JPH0511308Y2 - - Google Patents

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JPH0511308Y2
JPH0511308Y2 JP17587186U JP17587186U JPH0511308Y2 JP H0511308 Y2 JPH0511308 Y2 JP H0511308Y2 JP 17587186 U JP17587186 U JP 17587186U JP 17587186 U JP17587186 U JP 17587186U JP H0511308 Y2 JPH0511308 Y2 JP H0511308Y2
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pressure
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waste gate
wastegate valve
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、排気圧エネルギで排気タービンを回
転させて吸気コンプレツサによつて給気を加圧す
るターボ過給機付エンジンの過給圧制御装置に関
するものである。
[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The invention is a boost pressure control system for a turbocharged engine that uses exhaust pressure energy to rotate an exhaust turbine and pressurizes air intake with an intake compressor. It is related to.

(従来の技術) 従来より、排気通路に排気タービンを、吸気通
路に吸気コンプレツサをそれぞれ設け、排気圧エ
ネルギで排気タービンを回転させて吸気コンプレ
ツサを駆動し、該吸気コンプレツサによつて給気
を加圧するターボ過給機を用いて、充填効率を高
め、出力の向上を図ることは知られている。
(Prior art) Conventionally, an exhaust turbine is provided in the exhaust passage and an intake compressor is provided in the intake passage, the exhaust turbine is rotated by exhaust pressure energy to drive the intake compressor, and the intake compressor is used to compress supply air. It is known to use a turbocharger to increase charging efficiency and improve output.

そのようなターボ過給機は、低速域での過給圧
を高く維持するため高効率のものが採用されてお
り、高速域での排圧低減、過給圧の過剰上昇を抑
制するため、ターボ過給機の排気タービンの上下
流を接続し該排気タービンをバイパスする排気バ
イパス通路を設け、該排気バイパス通路を排気下
流側で開閉するウエストゲート弁を設け、該ウエ
ストゲート弁をアクチユエータにて開閉制御して
過給圧が一定圧を越えないようになつている(例
えば実開昭60−6834号公報参照)。なお、ウエス
トゲート弁を上流側へ開弁すると、排圧の急上昇
時に閉固着するおそれがあるから、排気下流側で
開閉するようになつている。
Such turbochargers are highly efficient in order to maintain high supercharging pressure in the low speed range, and to suppress exhaust pressure reduction and excessive rise in supercharging pressure in the high speed range. An exhaust bypass passage is provided that connects the upstream and downstream sides of the exhaust turbine of the turbo supercharger and bypasses the exhaust turbine, and a wastegate valve that opens and closes the exhaust bypass passage on the downstream side of the exhaust gas is provided, and the wastegate valve is operated by an actuator. Opening/closing control is performed to prevent the supercharging pressure from exceeding a certain pressure (see, for example, Japanese Utility Model Application No. 60-6834). Note that if the wastegate valve is opened toward the upstream side, there is a risk that the wastegate valve may become stuck closed when the exhaust pressure rises rapidly, so it is designed to be opened and closed on the downstream side of the exhaust gas.

(考案が解決しようとする課題) ところで、上述したものにおいて、エンジンの
出力を高めようとすると、ウエストゲート弁が、
排気下流側で開閉するようになつているので、排
圧によつてウエストゲート弁が開きやすい傾向が
あり、そしてその傾向は、ウエストゲート弁によ
つて開閉される排気バイパス通路のウエストゲー
ト孔が大きいほど、顕著になるので、上記ウエス
トゲート弁とウエストゲート孔の差が大きいこと
が望ましいが、ウエストゲート弁とウエストゲー
ト孔との大きさの差を大きくすると、ウエストゲ
ート弁の開弁と同時に上下流の圧力差がなくなり
ウエストゲート弁へ直接作用する排圧差がなくな
り、ウエストゲート弁が閉弁する。また、その閉
弁と同時に、排圧差が大きくなり、再び開弁する
という具合にサージングが大きくなる。
(Problem to be solved by the invention) By the way, in the above-mentioned system, when trying to increase the output of the engine, the wastegate valve
Since the wastegate valve is designed to open and close on the downstream side of the exhaust gas, there is a tendency for the wastegate valve to open due to exhaust pressure. The larger the difference, the more noticeable it becomes, so it is desirable to have a large difference between the waste gate valve and the waste gate hole.However, if the difference in size between the waste gate valve and the waste gate hole is large, the waste gate valve opens at the same time. The pressure difference between upstream and downstream disappears, and the exhaust pressure difference that acts directly on the wastegate valve disappears, and the wastegate valve closes. Furthermore, at the same time as the valve is closed, the exhaust pressure difference increases, causing the valve to open again, resulting in increased surging.

そこで、従来、サージング防止のためウエスト
ゲート弁とウエストゲート孔の大きさの差を小さ
くしているので、エンジン回転数に対する過給圧
特性が制限される。
Therefore, conventionally, in order to prevent surging, the difference in size between the wastegate valve and the wastegate hole is made small, which limits the supercharging pressure characteristics with respect to the engine speed.

また、上記ウエストゲート弁のアクチユエータ
は、通常ダイヤフラム装置で、ダイヤフラムにて
吸気管内圧が導入される第1室とスプリングが縮
装された第2室とに画成され、第1室の吸気管内
圧力と第2室内のスプリングのスプリング力との
つり合いによつて、過給圧が常に一定圧を越えな
いようにウエストゲート弁を開閉するようになつ
ているため、ウエストゲート弁の開閉は、ウエス
トゲート弁の上下流の差圧に影響されることな
く、吸気管内圧力のみに左右されるのが望まし
い。
The actuator of the wastegate valve is usually a diaphragm device, which is divided into a first chamber into which the internal pressure of the intake pipe is introduced by the diaphragm and a second chamber into which a spring is compressed. The waste gate valve is opened and closed in such a way that the boost pressure does not always exceed a certain pressure depending on the balance between the pressure and the spring force of the spring in the second chamber. It is desirable to be influenced only by the pressure inside the intake pipe without being affected by the pressure difference between upstream and downstream of the gate valve.

ところが、ウエストゲート弁の上下流の各面に
作用する圧力P1,P2の圧力差によつて、ダイヤ
フラムに作用する力が変化するので、過給圧が一
定圧を越えないように常時正確に制御することが
困難である。つまり、例えば上流側圧力P1が下
流側圧力P2よりも大きいとすなわちP1>P2であ
ると、ウエストゲート弁は開きやすくなつて過給
圧の上限が下がり、逆に、P2>P1であると、ウ
エストゲート弁は開きにくくなつて過給圧上限が
上がるという現象が発生する。
However, the force acting on the diaphragm changes depending on the pressure difference between the pressures P 1 and P 2 that act on each side of the upstream and downstream sides of the wastegate valve. difficult to control. In other words, for example, if the upstream pressure P 1 is higher than the downstream pressure P 2 , that is, P 1 > P 2 , the wastegate valve will open more easily and the upper limit of the supercharging pressure will decrease, and conversely, P 2 > If P 1 , the wastegate valve becomes difficult to open and the upper limit of supercharging pressure increases.

本考案はかかる点に鑑みてなされたもので、ウ
エストゲート弁のサージングを大きくすることな
く、ウエストゲート弁の上下流の差圧の影響を受
けることなく、ウエストゲート弁を開閉制御でき
るターボ過給機付エンジンの過給圧制御装置を提
供することを目的とする。
The present invention has been developed in view of these points, and is a turbo supercharger that can control the opening and closing of the wastegate valve without increasing the surging of the wastegate valve and without being affected by differential pressures upstream and downstream of the wastegate valve. The purpose of this invention is to provide a supercharging pressure control device for an equipped engine.

(課題を解決するための手段) 本考案は、上記目的を達成するために、ターボ
過給機を備えたエンジンにおいて、上記ターボ過
給機の排気タービンの上下流を接続し該排気ター
ビンをバイパスする排気バイパス通路と、該排気
バイパス通路を排気下流側で開閉するウエストゲ
ート弁と、該ウエストゲート弁を過給圧の上昇に
応じて排気下流側へ付勢する主付勢手段と、上記
ウエストゲート弁の上下流の差圧の大きさに応じ
て上記ウエストゲート弁を上記差圧を打消す方向
に付勢する付勢力補正手段とを有する。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides an engine equipped with a turbocharger, in which the upstream and downstream sides of the exhaust turbine of the turbocharger are connected to bypass the exhaust turbine. an exhaust bypass passage that opens and closes the exhaust bypass passage on the downstream side of the exhaust gas, a main biasing means that biases the wastegate valve toward the downstream side of the exhaust gas in response to an increase in supercharging pressure; The waste gate valve includes biasing force correction means for biasing the waste gate valve in a direction to cancel the pressure difference in accordance with the magnitude of the pressure difference between upstream and downstream sides of the gate valve.

(作用) 付勢力補正手段によつて、ウエストゲート弁上
下流の差圧による該ウエストゲート弁への作用が
打消され、上記差圧による影響がなくなり、主付
勢手段にて過給圧の上昇に応じてウエストゲート
弁が排気下流側へ付勢される。
(Function) The biasing force correction means cancels the effect on the wastegate valve due to the differential pressure upstream and downstream of the wastegate valve, eliminates the influence of the differential pressure, and increases the supercharging pressure by the main biasing device. Accordingly, the wastegate valve is biased toward the exhaust downstream side.

(実施例) 以下、本考案の実施例を図面に沿つて詳細に説
明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

ターボ過給機付エンジンの過給圧制御装置の全
体構成を示す第1図において、1はターボ過給機
で、排気通路2に配設された排気タービン3と、
吸気通路4に配設された排気タービン3と連結さ
れた吸気コンプレツサ5とを有する。
In FIG. 1 showing the overall configuration of a boost pressure control device for a turbocharged engine, 1 is a turbocharger, an exhaust turbine 3 disposed in an exhaust passage 2,
It has an exhaust turbine 3 disposed in an intake passage 4 and an intake compressor 5 connected to it.

上記排気タービン3の上下流の排気通路2は、
排気バイパス通路6にて接続され、排気タービン
3をバイパスするバイパス通路を形成している。
排気バイパス通路6の上流端のウエストゲート孔
6aは、排気バイパス通路6を排気下流側で開閉
するウエストゲート弁7が開閉可能に設けられて
いる。
The exhaust passage 2 upstream and downstream of the exhaust turbine 3 is
They are connected through an exhaust bypass passage 6, forming a bypass passage that bypasses the exhaust turbine 3.
The waste gate hole 6a at the upstream end of the exhaust bypass passage 6 is provided with a waste gate valve 7 that can be opened and closed to open and close the exhaust bypass passage 6 on the exhaust downstream side.

上記ウエストゲート弁7は、中間リンク機構8
を介してアクチユエータ9の連結ロツド10に連
結され、該アクチユエータ9によつて開閉制御さ
れるようになつている。
The waste gate valve 7 has an intermediate link mechanism 8
It is connected to a connecting rod 10 of an actuator 9 via the actuator 9, and is controlled to open and close by the actuator 9.

上記アクチユエータ9は、第2図に示すよう
に、ケーシング11が隔壁12にて2分割され、
ウエストゲート弁7を過給圧に上昇に応じて開弁
方向へ付勢する主付勢手段としての第1ダイヤフ
ラム装置13と、ウエストゲート弁7の上下流の
差圧の大きさに応じて上記ウエストゲート弁7を
閉弁方向に付勢する付勢力補正手段としての第2
ダイヤフラム装置14とを有する。
As shown in FIG. 2, the actuator 9 has a casing 11 divided into two by a partition wall 12,
The first diaphragm device 13 serves as a main biasing means that biases the wastegate valve 7 in the valve opening direction as the supercharging pressure increases, and the A second biasing force correcting means that biases the waste gate valve 7 in the valve closing direction.
diaphragm device 14.

上記第1ダイヤフラム装置13は、ケーシング
11の隔壁12の一側に形成されており、ダイヤ
フラム15にて分割された第1室16(隔壁12
側)と第2室17とを有し、第1室16に圧力通
路18を通じて吸気コンプレツサ5下流の吸気管
圧力が導入される一方、第2室17にスプリング
19が縮装され、吸気管圧力とスプリング19の
スプリング力とのつり合いによつて、ダイヤフラ
ム15に連結固定された上記連結ロツド10を変
位させるようになつている。
The first diaphragm device 13 is formed on one side of the partition wall 12 of the casing 11, and is divided by the diaphragm 15 into a first chamber 16 (the partition wall 12
side) and a second chamber 17, and the intake pipe pressure downstream of the intake compressor 5 is introduced into the first chamber 16 through a pressure passage 18, while a spring 19 is compressed in the second chamber 17 to reduce the intake pipe pressure. By the balance between the spring force of the spring 19 and the spring force of the spring 19, the connecting rod 10 connected and fixed to the diaphragm 15 is displaced.

また、第2ダイヤフラム装置14は、隔壁12
の他側に形成され、ダイヤフラム20にて分割さ
れた第1室21と第2室22(隔壁12側)とを
有し、第1室21に圧力通路23を通じて排気バ
イパス通路6の下流端より下流の排気管圧力が、
第2室22に別の圧力通路24を通じて排気バイ
パス通路6の上流端より上流の排気管圧力がそれ
ぞれ導入され、それらの差圧により、ダイヤフラ
ム20に連結された上記連結ロツド10の変位量
を補正するようになつている。なお、隔壁12に
おける連結ロツド10の軸受部は完全にシールさ
れており、第1ダイヤフラム装置13の第1室1
6と第2ダイヤフラム装置14の第2室22との
間に圧力の洩れが生じないように、また、外気へ
のアクチユエータ9の内圧の洩れがないようにな
つている。
Further, the second diaphragm device 14 includes the partition wall 12
It has a first chamber 21 and a second chamber 22 (on the partition wall 12 side) formed on the other side and divided by a diaphragm 20. The downstream exhaust pipe pressure is
Exhaust pipe pressures upstream from the upstream end of the exhaust bypass passage 6 are respectively introduced into the second chamber 22 through another pressure passage 24, and the displacement amount of the connecting rod 10 connected to the diaphragm 20 is corrected by the differential pressure. I'm starting to do that. Note that the bearing portion of the connecting rod 10 in the partition wall 12 is completely sealed, and the first chamber 1 of the first diaphragm device 13 is completely sealed.
6 and the second chamber 22 of the second diaphragm device 14, and the internal pressure of the actuator 9 is also prevented from leaking to the outside air.

ところで、第2図に示すように、ウエストゲー
ト弁7に作用する差圧P2−P1を相殺するために、
ウエストゲート弁7の面積をA1、連結ロツド1
0に連結される中間リンク8aの長さをl1、ウエ
ストゲート弁7に連結された別のリンク8bの長
さをl2とし、第2ダイヤフラム装置14のダイヤ
フラム20の面積を A2とすれば、次式が成立する (P2−P1)A2l1=(P2−P1)A1l2 よつて、上記ダイヤフラム20の面積A2は、 A2=l2/l1A1 で決定される。
By the way, as shown in FIG. 2, in order to offset the differential pressure P 2 - P 1 acting on the waste gate valve 7,
The area of waste gate valve 7 is A 1 , and the area of connecting rod 1 is
Let the length of the intermediate link 8a connected to the waste gate valve 7 be l1 , the length of the other link 8b connected to the wastegate valve 7 be l2 , and the area of the diaphragm 20 of the second diaphragm device 14 be A2. For example, the following formula holds: (P 2 - P 1 ) A 2 l 1 = (P 2 - P 1 ) A 1 l 2 Therefore, the area A 2 of the diaphragm 20 is A 2 = l 2 /l 1 Determined by A 1 .

上記のように構成すれば、ウエストゲート弁7
の両側に作用する差圧によるモーメントが、第2
ダイヤフラム装置14に作用する差圧によるダイ
ヤフラム20の偏位により相殺されるので、ウエ
ストゲート弁7は、第1ダイヤフラム装置13の
第1室16に作用する吸気管圧力と第2室17の
スプリング19によるスプリング力とのつり合い
によつて開閉制御することとなり、上記差圧に基
づくサージングは発生しなくなる。
If configured as above, waste gate valve 7
The moment due to the differential pressure acting on both sides of the second
Since the deflection of the diaphragm 20 due to the differential pressure acting on the diaphragm device 14 cancels it out, the wastegate valve 7 is operated by the intake pipe pressure acting on the first chamber 16 of the first diaphragm device 13 and the spring 19 of the second chamber 17. Opening/closing is controlled by balancing the spring force caused by the pressure difference, and surging based on the differential pressure described above will not occur.

このように、サージングの影響をなくすことが
できるので、ウエストゲート弁7とウエストゲー
ト孔6aとの大きさの差を大きくしてシール性を
確保することができ、過給圧特性設定の自由度が
増える。例えば第3図及び第4図に示すように、
低〜中回転域及び中〜高回転域での過給圧特性を
設定できる。破線が本考案例、実線が従来例で、
出力Ne、筒内出力Pe及びウエストゲート弁6a
の開口率Sを示す。
In this way, since the influence of surging can be eliminated, sealing performance can be ensured by increasing the difference in size between the waste gate valve 7 and the waste gate hole 6a, and flexibility in setting boost pressure characteristics can be achieved. increases. For example, as shown in Figures 3 and 4,
Boost pressure characteristics can be set in the low to medium rotation range and the medium to high rotation range. The broken line is the example of the present invention, the solid line is the conventional example,
Output Ne, cylinder output Pe and waste gate valve 6a
The aperture ratio S is shown.

上記実施例においては、第1ダイヤフラム装置
13を第2ダイヤフラム装置14のウエストゲー
ト弁7とは反対側に一体に設けているが、別体と
してもよいのは勿論、第2ダイヤフラム装置のウ
エストゲート弁7側に第1ダイヤフラム装置を設
けるようにしてもよい。
In the above embodiment, the first diaphragm device 13 is integrally provided on the side opposite to the waste gate valve 7 of the second diaphragm device 14, but it is of course possible to provide the first diaphragm device 13 separately. A first diaphragm device may be provided on the valve 7 side.

(考案の効果) 本考案は、上記のように、付勢力補正手段によ
つてウエストゲート弁の上下流の差圧による影響
を相殺できるので、サージングを生じさせること
なく、ウエストゲート弁を開閉制御することがで
き、過給圧特性設定の自由度を高めることができ
る。
(Effects of the invention) As described above, the present invention can offset the influence of the pressure difference between the upstream and downstream sides of the wastegate valve using the biasing force correction means, so the opening and closing control of the wastegate valve can be controlled without causing surging. This increases the degree of freedom in setting boost pressure characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本考案の実施例を示し、第1図はターボ
過給機付エンジンの過給圧制御装置の全体構成
図、第2図はウエストゲート弁と第2ダイヤフラ
ム装置のダイヤフラムの面積の関係を示す説明
図、第3図及び第4図は低〜中回転域及び中〜高
回転域での過給圧特性を示す図である。 1……ターボ過給機、2……排気通路、3……
排気タービン、6……排気バイパス通路、6a…
…ウエストゲート孔、7……ウエストゲート弁、
13……第1ダイヤフラム装置、14……第2ダ
イヤフラム装置、18,23,24……圧力通
路。
The drawings show an embodiment of the present invention, and Fig. 1 shows the overall configuration of a boost pressure control device for a turbocharged engine, and Fig. 2 shows the relationship between the areas of the waste gate valve and the diaphragm of the second diaphragm device. The explanatory diagrams shown in FIGS. 3 and 4 are diagrams showing boost pressure characteristics in a low to medium rotation range and a medium to high rotation range. 1... Turbo supercharger, 2... Exhaust passage, 3...
Exhaust turbine, 6...Exhaust bypass passage, 6a...
...Wastegate hole, 7...Wastegate valve,
13...first diaphragm device, 14...second diaphragm device, 18, 23, 24...pressure passage.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ターボ過給機を備えたエンジンにおいて、上記
ターボ過給機の排気タービンの上下流を接続し該
排気タービンをバイパスする排気バイパス通路
と、該排気バイパス通路を排気下流側で開閉する
ウエストゲート弁と、該ウエストゲート弁を過給
圧の上昇に応じて排気下流側へ付勢する主付勢手
段と、上記ウエストゲート弁の上下流の差圧の大
きさに応じて上記ウエストゲート弁を上記差圧を
打消す方向に付勢する付勢力補正手段とを有する
ことを特徴とするターボ過給機付エンジンの過給
圧制御装置。
In an engine equipped with a turbo supercharger, an exhaust bypass passage connects upstream and downstream of an exhaust turbine of the turbo supercharger and bypasses the exhaust turbine, and a waste gate valve opens and closes the exhaust bypass passage on the exhaust downstream side. , a main biasing means for biasing the wastegate valve toward the exhaust downstream side in response to an increase in supercharging pressure; 1. A supercharging pressure control device for a turbocharged engine, comprising biasing force correction means for biasing in a direction to cancel pressure.
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