JPH0415955Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ターボチヤージヤとスーパーチヤー
ジヤの２つの過給機により二段過給を行なう、内
燃機関の過給制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ターボチヤージヤとスーパーチヤージヤ
を直列に配置した内燃機関が既に知られている
（例えば特公昭41−8081号公報）。これは、低回転
域で吸気を高過給することができるスーパーチヤ
ージヤと、高回転域で吸気を高過給することがで
きるターボチヤージヤとを組合わせたものであ
り、スーパーチヤージヤのみにより過給する場合
における応答性の悪化を防止するとともに、低速
域から高速域にかけて高過給を得ようとしてい
る。過給圧の制御はターボチヤージヤの場合、ウ
エストゲートバルブを開放することにより行な
い、スーパーチヤージヤの場合、その前後を連結
するバイパス通路を開放することにより行なう。

〔考案が解決しようとする問題点〕

内燃機関の高回転時には、スーパーチヤージヤ
を休止させ、駆動損失が少なく、内燃機関の燃費
の悪化を招かないターボチヤージヤのみにより吸
入空気の過給を行なうことも可能である。しか
し、この場合、スーパーチヤージヤを停止させる
ことにより過給圧がステツプ状に低くなり、機関
出力を低下させてしまうという問題を生じる。

〔問題点を解決するための手段」 上記問題点を解決するため、本考案に係る過給
制御装置は、吸気通路にターボチヤージヤとスー
パーツヤージヤとが直列に設けられた内燃機関の
過給制御装置であつて、上記ターボチヤージヤの
タービンの上流側に接続される排気通路に、この
排気通路内の排気ガスを上記タービンを迂回させ
て流動させるためのウエストゲートバルブを配設
し、上記ターボチヤージヤのコンプレツサの下流
側の圧力の高低に応じて増減変化する上記ウエス
トゲートバルブの開弁量を更に補正制御する第１
の制御手段を設けるとともに、上記スーパーチヤ
ージヤの駆動を休止させることができる第２の制
御手段を設け、内燃機関の高回転時に、上記第２
の制御手段が上記スーパーチヤージヤを休止させ
るとともに、上記第１の制御手段が上記ウエスト
ゲートバルブの開弁量を小さくするように作動す
ることを特徴とする。

〔作用〕

内燃機関の低回転数域では、直列に接続された
ターボチヤージヤとスーパーチヤージヤとが吸気
を２段階に圧縮して過給作用を行うので、ターボ
チヤージヤの吐出圧が高くなつていないときで
も、スーパーチヤージヤの作動によつて必要な過
給圧が得られる。ターボチヤージヤの過給圧は、
過給圧に応じてターボチヤージヤのタービンを迂
回するウエストゲートバルブの開弁量が増減制御
されることによつて調整されるが、内燃機関が所
定の回転数以上の高回転数域にあるときは、第２
の制御手段の作動によつてスーパーチヤージヤが
休止され、ターボチヤージヤのみの１段過給に切
り換えて出力の浪費を避ける。本考案において
は、この切り換えの際にウエストゲートバルブの
開弁量を更に補正制御する第１の制御手段が作動
して、ウエストゲートバルブの開弁量を小さくす
るするので、ターボチヤージヤの過給圧が急上昇
し、切り換えによる過給圧の落ち込みを補い、機
関の出力を高めて切り換えを円滑に行わせる。

〔実施例〕

以下図示実施例により本考案を説明する。

図は本考案の一実施例を適用した内燃機関を示
す。図において、エンジン本体１０に形成された
シリンダボア１１内にはピストン１２が摺動自在
に支持され、このピストン１２の上方には燃焼室
１３が形成される。燃焼室１３には吸気通路１４
と排気通路１５が連通する。

エアクリーナ１６は吸気通路１４の最も上流側
に設けられ、エアフローメータ１７はその下流側
に設けられる。さらに下流側にはターボチヤージ
ヤ１８のコンプレツサ１９が配設され、このコン
プレツサ１９の下流側にはスーパーチヤージヤ２
０が設けられる。スロツトル弁２１はコンプレツ
サ１９とスーパーチヤージヤ２０との間に設けら
れ、図示しないアクセルペダルに連動して吸気通
路１４内の流路面積を変化させる。吸気通路１４
のスーパーチヤージヤ２０の下流側にはサージタ
ンク２３が形成される。

一方、排気通路１５の途中にはターボチヤージ
ヤ１８のタービン２５が設けられ、またこのター
ビン２５を迂回するバイパス通路２６が形成され
る。ターボチヤージヤ１８は、排気通路１５を通
過する排気ガスによりタービン２５が回転駆動さ
れ、これによりコンプレツサ１９が回転して吸気
通路１４から吸入される空気の圧力を高めるよう
になつている。ウエストゲートバルブ２７はバイ
パス通路２６を開閉してタービン２５へ供給され
る排気ガスの量を調節し、ターボチヤージヤ１８
の回転を制御する。ウエストゲートバルブ２７を
開閉駆動するアクチユエータ２８は、従来公知の
構成を有しておりシエル２９内をダイヤフラム３
０により区画して圧力室３１を形成し、この圧力
室３１内には通路３２を介して吸気通路１４のコ
ンプレツサ１９のすぐ下流側の圧力が伝達される
ようになつている。しかして、圧力室３１内の圧
力がばね３３の弾発力に打勝つとウエストゲート
バルブ２７はバイパス通路２６を開放し、タービ
ン２５を通過する排気ガスを制御してターボチヤ
ージヤ１８のコンプレツサ１９の出口圧を一定圧
にする。

上記通路３２の途中から分岐する通路５１は、
吸気通路１４のコンプレツサ１９の上流側部分に
連結される。この通路５１の途中に設けられた切
換弁５２は、ウエストゲートバルブ２７の開度を
補正するための第１の制御手段の要部を構成する
ものであつて、電子制御部５０により切換制御さ
れて、通路５１を開閉する。切換弁５２が通路５
１を開放した時、アクチユエータ２８の圧力室３
１は、通路３２とともにコンプレツサ１９の上流
側吸気通路１４にも連通し、切換弁５２が通路５
１を閉塞した時、圧力室３１は通路３２のみに連
通する。通路５１の切換弁５２よいも圧力室３１
側には、切換弁５２の開放時に通路５１を通つて
吸気通路１４側へブリードされる空気の流量を制
御するために、絞り５３が設けられる。絞り５３
の大きさは、高回転高負荷時にターボチヤージヤ
１８とスーパーチヤージヤ２０の両者により過給
した場合におけるサージタンク２３内の吸気圧力
と、スーパーチヤージヤ２０を休止した場合にお
けるコンプレツサ１９の出口側における吸気圧力
とが略等しくなるように定められる。

ターボチヤージヤ１８により過給された空気
は、スロツトル弁２１により調量され、スーパー
チヤージヤ２０に流入する。スーパーチヤージヤ
２０の駆動軸は、第２の制御手段の要部を構成す
る図示しない電磁クラツチを有するプーリ３５に
連結され、このプーリ３５は、エンジン本体１０
に設けられたクランクプーリ３６と無端状のベル
ト３７により連結される。したがつてスーパーチ
ヤージヤ２０は、電磁クラツチが接続状態にある
時、クランクプーリ３６を介して駆動される。吸
気通路１４のスーパーチヤージヤ２０の上流側と
下流側とはバイパス通路３８により接続され、バ
イパス通路３８の途中にはこれを開閉するバイパ
スバルブ３９が設けられる。バイパスバルブ３９
を開閉するアクチユエータ４０は、シエル４１内
をダイヤフラム４２により区画して圧力室４３を
形成することにより構成され、ダイヤフラム４２
はバイパスバルブ３９に連結される。圧力室４３
には通路４５を介してサージタンク２３内の圧力
が伝達されるようになつており、この圧力が圧力
室４３の反対側の室に設けられたばね４４の弾発
力に打勝つと、バイパスバルブ３９はバイパス通
路３８内を開放する。

スーパーチヤージヤ２０の電磁クラツチは、マ
イクロコンピユータを備えた電子制御部５０によ
り切換制御される。電子制御部５０はスロツトル
弁２１が開放される高負荷運転時、エアフローメ
ータ１７から入力される吸入空気量Ｑと回転数セ
ンサ５４から入力されるエンジン回転数Ｎとから
エンジン負荷Ｑ／Ｎを求め、このＱ／Ｎの値が一
定値を越えた時、プーリ３５にON指令を出力
し、電磁クラツチを接続させる。しかしてスーパ
ーチヤージヤ２０のロータ２０ａ，２０ｂは、ク
ランクプーリ３６の回転を伝達されて回転駆動
し、過給を開始する。また、内燃機関の高負荷運
転により排気ガスの流量が増量すると、これに伴
ないターボチヤージヤ１８も過給を開始し、これ
によりターボチヤージヤ１８とスーパーチヤージ
ヤ２０による二段過給が行なわれる。

さて、アクチユエータ４０はサージタンク２３
内の圧力を受けて作動するため、バイパスバルブ
３９はサージタンク２３内の圧力に応じて開弁
し、これによりスーパーチヤージヤ２０の過給圧
が制御される。一方アクチユエータ２８は、エン
ジン回転数が所定値No（第２図参照）以下の場
合、切換弁５２が閉弁しているためコンプレツサ
１９の出口側圧力がそのまま伝達され、コンプレ
ツサ１９の出口側の圧力に応じてウエストゲート
バルブ２７を開閉させ、ターボチヤージヤ１８の
過給圧を制御する。しかし、エンジン回転数が所
定値Noを越えると、第１の制御手段の作動によ
る補正制御が行われる。すなわち、電子制御部５
０により切換弁５２が開放され、これにより通路
３２を流動する空気が通路５１を通つてコンプレ
ツサ１８の上流側へブリードされるため、圧力室
３１内の圧力が下り、ウエストゲートバルブ２７
が開弁しにくくなり、タービン２５の回転数が上
昇してターボチヤージヤ１８の過給圧が急に上昇
する。

これを第２図により説明すると、この図におい
て符号Ｔはターボチヤージヤ１８による過給圧分
を示し、符号Ｓはスーパーチヤージヤ２０による
過給圧分を示す。スーパーチヤージヤ２０が駆動
され、かつエンジン回転数が所定値Noより低い
場合、ターボチヤージヤ１８とスーパーチヤージ
ヤ２０により二段過給が行なわれる。この場合、
ターボチヤージヤ１８は、コンプレツサ１９の出
口側の圧力が一定値以上になるとウエストゲート
バルブ２７が開放してその過給圧が制限され、ま
たスーパーチヤージヤ２０は、サージタンク２３
内の圧力が一定値以上になるとバイパスバルブ３
９が開放してその過給圧が制限される。しかして
エンジン回転数が所定値Noを越えると、電子制
御部５０とプーリ３５に設けられた電磁クラツチ
からなる第２の制御手段の作動により、スーパー
チヤージヤ２０が停止されるとともに、第１の制
御手段により切換弁５２が開放されて通路３２内
の空気がブリードされる。したがつて、アクチユ
エータ２８の圧力室３１にはコンプレツサ１９の
出口側の圧力の一部のみが伝達されるようにな
り、ウエストゲートバルブ２７を開弁させるよう
に作用する力は弱められる。この結果、ウエスト
ゲートバルブ２７を開弁させるときの過給圧（タ
ーボチヤージヤ１８のみによる）が上昇し、スー
パーチヤージヤ２０も作動していたときの全過給
圧と略等しい過給圧が得られる。すなわち、スー
パーチヤージヤ２０が休止したことによる過給圧
の低下分と略等しい分だけターボチヤージヤ１８
による過給圧が上昇する。なお、図中、破線Ｂ
は、通路５１および切換弁５２を設けない場合の
過給圧を示す。

以上のように本実施例によれば、ターボチヤー
ジヤとスーパーチヤージヤの両者が作動する二段
過給から、ターボチヤージヤのみが作動する一段
過給に切換えられた時、過給圧が急激に落込んで
機関出力が一時的に低下することがなくなり、機
関の出力性能を安全化させることができる。ま
た、内燃機関が高回転域で作動し、スーパーチヤ
ージヤ２０が休止する時、バイパスバルブ３９は
サージタンク２３内の圧力（ターボチヤージヤ１
８による過給圧）により開放するため大部分の空
気はスーパーチヤージヤ２０を通らず、バイパス
通路３８を流動する。したがつて吸入空気がスー
パーチヤージヤ２０から受ける抵抗は少なく、機
関出力を極力向上させることができる。

〔考案の効果〕

以上のように本考案によれば、内燃機関が高回
転で運転されるようになりスーパーチヤージヤを
休止させた時、過給圧が低くなつて機関出力が低
下することが防止され、ターボチヤージヤ及びス
ーパーチヤージヤの直列の２段過給からターボチ
ヤージヤのみによる１段過給への切り換えが円滑
に行われるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２
図はエンジン回転数に対する過給圧の変化を示す
グラフである。 １４……吸気通路、１５……排気通路、１８…
…ターボチヤージヤ、２０……スーパーチヤージ
ヤ、２５……タービン、２７……ウエストゲート
バルブ、５１……通路、５２……切換弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 吸気通路にターボチヤージヤとスーパーツヤ
   ージヤとが直列に設けられた内燃機関の過給制
   御装置であつて、上記ターボチヤージヤのター
   ビンの上流側に接続される排気通路に、この排
   気通路内の排気ガスを上記タービンを迂回させ
   て流動させるためのウエストゲートバルブを配
   設し、上記ターボチヤージヤのコンプレツサの
   下流側の圧力の高低に応じて増減変化する上記
   ウエストゲートバルブの開弁量を更に補正制御
   する第１の制御手段を設けるとともに、上記ス
   ーパーチヤージヤの駆動を休止させることがで
   きる第２の制御手段を設け、内燃機関の高回転
   時に、上記第２の制御手段が上記スーパーチヤ
   ージヤを休止させるとともに、上記第１の制御
   手段が上記ウエストゲートバルブの開弁量を小
   さくするように作動することを特徴とする内燃
   機関の過給制御装置。 ２ 上記第１の制御手段は、スーパーチヤージヤ
   が休止したことによる過給圧の低下分と略等し
   い分だけターボチヤージヤによる過給圧を上昇
   させるように作動することを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の過給制御装置。