JPS6270624A - 排気タ−ボ過給装置 - 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】 （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、特にタービンに排気ガスを供給する排気通路が
複数の通路に分割され、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Ｖ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
、排気ガス聞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、排気ガス吊の少ない低回転
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１！７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、排気ガス吊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部っで低下す
るのである。

排気ターボ過給装置における上記のＪ：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、また初見ガス間の多い運
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浜動作し
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１貸してエンジン
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） 本発明はタービンに排気ガスを供給する排気通路が複数
の通路に分割され且つこれらの通路の少なくとも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ザることなく、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
閉弁が聞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、タービンノズルに至る排気通路を複数の通路に分
割すると共に、これらの通路のうちの少なくとも１つに
排圧に抗して開作動ザる開閉弁を備え、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ｌ−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背し、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
開閉弁を同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つに排圧に抗して同作動するＩ？ｌ！ｆＪｔｊ弁
を設けて、排気ガス最の少ないエンジンの低回転低出力
領域では該間■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ｍ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
の同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ボーｊ−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（）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δ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１
１と、排気通路６内に配置され／ｊケタ−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８１１０においては、タービン１２の
周囲に同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ｇＩ！
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を間通、Ｉ
Ｘ断する開閉弁１８が設けられている。この開閉弁１８
はＩＦ気通路６内の排圧を閉方向に受（）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、該間開弁１８を１７ｔｌ　ＩＩ　１
７１作させるアクチュエータ１つが備えられている。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を連通さぜた時に、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Ｉｌ１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
気解放ボート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１
９ｂ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
気解放ボート２１ａが閉じられている時は、該逆止弁２
０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１９ｂ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が設番プられていると共に、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。このアクヂコ上−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２５
ｃ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方向に開作動し、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を開作動又は同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、上記流用検出器７が
ら出力される吸気量信号「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＠ｒ、ａに基いて上記制御信号ｅを出カタ
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。０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ｒが示す吸気ｆｆ１Ｑが所定値Ｑｏ以
下の時に、制御装置２７がらｖ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
ｍじるように）、また運転状態が上記ラインＸのへ回転
高負荷側にあって吸気ｆｆ１Ｑが上記所定１１１Ｑｏ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を聞くように）、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１ｉＱが所定値Ｑｏ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Ｃ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「に基いて現実の吸気ｍＱを読込むと共に、
ステップＳ２でこの吸気ｆｆ１Ｑが所定値Ｑｏ以下か以
上か、即ちエンジン１の運転状態が第２図に示ず吸気量
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ｆＭＱが所定値００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ｍ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１
７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、排圧の過度な上背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ｆｆ１Ｑが所
定！１ｉＱｏ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＄２からステッ
プＳａ、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ｍ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１−２１８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１Ｂ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が確実に間作＃Ｊ
］　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が間かれることに
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は元々問い
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、でも差し支えがない。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ｆｇＷを及ぼすことは
なく、シフトダウン時におり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】

図面は本発明排気ク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
ツプ、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 (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タービンノズルに至る排気通路を複数の通路に分
   割し、これらの通路のうちの少なくとも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。