JPS58195023A - 排気タ−ボ過給機付き内燃機関 - Google Patents

排気タ−ボ過給機付き内燃機関

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JPS58195023A
JPS58195023A JP57077480A JP7748082A JPS58195023A JP S58195023 A JPS58195023 A JP S58195023A JP 57077480 A JP57077480 A JP 57077480A JP 7748082 A JP7748082 A JP 7748082A JP S58195023 A JPS58195023 A JP S58195023A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
valve
supercharger
engine
actuator
Prior art date
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Pending
Application number
JP57077480A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Moriguchi
守口 幸一
Kenji Iwamoto
賢治 岩本
Ryuichi Matsushiro
松代 隆一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS58195023A publication Critical patent/JPS58195023A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は排気ターボ過給機付き内燃機関における出力向
上装置に関するものである。 従来、主に出力向上を目的とした過給機付き内燃機関は
、機関から排出される排気ガスエネルギー(ガス流量、
ガス温度、ガス圧力)により排気タービンを駆動させ、
同軸に結合されたコンプレッサにより機関に吸入される
空気を圧縮過給するものである。 機関の低速域からの出力向上を図るためには、低回転域
から排気タービンの仕事量を増加させ、過給圧力を上昇
させなけれにならず、排気過給機を構成している排気タ
ービンの小ノズル化が必要となる。この場合、機関の高
負荷中、高速回転で機関排圧が大きく上昇し、充填効率
を低下させ、出力の低下を招くとともに、燃料がガソリ
ンの場合、ノッキング限界が早まり、更に出力の低下を
助長し、期待する出力向上が得られないのみならず、燃
料消費量の増大を招くという現&が生じる。 一方、高速m方向上を確保しようとした場合、前述した
排気タービンの太ノズル化が必要となり高速出力は得ら
れるものの、低、中回転域で排気タービンの仕事量が減
少し、期待する出力が得られない現象が生じ、これら低
速域からの出力向上と高速出力向上とは相反する特性を
有する。 このため、機関全回転域で期待する出力向上を□ 図るためには過給機の特に排気タービンの可変容量化が
必要となりこの手法として可変ノズルタービン等が提案
されてい暮が、構造的、更には技術、″”11′。 的に非常に困難であシ□、実用化には至っていない。 一方、過給を必要としない部分負荷運転時においても排
気ガスは全量排気タービンを通過することになり、この
とき排気タービンFi排気ガス通過に際して障害物とな
り排気抵抗増大にょる排圧の上昇で出力低下や燃費率悪
化等の問題がある。 一般に排気ターボ過給機付き内燃機関では過過給を防止
するため過給圧が一定値以上になったIl、l、に排気
の一部を排気タービンからパイノ平スさせる排気パイノ
ス弁が設けられている。そこで前述の部分負荷時での問
題を解決するために部分負荷時にも排気パイノfス弁を
開放させる手法智提案されている。しかし部分負荷時に
は吸気路中の絞り弁下流は負圧となりまたコンゾレ、す
出口圧も#1は大気圧となっているため、従来提案され
ている手法では最大過給圧を設定するために排気バイパ
ス弁を作動はせるダイヤフラム式アクチェータでは部分
負荷時にパイがス弁を開作動させることができないため
、更に別のアクチェータを追加するなど・1 してアクチェ]〉がかなり複雑なものとならざるを得な
い。   1′ 本発明は前述のような排気ターメ過給機付き内燃4!!
関の問題点を解決するためになされたものであって、排
気ターが過給機付き内燃機関において、過給機、特に排
気タービンの容量を変更せずに機関の中、高速域で期待
する出力特性が得られるように過給機の排気タービン容
量を決定し、更に低速域においても過給機の仕事量を増
加せしめ、出力向上を図る装置を提供することを目的と
する。 さらに詳しくは、機関低速高負荷運転時排気がス流歇を
増加させるとともに排気ガス温度を上昇させてコンプレ
ッサによる仕事量を増加し過給圧力の上昇とともに機関
出力の向上を図り、また過給を必要としない部分負荷運
転時においては損気の一部を排気タービンからバイパス
させる排気パイ・ぐス弁の駆動源として、別のアクチェ
ータを必要としない装置を得ることを目的とするもので
ある。そして、本発明は、その目的倉運成するため、排
気ターボ過給機付き内燃横開において、排気タービンと
機関排気ポートとの間にエアポンプからの補助空気を導
入するとともに、該補助空気−を機関運転状態に応じ制
御するようにし、機関抽気通路にはII’気タービンを
迂回する排気パイ・母ス管路を設けるとともに、該排気
パイ・ヤス・k路の開
【〕面積を可変とする排気パイ・
臂ス弁の駆動源であるダイヤフラム式アクチェータに、
機関運転状態に応じて排気ターが過給機のコンプレッサ
出口圧力又はエアポンプの吐W圧力を切換作用させるよ
うにしたことを特徴とするものである。 本発明の実施例を図面を参照して以下駅間する。 vP、】図においてIFiエアフローメータでありここ
を通過した空気はコンプレッサハウジング20】、コン
プレッサインペラー202を経て吸気t3を通り機関6
内へ圧縮過給される。吸気管3の一部にはコンプレッサ
出口圧力を取り出す圧力取り出し口31が設けられてい
る。吸気管3の下流にはスロットル弁4が設けられ、吸
気マニホルド5は過給空気を機関6に送る。排気ポート
7から排出された排気ガスは抽気マニホルド8を介し、
過給機200のタービンハウジング203に流入しター
ビンイン4ラー204を駆動し、排気ガス排…管9から
大気に放出される。オた排気マニホルド8からFi過給
機200をパイ・やスして排気ガス排出管9と合流する
排気・ぐイパス管10が分岐している。該排気パイノ母
ス管lOには管路開口面積を可変にする排気パイノ母ス
弁11がアクチェータ12にリンク13で連結されてい
る。アクチェータ12はダイヤフラム室120内にダイ
ヤフラム121とスプリング122とを配した公知のダ
イヤフラム式アクチェータである。 一方、機関6の排気4−ト部7には補助空気導入口14
が開口しており該導入口14には補助空気導入パイプ1
5が接続されている。23は補助空気導入パイプ15中
に設けられ排気ポート部7からの排気ガスの逆流を防止
する逆止弁で排気I−ト側の導管23mの圧力が他側の
導管23bの圧力よシも低い時のみ導通するようになっ
ている。 24は三方式流量制御弁でエアポンf25から圧送され
た空気を制御コンピュータ22の信号によシ大気側と逆
止弁23側に切換可能な構造となつ□ ている・またエアポンプ’!、1”’t、は電磁クラッ
チ機構を有し機関動力又は電動機によp駆動されるもの
で、制御コンピュータ22の信号により駆動停止が可能
である・ また、三方式流量制御弁240大気側には電磁弁27が
設けられ、制御コンピュータ22の信号によυ大気と管
路26を連通させるようになっている。一方管路26か
らは更に管路28が分岐し逆止弁29、三方切換弁30
を経てアクチェータ12に連通している。逆止弁29は
アクチェータ側の導管29&の圧力がエアポンプ側の導
’I 29bの圧力よりも低い時のみ導通するようにな
っている。三方切換弁30は制御コンピュータ22の信
号によりアクチェータ12への導入圧力を、圧力取出し
口3aから導管3bを経たコンプレッサ出口圧と管路2
6及び28を経たエアポンプ25の吐出圧とに切換可能
な構造となっている。なお、19はスロットル弁開度検
出器、20は排気温検出器、21は機関、、@転数検出
器である。 iEo*g x IF、;b*1Ip9AJo4’p@
Pc−vn−cnBAする・    −:、、、、。 機関6の始動後、スロットル弁開度検出器19、機関回
転数検出器21、排気温検出器20の信号が制御コンピ
ュータ22に入力される。今、スロットル開度が設定値
以下、横開回転数及び排気温か設定値以下の場合、制御
コンビ、−夕22によりエアポンプ25に駆動信号を送
ると同時に、三方流量制御弁24の導管24mと23b
を連通させ、更に三方切換弁30の導管3bとアクチェ
ー12を連通させ、電磁弁27を開作動させ導管26と
大気を連通させる。外部からエアポンプ25に吸入され
た空気は圧送され、導管23mの圧力よりも導管23b
の圧力が高い場合、補助空気導入ボー)14よシ排気ポ
ート7に空気が導入される。そしてこの導入された補助
空気によって機関6から排出される排ガス中の未燃焼成
分の再燃焼が助長される。 排ガス中の未燃焼成分の再燃焼が補助空気によシ活発化
し、排気温か設定値以上になっ九場合、制御コンピュー
タ22によル三方流量制御弁24に信号を送り、導管2
abと24bの通路面積を減少させ、導管26と24&
とを開口させる。この結果エアポンプ25から圧送され
九空気は一部大気に放出され、補助空気量が減少する。 このため未燃焼成分の再燃焼が弱められ、排気温の極度
の上昇を防止できる。一方、機関6の運転状態がスロッ
トル開度が設定値以下の部分負荷運転となった場合、制
御コンピュータ22によシ三方流量制御弁24の導管2
4mと導管26を連通させるとと亀に電磁弁27を閉作
動させ導管26の大気との連通を遮断し、三方切換弁3
0の導管29mとアクチェータ12を連通させる。この
ときエアポンプ25の吐出空気は導管26.28を軽て
アクチェータ12に流入し、排気ノ々イパス弁11を全
開させるに8袂な時間だけ運転されたのち、その駆動を
停止する。この後もアクチェータ12内の圧力は逆止弁
29によシ保持され、排気バイパス弁11も全開位置を
保持している。また、機関6の運転状懇が、スロットル
開度及び機関回転数が設定値以上の高速、高負荷運転と
なった場合、制御コンピータ22によりエアポン7’2
5の駆動を停止するとともに、三方流量制御弁24の導
管24mと26を導通させ、三方切換弁30は導管3m
とアクチェータ12を連通させ、アクチェータ12にコ
ンプレッサ出口圧を作用させて、排気パイ/ぐス弁11
を通常のいわゆるウニイス)f−トパルプとして作動さ
せる0機関6が高速高負荷運転の際排気ポート7の圧力
は増大するが、導管23mの圧力は23bの圧力よりも
高くなシ逆止弁23により排気ガスの逆流を防止すると
ともに、三方流量制御弁24の導管2abFilN断さ
れているので二重の排気ガス逆流防止効果がある。 以上説明したように本発明は、機関低速高負荷運転時に
は、補助空気導入ポート部より補助空気を導入させ排気
タービンのエネルギー源である排気ガス流量を増加させ
るとともに排気タービンのエネルギー源である排ガス温
も上昇させ、機関排出ガスの実質エネルギー以上に見せ
かけのエネルギーを増加させることができ、これによシ
排気タービンの仕事量が増加し、″−同軸のコングレツ
サによる仕事量も増加し過給産)力の上昇とともに機関
6カ。、、、、□−2ヵ8卆1トロ。 機関の部分負荷運転時には、エアゾンデ吐出圧力により
排気・々イパス弁を開作動させるようにしたので機関部
分負荷時の排気ガスの圧力上昇を防止することが可能と
なり、出力の低下、燃費率の悪化を回避することができ
、またこのように補助空気供給のためのエアポンプ吐出
圧を、補助空気供給の必要のない部分負荷時に最大過給
圧設定に用いられる排気バイパス弁のダイヤプラム式ア
クチェータに導入することによル、特別なアクチェータ
を追加することなく部分負荷時に排気バイパス弁を開作
動させることができる。 さらに機関の高速、高負荷運転時には、コンプレ、す出
口圧をダイヤフラム式アクチェータに作用させて排気バ
イパス弁を通常のウニイスl’−トノ々ルプとして作動
させるため、過過給によるエンジン破損などの不具合を
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明、9実施例のシステム構成図であ1す る・      尤。 200・・・排気ター””?過給機、7・・・排気ポー
ト、8・・・排気マニホルド、10・・・排気パイ/f
ス管、11・・・排気バイパス弁、12・・・ダイヤフ
ラム式アクチェータ、14・・・補助空気導入口、22
・・・制御コンピュータ、23:逆止弁、24・・・三
方式流二制aL25・・・エアポンプ、27・・・電磁
弁、29・・・逆止弁、30・・・三方切換弁。 特許出願人 株式会社日本自動車部品総合研究所 特許出願代理人 弁理士  育 木   朗 弁理士 西舘和之 弁理士 中山恭介 弁理士  山 口 昭 之

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 t  排気タービンとコンプレッサとからなる排気ター
    が過給機を具備し、該排気タービンと機関排気−一トと
    の間にエアポンプに連通する補助空気導入口を開口させ
    、該エアポンプと補助空気導入口との間に流量制御弁を
    設秩て機関運転状態に応じ補助空気量を制御するように
    し、機関排気通路には排気タービンを迂回する排気・1
    イ・ヤス管路を設け、該パイ・ヤス管路中にその管路の
    開口面積を可変とする排気パイノ臂ス弁を設け、腋排気
    ・々イノやス弁を駆動するダイヤフラム式アクチェータ
    に切換弁を連結し、該アクチェータに機関運転状態に応
    じて排気ターが過給機のコングレツサ出ロ圧力又祉エア
    ポンプの吐出圧力を切換作用させるようKした排気ター
    が過給機付き内燃機関。 2、前記流量制御弁及び切換弁がそれぞれ三方式切換弁
    である特許請求の範囲第1項記載の排気ターが過給機付
    き内燃機関。 3、前記エアポンプの下流側に逆止弁を設けた特許請求
    の範囲第1項又は第2項記載の排気ターが過給機付き内
    燃機関。 4、前記エアポンプと前記切換弁との間に逆止弁を1&
    すた特許請求の範囲第1項又は第2項記載の排気ターが
    過給機付き内燃機関。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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EP0607523A2 (de) * 1992-12-22 1994-07-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Steuerung der Verdichtungsleistung eines Abgasturboladers
US6272860B1 (en) * 1998-07-23 2001-08-14 Daimlerchrysler Ag Method and apparatus for checking the functioning of a pressure-operated actuating element in an internal combustion engine

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