JPS6045740B2 - 過給機関の過給圧力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排気ターボ過給機付内燃機関の過給圧力制御
装置に関する。

従来、二つの独立した排気路からタービンブレードに
排気ガスを供給する様にした排気ターボ過給機を用い、
内燃機関の排気ガスエネルギが小さい低速回転域におい
ては上記一方の排気路に全排気ガスを供給し過給圧力を
上げ、前記エネルギが増大した高速回転域において両方
の排気路に排気ガスを分けて供給し過給圧力を適正にせ
んとした過給装置が知られている（特開昭５３−９９１
２５号公報参照）。

ら両方へあるいは逆に両方から一方へ流す様にした従
来の過給装置においては、上記の切換が急激に行なわれ
るために、一方から両方へ切換る場合には過給圧力の急
激な低下、逆の場合には急激な過剰上昇となつて切換時
点におけるフィーリングを悪くすると共に、排気温度の
異常上昇、スモーク濃度の悪化等の不具合を生じせしめ
るものとなつていた。

また、特公昭３８−１５２５６号公報及び特許第１４
７９５訝公報には排気ターボ過給機における排気バイパ
ス弁を過給気によつて制御される油圧により開閉させる
ようになした過給装置が記載されているが、いずれも一
次的に制御するものであり、上述の過給圧力の急激な変
動を十分に緩和できないおそれがある。

本発明は上述の点に鑑みて発明したもので、内燃機関
からの排気ガスを排気ターボ過給機の排気路の一方から
両方、あるいは両方から一方へ切換えた時に過給圧力の
急激な変動を防止し車両運行中のフィーリングを良好に
すると共に排気温度の異常上昇、スモーク濃度の悪化を
も防止し、理想的な出力性能を得ることを目的としたも
ので、その要旨は、第一、第二の溝を摺動方向に位相を
変えて且つ過給圧力により作動するスライダに第一、第
二制御弁のステムを係合せしめてなるブースト制御器を
、高圧エア源よりタービンダクト連通口の切換弁作動用
エアシリンダに至る経路中に機開始動と同時に開動作す
るエア制御器を介して配設し、第一、第二設定過給圧力
到達時に前記第一、第二制御弁により該両制御弁と前記
経路のエアシリンタ側とを連結する２本の通路を順次大
気又は高圧エアに連通せしめるようにしてなる過給機関
の過給圧力制御装置にある。

以下、第１図に示す一実施例により本発明を説明する。

１は例えば、６つの気筒を備える内燃機関で吸気管２と
着火順序を考慮して前、後３気筒づつを一体にした排気
管３ａ及び３ｂとを備える。４は排気ターボ過給機で、
排気ガスを受け入れる二つの独立した排気路７ａ及び７
ｂからタービンノズル８ａ及び８ｂを介してブレード９
に排気ガスを噴射して出力軸１０を回動するタービン５
と前記出力軸１０に直結しタービン５の回動により空気
を圧縮して吸気管２に供給する圧縮機６とから成る。

１１は排気管３ａ，３ｂよりの排気ガスを排気路７ａ，
７ｂに供給するタービンダクトで通路１２ａ及び１２ｂ
と、両通路１２ａ，１２ｂの隔壁１２に形成された両通
路１２ａ，１２ｂの連通口１３と、更に一方の通路１２
ｂより排気路７ｂへの排気ガスの流出を遮断しつつ連通
口１３を開く弁機構、例えば切換弁１４とを備えている
。

即ち機関１から過給機４への排気ガスは切換弁】４によ
つて連通口１３が閉じられていると排気管３ａから排気
路７ａに、排気管３ｂから排気路７ｂに供給され、連通
口１３が開放されるにつれて排気管３ｂよりの排気ガス
は排気管３ａよりの排気ガスに合流して１つの排気路７
ａに供給される様になる。１５は切換弁１４を作動する
エアシリンダで高圧エアを流入せしめるシリンダ１６と
、シリンダ１６内を摺動し切換弁１４に連結されたピス
トン１８と、ばね１７とから成り、高圧エアを受けてピ
ストン１８がばね１７に抗して作動した時に切換弁１４
か連通口１３を開放し、高圧エアが放出された時遮断す
る。

１９は高圧エア源としてのエアタンクで、例えば機関１
のコンプレッサ２０よりの高圧エアを貯えるエアタンク
である。

２１はエアタンク１９に連結したエアチャンバ２２と、
ソレノイド２４により連動する二つの開閉弁２３ａ及び
２３ｂとから成るエア制御器、２５は機関のメインスイ
ッチ、２６は電源でメインスイッチ２５を閉じると電源
２６からソレノイド２４に通電し、二つの開閉弁２３ａ
，２３ｂが図中二点線で示す如く引き上げられ流入口２
７を開放してエアタンク１９とエアチャンバ２２とを連
通するとともに排出口２８を閉鎖し、エアチャンバ２２
と外気とを遮断する。

２９は吸気管２より分岐した過圧空気を受けてばね３０
に抗して変位するダイヤフラム３１とダイヤフラム３１
に連動するスライダ３２と、ばね３３ａ及び３４ａに付
勢されて先端３３ｂ及び３４ｂがスライダ３２の摺動に
対して直角に当接する第一制御弁３３及び第二制御弁３
４と、エアチャンバ２２と絞り３５を介して連通する第
一の室３６と、エアエアシリンダ１５に２本の通路３７
ａ，３８ａを介して連通する第二の室３７、第三の室３
８と、外気と連通する第四の室３９とから成るブースト
制御器である。

そして、そのスライダ３２は第一、第二制御弁３３，３
４のステム３２ｂ，３３ｂが当接する面に各々第一の溝
４０、第二の溝４１を位相を変えて設けており、過給圧
力のか）らない状態では第一制御弁３３のステム３３ｂ
を第一の溝４０上部のスライダ側面４０ａに、第二制御
弁３４のステム３４ｂを第二の溝４１に当接させている
。

尚、この状態では第一の室３６と第二の室３７とが連通
し、第三の室３８と第四の室３９とが遮断されている。
過給圧力が上昇し第一般定過給圧力になると第一制御弁
３３のステム３３ｂが第一の溝４０に落込み、第一制御
弁３３が第一の室３６と第二の室３７とを遮断するとと
もに第二の室３７と大気とを絞り４２を介して連通する
。

従つてエアシリンダ１５の高圧エアが絞りを通して排出
されることになる。更に、前記過給圧力が上昇して第二
設定過給圧力になると第二制御弁３４のステム３４ｂが
第二の溝４１から側面４１ａにせり出し、第二制御弁３
４が第三の室３８と第四の室３９とを連通する。

従つてエアシリンダ１５と大気との連通は前記第二の室
３７と絞り４２を介して行なわれるほか、第四の室３９
をも介して行なわれることになる。本発明の過給機関の
過給圧力制御装置は以上の様に構成されており以下作用
について述べる。

メインスイッチ２５を閉じるとソレノイド２４に通電し
、連動する二つの開閉弁２３ａ，２３ｂが図中二点鎖線
の如く引き上げられ、流入口２７を開くとともに排出口
２８を閉じる。するとエアタンク１９よりの高圧エアが
エアチャンバ２２から絞り３５、第一の室３６、第二の
室３７、通路３７ａを通り、エアシリンダ１５に流入し
ピストン１８をばね１７に抗して作動させ、ピストン１
８に連結した切換弁１４を図中の如く移動させる。

これによつて通路１２ｂから排気路７ｂへの排気ガスの
流入が阻止され、通路１２ｂ（排気管３ｂ）の排気ガス
が通路１２ａ（排気管３ａ）に合流して排気路７ａに流
入することになる。即ち、内燃機関１の全排気ガス量が
一方のタービンノズル８ａからタービンブレード９に噴
射されるので、結果的に二倍の排気ガス量がタービン５
に供給されたことになり、言い換えればタービンノズル
８ａの面積を半分に絞つたことになるのでタービン５の
出力を略二倍として、圧縮器６を作動させるので過圧空
気：過給圧力を高めることになる。そして、更に回転あ
るいは負荷が上昇し第一般定過給圧力に達すると第一制
御弁３３のステム３３ｂが第一の溝４０に落ち込み、こ
れにより、第一制御弁３３が第一の室３６と第二の室３
７を遮断し、エアタンク１９よりのエアシリンダ１５へ
の供給を絶つとともに、通路３７ａと第二の室３７と大
気とを絞り４２を介して連通して、エアシリンダ１５の
高圧エアをばね１７の作用によつて緩やかに大気を放出
させる。

これによつて切換弁１４が徐々に、図中二点鎖線で示す
如く連通口１３を閉鎖する方向に移動するので、通路１
２ｂの排気ガスが徐々に排気路７ｂに流出するとともに
、通路１２ａの排気ガスへの合流を絶つ様になり、最終
的には各々の通路１２ａ，１２ｂの排気ガスが交わるこ
となく各々の排気路７ａ，７ｂに流出して一般の過給方
式と同様になる。従つて上述の切換弁１４の移行による
制御圧力は第２図に実線で示す排気ガスの合流状態から
、点線で示す分流状態への移行が切換弁１４の徐々な切
換りのために二点鎖線で示す如く滑らからものとなる。
また、上記切換弁１４の移行の途中において、加速等の
如く急激な負荷上昇により過給圧力が異常上昇し第二設
定圧力に達した場合には、第二制御弁３４のステム３４
ｂが第二の溝４１から側面４１ａにせり出し、第二制御
弁３４が第三の室３８と第四の室３９とを連通する。第
四の室３９は大気に通じているのでエアシリンダ１５の
高圧エアが通路３８ａ１第三の室３８、第四の室３９を
介して放出されることになり、既に前述の第一般定過給
圧力時において絞り４２を介して放出されているものに
加算されることになる。従つて、切換弁１４が早急に通
路１２ｂと排気路７ｂとを連通するとともに連通口１３
を閉鎖するので過給圧力の異常上昇を防止することにな
る。そして、この各々の排気路７ａ，７ｂに排気ガスが
流入している状態から回転、あるいは負荷が低下して過
給圧力が低下してくると今度は上述とは逆の過程をたど
ることになる。

即ち、過給圧力が第二設定圧力になると第二制御弁３４
のステム３４ｂが第二の溝４１に落込み同第二制御弁３
４が第三の室３８と第四の室３９を遮断する。

更に、過給圧力が低下すると第一制御弁３３のステム３
３ｂが第一の溝４０からせり出し、第一切換弁３３が第
一の室３６と第二の室３７を連通するとともに第二の室
３７と外気との連通を遮断する。

すると、高圧エアが絞り３５を通して徐々に緩やかにエ
アシリンダ１５に流入するのて切換弁１４が通路１２ｂ
の排気ガスの排気路７ｂへの流出を阻止するとともに連
通口１３を開放するのて、通路１２ｂの排気ガスは通路
１２ａの排気ガスに合流して、過給圧力を徐々に高める
ことになる。

尚、機関停止後、メインスイッチ２５を開くとエア制御
器２１の二つの開閉弁２３ａ，２３ｂが流入口２７を閉
塞して高圧エアの流入を遮断するとともに排出口２８を
開放するので、エアシリンｊダ１５内の高圧エアが第二
の室３７、第一の室３６及びエアチャンバ２２を通して
排出される。従つて、高圧エアがエアシリンダ１５内に
放置されないものとなる。以上のように、本発明による
過給機関の過給圧力制御装置は、第一、第二の溝を摺動
方向に位相を変えて設け且つ過給圧力により作動するス
ライダに第一、第二制御弁のステムを係合せしめてなる
ブースト制御器を、高圧エア源よりタービンダクト連通
口の切換弁作動用エアシリンダに至る経路中に機開始動
と同時に開作動するエア制御器を介して配設し、第一、
第二設定過給圧力到達時に前記第一、第二制御弁により
該両制御弁と前記経路のエアシリンダ側とを連結する２
本の通路を順次大気又は高圧エアに連通せしめるように
なるので、内燃機関１よりの全排気ガスを排気ターボ過
給機４の二つの排気路７ａ，７ｂの一方へ流す状態から
両方へ流す状態あるいはこの逆に流す状態に切換る時、
遅れ機構によつて徐々に切換る様にしたので過給圧力の
急激な変化がなく滑らかなものとなるので車両運行中の
フィーリングを大巾に改善できるものとなる。

その上、従来、殊に一方から両方へ切換る時に急激な過
給圧力が低下することによつて生ずる排気温度の異常上
昇及びスモーク濃度の悪化が大巾に改善できるので理想
的な出力性能を得ることができる。更に、本発明装置に
おいては排気路７ａ，７ｂの一方から両方へ切換る途中
において過給圧力が急激に上昇せんとする場合は、これ
を速やかに回避する構造としたので過給圧力の異常上昇
に伴なう燃焼圧力の異常上５昇も防げるものとなる。ま
た、高圧エア源とブースト制御器との間にメインスイッ
チの開閉作動に連動して働くエア制御器を介在せしめ、
機開始動と同時に自動的に前記高圧エア源と前記ブース
ト制御器とを連通するよ．うにしたので、排気ガスエネ
ルギが小さく、低速回転域である機開始動時に一方の排
気路に全排気ガスを供給し過給圧力をあげるべく、最も
必要なタービンダクトの連通口の制御が速やかに行うこ
とができ、理想的な過給機関の過給圧力制御装置！を提
供できる効果がある。

更に、上述のようにメインスイッチと連動するエア制御
器の介在により、メインスイッチの開作動、即ち機関停
止と同時に高圧エア源とブースト制御器の連通が遮断さ
れるので、不必要な高圧エアの消費が防止され、安全で
経済性にすぐれた過給機関の過給圧力制御装置を提供で
きる効果がある。

また前述の特公昭３８−１５２５６号公報及び特許第１
４７９５汚公報の過給機関のような潤滑油等の油圧を利
用することなく圧縮空気を利用するようにしたので、高
度のシール性の必要もなく、装置が安価となる効果があ
る。

尚、上記実施例においてはエアシリンダ１５に高圧エア
を流入せしめて全排気ガスを一方の排気路７に流す様に
したが、ブースト制御器２９及びエアシリンダ１５を第
４図に示す様に構成し、エアシリンダ１５のばね１７の
付勢によつて切換弁１４を移動させて、前記一方の排気
路７ａを流し、設定過給圧力において高圧エアをエアシ
リンダ１５に流入せしめて両方の排気路７ａ，７ｂに流
す様にしても良く、また、機関１を気筒群に分けること
なく全気筒の排気ガスをタービンダクト１１に至るまで
は一つの排気ガス流にしても良い。

更には、弁機構を第３図に示す如く、スライドすること
によつて連通口１３を開閉するポペット弁１４″であつ
ても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概要図、第２図は機関
回転速度あるいは負荷に対する過給圧力の関係を示す特
性図、第３図及び第４図は本発明の他の実施例を示す縦
断面図である。 １；内燃機関、３ａ，３ｂ；排気管、４；排気ターボ過
給機、５：ターピン、６：圧縮機、７ａ，７ｂ；排気路
、１１；タービンダクト、１２ａ，１２ｂ；通路、１３
：連通口、１４；弁機構、１５：エアシリンダ、１９；
高圧エア源、２３ａ，２３ｂ；開閉弁、２９；ブースト
制御器、３１：ダイヤフラム、３２；スライダ、３３：
第一制御弁、３４；第二制御弁、３５，４２；絞り、３
７ａ，３８ａ；通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第一、第二の溝を摺動方向に位相を変えて設け且つ
   過給圧力により作動するスライダに第一、第二制御弁の
   ステムを係合せしめてなるブースト制御器を、高圧エア
   源よりタービンダクト連通口の切換弁作動用エアシリン
   ダに至る経路中に機関始動と同時に開作動するエア制御
   器を介して配設し、第一、第二設定過給圧力到達時に前
   記第一、第二制御弁により該両制御弁と前記経路のエア
   シリンダ側とを連結する２本の通路を順次大気又は高圧
   エアに連通せしめるようにしてなる過給機関の過給圧力
   制御装置。