JPS62276221A - タ−ボチヤ−ジヤの加速装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明はターボチャージャの過渡応答性を向上させる加
速装置に関するものである。

（従来の技術〕 エンジンの出力向上を目的としてエンジンにターボチャ
ージャを搭載することは既に知られている。しかし、エ
ンジンの低速回転域においては、排気ガスの流量が少な
いためにターボチャージャの回転が低く、アクセルペダ
ルを踏込んでから吸入空気の過給効果が現われるまでの
時間がかかり、エンジン出力の応答性が不充分である。

この応答性を向上させるため、エンジンの運転状態に応
じて、エンジンの排気ポートとターボチャージャのター
ビンとの間に補助空気を供給する空気供給機構を有する
構成が特開昭５８−１９５０２３号公報に開示されてい
る。すなわちこれは、補助空気によって排気ガス中の未
燃焼成分を燃焼させて排気ガス温度を上昇させるととも
に、排気ガスの流量の増加させ、これにより排気エネル
ギを増大させてタービン回転数を上昇させようとするも
のであり、補助空気はエアポンプから吐出され、流量制
御弁により制御されて排気通路内へ供給される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記構成を有する従来装置において、補助空気の最大流
量はエアポンプの容量によって定まり、したがってエン
ジンの応答性を改善するにはエアポンプの容量を充分大
きなものにしなければならない。ところがエンジンへの
搭載上の理由により、エアポンプの重量および形状には
制限がある。すなわちエアポンプの容量には制限があり
、補助空気の最大流量を充分大きくすることができず、
エンジン出力の応答性には一定の限界があるという問題
があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明に係るターボチャー
ジャの加速装置は、ポンプから吐出された圧縮空気を蓄
圧して保持可能なリザーバタンクを有することを特徴と
している。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す。この図において、
エンジンのシリンダボア１１内にはピストン１２が摺動
自在に収容されて燃焼室１３が形成され、エンジンの排
気ポート１４に接続する排気通路１５の途中にはターボ
チャージャ２１のタービン２２が、また、吸気ポート１
６に接続する吸気通路１７の途中にはターボチャージャ
２１のコンプレッサ２３が、それぞれ設けられる。周知
のように、タービン２２とコンプレッサ′ｌ！３はシャ
フト２４により同軸的に連結されており、排気ポート１
４から排出されて排気通路１５を流動する排気ガスによ
ってタービン２２が回転し、これによりコンプレッサ２
３が回転してエンジン燃焼室１３への吸入空気の過給が
行なわれる。

排気ポート１４とタービン２２の間の部分の排気通路１
５に補助空気を供給するため、空気供給機構が設けられ
る。空気供給機構はポンプ３１と、リザーバタンク３２
と、電磁弁３３と、絞り３４と、逆止弁３５とを有する
。ポンプ３１は、電動式あるいは１Ｈｉｉ式のいずれで
あってもよく、大気を取込んで圧縮し、この圧縮空気を
リザーバタンク３２へ圧送する。リザーバタンク３２は
この圧縮空気を蓄圧して保持するものであり、例えば最
大１０　ｋｇ／Ｃｍ２の圧力の空気を保持可能である。

電磁弁３３は常閉型のものであり、ソレノイド３６が励
磁された時開弁し、リザーバタンク３２内の圧縮空気を
排気通路１５側へ解放する。絞り３４は電磁弁３３と排
気通路１５の間に設けられ、排気通路１５へ供給される
圧縮空気の流量を制限する。逆止弁３５は絞り３４と排
気通路１５の間に設けられ、圧縮空気が排気通路１５か
ら逆流するのを阻止する。なお、絞り３４は省略するこ
とができる。

電磁弁３３の開閉制御は、マイクロコンピュータを備え
た電子制御部（ＥＣＩＪ）４１により行なわれる。

この制御のためＥＣＵ　４１には、排気通路１５の排気
ポート１４の近傍に設けられた排気温センサ４２と、図
示しないアクセルペダルの近傍に設けられたパワースイ
ッチ４３、回転数センサ４４とから、それぞれ検出信号
を人力される。排気温センサ４２および回転数センサ４
４はそれぞれ排気温およびエンジン回転数を検出し、パ
ワースイッチ４３は、アクセルペダルが所定量以上踏込
まれた時、すなわちスロットル弁の開度が所定値以上の
時ＯＮ状態となる。ＥＣＵ　４１はアクセル開度、排気
温、およびエンジン回転数に応じて電磁弁３３を０Ｎ−
ＯＦＦ市；■卸する。

第２図はＥＣＵ　４１による電磁弁３３の制御ルーチン
を示す。この制御ルーチンは例えば２００ｍ５ｅｃ毎に
割込み処理される。

ステップ１０１では、パワースイッチ４３からパワース
イッチ、排気温センサ４２から排気温ｔ、回転数センサ
４４からエンジン回転数ｎをそれぞれ読込む。次にステ
ップ１０２ではパワースイッチがＯＮ状態か否かを判別
し、ＯＮ状態であればステラ７”１０３へ進み、ＯＦＦ
状態であればステップ１０６へ進む。ステップ１０３で
は排気’／Ａ　ｔが所定値Ｔ以下か否かを判別し、所定
値Ｔ以下であればステップ１０４へ進み、所定値Ｔより
高ければステップ１０６へ進む。ステップ１０４ではエ
ンジン回転数ｎが所定値Ｎｏ以下か否かを判別し、所定
値Ｎｏ以下であればステップ１０５へ進み、所定値Ｎｏ
よりも大きければステップ１０６へ進む。ステップ１０
５では電磁弁３３をＯＮ状態すなわち開弁じ、ステップ
１０６では電磁弁３３をＯＦＦ状態すなわち閉弁する。

したがって、スロットル弁の開度が所定値以下、排気温
ｔが所定値Ｔ以下、かつエンジン回転ｆｉｎが所定値Ｎ
ｏ以下゛の場合、ステップ１０１，１０２，１０３゜１
０４．１０５の順に実行されて、電磁弁３３が開弁する
。すなわち電磁弁３３は、前回におけるこの制御ルーチ
ンの実行により閉弁していれば開弁じ、前回における制
御ルーチンの実行により開弁していればその閉弁状態を
維持する。逆に、スロットル弁の開度が所定値より小さ
いか、排気温【が所定値Ｔより高いか、あるいはエンジ
ン回転数ｎが所定値ＮＯより大きい場合、ステップ１０
２．１０３、あるいは１０４からステップ１０６へ移り
、電磁弁３３が閉弁する。すなわち電磁弁３３は、それ
まで開弁じていれば閉弁し、それまで閉弁していれば閉
弁状態を維持する。

しかして、低速回転域においてアクセルペダルを踏込ん
で車両を急加速しようとする時、排気温りが低ければ電
磁弁３３が開弁し、リザーバタンク３２内の圧縮空気が
排気通路１５へ供給される。

これにより排気ガス中の未燃焼成分が燃焼されて排気温
が上昇し、また排気通路１５内の流量が増加して、排気
エネルギが増大する。したがってタービン２２に対する
回転駆動力が増大し、ターボチャージャ２１の回転数は
急上昇する。この時、リザーバタンク３２に蓄圧されて
いた圧縮空気は、第３図に示すように、電磁弁３３の開
弁直後において最も多量に吐出され、その吐出流量は以
後急激に減少する。すなわち、低速時はど多量の補助空
気が排気通路１５に供給されてエンジンの出力トルクの
向上が図られ、その後エンジン回転数が上昇して排気温
が上昇するとともに排気ガス流量が増加すると、補助空
気の供給量が制限される。

さらにエンジンが加速され、エンジン回転数が上昇して
所定値Ｎｏより太き（なると、図示しないウェストゲー
トバルブが開弁してターボチャージャ２１の回転が制限
されるようになり、もはや排気通路１５に補助空気を供
給する必要がな（なるので、電磁弁３３が閉弁される。

また排気温が上昇して所定値Ｔより高くなると、電磁弁
３３が閉弁され、安全性が確保されている。

そして上記第１実施例においては、補助空気の流量特性
が最良のものとなるように絞り３４を設定している。例
えば、変速機が４速で低速回転域から全負荷加速を行な
う場合におけるエンジン回転数の所定値Ｎｏに達するま
での時間を最小にするように、絞り３４を設定している
。

なお、排気温センサ４２を省略し、ＥＣＵ　４１により
、排気温が設定温度以上にならないように予め空燃比お
よび点火時期の制御するようにしてもよい。

第４図は本発明の第２実施例を示す。この第２実施例は
、第１実施例と比較し、絞り３４（第【図）を有しない
点が異なり、その他の構成は第１実施例と同様である。

しかして第１実施例における絞り３４の作用は、第２実
施例において電磁弁３３により果たされる。すなわち電
磁弁３３は、ＥＣｔｌ　４１によりエンジンの運転状態
（エンジン回転数の変化状Ｂ）に応じて開閉制御され、
補助空気の流量特性を変化させる。これは、加速開始時
の車速あるいは変速機の減速比によって、全負荷加速状
態におけるエンジン回転数の上昇の様子が異なるためで
ある。

第５図はＥＣＵ　４１によるＴｉ１１ｉｉ弁３３の開閉
の制御ルーチンを示し、この制御ルーチンは、例えば２
００ｍ５ｅｃ毎に割込み処理される。ステップ２０１〜
２０４は、それぞれ第２図におけるステップ１０１〜１
０４と全く同じ処理を行なうものであり、ステップ２０
２　、２０３　、および２０４のいずれかにおいて否定
判断されると、ステップ２０５　、２０６が実行されて
、電磁弁３３が閉弁されるとともにカウンタＩがＯにセ
ットされる。これに対し、ステップ２０２　、２０３　
、および２０４の全てにおいて肯定判断されると、ステ
ップ２０７においてカウンタＩに１が加算され、次いで
ステップ２０日においてカウンタ■の値が２よりも小さ
いか否か、すなわち１か否か判別される。

カウンタＩが１のとき、これは、これまで電磁弁３３が
閉弁状態であり、今回の制御ルーチンの実行により電磁
弁３３が開弁したことを意味し、すなわちエンジンが低
速回転域から全負荷加速され始めたことを意味する。し
かしてこの場合、ステップ２０９へ進み、この時におけ
るエンジン回転数ｎを立上がり回転数Ｎとみなして第６
図のマ・ノブが参照され、電磁弁３３の開弁時間のデユ
ーティが定められる。つまり、第６図においてｎ＝Ｎの
直線り上における回転数ｎに対応するデユーティ　（例
えばＤにより示す）が求められる。そしてステップ２１
１では、このデユーティに基いて電磁弁３３が開弁され
る。

ステップ２０８においてカウンタ（が２以上のとき、こ
れは、以前の制御ルーチンの実行により既に電磁弁３３
が開弁じていることを意味する。しかしてステップ２１
０では、前の制御ルーチンの実行においてステップ２０
９により定められた立上がり回転数Ｎと、現在の回転数
ｎとに基いて、第６図のマツプから電磁弁３３の開弁時
間のデユーティが求められる。すなわち、第６図に示す
ように、デユーティＤは例えば直線Ｓに添って時々刻々
の回転数ｎに基いて求められる。次いでステップ２１１
において、このデユーティに基いて電磁弁３３が開弁さ
れる。

このように、排気通路１５への補助空気の供給量は、立
上がりエンジン回転数Ｎと時々刻々のエンジン回転数ｎ
とに基いて定められ、エンジンの運転状態に応じた最適
な値に制御される。

上記第１および第２実施例において、無負荷レーシング
運転では、パワースイッチ４３がＯＮ状態となってもこ
の状態が長時間に及ぶことはほとんどないため、補助空
気の排気通路１５への導入は短かく、ターボチャージャ
２１の回転数が上昇しすぎることはない。もっとも、こ
の場合、エンジン回転数が所定値Ｎｏを越えると、制御
ルーチンのステップ１０４あるいは２０４により電磁弁
３３が閉弁され、ターボチャージャ２１の回転が抑制さ
れる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、補助空気の供給開始時に
その流量を多く、その後減少させるようにできるので、
エンジンの低回転時はど補助空気の供給量を多くしてエ
ンジンの応答性を向上させることができる。またこの場
合、ポンプの容量を小さくすることができ、したがって
装置全体を軽量かつ小型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略図、第２図は第
１実施例における制御ルーチンのフローチャート、 第３図は補助空気の流量特性を示すグラフ、第４図は第
２実施例を示す概略図、 第５図は第２実施例における制御ルーチンのフローチャ
ート、 第６図は電磁弁の開弁時間のデユーティのマツプを示す
グラフである。 １４・・・排気ボート、　　　　１５・・・排気通路、
２１・・・ターボチャージャ、 ２２・・・タービン、　　　　　３１・・・ポンプ、３
２・・・リザーバタンク、　　３３・・・電磁弁、３４
・・・絞り、　　　　　　　３５・・・逆止弁。 時間 卑３固 体６― 禍２囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気ポートから排出される排気ガスによってタービ
   ンを回転させることによりコンプレッサを回転駆動して
   、エンジンへの吸入空気の過給を行なうターボチャージ
   ャであって、エンジンの運転状態に応じて排気ポートと
   タービンの間に補助空気を供給可能な空気供給機構を有
   するターボチャージャの加速装置において、上記空気供
   給機構がポンプと、このポンプから吐出された圧縮空気
   を蓄圧して保持可能なリザーバタンクと、このリザーバ
   タンク内の圧縮空気を上記排気ポートとタービンの間に
   供給する弁機構とを備えることを特徴とするターボチャ
   ージャの加速装置。 ２、空気供給機構が圧縮空気の流量を制限する絞りを有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加速
   装置。 ３、弁機構が電磁弁であり、デューティ制御されて開閉
   し、圧縮空気の流量を制御することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の加速装置。 ４、空気供給機構が、スロットル弁の開度が所定値以上
   、排気温が所定値以下、かつエンジン回転数が所定値以
   下の時、排気ポートとタービンの間に圧縮空気を供給す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加速装
   置。