JPS5856335Y2

JPS5856335Y2 - 排気タ−ボ過給機関

Info

Publication number: JPS5856335Y2
Application number: JP5879U
Authority: JP
Inventors: 陽三土佐
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 1979-01-06
Filing date: 1979-01-06
Publication date: 1983-12-26
Also published as: JPS55100037U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は排気ターボ過給機関の改善に関する。

従来の排気ターボ過給機関を第１図に示す。

図において、０１は機関本体、０２は給気マニホルド、
０３は排気マニホルド、０４は排気タービン、０５は給
気ブロワで、排気タービン０４と同軸となっている。

０６は排気絞りで、排気タービン０４の出口通路中に設
けられている。

０７は吸気絞りで、給気ブロワ０５人口通路に設けられ
ている。

排気絞り０６及び吸気絞り０７は、第６図に示すよ−う
に、弁板の一部を切欠いた絞り板１４となっている。

機関本体０１から排出された排気は、排気マニホルド０
３を経て排気タービン０４へ導かれる。

排気のもつ高温、高圧のエネルギにて排気タービン０４
は回転駆動され、同軸の給気ブロワ０５も回転駆動され
る。

給気ブロワ０５の回転により大気から吸入された空気は
圧縮され、高圧の給気となって給気マニホルド０２を経
て機関本体０１へ供給される。

このため、機関本体０１の燃焼用空気が増大した分だけ
機関に多量の燃料が投入でき、機関出力が増す。

機関の減速時には、燃料投入停止後に、排気絞り０６を
閉止することにより排気マニホルド０３内の圧力が上昇
し、また同時に吸気絞り０７を閉止することにより給気
マニホルド０２の圧力が低下し、機関前後の圧力差が増
すことにより、機関のポンピング仕事が増して大きなエ
ンジンブレーキが働き、機関回転数の低下を速くするこ
とができる。

また、同時に吸気絞り０７の閉止によりエンジンブレー
キ時の吸入騒音も低減している。

しかし次のような欠点がある。

第２図に上記従来機関での回転数変化時の性能を示す。

なお、ＮＥｍａｘは機関最高回転数である。

排気ターボ過給機の排気タービン０４及び給気ブロワ０
５の容量を機関の高速時にマツチングさせると、機関の
低速時には機関の通過空気量が減少するため、排気エネ
ルギの減少や給気７゛ロワ０５の効率の低下により給気
圧が十分上昇せず、機関０１に十分な燃焼空気が供給さ
れない。

即ち、機関の空気過剰率が低下する。

このため、第２図に示すように、低速域にて煙の悪化、
出力（平均有効圧）の低下及び燃費の悪化を生じる。

上述の欠点を補うため、これまで例えば第３図に示すよ
うに、機関に複数個の容量の小さい排気ターボ過給機を
装着し、機関の低速時にこれらの一部のブロワ０９及び
タービン０８をカットするための弁０１０及び０１１を
設けたものが考えられている。

しかし、この装置では次の欠点がある。

（ａ）圧力の高く、流れにより抵抗の大きなブロワ０９
の出口及びタービン０８の入口に弁０１１及び０１０を
設けるために、弁の耐久性がなく、また圧力損失による
機関の性能悪化が大きい。

（ｂ）吸気カット弁０１１に比べて排気カット弁０１０
の方が耐久上問題が大きいが、タービン０８の上流に弁
０１０が配置されているために弁０１０が破損した場合
にはタービン０８に重大な損傷を与える可能性が大きい
。

本考案の目的は上記欠点を排除して低速域での性能を改
善できる排気ターボ過給機関を提供することであり、そ
の特徴とするところは、（ａ）機関に複数個の容量の小さい排気ターボ過給機を
装置し、これらを共通の給気マニホルド及び排気マニホ
ルドに連結し、機関の低速時に排気ターボ過給機のうち
の１部をカットするようにしたこと、（ｂ）排気ターボ過給機のカットの方式として、エンジ
ンブレーキ時に使用する吸気絞り及び排気絞りを各排気
ターボ過給機の前後に配置し、カットする過給機の絞り
弁を全閉する構造として用いたこと、（Ｃ）吸気及び排気のカット弁をそれぞれ過給機のブロ
ワ上流及びタービン下流の低圧部に配置したことである。

上記（Ｃ）により、（ｉ）カット弁の耐久性が向上する
こと、（ｉｉ）高圧部での流れの損失がなくなること、
（ｉｉｉ）排気カット弁が破損しても、タービンに重大
な損傷を与えることがないこと、（ｉｖ）カット弁を吸気絞り及び排気ブレーキと共用し
たこと等の利点がある。

本考案は排気ターボ過給機関に適用でき、特に車両用の
小型機関にてメリット大である。

以下図面を参照して本考案による実施例につき説明する
。

第４図は本考案による１実施例の排気ターボ過給機関の
構成を示す説明図、第５図は絞り開閉制御結線図、第６
図は吸気及び排気絞りを示す断面図、第７図は吸気及び
排気カット弁を示す断面図である。

図において、１は機関本体、２は機関本体１に共通の給
気マニホルド、３は同じく共通の排気マニホルド、４は
Ｎｏ、１排気タービン、５はＮｏ、１給気ブロワでＮｏ
、１排気タービン４と同軸となっている。

６は排気絞りで、Ｎｏ、１排気タービン４の出口通路中
に設けられている。

７は吸気絞りで、Ｎｏ、ｌ給気ブロワ５の入口通路中に
設けられている。

排気絞り６及び吸気絞り７は、第６図に示すように切欠
きを有する絞り板１４を有し、絞りレバー１６にて開閉
駆動される。

８はＮｏ、２排気タービンで、Ｎｏ、１排気タービン４
と並列に排気マニホルド３と連通している。

９はＮｏ、２給気ブロワで、Ｎｏ、２排気タービン８と
同軸になっており、かつＮｏ、１給気ブロワ５と並列に
給気マニホルド２と連通している。

１０は排気カット弁で、Ｎｏ、２排気タービン８の出口
通路中に設けられている。

１１は吸気カット弁で、Ｎｏ、２給気ブロワ９の入口”
通路中に設けられている。

排気カット弁１０及び吸気カット弁１１は、第７図に示
すように、切欠きゃ隙間のないカット板１５を有し、カ
ットレバー１７にて開閉駆動される。

１２は排気ブレーキスイッチで、通電時には排気絞り６
、吸気絞り７、排気カット弁１０及び吸気カット弁１１
の全てが、駆動装置６’、７’、１０’、１１’により
吸気及び排気の絞りレバー１６及びカッ１ヘレバー１７
が駆動され、閉止される。

１３は過給機カットスイッチで、通電時には排気カット
弁１０及び吸気カット弁１１が、駆動装置１０’、１１
’により吸気及び排気のカットレバー１７が駆動され、
閉止される。

上記構成の場合の作用について述べる。

機関の低速時に過給機カットスイッチ１３を通電するこ
とにより、吸気カット弁１１及び排気カット弁１０が閉
止されると、機関１からの排気の全量がＮｏ、１排気タ
ービン４に流れ、また機関１へ供給される給気の全量が
Ｎｏ、１給気ブロワ５に流れる。

即ち、排気タービン絞り面積が半分になった形となり（
ＦＴ／ＦＴＯ＝０．５．ここでＦＴｏ：ＮＯ，
ｌ及びＮｏ、２排気タービンの合計の絞り面積）、排気
マニホルド３の排気圧力が上昇し、排気の圧力エネルギ
が増大する。

このため第８図実線にて示すように、低速（ＮＥ／ＮＥ
ｍａｘ＝０．４）の給気圧力が上昇して給気の密度が高
くなり機関の空気過剰率が増大する。

なお、同図中ａは空気過剰率を示す曲線、ｂは給気圧力
を示す曲線であり、実線はＮＥ／ＮＥｍａＸ＝０．４．
２点鎖線はＮＥ／ＮＥｍａｘ＝１の場合を示す。

また、給気ブロワの容量も半分になった形となるため、
第９図に実線で示すように、ブロワの高効率作動域（斜
線部）が小空気量側に移動し、機関の低速時（ＮＥ／Ｎ
Ｅｍ、ｘ＝０．４）のブロワ作動線（１点鎖線Ｃで示す
）が高効率域に来るために、Ｎｏ、１給気ブロワ５の作
動効率も良くなり、さらに給気圧の上昇並びに空気過剰
率の改善が得られる。

なお、実線ＡはＮｏ、１給気ブロワ５の作動限界線、破
線ＢはＮｏ、１．Ｎｏ、２給気ブロワを併用したと
きの作動限界線、２点鎖線りはＮＥ／ＮＥｍ、＝１の場
合のブロワ作動線を示す。

一方、機関の減速時には、排気ブレーキスイッチ１２を
通電することにより、排気絞り６、吸気絞り７、排気カ
ット弁１０及び吸気カット弁１１の全てが閉止され、排
気マニホルド３の圧力上昇及び給気マニホルド２の圧力
低下は従来以上に得られる。

上述の場合には次の効果がある。

（１）従来のもののように、全部がカット弁の場合には
、機関の減速時に排気ブレーキスイッチ１２を通電する
と、（ａ）排気マニホルド３の圧力上昇が過大となりすぎて
、排気弁のバウンス等が生じ機関が損傷する危険があり
、（ｂ）給気マニホルド２の圧力低下が過大となりすぎて
、その負圧により給気弁ガイド等からのオイルの流出等
好ましくない症状となる等の問題点がある。

また、全部が絞り弁の場合には、機関の低速時に過給機
カットスイッチ１３を通電しても、（ａ）排気の一部が
切欠きを通って流出するためにそこでの圧力降下分だけ
排気の圧力エネルギを６スすること、（ｂ）ブロワ下流の高圧給気が切欠きを通って外部に逆
流するために、それだけ給気の圧力エネルギをロスする
ことにより、低速時に効果的に給気圧力を高め空気過剰
率の改善を得ることができない等の問題点がある。

本考案は吸排気のカット弁と吸排気の絞りとを併設した
もので、機関の低速時に、過給機カットスイッチ１３の
通電による１台カット時には、給気圧力が上昇し空気過
剰率も向上するため、第１０図に破線で示すように、低
速域にて煙濃度の改善、出力（平均有効圧）の増大及び
燃費の低減が得られる。

なお、図中の実線は従来機関の場合を示す。

（２）機関の高速時には、過給機カットスイッチ１３を
オフとすることにより、従来と変わらない性能が得られ
る。

（３）機関の減速時には、排気ブレーキスイッチ１２の
通電により従来なみあるいはそれ以上のエンジ１ンブレ
ーキ性能を得ることができる。

（４）排気カット弁１０及び吸気カット弁１１がそれぞ
れタービン８の下流及びブロワ９の上流の低圧部に配置
されているため、（ｉ）カット弁の耐久性の問題は少なく、（ｉｉ）カッ
ト弁での流れの損失による機関性能の低下は少なく、（ｉｉｉ）万一、排気カット弁１０が破損しても、ター
ビン８に重大な損傷を与えることはない。

第１１図は本考案による他の実施例の機関構成を示す説
明図である。

前述の実施例と異なる点は次の通りである。

（ａ）排気タービン４及びこれと同軸の給気ブロワ５を
３台以上の複数個（４−Ａ、４− Ｂ、４− Ｃ。

・・・・・・、５− Ａ、５− Ｂ、５− Ｃ・・・・
・・）設けている。

図は３台の場合を示す。

（ｂ）排気絞り６及び吸気絞り７をそれぞれ排気タービ
ン４及び給気ブロワ５に対して設けている（６− Ａ、
６− Ｂ、６− Ｃ・・・・・・、７Ａ −，７−Ｂ
、７− Ｃ・・・・・・）。

（Ｃ）これらの排気絞り６及び吸気絞り７のうちの一部
の組合せを、切欠き及び隙間のないカット弁としている
。

上記構成の場合の作用、効果は次の通りである。

（１）過給機カット時の絞りの程度及びブロワ作動点を
任意に設定できるため、さらに詳細なマツチングができ
る。

（２）また、過給機カットを複数段階にわけて切替える
ことにより、機関の全回転数範囲にわたって性能を最適
化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排気ターボ過給機関の構成を示す説明図
、第２図は第１図の機関の回転数変化時の性能を示す線
図、第３図は第１図の機関の改良案を示す説明図、第４
図は本考案による１実施例の機関の構成を示す説明図、
第５図は絞り開閉制御結線図、第６図は吸気及び排気絞
りを示す断面図、第７図は吸気及び排気カット弁を示す
断面図、第８図は空気過剰率及び給気圧力の変化を示す
線図、第９図はブロワの作動状態を示す線図、第１０図
は本考案による機関と従来機関との機関性能を比較して
示す線図、第１１図は本考案による他の実施例の機関構
成を示す説明図である。１・・・・・・機関本体、２・・・・・・給気マニホル
ド、３・・・・・・排気マニホルド、４・・・・・・Ｎ
００１排気タービン、５・・・・・・Ｎｏ、１給気ブロ
ワ、６・・・・・・排気絞す、７・・・・・・吸気絞り
、８・・・・・・Ｎ００２排気タービン、９・・・・・
・Ｎｏ、２給気ブロワ、１０・・・・・・排気カット弁
、１１・・・・・・吸気カット弁、１２・・・・・・排
気ブレーキスイッチ、１３・・・・・・過給機カットス
イッチ、１４・・・・・・絞り板、１５・・・・・・カ
ット板、１６゜１７・・・・・・レノ〈−

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

それぞれ機関に共通な１個の給気マニホルドと１個の排
気マニホルドとを有する排気ターボ過給機関において、
入口通路を大気に出口通路を上記給気マニホルドにそれ
ぞれ連通ずる給気ブロワと、入口通路を上記排気マニホ
ルドに出口通路を大気にそれぞれ連通して上記給気ブロ
ワと同軸の排気タービンとにてなる排気ターボ過給機を
複数個並設すると共に、上記排気ターボ過給機のうち一
部の過給機はその給気ブロワの入口通路を開閉する吸気
カット弁とその排気タービンの出口通路を開閉する排気
カット弁とを備え、残りの全部または一部の過給機はそ
の給気ブロワの入口通路の通路面積を調整する吸気絞り
とその排気タービンの出口通路の通路面積を調整する排
気絞りとを備えたことを特徴とする排気ターボ過給機関
。