
バランスがくずれ、潤滑油の一部が軸受部からタ
ービン側、ブロア側に洩れ出し、潤滑油が浪費さ
れることとなるうえ、タービンやブロアを汚染す
るといつた問題を惹起する。

上記のターボ過給機の軸受潤滑部からの油洩れ
は、典型的には、上記した如く、特定運転域で停
止されるターボ過給機について問題となるが、本
質的には回転軸軸受部の油圧とタービンやブロア
の内圧との圧力差が軸受シール部のシール能力を
越えるほどに増大したときに発生するものであ
る。したがつて、ターボ過給機個々について考え
ると、ターボ過給機の回転数が低下して実際に過
給を行なつていない状態では、タービンやブロア
の内圧も低下して上記油洩れを生ずるおそれがあ
る。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので
あつて、各ターボ過給機の回転を監視しておき、
ターボ過給機の回転数が、当該ターボ過給機の作
動域に対応して予め設定した回転数以下に低下し
たときには、これに呼応してターボ過給機の回転
軸に供給する潤滑油量を制限して、回転軸軸受部
における潤滑油の圧力を低下させてタービンおよ
びブロアの内圧との圧力バランスを保つて、潤滑
油の洩出を防止することを基本的な目的としてい
る。

以下、図示の実施例に基づいて本発明をより具
体的に説明する。

〈第１実施例〉第１図において、１はエンジン、２はエンジン
１の吸気通路、３はエンジン１の排気通路、４は
エンジン１の時々刻々の吸気量を計量するため吸
気通路２の最上流部に介設したエアフローセン
サ、５，６は吸気通路２のエアフローセンサ４下
流とスロツトル弁７の上流との間で並列に形成し
た第１，第２分岐吸気通路、８，９は夫々第１，
第２分岐吸気通路５，６の途中に介設したブロア
８ａ，９ａを、排気通路３の途中を二又に分岐し
て形成した第１，第２分岐排気通路１０，１１に
夫々介設したタービン８ｂ，９ｂに回転軸８ｃ，
９ｃにより連結してなる抵速用，高速用ターボ過
給機である。

なお、上記各回転軸８ｃ，９ｃは、それ自体公
知の構造を有する各一対の軸受８ｄ，８ｄ，９
ｄ，９ｄによつて軸受されており、オイルジヤケ
ツト８ｅ，９ｅに供給される潤滑油によつて潤滑
される。

上記低速用ターボ過給機８は、エンジン１の低
速域において良好な効率を有するターボ過給機で
あつて、エンジン１の低速運転時において、第１
分岐排気通路１０と第２分岐排気通路１１との分
岐部３ａに設けた排気切換弁１２が第２分岐排気
通路１１を閉じた状態で、第１分岐排気通路１０
を流下する排気ガスによつてタービン８ｂが駆動
されると、タービン８ｂの回転に連動するブロア
８ａで吸気を昇圧して、エンジン１の低速時にお
ける過給を行なう。

一方、高速用ターボ過給機９は、エンジン１の
高速域において良好な効率を有するターボ過給機
であつて、エンジン１の高速運転時において、上
記排気切換弁１２および第１，第２分岐吸気通路
５，６の合流部２ａに設けた吸気切換弁１３が、
図に点線で示すように、第１分岐排気通路１０お
よび第１分岐吸気通路５を閉じる一方、第２分岐
排気通路１１および第２分岐吸気通路６を開く
と、第２分岐排気通路１１を流下する排気ガスに
よつてタービン９ｂが駆動され、これに連動する
ブロア９ａで吸気を昇圧し、第２分岐吸気通路６
を介してエンジン１に過給を行なう。換言すれ
ば、エンジン１の高速運転時には、高速用ターボ
過給機９が、低速用ターボ過給機８に代つて過給
を行なう。

また、１４は前記エアフローセンサ４の出力信
号を基本入力信号として、吸気通路２のスロツト
ル弁７の下流に臨設した燃料噴射弁１５の開弁時
間および上記排気，吸気切換弁１２，１３に対し
て夫々設けた電磁作動のアクチユエータ１６，１
７の切換を制御する第１制御回路１４Ａと、後述
するように低速用，高速用ターボ過給機８，９の
回転軸８ｃ，９ｃに供給する潤滑油を制御する第
２制御回路１４Ｂとを備えた制御回路である。第
２図に示すように、第１制御回路１４Ａは、噴射
パルス発生回路１８によりエアフローセンサ４に
よつて検出される吸気量に応じて決まる開弁時間
の間燃料噴射弁１５を開作動する一方、比較回路
１９において吸気量と設定値とを比較し、吸気量
が設定値に達していないエンジン１の低速時に
は、前記各アクチユエータ１６，１７を不作動に
保持し、設定値以上に達すると、各アクチユエー
タ１６，１７を増幅回路２０を介して作動して、
各切換弁１２，１３を、第１図の実線位置から点
線位置に切換える。

再び、第１図において、２１は潤滑油の循環供
給源であるオイルパン、２２はエンジン１の出力
軸（図示せず）により駆動されるオイルポンプ、
２３はオイルポンプ２２から吐出される潤滑油を
低速用，高速用ターボ過給機８，９の回転軸８
ｃ，９ｃに供給するための潤滑油供給路で、該潤
滑油供給路２３は途中で、低速用ターボ過給機８
のオイルジヤケツト８ｅに通ずる低速用潤滑油供
給路２４と、高速用ターボ過給機９のオイルジヤ
ケツト９ｅに通ずる高速用潤滑油供給路２５と二
又に分岐している。そして、これら低速用，高速
用潤滑油供給路２４，２５には、夫々、低速用，
高速用ソレノイド弁２６，２７を介設する。

上記低速用，高速用ソレノイド弁２６，２７
は、低速用，高速用ターボ過給機８，９の駆動状
態に応じて個々に制御するため、各ブロア８ａ，
９ａには、その回転をビツクアツプする低速用，
高速用回転センサ２８，２９を夫々設置する。

これらの低速用，高速用回転センサ２８，２９
の各出力は、第２図に示すように、制御回路１４
の第２制御回路１４Ｂに入力する。この第２制御
回路１４Ｂは、低速用，高速用回転センサ２８，
２９によつて検出される低速用，高速用ターボ過
給機８，９の各回転数を予め設定した設定値と比
較する第１，第２比較回路３０，３１と、第１，
第２比較回路３０，３１の各出力側に接続され、
回転数が設定値を越えて増大して第１，第２比較
回路３０，３１の出力が立上ると、これを増幅し
て低速用，高速用ソレノイド弁、２６，２７を開
作動する第１，第２増幅回路３２，３３とからな
る。上記設定値は、ターボ過給機８，９が実質的
に過給に関与しないとみなすことのできる回転
数、換言すれば、低速用，高速用ターボ過給機
８，９の軸受部８ｄ，８ｄ，９ｄ，９ｄからター
ビン８ｂ，９ｂやブロア８ａ，９ａへのオイル洩
れが生じうる回転数に設定する。上記第２制御回
路１４Ｂでは、低速用，高速用ソレノイド弁２
６，２７を個別に制御するようにしているので、
上記設定値は第１，第２比較回路３０，３１に対
して個別に設定してもよい。

また第１，第２比較回路３０，３１と低速用，
高速用ソレノイド弁２６，２７との関係は、低速
用，高速用ソレノイド弁２６，２７がノーマルク
ローズ、ノーマルオープンのいずれかに応じて、
要するに、低速用，高速用ターボ過給機８，９の
回転数が設定値以下に低下したときに、潤滑油の
供給をカツトすることができる構成とすればよ
い。

次に、第１実施例の作用を説明する。

エアフローセンサ４によつて検出される吸気量
が設定値に達する以前にあつては、第１制御回路
１４Ａの比較回路１９は出力を生ぜず、排気，吸
気切換弁１２，１３は夫々第２分岐排気通路１
１，第２分岐吸気通路６を閉じており、スロツト
ル弁７が全開されると、これに見合つて増加する
排気ガスの全量が第１分岐排気通路１０を流下し
て低速用ターボ過給機８のタービン８ｂを高速駆
動する。このため、低速用ターボ過給機８が過給
を開始し、と同時にその回転数が設定値を越える
と、第２制御回路１４Ｂの第１比較回路３０の出
力が立上り、第１増幅回路３２を介して低速用ソ
レノイド弁２６を開作動する。このため、潤滑油
は低速用潤滑油供給路２４から低速用ターボ過給
機８のオイルジヤケツト８ｅに供給され、その回
転軸８ｃは、オイル洩れを生ずることなく、良好
に潤滑される。

この段階で、高速用ターボ過給機９は駆動され
ておらず、高速用ターボ過給機９の回転センサ２
９の出力は実質的に零であるから、高速用ソレノ
イド弁２７は閉じられたままであり、オイルジヤ
ケツト９ｅに高圧の潤滑油が供給されることはな
く、高速用ターボ過給機９においてオイル洩れを
生ずることはない。

一方、吸気量が設定値以上に増加するエンジン
１の高速運転時には、第１制御回路１４Ａの比較
回路１９の出力が立上つて、増幅回路２０を介し
て、アクチユエータ１６，１７が作動され、排気
切換弁１２が第１分岐排気通路１０を閉じ、第２
分岐排気通路１１を開くとともに、吸気切換弁１
３が第１分岐吸気通路５を閉じて第２分岐吸気通
路６を開き、低速用ターボ過給機８が停止され、
それに代つて高速用ターボ過給機９の駆動が開始
される。

排気切換弁１２が切換えられ、スロツトル弁７
が全開されると、排気ガスの全量が第２分岐排気
通路１１を流下して、この通路１１に介設したタ
ービン９ｂが高速駆動されることとなつて、高速
用ターボ過給機９の回転センサ２９の出力が立上
つて設定値を越え、第２比較回路３１が動作し、
第２増幅回路３３を介してそれまで閉じられてい
た高速用ソレノイド弁２７を開作動する。一方、
低速用ターボ過給機８のタービン８ｂは、排気ガ
スの切換えによつて急激に減速され、回転センサ
２８の出力が立下り、低速用ソレノイド弁２６
は、回転数が設定値以下に低下した時点で開作動
される。その結果、低速用ターボ過給機８の回転
軸８ｃに対する潤滑油の供給は停止されて、潤滑
油のタービン８ｂ、ブロア８ａへの洩れが防止さ
れる一方、高速用ターボ過給機９のオイルジヤケ
ツト９ｅには高速用潤滑油供給路２５から潤滑油
が供給され、回転軸９ｃは良好に潤滑されること
となる。

なお、第１図において、３４は第１，第２分岐
排気通路１０，１１の分岐部３ａとエンジン１の
間の上流側排気通路３ｕから、低速用，高速用タ
ーボ過給機８，９のタービン８ｂ，９ｂの両方を
バイパスして下流側排気通路３ｄに通ずる排気バ
イパス通路、３５は排気バイパス通路３４の途中
に設けた弁座３６を開閉する過給圧制御弁、３７
は過給圧制御弁３５をロツド３７ａを介してダイ
ヤフラム３７ｂに支持した過給圧制御弁３５の制
御用ダイヤフラム装置、３８は制御用ダイヤフラ
ム装置３７の正圧室３７ｃに、第１，第２分岐吸
気通路５，６の合流部２ａ下流の下流側吸気通路
２ｄの過給圧を導入する過給圧導入通路である。
この制御用のダイヤフラム装置３７のダイヤフラ
ム３７ｂによつて正圧室３７ｃとは仕切られたい
ま一つの室３７ｄは大気開放孔３７ｅによつて大
気に連通された大気室として形成され、この大気
室３７ｄ内には、コイルスプリング３７ｆを縮装
し、このコイルスプリング３７ｆの設定荷重を、
制御目標である最高過給圧に応じて設定する。

この最高過給圧は、基本的にはエンジン１の信
頼性を考慮して設定する。

上記の構成とすれば、エンジン１の低速運転時
には低速用ターボ過給機８によつて、また高速運
転時には高速用ターボ過給機９によつて、下流側
吸気通路２ｄに生成される過給圧が、上記最高過
給圧に達すると、制御用ダイヤフラム装置３７の
正圧室３７ｃに導入される過給圧がコイルスプリ
ング３７ｆの設定荷重を上廻つて、ダイヤフラム
３７ｂが変位され、過給圧制御弁３５が開作動さ
れる結果、排気バイパス通路３４を一連に連通す
る。このため、排気の一部は排気バイパス通路３
４によつて下流側排気通路３ｄにバイパスされ、
下流側吸気通路２ｄの過給圧を最高過給圧以下に
低下させる。したがつて、エンジン１に供給され
る過給気は、最高過給圧以下に維持され、エンジ
ン１はその信頼性が損なわれることなく、良好に
運転され、過給による良好な出力性能を示す。

〈第２実施例〉第３図に示す第２の実施例は、基本的に等価な
１次，２次ターボ過給機３９，４０を並設し、吸
気量が少ないエンジン１の低速運転時には、１次
ターボ過給機３９を用い、吸気量が増大するエン
ジン１の高速運転時には、１次，２次ターボ過給
機３９，４０の両方で増大した吸気量を分担して
過給を行なう型式のターボ過給機付エンジンに本
発明を適用したものである。

このため、２次ターボ過給機４０のブロア４０
ａを介した第２分岐吸気通路６のブロア下流に
は、逆止弁４１を介設する一方、２次ターボ過給
機４０のタービン４０ｂを介設した第２分岐排気
通路１１のタービン上流には、排気制御弁４２を
設けて２次ターボ過給機４０の作動制御を行な
う。

即ち、制御回路１４の第１制御回路１４Ａは、
第４図に示すように、エアフローセンサ４の吸気
量検出信号を設定値と比較し、吸気量が設定値を
越えたときには、比較回路１９が増幅回路２０を
介して、排気制御弁４２に対して設けたアクチユ
エータ４３を作動して排気制御弁４２を開作動
し、第２分岐排気通路１１を開くようにしてい
る。

第２分岐排気通路１１が開かれると、この通路
１１を流下する排気ガスによつて、タービン４０
ｂが駆動され、２次ターボ過給機４０が過給を開
始する。２次ターボ過給機４０の駆動が開始され
ると、逆止弁４１が開かれ、第１，第２分岐吸気
通路５，６が合流する合流部２ａより下流の下流
側吸気通路２ｄからは１次ターボ過給機３９によ
つて供給される過給気と、２次ターボ過給機４０
によつて供給される過給気の両方がエンジン１に
供給される。

この第２実施例においても、潤滑油の制御方式
は第１実施例のものと実質的に同じである。

即ち、エンジン１の低速運転時において、１次
ターボ過給機３９が過給を開始する程度にまで増
速されると、１次ターボ過給機３９に対して設置
した回転センサ４４が働いて、第４図に示す第２
制御回路１４Ｂの第１比較回路３０が、第１増幅
回路３２を介して、１次用潤滑油供給路２４′に
介設した１次用ソレノイド弁４６を開作動して１
次ターボ過給機３９の軸受３９ｄ，３９ｄに軸支
された回転軸３９ｃにオイルジヤケツト３９ｅを
介して潤滑油を供給して必要な潤滑を行なう。

一方、１次ターボ過給機３９に加えて２次ター
ボ過給機４０が過給を行なうエンジン１の高速運
転時には、２次ターボ過給機４０に対して設置し
た回転センサ４５がブロア４０ａの高回転を検出
し、第２比較回路３１を動作させ、第２増幅回路
３３を介して２次用ソレノイド弁４７を開作動
し、２次用潤滑油供給路２５′から２次ターボ過
給機４０のオイルジヤケツト４０ｅにも潤滑油を
供給して、２次ターボ過給機４０の軸受４０ｄ，
４０ｄに軸支された回転軸４０ｃを良好に潤滑す
るのである。

以上の第２実施例について、第１実施例と異な
るところがないものには同一番号もしくは対応す
る番号を付して重複した説明を省略する。

なお、上記第１，第２実施例では、潤滑油の供
給を制御するソレノイド弁２６，２７，４６，４
７をオン，オフ式の開閉弁としたが、ターボ過給
機の不使用時油洩れを生じないように潤滑油量を
減少させるような流量制御弁を用いてもよいこと
はいうまでもない。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、複数のターボ過給機の回転数を個々に監視
し、各ターボ過給機の作動域に応じてその低回転
時に潤滑油量を制限するようにしたから、作動域
の異なるターボ過給機ごとに潤滑油洩れを適切か
つ確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すエンジン系
統説明図、第２図は第１図の制御回路のブロツク
説明図、第３図は本発明の第２実施例を示すエン
ジン系統説明図、第４図は第２図と同様の制御回
路のブロツク図である。１…エンジン、２…吸気通路、５，６…第１，
第２分岐吸気通路、３…排気通路、１０，１１…
第１，第２分岐排気通路、８，９…低速用，高速
用ターボ過給機、８ａ，９ａ…ブロア、８ｂ，９
ｂ…タービン、８ｃ，９ｃ…回転軸、８ｄ，９ｄ
…軸受、１４…制御回路、２２…オイルポンプ、
２３…潤滑油供給路、２４，２４′…低速用，１
次用潤滑油供給路、２５，２５′…高速用，２次
用潤滑油供給路、２６，２７…低速用，高速用ソ
レノイド弁、２８，２９…回転センサ、３０，３
１…比較回路、３９，４０…１次，２次ターボ過
給機、４４，４５…回転センサ、４６，４７…１
次用，２次用ソレノイド弁。

Claims

【特許請求の範囲】１作動域の異なる複数のターボ過給機を備え、
オイルポンプの下流で分岐した分岐オイル通路に
よつて各ターボ過給機の回転軸に潤滑油を供給す
るようにしたターボ過給機付エンジンの潤滑装置
において、上記複数のターボ過給機の各々に対して設けら
れた複数の回転検出装置と、上記各分岐オイル通路に介設された流量制御弁
と、ターボ過給機ごとに検出される回転数が、当該
ターボ過給機の作動域に対応して予め設定した回
転数以下に低下したときに、対応する流量制御弁
を制御して当該ターボ過給機への潤滑油量を制限
する潤滑油制御装置とを設けたことを特徴とする
ターボ過給機付エンジンの潤滑装置。