JPS61171828A

JPS61171828A - タ−ボチヤ−ジヤの潤滑装置

Info

Publication number: JPS61171828A
Application number: JP1267185A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Urasato; 浦郷　雅文; Hiroshi Komatsu; 宏小松; Takeshi Yamane; 健山根
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-01-28
Filing date: 1985-01-28
Publication date: 1986-08-02

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〕この発明は、ターボチャージャの潤滑装置に関する。

〔従来技術〕

従来のターボチャージャの潤８１装置としては、例えば
第８図に示すようなものがある。すなわち、エンジン本
体１０１とターボチャージャ１０３とは、ターボチャー
ジャ１０３にｒＩＪ滑油を供給する入口配管１０５で連
結され、一方ターボチャージャ１０３とエンジン本体１
０１のオイルパン１０７とは、ターボチャージャ１０３
に供給された後排出される潤滑油がオイルパン１０７に
戻される出口配管１０９で連結されている。

そして、エンジンの駆動により図外のオイルボンプが作
動して、オイルパン１０７内の潤滑油がエンジン本体１
０１内に圧送された後入口配管１０５を経てターボチャ
ージャ１０３に送り込まれる。ターボチャージャ１０３
に送られた潤滑油は、ターボチャージャが高速で回転す
る軸受部を潤滑した後、出口配管１０９を通ってオイル
パン１０７に戻される。（ターボチャージャ付エンジン
１９７９年技術解説書日産自動車株式会社発行３５頁参
照）〔従来技術の問題点〕しかしながら、このような従来のターボチャージャの潤
滑装置は、エンジンの駆動により作動しエンジン本体１
０１内に潤滑油を圧送するオイルポンプによりターボチ
ャージャ１０３へ潤滑油を供給しているため、換言すれ
ばターボチャージャの回転速度とは無関係にエンジンの
回転速度に関連してターボチャージャ１０３への供給油
量を変化させているため、以下のような問題点がある。

まず第１番目に、ターボチャージャの軸受としては、そ
の回転速度に対する潤滑油の最適供給口があるにかかわ
らず、エンジン回転速度で定まってしまうため、油量が
多過ぎると軸受損失が増大し、少な過ぎると軸受の耐久
性が減少するという問題である。

次に、第２番目の問題点は、ターボチャージャ１０３に
対する潤滑油の入口側と出口側との温度差が小さく、か
つ出口側の温度レベルが低い場合であっても、エンジン
の回転速度が比較的高い状態にあると、必要以上に潤滑
油が供給されることとなり、その結果常に粘性の高い潤
滑油がターボチャージャ１０３の軸受部に存在して、そ
の粘性抵抗により軸受損失馬力が増大し、ターボチャー
下ジャの効率の低Ｘ、を招くという問題点である。

更に、第３番目の問題点は、エンジン加速時にターボチ
ャージャの回転速度をできるだけ短時間に上昇させたい
のにかかわらず、エンジンの回転速度に応じた潤滑油量
がターボチャージャの軸受、、、。８１、、）□、ヵ、
□、よ。１や　　を失のため、ターボチャージャが期待
通りに回転上昇できず、加速応答性が悪いという問題点
である。

上記に鑑み、第１番目の発明はターボチャージャに軸受
損失の増加及び耐久性の減少を生じない最適量の１１１
１Ｗ４油を供給する潤滑装置を提供することを目的とし
ている。

次に、第２番目の発明は、ターボチャージャの潤滑油の
出口側の油量が低い場合等に、必要以上の潤滑油がター
ボチャージャに供給されないように積極的に潤滑油の供
給量を制御して、ターボチャージャの軸受損失馬力を低
下させ、かつ高速高負荷運転から低速低負荷運転に減速
した場合等にターボチャージャへの潤滑油の供給量を不
足させないようにして軸受部の異常昇温を防止させたタ
ーボチャージャの潤滑装置の提供を目的とする。

更に、第３番目の発明は、エンジン加速時に、加速応答
性が低下しないように、ターボチャージャへの潤滑油の
供給を制御する潤滑装置を提供することを目的としてい
る。

〔発明の構成〕

前記目的を達成するため、第１番目の発明は、ターボチ
ャージャの回転速度を検出する回転速度検出器と、ター
ボチャージャに供給する潤滑油量を調整供給する潤滑油
供給手段と、前記検出器の信号を受けて前記潤滑油供給
手段の作動をυ制御する制御手段とを有するものであり
、第２番目の発明は、ターボチャージャの回転速度を検
出する回転速度検出器と、ターボチャージャを潤滑する
潤滑油のターボチャージャに対する入口側と出口側との
それぞれの油温を検出する温度検出器と、ターボチャー
ジャに供給する潤滑油量を調整供給する潤滑油供給手段
と、前記各検出器の信号を受けて前記潤滑油供給手段の
作動を制御をする制御手段とを有するものであり、更に
、第３番目の発明は、ターボチャージャの回転速度検出
器と、エンジンの加速状態を検出する加速状態検出器と
、ターボチャージャに供給する潤滑油量を調整供給する
潤滑油供給手段と、前記検出器の信号により加速時と判
断した場合は前記潤滑油供給手段を作動して潤滑油の供
給を停止する制御手段とを有するものである。

〔作　用〕

第１番目の発明によれば、ターボチャージャの回転速度
に対し最適の潤滑油圧力（即ち油温）になるよう制御し
たので、ターボチャージャの軸受に過不足ない潤滑油Ｒ
が供給されることになり、これにより、軸受損失を防止
すると共にその耐久性を向上することができる。

次に、第２番目の発明によれば、ターボチャージャの回
転速度に加え、潤滑油の入口と出口の油温に対し最適の
潤滑油量になるよう制御したので、たとえば回転速度が
低くても油温か高い場合には油量を多くするなどして常
時、適量の潤滑油を供給し、もって軸受損失の防止及び
耐久性の向上を図ることができる。

更に、第３番目の発明によれば、エンジンの加速と判断
した場合は、ターボチャージャの軸受への潤滑油の供給
を停止するようにしたので、軸受損失が大幅に減少し、
もって加速応答性を高めることができる。

〔実施例〕

第１図は第１番目の発明の一実施例を示す。この実施例
はアンギュラ形ころがり軸受使用のターボチャージャに
この発明を適用したものである。

もちろんころがり軸受以外のフル７目−ティング軸受で
も同様に適用できる。

第１図において、エンジン本体１にターボチャージャ３
のコンプレッサ３３がら空気が圧送され、また、エンジ
ン本体１からの排気でタービン３４が駆動される。潤滑
油はエンジン本体１（図示していないがオイルポンプが
内在する）から入口配管５を通り、圧力調整弁（潤滑油
供給手段）３１を介してターボチャージャ３に供給され
、出口配管９を通ってエンジン本体１に返送される。圧
力センサ３２が圧力調整弁３１の出口に設けられ、また
ターボチャージャの回転速度検出器１７がコンプレッサ
３３の回転軸端の部分に設けられる。

次に作用をフローチャートを示す第２図により説明する
。

■　タービン回転数（即ち、ターボチャージャの　　　
　！１回転速度）Ｎを回転速度検出器１７より読取る。

■　タービン回転数Ｎに依存する最適油圧ＰｏをＮによ
り計算する（予め、タービン回転数Ｎの増大に比例して
最適油圧ＰＯが増加する直線関係にあるものが実験的に
決められている）。

■　油圧Ｐを圧力センサ３２より読取る。

■　Ｐ≧ＰＯの時、圧力調整弁３１を開方向に動作させ
、油圧Ｐを低下させる。

ｐ＜ｐｏの時、圧力調整弁３１を開方向に動作させ、油
圧Ｐを増加させる。

■　Ｐ＝Ｐｏとなるようフィードバックする。

ころがり軸受への潤滑油噴射速度（油量に相当する）は
、はぼこの軸受の軸、即ち、ターボチャージャ３のター
ビン軸の回転数Ｎに比例する最適速度がある。この最適
速度以下の時は潤滑油の軸受貫通力が低下し耐久性が落
ちることになり、またそれを超えると軸受の中での潤滑
油のかきまぜによる損失が増加し軸受損失を増すことに
なる。

噴射速度はノズル径と油圧Ｐにより決定され、従って、
最適な油圧はタービン回転数に比例した直線状の値を呈
する。

この実施例では前述のように潤滑油の圧力をタービン回
転数Ｎにより定まる最適値になるようフィードバックす
るようにしたのでタービン軸受は潤滑油の適正圧力によ
りＮに応じた過不足ない油量の供給を受け、これにより
軸受の耐久性を低下することなく、また、軸受摩擦損失
を増大することもなく加速応答性などエンジン性能を向
上することができる。

なお、上記実施例において、ターボチャージャの振動を
検出し、この振動分による潤滑油の増（５）補正を加え
るようにしてもよい。

また、上記実施例において、エンジンの減速状態をエン
ジントルク等を計測して判断し、車両の減速時に排気熱
の軸受流人による温度上昇を抑えるため、潤滑油量を増
加させるようにしてもよい。

第３図は第２番目の発明に係るターボチャージャの潤滑
装置の一実施例の概略的な構成図である。

第３図において、エンジン本体１とターボチャージャ３
とは、エンジン本体１からターボチャージャ３へｒｔ＋
滑油が流れる入口配管５で連結され、ターボチャージャ
３とオイルパン７とは、ターボチャージャ３の軸受部を
潤滑油がオイルパン７へ向って流れる出口配管９で連結
きれている。

入口配管５の途中には、この入口配管５を流れる潤滑油
をターボチャージャ３へ供給する潤滑油供給手段として
の電動ポンプ１１が配設されている。ターボチャージャ
３に対する潤滑油の入口側の入口配管５には、ここでの
油温を検出する温度検出器１３が装着され、一方ターボ
チャージャ３に対する潤滑油の出口側の出口配管９には
、ここでの油温を検出する温度検出器１５が装着されて
いる。また、第３図では詳細に示されていないが、ター
ボチャージャ３のコンプレッサ側の回転軸端には、ター
ボチャージャ３の回転速度を検出する回転速度検出器１
７が設けられている。

温度検出器１３．１５．回転速度検出器１７ならびに電
動ポンプ１１は制御手段（又はコントローラ）１９に接
続されており、この制御手段１９は各検出器１３．１５
．１７から発せられた信号を受けた後、電動ポンプ１１
の作動を制御すべく信号を発する構成となっている。

即ち、制御手段１９はターボチャージャ３の回転速度Ｎ
とＷＪ滑油の入口及び出口の温度の信号を受けて、基本
的にはＮに比例した油量の値であるが、これに出口温度
及びそれらの温度差が夫々許容値になるような油量の値
を加味して目標値を計算により求め、これにより電動ポ
ンプ１１の作動、例えばその回転数を変えるなどの制御
を行なうものである。

次に、このように構成された装置の作用を第４図に示す
フローチャートを用いて説明する。　“まず、Ｐｌでタ
ーボチャージャ３の回転数（回転速度）ＮＴＣと潤滑油
出口温度及び入口温度の読取りを行なう。ｐ４ＮＴ　Ｏ
に対する供給油量目標値と！！ｌ渭油用油出口入口の許
容温度の計算を夫・４行なう。Ｐ３でＮＴＣに対する潤
滑油出口温度は許容温度以下どうかの判断を行なう。Ｙ
ＥＳの場合はＰ４でＮ“°に対する潤滑油出口及び入口
　　　ｌの温度差が所定値（許容値）以内かどうかの判
断を行なう。ＹＥＳの場合はＰ５で供給油量の目標値の
１０％減を行ない、元へ戻る。これは許容温度以下の場
合は極力油量を減らすべくその減量限界を決める必要が
あり、このようなフィードバックの制御により軸受損失
を低減できるのである。

Ｐ４でＮｏの場合は目標値通り現在の供給量を保持する
。

また、Ｐ３でＮｏ即ち潤滑油出口温度が許容値を超えて
いる場合は、Ｐ７で供給油量を目標値の１０％増を行な
い元へ戻る。これは、許容温度以上の場合は油量が不足
してるので、これを増量し、フィードバック制御により
適正とし、軸受耐久性を維持するのである。

上記の作用を具体的数字を上げて更に説明すると以下の
通りである。

ターボチャージャ３の回転速度が２０．００ＯＲＰＭと
低く、温度検出器１３．１５が検出した各温度間の差す
なわちターボチャージャ３の入口側と出口側とにおける
ｌＩＩ滑油滑油差が２０℃以下でかつ温度検出器１５が
検出した油温すなわちターボチャージャ３の出口側の潤
滑油温が８０℃以下のような場合、制御手段１９はター
ボチャージャ３に供給されるｍ滑油量が多過ぎると判断
し、電動ポンプ１１の吐出流量すなわちターボチャージ
ャ３への１ＩＩＷ４油供給量を減少させるように制御す
る。この結果、ターボチャージャ３の上記状態における
潤滑油供給量が必要最小限となり、ターボチャージャ３
の軸受部における潤滑油の粘性抵抗による損失馬力は極
めて少ないものとなる。

また、ターボチャージャ３０回転速度が例え２０、ＯＯ
ＯＲＰＭと低いときであっても、ターボチャージャ３の
前記入口側と出口側との各油温の差が８０℃以上でかつ
出口側の油温が１６０℃以上であるような場合、（例え
ば、高速高負荷運転から低速低負荷運転に減速した場合
）、制御手段１９はターボチャージャ３への供給油量が
少な過ぎると判断し、電動ポンプ１１の吐出流量すなわ
ちターボチャージャ３への供給油量を増加させるように
制御する。この結果、ターボチャージャ３の軸受部が、
潤滑油不足による異常な昇温を引起こすことはなくなる
。

第５図は他の実施例を示しており、ここでは前述の実施
例と同一構成要素には同一符号を付して説明を簡略化す
る。この実施例は、入口配管５の途中に電磁切換弁（ｆ
１滑油供給手段）２１が配設され、更にこの電磁切換弁
２１をバイパスする入口配管５より細径のバイパス配設
２３が入口配管５に連結されている。

電磁切換弁２１は制御手段１９に接続されており、ター
ボチャージャ３への供給油量を制御する場合は電磁切換
弁２１を開閉し、エンジン本体く正確にはエンジンによ
り駆動されるオイルポンプ）１から送られる潤滑油量を
制御する構成となっている。

すなわち、前述の実施例と同様にターボチャージャ３の
回転速度およびターボチャージャ３の入口側と出口側と
における各油温闇の差ならびに出口側の油温レベルによ
り、潤滑油量が過多と判断された場合は電磁弁２１が閉
じることで潤滑油は細径のバイパス管２３を通るので、
ターボチャージャ３への供給油口は必要最小限に減少す
る。また、ターボチャージャ３への潤滑量が少ない場合
は、電磁弁２１は開弁じ潤滑油は電磁弁２１を通過しつ
つ入口配管５を流れターボチャージャ３に多量のｎＷ４
油が供給される。その他の構成および作用は第３図に示
した前述の実施例と略同様である。

なお、この発明は前述の実施例に限定されるものではな
い。例えば、第５図のバイパス管を並列に複数設け、そ
れぞれに切換弁を設けて供給油σを段階的に制御しても
よい。

第６図は第３番目の発明の一実施例を示す。エンジン１
の排気によりターボチャージャ３のタービン３４が回転
し、アンギュラ形ころがり軸受に支持された同軸のコン
プレッサ３３を同じく回転し、吸気をエンジン１に圧送
するようになっており、エンジン１からの潤滑油は入口
配管５を通って三方電磁弁（潤滑油供給手段）３５を介
してころがり軸受に送られ出口配管９を通ってエンジン
１に返送するようになっている。三方ｉｉ電磁弁５の残
りの出口はバイパス３８を介して出口配管９に接続する
。撮動検出器３６がターボチャージャ３の振動を検出す
るために設けられ、また、ターボチャージャ３の回転速
度を検出する回転速度検出器１７がコンプレッサ３３の
軸端に設けられ、更に、エンジン１のスロットル開度を
検出するスロットル位置検出器３７が適宜の位置に設け
られている。これらの検出器の信号は制御手段（コント
ローラ）１９に入力され、この出力により三方電磁弁３
５を作動するようになっている。

次に作用を第７図に示すフローチャートにより説明する
。

■　まず急加速をドライバーが望んでいるかいながを判
定するため、スロットル位置検出器３７により規定値以
上か再、かをみる。以上ならば加速時即ち加速を望んで
いると判断する。

■　回転速度検出器１７によりタービン回転数（ターボ
チャージャ３の回転速度）を検出し振動検出器３６によ
りターボチャージャ３の振動を検出し、夫々が規定値以
下の時はコントローラ１９により三方電磁弁３５を作動
しターボチャージャ３への潤滑油の供給を中止しバイパ
ス３８よりバイパスさせる。

■　コントローラ１９内のタイマにより、オイル供給中
止時間が規定値以上もしくは、タービン回転数が規定値
以上になった時はターボチャージャへの潤滑油の供給を
再開する。

なお、タービン回転数の測定は、直接これを測定せず、
エンジン回転数とエンジントルクを測定し、これらより
算出しても良（、又、空気流量を測定し、これから算出
するようにしてもよい。

更に、車両の減速時には排気熱が軸受へ熱とし流入し温
度が上昇するため、積極的に潤滑油を供給してこれを冷
却するようにしても良く、その場合はエンジン回転数と
エンジントルクで減速時を判断し、減速時には第６図の
三方電磁弁３５のバイパス３８１１１を閘じるようにす
る。また、ターボチャージャの振動を前述の振動検出器
３６により検出し、振動が多い場合は、軸受の耐久性を
向上させるために、振動分の増量補正を加えるようにし
てもよい。

尚、潤滑油の適正供給量の判断は、本実施例では振動検
出器３６によらしめたが、己れ代え第１図に示した圧力
調整弁と圧力センサとの組み合せによりあらかじめター
ボチャージャの回転数に比例した適正量を設定しておき
これによらしめてもよい。

（発明の効果）以上説明したように、第１番目の発明によれば、ターボ
チャージャの潤滑油量をターボチャージャの回転速度に
基づいて制御するようにしたので、ターボチャージャの
軸受損失を低減してエンジン出力の向上を図ることがで
きると共に、潤滑油の軸受貴通力を増加して軸受の耐久
性を向上することができる効果がある。

第２番目の発明によれば、ターボチャージャの回転速度
と、ターボチャージャに対する！１１１８１油の入口側
と出口側とにおける各油温とにより、ターボチャージャ
への供給潤滑油量を制御するようにしたため、ターボチ
ャージャの軸受部に供給する潤滑油■を適度に保つこと
ができ、例えば、ターボチャージャの回転速度が低く、
ターボチャージＶに対し潤滑油の入口側と出口側との各
油温の差がある設定値より低いと、ターボチャージャへ
の供給油量が必要最小限に減少して、潤滑油の粘性抵抗
によるターボチャージャの軸受部の損失馬力を低減させ
ることができ、その結果ターボチャージャの効率が向上
してエンジンの出力が向上する。

またターボチャージャの回転速度が低くても前記ｍ滑油
の入口側と出口側との油温差がある設定値よりも大きく
かつ出口側の油温がある設定値よりも高い場合は、ター
ボチャージャへの供給油量を増加させて、軸受部の異常
昇温を防ぐことができる効果がある。

更に、第３番目の発明によれば、加速時には軸受への潤
滑油の供給を停止するようにしたので、特に、ころがり
軸受を用いたターボチャージャにおいて加速応答性を高
め、エンジンの加速性を向上できる効果がある。

４、。□。、　　　　　　　　　　を第１図は第１番目の発明の一実施例を示すターボチャー
ジャの潤滑装置の概略的構成図、第２図は第１図の実施
例のフローチャート図、第３図は第２番目の発明の一実
施例の概略図、第４図は、第３図の実施例のフローチャ
ート図、第５図は他の実施例の概略図、第６図は第３番
目の発明の一実施例を示すターボチャージャのｒａ滑装
置の概略的構成図、第７図は第６図の実施例のフローチ
ャート図、第８図は従来装置の概略図である。

（図面の主要部を表す符号の説明）３・・・ターボチャージャ１１・・・電動ポンプ（ｆｉ１ｍ油供給手段）１３．１
５・・・温度検出器１７・・・回転速度検出器１９・・・制御手段（コントローラ）、３１・・・圧力
調整弁（潤滑油供給手段）３２・・・圧力センサ３５・・・三方電磁弁（１１１滑油供給手段）３６・・
・振動検出器３７・・・スロットル位置検出器（加速状態検出器）３
８・・・バイパス＠８図第５図第４図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ターボチャージャの回転速度を検出する回転速度
検出器と、ターボチャージャに供給する潤滑油量を調整
供給する潤滑油供給手段と、前記検出器の信号を受けて
前記潤滑油供給手段の作動を制御する制御手段とを有す
るターボチャージャの潤滑装置。
（２）ターボチャージャの回転速度を検出する回転速度
検出器と、ターボチャージャを潤滑する潤滑油のターボ
チャージャに対する入口側と出口側とのそれぞれの油温
を検出する温度検出器と、ターボチャージャに供給する
潤滑油量を調整供給する潤滑油供給手段と、前記各検出
器の信号を受けて前記潤滑油供給手段の作動を制御する
制御手段とを有するターボチャージャの潤滑装置。
（３）ターボチャージャの回転速度検出器と、エンジン
の加速状態を検出する加速状態検出器と、ターボチャー
ジャに供給する潤滑油量を調整供給する潤滑油供給手段
と、前記検出器の信号により加速時と判断した場合は前
記潤滑油供給手段により潤滑油の供給を停止する制御手
段とを有するターボチャージャの潤滑装置。