JPH0744736Y2 - Supercharging pressure controller for 2-stage turbocharged engine - Google Patents
Supercharging pressure controller for 2-stage turbocharged engineInfo
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- JPH0744736Y2 JPH0744736Y2 JP5806789U JP5806789U JPH0744736Y2 JP H0744736 Y2 JPH0744736 Y2 JP H0744736Y2 JP 5806789 U JP5806789 U JP 5806789U JP 5806789 U JP5806789 U JP 5806789U JP H0744736 Y2 JPH0744736 Y2 JP H0744736Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は高圧段と低圧段の2基のターボチャージャを直
列に接続した2段ターボ過給エンジンにおける過給圧の
制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a supercharging pressure control device in a two-stage turbocharged engine in which two turbochargers of a high pressure stage and a low pressure stage are connected in series.
実開昭62−119435号公報にも記載されているように、エ
ンジンの加速時以外において、高圧段ターボチャージャ
をバイパスする排気バイパス通路のバイパス弁を開き、
排気圧の上昇を抑えることによりポンピングロスを低減
させ、エンジンの燃費率が悪化するのを防止することは
知られている。As described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-119435, the bypass valve of the exhaust bypass passage that bypasses the high pressure turbocharger is opened when the engine is not accelerated,
It is known that pumping loss is reduced by suppressing an increase in exhaust pressure to prevent deterioration of fuel efficiency of an engine.
一般に、加速時以外の部分負荷領域においては、過給圧
を通常の目標値まで高めることは不必要であり、燃費率
の点からいうと、排気バイパス弁を開いて排気抵抗(ポ
ンピングロス)を低減させる方が得策であると言える。
しかしながら、この場合、加速性ということを考える
と、高圧段ターボチャージャが停止状態から十分な過給
をなし得る高回転まで昇速するには相当の時間が必要で
あるから、高圧段ターボチャージャがバイパスされてい
る状態では、エンジンの加速応答性は非常に悪くなる。
本考案は、燃費率改善と加速性向上という相反する要求
を共に満たすこと、つまり加速性能を損うことなく軽負
荷時の燃費率改善をはかることを解決すべき課題として
いる。Generally, it is not necessary to raise the supercharging pressure to the normal target value in the partial load region other than during acceleration. From the viewpoint of fuel consumption rate, the exhaust bypass valve is opened to reduce exhaust resistance (pumping loss). It can be said that it is better to reduce it.
However, in this case, considering the accelerating property, it takes a considerable amount of time to accelerate the high-pressure stage turbocharger from a stopped state to a high rotation speed at which sufficient supercharging can be achieved. In the bypassed condition, the acceleration response of the engine becomes very poor.
The present invention aims to satisfy both contradictory requirements of improvement of fuel efficiency and acceleration, that is, improvement of fuel efficiency at light load without impairing acceleration performance.
本考案の2段ターボ過給エンジンの過給圧制御装置は、
吸入空気を加圧する低圧段ターボチャージャと、前記低
圧段ターボチャージャにおいて加圧された空気をさらに
加圧してエンジンに送る高圧段ターボチャージャとを有
する2段ターボ過給エンジンにおいて、高圧段タービン
に対して設けた排気バイパス通路を開閉する排気バイパ
ス弁を作動させるためのアクチュエータに制御圧を導入
する2つの圧力室を設け、第1の圧力室には、エンジン
の負荷が設定値に達するまでは過給圧を比較的低い第1
の目標値に維持するため、制御圧として高圧段コンプレ
ッサの下流の圧力を導入すると共に、負荷が設定値を超
えたとき、低圧段コンプレッサ下流の圧力が所定の目標
値に達するまでは過給圧を比較的高い第2の目標値に維
持するため、制御圧として大気圧のような低圧を導入す
る切換え手段が設けられ、第2の圧力室には前記高圧段
コンプレッサの下流の圧力が導入されることを特徴とす
る。The supercharging pressure control device of the two-stage turbocharging engine of the present invention is
In a two-stage turbocharged engine having a low-pressure turbocharger that pressurizes intake air and a high-pressure turbocharger that further pressurizes the air pressurized in the low-pressure turbocharger and sends it to the engine, in a high-pressure turbine, Two pressure chambers for introducing control pressure are provided in the actuator for operating the exhaust bypass valve that opens and closes the exhaust bypass passage provided in the first pressure chamber, and the first pressure chamber is provided with an excess pressure until the engine load reaches the set value. Supply pressure is relatively low first
In order to maintain the target value of, the pressure downstream of the high-pressure compressor is introduced as the control pressure, and when the load exceeds the set value, the boost pressure is maintained until the pressure downstream of the low-pressure compressor reaches the predetermined target value. Is maintained at a relatively high second target value, switching means for introducing a low pressure such as atmospheric pressure as a control pressure is provided, and a pressure downstream of the high pressure stage compressor is introduced into the second pressure chamber. It is characterized by
本考案により、高圧段タービンの排気バイパス通路を開
閉する排気バイパス弁を作動させるためのアクチュエー
タには2つの圧力室が設けられており、第1の圧力室に
は、まず軽負荷時において高圧段コンプレッサ下流の圧
力が導入される。エンジンの低速時には、主として高圧
段ターボチャージャの作動によって高圧段コンプレッサ
下流の圧力が上昇するが、過給圧が比較的低い第1の目
標値を超えると、アクチュエータが作動して排気バイパ
ス弁の開度が大きくなり、高圧段ターボチャージャの回
転数が増大しないように働くので、過給圧はほぼ第1の
目標値に維持されることになる。これによって排気圧は
低減しポンピングロスも小さくなるが、高圧段ターボチ
ャージャは適度の速度を保持して回転しているので、加
速に転じたときは直ちに応答し得る。According to the present invention, the actuator for operating the exhaust bypass valve that opens and closes the exhaust bypass passage of the high-pressure turbine is provided with two pressure chambers, and the first pressure chamber first has a high-pressure stage at a light load. Pressure downstream of the compressor is introduced. At low engine speeds, the pressure in the high-pressure stage compressor rises mainly due to the operation of the high-pressure stage turbocharger, but when the supercharging pressure exceeds the relatively low first target value, the actuator operates and the exhaust bypass valve opens. Since the degree of rotation increases and the rotation speed of the high-pressure stage turbocharger does not increase, the supercharging pressure is maintained substantially at the first target value. As a result, the exhaust pressure is reduced and the pumping loss is reduced, but since the high-pressure stage turbocharger is rotating while maintaining an appropriate speed, it can respond immediately when it starts to accelerate.
次に、低中速時であっても負荷が設定値を超える高負荷
の状態になると、アクチュエータの第1の圧力室に導入
されていた制御圧は切換え手段によって大気圧のような
低圧と切換えられるので、排気バイパス弁は閉じる方向
に動き、高圧段タービンを通過する排気の量が増加する
ため、すでに助走状態にある高圧段ターボチャージャ
は、急加速して過給圧が直ちに上昇する。過給圧が比較
的高い第2の目標値に達すると、こんどはアクチュエー
タの第2の圧力室に導入されている高圧段タービン下流
の圧力によって、アクチュエータは排気バイパス弁の開
度を大きくするので、高圧段ターボチャージャの回転数
は増大せず、過給圧は第2の目標値に維持される。これ
によって、エンジンは高過給されて高いトルクを発生
し、増大した負荷に十分に対応し得る。Next, when the load becomes a high load exceeding the set value even at low and medium speeds, the control pressure introduced into the first pressure chamber of the actuator is switched to a low pressure such as atmospheric pressure by the switching means. As a result, the exhaust bypass valve moves in the closing direction, and the amount of exhaust gas passing through the high-pressure stage turbine increases, so that the high-pressure stage turbocharger already in the run-up state suddenly accelerates and the boost pressure immediately rises. When the supercharging pressure reaches the relatively high second target value, the actuator increases the opening degree of the exhaust bypass valve due to the pressure downstream of the high-pressure turbine introduced into the second pressure chamber of the actuator. The rotation speed of the high-pressure turbocharger does not increase, and the boost pressure is maintained at the second target value. This allows the engine to be highly supercharged to produce high torque and adequately accommodate the increased load.
エンジンの中高速時において、低圧段ターボチャージャ
の回転数が高くなり、低圧段コンプレッサ下流の圧力が
所定の目標値(過給圧の第2の目標値に対応するもの)
に達すると、切換え手段が再び作動してアクチュエータ
の第1の圧力室に高圧段コンプレッサ下流の圧力を導入
する。この状態では低圧段コンプレッサ下流の圧力は前
記のように過給圧の第2の目標値に対応するほどの高さ
に達しているから、アクチュエータは一挙に排気バイパ
ス弁を全開の位置へ移動させ、高圧段ターボチャージャ
をバイパス状態として、低圧段ターボチャージャのみに
よる1段過給へ移行させる。At medium and high speeds of the engine, the rotation speed of the low-pressure stage turbocharger becomes high, and the pressure downstream of the low-pressure stage compressor reaches a predetermined target value (corresponding to the second target value of boost pressure).
Then, the switching means is activated again to introduce the pressure downstream of the high pressure stage compressor into the first pressure chamber of the actuator. In this state, the pressure downstream of the low-pressure stage compressor has reached a height corresponding to the second target value of the boost pressure as described above, so the actuator moves the exhaust bypass valve to the fully open position all at once. , The high-pressure stage turbocharger is set to the bypass state, and the low-pressure stage turbocharger is used alone to shift to the first-stage supercharging.
本考案の1実施例を示す第1図において、1は過給を受
けるエンジン、2はその排気通路、3は高圧段の小容量
排気タービン、4はその排気通路、5は低圧段の大容量
排気タービン、6は低圧段の大容量コンプレッサで、前
記排気タービン5と回転軸によって連結されて低圧段タ
ーボチャージャLを構成する。7は低圧段コンプレッサ
6によって加圧された空気のための給気通路、8は高圧
段の小容量コンプレッサで、前記排気タービン3と回転
軸によって連結されて高圧段ターボチャージャHを構成
する。9は高圧段コンプレッサによって加圧された空気
のための給気通路、10は大要以上の構成を有する2段タ
ーボ過給エンジンの過給圧制御を司どる電子式制御装置
(ECU)であって、いずれも詳細は後述する。In FIG. 1 showing an embodiment of the present invention, 1 is an engine that is supercharged, 2 is its exhaust passage, 3 is a small capacity exhaust turbine of a high pressure stage, 4 is its exhaust passage, and 5 is a large capacity of a low pressure stage. An exhaust turbine 6 is a low-pressure stage large-capacity compressor, which is connected to the exhaust turbine 5 by a rotary shaft to form a low-pressure stage turbocharger L. Reference numeral 7 is an air supply passage for the air pressurized by the low-pressure stage compressor 6, and 8 is a high-pressure stage small-capacity compressor, which is connected to the exhaust turbine 3 by a rotary shaft to form a high-pressure stage turbocharger H. Reference numeral 9 is an air supply passage for air compressed by a high-pressure compressor, and 10 is an electronic control unit (ECU) that controls the supercharging pressure of a two-stage turbocharged engine having the above-mentioned structure. The details will be described later.
エンジン1の排気が流れる排気通路2には、高圧段ター
ビン3に対する排気バイパス通路21が分岐して設けら
れ、それを開閉制御する排気バイパス弁22が配置され
る。該弁を作動させるために設けられる第1のアクチュ
エータ23は、その前壁を貫通するロッド23cと該ロッド
右端に取付けられるダイヤフラム(又はベロース)23d
を有し、該ダイヤフラムはアクチュエータ23内を大気に
通じている第1室23aと制御圧を供給される第2室23b
(第1の圧力室)に区画していて、第1室23a内には圧
縮発条23eが挿入されており、バイパス弁22を閉弁方向
へ付勢している。第1のアクチュエータ23の背後には第
2のアクチュエータ25が直列的に付設されており、その
前壁を貫通するロッド25cの左端は、第1のアクチュエ
ータ23のロッド23cの右端に当接している。ロッド25c右
端にはアクチュエータ25内を大気に通じる第1室25aと
制御圧を供給される第2室25b(第2の圧力室)に区画
するダイヤフラム(又はベローズ)25dが取付けられて
おり、第1室25a内には圧縮発条25eが挿入されている。
この場合は、圧縮発条25eの強さは同23eのそれより大き
くする。In the exhaust passage 2 through which the exhaust gas of the engine 1 flows, an exhaust bypass passage 21 for the high-pressure turbine 3 is provided in a branched manner, and an exhaust bypass valve 22 for controlling the opening and closing of the exhaust bypass passage 21 is arranged. The first actuator 23 provided for operating the valve includes a rod 23c penetrating the front wall of the first actuator 23 and a diaphragm (or bellows) 23d attached to the right end of the rod 23c.
The diaphragm has a first chamber 23a communicating with the atmosphere in the actuator 23 and a second chamber 23b supplied with a control pressure.
It is divided into (first pressure chamber), and the compression spring 23e is inserted in the first chamber 23a to urge the bypass valve 22 in the valve closing direction. A second actuator 25 is attached in series behind the first actuator 23, and a left end of a rod 25c penetrating a front wall of the second actuator 25 is in contact with a right end of the rod 23c of the first actuator 23. . At the right end of the rod 25c, a diaphragm (or bellows) 25d that divides the inside of the actuator 25 into a first chamber 25a communicating with the atmosphere and a second chamber 25b (second pressure chamber) to which a control pressure is supplied is attached. A compression spring 25e is inserted in the one chamber 25a.
In this case, the strength of the compression spring 25e is made larger than that of the compression wire 23e.
排気通路4には低圧段タービン5に対する排気バイパス
通路41が分岐して設けられ、それを開閉制御するウェイ
ストゲート弁42が配置される。該弁を作動させるために
設けられるアクチュエータ43は、その前壁を貫通するロ
ッド43cと該ロッドの右端に取付けられるダイヤフラム
(又はベローズ)43dを有し、該ダイヤフラムはアクチ
ュエータ43内を大気に通じている第1室43aと制御圧を
供給される第2室43bに区画していて、第1室43a内には
圧縮発条43eが挿入されている。51は低圧段タービン5
から出る排気を放出する排気管、61は図示されないエア
クリーナ等を経て新鮮な空気を低圧段コンプレッサ6へ
供給する給気管を示す。In the exhaust passage 4, an exhaust bypass passage 41 for the low-pressure turbine 5 is provided in a branched manner, and a waste gate valve 42 for controlling the opening / closing of the exhaust bypass passage 41 is arranged. The actuator 43 provided for operating the valve has a rod 43c penetrating the front wall thereof and a diaphragm (or bellows) 43d attached to the right end of the rod, the diaphragm communicating the inside of the actuator 43 with the atmosphere. It divides into the 1st chamber 43a which exists and the 2nd chamber 43b to which control pressure is supplied, and the compression spring 43e is inserted in the 1st chamber 43a. 51 is the low-pressure stage turbine 5
Reference numeral 61 denotes an exhaust pipe for discharging the exhaust gas from the air supply pipe, and 61 is an air supply pipe for supplying fresh air to the low-pressure stage compressor 6 via an air cleaner (not shown).
低圧段コンプレッサ6が加圧した空気を吐出する給気通
路7には、高圧段コンプレッサ8に対する給気バイパス
通路71が分岐して設けられ、それを開閉制御する給気バ
イパス弁72が配置される。該弁を作動させるために設け
られるアクチュエータ73は、その下端壁を貫通するロッ
ド73cと、該ロッドの上端に取付けられるダイヤフラム
(又はベローズ)73dを有し、該ダイヤフラムは、アク
チュエータ73内を制御圧を供給される第1室73aと別の
制御圧を供給される第2室73bに区画いていて、第2室7
3b内には圧縮発条73eが挿入されている。In the air supply passage 7 for discharging the air pressurized by the low-pressure stage compressor 6, a supply air bypass passage 71 for the high-pressure stage compressor 8 is provided in a branched manner, and an air supply bypass valve 72 for controlling opening / closing of the air supply bypass passage 72 is arranged. . An actuator 73 provided to operate the valve has a rod 73c penetrating a lower end wall thereof and a diaphragm (or bellows) 73d attached to an upper end of the rod, and the diaphragm controls a pressure inside the actuator 73. Is supplied to the first chamber 73a and a second chamber 73b to which another control pressure is supplied.
A compression strip 73e is inserted in 3b.
給気通路9には管96が接続され、その圧力P3を制御圧と
して前述のアクチュエータ25の第2室25bへ供給してい
ると共に、給気通路9には管92が接続され、その圧力P9
を前述の電磁式三方弁93へ供給する。電磁式三方弁93
は、この圧力P3と大気圧のいずれかを制御圧として前述
のアクチュエータ23の第2室23bへ供給する。A pipe 96 is connected to the air supply passage 9, and its pressure P 3 is supplied as a control pressure to the second chamber 25b of the actuator 25 described above, and a pipe 92 is connected to the air supply passage 9 and its pressure is increased. P 9
Is supplied to the electromagnetic three-way valve 93 described above. Electromagnetic three-way valve 93
Supplies either the pressure P 3 or the atmospheric pressure to the second chamber 23b of the actuator 23 as a control pressure.
また、給気通路7の圧力P7が管74によって取り出されて
電磁式三方弁75に供給され、該三方弁は圧力P7又は大気
圧(又は真空ポンプなどによる負圧)のいずれかを制御
圧としてアクチュエータ73の第1室73aに供給するよう
になっていると共に、給気通路9の圧力P9が管98によっ
て取り出されて電磁式三方弁97に供給され、該三方弁は
圧力P9又は大気圧のいずれかを制御圧としてアクチュエ
ータ73の第2室73bに供給するようになっている。Further, the pressure P 7 in the air supply passage 7 is taken out by a pipe 74 and supplied to an electromagnetic three-way valve 75, which controls either the pressure P 7 or the atmospheric pressure (or a negative pressure by a vacuum pump or the like). The pressure is supplied to the first chamber 73a of the actuator 73 as a pressure, and the pressure P 9 in the air supply passage 9 is taken out by the pipe 98 and supplied to the electromagnetic three-way valve 97, which in turn supplies the pressure P 9 Alternatively, either the atmospheric pressure or the atmospheric pressure is supplied to the second chamber 73b of the actuator 73 as a control pressure.
ウェイストゲート弁42のアクチュエータ43の第2室43b
は管15によって電磁式三方弁14に接続され、給気冷却器
91の後の給気マニホルド等の給気通路12の圧力P1又は大
気圧を制御圧として受入れるようになっている。この場
合、効果を更に確実なものにするために、大気圧に代え
て負圧を用いることもできる。Second chamber 43b of actuator 43 of wastegate valve 42
Is connected to the electromagnetic three-way valve 14 by a pipe 15, and the charge air cooler
The pressure P 1 or the atmospheric pressure of the air supply passage 12 such as the air supply manifold after 91 is received as a control pressure. In this case, in order to further secure the effect, a negative pressure can be used instead of the atmospheric pressure.
ECU10の制御出力信号は、出力ポート102から駆動回路D
を介して電磁式三方弁14,75,93,97等へ伝達される。い
うまでもなく、制御系統の切換え手段であるこれらの電
磁式三方弁は、同様な作動をする空気圧式などの三方弁
等に置きかえることができる。The control output signal of the ECU 10 is output from the output port 102 to the drive circuit D.
Is transmitted to the electromagnetic three-way valves 14, 75, 93, 97, etc. via. Needless to say, these electromagnetic three-way valves, which are switching means for the control system, can be replaced with pneumatic three-way valves or the like that perform similar operations.
11はエンジン1の回転数センサ、13は同負荷センサ、76
は給気通路7の圧力P7を検出する圧力センサであって、
これらは必要な場合はA/D変換器を介して、ECU10の入力
ポート101へ検出値を入力する。11 is the engine speed sensor, 13 is the same load sensor, 76
Is a pressure sensor for detecting the pressure P 7 in the air supply passage 7,
If necessary, these inputs the detection value to the input port 101 of the ECU 10 via the A / D converter.
次に第1図に示された実施例の作動について説明する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described.
まず、軽負荷時には、負荷センサ13の検出値にもとづき
ECU10が電磁弁93を操作して、アクチュエータ23の圧力
室である第2室23bに高圧段コンプレッサ8の出口側圧
力P9を管92により導入する。エンジン1の低速域では排
気通路2を流れる排気の流量が少なく、低圧段ターボチ
ャージャLは殆んど作動していないし、高圧段ターボチ
ャージャHは容量が小さいものの給気圧P9も概して低レ
ベルにある。したがって、アクチュエータ23では発条23
eが、アクチュエータ25では発条25eがそれぞれダイヤフ
ラム23d及び25dを右方へ押圧し、ロッド23c及び25cは右
方に移動しているので、排気バイパス弁22は全閉となっ
ており、排気通路2を流れるエンジン1の排気はすべて
高圧段タービン3に流入し、主として高圧段ターボチャ
ージャHを作動させて、高圧段コンプレッサ8により給
気を加圧している。First, when the load is light, based on the value detected by the load sensor 13,
The ECU 10 operates the solenoid valve 93 to introduce the outlet side pressure P 9 of the high-pressure compressor 8 into the second chamber 23b which is the pressure chamber of the actuator 23 through the pipe 92. In the low speed range of the engine 1, the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 2 is small, the low pressure stage turbocharger L is almost inactive, and the high pressure stage turbocharger H has a small capacity, but the supply pressure P 9 is also generally at a low level. is there. Therefore, in actuator 23,
In the actuator 25, the spring 25e pushes the diaphragms 23d and 25d to the right, and the rods 23c and 25c move to the right, so the exhaust bypass valve 22 is fully closed and the exhaust passage 2 All the exhaust gas of the engine 1 flowing in flows into the high-pressure stage turbine 3, mainly operates the high-pressure stage turbocharger H, and pressurizes the supply air by the high-pressure stage compressor 8.
給気バイパス弁72においても、三方弁75及び97の位置に
より、アクチュエータ73の第1室73aには大気圧(又は
負圧)が導入されていると共に、第2室73bには給気通
路9の圧力P9が導入されているから、ダイヤフラム73d
は発条73eの付勢をも受けてロッド73cを下降させ、給気
バイパス弁72を閉じて、給気がすべて高圧段コンプレッ
サ8によって加圧されるようになっている。Also in the air supply bypass valve 72, the atmospheric pressure (or negative pressure) is introduced into the first chamber 73a of the actuator 73 and the air supply passage 9 is introduced into the second chamber 73b due to the positions of the three-way valves 75 and 97. Since the pressure P 9 is introduced, the diaphragm 73d
The rod 73c is lowered by receiving the bias of the spring 73e, the air supply bypass valve 72 is closed, and all the air supply is pressurized by the high pressure stage compressor 8.
エンジン1の回転数が高くなって行くと、高圧段ターボ
チャージャHの回転数が高まり、給気通路9の圧力P9の
値も立ち上がる(第2図0−A間)。圧力P9がアクチュ
エータ23の第2室23bに導入されていることと、この圧
力に対抗する発条23eが比較的弱いものであるために、
負荷がR1程度に大きくなり、エンジンの回転数も少し高
くなると、第2室23bの圧力P9が発条23eに打ち勝って排
気バイパス弁22を開きはじめ、タービン3のバイパス通
路21へ排気を逃がすから、高圧段ターボチャージャHの
回転数は頭打ちとなり、高圧段コンプレッサの出口側圧
力P9も比較的低い値に抑えられ、最終的な過給圧P1の値
は第1の目標値P1aに保持される(第2図A−C間)。As the rotation speed of the engine 1 increases, the rotation speed of the high-pressure turbocharger H increases, and the value of the pressure P 9 in the air supply passage 9 also rises (between 0 and A in FIG. 2). Since the pressure P 9 is introduced into the second chamber 23b of the actuator 23, and the spring 23e that opposes this pressure is relatively weak,
When the load increases to about R 1 and the engine speed also rises a little, the pressure P 9 in the second chamber 23b overcomes the spring 23e and begins to open the exhaust bypass valve 22 to release the exhaust gas to the bypass passage 21 of the turbine 3. Therefore, the rotation speed of the high-pressure stage turbocharger H has reached a ceiling, the outlet side pressure P 9 of the high-pressure stage compressor is also suppressed to a relatively low value, and the final supercharging pressure P 1 is the first target value P 1a. Is held (between FIG. 2A and C).
負荷センサ13の検出値が設定値であるR2を越える低中速
域の高負荷状態では、ECU10は三方弁93を切換えて、ア
クチュエータ23の第2室23bに大気圧を導入する。それ
によって排気バイパス弁22は閉じる方向へ動き、こんど
はアクチュエータ25の第2室25bにある圧力P9と発条25e
及び23eとの釣合いにより、開閉位置が決まることにな
る。したがって排気バイパス弁22は、過給圧P1がより高
い第2の目標値P1bに保持されるように作動することに
なる(第2図C−B−D)。過給圧の第1の目標値P1a
は第2の目標値P1bの2分の1程度が適当である。In a high load state in a low / medium speed range in which the detection value of the load sensor 13 exceeds the set value R 2 , the ECU 10 switches the three-way valve 93 to introduce atmospheric pressure into the second chamber 23b of the actuator 23. As a result, the exhaust bypass valve 22 moves in the closing direction, and this time, the pressure P 9 in the second chamber 25b of the actuator 25 and the spring 25e.
The open / close position will be determined by the balance with 23e. Therefore, the exhaust bypass valve 22 operates so that the boost pressure P 1 is maintained at the higher second target value P 1b (FIG. 2, C-B-D). First target value P 1a of boost pressure
Is suitable to be about one half of the second target value P 1b .
エンジン1が増速され排気の量が増加してくると、低圧
段ターボチャージャLも有効に作動しはじめるので、給
気通路7の給気圧P7も徐々に上昇し、過給作用の中心は
高圧段ターボチャージャHから低圧段ターボチャージャ
Lの方へ移って行く。低圧段コンプレッサ6により給気
通路7の圧力P7が上昇し、一定に維持されている圧力P9
に近づくと、その圧力を検出している圧力センサ76から
A/D変換器を通じて入力サポート101に入る入力信号によ
り、ECU10は出力ポート102から制御出力信号を発し、駆
動回路Dにより三方弁93の通路を切換えて、アクチュエ
ータ23の第2室23bに増大した給気圧力P9を導入するの
で、ダイヤフラム23dは発条23eの付勢に抗してロッド23
cを左方へ移動させ、排気バイパス弁22を一挙に全開さ
せて、高圧段タービン3を無力化する。When the engine 1 is accelerated and the amount of exhaust increases, the low-pressure turbocharger L also begins to operate effectively, so the supply pressure P 7 of the supply passage 7 gradually rises, and the center of supercharging action is Moving from the high pressure turbocharger H to the low pressure turbocharger L. The pressure P 7 in the air supply passage 7 is increased by the low-pressure compressor 6 and is maintained at a constant pressure P 9
From the pressure sensor 76 that detects the pressure
In response to the input signal entering the input support 101 through the A / D converter, the ECU 10 outputs a control output signal from the output port 102, and the drive circuit D switches the passage of the three-way valve 93 to the second chamber 23b of the actuator 23. Since the supply pressure P 9 is introduced, the diaphragm 23d resists the urging force of the spring 23e and the rod 23
c is moved to the left, the exhaust bypass valve 22 is fully opened at once, and the high-pressure turbine 3 is disabled.
そして略同時に、ECU10は出力ポート102から三方弁75及
び97にも制御出力信号を発し、それらの通路を切換え
て、アクチュエータ73の第1室73aに高まった給気圧P7
を導入すると共に、第2室73bを大気に連通してロッド7
3cを上昇させ、給気バイパス弁72を全開させるので、高
圧段コンプレッサ8もバイパスされることになり、高圧
段ターボチャージャHは排気及び給気の流れから離隔さ
れ、低圧段ターボチャージャLだけによる1段過給の状
態となる。At about the same time, the ECU 10 also issues a control output signal from the output port 102 to the three-way valves 75 and 97, switching their passages, and increasing the supply pressure P 7 to the first chamber 73a of the actuator 73.
Is introduced and the second chamber 73b is communicated with the atmosphere and the rod 7
Since 3c is raised and the charge air bypass valve 72 is fully opened, the high pressure stage compressor 8 is also bypassed, the high pressure stage turbocharger H is separated from the flow of exhaust gas and supply air, and only the low pressure stage turbocharger L is used. It becomes a one-stage supercharged state.
低圧段ターボチャージャLのみの過給状態であっても、
エンジン1の高回転によって給気通路7の圧力P7が高く
なり過ぎるときは、ECU10は三方弁14を切換えて、大気
圧(又は負圧)を導入していた管15にエンジン1の給気
通路12の圧力P1を導入する。それによってアクチュエー
タ43は、圧力P1に応じてウェイストゲート弁42を部分的
に開いて低圧段タービン5の回転数を低下させ、圧力P1
を第2の目標値P1bに維持する方向に作動する。Even if only the low pressure turbocharger L is supercharged,
When the pressure P 7 in the air supply passage 7 becomes too high due to the high rotation of the engine 1, the ECU 10 switches the three-way valve 14 to supply the air to the pipe 15 that has introduced the atmospheric pressure (or negative pressure) to the air supply of the engine 1. The pressure P 1 in the passage 12 is introduced. As a result, the actuator 43 partially opens the waste gate valve 42 according to the pressure P 1 to reduce the rotation speed of the low-pressure stage turbine 5, and the pressure P 1
To maintain the second target value P 1b .
このように、アクチュエータ23の第2室23bには、エン
ジン1の負荷が設定値R2を超えるまでは、三方弁93によ
って給気圧P9が加わっているので、過給圧P1は低い目標
値P1aに抑えられ、第2図のA−B間のように上昇する
ことがないので、主として高圧段ターボチャージャHが
無駄な過給仕事をすることが防止される。それによっ
て、排気通路2における排気圧P2は低く保たれて、ポン
ピングロスも低減し、エンジン1の燃費率も改善され
る。As described above, since the charge pressure P 9 is applied to the second chamber 23b of the actuator 23 by the three-way valve 93 until the load of the engine 1 exceeds the set value R 2 , the target boost pressure P 1 is low. The value P 1a is suppressed and does not rise as between A and B in FIG. 2, so that the high pressure stage turbocharger H is mainly prevented from performing unnecessary supercharging work. Thereby maintained exhaust pressure P 2 is low in the exhaust passage 2, the pumping loss is also reduced, the fuel consumption rate of the engine 1 is also improved.
本考案は前記手段のような構成と作用により、高過給を
必要としない軽負荷時に高圧段ターボチャージャを部分
的にバイパス状態としてその回転数を低下させ、過給圧
を比較的低い第1の目標値に維持するため、排気抵抗
(ポンピングロス)が軽減して燃費率が改善させる。According to the present invention, the high pressure turbocharger is partially bypassed at the time of a light load that does not require high supercharging to reduce the rotation speed thereof by the structure and operation of the above means, so that the supercharging pressure is relatively low. The exhaust resistance (pumping loss) is reduced and the fuel efficiency is improved to maintain the target value of.
しかもその反面、高圧段ターボチャージャを全くバイパ
ス状態とすることなく低速で回転させているから、負荷
の増大と同時に過給圧の目標値を第2の目標値に切りか
えると比較的短時間に過給圧を上昇させ得るので、加速
性も低下することがない。On the other hand, on the other hand, the high-pressure turbocharger is rotated at a low speed without being placed in a bypass state at all, so if the target value of the boost pressure is switched to the second target value at the same time when the load increases, the turbocharger becomes overloaded in a relatively short time. Since the supply pressure can be increased, the acceleration does not decrease.
このようにして、高圧段ターボチャージャの平均的な回
転数を低くすることができるので、その耐久性が大とな
り、騒音も低減する。In this way, the average number of revolutions of the high-pressure turbocharger can be lowered, so that its durability is increased and noise is reduced.
第1図は本考案の一実施例の全体構成図、第2図は過給
圧特性を示す線図である。 1…エンジン、2,4…排気通路、3…高圧段タービン、
5…低圧段タービン、7,9,12…給気通路、8…高圧段コ
ンプレッサ、10…電子式制御装置、11…回転数センサ、
13…負荷センサ、21…排気バイパス通路、22…排気バイ
パス弁、23,25…アクチュエータ、23b…第1の圧力室、
25b…第2の圧力室、42…ウェイストゲート弁、76…圧
力センサ、14,93…電磁式三方弁、H…高圧段ターボチ
ャージャ、L…低圧段ターボチャージャ、P1…過給圧、
P1a…第1の目標値、P1b…第2の目標値、R2…負荷の設
定値。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a supercharging pressure characteristic. 1 ... Engine, 2,4 ... Exhaust passage, 3 ... High pressure stage turbine,
5 ... Low-pressure stage turbine, 7, 9, 12 ... Air supply passage, 8 ... High-pressure stage compressor, 10 ... Electronic control device, 11 ... Rotation speed sensor,
13 ... Load sensor, 21 ... Exhaust bypass passage, 22 ... Exhaust bypass valve, 23, 25 ... Actuator, 23b ... First pressure chamber,
25b ... second pressure chamber, 42 ... wastegate valve 76 ... pressure sensor, 14,93 ... electromagnetic three-way valves, H ... high-pressure stage turbocharger, L ... low-pressure stage turbocharger, P 1 ... boost pressure,
P 1a ... 1st target value, P 1b ... 2nd target value, R 2 ... Load setting value.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 森 泰一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 石坂 一義 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 石山 忍 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−50229(JP,A) 特開 昭63−16130(JP,A) 特開 昭60−184930(JP,A) 実開 昭62−108536(JP,U) 実開 昭62−119435(JP,U) 実開 平2−131033(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Taichi Mori, Toyota City, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor, Kazuyoshi Ishizaka, Toyota City, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Corporation, Toyota (72) Inventor Shinobu Ishiyama 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (56) Reference JP-A-60-50229 (JP, A) JP-A-63-16130 (JP, A) JP Sho 60-184930 (JP, A) Actual opening 62-108536 (JP, U) Actual opening 62-119435 (JP, U) Actual opening Flat 2-131033 (JP, U)
Claims (1)
ャと、前記低圧段ターボチャージャにおいて加圧された
空気をさらに加圧してエンジンに送る高圧段ターボチャ
ージャとを有する2段ターボ過給エンジンにおいて、高
圧段タービンに対して設けた排気バイパス通路を開閉す
る排気バイパス弁を作動させるためのアクチュエータに
制御圧を導入する2つの圧力室を設け、第1の圧力室に
は、エンジンの負荷が設定値に達するまでは過給圧を比
較的低い第1の目標値に維持するため、制御圧として高
圧段コンプレッサの下流の圧力を導入すると共に、負荷
が設定値を超えたとき、低圧段コンプレッサ下流の圧力
が所定の目標値に達するまでは過給圧を比較的高い第2
の目標値に維持するため、制御圧として大気圧のような
低圧を導入する切換え手段が設けられ、第2の圧力室に
は前記高圧段コンプレッサの下流の圧力が導入されるこ
とを特徴とする2段ターボ過給エンジンの過給圧制御装
置。1. A two-stage turbocharged engine having a low-pressure turbocharger for pressurizing intake air, and a high-pressure turbocharger for further pressurizing the air pressurized in the low-pressure turbocharger and sending it to the engine. Two pressure chambers for introducing control pressure are provided in an actuator for operating an exhaust bypass valve that opens and closes an exhaust bypass passage provided for the high-pressure turbine, and a load of the engine is set to a set value in the first pressure chamber. In order to maintain the supercharging pressure at a relatively low first target value until reaching, the pressure downstream of the high-pressure compressor is introduced as the control pressure, and when the load exceeds the set value, The boost pressure is relatively high until the pressure reaches a predetermined target value.
In order to maintain the target value of 1., a switching means for introducing a low pressure such as atmospheric pressure as a control pressure is provided, and a pressure downstream of the high pressure stage compressor is introduced into the second pressure chamber. Supercharging pressure controller for 2-stage turbocharged engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5806789U JPH0744736Y2 (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Supercharging pressure controller for 2-stage turbocharged engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5806789U JPH0744736Y2 (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Supercharging pressure controller for 2-stage turbocharged engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02149830U JPH02149830U (en) | 1990-12-21 |
JPH0744736Y2 true JPH0744736Y2 (en) | 1995-10-11 |
Family
ID=31583341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5806789U Expired - Lifetime JPH0744736Y2 (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Supercharging pressure controller for 2-stage turbocharged engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0744736Y2 (en) |
-
1989
- 1989-05-22 JP JP5806789U patent/JPH0744736Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02149830U (en) | 1990-12-21 |
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