JPS5949321A

JPS5949321A - 排気バイパス装置

Info

Publication number: JPS5949321A
Application number: JP57158757A
Authority: JP
Inventors: Kenji Iwamoto; 賢治岩本; Katsumi Arai; 荒井　勝美
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1982-09-14
Filing date: 1982-09-14
Publication date: 1984-03-21

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】本発明はタープチャージャを備えたエンジンに関し、よ
り詳しくは、タープチャージャのタービン室を迂回すべ
く設けられた４ぐ−４パス通路と、＝そのタービン室の
出口通路とを開閉する排気パイノクス装置に関するもの
である。

近年、排気ガス規制の対応策の一つとして、エンジンの
排気管途中に排気ガス浄化用触媒を設けたものがある・
一方、エンジンの高出力化を図るためにタープチャージ
ャを備えたものがあるが、例えばエンジン始動直後等に
おいて排気ガスを全量ターがチャージャのタービン室へ
導入すると、このタープチャージャの熱容量が大きいた
め排気ガス温が低下し、上記触媒の温度が十分上昇しな
いという問題がある。すなわち、この触媒が活性化する
までの時間が長くかがシ、エンジン始動後、一定時間の
間、触媒による排気ガス浄化が良好に行なわれない。

従来、これに対処するため、タービン室を迂回するバイ
パス通路を形成するとともに、この２４７４７通路とタ
ービン室の出口通路との一方を選択的に閉塞する通路弁
を設け、排気ガス温が低い場合、該通路弁が出口通路を
閉塞し、排気ガスがタービン室内を通過しないよう構成
されたものがある。そしてこの通路弁を開閉駆動するア
クチュエータは、ハウジング内に往復動自在に支持され
るとともに通路弁に連結されたピストンと、このピスト
ンに連結されたばねとを備えておシ、ピストンはハウジ
ング内に第１および第２圧力室を区画形成し、第１圧力
室にはタープチャージャのコンプレッサ側の圧力が、ま
た第２圧力室には吸気管内のスロットル弁よシ下流の圧
力がそれぞれ導かれている。

しかして、ピストンは通常の運転時バイパス通路を閉塞
しているが、コンプレッサ側の圧力（すなわち過給圧）
が所定値以上となると、第１圧力室内の圧力が上昇して
ピストンがばねに抗して変位し、これにより通路弁がバ
イパス通路を開放して過給圧が制御される。つまシ、ば
ねの弾発力は、設定過給圧に工す決まる。一方、エンジ
ン始動時等のようにエンジンがまだ十分暖機していない
場合、第２圧力室に導かれるスロットル弁下流の負圧が
、ばねに抗してピストンを第１圧力室側へ変位させるよ
うな大きさになると、このピストンに連動して通路弁が
ターボチャージ、ヤの出口通路を閉塞するとともに２４
７４７通路を全開とし、排気ガスがターがチャージャの
タービン室を通過するのを阻止する。

ところが、このようにスロットル弁下流の負圧がある値
以上にならないと通路弁が出口通路を閉塞しガいため、
制御負圧領域が狭く、上記触媒に低温の排気ガスが接触
するのを確実に防止することができないという問題があ
る。一方、制御負圧領域を広げるために上記ばねのばね
常数を小さくすると、過給圧が所望値↓シも低下するこ
とになってしまい、タープチャージャの本来の性能を発
揮させることができない。

本発明は以上の点に鑑み、タープチャージャの本来の性
能を維持しつつ、上記通路弁の開閉切換の作動性を向上
させた排気パイ・ｆス装置を得ることを目的としてなさ
れたものである。

本発明に係る排気バイパス装置は、ターがチャージャの
タービン室を迂回するバイパス通路と、タービン室出口
通路およびバイパス通路を開閉可能な通路弁と、第１．
第２および第３圧力室を形成され、これらの圧力室内の
圧力に応動するロッドを介して上記通路弁を開閉駆動す
るアクチュエータと、上記第１および第２圧力室のいず
れか一方に選択的にエンジン油圧を導く油圧切換弁と、
上記タープチャージャのコンプレッサ室からの吐出空気
圧を上記第３圧力室に導く連通管と、上記排気管の途中
に配設された排気ガス浄化用触媒の温度を検知する温度
上ンサとを備え、上記温度が所定値以下のとき、上記油
圧切換弁が上記第１圧力室にエンジン油圧を導くことに
ょシ、上記通路弁は上記出口通路を閉塞し、上記温度が
所定値以上のとき、上記油圧切換弁が上記第２圧力室に
エンジン油圧を導くことにょシ、上記通路弁は上記バイ
パス通路を閉塞し、上記温度が所定値以上であシ、かつ
上記吐出空気圧が所定値以上のとき、上記通路弁は上記
第３圧力室に導かれた該空気圧を介して上記２４７４７
通路を若干開放し、上記タープチャージャの過給圧を制
御することを特徴としている。

以下図示実施例によシ本発明を説明する。

ターがチャージャ１の主軸２は、吸気管３の途中に形成
されたコンプレッサ室４、および排気管５の途中に形成
されたタービン室６の各壁部に回転自在に支持され、コ
ンプレッサ室４内への突出部にはコンゾレッサブレード
７が、タービン室６内への突出部にはタービンブレード
８が、それぞれ取付けられる。しかしてエンジン９から
排気マニホールド１０．流入管１１を介してタービン室
６へ排気ガスが供給されると、これによジタービンフレ
ード８が回転し、この回転がコンプレッサブレード７に
伝達される。この結果、エアクロメータ１２を介して吸
気ダクト１３に吸入される空気は、コンプレッサ室４に
おいて圧力が高められ、スロットル弁１４、吸気マニホ
ールド１５を通ってエンジン９へ供給される。

排気管５の途中に形成されたバイパス通路２１は、ター
ビン室６の上流側と下流側を連通ずるもので、エンジン
９から吐出された排気ガスがタービン室６を通過するこ
となく排気ガス浄化用触媒１７側へ給送されるのを可能
にする。通路弁１８は回転軸１９に固定され、タービン
室６の出口通路２０およびバイパス通路２１の一方を選
択的に閉塞可能であシ、また・ぐイパス通路２１を若干
開放することによジターがチャージャ１の過給圧を一定
値以下にすることができる。この通路弁１８け後述する
アクチュエータ１００によシ駆動される。

アクチュエータ１００は、稜に詳述するように、第１．
第２および第３圧力室１０１，１０２゜１０３に生じる
圧力の大きさに応じて進退動するロッド１０４を有し、
このロッド１０４は上記回転軸１９に固定されたアーム
２２に連結される。

油圧切換弁２３は第１および第２圧カ室１０１゜１０２
への圧油の供給を行なうもので、第１および第２油圧口
２４．２５は、第１および第２圧カ室１０１，１０２に
設けられた第１および第２接続口１０５．１０６に連通
し、油圧導入口２６にはエンジン９の潤滑油の圧力が導
かれ、圧抜き口２７けエンジン９のオイルパンに接続さ
れる。そして油圧切換弁２３ｆ′ｉ、油圧導入口２６お
よび圧抜き口２７を、第１および第２油圧口２４．２’
５のいずれかに接続させる弁体（図示せず）を有する。

この弁体は、油圧制御器２８にょシ切換制御され、この
油圧制御器２８は、上記触媒１７の近傍に取付けられた
温度七ンサ２９にょシ検知された触媒１７の温度に応じ
て油圧切換弁２３に信号を送る。一方、アクチュエータ
１００の第３圧カ室１０３に設けられた第３接続口１０
７には、ターボチャージャ１のコンプレッサ室４の出口
側に設けられた取出口３０に接続する連通管３１が取付
けられる。

しかして、温度七ンサ２９が検知した触媒１７の温度が
所定値以下の場合、油圧制御器２８は油圧切換弁２３へ
信号を送シ、油圧切換弁２３け油圧導入口２６と第１油
圧口２４、また、圧抜き口２７と第２油圧口２５をそれ
ぞれ接続する。この結果、アクチュエータ１００の第１
圧力室１０１には第１接続口１０５を介してエンジン油
圧が導かれ、また第２圧力室１０２内は第２接続ロ１０
６第２油圧口２５、圧抜き口２７を介してオイルパンに
連通し、これによシアクチュエータ１００はロッド１０
４を駆動して、通路弁１８を出口通路２０側へ回動し、
これを閉塞させる。したがって、排気ガスはタービン室
６を通過することなく触媒１７へ流動することとなる。

これに対し、触媒１７の温度が所定値以上になると、油
圧制御器２８から送られた信号によシ、油圧切換弁２３
は油圧導入口２６と第２油圧口２５、また、圧抜き口２
７と第１油圧口２４をそれぞれ接続する。したがって、
アクチュエータ１００の第２圧力室１０２には第２接続
口１０６を介してエンジン油圧が導かれ、また第１圧力
室１０１内は第１接続口１０５、第１油圧口２４、圧抜
き口２７を介してオイルノ９ンに連通し、これによシ、
アクチュエータ１００はロッド１０４を駆動して通路弁
１８をバイパス通路２１側へ回動し、これを閉塞させる
。

また、通路弁１８がパイノぐス通路２１を閉塞している
状態において、コンプレ、す室４がら吐出される空気圧
が所定値以上になると、この吐出空気圧は取出口３０、
連通管３１を介してアクチュエータ１００の第３接続口
１０７に導かれ、これによシ第３圧力室１０３内の圧力
が上昇する。ロッド１０４はこの圧力に付勢されて変位
し、これによシ通路弁１８はバイパス通路２１を若干開
放してタープチャージャ１の回転数を低下させ、過給圧
を制御する。

第２図は上記アクチュエータ１００の構造を詳示したも
のである。ケーシング１０８には第１油圧ピストン１０
９が摺動自在に支持され、この油圧ピストン１０９とケ
ーシング１０８の端面との間に上記第１圧力室１０１が
区画形成される。第１接続口１０５はこの端面に取付け
られて、第１圧力室１０１内に臨む。しかして油圧ピス
トン１０９Ｖｉ、第１接続口１０５′ｆｔ介して第１圧
力室１０１に導かれた油圧の大きさが１気圧前後であっ
ても、ロッド１０４’Ｔｈ充分な力で押圧するようにな
っている。

上記第１接続口１０５が取付けられた端面とは反対側の
端面には勇整ボルト１１０を介してロッド１０４が支持
される。調整ポル）１１０Ｖｉ油圧容器１１１の位置を
規制するもので、ケーシング１０８の端面に螺合して取
付けられる。ロッド１０４は、調整がルト１１０および
油圧容器１１１を貫通し、ケーシング１０８に対して進
退動自在であわ、ケーシング１０８からの突出端は、取
付位置調整用の金具１１９を介して上記通路弁１８に連
結するアーム２２に、接続される。油圧容器１１１はケ
ーシング１０８内に嵌合する筒状の外壁部１１１ａと、
ロッド１０４に嵌合する筒状の内壁部１１１ｂと、これ
ら外壁部１１１ａおよび内壁部１１１ｂを連結する環状
の底部１１１ｃとから成シ、この容器１１１内には環状
の第２油圧ピストン１１２が摺動自在に支持される。こ
の油圧ピストン１１２と後述する支持部材１１５との間
にばばね１１８が設けられる。油田容器１１１の内壁部
１１１ｂに嵌着された輪状のストッパ１１３は第２油圧
ピストン１１２の移動範囲を規制する。

しかして、油圧容器１１１と第２油圧ピストン１１２と
によシ上述した第２圧力室１０２が区画形成される。

ロッド１０４の先端部に取付けられた支持部材１１４．
１１５はダイヤフラム１１６の内周部を挾持する。この
ダイヤフラム１１６の外周部はケーシング１０８の側壁
に固着され、したがって、ダイヤフラム１１６、支持部
材１１４、ケーシング１０８および第１油圧ピストン１
０９に、ｌニジ、上記第３圧力室１０３が区画形成され
る。第３接続ロ１０７゛はケーシング１０８の側部に設
けられ、第３圧力室１０３内に臨む。一方、ロッド１０
４の先端に固定されたストッパ１１７は第１油圧ピスト
ン１０９側に延び、このピストン１０９に当接可能であ
る。なお、ばね１１８が収容された室１２０内は、孔１
２１を介して常時外気と連通ずる。

本実施例装置は以上の構成を有するので次のように動作
する。

触媒１７の温度が所定値以下の場合、油圧切換弁２３は
第１油圧口２４と油圧導入口２６、また第２油圧口２５
と圧抜き口２７をそれぞれ接続させる。エンジン９が始
動すると、第１圧力室１０１にエンジン油圧が導かれる
ので、第１油圧ピストン１０９は、第３図に示されるよ
うにストッパ１１７を介してロッド１０４を押圧し、該
エンジン油圧に応じて速やかにこのロッド１０４を矢印
Ａ方向へ変位させる。この結果、通路弁１８はタービン
室６の出口通路２０を閉塞し、バイパス通路２１を開放
する。したがって排気ガスはバイパス通路２１を通って
触媒１７側へ流動し、タービン室６を通過することはな
い。すなわち、排気ガスは熱容量の大きいタービン室６
等に接触せず、触媒１７は短時間の間に、温度上昇して
活性化する。

この場合、第２圧力室１０２内はオイルパンに連通ずる
ので、その圧力はほぼ大気圧である。したがって第２油
圧ピストン１１２はロッド１０４と一体的に移動し、第
２油圧ピストン１１２の移動距離と同等の深さが第２圧
力室工０２にあれば、ばね１１８は実質的に圧縮されな
い。っまシ、ロッド１０４を変位させるために第１油圧
ピストン１０９に作用させる油圧の大きさは、ばね１１
８の影響をほとんど受けるものではなり、シたがって、
エンジン９のアイドル運転時における油圧でもロッド１
０４を駆動することができる。

一方、触媒１７の温度が所定値以上になると、すなわち
活性温度に到達すると、油圧切換弁２３は第１油圧口２
４と圧抜き口２７、第２油圧口２５と油圧導入口２６を
それぞれ接続させる。この結果、アクチュエータ１００
の第２圧力室１０２にエンジン油圧が導入されるととも
に、第１圧力室１０１はオイルパンに接続される。ロッ
ド１０４は、第２油田ピストン１１２に作用する該エン
ジン油圧によシ第３図の矢印Ｂ方向に変位し、ストツノ
母１１７を介して第１油圧ピストン１０９を押圧し、第
２図の図示位置で停止する。すなわち、ロッド１０４は
油圧切換弁２３の切換動作に応動して変位し、通路弁１
８はパイノクス通路２１を素早く閉塞する。

アクチュエータ１００が第２図の図示状態にある時、通
路弁１８がパイノ９ス通路２１を閉塞するので、エンジ
ン９から吐出される排気ガスはタービン室６を通シ、タ
ーがチャージャ１は過給を行なう。すなわち、排気ガス
の流速に応じて、コンプレッサ室４からエンジン９へ圧
送される空気の圧力が上列する。さて、取出口３０の空
気圧は第３圧力室１０３に導かれておシ、この空気圧が
所定値以上になると、ロッド１０４はダイヤフラム１１
６、支持部材１１４等に作用する該空気圧により、第４
図に示されるように左行する。この時、第２圧力室１０
２にはエンジン油田が導かれているので、第２油圧ピス
トン１１２は油圧容器１１１に対して静止しておシ、シ
たがってロッド１０４はばね１１８を圧縮させつつ変位
する。しかして通路弁１８はバイパス通路２１を若干開
放し、ターがチャージャ１の回転数が低下して取出口３
０の空気圧、すなわち過給圧を制御する。

過給圧制御時における上記通路弁１８の開き始めのコン
プレッサ出口圧力値の変更は、ばね１１８の圧縮量によ
シ調整できる。すなわち、調整ボルト１１０を回動し、
油圧容器１１１の位置を変更すればよい。ただし、第２
油圧ピストン１１２の受圧面積は、ばね１１８を圧縮さ
せて、常時ストッパ１２１に係止するだけの大きさであ
ることが必要である。

ガお、アクチュエータ１００の第１および第２圧力室１
０１．１０２への油圧の導入は、エンジン９の回転数、
あるいは車両の速度信号によ多制御してもよい。この場
合、回転数あるいは速度信号が設定値以下のとき第１圧
力室１０１に油圧を導入し、設定値以上のとき第２圧力
室１０２に油圧を導入する。

また油圧切換弁２３は、エンジン９の運転状態をスムー
ズなものとするため、第１および第２圧力室１０１，１
０２へ導入される油圧を徐々に増減させるべく切換える
ことが望ましい。

以上のように本発明によれば、ターがチャージャの本来
の性能を維持しつつ、通路弁の切換えを迅速かつ確実に
行なうことのできる排気バイパス装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を適用したエンジンを示す系
統図、第２図〜第４図は実施例装置のアクチュエータを
示し、第２図は通路弁がバイパス通路を閉塞するときの
断面図、第３図は通路弁が出口通路を閉塞するときの断
面図、第４図は通路弁がバイパス通路を若干開放すると
きの断面図である。１・・・ターボチャージャ、４・・・コンプレッサ室、
５・・・排気管、６・・・タービン室、９・・・エンジ
ン、１７・・・排気ガス浄化用触媒、１８・・・通路弁
、２０・・・出口通路、２１・・・バイパス通路、２３
・・・油圧切換弁、２９・・・温度センサ、３１・・・
連通管、１００・・・アクチュエータ、１０１・・・第
１ａＥ力室、１０２・・・第２圧力室、１０３・・・第
３圧力室、１０４・・・ロッド。特許出願人株式会社日本自動車部品総合研究所特許出願代理人弁理士　青　木　　　朗弁理士　西　舘　和　之弁理土中山恭介弁理士　山　口　昭　之

Claims

【特許請求の範囲】１、エンジンの排気管の途中に形成され、ターがチャー
ジャのタービン室を迂回すべく設けられたパイｉ４ス通
路と、上記タービン室の出口通路および上記２４７９７
通路を閉塞可能な通路弁と、第１、第２および第３圧力
室を形成されこれらの圧力室内の圧力に応動するロッド
を介して上記通路弁を開閉駆動するアクチュエータと、
上記第１および第２圧力室に選択的にエンジン油圧を導
く油圧切換弁と、上記ターボチャージャのコンプレッサ
室からの吐出空気圧を上記第３圧力室に導く連通管と、
上記排気管の途中に配設された排気ガス。浄化用触媒の温度を検知する温度センサとを備え、。上記温度が所定値以下のとき、上記油圧切換弁が上記第
１圧力室にエンジン油圧を導くことによシ、上記通路弁
は上記出口通路を閉塞し、上記温度が所定値以上のとき
、上記油圧切換弁が上記第２圧力室にエンジン油圧を導
くことによシ、上記通路弁は上記バイパス通路を閉塞し
、上記温度が所定値以上であシ、かつ上記吐出空気圧が
所定値以上のとき、上記通路弁は上記第３圧力室に導か
れた該空気圧を介して上記バイパス通路を若干開放し、
上記ターがチャージャの過給圧を制御することを特徴と
する排気パイｉ４ス装置。