JPH0629472Y2

JPH0629472Y2 - エアバイパスバルブ

Info

Publication number: JPH0629472Y2
Application number: JP1987154001U
Authority: JP
Inventors: 秀雄柿沼; 隆藤木; 達郎中神; 克則上田; 和正飯田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2002-10-09
Also published as: JPH0158723U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はターボチャージャ過給機を備えたエンジンの吸
気通路に設けたエアバイパス通路に配設するエアバイパ
スバルブに関する。

（従来の技術）車輌の動力性能を向上させるために、排気ガスのエネル
ギでタービンを回し、この動力でコンプレッサを駆動す
ることによって吸入空気又は混合気を過給し、エンジン
性能の向上を図るようにしたターボチャージャを備えた
エンジンが広く採用されつつある。このターボチャージ
ャは、コンプレッサ、センタハウジング、タービンから
構成され、エアクリーナを通った空気はコンプレッサに
より加圧され、シリンダ内に供給される。排気ガスは排
気マニホールドを通ってタービンに流れ、当該タービン
を回転させた後、排気通路から排出される。タービン入
口側と出口側との間に設けたバイパス通路にはウエスト
ゲート弁を配設し、コンプレッサの入口と出口との圧力
差で差動するアクチュエータによって当該ウエストゲー
ト弁を開弁作動させて吸気管内圧が設定値を超えないよ
うに排気ガスの一部をバイパスさせるようにしている。

ターボチャージャとエンジンの適合は、過渡応答性能を
考慮しながら行われ、定常運転時のターボチャージャと
エンジンの適合はコンプレッサの性能曲線上にエンジン
の作動線を描くことにより行われ、エンジン作動線がコ
ンプレッササージ域に入らぬよう、また、コンプレッサ
効率の高い域を通るように適合される。エンジン作動線
は低速域ではエネルギバランス上の圧力比になり、中高
速域はウエストゲート弁によって設定過給圧力に制御さ
れる。ガソリンエンジンの場合、スロットルバルブがあ
るためにエンジンの高速・高負荷状態からスロットルバ
ルブを急閉したとき、慣性によりタービン回転が空気流
量の減少に追随できず、タービン高回転で空気流量の少
ない状態即ち、コンプレッササージ域に入る虞れがあ
る。このコンプレッササージ域に入るとターボチャージ
ャ異音が発生し、吸気騒音の要因となる。

（考案が解決しようとする問題点）そこで、吸気通路のインタクーラ下流側とターボチャー
ジャの上流側との間にエアバイパス通路を設け、当該エ
アバイパス通路にスロットルバルブ下流側のブースト圧
により作動するダイヤフラム式のエアバイパスバルブを
配設し、スロットルバルブの急閉時に当該エアバイパス
バルブを開弁させて吸気通路内の加圧空気をターボチャ
ージャの上流側に戻して当該ターボチャージャに補給
し、当該ターボチャージャを通過する空気量を増量させ
てコンプレッササージ域に入る時間を短くして前記ター
ボチャージャ異音の発生を低減するようにしている。

しかしながら、従来のエアバイパスバルブは、スロット
ルバルブ下流のブースト圧と大気圧との差圧により作動
するためスロットルバルブの急閉時におけるバルブの開
弁速度が遅く、前記ターボチャージャ異音の発生を有効
に抑制することが困難であるという問題がある。

本考案は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、エアバイパスバルブの応答性の向上を図り、スロッ
トルバルブ急閉時におけるターボチャージャ異音の発生
を有効に抑制し得るエアバイパスバルブを提供すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために本考案によれば、ターボチャ
ージャを備えたエンジンの当該ターボチャージャのコン
プレッサ上流側と当該コンプレッサの下流側且つスロッ
トルバルブの上流側とを連通するエアバイパス通路と、
前記エアバイパス通路内に前記コンプレッサの下流側且
つ前記スロットルバルブ上流側の連通部方向に面して設
けられ前記コンプレッサの下流側且つ前記スロットルバ
ルブ上流側の過給圧によって開弁方向に付勢されるバル
ブと、前記バルブを開閉するダイヤフラムと、前記ダイ
ヤフラムの一側に形成され前記スロットルバルブ下流の
ブースト圧を導入される第１室と、前記ダイヤフラムの
他側に形成され前記エアバイパス通路と分離した絞りを
有する通路により前記コンプレッサの下流側且つ前記ス
ロットルバルブ上流側の過給圧を導入される第２室とを
備えた構成としたものである。

（作用）スロットルバルブの急閉時に第１室に導入されるブース
ト圧と、通路を介して第２室に導入されててるスロット
ルバルブ上流側の過給圧とによりダイヤフラムを作動さ
せる。これにより当該ダイヤフラムの作動即ち、エアバ
イパス通路を閉塞しているバルブの開弁動作の高速化が
図られる。この結果、スロットルバルブの急閉時にコン
プレッササージ域に入る時間が極めて短時間となり、タ
ーボチャージャ異音の発生が有効に抑制される。

（実施例）以下本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本考案を適用したエアバイパスバルブを示し、
エアバイパスバルブ１はダイヤフラム式のバルブで、ハ
ンジング２は略円筒状をなし、側壁には側方に開口する
孔２ａを穿設され、且つ当該孔２ａの周縁は突出されて
口金２ｂとされ、当該側壁の孔２ａの反対側の位置には
軸方向に沿ってオリフィス２ｃが穿設され、下端周縁に
はフランジ２ｄが形成されている。そして、当該ハウジ
ング２の下方開口端２ｅの内側端面２ｆはバルブシート
とされている。ハウジング２の上側開口端にはホルダ３
が気密に内嵌されており、当該ホルダ３の軸心に穿設さ
れた孔３ａにはシール部材４を介してシャフト５が気密
に軸方向に摺動可能に挿通されている。

バルブプレート６はシャトフト５の下端に固着されハウ
ジング２のバルブシート２ｆに当接されて閉塞可能とさ
れ、当該シャフト５の上端にはダイヤフラム７の中央が
固着されている。このダイヤフラム７の周縁はハウジン
グ２の上端に気密に装着されるキャップ８と当該ハウジ
ング２の上部開口端面との間に気密に挟持されている。
そして、このダイヤフラム７と一体に固定されたスプリ
ングシートとキャップ８との間にはダイヤフラムスプリ
ング９が縮設されている。このダイヤフラムスプリング
９はばね力によりダイヤフラム７を介してバルブシート
２ｆにバルブプレート６を圧接させて開口端２ｅを閉塞
する。また、キャップ８の側壁に穿設された孔にはニッ
プル１０の一端が気密に固着されている。そして、ダイ
ヤフラム７とキャップ８との間に画成される空間はダイ
ヤフラム室１２、当該ダイヤフラム７とホルダ３との間
に画成される空間は加圧室１３とされ、ハウジング２の
開口端２ｅはバイパスエアの入口、口金２ｂは出口とさ
れる。

このハウジング２の下端はシール部材１５を介して吸気
通路２０のインタクーラ２１とスロットルバルブ２２
（第２図）との間に気密に連通接続され、口金２ｂは通
路１６を介して吸気通路２４のエアクリーナ２３とター
ボチャージャ２５のコンプレッサ２５ａの入口との間即
ち、ターボチャージャ２５の上流側に連通接続される。
また、ダイヤフラム室１２のニップル１０は通路１７を
介して前記吸気通路２０のスロットルバルブ２２の下流
側に連通接続される。この吸気通路２０はエンジン２６
の吸気マニホルド２６ａに、ターボチャージャ２５のタ
ービン２５ｂの入口は当該エンジン２６の排気マニホル
ド２６ｂに、出口は排気通路２９に夫々接続される。ま
た、ハウジング２のホルダ３とダイヤフラム７との間の
加圧室１３はオリフィス２ｃを介して吸気通路２０に連
通接続される。

尚、ターボチャージャ２５のタービン２５ｂの入口側と
出口側とを連通するバイパス通路２５ｃにはウエストゲ
ート弁２７が設けられており、当該ウエストゲート弁２
７はコンプレッサ２５ａの入口と出口との圧力差により
作動するアクチュエータ２８により開閉作動され、吸気
通路２０内の内圧が設定値を超えないように排気ガスの
一部をバイパスさせるようになっている。

以下に作用を説明する。

第２図において、エンジン２６から排出される排気ガス
は排気マニホルド２６ｂを通ってターボチャージャ２５
のタービン２５ｂに流れ、当該タービン２５ｂを回転さ
せた後排気通路２９から排出される。一方、コンプレッ
サ２５ａはタービン２５ｂにより駆動されてエアクリー
ナ２３から吸入された空気を加圧し、当該加圧された空
気はインタクーラ２１により冷却された後吸気通路２０
を通ってエンジン２６に供給される。この吸気通路２０
内の過給圧はエアバイパスバルブ１のオリフィス２ｃ
（第１図）を通って加圧室１３に導入される。一方、当
該エアバイパスバルブ１のダイヤフラム室１２にはスロ
ットルバルブ２２の下流側のブースト圧が加えられる。

スロットルバルブ２２の全開時においては吸気通路２０
のスロットルバルブ２２の上流側と下流側との圧力差は
殆ど無く、従って、ダイヤフラム室１２内の圧力は通路
２０の過給圧と略等圧となっている。この結果、ダイヤ
フラム７の両側の圧力差は極めて小さく無視し得る大き
さである。このため、当該ダイヤフラム７はダイヤフラ
ムスプリング９のばね力により第１図中下方に押圧さ
れ、バルブプレート６がバルブシート２Ｆに圧接され
る。これにより、当該エアバイパスバルブ１は閉弁され
た状態を保持され、吸気通路２０に供給される加圧され
た空気はその全量をエンジン２６に供給される。

かかる状態において、スロットルバルブ２２を急閉する
と、吸気通路２０の当該スロットルバルブ２２の下流側
のブースト圧は瞬時に負圧となり、これに伴いエアバイ
パスバルブ１のダイヤフラム室１２内の圧力が負圧とな
る。一方、このスロットルバルブ２２の急閉時には吸気
通路２０のスロットルバルブ２２の上流側即ち、エアバ
イパスバルブ１の下端開口部２ｅ側は一時的に上昇して
前記過給圧よりも高くなり、加圧室１３内の圧力は当該
過給圧よりも高い圧力となる。そして、ダイヤフラム室
１２内の負圧によりダイヤフラム７に加わる荷重と、ダ
イヤフラム室１２内の負圧と加圧室１３内の過給圧との
差圧により当該ダイヤフラム７に加わる荷重との合成荷
重が、ダイヤフラムスプリング９のセット荷重を超える
と、ダイヤフラム７がダイヤフラムスプリング９のばね
力に抗して第１図中上方に押圧され、これに伴いバルブ
プレート６がバルブシート２ｆから離隔して開弁され
る。

エアバイパスバルブ１はスロットルバルブ２２の急閉に
より瞬時に負圧となるブースト圧と、当該スロットルバ
ルブ２２の閉時に一時的に上昇する過給圧とにより開弁
動作の高速化が図られる。この結果、吸気通路２０内の
加圧された空気はスロットルバルブ２２の前記急閉時に
極めて短時間にエアバイパスバルブ１を通して、吸気通
路２４即ち、ターボチャージャ２５の上流側に戻され
る。これにより、当該ターボチャージャ２５はコンプレ
ッサ２５ａにスロットルバルブ２２の急閉時において極
めて短時間で吸入空気量を補給される形となり、前述し
たターボチャージャ異音の発生が抑制される。

かかる作動を第３図により説明すると、直線Ｉは、ター
ボチャージャ２５のウエストゲート弁の開閉による通常
制御時の特性を示し、この状態においてスロットルバル
ブ２２を急閉すると、当該ターボチャージャ２５を通過
する空気量は点Ａから直線II上を曲線IIIの左方のハッ
チングで示すサージ域IV内の点Ｂに瞬時に移行する。し
かしながら、上述したようにエアバイパスバルブ１が高
速で開弁するために極めて短時間に吸気通路２０内の加
圧された空気がターボチャージャ２５に補給される。こ
の結果、当該ターボチャージャ２５を通過する空気量が
増大し、点Ｂのサージ域IVから点Ｃで示す位置に極めて
短時間で復帰することとなる。この結果、サージ域IV内
にある時間が極めて短くなり、前述したようにターボチ
ャージャ異音の発生が大幅に抑制される。

スロットルバルブ２２が閉塞されている間、ターボチャ
ージャ２５から吸気通路２０に供給された空気は吸気通
路２４を経て再び当該ターボチャージャ２５のコンプレ
ッサ２５ａに供給されることとなり、この経路で循環す
る。この結果、吸気通路２０内は略大気圧となってお
り、エアバイパスバルブ１の加圧室１３内には吸気通路
２０内の大気圧が加えられている。一方、ダイヤフラム
室１２内は負圧になっているため、当該エアバイパスバ
ルブ１は前記開弁状態を保持される。

スロットルバルブ２２を前記全閉状態から急速に全開す
ると、吸気通路２０内の圧力は一時的に低下する。ま
た、スロットルバルブ２２の下流側のブースト圧は瞬時
に上流側に等圧となり、エアバイパスバルブ１のダイヤ
フラム室１２内の圧力も当該圧力に上昇する。一方、加
圧室１３はオリフィス２Ｃを通して吸気通路２０と連通
されているためにその圧力が徐々に低下して吸気通路２
０内の圧力になる。この結果、ダイヤフラム室１２と加
圧室１３との差圧が徐々に小さくなり、ダイヤフラム７
はダイヤフラムスプリング９のばめ力により前記開弁時
よりも遅い速度で閉弁することとなる。これにより、当
該エアバイパスバルブ１はスロットルバルブ２２を急速
に全開させても閉弁時におけるハンチングを防止され
る。

（考案の効果）以上説明したように本考案によれば、ターボチャージャ
を備えたエンジンの当該ターボチャージャのコンプレッ
サ上流側と当該コンプレッサの下流側且つスロットルバ
ルブの上流側とを連通するエアバイパス通路と、前記エ
アバイパス通路内に前記コンプレッサの下流側且つ前記
スロットルバルブ上流側の連通部方向に面して設けられ
前記コンプレッサの下流側且つ前記スロットルバルブ上
流側の過給圧によって開弁方向に付勢されるバルブと、
前記バルブを開閉するダイヤフラムと、前記ダイヤフラ
ムの一側に形成され前記スロットルバルブ下流のブース
ト圧を導入される第１室と、前記ダイヤフラムの他側に
形成され前記エアバイパス通路と分離した絞りを有する
通路により前記コンプレッサの下流側且つ前記スロット
ッバルブ上流側の過給圧を導入される第２室とを備えた
ので、スロットッバルブ急閉時において前記バルブを高
速に開弁させることが可能となり、ターボチャージャ異
音の発生を有効に抑制することが可能となり、この結
果、吸気騒音を大幅に低減することが可能となる。しか
も、構成が極めて簡単であり、安価なエアバイパスバル
ブを提供することができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るエアバイパスバルブの一実施例を
示す断面図、第２図は第１図のエアバイパスバルブを適
用したターボチャージャを備えたエンジンの吸気系の接
続態様の一実施例を示す構成図、第３図は第２図の吸気
系のターボチャージャの作動を示す特性図である。１…エアバイパスバルブ、２…ハウジング、３…ホル
ダ、４…シール部材、５…シャフト、６…バルブプレー
ト、７…ダイヤフラム、８…キャップ、９…ダイヤフラ
ムスプリング、１２…ダイヤフラム室、１３…加圧室、
２０、２４…吸気通路、２１…インタクーラ、２３…エ
アクリーナ、２５…ターボチャージャ、２６…エンジ
ン、２７…ウエストゲート弁、２８…アクチュエータ、
２９…排気通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者上田克則東京都港区芝５丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)考案者飯田和正東京都港区芝５丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (56)参考文献特開昭59−37226（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−99127（ＪＰ，Ｕ) 実開昭60−159833（ＪＰ，Ｕ) 特公昭61−13092（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ターボチャージャを備えたエンジンの当該
ターボチャージャのコンプレッサ上流側と当該コンプレ
ッサの下流側且つスロットルバルブの上流側とを連通す
るエアバイパス通路と、前記エアバイパス通路内に前記
コンプレッサの下流側且つ前記スロットルバルブ上流側
の連通部方向に面して設けられ前記コンプレッサの下流
側且つ前記スロットルバルブ上流側の過給圧によって開
弁方向に付勢されるバルブと、前記バルブを開閉するダ
イヤフラムと、前記ダイヤフラムの一側に形成され前記
スロットルバルブ下流のブースト圧を導入される第１室
と、前記ダイヤフラムの他側に形成され前記エアバイパ
ス通路と分離した絞りを有する通路により前記コンプレ
ッサの下流側且つ前記スロットルバルブ上流側の過給圧
を導入される第２室とを備えたことを特徴とするエアバ
イパスバルブ。