JPH0689674B2

JPH0689674B2 - 排気タ−ボ過給装置

Info

Publication number: JPH0689674B2
Application number: JP60213133A
Authority: JP
Inventors: 正美中尾; 郁夫松田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-09-25
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1994-11-09
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: JPS6270624A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は自動車用のエンジンに装備される排気ターボ過
給装置、特に排気通路が複数設けられ、これらの通路の
うちの少なくとも１つが開閉可能とされた排気ターボ過
給装置に関する。

（従来技術）排気ターボ過給装置は、エンジンから排出される排気ガ
スのエネルギーを利用して吸気を過給することにより、
吸気充填効率ないしエンジン出力を向上させるものであ
るが、この種の排気ターボ過給装置には、自動車用エン
ジンのように常用運転領域が広いエンジンに適用された
場合に、上記のようなエンジン出力の向上効果が限られ
た領域内でしか得られないという欠点がある。つまり、
排気ガス量の多いエンジンの高回転高出力領域で所要の
過給圧が得られるように排気通路やタービンノズルの寸
法、形状等を設定すると、排気ガス量の少ない低回転低
出力領域でタービンに供給される排気ガスの流速が遅く
なって所要の過給圧が得られず、また低回転低出力領域
で排気ガスの流速を高めて所要の過給圧が得られるよう
に排気通路の通路断面積やタービンノズルの開口面積を
小さくすれば、排気ガス量の多い高回転高出力領域で排
圧が著しく上昇してエンジン出力が却って低下するので
ある。

排気ターボ過給装置における上記のような欠点に対処す
るものとして、例えば実公昭60−1230号公報に開示され
ているように、タービンに排気ガスを供給する排気通路
を複数の独立した通路に分割すると共に、その一部の通
路に該通路を開閉する開閉弁を設けたものがある。これ
によれば、排気ガス量の少ないエンジンの運転領域では
開閉弁を閉じて一部の通路のみからタービンに排気ガス
を供給することにより、該排気ガスの流速を高めて所要
の過給効果を確保し、また排気ガス量の多い運転領域で
は開閉弁を開いて全ての通路から排気ガスをタービンに
供給することにより、排圧の上昇によるエンジン出力の
低下を防止することができる。

然してこのような排気ターボ過給装置においては、上記
公報に示された過給装置でも採用されているように、開
閉弁が閉状態にある時に排圧によって開方向に誤動作し
ないようにするため、該開閉弁に排圧が閉方向に作用す
るように構成される場合がある。しかし、このような構
成によると、当該自動車を急加速させるためにエンジン
の動力伝達系に備えられたクラッチを解放して変速機を
シフトダウンし、これに伴ってエンジンの運転領域が上
記開閉弁を開作動させる高回転高出力側の領域に移行し
た時に、該開閉弁の開作動が困難になるという問題が生
じる。つまり、このようなシフトダウンによる急加速時
には、クラッチを解放した状態でアクセルペダルが踏み
込まれるためエンジン回転数が急速に上昇し、或はシフ
トダウン操作後においてクラッチを接続した時にエンジ
ン回転数が急速に上昇するため、開閉弁の開作動に先立
って該開閉弁に作用する排圧が急上昇することになり、
その結果、該開閉弁の開作動が困難となるのである。そ
して、このように高回転高出力側の領域に移行したのに
開閉弁が開作動しないと、排圧が更に上昇してエンジン
の失火やノッキング等の不具合を招くことになる。これ
に対しては、開閉弁を作動させるアクチュエータの駆動
力を高めれば良いが、この場合、該アクチュエータが大
型化してコストが高く付く等の弊害が生じる。

（発明の目的）本発明は複数の排気通路の少なくとも１つに排圧に抗し
て開作動する開閉弁が備えられた排気ターボ過給装置に
おける上記のような問題に対処するもので、自動車を急
加速させるべく変速機をシフトダウンさせた場合におけ
るエンジン回転数ないし排圧の急上昇に対して、アクチ
ュエータの大型化等を要することなく、上記開閉弁を確
実に開作動させるようにする。これにより、エンジンの
運転領域が高回転高出力領域に入った時に開閉弁が開か
ないことによる排圧の異常上昇や、これに伴うエンジン
の不具合を防止することを目的とする。

（発明の構成）本発明に係る排気ターボ過給装置は上記目的達成のため
次のように構成したことを特徴とする。

即ち、複数の排気通路の少なくとも１つに排圧に抗して
開作動する開閉弁を備え、且つ該開閉弁をエンジンの運
転領域の高回転高出力側で開作動させ、低回転低出力側
で閉作動させるようにした排気ターボ過給装置におい
て、エンジンの出力を当該自動車の駆動車輪に伝達する
動力伝達系に備えられたクラッチ手段の解放状態を検出
するクラッチ解放検出手段と、該検出手段がクラッチ手
段の解放状態を検出した時に、エンジンの運転領域が上
記低回転低出力側の領域にあっても上記開閉弁を所定期
間の間、開作動させる補正手段とを備える。

このような構成によれば、エンジンの低回転低出力領域
において自動車を急加速させるべくクラッチ手段を解放
して変速機のシフトダウン操作を行おうとした時に、ク
ラッチ手段を解放した時点で上記開閉弁が開作動される
ことになる。従って、その後、変速機のシフトダウン操
作ないし該操作後のクラッチ手段の接続操作に伴ってエ
ンジン回転数が急上昇し、これに伴って排圧が急上昇し
ても、開閉弁は既に開いており或は少なくとも開作動が
開始されているから、この急加速のための操作によって
エンジンの運転領域が高回転高出力領域に入った時に
は、該開閉弁が確実に開いた状態となる。

ところで、上記のようにクラッチ手段を解放した時点で
開閉弁を開作動させると、変速機のシフトダウン時だけ
でなく、シフトアップ時にも開閉弁が開くことになる。
しかし、通常の加速に伴うシフトアップ操作はエンジン
回転数がある程度以上高くなった時点、即ち高回転高出
力領域に入ってから行われるので、クラッチ手段の解放
操作時には開閉弁が既に開いており、従って改めて該開
閉弁を開作動させる制御を行っても特に支障を生じるこ
とがない。また、低回転低出力領域、即ち本来開閉弁が
閉じている領域でのシフトアップ操作時には、クラッチ
手段の解放に伴う開閉弁の開作動により過給効果が低下
することになるが、このような領域でシフトアップ操作
される場合は、元来エンジン出力が要求されていない場
合であり、従ってこの場合も支障を来たすことがないの
である。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、複数の排気通路の少なく
とも１つに排圧に抗して開作動する開閉弁を設けて、排
気ガス量の少ないエンジンの低回転低出力領域では該開
聞弁を閉じることにより排気ガスの流速を高めて所要の
過給効果を確保し、また排気ガス量の多い高回転高出力
領域では開閉弁を開くことにより排圧の著しい上昇を防
止するようにした排気ターボ過給装置において、アクチ
ュエータの大型化等を要することなく、変速機のシフト
ダウンによる当該自動車の急加速時にエンジン回転数な
いし排圧の急激な上昇によって上記開閉弁の開作動が困
難になるといった不具合が回避されることになる。これ
により、高回転高出力領域で開閉弁が開作動しないこと
による排圧の異常上昇や、これに伴うエンジンの不具合
が未然に防止されることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように、エンジン１にはエアクリーナ２か
ら吸入した空気を各気筒の吸気ポート３…３を経て燃焼
室に供給する吸気通路４と、該燃焼室から排気ポート５
…５に排出された排気ガスを外部に導く排気通路６とが
設けられている。そして、吸気通路４には、上流部に吸
気量を検出する流量検出器７が、下流部にスロットルバ
ルブ８及びサージタンク９が夫々設けられており、ま
た、排気通路６には、図示しないが、排気浄化装置や消
音器等が設けられている。

また、このエンジン１には、上記吸気通路４と排気通路
６とに跨って排気ターボ過給機10が備えられている。こ
の過給機10は、吸気通路４内に配置されたブロワ11と、
排気通路６内に配置されたタービン12とをタービンシャ
フト13を介して連結した構造で、タービン12が排気通路
６内を通過する排気ガスのエネルギーによって駆動され
ることにより、ブロワ11が上記エアクリーナ２から吸入
した空気を各気筒の燃焼室に加圧供給するようになって
いる。

然して、この過給機10においては、タービン12の周囲に
開口するタービンノズル14に通じる渦巻き状の排気通路
がその通路方向に沿って設けられた仕切壁15により主通
路16と副通路17とに分割されていると共に、副通路17の
入口部には該通路17を開通、遮断する開閉弁18が設けら
れている。この開閉弁18は排気通路６内の排圧を閉方向
に受けるように設けられ、従って開作動時には排圧に抗
して作動するようになっていると共に、該開閉弁18を開
閉動作させるアクチュエータ19が備えられている。この
アクチュエータ19には、上記吸気通路４におけるサージ
タンク９から逆止弁20及び制御弁21を介して導かれた負
圧導入通路22が接続されている。そして、上記制御弁21
が負圧導入通路22の上、下流部22a,22bを連通させた時
に、該アクチュエータ19の圧力室19aにサージタンク９
から負圧が導入されることによりダイヤフラム19bがス
プリング19cに抗してａ方向に変位し、これによりロッ
ド19dを介して上記開閉弁18が閉作動し、また上記制御
弁21が負圧導入通路22の上流部22aを遮断して下流部22b
を大気解放ポート21aに連通させた時に、アクチュエー
タ19の圧力室19aに大気が導入されてダイヤフラム19bが
ｂ方向に変位することにより、上記開閉弁18が開作動す
るようになっている。ここで、上記逆止弁20はサージタ
ンク９内が正圧状態となった時に、この正圧がアクチュ
エータ19に流入することを阻止するものであるが、この
ようにサージタンク９内が正圧状態となった後において
も制御弁21の大気解放ポート21aが閉じられている時
は、該逆止弁20とアクチュエータ19との間に閉じ込めら
れた負圧によって該アクチュエータ19のダイヤフラム19
bがａ方向に変位した状態に保持される。

また、この排気ターボ過給機10には、上記主通路16を排
気通路６のタービン下流部に直接連通させるバイパス通
路23が設けられていると共に、該バイパス通路23の主通
路16への開口部を開閉するバイパス弁24と、該バイパス
弁24を開閉動作させるアクチュエータ25とが備えられて
いる。このアクチュエータ25の圧力室25aには上記吸気
通路４におけるブロワ下流部から導かれた過給圧導入通
路26が接続され、過給圧が所定値を越えた時にダイヤフ
ラム25bがスプリング25cに抗してｃ方向に変位すること
により上記バイパス弁24が開作動する。これにより、主
通路16に流入した排気ガスの一部がバイパス通路23を通
って直接放出され、タービン12に供給される排気ガス量
が減少されると共に、これに伴って上記過給圧が低下す
ればバイパス弁24がｄ方向に閉作動し、その結果、過給
圧が所定値に保持されるようになっている。

そして、以上の構成に加えて、この排気ターボ過給装置
には上記制御弁21に制御信号ｅを送出して、アクチュエ
ータ19に負圧又は大気圧を導入させることにより開閉弁
18を閉作動又は開作動させる制御装置27が備えられてい
る。この制御装置27は、上記流量検出器７から出力され
る吸気量信号ｆと、エンジン１の出力を当該自動車の駆
動車輪に伝達する動力伝達系に備えられたクラッチ（図
示せず）の接続、解放状態を検出するクラッチセンサ28
から出力されるクラッチ信号ｇとを入力し、これらの信
号f,gに基いて上記制御信号ｅを出力するようになって
いる。つまり、第２図に示すように回転数と負荷とをパ
ラメータとするエンジンの運転領域に吸気量が所定値Q₀
となるラインＸを設定すると共に、エンジンの運転状態
がこのラインＸの低回転低負荷側、即ち上記吸気量信号
ｆが示す吸気量Ｑが所定値Q₀以下の時に、制御装置27か
ら制御弁21に対してアクチュエータ19に負圧を導入する
ように（開閉弁18を閉じるように）、また運転状態が上
記ラインＸの高回転高負荷側にあって吸気量Ｑが上記所
定値Q₀以上の時にはアクチュエータ19に大気圧を導入す
るように（開閉弁18を開くように）、夫々制御信号ｅが
出力されるようになっている。そして、上記クラッチ信
号ｇとしてクラッチの解放を示す信号が入力された時
に、制御装置27は、エンジン１の運転状態が上記ライン
Ｘの低回転低負荷側にあっても（吸気量Ｑが所定値Q₀以
下であっても）、所定期間の間、アクチュエータ19を介
して開閉弁18を開くように制御弁21に制御信号ｅを出力
するようになっている。

次に、制御装置27の以上のような動作を示す第３図のフ
ローチャートを用いてこの実施例の作用を説明する。

先ず、制御装置27はフローチャートのステップS₁で吸気
量信号ｆに基いて現実の吸気量Ｑを読込むと共に、ステ
ップS₂でこの吸気量Ｑが所定値Q₀以下か以上か、即ちエ
ンジン１の運転状態が第２図に示す吸気量一定ラインＸ
の低回転低負荷側か高回転高負荷側かを判定する。そし
て、吸気量Ｑが所定値Q₀以上の時はステップS₃として制
御弁21に所定の制御信号ｅを出力し、該制御弁21及びア
クチュエータ19を介して開閉弁18を開作動させる。これ
により、排気ガス量が多い高回転高負荷時に該排気ガス
が主通路16及び副通路17の両者から過給機10のタービン
12に供給されることになり、排圧の過度な上昇を生じる
ことなく所要の過給効果が得られることになる。また、
吸気量Ｑが所定値Q₀以下の場合においてクラッチが接続
されている時は、制御装置27は上記ステップS₂からステ
ップS₄,S₅を実行して開閉弁18を閉作動させるように制
御信号ｅを出力する。これにより、開閉弁18が閉じら
れ、排気ガス量が少ない低回転低負荷時に該排気ガスが
主通路16のみから流速を高められてタービン12に供給さ
れることになって、所要の過給効果が得られることにな
る。

然してエンジン１の運転領域が第２図のラインＸを越え
て低回転低負荷側から高回転高負荷側に移行する場合に
おいて開閉弁18が閉じた状態から開作動する場合、該開
閉弁18は排気通路６内の排圧に抗して開作動することに
なるが、上記運転領域の移行が急速な場合は排圧の上昇
速度も速く、しかも開閉弁18の開作動が開始されるまで
には、制御弁21の作動後、該弁21の大気解放ポート21a
からアクチュエータ19に大気圧が導入されるまでの若干
の時間遅れがあるため、開閉弁８は大きな排圧に抗して
開かなければならないことになる。特に、当該自動車を
急加速するためにエンジン１にクラッチを介して接続さ
れた変速機のシフトダウン操作を行う場合は、上記クラ
ッチが解放された状態、即ち無負荷の状態でアクセルペ
ダルが踏込まれる等のため、エンジン回転数ないし排圧
が急激に上昇することになり、そのため上記開閉弁18の
開作動が困難となる。そこで、このような場合、上記制
御装置27は、変速機のシフトダウン操作に先立つクラッ
チの解放動作が行われた時点で、フローチャートのステ
ップS₄,S₆に従って所定期間の間、開閉弁18を開作動さ
せるための制御信号ｅを出力し、シフトダウン操作に伴
うエンジン回転数ないし排圧の上昇に先立って開閉弁18
を開作動させるのである。従って、排圧が上昇した時に
は開閉弁18は既に開いた状態あり、或は少なくともアク
チュエータ19に大気圧が導入されて該開閉弁18の開作動
が既に開始された状態にあり、これにより、このような
急加速のためのシフトダウン時においても開閉弁18が確
実に開作動することになり、高回転高負荷領域で該開閉
弁18が開かないことによる排圧の異常上昇等の不具合が
回避されることになる。

尚、上記のようにクラッチが解放された時に開閉弁18を
開くようにすると、変速機のシフトダウン時だけでな
く、シフトアップ時にも該開閉弁18が開かれることにな
るが、通常の加速に伴うシフトアップ操作は高回転高負
荷領域で行われるのが通例で、開閉弁18は元々開いてお
り、また加速を伴わないシフトアップはエンジン出力が
必要とされない状態で行われるから開閉弁18が開いて過
給効果が低下しても差し支えがない。つまり、クラッチ
解放時に開閉弁18を開作動させることによって、変速機
のシフトアップ時に悪影響を及ぼすことはなく、シフト
ダウン時におけるエンジン回転数ないし排圧の急上昇に
抗して開閉弁18を確実に開作動させることができるよう
になるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明排気ターボ過給装置の実施例を示すもの
で、第１図は制御システム図、第２図は制御領域を示す
マップ、第３図は制御内容を示すフローチャート図であ
る。 10……過給機、12……タービン、14……タービンノズ
ル、16,17……排気通路（16……主通路、17……副通
路）、18……開閉弁、27……補正手段（制御装置）、28
……クラッチ解放検出手段（クラッチセンサ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の排気通路の少なくとも１つに排圧に
抗して開作動する開閉弁を備えると共に、該開閉弁をエ
ンジンの運転領域の高回転高出力側で開作動させ且つ低
回転低出力側で閉作動させるようにした排気ターボ過給
装置であって、エンジンの出力を駆動車輪に伝達する動
力伝達系に設けられたクラッチ手段の解放状態を検出す
るクラッチ解放検出手段と、該検出手段がクラッチ手段
の解放状態を検出した時に、上記低回転低出力側の運転
領域にあっても上記開閉弁を所定期間の間、開作動させ
る補正手段とを備えたことを特徴とする排気ターボ過給
装置。