JPH0523786Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、可動ノズルベーンを設けたターボ過
給機の前記ノズルベーンを制御する装置に関し、
更に詳細には、前記過給機を装備した車両におい
て、加速に入る直前のブースト圧を低下させない
ように前記ノズルベーンを制御する装置に関する
ものである。

〔従来技術〕 従来、過給機のタービンハウジング内に可動ノ
ズルベーンを設け、エンジンの低回転時にはこの
ノズルベーンの開度を絞り、排気ガスの吐出速度
を高めることにより、タービンホイールの回転を
上げることにより、エンジンの低速回転時のトル
クを向上させ、又、エンジンの高速回転時には、
その回転数に応じて前記ノズルベーンを開いて、
排気ガスの吐出速度を低下させて、タービンホイ
ールの回転が上昇しすぎないようにし、更に、エ
ンジンの低負荷領域ではエンジンのバツクプレツ
シヤを下げてポンピングロスを少なくさせる為ノ
ズルベーン開度を開く過給機がある（以下、この
ように構成されたタービンを「VGタービン」と
いう）。

このVGタービン搭載の車両は、走行中、ギヤ
チエンジのときにはエンジンの回転及び負荷が一
時的に下がるために、前記ノズルベーンの開口面
積が大きく開くので、タービンの回転数が低下
し、それに伴いブースト圧も低下することとな
り、ギヤチエンジが終了し加速に移行したとき
に、即座に十分なエンジン出力が出ずに、徐々に
しか加速性能を発揮できないという欠点がある。

したがつて、VGタービン搭載の車両は、ギヤ
チエンジ時の加速フイーリングが悪いだけでな
く、実際に加速遅れを生じ改善が求められてい
た。

以上の欠点を改善する提案として、例えば、実
開昭59−19928号の考案がある。この考案は、流
体圧によつてノズルベーンの開度を制御するアク
チユエータを、エンジン回転センサ及びエンジン
負荷センサの信号によつて、加速に入ることをキ
ヤツチしてタービンノズル面積を絞ることによ
り、前記欠点を改善するものである。しかしなが
ら、この考案は、具体的には、直列的に配置され
た同一シリンダ内の２個のピストンにそれぞれ流
体圧を作用させて二段階に作動するアクチユエー
タを用い、３段階に分けたエンジンの回転数のそ
れぞれに応じたタービンノズル面積とするように
構成しているものである。したがつて、この考案
は制御が粗く、なお改善する必要がある。

また、別の考案として実開昭62−29445号公報
に提案されている排気ガスターボ過給型エンジン
の制御装置がある。

この公報に記載されているようなターボ過給型
エンジンでは、ブースト圧を高めるために、ノズ
ルベーン開度を絞り込み、排気ガスの流速を速く
するように制御するのであるが、前記したように
ポンピングロスを減少させるために、エンジンの
バツクプレツシヤを考慮する必要があるので、ノ
ズルベーン開度の絞り込み量をある程度に制限せ
ざるを得ないのが実情である。

従つて、エンジン出力は、ノズルベーン開度の
制御範囲に拘束されることとなり、特に追い越し
加速をする場合のように迅速な加速が要求される
場合には、ノズルベーン開度の制御限界によつ
て、エンジン出力の上昇が鈍るようになり、充分
な加速力が得難いという問題があつた。

〔考案の目的〕

本考案は以上の問題点に鑑みて、VGタービン
のノズルベーン開度を、エンジンの回転数に対し
て連続的に制御すると共に、発進時加速と定常走
行時加速の何れの走行状態にも適合させることが
でき、しかも、ノズルベーンの開度調整範囲内
で、排気ガスの流路面積を最大限に絞り込んだ場
合であつても、ノズルベーン開度の制御限界を越
えて、更にその状態よりも高いエンジン出力を発
生させることができる過給機の制御装置を提供す
ることを目的とするものである。

〔考案の構成〕

前記目的を達成するための本考案の過給機の制
御装置は、ターボ過給機の可動ノズルベーン開閉
用アクチユエータと、この過給機を搭載した車両
の速度を検出する速度センサと、クラツチセンサ
と、ギヤ段センサと、ブースト圧センサと、前記
各センサからの信号に基づき、前記車両の速度が
ゼロでクラツチが断たれ、発進用ギヤ段であるこ
とが検知されたとき前記ノズルベーン開度を所定
値とし、前記車両が速度を有しギヤ段が加速段で
クラツチが断たれたことが検知されたとき、前記
ベーン開度を絞り、その後ブースト圧の低下が検
出され、この時の前記ノズルベーン開度が制御限
界に達していない場合にはノズルベーン開度を更
に絞るように前記アクチユエータを制御し、この
時の前記ノズルベーン開度が制御限界に達してい
る場合にはエンジンへの燃料供給量を増加させる
制御装置とを有してなる構成である。

〔実施例〕

本実施例は、従来使用されているVGタービン
を使用して実施しているので、まず、第３図及び
第４図によつて、このVGタービンの構造の要部
の説明をする。

第３図は、過給機の要部を示す断面図であり、
第４図は、第３図の−線断面図である。

この過給機のタービンホイール１は、タービン
ハウジング２のノズル部３に設けられたノズルベ
ーン４を、タービンハウジング２の外部に設けら
れた駆動装置５によつて回転させることにより、
前記ノズル部３からタービンホイール１に流出す
る排気ガスの流速を変更できるように構成されて
いる。

この駆動装置５の構成について説明する。ケー
シング５ａ内には、図示されていないアクチユエ
ータの操作を前記ノズルベーン４に伝える装置が
収納されている。

即ち、この装置は、前記アクチユエータによつ
て駆動される駆動レバー６の回転を、ノズルベー
ン４に固着され、且つ、タービンハウジング２の
肉厚部２ａを貫通した回転軸７に伝えるように構
成されているものである。

この回転軸７には、制御レバー８が固着されて
おり、その制御レバー８の自由端８ａは、制御リ
ング９の内周に設けられた凹部９ａに係合されて
いる。制御リング９を回転させるレバー１０は、
その自由端が制御リング９の外周に設けられた凹
部９ｂに係合されており、もう一方の端部は、ケ
ーシング５ａを貫通して設けられた回転軸１１に
固着されている。この回転軸１１の他の端部に、
駆動レバー６が固着されている。

今、第４図によつて、ノズルベーン４の動作を
説明すると、駆動レバー６を時計の回転方向に回
転させると、レバー１０によつて制御リング９が
時計と反対の回転方向に回転し、制御レバー８に
よつて回転軸７が反時計方向に回転しノズルベー
ン４が開かれる。

さて、前記説明のVGタービンを制御するため
の本実施例の構成は、第１図に示すものである。

タービンハウジング２の吸入口１３は、エンジ
ン本体１４に取り付けられた排気マニホルド１５
に接続されている。前記駆動レバー６は、ステツ
プモータから成るアクチユエータ１６の駆動レバ
ー１７とリンク１８によつて連結されている。

アクチユエータ１６を制御するための制御装置
１９には、クラツチの接続状況を検出するクラツ
チセンサー２０、変速機２１のギヤ接続状況を検
出する図示されていないミツシヨンセンサー、過
給機のコンプレツサ（VGタービンと重なつてお
り図示されていない）の吐出側に設けられた図示
されていないブースト圧センサ及びエンジン本体
１４に取り付けられた図示されていない回転セン
サからの検出信号が入力されるように構成されて
いる。

この制御装置１９は、クラツチが断たれている
ときのみ、即ち、エンジン本体１４に負荷が掛つ
ていない状態のときのみ強制的にノズルベーン４
を絞るように構成されている。したがつて、エン
ジン本体１４に負荷が掛つているときにはオーバ
ーブーストは発生する危険がない。又、制御装置
１９は、電子ガバナ２２を前記回転センサによつ
て制御するように構成した。

次に、本実施例の制御装置の動作を第２図に示
すフローチヤートによつて説明する。

本実施例の制御は、(1)第２図の左側に図示され
ている発進モード制御、即ち、車両が停止状態か
ら発進するときに作動する制御と、(2)第２図の右
側に図示されている走行モード制御、例えば、追
い越し等の走行中の加速を行う際に作動する制御
との二つの流れがある。

次に、本実施例の制御装置の動作を説明する。
なお、図中〜は、フローチヤートの各ステツ
プを表す。

なお、本実施例の制御装置は、比較演算を行う
際の各センサからのデータの読込みは、各演算の
直前に読込まれるように、予めプログラムされて
いるが、第２図では、図を簡略化するために記載
を省略し、又、以下の説明でも、このデータ読込
み動作の記載を省略した。

なお、図において、ギヤ段数をローギヤから順
にG1，G2、等で表しトツプ段をGnで表す。又、
αはノズルベーンの開度、θはアクセル開度、Ｖ
はスピード、サフイツクス「₀」は前記各値の設
定値であることを、又、サフイツクス「₁」はあ
る時刻、サフイツクス「₂」は前記「₁」から予め
設定された時間経過後の時刻を、それぞれ表す。

プログラムがスタートすると、 ステツプで回転センサとミツシヨンセンサと
の検出信号から車両が走行中であるか否かを判別
する。この場合、例えば、速度計からの信号によ
つて、確認するように構成することもできる。こ
のステツプで、否定結果を得るとステツプ、
即ち、前記発進モード制御に移行し、肯定結果が
得られるとステツプ、即ち走行モード制御に移
行する。

＜発進モード＞ ステツプにおいて、クラツチがオフされてい
るか否かが判別され、肯定結果を得るとステツプ
に進み使用されるギヤ段が発進時に使用される
G1又はG2であるか否かが判別され、肯定結果が
得られると、ステツプでアクセル開度θが設定
値θ₀以下であることが判別される。肯定結果が得
られるとステツプに進み、クラツチが接続され
発進するときに充分な過給圧を得るためにノズル
ベーン開度を設定値α₀に絞るように制御装置は動
作する。

又、前記ステツプでギヤ段がG3以上であり、
否定結果が得られるとステツプに戻り再度クラ
ツチがオフ状態か否かが判別され、又、ステツプ
において、アクセル開度が設定値θ₀より大きい
ことが判別されたときはプログラムはステツプ
に戻る。

前記ステツプにおいてノズルベーン開度が所
定の値に制御された後は、ステツプにおいてク
ラツチがオフされているか否かが判別され、クラ
ツチが未だオンされず肯定結果が得られとステツ
プに戻り、又、クラツチがオンされており車両
が発進していると否定結果が得られプログラムは
ステツプに戻り、車両が走行状態にあるか否か
が判別される。

＜走行モード＞ ステツプにおいて、車両が走行しており肯定
結果が得られると、ステツプに進んで、プログ
ラムに予め設定された時間間隔の間の速度変化
（V₂−V₁）が演算され、その値が予め設定された
値、V₀以上であるか否かが判別され、車両は定
速走行中であるか、又は、減速走行中であり否定
結果が得られるとステツプに戻り継続して走行
しているか否かが判別される。

前記ステツプにおいて、車両が加速状態にあ
り肯定結果が得られるとステツプに進み、ギヤ
段が高速走行段、即ち、Gn又はGn_-1であるか否
かが判別され、肯定結果が得られるとステツプ
に戻る。又、使用ギヤ段が低いギヤ段であり否定
結果が得られるとステツプに進みクラツチがオ
フされているか否かが判別され、オフされており
肯定結果が得られると、ステツプに進みノズル
ベーン開度を予め定めた刻みだけ絞りステツプ
に進む。又、クラツチがオンされており否定結果
が得られるとプログラムはステツプに戻る。

ステツプでノズルベーン開度を絞つて、ブー
スト圧を高めると、暫く時間が経過した後に、ス
テツプで、ブースト圧センサによつてブースト
圧を検出する。

この時に検出されたブースト圧が、ステツプ
でノズルベーン開度を絞つたことによつて得られ
たブースト圧よりも低下しており、肯定結果が得
られた場合には、ステツプに進み、ノズルベー
ン開度が最も絞られた状態か否か、即ち、ノズル
ベーン開度の制御限界に達したか否かが判別され
る。

ノズルベーンの開度が、更に絞り込めるだけの
調整範囲を残している場合には、否定結果が得ら
れ、ステツプに戻つて、ノズルベーン開度を絞
り込む。

一方、ステツプでノズルベーン開度の調整
が、制御限界に達していると判定されると、肯定
結果が得られ、制御装置はエンジンの燃料供給量
を増加することによつて、ノズルベーン開度の制
御限界を越えて、より高いエンジン出力を発生さ
せるように制御した後、ステツプに進む。

又前記ステツプで過給圧が低下しておらず否
定結果が得られたときもステツプに進み、クラ
ツチがオフされているか否かが判別され、クラツ
チがオンされており否定結果が得られるとプログ
ラムはステツプから再び実行される。

又、未だ加速状態に入らずオフされたままであ
り肯定結果が得られるとプログラムはステツプ
に戻り、過給圧が低下しないように過給圧の状態
を判別する動作が繰り返される。

したがつて、本実施例の制御は、ギヤ段が
Gn₁、Gn_-1にシフトアツプされていない状態でギ
ヤチエンジするとき、即ちクラツチが断たれたと
きにノズルベーンを絞る構成としているので、過
給圧が高くなりすぎる危険がなく、しかもクラツ
チオフによるエンジン負荷の減少による過給圧の
低下を防止できるので加速に移行したときに即座
に十分なエンジン出力を得ることができ切れ目の
ない加速を行うことができる。

以上のように、制御することにより、本実施例
の制御装置は、車両が停車しているときも、又、
走行中も、常時、加速体制に備えており、加速体
制に入ると、直ちにノズルベーンを最適状態に制
御することができる。

〔考案の効果〕

本考案の過給機の制御装置は、ターボ過給機の
可動ノズルベーン開閉用アクチユエータと、この
過給機を搭載した車両の速度を検出する速度セン
サと、クラツチセンサと、ギヤ段センサと、ブー
スト圧センサと、前記各センサからの信号に基づ
き、前記車両の速度がゼロでクラツチが断たれ、
発進用ギヤ段であることが検知されたとき前記ノ
ズルベーン開度を所定値とし、前記車両が速度を
有しギヤ段が加速段でクラツチが断たれたことが
検知されたとき、前記ベーン開度を絞り、その後
ブースト圧の低下が検出され、この時の前記ノズ
ルベーン開度が制御限界に達していない場合には
ノズルベーン開度を更に絞るように前記アクチユ
エータを制御し、この時の前記ノズルベーン開度
が制御限界に達している場合にはエンジンへの燃
料供給量を増加させる制御装置とを有してなるの
で、以下の効果を奏することができる。

ノズルベーンの開度調整範囲内で、排気ガスの
流路面積を最大限に絞り込んだ場合であつても、
エンジンへの燃料供給量を増加させることによつ
て、ノズルベーン開度の制御限界を越えて、更に
その状態よりも高いエンジン出力を発生させるこ
とができるので、ノズルベーンの開度調整範囲に
拘束されることなく加速性能を向上させることが
できる。

また、VGタービンのノズルベーン開度を、エ
ンジンの回転数に対して連続的に制御することが
でき、更に、発進時加速と定常走行時加速の何れ
にも適合させることができるので、車両の走行状
態に係わりなく加速性能を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例による本考案の制御装置の構
成を示す説明図、第２図は前図の制御装置の制御
を実行するフローチヤート図、第３図は従来の可
動ノズルベーンを備えた過給機の要部の縦断面
図、第４図は前記第３図の−線断面図であ
る。 １……タービンホイール、２……ブースト圧セ
ンサを備えた過給機のタービンハウジング、４…
…可動ノズルベーン、６……駆動レバー、１４…
…回転センサを備えたエンジン本体、１６……ア
クチユエータ、１７……駆動レバー、１８……リ
ンク、１９……制御装置、２０……クラツチセン
サ、２１……ギヤ段センサを装備したトランスミ
ツシヨン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ターボ過給機の可動ノズルベーン開閉用アクチ
   ユエータと、この過給機を搭載した車両の速度を
   検出する速度センサと、クラツチセンサと、ギヤ
   段センサと、ブースト圧センサと、前記各センサ
   からの信号に基づき、前記車両の速度がゼロでク
   ラツチが断たれ、発進用ギヤ段であることが検知
   されたとき前記ノズルベーン開度を所定値とし、
   前記車両が速度を有しギヤ段が加速段でクラツチ
   が断たれたことが検知されたとき、前記ベーン開
   度を絞り、その後ブースト圧の低下が検出され、
   この時の前記ノズルベーン開度が制御限界に達し
   ていない場合にはノズルベーン開度を更に絞るよ
   うに前記アクチユエータを制御し、この時の前記
   ノズルベーン開度が制御限界に達している場合に
   はエンジンへの燃料供給量を増加させる制御装置
   とを有してなる過給機の制御装置。