JPH0419370B2 - - Google Patents

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JPH0419370B2
JPH0419370B2 JP59277971A JP27797184A JPH0419370B2 JP H0419370 B2 JPH0419370 B2 JP H0419370B2 JP 59277971 A JP59277971 A JP 59277971A JP 27797184 A JP27797184 A JP 27797184A JP H0419370 B2 JPH0419370 B2 JP H0419370B2
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exhaust
vehicle
control
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Nissan Motor Co Ltd
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
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    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
    • F02D2200/501—Vehicle speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はターボチヤージヤで過給するようにし
た内燃機関を搭載した車両における、ターボチヤ
ージヤの過給圧力制御装置に関する。
（従来の技術） 内燃機関の出力向上をはかるため、ターボチヤ
ージヤにより吸気を過給することは、既に従来か
ら広く行なわれている。
ターボチヤージヤは機関の排気エネルギで駆動
される排気タービンと、この排気タービンにより
回転させられ吸気を過給する吸気コンプレツサか
ら構成される。
排気タービンは機関の排気流量が増大すると高
速回転して、効率よく吸気コンプレツサを駆動す
ることができるが、排気流量の少ない、機関低負
荷運転域などでは、過給効率が低下するのは避け
られない。
そこで、排気タービンの入口部に排気流速を制
御する制御弁を設け、機関の運転状態に応じて制
御弁の開度を増減、つまり排気流量の少ない低負
荷域で制御弁の開度を絞つて排気流速を高めるこ
とにより、排気タービンの回転数が低下するのを
防止し、比較的機関負荷の小さい領域まで、効率
よく過給することのできるようにした装置が、例
えば、米国特許明細書第2944786号などにて提案
された。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この過給圧装置にあつては、機
関の低負荷時に制御弁の開度を最小にして過給圧
を上昇させ、機関の出力を高めるようにしている
ために、自動変速機を備えた車両において、機関
のアイドリング状態で停車中に、変速機を中立レ
ンジから走行レンジに急に切換えたときや、低速
走行から急加速したときなどに、変速機のギヤが
低速段のまま機関からの大きな駆動トルクが、変
速機の出力側からプロペラシヤフトを経由して車
輪の差動歯車機構など、動力伝達装置に急激に伝
達されるため、瞬間的に動力伝達装置が過負荷状
態になり、耐久性が損なわれるという問題があつ
た。
本発明はこのような問題を解決することを目的
とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、機関の排気エネルギにより駆動され
吸気を過給するターボチヤージヤを備えた内燃機
関を搭載した車両において、第１図のように、タ
ーボチヤージヤの排気タービンの入口部に設けら
れタービン流入排気の流速を制御する制御弁Ａ
と、この制御弁Ａの開度を制御量に応じて連続的
に増減する第１の電磁弁Ｂと、実際の過給圧Ｐを
検出するセンサＣと、この実過給圧Ｐが所定の過
給圧Poと一致するように前記第１の電磁弁Ｂに
対する制御量をフイードバツク制御するフイード
バツク制御手段Ｄと、前記第１の電磁弁Ｂとは別
個に前記制御弁Ａを所定の開度まで強制的に開く
第２の電磁弁Ｅと、アイドリング運転での停車状
態状態または低車速時であつて変速機が走行レン
ジにある状態を検出する手段Ｆと、これらいずれ
かの状態で前記第２の電磁弁Ｅを駆動する手段Ｇ
とを備える。
（作用） アイドリング運転での停車中または低車速時で
ない通常走行時には、制御手段Ｄにより第１の電
磁弁Ｂに対する制御量がフイードバツク制御さ
れ、排気タービンに流入する排気速度がコントロ
ールされるのであり、この結果運転条件が相違し
ても実過給圧Ｐが所定値Poに制御される。
一方、機関アイドリング運転での停車状態で
は、駆動手段Ｇにより第２の電磁弁Ｅを介して、
制御弁Ａの開度が所定値に強制的に開かれ、排気
タービンに流入する排気流速が抑制されて過給圧
が増加しないため、機関のアイドリング出力が必
要以上に大きくならない。
したがつて、アイドリング運転での停車中に変
速機を中立レンジから走行レンジに切換えても、
車両の動力伝達系（パワートレイン系）に瞬間的
に過大な駆動トルクが伝達されることがなく、同
じようにして低速走行からの急加速時も、予め機
関の出力が抑制されているため、過大な駆動トル
クの伝達が回避されるのである。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
第２図、第３図において、１は機関本体、２は
吸気通路、３は吸気を過給するためのダーボチヤ
ージヤで、吸気コンプレツサ４と排気タービン１
５が回転軸３１を介して同軸上に連結され、排気
タービン１５の回転により吸気コンプレツサ４を
駆動する。吸気コンプレツサ４の入口部４Ａに接
続する上流側吸気通路２Ａには、エアクリーナ５
と吸入空気量を測定するエアフローメータ６が介
装される。また吸気コンプレツサ４の出口部４Ｂ
に接続する下流側吸気通路２Ｂは、吸気絞弁８を
介して吸気マニホールド２Ｃに接続する。
なお、機関の燃焼室１０には点火柱７が取付け
られると共に、吸気弁９を介して吸気マニホール
ド２Ｃからの混合気が吸入される。絞弁８を通過
した吸入空気には、燃料噴射弁１１から噴射され
る燃料が混合し、所定の空燃比の混合気が機関に
供給されるのである。
１２は排気通路で、排気マニホールド１２Ａに
排気タービン１５の入口部１５Ａが接続されると
共に、排気タービン１５の入口部１５Ａと出口部
１５Ｂとが、バイパス通路１６で連通している。
バイパス通路１６には排気バイパス弁１７が介
装され、この排気バイパス弁１７の駆動機構とし
て、ダイヤフラム装置１７ａが設けられる。
ダイヤフラム装置１７ａは、ダイヤフラム１７
ｂで仕切られた負圧室１７ｃに信号通路１８を介
して、前記絞弁８の上流で吸気コンプレツサ４の
下流の過給圧が導かれ、過給圧が所定値以上に上
昇するとリターンスプリング１７ｄに抗してダイ
ヤフラム１７ｂが移動し、リンケージ１７ｅを介
して弁体１７ｆが前記バイパス通路１６を開くよ
うになつており、このようにして排気バイパス弁
１７を開閉することにより、過給圧の最大値が所
定値を越えないように制御する。
排気タービン１５の入口部１５Ａには、排気ガ
スのタービン流入速度を制御するための制御弁２
０が備えられる。
制御弁２０の開度を制御する駆動機構として、
ダイヤフラム装置２０ａが備えられ、このダイヤ
フラム装置２０ａはダイヤフラム２０ｂで仕切ら
れた２つの第１、第２圧力室２０ｃと２０ｄを有
する。
一方の第１圧力室２０ｃには信号通路２１によ
り電磁弁２２（第２の電磁弁）を介して吸入負圧
が導かれ、また他方の第２圧力室２０ｄには信号
通路１９により電磁弁２４（第１の電磁弁）を介
して過給圧（正圧）が導かれる。ダイヤフラム２
０ｂにロツド２０ｈを介して連結した制御ベーン
２０ｆは、第１圧力室２０ｃに負圧が導入され
ず、また第２圧力室２０ｄに導入される正圧が低
いときは、ダイヤフラム２０ｂがリターンスプリ
ング２０ｅに押し戻されるので、図面の実線位置
にあり、排気流を絞つて流速を高めるようにして
いるが、第１圧力室２０ｃに負圧が導入されたと
きや、あるいは他方の第２圧力室２０ｄに導入さ
れる正圧が上昇したときに、ダイヤフラム２０ｂ
が変位して制御ベーン２０ｆを開くようになつて
いる。
このダイヤフラム装置２０ａに供給する負圧と
過給圧を運転状態に応じて制御するため、制御手
段２３が設けれれる。
制御手段２３には前記エアフローメータ６（機
関負荷センサ）と機関回転数センサ２５、吸気通
路２Ｂの過給圧センサ２６の検出信号と共に、自
動変速機３０に設けた車速検出器２７と走行レン
ジ検出器２８からの検出信号が入力し、これらに
基づいて前記電磁弁２２と２４の作動を制御す
る。
電磁弁２２と２４は三方電磁弁であつて、過給
圧を大気で希釈したり、負圧と大気とを選択的に
導入したりする。過給圧を制御する電磁弁２４は
所定の周波数でオンオフし、そのオンオフ時間比
率（制御量）などを変化させることにより、第２
圧力室２０ｄに導入する正圧を制御する。
制御手段２３は吸入空気量（機関負荷）、機関
回転数、過給圧の検出値に基づき、過給圧が予め
運転状態に応じて設定された所定値になるよう
に、電磁弁２４を開閉して第２圧力室２０ｄに導
入する圧力を制御する。つまり、過給圧が所定値
よりも低くなれば、制御弁２０の開度を小さくし
て排気流速を高め、排気タービン１５の回転数が
低下するのを防止して過給圧を上昇させるし、逆
に高くなれば制御弁２０を全開して排気流速を下
げ、過給圧を低下させるように修正する。
ただし、機関の高速高負荷時など、制御弁２０
を全開したとしても、排気流量の絶対量が増大し
たときは、排気タービン１５の回転数が落ちずに
過給圧は上限値に到達してしまう。
しかしこの場合は、過給圧の上昇を検出して例
えば400mmHg以上になると排気バイパス弁１７が
開き、排気ガスを排気タービン１５をバイパスし
て下流に導くため、排気タービン１５に供給され
る排気エネルギが減少して、タービン回転数が低
下し、過給圧が過大になるのを回避でき、機関の
損傷などを未然に防止することができる。
このようにして、通常の運転状態では、制御弁
２０とバイパス弁１７が開閉制御され、過給圧を
所定値にフイードバツク制御するものである。
一方また制御手段２３は、変速機３０の車速検
出器２７と走行レンジ検出器２８の検出信号に基
づき、車両が機関アイドリング運転での停車中ま
たは設定車速（例えば10Km／ｈ）以下の速度で走
行しており変速機が走行レンジにあることを判断
すると、電磁弁２２を開いて吸入負圧を制御弁２
０の第１圧力室２０ｃに導く。すると、ダイヤフ
ラム２０ｂはストツパ２０ｉが当接する位置まで
移動し、制御弁２０が強制的に所定開度だけ開
く。
このため、停車中や設定車速以下の低速走行中
は、排気タービン１５に流入する排気流速が低下
し、排気タービン１５の回転数を低下させて、過
給圧の上昇を防ぎ、機関出力が過大にならないよ
うにする。
この結果、停車中に変速機３０を急に中立レン
ジから走行レンジに切換えたり、低車速から急加
速しようとするときなど、ギヤが低速段のまま大
きな駆動トルクが動力伝達系に伝わるのを確実に
防止することができる。尚、急加速は絞弁開度セ
ンサ８′で検出される。
この状態から車速が設定値を越えると、制御手
段２３は電磁弁２２を閉じ、第１圧力室２０ｃを
大気に解放する。したがつて制御弁２０の開度は
最小開度まで絞り込まれ、排気タービン１５に流
入する排気流速が高められ、これに伴つて排気タ
ービン１５の回転数が上昇し、吸気コンプレツサ
４も高回転して過給圧を上昇させる。
なお、車速が上昇すると、車輪を駆動するのに
必要なトルクが相対的に小さくなり、機関が高出
力を発生しても、動力伝達系に過大な駆動トルク
（トルク差）が作用することはない。
ところで、低車速時に制御弁２０の開度を所定
の開度に保持して、ある程度は排気流速を高めて
排気タービン１５を回転させているので、低車速
から急加速を行つても、応答よくタービン回転が
上昇し、良好な加速応答性を維持することができ
る。
第４図に制御手段２３をマイクロコンピユータ
で構成したときの、上記制御動作のフローチヤー
トを示す。
電磁弁２４を制御しての通常の過給圧の制御
は、機関回転数、吸入空気量、過給圧を読み込
み、運転状態に応じての目標過給圧Poをメモリ
から読み出し、検出した実際の過給圧Ｐを目標過
給圧Poと比較し、目標よりも低ければ電磁弁２
４を介して大気導入割合を高めて、制御弁２０の
開度を減少する。逆に目標よりも高ければ、電磁
弁２４の大気導入割合を低くして、制御弁２０の
開度を増大する。このようにして、過給圧を目標
値に正確に一致させるように、フイードバツク制
御する。
また、車速と変速機のギヤレンジの読み込みを
行い、車速Ｖを設定値Voと比較し、また停車中
かどうかを判断し、さらにはギヤレンジが走行レ
ンジかどうかを判断し、停車中かあるいは走行レ
ンジにおいて車速が設定値以下のときは電磁弁２
２を開いて吸入負圧を導入し、制御弁２０を強制
的に所定開度だけ開く。
これに対して車速が設定値以上のときは、電磁
弁２２を大気解放して、他方の電磁弁２４に基づ
く過給圧制御を維持する。
さらに機関冷間時、例えば機関冷却水温が20℃
以下のとき（アイドリング回転が所定回転数以
下）制御弁を所定開度開くようにしてもよい。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、アイドリング運
転での停車状態または低車速時であつて変速機が
走行レンジにある状態で、制御弁の開度を所定の
開度まで強制的に開くので、排気タービンに流入
する排気速度を低下でき、停車時に変速機のギヤ
レンジを中立レンジから走行レンジに急激に切換
えたときや、低速走行から急加速するようなとき
でも、予め機関の出力を抑制しているために、変
速機のギヤや車両の動力伝達系に過大な駆動トル
クが伝達されることがなく、動力伝達系の耐久性
を向上させられる。
また設定車速以下では排気タービンの回転数を
低くできるため、ターボチヤージヤの回転軸の摩
耗や焼付などを防止して耐久性を改善すると共
に、停車時の空吹かしによる機関無負荷時の回転
数の過上昇が回避でき、機関の動弁系やピストン
などの保護、あるいは騒音の低減が図れるという
効果もある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の構成図、第２図は実施例の概
略構成図、第３図は同じく要部の断面図、第４図
は制御動作を表すフローチヤートである。 １…機関本体、２…吸気通路、３…ターボチヤ
ージヤ、４…吸気コンプレツサ、６…エアフロメ
ータ、８…吸気絞弁、１０…燃焼室、１２…排気
通路、１５…排気タービン、１５Ａ…入口部、１
６…バイパス通路、１７…バイパス弁、２０…制
御弁、２０ａ…ダイヤフラム装置、２２，２４…
電磁弁、２３…制御手段、２５…回転数センサ、
２６…過給圧センサ、２７…車速検出器、２８…
走行レンジ検出器、３０…変速器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 機関の排気エネルギにより駆動され吸気を過
    給するターボチヤージヤを備えた内燃機関を搭載
    した車両において、ターボチヤージヤの排気ター
    ビンの入口部に設けられタービン流入排気の流速
    を制御する制御弁と、この制御弁の開度を制御量
    に応じて連続的に増減する第１の電磁弁と、実際
    の過給圧を検出するセンサと、この実過給圧が所
    定の過給圧と一致するように前記第１の電磁弁に
    対する制御量をフイードバツク制御するフイード
    バツク制御手段と、前記第１の電磁弁とは別個に
    前記制御弁を所定の開度まで強制的に開く第２の
    電磁弁と、アイドリング運転での停車状態または
    低車速時であつて変速機が走行レンジにある状態
    を検出する手段と、これらいずれかの状態を検出
    したときに前記第２の電磁弁を駆動する手段とを
    備えることを特徴とするターボチヤージヤの過給
    圧制御装置。
JP59277971A 1984-12-27 1984-12-27 タ−ボチャ−ジャの過給圧制御装置 Granted JPS61155624A (ja)

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JPS61155624A JPS61155624A (ja) 1986-07-15
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