(57)【要約】【課題】無負荷の場合の油漏れと全負荷の場合の焼き付きを確実に防止し得るようにしたターボチャージャの可変給油機構を提供する。【解決手段】タービン翼車２とコンプレッサ翼車３とを連結する軸４のフローティングメタル１４（軸受部）に対し潤滑油１８を供給する油経路１９に給油量を調整する流量調整バルブ２２を設け、ターボ回転数が所定値以下である時に前記流量調整バルブ２２により給油量を抑制し得るように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン翼車とコンプレッサ翼車とを連結する軸の軸受部に対し潤滑油を供給する油経路に給油量を調整する流量調整バルブを設け、ターボ回転数が所定値以下である時に前記流量調整バルブにより給油量を抑制し得るように構成したことを特徴とするターボチャージャの可変給油機構。
【請求項２】
エンジン回転数が所定値以上であることを前提条件として流量調整バルブの絞り込みを実施し得るように構成したことを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャの可変給油機構。
【請求項３】
エンジンの冷却水の水温が所定値以上であることを前提条件として流量調整バルブの絞り込みを実施し得るように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のターボチャージャの可変給油機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャの可変給油機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターボチャージャには、タービン翼車とコンプレッサ翼車とを連結する軸の軸受部に供給される給油量に関し、油漏れや焼き付きの心配なく使用できる範囲がメーカー側から提示される基準として定められており、例えば、図５の縦軸を給油量とし且つ横軸をターボ回転数としたグラフに示す通り、ここに実線で囲まれたＯＫエリアが油漏れや焼き付きの心配のない安全な使用範囲となっており、このＯＫエリアを上方に外れた領域が給油量の過剰な油漏れエリアであり、前記ＯＫエリアを下方に外れた領域が給油量の不足した焼き付きエリアである。
【０００３】
一般的に、ターボチャージャを運転するにあたり、軸受部の焼き付きは絶対に避けなければならない事象であるため、アクセルを全開にして加速するような全負荷の場合でも確実に給油量がＯＫエリア内に留まって焼き付きエリアに外れることがないように適切な給油特性が設定されている。
【０００４】
尚、ターボチャージャに関する一般的技術水準を示す先行技術文献情報としては、例えば下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エンジン回転数とターボ回転数との関係は、図６のグラフに示すようになっており、全負荷の場合には、エンジン回転数が上がるのに従いターボチャージャが効率良く回転するが、エンジンブレーキを効かせながらアクセルオフで坂を下るような無負荷の場合には、エンジン回転数が上がってもターボチャージャがあまり回転しない状態（タービンに圧縮空気が送り込まれるだけでタービンが効果的に駆動しない状態）となってしまうため、図７にグラフで示す如く、無負荷の場合にターボ回転数が低くてもエンジン回転数が十分に高くなって給油量が大幅に増加し、そのターボ回転数における給油量がＯＫエリアを上方へ外れて油漏れを招く事態が起こり得ることが懸念されており、万一、油漏れが生じた際には、ターボチャージャのコンプレッサの翼車でコーキングが生じて性能低下を招いたり、タービン側に油漏れが生じることによる白煙噴出を招いたりする虞れがある。
【０００７】
この対策として、ターボチャージャの軸受部への給油の流路断面積を従来より小さく設定し直すことにより、図８にグラフで示す如く、無負荷の場合の給油量を抑制してＯＫエリア内に収めるように抑制することが考えられるが、このようにすると、今度は全負荷の場合の給油量がＯＫエリアと焼き付きエリアとの境界部まで下がってきてしまい、焼き付きの可能性が高まるという新たな問題を招いてしまう結果となる。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、無負荷の場合の油漏れと全負荷の場合の焼き付きを確実に防止し得るようにしたターボチャージャの可変給油機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、タービン翼車とコンプレッサ翼車とを連結する軸の軸受部に対し潤滑油を供給する油経路に給油量を調整する流量調整バルブを設け、ターボ回転数が所定値以下である時に前記流量調整バルブにより給油量を抑制し得るように構成したことを特徴とするターボチャージャの可変給油機構、に係るものである。
【００１０】
而して、このようにすれば、無負荷の場合にターボ回転数が低いままエンジン回転数が高まって油経路の油圧が上昇しても、ターボ回転数が所定値以下である時には、流量調整バルブにより流路断面積が絞り込まれて給油量が抑制されるので、ターボチャージャの軸受部に対し過剰な潤滑が抑えられ、油漏れの発生が確実に防止されることになる。
【００１１】
一方、ターボ回転数が所定値を上回っている時には、流量調整バルブによる絞り込みが解除されて従来通りの流路断面積が確保されるので、全負荷の場合にターボ回転数が大幅に上昇しても、給油不足を招くことなく十分な給油量が保たれることになり、ターボチャージャの軸受部に対し良好に潤滑が行われて焼き付きの発生が確実に防止される。
【００１２】
また、本発明においては、エンジン回転数が所定値以上であることを前提条件として流量調整バルブの絞り込みを実施し得るように構成することが好ましく、このようにすれば、エンジンを停止した直後のターボチャージャの惰性回転時に、既に油経路の油圧が大幅に低下している状態で流量調整バルブが絞り込まれて給油不足を招くような事態が未然に回避される。
【００１３】
更に、本発明においては、エンジンの冷却水の水温が所定値以上であることを前提条件として流量調整バルブの絞り込みを実施し得るように構成することが好ましく、このようにすれば、気温の低い環境下に放置されたエンジンを始動した直後のような低温始動時に、潤滑油の粘度が未だ高い状態で流量調整バルブが絞り込まれて給油不足を招くような事態が未然に回避される。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明のターボチャージャの可変給油機構によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１５】
（Ｉ）本発明の請求項１に係る発明によれば、ターボ回転数が所定値以下である時に流量調整バルブにより給油量を抑制することができるので、無負荷の場合にターボ回転数が低いままエンジン回転数が高まっても、ターボチャージャの軸受部への過剰な潤滑を抑えて油漏れの発生を確実に防止することができ、しかも、ターボ回転数が所定値を上回っている時に流量調整バルブによる絞り込みを解除して従来通りの流路断面積を確保することができるので、全負荷の場合にターボ回転数が大幅に上昇しても、十分な給油量を保つことができて焼き付きの発生を確実に防止することができる。
【００１６】
（ＩＩ）本発明の請求項２に係る発明によれば、エンジンを停止した直後のターボチャージャの惰性回転時に、既に油経路の油圧が大幅に低下している状態で流量調整バルブが絞り込まれて給油不足を招くような事態を未然に回避することができ、焼き付きの発生を更に確実に防止することができる。
【００１７】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に係る発明によれば、気温の低い環境下に放置されたエンジンを始動した直後のような低温始動時に、潤滑油の粘度が未だ高い状態で流量調整バルブが絞り込まれて給油不足を招くような事態を未然に回避することができ、焼き付きの発生を更に確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の流量調整バルブの具体的な構造を示す部分断面図である。
【図３】図１の制御装置における具体的な制御手順を示すフローチャートである。
【図４】本形態例における給油量とターボ回転数との関係を示すグラフである。
【図５】油漏れや焼き付きの心配のないＯＫエリアについて説明したグラフである。
【図６】ターボ回転数とエンジン回転数との関係を示すグラフである。
【図７】現状の給油量とターボ回転数との関係を示すグラフである。
【図８】従来の対策後の給油量とターボ回転数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、ここに図示しているターボチャージャ１では、タービン翼車２とコンプレッサ翼車３とが軸４により連結され且つ該軸４がセンターハウジング５により回動自在に軸支されており、前記タービン翼車２が前記センターハウジング５に組み付けられるタービンハウジング６内に収容され、前記コンプレッサ翼車３が前記センターハウジング５に組み付けられるコンプレッサハウジング７内に収容されている。
【００２１】
前記タービンハウジング６内には、タービン翼車２の外周囲を取り囲むようにタービンスクロール８が形成されており、該タービンスクロール８に対し図示しない排気ガス入口を介し接線方向から導入された排気ガス９により前記タービン翼車２が回転駆動されるようになっており、該タービン翼車２を駆動し終えた排気ガス９は、排気ガス出口１０へ向け軸心方向に抜き出されるようになっている。
【００２２】
一方、前記コンプレッサハウジング７内には、コンプレッサ翼車３の外周囲を取り囲むようにコンプレッサスクロール１１が形成されており、前記タービン翼車２の回転に従動して回転する前記コンプレッサ翼車３により空気入口１２を介し軸心方向から取り込まれた吸気１３が圧縮されて前記コンプレッサスクロール１１へと押し出され、該コンプレッサスクロール１１から図示しない圧縮空気出口へ送り出されるようになっている。
【００２３】
斯かるターボチャージャ１においては、タービン翼車２とコンプレッサ翼車３とを連結している軸４がフローティングメタル１４（軸受部）により軸支されるようになっており、オイルパン１５からオイルポンプ１６により汲み上げられてオイルクーラ１７で冷却された潤滑油１８を前記フローティングメタル１４に対し油経路１９を介して潤滑油１８が供給されるようになっている。
【００２４】
ここで、前記油経路１９は、前記センターハウジング５内に穿設された給油路２０と、前記センターハウジング５外に配索された給油パイプ２１とにより構成されており、該給油パイプ２１と前記給油路２０との間には、給油量を調整する流量調整バルブ２２が設けられている。ただし、この流量調整バルブ２２は、図１中に二点鎖線で示す如く、前記給油パイプ２１とオイルクーラ１７との間に設けるようにしても良い。
【００２５】
また、図２に拡大して示すように、この流量調整バルブ２２は、既存のジョイントボルトの上部にソレノイドバルブの機構を構成した形式のものであり、ソレノイド２３の電磁力により図示しないプランジャ（可動鉄心）を介し弁体２４を昇降させて流路断面積を変化させるようになっている。
【００２６】
尚、フローティングメタル１４の油切りメカニズムは、その軸受部分と軸４との隙間から排出された潤滑油１８を軸４の遠心力によりオイル排出ポート２５に弾き飛ばし、タービン翼車２やコンプレッサ翼車３の方に漏れ出る前にオイルパン１５へ戻すというものであるが、ターボ回転数が低くて遠心力が弱い時に給油量が大幅に増加してしまうと、オイル排出ポート２５への油切りが不十分となって、タービン翼車２やコンプレッサ翼車３へ向けた油漏れが起こり得る構造となっている。
【００２７】
更に、前記流量調整バルブ２２の作動は、制御装置２６からの制御信号２６ａにより制御されるようになっており、この制御装置２６には、エンジンの冷却水の水温を検出している水温計２７からの検出信号２７ａと、ターボ回転数（ターボチャージャ１の軸４の回転数）を検出しているターボ回転センサ２８からの検出信号２８ａと、エンジンの回転数を検出しているエンジン回転センサ２９からの検出信号２９ａが入力され、これらの検出信号２７ａ，２８ａ，２９ａとに基づき前記流量調整バルブ２２の作動が決定されるようになっている。
【００２８】
即ち、前記制御装置２６においては、基本的にターボ回転数が所定値以下である時に前記流量調整バルブ２２により流路断面積を絞り込んで給油量を抑制し得るようにしてあるが、エンジン回転数が所定値以上であることと、エンジンの冷却水の水温が所定値以上であることを前提条件として流量調整バルブ２２の絞り込みを実施するようにしている。尚、ここではターボ回転数をターボ回転センサ２８により実測する場合で例示しているが、ターボ回転数はエンジンの運転状況に関する各種の情報に基づき演算により推定して求めることも可能である。
【００２９】
また、図３は前記制御装置２６における具体的な制御手順を示すもので、先ずステップＳ１で水温判定が先行して行われるようになっており、ここでエンジンの冷却水の水温が所定値以上である条件１が成立しているか否かが判定され、条件１が成立している場合に限りステップＳ２へと進み、条件１が成立していない場合には流量調整バルブ２２の絞り込みは中止されるようにしてある。
【００３０】
次のステップＳ２では、エンジン回転数が所定値以上で且つターボ回転数が所定値以下である条件２が成立しているか否かが判定され、条件２が成立している場合に限りステップＳ３へと進んで流量調整バルブ２２の絞り込みが指示され、条件２が成立していない場合には流量調整バルブ２２の絞り込みは中止されるようにしてある。
【００３１】
而して、このようにターボチャージャ１の可変給油機構を構成すれば、無負荷の場合にターボ回転数が低いままエンジン回転数が高まって油経路１９の油圧が上昇しても、ターボ回転数が所定値以下である時には、流量調整バルブ２２により流路断面積が絞り込まれて給油量が抑制されるので、ターボチャージャ１のフローティングメタル１４に対し過剰な潤滑が抑えられ、油漏れの発生が確実に防止されることになる。
【００３２】
一方、ターボ回転数が所定値を上回っている時には、流量調整バルブ２２による絞り込みが解除されて従来通りの流路断面積が確保されるので、全負荷の場合にターボ回転数が大幅に上昇しても、給油不足を招くことなく十分な給油量が保たれることになり、ターボチャージャ１のフローティングメタル１４に対し良好に潤滑が行われて焼き付きの発生が確実に防止される。
【００３３】
即ち、図４にグラフで示すように、ターボ回転数が所定値ｘ以下である時に流量調整バルブ２２の絞り込みを実施すれば、先に図８で示したグラフ（ターボチャージャの軸受部への給油の流路断面積を従来より小さく設定し直す対策を施した場合のグラフ）における左側の領域に相当する給油特性が得られるので、無負荷の場合でもＯＫエリア内に収まって油漏れを生じなくなり、ターボ回転数が所定値ｘを上回っている時に流量調整バルブ２２の絞り込みを解除すれば、先に図７で示した現状のグラフ（アクセルを全開にして加速するような全負荷の場合でも確実に給油量がＯＫエリア内に留まることを優先した給油特性のグラフ）における右側の領域に相当する給油特性が得られるので、全負荷の場合でもＯＫエリア内に収まって焼き付きを生じなくなる。
【００３４】
また、エンジン回転数が所定値以上であることを前提条件として流量調整バルブ２２の絞り込みを実施し得るようにしているので、エンジンを停止した直後のターボチャージャ１の惰性回転時に、既に油経路１９の油圧が大幅に低下している状態で流量調整バルブ２２が絞り込まれて給油不足を招くような事態が未然に回避される。
【００３５】
更に、エンジンの冷却水の水温が所定値以上であることを前提条件として流量調整バルブ２２の絞り込みを実施し得るようにしているので、気温の低い環境下に放置されたエンジンを始動した直後のような低温始動時に、潤滑油１８の粘度が未だ高い状態で流量調整バルブ２２が絞り込まれて給油不足を招くような事態も未然に回避される。
【００３６】
従って、上記形態例によれば、ターボ回転数が所定値以下である時に流量調整バルブ２２により給油量を抑制することができるので、無負荷の場合にターボ回転数が低いままエンジン回転数が高まっても、ターボチャージャ１のフローティングメタル１４への過剰な潤滑を抑えて油漏れの発生を確実に防止することができ、しかも、ターボ回転数が所定値を上回っている時に流量調整バルブ２２による絞り込みを解除して従来通りの流路断面積を確保することができるので、全負荷の場合にターボ回転数が大幅に上昇しても、十分な給油量を保つことができて焼き付きの発生を確実に防止することができる。
【００３７】
また、エンジンを停止した直後のターボチャージャ１の惰性回転時に、既に油経路の油圧が大幅に低下している状態で流量調整バルブ２２が絞り込まれて給油不足を招くような事態を未然に回避することができると共に、気温の低い環境下に放置されたエンジンを始動した直後のような低温始動時に、潤滑油１８の粘度が未だ高い状態で流量調整バルブ２２が絞り込まれて給油不足を招くような事態を未然に回避することもできるので、焼き付きの発生を更に確実に防止することができる。
【００３８】
尚、本発明のターボチャージャの可変給油機構は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、単段のターボチャージャに適用するだけでなく、二段以上のターボチャージャから成る過給システムにおける低圧段側のターボチャージャに適用しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ターボチャージャ
２  タービン翼車
３  コンプレッサ翼車
４  軸
１４  フローティングメタル（軸受部）
１８  潤滑油
１９  油経路
２２  流量調整バルブ
２６  制御装置
２６ａ  制御信号
２７  水温計
２７ａ  検出信号
２８  ターボ回転センサ
２８ａ  検出信号
２９  エンジン回転センサ
２９ａ  検出信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014214640.tif 000008
【図７】
2014214640.tif 000009
【図８】
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