JP2789955B2 - 過給機付内燃機関の過給空気循環装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の過給空気循
環装置に関し、特にトラクション制御装置を備えた過給
機付内内燃機関において、過給状態におけるトラクショ
ン制御用スロットルバルブ閉時のサージング現象の発生
に伴う騒音を防止させた技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高速・高出力化を図るために、機
関に過給機（例えばターボチャージャ等）を搭載して吸
気充填効率を高めるようにしたものがある。そして、こ
の過給機付内燃機関は、減速時などのように急にスロッ
トルバルブを閉方向へ作動させた時に、スロットルバル
ブが閉じているにもかかわらず過給慣性力により過給機
のコンプレッサは過給を続けるため、コンプレッサ下流
の圧力が高くなり、更に、該コンプレッサの翼列周りで
翼からの剥離が発生して、コンプレッサ下流からコンプ
レッサ上流へ流体が逆流する現象、所謂サージング現象
が発生し、それに伴い異音が発生することになる。

【０００３】そこで、従来では特開昭６２−７８４３０
号公報等に示されるように、コンプレッサ下流の過給さ
れた吸気をコンプレッサ上流へ還流するための、コンプ
レッサ下流でスロットルバルブ上流部とコンプレッサ上
流部とを連絡する還流通路を設け、更に、該還流通路に
該通路の連絡を開閉する還流バルブを備えるように構成
された過給空気循環装置がある。

【０００４】ここで、前記還流バルブはダイアフラムに
よって作動させられ、該ダイアフラムにスロットルバル
ブ下流の吸気通路からの圧力と、スロットルバルブの上
流に位置する還流バルブ付近の圧力を導入し、該ダイア
フラムに導入した圧力差が所定値以上になると還流バル
ブを開弁してコンプレッサ下流の過給された吸気をコン
プレッサ上流へ還流させて圧力を下げ、前記サージング
現象の発生を防止していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、氷結路や積
雪路での加速時に車輪がスリップして横方向へ振られる
ことを防止するため、吸気通路にアクセルペダルと連動
する主スロットルバルブと直列にトラクション制御用ス
ロットルバルブを介装し、該バルブを絞って出力を低下
させ、スリップを抑制する装置（トラクション制御装
置）を備えたものがある（特開昭６２−２１５１５６号
公報等参照）。

【０００６】しかしながら、かかる従来のトラクション
制御装置を備えた過給機付内燃機関の過給空気循環装置
においては、トラクション制御によりトラクション制御
用スロットルバルブを絞って閉じた状態において、吸入
空気の流れが遮断されることになるために過給状態での
サージング現象により異音が発生するといった問題点が
あった。

【０００７】そこで、本発明はかかる従来の問題点に鑑
みなされたものであり、取付構造上の制約を満たしつ
つ、トラクション制御用スロットルバルブ閉時における
過給状態でのサージング現象により異音が発生すること
を防止した過給機付内燃機関の過給空気循環装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、機関の吸気通路に下流側から過給機の
コンプレッサとアクセル操作に連動する主スロットルバ
ルブと、スリップ率が高いときに絞り制御されるトラク
ション制御用スロットルバルブとを直列に備えた過給機
付内燃機関において、前記主スロットルバルブとトラク
ション制御用スロットルバルブの間の吸気通路外壁に装
着された還流バルブと、トラクション制御用スロットル
バルブをバイパスしてその上流側と前記還流バルブの入
口とを結ぶバイパス通路と、還流バルブの出口と過給機
のコンプレッサ上流側とを連通する通路と、前記主スロ
ットルバルブとトラクション制御用スロットルバルブの
うち少なくとも一方が閉じる条件で還流バルブを開とす
るバルブ開閉制御手段と、を設けた構成とする。

【０００９】更に、請求項２に記載の発明は、前記バイ
パス通路を前記吸気通路内を隔壁で仕切って形成し、吸
気通路とバイパス通路との下流側の隔壁に開閉バルブを
設け、該開閉バルブを前記トラクション制御用スロット
ルバルブの開閉に連動して開閉するように構成したこと
を特徴とする。

【００１０】

【作用】かかる構成によれば、以下に示すような（１）
及び（２）の作用を生じることができる。 （１）請求項１に記載の発明によれば、車輪のスリップ
率が高いときには、トラクション制御が行なわれ、トラ
クション制御用スロットルバルブが絞られ閉じた状態と
なり、過給機のコンプレッサからの圧縮吸入空気の流れ
が遮断されることになるが、トラクション制御用スロッ
トルバルブをバイパスしてその上流側と前記還流バルブ
の入口とを結ぶバイパス通路を設けることにより、還流
バルブを開けることができ、吸入空気は、バイパス通路
を通って過給機のコンプレッサ上流側の通路へ戻される
ことになり、以て、過給状態でのサージング現象により
異音が発生することを防止することができる。 （２）請求項２に記載の発明によれば、前記バイパス通
路を前記吸気通路内を隔壁で仕切って形成し、吸気通路
とバイパス通路との下流側の隔壁に開閉バルブを設け、
該開閉バルブを前記トラクション制御用スロットルバル
ブの開閉に連動して開閉するように構成され、したがっ
て、アクセルペダルと連動する主スロットルバルブの閉
時においてトラクション制御用スロットルバルブを開と
すると開閉バルブも開状態となる。これにより、還流バ
ルブまでの通路距離が短くなるため、デュアルダクト上
部の吸入空気の流れの応答性が良くなると共に、充分な
通路面積が確保されるので、脈動騒音の発生を防止する
ことができる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図に基づいて説
明する。先ず、ターボチャージャ及びトラクション制御
装置の構成について、図１に基づいて簡単に説明する。
即ち、ターボチャージャは、図において、内燃機関１か
ら排出される排気Ａが、排気マニホールド３を通って、
該排気マニホールド３下流の排気通路に設けられた排気
ターボチャージャ２のタービン４を回転させると共に、
該タービン４に同軸に固定されたコンプレッサ７のイン
ペラ７Ａを回転させるように構成される。

【００１２】そして、これにより、エアクリーナ８とエ
アフロメータ９を通って吸入された吸入空気Ｂを、加圧
・圧縮してコンプレッサ７下流に圧送し、主スロットル
バルブ１０を介して吸気マニホールド１１から内燃機関
１の各気筒に供給し、機関出力、トルクの増大を図るも
のである。なお、内燃機関１の排気量は機関回転速度の
増大と共に増大して、前記タービン４及びインペラ７Ａ
の回転速度を増大させるため、前記コンプレッサ７によ
る過給圧が過大とならないように、過給圧制御手段が設
けられている。即ち、このものは、排気通路のタービン
４をバイパスする通路１２を開閉するウエストゲートバ
ルブ１３を設け、過給圧の上昇を抑制すべき運転条件で
ウエストゲートバルブ１３を開いてタービン４に流れる
排気流量を減少して、タービン回転を減少させて過給圧
の制御をするものである。

【００１３】次に、トラクション制御装置は、氷結路や
積雪路での加速時に車輪がスリップして横方向へ振られ
ることを防止するためのもので、図において、機関１の
吸気通路にターボチャージャ２のコンプレッサ７とアク
セルペダル（図示せず。）に連動する主スロットルバル
ブ１０と、その上流にトラクション制御時にＤＣモータ
ー１６によって駆動されるトラクション制御用スロット
ルバルブ１５とが直列に介装され、これら主スロットル
バルブ１０とトラクション制御用スロットルバルブ１５
には、夫々のバルブ開度を検出するポテンショメータ式
の主スロットルセンサ１７及び第２スロットルセンサ１
８が装着されている。

【００１４】そして、前記各種センサの他に、前輪速度
センサ１９Ａ，１９Ｂ、後輪速度センサ２０Ａ，２０Ｂ
とが設けられ、これら各センサからの信号がコントロー
ルユニット２１に入力され、該コントロールユニット２
１は、車両の駆動車輪と従動車輪との回転数の差が所定
値以上であるときに駆動車輪がスリップを生じていると
判断して、その時の第１スロットルバルブ１０のバルブ
開度から、トラクション制御用スロットルバルブ１５の
目標開度（絞り量）ＤＫＲを設定し、第２スロットルセ
ンサ１８によって検出されるトラクション制御用スロッ
トルバルブ１５の実開度θ₂ と、前記目標開度ＤＫＲと
を比較しつつ、目標開度ＤＫＲに近づける制御、即ちト
ラクション制御を行なうように構成されるものである。

【００１５】次に、過給空気循環装置の構成について説
明すると、図２において、機関の吸気通路には、アクセ
ルペダルに連動する主スロットルバルブ１０と、その上
流にトラクション制御時にＤＣモーターによって駆動さ
れるトラクション制御用スロットルバルブ１５とが直列
に介装され、その間の吸気通路外壁には、吸気通路とバ
イパスしてターボチャージャ２のコンプレッサ７上流側
通路と連通する通路２３を開閉する還流バルブ１４が設
けられている。

【００１６】この還流バルブ１４は、主スロットルバル
ブ１０とトラクション制御用スロットルバルブ１５のう
ち少なくとも一方が閉じる条件で開となるようにコント
ロールユニット２１により制御され、該コントロールユ
ニット２１は、バルブ開閉制御手段としての機能を奏す
る。そして、トラクション制御用スロットルバルブ１５
から還流バルブ１４へ向かう吸気通路には、隔壁１４ｂ
で仕切って形成されトラクション制御用スロットルバル
ブ１５をバイパスしてその上流側と前記還流バルブ１４
の入口とを結ぶバイパス通路１４ａが設けられている。

【００１７】次に、図３に基づき本発明の作用を説明す
る。先ず、（ａ）では、車両を加速するためにアクセル
ペダルを踏込み主スロットルバルブ１０を開いた状態で
あるが、車輪のスリップ率があまり高くないためにトラ
クション制御が行われないままトラクション制御用スロ
ットルバルブ１５は開いた状態にある。この状態では、
吸入空気は吸気通路内を遮断されることなくスムーズに
流れることとなるため、還流バルブ１４は閉じた状態に
ある。

【００１８】次に、（ｂ）では、車両を加速するために
アクセルペダルを踏込み主スロットルバルブ１０を開い
た状態で、しかも、車輪のスリップ率が高いためにトラ
クション制御が行われトラクション制御用スロットルバ
ルブ１５は閉じた状態となる。この状態では、吸入空気
の流れは、トラクション制御用スロットルバルブ１５に
より遮断されることとなるため、還流バルブ１４は開か
れ、吸入空気は、バイパス通路１４ａを通ってターボチ
ャージャ２のコンプレッサ７上流側の通路へ戻されるこ
とになる。

【００１９】（ｃ）では、車両を減速するためにアクセ
ルペダルを踏戻し主スロットルバルブ１０を閉じた状態
で、しかも、トラクション制御用スロットルバルブ１５
は開いた状態を示す。この状態では、吸入空気の流れ
は、トラクション制御用スロットルバルブ１５によって
は遮断されることはないが、主スロットルバルブ１０に
より遮断されることとなるため、還流バルブ１４は開か
れ、ターボチャージャ２のコンプレッサ７上流側の通路
へ戻される。

【００２０】最後に、（ｄ）では、車両を減速するため
にアクセルペダルを踏戻し主スロットルバルブ１０を閉
じた状態で、トラクション制御用スロットルバルブ１５
も閉じた状態を示す。この状態では、吸入空気の流れ
は、トラクション制御用スロットルバルブ１５により遮
断されることとなるため、還流バルブ１４は開かれ、吸
入空気は、バイパス通路１４ａを通ってターボチャージ
ャ２のコンプレッサ７上流側の通路へ戻される。

【００２１】このように、車輪のスリップ率が高いとき
に行なわれるトラクション制御時において、トラクショ
ン制御用スロットルバルブ１５が絞られ閉じた状態で
も、還流バルブ１４を開けることができるため、吸入空
気は、バイパス通路１４ａを通ってターボチャージャの
コンプレッサ側のエアフロメーター下流の通路へ戻され
ることにより、以て、過給状態でのサージング現象によ
り異音が発生することを防止することができる。

【００２２】次に、本発明に係る他の実施例を図４に基
づき説明する。即ち、このものは、吸気通路とバイパス
通路１４ａとの下流側の隔壁１４ｂに開閉バルブ２２を
設け、該開閉バルブ２２を前記トラクション制御用スロ
ットルバルブ１５の開閉に連動して開閉するように構成
したものである。次に、図５に基づきこのものの作用を
説明する。

【００２３】先ず、（ａ）では、車両を加速するために
アクセルペダルを踏込み主スロットルバルブ１０を開い
た状態であるが、車輪のスリップ率があまり高くないた
めにトラクション制御が行われないままトラクション制
御用スロットルバルブ１５は開いた状態で、開閉バルブ
２２と還流バルブ１４も共に開いた状態にある。次に、
（ｂ）では、車両を加速するためにアクセルペダルを踏
込み主スロットルバルブ１０を開いた状態で、しかも、
車輪のスリップ率が高いためにトラクション制御が行わ
れトラクション制御用スロットルバルブ１５は閉じた状
態になる。この状態では、吸入空気の流れは、トラクシ
ョン制御用スロットルバルブ１５により遮断されること
となるため、開閉バルブ２２を閉じ、還流バルブ１４は
開かれ、吸入空気は、バイパス通路１４ａを通ってター
ボチャージャ２のコンプレッサ７上流側の通路へ戻され
る。

【００２４】（ｃ）では、車両を減速するためにアクセ
ルペダルを踏戻し主スロットルバルブ１０を閉じた状態
で、トラクション制御用スロットルバルブ１５が開いた
状態を示す。この状態では、吸入空気の流れは、主スロ
ットルバルブ１０により遮断されることとなるため、開
閉バルブ２２と還流バルブ１４を開くことによって、吸
入空気は、バイパス通路１４ａを通ってターボチャージ
ャのコンプレッサ側のエアフロメーター下流の通路へ戻
される。また、吸入空気は、ＡＡＣへも流入することに
なる。

【００２５】最後に、（ｄ）では、車両を減速するため
にアクセルペダルを踏戻し主スロットルバルブ１０を閉
じた状態で、トラクション制御用スロットルバルブ１５
が閉じた状態を示す。この状態では、吸入空気の流れ
は、トラクション制御用スロットルバルブ１５により遮
断されることとなるため、開閉バルブ２２を閉じて、還
流バルブ１４を開き、吸入空気は、バイパス通路１４ａ
を通ってターボチャージャ２のコンプレッサ７上流側の
通路へ戻される。

【００２６】このように、吸気通路とバイパス通路１４
ａとの下流側の隔壁１４ｂに設けられた開閉バルブ２２
がトラクション制御用スロットルバルブ１５の開状態に
連動して開放されるので、還流バルブ１４までの通路距
離が短くなるため、デュアルダクト上部の吸入空気の還
流バルブ１４への流れの応答性が良くなると共に、充分
な通路面積が確保されるので、脈動騒音の発生を防止す
ることができる。また、ＡＡＣへの十分な空気流量を確
保することも可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トラクション制御用スロットルバルブをバイパスしてそ
の上流側と前記還流バルブの入口とを結ぶバイパス通路
を設けたので、トラクション制御によりトラクション制
御用スロットルバルブが閉鎖された状態でも、還流バル
ブを開くことができ、吸入空気がバイパス通路を通って
過給機のコンプレッサ上流側の通路へ戻されることによ
り、以て、過給状態でのサージング現象により異音が発
生することを防止することができる。

【００２８】また、吸気通路とバイパス通路との下流側
の隔壁に設けられた開閉バルブをトラクション制御用ス
ロットルバルブと連動して開閉するように構成されるの
で、還流バルブまでの通路距離が短くなって、吸入空気
の流れの応答性が良くなると共に、充分な通路面積が確
保されるので、脈動騒音の発生を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の全体構成を示すシステム図。

【図２】 本発明の一実施例を示す断面図。

【図３】 図２の動作を説明するための説明図。

【図４】 本発明の他の実施例を示す断面図。

【図５】 図４の動作を説明するための説明図。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ ターボチャージャ ３ 排気マニホールド ４ タービン ７ コンプレッサ ８ エアクリーナー ９ エアフロメータ １０ 主スロットルバルブ １１ 吸気マニホールド １４ 還流バルブ １４ａ バイパス通路 １４ｂ 隔壁 １５ トラクション制御用スロットルバルブ ２１ コントロールユニット ２２ 開閉バルブ ２３ 通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−253747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−277820（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−215156（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−78430（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−115545（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 33/00 - 39/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の吸気通路に下流側から過給機のコ
   ンプレッサとアクセル操作に連動する主スロットルバル
   ブと、スリップ率が高いときに絞り制御されるトラクシ
   ョン制御用スロットルバルブとを直列に備えた過給機付
   内燃機関において、 前記主スロットルバルブとトラクション制御用スロット
   ルバルブの間の吸気通路外壁に装着された還流バルブ
   と、 トラクション制御用スロットルバルブをバイパスしてそ
   の上流側と前記還流バルブの入口とを結ぶバイパス通路
   と、 還流バルブの出口と過給機のコンプレッサ上流側とを連
   通する通路と、 前記主スロットルバルブとトラクション制御用スロット
   ルバルブのうち少なくとも一方が閉じる条件で還流バル
   ブを開とするバルブ開閉制御手段と、 を設けたこと特徴とする過給機付内燃機関の過給空気循
   環装置。
2. 【請求項２】 前記バイパス通路を前記吸気通路内を隔
   壁で仕切って形成し、吸気通路とバイパス通路との下流
   側の隔壁に開閉バルブを設け、該開閉バルブを前記トラ
   クション制御用スロットルバルブの開閉に連動して開閉
   するように構成した請求項１記載の過給機付内燃機関の
   過給空気循環装置。