JPS62168926A - タ−ボチヤ−ジヤ - 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、タービンハウジングと排気タービンあるいは
コンプレッサハウジングとコンプレッサホイールとの間
のクリアランスを小さくするためにタービンハウジング
あるいはコンプレッサハウジングの内面に複合部材をコ
ーティングしたものであって、このクリアランスを運転
中に適性化するターボチャージャに関する。

（従来の技術） 従来のターボチャージャとしては、例えば第３図に示す
ようなものが知られている。

第３図は自動車用の比較的小型のターボチャージャの構
造を示したもので、エンジンの排気エネルギを受けて回
転力を発生する排気タービンｌと吸気を加圧するコンプ
レッサタービン２とが共通のタービン軸３に取り付けら
れており、スクロール状のタービンハウジング４を介し
て排気タービン１に高温高圧の排気ガスを導入する一方
、このとき発生した回転力でコンプレッサホイール２を
駆動し、同様にスクロールをなすコンプレッサハウジン
グ５を介してエンジンに過給空気を供給するようなって
いる。

タービン軸３は上記各ハウジング４並びに５の中間に位
置する中空状のセンタハウジング６にフローティング軸
受７を介して支持されるとともに、軸３のスラスト方向
（図で左右方向）の位置決めのためスラスト軸受８がコ
ンプレッサハウジング５側に配設される。

センタハウジング６上部の給油孔９から導入される潤滑
油は油路１０に達し、小孔１０ａ、１０ｂを通ってスラ
スト軸受８、フローティング軸受７をそれぞれ潤滑する
。

また、センタハウジング６はそのフランジ部６ａをター
ビンハウジング４の段付開口部４ａに嵌合し、開口部４
ａの周囲に配した複数のボルト１１並びにリテーナプレ
ート１２を介してタービンハウジング４に締着されてい
る。

このようなターボチャージャにおいて、近年、排気ター
ビン１とタービンハウジング４との間のクリアランス１
３を小さくしてターボチャージャの効率を向上させるた
めに、予め用意されたその内面が薄めのタービンハウジ
ング４の内面に、クリアランス１３がゼロ近くなるよう
複合部材１４をコーティングして、ターボチャージャの
運転中に排気タービン１により前記複合部材１４を摩耗
させて、最終的にクリアランス１３を最適値とする試み
が行われている。

次に、従来のターボチャージャ付エンジンの過給圧力制
御方法について説明する。

電子技術等の発達に伴い、電磁バルブをデユーティ制御
することにより作動圧や燃料量等を正確に制御するいわ
ゆる電磁制御バルブが知られ、空燃比の制御、排気還流
量の制御、過給圧の制御等に用いられている。ここで、
ターボチャージャの過給圧を制御する装置として、例え
ば第４図に示すようにターボチャージャの排気タービン
１をバイパスする通路２２にウェストゲートバルブ２３
を設け、エンジン２４から排気タービン１に導入される
排気ガス量を制御することで過給圧を適性値に保つもの
がある。

このウェストゲートバルブ２３を駆動するダイヤフラム
アクチュエータ２５の圧力室には、圧力通路２６から電
磁制御バルブ２７により所定の圧力に調圧された吸気コ
ンプレッサ２の吐出圧が導入され、電磁制御バルブ２７
はスロットルセンサ２８、回転数センサ２９、ノックセ
ンサ３０および吸気通路３１の圧力センサ３２等からの
検出値に基づく制御回路３３からのパルス信号により、
所定のウェストゲートバルブ２３の開度となるようにデ
ユーティ駆動される。

したがって、電磁制御バルブ２７のデユーティ値に応じ
て排気タービン１への排気ガスの導入量が設定され、こ
れによりターボチャージャの回転を制御することで、エ
ンジンの運転条件に適応した過給圧を保ち、最適過給を
行なうことが可能となっている（特開昭５７−１５７０
１６号公報等、参照）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のターボチャージャにあ
っては、その過給圧制御装置が単にエンジン負荷に応じ
て過給圧力を制御する構成となっていたため、タービン
ハウジングと排気タービンとの間のクリアランスが適切
な値となる前にターボチャージャが高負荷運転されたよ
うなときには、クリアランスが高回転に適さない小さい
値であるにも拘らず強制的に回転させられるので排気タ
ービンが回転不能となったり、複合部材が必要以上に剥
がれて、ターボチャージャの性能の低下を招くという問
題点があった。

（問題点を解決するための手段） この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たものであって、その基本概念図を第１図に示すように
、タービンハウジングまたはコンプレッサハウジングの
内面に複合部材をコーティングして、タービンハウジン
グと排気タービンあるいはコンプレッサハウジングとコ
ンブレッサホイールとの間のクリアランスを運転中に適
正化するターボチャージャ本体ａと、ターボチャージャ
の負荷を検出する負荷検出手段すと、ターボチャージャ
の負荷が所定規制値未満のときは所定規制値に応じたタ
ーボチャージャ出力となるよう出力制御値を演算し、所
定規制値以上となると該所定規制値を当初からの時間経
過に伴って徐々に大きくしその規制値に応じたターボチ
ャージャ出力となるよう出力制御値を演算してターボチ
ャージャ出力を制御する制御手段Ｃと、制御手段からの
出力制御値に基づいてターボチャージャの出力を操作す
る出力操作手段ｄと、を備えている。

（作　用） 本発明では、ターボチャージャの出力が所定値に規制さ
れこの規制値が時間経過により段階的に大きくなってい
く。したがって、タービンハウジングあるいはコンプレ
フサハウジングの内面にコーティングされた複合部材は
徐々に摩耗されて、タービンハウジングと排気タービン
とあるいはコンプレッサハウジングとコンプレッサホイ
ールとの間のクリアランスが最適値に維持される。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す図である。

本実施例におけるターボチャージャは第３図および第４
図に示した従来例と同様にタービンハウジング４の内面
に所定の複合部材１４をコーティングしてあり、運転中
にタービンハウジング４と排気タービン１との間のクリ
アランス１９を適正化しようとするものが使用される。

なお、本実施例では、圧力センサ３２は負荷検出手段を
構成し、排気バイパス通路２２、ウェストゲートバルブ
２３、アクチュエータ２５および電磁制御バルブ２７は
全体として出力操作手段を構成する。また、制御回路３
３は制御手段としての機能を有する。

以下、第２図に基づいて作用を説明する。

第２図はターボチャージャの過給圧を制御する制御プロ
グラムを示すフローチャートであり、図中Ｐ１〜Ｐ１３
は各ステップを示す。なお、このプログラムは例えば所
定時間毎に繰返して実行される。

まず、Ｐｌで過給圧力の制御規制値Ｐ、を読み込み、Ｐ
ｚでコンプレフサ出口圧力Ｐｔを読み込む。次いで、Ｐ
３で今回のコンプレッサ出口圧力Ｐ２を規制値Ｐ１と比
較する。規制値ＰＴはターボチャージャの初期始動から
の（いわゆる製品として出荷された当初からのという意
味である）経過時間に応じて段階的に増大するように設
定され、複合部材の摩耗の進行程度を適切化するように
考慮したものとなっている。したがって、前記規制値Ｐ
、はターボチャージャの初期始動時には最終規制値に比
較して低く設定されている。

Ｐｚ＜ＰｌのときはＰ４に進む。Ｐ４では、ターボチャ
ージャの過給圧を制御する電磁制御バルブ２７のデユー
ティ値を計算し、Ｐ５では、Ｐ４で求められた制御デユ
ーティ値を電磁制御バルブ２７に出力して、Ｐ２≧Ｐ、
となるのを待つ。

そして、Ｐ３でＰ２≧ＰＴとなったときに、Ｐ６でタイ
マフラグＦＬＡＧを判別する。タイマフラグＦＬＡＧは
運転の経過時間をカウントしているタイマの起動状態を
表すもので、ＦＬＡＧ＝１のときタイマの起動している
旨を、ＦＬＡＧ＝０のときはタイマが起動していない旨
を表す。

Ｐ６でＦＬＡＧ＝ＯのときはＰｌでタイマを起動すると
ともに、Ｐ８でタイマフラグＦＬＡＧをセットしてＰ９
に進む。またＦＬＡＧ＝１のときは既にタイマが起動し
て本ルーチンが繰返されていると判断し、そのままＰ９
に進む。Ｐ９ではＰｚがＰＴ以上となってからの経過時
間Ｔを算出する。これは、前記タイマのカウント値を積
算して求める。次いで、Ｐｌｏで経過時間Ｔを所定値Ｔ
。

と比較する。Ｔ＜ＴｏのときはＰ４に進み、以下前記の
ようにＰ５まで進む。このときのＰｌはＰｌで与えられ
た値と同一である。ＰＬＯでＴ≧Ｔ。

のときはｐＨに進む。ｐＨではＰＴに所定値αを加算す
る。すなわち、過給圧力制御規制値Ｐ、を上昇させる。

次いで、Ｐｌ２でタイマフラグＦＬＡＧをリセットする
とともに、Ｐｌ３でタイマをクリア（Ｔ＝０）してＰ４
に進み、上昇したＰｌに基づき制御デユーティを計算し
て電磁制御バルブ２７に出力する。　このようにコンプ
レッサ出口圧力Ｐ２が規制値Ｐ、に制御され、この規制
値Ｐ７が運転当初からの時間経過により段階的に大きく
なっていく。

すなわち、ターボチャージャの負荷が徐々に大きくなっ
ていく。したがって、タービンハウジング内面にコーテ
ィングされた複合部材１４は徐々に摩耗していくことに
なり、タービンハウジング４と排気タービン１との間の
クリアランス１３が最適値に維持される。その結果、従
来と異り、排気ター１ニン１が回転不能となることもな
く、複合部材１４の必要以上の剥がれを抑制してターボ
チャージャの性能の低下を防止することができる。

なお、本実施例ではターボチャージャの負荷としてコン
プレッサ出口圧力Ｐ２を検出しているが、これに限らず
ターボチャージャ回転速度、エンジン吸入空気流量等を
単独であるいは併用してターボチャージャの負荷を検出
するようにしてもよい。

また、本実施例ではタービンハウジング４の内面に複合
部材１４をコーティングした場合を説明したが、コンプ
レッサハウジング５の内面に複合部材１４をコーティン
グした場合でも同様の効果を得ることができる。

（効　果） 本発明によれば、ターボチャージャの負荷を徐々に増大
させて複合部材を摩耗させることにより、タービンハウ
ジングと排気タービンあるいはコンプレッサハウジング
とコンプレッサタービンとの間のクリアランスを最適に
維持することができる。

その結果、最適なりリアランスをもった高性能のターボ
チャージャを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２図は本発明の一実施
例の制御プログラムを示すフローチャート、第３図は従
来のターボチャージャの断面図、第４図は従来のターボ
チャージャ付内燃機関の制御装置を示す図である。 ■・・・・・・排気タービン、 ２・・・・・・コンプレッサホイール、４・・・・・・
タービンハウジング、 ５・・・・・・コンプレッサハウジング、１３・・・・
・・クリアランス、 １４・・・・・・複合部材、 ３２・・・・・・圧力センサ（負荷検出手段）、３３・
・・・・・制御回路（制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）タービンハウジングまたはコンプレッサハウジング
   の内面に複合部材をコーティングして、タービンハウジ
   ングと排気タービンあるいはコンプレッサハウジングと
   コンプレッサホィールとの間のクリアランスを運転中に
   適切化するターボチャージャ本体と、 ｂ）ターボチャージャの負荷を検出する負荷検出手段と
   、 ｃ）ターボチャージャの負荷が所定規制値未満のときは
   所定規制値に応じたターボチャージャ出力となるよう出
   力制御値を演算し、所定規制値以上となると該所定規制
   値を当初からの時間経過に伴って徐々に大きくしその規
   制値に応じたターボチャージャ出力となるよう出力制御
   値を演算してターボチャージャ出力を制御する制御手段
   と、 ｄ）制御手段からの出力制御値に基づいてターボ’チャ
   ージャの出力を操作する出力操作手段と、を備えたこと
   を特徴とするターボチャージャ。