JP2837995B2 - ターボ過給機付き内燃機関及びターボ過給機 - Google Patents

ターボ過給機付き内燃機関及びターボ過給機

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ターボ過給機付き内燃
機関に関するものである。
【0002】
【従来の技術】機関の重大な損傷を阻止するため、ウェ
イストゲート型ターボ過給機の過速度は回避しなければ
ならない。ウェイストゲート装置の故障は、該装置のブ
ースト検出管又はダイヤフラムの何れかに漏洩が生じた
ことに起因することが多く、その何れの場合でも、通
常、該装置は燃料の流量を制御せずに閉塞位置となり、
このため、ターボ過給機ロータの過速度により、過剰な
シリンダ圧力が急激に蓄積されることとなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ターボ過給機の過速度
を阻止する各種の装置が従来から提案されているが、か
かる装置は、次のような1又は2以上の欠点がある。即
ち、a)高価でかつ複雑な構成要素を使用する。b)装
置が頻繁に作動不良となることが多い。c)保守及び/
又は取り付けが困難である。d)一部の機関部品の相当
な改造が必要であるという欠点がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
全ての欠点を解決する改良されたウェイストゲート型式
のターボ過給機付き内燃機関が提供される。
【0005】該改良された内燃機関により、ウェイスト
ゲートのブースト検出管又はダイヤフラムの何れかの漏
洩に起因する何らかの故障が生じた場合、機関シリンダ
への燃料の流量が減少する。かかる燃料の流量の減少の
結果、機関の出力は悪影響を受け、これにより、漸進的
に重大となる機関の損傷が生じる前に操作者にウェイス
トゲートの不良箇所の修理が必要であることを警告す
る。
【0006】本発明の一実施例によれば、ターボ過給機
のタービン部分への排気ガスの流量を調整する調整弁を
備える圧力応答型ウェイストゲート装置を利用するター
ボ過給機付き内燃機関が提供される。該圧力応答型ウェ
イストゲート装置は、多ポート接続部に形成された内部
キャビティに達するポートと圧力連通する。接続キャビ
ティに対する第2のポートは、機関の吸気マニホルドと
圧力連通する。該接続キャビティへの第3のポートは、
機関の燃料供給手段と圧力連通する。ウェイストゲート
装置の調整弁は、ターボ過給機のタービン部分付近で排
気ガスのバイパス流を遮断する閉塞位置となるように偏
倚される。ウェイストゲート装置の調整弁に作用する偏
倚圧力は、接続キャビティ内に維持された圧力に対抗す
る位置にある。このように、キャビティ内の圧力が偏倚
圧力以下である場合、調整弁は閉塞位置となり、第3の
ポートを通じて燃料供給手段に付与された圧力を低下さ
せ、その結果、機関シリンダに供給される燃料を減少さ
せ、ターボ過給機のロータ(例えば、タービン及びコン
プレッサホィール)の過速度を阻止する。
【0007】
【実施例】添付図面、特に、図1を参照すると、しばし
ばウェイストゲート型式と称されるターボ過給機12と
組み合わせてウェイストゲート装置11を利用するター
ボ過給機付き内燃機関10の一実施例が図示されてい
る。該内燃機関10は、従来設計のシリンダブロック及
びシリンダヘッドの組み合わせ体13と、該シリンダヘ
ッドに形成された図示しない機関燃焼室と連通した吸気
マニホルド14と、該燃焼室に連通した燃料供給手段
(ポンプ)15とを備えている。該ポンプ15には、該
ポンプ15から燃焼室への燃料の流量を調整する圧力応
答型制御装置15aが設けられている。
【0008】燃焼室の各々は従来型式とし、対応するピ
ストンのストロークに調和したタイミングで開閉する吸
気弁及び排気弁を備えるものとする。各燃焼室及び対応
するシリンダ内で発生した排気ガスは、図示しない排気
マニホルド内に流動する。排気ガスは、排気マニホルド
からターボ過給機タービン部分18の1つの構成要素を
形成するハウジング17の吸気側17aに向けられる。
図4参照。排気ガスは、吸気側17aから内部の第1の
通路17eを通り、ハウジング17内に回転可能に取り
付けられた図示しないタービンホィール(ロータ)まで
流動する。排気ガスは、タービンホィールからハウジン
グ排出側17bを通って排出される。図4に示すよう
に、ハウジング17の内部には、バイパス路、即ち、第
2の通路17cが設けられている。この第2の通路17
cは、タービンホィールの上流にあり、かつ一端がポー
ト17dを通り第1の通路17eに連通し、他端がポー
ト17fを通り排出側17bに連通している。図2参
照。ポート17dが完全に開放したとき、所定の量の排
気ガスがタービンホィールに沿って第2の通路17cを
通り、排出側17bに向かう。第2の通路17cを通る
排出ガスの流量は、以下により詳細に説明するウェイス
トゲート装置11の1つの構成要素を形成する調整弁V
により調整される。
【0009】図4に示すように、ターボ過給機12は、
図示しないコンプレッサホィール(ロータ)がその内部
に配置されたハウジング21を有するコンプレッサ部分
20を備えている。これらタービン部分のハウジング1
7及びコンプレッサ部分のハウジング21は、タービン
及びコンプレッサホィールにキー止めされた図示しない
シャフトが通って伸長するスリーブ22により相互接続
されている。ハウジング21には、吸気側21a及び排
気側21bが設けられ、該排気側21bは通路23を介
して機関の吸気マニホルド14に接続される。図1参
照。所望であれば、図示しない空気/空気アフタークー
ラをターボ過給機12と吸気マニホルド14との間の通
路23内に配置することが出来る。
【0010】図2に示すように、ウェイストゲート装置
11は、ケーシング24を備えており、該ケーシング2
4内には、該ケーシング24の内部を一対の連続的な室
24a、24bに仕切るダイヤフラムDが取り付けられ
ている。該室24bに隣接するダイヤフラムDの表面に
は、ロッド25の一端25aが固着されている。該ロッ
ド25は、ハウジング24の外壁に形成された1つの穴
26を通って摺動可能に伸長する。ダイヤフラムDと穴
26との間のハウジング室24b内には偏倚ばね27が
配置されている。該ロッド25の他端25bは、弁Vに
接続された連結機構28に枢動可能に接続されている。
図2参照。ロッド25は、雌ねじ付きスリーブ30によ
り端部同士を相互接続させた2つの部分I、IIから形成
することが出来る。このように、スリーブ30を手で回
転させることにより、ロッド25の全長を調整し、ター
ボ過給機が定格速度を越えたときに、開放するようにす
ることが出来る。ケーシング24には、内部室24aと
連通するポート31が設けられている。該ポート31
は、しばしばブースト検出管と称される管32により多
ポート接続部33に接続される。
【0011】図3に示すように、多ポート接続部33
は、管32に接続された第1のポート34と、管36に
より機関吸気マニホルド14に接続された第2のポート
35と、燃料ポンプ15の1つの構成要素を形成する圧
力応答型制御装置15aに接続された第3のポート37
とを備えている。該制御装置15aは、従来型式であ
り、ポンプ15から機関のシリンダヘッドに形成された
各種の燃焼室への燃料の流量を調整し得るようにしてあ
る。上記全てのポート34、35、37は、多ポート接
続部33に形成された内部キャビティ38に連通する。
図3参照。この多ポート接続部33の存在により、吸気
マニホルド14内の圧力は、キャビティ38に反映さ
れ、該キャビティ38は室24a内の圧力、及びウェイ
ストゲート装置弁Vの設定値を設定する。又、接続キャ
ビティ38内の圧力は、ポンプの制御装置15aに伝達
され、該制御装置15aが燃料ポンプからの燃料の流れ
及びその流量を調整する。このため、管32又はダイヤ
フラムDに漏洩が生じた場合、室24a内の圧力が低下
し、その結果、ポンプ制御装置15aに付与される圧力
が低下するため、燃料の流量が自動的に減少し、バイパ
ス路17cが閉じているにも拘わらずターボ過給機の作
動速度は減速される。ターボ過給機が低速度で作動する
結果、機関の出力は顕著に影響を受け、これにより、修
理を必要とする不良箇所が生じたことを機関の操作者に
警告する。
【0012】吸気マニホルド14から管36を介して接
続キャビティ38までの急激な圧力増大が生じないよう
にするため、所定の寸法のオリフィス40を接続部33
のポート35に設けることが出来る。図3参照。該オリ
フィス40は、燃料ポンプの制御装置15aが室24a
内の圧力低下に対して一層の応答性を備えることを可能
にしている。
【0013】このように、本発明によれば、簡単な構造
であり、機関の燃料ポンプの吐出量に直接影響を与え、
装置の特定の構成要素に漏洩が生じたときにターボ過給
機の過速度を阻止し得るように取り付けられたウェイス
トゲート装置を備えるターボ過給機付き内燃機関が実現
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】改良されたターボ過給機付き内燃機関の一実施
例の概略図である。
【図2】図1の機関にそれ自体組み込まれたウェイスト
ゲート装置の拡大概略図である。
【図3】内部に形成された内側キャビティを露出させ得
るよう接続部の一部を除去した図1の機関にそれ自体組
み込まれた多ポート接続部の立面図である。
【図4】ウェイストゲート装置をその上に取り付け、該
装置及びターボ過給機の一部をその内側部分を露出させ
得るように除去した図1のターボ過給機の拡大部分斜視
図である。
【符号の説明】
10 内燃機関 11 ウェイ
ストゲート装置 12 ターボ過給機 14 吸気マ
ニホルド 15 燃料ポンプ 17 ハウジ
ング 17a 吸気側 17b 排出
側 17c 第2の通路 17d ポー
ト 17e 第1の通路 17f ポー
ト 18 タービン部分 20 コンプ
レッサ部分 21 ハウジング 21a 吸気
側 21b 排出側 22 スリー
ブ 24a 室 25 ロッド 28 連結機構 30 スリー
ブ 32 管 33 多ポー
ト接続部 34 第1のポート 35 第2の
ポート 37 第3のポート 38 内部キ
ャビティ D ダイヤフラム V 調整弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭56−101433(JP,U) 実開 昭58−124622(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関10であって、 第1の内部通路17e及び第2の通路17cを有するタ
    ービンハウジング17と、前記タービンハウジング17
    内にあって前記第1の内部通路17eを通る排気ガス流
    に応答して作動するタービンホィールと、を備え、前記
    第2の通路17cは該内燃機関10が選択された作動モ
    ードにあるときに所定の量の排気ガスを前記タービンホ
    ィールから迂回させているタービン部分18と、前記タ
    ービンホィールに作用可能に接続されかつコンプレッサ
    ハウジング21内に取り付けられたコンプレッサホィー
    ルを有しかつ該内燃機関の吸気マニホルド14に連通し
    ているコンプレッサ部分20と、を有する排気ガスター
    ボ過給機12と; 該内燃機関の燃焼室へ連通している圧力応答型の調整可
    能な燃料供給手段15と; 該第2の通路17cを通る排気ガス流を調整するための
    弁Vであって該通路17cに対し閉塞位置に偏倚されて
    いる調整可能弁Vを有する圧力応答型ウェイストゲート
    手段11と; 該ウェイストゲート手段11と圧力連通している第1の
    ポート34を備えている内部キャビティ38であって該
    キャビティ38内の圧力が弁の偏倚力に対抗している内
    部キャビティ38と、前記吸気マニホルド14と圧力連
    通しておりかつ圧力制限オリフィス40を備えている第
    2のポート35と、前記燃料供給手段15と圧力連通し
    ている第3のポート37と、を備えている多ポート接続
    部33と; 内部を一対の連続的な室24a,24bに仕切るように
    載置されたダイヤフラムDを有するケーシング24を備
    え、該ダイヤフラムDの第1側が前記接続部33のキャ
    ビティ圧力に露呈され、該ダイヤフラムDの第2側が対
    抗する偏倚圧力に露呈されかつ前記ウェイストゲート手
    段11の調整可能な弁Vに作用可能に接続されている前
    記ウェイストゲート手段11と; を備え、 前記キャビティ38内の圧力が所定の値以下のとき、前
    記調整可能弁Vの偏倚力が前記キャビティの圧力を上回
    り、前記弁を前記閉塞位置に調整し、燃料供給手段15
    がキャビティの圧力に直接応答し、前記内燃機関の燃焼
    室への燃料の供給量を減少させるようにしたことを特徴
    とする内燃機関。
  2. 【請求項2】 内燃機関10用の排気ガスターボ過給機
    12にして、 内部にタービンホィールが取り付けられた第1の通路1
    7eと、該タービンホィールの上流の前記第1の通路1
    7eに連通する第2のバイパス通路17cと、前記ター
    ビンホィールに作用可能に接続されたコンプレッサホィ
    ールが設けられ該内燃機関の吸気マニホルド14へ接続
    される排気側21bを有するコンプレッサ部分20と、
    を有するハウジング17が設けられたタービン部分18
    と; 前記第2の通路17cを通る排気ガス流を調整する圧力
    応答型調整弁Vであって、前記第2の通路17cに対し
    て閉塞位置となるように偏倚された調整弁Vを有するウ
    ェイストゲート手段11と; 該ウェイストゲート手段11と圧力連通している第1の
    ポート34を備えている内部キャビティ38であって該
    キャビティ38内の圧力が弁の偏倚力に対抗している内
    部キャビティ38と、前記吸気マニホルド14と圧力連
    通している第2のポート35と、前記内燃機関の燃料ポ
    ンプからの燃料の流れ及びタービンホィールの作動速度
    を調整するため圧力応答型制御装置と圧力連通するよう
    になっている第3のポート37と、を有している接続手
    段33であって、前記接続手段33の第2のポート35
    と該内燃機関の吸気マニホルド14との間の圧力連通が
    オリフィス手段40により提供されている接続手段33
    と; を有している内燃機関用の排気ガスターボ過給機。』
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