JPH0357824A - ターボチャージャの制御装置 - 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） 本発明はタービン軸に電動機構を取付けたターボチャー
ジャの運転制御を行うターボチャージャの制御装置に関
する。

（従来の技術） エンジンの排出する排気ガスをタービンに導いて高速回
転させ、該タービンの回転軸にコンプレッサを配置して
これを駆動し、エンジンの吸気を過給する排気エネルギ
ーによる過給機は古くから知られている。

そして、この種の排気タービン駆動の過給機のタービン
軸に電動一発電機となる電動機構を取付け、エンジンの
運転状態に応じて電動機構を電動機または発電機として
作動させようとする提案が種々なされている。

一方、このような電動機構を取付けたターボチャージャ
ではエンジンの運転状態とは関連なく、別個にコンプレ
ッサの回転数を上昇させてエンジンへのブースト圧を上
昇させることが行われる。

そして、フライングブーストアップと称し、例えばエン
ジン回転数はアイドリング状態であるが、変速機制御系
やクラッチ操作系などの車両の状態から発進直前である
と判断して、ターボチャージャの１！勤機構に通電して
高速駆動し、ブースト圧を高めておき、加速時のターボ
ラグを解冫肖しようとすることが行われてレ）る。

第３図はエンジン１の排気エネルギーによってタービン
２１を駆動し、過給気をコンプレッサ２２により圧送す
るターボチャージャ２を備えるとともに、コンプレッサ
２２の圧気の一部をタービン２１の人口に送気しようと
する、いわゆるショートループシステムのブロック図で
ある。

このようなコンプレッサ２２の出口とタービン２１の入
口と間にバイパス管４を設けたものでは、スロットルバ
ルブ７が絞られてエンジン１がアイドリング回転の場合
、バイパス管４のバルブ４１を閉鎖し、ターボチャージ
ャ２の回転電機３を電動機運転してカ行させ、コンプレ
ッサ２２によって吸気管内の圧力を高めておくと、エン
ジンの急加速時にスロットルバルブ７を開くことにより
、予め圧縮された空気がエンジン１に供給されて、エン
ジン１の回転数が急上昇することになる。

（発明が解決しようとする課題） 上述の第３図に示したようなシステムにおいては、エン
ジン１がアイドル状態で吸気量が少ないと、コンプレッ
サ２２の空気流量も小となり、サージラインに達する虞
があるが、バイパス管４のバルブ４１を開くことにより
、タービン２ｌにコンプレッサ２２からの圧気が流れ、
空気流量が増大してコンプレッサ２２のサージは免れる
ことになる。しかし一方、コンプレッサ２２からスロッ
トルバルブ７に至る吸気管内の圧力が上昇し、スロット
ルバルブ７は絞られてはいるが、圧気の一部は吸気マニ
ホールドに流入し、したがってアイドル回転数が上昇す
るという問題が生ずることになる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的はスロットルバルプを絞りエンジンへの吸気を
抑えたアイドル駆動時に、ターボチャージャからの圧気
が吸気管に加えられても、エンジンのアイドル回転数の
変動を抑制しようとするターボチャージャの制御装置を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、ターボチャージャのタービン釉に設け
た回転電機を電！ＩＪ機駆動するとともに、コンプレッ
サ出口とタービン入口とを連通ずるバイパス流路を開閉
制御し、エンジンの急加速性を向上せしめるターボチャ
ージャの制御装置において、フライングブーストアップ
時のみスロットルバルブに外気から直接空気を供給する
吸気バイパス流路を設けたターボチャージャの制御装置
が提供される。

（作用） 本発明では、コンプレッサの出口とタービンの人口とを
連通ずるバイパス流路と、エアクリーナからスロットル
バルブに至る吸気バイパス流路とを設けるとともに、タ
ーボチャージャの回転電機を電動駆動してバイパス流路
を開き、吸気管のブースト圧を高めてフライングブース
トアップ動作を開始するまでは、該ブースト圧がスロッ
トルバルブに達しないように途中の吸気路バルプを閉じ
るとともに、エアクリーナからスロットルバルプに至る
吸気バイパス流路を介してエンジンに吸気せしめてアイ
ドル運転時のエンジン回転数を安定に保ち、更に、ター
ボチャージャのバイパス流路によりコンプレッサからの
圧気をタービンに送ってコンプレッサの出口圧力の増大
が計られる． （実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する． 第１図は本発明の一実施例の構戒を示すブロック図であ
る。

同図において、１はエンジンで、供給される燃料の燃焼
エネルギーによって車両を駆動するもので、エンジン回
転数を検出する回転センサ１１が取付けられている。

２はターボチャージャで、エンジン１の排気管１２から
排出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるター
ビン２１と、該タービントルクにより駆動されて吸気管
１３を介してエンジン１に吸気を圧送するコンプレッサ
２２とを備え、夕一ビン２１とコンプレッサ２２とを連
結する回転軸２３には電動機構として電動一発電機とな
る回転電機３が取付けられている。

そして、エンジン１が低速回転にて高負荷の場合には回
転電機３に電力を供給して電動機としてカ行させ、コン
プレッサ２２の回転速度を上昇せしめてその過給作動を
助勢してエンジン出力を上昇させるとともに、一方、エ
ンジン１が高速回転にて排気エネルギーが大きいときは
、回転電機３を発電機として作動させ、排気エネルギー
を電力に変換させてバッテリ５を充電するよう構成され
ている。

４はバイパス管で、コンプレッサ２２の出口とタービン
２１の入口との間に配管され、コンプレッサ２２からの
圧気をタービン２１に短絡して導くもので、バイパス管
４の途中にはバイパスバルブ４１が配置されている。そ
して、通常はバイパスバルブ４１は閉鎖されてエンジン
１からの排気ガスはタービン２１に導かれるとともに、
コンプレッサ２２からの圧気は吸気管１３を介してエン
ジン１に過給されるが、バイパスバルブ４１が開放され
るとコンプレッサ２２からの圧気の一部はタービン２１
に導入されてタービン２１の回転が付勢され、また、コ
ンプレッサの空気流量が増加することになる。

７はスロットルパルブであり、ターボチャージャ２のコ
ンプレッサ出口からの吸気管１３と吸気マニホールド１
４との間に配置され、該スロットルバルブ７の開閉制御
によりエンジン１への吸気量を制御してエンジン出力を
コントロールするものである。したがってスロットルバ
ルプ７を絞ってエンジン１の吸気を少ない所定量に制御
するとエンジン１はアイドリンク運転を行うことになる
。なお、７１はスロットルパルブ７の開度を検出するス
ロットルセンサで、出力信号をコントローラ６に送出す
る。

８１は吸気バイパス路で、ターボチャージャ２のコンプ
レッサ２２の空気取入口となるエアクリーナ８と、スロ
ットルバルブ７の配置された吸気管との間を連通ずる吸
気の流路であり、その途中に吸気バイパス路８１を開閉
制御する吸気バイパスバルブ８２が取付けられている。

なお、１５は吸気路バルブであり、コンプレッサ出口か
らの吸気管１３のパイバス管４への分岐点のすぐ下流に
設けられた開閉バルブである。そして該吸気路バルブ１
５の閉操作によって、コンプレッサからの圧気はすべて
、バイパス管４を介してエンジン１の排気系に導かれる
とともに、エンジン１に至る吸気はエアクリーナ８から
吸気バイパス路８１および吸気バイパスバルブ８２を介
してスロットノＰバルブ７の方向に供給されるものであ
る。

つぎに５はバッテリであり、車両に搭載されて補機類な
どや電動作動時の回転電機３の電源となったり、また、
回転電機３の発電作動時にはその発電電力によって充電
されるものである。

６はコントローラで、マイクロコンピュータからなり、
演算処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順
などを格納する各種メモリ、人／出力ポートなどを備え
ている。そして、エンジン１の回転センサ１１、クラッ
チの継／断を検出するクラッチセンサ６１、変速機のギ
ヤ段を検出するギャ段センサ６２、車速を検出する車速
センサ６３、スロットルセンサ７１などからの信号線が
人力ボートに接続されており、これらのセンサからの信
号が人力されると、メモリに格納された手順により所定
の処理が行われ、バイパスバルブ４１、吸気路バルブ１
５、吸気バイパスパルブ８２に対しそれぞれ開閉制御指
令が発せられるように構成されている。

つぎに、このように構威された本実施例の作動について
説明する． マス、エンジン１の運転状態が回転センサ１１、クラッ
チセンサ６１、ギヤ段センサ６２、車速センサ６３など
の検出信号から、通常の運転状態と判断されると、バイ
パスバルブ４１と吸気バイパスバルプ８２を閉じるとと
もに、吸気路バルブ１５を開として、ターボチャージャ
２のコンプレッサ２２による圧気を吸気管１３を介して
スロットルバルブ７の開度に応じ、エンジン１に流入さ
せて運転が行われる， つぎに、スロットルセンサ７１の信号からアイドル状態
であり、さらに回転電機３に通電して電動機作動させて
コンプレッサ出口圧力を上昇させるフライングブースト
アップ時と判断すると、バイパスバルブ４１と吸気バイ
パスバルブ８２を開制御するとともに、吸気路バルブ１
５を閉にする。そして、スロットルバルブ７を介しての
エンジン１への吸気は、コンプレッサ２２の作動には関
係なくエアクリーナ８から吸気バイパス路８１を介して
エンジン１に導入されるため、アイドル状態の安定した
回転数を保持することになる。

一方、コンプレッサ２２による圧気は、吸気路バルブ１
５が閉のためエンジン１には供給されず、バイパス管４
を介してタービン側に導入され、タービン２１の駆動力
を増加することにより回転数を上昇させ、コンプレッサ
出口の圧力も更に増加させて、フライングブーストアッ
プの効果を増大させることになる。

なお、５’ｌ，図は上述したエンジンの通常運転時と、
フライングブーストアップ実行時とにおけるバイパスパ
ルブ４１、吸気バイパスパルプ８２および吸気路バルブ
１５のそれぞれの開閉状態を示した図表図である。

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを
本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、ターボチャージャのコンプレッサ出口
とタービン入口との間にバイパスバルブを備えたバイパ
ス管を設けるとともに、スロットルバルブとエアクリー
ナとの間にも中間にバルブを有する吸気バイパス路を設
け、エンジンのフライングブーストアップ時にはターボ
チャージャの回転電機を電動ｆｆｉ勤してバイパス管の
バイパスバルブを開いて、コンプレッサ出口の圧力を高
めるとともに、エンジンへの吸気はターボチャージャか
らの吸気管のバルブを閉じて、エアクリーナからの直接
の空気を吸気バイパス路から吸気してアイドル運転を行
うので、ターボチャージャによる圧気の影響を受けるこ
となく安定なアイドル回転が保たれる効果が得られると
ともに、ターボチャージャはコンプレッサの圧気がター
ビンに送気されて付勢されることによりコンプレッサ出
口の空気圧力が増大し、このためエンジンの加速時には
増圧された圧気が一気にエンジンに供給ざれて、優れた
応答性が得られるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図はエンジンの通常運転時とフライングブーストアッ
プ実行時における３種のパルプの開閉状態を示す図表図
、第３図は従来の制御装置のブロック図である。 １・・・エンジン、２・・・ターボチャージャ、３・・
・回転電機、４・・・バイパス管、６・・・コントロー
ラ、７・・・スロットルバルブ、８・・・エアクリーナ
、１５・・・吸気路バルプ、２１・・・タービン、２２
・・・コンプレッサ、４１・・・バイパスバルブ、８１
・・・吸気バイパス路、８２・・・吸気バイパスバルブ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターボチャージャのタービン軸に設けた回転電機を電動
   機駆動するとともに、コンプレッサ出口とタービン入口
   とを連通するバイパス流路を開閉制御し、エンジンの急
   加速性を向上せしめるターボチャージャの制御装置にお
   いて、フライングブーストアップ時のみスロットルバル
   ブに外気から直接空気を供給する吸気バイパス流路を設
   けたことを特徴とするターボチャージャの制御装置。