JP2000027654A - 負圧装置 - Google Patents

負圧装置

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JP2000027654A
JP2000027654A JP10194177A JP19417798A JP2000027654A JP 2000027654 A JP2000027654 A JP 2000027654A JP 10194177 A JP10194177 A JP 10194177A JP 19417798 A JP19417798 A JP 19417798A JP 2000027654 A JP2000027654 A JP 2000027654A
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JP
Japan
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negative pressure
vacuum
actuator
control valve
valve
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Pending
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JP10194177A
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English (en)
Inventor
Shoji Sasaki
祥二 佐々木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負圧源と、負圧アクチュエータと、負圧源か
ら負圧アクチュエータへ提供される負圧の大きさを調節
するための負圧調節弁と、負圧源と負圧アクチュエータ
とを負圧調節弁を介して接続する接続管とを具備する負
圧装置において、負圧源の大型化を防止することであ
る。 【解決手段】 接続管21には、負圧アクチュエータ1
0へ最大負圧を提供する時に負圧調節弁24をバイパス
するバイパス手段25,26が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、負圧装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ターボチャージャを利用して機関出力を
向上させることが一般的に行われている。このようなタ
ーボチャージャとして、機関運転状態によって変化する
排気ガス流量に対して所望過給圧を実現するために、タ
ーボチャージャのタービン上流側に可変ノズルを有し、
それにより、タービンへ提供される排気ガス圧力を変化
させる可変容量型ターボチャージャが公知である。この
可変ノズルは、一般的に、負圧を利用する負圧アクチュ
エータにより駆動されるものである。
【0003】負圧アクチュエータは、操作ロッドを一方
向に付勢するバネ等の付勢手段を有し、提供される負圧
により付勢手段に逆らって操作ロッドを反対方向に移動
させるものである。負圧源と負圧アクチュエータとは負
圧調節弁を介して連通されており、負圧調節弁によって
負圧アクチュエータへ提供される負圧の大きさを調節す
ることによって、操作ロッドの位置、すなわち、可変ノ
ズルの開度を無段階に可変としている。
【0004】また、負圧源又は負圧源を負圧アクチュエ
ータへ接続する接続管等の異常時には負圧アクチュエー
タへ大気圧が提供されることとなるが、この時において
可変ノズルが最小開度となっていると、排気抵抗が常に
高くなり車両走行に問題が発生する。それにより、負圧
アクチュエータに大気圧が提供される時には付勢手段に
よって可変ノズルは最大開度となるように、操作ロッド
と可変ノズルとの連結が選択されており、それに伴っ
て、負圧アクチュエータに最大負圧が提供される時には
可変ノズルは最小開度とされるようになっている。
【0005】可変ノズルには、排気ガスの圧力が常に開
弁方向に作用しており、この圧力は可変ノズルの開度が
小さいほど大きくなる。この圧力により可変ノズルを介
して負圧アクチュエータに作用する力は、リンク機構に
よって緩和することが可能であるが、可変ノズルを最小
開度とする時には、負圧アクチュエータには付勢手段に
打ち勝つ以上に比較的大きな力を発生するような必要最
大負圧が提供されなければならない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】負圧調節弁は、デュー
ティ制御等によって負圧アクチュエータへ提供される負
圧の大きさを調節するものであり、負圧調節弁の弁体
は、デューティ制御等における素早い動作を可能とする
ために、小型軽量としなければならない。それにより、
負圧調節弁の弁体シート部における流路面積は比較的狭
くなり、弁体を全開させても負圧調節弁の前後で圧損が
発生し、負圧アクチュエータへ必要最大負圧を提供する
ためには、負圧源において、比較的大きな必要最大負圧
よりさらに大きな負圧を発生させなければならず、負圧
源が大型化する。
【0007】従って、本発明の目的は、負圧源と、負圧
アクチュエータと、負圧源から負圧アクチュエータへ提
供される負圧の大きさを調節するための負圧調節弁と、
負圧源と負圧アクチュエータとを負圧調節弁を介して接
続する接続管とを具備する負圧装置において、負圧源の
大型化を防止することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
による負圧装置は、負圧源と、負圧アクチュエータと、
負圧源から負圧アクチュエータへ提供される負圧の大き
さを調節する負圧調節弁と、前記負圧源と前記負圧アク
チュエータとを前記負圧調節弁を介して接続する接続管
とを具備し、前記接続管には、前記負圧アクチュエータ
へ最大負圧を提供する時に前記負圧調節弁をバイパスす
るバイパス手段が設けられていることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、可変容量型ターボチャー
ジャの可変ノズルを作動するための本発明による負圧装
置を示す概略断面図である。同図において、1は可変容
量型ターボチャージャのタービンであり、2はタービン
1への排気ガス圧力を制御するための複数の可変ノズル
である。各可変ノズル2は、可変ノズル2の回りに位置
する共通のリング部材3へ第一リンク機構4を介して連
結されている。こうして、各可変ノズル2の開度は、リ
ング部材3を負圧アクチュエータ10によって回動させ
ることにより制御されるようになっている。
【0010】負圧アクチュエータ10は、ダイヤフラム
10aによって分離された大気室10bと負圧室10c
とを有している。操作ロッド10dは、ダイヤフラム1
0aに取り付けられ、大気室10bを通り外部へ延在し
ている。負圧室10c内には、押圧バネ10eが配置さ
れ、この押圧バネ10eはダイヤフラム10aを介して
操作ロッド10dを外方向に付勢している。
【0011】図1は、負圧室10cに大気圧が提供され
ている状態を示しており、操作ロッド10dは、押圧バ
ネ10eによって、図中最も左側に移動した位置とされ
ている。操作ロッド10dの先端部は、第二リンク機構
5を介してリング部材3に連結されている。
【0012】負圧タンク20は、接続管21によって負
圧アクチュエータ10の負圧室10cに接続されてい
る。負圧タンク20には、逆止弁22を介して真空ポン
プ23が接続されている。この逆止弁22は、負圧タン
ク20から真空ポンプ23への空気流れのみを許容する
ものである。
【0013】接続管21には、負圧調節弁24が配置さ
れており、また、この負圧調節弁24より負圧アクチュ
エータ10側には三方弁25が配置されている。さら
に、接続管21には、この三方弁25を介して負圧調節
弁24をバイパスするバイパス通路26が設けられてい
る。
【0014】30は、真空ポンプ23、負圧調節弁2
4、及び三方弁25を制御するための制御装置であり、
アクセルペダルストロークセンサ及び回転センサ等(い
ずれも図示せず)の機関運転状態を検出するための各セ
ンサと、負圧タンク20内の負圧を検出するための圧力
センサ31とが接続されている。制御装置30による真
空ポンプ23の制御は、圧力センサ31により検出され
る負圧タンク20内の圧力が常に所定負圧となるよう
に、真空ポンプ23を必要に応じて作動させるものであ
る。
【0015】三方弁25は、接続管21の三方弁25よ
り負圧アクチュエータ側と負圧調節弁側とを連通すると
共にバイパス通路26を遮断する第一位置と、接続管2
1の三方弁25より負圧アクチュエータ側とバイパス通
路26とを連通すると共に接続管21の三方弁25より
負圧調節弁側を遮断する第二位置とを切り換えられるも
のであり、通常時は、制御装置30によって第一位置と
されている。
【0016】負圧調節弁24は、負圧アクチュエータ1
0の負圧室10c内の圧力を低下させる(負圧を大きく
する)時には負圧室10cと負圧タンク20とを連通さ
せ、負圧室10c内の圧力を上昇させる(負圧を小さく
する)時には負圧室10cと大気とを連通させるもので
ある。負圧室10c内を所望負圧値にするためには、負
圧室10cと負圧タンク20又は大気との連通時間を調
節するように弁体をデューティ制御するようになってい
る。
【0017】図1に示すように、負圧アクチュエータ1
0の負圧室10c内が大気圧とされると、操作ロッド1
0dは、押圧バネ10eによって最も左側に移動した位
置とされる。この時において、リング部材3は、第二リ
ンク機構5によって、図中時計方向に最も回動させら
れ、各可変ノズル2を、第一リンク機構4によって最大
開度とするようになっている。それにより、負圧タンク
20、接続管21、又は負圧調節弁24等に異常が発生
し、負圧アクチュエータ10の負圧室10c内が大気圧
となる場合において、各可変ノズル2は最大開度とさ
れ、各可変ノズル2における排気抵抗を最も減少させる
ために、車両走行に問題が発生することはない。
【0018】また、負圧アクチュエータ10の負圧室1
0c内が負圧とされると、ダイヤフラム10aは、押圧
バネ10eに逆らって、操作ロッド10dを、図中右方
向に移動させる。それにより、リング部材3は、操作ロ
ッド10dの右方向移動量に応じて、第二リンク機構5
を介して、図中反時計方向に回動させられ、各可変ノズ
ル3を、第一リンク機構4によって開度減少側に回動さ
せる。すなわち、各可変ノズル3は、負圧室10c内の
負圧の大きさに応じて開度制御される。制御装置30
は、前述の各センサにより検出される機関運転状態に適
した各可変ノズル3の開度を実現するために、前述のよ
うに負圧調節弁24を制御して、負圧室10c内を所望
の大きさの負圧とする。
【0019】また、機関運転状態に適した各可変ノズル
3の開度が最小開度である場合には、制御装置20は、
負圧調節弁24の制御を中止して三方弁25を第二位置
へ切り換えるようになっている。それにより、接続管2
1の三方弁25より負圧アクチュエータ側とバイパス通
路26とが連通されると共に接続管21の三方弁25よ
り負圧調節弁側が遮断され、負圧タンク20内の負圧が
直接的に負圧アクチュエータ10の負圧室10cに提供
される。
【0020】負圧調節弁24の弁体は、前述したデュー
ティ制御等における素早い動作を可能とするために、小
型軽量としなければならない。それにより、負圧調節弁
24の弁体シート部における流路面積は比較的狭く、弁
体を全開させても負圧調節弁の前後で圧損が発生する。
これに対して、三方弁25の弁体は、二つの位置を切り
換えられるだけのものであり、特に素早い動作は必要な
く、比較的大型とすることが可能である。それにより、
三方弁25は、弁体のいずれの位置においても、三方弁
25の前後で圧損がほとんど発生しない。
【0021】こうして、各可変ノズル2を最小開度とす
る時に、バイパス通路26によって、負圧調節弁24を
介することなく三方弁25を介して負圧タンク20内の
負圧が負圧室10cへ提供されると、圧損が発生しない
ために、負圧室10c内を負圧タンク20内とほぼ同等
な負圧にすることができる。
【0022】各可変ノズル2を最小開度とする場合に
は、各可変ノズル2を開弁方向に押圧する排気ガス圧力
が非常に大きくなり、この圧力により第一リンク機構4
及び第二リンク機構5を介して操作ロッド10dに作用
する力に打ち勝って、ダイヤフラム10aが押圧バネ1
0eを大きく圧縮させなければならず、負圧室10c内
を比較的大きな所望負圧とする必要がある。
【0023】もし、各可変ノズル2を最小開度とする時
に、負圧タンク20内の負圧が負圧調節弁24を介して
負圧室10cへ提供されるならば、負圧調節弁24の圧
損が考慮され、負圧タンク20内の所定負圧は、比較的
大きな所望負圧よりさらに大きな負圧とされなければな
らず、真空ポンプ23の大型化が必要とされる。しかし
ながら、本実施形態によれば、バイパス通路26によっ
て負圧室10cへは圧損のない三方弁25を介して負圧
タンク20内の負圧が提供されるために、負圧タンク2
0内は所望負圧とされていれば良く、真空ポンプ23の
大型化を防止することができる。
【0024】本実施形態において、バイパス通路26
は、接続管21の負圧調節弁24より負圧タンク側から
分岐し、接続管21の負圧調節弁24より負圧アクチュ
エータ側に配置された三方弁25を介して合流している
が、これは、本発明を限定するものではない。例えば、
三方弁は、接続管21の負圧調整弁24より負圧タンク
側に配置されて、この三方弁を介してバイパス通路が分
岐しても良い。また、特に三方弁を設けなくても、負圧
調節弁をバイパスするバイパス通路に常時閉の閉鎖弁を
設け、各可変ノズル2を最小開度にする時には、この閉
鎖弁を開弁するようにしても良い。それにより、負圧タ
ンク20内の負圧は、主に、圧損のないバイパス通路を
介して負圧アクチュエータへ提供され、前述同様な効果
を得ることができる。また、本発明による負圧装置は、
可変容量型ターボチャージャの可変ノズルを作動する以
外にも使用可能である。
【0025】
【発明の効果】このように、本発明による負圧装置によ
れば、負圧源と、負圧アクチュエータと、負圧源から負
圧アクチュエータへ提供される負圧の大きさを調節する
負圧調節弁と、負圧源と負圧アクチュエータとを負圧調
節弁を介して接続する接続管とを具備し、接続管には、
負圧アクチュエータへ最大負圧を提供する時に負圧調節
弁をバイパスするバイパス手段が設けられているため
に、一般的に圧損が発生する負圧調節弁を介することな
く、負圧アクチュエータへ最大負圧を提供することが可
能となり、負圧源の負圧を最大負圧以上に大きくする必
要はなく、負圧源の大型化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】可変容量型ターボチャージャの可変ノズルを作
動するための本発明による負圧装置を示す概略断面図で
ある。
【符号の説明】
1…タービン 2…可変ノズル 10…負圧アクチュエータ 20…負圧タンク 21…接続管 24…負圧調節弁 25…三方弁 26…バイパス通路 30…制御装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負圧源と、負圧アクチュエータと、負圧
    源から負圧アクチュエータへ提供される負圧の大きさを
    調節する負圧調節弁と、前記負圧源と前記負圧アクチュ
    エータとを前記負圧調節弁を介して接続する接続管とを
    具備し、前記接続管には、前記負圧アクチュエータへ最
    大負圧を提供する時に前記負圧調節弁をバイパスするバ
    イパス手段が設けられていることを特徴とする負圧装
    置。
JP10194177A 1998-07-09 1998-07-09 負圧装置 Pending JP2000027654A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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