JPS5945807B2 - 排気タ−ボ過給機付き内燃機関 - Google Patents

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関し、特に低
中速域での出力増大効果の顕著であることを特徴とする
排気ターボ過給ディーゼル機関に関する。

４サイクルディーゼル機関に排気ターボ過給を行うと、
高速域における出力増大効果が顕著であるが、反面、低
中域中における出力増加率や燃費改善効果はあまり期待
できず、また、高速域でのシリンダ−ヘッドなどに対す
る熱負荷が過大になり易いことはよく知られている。

内燃機関、特にディーゼル機関の使用に於ては、高速特
に最高出力付近の回転数で連続使用するという場合は極
めて少く、多くの場合は最大トルク発生回転数近傍の中
低速域で頻繁に使用されるので、前記の如き公知の排気
ターボ過給機関の特性は関機の使用条件を満足させるも
のではなかつた。このような機関の使用条件を充分に考
慮せずに排気ターボ過給機を内燃機関に装着すると、機
関が高価な割りには満足すべき運転性能が得られないば
かりではなく、かえつて、機関寿命や信頼性の低下を招
くことになりかねない。従来公知の排気ターボ過給機関
に於ては、一般に排気ターボ過給機の給高効率が主とし
て機関の高速回転域に於て得られるような設計がなされ
ていたので、前記の如き問題点は何ら解決されず、高価
な割りには機関の用途に応じた性能を発揮させることが
困難になり勝ちであり、また、無過給機関に比して寿命
及び信頼性ともに低くなる恐れがあつた。

また、機関の高速回転域に於て排気ターボ過給機の最高
効率が得られるような設計によると、排気ターボ過給機
の容量を機関の排気量に対して大きく設計しなければな
らないので必然的に過給機が大形になるとともに、プレ
ート先端に働く慣性力を考慮して過給機の強度も大きく
設計せねばならず、従つて、過給機の製造コストが比較
的高くなり、性能的には、低速での給気効率の悪化を招
くという問題もあつた。従つて、本発明の目的は、特に
機関の低中速域における出力増大効果及び燃費率改善効
果が顕著であり、且つ、高速域での機関各部に対する熱
負荷の小さい、改良された排気ターボ過給機関を提供す
ることである。

更に本発明の他の目的は、使用寿命が長く、且つ耐久性
及び信頼性の高い経済的な排気ターボ過給機関を提供す
ることである。以下に添付図面を参照して本発明の実施
例について説明する。添付図面は本発明の一実施例を示
すもので、特に代表例として４サイクル直接噴射式排気
ターボ過給機関が示されている。

図に於て、１は内燃機関のシリンダー、２はピストン、
３は連結杆、４はクランク軸、５，６はそれぞれ吸気弁
と排気弁である。

圧縮機７とタービン８とを有する排気ターボ過給機９が
内燃機関に雉付けられており、圧縮機７の吐出孔７ａは
流路１０を介して内燃機関の吸気ボート１１に接続され
、また、タービン８の給気孔８ａは流路１２を介して内
燃機関の排気ボート１３に接続されている。一方、圧縮
機７の吸込流路１４と内燃機関の吸気ボート１１とを直
接に接続して圧縮機７をバイパスするバイパス流路１５
が設けられるとともに、タービン８をバイパスして内燃
機関の排気ボート１３とタービン８の吐出流路１６とを
直接に接続するバイパス流路１７が設けられている。こ
れらのバイパス流路１５，１７にはそれぞれ弁１８と弁
１９とが設けられ、これらの弁１８と１９とはそれぞれ
の枢着軸２０，２１のまわりに回転しうるように取付け
られている。枢着軸２０，２１にはそれぞれリンク２２
，２３が連結され、これらのリンク２２，２３を介して
弁操作器２４，２５によつて任意の角度に回転されうる
ようになつている。弁操作器２４，２５は本発明におけ
る弁制御装置の一部を成すもので、たとえば、パルスモ
ータとねじ軸、パルスモータとラックアンドピニオン、
もしくは電磁弁付き空圧シリンダー等のいずれであつて
もよく、また、これ以外の油圧装置などであつてもよい
。

弁操作器２４，２５に操作信号を与えるための制御装置
２６が弁操作器２４，２５に電気的に接続されており、
この操置２６には内燃機関の作動状況を検出するための
検出器２７，２８及び手動設定器２９などが同じく電気
的に接続されている。

これらの各種の機器もまた、前記の弁操作器や制御装置
２６とともに弁１８と弁１９とを制御するための弁制御
装置を構成している。検出器２７と２８とはたとえば、
検出器２７が速度発電機もしくはディジタル式回転計等
であり、また、検出器２８はシンクロ発信器もしくはデ
ィジタル式回転角検出器等であつて、検出器２７は内燃
機関の回転速度を、また、検出器２８は燃料噴射ポンプ
３０のコントロールラックの移動量を、それぞれ検出す
るようになつている。

従つて、制御装置２６には内燃機関への燃料供給量すな
わち負荷と、回転速度及び必要に応じてエンジン温度や
吸排気温度などの情報が入力されることになる。装置２
６は多少の演算機能を有するものが望ましいが、設定値
に対する検出値の比較を行つてその差の出力を発生する
だけの機能を有するだけのものでもよい。手動設定器２
９は制御装置２６における設定値の設定及び検出器２７
，２８からの入力信号以外の情報を装置２６に入力した
い場合に用いられる。

なお、排気ターボ過給機９は内燃機関の低中速域に於て
最高効率を発揮するように設計されており、従つて、容
量は通常の排気ターボ過給機関の過給機に対してかなり
小さくなつている。次に、前記の如き構成の本発明実施
例について各部の作動を説明する。

内燃機関が所定の負荷以上で且つ中低速域で運転されて
いる時には、弁１８，１９は図示実線のように閉じられ
ており、従つて、内燃機関は過給運転される。

しかしながら、内燃機関が所定の中低速域で運転されて
いても負荷が所定値以下になると（たとえば無負荷にな
ると）、制御装置２６の出力信号に基いて弁１８，１９
が図示二点鎖線位置に回動されて内燃機関は無過給運転
に切換えられる。また、負荷が所定の下限値以上であつ
ても、回転速度が所定の低中速域を超えると、それまで
実線位置にあつた弁１８，１９が二点鎖線位置に回転さ
れ、機関は無過給運転に切換えられる。

従つて、前記の如き運転状態によると、機関は常に低中
速域でのみ過給される反面、高速域では無過給運転され
るので、本発明によれば従来の排気ターボ過給機関にお
ける問題点が解消され、その結果、低中速域で大出力を
発生し且つ寿命の長い過給機関が提供される。本発明の
機関は、機関回転数を主として低中速域に保つて使用す
る車輛や建設機械もしくは定置機関などに極めて好適で
あるが、手動設定器２９から制御装置２６に入力する情
報によつては前記以外の運転状態も実現でき、従つて種
々の用途に適合しうるものである。

たとえば、シリンダー１への吸気及びシリンダー１から
の排気のそれぞれのバイパス比を弁１８，１９の操作に
よつて適当に選べば、半過給運転の状態も実現しうるし
、手動設定器２９から装置２６に入力する情報として車
輛の変速段の段数などを用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

添附図面は本発明による排気ターボ過給機付内燃機関の
実施例を示す概略図である。 ７：圧縮機、８：ターピン、１５，１７：バイパス流路
、１８，１９：弁、２４，２５：弁操作器、２６：制御
装置、２７，２８：検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関と、該内燃機関の低中速域に於いて最高効
   率を発揮するように設計された排気ターボ過給機との組
   み合わせからなる排気ターボ過給機付き内燃機関に於い
   て、該排気ターボ過給機の圧縮機をバイパスして該内燃
   機関の吸気ポートと該圧縮機への吸込流路とを直接に接
   続している第一のバイパス流路と、該排気ターボ過給機
   のタービンをバイパスして該内燃機関の排気ポートと該
   タービンの吐出流路とを直接に接続している第二のバイ
   パス流路と、該第一のバイパス流路に設けられた第一の
   弁４、該第二のバイパス流路に設けられた第二の弁と、
   前記内燃機関の回転数を検出する検出器と、前記内燃機
   関の負荷を検出する検出器と、前記検出器の信号をうけ
   て前記第一及び第二の弁を開閉制御する制御装置及び弁
   操作器とからなり、前記内燃機関の回転数が所定値を越
   えると過給を停止し、前記内燃機関の回転数が所定値以
   下であつても負荷が所定値以下となると過給を停止する
   ように第一、第二の弁を開閉制御することを特徴とする
   排気タービン過給機付き内燃機関。