JP2523320B2 - タ−ボエンジンの排気システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はターボエンジンの排気システムに関する。

［従来の技術］ 従来、出力性能を向上するため、ターボ過給機を備え
たターボエンジンが用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のターボエンジンは、低速ないし
高速の広い運転域で出力性能を向上するのに困難があ
る。

すなわち、ターボエンジンにおいて、排気量の多い高
速時における過給圧を適正化し、ノッキング等を発生さ
せることなく所望の高速出力を得るように設定される場
合には、排気量の少ない低速時におけるタービン部の回
転上昇が困難となり、所望の低速出力を確保するのに足
る過給圧を得るのに困難を生ずる。

また、ターボエンジンにおいて、タービン部の出口部
に作用する背圧を低くし、タービン部の円滑な回転上昇
を図るべく、タービン部の出口部に連結される排気通路
の流路面積を大きく設定する場合には、排気脈動に基づ
く負圧のピーク値がエンジンの高速域側へ転移してしま
う。このため、低速時には、上記排気脈動の負圧をター
ビン部を介してエンジンの排気出口部に十分に作用させ
ることができず、排気効率の向上による低速出力の向上
を実現することもできない。

本発明は、ターボエンジンにおいて、エンジンのあら
ゆる速度状態下で出力性能を向上可能とすることを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ターボ過給機を備えてなるターボエンジン
の排気システムにおいて、ターボ過給機のタービン部の
出口部に相互に並列的に連結される複数の排気通路と、
少なくとも一部の排気通路に配設される開閉弁と、エン
ジンの回転速度を検出する速度検出器と、速度検出器の
検出速度が低速側から高速側に移行するに応じて開閉弁
を開き側に制御し、高速側から低速側に移行するに応じ
て開閉弁を閉じ側に制御する制御器とを有してなるよう
にしたものである。

［作用］ エンジンの低速時には、速度検出器の検出結果に基づ
いて制御器が開閉弁を閉じ側に制御する。したがって、
タービン部の出口部に連結されて開き状態（導通状態）
にある排気通路の流路面積が小となり、排気脈動に基づ
く負圧のピーク値がエンジンの低速域側に設定される。
これにより、この低速時においてピークとなる排気脈動
の負圧をタービン部を介してエンジンの排気出口部に十
分に作用させることができ、排気効率の向上による低速
出力の向上を実現できる。

エンジンの高速時には、速度検出器の検出結果に基づ
いて制御器が開閉弁を開き側に制御する。したがって、
タービン部の出口部に連結されて開き状態（導通状態）
にある排気通路の流路面積が大となり、タービン部の出
口部に作用する背圧を低くすることになる。これによ
り、ターボ過給機のタービン部は円滑に回転上昇し、適
正な過給圧を確保し、所望の高速出力を得ることができ
る。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す模式図、第２図は第
１図のエンジンを示す模式図、第３図はエンジンの回転
速度と出力トルクの関係を示す線図、第４図は排気管の
一例を示す模式図である。

ターボエンジン10は４気筒４サイクルエンジンであ
り、各気筒に燃焼室11を有している。12はターボ過給機
であり、ターボ過給機12はタービン部13、コンプレッサ
部14を備えている。

ターボ過給機12のタービン部13の入口部には、各気筒
の燃焼室11に連なる排気マニホールド15が接続され、タ
ービン部13の出口部には排気管16が連結されている。す
なわち、ターボ過給機12のタービン部13は、燃焼室11に
生ずる排気を排気マニホールド15を経て導入することに
より、タービン羽根車を回転してコンプレッサ部14を駆
動するとともに、該排気を排気管16から排気消音器16A
を介して外部に排出可能としている。

ターボ過給器12のコンプレッサ部14の入口部には空気
導入部17が形成され、コンプレッサ部14の出口部には給
気管18、インタークーラー19、給気マニホールド20を介
して各気筒の燃焼室11が接続されている。すなわち、タ
ーボ過給機12のコンプレッサ部14は、前記タービン部13
の回転によって駆動され、空気導入部17から導入した空
気を圧縮し、給気管18、インタークーラー19、給気マニ
ホールド20を経て各気筒の燃焼室11に供給可能としてい
る。なお、給気マニホールド20は各気筒に対応する燃料
供給装置（気化器、燃料噴射装置等）21、スロットル弁
22を備えている。

しかして、排気管16は、タービン部13の出口部に相互
に並列的に連結される常開排気通路23Aと開閉排気通路2
3Bを備えている（なお、排気管16は３個以上の排気通路
を並列的に備えるものであってもよい）。開閉排気通路
23Bは駆動モータ24にて開閉される開閉弁25を備えてい
る。また、エンジン10のクランク軸10Aにはエンジン回
転速度検出器26が連結され、スロットル弁22にはエンジ
ン負荷検出器27が連結されている。

また、各検出器26、27の検出情報は、開閉弁制御器28
に転送されるようになっている。制御器28は、CPU29、R
OM30、RAM31からなり、速度検出器26の検出結果が低
速側から高速側に移行するに応じ、開閉弁25を予め定め
た速度−弁速度カーブにしたがって開き側に制御し、
速度検出器26の検出結果が高速側から低速側に移行する
に応じ、開閉弁25を予め定めた速度−弁開度カーブにし
たがって閉じ側に制御する。また、負荷検出器27の検
出結果が低負荷側から高負荷側に移行するに応じ、上記
、で定める開閉弁25の開度を、予め定めた負荷−弁
補正開度カーブにしたがって開き側に補正し、負荷検
出器27の検出結果が高負荷側から低負荷側に移行するに
応じ、上記、で定める開閉弁25の開度を、予め定め
た負荷−弁補正開度カーブにしたがって閉じ側に補正す
る。

なお、上記排気管16は、例えば第４図に示すような２
重管にて形成し、外管32と内管33の間隙を常開排気通路
23Aとし、内管33の内径部を開閉排気通路23Bとするもの
であってもよい。

次に、上記実施例の作用について説明する。

エンジン10の低速時には、速度検出器26の検出結果に
基づいて制御器28が開閉弁25を閉じ側に制御する。した
がって、タービン部13の出口部に連結されて開き状態
（導通状態）にある排気通路の流路面積が小となり、排
気脈動に基づく負圧のピーク値がエンジン10の低速域側
に設定される。これにより、この低速時においてピーク
となる排気脈動の負圧をタービン部13を介してエンジン
10の排気出口部に十分に作用させることができ、排気効
率の向上による低速出力の向上を実現できる（第３図の
一点鎖線参照）。

エンジン10の高速時には、速度検出器26の検出結果に
基づいて制御器28が開閉弁25を開き側に制御する。した
がって、タービン部13の出口部に連結されて開き状態
（導通状態）にある排気通路の流路面積が大となり、タ
ービン部13の出口部に作用する背圧を低くすることにな
る。これにより、ターボ過給機12のタービン部13は円滑
に回転上昇し、適正な過給圧を確保し、所望の高速出力
を得ることができる（第３図の実線参照）。

さらに、上記実施例では、エンジン10の低負荷時に
は、負荷検出器27の検出結果に基づいて制御器28が開閉
弁25を閉じ側に補正する。これにより、低負荷状態下で
吸気バルブ34と排気バルブ35（第２図参照）がオーバー
ラップ状態で開く時、燃焼室11からの新気の吹抜けを防
止して給気効率を向上し、低負荷出力の向上を図ること
もできる。

また、上記実施例では、エンジン10の高負荷時には、
負荷検出器27の検出結果に基づいて制御器28が開閉弁25
を開き側に補正する。これにより、高負荷状態下でター
ビン部13の出口部に作用する背圧を低くし、タービン部
13を円滑に回転上昇させ、高負荷出力の向上を図ること
もできる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ターボエンジンにお
いて、エンジンのあらゆる速度状態下で出力性能を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す模式図、第２図は第１
図のエンジンを示す模式図、第３図はエンジンの回転速
度と出力トルクの関係を示す線図、第４図は排気管の一
例を示す模式図である。 10……ターボエンジン、12……ターボ過給機、13……タ
ービン部、16……排気管、23A……常開排気通路、23B…
…開閉排気通路、25……開閉弁、26……速度検出器、28
……制御器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターボ過給機を備えてなるターボエンジン
   の排気システムにおいて、ターボ過給機のタービン部の
   出口部に相互に並列的に連結される複数の排気通路と、
   少なくとも一部の排気通路に配設される開閉弁と、エン
   ジンの回転速度を検出する速度検出器と、速度検出器の
   検出速度が低速側から高速側に移行するに応じて開閉弁
   を開き側に制御し、高速側から低速側に移行するに応じ
   て開閉弁を閉じ側に制御する制御器とを有してなること
   を特徴とするターボエンジンの排気システム。