JPH0522048B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は排気タービン過給機を備えたエンジン
に関し、特に機関負荷が比較的低い軽負荷時に過
給を休止させるようにした過給休止装置に関する
もので、その特徴は燃料消費率を改善することに
ある。

〈従来技術〉 この種の過給休止装置としては従来より例えば
実公昭53−46404号公報に開示されたものが知ら
れている（第５図参照）。

それはエンジン１０１の排気マニホールド１０
５内を流れる排気の温度を排気温度検出器１１８
で検出し、その検出温度が高いときには高負荷運
転状態であると判別して作動装置１１４，１１５
で方向切換弁１０８，１０９を実線矢印で示すよ
うに過給側に投入することにより、過給機１１０
を作動させ、逆に検出温度が低いときには、軽負
荷運転状態であると判別して方向切換弁１０８，
１０９を破線矢印で示すようにバイパス１０６，
１０７側に切換えることにより過給機１１０が燃
焼室に背圧を与えないようにして、吸排気弁のオ
ーバーラツプ期間に排気ガスが燃焼室へ吹き返さ
ないようにする構造になつている。

この構造においては、排気温度検出器１１８が
方向切換弁１０８，１０９を切換えるための設定
温度が記載されていない。

〈先行技術〉 上記従来構造において、排気温度検出器１１８
が方向切換弁１０８，１０９を切換えるための設
定温度を特定するに当り、本発明者は本発明に先
行する技術として、第４図に示すようにその設定
温度T₀の値に設定することを考え出した。

即ち、第４図においてエンジンの負荷の変化に
伴なう燃料消費率の変化曲線b₀のうち、排気ター
ビン過給機１１０を作動させた状態での変化曲線
を過給側燃費曲線b₂、逆に休止させた状態での変
化曲線を無過給側燃費曲線b₁と呼び、過給側燃費
曲線b₂と無過給側燃費曲線b₁とが交差するエンジ
ン負荷の地点を燃費曲線交差負荷地点P₀と呼び、
エンジンの負荷の変化に伴なう排気温度の変化曲
線t₀のうち、排気タービン過給機１１０を作動さ
せた状態での変化曲線を過給側排気温度曲線t₂、
逆に休止させた状態での変化曲線を無過給側排気
温度曲線t₁と呼ぶ。

そして、排気温度検出器１１８が方向切換弁１
０８，１０９を切換えるための設定温度T₀を燃
費曲線交差負荷地点P₀付近での排気温度曲線t₀上
の温度に設定したものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 第５図に示す上記従来構造においては、軽負荷
時に排気ガスの吹返しによる燃焼の悪化を改善で
きる点ですぐれているが、燃料消費率を充分に改
善できるのかどうか不明である。

また、第４図に示す先行技術においては、燃費
曲線交差負荷地点P₀付近よりも高い高負荷領域
においては、過給を行つて過給側燃費曲線b₂で運
転しながらも、その交差負荷地点P₀付近よりも
低い軽負荷領域においては、過給を休止させて無
過給側燃費曲線b₁で運転することにより、燃料消
費率を可成り低減できる点で優れているが、実験
の結果から見ると、無過給運転状態から過給運転
状態に切換わる過給開始側負荷地点とその逆の方
向に切換わる過給中止側負荷地点との間で誤差が
生ずることから、交差負荷地点P₀付近での無過
給側燃費曲線b₁と過給側燃費曲線b₂との間の乗り
移りに誤差が生じるため、この点で燃料消費率の
改善の余地が残されている。

そこで本発明は過給・無過給の両燃費曲線b₁，
b₂間の乗り移りの誤差を実害がない程度に無くす
ことにより、燃料消費率を更に十分に低減できる
ようにすることを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 かゝる技術課題を解決するために、本発明者は
機関負荷の変化に伴なう燃料消費率の変化特性及
び排気温度の変化特性について実験により（第３
図、第４図参照）、次のような知見を得た。

まず、第４図に示す技術内容から説明する。即
ち、無過給状態での燃費曲線b₁と過給状態での燃
費曲線b₂とが一点で交差し、この交差する機関負
荷の地点P₀よりも軽負荷領域では無過給の方が
過給した場合よりも燃料消費率が低く、地点P₀
より高負荷領域では過給した方が無過給の場合よ
りも燃料消費率が低い。

そして排気温度曲線t₀は負荷の増加に伴ない上
昇曲線を描く。

従つて交差負荷地点P₀の付近での排気温度曲
線t₀上の排気温度を過給・無過給切換用の設定温
度T₀とすることにより、この地点P₀付近よりも
軽負荷領域では過給を休止させ、他方この地点
P₀よりも高負荷領域では過給を行つて燃費の改
善を図ることができる。

なお無過給状態での排気温度曲線t₁は過給状態
での排気温度曲線t₂に対して、交差負荷地点P₀に
対応する近傍で分岐急上昇する。

そしてこの排気温度曲線t₀についてさらに詳し
く実験したところ、次のような知見が得られた。
即ち、第３図に示すように無過給時の排気温度曲
線t₁は、過給時の排気温度曲線t₂に対して、高温
側へわずかに分離しており、前記設定温度T₀を
画一的に設定せずに、無過給状態から過給状態へ
切換える場合と、過給状態から無過給状態へ切換
える場合と別々に設定することにより、無過給側
燃費曲線b₁と過給側燃費曲線b₂との間の乗り移り
を正確に行うことができる。

本発明はかゝる知見に基づいてなされたもので
第１図〜第３図を参照してその要旨を記すと次の
ように構成される。

即ち、その基本構成は排気タービン過給機付エ
ンジン１の排気ポート３から排気タービン過給機
１０の排気タービン入口室１２ａまでの間にバイ
パス７を分岐状に設け、バイパス７にバイパス弁
９を開閉可能に設け、エンジン１の排気系統５に
排気温度検出器１８を設け、排気温度検出器１８
は排気温度が設定温度T₀以下であることを検出
することに基づきバイパス弁９を開けて排気ター
ビン過給機１０を休止させるが、設定温度T₀以
上であることを検出することに基づきバイパス弁
９を閉じて排気タービン過給機１０を作動させる
ように構成したものである。

また、過給・無過給の切換えのための特徴的構
成はエンジンの負荷の変化に伴なう燃料消費率の
変化曲線b₀のうち、排気タービン過給機１０を作
動させた状態での変化曲線を過給側燃費曲線b₂、
逆に休止させた状態での変化曲線を無過給側燃費
曲線b₁と呼び、過給側燃費曲線b₂と無過給側燃費
曲線b₁とが交差するエンジン負荷の地点を燃費曲
線交差負荷地点P₀と呼び、エンジンの負荷の変
化に伴なう排気温度の変化曲線t₀のうち排気ター
ビン過給機１０を作動させた状態での変化曲線を
過給側排気温度曲線t₂、逆に休止させた状態での
変化曲線を無過給側排気温度曲線t₁と呼び、排気
温度検出器１８がバイパス弁９の開閉を指令する
設定温度T₀のうち、閉弁を指令するものを閉弁
用設定温度T₁、開弁を指令するものを開弁用設
定温度T₂と呼び、閉弁用設定温度T₁は燃費曲線
交差負荷地点P₀の付近での無過給側排気温度曲
線t₁上の温度に設定し、開弁用設定温度T₂は燃費
曲線交差負荷地点Ｐの付近での過給側排気温度曲
線t₂上の温度に設定し、バイパス弁９が開弁状態
であるか閉弁状態であるかを検出する弁状態検出
器１７を設け、弁状態検出器１７がバイパス弁９
の開弁状態を検出している状態で排気温度検出器
１８が閉弁用設定温度T₁を検出することに基づ
き、バイパス弁９を閉じて排気タービン過給機１
０を作動させるように構成し、弁状態検出器１７
がバイパス弁９の閉弁状態を検出している状態で
排気温度検出器１８が開弁用設定温度T₂を検出
することに基づき、バイパス弁９を開いて排気タ
ービン過給機１０を休止させるように構成したも
のである。

〈作用〉 本発明は次のように作用する。

(A) 軽負荷側領域PLでの運転状態 前記燃費曲線交差負荷地点P₀未満の軽負荷側
領域PLでの運転状態においては、バイパス弁９
が開かれ、排気温度が閉弁用設定温度T₁よりも
低い温度になつている。

弁状態検出器１７は、バイパス弁９が開弁状態
であることを検出しているが、排気温度検出器１
８の検出温度が閉弁用設定温度T₁よりも低いた
め、バイパス弁９を開弁状態に保ち、排気タービ
ン過給機１０を休止させて、無過給状態に保つ。

これにより、排気の温度は無過給側排気温度曲
線t₁に沿つて変化する。燃料消費率は、無過給側
燃費曲線b₁に沿つて変化し、過給側燃費曲線b₂に
沿つて変化する場合よりも、低い値に保たれる。

(B) 軽負荷から高負荷への移行時 上述の「(A)軽負荷側領域PLでの運転状態」に
おいて、負荷が前記軽負荷側領域PL内から上昇
して、前記交差負荷地点P₀を越える高負荷側領
域PH内にまで上昇する場合には、次のように作
動する。

負荷が上記交差負荷地点P₀にまで上昇したと
きに、弁状態検出器１７は開弁状態を検出してい
るとともに、排気温度検出器１８の検出温度が閉
弁用設定温度T₁にまで上昇する。

これにより、バイパス弁９を閉じ、過給機１０
を作動させて、過給状態に切り換える。

(C) 高負荷側領域PHでの運転状態 上記交差負荷地点P₀を越える高負荷側領域PH
での運転状態においては、排気のバイパス弁９が
閉じられ、排気温度が開弁用設定温度T₂よりも
高くなつている。

弁状態検出器１７はバイパス弁９が閉弁状態で
あることを検出しているが、排気温度検出器１８
の検出温度が開弁用設定温度T₂よりも高いため、
バイパス弁９を閉弁状態に保ち、過給機１０を駆
動させ続けて、過給状態に保つ。

これにより、排気の温度は過給側排気温度曲線
t₂に沿つて変化する。燃料消費率は、過給側燃費
曲線b₂に沿つて変化し、無過給側燃費曲線b₁に沿
つて変化する場合よりも、低い値に保たれる。

(D) 高負荷から軽負荷への移行時 上記「(C)高負荷側領域PHでの運転状態」にお
いて、負荷が前記高負荷側領域PHから前記軽負
荷側領域PLにまで低下する場合には、次のよう
に作動する。

負荷が上記交差負荷地点P₀にまで低下したと
きに、弁状態検出器１７は閉弁状態を検出してい
るとともに、排気温度検出器１８の検出温度が開
弁用設定温度T₂にまで、低下する。

これにより、バイパス弁９を開き、過給機１０
を停止させて、無過給状態に切り換え、前述の
「(A)軽負荷側領域PLでの運転状態」に入る。

〈発明の効果〉 本発明は、上記のように構成され、作用するこ
とから、次の効果を奏する。

(イ) どの負荷位置においても、燃料消費率を常に
低く保つ 前記「(A)軽負荷側領域PLでの運転状態」で述
べたように、燃費曲線交差負荷地点P₀未満の軽
負荷側領域PL内のどの負荷位置においても、無
過給状態に保つので、燃料消費率は、無過給側燃
費曲線b₁に沿つて変化して、過給側燃費曲線b₂に
沿つて変化する場合よりも、低い値に保たれる。

しかも、前記「(C)高負荷側領域PHでの運転状
態」で述べたように、燃費曲線交差負荷地点P₀
を越える高負荷側領域PH内のどの負荷位置にお
いても、過給状態に保つので、燃料消費率は、過
給側燃費曲線b₂に沿つて変化して、無過給側燃費
曲線b₁に沿つて変化する場合よりも、低い値に保
たれる。

以上により、負荷の全域のどの負荷位置におい
ても、燃料消費率を常に低く保つことができる。

(ロ) 無過給側燃費曲線b₁と過給側燃費曲線b₂との
間の乗移りの負荷地点のずれを防止する 前記「(B)軽負荷から高負荷への移行時」で述べ
たように、負荷が前記軽負荷側領域PL内から上
昇して、燃費曲線交差負荷地点P₀を通過する時
点で、無過給状態から過給状態へ切り換えて、燃
料消費率を無過給側燃費曲線b₁から過給側燃費曲
線b₂へ、正確に乗り移らせる。

即ち、この乗移りが早過ぎる場合の過給側燃費
曲線b₂への燃料消費率の上昇を無くすとともに、
遅過ぎる場合の無過給側燃費曲線b₁に沿う燃料消
費率の上昇をも無くしている。

そのうえ、前記「(D)高負荷から軽負荷への移行
時」で述べたように、負荷が前記高負荷側領域
PHから低下して、燃費曲線交差負荷地点P₀を通
過する時点で、過給状態から無過給状態へ切り換
えて、燃料消費率を過給側燃費曲線b₂から無過給
側燃費曲線b₁へ、正確に乗り移らせる。

即ち、この乗移りが早過ぎる場合の無過給側燃
費曲線b₁への燃料消費率の上昇を無くすととも
に、遅過ぎる場合の過給側燃費曲線b₂に沿う燃料
消費率の上昇をも無くしている。

以上により、負荷の上昇時においても下降時に
おいても、無過給側燃費曲線b₁と過給側燃費曲線
b₂との間の乗移りの負荷地点を、燃費曲線交差負
荷地点P₀に正確に一致させることができ、この
交差負荷地点P₀よりも低い負荷地点または高い
負荷地点にずれた場合の燃料消費率の上昇を無く
すことができる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す概要図、第２
図はその要部の概要図である。これらの図におい
て符号１はデイーゼルエンジンを示し、エンジン
１の給気ポート２と排気タービン過給機１０のブ
ロワ羽根車１１の給気ブロワ吐出室１１ａとを給
気管４で連通し、給気管４の途中に吸気用のバイ
パス６を分岐状に設けその他端はブロワ吐出室１
１ａを迂回してブロワ入口室１１ｂに接続してあ
る。同様にエンジン１の排気ポート３と過給機１
０の排気タービン１２の入口室１２ａとを排気管
５で連通し、排気管５の途中に排気用のバイパス
７を分岐状に設けその他端は過給機１０の排気タ
ービン入口室１２ａを迂回して排気タービン出口
室１２ｂに接続してある。

吸気用バイパス６及び排気用バイパス７にはそ
れぞれバイパス弁８，９が内装され、後述する駆
動制御回路１６によつて、ソレノイド等アクチエ
ータ１４，１５を介してバイパス弁８，９を開閉
操作するようになつている。

排気用バイパス７のバイパス弁９に対応させて
弁状態検出器１７を設けて、バイパス弁９の開閉
の位置を検出することにより、バイパス弁９が開
弁状態にあるか閉弁状態にあるかを識別する信号
Ｊを出力するようにし、排気管５の排気ポート３
寄り部に排気温度検出器１８を設け、バイパス弁
８，９を閉開操作するための閉弁用設定温度T₁
及び開弁用設定温度T₂を検出することに基づき、
検知信号Ｋを出力するようにしてある。なお閉弁
用設定温度T₁及び開弁用設定温度T₂は第３図に
示すようにそれぞれ無過給側燃費曲線b₁と過給側
燃費曲線b₂とが交差する負荷地点P₀の付近の地点
に対応する温度であつて、前者T₁が無過給側排
気温度曲線t₁上に、後者T₂が過給側排気温度曲線
t₂上にある温度値が設定される。

駆動制御回路１６は上記検知信号Ｊ及びＫを受
けてアクチエータ１４，１５を駆動制御する駆動
信号Ｌを出力する。即ち、弁状態検出器１７が開
弁状態を検出している無過給状態で排気温度検出
器１８が閉弁用設定温度T₁を検出した場合には
バイパス弁８，９を閉じて過給機１０を作動さ
せ、逆に弁状態検出器１７が開弁状態を検出して
いる過給状態で排気温度検出器１８が開弁用設定
温度T₂を検出した場合にはバイパス弁８，９を
開いて過給機１０を休止させるように駆動信号を
出力するようになつている。なおこの駆動制御回
路１６はエンジン１の回転数の変化に伴なう前記
燃費曲線交差負荷地点Ｐ、開閉弁用設定温度T₁，
T₂をデータテーブルとして内部に記憶しておき、
エンジンの回転数の変化に対応させてバイパス弁
の開閉を自動的に制御するようになつている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概要図、第２
図はその要部概要図、第３図は本発明に係る設定
温度を特定するための説明図であつて機関負荷の
変化に伴なう燃費曲線及び排気温度曲線を表わす
グラフ、第４図は先発明例に係る第３図対応図、
第５図は従来例を示す概要図である。 １…エンジン、３…排気ポート、５…排気管
（排気系統）、７…バイパス、９…バイパス弁、１
０…排気タービン過給機、１２ａ…排気タービン
入口室、１７…弁状態検出器、１８…排気温度検
出器、b₀…燃料消費率の変化曲線、b₁…無過給側
燃費曲線、b₂…過給側燃費曲線、P₀…燃費曲線交
差負荷地点、PL…軽負荷側領域、PH…高負荷側
領域、t₀…排気温度の変化曲線、t₁…無過給側排
気温度曲線、t₂…過給側排気温度曲線、T₀…弁開
閉指令用の設定温度、T₁…閉弁用設定温度、T₂
…開弁用設定温度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排気タービン過給機付エンジン１の排気ポー
   ト３から排気タービン過給機１０の排気タービン
   入口室１２ａまでの間にバイパス７を分岐状に設
   け、バイパス７にバイパス弁９を開閉可能に設
   け、 エンジン１の排気系統５に排気温度検出器１８
   を設け、排気温度検出器１８は排気温度が設定温
   度T₀以下であることを検出することに基づきバ
   イパス弁９を開けて排気タービン過給機１０を休
   止させるが、上記設定温度T₀以上であることを
   検出することに基づきバイパス弁９を閉じて排気
   タービン過給機１０を作動させる ように構成した排気タービン過給機付エンジンの
   軽負荷時過給休止装置において、 エンジンの負荷の変化に伴なう燃料消費率の変
   化曲線b₀のうち、排気タービン過給機１０を作動
   させた状態での変化曲線を過給側燃費曲線b₂、逆
   に休止させた状態での変化曲線を無過給側燃費曲
   線b₁と呼び、 過給側燃費曲線b₂と無過給側燃費曲線b₁とが交
   差するエンジン負荷の地点を燃費曲線交差負荷地
   点P₀と呼び、 エンジンの負荷の変化に伴なう排気温度の変化
   曲線t₀のうち、排気タービン過給機１０を作動さ
   せた状態での変化曲線を過給側排気温度曲線t₂、
   逆に休止させた状態での変化曲線を無過給側排気
   温度曲線t₁と呼び、 排気温度検出器１８がバイパス弁９の開閉を指
   令する設定温度T₀のうち、閉弁を指令するもの
   を閉弁用設定温度T₁、開弁を指令するものを開
   弁用設定温度T₂と呼び、 閉弁用設定温度T₁は燃費曲線交差負荷地点P₀
   の付近での無過給側排気温度曲線t₁上の温度に設
   定し、開弁用設定温度T₂は燃費曲線交差負荷地
   点P₀の付近での過給側排気温度曲線t₂上の温度に
   設定し、 バイパス弁９が開弁状態であるか閉弁状態であ
   るかを検出する弁状態検出器１７を設け、弁状態
   検出器１７がバイパス弁９の開弁状態を検出して
   いる状態で排気温度検出器１８が閉弁用設定温度
   T₁を検出することに基づき、バイパス弁９を閉
   じて排気タービン過給機１０を作動させるように
   構成し、 弁状態検出器１７が、バイパス弁９の閉弁状態
   を検出している状態で排気温度検出器１８が開弁
   用設定温度T₂を検出することに基づき、バイパ
   ス弁９を開いて排気タービン過給機１０を休止さ
   せるように構成した ことを特徴とする排気タービン過給機付エンジン
   の軽負荷時過給休止装置。