JPH0650062B2 - ターボチヤージヤ用調整弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は自動車用等にターボチヤージヤ付エンジンの
過給圧を安定化するターボチヤージヤ用調整弁に関す
る。

＜従来の技術＞ 従来、ターボチヤージヤ付エンジンにおいては、過給圧
が予め定められた圧力以上に上昇しないように、ターボ
チヤージヤのタービンへの排気ガスの一部をバイパスさ
せることにより、タービンを通過する排気ガス量の制御
を行つている。

このバイパス路には、バイパス弁を有するとともに過給
圧に連動するダイヤフラム室を備えたアクチユエータが
介装されている。

そして、このアクチユエータによるバイパス弁の設定開
度の調整は、ダイヤフラムを付勢する調整ばねを交換す
るか、ダイヤフラム室への導入圧を制御することにより
行なつていた。

しかし、調整ばねの交換は極めて煩雑であり、一般に
は、エンジンの吸気管から過給圧を導入する導圧管の中
途に調整弁を設けて、ダイヤフラム室への導入圧を制御
し、バイパス弁の設定開度調整を行なう方法がとられて
いた。

この導入圧の制御に用いられる調整弁５０は、、従来、
第３図に示すように、ダイヤフラム室５１と、一次流路
５５、二次流路５６との間に設けられた弁座５７、およ
び弁座５７に開弁する方向に付勢された弁体５８、なら
びに二次流路５６とダイヤフラム室５１の間を連通する
導圧路６０等とを備えて構成されていた。

この調整弁５０は、第２図に示すように、吸気管３とア
クチユエータ８のダイヤフラム室８ｂとの間を結んで過
給圧を導入する導圧管７の中途に装備される。一次流路
５５は吸気管３に接続され、二次流路５６はダイヤフラ
ム室８ｂに接続される。

アクチユエータ８はバイパス弁８ａとそれを駆動するダ
イヤフラムを有するダイヤフラム室８ｂとを備え、バイ
パス弁８ａはターボチヤージヤ５のタービン５ｂをバイ
パスするバイパス路６に介装されている。

そして、エアクリーナ２からの吸気は、ターボチヤージ
ヤ５のコンプレッサ５ａで加圧され、過給圧となつて吸
気管３を通りエンジン１へ供給される。またエンジン１
の排気ガスは排気管４ａを通つてターボチヤージヤ５の
タービン５ｂへ送られ、ターボチヤージヤ５を駆動した
後排気管４ｂより排出される。

この調整弁５０によれば、ダイヤフラム室８ｂへの導入
圧の調整は、ハンドル６１を回転操作し、設定ばね５４
の付勢力（設定圧力）を調整することにより行なう。そ
して、設定ばね５４の設定圧力を高めれば、導入圧を高
くできて（二次圧の設定値を高くできて）、バイパス弁
８ｂの開度調整において過給圧の設定値を低下させるこ
とができる。また、設定ばね５４の設定圧力を弱めれ
ば、導入圧を低くできて（二次圧の設定値を低くでき
て）、バイパス弁８ｂの開度調整において過給圧の設定
値を上昇させることができる。

そして、この調整弁５０によれば、ダイヤフラム室８ｂ
側の二次圧がハンドル６１の調整に応じた設定値以下の
ときは、設定ばね５４の付勢力の補助を受けて、ダイヤ
フラム５２、ステム５９を介して弁体５８が押下げら
れ、弁座５７を開いて二次圧を上昇させ、設定値となる
ように制御する。

また、二次圧が設定値以上のときは、まず、導圧路６０
より導入された流体圧力がダイヤフラム５２を押上げ、
ステム５９、弁体５８を介して弁座５７を閉塞する。そ
して、二次圧が上昇しているため、リリーフ孔５３とス
テム５８との間が開離され、二次流路５６側の余剰圧力
が大気中へ放出され、二次圧を低下させ、設定値となる
ように制御する。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、このような調整弁５０では、ターボチヤージヤ
５の運転状況に関係なく二次圧を一定に保とうとする。
この二次圧を一定に保つことは、一次圧が変動しても、
バイパス弁８ａの開度調整を一定にすることを意味す
る。

そのため、エンジン１が高回転の時には、ターボチヤー
ジヤ５のタービン５ｂへの排気ガスをバイパスさせる量
が不足する場合が生ずる。その場合には、タービン５ｂ
は余剰回転し、過給圧は一定に保たれず上昇してしま
う。また、エンジン１が低回転の時には、排気ガスのバ
イパス量が過大となる場合が生ずる。その場合、タービ
ン５ｂの回転が抑えられ、過給圧は低下してしまう。

すなわち、従来の調整弁５０を用いたターボチヤージヤ
付エンジンにおいては、アクチユエータ８のダイヤフラ
ム室８ｂへの導入圧（調整弁５０の二次圧）は常に一定
となるものの、エンジン１の回転状況と連係せず、過給
圧は回転状況に左右されて変動するという問題があつ
た。

この発明は上記問題を解決するためになされたものであ
り、エンジンの回転状況が変動しても過給圧を安定化す
ることができるターボチヤージヤ用調整弁を提供するこ
とを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ この発明は、上記課題を解決するもので、吸気管と、排
気管のバイパス路に配置されたアクチユエータのダイヤ
フラム室と、の間を結ぶ導圧管に配設されるターボチヤ
ージヤ用調整弁であって、 排出孔を備えたダイヤフラムで区画された大気室及びダ
イヤフラム室と、 前記大気室内に配設されて、前記ダイヤフラムを前記ダ
イヤフラム室側へ押圧する設定ばねと、 前記大気室の周壁に螺着されて、回転操作によつて前記
設定ばねの前記ダイヤフラムに対する付勢力を調整する
ハンドルと、 該ダイヤフラム室に隣接されて、前記導圧管の前記吸気
管側に接続される一次流路、及び、前記導圧管の前記ダ
イヤフラム室側に接続される二次流路、からなる導圧流
路と、 該導圧流路の二次流路側から前記ダイヤフラム室内へ挿
入させて、先端を前記ダイヤフラムの排出孔の周縁全周
に当接するステムと、 該ステムの元部側に固着されて、前記設定ばねの付勢力
により、前記導圧流路の前記一次流路と二次流路との連
通部位に配置される弁座に当接して前記一次流路と二次
流路との連通状態を閉塞可能な弁体と、 前記設定ばねの付勢力より弱い付勢力として、前記ステ
ムを前記ダイヤフラム側に押圧するように、前記弁体を
付勢する弁ばねと、 前記ステムの先端に穿設され、前記弁体が前記弁座に当
接した際に、前記排出孔と前記二次流路とを連通させる
連通孔と、 前記ダイヤフラム室と前記導圧流路の一次流路とを連通
する導圧路と、 を備えてなることを特徴とする。

＜作用＞ この発明は上記のように構成されたものであり、一次流
路の一次圧（過給圧）が設定値以下のときは、設定ばね
により、ダイヤフラムを介して弁体が弁座に当接して閉
弁し一次流路と二次流路との連通状態を閉塞する。この
場合、ステムの連通孔とダイヤフラムの排出孔とを介し
て、二次流路が大気室と連通状態となり、二次圧が減少
する。そのため、アクチユエータのバイパス弁は、バイ
パス路を閉じる方向へ移動し易くなり、バイパス量を減
少させる。その結果、ターボチヤージヤのタービンの回
転数が上昇し、過給圧が上昇して設定値に制御される。

一次流路の一次圧（過給圧）が設定値以上のときには、
導圧路よりダイヤフラム室へ過大圧力がかかるととも
に、一次流路から直接弁体に過大圧力がかかるため、そ
の過大圧力が設定ばねの付勢力に抗してダイヤフラムと
弁体とを押上げようとし、弁ばねの付勢力の補助によっ
て、弁体が、弁座から開離して開弁し、一次流路と二次
流路とを連通させる。そのため、二次圧が上昇すること
から、アクチユエータのバイパス弁は、バイパス路を開
く方向へ移動し易くなり、バイパス量を増大させる。そ
の結果、ターボチヤージヤのタービンの回転数が減少
し、過給圧が減少して設定値に制御される。

＜実施例＞ 以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。

図において１０は調整弁であり、本体１１とボンネツト
１２とを一体的に結合して外殻が形成されている。

この調整弁１０は、ダイヤフラム１６で区画される大気
室１４及びダイヤフラム室１５と、ダイヤフラム室１５
に隣接して一次流路２５と二次流路２８とからなる導圧
流路２４と、大気圧１４内に配置されてダイヤフラム１
６をダイヤフラム室１５側へ押圧する設定ばね２０と、
二次流路２８側からダイヤフラム室１５に挿入させてダ
イヤフラム１６に当接するステム３２と、ステム３２下
端に固着されて導圧流路２４を開閉させる弁体３０と、
一次流路２５とダイヤフラム室１５との間を連通する導
圧路３５と、を主体にして構成されている。

ダイヤフラム室１５は、本体１１の上面部における凹部
に配置され、その凹部にボンネツト１２によつて取付け
られたダイヤフラム１６により、ダイヤフラム室１５が
構成されている。ダイヤフラム１６には設定ばね２０を
支承するばね座１７が固着されており、そのばね座１７
の中央部には、ダイヤフラム１６の上下を貫通する排出
孔１８が穿設されている。またダイヤフラム１６の上方
側には、ボンネツト１２により周壁を構成された大気室
１４が形成され、この大気室１４は、連通孔１３により
略一定の外気圧に保たれている。

設定ばね２０は、所定のばね力を有する圧縮コイル状に
形成されており、その下端部はばね座１７に支承され、
上端部はリテーナー２１を介してハンドル２２の下端部
と当接している。

ハンドル２２は、その調整ねじ部２２ａがボンネツト１
２に螺刻されためねじに螺合して、ボンネツト１２の軸
線方向に上下するように形成されている。従つて、ハン
ドル２２の回転によりリテーナー２１を介して設定ばね
２０を圧縮し、設定ばね２０によるダイヤフラム１６へ
の付勢力（設定圧力）を調整するように形成されてい
る。

一次流路２５と二次流路２８とからなる導圧流路２４
は、本体１１の下部側のダイヤフラム室１５に隣接し
て、略水平方向に形成されている。導圧流路２４におけ
る一次・二次流路２５・２８の中間部には、水平面をな
して上下方向に開口する弁座２６が形成されている。弁
座２６には、上方側から開閉可能なピストン状の弁体３
０が配設されている。

弁体３０は、その上面中央部に上方へ延びるステム３２
を固着させるとともに、設定ばね２０の付勢力より小さ
い付勢力の弁ばね３４により、弁座２６から開離する開
弁方向へ付勢されている。

ステム３２は、二次流路２８側からダイヤフラム室１５
内に挿入され、その上端部をダイヤフラム１６の排出孔
１８周縁下面の全周に当接させて配設されている。ステ
ム３２の上端部には、逆Ｔ字状の連通孔３２ａが穿設さ
れている。そして、連通孔３２ａの上端開口部は排出孔
１８と連通するとともに、下端開口部は弁体３０が弁座
２６上に着座したとき、二次流路２８と連通するように
形成されている。

更に、一次流路２５とダイヤフラム室１５との間には、
一次流路２５側の流体圧力を導入する導圧路３５が設け
られている。

従つて、弁体５０の下面に流体圧力が加わると、導圧路
３５を介してダイヤフラム１６の下面にも流体圧力が加
わり、弁体３０が開弁し易くなる。

なお、符号３６は気密性を保持するための０リングであ
る。

次に、このように構成された調整弁１０の動作を説明す
る。なお、調整弁１０は、従来と同様に、第２図に示す
ように、吸気管３とアクチユエータ８のダイヤフラム室
８ｂとの間を結んだ導圧管７の中途に装備され、一次流
路２５は吸気管３側に接続され、二次流路２８はダイヤ
フラム室８ｂ側に接続される。

また、調整弁１０のハンドル２２を回して設定ばね２０
の設定圧力（付勢力）を予め所望の圧力に調整してお
く。なお、この設定圧力は、制御しようとする一次流路
２５の一次圧（過給圧）に対応することとなる。

まず、エンジン１の回転中に、調整弁１０の一次圧が設
定圧力より上昇すると、導圧路３５を介してダイヤフラ
ム１６に一次圧がかかるとともに、一次流路２５から直
接弁体３０に一次圧がかかるため、その一次圧が設定ば
ね２０の設定圧力（付勢力）に抗してダイヤフラム１６
と弁体３０とを押上げようとし、弁ばね３４の付勢力の
補助によって、弁体３０が、弁座２６から開離して開弁
し、一次流路２５と二次流路２８とを連通させる。その
ため、一次流路２５側から流体が二次流路側２８に流れ
て、二次圧が上昇することから、アクチユエータ８のバ
イパス弁８ａは、バイパス路６を開く方向へ移動し易く
なる。

その際、既に、アクチユエータ８のバイパス弁８ａが開
弁している場合には、バイパス弁８ａが更に開弁し、バ
イパス量を増大させる。その結果、ターボチヤージヤ５
のタービン５ｂの回転数が減少し、一次圧（過給圧）
は、減少して設定値に制御される。

その後、一次圧が設定圧力より低下すると、設定ばね２
０の付勢力により、ダイヤフラム１６を介して弁体３０
が弁座２６に当接して閉弁し一次流路２５と二次流路２
８との連通状態を閉塞する。この場合、ステム３２の連
通孔３２ａとダイヤフラム１６の排出孔１８とを介し
て、二次流路２８が大気室１４と連通状態となり、二次
圧が減少する。そのため、アクチユエータ８のバイパス
弁８ａは、バイパス路６を閉じる方向へ移動し易くな
り、バイパス量を減少させる。その結果、ターボチヤー
ジヤ５のタービン５ｂの回転数が上昇し、一次圧（過給
圧）は、上昇して設定値に制御される。

このように、実施例の調整弁１０では、一次圧（過給
圧）が設定値より上昇すれば、二次圧を上昇させて、ア
クチユエータ８のバイパス弁８ａを開弁方向へ移動させ
易くし、バイパス量を増大させて、一次圧（過給圧）を
減少させ、また、一次圧（過給圧）が設定値より減少す
れば、二次圧を減少させて、アクチユエータ８のバイパ
ス弁８ａを閉弁方向へ移動させ易くし、バイパス量を減
少させて、一次圧（過給圧）を上昇させることから、エ
ンジン１の回転状況が変動して一次圧である過給圧が変
動しても、その変動を抑制し、過給圧を安定化させるこ
とができる。

また、一次圧（過給圧）の設定値は設定ばね２０の付勢
力に比例し、この設定ばね２０の設定圧力（付勢力）は
ハンドル２２の回転数に比例するため、ハンドル２２の
回転操作によつて、容易に、設定ばね２０の設定圧力
（付勢力）を調整して、一次圧（過給圧）の設定値を調
整することができる。

なお、この発明は上述の説明および図例に限定されるこ
となく、この発明の技術的思想から逸脱しない範囲にお
いて、その実施態様を変更することができる。

＜発明の効果＞ この発明による調整弁は、以上のように、一次圧（過給
圧）が設定値より上昇すれば、二次圧を上昇させて、ア
クチユエータのバイパス弁を開弁方向へ移動させ易く
し、バイパス量を増大させて、一次圧（過給圧）を減少
させることができ、また、一次圧（過給圧）が設定値よ
り減少すれば、二次圧を減少させて、アクチユエータの
バイパス弁を閉弁方向へ移動させ易くし、バイパス量を
減少させて、一次圧（過給圧）を上昇させることができ
るため、エンジンの回転状況が変動して一次圧である過
給圧が変動しても、その変動を抑制し、過給圧を安定化
させることができる。

また、一次圧（過給圧）の設定値は設定ばねの付勢力に
比例し、この設定ばねの設定圧力（付勢力）はハンドル
の回転数に比例するため、ハンドルの回転操作によつ
て、容易に、設定ばねの設定圧力（付勢力）の調整を介
して、一次圧（過給圧）の設定値の調整を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の調整弁の断面図、 第２図は過給圧制御システムの説明図、 第３図は従来の調整弁の断面図である。 ３……吸気管、 ４ａ・４ｂ……排気管、 ５……ターボチヤージヤ、 ６……バイパス路、 ８……アクチユエータ、 ８ａ……バイパス弁、 ８ｂ……ダイヤフラム室、 １０……調整弁、 １４……大気室、 １５……ダイヤフラム室、 １６……ダイヤフラム、 １８……排出孔、 ２０……設定ばね、 ２２……ハンドル、 ２４……導圧流路、 ２５……一次流路、 ２６……弁座、 ２８……二次流路、 ３０……弁体、 ３２……ステム、 ３２ａ……連通孔、 ３４……弁ばね、 ３５……導圧路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気管と、排気管のバイパス路に配置され
   たアクチユエータのダイヤフラム室と、の間を結ぶ導圧
   管に配設されるターボチヤージヤ用調整弁であって、 排出孔を備えたダイヤフラムで区画された大気室及びダ
   イヤフラム室と、 前記大気室内に配設されて、前記ダイヤフラムを前記ダ
   イヤフラム室側へ押圧する設定ばねと、 前記大気室の周壁に螺着されて、回転操作によつて前記
   設定ばねの前記ダイヤフラムに対する付勢力を調整する
   ハンドルと、 該ダイヤフラム室に隣接されて、前記導圧管の前記吸気
   管側に接続される一次流路、及び、前記導圧管の前記ダ
   イヤフラム室側に接続される二次流路、からなる導圧流
   路と、 該導圧流路の二次流路側から前記ダイヤフラム室内へ挿
   入させて、先端を前記ダイヤフラムの排出孔の周縁全周
   に当接するステムと、 該ステムの元部側に固着されて、前記設定ばねの付勢力
   により、前記導圧流路の前記一次流路と二次流路との連
   通部位に配置される弁座に当接して前記一次流路と二次
   流路との連通状態を閉塞可能な弁体と、 前記設定ばねの付勢力より弱い付勢力として、前記ステ
   ムを前記ダイヤフラム側に押圧するように、前記弁体を
   付勢する弁ばねと、 前記ステムの先端に穿設され、前記弁体が前記弁座に当
   接した際に、前記排出孔と前記二次流路とを連通させる
   連通孔と、 前記ダイヤフラム室と前記導圧流路の一次流路とを連通
   する導圧路と、 を備えてなることを特徴とするターボチヤージヤ用調整
   弁。