JPS593147Y2 - 排気タ−ボ過給ガソリンエンジンの過給圧制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 排気ターボ過給ガソリンエンジンにおいては、エンジン
から排出される排気により駆動されるタービンと直結さ
れたブロワが、大気を圧縮し、エンジンに高圧の空気を
供給し、エンジンの出力と効率を向上させるようになっ
ているが、高回転域では、排気流量が大きく、タービン
にて得られる駆動力も大きくなって、ブロワの回転速度
が増して過給圧力が過大となり、シリンダ内圧力の過大
、ノッキングおよび過給機回転数の過大による損失の慣
れがあった。

これを防止するために、従来では第１図に図示するよう
な過給圧制御装置があった。

第１図においてａはエンジン本体で、同エンジン本体ａ
と排ジン本体ａと排タービンｂとは排気放出弁ｄを介装
した排気管路ｅで接続され、前記タービンｂと直結され
た排気ターボ過給機ブロワＣの吐出口はスロットルｆを
介装した吸気管路ｇを介してエンジン本体ａに接続され
ている。

またｈは前記排気放出弁ｄを適宜開閉制御する排気放出
弁制御装置で、同制御装置りは、過給圧力室ｉおよび大
気圧室ｊとを仕切る可動膜等の隔壁にと、過給圧力室ｉ
内の圧力に抗して隔壁ｋを成る設定力で押すスプリング
ｌと、同隔壁にの動きを排気放出弁ｄに伝えるリンク装
置ｍとを備え、吸気管路ｇ内の圧力が連管ｎを介して過
給圧力室ｉ内に導入されるようになっている。

第１図に図示の過給圧制御装置においては、ブロワＣの
吐出圧が増大すると、過給圧力室ｉの圧力が増大し、駆
動スプリングｌの設定力に抗して隔壁ｋが押され、リン
ク装置ｍを介して排気放出弁ｄが開放される。

その結果、排気管路ｅ中の排気の一部はタービンｂをバ
イパスして排気放出管路Ｏに逃がされ、排気管路ｅ内の
圧力が低下し、タービンｂの駆動力を減することによっ
て、ブロワＣ出口圧の過昇が防止される。

実際には、第２図に図示されるように、駆動スプリング
ｌの取付は長さの設定により、ブロワＣの出口圧がＰｂ
２Ｓより高くなると、排気放出弁ｄが開かれ、その量産
向でブロワ出口圧が制御され、略一定の値に保持される
。

エンジンのスロットルｆが全開の時には（全負荷時）、
前記したように排気放出弁ｄが開いて、第３図の０印点
のように、ブロワ出口圧Ｐｂ２Ｓの値に保たれている。

しかし、エンジンの部分負荷時には、エンジンの負荷に
応じた空気流量が流れるように、スロットルｆは閉じら
れ（中間向きの状態となる）、第３図のΔ印のように、
エンジン入口圧は低下するが、ブロワ出口圧は排気放出
弁ｄの制御により一定のＰｂ２Ｓに保持されたままで、
排気管路ｅ内の排気圧も高く保持されたままである。

即ちエンジンの部分負荷時には、エンジン人口圧は低い
ので、Ｐｂ２Ｓのような高いブロワ出口圧は必要なく、
排気放出弁ｄをもつと開けて、排気圧を下げることによ
り、ブロワ出口圧が下がっても、エンジン本体ａにとっ
ては支障はない。

逆に、部分負荷時にΔ印のような高い排気圧を生じてい
ることによって、エンジン本体ａ前後の吸気管路ｇおよ
び排気管路ｅの圧力差が大きく、エンジンの吸排気行程
中のポンプ損失がそれだけ大きくなっており、エンジン
の部分負荷時の燃費が著しく悪化することが避けられな
かった。

本案はこのような欠点を除去した排気ターボ過給ガソリ
ンエンジンの過給圧制御装置の改良に係り、エンジンの
排気放出弁と、該排気放出弁から供給される排気によっ
て駆動される排気ターボ過給機タービンおよびブロワと
、該ブロワの吐出側に連設されたエンジンの吸気管路中
のスロットル、および前記ブロアの出力圧力が供給され
る過給圧力室の一部を形成した可動隔壁にばね力を与え
るスプリングの設定力に従って前記ブロワ出力圧力を一
定値以下に保って前記排気放出弁の開度を制御する排気
放出弁制御装置を備えた排気ターボ過給ガソリンエンジ
ンの過給圧制御装置において、前記吸気管路における前
記スロットルの上流側に開口された第１の圧力取出口と
、前記スロットルの全閉時のみ同スロットルの上流側に
なりそれ以外のスロットル開度では下流側になる位置に
前記吸気配管に開口された第２の圧力取出口と、前記第
１、第２の圧力取出口からの両取出圧力の差圧に応じて
前記排気放出弁制御装置における前記スプリングの取付
荷重を調整するブロワ出力圧設定可変装置を設けたこと
を特徴とするもので、その目的とする処は、排気ターボ
過給ガソリンエンジンの部分負荷域での燃費を改善した
過給圧制御装置を供する点にある。

本案は前記したようにエンジンの排気放出弁と、該排気
放出弁から供給される排気によって駆動される排気ター
ボ過給機タービンおよびブロワと、該ブロワの吐出側に
連設されたエンジンの吸気管路中のスロットル、および
前記ブロアの出力圧力が供給される過給圧力室の一部を
形成した可動隔壁にばね力を与えるスプリングの設定力
に従って前記ブロワ出力圧力を一定値以下に保って前記
排気放出弁の開度を制御する排気放出弁制御装置を備え
た排気ターボ過給ガソリンエンジンの過給圧制御装置に
おいて、前記吸気管路における前記スロットルの上流側
に開口された第１の圧力取出口と、前記スロットルの全
閉時のみ同スロットルの上流側になりそれ以外のスロッ
トル開度では下流側になる位置に前記吸気配管に開口さ
れた第２の圧力取出口と、前記第１、第２の圧力取出口
からの両取出圧力の差圧に応じて前記排気放出弁制御装
置における前記スプリングの取付荷重を調整するブロワ
出力圧設定可変装置を設けたため、エンジンの部分負荷
時には、スロットルの前後の圧力差に応じて、排気放出
弁の制御圧を決めるスプリングの取付はセット力が変え
られ、過給圧の設定圧が下げられ、部分負荷時の排気放
出弁開度が増大して、排気圧力が低下し、その結果、エ
ンジン前後の吸排気圧力差が小さくなって、エンジンの
吸排気行程中のポンプ損失が減少し、部分負荷域の燃費
が大幅に改善されるとともに、スロットルの全閉時には
、ブロワ出力圧設定可変機構の第２の圧力取出口がスロ
ットルの上流側になり、エンジン前後の吸気管路側と排
気管路側との圧力差が大きくなって、高いエンジンブレ
ーキ性能が得られてエンジン機能を低下させない。

以下、本考案の実施例を第４図ないし第８図によって説
明すると、１はエンジン本体で、同エンジン本体１の排
気口は排気放出弁４を介装した排気管路５を介して排気
ターボ過給機タービン２に接続され、同タービン２に直
結された排気ターボ過給機ブロワ３の吐出口はスロット
ル６を介装した吸気管路７を介してエンジン本体１の吸
気口に接続されており、エンジン本体１から排出された
排気ガスでターボ過給機タービン２が回転し、これに直
結されたターボ過給機ブロワ３により吸気が圧縮され、
エンジンに吸気が過給されるようになっている。

また排気放出弁４の開閉を制御する排気放出弁制御装置
９は、過給圧力室１０および大気圧室１１とを仕切る可
動膜等の隔壁１２と、過給圧力室１０内の圧力に抗して
隔壁１２を成る設定力で押すスプリング１３と、同隔壁
１２の動きを排気放出弁４に伝えるリンク装置１４とよ
りなり、スロットル６の上流側の吸気管路７の圧力が連
管１５を介して過給圧力室１０内に導入されるようにな
っている。

さらに排気放出弁制御装置９に隣接してブロワ出力圧設
定可変装置１７が配設され、同ブロワ出力圧設定可変装
置１７は、高圧側差圧室１Ｂと、低圧側差圧室１９と、
両差圧室１８．１９を仕切る可動膜、ダイアフラム等よ
りなる差圧室隔壁２０と、両差圧室１Ｂ、 １９の圧力
差により差圧室隔壁２０にかかる力に抗して同隔壁２０
を押しつける圧力設定スプリング２１と、駆動スプリン
グ１３を支持する駆動スプリング受２２と、駆動スプリ
ング１３の最小取付は長さを設定するストッパー２３と
よりなっており、スロットル６の上流側と下流側との管
路７内の圧力がそれぞれ連管１６．１７を介して高圧側
差圧室１Ｂおよび低圧側差圧室１９内に導入されるよう
になっているとともに、第７図によって前記連管１６の
圧力取出口２４と前記連管１７の圧力取出口２５につい
て詳述すると、吸気管路７におけるスロットル６の上流
側に開口された第１の圧力取出口２４と、スロットル６
の全閉時のみ同スロットル６の上流側になりそれ以外の
スロワ１ヘル開度では下流側になる位置に同図のように
開口された第２の圧力取付口２５とによって構成され、
スロットル全閉時には、高圧側差圧室１８と低圧側差圧
室１９の画室にスロットル上流側即ちブロワ３吐出側の
出力圧力のみが供給され、それ以外のスロットル開度で
は、低圧差圧室１９にスロットル下流側の圧力が供給さ
れて前記高圧側差圧室１８との間に差圧が生ずる構成に
なっている。

本考案の実施例は前記したように構成されているので、
エンジンのスロットル６が全開の全負荷時には、スロッ
トル６の前後の圧力差が小さく、圧力設定スプリング２
１のばね力によって、駆動スプリング受け２２は、スト
ッパー２３にて決まる位置に固定されており、この状態
においては、第１図に図示された従来のものと同様な作
用効果を奏しうる。

またエンジンの部分負荷時には、エンジンの負荷に応じ
た空気流量が流れるように、スロットル６は中間開きの
状態迄閉じられ、スロットル６の前後に圧力差が生じる
。

この差圧によって差圧室隔壁２０は、圧力設定スプリン
グ２１の力に抗して右方に押しやられ、駆動スプリング
受け２２も、駆動スプリング１３の取付長が伸びる方向
（右側）へ移動する。

その結果、ブロワ出口圧設定値の変化を図示した第５図
の太線のように、排気放出弁４の開度によって制御され
るブロワ出口圧設定値Ｐｂ２Ｓは、スロットル６の前後
差圧Δｐが大きくなればなる程、低下する。

第５図に示した破線は、 Ｐｂ３＝Ｐｂ２−Δｐ ＝ ｃｏｎｓｔ ただしＰｂ３；スロットル６後の圧力であるエンジン入
口圧 Ｐｂ２；ブロワ出口圧 なる条件が成立した線で、これと太線との交点（△、口
、◇印）が各スロットル開度に応じた（Ｐｂ３に応じた
）ブロワ出口圧の設定値となる。

従ってスロットル６を閉じたエンジンの部分負荷状態で
も、排気放出弁４が開放して、排気圧が第６図の１点鎖
線のように小さくなり、これによりタービン２の出力が
小さくなってブロワ出口圧も第６図の破線のように低下
する。

このように部分負荷状態において、過剰なブロワ出口過
給圧を下げるとともに排気圧を低下させることができる
ため、エンジン前後の吸排気圧力差を小さくし、エンジ
ンの吸排気行程中のポンプ損失を減少させ、部分負荷域
での燃費を大巾に改善することができる。

さらに圧力設定スプリング２１を設けたため、両差圧室
１８．１９の圧力差に対応して差圧室隔壁２０を比例的
に移動させ、排気放出弁制御装置のスプリングの取付荷
重を比例的に設定できるため、第５図に図示するように
ブロワ出口圧設定値をスロットル前後差圧に対して直線
的に変化させることができる。

さらに、本考案の実施においては、スロットル６が全閉
にされると、連管１６の圧力取出口２４とともに連管１
７の圧力取出口２５もスロットルの上流側に開口するた
め、両者の圧力差は殆んどなくなって、第５図から明ら
かなように差圧Δｐが極く小さくなるので、ブロワ出口
圧設定値Ｐｂ２ｓが高くなり、排気放出弁４が閉じられ
て第８図の１点鎖線で示すように、スロットル全閉時に
は、排気圧が◇印のように上昇し、エンジン前後の吸排
気圧力差が増大する。

従ってスロットル全閉時のみエンジンの吸排気行程中の
ポンプ損失が増して、従来機関なみのエンジンブレーキ
性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排気ターボ過給ガソリンエンジンの過給
圧制御装置の概略図、第２図は、同制御装置におけるブ
ロワ出口圧と排気放出弁開度との関係を図示した特性図
、第３図は前記制御装置における空気流量（エンジン回
転数）に対する排気圧、ブロワ出口圧およびエンジン入
口圧の関係を図示した特性図、第４図は本案に係る排気
ターボ過給ガソリンエンジンの過給圧制御装置の一実施
例を図示した概略図、第５図は同実施例におけるスロッ
トル前後差圧ΔＰとブロワ出口圧設定値Ｐｂ２Ｓとの関
係を図示した特性図、第６図は同実施例における空気流
量に対する排気圧、ブロワ出口圧およびエンジン入口圧
の関係を図示した特性図、第７図は本案の実施例の要部
拡大側面図、第８図は同実施例における空気流量に対す
る排気圧、ブロワ出口圧およびエンジン人口圧の関係を
図示した特性図である。 １・・・・・・エンジン（本体）、２・・・・・・ター
ビン、３・・・・・・ブロワ、４・・・・・・排気放出
弁、６・・・・・・スロットル、７・・・・・・吸気管
路、９・・・・・・排気放出弁制御装置、１０・・・・
・・過給圧力室、１２・・・・・・可動隔壁（隔壁）、
１３・・・・・・スプリング、１７・・・・・・ブロワ
出力圧設定可変装置、２４・・・・・・圧力取出口（第
１）、２５・・・・・・圧力取出口（第２）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの排気放出弁と、該排気放出弁から供給される
   排気によって駆動される排気ターボ過給機タービンおよ
   びブロワと、該ブロワの吐出側に連設されたエンジンの
   吸気管路中のスロットル、および前記ブロアの出力圧力
   が供給される過給圧力室の一部を形成した可動隔壁にば
   ね力を与えるスプリングの設定力に従って前記ブロワ出
   力圧力を一定値以下に保って前記排気放出弁の開度を制
   御する排気放出弁制御装置を備えた排気ターボ過給ガソ
   リンエンジンの過給圧制御装置において、前記吸気管路
   における前記スロットルの上流側に開口された第１の圧
   力取出口と、前記スロットルの全閉時のみ同スロツｌ−
   ルの上流側になりそれ以外のスロットル開度では下流側
   になる位置に前記吸気配管に開口された第２の圧力取出
   口と、前記第１、第２の圧力取出口から両取出圧力の差
   圧に応じて前記排気放出弁制御装置における前記スプリ
   ングの取付荷重を調整するブロワ出力圧設定可変装置と
   を設けたことを特徴とする排気ターボ過給ガソリンエン
   ジンの過給圧制御装置。