JPH03275936A - 圧縮比可変2段過給内燃機関 - Google Patents
圧縮比可変2段過給内燃機関Info
- Publication number
- JPH03275936A JPH03275936A JP2073525A JP7352590A JPH03275936A JP H03275936 A JPH03275936 A JP H03275936A JP 2073525 A JP2073525 A JP 2073525A JP 7352590 A JP7352590 A JP 7352590A JP H03275936 A JPH03275936 A JP H03275936A
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- JP
- Japan
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- compression ratio
- turbocharger
- pressure
- valve
- exhaust
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Links
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Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Supercharger (AREA)
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。
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〕
この発明は2段過給を行い、かつ過給状態に応じて圧縮
比を可変とする内燃機関に関する。
比を可変とする内燃機関に関する。
特願昭45−9084号公報は大型ターボチャージャと
小型ターボチャージャとを直列に配置し、小型ターボチ
ャージャを迂回する排気バイパス通路に排気切替弁を設
け、小型ターボチャージャの作動域では排気切替弁を閉
鎖し、大型ターボチャージャの作動域では排気切替弁を
開放している。2段過給を行うことによりエンジン回転
数の小さい領域からエンジン回転数の大きい領域までの
広い範囲に渡って過給効果を得ることができる。
小型ターボチャージャとを直列に配置し、小型ターボチ
ャージャを迂回する排気バイパス通路に排気切替弁を設
け、小型ターボチャージャの作動域では排気切替弁を閉
鎖し、大型ターボチャージャの作動域では排気切替弁を
開放している。2段過給を行うことによりエンジン回転
数の小さい領域からエンジン回転数の大きい領域までの
広い範囲に渡って過給効果を得ることができる。
従来の2段過給方式では小型ターボチャージャの作動す
るエンジンの低速領域においてノッキングが発生し易い
問題がある。それは、小型ターボチャージャの使用域で
は径が小さいことにより排気ガスの流れ抵抗が大きいた
め排圧が大きくなり、燃焼内への残留ガスの量が多くな
るためである。
るエンジンの低速領域においてノッキングが発生し易い
問題がある。それは、小型ターボチャージャの使用域で
は径が小さいことにより排気ガスの流れ抵抗が大きいた
め排圧が大きくなり、燃焼内への残留ガスの量が多くな
るためである。
この発明は2段過給過給内燃機関におけるエンジン低速
時にノッキングの発生を抑制するこを目的とする。
時にノッキングの発生を抑制するこを目的とする。
この発明によれば、大型ターボチャージャと小型ターボ
チャージャとをガスの流れ方向に直列lJ。
チャージャとをガスの流れ方向に直列lJ。
配ffL、小型ター・ボヂャージャを辻同−dる朗気バ
イパス通路に排気切替弁を設け、排気切替弁を開閉づる
ことにより小型ターボチャージやと大型ターボヂーヤー
、−ジャεで作動域を切り替えるようにし、さらに圧縮
比を可変とする圧縮比制御機構をわシ5、小型ターボチ
ャージャの作動域で圧縮比4小さくし、大型ターボチャ
ー・−ジャの作動域で圧縮比が大きくすることを特徴と
する迂縮比可Ffc′2段過給内燃機関が提供される。
イパス通路に排気切替弁を設け、排気切替弁を開閉づる
ことにより小型ターボチャージやと大型ターボヂーヤー
、−ジャεで作動域を切り替えるようにし、さらに圧縮
比を可変とする圧縮比制御機構をわシ5、小型ターボチ
ャージャの作動域で圧縮比4小さくし、大型ターボチャ
ー・−ジャの作動域で圧縮比が大きくすることを特徴と
する迂縮比可Ffc′2段過給内燃機関が提供される。
排気切替弁の閉鎖時には小型夕〜ボザヤージャによって
過給が行われ、排気切替弁の開放時には大型ターボチャ
ージャにより過給が行われる。
過給が行われ、排気切替弁の開放時には大型ターボチャ
ージャにより過給が行われる。
小型ターボチャージャの作動時に圧縮比制御機構は内燃
機関の圧縮比を小さくし、大型ターボチャージャの作動
時圧縮比制御機構+J圧縮比を大きくする。
機関の圧縮比を小さくし、大型ターボチャージャの作動
時圧縮比制御機構+J圧縮比を大きくする。
第1[Jはこの発明の実施例を示(2でおり、10は、
1′:/シ:/本体であり、吸気管12と排気管14(
!−が接続される。吸気管j4は燃料インジゴフタ15
と、スロットル弁16を有−する。人望ターボプーヤー
ジャ17と小型り・−ボデ〜ヤー ジャ18とが直列
に配置される。大型ターボチャー ジャt7はコンプレ
ッ→、1120と、タービン22と、回転軸24とから
構成される。小型ターボチャージャ18はコンプレッサ
26と、タービン?8と、回転軸25とから構成される
。吸気管12におし)で吸入空気の流れ方向に、大型夕
・〜ボチャージャ17の:ズンフ1./ツサ20、小型
ターボヂヤージャ18のコンプレッサ26の順で配置さ
れ、その下流にインタクーラ29が配置され、インタク
ーラ29の下流にスロットル弁1Gが配置される。排気
管において排気ガスの流れ方向に、小型ターボヂャ・、
−ジャ18のタービン28、大型ターボチャージャ17
のタービン22の順で配置される。
1′:/シ:/本体であり、吸気管12と排気管14(
!−が接続される。吸気管j4は燃料インジゴフタ15
と、スロットル弁16を有−する。人望ターボプーヤー
ジャ17と小型り・−ボデ〜ヤー ジャ18とが直列
に配置される。大型ターボチャー ジャt7はコンプレ
ッ→、1120と、タービン22と、回転軸24とから
構成される。小型ターボチャージャ18はコンプレッサ
26と、タービン?8と、回転軸25とから構成される
。吸気管12におし)で吸入空気の流れ方向に、大型夕
・〜ボチャージャ17の:ズンフ1./ツサ20、小型
ターボヂヤージャ18のコンプレッサ26の順で配置さ
れ、その下流にインタクーラ29が配置され、インタク
ーラ29の下流にスロットル弁1Gが配置される。排気
管において排気ガスの流れ方向に、小型ターボヂャ・、
−ジャ18のタービン28、大型ターボチャージャ17
のタービン22の順で配置される。
大型ターボチャージャ17のタービンを迂回して第1の
排気バイパス通路30が排気管に接続され、第1の排気
バイパス通路30に蝶型弁であるウニ、イストゲ−1・
弁32が配置される。ウニイストゲ− 4に連結され、そのダイヤフラム34aはバイパス弁3
2に連結される。バイパス弁32はスプリング34bに
よ−って通常は閉鎖するべく付勢されるが、ダイヤフラ
ム34aに如才)る負圧によってスプリング34bに抗
してウェイストゲート弁32の開弁が行われる。
排気バイパス通路30が排気管に接続され、第1の排気
バイパス通路30に蝶型弁であるウニ、イストゲ−1・
弁32が配置される。ウニイストゲ− 4に連結され、そのダイヤフラム34aはバイパス弁3
2に連結される。バイパス弁32はスプリング34bに
よ−って通常は閉鎖するべく付勢されるが、ダイヤフラ
ム34aに如才)る負圧によってスプリング34bに抗
してウェイストゲート弁32の開弁が行われる。
小型り・−ボチャージャ18のタービン28を迂回して
第2の排気バイパス通路36が設iフられ、この第2の
バイパス通路36に蝶型弁としての排気切替弁38が設
けられる。排気切替弁38はそのアクチュエータ40に
連結され、アクチュエータ40は2段ダイヤフラム機構
として構成される。
第2の排気バイパス通路36が設iフられ、この第2の
バイパス通路36に蝶型弁としての排気切替弁38が設
けられる。排気切替弁38はそのアクチュエータ40に
連結され、アクチュエータ40は2段ダイヤフラム機構
として構成される。
このアクチュエータ4Qは、後述のように、大型ターボ
チャージャ17が全過給能力を発揮するまでは排気切替
弁38を閉鎖し、大型ターボヂャジャ17がその全過給
能力を発揮するに至る排気切替弁38を急速に開放せし
める特性を持っている。アクチュエータ40はダイヤフ
ラム40a、 40bと、スプリング40c、 40d
を供え、一方のダイヤフラム40aは11ツド4.Oe
を介して排気切替弁40に連結され、もう−・つのダイ
ヤフラム40bはロット40「に連結される。ダイヤフ
ラム40aに過給圧を作用させるか、ダイヤフラム40
bに過給圧を作用させるか、で排気切替弁38のスデッ
プ的な開放特性が得られる。即ち、ダイヤフラム40b
に過給圧を作用させた場合、スプリング40cの力と、
スプリング40dと合力に抗して排気切替弁38を開弁
させるため、開弁は緩慢に行われる。ダイヤフラム40
aに過給圧が作用した場合はスプリング40cの力のみ
に抗して排気切替弁38の開弁が行われため、その間弁
作動は迅速となる。
チャージャ17が全過給能力を発揮するまでは排気切替
弁38を閉鎖し、大型ターボヂャジャ17がその全過給
能力を発揮するに至る排気切替弁38を急速に開放せし
める特性を持っている。アクチュエータ40はダイヤフ
ラム40a、 40bと、スプリング40c、 40d
を供え、一方のダイヤフラム40aは11ツド4.Oe
を介して排気切替弁40に連結され、もう−・つのダイ
ヤフラム40bはロット40「に連結される。ダイヤフ
ラム40aに過給圧を作用させるか、ダイヤフラム40
bに過給圧を作用させるか、で排気切替弁38のスデッ
プ的な開放特性が得られる。即ち、ダイヤフラム40b
に過給圧を作用させた場合、スプリング40cの力と、
スプリング40dと合力に抗して排気切替弁38を開弁
させるため、開弁は緩慢に行われる。ダイヤフラム40
aに過給圧が作用した場合はスプリング40cの力のみ
に抗して排気切替弁38の開弁が行われため、その間弁
作動は迅速となる。
小型ターボチャージャ18のコンプレッサ26を迂回す
る吸気バイパス通路44が設けられ、この吸気バイパス
通路44に吸気バイパス弁46が配置される。切替弁4
6はダイヤフラムアクチコエータ48に連結され、その
ダイヤフラム48aに加わる圧力により吸気バイパス弁
46の作動が制御される。この吸気バイパス弁46は大
型ターボチャージャ17の立ち上がりが完了しない小型
ターボチャージャI8の作動域では吸気バイパス通路4
4を閉鎖するも、その完了の後は過給圧がダイヤフラム
48aに下側から作用し、吸気バイパス弁46の開弁が
行われる。
る吸気バイパス通路44が設けられ、この吸気バイパス
通路44に吸気バイパス弁46が配置される。切替弁4
6はダイヤフラムアクチコエータ48に連結され、その
ダイヤフラム48aに加わる圧力により吸気バイパス弁
46の作動が制御される。この吸気バイパス弁46は大
型ターボチャージャ17の立ち上がりが完了しない小型
ターボチャージャI8の作動域では吸気バイパス通路4
4を閉鎖するも、その完了の後は過給圧がダイヤフラム
48aに下側から作用し、吸気バイパス弁46の開弁が
行われる。
この実施例では内燃機関は排気ガス再循環(EGR)装
置を供え、このEGR装置は排気ガス再循環通路(EG
R通路)50と、EGR通路50上の排気ガス再循環制
御弁(EGR弁)52とからなり、EGR弁52はダイ
ヤフラム52aを供え、ダイヤフラム52aに加わる圧
力に応じてその開弁、閉弁が制御される。
置を供え、このEGR装置は排気ガス再循環通路(EG
R通路)50と、EGR通路50上の排気ガス再循環制
御弁(EGR弁)52とからなり、EGR弁52はダイ
ヤフラム52aを供え、ダイヤフラム52aに加わる圧
力に応じてその開弁、閉弁が制御される。
ウェイストゲート弁34のアクチュエータ34への圧力
制御のため3方電磁弁(VSVI) 54が設けられ、
この電磁弁54はダイヤフラム34aに大気圧を導入す
る位置と、小型ターボチャージャ18のコンプレッサ2
6の下流で、インタクーラ29の上流の位置56の過給
圧を導入する位置とで切り替わる。大気圧導入時に、ス
プリング34bによってウェイストゲート弁32は閉鎖
駆動され、過給圧導入時にスプリング34bに抗してウ
ェイストゲート弁32の開弁が行われる。
制御のため3方電磁弁(VSVI) 54が設けられ、
この電磁弁54はダイヤフラム34aに大気圧を導入す
る位置と、小型ターボチャージャ18のコンプレッサ2
6の下流で、インタクーラ29の上流の位置56の過給
圧を導入する位置とで切り替わる。大気圧導入時に、ス
プリング34bによってウェイストゲート弁32は閉鎖
駆動され、過給圧導入時にスプリング34bに抗してウ
ェイストゲート弁32の開弁が行われる。
3方電磁弁(VSV2) 5 Bは排気切替弁38のア
クチュエータ40のダイヤフラム40aのへ圧力制御の
ため設けられ、この電磁弁58はダイヤフラム40aに
大気圧を導入する位置と、小型ターボチャージャ18の
出口60の過給圧を導入する位置とで切り替わる。また
、ダイヤフラム40bには小型ターボチャージャ18の
コンプレッサ出口60の圧力が常時導入されている。
クチュエータ40のダイヤフラム40aのへ圧力制御の
ため設けられ、この電磁弁58はダイヤフラム40aに
大気圧を導入する位置と、小型ターボチャージャ18の
出口60の過給圧を導入する位置とで切り替わる。また
、ダイヤフラム40bには小型ターボチャージャ18の
コンプレッサ出口60の圧力が常時導入されている。
吸気バイパス弁47のアクチュエータ48への圧力制御
のため二つの3方電磁弁64.66が設けられる。3方
電磁弁(VSV3) 64は吸気バイパス弁46のアク
チュエータアクチュエータ48のダイヤフラム48aの
上側へ圧力制御のため設けられ、この電磁弁64はダイ
ヤフラム48aの上側に大気圧を導入する位置と、小型
ターボチャージャ18のコンプレッサ出口60の過給圧
を導入する位置とで切り替わる。また、3方電磁弁(V
SV4) 66は吸気バイパス弁46のアクチュエータ
アクチュエータ48のダイヤフラム48aの下側への圧
力制御のため設けられ、この電磁弁66はダイヤフラム
48aの下側にスロットル弁16の下流の位置68の負
圧を導入する位置と、小型ターボチャージャ26のコン
プレッサ出口60の過給圧を導入する位置とで切り替わ
る。
のため二つの3方電磁弁64.66が設けられる。3方
電磁弁(VSV3) 64は吸気バイパス弁46のアク
チュエータアクチュエータ48のダイヤフラム48aの
上側へ圧力制御のため設けられ、この電磁弁64はダイ
ヤフラム48aの上側に大気圧を導入する位置と、小型
ターボチャージャ18のコンプレッサ出口60の過給圧
を導入する位置とで切り替わる。また、3方電磁弁(V
SV4) 66は吸気バイパス弁46のアクチュエータ
アクチュエータ48のダイヤフラム48aの下側への圧
力制御のため設けられ、この電磁弁66はダイヤフラム
48aの下側にスロットル弁16の下流の位置68の負
圧を導入する位置と、小型ターボチャージャ26のコン
プレッサ出口60の過給圧を導入する位置とで切り替わ
る。
3方電磁弁(VSV5) 70 ハEGR弁52の作動
制御のため設けられ、この電磁弁70はダイヤフラム5
2aに大気圧を導入する位置と、スロットル弁16の下
流の位置68の負圧を導入する位置とで切り替わる。
制御のため設けられ、この電磁弁70はダイヤフラム5
2aに大気圧を導入する位置と、スロットル弁16の下
流の位置68の負圧を導入する位置とで切り替わる。
制御回路72はこの発明における過給制御のため設けら
れ、各電磁弁54 (VSVI )、 58 (VSV
2)、 64 (VSV3)、 66(VSV4)、
70(VSV5)、燃料インジェクタ15の駆動を行う
。まて、イグナイタ74、ディストリビュータ76を介
して点火栓の制御も行うが、これらの制御はこの発明と
直接に関係しないので詳細説明は省略する。そして、制
御回路72にはこの発明に従った制御を実行するため各
種のセンサに接続される。まず、大型ターボチャージャ
17のコンプレッサ20の出口圧力P、を検出するため
第1の圧力センサ78が設けられ、また小型ターボチャ
ージャ18のコンプレッサ26の出口圧力P2を検出す
るため第2の圧力センサ80が設けられる。大型ターボ
チャージャ17のタービン22の下流に空燃比センサ8
2か設けられる。その外、図示しないが吸気空気量Qを
計測せるエアフローメータ、変速機(図示しない)のギ
ヤ位置を検出手段するセンサが具備され、またタイミン
グ制御のためクランク角度で30°、720°毎のパル
ス信号が入力される。
れ、各電磁弁54 (VSVI )、 58 (VSV
2)、 64 (VSV3)、 66(VSV4)、
70(VSV5)、燃料インジェクタ15の駆動を行う
。まて、イグナイタ74、ディストリビュータ76を介
して点火栓の制御も行うが、これらの制御はこの発明と
直接に関係しないので詳細説明は省略する。そして、制
御回路72にはこの発明に従った制御を実行するため各
種のセンサに接続される。まず、大型ターボチャージャ
17のコンプレッサ20の出口圧力P、を検出するため
第1の圧力センサ78が設けられ、また小型ターボチャ
ージャ18のコンプレッサ26の出口圧力P2を検出す
るため第2の圧力センサ80が設けられる。大型ターボ
チャージャ17のタービン22の下流に空燃比センサ8
2か設けられる。その外、図示しないが吸気空気量Qを
計測せるエアフローメータ、変速機(図示しない)のギ
ヤ位置を検出手段するセンサが具備され、またタイミン
グ制御のためクランク角度で30°、720°毎のパル
ス信号が入力される。
また、この発明によれば圧縮比を可変とする機構が設け
られ、この機構は公知のどのようなものであっても良い
が、例えば特開昭63−12837号に開示されたもの
と同様の機構とすることができる。
られ、この機構は公知のどのようなものであっても良い
が、例えば特開昭63−12837号に開示されたもの
と同様の機構とすることができる。
この機構の概略が第2図、第3図に示される。偏心リン
グ85をコネクティングロッド86の上端部とピストン
ピン87との間に配置し、油圧駆動のロックビン89に
よって偏心リング85をロックを係脱自在としたもので
ある。即ち、偏心リング85の最大偏心部が最もド側l
ご釆たときピストンピン87が最も上にσI置するため
I)縮比は最大とな0、偏心リング85の最大偏心部が
最もト側に来たときピストンピン87が最もiに位置す
るためLE縮比は最小となる。そ(、で、偏ICxリン
グ85をフリーにし、た状態マ・・はピストン92の位
置に応じて偏心リング8bは回転(7、ピストン92
Q) 、、1r。
グ85をコネクティングロッド86の上端部とピストン
ピン87との間に配置し、油圧駆動のロックビン89に
よって偏心リング85をロックを係脱自在としたもので
ある。即ち、偏心リング85の最大偏心部が最もド側l
ご釆たときピストンピン87が最も上にσI置するため
I)縮比は最大とな0、偏心リング85の最大偏心部が
最もト側に来たときピストンピン87が最もiに位置す
るためLE縮比は最小となる。そ(、で、偏ICxリン
グ85をフリーにし、た状態マ・・はピストン92の位
置に応じて偏心リング8bは回転(7、ピストン92
Q) 、、1r。
死点では偏心リング85の最大偏心部が最も]−側に位
置(2、ピストン92の下死点では偏心リング85の最
大偏心部が最も下側に位置する。偏心リング85の最大
偏心部が最も下側に位置しまた状態を保持すれば、上死
点におけるビス)−1/ 97の位置を最も」二とする
こごができ、最大の圧縮比が得られる。圧縮比の最大を
得る位置に偏心リング85をL1ツクするため、偏心リ
ング85に■コック溝91が形成され、一方、ロックピ
ン89がフネクティ゛ノグロ・ンド86に設けられる。
置(2、ピストン92の下死点では偏心リング85の最
大偏心部が最も下側に位置する。偏心リング85の最大
偏心部が最も下側に位置しまた状態を保持すれば、上死
点におけるビス)−1/ 97の位置を最も」二とする
こごができ、最大の圧縮比が得られる。圧縮比の最大を
得る位置に偏心リング85をL1ツクするため、偏心リ
ング85に■コック溝91が形成され、一方、ロックピ
ン89がフネクティ゛ノグロ・ンド86に設けられる。
臼・ンクピ二/89の下部に第1油圧室90が形成され
、油圧室90に“油圧を導入(、また状態では、ピスト
ン92が下死点まで下降したときにロックビン89が偏
心リング85のロック溝91に嵌合17、偏心り゛/グ
85の最大偏心部が最も下側に付置[7た状態j:::
、l ロック、\れ、上死点Y゛のピストン位置が最も
高くなるので最大の圧縮比が得られる。小みい圧縮比を
得るためには、反対側の油圧室93から油圧をかけるご
とにより+1ツクビン89は下降し、1ノツク溝91か
ら外れる。この場合、偏心リング85はフリーとなり、
上死点位置で番、上編)l:+’リング85の最大偏心
部が最も上に来るので、ピストンピン87の位置は相苅
的にF降L7、最小のB6縮比が得られる。
、油圧室90に“油圧を導入(、また状態では、ピスト
ン92が下死点まで下降したときにロックビン89が偏
心リング85のロック溝91に嵌合17、偏心り゛/グ
85の最大偏心部が最も下側に付置[7た状態j:::
、l ロック、\れ、上死点Y゛のピストン位置が最も
高くなるので最大の圧縮比が得られる。小みい圧縮比を
得るためには、反対側の油圧室93から油圧をかけるご
とにより+1ツクビン89は下降し、1ノツク溝91か
ら外れる。この場合、偏心リング85はフリーとなり、
上死点位置で番、上編)l:+’リング85の最大偏心
部が最も上に来るので、ピストンピン87の位置は相苅
的にF降L7、最小のB6縮比が得られる。
油圧室90.93−\の油圧通路95.96がニフネク
ティング「jラド86に形成され、特開昭63−128
37号に記載l、六ように、7クランク軸97内の潤滑
油通路、クランクジャーナル内の油通路、エンジン本体
内の油通路を介して、外部ω油圧源98 il:接続さ
れる。そして、制御油圧の流れ方間の切替えのための切
替装a100が具備され、この切替装置1(]Oは切替
弁102.104が設ζノられる。即ち、油圧室90に
油圧を導入するとき(高圧縮比)は切替弁102をON
、104をONとし、油B:室93に油圧を導入すると
き(低圧縮比)は切替弁102を叶ト”、104をOF
Fとする。第1図に示すように切替装置100は制御回
路72からの制御信号によっC駆動される。
ティング「jラド86に形成され、特開昭63−128
37号に記載l、六ように、7クランク軸97内の潤滑
油通路、クランクジャーナル内の油通路、エンジン本体
内の油通路を介して、外部ω油圧源98 il:接続さ
れる。そして、制御油圧の流れ方間の切替えのための切
替装a100が具備され、この切替装置1(]Oは切替
弁102.104が設ζノられる。即ち、油圧室90に
油圧を導入するとき(高圧縮比)は切替弁102をON
、104をONとし、油B:室93に油圧を導入すると
き(低圧縮比)は切替弁102を叶ト”、104をOF
Fとする。第1図に示すように切替装置100は制御回
路72からの制御信号によっC駆動される。
以下制御回路72の作動2第4図のフ[Ii−ヂャトに
よって説明する。第4図は過給圧の制御のためのルーチ
ンを示す。ステップ120では小型ターボチャ・−ジャ
18のコンプレッサ出口圧力P。
よって説明する。第4図は過給圧の制御のためのルーチ
ンを示す。ステップ120では小型ターボチャ・−ジャ
18のコンプレッサ出口圧力P。
)大型ターボチャージャ17の」ンブレッサ出[j圧力
FJ1が成立するか否か判別される。第5図はスロット
ル弁16の開度を一定に固定した場合におけるエンジン
回転数NEど過給圧(ターボヂャ・−ジャ出口圧力)と
の関係を示しており、小型ターボチャージャ出口圧力P
2の立ち上がりが大型ターボチャージャ出口圧力P、の
立ち上がりより早くなっている。したがって、エンジン
の回転がまだ上がっていない状態ではP2 >r’、が
成立し、ステップ122で電磁弁54(VSVIンがO
FFされ、ダイヤフラム34aに大気圧が導入され、ス
プリング34bによってウェイストゲート弁32は閉鎖
される。ステップ126でアクチュエータ40を制御す
る電磁弁58 (VSV2>がOFFされる。そのため
、アクチュエータ40のダイヤフラム40aに大気L]
−が作用ツる。一方、ダイヤフラム40bには小型ター
ボチャージャ18のコンプレッサ出L1圧力が常に導入
されでいるため、スプリング40e、 40dの合力に
応じたスプリング力に対抗する小型ターボチャージャ1
8のコンブレッザ出[コ圧力によって排気切替弁38の
作動が制御される。即ち、スプリング力が過給Ef、P
2に優勢であるかぎりは、排気切替弁38は全閉を維持
するが、過給圧))2が所定値PSpTに到達する回転
数(第5図のNE、)までは排気切替弁38は全閉を維
持し、P2−所定値PSε丁に到達した時点で排気切替
弁38はスプリング40e、 40dの合力である閉鎖
付勢力に抗して徐々に開弁を開始することになる。低回
転時の吸気バイパス弁46の作動に一ついていうと、ス
テップ126で電磁弁64(VSν3ンはONとなりタ
ーボチャージャ18のコンプレッサ出口圧P2がダイヤ
フラム48aの上側に作用するため吸気バイパス弁46
は閉鎖される。また、ステップ128では電磁弁66(
V5V4)がOFFされるためスロットル弁16の下流
の吸気管圧力(このときは負圧)がダイヤフラム4.8
aの下側に作用するため、ダイヤフラム48aは下側に
引っ張られ、吸気バイパス弁46の閉鎖力を上げ、その
確実な閉弁を確保している。ステップ129は圧縮比を
低くする制御を示している。そのため電磁弁102及び
104をOFF L、油圧室93に油圧を導入し、油圧
室95から油圧を抜く。そのため、ロックピン89がロ
ック溝91から抜け、偏心リング85は自由に回転可能
となり、前記のようにピストン92の上死点位置では偏
心リング85の最大偏心部が最も上に来ることができる
ため最小圧縮比が得られる。
FJ1が成立するか否か判別される。第5図はスロット
ル弁16の開度を一定に固定した場合におけるエンジン
回転数NEど過給圧(ターボヂャ・−ジャ出口圧力)と
の関係を示しており、小型ターボチャージャ出口圧力P
2の立ち上がりが大型ターボチャージャ出口圧力P、の
立ち上がりより早くなっている。したがって、エンジン
の回転がまだ上がっていない状態ではP2 >r’、が
成立し、ステップ122で電磁弁54(VSVIンがO
FFされ、ダイヤフラム34aに大気圧が導入され、ス
プリング34bによってウェイストゲート弁32は閉鎖
される。ステップ126でアクチュエータ40を制御す
る電磁弁58 (VSV2>がOFFされる。そのため
、アクチュエータ40のダイヤフラム40aに大気L]
−が作用ツる。一方、ダイヤフラム40bには小型ター
ボチャージャ18のコンプレッサ出L1圧力が常に導入
されでいるため、スプリング40e、 40dの合力に
応じたスプリング力に対抗する小型ターボチャージャ1
8のコンブレッザ出[コ圧力によって排気切替弁38の
作動が制御される。即ち、スプリング力が過給Ef、P
2に優勢であるかぎりは、排気切替弁38は全閉を維持
するが、過給圧))2が所定値PSpTに到達する回転
数(第5図のNE、)までは排気切替弁38は全閉を維
持し、P2−所定値PSε丁に到達した時点で排気切替
弁38はスプリング40e、 40dの合力である閉鎖
付勢力に抗して徐々に開弁を開始することになる。低回
転時の吸気バイパス弁46の作動に一ついていうと、ス
テップ126で電磁弁64(VSν3ンはONとなりタ
ーボチャージャ18のコンプレッサ出口圧P2がダイヤ
フラム48aの上側に作用するため吸気バイパス弁46
は閉鎖される。また、ステップ128では電磁弁66(
V5V4)がOFFされるためスロットル弁16の下流
の吸気管圧力(このときは負圧)がダイヤフラム4.8
aの下側に作用するため、ダイヤフラム48aは下側に
引っ張られ、吸気バイパス弁46の閉鎖力を上げ、その
確実な閉弁を確保している。ステップ129は圧縮比を
低くする制御を示している。そのため電磁弁102及び
104をOFF L、油圧室93に油圧を導入し、油圧
室95から油圧を抜く。そのため、ロックピン89がロ
ック溝91から抜け、偏心リング85は自由に回転可能
となり、前記のようにピストン92の上死点位置では偏
心リング85の最大偏心部が最も上に来ることができる
ため最小圧縮比が得られる。
加速状態において、エンジンの回転数NEがNH3まで
上昇し、大型ターボチャージャ17のコンプレッサ出口
圧力P、の立ち上がりが小型ターボチャージャ18のコ
ンプレッサ出口圧力P2に追いつき、P2=P、となる
とステップ120よりステップ130で進み電磁弁54
(VSVI)がONされ、ダイヤフラム34aに位置5
6からの過給圧が導入され、スプリング34bに抗して
ウェイストゲート弁32は開放方向に付勢される。ステ
ップ132で排気切替弁38の作動用電磁弁58(VS
V2)がONされる。そのため、ダイヤフラム40aに
過給圧が作用するため、過給圧に対抗する排気切替弁3
8を閉じる力にスプリング40bは関与しなくなり、ス
プリング40cの弱い付勢力のみが閉じる力に関与する
。そのため、アクチュエータ40は排気切替弁38を一
気に開弁に至らしめる。ステップ134では電磁弁66
(VSV4)がOFFされるため大気圧がダイヤフラム
48aの上側に作用し、ステップ136で電磁弁66(
VSV4)がONされ、過給圧がダイヤフラム48bの
下側に作用するため、ダイヤフラム48aは上方に押圧
され、吸気バイパス弁46は一気に開弁される。
上昇し、大型ターボチャージャ17のコンプレッサ出口
圧力P、の立ち上がりが小型ターボチャージャ18のコ
ンプレッサ出口圧力P2に追いつき、P2=P、となる
とステップ120よりステップ130で進み電磁弁54
(VSVI)がONされ、ダイヤフラム34aに位置5
6からの過給圧が導入され、スプリング34bに抗して
ウェイストゲート弁32は開放方向に付勢される。ステ
ップ132で排気切替弁38の作動用電磁弁58(VS
V2)がONされる。そのため、ダイヤフラム40aに
過給圧が作用するため、過給圧に対抗する排気切替弁3
8を閉じる力にスプリング40bは関与しなくなり、ス
プリング40cの弱い付勢力のみが閉じる力に関与する
。そのため、アクチュエータ40は排気切替弁38を一
気に開弁に至らしめる。ステップ134では電磁弁66
(VSV4)がOFFされるため大気圧がダイヤフラム
48aの上側に作用し、ステップ136で電磁弁66(
VSV4)がONされ、過給圧がダイヤフラム48bの
下側に作用するため、ダイヤフラム48aは上方に押圧
され、吸気バイパス弁46は一気に開弁される。
ステップ138は圧縮比を高くする制御を示している。
即ち、電磁弁102及び104をONt、、油圧室90
に油圧を導入し、油圧室93から油圧を抜く。そのため
、偏心リング85が最初に下死点に来て、偏心リング8
5の最大偏心部が下向きになったときロックピン89は
ロック溝91に嵌合され、偏心リング85はこの位置に
ロックされるため、高い圧縮比が得られる。
に油圧を導入し、油圧室93から油圧を抜く。そのため
、偏心リング85が最初に下死点に来て、偏心リング8
5の最大偏心部が下向きになったときロックピン89は
ロック溝91に嵌合され、偏心リング85はこの位置に
ロックされるため、高い圧縮比が得られる。
第6図は出口圧力P3と大型ターボチャージャのタービ
ン出口圧力P4とを夫々示す。Aの地点が排気切替弁3
8の開き始めに対応し、Bの地点は排気切替弁38が一
気に開く点(P2=P、が得られる点)に対応する。排
気切替弁38が急開するBの地点の前は小型ターボチャ
ージャのタービンの前後圧力は大きく、小型ターボチャ
ージャの過給仕事量が大きくなるので排圧か上がり、残
留ガスが増加することによりノッキングが起こりやすい
。この発明では圧縮比を下げることによりこの点を解消
することができる。一方、排気切替弁が完全に開いた後
は排圧が上がることはないため、圧縮比を高くすること
により性能の向上を図ることができる。
ン出口圧力P4とを夫々示す。Aの地点が排気切替弁3
8の開き始めに対応し、Bの地点は排気切替弁38が一
気に開く点(P2=P、が得られる点)に対応する。排
気切替弁38が急開するBの地点の前は小型ターボチャ
ージャのタービンの前後圧力は大きく、小型ターボチャ
ージャの過給仕事量が大きくなるので排圧か上がり、残
留ガスが増加することによりノッキングが起こりやすい
。この発明では圧縮比を下げることによりこの点を解消
することができる。一方、排気切替弁が完全に開いた後
は排圧が上がることはないため、圧縮比を高くすること
により性能の向上を図ることができる。
以上述べた実施例では制御を簡単とするため、排気切替
弁38の作動と連動して圧縮比を切替制御している。即
ち、排気切替弁38がP2=Pとなり急開する前は圧縮
比を低(し、p2=pとなり排気切替弁38が急開した
後は圧縮比を高くしている。この代わりに、過給圧を検
出することにより圧縮比を切替作動することができる。
弁38の作動と連動して圧縮比を切替制御している。即
ち、排気切替弁38がP2=Pとなり急開する前は圧縮
比を低(し、p2=pとなり排気切替弁38が急開した
後は圧縮比を高くしている。この代わりに、過給圧を検
出することにより圧縮比を切替作動することができる。
第6図において、線lは小型ターボチャージャ18のコ
ンプレッサ26の前後差圧(=P2−P、’)を示し、
これは小型ターボチャージャ18による過給仕事の分担
量を示している。小型ターボチャージャ18が過給して
いる場合に排圧が大きくなり、ノッキングが起こりやす
くなる。そこで、小型ターボチャージャの前後差圧が最
も多くなる領域を含んだ図のラインmより左側の小型タ
ーボチャージャの前後差圧領域で圧縮比を小さくし、右
側の小型ターボチャージャの前後差圧領域で圧縮比を高
くする制御をするようにしてもよい。または、大型ター
ボチャージャのコンプレッサ出口圧力P2によって同様
な制御を行うことができる。
ンプレッサ26の前後差圧(=P2−P、’)を示し、
これは小型ターボチャージャ18による過給仕事の分担
量を示している。小型ターボチャージャ18が過給して
いる場合に排圧が大きくなり、ノッキングが起こりやす
くなる。そこで、小型ターボチャージャの前後差圧が最
も多くなる領域を含んだ図のラインmより左側の小型タ
ーボチャージャの前後差圧領域で圧縮比を小さくし、右
側の小型ターボチャージャの前後差圧領域で圧縮比を高
くする制御をするようにしてもよい。または、大型ター
ボチャージャのコンプレッサ出口圧力P2によって同様
な制御を行うことができる。
即ち、第5図のラインmより左側における大型ターボチ
ャージャ17のコンプレッサ出口圧力P2の領域では小
型ターボチャージャ18の仕事量が大きくノッキング発
生のおそれがあるので圧縮比を下げ、ラインmより右側
におiJる大壁ターボチャージャ17のTjンブ1ノッ
ザ出「]汗動力ゝ、の領域では小型ター、−ボチャージ
ャ18が山める過給仕事の割合は減少(2、排圧が下が
り、フッ4−ングのおぞれが少なくなっているので圧縮
比を高くする制御を行うことになる。
ャージャ17のコンプレッサ出口圧力P2の領域では小
型ターボチャージャ18の仕事量が大きくノッキング発
生のおそれがあるので圧縮比を下げ、ラインmより右側
におiJる大壁ターボチャージャ17のTjンブ1ノッ
ザ出「]汗動力ゝ、の領域では小型ター、−ボチャージ
ャ18が山める過給仕事の割合は減少(2、排圧が下が
り、フッ4−ングのおぞれが少なくなっているので圧縮
比を高くする制御を行うことになる。
小をターボチャージャの作動域は圧縮比を低くし、大型
ターボチャージャの作動域は圧縮比を高くすることで、
ノッキングの抑制とエンジンの効率向上との矛膚する要
求を調和させることができる。
ターボチャージャの作動域は圧縮比を高くすることで、
ノッキングの抑制とエンジンの効率向上との矛膚する要
求を調和させることができる。
第1図はこの発明の実施例の構成を示す図。
第2図は実施例における可変圧縮比機構を示す図。
第3図は第2図のI−III線に沿って表す断面図。
第4図は実施例の制御回路の作動を説明するフローヂャ
−1・6、 第5図はこの発明的過給装置によ、る同転数に対づる私
給圧特性図。 第6図は回転数に対する排圧特性図。 IO・エンジン本体、12・・・吸気琶、14・・排気
管、17・・・大型ターボチャージャ、i8・・小型タ
ーボチャージャ、。 30・・第1排気バイパス通路、。 32・・ウェイストゲート弁、 36・・・第2排気バイパス通路、 38・・・排気切替弁、44・・・吸気バイパス弁、5
0−4GR通路、54.58,64.66−電磁弁(V
SV)、78、80・・・圧カセンヅ、85・・・偏心
リング、89・・〔1ツクビン、81・・・ロック満、
9093・・・油圧室、98・・・油圧ポンプ、100
・・・油圧切替装置、102,104・・・電磁弁。 100・・・油圧切替装置 第 図 第 図
−1・6、 第5図はこの発明的過給装置によ、る同転数に対づる私
給圧特性図。 第6図は回転数に対する排圧特性図。 IO・エンジン本体、12・・・吸気琶、14・・排気
管、17・・・大型ターボチャージャ、i8・・小型タ
ーボチャージャ、。 30・・第1排気バイパス通路、。 32・・ウェイストゲート弁、 36・・・第2排気バイパス通路、 38・・・排気切替弁、44・・・吸気バイパス弁、5
0−4GR通路、54.58,64.66−電磁弁(V
SV)、78、80・・・圧カセンヅ、85・・・偏心
リング、89・・〔1ツクビン、81・・・ロック満、
9093・・・油圧室、98・・・油圧ポンプ、100
・・・油圧切替装置、102,104・・・電磁弁。 100・・・油圧切替装置 第 図 第 図
Claims (1)
- 大型ターボチャージャと小型ターボチャージャとをガス
の流れ方向に直列に配置し、小型ターボチャージャを迂
回する排気バイパス通路に排気切替弁を設け、排気切替
弁を開閉することにより小型ターボチャージャと大型タ
ーボチャージャとで作動域を切り替えるようにし、さら
に圧縮比を可変とする圧縮比制御機構を有し、小型ター
ボチャージャの作動域で圧縮比を小さくし、大型ターボ
チャージャの作動域で圧縮比が大きくすることを特徴と
する圧縮比可変2段過給内燃機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2073525A JPH03275936A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 圧縮比可変2段過給内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2073525A JPH03275936A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 圧縮比可変2段過給内燃機関 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03275936A true JPH03275936A (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=13520743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2073525A Pending JPH03275936A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 圧縮比可変2段過給内燃機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03275936A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003507630A (ja) * | 1999-08-25 | 2003-02-25 | グレン・アレキサンダー・トンプソン | 可変容積装置およびそのシステム |
-
1990
- 1990-03-26 JP JP2073525A patent/JPH03275936A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003507630A (ja) * | 1999-08-25 | 2003-02-25 | グレン・アレキサンダー・トンプソン | 可変容積装置およびそのシステム |
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