JPS59692B2 - 排気タ−ボ過給機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排気ターボ過給機関の性能改魯に関する。

第１図に従来の排気ターボ過給４サイクル機関の構成を
示す。

シリンダ１が排出する排気は排気集合管２Ａ。

２Ｂを通り、排気ターボ過給機６Ａ、６Ｂの排気タービ
ン３Ａ、３Ｂを駆動して大気へ放出される。

排気タービン３Ａは同軸上にあるブロワ４Ａを駆動し、
大気を圧縮して密度を高めて給気として給気管５へ送る
。

給気は、給気管５からシリンダ１へ送られシリンダ内サ
イクルを経て、排気となってシリンダ１から排気集合管
２Ａ、２Ｂへ排出される。

とこうで、シリンダ１からの排気は第２図に示すように
排気弁１により流れを制（財）して排気集合管２に排出
する。

通常の４サイクル機関では第３図に示すように１つのシ
リンダからの排気の排出期間、即ち排気弁の開口期間θ
１は約２４６）程度である。

ここで、１つのシリンダの排出期間中に別のシリンダの
排気が始まると、前のシリンダの排気が阻害される排気
干渉が生ずる。

このため、１つの排気タービン入口に連結される、すな
わち独立した排気集合管に連絡することのできるシリン
ダ数は７２６’／２４ Ｑ＝３シリンダが限度で、第１
図に示すように通常は３シリンダ毎に１台の排気ターボ
過給機すなわち独立した排気集合管を配置する。

上記の排気ターボ過給４サイクル機関は、大気よりも高
い密度の給気をシリンダ内へ送るため、シリンダ内でよ
り多くの燃料を燃焼させることが可能となり、高出力を
得ることができる。

このため近年ではトラック用機関としても利用されるよ
うになった。

排気ターボ過給４サイクル機関の代表的な性能を第４図
に示す。

実線で示す無過給機関の筒内平均有効圧力Ｐｍｅに対し
て、破線で示す排気ターボ過給機関の筒内平均有効圧力
Ｐｍｅが高く高出力が得られている。

しかし、第４図上段に示すトルク比Ｐｍｅ／Ｐｒｎｅ。

（破線）を無過給のもの（実線）と比較すると低速域で
のトルクが少ない（ここでＰｍｅｏは最大出力時のＰｍ
ｅである）。

この原因は容積型の機関に速度型の排気タービンを連結
するためで、低速になると機関からの排気の量が減少し
、排気タービン入口での排気圧力が低下するためにター
ビンで有効に仕事をする排気有効エネルギが減少する。

このためブロワの駆動馬力が減って第４図下段に示すよ
うに給気圧力Ｐｓが低速域で低下し、シリンダ内の空気
量が不足するためトルクを出し得ない。

この結果トラック用としては低速域のトルクの低い使い
にくい機関となっている。

また、排気ターボ過給機関をトラック用として使用する
場合、トラックの発進加速時に急にアクセルをふみ燃料
量を急増させてトルクの増大をはかるが、主として排気
ターボ過給機の慣性により給気圧の上昇が遅れるためト
ルクの増大が遅れる不具合がある。

即ち過渡応答性が排気ターボ過給機を持たない無過給機
関より悪い。

本発明の目的は、上記の点に着目し、低速トルクの増大
及び全仏加速性能を改善したトラック用排気ターボ過給
機関を提供することであり、その特徴とするとこうは、
複数のシリンダの排気を数グループにまとめて形成され
た排気集合管毎に、複数台の排気タービンそれぞれに排
気を分配できる分岐路を設け、同分岐路に仕切弁を設け
たことである。

この仕切弁の開閉によって、低回転域での排気を一部の
排気タービンに全部供給することができるので、ブロワ
で充分な給気圧力が得られ、低回転時の加速性能を向上
させることができる。

本発明は排気ターボ過給内燃機関に広く適用できる。

以下図面を参照して本発明による実施例につき説明する
。

第５図は本発明によるｌ実施例の装置の要部を断面にて
示す説明図で、第６図のｖ−ｖ矢視断面図であり、第６
図は第５図のＶＴ−ＶＩ矢視断面図である。

第６図に示すように、それぞれ独立した排気集合管２Ａ
、２Ｂと連通した２つの排気入口を持つ排気タービン３
Ａ、３Ｂが設けである。

即ち、排気タービン３Ａ、３Ｂは排気集合管２Ａ、２Ｂ
と同数の排気入口を有する。

排気タービン３Ａ、３Ｂはともに排気集合管２Ａ、２Ｂ
に分岐路１０を介して連通している。

即ち、上記分岐路１０は第５図及び第６図に示すように
排気タービン３Ａ、３Ｂと同数個膜けられ、排気集合管
２Ａの下流端と排気タービン３Ａ。

３Ｂの排気入口の双方とを共通に接続すると共に、排気
集合管２Ｂの下流端と排気タービン３Ａ、３Ｂの排気入
口の双方とも共通に接続している。

上記各分岐路１０内には該分岐路を開閉することにより
排気集合管２Ａ（または２Ｂ）と２個の排気タービン３
Ａ、３Ｂとの間を連通、遮断する仕切弁が設けられてい
る。

仕切弁１１は駆動装置１２により回動して排気タービン
３Ａへの排気管２Ａ、２Ｂからの排気の流れを必要に応
じてカットできるようになっている。

なお、図示していないが、排気タービン３Ａと同軸上に
あるブロワ４Ａと給気管との間には、給気管からブロワ
への流れを止める逆止弁が設けである。

上記構成の場合の作用について述べる。

機関の低速時には第５図仕切弁１１に了り排気集合管２
Ａ、２Ｂから排気タービン３Ａへの排気の流入をカット
する。

すべてのシリンダ１からの排気は排気タービン３Ｂを流
れることになる。

このとき第１図において単に排気タービン３Ａへの排気
流入を第１図に示すように一方の排気タービン３Ａの排
気供給口に設けられた仕切４ｆ２１によりカットし、排
気集合管２を全部連通する通路２２を設けて、排気ター
ビン３Ｂに流入させると、独立した排気集合管２Ａ、２
Ｂを連絡することになり、１つの排気タービンに６シリ
ンダの排気が流入することになるので、排気干渉を起す
が、本発明では、第６図に示すように、独立した排気集
合管２Ａ、２Ｂに連通した２つの入口を持つ排気タービ
ン３Ａ、３Ｂを装備したので、排気干渉を起すことなく
、排気タービン３Ａをカットすることができる。

本発明による場合は次の効果がある。

上述のように機関の低速時にすべてのシリンダからの排
気は排気タービン３Ｂを流れる。

この結果排気タービンの容量は半分になるｔこめ、機関
からの排気の流出量が少なくても、排気タービン入口で
の排気圧力は高く、排気有効エネルギは増大するので、
低速でも高い給気圧を保持することができ、低速のトル
クを増大させることができる。

さらに機関の低速時は、排気タービン３Ｂ１７）み、す
なわち１台の排気ターボ過給機のみ作動している。

従って、発進加速時は１台の排気ターボ過給機のみ作動
するので慣性はｌ／２となり、給気圧の上昇が早くなっ
てトルクの増大が早くなり加速性能が改善される。

他の実施例としては次のものがある。

（１） 容量の異なる排気タービンの組合せ第５図に
は、同じ容量の排気タービン３Ａ。

３Ｂを組合せた例を示したが、必要によって容量の異な
る排気タービンを組合せることができる。

例えば、非常に低い機関の回転数も利用する場合、合計
の容量は同じでも一方の排気タービン３Ａの容量を大き
くし、他方の排気タービン３Ｂの容量を小さくする。

この結果、低い回転数では一方の［タービン３Ａをカッ
トすることにより、他方の排気タービン３Ｂの容量をさ
らに小さくし、給気圧をさらに上げることができる。

（２）排気タービンの２段切換え 前項（１）の容量の異なる排気タービンの組合せで、さ
らに第５図仕切升を排気タービン３Ａのカットだけでな
く、同排気タービン３Ａの代りに他方の排気タービン３
Ｂをカットするようにしたもので、機関の使用回転数に
応じて、いずれかの排気タービンをカットして適当な給
気圧を得ることができる。

（３）シリンダ数の多い場合 シリンダ数の多い場合には排気タービンヲ増設して上記
同様に給気圧を調整することができる。

例えば、第８図は９シリンダの場合を示し、３個の独立
した排気集合管２Ａ、２Ｂ 、２Ｃに対応して３個の排
気タービン３Ａ、３Ｂ、３Ｃを設けている。

この場合は分岐路１０の形状は同図に示すようになる。

即ち、分岐路１０を９つの通路とし、仕切弁１１は各通
路を排気タービン毎に開閉する。

第９図）よ、第６図に対応して、分岐路１０と排気ター
ビン３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）との接続状態を示す。

この場合は任意の２個の排気タービンを、また任意の１
（ｌｉ！ｉｌｌの排気タービンをカットすることができ
、適当な給気圧を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排気ターボ過給４サイクル機関の構成を
示す説明図、第２図はシリンダの排気通路を示す断面図
、第３図は排気変動流量を示す線図、第４図は排気タニ
ボ過給４サイクル機関の性能を示す線図、第５図は本発
明によるｌ実施例の装置の要部を断面第６図のｖ−ｖ矢
視断面図にて示す説明図、第６図は第５図のＶＩ−Ｖｌ
矢視断面図、第１図は排気干渉が発生する場合を示す説
明図、第８図は本発明による他の実施例の装置の概略を
示す説明図、第９図は第８図の装置の要部を示す説明図
である。 １・・・シリンダ、２，２Ａ、２Ｂ、２Ｃ・・・排気集
合管、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ・・・排気タービン、１０・・
・分岐路、１１・・・仕切弁、１２・・・駆動装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個のシリンダからの排気が合流する排気集合管
   の複数個と該排気集合管内を流過する排気により１駆動
   される排気タービンの複数個とを有する排気ターボ過給
   機付内燃機関において、上記排気タービンは上記排気集
   合管と同数個の排気入口を有し、上記各排気集合管の下
   流端と上記各排気タービンの排気入口とを、排気集合管
   １個につき排気タービンと同数個並設された分岐路にて
   接続し、上記各分岐路中には該分岐路を開閉する仕切弁
   を設けたことを特徴とする排気ターボ過給機関。