JPH078553U - 可変ノズル式ターボチャージャ付内燃機関の排気還流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】可変ノズル式ターボチャージャ付内燃機関にお
ける排気還流制御システムの構造並びに制御の簡略化を
図ることを目的とする。 【構成】排気還流ポイントであるか否かを判定し（ステ
ップ１）、排気還流ポイントであれば、タービンノズル
開度を通常運転時よりも小さく絞るべく可動式ノズルベ
ーンの駆動用アクチュエータを制御する（ステップ
２）。排気還流ポイントでなければ、タービンノズル開
度を通常制御するように可動式ノズルベーンの駆動用ア
クチュエータを制御する（ステップ３）。このように、
排気還流が必要な所定の運転状態でタービンノズル開度
を通常運転時よりも小さく絞り制御することにより、吸
気通路内圧力と排気通路内圧力が逆転し、吸気通路内圧
力が排気通路内圧力よりも低くなって、排気還流が可能
となるようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、可変ノズル式ターボチャージャ付内燃機関の排気還流制御装置に関 し、特に、排気還流制御システムの構造並びに制御の簡略化を図る技術に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関における排気浄化方法の一つである窒素酸化物（ＮＯ_X ）を低減する 方法として、排気の一部を吸気中に還流する、所謂排気還流（ＥＧＲ）が知られ ている。 そして、従来、ターボチャージャ付内燃機関の排気還流制御装置において、エ ンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて排気還流通路に介装した排気還流制御 弁を制御する技術が知られている（実開平２−４６０５７号公報，実開平２−４ ３４４７号公報及び実開平２−４３４５０号公報参照）。

【０００３】 尚、ターボチャージャ付内燃機関において、タービン容量を可変化して吸入空 気量を制御し、エンジンの出力向上，低燃費化及び機動性向上等を図るために、 排気タービンのタービンノズル開度を可変する機構を設けたものが知られている （実開昭６３−１５４７３２号公報参照）。 ところで、ターボチャージャ付内燃機関にあっては、ターボチャージャのコン プレッサで圧縮後の吸気圧力は、排気圧力より高いため、この時には吸気が排気 側に逆流する事態を生じ、排気還流を行うことができない。

【０００４】 従って、例えば、図６に示すように、通常、排気通路内圧力が吸気通路内圧力 よりも高いＡの領域では排気還流が可能であるが、、排気通路内圧力が吸気通路 内圧力よりも低いＢの領域では排気還流が不可能であり、排気還流領域が制限さ れるという問題点があった。 このため、従来では、例えば特開平４−４７１５７号公報に開示されているよ うに、吸気管にバイパス管と切換弁とを設け、そのバイパス管にベンチュリを設 け、そのベンチュリの部位に排気還流管を開口して、吸気の静圧を下げて排気還 流ガスを吸引するようにしたターボチャージャ付内燃機関の排気還流制御装置が 提案されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、かかる従来の装置にあっては、高負荷運転時等の排気還流を行わない 時に、ベンチュリが絞り損失となるため、これを避けるため、上述したようにバ イパス通路と切換弁とを設けるようにしており、構造の複雑化を来たし、装置自 体の重量増加という問題を生じる。

【０００６】 尚、本出願人は、実願平４−２１８７号にて、吸気管に絞りを設けて、従来の 課題に対処した技術を提案しているが、吸気管に絞りがあるため絞り損失は避け られない。 又、本出願人は、実願平４−６５１４８号にて、高負荷運転時等の排気還流を 行わない時に、吸気絞り機構をアクチュエータで開くようにして、上記の絞り損 失の発生を防止するようにした技術を提案しているが、構成部品点数の増加等構 造の複雑化を来すと共に制御構造が複雑化する。

【０００７】 本考案は上記に鑑みてなされたものであり、排気タービンのタービンノズル開 度を可変する可変ノズル機構を利用して、排気還流制御システムの構造並びに制 御の簡略化を図ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、排気タービンのタービンノズル開度を可変する可変ノズル機構を有 するターボチャージャを備え、前記排気タービン入口部の排気通路を排気還流通 路を介して吸気通路に連通接続し、該排気還流通路に排気還流制御弁を介装して なる可変ノズル式ターボチャージャ付内燃機関の排気還流制御装置において、エ ンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、該手段から出力され る検出信号に基づいて排気還流ポイントとなる所定の運転状態で前記タービンノ ズル開度を通常運転時よりも小さく絞るべく前記可変ノズル機構を制御する制御 手段と、を設けた。

【０００９】

【作用】

かかる構成において、排気還流が必要な所定の運転状態でタービンノズル開度 を通常運転時よりも小さく絞り制御すると、吸気通路内圧力と排気通路内圧力が 逆転し、吸気通路内圧力が排気通路内圧力よりも低くなって、排気還流が可能と なり、従来、吸気通路に介装していた必須不可欠の絞り弁等を廃止でき、ターボ チャージャ付内燃機関の排気還流制御のシステムの構造並びに制御の簡略化を図 れる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳述する。 図１において、エンジン１には排気マニホールド２が取り付けられ、該排気マ ニホールド２に連結された排気管３にはターボチャージャ４の排気タービン５が 介装されている。又、エンジン１には吸気コレクタ６が取り付けられ、該吸気コ レクタ６に連結された吸気管７にはターボチャージャ４の吸気コンプレッサ８が 介装されている。

【００１１】 かかるターボチャージャ４には、排気タービン５のタービンノズル開度を可変 する可変ノズル機構が備えられている。この可変ノズル機構は、例えば、図２に 示すように、排気タービン５の排気流れ方向に複数枚の可動式ノズルベーン９を 設け、この可動式ノズルベーン９を図示しないアクチュエータにより作動してタ ービンノズル開度Ａを可変し得るようになっている。

【００１２】 前記アクチュエータは、エンジン負荷信号と回転数信号等のエンジン運転状態 検出信号が入力される図示しない制御ユニットから出力される制御信号により、 前記エンジン運転状態検出信号に基づいて制御され、タービンノズル開度Ａをエ ンジン運転状態に応じて可変制御する。 例えば、吸入空気量を増加したい低速，高負荷域ではタービンノズル開度Ａを 小さくして、タービン容量を「小」とし（図２（Ａ）参照）、排気抵抗を減らし たい高速域及び部分負荷域ではノズルベーン開度Ａを大きくして、タービン容量 を「大」として（図２（Ｂ）参照）、用いる。

【００１３】 前記排気タービン５の入口部の排気管３には、排気還流通路としての排気還流 管１０の一端部が連結され、該排気還流管９の他端部は前記吸気コレクタ６に連 結されている。かかる排気還流管１０の途中には排気還流量を制御する排気還流 制御弁１１が介装される。 この排気還流制御弁１１は、図示しないエンジン運転状態検出手段としてのエ ンジン負荷センサ及びエンジン回転センサから夫々出力されるエンジン負荷信号 及び回転数信号とが入力される制御ユニットからの制御信号により、前記エンジ ン負荷信号と回転数信号に基づいて制御される。

【００１４】 ここで、エンジン負荷センサ及びエンジン回転センサから出力される検出信号 に基づいて、排気還流ポイントとなる所定の運転状態で前記タービンノズル開度 Ａを通常運転時よりも小さく絞るべく前記可変ノズル機構における可動式ノズル ベーン９の駆動用アクチュエータを制御する制御手段が、前記制御ユニットにソ フトウエア的に設けられている。

【００１５】 前記制御手段の制御内容は、図３のフローチャートに示すようになっている。 即ち、フローチャートのステップ１において、エンジン負荷とエンジン回転速 度とに基づいて排気還流ポイントであるか否かが判定され、排気還流ポイントで あれば、ステップ２に進んで、タービンノズル開度Ａを通常運転時よりも小さく 絞るべく可動式ノズルベーン９の駆動用アクチュエータを制御する。又、排気還 流ポイントでなければ、ステップ３に進んで、エンジン負荷やエンジン回転速度 等に基づいてタービンノズル開度を通常制御するように可動式ノズルベーン９の 駆動用アクチュエータを制御する。

【００１６】 上記排気還流ポイントは、例えば、エンジン負荷と回転速度と吸気マニホール ド圧力との関係を示す図４の特性図において、Ａ〜Ｃのポイントである。 かかる構成において、排気還流が必要な所定の運転状態でタービンノズル開度 を通常運転時よりも小さく絞り制御すると、図５に示すように、吸気通路内圧力 と排気通路内圧力が逆転し、吸気通路内圧力が排気通路内圧力よりも低くなって 、排気還流が可能となる。尚、図５において、ａ〜ｄの排気還流ポイントでター ビンノズル開度Ａを通常運転時よりも小さく絞り制御すると、この点で排気還流 が可能となる。

【００１７】 このように、可変ノズル機構を排気還流制御と関連させて制御する機構を付加 するだけの簡単な構成によって、排気還流不可能領域でも排気還流が可能となり 、吸気の静圧を下げて排気還流ガスを吸引するべく、吸気管にバイパス管と切換 弁とを設け、そのバイパス管にベンチュリを設ける構成や、吸気管に絞りを設け る構成や、吸気絞り機構をアクチュエータで開く構成を採用する必要がなく、構 成部品点数の低減等構造の簡略化を図れると共に、制御構造の簡略化を図ること ができる。

【００１８】 以上のように、特定の実施例を参照して本考案を説明したが、本考案はこれに 限定されるものではなく、当該技術分野における熟練者等により、本考案に添付 された実用新案登録請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更及び修正が可 能であるとの点に留意すべきである。

【００１９】

【考案の効果】

本考案は以上説明したように、可変ノズル式ターボチャージャ付内燃機関の排 気還流制御装置において、エンジン運転状態検出手段から出力される検出信号に 基づいて排気還流ポイントとなる所定の運転状態でタービンノズル開度を通常運 転時よりも小さく絞るべく可変ノズル機構を制御するように構成したから、吸気 通路内圧力が排気通路内圧力よりも高い排気還流不可能領域でも、排気通路から 吸気通路への排気還流が可能となり、排気還流領域の拡大を図れ、しかも、構成 部品点数の低減等構造の簡略化を図れると共に、制御構造の簡略化を図ることが できる実用的効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係る可変ノズル式ターボチャージャ
付内燃機関の排気還流制御装置の一実施例を示す構成図

【図２】 同上実施例における可変ノズル機構を示す概
略断面図

【図３】 同上実施例の制御手段の制御内容を説明する
フローチャート

【図４】 同上実施例における排気還流ポイントを説明
する特性図

【図５】 同上実施例における排気還流可能領域を説明
する特性図

【図６】 従来の排気還流可能領域と不可能領域を説明
する特性図

【符号の説明】

１ エンジン ３ 排気管 ４ ターボチャージャ ５ 排気タービン ７ 吸気管 ８ 吸気コンプレッサ ９ 可動式ノズルベーン １０ 排気還流管 １１ 排気還流制御弁

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｑ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】排気タービンのタービンノズル開度を可変
   する可変ノズル機構を有するターボチャージャを備え、
   前記排気タービン入口部の排気通路を排気還流通路を介
   して吸気通路に連通接続し、該排気還流通路に排気還流
   制御弁を介装してなる可変ノズル式ターボチャージャ付
   内燃機関の排気還流制御装置において、エンジンの運転
   状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、該手段か
   ら出力される検出信号に基づいて排気還流ポイントとな
   る所定の運転状態で前記タービンノズル開度を通常運転
   時よりも小さく絞るべく前記可変ノズル機構を制御する
   制御手段と、を設けたことを特徴とする可変ノズル式タ
   ーボチャージャ付内燃機関の排気還流制御装置。