JPS60173315A - タ−ボチヤ−ジヤ付エンジン - 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】 本発明は、エン・ジン′の気筒群からのお［気通路左び
とつ１、こ１伊させ、該集合一部より下流において排気
通路を一；れに分岐さゼ、該二ｈ−Ｏ誹気通蓄、が軸ガ
向に二分奢１したオ井気タービン人りロール部のそれぞ
れにつむがっ一′Ｃおり、演記二本に分１肢した排気通
路〇一方に開閉する制粗昇左囮すたクーｊ１ぐチャージ
ャ討エンジンしごわゝける該制卸弁開度−Ｏ制御に関す
る。

上記したようなり−ボチャージＹ付エンジンにおいては
、おト気エネルＫ（流量×ヘッド）力科定？仏淀した場
合、制御弁Ｆ全閉した贋紋ることによって排気クービン
の欺張比が人きくなり、軸方向に二分轡１したおト矢タ
ービン又り［−１−ル郁の＠−流部から排気タービン′
ロークーの流出速度が佑１」押墳ト０開度を小さくする
ばど゛増大し、タービンの回転速友人より高くずろこと
がイきる。

しかし、ごＯとき人クロール、＠′−流部に発佳する渦
による損失により、理論凍度此が同一のとき、制御弁全
閉のとぎ（土令開のときに比べてタービンα効牢カマ’
ａ５％程度低下する。

従って、ごＱ効率低下にもかかわらす゛佃ｊ御弁を紋り
すぎ゛ろと、嬰茅」ヒカ寸友きくｋりすぎ、エンシ゛ン
０背圧且狛ごつながり、イｌ）雲］に過給効果が上がら
なハのて゛ポンプ損失Ｏ増加となり、千均弁匁圧力をイ
戊下し、軸トルクを低下する傾向にｋる量刑がおる。

十−発明は、この問題に有効ν３片処すべくなされたも
０イわり、上記したようなターボ＋ヤージャイ］エンジ
ンにおいて、エンジン姓畿に及ぼすタービン＠率低王Ｏ
影響左最小限にとどめること左目的とする。

本発明虻流秒挟圓面にもとづいて説明すると、１ｔｉ［
％、入される空気をろ過するエルアクリ−ｆ−ｅ、該エ
アタリーナを経り炉気はニアフローセンサ２により流量
が検出される。４はクーボチャージャイつンプレッザ５
とおト気クービン６とからなり、コン・プレッサブロア
７とオド気り−ビ゛ンローク８と力く同軸に固定され、
おト気り−ビンローク８１こ上りコンプレッサブロア７
が１駈動される。前記エアフローセンサ２ｆ＆経た電気
はコンプレッサ５により圧送上れ、吸気絞り弁９を経て
サージタンク］Ｏに入り、該サージタンクからそれとエ
ンジン］１クク１４，１４・・・・がｉリイ］けられて
し入る。

該インジェクタは１．９１ｕ距射コン１〜ロールユニツ
ト（コンピュータ）３によって、」ニアフローセンサ２
から電気１信号としてインプットされるか気流量と周知
のエンジン回転数検出手段１５から電気信号としてイン
プラＬされろエンジン回転数とにより決定される基本噴
射量に、運転状態に応じ３から０工ンジン回軟に同期し
て開弁時間シＪトケする喰身」詣体号により吸気ボート
言ｉにだオ斗を咳−１寸する愉＃イわる。

ごＯようにして形成老れた混合気は各気筒１２゜］２・
・・・ピ１１こ入り、点火卯り光しておト気イ痙１６に
Ｊ非出される。該Ｊ非気Ｖはりし筒群左継１−る各気筒
１２．１２・・・・から０おト気道路１７．１７・・・
・を簗合部］８において一本に集合したＪ非気連路１９
とし、↓非気タービン６のタービンハウジング２０゜腓
久叫入部２１人目０分岐郡２２において二本の排気退路
２３ａ、２３ｂに分岐さＡｃている。該ニ朱の４井気通
８２３ａ、　２３１）ｔｉ、クービ′ンハウソ゛ング２
０白に形成された、隔壁２４（２より軸方向に二分別さ
れた人クロール部２５ａ、２５ｂとそれぞれつなが゛っ
ている。

前記Ｓ［気酊洛２３ａには該排気通路と排気タービンＬ
１−タ８下流ＯＪ非気１非出通蕗２６とを連通する刊：
気バイバ人孔２７が設けられ、該排気バイｌＶ人孔には
排気バイパ人弁２８が密着しており、該Ｊノド気ｌ留ｌ
で久弁は適切なリンク機桶↓介して取りイ］Ｉ−ｙられ
た過＃Ｂ十より作動するアクナー７−二Ｌ−夕２９によ
り開閉、駆動される。

こオ・シは、過給圧が設定値になるとＨＬ気バイパ人＃
２８がｉ非気バイパス孔２７を開き、排気クービン１．
Ｊ−夕８にバイパスして１井気を逃がし、刊・気タービ
ンロー＝り８０回転を＃Ｊ尤て過始圧を制御する周りａ
ｙ）過＃圧制御徒置イ゛ｐ）る。こＯ制御装置Ｃよタフ
１？チヤージヤ付エンジン０火半が４采用している十分
周知の技私汝０−と、構造に閲寸ろ詳しい説明ぽ省Ｉ作
する。

崩記刊゛気）血路２３ｂにｌ土、該排気通路だ開閉制御
ずろ円柱状の回転弁イある促］＃弁３０カベ断面円形の
取イ寸穴３］白に１重人され、回転自在に辰り４１１寸
ちれている。該制御弁３０ば殴だ回転角度にＩデいてＪ
非気通路２３１）と合致しく該お１゛気通路の土浦、と
下流とを連通ずる連通孔３２をイ］する。制御弁３０上
部には回転中心軸に合致して−イ木１ｚ放形され力軸郁
３３を有し、該軸部上端にはレバ−３４′／Ｊ個定され
、該し八−にはロッ１ぐ３５が連結宅れている。

３６ば又テップモーフで、該又テップモーク軸郁３７に
１よピニオン３Ｂが固定され、該ピニオンは回転自在に
支ハ、された軸３９に固定寄れたＮ゛ア４０かみ合って
おり、Ｎ゛ア４０同軸にしバー４１が固定上肛、該Ｕ八
−にばロット３５が連動され、入デップモーク３６０回
転により制＃弁３０彪回転１駈動する。ピニオン３８と
にア４０とからなるパ速機構ば通切な滅床比を有し、入
テップモータ３６−パル又あｈすＯ制御弁３０上）回転
角を小きくシ、制伺」精度を高めると同時に人テップモ
ータ３６０要求、駆動トルクを小さくする。

尚、図示し′Ｃないが、ル鼎弁３０の開方向にバネーｃ
付勢してわけば、制御弁、駆動装置力≦故障したときに
、エンジン背圧ＯＡ火な上昇を防く゛こと力（イきる。

以上Ｏように構成されたクーボづ−ヤージャイ］エンジ
ンは、を気エイ、ルＸ（流量×ヘット）カマ一定ど仮定
した場合、制御弁３０左乍閉（７ｈり欽ろごとによって
１非気クービシの＃ケひヒが大きくなり、又・クロール
部２５ａ側０速度八ッ１ミカに席太し、人りＵＪ−ル冶
μし部４２において工ぜクク的な作用により人りロール
郁２５　ｂ４４＋１からｔｎ　ｊｌｔ’ｊｔ　ｋ加〕床
し、又クロール、＠−流流昇４２らお’？％クービ゛ン
′ローり８への流出速度が制御弁３０／）開度をホざく
するしよど゛増大し、タービンの回転速度をより高くす
ることがイ゛きる。

（７かし、ごＯとき又クロール部２５ａ側からｆ）社出
速友Ｏ増太につれて、エゼ°クク的な７作方Ａにより又
クロール郁２５ｂ白圧、は又クロール部２５ａ白圧より
もイ匙下し、流速も相対的にイ氏千寸ろ。このことがら
又クロールな俯値ｆ（４２に渦が発刊−Ｊろごとがわか
る。

ごＯ過ば制御弁３００開度左小さくするぽど゛強くなる
。ごＯ堝による損失により琲召ｉ幻り比が同−Ｏとさ、
匍卿弁３０金１罰のとさは全開Ｏときにルベてタービン
ＯｉＡ率が約５％程恒氏下する。

従って、この効率低下にもかかわらず制ａＪ′！Ｊ１’
　３０を紋り吋ぎると、服弧比が大きくなりすぎ、エン
ジン背圧０上昇につながり、そＯ劇ｔ５趙船勃果が上が
らなし）のぞエンジンのポンプ損失の増力１コとなり、
半＋！″Ｊ有効圧力がイ氏下し、軸１へルクカ人イ氏下
寸ろ傾向にｆＪろ。

ごＯごとから、制狗ＩＪ弁３０σ）開度は火、１了より
］−ンシシンの各蓮を入状態Ｏ定紮仄態にんじてｒＥｎ
、に平均有効圧力ＩＪ頌剣丸に、つまり軸トルクが最大
Ｌｘ　ｆ、ｒるように制御すればよい。

これによりこＯターボ゛づ一ヤージ■村エーンジンｌ〕
系谷、合効序４力（膚女□高σ）状態イ子ｙ、ナベする
ことがイ゛さ、クービ゛ン効セ氏下Ｏエンジシ勺１４ｔ
−ｆｆ旨に及ぼ寸彩響髪吐小限にとどＸ〕ることがイき
ろ。

そＯようにずろと、アイドリングベア低貴萄１もには過
維圧を性愛としないため、制御弁３０Ｌ全開にしてエー
ンジンの背圧を下げろごとにより正味Ｖ均右効瓜力が最
大、つまり軸トルフカ渇太になる。

しかし、加速峙の応答ノ１住を丸えれば、制御弁３０に
全閉ノ）ろいは絞りｌ）適切な開度に（７てタービン回
転を高目Ｉ仄にイ呆っておくことが必ザになる。それゆ
え、こｆ）ときｆ）制＃を３００開庚は低燃費イヒとの
碇協点におし）て決定すべ啓もｌ）イｂる。

また、必ザカタ」）れぼ、過預入熊つまりψ両の力ｎｍ
ＵＪに（ｂｌＪ宿Ｊ弁３０／）４交り度イＬをつＹ党′
計ｑ餠Ｏとさよよってモ均有効圧力左上ア〜さセ、軸ト
ルクを太きくし、エンジンの加速１１件−に向上するこ
と力Ｓ−Ｃ゛きる。

ル体的ｔ：りは、蓮軟者の加速θヶ志を感知イ′さろ暖
気絞り弁９の開き速度に応じて制御弁３０ｆ７）開度を
各運転状態、の定舘：Ｘ能に応じた開度よ！、、Ｊ＼さ
くずろことにより通す又イ啓る。

これら０佑ＩＪａｌ’ｒ共石ｑヒするに際士て、人テッ
プモータ３６かエンジン］］０１耘状獲に入しＵて制在
Ｊ弁３００開度雀通切Ｌ−ｉ市１１各１ｊ匈ろムめには
、ｊ〜シジン１１グ）各罪転状冊Ｏ定・漱法部に月１ろ
再現ノ１４−が高しｘ独立σ）二つＯ１ｖラメ−ター１
わる林幀躬隻とエンジン回転数によりエンジン蓮転状態
を４円屋するようにする。

まず、犬、狡により、エンジン運転法部を表わすＪ虫１
賢Ｏ二つのパラメータ１゛ｂる基本頭角」饅とユーン制
御弁３０開度力とぎ０人テップモーク３６ｆ７）基環装
置からの回転角度を東Ｘ）る。

実１験方法としては、エンジン１１１ツ出力軸に直結し
た可変０回転負荷を設け、該負濯佳適当な段階に分け、
吸気絞り弁９０［ｊ中隻左適当な角度（−有けあげれば
一度）苺にゲ會」し、これらσ）所定の各倣に月するエ
ンジン′回転数が最ｊ帽の定常状態ととなると％Ｏステ
ップモーク３６の基坪布装置からの回転角度とエンジン
回転数と基朱晴船刺１とを検出する。ごＯとき回転負荷
が設定イ６以丁／）場合には、タービン回転を）−’Ａ
望の高回転に維Ｈするよう４Ｌ西己虚を力ｎヌーる。

以上の丸駿デークにより、基本噴射量とエンジン回転数
に対する人テップモーク３６　ｆ）４Ｍ−Ｊｔからの回
転角度は已次元曲面Ｏ皮標イ示とれろ。

そして、これからＯ補間演等により、基本０販量とエン
ジン回動数の所定の各値１ミ肘する又デツプＬ−タ３６
０１■値二置からの回転角度を算出する。

そして、これを島らかＵ゛め又テップモータコントロー
ルユニット（コンピュータ）４３ピコのリードオンリメ
モリ（ＲＯＭ）に８己＋ｌ−”　ｇセておく。

実際の運転時にば、その時Ｏ基本噴射量とエンジン回転
数に関する９５号が炉側０頗」コン斗ロールユニット３
かもスデッーゾモークコントロールユニット４３にイン
プットとれ、ＲＯＭのアドレ久を表わ１゛二進ディジク
ルイ訃号と、記Ｊｌｔされている隣Ｊ変所定値の中Ｎ！
ｖｉを表わす二進ディジタ４信−号とに変換とれ、ＲＯ
Ｍから所費Ｏ又テップモーク３６の基準＆置からの回転
速度友人び出すとともに、補間演算によって中間値に封
する久テップモータ３６／）基準装置からＯ回転角度を
算出し、必ザがｂれぽ、これｔご加速時などに嵐、じプ
乙補正に行う。

そして、ヱσ）又テップモーフ３６σ）ル芋詔装置から
の回転角度を口枠に正転、遊転Ｏ作動角）￥ｉ／Ｖル刀
Ｓ号として又テップモータコン１−ＬＪ−ルユニ、。

ト４３かち人テップモーク３６に指令し、制御弁３００
開度を制御する。

以上ｆ）ように制＠１各れるターボチャーシイ付エンジ
ンは、エンジンの運転８態に応じてタービンＯ流量特性
が最適に制御される。

それにより、ユーン′ジンイ氏速回軟にＦけるタービン
の回転速度友人きくすることがイ゛き、よりエンジンイ
氏逮回転から過給効果力必倭Ｓされ、エンジン高速回転
高負荷時・１てば１非乍４流川旧九を小さくＬ／−Ｃ高
出力を眉−ることがイき、広い回転速１或イ高い過鹸圧
丸得−人）し１１〜ルクシ得ろことがぞきる。

をらし１、クーピンＯ低速回転からＯｉも上がり乙よ、
パルトン末車ｔ）ような衝動力によるところカｆ人ぎい
が、このときの人クロール合流部４２からのが又流出速
度が増大し、クーピンＯ回転−上昇を半Ｘ）、クーボチ
ャージイＯＪ６稠生左向上するごとが−ときる。

肯、図Ｏ犬施例においては、制御弁３０とおＬ気バイ１
又又孔２７をそれぞれ別のおト％通、＄２３　ｂ　。

２３ａに設置″）°たが、排気バイパス孔２１が本格的
に開き＃めるま７０間１」埠１博弁３０によって過給圧
を制斜けろことがて゛き、制仇虜３０が１よぼ全開にな
るまぞは排気バイパス孔２７はたとん開いたとしてもわ
ず゛かしか開かなＮｌ７）て゛同一のおト気通路に！４
＋てもさしつかえなしＸ。

また、おト気バイパ又孔２７＆土ノか峡部２？より上流
のＪ非気通、跳１９に設けてもよい。

これらｆ）配置りよタービンハウジング２０のＭシバラ
ン又、又クロール合流郁４２にむ１する渦巻ぎ方向Ｏ違
いによるタービン′効率低下ｌ）程度Ｏ違い富により人
定されるべきものイ゛わろ。

図イ旭−スクロール部２５ａ、２５　ｂｉ７）人口部つ
土り久ロート部４４ａ、４４　ｂ／）面積が均等なもの
を示してｔ）るが゛、必要に応じて面積言１」合騰変え
てもよい。

臥十」ニー説日月１７かように、素Ａ年月によ旧、Ｌ！
、章浦ジンＯ％筒群からｆ）排気通＠、をひとつに集合
させ、該集３今部より下流にむいてυＶ気連通路二本に
分岐させ、該二本の１非気ｊ色路力（軸方向に二分卸１
した刊ヨ気タービン又りロール部のそれぞ゛れにつな屑
っ１おり、前記二本に分岐した１非気前跡〇一方を開閉
−ビンＯ流量特性に変化さセ゛ることがイ゛きるとと右
に、クービンｉＡ率低下のエンジン、１．４［能に及ぽ
゛１杉ｇを最）ＪＸ限にとどめることができろ勉栗力〈
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明欠Ｍ！Ｉ　Ｏ系統図イ＃）　Ｆ）　、タ
ーボ４−　ｖ−ジ■部分１よ階段断面図イわる。 ？・・エアフローセンザ、３・・＃’ｌ　噴罰コントロ
ール−７−二−ツト、４・・り−ボチッージッ、５・・
］ン・ブレッザ、６・お１気り一ビン、９・・１汲知絞
り弁、１１・・］］゛−ンジシ２・・気筒、１４・・イ
ンジェクタ、１５・・ユーシジン回！１＠畝検出手段、
１７，１９゜２３ａ、２３ｂ−・排気通路、１８−ｉ合
部、？？・・分岐部、２５土、２５ｂ・・又クロール部
、３０・・旧名１ノ弁、３２・・連通孔、３３・軸部、
３４．・しバー、３５・・ロッド、３６・・又テップモ
ーフ、３７−・軸部、３Ｂ・・ビニ」ン、３９　・軸、
４ｏ・・てア、４］・・Ｕバー、４？・・久りローノし
＠−流部、４３゛人テップ七＝−クコントロールユニッ
ｌ−。 特許出願人　山崎　洋式；ルゝ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　エンジンの気筒群からの排気通路にひとつに集澄望
   ぜ、該集什部より下Ｊ吊ごおいて排気通路を二本に分岐
   さぜ、該三木Ｏ排気醪、力＜軸方向に二分制した１非気
   タ一ビンスクロール部のそれぞＡｔにつながっており、
   ＠記二本に分ｌｌ支ＬｈＪ非気通ｊ路の一方を開閉する
   制剖Ｊ弁を設けたターボチャージ々付エンジンにおいて
   、エンジンの各運転状態の定席臥態に応じてエンジンＯ
   軸トルクを最大とすべく前記制御弁の開度を制＃すろこ
   とを／１削炊と−ツるクーボチャージ、・封エンジン。