JPS5874828A - タ−ボチヤ−ジヤ - Google Patents

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、エンジンのターボチャージャに係り、特にエ
ンジンの軽負荷時における燃料消費を少なくすることが
できるようにしたターボチャージャに関する。

従来のターボチャージャにおいては、排気マニホールド
からタービンに至る排気供給経路に設けらｎた排気バイ
パス、即ちつ、ストゲートの開閉は、エンジンの負荷と
は無関係に、単にエンジンの回転数とブースト圧を検出
して、例えばディーゼルエンジンにおいては、ブースト
計と燃料噴射ポンプのフライウェイトにより動かされる
コンペンセータとによシアクチュエータを動かしてウェ
ストゲートパルプを開閉し、ブースト圧及び工ンジ／の
回転数が一定値以上となった場合に排気をウェストゲー
トから逃がしてタービンの出力を制御しているに過ぎな
かった。

しかしながら、ターボチャージャはエンジン全負荷時の
燃料に見合った空気量を過給するようにし喪ものであっ
て、エンジン軽負荷時、即ち燃料の噴射量が少なくて済
む時には、ターボチャージャなしで十分な空気量が得ら
れ、しかるにタービンは排気によって常時回転するため
軽負荷時には無駄な空気を過給することになシ、エネル
ギーロスが生じ、無過給エンジンよシも燃料消費が増大
するという欠点があった。

また吸気及び排気側に夫々プロワ又はタービンを経由し
ないようにし喪バイパスを設けてエンジンの軽負荷時に
吸気及び排気がプロワ又はタービンを通らないように開
閉パルプで該バイパスを開閉するようにしても該パルプ
を開閉するタイミングが適切でないと十分な燃費低減効
果を得ることはできなかつた。

本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになさｎ
たものであって、その目的とするところは、エンジンの
負荷が軽負荷の場合には、吸気及び排気がターボチャー
ジャを経由しないで流ｎるようにすることであり、また
これによってエンジン軽負荷時のエネルギロスを少なく
シ、燃料消費の低減を図ることにある。また他の目的は
、吸気側及び排気側のバイパス開閉用のパルプの開閉を
適切なタイミングで行うことＫよってエンジンが軽負荷
から高負荷へ、高負荷から＠負荷へ夫々移行する場合に
もエネルギロスが少なく、燃費を低減でき、しかも十分
なターボ効果を得ることができるようにすることである
。

要するに本発明は、プロワへの空気吸入経路に蚊プロワ
を経由しないで空気が吸気マニホールドに流れる吸気バ
イパスを設けると共に、タービンへの排気供給経路に該
タービンを経由しないで排気が排気管に流れる排気バイ
パスを設け、前記プロワを経由する空気吸入経路又は前
記吸気バイパスを択一的に開閉する第１のノ（ルプを吸
気側に配設し、少なくとも前記排気Ｉ（イ／＜スを開閉
する第２のパルプを排気側に配設し、該第１の〕（ルプ
及び第２のパルプを開閉させるようにしたアクチュエー
タ及び該アクチュエ−′夕を少なくともエンジンの負荷
を入力として与えらｔて紋アクチュエータを制御するよ
うにしたコンピュータを備え、エンジンの軽負荷時にお
いては、少なくとも前記プロワを経由する吸気経路を閉
じ、前記吸気）（イパス及び排気バイパスを開くように
し、しかもエンジンが軽負荷から高負荷に移行する場合
は前記第１のパルプが前記吸気バイノくスを閉じるより
も早く前記第２のパルプが前記排気）（イ／＜２を閉じ
、エンジンが高負荷から軽負荷に移行する場合には前記
第１のパルプが前記吸気）（イ／くスを開くより４前に
前記軒゛２のパルプが銚記排気）くイノぐスを開くよう
に構成したことを特徴とするものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。本発
明に係るターボチャージャ１は、吸気ノ（イパス２と、
排気バイパス３と、第１の／くルプ４と、第２のパルプ
５と、アクチュエータ６と、コンピータ７とを備えてい
る。

吸気バイパス２は、プロワ８を経由しないで空気が吸気
マニホールド９に流するように該プロワへの空気吸入経
路１０に設けられている。排気）（イバス３は、タービ
ン１１を経由しないで排気が排気管１２Ｋｆ１．ｔｌる
ように＃タービンへの排気供給経路１３に設けらｎてい
る。第１の）（ルプ４ｔｉ、プロワ８を経由する空気吸
入経路１０ａ又は吸気バイパス２を択一的に開閉できる
ように吸気側に配設されている。第２０）（ルプ５は、
タービン１１を経由する排気経路１２ｍ又は排気Ｉ（イ
ノくス３を択一的に開閉できるように排気側に配設さｎ
ている。アクチュエータ６は第１の〕（ルプ４及び第２
のパルプ５を開閉させる械構、例えばエアシリンダ、電
磁装置等の制御装置を備えたものである。該アクチュエ
ータの第１の出力部材６１はリンク１４を介して第１の
パルプ４を回転させるクランク１５に連結さｎておシ、
第２の出力部材６ｂはリンク１６を介して第２０）（ル
ブ５を回転させるクランク１７に連結さｎている。そし
て第１の出力部材６ｍ及び第セの出力部材６ｂは互いに
独立して動作できるようになっている。

コンビ、−夕７は、アクチェエータ６を制御できるよう
に該アクチュエータに接続さｎており、少なくともエン
ジンＥの負荷を入力として与えらｎるようになっている
。エンジンＥの負荷は、ディーゼルエンジンの場合には
、燃料噴射ポンプ１８のコントロールラック１９又はガ
バナ２０のロードレバー２１から検出することができ、
またエンジンの回転数センサ２２をコンピュータ７に接
続することもできる。

そしてターボチャージャｌは、エンジンＥの軽負荷時に
おいては、プロワ８及びタービン１１を経由する吸気経
路１０ｍを閉じ、吸気バイパス２及び排気バイパス３を
開くようにし、しかもエンジンＥが軽負荷から高負荷に
移動する場合は第１のパルプ４が吸気バイパス２を閉じ
るよシ屯前に第２のパルプ５が排気バイパス３を閉じ、
エンジンＥが高負荷から軽負荷に移行する場合には第１
のパルプ４が吸気バイパス２を開くよりも前に第２のパ
ルプ５が排気バイパス３を開くように構成さｆている。

なお図面において、２３はプロワ及びタービン用回転軸
、２４は軸受、２５はシリンダ、２６Ｆｉピストン、２
７は吸気バルブ、２８は排気パルプである。

本発明は、上記のように構成されておシ、以下その作用
について説明する。エンジンＥが軽負荷運転の場合には
、燃料噴射ポンプ１８のコントロールラック１９又はロ
ードレバー２１の位置が図中夫々右側に寄っているため
、コンピュータ７に軽負荷の信号が入力される。すると
、コンピュータ７に、アクチュエータ６に軽負荷用の動
作を命じ、アクチュエータ６の第１′の出力部材６ａは
左方に押し出され、リンク１４を介してクランク１５及
び第１のパルプ４が反時計方向に回転し、吸気バイパス
２を開いて、プロワ８を経由する吸入経路１０ａを閉じ
る。

また第２の生方部材６ｔｌ左方に引き込まｎ１リンク１
６を介してクランク１７及び第２のパルプ５が反時計方
向に回転し、タービン１１を経由する排気経路１２５１
を開いたまま排気バイパス３が開かれる。

この結果、空気は図中仮想線で示すように、空気吸入経
路１０から吸気バイパス２を通って吸気マニホールド９
からエンジンＥのシリンダ２５内に吸入さｎｌ、燃焼後
排気は排気供給経路１３を通り、タービン１１の部分は
抵抗が大きいため、排気バイパス３に流れ、排気管１２
から外部に排気される。このためプロワ８及びタービン
１１は回転せず、ターボチャージャ１が装着されていな
いと同様々吸・排気経路でエンジンＥの吸排気が行われ
る結果、不要カ過給によるエネルギーロスがなくなる。

次に、エンジンＥが軽負荷から高負荷に移行する場合に
は、コントロールラック１９又はロードレバー２１の位
置が図中左方に移動するため、コンピュータ７にその旨
の信号が入力さｎ１アクチ募エータ６は、第１の出力部
材６ａをそのままに保持して、第２の出力部材６ｂが先
行して右方に押し出され、クランク１６が時計方向に回
転して排気バイパス３を閉じる。この結果、まず排気が
タービン１１に供給され、タービン１１が回転を開始し
、排気は実線で示すように流ｎて排気管１２から排出さ
ｎる。

一方このとき吸気側においては、第１のパルプ４が吸入
経路１０ａを閉じているので空気は仮想線で示すように
、吸気バイパス２を流ｎる。このためプロワ８は空転状
態となり、空気抵抗による負荷トルクが非常に小さくな
るのでタービン１１によシ回転軸２３を介して、急加速
さｎて短時間のうちに高速回転域に達する。

一定時間経過すると１．コンピュータ７がアクチェエー
タ６に信号を出し、アクチュエータ６は第１の出力部材
６ａを右方に引き込み、クランク１５を介して第１のパ
ルプ４が時計方向に回転して、吸入経路１０５１を開き
、吸気バイパス２を閉じる。この結果空気は実線で示す
ように、プロワ８に吸引さｎ高圧となつて吸入経路１０
ａに流ｎ１吸気マニホールド９からシリンダ２５内に吸
入され、本来のターボチャージャ１の作用が行わｎ５過
給が順調に行われる。

次に１エンジンＥが高負荷から軽角荷に移行する場合に
は、燃料噴射ポンプ１８のコントロールラック１９又は
ロードレバー２１の位雪が図中右方に移動するので、こ
れがコンピュータ７に入力として与えられ、上記と同様
にして、第１のパルプ４は吸気バイパス２を閉じたまま
に保持して、アクチュエータ６がまず第２のパルプ５を
反時計方向に回転させて排気バイパス３を開く。こ九に
よってタービン１１が抵抗となって排気が順調に行われ
ないということはなく、排気はタービン１１を経由しな
いで排気バイパス３から排気管１２に流ｊて排気され、
タービン１１は次第に減速する。

一方このとき吸気側においては、空気はまだプロワ８を
経由して流れてお゛す、このためプロワ８の９荷トルク
は大きく、またすでにタービン１１には排気の運動エネ
ルギが与えらｎない状態になっている゛ためプロワ８は
急速に減速し、無駄な過給が行わｔｌない。

そこで一定時間が経過すると、コンピュータ７によりア
クチュエータ６が作動して第１のパルプ４が吸気バイパ
ス２を開き、給気経路１０ＪＩを閉じる。この結果空気
は仮想線で示すように吸気バイパス２を（Ｊｔ−＋るこ
とに々９、上記エンジンＥの軽負荷の場合の状態となる
。

以上のように、第１のパルプ４と第２のパルプ５の動作
順序を、いずｆの場合も、第２のパルプ５を先行して動
作させることによって、タービン１１及びプロワ８の加
速及び減速時間が短縮さｆｌまた軽負荷時には過給は全
く行わｎないので、合理的な景給が行わｎることになる
。

本発明け、上記のように構成さ對、作用するものである
から、エンジンの負荷が軽負荷の場合には、吸気及び排
気がターボチャージャを経由しないで流ｆＬるようにす
右□ことができるので、エンジン軒負荷時のエネルギロ
スを少なくすることが可能となり、燃料消費の低減を図
ることができる効果が得られる。

また吸気側及び排気側の／＜イノ（ス開閉用の〕（ルブ
の開閉を適切なタイミングで行うようにしたので、エン
ジンが軽負荷から高負荷へ、高負荷力１ら低負荷へ夫々
移行する場合にもエネルギロスカニ少なくなり、燃費を
低減でき、しかも十分なターボ効果を得ることができる
効果が得らｎ１従来例に比べて格段に優ｒｔたターボ−
チャージャを提供し得るもので、その効果の極めて大き
い発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るターボチャージャの機構
及び制御系を含む概略図である。 １けターボチャージャ、２は吸気）（イノ（ス、３は排
気バイパス、４は第１の〕（ルブ、５は竿２のパルプ、
６はアクチュエータ、７はコンピュータ、８はプロワ、
９は吸気マニホールド、］０は空気吸入経路、１０麿は
プロワを経由する空気吸入経路、１１はタービン、１２
は排気管、１３はタービンへの排気供給経路、Ｅはエン
ジンである。 特許出願人　　日野自動車工業株式会社第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プロワへの空気吸入経路に骸プロワを経由しないで空気
   が吸気マニホールドに流れる吸気バイパスを設けると共
   に１　タービンへの排気供給経路に骸タービンを経由し
   ないで排気が排気管に流れる排気バイパスを設け、前記
   ブロワ全経由する空気吸入経路又は前記吸気バイパスを
   択一的に開閉する第１のパルプを吸気側に配設し、少々
   くとも前記排気バイパスを開閉する第２のパルプを排気
   側に配設し、紋第１のパルプ及び第２のパ　ｌを開閉さ
   せるようにしたアクチュエータ及び紋アクチューエータ
   を少なくともエンジンの負荷を入力として与えられて咳
   アクチュエータを制御するようにしたコンピュータを備
   え、エンジンの軽負荷時においては、少彦くとも前記プ
   ロワを経由する吸気経路を閉じ、勅記吸気バイパス及び
   排気バイパスを開く゛ようにし、しかもエンジンが軽負
   荷から高負荷に移行する場合は前記第１０ノ（ルプが前
   記吸気バイパスを閉じるよりも早く＃配第２の）（ルプ
   が前記排気バイパスを閉じ、エンジンが高負荷から軽負
   荷に移行する場合には前記第１の）（ルプが前記吸気バ
   イパスを開くよりも前に前記第２のパルプが前記排気バ
   イパスを開くように構成したことを特徴とするターボチ
   ャージャ。