JPH0511309Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関の排気ターボ過給機の過給圧
制御装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a boost pressure control device for an exhaust turbocharger of an internal combustion engine.

〔従来技術と問題点〕[Prior art and problems]

過給機付きエンジンでは、エンジン強度上の要
請から過給圧の最大値は制限を受ける。排気ター
ボ過給機の過給圧は排気タービンのバイパスをウ
エイストバルブより開閉することにより行われ、
このバルブの開度はウエイストゲートバルブ・ア
クチユエータにより制御される。アクチユエータ
の圧力室には過給圧が信号圧として印加される様
になつており、エンジン回転数の上昇に伴い過給
圧が上昇するとウエイストゲートバルブの開度が
増し、バイパス流量を増加させ、過給圧が制限さ
れる。 In a supercharged engine, the maximum value of supercharging pressure is limited due to requirements for engine strength. The boost pressure of the exhaust turbo supercharger is established by opening and closing the bypass of the exhaust turbine using the waste valve.
The opening degree of this valve is controlled by a wastegate valve actuator. The boost pressure is applied as a signal pressure to the pressure chamber of the actuator, and when the boost pressure increases as the engine speed increases, the opening of the waste gate valve increases and the bypass flow rate increases. Boost pressure is limited.

従来の過給圧制御装置は、エンジンの最大回転
数において過給圧がエンジン耐久性から定まる上
限値より小さくなる様に設計されている。このた
め、過給圧特性は中回転域からフラツトになり、
中回転域ではエンジン強度上の許容限界よりかな
り低い過給圧となる。その結果、中回転域におけ
るエンジン出力が不充分であつた。 Conventional boost pressure control devices are designed so that the boost pressure becomes smaller than an upper limit determined from engine durability at the maximum engine speed. For this reason, the boost pressure characteristics become flat from the middle rotation range,
In the mid-speed range, the boost pressure is considerably lower than the allowable limit for engine strength. As a result, the engine output in the medium rotation range was insufficient.

この欠点を解消するため、本出願人は先に、最
大回転数における過給圧を許容値以下に抑えると
同時に、中回転域における過給圧を増加させ、も
つて、中速回転域でのエンジン出力を向上させる
ことの可能な過給圧制御装置を提案した（昭和60
年２月12日付の実願昭60−16984号）。この装置に
おいては、信号圧通路の途中に排圧応動モジユレ
ータが設けてあり、エンジンの排気圧力に応じて
信号圧が調整される。同出願第２図に示される様
に、モジユレータ２１の圧力室３には圧力通路２
９を介して排気圧力が導入される。 In order to eliminate this drawback, the applicant first suppressed the supercharging pressure at the maximum rotation speed below the allowable value and at the same time increased the supercharging pressure in the medium rotation range. Proposed a boost pressure control device that could improve engine output (1986)
Jitsugan No. 16984, dated February 12, 1983). In this device, an exhaust pressure responsive modulator is provided in the middle of the signal pressure passage, and the signal pressure is adjusted according to the exhaust pressure of the engine. As shown in FIG. 2 of the same application, the pressure chamber 3 of the modulator 21 has a pressure passage 2.
Exhaust pressure is introduced via 9.

この装置の問題点は、モジユレータの圧力室３
２には高温の排気ガスが導入されるので、ダイア
フラム３１が劣化しやすいということである。劣
化によりダイアフラムが破れた場合には、モジユ
レータの機能が失われ、ウエイストゲートバル
ブ・アクチユエータの圧力室に印加すべき信号圧
が常時ブリードされる状態となるので、ウエイス
トゲートバルブは閉弁したままとなつて過給圧は
機関の許容限界を超える惧れがある。また、圧力
通路２９には排気ガスが流通せられるので、圧力
通路２９がデポジツトにより閉塞され、同様に過
給圧が過剰となる惧れもある。 The problem with this device is that the pressure chamber 3 of the modulator
Since high-temperature exhaust gas is introduced into the diaphragm 31, the diaphragm 31 is likely to deteriorate. If the diaphragm ruptures due to deterioration, the modulator will lose its function and the signal pressure that should be applied to the pressure chamber of the wastegate valve actuator will be constantly bled, so the wastegate valve should remain closed. There is a risk that the boost pressure will exceed the engine's permissible limit. Further, since exhaust gas is passed through the pressure passage 29, there is a risk that the pressure passage 29 will be blocked by deposits, and the supercharging pressure will similarly become excessive.

〔考案の目的〕[Purpose of invention]

本考案の目的は、前記実願昭60−16984号で提
案した過給圧制御装置を改良して、フエイルセイ
フ機能を付加し、モジユレータのダイアフラムが
破損したり圧力通路に詰りが生じた場合にも過給
圧を許容限界以下に維持することである。 The purpose of the present invention is to improve the supercharging pressure control device proposed in the above-mentioned Utility Application No. 16984/1984 and add a fail-safe function so that it can be used even if the diaphragm of the modulator is damaged or the pressure passage is clogged. The goal is to maintain boost pressure below the allowable limit.

〔問題点を解決するための手段および作用の概要〕[Summary of means and actions for solving problems]

このため、本考案は、実願昭60−16984号に記
載の過給圧制御装置において、モジユレータのエ
アブリードポートの下流に電子制御遮断弁を設
け、機関排気圧が設定値を超えた時に遮断弁を閉
鎖する様にしたものである。 For this reason, the present invention provides an electronically controlled shutoff valve downstream of the air bleed port of the modulator in the boost pressure control device described in Utility Application No. 16984, and shuts off when the engine exhaust pressure exceeds a set value. It is designed to close the valve.

従つて、排気圧が設定値を超えた場合には何時
でもモジユレータのエアブリード機能は停止せら
れるので、ダイアフラムの破損や通路の詰りが生
じた場合でもウエイストゲートバルブアクチユエ
ータが作動し、過給圧を制御する。 Therefore, the air bleed function of the modulator is stopped whenever the exhaust pressure exceeds the set value, so even if the diaphragm is damaged or the passage is clogged, the wastegate valve actuator will operate and prevent overload. Control supply pressure.

〔実施例〕〔Example〕

第１図は本考案に従い改良された過給圧制御装
置１０を排気ターボ過給機に取付けたところを模
式的に示したもので、吸気管１２を通つた吸入空
気は排気ターボ過給機１４のコンプレツサ１６に
より圧縮され、吸気通路１８を経てエンジン２０
に過給される。排気ガスは排気マニホールド２２
を通り排気タービン２４を駆動した後、排気管２
６から排出される。排気タービン２４にはバイパ
ス２８が設けてあり、このバイパス２８はウエイ
ストゲートバルブ３０により開閉される。ウエイ
ストゲートバルブ３０はウエイストゲートバル
ブ・アクチユエータ３２により制御されるもの
で、このアクチユエータ３２は圧力室３４を有
し、この圧力室３４には信号伝達管路３６，３８
を介して吸気通路１８内の過給圧が信号圧として
印加される。周知の様に、過給圧上昇に伴い圧力
室３４内に信号圧がばね４０の力に打克つとバイ
パス２８が開放されて排気タービン２４への排気
ガス流量が減少し、排気タービン２４およびコン
プレツサ１６の回転数が減少して過給圧が制限さ
れる。 FIG. 1 schematically shows the improved boost pressure control device 10 according to the present invention installed in an exhaust turbo supercharger. It is compressed by the compressor 16 of the engine 20 through the intake passage 18.
is supercharged. Exhaust gas is the exhaust manifold 22
After driving the exhaust turbine 24 through the exhaust pipe 2
It is discharged from 6. The exhaust turbine 24 is provided with a bypass 28, which is opened and closed by a wastegate valve 30. The wastegate valve 30 is controlled by a wastegate valve actuator 32, which has a pressure chamber 34 connected to signal transmission lines 36, 38.
The supercharging pressure in the intake passage 18 is applied as a signal pressure through the intake passage 18. As is well known, when the signal pressure in the pressure chamber 34 overcomes the force of the spring 40 as the boost pressure increases, the bypass 28 is opened and the flow rate of exhaust gas to the exhaust turbine 24 is reduced, causing the exhaust turbine 24 and the compressor to 16 rotation speed is reduced and the boost pressure is limited.

伝達管路３６と３８との間には実願昭60−
16984号の考案に係るモジユレータ４２が設けて
ある。モジユレータ４２のハウジング４４はダイ
アフラム４６によつてエアブリード室４８と感圧
室５０とに分割されており、感圧室５０は信号ポ
ート５２および圧力通路５４を介して排気マニホ
ールド２２に接続されている。モジユレータ４２
は更に入力ポート５６と出力ポート５８とエアブ
リードポート６０を有し、入力ポート５６には絞
り６２が設けてある。エアブリードポート６０は
エアブリード室４８内に開口しており、ダイアフ
ラム４６に固定した弁体６４により開閉される。
ダイアフラム４６はばね６５により弁体６４開弁
方向に付勢されている。エアブリード室４８は開
口６６を有する。 Between the transmission pipes 36 and 38, there is a
A modulator 42 according to the invention of No. 16984 is provided. The housing 44 of the modulator 42 is divided by a diaphragm 46 into an air bleed chamber 48 and a pressure sensitive chamber 50, and the pressure sensitive chamber 50 is connected to the exhaust manifold 22 via a signal port 52 and a pressure passage 54. . Modulator 42
further has an input port 56, an output port 58, and an air bleed port 60, and the input port 56 is provided with a restriction 62. The air bleed port 60 opens into the air bleed chamber 48 and is opened and closed by a valve body 64 fixed to the diaphragm 46.
The diaphragm 46 is biased by a spring 65 in the direction in which the valve body 64 opens. Air bleed chamber 48 has an opening 66 .

実願昭60−16984号明細書に述べた様に、この
様なモジユレータ４２を設けたので、本願第２図
のカーブＡで示す様な過給圧特性を得ることがで
きる。即ち、エンジン回転数がNE1より低い場
合には、ウエイストゲートバルブ・アクチユエー
タ３２の圧力室３４に印加される信号圧はモジユ
レータ４２によりブリードされて低下し、ウエイ
ストゲートバルブ３０は閉弁し続けるので、過給
圧は上昇する。回転数がNE1を超えると、排気
圧の上昇（第２図のカーブＤ）に伴いモジユレー
タ４２の弁体６４はエアブリードポート６０を閉
じる方向に移動するので、アクチユエータ３２の
圧力室３４に印加される信号圧が高くなり、ウエ
イストゲートバルブ３０の開度が増大して過給圧
を低下させる、従つて、モジユレータ４２が無い
場合（第２図にカーブＢで示す）に較べ、中回転
域における過給圧を高めることができ、中速トル
クを向上させることができる。これが先の考案に
よる効果であつた。 As described in the specification of Utility Model Application No. 60-16984, since such a modulator 42 is provided, it is possible to obtain the supercharging pressure characteristic as shown by curve A in FIG. 2 of the present application. That is, when the engine speed is lower than NE1, the signal pressure applied to the pressure chamber 34 of the wastegate valve actuator 32 is bled by the modulator 42 and decreases, and the wastegate valve 30 continues to close. Boost pressure increases. When the rotation speed exceeds NE1, the valve body 64 of the modulator 42 moves in the direction of closing the air bleed port 60 as the exhaust pressure increases (curve D in FIG. 2), so that the pressure is applied to the pressure chamber 34 of the actuator 32. The signal pressure increases, the opening degree of the waste gate valve 30 increases, and the boost pressure decreases. Boost pressure can be increased and medium speed torque can be improved. This was the effect of the previous idea.

しかして、圧力通路５４が詰つたりダイアフラ
ム４６が破裂した場合には、ダイアフラム４６が
作動せず、弁体６４はエアブリードポート６０を
閉じることができないので、モジユレータ４２の
入力ポート５６に入つた過給圧は常にブリードさ
れ、その結果ウエイストゲートバルブ３０が常時
閉弁状態となつて過給圧は第２図のカーブＣの様
に異常に高くなるであろう。本考案はこの様な事
態を防止しようというものである。 However, if the pressure passage 54 becomes clogged or the diaphragm 46 bursts, the diaphragm 46 will not operate and the valve body 64 will not be able to close the air bleed port 60, so the boost pressure that has entered the input port 56 of the modulator 42 will always be bled out, with the result that the wastegate valve 30 will always be in a closed state and the boost pressure will become abnormally high, as shown by curve C in Figure 2. This invention is intended to prevent such a situation.

そこで、本考案では、モジユレータ４２の開口
６６は制御回路７０によつて制御される電磁式遮
断弁７２に接続する。この遮断弁７２は常開弁で
あり、励磁されない時はモジユレータ４２のエア
ブリード室４８は大気に連通する様になつてい
る。制御回路７０は従来型のマイクロコンピユー
タで構成することができ、エンジン回転数センサ
７４からの信号と排気圧センサ７６からの信号が
入力される。 Therefore, in the present invention, the opening 66 of the modulator 42 is connected to an electromagnetic shutoff valve 72 that is controlled by a control circuit 70. This shutoff valve 72 is a normally open valve, and when not energized, the air bleed chamber 48 of the modulator 42 is communicated with the atmosphere. The control circuit 70 can be configured with a conventional microcomputer, and a signal from an engine rotation speed sensor 74 and a signal from an exhaust pressure sensor 76 are inputted thereto.

制御回路７０の動作の一例を第３図のフローチ
ヤートに沿つて説明するに、ステツプ101で回転
数センサ７４からの信号によりエンジン回転数
NEを検出し、ステツプ102で排気圧センサ７６
からの信号により排気圧Ｐを検出する。ステツプ
103では実測回転数に対する排気圧の設定値P_Eを
求める。この設定値P_Eはモジユレータ４２が正
常に作動している時の排気圧（第２図のカーブ
Ｄ）より僅かに高目に設定されている（第２図の
カーブＥ）。この設定値P_Eはテーブルとして予め
制御回路７０のメモリに記録してあり、ステツプ
103ではテーブルルツクアツプにより実測回転数
NEについての設定値P_Eを求めることができる。
次に、ステツプ104では実測排気圧Ｐが設定値P_E
より大きいか否かを判定し、Ｐ＜P_Eの場合には
モジユレータ４２に異常がないのでステツプ106
に進み電磁式遮断弁７２の休止を継続し、常開位
置に維持する。この場合にはモジユレータ４２の
エアブリード室４８は大気に連通するので、モジ
ユレータ４２は前述した通常の動作で信号圧を調
整する。Ｐ≧P_Eの場合には、モジユレータ４２
に異常があるので、ステツプ105に進み、電磁式
遮断弁７２に通電する。これにより遮断弁７２は
閉位置へと切換えられ、モジユレータ４２のエア
ブリード室４８は大気から遮断される。従つて、
エアブリードポート６０からエアブリードが行わ
れないので、モジユレータ４２の入力ポート５６
に入つた信号圧はそのまま出力ポート５８からア
クチユエータ３２の圧力室３４に出力されること
となり、ウエイストゲートバルブ３０は開弁状態
に維持される。このため、排気圧および過給圧は
共に低下し、過給圧は許容限界値以内に抑制され
る。 An example of the operation of the control circuit 70 will be explained along the flowchart of FIG.
The exhaust pressure sensor 76 is detected in step 102.
Exhaust pressure P is detected by the signal from. step
In step 103, the set value P _E of the exhaust pressure for the actually measured rotational speed is determined. This set value P _E is set slightly higher than the exhaust pressure (curve D in FIG. 2) when the modulator 42 is operating normally (curve E in FIG. 2). This set value P _E is recorded in advance in the memory of the control circuit 70 as a table, and is
For 103, the actual rotation speed is measured by table pickup.
The setting value P _E for NE can be obtained.
Next, in step 104, the measured exhaust pressure P is set to the set value P _E
If P<P _E , there is no abnormality in the modulator 42, so step 106 is performed.
Then, the electromagnetic shutoff valve 72 continues to be stopped and maintained in the normally open position. In this case, the air bleed chamber 48 of the modulator 42 communicates with the atmosphere, so the modulator 42 adjusts the signal pressure in the normal operation described above. In the case of P≧P _E , the modulator 42
Since there is an abnormality, the process proceeds to step 105 and the electromagnetic shutoff valve 72 is energized. This switches the isolation valve 72 to the closed position, and the air bleed chamber 48 of the modulator 42 is isolated from the atmosphere. Therefore,
Since air bleed is not performed from the air bleed port 60, the input port 56 of the modulator 42
The input signal pressure is directly output from the output port 58 to the pressure chamber 34 of the actuator 32, and the wastegate valve 30 is maintained in the open state. Therefore, both the exhaust pressure and the supercharging pressure decrease, and the supercharging pressure is suppressed to within the permissible limit value.

以上の実施例では、制御回路７０は排気圧に応
じて遮断弁７２を制御する様に構成したが、過給
圧を検出してこれに応じて遮断弁を制御させるこ
とも可能である。 In the above embodiment, the control circuit 70 is configured to control the cutoff valve 72 according to the exhaust pressure, but it is also possible to detect the supercharging pressure and control the cutoff valve accordingly.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

この様に、本考案は先に提案した過給圧制御装
置にフエイルセイフ機能を付加したので、モジユ
レータ４２に異常が生じた場合（例えば、ダイア
フラム４６の破損、信号ポート５２や圧力通路５
４の詰り、ばね６５の破損またはステイツク、
等）にも、過給圧を許容値以下に制御することが
できる。従つて、モジユレータに異常が生じて
も、エンジンの耐久性を損う惧れがない。 In this way, the present invention adds a fail-safe function to the previously proposed boost pressure control device, so if an abnormality occurs in the modulator 42 (for example, the diaphragm 46 is damaged, the signal port 52 or the pressure passage 5
4 is clogged, spring 65 is damaged or stuck,
etc.), the supercharging pressure can be controlled below the allowable value. Therefore, even if an abnormality occurs in the modulator, there is no risk of impairing the durability of the engine.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本考案の過給圧制御装置を排気ターボ
過給機に取付けたところを示す模式図、第２図は
エンジン回転数に対する過給圧および排気圧およ
び設定値の変化を示し、第３図は制御回路の動作
例を示すフローチヤートである。 １０……過給圧制御装置、１４……過給機、１
６……コンプレツサ、１８……吸気通路、２０…
…エンジン、２２……排気マニホールド、２４…
…排気タービン、２８……バイパス、３０……ウ
エイストゲートバルブ、３２……ウエイストゲー
トバルブ・アクチユエータ、３４……圧力室、４
２……モジユレータ、７０……制御回路、７２…
…電磁式遮断弁。 Figure 1 is a schematic diagram showing the boost pressure control device of the present invention installed on an exhaust turbo supercharger, Figure 2 shows changes in boost pressure, exhaust pressure, and set values with respect to engine speed; FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the control circuit. 10...Supercharging pressure control device, 14...Supercharger, 1
6...Compressor, 18...Intake passage, 20...
...Engine, 22...Exhaust manifold, 24...
...Exhaust turbine, 28...Bypass, 30...Wastegate valve, 32...Wastegate valve actuator, 34...Pressure chamber, 4
2...Modulator, 70...Control circuit, 72...
...Solenoid shutoff valve.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 排気ターボ過給機の過給圧を信号圧として取出
し、エアブリードポートを有するモジユレータに
よりこの信号圧を機関排気圧に応じて調整し、調
整された信号圧をウエイストゲートバルブ・アク
チユエータの圧力室に印加して該信号圧に応じて
ウエイストゲートバルブの開度を制御することに
より過給圧を制御する様になつた、排気ターボ過
給機の過給圧制御装置において、前記モジユレー
タのエアブリードポートの下流に遮断弁を設け、
機関排気圧が設定値を超えた時に該遮断弁を閉鎖
する様にしたことを特徴とする過給圧制御装置。 The supercharging pressure of the exhaust turbo supercharger is taken out as a signal pressure, this signal pressure is adjusted according to the engine exhaust pressure using a modulator with an air bleed port, and the adjusted signal pressure is sent to the pressure chamber of the wastegate valve actuator. In a supercharging pressure control device for an exhaust turbo supercharger, which controls supercharging pressure by applying a signal pressure and controlling the opening degree of a waste gate valve according to the signal pressure, an air bleed port of the modulator is provided. A shutoff valve is installed downstream of the
A supercharging pressure control device characterized in that the shutoff valve is closed when engine exhaust pressure exceeds a set value.