JPH02112618A - Supercharge pressure control device for twin turbo engine - Google Patents
Supercharge pressure control device for twin turbo engineInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は二基のターボチャージャを直列又は並列に接続
して過給を行わせるようにしたツインターボエンジンの
過給圧制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a boost pressure control device for a twin-turbo engine in which two turbochargers are connected in series or in parallel to perform supercharging.
二基のターボチャージャを用いて、車両の運転領域全般
に亘る出力及び燃費向上を図るツインターボエンジンが
公知である（特公昭４５−９０８４号、特公昭６２−４
８０５１号、特開昭６２−１１３８２９号公報参照）。A twin-turbo engine that uses two turbochargers to improve output and fuel efficiency over the entire driving range of a vehicle is known (Japanese Patent Publication No. 45-9084, Japanese Patent Publication No. 62-4).
No. 8051, JP-A No. 62-113829).
このようなツインターボエンジンの過給制御は、エンジ
ン低速域では高圧段ターボチャージャを、エンジン中・
高速域では低圧段ターボチャージャを作動させることに
より行うのが一般的である。This type of supercharging control for twin-turbo engines uses the high-pressure turbocharger in the low engine speed range, and
In high-speed ranges, this is generally achieved by operating a low-pressure stage turbocharger.
そして、この高圧段ターボチャージャから低圧段ターボ
チャージャへの実質的な過給の切替えは、低圧段ターボ
チャージャの過給圧が所定の単一の設定過給圧に達した
か否かにより行う。The actual supercharging is switched from the high-pressure turbocharger to the low-pressure turbocharger depending on whether the supercharging pressure of the low-pressure turbocharger reaches a predetermined single set supercharging pressure.
しかしながら、このように運転状況の如何に拘らずに低
圧段ターボチャージャの過給圧が所定の単一の設定過給
圧に達すると画一的に過給を切り替えるのは以下に述べ
る如き不都合を伴う。すなわち、例えばエンジン低速状
態から発進するような場合、車両を駆動する上で大きな
トルクが必要であり、従って高圧段ターボチャージャを
高流量側まで使用して充分なトルクを発生させると共に
、過給切替え時にトルクの極端な落ち込みがないように
するために、過給を切り替えるべき所定の設定過給圧を
高く設定する必要がある。一方、この設定過給圧を高く
すると、今度は、例えばエンジン減速状態から加速する
ような場合、既に車両自体が充分な走行状態にありイナ
ーシャを有するため、高圧段ターボチャージャを高流量
側まで使用して高過給を得る必要がないばかりか、却っ
て燃料が無駄に消費されがちである。従って低流量側で
過給切替えを行う方が燃料経済上好ましい、すなわち、
過給を切り替えるべき設定過給圧を低くする必要がある
。However, uniformly switching the supercharging when the supercharging pressure of the low-pressure stage turbocharger reaches a predetermined single set supercharging pressure regardless of the operating situation has the following disadvantages. Accompany. In other words, for example, when starting from a low engine speed state, a large torque is required to drive the vehicle, so the high-pressure stage turbocharger is used to the high-flow side to generate sufficient torque and the supercharging is switched. In order to avoid an extreme drop in torque, it is necessary to set a predetermined set boost pressure at which supercharging should be switched to a high value. On the other hand, if this set supercharging pressure is increased, for example, when accelerating from an engine deceleration state, the vehicle itself is already in a sufficient running state and has inertia, so the high-pressure stage turbocharger is used up to the high flow rate side. Not only is there no need to obtain high supercharging, but fuel tends to be wasted. Therefore, it is preferable in terms of fuel economy to perform supercharging switching on the low flow rate side, that is,
It is necessary to lower the set supercharging pressure at which supercharging should be switched.
以上の点に鑑み本発明においては、高圧段ターボチャー
ジャから低圧段ターボチャージャへの実質的な過給の切
替えの時期を、エンジン運転状態によって異ならしめる
ことにより、出力及び燃費の調和を保ちながら両者を適
切に向上させ得る、ツインターボエンジンの過給圧制御
装置を提供することを課題とする。In view of the above points, in the present invention, the actual timing of supercharging switching from the high-pressure turbocharger to the low-pressure turbocharger is varied depending on the engine operating condition, thereby maintaining harmony between output and fuel efficiency. An object of the present invention is to provide a boost pressure control device for a twin-turbo engine that can appropriately improve the performance.
上記課題を解決するために本発明によれば、吸入空気を
過給する低圧段ターボチャージャ及び高圧段ターボチャ
ージャを備え、上記低圧段ターボチャージャの排気通路
及び吸気通路に、過給圧が所定の設定過給圧に達したと
きに全開する排気制御弁及び吸気制御弁をそれぞれ配設
したツインターボエンジンの過給圧制御装置において、
上記設定過給圧を高流量側の第１の設定過給圧及び上記
第１の設定過給圧より低い低流量側の第２の設定過給圧
から成るものとし、エンジン低速状態からの発進時には
、過給圧が上記第１の設定過給圧に達したときに上記排
気制御弁及び吸気制御弁を全開状態にし、エンジン減速
状態からの加速時には、過給圧が上記第２の設定過給圧
に達したときに上記排気制御弁及び吸気制御弁を全開状
態にするように構成したことを特徴する。In order to solve the above problems, the present invention includes a low-pressure stage turbocharger and a high-pressure stage turbocharger that supercharge intake air, and a predetermined supercharging pressure is applied to the exhaust passage and intake passage of the low-pressure stage turbocharger. In a boost pressure control device for a twin turbo engine that is equipped with an exhaust control valve and an intake control valve that fully open when the set boost pressure is reached,
The set boost pressure is made up of a first set boost pressure on the high flow rate side and a second set boost pressure on the low flow rate side, which is lower than the first set boost pressure, and the engine starts from a low speed state. Sometimes, when the supercharging pressure reaches the first set supercharging pressure, the exhaust control valve and the intake control valve are fully opened, and when the engine accelerates from a deceleration state, the supercharging pressure reaches the second set supercharging pressure. The present invention is characterized in that the exhaust control valve and the intake control valve are fully opened when the supply pressure is reached.
エンジン低速状態からの発進時には、高く設定した高流
量側の第１設定過給圧に過給圧が達するまで高圧段ター
ボチャージャによる過給が行われ、この第一１設定過給
圧に達すると排気制御弁及び吸気制御弁が全開して過給
が切り替わる。これにより、低速状態のトルクが増大す
る。When starting from a low engine speed state, supercharging is performed by the high pressure stage turbocharger until the boost pressure reaches the first set boost pressure on the high flow rate side, which is set high, and when this first set boost pressure is reached. The exhaust control valve and intake control valve are fully opened and supercharging is switched. This increases the torque at low speeds.
他方、エンジン減速状態からの加速時には、低く設定し
た低流量側の第２設定過給圧に過給圧が達するまでしか
高圧段ターボチャージャによる過給が行われない。これ
により燃費が向上する。On the other hand, during acceleration from an engine deceleration state, supercharging by the high-pressure stage turbocharger is performed only until the supercharging pressure reaches the second set supercharging pressure on the low flow rate side. This improves fuel efficiency.
エンジンに対する二基のターボチャージャの接続の仕方
により直列と並列の２種類の過給形式があるが、本発明
はいずれの形式のツインターボエンジンにも適用できる
ものである。そこで、先ず始めに直列ツインターボエン
ジンの過給圧制御装置について説明する。There are two types of supercharging, series and parallel, depending on how the two turbochargers are connected to the engine, and the present invention can be applied to either type of twin-turbo engine. First, a boost pressure control device for an in-line twin turbo engine will be explained.
第１図は本発明に係る直列ツインターボエンジンの過給
圧制御装置の一実施例の全体構成図であり、エンジン１
の排気通路２には直列に低圧段ターボチャージャの大容
量タービン３及び高圧段ターボチャージャの小容量ター
ビン４が設けられ、これらのタービン３，４により夫々
駆動される低圧段ターボチャージャの大容量コンプレッ
サ５及び高圧段ターボチャージャの小容量コンプレッサ
６が吸気通路７に同様に直列に介装される。８は昇温し
た過給気を冷却するためのインタークーラーである。ま
た、低圧段及び高圧段タービン３・４を夫々迂回する低
圧段及び高圧段排気バイパス通路１３．１４が設けられ
、低圧段排気バイパス通路１３には、ばね３３ｅを具え
た第１圧力作動室３３ａが大気に開放され第２の出力作
動室３３ｂが低圧段コンプレッサ５の出口側に連通され
たアクチュエータ３３により駆動されるいわゆるウェイ
ストゲートバルブ２３が配設される。高圧段排気バイパ
ス通路１４には排気バイパス弁駆動装置３４により駆動
される排気制御弁２４ （並列ツインターボエンジンの
過給圧制御装置の排気制御弁と区別するため、本実施例
においては、以下、排気バイパス弁２４と呼ぶ）が配設
される。この駆動装置３４についての詳細は後述する。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of a boost pressure control device for an in-line twin turbo engine according to the present invention.
A large-capacity turbine 3 of a low-pressure turbocharger and a small-capacity turbine 4 of a high-pressure turbocharger are installed in series in the exhaust passage 2 of the , and a large-capacity compressor of the low-pressure turbocharger is driven by these turbines 3 and 4, respectively. 5 and a small capacity compressor 6 of a high-pressure stage turbocharger are similarly installed in series in the intake passage 7. 8 is an intercooler for cooling the heated supercharged air. Furthermore, low-pressure stage and high-pressure stage exhaust bypass passages 13.14 are provided which bypass the low-pressure stage and high-pressure stage turbines 3 and 4, respectively, and the low-pressure stage exhaust bypass passage 13 has a first pressure operating chamber 33a provided with a spring 33e. A so-called wastegate valve 23 is provided which is driven by an actuator 33 which is open to the atmosphere and whose second output operating chamber 33b is communicated with the outlet side of the low-pressure compressor 5. The high-pressure stage exhaust bypass passage 14 has an exhaust control valve 24 driven by an exhaust bypass valve drive device 34 (to distinguish it from the exhaust control valve of the boost pressure control device of the parallel twin turbo engine, in this embodiment, the following An exhaust bypass valve 24) is provided. Details of this drive device 34 will be described later.
一方、コンプレッサ側には高圧段コンプレッサ６を迂回
する吸気バイパス通路１６が設けられ、この吸気バイパ
ス通路１６には吸気制御弁２６（排気バイパス弁２４と
同様の理由から、以下、吸気バイパス弁２６と呼ぶ）が
配設される。吸気バイパス弁２６は切頭円錐状のプラグ
２６ａとこのプラグ２６ａの斜面と係合する孔２６ｂが
形成された仕切部２６Ｃとを有し、このプラグ２６ａは
アクチュエータ３６によりバイパス流れ方向に往復移動
自在である。アクチュエータ３６は第１及び第２圧力作
動室３６ａ、３６ｂを有する。On the other hand, an intake bypass passage 16 that bypasses the high-pressure compressor 6 is provided on the compressor side, and this intake bypass passage 16 has an intake control valve 26 (hereinafter referred to as the intake bypass valve 26 for the same reason as the exhaust bypass valve 24). ) will be set up. The intake bypass valve 26 has a truncated conical plug 26a and a partition portion 26C in which a hole 26b that engages with the slope of the plug 26a is formed, and the plug 26a can be moved back and forth in the bypass flow direction by an actuator 36. It is. The actuator 36 has first and second pressure working chambers 36a, 36b.
アクチュエータ３６の第１圧力作動室３６ａと低圧段コ
ンプレッサ５の出口側とを連通ずる第１の通路９には電
磁式の三方弁１７が介装される。三方弁１７は励磁され
ていない−ときには例えば白抜きのポート位置をとるよ
うに設定でき、このとき第１圧力作動室３６ａは大気に
開放されるかあるいは負圧源（例えば、吸気マニ、ホル
トまたは吸気管の吸気負圧領域あるいはバキュームポン
プ）に連通され、他方励磁されているときには黒塗りの
ポート位置をとり第１圧力作動室３６ａは低圧段コンプ
レッサ５の出口側に連通される。An electromagnetic three-way valve 17 is interposed in the first passage 9 that communicates the first pressure working chamber 36a of the actuator 36 with the outlet side of the low-pressure compressor 5. The three-way valve 17 can be set to take the unenergized - for example open port position, when the first pressure working chamber 36a is open to the atmosphere or connected to a negative pressure source (e.g. the intake manifold, Holt or The first pressure operating chamber 36a is connected to the outlet side of the low-pressure compressor 5, and the first pressure working chamber 36a is connected to the outlet side of the low-pressure compressor 5, taking the black port position when it is energized.
また、アクチュエータ３６の第２圧力作動室３６ｂは第
２の通路１０を介して高圧段コンプレッサ６の出口側に
連通され、この通路１０には電磁式の三方弁１８が介装
される。三方弁１８は励磁されていないときには例えば
白抜きのポート位置をとるように設定でき、このとき第
２圧力作動室３６ｂは大気に開放され、他方励磁されて
いるときには黒塗りのポート位置をとり第２圧力作動室
３６ｂは高圧段コンプレッサ６の出口側に連通される。Further, the second pressure operating chamber 36b of the actuator 36 is communicated with the outlet side of the high-pressure stage compressor 6 via a second passage 10, and an electromagnetic three-way valve 18 is interposed in this passage 10. When the three-way valve 18 is not energized, the second pressure operating chamber 36b can be set to take the white port position, and at this time the second pressure operating chamber 36b is open to the atmosphere, while when it is energized, it takes the black port position. The two-pressure working chamber 36b is communicated with the outlet side of the high-pressure compressor 6.
このようなアクチュエータ３６により駆動される吸気バ
イパス弁２６は、後述するように排気バイパス弁２４と
略同時に全開するように制御されるが、その全開前にお
いては洩れ等がない全開状態に保持される。これは次の
様に行われる。すなわち、全開前には吸気バイパス弁２
６を開閉駆動するアクチュエータ３６の第１圧力作動室
３６ａは三方弁１７を介して大気に開放（好ましくは負
圧源に連通）し、第２圧力作動室３６ｂは三方弁１８を
介して高圧段コンプレッサ６の出口側に連通し内部に過
給圧Ｐ６を作用させる。これにより、吸気バイパス弁２
６の締め切り圧（過給圧のバイパス流れを阻止する圧力
）を極めて大きく維持でき過給気の漏れを殆どなくすこ
とができる。そして、全開時にはこれら三方弁１７．１
８を略同時に切り替え、アクチュエータ３６の第１圧力
作動室３６ａは低圧段コンプレッサ５の出口側に連通し
内部に過給圧Ｐ５を作用させ、第２圧力作動室３６ｂは
大気に開放する。これにより吸気バイパス弁２６を開く
直前まで高い締め切り圧を維持しながら一気に開くこと
ができ漏れを生じにくい応動性の優れた吸気バイパス弁
２６開閉制御が可能である。なお、第２圧力作動室３６
ｂは三方弁１８を介してエンジン１下流の所定の正圧力
を有する排気通路２に連通されてもよい。The intake bypass valve 26 driven by such an actuator 36 is controlled to be fully opened substantially simultaneously with the exhaust bypass valve 24, as will be described later, but before it is fully opened, it is maintained in a fully open state with no leakage or the like. . This is done as follows. In other words, before fully opening, the intake bypass valve 2
The first pressure operating chamber 36a of the actuator 36 that drives the opening and closing of the actuator 6 is open to the atmosphere via the three-way valve 17 (preferably communicated with a negative pressure source), and the second pressure operating chamber 36b is connected to the high pressure stage via the three-way valve 18. It communicates with the outlet side of the compressor 6 to apply supercharging pressure P6 inside. As a result, the intake bypass valve 2
The shutoff pressure (pressure that prevents bypass flow of supercharging pressure) of No. 6 can be maintained extremely high, and leakage of supercharging air can be almost eliminated. When fully open, these three-way valves 17.1
8 are switched substantially simultaneously, the first pressure working chamber 36a of the actuator 36 communicates with the outlet side of the low pressure stage compressor 5 to apply supercharging pressure P5 therein, and the second pressure working chamber 36b is opened to the atmosphere. As a result, the intake bypass valve 26 can be opened all at once while maintaining a high closing pressure until immediately before opening, and the opening and closing control of the intake bypass valve 26 can be controlled with excellent responsiveness and less likely to cause leakage. Note that the second pressure working chamber 36
b may be communicated via the three-way valve 18 to the exhaust passage 2 downstream of the engine 1 and having a predetermined positive pressure.
ここで先に触れた排気バイパス弁２４の駆動装置３４に
ついて詳細に説明すると、第２図はこの排気バイパス弁
駆動装置３４の縦断図面である。To explain in detail the drive device 34 for the exhaust bypass valve 24 mentioned above, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the exhaust bypass valve drive device 34.
第２図を参照すると、第１の圧力作動室８１及び第２の
圧力作動室９１は通路１１及び１２を介してそれぞれ高
圧段コンプレッサ６出口側及び低圧段コンプレッサ５出
口側に連通される。Referring to FIG. 2, the first pressure working chamber 81 and the second pressure working chamber 91 are communicated with the outlet side of the high pressure stage compressor 6 and the outlet side of the low pressure stage compressor 5 via passages 11 and 12, respectively.
この通路１２内には電磁式の三方弁１９（第１図参照）
が介装され、例えば三方弁１９の非励磁時には第２圧力
作動室９１を大気開放し、励磁時には第２圧力作動室９
１に低圧段コンプレッサ５出口側の過給圧Ｐ、が作用し
得るようになっている。Inside this passage 12 is an electromagnetic three-way valve 19 (see Figure 1).
For example, when the three-way valve 19 is not energized, the second pressure working chamber 91 is opened to the atmosphere, and when the three-way valve 19 is energized, the second pressure working chamber 91 is opened to the atmosphere.
The supercharging pressure P on the outlet side of the low-pressure stage compressor 5 can act on the compressor 1.
耐熱性のベローズ８５．９５により第１圧力作動室８１
及び第２圧力作動室９１からそれぞれ気密的に隔離され
たベローズ室８６．９６内には圧縮ばね８４゜９４がそ
れぞれ配置され、ベローズ８５．９５を図では右方向に
付勢している。ベローズ８５はフランジ８２等と共にピ
ストンロッド８３に一体移動自在に連結され、同様にベ
ローズ９５にフランジ９２等と共にロッド９３に一体移
動自在に連結される。The first pressure working chamber 81 is formed by a heat-resistant bellows 85.95.
Compression springs 84 and 94 are respectively disposed in bellows chambers 86 and 96 that are airtightly isolated from the second pressure operating chamber 91, and bias the bellows 85 and 95 in the right direction in the figure. The bellows 85 is movably connected to the piston rod 83 together with the flange 82, and similarly, the bellows 95 is movably connected to the rod 93 together with the flange 92 and the like.
このロッド９３は図示しないリンク機構を介して排気バ
イパス弁２４ （第１図）に連結されている。This rod 93 is connected to the exhaust bypass valve 24 (FIG. 1) via a link mechanism (not shown).
従って、第１圧力作動室８１内に所定の高圧段コンプレ
ッサ出口側過給圧Ｐ６が作用しピストンロッド８３が移
動すると、このピストンロッド８３の先端部が第２圧力
作動室９１内のフランジ９２に当接しこれを押圧するた
めロッド９３も同様に移動することとなる。このときば
ね８４，９４を共に圧縮させるため（ばね８４，９４の
ばね定数をそれぞれに＋、に２とすると、共に圧縮させ
る場合（（ｋｌ＋に２）のばね定数を有するばねを圧縮
するのに等しい）、排気バイパス弁２４を開閉させるに
は相当なる過給圧Ｐ６が必要である。また、このときベ
ローズ室８６内の空気はピストンロッド８３とこれが貫
通する基部８７の穴との隙間から第２圧力作動室９１を
通って大気開放される。同様に、ベローズ室９６内の空
気はロッド９３とこれが貫通する支持部９７の穴との隙
間から大気開放される。Therefore, when the predetermined high-pressure compressor outlet side supercharging pressure P6 acts in the first pressure working chamber 81 and the piston rod 83 moves, the tip of the piston rod 83 touches the flange 92 in the second pressure working chamber 91. In order to abut and press this, the rod 93 will also move in the same way. At this time, in order to compress the springs 84 and 94 together (assuming that the spring constants of the springs 84 and 94 are + and 2, respectively, when compressing both springs 84 and 94, A considerable boost pressure P6 is required to open and close the exhaust bypass valve 24.At this time, the air in the bellows chamber 86 flows through the gap between the piston rod 83 and the hole in the base 87 through which it passes. The air in the bellows chamber 96 is released to the atmosphere through the two-pressure operating chamber 91. Similarly, the air in the bellows chamber 96 is released to the atmosphere through the gap between the rod 93 and the hole in the support portion 97 through which it passes.
このように所定の高圧段コンプレッサ出口側過給圧Ｐ６
が第１圧力作動室８１に作用し、ピストンロッド８３ひ
いてはロッド９３が所定量移動している場合に、三方弁
１９が切り替わり第２圧力作動室９１に過給圧Ｐ、が作
用すると、フランジ９２、ベローズ９５そしてロッド９
３がさらに前進することになる。このとき実質的に圧縮
するのはばね定数に２のばね９４のみである。また、こ
のときフランジ８２、ベローズ８５、そしてピストンロ
ッド８３はロッド９３の前進に対し追従して前進するが
、第２圧力作動室９１内の正圧の空気がピストンロッド
８３とこれが貫通する基部８７の穴との隙間からベロー
ズ室８６内に流入してピストンロッド８３の戻り方向に
作用するためピストンロッド８３は後退するようになる
。しかしながら、この動きはロッド９３ひいては排気バ
イパス弁２４の作動に影響するものではなく、特に不都
合はない。In this way, the predetermined high pressure stage compressor outlet side supercharging pressure P6
is applied to the first pressure working chamber 81 and the piston rod 83 and thus the rod 93 are moving by a predetermined amount. When the three-way valve 19 is switched and supercharging pressure P is applied to the second pressure working chamber 91, the flange 92 , bellows 95 and rod 9
3 will move forward. At this time, only the spring 94 with a spring constant of 2 is actually compressed. Also, at this time, the flange 82, bellows 85, and piston rod 83 move forward following the movement of the rod 93, but the positive pressure air in the second pressure operating chamber 91 flows through the piston rod 83 and the base 83 through which it passes. It flows into the bellows chamber 86 through the gap between the hole and the piston rod 83 and acts in the return direction of the piston rod 83, causing the piston rod 83 to retreat. However, this movement does not affect the operation of the rod 93 or the exhaust bypass valve 24, and there is no particular disadvantage.
以上のように、本駆動構造によれば第１圧力作動室８１
内に高圧段コンプレッサ６出口側過給圧Ｐ６を作用させ
ることにより、この圧力に応じてピストンロッド８３ひ
いてはロッド９３をリニアに移動させることができ（こ
のときの駆動系のばね定数はｌ＋ ＋に２）である）、
従って排気バイパス弁２４の開度が一元的に制御される
。そして、三方弁１９を介して第２圧力作動室９１に正
圧、例えば低圧段コンプレッサ５出口側過給圧Ｐ、を作
用させることにより、ピストンロッド８３の動きに左右
されずにロッド９３をより迅速に移動させることができ
る（このときの駆動系のばね定数はに２となる）。すな
わち、例えばばね９４のばね定数に２を予めばね８４よ
りも比較的小さく設定しておくことにより、低圧段コン
プレッサ５出口側過給圧Ｐ５か所定圧（第１又は第２の
設定過給圧）に達する前までは高圧段コンプレッサ出口
側過給圧Ｐ６に応動して排気バイパス２４の開度を制御
し、過給圧Ｐ５か所定圧（第１又は第２の設定過給圧）
に達した時点では急速に排気バイパス弁２４を全開させ
る、というような二段階的な弁制御が可能となる。As described above, according to the present drive structure, the first pressure working chamber 81
By applying the supercharging pressure P6 on the outlet side of the high-pressure compressor 6 inside, the piston rod 83 and eventually the rod 93 can be linearly moved in accordance with this pressure (at this time, the spring constant of the drive system is l + + 2)),
Therefore, the opening degree of the exhaust bypass valve 24 is centrally controlled. By applying positive pressure, for example, the supercharging pressure P on the outlet side of the low-pressure compressor 5, to the second pressure working chamber 91 via the three-way valve 19, the rod 93 can be moved further without being affected by the movement of the piston rod 83. It can be moved quickly (the spring constant of the drive system at this time is 2). That is, for example, by setting the spring constant of the spring 94 to 2 in advance to be relatively smaller than that of the spring 84, the low pressure stage compressor 5 outlet side supercharging pressure P5 or a predetermined pressure (first or second set supercharging pressure ), the opening degree of the exhaust bypass 24 is controlled in response to the supercharging pressure P6 at the outlet of the high-pressure compressor, and the opening degree of the exhaust bypass 24 is controlled until the supercharging pressure P5 or a predetermined pressure (first or second set supercharging pressure) is reached.
It is possible to perform two-step valve control in which the exhaust bypass valve 24 is rapidly fully opened when the exhaust gas bypass valve 24 is reached.
なお、低圧段コンプレッサ５の出口側の過給圧Ｐ５と高
圧段コンプレッサ６の出口側の過給圧Ｐ６とを検出する
ための圧力センサ４１が設けられ、圧力センサ４１から
の信号は制御コンピュータ５１に入力される。A pressure sensor 41 is provided to detect the supercharging pressure P5 on the outlet side of the low-pressure compressor 5 and the supercharging pressure P6 on the outlet side of the high-pressure compressor 6, and the signal from the pressure sensor 41 is transmitted to the control computer 51. is input.
ここで第３図を参照すると、制御コンピュータ５１はデ
ィジタルコンビコータから成り、双方向性バス５２によ
って相互に接続されたＲＯＭ（！Ｊ−ドオンリメモリ）
５３、ＲＡＭ （ランダムアクセスメモリ）５４、ＣＰ
Ｕ （マイクロプロセッサ）５５、人力ポート５６、及
び出力ポート５７を具備する。人力ボート５６には圧力
センサ４１が接続されるのに加えて、車両の速度を検出
する車速センサ５９がＡＤ変換器を介して接続される。Referring now to FIG. 3, the control computer 51 consists of a digital combicoater with ROMs (!J-only memory) interconnected by a bidirectional bus 52.
53, RAM (Random Access Memory) 54, CP
It has a U (microprocessor) 55, a human power port 56, and an output port 57. In addition to the pressure sensor 41 connected to the human-powered boat 56, a vehicle speed sensor 59 for detecting the speed of the vehicle is connected via an AD converter.
出力ポート５７は対応する駆動回路を介して各三方弁１
７．１８．１９に接続される。The output port 57 connects each three-way valve 1 via a corresponding drive circuit.
Connected to 7.18.19.
以上の構成から成る本実施例の直列ツインターボエンジ
ンの過給圧制御装置の作動について第４図の制御フロー
チャートに基づき、そしてエンジン回転数に対する過給
圧力比と軸トルクとのそれぞれの関係を示す第５図及び
第６図を参照して説明する。The operation of the boost pressure control device for the in-line twin turbo engine of this embodiment having the above configuration is based on the control flowchart in FIG. 4, and the relationship between the boost pressure ratio and the shaft torque with respect to the engine speed is shown below. This will be explained with reference to FIGS. 5 and 6.
先ず初めにステップ１０１において車速Ｖ、低圧段コン
プレッサ出口側過給圧Ｐ５、及び高圧段コンプレッサ出
口側過給圧Ｐ６等が検出される。First, in step 101, the vehicle speed V, the low-pressure compressor outlet side supercharging pressure P5, the high-pressure compressor outlet side supercharging pressure P6, etc. are detected.
次いで、エンジン低速状態からの発進であるか、あるい
はエンジン減速状態からの加速であるのか判断されるこ
とになるが、本実施例にふいては車速Ｖが所定値Ｖ。よ
り高いか否かにより判断する。Next, it is determined whether the vehicle is starting from a low engine speed state or accelerating from a decelerated engine state. In this embodiment, the vehicle speed V is a predetermined value V. Judgment will be made based on whether it is higher or not.
すなわち、ステップ１０２で車速ＶがＶｏより高いか否
か判別され、Ｖ２Ｖ５であればエンジン減速状態からの
加速時と推定しステップ１０３に進む。That is, in step 102, it is determined whether the vehicle speed V is higher than Vo, and if it is V2V5, it is assumed that the vehicle is accelerating from an engine deceleration state, and the process proceeds to step 103.
Ｖ＜ＶＯであればエンジン低速状態からの発進時と推定
しステップ１０４に進む。If V<VO, it is assumed that the vehicle is starting from a low engine speed state, and the process proceeds to step 104.
ステップ１０３及びステップ１０４において、低圧段コ
ンプレッサ出口側過給圧Ｐ、が所定の過給圧に達したか
否か判別される。前述した２つの運転状況によりこの過
給圧をそれぞれ異なるように設定する、すなわち、この
過給圧をエンジン低速状態からの発進時におけるステッ
プ１０４では第１の設定過給圧（Ｐｓ）ｒ と、エンジ
ン減速状態からの加速時におけるステップ１０３では第
２の設定過給圧（Ｐ５）■とし、第２設定過給圧（Ｐ５
）、を第１設定過給圧（ｐｓ）ｒより低く設定する。こ
の第１及び第２設定過給圧（Ｐ５） ｔ 、 （Ｐ５）
ｗはそれぞれ、第５図及び第６図において１点、■点
に対応する。In steps 103 and 104, it is determined whether or not the low-pressure stage compressor outlet side supercharging pressure P has reached a predetermined supercharging pressure. This supercharging pressure is set differently depending on the two operating conditions described above, that is, this supercharging pressure is set to the first set supercharging pressure (Ps) r in step 104 when starting from a low engine speed state, In step 103 during acceleration from the engine deceleration state, the second set supercharging pressure (P5) is set, and the second set supercharging pressure (P5) is set.
), is set lower than the first set supercharging pressure (ps) r. These first and second set supercharging pressures (P5) t , (P5)
w corresponds to 1 point and point ■ in FIGS. 5 and 6, respectively.
Ｐｓ≧（Ｐ５）ＩあるいはＰ５≧（Ｐｓ）ｘであればス
テップ１０５及び１０６に進み、排気及び吸気バイパス
弁２４．２６を全開にして実質的過給機能を高圧段ター
ボチャージャから低圧段ターボチャージャに移行する。If Ps ≧ (P5) I or P5 ≧ (Ps) to move to.
すなわち、排気バイパス弁２４を全開にするとエンジン
１から排出された排気ガスは高圧段タービン４を迂回し
て高圧段バイパス通路１４を流れるために高圧段タービ
ン４は非作動状態となり、このとき略同時に吸気バイパ
ス通路１６内の吸気バイパス弁２６を全開にすることに
より、高圧段ターボチャージャは完全に非過給状態とな
り二段過給から一段過給への切替えが確実に行われる。That is, when the exhaust bypass valve 24 is fully opened, the exhaust gas discharged from the engine 1 bypasses the high-pressure turbine 4 and flows through the high-pressure bypass passage 14, so the high-pressure turbine 4 becomes inactive. By fully opening the intake bypass valve 26 in the intake bypass passage 16, the high-pressure turbocharger becomes completely non-supercharged, and switching from two-stage supercharging to one-stage supercharging is reliably performed.
次に、Ｐｓ ＜ （ｐｓＬ あるいはＰｓ ＜ （Ｐｓ
）ａであればステップ１０７及び１０８に進み、排気バ
イパス弁２４を全開前の高圧段コンプレッサ出口側過給
圧Ｐ６に応動した開閉状態に復帰させ、吸気バイパス弁
２６を全開にして過給の切替えを行わず、ひき続き高圧
段ターボチャージャによる過給を行わせる。Next, Ps < (psL or Ps < (Ps
) If it is a, proceed to steps 107 and 108, return the exhaust bypass valve 24 to the open/closed state corresponding to the high-pressure stage compressor outlet side supercharging pressure P6 before full opening, and fully open the intake bypass valve 26 to switch supercharging. Instead, the high-pressure turbocharger continues to perform supercharging.
このように制御することにより、運転状況に応じた適切
な過給の切替えができ、所望の出力及び燃費向上を達成
できる。すなわち、エンジン低速状態から発進する場合
、前述の如く車両駆動上負荷が相当大きいので充分な低
速トルクを発生する必要がある。また、過給切替え時の
トルクの落ち込みを出来るだけ避け、車両発進時の立上
りをより円滑かつ良好なものにすることが好ましい。こ
のような点に関しては、低圧段ターボチャージャの過給
圧Ｐ、が高流量側の設定値（第１の設定過給圧（Ｐｓ）
＋）に達したときに過給を切り替える、すなわち、高圧
段ターボチャージャを高流量側に至るまで作動させるこ
とにより、僅かながら燃費悪化という犠牲を伴うものの
、確実に低速域のトルク及びレスポンスの向上を達成で
き、いわゆるターボ過給エンジンの低速出力不足及び過
給切替え時のトルクの落ち込み等を効果的に克服するこ
とができる。By controlling in this manner, it is possible to appropriately switch the supercharging depending on the driving situation, and it is possible to achieve the desired output and fuel efficiency improvement. That is, when starting from a low engine speed state, as mentioned above, the load on driving the vehicle is quite large, so it is necessary to generate sufficient low speed torque. Further, it is preferable to avoid a drop in torque when switching over to supercharging as much as possible, and to make the start-up smoother and better when the vehicle starts. Regarding this point, the supercharging pressure P of the low-pressure stage turbocharger is set at the high flow rate side (first set supercharging pressure (Ps)
+), by switching the supercharging, that is, operating the high-pressure stage turbocharger all the way to the high-flow side, this will definitely improve low-speed torque and response, albeit at the cost of a slight deterioration in fuel efficiency. This makes it possible to effectively overcome the so-called lack of low-speed output of turbocharged engines and the drop in torque when switching to supercharging.
他方、エンジン減速状態から加速する場合、前述の如く
、車両駆動上の負荷も比較的小さいのでトルク向上を達
成するよりはむしろ燃料経済性を優先した方が得策であ
る。このような点に関しては、低圧段ターボチャージャ
の過給圧Ｐ、が低流量側の設定値（第２の設定過給圧（
Ｐ５）π）に達したときに過給を切り替える、すなわち
、高圧段ターボチャージャを低流量側で不作動状態にさ
せることにより、僅かなトルク低下を伴うものの、確実
に燃費向上を達成できる。On the other hand, when accelerating from an engine deceleration state, as mentioned above, the load on the vehicle drive is relatively small, so it is better to prioritize fuel economy rather than achieving torque improvement. Regarding this point, the supercharging pressure P of the low-pressure stage turbocharger is set to a low flow rate side setting value (second set supercharging pressure (
By switching the supercharging when P5) π) is reached, that is, by making the high-pressure stage turbocharger inactive on the low flow rate side, it is possible to reliably achieve improved fuel efficiency, although this is accompanied by a slight decrease in torque.
ここで、ターボチャージャの性能曲線上にエンジンの作
動線を描いた第７図（高圧段ターボチャージャのコンプ
レッサマツプ）を参照すると、高圧段ターボチャージャ
の過給圧の変化が太い実線で示され、１点及び■点がそ
れぞれエンジン低速状態からの発進時の高流量側の過給
切替え点及びエンジン減速状態からの加速時の低流量側
の過給切替え点に対応する。図中、破線はコンプレッサ
効率ηの等しい所をそれぞれ結んだもので、最も内側の
斜線を引いた領域がコンプレッサ効率の最も高い、すな
わち、燃費上量も優れた領域に該当する。そして外側に
いく程、コンプレッサ効率従って燃費が悪化する。なお
、Ａはいわゆるインタセプト点を示す。本図から良く理
解されるように、高圧段ターボチャージャを高流量側ま
で使用して１点で切り替えることは、燃費上好ましいこ
とではない。しかしながら、前述の如く、低速状態から
の発進時にあっては低速トルクを充実させることは僅か
な燃費を犠牲にしても果たすべきことであり、これによ
り得られる低速トルク向上という利益はこの燃費悪化と
いう不利益を補って余りあるものである。他方、減速状
態からの加速時にはトルク向上よりはむしろ燃費経済性
を考えるべきであり、従って高圧段ターボチャージャを
低流量側の■点で切り替えることは燃費経済上極めて好
ましいことである。Here, referring to FIG. 7 (compressor map of the high-pressure turbocharger), which depicts the engine operating line on the performance curve of the turbocharger, the change in supercharging pressure of the high-pressure turbocharger is shown by a thick solid line, Point 1 and point ■ correspond to the supercharging switching point on the high flow rate side when starting from a low engine speed state and the supercharging switching point on the low flow side when accelerating from an engine deceleration state, respectively. In the figure, the broken lines connect the areas with the same compressor efficiency η, and the innermost shaded area corresponds to the area where the compressor efficiency is highest, that is, where the fuel efficiency is also excellent. The further outward you go, the worse the compressor efficiency and hence the fuel consumption. Note that A indicates a so-called intercept point. As can be well understood from this figure, it is not preferable in terms of fuel efficiency to use the high-pressure stage turbocharger up to the high-flow side and switch at one point. However, as mentioned above, when starting from a low-speed state, it is necessary to increase low-speed torque even at the cost of a small amount of fuel consumption, and the benefit of improved low-speed torque obtained by this means that this worsens fuel efficiency. This more than makes up for the disadvantages. On the other hand, when accelerating from a decelerated state, fuel economy should be considered rather than torque improvement, and therefore switching the high-pressure stage turbocharger at point (3) on the low flow rate side is extremely preferable in terms of fuel economy.
また、以上のように２基のターボチャージャの有効な作
動域が実質的に拡大したことにより、より大型の、そし
てより小型のターボチャージャの組合せの実現につなが
る可能性が期待できる。Furthermore, since the effective operating range of the two turbochargers has been substantially expanded as described above, it is expected that this will lead to the realization of a combination of larger and smaller turbochargers.
なお、説明が前後するが、過給切替え後、すなわちステ
ップ１０５及び１０６を実行後、エンジン及びターボチ
ャ−ジャ等の耐久性上、低圧段ターボチャージャによる
過給圧Ｐ５を所定過給圧Ｐ。以下に維持する必要がある
。このため、ステップ１０９において過給圧Ｐ、がＰ。Although the explanation is complicated, after the supercharging is switched, that is, after steps 105 and 106 are executed, the supercharging pressure P5 by the low-pressure turbocharger is set to the predetermined supercharging pressure P for the sake of durability of the engine, turbocharger, etc. Must be maintained below. Therefore, in step 109, the supercharging pressure P becomes P.
よりも高いか否か判別し、ＰＳ、！ＰＯであれば、過給
圧Ｐ、が所定過給圧Ｐ、になるようにウェイストゲート
バルブ２３が開弁され（ステップ１１０）、Ｐｓ＜Ｐｏ
であればウェイストゲートバルブ２３は閉弁したままに
される（ステップ１１１）。しかしながら、第１図に示
す実施例の構造においては、ウェイストゲートバルブ２
３はアクチュエータ３３のばね３３ｅのばね定数と低圧
段コンプレッサ出口側過給圧Ｐ５との相互関係により、
機械的に制御されるため、第４図に示す制御フローチャ
ートのうちステップ１０９以下の処理は制御コンピュー
タ５１内で実際に実行されるわけではない。勿論、制御
コンピュータ５１でウェイストゲートバルブ２３を制御
し得るようにアクチュエータ３３等の形式を変更しても
何ら差しつかえない。Determine whether it is higher than or not, PS,! If PO, the waste gate valve 23 is opened so that the supercharging pressure P becomes the predetermined supercharging pressure P (step 110), and Ps<Po
If so, the wastegate valve 23 is kept closed (step 111). However, in the structure of the embodiment shown in FIG.
3 is due to the mutual relationship between the spring constant of the spring 33e of the actuator 33 and the supercharging pressure P5 at the outlet of the low pressure stage compressor.
Since it is mechanically controlled, the processes from step 109 onward in the control flowchart shown in FIG. 4 are not actually executed within the control computer 51. Of course, there is no problem in changing the type of the actuator 33 and the like so that the wastegate valve 23 can be controlled by the control computer 51.
また、第１図に示す実施例において排気バイパス弁２４
を駆動する装置として第２図に示す如くの構造を有する
駆動装置を用いたが、これに代えて以下に簡単に説明す
る幾つかの駆動形式を用いることもできる。Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the exhaust bypass valve 24
Although a drive device having a structure as shown in FIG. 2 was used as a device for driving the device, several drive types briefly described below may be used instead.
排気バイパス弁駆動装置３４の別の実施例を示す第８図
を参照すると、第１の圧力作動室６１は通路１１を介し
て高圧段コンプレッサ６の出口側に連通されており、従
ってこの過給圧Ｐ６に応じてフランジ６２ひいてはこの
フランジ６２に連結された口γドロ３が圧縮ばね６４の
付勢力に打ち勝ちながら図では左方向に変位する。この
とき耐熱性のある例えば金属製のダイヤプラム６５等に
より第１圧力作動室６１から気密的に隔離されたダイヤ
フラム室６６内の空気は、その大部分がロッド６３とこ
れが貫通する胴部６７の穴との隙間、そして胴部６７の
この穴に形成した内周溝６８及びこの内周溝から外部に
延びる通路６９を介して大気に開放される。このような
構造に加えて、第２の圧力作動室７１が設けられ、この
第２圧力作動室７１は通路１２を介して低圧段コンプレ
ッサ５の出口側に連通される。Referring to FIG. 8, which shows another embodiment of the exhaust bypass valve drive device 34, the first pressure working chamber 61 is communicated with the outlet side of the high pressure stage compressor 6 via the passage 11, so that this supercharging In response to the pressure P6, the flange 62 and the mouth drawer 3 connected to the flange 62 are displaced to the left in the figure while overcoming the biasing force of the compression spring 64. At this time, most of the air in the diaphragm chamber 66, which is airtightly isolated from the first pressure operating chamber 61 by a heat-resistant metal diaphragm 65 or the like, flows through the rod 63 and the body 67 through which it passes. It is opened to the atmosphere through a gap between the hole and the hole, an inner circumferential groove 68 formed in the hole of the body 67, and a passage 69 extending outward from the inner circumferential groove. In addition to such a structure, a second pressure working chamber 71 is provided, and this second pressure working chamber 71 communicates with the outlet side of the low pressure stage compressor 5 via the passage 12.
従って、第１圧力作動室６１内に所定の高圧段コンプレ
ッサ出口側過給圧Ｐ６が作用しロッド６３が変位してロ
ンドロ３上に設けた突起部６３ａが例えば図示破線位置
Ａに移動している場合に、三方弁１９が切り替わり第２
圧力作動室７１に低圧設コンプレッサ出口側過給圧Ｐｓ
が作用すると、耐熱性のある例えば金属製のダイヤフラ
ム７５と共にダイヤフラム室７６を第２圧力作動室７１
から気密的に隔離するフランジ７２はロッド６３上を摺
動する。そして破線位置へにあるロッド６３の突起部６
３ａと斜面係合しさらに突起部６３ａを図示破線位置Ｂ
まで移動させる、すなわちロッド６３が移動することに
なる。このときダイヤフラム室７６内の空気はロッド６
３とこれが・貫通するキャップ７７の穴との隙間から大
気に開放される。Therefore, a predetermined high-pressure stage compressor outlet side supercharging pressure P6 acts in the first pressure working chamber 61, the rod 63 is displaced, and the protrusion 63a provided on the Rondoro 3 moves, for example, to the position A shown in the broken line. When the three-way valve 19 switches to the second
Low pressure installed in pressure working chamber 71 Compressor outlet side supercharging pressure Ps
, the diaphragm chamber 76 and the heat-resistant diaphragm 75 made of metal, for example, are moved into the second pressure working chamber 71.
A flange 72, which is hermetically isolated from the rod 63, slides on the rod 63. The protrusion 6 of the rod 63 is located at the dashed line position.
3a and the protrusion 63a is shown in the dashed line position B.
In other words, the rod 63 is moved. At this time, the air inside the diaphragm chamber 76 is
3 and a hole in the cap 77 through which it passes, the air is exposed to the atmosphere.
なお、第２圧力作動室７１内の正圧空気はその極く一分
がロッド６３とこれが貫通する胴部６７の穴との隙間か
ら漏出するが、それらはロッド６３を戻し方向に作用さ
せるダイヤフラム室６６に流入する前に内周溝６８及び
通路６９を介して大気開放されるため特に不都合は生じ
ない。Note that a very small portion of the positive pressure air in the second pressure operating chamber 71 leaks from the gap between the rod 63 and the hole in the body 67 through which it passes, but this leaks out from the diaphragm that acts on the rod 63 in the return direction. Since the air is exposed to the atmosphere through the inner circumferential groove 68 and the passage 69 before flowing into the chamber 66, no particular inconvenience occurs.
このように、本駆動装置３４の構造によれば、第１圧力
作動室６１内に高圧段コンプレッサ６出口側過給圧Ｐ６
を作用させることにより、この圧力に応じてロッド６３
をリニアに移動させることができ、従ってこのロッド６
３により図示しないリンク機構を介して排気バイパス弁
２４の開度が一元的に制御される。そして、三方弁１９
を介して第２圧力作動室７１に正圧、例えば低圧段コン
プレッサ５出口側過給圧Ｐ、を作用させることにより排
気バイパス弁２４０開度を二元的に制御できる。すなわ
ち、低圧段コンプレッサ５出口側過給圧Ｐ５か所定圧（
第１又は第２設定過給圧）に達する前までは高圧段コン
プレッサ出口側過給圧Ｐ６に応動して排気バイパス弁２
４０開度を制御し、過給圧Ｐｓが所定圧（第１又は第２
設定過給圧）に達した時点では急速に排気バイパス弁２
４を全開させる、というような二段階的な弁制御が可能
となる。In this way, according to the structure of the present drive device 34, the high pressure stage compressor 6 outlet side supercharging pressure P6 is generated in the first pressure working chamber 61.
By applying this pressure, the rod 63
can be moved linearly, so this rod 6
3, the opening degree of the exhaust bypass valve 24 is centrally controlled via a link mechanism (not shown). And three-way valve 19
The opening degree of the exhaust bypass valve 240 can be dually controlled by applying positive pressure, for example, the supercharging pressure P on the outlet side of the low-pressure stage compressor 5, to the second pressure working chamber 71 via the second pressure working chamber 71. That is, the supercharging pressure P5 on the outlet side of the low pressure stage compressor 5 or the predetermined pressure (
Until the first or second set supercharging pressure is reached, the exhaust bypass valve 2
40 opening degree, and supercharging pressure Ps is set to a predetermined pressure (first or second
When the set boost pressure is reached, the exhaust bypass valve 2 is quickly activated.
Two-stage valve control such as fully opening valve 4 becomes possible.
次に、排気バイパス弁２４を駆動する装置の更に別の実
施例について説明する。第９図を参照すると、本実施例
においては前述した実施例の複動的構造とは異なり一般
的な単動のアクチュエータを用いこれをいわゆるデユー
ティ制御することにより前記同様に排気バイパス弁２４
を多段階的に開弁制御しようとするものである。すなわ
ち、アクチュエータ４４の第１圧力作動室４４ａを通路
２１を介して高圧段コンプレッサ６出口側に連通し、こ
の通路２１内に三方弁２９を介装し、非励磁時には白抜
きのポート位置、励磁時には黒塗りのポート位置をとる
ように設定する。アクチュエータ４４の第２圧力作動室
４４ｂは大気開放され、その内部には圧縮ばね４４ｅが
配置される。従って、三方弁２９の非励磁時にはばね４
４ｅの付勢力によリアクチμエータ４４のロッドそして
図示しないリンク機構を介して排気バイパス弁２４が全
閉され、一方励磁時にはこのばね４４ｅの付勢力とアク
チュエータ４４の第１圧力作動室４４ａに作用する高圧
段コンプレッサ６出口側の過給圧Ｐ６の大小に基づく駆
動力とに応じて排気バイパス弁２４が開弁される。この
励磁を断続的に行い弁開度を所望に制御することを一般
にデユーティ制御と呼んでおり、三方弁２９には矩形状
の駆動パルスが供給される。（ここで、パルス幅／周期
、をデユーティ比と呼ぶ）駆動パルスが発生すると三方
弁２９の切換作用によりアクチュエータ４４の第１圧力
作動室４４ａは高圧段コンプレッサ６出口側に連通され
、駆動パルスの発生が停止すると今度は大気に開放され
る。従って駆動パルスの発生している時間が長くなるほ
ど、即ちデユーティ比が大きくなるほど第１圧力作動室
４４ａが高圧段コンプレッサ６出口側に接続されている
時間が長くなるために第１圧力作動室４４ａ内に作用す
る正圧（過給圧Ｐ６）は大きくなり、従って排気バイパ
ス弁２４の開度が大きくなる。これに対してデユーティ
比が小さくなると第１圧力作動室４４ａが大気に開放さ
れている時間が長くなるために第１圧力作動室４４ａ内
の正圧は小さくなり、従って排気バイパス弁２４の開度
が小さくなる。なお、排気バイパス弁を急速に全開させ
る必要上、ばね４４ｅを（ばね定数の小さい）弱めに設
定しておく。Next, yet another embodiment of the device for driving the exhaust bypass valve 24 will be described. Referring to FIG. 9, in this embodiment, unlike the double-acting structure of the above-described embodiment, a general single-acting actuator is used and this is subjected to so-called duty control, thereby controlling the exhaust bypass valve 24 in the same manner as described above.
The aim is to control the valve opening in multiple stages. That is, the first pressure operating chamber 44a of the actuator 44 is communicated with the outlet side of the high-pressure compressor 6 through the passage 21, and the three-way valve 29 is interposed in the passage 21, so that when not energized, the white port position and the energized port position are connected. Sometimes it is set to take the black port position. The second pressure working chamber 44b of the actuator 44 is open to the atmosphere, and a compression spring 44e is disposed therein. Therefore, when the three-way valve 29 is de-energized, the spring 4
The exhaust bypass valve 24 is fully closed by the biasing force of the spring 44e through the rod of the reactor μ-actuator 44 and a link mechanism (not shown).On the other hand, when energized, the biasing force of the spring 44e acts on the first pressure operating chamber 44a of the actuator 44. The exhaust bypass valve 24 is opened in accordance with the driving force based on the magnitude of the supercharging pressure P6 at the outlet side of the high-pressure compressor 6. Controlling the valve opening as desired by performing this excitation intermittently is generally called duty control, and a rectangular drive pulse is supplied to the three-way valve 29. (Here, the pulse width/period is called the duty ratio.) When a driving pulse is generated, the first pressure working chamber 44a of the actuator 44 is communicated with the outlet side of the high pressure compressor 6 by the switching action of the three-way valve 29, and the driving pulse is Once the generation has stopped, it is then released to the atmosphere. Therefore, the longer the driving pulse is generated, that is, the greater the duty ratio, the longer the first pressure working chamber 44a is connected to the outlet side of the high pressure compressor 6. The positive pressure (supercharging pressure P6) acting on the exhaust gas bypass valve 24 increases, and therefore the opening degree of the exhaust bypass valve 24 increases. On the other hand, when the duty ratio becomes smaller, the time during which the first pressure working chamber 44a is open to the atmosphere becomes longer, so the positive pressure inside the first pressure working chamber 44a becomes smaller, and therefore the opening degree of the exhaust bypass valve 24 becomes smaller. becomes smaller. In addition, since it is necessary to fully open the exhaust bypass valve rapidly, the spring 44e is set to be weak (having a small spring constant).
このように駆動パルスのデユーティ比を適切に選択する
ことで排気バイパス弁２４の開度を所望に維持でき、従
って低圧段コンプレッサ出口側過給圧Ｐ、が所定圧（第
１又は第２設定過給圧）に達する前までは高圧段コンプ
レッサ出口側過給圧Ｐ６に応動して排気バイパス弁２４
の開度を制御し、過給圧Ｐｓが所定圧（第１又は第２設
定過給圧）に達した時点では急速に排気バイパス弁２４
を全開させる、というような二段階的な弁制御が、可能
となる。By appropriately selecting the duty ratio of the drive pulse in this way, the opening degree of the exhaust bypass valve 24 can be maintained at a desired level, so that the supercharging pressure P on the outlet side of the low pressure stage compressor can be maintained at a predetermined pressure (first or second set The exhaust bypass valve 24 is activated in response to the supercharging pressure P6 at the outlet of the high-pressure compressor until the supply pressure reaches
When the supercharging pressure Ps reaches a predetermined pressure (first or second set supercharging pressure), the exhaust bypass valve 24 is rapidly opened.
This enables two-step valve control such as fully opening the valve.
次に、排気バイパス弁２４を駆動する装置の更に別の実
施例について説明する。第１Ｏ図を参照すると、本実施
例の駆動装置３４は単動のアクチュエータを用いそれを
デユーティ制御することにより排気バイパス弁２４の開
閉制御を行うという点で、第９図に示す実施例の駆動装
置と基本的に共通する。Next, yet another embodiment of the device for driving the exhaust bypass valve 24 will be described. Referring to FIG. 1O, the driving device 34 of this embodiment uses a single-acting actuator and controls the opening and closing of the exhaust bypass valve 24 by controlling the duty of the single-acting actuator. Basically the same as the device.
異なるのは、デユーティ比の大小に応じて排気バイパス
弁２４が開開することであり、駆動装置３４の圧縮ばね
３４ｅの存在により、三方弁１９が非励磁時に排気バイ
パス弁２４が開弁状態となることである。この特徴によ
り、エンジン停止から次の運転までのエンジンが自然冷
却する期間に排気バイパス弁２４が排気ガス中の水分や
カーボン等の排気微粒子により全開のままスティック状
態になる危険性を排除することが可能となる。The difference is that the exhaust bypass valve 24 opens or opens depending on the magnitude of the duty ratio, and due to the presence of the compression spring 34e of the drive device 34, the exhaust bypass valve 24 is in the open state when the three-way valve 19 is not energized. It is what happens. This feature eliminates the risk of the exhaust bypass valve 24 remaining fully open and stuck due to moisture in the exhaust gas or exhaust particulates such as carbon during the period when the engine naturally cools down from engine stop until the next operation. It becomes possible.
ただし、エンジン始動時には三方弁１９を切り替えて駆
動装置３４の第２圧力作動室３４ｂに大きな負圧を作用
させ、排気バイパス弁２４を初期位置、即ち全開状態に
する必要がある。However, when starting the engine, it is necessary to switch the three-way valve 19 to apply a large negative pressure to the second pressure working chamber 34b of the drive device 34 and bring the exhaust bypass valve 24 to its initial position, that is, to the fully open state.
なお、本発明の思想自体は図示実施例の排気バイパス弁
駆動装置３４の駆動形式に何ら限定されるものではなく
、広く他の形式例えば負圧作動式、ステッピングモータ
等の駆動形式を採用することができることは言うまでも
ない。The idea of the present invention itself is not limited to the drive type of the exhaust bypass valve drive device 34 of the illustrated embodiment, and other drive types such as a negative pressure operation type, a stepping motor, etc. can be widely adopted. Needless to say, it can be done.
以上、本発明に係る直列ツインターボエンジンの過給圧
制御装置の実施例について詳説したが、以下、並列ツイ
ンターボエンジンの過給圧制御装置について説明する。The embodiments of the boost pressure control device for a series twin-turbo engine according to the present invention have been described in detail above, and the boost pressure control device for a parallel twin-turbo engine will be described below.
第１１図は本発明に係る並列ツインターボエンジンの過
給圧制御装置の一実施例の全体概略構成図であり、２０
１はエンジン、２０２及び２０３はそれぞれ高圧段及び
低圧段ターボチャージャを示す。FIG. 11 is an overall schematic configuration diagram of an embodiment of a boost pressure control device for a parallel twin-turbo engine according to the present invention;
Reference numeral 1 indicates an engine, and 202 and 203 indicate a high-pressure stage and a low-pressure stage turbocharger, respectively.
高圧段及び低圧段ターボチャージャ２０２．２０３のそ
れぞれの高圧段及び低圧段コンプレッサ２０４．２０５
には、それぞれのエアクリーナ２０６．２０７を介して
別個に空気が供給される。高圧段コンプレッサ２０４の
出口は高圧段吸気通路２１４を介してエンジン２０１の
吸気ボートに連結され、同様に低圧段コンプレッサ２０
５の出口は低圧段吸気通路２１５を介してエンジン２０
１の吸気ポートに連結される。この低圧段吸気通路２１
５内には吸気制御弁２２５が配設される。High-pressure stage and low-pressure stage compressors 204.205 of high-pressure stage and low-pressure stage turbochargers 202.203, respectively
are supplied with air separately via respective air cleaners 206,207. The outlet of the high pressure stage compressor 204 is connected to the intake boat of the engine 201 via the high pressure stage intake passage 214, and similarly the low pressure stage compressor 20
5 is connected to the engine 20 via the low pressure stage intake passage 215.
1 intake port. This low pressure stage intake passage 21
An intake control valve 225 is disposed within 5.
一方、高圧段及び低圧段ターボチャージャ２０２゜２０
３のそれぞれの高圧段及び低圧段タービン２０８゜２０
９は、これらの入口がそれぞれ高圧段排気通路及び低圧
段排気通路２１８．２１９を介してエンジン２０１の排
気ポートに連結される。高圧段タービン２０８の上流側
の高圧段排気通路２１８からは高圧段タービン２０８を
迂回するように迂回通路２２８が設けられ、この迂回通
路２２８内には迂回制御バルブ２３８が設けられる。低
圧段タービン２０９の下流側の低圧段排気通路２１９内
には排気制御弁２２９が配設される。On the other hand, the high pressure stage and low pressure stage turbocharger 202°20
3 respective high pressure stage and low pressure stage turbines 208°20
9, these inlets are connected to the exhaust port of the engine 201 via a high pressure stage exhaust passage and a low pressure stage exhaust passage 218, 219, respectively. A detour passage 228 is provided from the high-pressure stage exhaust passage 218 on the upstream side of the high-pressure stage turbine 208 so as to bypass the high-pressure stage turbine 208, and a detour control valve 238 is provided within the detour passage 228. An exhaust control valve 229 is disposed within the low-pressure stage exhaust passage 219 on the downstream side of the low-pressure stage turbine 209 .
以上の構成から成る第１１図に示す実施例の並列ツイン
ターボエンジンの過給圧制御装置の作動について説明す
る。The operation of the supercharging pressure control device for a parallel twin-turbo engine according to the embodiment shown in FIG. 11 having the above configuration will be explained.
当初は高圧段ターボチャージャ２０２のみが作動する。Initially, only the high pressure stage turbocharger 202 operates.
すなわち、吸気及び排気制御弁２２５．２２９が全閉状
態にされ、従って低圧段ターボチャージャ２０３が非作
動状態にある。That is, the intake and exhaust control valves 225 and 229 are fully closed, and the low-pressure turbocharger 203 is therefore inactive.
次いで、高圧段ターボチャージャ２０２による過給圧が
上昇すると、それに応動して排気制御弁２２９が、漸次
開く。これ）；より低圧段タービン２０９が回転し始め
るが、これは低圧段ターボチャージャ２０３を予め所定
作動状態に立上がらせておくために低圧段ターボチャー
ジャ２０３を助走させるものであり、低圧段ターボチャ
ージャ２０３による過給気をエンジンに送り込むためで
はない。このとき、吸気制御弁２２５は全閉状態に維持
されるため、低圧段コンプレッサ２０５による過給気を
低圧段吸気通路２１５外に逃すための通路２４５内に設
けた脱出制御バルブ２５５を全開とする。これにより低
圧段コンプレッサ２０５は円滑に回転（過給）し、低圧
段ターボチャージャ２０３は空転しながら、所定作動状
態に立上がっていくことができる。Next, when the supercharging pressure by the high-pressure turbocharger 202 increases, the exhaust control valve 229 gradually opens in response. This); the low pressure stage turbine 209 begins to rotate, but this is to run the low pressure stage turbocharger 203 in order to start up the low pressure stage turbocharger 203 in a predetermined operating state in advance, and the low pressure stage turbocharger 203 starts rotating. The purpose is not to send supercharging air from 203 to the engine. At this time, since the intake control valve 225 is maintained in a fully closed state, the escape control valve 255 provided in the passage 245 for releasing the supercharged air from the low pressure stage compressor 205 to the outside of the low pressure stage intake passage 215 is fully opened. . As a result, the low-pressure stage compressor 205 can smoothly rotate (supercharge), and the low-pressure stage turbocharger 203 can rise to a predetermined operating state while idling.
次いで、この低圧段ターボチャージャ２０３ニよる過給
圧が所定設定圧（第１又は第２設定過給圧）に達したと
きには、排気制御弁２２９及び吸気制御弁２２５を直ち
に全開状態にする。これによりエンジン１から排出され
た排気ガスは低圧段排気通路２１９を優先して流れ、こ
のため高圧段ターボチャージャ２０２による過給から低
圧段ターボチャージャ２０３による過給に実質的に切り
替わる。この過給の切替え時期をエンジン運転状態によ
って異ならしめることにより、前記直列ツインターボエ
ンジンの過給圧制御装置の実施例と同様な効果が得られ
る。すなわち、エンジン低速状態から発進する場合にあ
っては高圧段ターボチャージャ２０２を高流量側（第１
の設定過給圧）に至るまで作動させることにより、確実
に低速域のトルク及びレスポンスの向上を達成できる。Next, when the supercharging pressure from the low-pressure turbocharger 203 reaches a predetermined set pressure (first or second set supercharging pressure), the exhaust control valve 229 and the intake control valve 225 are immediately fully opened. As a result, the exhaust gas discharged from the engine 1 preferentially flows through the low-pressure stage exhaust passage 219, and therefore supercharging by the high-pressure stage turbocharger 202 is substantially switched to supercharging by the low-pressure stage turbocharger 203. By varying this supercharging switching timing depending on the engine operating state, the same effects as in the embodiment of the supercharging pressure control device for the in-line twin turbo engine can be obtained. That is, when starting from a low engine speed state, the high pressure stage turbocharger 202 is set to the high flow side (the first
By operating the engine up to the set boost pressure, it is possible to reliably improve torque and response in the low speed range.
他方、エンジン減速状態から加速する場合にあっては高
圧段ターボチャージャ２０２を低流量側（第１の設定過
給圧より低い第２の設定過給圧）で不作動状態にさせる
ことにより、燃費向上を達成できる。On the other hand, when accelerating the engine from a decelerated state, the high-pressure stage turbocharger 202 is rendered inactive at the low flow rate side (second set supercharging pressure lower than the first set supercharging pressure), thereby reducing fuel consumption. improvement can be achieved.
なお、以上の制御は前記実施例の直列ツインターボエン
ジンの過給圧制御装置の制御フローチャート（第４図）
に基づいて同様になされ得る。The above control is based on the control flowchart (Fig. 4) of the boost pressure control device for the in-line twin turbo engine of the above embodiment.
The same can be done based on.
また、第４図の制御フローチャート上、エンジン低速状
態からの発進か、減速状態からの加速であるかの判断を
、車速の高低により行うこととしたが、これに代えて、
例えばエンジン回転数などの車速を代表し得る種々のパ
ラメータに基づいて上記判断を行うようにしても差しつ
かえない。Furthermore, in the control flowchart shown in Fig. 4, it was decided that the determination of whether to start from a low engine speed state or to accelerate from a deceleration state was made based on the height of the vehicle speed, but instead of this,
For example, the above judgment may be made based on various parameters that may represent the vehicle speed, such as engine speed.
また、上記直列又は並列ツインターボエンジンの過給圧
制御装置の各実施例において、低圧段ターボチャージャ
の過給圧を基準にしてこの過給圧が所定第１又は第２設
定過給圧を越えたか否かにより過給切替えを行うことと
したが、これに代え、例えば高圧段ターボチャージャの
過給圧などの低圧段ターボチャージャの過給圧に所定に
対応し得るパラメータに基づいて過給切替えを行うよう
にしても差しつかえない。Further, in each of the above embodiments of the boost pressure control device for a series or parallel twin turbo engine, the boost pressure exceeds a predetermined first or second set boost pressure based on the boost pressure of the low pressure stage turbocharger. However, instead of this, supercharging can be switched based on a parameter that can correspond to the boost pressure of a low-pressure turbocharger in a predetermined manner, such as the boost pressure of a high-pressure turbocharger. There is no harm in doing this.
また、過給切替え時に、第１図の実施例装置にあっては
高圧段排気バイパス通路１４に、第１１図の実施例装置
にあっては低圧段排気通路２１９に、排気ガスを優先的
に流すために、高圧段排気バイパス通路１４及び低圧段
排気通路２１９の管断面積を、排気通路２及び高圧段排
気通路２１８の管断面積よりそれぞれ数倍、例えば５倍
程度に予め大きく設定しておくことにより、過給切替え
がより円滑に行い得る。Furthermore, when switching over to supercharging, the exhaust gas is preferentially directed to the high-pressure stage exhaust bypass passage 14 in the embodiment shown in FIG. 1, and to the low-pressure stage exhaust passage 219 in the embodiment shown in FIG. In order to allow the gas to flow, the pipe cross-sectional areas of the high-pressure stage exhaust bypass passage 14 and the low-pressure stage exhaust passage 219 are set in advance to be several times larger, for example, about five times, than the pipe cross-sectional areas of the exhaust passage 2 and the high-pressure stage exhaust passage 218, respectively. By setting the time, supercharging switching can be performed more smoothly.
エンジン運転状態によって実質的な過給の切替え時期を
異ならしめたので、エンジン低速状態からの発進時には
トルク落ち込みのない充分なトルクが得られ、エンジン
減速状態からの加速時には、燃費の向上が図れる。Since the actual supercharging switching timing is varied depending on the engine operating state, sufficient torque without torque drop can be obtained when starting from a low engine speed state, and fuel efficiency can be improved when accelerating from an engine deceleration state.
第１図は本発明に係る直列ツインターボエンジンの過給
圧制御装置の一実施例の全体構成図、第２図は排気バイ
パス弁を駆動する装置の縦断面図、
第３図は制御コンビコータのブロック回路図、第４図は
第１図に示す装置の過給圧制御の作動の一例を示すフロ
ーチャート図、
第５図はエンジン回転数と過給圧力比との関係を示す図
、
第６図はエンジン回転数と軸トルクとの関係を示す図、
第７図は高圧段ターボチャージャのコンプレッサマツプ
図、
第８図は排気バイパス弁を駆動する装置の別の実施例の
縦断面図、
第９図は排気バイパス弁を駆動する装置の更に別の実施
例の要部構成図、
第１０図は第９図と異なる、排気バイパス弁を駆動する
装置の更に別の実施例の要部構成図、第１１図は本発明
に係る並列ツインターボエンジンの過給圧制御装置の一
実施例の全体概略構成図である。
１・・・エンジン、 ２・・・排気通路、３・
・・低圧段タービン、 ４・・・高圧段タービン、５・
・・低圧段コンプレッサ、
６・・・高圧段コンプレッサ、
７・・・吸気通路、
１３・・・低圧段排気バイパス通路、
１４・・・高圧段排気バイパス通路、
１６・・・吸気バイパス通路、
２３・・・ウェイストゲートバルブ、
２４・・・排気バイパス弁、２６・・・吸気バイパス弁
、３４・・・排気バイパス弁駆動装置。Fig. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of a boost pressure control device for a series twin turbo engine according to the present invention, Fig. 2 is a vertical sectional view of a device that drives an exhaust bypass valve, and Fig. 3 is a control combination coater. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of boost pressure control of the device shown in FIG. 1, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between engine speed and boost pressure ratio, and FIG. Figure 7 is a diagram showing the relationship between engine speed and shaft torque, Figure 7 is a compressor map diagram of a high-pressure stage turbocharger, Figure 8 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of a device for driving an exhaust bypass valve, FIG. 9 is a block diagram of the main parts of yet another embodiment of the device for driving the exhaust bypass valve, and FIG. 10 is a block diagram of the main parts of yet another embodiment of the device for driving the exhaust bypass valve, which is different from FIG. 9. , FIG. 11 is an overall schematic diagram of an embodiment of a boost pressure control device for a parallel twin-turbo engine according to the present invention. 1...Engine, 2...Exhaust passage, 3.
...Low pressure stage turbine, 4...High pressure stage turbine, 5.
...Low pressure stage compressor, 6...High pressure stage compressor, 7...Intake passage, 13...Low pressure stage exhaust bypass passage, 14...High pressure stage exhaust bypass passage, 16...Intake bypass passage, 23 ... waste gate valve, 24 ... exhaust bypass valve, 26 ... intake bypass valve, 34 ... exhaust bypass valve drive device.
Claims (1)
圧段ターボチャージャを備え、上記低圧段ターボチャー
ジャの排気通路及び吸気通路に、過給圧が所定の設定過
給圧に達したときに全開する排気制御弁及び吸気制御弁
をそれぞれ配設したツインターボエンジンの過給圧制御
装置において、上記設定過給圧を高流量側の第１の設定
過給圧及び上記第１の設定過給圧より低い低流量側の第
２の設定過給圧から成るものとし、エンジン低速状態か
らの発進時には、過給圧が上記第１の設定過給圧に達し
たときに上記排気制御弁及び吸気制御弁を全開状態にし
、エンジン減速状態からの加速時には、過給圧が上記第
２の設定過給圧に達したときに上記排気制御弁及び吸気
制御弁を全開状態にするように構成したことを特徴とす
るツインターボエンジンの過給圧制御装置。1. A low-pressure stage turbocharger and a high-pressure stage turbocharger are provided for supercharging intake air, and the exhaust passage and intake passage of the low-pressure stage turbocharger are fully opened when the supercharging pressure reaches a predetermined set supercharging pressure. In a supercharging pressure control device for a twin turbo engine that is equipped with an exhaust control valve and an intake control valve, the set supercharging pressure is determined from the first set supercharging pressure on the high flow rate side and the first set supercharging pressure. The second supercharging pressure setting is on the low flow rate side, and when the engine is started from a low speed state, when the supercharging pressure reaches the first setting supercharging pressure, the exhaust control valve and the intake control valve are is fully open, and when the engine accelerates from a decelerated state, the exhaust control valve and the intake control valve are fully opened when the supercharging pressure reaches the second set supercharging pressure. Boost pressure control device for twin turbo engines.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63264099A JP2570403B2 (en) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | Supercharging pressure control device for twin turbo engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63264099A JP2570403B2 (en) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | Supercharging pressure control device for twin turbo engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02112618A true JPH02112618A (en) | 1990-04-25 |
| JP2570403B2 JP2570403B2 (en) | 1997-01-08 |
Family
ID=17398499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63264099A Expired - Lifetime JP2570403B2 (en) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | Supercharging pressure control device for twin turbo engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2570403B2 (en) |
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| JP2570403B2 (en) | 1997-01-08 |
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