JPS588232A - タ−ボ過給機付きエンジンのためのタ−ビン圧力によつて制御されるバイパス弁 - Google Patents

タ−ボ過給機付きエンジンのためのタ−ビン圧力によつて制御されるバイパス弁

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JPS588232A
JPS588232A JP57110059A JP11005982A JPS588232A JP S588232 A JPS588232 A JP S588232A JP 57110059 A JP57110059 A JP 57110059A JP 11005982 A JP11005982 A JP 11005982A JP S588232 A JPS588232 A JP S588232A
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JP
Japan
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valve
piston
pressure
spring
turbine
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Pending
Application number
JP57110059A
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English (en)
Inventor
ハンスウルリヒ・ヘルラ−
アンブロジオ・ペレゴ
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BBC Brown Boveri AG Germany
BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri France SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Brown Boveri und Cie AG Germany, BBC Brown Boveri France SA filed Critical Brown Boveri und Cie AG Germany
Publication of JPS588232A publication Critical patent/JPS588232A/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
    • F02B37/16Control of the pumps by bypassing charging air
    • 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)
  • Supercharger (AREA)

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】 本発明は特許請求の範囲第1項の上位概念に記載のター
ボ過給機付き燃焼機関のためのタービン圧力によって制
御される・々イ・ぞス弁に関するO 大出力の過給機を備えた4サイクルエンジン、特にこの
種のディーゼルエンジンでは、駆動軸と推進力発生手段
、例えば固定プロペラと9号剛性的に結合されている場
合には、ターゼ過給機の圧縮機から供給される空気流を
その都度の負荷における空気要求量に適合させる点に問
題が生じる。適当な措置を講じなければ部分負荷時、例
えば固定プロペラ運転では過給圧が著しく低下し、さら
に回転数抑制時には更に著しく過給圧が低下するため、
エンジンは空気不足となる。その上、タービン羽根及び
圧縮機羽根が固定されている普通のターメ過給機は、一
般に全負荷運転では良好に作動するが部分負荷範囲では
ポンピングの危険を招く。
この危険を回避するために1、圧縮機出口通路とター2
ン人ロ通路とを接続することのできる制御可能な・々イ
パス弁が設けられる。このパイ・ぐス弁は高出力要求時
に閉鎖されるとともに、特殊な場合、例えば水中翼船に
おいて浮上寸前の推進走行時に走行抵抗が大きいために
エンジン回転数が抑制されるような場合にも短時間閉鎖
される。排ガス熱交換器及び/又はタービン入口横断面
制御装置内の・ζイ・ξス空気の加熱によって過給特性
を一層改善することができる例えば西独特許出願公告第
2316627号明細書に開示された公知形式の・2イ
・ξスでは、圧縮機の後方若しくはタービンの前方に生
じる圧力Py 、 FTが絞りの行程の制御に利用され
る。
このノ々イノξスでは、流れ横断面を変える機構が圧縮
機側でタービン側に比して小さな有効受圧面を有してい
る。その結果、低い部分負荷時の絞り機構の開状態から
最高出力範囲の全閉状態への過渡範囲が極めて広く、こ
れによって、固定の船舶プロペラでは、ターゼ、過給機
によって過給される牛サイクルディーゼルエン、)ンの
満足な運転が実際に困難となる。
要するにこの形式の運転のためには、−面においてはノ
イ、6スが全負荷範囲で一般には常に閉じていなければ
ならない。その理由はこの範囲ではエンジンが最良の効
率で稼働し、圧縮機もこの範囲で最良の効率を有するよ
うに設計されているからである。他面においては、調節
可能な圧縮羽根を有しない圧縮機を上述のようGこ設計
した場合に生じるポンピングの危険が回避されなければ
ならない。なんとなれば、これによって過給圧が著しく
低下し、従ってエンジンが空気不足となり、すすを発生
し加速性が悪化するからである。このような場合には全
負荷以上に排ガス温度が高まる。それゆえ低い部分負荷
の若干範囲ではパイノξスが開放されなければならない
同様な関係が、高出力における回転数抑制状態を伴なう
走行状態(この状態でもポンピングの危険が生じる)で
はさらに著しい規模で生じる。
上述の運転状態におけるこのポンピング傾向を確実に回
避するためには、部分負荷におけるこの危険限界への接
近時に、従来の「全開」乃至「全閉」若しくはその逆の
場合に比して一層迅速に・々イパスを開放する必要があ
る。
本発明の課題はノ々イ・ξスの閉鎖過程をタービン入口
圧力PTによってのみ制御して、公知・Sイパスに比し
て小さなタービン人ロ圧力PT変化範囲内でこの閉鎖過
程を終了させて、上記欠点を回避することにある。この
課題を解決した本発明の要旨は特許請求の範囲第1項に
記載した通りである。
次に図示の実施例につき本発明を具体的に説明する。
第1図において縦軸は差圧Py −FT を示し、横軸
はタービンの手前の圧力PT を表わす。固定プロペラ
駆動時のエンジン特性領域を曲線群1で示し、ノξラメ
ータ40.50.60%PN若しくはコンスタントなエ
ンジン出は定格出力PNの百分率で表わしである。曲線
群2は・ξラメータAB/AT若しくはh/hQ  を
3つの値で示したものであり、ここにAB はノ々イ・
ξスの有効流れ横断面、ATはタービンの有効流れ横断
面、hは弁行程の中間値及びhoは弁行程の最大値であ
る。鉛直方向の破線で示す直線は弁の均衡状態を示し、
この均衡状態は後で説明する均衡条件から得られたもの
である。公知の補償・ぐイパス弁では、この直線は右へ
傾いて点9.7で曲M群2と交じわる。これら点9,7
は本発明に基づくノ々イノぐス弁における点5,7に比
して著しく互いに離れている。一点鎖線3−4−5−6
−7−8は本発明に基づく・々イノクス弁の閉鎖若しく
は開放過程の1例の運転特性曲線を示し、その場合、過
渡範囲10.要するに二重矢印で示す間隔は、ノ々イパ
ス弁の閉鎖若しくは開放過程が完遂されるまでの圧力変
動帽子△PTを示す。
この運転特性曲線の上方で延びる曲m4−9−7は公知
補償ノ々イ、oス弁の運転特性曲線を示す。この曲M4
−9−7の全開行程hcと全閉状態h=oとの間の過渡
範囲11は本発明のノ々イノξス弁の場合に比して大き
く、従って運転時の過渡のふるまいが悪い。
この図の他の詳細については第2図及び第3図に示す本
発明の詳細な説明を追って逐次説明する。
第2図に示す第1実施例において矢印12はターゼ過給
機の圧縮機(図示せず)によってエンジン内へ搬送され
る圧縮された過給空気の流れ方向を示す。矢印13は・
クイ・ξス弁を介してターゼ過給機のタービンの手前へ
流れル・クイ・ξス空気を示す。ケーシング14はその
7ランシ15によって、図示しない過給空気導管に7ラ
ンジ結合されており、第2の7ランジ16は図示しない
・ζイノミス導管の接続に役立てられる。
この・クイ・ξス導管は/々イ・ξス弁とエンジンの排
ガス導管とをター−過給機のタービンの手前の個所・で
接続せしめている。本実−施例のように、差圧Py −
PTが負の場合に過給空気導管内への排ガスの溢流を阻
止するチェック弁としての機能をノ々イパス弁自体が有
しない場合にはこのjイノミス導管内にチェック弁が設
けられる。
ケーシング14内で移動可能に支承された弁スヒンt’
 Al17の前端に弁板18が設けられており、この弁
板18の最大行程を符号hcで示す。弁スピンドル17
は縦孔19を備え、ピストン21の後方に横孔20を有
し、これら両孔は過給空気導管と、ピストン21の後方
のシリンダ室22とを接続せしめている。それゆえ、シ
リンダ室22内には常時過給空気圧力PV が生じてお
り、これに対してピストン210手前のシリンダ室23
内には周囲空気圧力PU が負荷されている。そのこと
のためにこのシリンダ室23は通気口24を介して大気
に連通している0 弁スピンPル17の支承のためボス25内にはこのボス
にねじはめられたばねスリーブ26が設けられており、
このばねスリーブ26とピストン21との間にばね27
が緊縮されている。ばねスリーブ26によってばね27
の所望のばね力が調節される。最大行程の調節のために
、ケーシングの後端にねじ28が設けられている。
7ランジ16はケーシング14とタービン入口とを接続
せしめる7′?イパス導管を接続するのに役立てられる
。それゆえ、7ランジ16範囲にはタービンの手前の圧
力PTが生じる。PT〉Pv の場合に過給空気導管内
への排ガスの溢流を阻止する迅速なチェック弁が設けら
れることについてはすでに述べた。このようなチェック
弁は、・クイパス弁の閉鎖部材、本実施例では弁板18
自体がチェック弁として形成されている場合には省くこ
とができる。この弁板18はそのボス29によって弁ス
ピンrルアのビン30上にある程度の距離だけ移動可能
に支承されている。ピン30の肩は後方の制限を形成し
ており、かつ前方の制限は7ランジ15の内面へ弁板1
8が座着することによって形成される。
Pv>PTであれば、ボス29はピストン3oの肩に当
付けられ、PT>Pvであれば、軽量な弁板18はその
座に圧着されて、過給空気内への排ガスの溢流を阻止す
る。
本発明の課題の1つである、弁板の行程りをタービン人
口圧PTに依存してのみ制御するために、ピストン21
の寸法と弁板18の寸法との間に所定の比が設けられる
。この種の制御特性は弁受圧面AQ とピストン受圧面
AK  とを少なくともほぼ同じに形成することによっ
て得られる。このことのために、AQ を弁板18の圧
縮機側の弁受圧面、A′、を弁板18の背面の有□効受
正面、輸 を後方のシリンダ室22に対するピストン2
1の有効受圧面 A/え を前方のシーリンダ室23に
対するピストンの有効受圧面、F をばね力、FFoを
ばねのプレローP1及びCをばね27のばね定数として
、 AQPv−AKPv−FF=A′KPU−A′QPT(
但しPv>PT)の式が成り立つ。
AQ二AK−A、A′Q=A′に−A′かつ F、 =
 FFo−chならばh−(A′/C)・(PU−PT
)+FFo/Cとなり、従って行程りはタービン入口圧
力PTにのみ依存して決まる。 ・ この実施例ではピストン21は弁板18の下流に位置し
ている(ピストン21のシールは公知形式通りピストン
リング、ラビリンスシール又はリップシール等によって
行なわれる)。これに対して第3図に示す実施例ではピ
ストン又゛は機能的に等価な部材が弁機構の上流に配置
されている。
この場合の弁機構は、極めてわずかな行程で大きな流れ
横断面を生ぜしめるリング板弁31から成る。このリン
グ弁板31は、薄板から成るその弁板32の質量が小さ
いために特別迅速に応動するチェック弁として作用する
この実施例では、ピストンの代りに金属(ローズ33が
、かつばねとして皿ばね装置34が設けられている。こ
の皿ばね装置34は皿ばねの数の増加、減少及び裏返し
によって簡単にばね特性を変化せしめられるとと・もに
、圧縮機側へ向かって完全に閉じられた金属ベローズの
内部に配置されている。この構造は完全に気密である。
ねじ35によって行程が、ねじ36によってばねのプレ
ロードが調節され、それゆえ1、この・々イ・ぐス弁も
、第1実施例同様に、種々のエンジンの個個の特性に適
合・される。接続孔37゜38によって、金属ベローズ
33の前後にそれぞれ圧力Pv、PUが生じる。
第1実施例と同様にこの場合も、比Ac、/ Axに1
によって所望のふるまいが得られる。このリング板弁で
は弁受圧面AQ  は弁流れ横断面を覆う弁板32の環
状面の和から成る。この環状面の幅を二重矢印39で示
す。金属ベローズでは、波の内径と外径との中間の直径
によって規定される横断面が醸 である。この金属ベロ
ーズのばね作用も考慮されなければならない。
過給空気圧力Py に対するタービン入口圧力PT  
のわずかな変動にも弁板18を応動させることができる
ように、背圧に支えられた弱いばねを設けるのが効果的
である。
弁の閉鎖過程のための所望の狭い過渡範囲を  ・得る
ためには、比AQ/AK がほぼ1であればよい。この
過渡範囲の幅は別のばねを使用することによって、閉鎖
点及び最大行程はねじ26゜28若しくは35.36に
よって、それぞれ変更可能である。
比AQZAK〈1、換言すればAK>AQテは、A x
 :AQを有する弁に比して狭い過渡範囲並びにばねの
ための比較的大きな変更可能性が得られるが、AKZA
Q の比が大きすぎると、例えば2倍になると、高圧で
は弁の均衡曲線とコンスタントな出力曲線との交点が2
つ生じ、そのため運転特性曲線が一義的でなくなるとと
もにピストンの構造が無駄に著しく大きくなる。それゆ
え本発明に基づくAKZAQた1、若しくはAQ /A
Kた1という比は適切な値であるばかりでなく、PyI
衝撃的に短時間低下せしめる突発的なポンピング衝撃が
生じても、)々イノミス弁が衝撃を受けず、ひいては損
傷を蒙らないという利点を生せしめる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づく・々イ・ξス弁とディーゼルエ
ン・ジンとの作用関係を示す要因、第2図は本発明の第
1実施例に基づく・々イ・ξス弁の略示図及び第3図は
本発明の第2実施例に基づく、6イ・ξス弁の略示図で
ある。 1,2・・・曲線群、3,4,5,6,7.8.9・・
・点、10.11・−・過渡範囲、12.13・・・矢
印、14・・・ケーシング、15,16・・・7ラン、
り、17・・・弁スピンPル、18・・・弁板、19・
・・縦孔、2o・・・横孔、21・・・ピストン、22
 、23・・・シリンダ室、24・・・通気口、25・
・・ボス、26・・・ばねスリーブ、27・・・ばね、
28・・・ねじ、29・・・イス、30・・・ビン、3
1・・・リング弁板、32・・・弁板、33・・・金属
ベローズ、34・・・皿ばね装置、35.36・・・ね
じ、37.38・・・接続孔、39・・・二重矢印 FIG、1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ターボ過給機の圧縮機の過給空気側からタービン
    人口の手前で排ガス通路内へ流れる過給空気の流れを制
    御するための、ターボ過給機付−きエンジンのためのタ
    ービン圧力によって制御されるパイ−ぐス弁であって、
    過給空気導管と排ガス通路との間の接続を開閉するため
    の弁と、この弁の行程運動を制御すべく差圧に応動する
    操作機構と、この行程運動の所望の特性曲線を得るため
    のばねと、最大行程及びばねのプレローYを調節するた
    めの調節ねじとが設けられている形式のものにおいて、
    前記操作機構(21,33)の有効受圧面積と、前記弁
    (i8,31)の有効受圧面積との比がほぼ1であり、
    これによって弁行程の制御がほぼタービン入口の手前の
    圧力PTによってのみ生せしめられる如く構成したこと
    を特徴とするターボ過給機付きエンジンのためのタービ
    ン圧力によって制御されるノζイノξス弁。 2、前記弁が、弁スピンドル(17)のビン(30)上
    に移動可能に支承された弁板(18)から成り、その最
    大移動距離が一方向ではケーシングに設けた弁座によっ
    てかつ他方向では弁スピンドル(17)に設けたストツ
    ノξによって制限される如く構成した特許請求の範囲第
    1項記載のパイ・ξス弁。 3、前記弁がリング板弁(31)から成り、前記操作機
    構が金属ベローズ(33)から成り、かつ前記ばねがこ
    の金属ベローズ(33)の内部に配置された皿ばね(3
    4)から成る特許請求の範囲第1項記載の・々イ・ぞス
    弁。
JP57110059A 1981-06-30 1982-06-28 タ−ボ過給機付きエンジンのためのタ−ビン圧力によつて制御されるバイパス弁 Pending JPS588232A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
CH4291/813 1981-06-30
CH429181 1981-06-30

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JPS588232A true JPS588232A (ja) 1983-01-18

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ID=4273360

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JP57110059A Pending JPS588232A (ja) 1981-06-30 1982-06-28 タ−ボ過給機付きエンジンのためのタ−ビン圧力によつて制御されるバイパス弁

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EP (1) EP0068517B1 (ja)
JP (1) JPS588232A (ja)
DE (1) DE3268744D1 (ja)
DK (1) DK290582A (ja)
IN (1) IN158948B (ja)

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