JPS5932620A - ヂ−ゼルエンジン用過給機の制御装置 - Google Patents
ヂ−ゼルエンジン用過給機の制御装置Info
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- JPS5932620A JPS5932620A JP57143891A JP14389182A JPS5932620A JP S5932620 A JPS5932620 A JP S5932620A JP 57143891 A JP57143891 A JP 57143891A JP 14389182 A JP14389182 A JP 14389182A JP S5932620 A JPS5932620 A JP S5932620A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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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
本発明はヂーゼルエンジン用過給機に係り、特に、その
マイクロコンピュータを用いた制御装置に関するもので
ある。 従来のチーゼルエンジン用の過給機はすべての運転領域
で最適運転を行なわせることは不71jJ能であった。 例えばタービンケースのスクロール面積(排気ガス通路
の断面積)を小さくすると、エンジンの低速回転域およ
び軽負荷運転時には良好なマンチング特性を示すが、エ
ンジンの高速回転域や重負荷時ではスクロール面積が小
さいので高回転となり、過給圧が異常に上昇してエンジ
ンを破壊することがある。また、破壊するまで到らなく
とも排気通路が狭いのでその排出効率が悪く、エンジン
の排出圧が高くなってポンピング損失が犬となりエンジ
ンの性能を低下させるという欠点をもっていた。 これとは反対にタービンケースのスクロール面積を大き
くするとエンジンの高速回転域や重負荷時に好適な特性
を示すが、低速回転域や軽負荷時にタービン入口圧が低
いのでタービンの回転が不円滑となシ必要な過給圧が得
られない。その結果としてエンジンの低速回転域や軽負
荷時にエンジン性能は低下しており、この領域において
過給機付エンジンと無過給エンノンとを比較すると、過
給機が吸排気の抵抗となるため燃1F消費率は過給機+
jエンジンの方が多いという欠点も生じでいメ、7゜即
ぢ、いずれにし7でもスクロール面積を固定しでいては
運転全域で好適な特性を得ることd、困難であった。 近年になって排気バイパス路を設けた排気タービン過給
機が用いられるようになり′frO,。この過給機はタ
ービンケースのスフ
マイクロコンピュータを用いた制御装置に関するもので
ある。 従来のチーゼルエンジン用の過給機はすべての運転領域
で最適運転を行なわせることは不71jJ能であった。 例えばタービンケースのスクロール面積(排気ガス通路
の断面積)を小さくすると、エンジンの低速回転域およ
び軽負荷運転時には良好なマンチング特性を示すが、エ
ンジンの高速回転域や重負荷時ではスクロール面積が小
さいので高回転となり、過給圧が異常に上昇してエンジ
ンを破壊することがある。また、破壊するまで到らなく
とも排気通路が狭いのでその排出効率が悪く、エンジン
の排出圧が高くなってポンピング損失が犬となりエンジ
ンの性能を低下させるという欠点をもっていた。 これとは反対にタービンケースのスクロール面積を大き
くするとエンジンの高速回転域や重負荷時に好適な特性
を示すが、低速回転域や軽負荷時にタービン入口圧が低
いのでタービンの回転が不円滑となシ必要な過給圧が得
られない。その結果としてエンジンの低速回転域や軽負
荷時にエンジン性能は低下しており、この領域において
過給機付エンジンと無過給エンノンとを比較すると、過
給機が吸排気の抵抗となるため燃1F消費率は過給機+
jエンジンの方が多いという欠点も生じでいメ、7゜即
ぢ、いずれにし7でもスクロール面積を固定しでいては
運転全域で好適な特性を得ることd、困難であった。 近年になって排気バイパス路を設けた排気タービン過給
機が用いられるようになり′frO,。この過給機はタ
ービンケースのスフ
【コール面積を小さく設定して低速
回転域にエンジン同転数を合致させ−で一低回速域から
過給圧が得られるようにし、高速運転時の過剰の排気は
排気バイパス路から直接排気して過度の圧力上昇を防止
したものである。しかしこの方法では高速回転域や重負
荷時の排気エネルギーを無駄に排出することになり、エ
ンジン効率を低下させ燃料消費率を悪化させることにな
る。 この欠点を補うためにスクロール面積を成程度大きくし
て高速回転域の特性を改善すると低速回転域の性能が低
下し、全運転域においてマツチングさせることはできな
いという問題点をもっていた。 寸だ、に記排気バイパス付過給機であっても、エンジン
の低速回転域や軽負荷時に最適過給圧を得ることができ
ないばかりでなく、過給機が排気ガスのエネルギーで圧
縮空気をエンジンに送り込まないで吸入空気で過給機が
作動させられる。この場合、過給機はエンジンの吸入お
よび排気抵抗となって燃料消費率が悪化するという欠点
を生じていた。 本発明は上記従来技術の欠点を解消し、すべての運転域
で最適な動作状態を得ることができるヂーゼルーI−ン
ジン用過給機の制御装置を提供することを目的とし、そ
の特徴とするところは、コンブL/ツサ羽根車金収容し
たコンプレッサケースとエンジンとを連通ずるインテー
クマニホルドにコンプレツリケースの」二流側を連通さ
せるバイパス通路に設け/こバイパス制御弁と、エンジ
ンの排気マニホルドとタービン羽根車を収容したタービ
ンケースとの接続部に設けた排気ガス制却弁とを有し、
エンジンの低速高負荷運転時はバイパス制御弁を閉止す
ると共に排気ガス制御弁でタービンケースの片側のスク
ロールAのみ排気ガスを通過させ、エンジンの高速高負
荷運転時はバイパス制御Tlft閉止すると共に排気ガ
ス制御弁でタービンクー一−スの両側のスクロールA、
Bを開放して排気ガスを通過させ、比較的低負荷運転時
にはバイパス制御弁を開弁して吸入空気をコンプレッサ
ケースを・・イパスさせると共に、抽気ガス制御弁を切
換えて排気ガスをタービンケースをバイパスして放出さ
せるごとく構成したことにある。 第1図は本発明の一実施例であるヂーゼル、r/レジン
過給機の開側j装置の系統図である。ター ビン羽根ト
(11とコンプレノザ羽根車2とは同一・軸によって連
結され、それぞれのタービンケース;3゜コンプレッサ
ケース4に収容さJじこいる。ター−ビンケース3には
スクロールA5とスフ[1−ルJ−36およびバイパス
通路7が設けられ、これらの通路を通った排気は排気マ
フラ8を介1〜で外気にJj+出される。葦だ、エアフ
ィルタ11を通つンこtII浄な空気はプンプンツサ羽
根車2で圧縮され、インj−り−マニホルド12を介し
てエンジン9に供給さfl、エンジン9で燃焼しだ抽気
ガスは排気マニホルド18を・介してタービンケース3
の入口に導びかれる。このようにL2て排気タービン式
の過給機10か構成されている。 I−記エアフィルタ】lの後流とインテークマニポノl
)’12とを連通するバイパス通路22にはバイパス制
御弁13が設置され、このバイパス制御弁1)3はコン
プレツザボンプ17から供給される空気圧を電磁弁16
を介して導入したエアシリンダ14によ−2)て制御さ
れる。即ち、低速運転時で過給圧の空気を必要としない
ときは、バイパス制置1]、tp13を開弁してコンプ
レッサケース4内ヲ通るこ占なくインテークマニホルド
12に供給される。 −・方、エンジン9よりの排気ガスはタービンケース3
の入「]に装着したjlF気ガス制御弁19によって制
御されるが、この排気ガス制御弁19は電磁弁21によ
つで調節されているコンプンツサボンプ17よりの空気
圧を導入したエアシリンダ20によって制御される。ま
た1、上記電磁弁21および電磁弁16はマイコンユニ
ット15よりの出力信号によって制御されており、第1
図ではノ(イパス通路7に排気ガスを直接排出する状態
となっているが、排気ガス制ifl弁19の位置によつ
−CCスフ1スール 5 K、或いはスクロールA5と
スクロールB6とにも排気マニホルド18を連通させる
ことが可能となる。 第2図は第1図の制御装置の動作説明図で、第1図と同
じ部分には1i1−符号を(=t t〜である。h H
eのごとくタービンケース3内の通路は2分割され−C
スクロールA5とスクロールB6が設けられてイルカ、
スクロールA5の通路面積はエンジン9の低速回転域や
軽負荷用として小さく設定し、スクロールB6の通過面
積はスクロールA5と合口した時は高速運転域や重負荷
時の多量の排気を通過させることができるように設定さ
れている。更に、タービンケース3には上記〕くイノく
ス通路7を設けて過給機10を使用しないときの排気カ
スを:通過させるようにしている。なお、4J1気ガス
ffrlJ 1i141119を作動させるエアシリン
ダ20はコンプレツザ側のエアシリンダ14と同様にエ
ンジン9に付属するコンプレツザボンブ17よりの圧縮
空気によって作動させられる。 マイコンユニット15rjエンジン’l)u転1弓と燃
料噴射゛ポンプのアクセル開度とを入力し、TI):磁
片16,21に出力している。上記アクセル開度(’X
%はポテンショメータをアクセルレバ−に直結り、てア
クセル開度検出器33の定電圧BbO分市圧1!: S
とし2て取り出し、これをA/D変換器26で直流に変
換している。この燃料噴射ポンプのアクセル開度は、エ
ン、ンン9のトルクに比例することが知られているので
、上記分電圧ESはト11りおよび負荷に比例しだ値を
示すことになる。 斗だ、エン、;′ン9の回転数はぞのリングギヤ23の
1周期当りの歯数を電磁ピックアップ24で検出シ2、
パルス整形器25で整形してマイコンユニット15へ入
カシている。マイコンユニット15は1チノグのマイコ
ンで、チップ土には2 Kバイトのり〜ドオンリーメモ
リi(,0M27 、128バイトのランダムアクセス
メモリRA、M28.シリアルコミュニケーションイン
ターフェースおよびパラレル入出力i1N[/Q2g、
マイクロプロセッサユニットMPU30.その他16ビ
ツトカウンター、発揚1p)路1割込み機hk等を備え
た一王用・ローラ社のMC6801型を使用している。 このマイコンユニット15はアクセル開度■うSとエン
ジン回転数Nを人力してdI算と判定を行い、電磁弁1
6.21を制御弁して吸気を排気の状態か°′その時の
最適となるように調節する。マイコンユニット15から
の出力は駆動回路31に供給され、−列のJ)/A変換
器によってアナログ用に変換される。これらのアナログ
量は夫々の電空変換器32a、32bに出力され、圧縮
空気用の電磁弁16.21を介してエア/リンダ1.4
,2oVc圧縮空気を供給する。したがって、バイパス
制御弁13と排気ガス開側)弁19が切換えられる。 第3図は過給機伺のヂーゼルエンジンと過給機を取付け
ていないチーゼルエンジンとの特性を比較して示す線図
で、横軸はエンジンの回転数Nを示し、縦軸はトルクT
を示している。過給機を取(=Jけていない場合は17
27回転数Nが比較的低い位置でトルクの最大値を示j
〜、それ以上の回転数工となるとなだらかな曲線を画い
て低下する。 しかるに過給機料エンジンの場合は無過給機の場合より
も回転数Nの高い所に最大のトルクTを示す所がある。 そこで高トルクを要する場合は斜線を施こしたI域で作
動させることとし、低速域およびトルクを必要としない
時は用域を採用するようにすれば全運転域ておいて好適
な運転性を得ることができる。上記のごと< Iff域
において過給機イ・]エンジンの性能が悪いことば、タ
ービンケースのスクロール面積が一定であることに起因
する。 そこでスクロール面積を運転状態によって変化させて全
域で過給を行わせる方式が従来も試みられてきている。 第4図はスクロール面積可変の各種タービンケースの断
面図である。第4図囚はスクロールの仕切りの一部を可
動にし、低速運転時は片方の通路を封止してスクロール
面積を縮少するもの、第4図0は一方の通路に設置した
切換弁を[111転させて開閉可能にしたもの、第4図
(0は空気通路壁にijJ動翼を設定してスクロール面
積を一+jJ変にし/ζもの、および第4図CD) l
dニスクロール内面に近接さf−c設置した可撓板を低
速時に矢印方向に引いて破線で示す位置とし、スクロー
ル而U(を縮少させるものである。 このようにするとスクロール面積が固定し2−こいろ過
給機の場合よりも性能は改善されるが、軽負荷時に過給
機が吸排気の抵抗となるので過給機を有1−ないエンジ
ンよりも軽負荷時の性能が劣る。 しかるに第1図の本実施例の場合はタービン側およびコ
ンプレッサ側のバイパス通路7,22が開の状態となっ
ておシ、エンジン9が始動して軽負荷時にd、停止時と
同じくバイパス状態となっているので過給機が抵抗とな
らない。即ち、過給機を有しないエンジンと同じ状態で
運転できる。寸だ、エンジン回転数が成程度上昇して負
荷が大きくなった時、即ち、回転数を検出する電磁ピッ
クアップ24の計数周波数が上昇し、壕だ、アクセル開
度検出器33の出力電圧ESが大きくなると、マイコン
ユニット15は次のプログラムに従って過給機10を制
御するようになる。 第5図は過給機制御用プログラムである。まず、エンジ
ン回転数Nおよびアクセル開度ESを計測し1、マイコ
ンユニット15のIlo 29よシRAM28にデータ
として取り込む。次に、マイコンユニット15内の几0
M27に予め設定した第7図の<N1. sj>のマツ
プと比較計算を行い、現在の運転状態がマツプ上のどの
領域にあるかを判定する。引きつづき各制御弁1.3.
19の位置の計算を行ってその結果を駆動回路31へ出
力し、制御弁13.19の移動量の信号1dD/A変換
された後に電空変換器32a、32bに伝えられる。j
た、これと同時に制御弁、駆動用の空気遮断弁(電磁弁
16.21)へ信号を送り電磁弁16.21を開く。こ
のようにして梁気圧に変換された移動量は夫々制御41
弁13.19のエアシリンダ14゜20へ伝達される。 例えば第3図の1域の場合は排気ガス制御弁19は通路
面積の小さいスクロールA5のみを開き、コンプレッサ
側のバイパス制HJ弁13は閉の状態となシ、過給機l
Oは低速回転域に適合した状態となる。同様にエンジン
9のN転数Nとバイパス制御弁13の開度が■域であれ
ば排気ガス制御弁19は排気ガス通路面積が大となるス
クロールA5とスクロールB6を同時に開放した状態と
し、コンプレッサ側のバイパス制御弁13 ハ閉シて高
速運転時の状態に適合した状態となる。まA=。 エンジン9の始動時や軽負荷時には」二記のようにして
マイコンユニット15によってIJl域の状態と判定さ
れ、このときはバイパス制御弁J3は開放。 排気ガス制御弁19は第1図の状態となっで籾気ガスは
完全にバイパス通路7より放出される。 上記1.ILIIIの各領域は、エンジン回転数と負荷
トルク特性を実測し、エンジン9の運転性と燃料消費率
を考慮して定めている。第6図は過給機の制御領域を更
に明瞭に示す線図で、横軸はエンジン9の回転数Nを咽
で示し、縦軸は負荷トルクをに9・mで示している。■
域はエンジン回転数が低く篩負荷時で、このときは過給
機1.0は作動しスクロールA5を開通させた状態とす
る。■域は高回転で高負荷時の場合で、このときはスク
ロールA5とスクロールB6を開通させて過給機10を
フル稼動させた状態としている。また、III域はバイ
パス制御弁14を開放すると共に第1図の状態で抽気ガ
スはバイパス通路7を通過させて放出する。このように
すれば過給機10に無関係な状態となり、過給機10に
よるエネルギ損失を最小にすることができる。 第7図は第6図の3域が接近する部分の拡大図で、第8
図は第7図のA8部拡大図であり、共にエンジン回転数
Nと負荷トルクに比例するアクセル開度%の各々全等分
割してマツプ化したものである。本実施例においては、
エンジン9の回転数Nを16ril11単位毎に500
〜2500rpm間を125等分している。また、負荷
トルクは20〜108に9・rnに対応するアクセル調
度を64等分に分割して1.375に、g・miに区分
している。なお、上記のごとく負荷トルク%とアクセル
開度%とは比例するので、この場合はアクセル開度で示
しており、j′クセル開度の100%の位置は全負荷時
の各回転数の最大トルクを示すことになる。 第8図に示す黒塗pの所は各領域の境界位置であるので
、これをマイコンユニット15のROM27に記憶させ
ると共に、斜線金施こし/こ部分は各境界のヒステリシ
スを設けた部分であり、これもROM27に記憶させる
。このようなヒスプリシス部を設けるこ七によって各領
域での切換時に生シるハンチング現象を抑制するように
している。 」二記の如くスれば、マイコンユニツ1−15内のRO
M27内に記憶させている上記制御マツプとエンジン回
転数およびアクセル開度とを比較してバイパス制御弁1
4と抽気ガス制御弁19とを制mlすることが適切に可
能となり、エンジンの馬力。 トルク、排気ガス、燃料消費率等の特性を5〜lO%向
上させることができる。 本実施例の制御装置は、エアフィルタと過給機のコンプ
レッサとの間の流路とインテークマニホルドとの間を連
通ずるバイパス通路にバイパス制御弁を設けると共に、
タービンケースの入口にスクD−ルA、スクロールBお
よび排気バイパス通路への入11を選択する手段を設け
、高負荷低速域−’chバイパス制御弁を閉じてスクロ
ールAのみを開通させ、高負荷高速域ではバイパス制御
弁を閉じでスクロールA、スクロールI3を開通させ、
低負荷の全運転域ではバイパス制御弁を開弁すると川に
エンジンの全ill気をバイパス放出させるごとくしり
換えて作動させる。また、全運転域のエンジン回転数と
負荷トルク又はアクセル開度との関係を示すグラフの上
記3つの区域をマイコンユニットのIt OMに記憶さ
せて置き、実際の運転時はその値と比較判断させること
によって、エンジンのよl(転性と燃料消費率を5〜1
0%向上させることができるという効果をもっている。 上記実施例は、過給機1oが作動しない低負荷のH1城
ではJ:記のようにエンジン回転数とアクセル開度で制
御し、I、jl域に入ったときは過給機10のコングレ
ッザ圧力比πc(コンプレッサよりの出[」圧Pe 2
と入口圧PeIの比−P62/PeI)と過給機10の
回転数Nとで制御するようにすると、過給機10をより
正確に制御することができる。 また、上記π9を入力としているので過給機10の高度
補正が自動的に可能となる。更に、」二記以外にマイコ
ンのROMK書き込むマツプをIII域はエンジン回転
数Nと制御弁開度を使用し、■域。 ■域ではエンジン回転数とコンブンソザーの圧力比πC
1又は制御弁開度と過給機10の回転数を用いてもよい
。また、制御弁開度の代りに燃料噴射ポンプのグランジ
ャの移動量を使用しても同様に制御できる。 丑だ、」−記実施例においてタービン側のJJI気ガス
制御弁19の作動を1.II、III域のディジタル的
な3段階としたが、これをアナログ的に卸商1弁を連続
的に移動させて制御させることもできる。 また他の方法と(〜では、−アナログ的とディジタル的
な組合わせの移動量で制御するようにしても、J、いし
、コンプレッサ側の制御弁も同様に連続的な可変弁とし
てもよい。この連続可変制御′il′llを行えば、各
領域の切換時に過給機の動きが円滑になるという利点が
生じる。 上記実施例ではバイパス制御弁14.排気ガス:li制
御弁19は空気圧、駆動のエアシリンダ式制御弁を用い
たが、その池の油圧サーボ弁やパルスモータ旬す−ボ弁
、直流モータ付サーボ弁、ダイヤフラムf仁ナーボ弁等
を使用1〜てI!rIJ御系を構成することもできる。 また、上記はタービンケース4のスクL1−ルA、スク
ロールBの切換エラ、スクロ〜ルA ノミ+スクロール
A+スクロール877) 2 段Nにしているが、A、
B、A十Bの3段1舊としてマツダを形成してもよい。 また、このスクロールを第4図に示すi1変型としてマ
イコン制御させるようにしてもよい。 本発明のヂーゼルエンジン用過給機の制御装置Cユ、低
速域又は軽負荷時には過給機を備えていない系となって
低速域における運転性と燃費を改善する。また、タービ
ンケースが可変スクロール式となっているので、エンジ
ンの広い作動範囲に亘って@適な過給圧か得られる。し
たがって、エンジンの中負荷、重負荷運転時に過給機付
エンジンの特長を充分に発揮させ、従来より10へ一2
0%過給圧を上グツさせて高性能とすることができる。 以上の綜合結果として、従来の過給接口エンジンに比較
し7て5〜15%馬力とトルクを向上さぜ、燃料消費率
を5〜8%低下させるこ、!Sができるという効果が4
ηられる。
回転域にエンジン同転数を合致させ−で一低回速域から
過給圧が得られるようにし、高速運転時の過剰の排気は
排気バイパス路から直接排気して過度の圧力上昇を防止
したものである。しかしこの方法では高速回転域や重負
荷時の排気エネルギーを無駄に排出することになり、エ
ンジン効率を低下させ燃料消費率を悪化させることにな
る。 この欠点を補うためにスクロール面積を成程度大きくし
て高速回転域の特性を改善すると低速回転域の性能が低
下し、全運転域においてマツチングさせることはできな
いという問題点をもっていた。 寸だ、に記排気バイパス付過給機であっても、エンジン
の低速回転域や軽負荷時に最適過給圧を得ることができ
ないばかりでなく、過給機が排気ガスのエネルギーで圧
縮空気をエンジンに送り込まないで吸入空気で過給機が
作動させられる。この場合、過給機はエンジンの吸入お
よび排気抵抗となって燃料消費率が悪化するという欠点
を生じていた。 本発明は上記従来技術の欠点を解消し、すべての運転域
で最適な動作状態を得ることができるヂーゼルーI−ン
ジン用過給機の制御装置を提供することを目的とし、そ
の特徴とするところは、コンブL/ツサ羽根車金収容し
たコンプレッサケースとエンジンとを連通ずるインテー
クマニホルドにコンプレツリケースの」二流側を連通さ
せるバイパス通路に設け/こバイパス制御弁と、エンジ
ンの排気マニホルドとタービン羽根車を収容したタービ
ンケースとの接続部に設けた排気ガス制却弁とを有し、
エンジンの低速高負荷運転時はバイパス制御弁を閉止す
ると共に排気ガス制御弁でタービンケースの片側のスク
ロールAのみ排気ガスを通過させ、エンジンの高速高負
荷運転時はバイパス制御Tlft閉止すると共に排気ガ
ス制御弁でタービンクー一−スの両側のスクロールA、
Bを開放して排気ガスを通過させ、比較的低負荷運転時
にはバイパス制御弁を開弁して吸入空気をコンプレッサ
ケースを・・イパスさせると共に、抽気ガス制御弁を切
換えて排気ガスをタービンケースをバイパスして放出さ
せるごとく構成したことにある。 第1図は本発明の一実施例であるヂーゼル、r/レジン
過給機の開側j装置の系統図である。ター ビン羽根ト
(11とコンプレノザ羽根車2とは同一・軸によって連
結され、それぞれのタービンケース;3゜コンプレッサ
ケース4に収容さJじこいる。ター−ビンケース3には
スクロールA5とスフ[1−ルJ−36およびバイパス
通路7が設けられ、これらの通路を通った排気は排気マ
フラ8を介1〜で外気にJj+出される。葦だ、エアフ
ィルタ11を通つンこtII浄な空気はプンプンツサ羽
根車2で圧縮され、インj−り−マニホルド12を介し
てエンジン9に供給さfl、エンジン9で燃焼しだ抽気
ガスは排気マニホルド18を・介してタービンケース3
の入口に導びかれる。このようにL2て排気タービン式
の過給機10か構成されている。 I−記エアフィルタ】lの後流とインテークマニポノl
)’12とを連通するバイパス通路22にはバイパス制
御弁13が設置され、このバイパス制御弁1)3はコン
プレツザボンプ17から供給される空気圧を電磁弁16
を介して導入したエアシリンダ14によ−2)て制御さ
れる。即ち、低速運転時で過給圧の空気を必要としない
ときは、バイパス制置1]、tp13を開弁してコンプ
レッサケース4内ヲ通るこ占なくインテークマニホルド
12に供給される。 −・方、エンジン9よりの排気ガスはタービンケース3
の入「]に装着したjlF気ガス制御弁19によって制
御されるが、この排気ガス制御弁19は電磁弁21によ
つで調節されているコンプンツサボンプ17よりの空気
圧を導入したエアシリンダ20によって制御される。ま
た1、上記電磁弁21および電磁弁16はマイコンユニ
ット15よりの出力信号によって制御されており、第1
図ではノ(イパス通路7に排気ガスを直接排出する状態
となっているが、排気ガス制ifl弁19の位置によつ
−CCスフ1スール 5 K、或いはスクロールA5と
スクロールB6とにも排気マニホルド18を連通させる
ことが可能となる。 第2図は第1図の制御装置の動作説明図で、第1図と同
じ部分には1i1−符号を(=t t〜である。h H
eのごとくタービンケース3内の通路は2分割され−C
スクロールA5とスクロールB6が設けられてイルカ、
スクロールA5の通路面積はエンジン9の低速回転域や
軽負荷用として小さく設定し、スクロールB6の通過面
積はスクロールA5と合口した時は高速運転域や重負荷
時の多量の排気を通過させることができるように設定さ
れている。更に、タービンケース3には上記〕くイノく
ス通路7を設けて過給機10を使用しないときの排気カ
スを:通過させるようにしている。なお、4J1気ガス
ffrlJ 1i141119を作動させるエアシリン
ダ20はコンプレツザ側のエアシリンダ14と同様にエ
ンジン9に付属するコンプレツザボンブ17よりの圧縮
空気によって作動させられる。 マイコンユニット15rjエンジン’l)u転1弓と燃
料噴射゛ポンプのアクセル開度とを入力し、TI):磁
片16,21に出力している。上記アクセル開度(’X
%はポテンショメータをアクセルレバ−に直結り、てア
クセル開度検出器33の定電圧BbO分市圧1!: S
とし2て取り出し、これをA/D変換器26で直流に変
換している。この燃料噴射ポンプのアクセル開度は、エ
ン、ンン9のトルクに比例することが知られているので
、上記分電圧ESはト11りおよび負荷に比例しだ値を
示すことになる。 斗だ、エン、;′ン9の回転数はぞのリングギヤ23の
1周期当りの歯数を電磁ピックアップ24で検出シ2、
パルス整形器25で整形してマイコンユニット15へ入
カシている。マイコンユニット15は1チノグのマイコ
ンで、チップ土には2 Kバイトのり〜ドオンリーメモ
リi(,0M27 、128バイトのランダムアクセス
メモリRA、M28.シリアルコミュニケーションイン
ターフェースおよびパラレル入出力i1N[/Q2g、
マイクロプロセッサユニットMPU30.その他16ビ
ツトカウンター、発揚1p)路1割込み機hk等を備え
た一王用・ローラ社のMC6801型を使用している。 このマイコンユニット15はアクセル開度■うSとエン
ジン回転数Nを人力してdI算と判定を行い、電磁弁1
6.21を制御弁して吸気を排気の状態か°′その時の
最適となるように調節する。マイコンユニット15から
の出力は駆動回路31に供給され、−列のJ)/A変換
器によってアナログ用に変換される。これらのアナログ
量は夫々の電空変換器32a、32bに出力され、圧縮
空気用の電磁弁16.21を介してエア/リンダ1.4
,2oVc圧縮空気を供給する。したがって、バイパス
制御弁13と排気ガス開側)弁19が切換えられる。 第3図は過給機伺のヂーゼルエンジンと過給機を取付け
ていないチーゼルエンジンとの特性を比較して示す線図
で、横軸はエンジンの回転数Nを示し、縦軸はトルクT
を示している。過給機を取(=Jけていない場合は17
27回転数Nが比較的低い位置でトルクの最大値を示j
〜、それ以上の回転数工となるとなだらかな曲線を画い
て低下する。 しかるに過給機料エンジンの場合は無過給機の場合より
も回転数Nの高い所に最大のトルクTを示す所がある。 そこで高トルクを要する場合は斜線を施こしたI域で作
動させることとし、低速域およびトルクを必要としない
時は用域を採用するようにすれば全運転域ておいて好適
な運転性を得ることができる。上記のごと< Iff域
において過給機イ・]エンジンの性能が悪いことば、タ
ービンケースのスクロール面積が一定であることに起因
する。 そこでスクロール面積を運転状態によって変化させて全
域で過給を行わせる方式が従来も試みられてきている。 第4図はスクロール面積可変の各種タービンケースの断
面図である。第4図囚はスクロールの仕切りの一部を可
動にし、低速運転時は片方の通路を封止してスクロール
面積を縮少するもの、第4図0は一方の通路に設置した
切換弁を[111転させて開閉可能にしたもの、第4図
(0は空気通路壁にijJ動翼を設定してスクロール面
積を一+jJ変にし/ζもの、および第4図CD) l
dニスクロール内面に近接さf−c設置した可撓板を低
速時に矢印方向に引いて破線で示す位置とし、スクロー
ル而U(を縮少させるものである。 このようにするとスクロール面積が固定し2−こいろ過
給機の場合よりも性能は改善されるが、軽負荷時に過給
機が吸排気の抵抗となるので過給機を有1−ないエンジ
ンよりも軽負荷時の性能が劣る。 しかるに第1図の本実施例の場合はタービン側およびコ
ンプレッサ側のバイパス通路7,22が開の状態となっ
ておシ、エンジン9が始動して軽負荷時にd、停止時と
同じくバイパス状態となっているので過給機が抵抗とな
らない。即ち、過給機を有しないエンジンと同じ状態で
運転できる。寸だ、エンジン回転数が成程度上昇して負
荷が大きくなった時、即ち、回転数を検出する電磁ピッ
クアップ24の計数周波数が上昇し、壕だ、アクセル開
度検出器33の出力電圧ESが大きくなると、マイコン
ユニット15は次のプログラムに従って過給機10を制
御するようになる。 第5図は過給機制御用プログラムである。まず、エンジ
ン回転数Nおよびアクセル開度ESを計測し1、マイコ
ンユニット15のIlo 29よシRAM28にデータ
として取り込む。次に、マイコンユニット15内の几0
M27に予め設定した第7図の<N1. sj>のマツ
プと比較計算を行い、現在の運転状態がマツプ上のどの
領域にあるかを判定する。引きつづき各制御弁1.3.
19の位置の計算を行ってその結果を駆動回路31へ出
力し、制御弁13.19の移動量の信号1dD/A変換
された後に電空変換器32a、32bに伝えられる。j
た、これと同時に制御弁、駆動用の空気遮断弁(電磁弁
16.21)へ信号を送り電磁弁16.21を開く。こ
のようにして梁気圧に変換された移動量は夫々制御41
弁13.19のエアシリンダ14゜20へ伝達される。 例えば第3図の1域の場合は排気ガス制御弁19は通路
面積の小さいスクロールA5のみを開き、コンプレッサ
側のバイパス制HJ弁13は閉の状態となシ、過給機l
Oは低速回転域に適合した状態となる。同様にエンジン
9のN転数Nとバイパス制御弁13の開度が■域であれ
ば排気ガス制御弁19は排気ガス通路面積が大となるス
クロールA5とスクロールB6を同時に開放した状態と
し、コンプレッサ側のバイパス制御弁13 ハ閉シて高
速運転時の状態に適合した状態となる。まA=。 エンジン9の始動時や軽負荷時には」二記のようにして
マイコンユニット15によってIJl域の状態と判定さ
れ、このときはバイパス制御弁J3は開放。 排気ガス制御弁19は第1図の状態となっで籾気ガスは
完全にバイパス通路7より放出される。 上記1.ILIIIの各領域は、エンジン回転数と負荷
トルク特性を実測し、エンジン9の運転性と燃料消費率
を考慮して定めている。第6図は過給機の制御領域を更
に明瞭に示す線図で、横軸はエンジン9の回転数Nを咽
で示し、縦軸は負荷トルクをに9・mで示している。■
域はエンジン回転数が低く篩負荷時で、このときは過給
機1.0は作動しスクロールA5を開通させた状態とす
る。■域は高回転で高負荷時の場合で、このときはスク
ロールA5とスクロールB6を開通させて過給機10を
フル稼動させた状態としている。また、III域はバイ
パス制御弁14を開放すると共に第1図の状態で抽気ガ
スはバイパス通路7を通過させて放出する。このように
すれば過給機10に無関係な状態となり、過給機10に
よるエネルギ損失を最小にすることができる。 第7図は第6図の3域が接近する部分の拡大図で、第8
図は第7図のA8部拡大図であり、共にエンジン回転数
Nと負荷トルクに比例するアクセル開度%の各々全等分
割してマツプ化したものである。本実施例においては、
エンジン9の回転数Nを16ril11単位毎に500
〜2500rpm間を125等分している。また、負荷
トルクは20〜108に9・rnに対応するアクセル調
度を64等分に分割して1.375に、g・miに区分
している。なお、上記のごとく負荷トルク%とアクセル
開度%とは比例するので、この場合はアクセル開度で示
しており、j′クセル開度の100%の位置は全負荷時
の各回転数の最大トルクを示すことになる。 第8図に示す黒塗pの所は各領域の境界位置であるので
、これをマイコンユニット15のROM27に記憶させ
ると共に、斜線金施こし/こ部分は各境界のヒステリシ
スを設けた部分であり、これもROM27に記憶させる
。このようなヒスプリシス部を設けるこ七によって各領
域での切換時に生シるハンチング現象を抑制するように
している。 」二記の如くスれば、マイコンユニツ1−15内のRO
M27内に記憶させている上記制御マツプとエンジン回
転数およびアクセル開度とを比較してバイパス制御弁1
4と抽気ガス制御弁19とを制mlすることが適切に可
能となり、エンジンの馬力。 トルク、排気ガス、燃料消費率等の特性を5〜lO%向
上させることができる。 本実施例の制御装置は、エアフィルタと過給機のコンプ
レッサとの間の流路とインテークマニホルドとの間を連
通ずるバイパス通路にバイパス制御弁を設けると共に、
タービンケースの入口にスクD−ルA、スクロールBお
よび排気バイパス通路への入11を選択する手段を設け
、高負荷低速域−’chバイパス制御弁を閉じてスクロ
ールAのみを開通させ、高負荷高速域ではバイパス制御
弁を閉じでスクロールA、スクロールI3を開通させ、
低負荷の全運転域ではバイパス制御弁を開弁すると川に
エンジンの全ill気をバイパス放出させるごとくしり
換えて作動させる。また、全運転域のエンジン回転数と
負荷トルク又はアクセル開度との関係を示すグラフの上
記3つの区域をマイコンユニットのIt OMに記憶さ
せて置き、実際の運転時はその値と比較判断させること
によって、エンジンのよl(転性と燃料消費率を5〜1
0%向上させることができるという効果をもっている。 上記実施例は、過給機1oが作動しない低負荷のH1城
ではJ:記のようにエンジン回転数とアクセル開度で制
御し、I、jl域に入ったときは過給機10のコングレ
ッザ圧力比πc(コンプレッサよりの出[」圧Pe 2
と入口圧PeIの比−P62/PeI)と過給機10の
回転数Nとで制御するようにすると、過給機10をより
正確に制御することができる。 また、上記π9を入力としているので過給機10の高度
補正が自動的に可能となる。更に、」二記以外にマイコ
ンのROMK書き込むマツプをIII域はエンジン回転
数Nと制御弁開度を使用し、■域。 ■域ではエンジン回転数とコンブンソザーの圧力比πC
1又は制御弁開度と過給機10の回転数を用いてもよい
。また、制御弁開度の代りに燃料噴射ポンプのグランジ
ャの移動量を使用しても同様に制御できる。 丑だ、」−記実施例においてタービン側のJJI気ガス
制御弁19の作動を1.II、III域のディジタル的
な3段階としたが、これをアナログ的に卸商1弁を連続
的に移動させて制御させることもできる。 また他の方法と(〜では、−アナログ的とディジタル的
な組合わせの移動量で制御するようにしても、J、いし
、コンプレッサ側の制御弁も同様に連続的な可変弁とし
てもよい。この連続可変制御′il′llを行えば、各
領域の切換時に過給機の動きが円滑になるという利点が
生じる。 上記実施例ではバイパス制御弁14.排気ガス:li制
御弁19は空気圧、駆動のエアシリンダ式制御弁を用い
たが、その池の油圧サーボ弁やパルスモータ旬す−ボ弁
、直流モータ付サーボ弁、ダイヤフラムf仁ナーボ弁等
を使用1〜てI!rIJ御系を構成することもできる。 また、上記はタービンケース4のスクL1−ルA、スク
ロールBの切換エラ、スクロ〜ルA ノミ+スクロール
A+スクロール877) 2 段Nにしているが、A、
B、A十Bの3段1舊としてマツダを形成してもよい。 また、このスクロールを第4図に示すi1変型としてマ
イコン制御させるようにしてもよい。 本発明のヂーゼルエンジン用過給機の制御装置Cユ、低
速域又は軽負荷時には過給機を備えていない系となって
低速域における運転性と燃費を改善する。また、タービ
ンケースが可変スクロール式となっているので、エンジ
ンの広い作動範囲に亘って@適な過給圧か得られる。し
たがって、エンジンの中負荷、重負荷運転時に過給機付
エンジンの特長を充分に発揮させ、従来より10へ一2
0%過給圧を上グツさせて高性能とすることができる。 以上の綜合結果として、従来の過給接口エンジンに比較
し7て5〜15%馬力とトルクを向上さぜ、燃料消費率
を5〜8%低下させるこ、!Sができるという効果が4
ηられる。
第1図は本発明の一実施例であるヂーゼル=■−ンジン
用過給機の制御装置の系統図、第2図は第1図の制御装
置の動作説明図、第3図は過給機イ=Jのヂーゼルエン
ジンと過給機な1〜の場合との釉性を比較し2て示す線
図、第4図はス、りCi−ル面積可変の各種l−ビンケ
ースの断面図、第5図に]、過給機制御用プログラム、
第6図は過給機の制(財)領域を示す線図、第7図は第
6図の3域が接近する部分の拡大図、第8図は第7図の
A部拡大図である。 1・・・タービン羽根車、2・・・コンプレッサ羽根車
、3・・・タービンケース、4・・・コンプレッサケー
ス、5・・・スクロールA、6・・・スクロールB、7
.22・・・バイパス通路、8・・・排気マフラ、9・
・・エンジノ、10・・・過給機、11・・・エアフィ
ルタ、12・・・インテークマニホルド、13・・・バ
イパス制御弁、14゜20・・・」ニアシリンダ、15
・・・マイコンユニット、l f3 、21・・・電磁
弁、17・・・コンプレッサポンプ、工8・・・JJF
気マニホルド、19・・・J71i気ガス制御弁、23
・・・リングギヤ、24・・・電磁ピックアップ、25
・・・パルス整形器、26・・・A/D変換器、27・
ROM、28−It、AM、29 ・ Ilo、30
−・・MPU、31・・・駆動回路、32・・・電空変
換器、第3図 エンミジン回転柔質〜ノー÷ 弔4図 (C) 弔6図 エンソン回単ム委父(y−P短0
用過給機の制御装置の系統図、第2図は第1図の制御装
置の動作説明図、第3図は過給機イ=Jのヂーゼルエン
ジンと過給機な1〜の場合との釉性を比較し2て示す線
図、第4図はス、りCi−ル面積可変の各種l−ビンケ
ースの断面図、第5図に]、過給機制御用プログラム、
第6図は過給機の制(財)領域を示す線図、第7図は第
6図の3域が接近する部分の拡大図、第8図は第7図の
A部拡大図である。 1・・・タービン羽根車、2・・・コンプレッサ羽根車
、3・・・タービンケース、4・・・コンプレッサケー
ス、5・・・スクロールA、6・・・スクロールB、7
.22・・・バイパス通路、8・・・排気マフラ、9・
・・エンジノ、10・・・過給機、11・・・エアフィ
ルタ、12・・・インテークマニホルド、13・・・バ
イパス制御弁、14゜20・・・」ニアシリンダ、15
・・・マイコンユニット、l f3 、21・・・電磁
弁、17・・・コンプレッサポンプ、工8・・・JJF
気マニホルド、19・・・J71i気ガス制御弁、23
・・・リングギヤ、24・・・電磁ピックアップ、25
・・・パルス整形器、26・・・A/D変換器、27・
ROM、28−It、AM、29 ・ Ilo、30
−・・MPU、31・・・駆動回路、32・・・電空変
換器、第3図 エンミジン回転柔質〜ノー÷ 弔4図 (C) 弔6図 エンソン回単ム委父(y−P短0
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、エンジンの排気ガスによって回転させられるタービ
ン羽根車と、このタービン羽根車と共通の回転軸の他端
に固定され、上記タービン羽根車が回転したときは上記
エンジンに゛を人する空気を圧縮するコンプレッサ羽根
車とを有するヂーゼルエンジン用過給機において、上記
コンプレッサ羽根車を収容したコンプレッサケースと上
記エンジンとを連通ずるインテークマニホルドに上記コ
ンプレッサケースの上流側を連通させるバイパス通路に
設けたバイパス制御弁と、上記エンジンの排気マニホル
ドと上記タービン羽根車を収容したタービンケースとの
接続部に設けた排気ガス制御弁とを有し、上記エンジン
の低速高負荷運転時は上記バイパス制御弁を閉止すると
共に上記排気ガス開側1弁で上記タービンケースの片側
のスクロールAのみ排気ガスを通過させ、上記エンジン
の高速高負荷運転時は上記バイパス制御弁を閉止すると
共ニ上記排気ガス制御弁で上記タービンケースの両側の
スクロールA、Bを開放して上記排気ガスを通過させ、
比較的低負荷運転時には上記バイパス制御弁を開弁じて
吸入空気を上記コンプレッサケースをバイパスさせると
共に、上記排気ガス制御弁を切換えて上記排気ガスを上
記タービンケースをバイパスして放出させるごとく構成
したことを特徴とするヂーゼルエンジン用過給機の制御
装置。 2、上記バイパス制御弁と上記排気ガス制御弁が、上記
エンジンの回転数とアクセル開度検出器よりの信号を入
力して算出したマイコンユニットの出力によって開弁す
る夫々の電磁弁によって導入される空気圧で作動させら
れる弁である特許請求の範囲第1項記載のヂーゼルエン
ジン用過給機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57143891A JPS5932620A (ja) | 1982-08-18 | 1982-08-18 | ヂ−ゼルエンジン用過給機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57143891A JPS5932620A (ja) | 1982-08-18 | 1982-08-18 | ヂ−ゼルエンジン用過給機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5932620A true JPS5932620A (ja) | 1984-02-22 |
JPH0324570B2 JPH0324570B2 (ja) | 1991-04-03 |
Family
ID=15349438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57143891A Granted JPS5932620A (ja) | 1982-08-18 | 1982-08-18 | ヂ−ゼルエンジン用過給機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5932620A (ja) |
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