JPS60128931A - 排気タ−ビン過給装置 - Google Patents

排気タ−ビン過給装置

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JPS60128931A
JPS60128931A JP58238398A JP23839883A JPS60128931A JP S60128931 A JPS60128931 A JP S60128931A JP 58238398 A JP58238398 A JP 58238398A JP 23839883 A JP23839883 A JP 23839883A JP S60128931 A JPS60128931 A JP S60128931A
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passage
turbine
exhaust gas
exhaust
engine
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JP58238398A
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Asao Tadokoro
朝雄 田所
Haruo Okimoto
沖本　晴男
Ikuo Matsuda
松田　郁夫
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Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
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    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/18—Final actuators arranged in stator parts varying effective number of nozzles or guide conduits, e.g. sequentially operable valves for steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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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】 （産業上の利用分野） この発明は、エンジンの排気ガス通路にタービンを介設
し、このタービンの出力で吸気通路に介設したコンプレ
ッサを駆動して、エンジンに混合気を過給する排気ター
ビン過給装置に関する。
（従来技術） 上述のタービンの排気ガス流入通路を、たとえばエンジ
ンの高負荷領域に対応する断面積に設定すると、低負荷
領域では充分な排気ガスの流速が低負荷領域に対応する
断面積に設定すると、高負荷領域ではタービンが排気抵
抗となって出力の低下やエンジンのトラブルの原因とな
る。
そこで、これらの問題森を解決するために、タービンの
排気ガス流入通、路を、低負荷用通路と、高負荷用通路
との二つの通路を設けると共に、これら通路をＩｌｌ閉
する制御弁を設けて、エンジンの低負荷領域では、低負
荷用通路を使用することで、排気ガスの流速を高めてタ
ービンを駆動し、高負荷領域では、高負荷用通路を使用
することで、タービンが排気抵抗となることを解除して
、高・低両負荷領域での広い領域で、過給を可能にする
装置がある（たとえば、実開昭５０−８３０６号公報）
。
しかし、このように低負荷用通路と高負荷用通路とを形
成した場合でも、過給圧が設定値以上になることがある
ので、この過給圧を制御するために、ウェストゲートバ
ルブを設けなければならない。
上述のウェストゲートバルブはタービンの上流の排気通
路と、下流の排気通路とをバイパス通路で接続して、過
給圧が設定値以上になったとき、バイパス通路を開放し
て過給圧を制御するが、このバイパス通路およびウェス
トゲートバルブを排気タービン過給装置と別体にして構
成すると、過給装置を取外すとき、バイパス通路やウェ
ストゲートバルブをも取外さなければならなず、その作
業が大変煩わしく、手数を要することになる。
さらに上述のバイパス通路を、前述した低負荷用通路お
よび高負荷用通路の上流に開口して形成した場合、この
バイパス通路が排気ガス圧の一種の緩衝室を形成するこ
とで、排気ガス圧の脈動が緩衝されて減衰し、すなわち
排気ガ、ス圧の脈動中の正圧でタービンが高出力回転さ
れるため、この正圧が平滑化されて減衰されると、ター
ビンの回転が充分上がらず、その結果過給効率が低下す
る問題点が生じる。
（発明の目的） この発明の目的は、装置の取付は取外しの作業にバイパ
ス通路およびウェストゲートバルブが悪影響を与えるこ
とがなく、また排気ガス圧の脈動を損うことなく充分な
過給効率が得られる排気タービン過給装置の提供にある
。
〈発明の構成） この発明は、タービンの排気ガス流入通路を常時開放通
路と、開閉制御通路とに分け、開閉制御通路には、該通
路をエンジンの運転状態に対応して開閉制御される制御
弁を設け、常時開放通路には、タービン下流の排気通路
に接続されるバイパス通路と、過給圧を設定値以下にす
るようにこのバイパス通路を開閉制御するウェストゲー
トバルブとを設けた排気タービン過給装置であることを
特徴とする。
（発明の効果） この発明によれば、バイパス通路の上流を常時開放通路
に接続することで、過給装置と一体にバイパス通路とウ
ェストゲートバルブとを構成することができて、その取
付は取外しの作業が簡単化され、しかも装置自体も小型
化される。
さらに上述の常時開放通路はエンジンの低負荷領域で使
用するに必要な排気ガスの流速を得るために、通路は狭
く絞られているため、たとえバイパス通路が排気ガス圧
の緩衝室となるも、常時開放通路を流動する排気ガスの
絶対的量が少ないため、排気ガス圧は大きな脈動を示さ
ず、その脈動に減衰があったとしても、その減衰が問題
とならない。また排気ガスの流速が速いため、脈動減衰
の影響がない。
さらにエンジンの高負荷領域では、他の開閉制御通路が
開放されて使用されることで、この開閉制御通路を流動
する排気ガスは、バイパス通路に対して無関係となるた
め、バイパス通路で生じる排気ガス圧の減衰は、全体の
排気ガスの極僅かな量であるため、これを無視すること
ができ、その結果、バイパス通路を形成したことによる
過給効率の低下を防止して、良好な過給が得られる。
（実施例） この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は排気タービン過給装置を示し、第１図において、
エンジン１は、シリンダ２、ピストン３、シリンダヘッ
ド４を有し、シリンダヘッド４の吸気ポート５には、吸
気弁６が設けられていると共に、吸気通路７が接続され
、また排気ボート８には、排気弁９が設けられると共に
、排気通路１０が接続されている。
排気タービン過給装＠１１は、タービン（タービンホイ
ール）１２、このタービン１２を収納するタービンハウ
ジング１３、タービン１２を一端に固定したタービン軸
１４、タービン軸１４の他端に固定したコンプレッサ（
コンプレッサインペラ）１５、このコンプレッサ１５を
収納するコンプレッサハウジング１６を有し、コンプレ
ッサ１５の混合気流入側は吸気通路７の上流に接続され
、混合気の流出側は吸気通路７の下流に接続されている
。
一方、タービン１２の排気ガス流入通路１７は、常時開
放通路の低負荷用通路１８と、開閉制御通路の高負荷用
通路１９とに形成されて、その開口側は排気通路１０の
上流に接続され、タービン１２の排気ガス流出通路２０
側は排気通路１Ｏの下流に接続されている。
上述の低負荷用通路１８は、エンジン１の運転が低負荷
領域であるとき、この通路１８のみの使用で、タービン
１２を低負荷の設定値の回転数に回転し得る排気ガスの
流速が得られるような通路断面に絞って形成され、また
高負荷用通路１９は、エンジン１の運転が高負荷領域で
あるとき、前述の低負荷用通路１８と、この高負荷用通
路１９とで、タービン１２を高負荷の設定値の回転数に
回転し得る排気ガスの流速が得られるような通路断面に
形成されている。
上述の常時開放通路である低負荷用通路１８の通路中間
部と、排気ガス流出通路２０との間には、タービン１２
をバイパスするバイパス通路２１が連通され、このバイ
パス通路２１には、ウェストゲートバルブ２２のバルブ
２３が、この通路２１を開閉制御するべく設けられ、ま
たウェストゲートバルブ２２の圧力導入管２４は、コン
プレッサ１５の下流の吸気通路７に開口している。その
ために、過給圧が上限設定値以上になると、ウェストゲ
ートバルブ２２が動作しバイパス通路２１を開放して、
排気ガスをバイパス通路２１よりタービン１２の下流に
逃がし、過給圧を設定値内に下げる。
前述の高負荷用通路１９には、この通路１９を開閉する
制御弁２５が設けられ、この制御弁２５はレバー２６、
ロッド２７を介して、ダイヤフラム装［２８によって開
閉制御され、またダイヤフラム装置２８の圧力導入管２
９はタービン１２の下流の排気通路１０に開口され、こ
の圧力導入管２９の通路には、この通路を開閉するソレ
ノイド弁３０が設けられている。
上述のソレノイド弁３０は制御回路３１によって開閉制
御され、この制御回路３１には、エンジン１の冷却水を
水温センサで検知した水温信号。
コンプレッサ１５下流の過給圧を圧力センサで検知した
過給圧信号。
エンジン１の回転数を回転センサで検知した回転数信号
。
スＯツトル弁の開喰をスロットル開度センサで検知した
スロットル開直信号。
エンジン１のノッキングをノッキングセンサで検知した
ノック信号。
排気温または触媒温度を温度センサで検知した排気温ま
たは触媒温度信号。
等が入力されて、これらの信号に基づいて前述のソレノ
イド弁３０は開閉制御される。
このように構成した排気タービン過給装置１１の動作を
説明すると、エンジン１から排出される排気ガスは、排
気通路１０、排気ガス流入通路１７を介してタービン１
２に供給されると、この排気ガスがタービン１２に当る
ことによって、その排気脈動および短時間内の排気ガス
圧の変動が平滑化されるために、たとえ高負荷用通路１
９の制御弁２５が開閉して、この制御弁２５部分位置の
排気ガス圧が一時的に変動しても、タービン１２下流で
は平滑化されて、変動の影響を受けることがない。その
ためタービン１２の下流の排気通路１０における排気ガ
ス圧は、エンジン１の運転状態に対応した脈動および短
時間内での変動の無い圧力変化となる。
前述の制御弁２５は、ソレノイド弁３０がダイヤフラム
装［２８の圧力導入管２９の通路を開放したとき、ター
ビン１２下流の排気ガス圧に基づいて、ダイヤフラム装
置２８の制御で、エンジン１′の低負荷領域では閉鎖さ
れ、高負荷領域では開放され、過給が高・低の再負荷領
域で動作するように制御され、その動作状態は、第２図
の動作ラインＡに示す状態に開閉制御される。なお、制
御弁２５は、動作ラインＡの上方で開、下方で問に制御
される。
またエンジン１の高負荷領域において、コンプレッサ１
５の過給圧が設定値以上になると、ウェストゲートバル
ブ２２が動作して、排気ガスをバイパス通路２１よりタ
ービン１２の下流に逃がすことで、過給圧を下げ、設定
値以上になることを防止する。
この場合、バイパス通路２１が排気ガス圧の緩衝室とな
るも、低負荷用通路１８を流動する排気ガスは、その絶
対量が少ないため、大きな脈動を示さず、そのため脈動
の減衰があったとしてもその減衰が問題とならない。ま
た排気ガスの流速が速いため、脈動の減衰の影響がない
。
さらに、エンジンの１の高負荷領域では、開閉制御通路
である高負荷用通路１９の制御弁２５が開放されて、こ
の通路１９が使用されることで、この高負荷用通路１９
を流動する排気ガスは、バイパス通路２１に対して無関
係であり、バイパス通路２１で生じる排気ガスの減衰は
、全体の排気ガスの補備かな量であるため、これを無視
することができ、その結果、バイパス通路２１を形成し
たことによる過給効果の低下を防止することができる。
さらに前述の制御弁２５は以下の状態において、ソレノ
イド弁３０が制御回路３１に制御されて圧力導入管２９
が閉鎖されて、その開閉制御が停止される。
すなわち、水温信号が設定値以下の温度を示し、エンジ
ン温度が低いとき、過給圧信号がエンジンの低負荷領域
で設定値よりも高くなったことを示したとき、ノック信
号がエンジンのノッキングを示したとき、これらの状態
になったとぎは、ＩＩＪＩＩＩ弁２５の制御をすなわち
過給を一時停止して、エンジン１の出力を下げ、エンジ
ン１の信頼性を向上させる。
また排気温または触媒温度信号が設定値より低いことを
示したときも、制御弁２５の開閉制御を停止して、触媒
の処理能力を向上させる。
そして、上述のソレノイド弁３０の動作状態は、第２図
の動作ラインＢに示す状態に開閉制御される。なお、ソ
レノイド弁３０は動作ラインＢの上方で開であり、下方
で閉である。
なお、上述の実施例において、制御弁２５はダイヤフラ
ム装置２８で駆動したが、これをソレノイドを介して制
御回路３１で開閉制御するもよい。
この場合タービン１２下流の排気ガス圧を圧力センサで
検知して、この信号を制御回路３１に入力してソレノイ
ドを制御する。
この発明の構成において、常時開放通路は、実施例の低
負荷用通路１８に対応し、また開閉制御通路は、同じく
高負荷用通路１９に対応する。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例を示し、 第１図はエンジンを断面で示した構成図。 第２図は制御弁およびソレノイド弁の動作状態を示す図
である。 １・・・エンジン　１０・・・排気通路１１・・・排気
タービン過給装置 １２・・・タービン　１５・・・コンプレッサ１７　、
、、注恒ｆス培λ通Ｗ４１８・・・低負荷用通路１９・
・・高負荷用通路　２１・・・バイパス通路２２・・・
ウェストゲートバルブ ２５・・・制御弁　２８・・・ダイヤフラム装置第１図 ３１ 第２＠ エンジノ　ｊｐＨｌ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの排気ガス通路に介設されたタービンの排
    気ガス流入通路を複数゛通路に構成すると共に、これら
    の通路を常時開放通路と、開閉制御通路とに分け、 上記開閉制御通路には、該通路をエンジンの運転状態に
    対応して開閉制御される制御弁を設け、 前記常時開放通路には、タービン下流の排気通路に接続
    されるバイパス通路と、過給圧を設定値以下にするよう
    にこのバイパス通路を開閉制御すやウェストゲートパル
    プとを設けたことを特徴とする 排気タービン過給装置。
JP58238398A 1983-12-16 1983-12-16 排気タ−ビン過給装置 Pending JPS60128931A (ja)

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