JPH05508461A - ターボチャージャ装置の調整方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ターボチャージャ装置の調整方法及び装置本発明は、第１ターボユニツト及び第 ２ターボユニツトを有するタイプのターボチャージャ装置の調整方法に関する。

また、本発明は、そのような調整を実施するための装置に関する。

最近の機関の要求は、低燃費、低排気エミッシヨン、軽量化、利用スペース低減 、長寿命化、及び出力集中化に関して増大している。

これを達成する１つの道は、大型吸引式の機関の代わりに、低ストローク容量の スーパーチャージャ付き機関を用いることである。

他の燃料、好ましくは機関標準アルコールのメタノール（１００／８５が燃料中 のメタノールの割合を示すようなＭｌｏｏ又はＭ２Ｓ）を用いることにより、高 効率化のために機関の圧縮比を増加させるためにこれらの燃料の高オクタン価の 特性を利用することができる。また、スーパーチャージャ付き機関においては、 過給圧は、自由な燃焼（ノッキング）を起こすことなく増大され得る。高トルク を得るために低回転速度での過給量の増大並びに応答の向上の可能性が特に興味 深い、燃料としてガソリンが用いられるとき、ノッキングの危険のため、伝統的 な機関においては、通常それは不可能である。

並列機関、例えば、好ましくはメタノール（Ｍ　１００又はＭ２Ｓ）−が積み込 まれるような燃焼タイプの並列機関（他のシリンダ構造も可能である）は、良好 に作動する過給状態と優れた燃費及び低排気エミッシヨンとを結合するような斬 新な可能性を提供する。

直列配置されたターボ・スーパーチャージャ装置にあっては、広範な回転速度に おける最適な効率状態を得ることが可能である。低回転速度で効率的であるよう に構成された小型のターボユニットは、機関の最高出力段階のレベルまでの高回 転速度に本来的に適合されるような大型のユニットと結合され得る。

メタノール燃料の使用並びに更に効率的な過給により、ガス混合物及びシリンダ は、より低いレベルに加熱され、窒素酸化物の混合物（Ｎｏ、混合物）の形成は 、減少される。

電子制御過給により、メタノール燃料及び純正ガソリンの作動状態（低オクタン 価による低過給圧）に関する過給圧レベルを際立たせることができる。もし燃費 センサが用いられるならば、中間の燃料混合物（品質／オクタン価）の記録及び 利用を行うことができ、過給圧レベルは、各個の可能な燃料品質まで調整され得 る。

トルクに関連する所定値に接近するような過給制御によると、メタノール燃料の 使用及びターボ・スーパーチャージャ過給の使用は、回転速度の実際的な全範囲 にわたって高いトルクを提供するために結合する。このように、性能的特徴が得 られ、これにより大型の吸排気機関が、上述したように、同出力のスーパーチャ ージャ付き機関によって置き換えられ得る。得られる利点は、所定の負荷出力の ための特定の高負荷の下で、必然的に減少したボンピング損失と摩擦損失を有し て機関が作動する、ということである。結果は、（メタノール燃料のオクタン価 のために基本的過給が低残留し得るので、小型機関に対応する）改善された比燃 費及び絶対的低消費である。

トルク制御規則（回転数の関数としての所定値）並びに特別設計の調整バルブに より、小型ターボユニットから大型のものへの移行は、過給圧及びトルクにおけ る下降を伴うことなく為され得る。

並列機関は、極めてコンパクトな形式の排気及び空気ダクトを有する工の小型及 び１の大型のターボユニットを取り付けることにより、逐次的なスーパーチャー ジャ過給を組み込む、斬新な都合の良い可能性を提供する。

本発明は、ターボチャージャ（過給）装置の調整方法及び装置を有し、請求項１ 及び２の特徴的な分節に記載の特徴によって特徴づけられる。

本発明は、好適実施例及び添付図面を参照して以下詳細に説明されよう。

図１は、逐次作動するターボユニットの構造設計を図解的に示し、図２は、本発 明の調整システムのブロックダイアグラムであり、図３は、２つのターボユニッ トの制御原理を示す。

図１は、本発明に係るターボ過給構造を示す、それは、第１ターボユニツト１及 び第２ターボユニツト２を有し、後者は、前者より大きい。しかしながら、寸法 差は、必然的ではない、ユニットのエアインテーク側には、本実施例では非復帰 バルブであるが、電気的に制御され得る第１ｔｉｉ整バルブ３が設けられる。エ キゾースト側には、第２の制御自在の調整バルブ４が設けられる。

第１ウエイストゲートバルブ５が、第１ターボユニツト１に設け　′られ、第２ ターボユニツトには、第２ウエイストゲートバルブ６が設けられ、その両者は、 電気的にｗｉ御自在である。

機関の導入ダクトの近傍のロータリーインテークバルブ７は、「普通」のバルブ ８の機能に応じて制御される。慣習的には、エキゾーストバルブ９は、シリンダ ヘッドに設けられる。言うまでもなく、本発明は、１個のシリンダにつき１個以 上のエキゾーストバルブと１個以上のインテークバルブを存する機関に用いられ 得る。

参照番号１０は、排気ガスの温度を測定するためのセンサを示す。

また、参照番号１工は、レボリュージョンカウンタＩｌを示し、参照番号１２は 、普通のスロットルバルブを示す。

図２は、ブロックダイアグラムの形式の、本発明のために意図さ−れた調整シス テムを示す。それは、マイクロプロセッサ、メモリーユニット、及び処理の様々 のパラメータの［１１のための入出力手段を慣習的に具える制御ユニット１３を 有する。中央ユニット１３には、入出力信号の接続部が連結される。入力信号は 、４つの異なる圧力信号ｐｉ、ｐ２．ｐ３、及びｐ４の大きさを示す０図１には 、これらの圧力をどのように明確にするから構される装置の空気側の、各ｐｉ、 ｐ２．ｐ３、及びｐ４によって示めされる位置に位置決めされる伝統的タイプの ４つの異なる圧力センサ（図示せず）により、異なる圧力が測定される（図１参 照）。

同様に、制御ユニット１３には、レボリュージョンカウンタ１１、排気温度セン サ１０、及び燃料品質の情報を提供するために燃料システム（図示せず）に位１ 決めされるインジケータ１４が連結される。インジケータ１４は、燃料混合物の メタノールの割合を示す連続的信号を送出する。

制御ユニット１３からの出力信号は、調整バルブ４、第１ウエイストゲートバル ブ５、そして第２ウエイストゲートバルブ６に送り出される。

付加的に、熱交換器が、ターボ装置の空気側のどこかに設けられ得る。

ターボ過給圧の調整は、以下に詳細に記載されよう０機関（機関は、並列機関、 ■機関、ディーゼル機関、ワンケル機関、あるいは地形式の内燃機関であり得る ）の回転速度が低いとき、第１（小型）ターボユニット１は、所定過給圧に到達 するまで作動される。これは、小型ユニットが高効率を得るために比較的低いガ ス流れを必要とするので、望ましい。第１ターボユニツト１のみを（低回転速度 で）作動させるために、第１ｔｌｉ整バルブ４は、第２ウエイストゲートバルブ ６が開位置に保持されている間、閉じ続けられねばならない、この処理は、この 技術分野の専門家に公知の形式のコンピュータプログラムによりＭ御ユニット１ ３によって統治される。

「所定方圧値から２４の実際値を引いたＪ圧力差が、調整され、且つ、同時に機 関の回転速度ｎが増加するとき、連続的な「移行」が起き、これにより、第１ユ ニツトの作動は、次第に減少し、他方、大型の第２ターボユニツト２は、「引き 継いで」、増大範囲まで作動される。

高回転速度並びに所定値と圧力ｐ４の実際値との間の大きな差を包含する極限状 態においては、小型ユニット１は、この圧力差を「補償する」と共に、ある程度 第２ユニツト２の作動に同期して作動する。

２つのターボユニット１，２が作動する形式は、図３に示された形式のダイアグ ラムによって図示され得る。百分率は、圧力の所定値／実際値の間の差と回転速 度ｎとの関数として第１ユニツト１に付与するターボ機能の（１００％の）「割 合」を示す。

本発明によれば、ターボ機能の高効率は、回転速度の極めて大きな範囲にわたっ て達成される。同様に、レスポンス（圧力増進が如何に速く等）の向上が得られ る。

燃料品質インジケータ１４により、各瞬間の実際の燃料組成に基づく過給圧の所 定値を計算することによって、ターボユニットの過給量の制御が可能になる。所 定値が一度設定されると、図３の表は、優先順位が付与されるべきユニット１又 は２の選択の案内として利用される。本発明は、メタノールを含有する燃料に関 連しての利用が特に好適である、ということが指摘されるべきである０通常公知 のセンサを用いることにより、例えばガソリン中のメタノール（あるいは、その 逆）の百分率を連続的に記録することができるようになる。

バルブ５及び６の制御のようなターボユニットの所定値の規則に関して、「ター ボチャージャ付き内燃機関の過給圧の制御装置」という名称のスエーデン国特許 第８１０１１１９−９号に引用が為されている。

第１ユニツト１の作動と第２ユニツト２の作動との間の移行に基づき、以下に付 は加える。バルブ４が開かれる前には、所望圧力で機関を作動させるに充分な出 力を機関２が有するか否かを確定するために、（バルブ６のデユーティ・サイク ルに関して）阻止が為される０次いで、ユニット２の所定値が、第１ユニツト１ を横切る実際の圧力に等しい大きさだけ減少され、同時に、バルブ４が開き始め る。これらの作動は、時間制御が為される。バルブ４の開弁中には、機関の対応 圧力が減少され、この理由のため、圧力Ｐ４の所定値は、機関の出力トルクを維 持するために減少される。このように、一方のユニット１，２から他方への連続 的移行は、（すなわち、バルブ４が開くときに）機関トルクの変更を伴うことな く達成される。

本発明の１つの可能な實施例は、いわゆるアトキンラン／ミラー処理に関連して 用いられ得る。

要約書 一ボユニット（２）を有する。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成４年／７月７２日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．第１ターボユニット（１）及び第２ターボユニット（２）を有する、内燃機 関のターボチャージャ装置の調整方法において、機関の現状の圧力レベル（ｐ１ ，ｐ２，ｐ３，ｐ４）及び機関の回転速度（ｎ）に応じて制御ユニット（１３） により第１ターボユニット（１）及び第２ターボユニット（２）の間の連続的変 移を調整することを特徴とする調整方法。
2. ２．ターボチャージャ装置の調整は、機関燃料の組成（１４）の情報によって影 響されることを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
3. ３．機関燃料の組成（１４）、排気ガスの湿度（Ｔ）、及び機関の回転速度（ｎ ）を検出する手段が連結される中央ユニット（１３）と、該中央ユニット（１３ ）によって制御され且つ第１ターボユニット及び第２ターボユニットの各々の近 傍に配設されるバルブ（４，１５，６）、とを有することを特徴とする請求項１ 又は２に記載の調整装置。