JPS635117A

JPS635117A - 過給機のタ−ビンノズル制御方法

Info

Publication number: JPS635117A
Application number: JP61150046A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Inoue; 和雄井上; Osamu Kubota; 窪田　理; Noriyuki Kishi; 岸　則行; Atsushi Kato; 敦加藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-06-26
Filing date: 1986-06-26
Publication date: 1988-01-11

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〉本発明は可変タービンノズル式過給別のタービンノズル
制御方法に関し、特にエンジンの部分負荷領域に於ける
燃費を向上し得る可変タービンノズルの制御方法に関す
る。

〈従来の技術〉従来、ターボチャージャと呼ばれる形式の過給前がエン
ジンの出力を増大させる目的で用いられているが、特に
車輌用エンジンなどのように、運転負荷及び運転速度域
が大きく変化するエンジンに対する過給を行なう上で、
大きな過給容量と俊敏な応答性とを両立させることが問
題となっていた。そこで、特公昭３９−７６５３号公報
、或いは特願昭６０−１１１４７３号明細書に開示され
ているように、可動ベーンを有する可変ノズルを排気タ
ービンの上流側の成る円周上に設け、過給効果を高めた
い場合には、前記ノズルを狭窄することにより排気ター
ビンに流入する排気ガスの流速を増大させ、所望に応じ
て過給効果を改善する技術が提案されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉このような過給機に於ては、可変タービンノズルの制御
方法が問題となる。従来は、エンジンの回転速度が比較
的低い領域から過給が行なわれるようにし、エンジンの
回転速度がインタセプト点と呼ばれる所定値を越えた時
にウェストゲート弁を開き過給圧が頭打ちになるように
してエンジンのノッキングなどの弊害を回避するのみで
あった。

従って運転条件によっては、エンジン負荷が比較的低い
状態で過給を行なうと、むしろ燃費が損われる場合があ
った。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、燃費を改善し得るような可変タービンノズル式過給
機のタービンノズル制御方法を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉このような目的は、本発明によれば、排気タービンと、
該排気タービンにより駆動されるコンプレッサと、前記
排気タービンの上流側にあって前記排気タービンへの排
気ガスの流入速度を制御する可変タービンノズルとを備
える過給機に於けるタービンノズルを制御する方法であ
って、エンジンの負荷が、ある所定値以下の領域にあっ
ては前記可変タービンノズル開度を略全開に保ち、エン
ジンの負荷が前記所定値を越えた時に、前記可変タービ
ンノズルの開度を適宜に調節することを特徴とするター
ビンノズルの制御方法を提供することにより達成される
。

〈作用〉このように、低負荷運転域にあっては、タービンノズル
を全開状態とすることにより、エンジンの排気ガスに対
する背圧を減少させ、エンジンの吸入効率の低下を防止
し得る。従って、低速域に於いて過給機を運転すること
による燃費の劣化を回避することができる。

〈実施例〉以下に添付の図面を参照して本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本発明が適用されるエンジンの過給構造を模式
的に示す。エンジン１に供給されるべき吸気は、エアク
リーナ５から吸気通路６を経て過給機２のコンプレッサ
部７に送り込まれて加圧され、吸気通路８、インタクー
ラ９、スロットル弁１１を有するスロットルボディ及び
吸気通路１０を経てエンジン１の燃焼室に供給される。

スロットル弁１１の下流側の吸気通路１０には燃料噴射
弁１２が設けられている。エンジン１からの排気ガスは
、排気通路１３を経て過給機２のタービン部１１！１に
供給され、コンプレッサ部７を駆動するための動力を放
出した後、排気通路１５、及びマフラ１６を経て大気に
放出される。このタービン部１４の上流側には、環状に
列設された多数のベーンからなる可変ノズル３が設けら
れており、該可変ノズル３の開度を調節機構４にて調節
することにより、タービン部１４に流入する排気ガスの
流速を制御することができる。

調節機構４はアクチュエータ２０により制御されるが、
後記するようにこのアクチュエータ２０は、２つのダイ
ヤフラムにより郭成された正圧室及び負圧至を有するも
ので、これら両至は、制御弁１８ａ、１９ａを有する管
路１８．１９を介してスロットル弁１１の上流側の吸気
通路８及びスロットル弁１１の下流側の吸気通路１０に
接続されている。またこれら制御弁１８ａ、１９ａは、
エンジン回転速度Ｎｅ及びスロットル開度θｔｈをパラ
メータとする制御装置」７により開閉制御される。

第２図は上記したベーンを駆動するためのアクチュエー
タの一実施例を示している。第２図に於て、アクチュエ
ータ２０は、比較的大径の開口を有する有底筒状の第１
ケーシング２１と、両端が異径の開口をもって連通する
環状の中間部材２２と、比較的小径の開口を有する有底
筒状の第２ケーシング２３とが、大径の負圧ダイヤフラ
ム２４と、小径の正圧ダイヤフラム２５とをそれぞれの
間にて挟持した上で互いに重合してなり、それぞれがビ
、ス２６を用いて一体的に結合されている。

尚、符号２２ａは中間部材２２内部のための息汰き孔で
ある。

第１ケーシング２１の底壁内面にはガイドボス２６が固
設されており、その中心部及び底壁には互いに整合する
ガイド孔が穿設され、該ガイド孔内にて、シール材２７
を介してロッド２８を摺動自在に挿通支持している。こ
のロッド２８のケーシング２１内の端部には、前記負圧
ダイヤフラム２４がその両面に配されたリテーナ２９を
介して固着され、更にこの負圧ダイヤフラム２４を貫通
して中間部材側に突出したロッド先端のねじ部２８ａに
は、接続ロッド３０が螺合している。

接続ロッド３０の遊端部には、正圧ダイヤフラム２５が
その両面に配されたリテーナ３１を介してナツト３２を
用いて固着されている。また、負圧ダイヤフラム２４と
第１ケーシング２１の底壁との間にはコイルばね３３が
ガイドボス２６を外囲して介装され、常時ロッド２８を
引込む向きに付勢している。

更に、第１ケーシング２１の適所には負圧導入口３４が
、そして第２ケーシング２３の適所には正圧導入口３５
がそれぞれ嵌着され、負圧導入口３４は、制御弁１９ａ
を介してスロットル弁１１の下流側の吸気通路１０に接
続され、正圧導入口３５は、制御弁１８ａを介してスロ
ットル弁１１の上流側の吸気通路８に接続されている。

次に本実施例の作動の要領について説明する。

先ず、アクチュエータ２０に圧力が作用しない状態、即
ちロッド２８が引込まれた状態で過給機の可変ノズル３
が全開となるように、ロッド２８と前記した調節機構４
とを連結しておく。エンジンが低負荷運転時は、スロッ
トル弁１１の下流側の吸気圧が負圧の領域にあるため、
第１ケーシング２１と負圧ダイヤフラム２４とで郭定さ
れる負圧至３６内が負圧となり、負圧ダイヤフラム２４
が吸引される結果、ロッド２８が可変ノズル３を開く向
きに押出される。この状態より加速するべくスロットル
弁１１を開くと負圧が減少し、可変ノズル３を閉じる向
きにロッド２８が移動する。

従って排気流速が増大し、好適な過給が行なわれる。次
に定速走行に移行すると、負荷の減少と共に負圧が再び
増大し、可変ノズル３が開かれることとなる。

ある程度高速運転になると、過給圧により吸気圧が正圧
となる場合があるが、負圧導入路１９に制御弁１９ａを
設けておくことにより、吸気圧が正圧領域にある場合に
は、負圧至３６に大気圧が導入されるようにして負圧ア
クチュエータの作動を解除することができる。従って、
この場合コイルばね３３の付勢力によりベーンが閉じら
れ、タービンへの排気流速が上昇することとなるが、過
給圧がある程度以上に上昇すれば、正圧ダイヤフラム２
５と第２ケーシング２３とで郭定される正圧室３８内に
過給圧が導かれ、ロッド２８を押出し、可変ノズル３を
開くことができる。このように正、負荷ダイヤフラムを
同軸的に連設することにより、吸気圧が正負いずれであ
っても、制御弁１８ａ、１９ａを併用することにより、
可変ノズル３を自由に開閉制御し）ｑる。

第３図はエンジンの回転速度及びエンジンの負荷に対す
る過給機２のタニビン部１４のノズル開度の制御スケジ
ュールを系すもので、負荷が小ざい領域（斜線部分）に
あっては可変ノズル３が仝り７１されており、エンジン
負荷が所定値を越えた領域、即ち斜線部分の範囲外にあ
っては負荷の大きざに従ってノズル開度が目標過給圧に
応じて調節されるようになっている。本実施例の場合、
部分負荷域にあっては可変ノズル３が全開状態のままで
あって、エンジンの回転速度が比較的高い場合には、エ
ンジンの負荷が比較的小ざいレベルからノズルが閉じ始
めるようになっている。このようなノズル開度の制御は
、エンジンの負荷及びエンジンの回転速度をパラメータ
とするマツプ制御により行なうと良い。

第４図は、低回転速度域に於ける負荷の増減に対するノ
ズルの開度を示すもので、エンジンの負荷が小さい領域
にあっては可変ノズル３が全開されており、アクセルペ
ダルを踏込むに従ってノズル開度が小さくされ、加速初
期段階に於ける過給効果が増大するようにされている。

このように、負荷が所定値以下の運転領域にあってはノ
ズルを概ね全開にすることにより、排気ガスの背圧が低
く保たれることとなり、エンジンの充填効率が改善され
、その結果燃費が向上する。

ここで加速せんとしてアクセルペダルを踏込むと、負荷
状況に応じてノズル開度が調節され、排気ガスに対する
背圧が大きくなる反面過給効果が高められるため、エン
ジンの出力が増大することとなる。

尚、定常走行時にあっては、その時の負荷に応じて可変
ノズル３の開度が適宜に調節される。

〈発明の効果〉このように、本発明によれば、必要に応じて過給効果を
得ることができ、しかも燃費の劣化を効果的に回避する
ことができるため、エンジン運転特性を向上させる上で
その効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくタービンノズルの制御方法が適
用される過給構造を模式的に示すダイヤグラム図である
。第２図は第１図に示ざりたアクチュエータを詳細に示す
縦断面図である。第３図はエンジンの回転速度及びエンジンの負荷に対す
る過給機の可変タービンノズルの開度を示すグラフであ
る。第４図はあるエンジン回転速度に於けるエンジンの負荷
に対するタービンノズルの即度を示すグラフである。１・・・エンジン　　　　２・・・過給機３・・・可変
ノズル　　　４・・・調節機構５・・・エアクリーナ　
　６・・・吸気通路７・・・コンプレッサ　　８・・・
吸気通路９・・・インタクーラ　　１０・・・吸気通路
１１・・・スロットル弁　１２・・・噴射弁１３・・・
排気通路　　　１４・・・タービン部１５・・・排気通
路　　　１６・・・マフラ１７・・・制御装置　　　１
８．１９・・・管路１８ａ、１９ａ・・・制御弁２０・・・アクチュエータ２１・・・第１ケーシング２
２・・・中間部材　　、２２ａ・・・息扱き孔２３・・
・第２ケーシング２４・・・負圧ダイヤフラム２５・・
・正圧ダイヤフラム２６・・・ガイドボス　　２７・・・シール材２８・・
・ロッド　　　　２８ａ・・・ねじ部２９・・・リテー
ナ　　　３０・・・接続ロッド３１・・・リテーナ　　
　３２・・・ナツト３３・・・コイルばね　　３４・・
・負圧導入口３５・・・正圧導入口　　３６・・・負圧
室３８・・・正圧室特　許　出　願　人　本田技研工業株式会社代　　　理
　　　人　　弁理士　大　島　陽　−第１図、Ｑ。　　　　第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】排気タービンと、該排気タービンにより駆動されるコン
プレッサと、前記排気タービンの上流側にあつて前記排
気タービンへの排気ガスの流入速度を制御する可変ター
ビンノズルとを備える過給機に於けるタービンノズルを
制御する方法であって、エンジンの負荷が、ある所定値以下の領域にあっては前
記可変タービンノズル開度を略全開に保ち、エンジンの
負荷が前記所定値を越えた時に、前記可変タービンノズ
ルの開度を適宜に調節するようにされていることを特徴
とするタービンノズルの制御方法。