JPH0723548Y2 - 自動車エンジンのターボ過給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は，エンジンの過給を排気エネルギを用いて行な
う自動車エンジンの過給装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ターボ過給機は，タービンとコンプレッサとを備え，こ
れらは回転部材としてのタービンホィール及びコンプレ
ッサホィールを有している。このターボ過給機は，エン
ジンの排気をタービンホィールで受けてタービン出力を
発生させ，このタービン出力をコンプレッサ駆動力とし
て用いコンプレッサホィールを回転させ，給気圧を上昇
させてエンジンの過給を行なう。このようなターボ過給
機はエンジンが低速回転，たとえばアイドル運転時にあ
るとタービン側に送られてくる排気の流量が少ないた
め，タービンホィールおよびこれと直結されるコンプレ
ッサホィールの回転が低く，給気圧は低下する。このよ
うなエンジンはその低速回転時，たとえばアイドル運転
時に，発進加速を行なうと，ターボ過給機の回転部材の
回転増への立上り遅れ，エンジンの低速回転時のトルク
が直ちに高くならず，その応答遅れが生じ，加速性が悪
いという欠点がある。

従来，上記ターボ過給機の欠点を解消するために，例え
ば，実公昭62-33960号公報に示されているように，高圧
空気を貯留したエアタンクを設け，このエアタンクから
電磁弁を介してタービンホィールに高圧空気を供給する
ことで低速回転しているタービンホィールの回転速度を
上昇させコンプレッサホィールを駆動させてエンジンの
低速域での過給圧を高めてターボ過給機の応答遅れを解
消していた。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら，上記従来のターボ過給装置では，エアタ
ンクを使用するためこのエアタンクに高圧空気を貯留す
るために専用のコンプレッサが必要となる上，これらコ
ンプレッサ，高圧空気を断続する電磁弁などを制御する
制御手段も必要となり装置が大型化及び複雑化すると共
に非常に高価になるという問題があった。

そこで，本考案は，上記従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので，構造が簡易で小型化が可能で，し
かもエンジンの発進加速時の応答性も良好な自動車エン
ジンの過給装置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〕

本考案の自動車エンジンのターボ過給装置は，エンジン
の排気路に設けられ排気を受けて回転するタービンホィ
ールを有するタービンと，上記エンジンの吸気路に設け
られ上記タービンホィールにシャフトを介して連結され
回転駆動されるコンプレッサホィールを有し同コンプレ
ッサホィールにより上記エンジンに過給吸気を供給する
コンプレッサとを備えたターボ過給装置において，上記
タービンホィールより上流の上記排気路に開口された噴
出口に接続される蓄圧室と，同蓄圧室とピストンにより
隔てられた圧力室と、同圧力室と上記吸気路のスロット
ルバルブ下流且つ上記コンプレッサ上流側間を接続する
連通管と、上記蓄圧室を縮小させる方向へ上記ピストン
を付勢するスプリングとを有するアキュムレータを具備
したことを特徴とするものである。

〔作用〕

上記構成でなる自動車エンジンのターボ過給装置によれ
ば，アイドル運転時，または高速運転から急減速運転に
切換えられた時，つまりスロットル弁が閉状態の時は，
スロットル弁の下流の吸気路は負圧となり，この吸気圧
を受けてアキュムレータのピストンは蓄圧室の容積を拡
大する方向に移動する。これに伴なって蓄圧室内には噴
出口から排気を吸入して蓄圧される。その後，再びスロ
ットル弁が開かれると，スロットル弁の下流の吸気路は
負圧からほぼ大気圧に変わる。そのため，ピストンは蓄
圧室の容積を縮小する方向に付勢され蓄圧室内の排気を
噴出口から噴出しタービンホィールに供給してタービン
ホィールの回転数を増大させ，それに伴なってコンプレ
ッサが過給作動し，エンジンのトルクを増加させること
になり，エンジンの発進加速時の応答性が向上する。

〔実施例〕

本考案の第１実施例を第１図に基づいて説明する。

１はエンジンであり,11は燃焼室を示す。この燃焼室11
には吸気ポート13及び排気ポート15が開口しており，こ
れらのポート13,15にはそれぞれ吸気弁12,排気弁14が介
装されている。

２はターボ過給機であり，該ターボ過給機２は，タービ
ン21,コンプレッサ22及び軸受部23で構成されている。
前記タービン21は，タービンケース21a及びタービンホ
ィール21bで構成され，該タービンホィール21bは，軸受
部23に設けられた軸受23bにより支持されたシャフト23a
の一方側に連結されることでタービンケース21a内に回
転自在に構成されている。又，前記コンプレッサ22は，
コンプレッサケース22a及びコンプレッサホィール22bで
構成され，該コンプレッサホィール22bは前記タービン
ホィール21bと対向する前記シャフト23aの他方側に連結
されることで，前記タービンホィール21bによりコンプ
レッサケース22a内で回転駆動される構成をなしてい
る。

上記ターボ過給機２におけるタービン21は，エンジン１
の排気ポート15に接続される終端部にマフラ51を有する
排気路５中に配備されている。さらに詳述すれば，ター
ビン21のタービンケース21aに設けられた流入口21cは，
排気路５を介してエンジン１の排気ポート15に接続さ
れ，タービン21の吐出口21dは，排気路５及びマフラ51
を介して大気に開放される。

又，ターボ過給機２におけるコンプレッサ22は，エンジ
ン１の吸気ポート13に接続される吸気路６中に配備され
ており，該コンプレッサ22の上流側には，スロットルバ
ルブ41を有するキャブレータ4,そしてエアフィルタ３が
配設されている。コンプレッサ22の流入口22bは，吸気
路６を介して前記キャブレータ４に接続されており，
又，その吐出口22dは，吸入路６を介してエンジン１の
吸気ポート13に接続されている。

７はアキュムレータであり，該アキュムレータ７は，両
端が閉塞されて筒形状でなる本体71,該本体71内に摺動
自在に設けられ，該本体71内を蓄圧室72と圧力室73に２
分するピストン74,及び，該ピストン74を蓄圧室72方向
に付勢してピストン74を移動させて蓄圧室72の容積を縮
小させるスプリング75で構成されている。さらに，前記
蓄圧室72は，排気路５のターボ過給機２における流入口
21c近傍に開口された噴出口51に連通管76を介して接続
されている。又，前記圧力室73は，並列接続された一方
向弁8aと電磁弁8bを介して吸気通路６のスロットルバル
ブ41下流で且つコンプレッサ22上流に連通されてる。前
記一方向弁8aは，圧力室73から吸気路６への流れのみを
許容する構成をなしている。

９は制御手段であり，該制御手段９は，スロットルバル
ブ41を開閉駆動するアクセルペダル10の踏込量，つま
り，スロットルバルブ41の開度量が所定以上開いたこと
を検出し，そのときに前述した電磁弁8bに作動電力を供
給し電磁弁8bを閉状態から開状態に作動させる電気回路
で構成されている。

次に，上記実施例の作動を以下説明する。

自動車が中，高速度で走行している場合，ターボ過給機
２は，エンジン１の排気の持つ熱エネルギと吹出しエネ
ルギをタービンホィール21bで受けてタービン出力を発
生させ，このタービンホィール21bの回転力をシャフト2
3aを介してコンプレッサホィール22bを駆動して吸気圧
を上昇させ，吸気ポート13へ大気圧以上の圧力の吸気を
送りエンジン１の過給を行なう。このように，エンジン
１の回転数が中，高速回転域にあるとき，タービン21は
比較的流量の多い排気をエンジン１から受け，タービン
出力を十分発生できる。このときスロットルバルブ41
は，所定開度以上に保持されているため，制御手段９
は，スロットルバルブ41の開度をアクセルペダル10の踏
込量により検知し電磁弁8bへ作動電力を供給し電磁弁8b
を開状態としている。すなわち，アキュムレータ７の圧
力室73内には，スロットルバルブ41下流の吸気路６にお
ける正圧の吸気が前記電磁弁8bを介して導入される。こ
のように，圧力室73内の圧力が正圧状態のときは，ピス
トン74はスプリング75により付勢されて蓄圧室72の容積
が縮小される方向，つまり第１図における左方向に移動
して２点鎖線に示す位置で停止される。

次に，自動車が中，高速度で走行中に急減速した場合，
スロットルバルブ41が閉じられるので，制御手段９は，
アクセルペダル10の踏込量によりスロットルバルブ41の
閉作動を検知し電磁弁8bへの作動電力を停止し電磁弁8b
を閉状態にする。スロットルバルブ41が閉作動された直
後はコンプレッサホィール22bは慣性力により即座に回
転数が下がらないため，スロットルバルブ41下流の吸気
路６中の圧力は急激に低下して負圧状態となる。そのた
め、アクチュエータ７の圧力室73内の吸気は，一方向弁
8aを介して吸気路６へ吸引され、圧力室73内を負圧状態
となる。すると，ピストン74は圧力室73の負圧力により
スプリング75の付勢力に抗して蓄圧室72を拡大させる方
向，つまり第１図に実線で示す位置まで移動される。こ
のピストン74の移動に伴なって，噴出口51から排気を蓄
圧室72内に吸入して蓄えられる。このとき，エンジン１
は，スロットルバルブ41の閉作動に伴なって回転数が下
がり排気の流量は低下する。そして，タービンホィール
21bのタービン出力は下がり，コンプレッサホィール22b
の回転数は徐々に低下する。

この状態から自動車を急加速するため，アクセルペダル
10を踏込みスロットルバルブ41を所定開度以上開くと，
スロットルバルブ41下流の吸気路６が負圧から正圧にな
ると同時に，制御手段９がアクセルペダル10の踏込量10
からスロットルバルブ41の開度量を検知して電磁弁8bに
作動電力を与え電磁弁8bを開状態となる。すると，アキ
ュムレータ７の圧力室73内は，スロットルバルブ41下流
の吸気路６における正圧の吸気が電磁弁8bを介して導入
されるため，ピストン74はスプリング75の付勢力により
蓄圧室72方向に可動される。このとき，蓄圧室72内に蓄
えられていた排気は，噴出口51から排気路５へ噴出さ
れ，タービンホィール21bに供給されてタービンホィー
ル21bの回転数を上昇させる。すなわち，コンプレッサ2
2は，スロットルバルブ41の開作動後，直ちにコンプレ
ッサホィール22bの回転速度が上昇されるため，エンジ
ン１へ有効な過給吸気を供給することが可能となる。言
い換えれば，エンジン１はその回転数が低速域にあるに
もかかわらず，上記アキュムレータ７の作用によりター
ボ過給機２を即座に働かせ過給によるトルク増が図られ
る。そして，このトルク増によりエンジン自体の回転数
を急速に上昇させることが可能となり，低速域からの急
加速時におけるターボ過給機２の応答遅れを解消するこ
とが可能となる。

以上詳述したように，本実施例では，スロットル41の下
流の吸気路６の吸気圧に応動するアキュムレータ７によ
り排気路５の排気を利用して低速域から急加速時にター
ボ過給機２のタービンホィール21bの回転速度を高める
ことを特徴としており，従来のように，エアタンクを設
けて，このエアタンクに高圧空気を貯留するためのコン
プレッサを必要とせず簡易な構成で，しかも小型化及び
低廉化が図れる実用性の高い自動車エンジンの過給装置
を提供することができる。

なお，本実施例では，一方向弁8a,電磁弁8b及び制御手
段９を設けてアキュムレータ７の作動を制御する構成と
したが，本実施例から，これら一方向弁8a,電磁弁8b及
び制御手段９を取り除いても前述した同様の作動効果が
得られることは言うまでもない。

次に，本考案の第２実施例を第２図に基づき説明する。

なお，第２図中，前述した第１実施例を示した第１図と
同一構成部分には同一符号を付しその説明は省略する。

本実施例では，噴出口21eをターボ過給機２のタービン
ケース21aに穿設しており，該噴出口21eはタービンホィ
ール21bの回転方向に指向されて形成されている。すな
わち，アキュムレータ７の蓄圧室72から連通管76を介し
て排気を噴出口21eから噴出することで，タービンホィ
ール21bに直接排気を当てて回転駆動する構成であり，
前述した第１実施例に比べより効果的にタービンホィー
ル21bを回転駆動することが可能となる特段の作用効果
を有している。

〔考案の効果〕

本考案は，従来のようにエアタンク及びエアタンクに高
圧空気を蓄留するための専用のコンプレッサが不要とな
り，これに伴ない，コンプレッサ，高圧空気を断続する
電磁弁，及びこれらの制御手段も不要となるため，装置
の簡素化及び小型化が図れる極めて商品価値の高い自動
車エンジンの過給装置を提供することができる効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す概略構成図，第２図
は本考案の第２実施例を示す概略構成図である。 １……エンジン,2……ターボ過給機,21……タービン,22
……コンプレッサ,22e……噴出口,3……エアフィルタ,4
……キャブレータ,41……スロットルバルブ,7……アキ
ュムレータ,71……本体,72……蓄圧室,73……圧力室,74
……ピストン,8a……一方向弁,8b……電磁弁,9……制御
手段,10……アクセルペダル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気通路に設けられ排気を受け
   て回転するタービンホイールと、上記エンジンの吸気路
   に設けられ上記タービンホイールにシャフトを介して連
   結され回転駆動されるコンプレッサホイールを有し同コ
   ンプレッサホイールにより上記エンジンに過給吸気を供
   給するコンプレッサとを備えたターボ過給装置におい
   て、上記タービンホイールより上流の上記排気路に開口
   された噴出口に接続される蓄圧室と、同蓄圧室とピスト
   ンにより隔てられた圧力室と、同圧力室と上記吸気路の
   スロットルバルブ下流且つ上記コンプレッサ上流側間を
   接続する連通管と、上記蓄圧室を縮小させる方向へ上記
   ピストンを付勢するスプリングとを有するアキュムレー
   タを具備したことを特徴とする自動車エンジンのターボ
   過給装置。