JPH0932562A - 排ガスターボ過給機を有する内燃機関および内燃機関の排ガスターボ過給機を加速するための方法 - Google Patents

排ガスターボ過給機を有する内燃機関および内燃機関の排ガスターボ過給機を加速するための方法

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JPH0932562A
JPH0932562A JP8172582A JP17258296A JPH0932562A JP H0932562 A JPH0932562 A JP H0932562A JP 8172582 A JP8172582 A JP 8172582A JP 17258296 A JP17258296 A JP 17258296A JP H0932562 A JPH0932562 A JP H0932562A
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internal combustion
combustion engine
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gas turbocharger
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Helmut Striebich
シュトリービッヒ ヘルムート
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガスターボ過給機のシャフト上にタービン
ブレード６とコンプレッサブレードとが配置されてお
り、該タービンブレード６が内燃機関の排気ガスによっ
て負荷され、前記内燃機関が、排ガスターボ過給機と協
働する少なくとも１つのノズル部材２２を有する、排ガ
スターボ過給機を加速するための装置を備えている形式
の、排ガスターボ過給機を有する内燃機関を改良して、
排ガスターボ過給機の、特に高回転時の加速を高める。 【解決手段】 ノズル部材２２がタービンブレード６に
向けられていて、蓄圧器２１を介して内燃機関の少なく
とも１つのシリンダの燃焼室２０に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガスターボ過給
機を有する内燃機関であって、排ガスターボ過給機の軸
上にタービンブレードとコンプレッサブレードとが配置
されており、該タービンブレードが内燃機関の排気ガス
によって負荷され、前記内燃機関が、排ガスターボ過給
機と協働する少なくとも１つのノズル部材を有する、排
ガスターボ過給機を加速するための装置を備えている形
式のものに関する。
【０００２】また本発明は、内燃機関の排ガスターボ過
給機を加速するための方法であって、内燃機関の燃焼空
気供給を絞り部材を介して調節し、排ガスターボ過給機
のタービンブレードをノズル部材を介して負荷し、排ガ
スターボ過給機のタービンブレードの手前に吹き出し弁
を設ける方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】排ガスターボ過給機を有する内燃機関
は、ドイツ連邦共和国特許第３５０４４６５号明細書に
基づき公知である。この公知の内燃機関によれば、排ガ
スターボ過給機のコンプレッサブレードが、一般的な植
設羽根だけでなく付加的な植設羽根も備えている。この
付加的な植設羽根は、この植設羽根に向けられた圧縮空
気噴射流によって負荷される。付加的な植設羽根をこの
ように圧縮空気負荷することによって、特に始動時にお
ける排ガスターボ過給機の加速を良好に高めるようにし
なければならない。圧縮空気噴射流を生ぜしめるため
に、圧縮空気タンクが、付加的な植設羽根に向けられた
ノズルに接続可能な圧縮機によって過給される。必要で
あれば、コンプレッサブレードに設けられた付加的な植
設羽根は、この植設羽根に向けられたノズルを介して圧
縮空気タンク内に蓄えられた空気によって負荷される。
【０００４】さらに、排ガスターボ過給機を加速するた
めの方法は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３１６
７６１号明細書に基づき公知である。この公知の方法に
よれば、内燃機関の加速段階で、排気ガス流で負荷され
るタービンケーシングの出口が、その出口側で付加的に
一時的に負圧タンクに接続され得る。従って、タービン
ブレードにおける圧力差によって加速が高められる。こ
のためタービンケーシングと接続可能な負圧タンクが必
要である。この負圧タンクは自動車、もしくは内燃機関
に設けられた、付加的な圧縮機の吸気側に接続されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、構造が簡単でしかもエネルギー節約に有利な形式
で、排ガスターボ過給機の、特に高回転段階中に良好な
加速を得るようにすることである。また特に、既存の圧
縮機を付加的に負荷すること、または付加的な圧縮機は
省くようにしなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の、本発明の排ガスターボ過給機を有する内燃機関によ
れば、ノズル部材がタービンブレードに向けられてい
て、蓄圧器を介して内燃機関の少なくとも１つのシリン
ダの燃焼室に接続されている。
【０００７】また、前記課題を解決するための、本発明
の内燃機関の排ガスターボ過給機を加速するための方法
によれば、絞り部材の開放が所定の開放値を越え、それ
と同時に、吹き出し弁がその閉鎖された切換え位置にあ
ると直ちに、制御弁を、内燃機関の少なくとも１つのシ
リンダとノズル部材との間の導管接続部内で開放するよ
うにした。
【０００８】
【発明の効果】排ガスターボ過給機のタービンブレード
が、排ガス系からの排気ガスによる従来どおりの負荷に
加えて、内燃機関の少なくとも１つのシリンダの燃焼室
から蓄圧器であらかじめ蓄圧されたガス流によって、負
荷されるようにしたことによって、排ガスターボ過給機
の高回転特性の確実な改善が得られる。蓄圧された圧縮
圧力もしくは燃焼圧力でノズル部材またはタービンブレ
ードを負荷することによって、付加的な圧縮空気を発生
させる圧縮機を省くことができる。排ガスターボ過給機
またはタービンブレードの補助を必要としない、内燃機
関の運転段階中に、蓄圧器が、内燃機関の少なくとも１
つのシリンダの、圧力下にあるガスで過給される。次い
でこの蓄圧器から、排ガスターボ過給機の始動時もしく
は加速段階中に、既存の排ガス流に加えて付加的には、
タービンブレードがノズル部材を介して、あらかじめ蓄
圧された膨張したガスで負荷される。これによって非常
に高速な回転が可能である。
【０００９】タービンブレードを一時的に負荷するため
のノズル部材は、有利には少なくとも１つのシリンダの
シリンダヘッドに接続されている。この際、ノズル部材
に通じる導管接続部には、シリンダ内にガスが逆流する
のを防ぐ逆止弁が配置されている。従って逆流ガスによ
る影響が、ガス交換および燃焼過程に及ぼされることは
避けられる。
【００１０】ノズル部材を介してのタービンブレードの
付加的な負荷は、有利な形式で、排ガスターボ過給機の
始動時もしくは加速段階時だけで行われる。このため
に、シリンダもしくはシリンダヘッドとノズル部材との
間の接続部に制御弁が配置されている。この制御弁は内
燃機関の運転状況に関連して制御可能であり、これによ
って所定の運転段階だけにおいて排ガスターボ過給機の
付加的な負荷が行われる。
【００１１】制御弁がノズル部材に配置されていて、ノ
ズル部材とシリンダとの間の接続導管の横断面が、導管
が蓄圧器として作用するように形成されていれば、特に
簡単で、場所をとらない構成が得られる。ノズル部材を
介してのタービンブレードの負荷は、有利な形式で次の
ようにして行われる。つまり、燃焼空気供給を調節する
ためのスロットルバルブ（絞り部材）が所定の開放位置
を上回るかもしくはその位置に達し、これと同時に、吹
き出し弁（排気逃し弁）がなお閉鎖されている時に、ノ
ズル部材の制御弁が開放されることによって、行われ
る。制御弁の開放時期もしくは開放時間を一定に定めて
も良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】図示の実施例に記載されている
（この実施例に限定されることはない）内燃機関１は、
直列形４気筒エンジンとして形成されている。内燃機関
１の複数のアウトレット通路２は排ガス導管３を介して
排ガスターボ過給機４に接続されている。排ガス導管３
の排気ガスは排ガスターボ過給機４のタービン部分５の
タービンブレード６に負荷し、そこからタービン部分５
に後置されている排ガス導管７（詳細な図示は省略）に
達する。排気ガスをタービン部分５に案内する排ガス導
管３からバイパス導管８が分岐しており、このバイパス
導管８はタービン部分５の下側を迂回して後続の排ガス
導管７に開口している。バイパス導管８には、公知の吹
き出し弁（排気逃がし弁）９が配置されている。この吹
き出し弁９を介して公知の形式で過給圧が調整可能であ
る。排ガスターボ過給機４のタービンブレード６は、共
通のシャフト１０を介して、コンプレッサ部分１１に配
置されたコンプレッサブレード（詳細な図示は省略）に
結合されている。このコンプレッサブレードによって吸
入空気が内燃機関１の吸気装置１２から吸引される。圧
縮後に吸入空気は共通の絞り部材１４の設けられた吸気
導管１３を介して、複数のインレット通路１５に送られ
る。これらのインレット通路１５はシリンダ１６に開口
している。絞り部材１４は公知のスロットルバルブであ
り、このスロットルバルブは、図示の実施例ではコンプ
レッサ部分１１に後置されており、インレット通路１５
もしくはシリンダ１６への燃焼空気供給を調節する。絞
り部材１４を、コンプレッサ部分に前置してもよい。
【００１３】図１に示した下方のシリンダ１６の領域で
は、孔１９がシリンダヘッド１８の壁部を貫通して、燃
焼室２０内に開口している。この孔１９は圧力導管２１
に接続されている。この圧力導管２１はノズル部材２２
に開口しており、このノズル部材２２が排ガスターボ過
給機４のタービンブレード６に向けられている。圧力導
管２１のシリンダヘッド１８の領域に逆止弁２３が配置
されている。この逆止弁２３は正の差圧（燃焼室圧力＞
蓄圧器圧力）時に開放し、負の差圧（燃焼室圧力＜蓄圧
器圧力）時に閉鎖する。ノズル部材２２には制御弁２４
が配置されている。この制御弁２４は第１の切換え位置
（中立位置）でノズル部材２２、もしくはノズル部材２
２への導管部を閉鎖し、第２の切換え位置で圧力導管２
１への接続を開放する。
【００１４】内燃機関１の作動中、制御弁２４の中立位
置ではノズル部材２２が閉鎖されている。従って、ター
ビンブレード６は燃焼排気ガスによってのみ負荷され
る。圧力導管２１は逆止弁２３を介してシリンダ１６の
燃焼室２０に接続されているので、シリンダ１６内の最
大ガス圧に相当する圧力が圧力導管２１内に生じる。燃
焼室２０内への燃焼ガスの逆流は逆止弁２３によって阻
止される。
【００１５】特に排ガスターボ過給機４の高回転時にそ
の加速度を高めたい場合には、制御弁２４がその第２の
切換え位置（開放ポジション）に切換えられる。従って
圧力導管２１内に蓄えられたガスが、例えばラバルノズ
ル(Laval nossle)として形成されたノズル部材２２を介
して流出し、次いで膨張することによってタービンブレ
ード６を付加的に駆動することが可能である。これによ
って、より高速の運転、もしくはタービンブレード６の
良好な加速が得られる。遮断弁としての制御弁２４が再
び閉鎖されると、圧力導管２１内で逆止弁２３を介し
て、再び最大燃焼圧に相当する圧力が発生する。従っ
て、圧力導管２１内でのこの圧力発生は、排ガスターボ
過給機４の補助を必要としない時間内で得られる。制御
弁２４の制御は絞り部材１４及び吹き出し弁９の位置に
関連して行われるが、この場合、吹き出し弁９が閉鎖さ
れていて、それと同時に、スロットルバルブとして形成
された絞り部材１４の開放角度が、所定の開放値を越え
ている間は、制御弁２４が開放される。絞り部材１４の
開放角度が所定の開放値を下回るかおよび／または吹き
出し弁９が開放されると直ちに、制御弁２４が閉鎖され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】排ガスターボ過給機を有する内燃機関の系統図
である。
【図２】シリンダヘッドおよび排ガスターボ過給機の簡
略図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関、 ２ アウトレット通路、 ３ 排ガス
導管、 ４ 排ガスターボ過給機、 ５ タービン部
分、 ６ タービンブレード、 ７ 排ガス導管、 ８
バイパス導管、 ９ 吹き出し弁、 １０ シャフ
ト、 １１ コンプレッサ部分、 １２ 吸気装置、
１３ 吸気導管、 １４ 絞り部材、 １５インレット
通路、 １６ シリンダ、 １８ シリンダヘッド、
１９ 孔、２０ 燃焼室、 ２１ 圧力導管、 ２２
ノズル部材、 ２３ 逆止弁、２４ 制御弁

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排ガスターボ過給機（４）を有する内燃
    機関（１）であって、排ガスターボ過給機（４）のシャ
    フト（１０）上にタービンブレード（６）とコンプレッ
    サブレードとが配置されており、該タービンブレード
    （６）が内燃機関（１）の排気ガスによって負荷され、
    前記内燃機関（１）が、排ガスターボ過給機（４）と協
    働する少なくとも１つのノズル部材（２２）を有する、
    排ガスターボ過給機（４）を加速するための装置を備え
    ている形式のものにおいて、 ノズル部材（２２）がタービンブレード（６）に向けら
    れていて、蓄圧器（２１）を介して内燃機関（１）の少
    なくとも１つのシリンダ（１６）の燃焼室（２０）に接
    続されていることを特徴とする、排ガスターボ過給機を
    有する内燃機関。
  2. 【請求項２】 ノズル部材（２２）が導管接続部（２
    １）を介して少なくとも１つのシリンダ（１６）のシリ
    ンダヘッド（１８）に設けられた孔（１９）に接続され
    ており、導管接続部（２１）には逆止弁（２３）が配置
    されていて、この逆止弁（２３）はノズル部材（２２）
    に向かう流れ方向に開口している、請求項１記載の内燃
    機関。
  3. 【請求項３】 導管接続部（２１）がノズル部材（２
    ２）と少なくとも１つのシリンダ（１６）との間で制御
    弁（２４）を介して遮断可能である、請求項１または２
    記載の内燃機関。
  4. 【請求項４】 制御弁（２４）がノズル部材（２２）に
    配置されている、請求項３記載の内燃機関。
  5. 【請求項５】 導管接続部（２１）が、ノズル部材（２
    ２）と少なくとも１つのシリンダ（１６）との間で蓄圧
    器として形成されている、請求項１から４までのいずれ
    か１項記載の内燃機関。
  6. 【請求項６】 排ガスターボ過給機（４）のタービンブ
    レード（６）の手前に吹き出し弁（９）が配置されてお
    り、内燃機関（１）の燃焼空気供給が絞り部材（１４）
    を介して調節されるようになっており、制御弁（２４）
    が吹き出し弁（９）の切換え位置および絞り部材（１
    ４）の切換え位置に関連して操作される、請求項１から
    ５までのいずれか１項記載の内燃機関。
  7. 【請求項７】 内燃機関（１）の排ガスターボ過給機
    （４）を加速するための方法であって、内燃機関（１）
    の燃焼空気供給を絞り部材（１４）を介して調節し、排
    ガスターボ過給機（４）のタービンブレード（６）をノ
    ズル部材（２２）を介して負荷し、排ガスターボ過給機
    （４）のタービンブレード（６）の手前に吹き出し弁
    （９）を設ける方法において、 絞り部材（１４）の開放が所定の開放値を越え、それと
    同時に、吹き出し弁（９）がその閉鎖された切換え位置
    にあると直ちに、制御弁（２４）を、内燃機関（１）の
    少なくとも１つのシリンダ（１６）とノズル部材（２
    ２）との間の導管接続部（２１）内で開放することを特
    徴とする、内燃機関の排ガスターボ過給機を加速するた
    めの方法。
  8. 【請求項８】 所定の過給圧に達するかまたはこの過給
    圧を上回った時に、吹き出し弁（９）が開かれると直ち
    に、制御弁（２４）を閉鎖する、請求項７記載の方法。
JP8172582A 1995-07-19 1996-07-02 排ガスターボ過給機を有する内燃機関および内燃機関の排ガスターボ過給機を加速するための方法 Pending JPH0932562A (ja)

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