JPS6014896B2 - 排気タ−ボ過給式エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排気ガスによって駆動される週給機すなわち
排気ターボ週給機を備えたエンジンに関するものである
。

・排気ターボ週給機は、エンジンからの排気ガスが持つ
ェネルギをエンジンの出力向上に利用できる特長を有す
ることは周知の通りである。

しかし、排気タービンを駆動するには可成りの排気ガス
ェネルギを必要とするため、エンジンの低負荷、低回転
城で排気ガス量が少ない運転城では、エンジンからの排
気ガスの圧力が排気タービンの駆動のために高くなる一
方、排気ターボ過給機の回転も充分な過給を行う状態に
達していないから、エンジンの出力は排気圧の上昇のた
めにむしろ低下するのであり、また、エンジンへの吸入
空気量調節用のスロツトル弁を急閉しての減速時に、排
気ターボ週給機は暫時高速回転を持続し、エンジンへの
過給圧が一時的に異常に高くなり、吸気系やエンジンの
破損等の不具合を生じるばかりか、ターボ過給機の回転
が急にドロップして、次の加速性が低下するのであった
。そこで先行技術としての特関昭５３一１４６０２６号
公報は、排気ターボ週給機における排気タービンに対し
て排気ガスがこれを迂回するようにしたバイパス通路を
設け、該バイパス通路中に設けたダイヤフラム作動式制
御弁を、エンジンにおけるスロットル弁より下流側の吸
気圧に関連して開閉することを提案している。

すなわち、この先行技術のものは、前記ダイヤフラム作
動式制御弁における一方のダイヤフラム室内に当該制御
弁を開方向に付勢するばねを設け、一方のダイヤフラム
室への吸気圧導入通路中に第１圧力切換弁を、他方のダ
イヤフラム室への吸気圧導入通路中に第２圧力切換弁を
各々設け、吸気圧が所定の最大過給圧を越えて過週給の
状態になると、第１圧力切換弁が一方のダイヤフラム室
を大気に蓮通し、第２圧力切換弁が吸気圧を他方のダイ
ヤフラム室に導入するように各々切換わることより、制
御弁が開いて排気ガスを排気タービンに対して迂回して
吸気圧のそれ以上の上昇を防止し、スロットル弁を急関
しての減速時において吸気圧が負圧になると、第１圧力
切換弁が一方のダイヤフラム室に前記負圧を導入し、第
２圧力切換弁が他方のダイヤフラム室を大気に蓮適する
ように各々切換わることより、制御弁が前記負圧にてば
ねに抗して開いて排気ガスを排気タービンに対して迂回
させるものであった。

ところが、このものはその制御弁の作動に前記のように
ダイヤフラム機構に加えて、第１圧力切換弁との２個の
圧力切換弁を必要とするので構造が著しく複雑である。

しかも、エンジンの排気ガス量の少ない低負荷・低回転
城におけるスロットル弁より下流側の吸気圧は、スロッ
トル弁を急閉する減速時のときの吸気圧ほどに負圧側に
高くならないので、部分負荷域における吸気圧によって
、前記バイパス通路中の制御弁を開作動することはでき
ず、換言すれば、エンジンの低負荷・低回転域において
排気ターボ過給機をオフターボにすることができないの
であった。本発明は、エンジンへの吸入空気の調節を行
うスロットル弁前後の圧力差を利用して、排気タービン
に対するバイパス通路中の制御弁を作動することにより
、簡単な構成によって過過給を防止すると共に、エンジ
ンの低負荷・低回転域、及びエンジンの減速時において
排気ガスの一部を排気ターボに対して迂回できるように
したものである。

このため本発明は、排気通路中に排気タービンを迂回す
るバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路に常時
閉方向に付勢される圧力作動式の制御弁を設け、且つ排
気ターボ過給機におけるブロワー圧縮機からエンジンに
至る吸気通路中にスロットル弁を設けて成る排気ターボ
過給式エンジンにおいて、前記圧力作動式の制御弁にお
ける一方の圧力室には、前記スロットル弁より下流側の
吸気圧を当該吸気圧が負圧側に高くなると前記制御弁が
開作動するように導入接続し、他方の圧力室には、プロ
ワー圧縮機より下流側で且つ前記スロットル弁より上流
側の吸気圧を、当該吸気圧が大気圧側に高くなると前記
制御弁が開作動するように導入接続すると共に、一方の
圧力室にスロツトル弁より下流側の吸気圧を導入する通
路中には、前記ブロヮー圧縮機より下流側の吸気圧が一
定限度の過給圧に達すると一方の圧力室への吸気圧の導
入を遮断すると同時に一方の圧力室を大気に蓬適するよ
うにした圧力切換弁を設けた構成に０したものである。
次に本発明の一例を図面について説明するに、図におい
て１は、吸気マニホールド２及び排気マニホールド３を
有するエンジン、４は排気タービン６とブロワ−圧縮機
６とを直結した排気ターボ５週給機、７は排気ガスを大
気に放出するマフラー又は触媒コンパ−タ或いはリアク
ター等の排気系に設けた各種デバイスを各々示し、吸気
マニホールド２にはエンジンへの吸入空気量を調節する
スロットル弁８を備え、吸気通路９を介して前記ブ０ロ
ヮー圧縮機６の吐出側に接続され、ブロヮー圧縮機６の
吸入側は吸気通路１０を介してェアクリナー１１に接続
されている。

この吸気通路１０中には吸入空気量を計測するェァフロ
ーメー夕１２が設けられ、前記吸気マニホールド２に各
気筒ご夕とに設けた燃料噴射ノズル１３は、コンピュー
タ１４を介して前記ェアフローメータ１２に関連し、ェ
アフローメータ１２で計測した実際の吸入空気量に応じ
た量の燃料を燃料噴射ノズル１３から供給するようにな
っている。また、前記排気夕０ービン５の排気側は排気
通路１４を介してマフラー７に、排気タービン５の入口
側は排気通路１５を介して前記排気マニホールド３に各
々接続されている。そして、前記両排気通路１４，１５
の間には、タ排気タービン５に対するバイパス通路１６
を設け、該バイパス通路１６にはこの通路を開閉する制
御弁１７を設ける。

この制御弁１７における弁体１８の弁棒１９を、ダイヤ
フラム式駆動機構２川こおいて２つのダイヤフラム圧力
室２１，２２０に区成するダイヤフラム２３に連結し、
一方のダイヤフラム圧力室２１内に設けたばね２４にて
弁体１８を常時閉方向に付勢する一方、前記吸気通路９
にはスロットル弁８の上流側と下流側とに圧力検出ボー
ト２５，２６を設け、前記ブロワー圧縮機６より下流側
で且つスロットル弁８より上流側のボート２５を通路２
７を介して前記駆動機構２０‘こおける他方のダイヤフ
ラム圧力室２２に、スロットル弁８より下流側のボート
２６を通路２８を介して駆動機構２川こおける一方のダ
イヤフラム圧力室２１に各々接続して成るものである。
更に図中符号２９は、前記一方のダイヤフラム圧力室２
１と圧力検出ボート２６とを繋ぐ通路２８中に設けた三
方式圧力切換弁を示し、謙三方式圧力切換弁２９は、吸
気通路９又は吸気マニホーＺルド２内の圧力に関連し、
当該圧力がエンジンにおける一定限度の週給圧より低い
ときは圧力検出ボート２６から一方のダイヤフラム圧力
室２１への通路２８を蓮適しているが、一定限度の週給
圧を越えると圧力検出ボート２６から一方のダイヤＺフ
ラム圧力室２１への蓮通を遮断すると同時に一方のダイ
ヤフラム圧力室２１を大気に蓮通するぐうに切換わるも
のである。この構成において、エンジンの運転中にエン
ジンから排出された排気ガスは、排気通路１５から排気
タービン５に入り、排気タービン５を回転してこれに直
結したブロワー圧縮機６を回転駆動することにより、ェ
アクリーナ１１からの吸入空気はブロワー圧縮機６で圧
縮され、吸気通路９を介して吸気マニホールド２に至り
、ここで燃料噴射ノズル１３によってエアクＩＪーナ１
１からの吸入空気量に対応した量の燃料が供給された
のちエンジンに吸気される。

なお、燃料の供給は、噴射ノズルからに限られるのでは
なく、ブロワー圧縮機の上流或には下流に気化器を設け
て行うようにしても良いことはいまでもない。

この場合、スロットル弁８より下流の圧力検出ボート２
６からダイヤフラム式駆動機構２０１こおける一方のダ
イヤフラム圧力室２１への通路２８中の三方式圧力切換
弁２９は、ブロワー圧縮機６より下流の吸気圧が一定限
度の週給圧を越えない限り、圧力検出ボート２６の一方
のダイヤフラムー圧力室２１とを運通しているから、ス
ロットル弁８が全閉に近い低負荷・低回転域では、スロ
ットル弁８の下流側の圧力は負圧側に高く（真空側寄り
で）、この負圧が駆動機構２０における一方のダイヤフ
ラム圧力室２１に作用し、制御弁１７の弁体１８がばね
２４に抗して開くから、エンジンからの排気ガスの一部
はバイパス通路１６から排気タービン５を迂回して排気
通路１４に放出されることになり、このバイパス通路１
６からの一部の排気ガスの放出によって、エンジンから
の排気ガス圧力の上昇が防止される。

次にスロットル弁８を前記状態から関もナ「さま、スロ
ットル弁８の上流側と下流側との圧力差が次第に小さく
なるから、制御弁１７はその駆動機構２０‘こおけるば
ね２１によってスロットル弁８の開き回動に略比例して
閉じることになり、これによってバイパス通路１６から
の迂回排気ガス量は減少して排気タービン５が助走回転
を始め、やがて制御弁１７が全閉し、排気ガスの全量が
排気タービン５に流れて高速回転し、ターボ週給による
運転状態となる。

そして、このターボ過給による運転状態から、スロット
ル弁８を全閉又は全閉近くに急閉しての減速時には、ス
ロットル弁８より下流側の圧力は負圧側に高く（真空寄
りに）なる一方、ターボ過給機４は慣性回転によって過
給を暫時持続して、スロットル弁８より上流側の圧力は
大気より大きく上昇して両ボート２５，２６の差圧が大
きくなるから、バイパス通路１６中の制御弁１７は急開
して、排気ガスの一部が排気タービン５を迂回すること
により、ターボ過給機４は減速され、吸気通路９内の週
給圧が異常に高くなることが防止される。

しかし、エンジンからの排気ガスはその一部がバイパス
通路１６から排気タービン５を迂回しても、残りの排気
ガスは排気タービン５を通り、排気タービン５はある回
転数まで減速されるのみであるから、エンジンの減速に
際しての夕−ボ過給機の急激な回転ドロップは防止され
る。また、ターボ週給の運転状態からアクセルペダルを
緩める等のようにスロットル弁を少し閉じての減速時に
は、スロットル弁８より下流側の圧力は前記減速前の状
態と左程変化しないが、スロットル弁８より上流側の圧
力はスロットル弁の閉動によって高くなり、これがボー
ト２５から駆動機構２０における他方のダイヤフラム圧
力室２２に作用して、制御弁１７が開いて排気ガスの一
部が排気タービン５を迂回して放出されるので、この場
合においても吸気通路９の圧力が異常に高くなるのを防
止できると共に、ターボ週給機の回転が急撃にドロップ
するのを防止できる。そして、前記のターボ週給による
運転状態において、プロワー圧縮機６より下流の吸気圧
がエンジンにおける一定限度の週給圧を越えると、スロ
ットル弁８より下流の圧力検出ボート２６からダイヤフ
ラム式駆動機構２０‘こおける一方のダイヤフラム圧力
室２１への通路２８中の三方式圧力切襖弁２９が、圧力
検出ボート２６から一方のダイヤフラム圧力室２１への
蓮通を遮断すると同時に一方のダイヤフラム圧力室２１
を大気に蓮適するように切換わることにより、制御弁１
７が開いて、ヱンジンからの排気ガスの一部が排気ター
ビン５を迂回するようにして放出されるので、排気ター
ビン５の回転上昇が抑制され、ターボ過給運転時におけ
る過週給が防止されるのである。

以上の通り本発明は、エンジンから排気タービンに至る
排気ガスの一部を、エンジンの低負荷・低回転城及びエ
ンジンの減速時において排気タービンを迂回させるもの
であるから、低負荷・低回転域において排気ガスの圧力
上昇を回避できてエンジン出力の低下を招来することが
できないのであり、また、エンジンの各種減速時におい
て週給圧が異常に高圧になること及びターボ週給機の回
転ドロップを防止できるから、異常に高い過給圧による
悪影響を生じないばかりか、エンジンの減速時における
次の加速時に、ターボ過給機は短時間で所定の回転数に
達することができ、ターボ過給の追従性ひいてはエンジ
ンの加速性を向上できるのである。しかも、エンジン局
員荷・高回転域において、排気ターボ週給機の回転が上
昇することによって生じる過過給を防止制御することが
できるから、過週給によってエンジンが破損することを
も防止することができて、エンジンの安全性を保つこと
ができるのである。

その上本発明は、前記の３つの制御、つまりエンジンの
低負荷・低回転城における排気ガスの迂回放出制御、エ
ンジン減速時における排気ガスの迂回放出制御、及び過
過給時における排気ガスの迂回放出制御を、一つの圧力
作動式制御弁と、当該圧力作動式制御弁における一方の
圧力室に対して設けた一つの圧力切換弁とで行うもので
、前記先行技術のように二つの圧力切襖弁を必要としな
いから、構造が簡単で、安価に提供できると共に、全体
のスペースを縮小して小型化できる効果をも有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す図である。 １・・・・・・エンジン、４・・・・・・ターボ過給機
、５・・・・・・排気タービン、６・・・・・・ブロワ
ー圧縮機、８・・・・・・スロットル弁、９，１０・・
・・・・過給通路、１４，１５・・・・・・排気通路、
１６…・・・バイパス通路、１７・・・・・・制御弁、
２０・・・・・・駆動機構、２１，２２・・…・ダイヤ
フラム圧力室、２９・・・・・・圧力切襖弁、２５，２
６・・・・・・圧力検出用ボート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気通路中に排気タービンを迂回するバイパス通路
   を設けると共に、該バイパス通路に常時閉方向に付勢さ
   れる圧力作動式の制御弁を設け、且つ排気ターボ過給機
   におけるブロワー圧縮機からエンジンに至る吸気通路中
   にスロツトル弁を設けて成る排気ターボ過給式エンジン
   において、前記圧力作動式の制御弁における一方の圧力
   室には、前記スロツトル弁より下流側の吸気圧を当該吸
   気圧が負圧側に高くなると前記制御弁が開作動するよう
   に導入接続し、他方の圧力室には、ブロワー圧縮機より
   下流側で且つ前記スロツトル弁より上流側の吸気圧を、
   当該吸気圧が大気圧側に高くなると前記制御弁が開作動
   するように導入接続すると共に、一方の圧力室にスロツ
   トル弁より下流側の吸気圧を導入する通路中には、前記
   ブロワー圧縮機より下流側の吸気圧が一定限度の過給圧
   に達すると一方の圧力室への吸気圧の導入を遮断すると
   同時に一方の圧力室を大気に連通するようにした圧力切
   換弁を設けたことを特徴とする排気ターボ過給式エンジ
   ン。