JPS609381Y2 - 過給機付内燃機関 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はタービン及びコンプレッサからなる過給機を装
備せる過給機付内燃機関に関するものである。

従来の過給機付内燃機関を小さな負荷のもとて運転せし
める時には、その過給機自体が抵抗となって過給機なし
の内燃機関に較べて燃料消費率が増大するという問題が
あった。

上記のごとき問題に対し、過給機付内燃機関を低負荷時
において、コンプレッサ及びタービンをバイパスさせて
過給機なしの状態で運転せしめらば、その内燃機関の機
関の燃料消費率の増大を防止できることはすでに知られ
ているが、更に、過給機付内燃機関は殊に低速において
は排気ガス流量が不足するためにタービンが仕事をしな
い。

この問題に対しては、コンプレッサ側の圧力がタービン
側の圧力よりも高い状態の時に、そのコンプレッサで得
た空気を直接タービンに流出せしめればタービンに流入
するガス流量が増大するためにタービン仕事が増大し、
コンプレッサ圧力が上昇し機関性能が向上することにな
り、一方、タービン側の圧力がコンプレッサ側の圧力よ
りも高い状態の時には機関状況に応じてタービン側の排
気ガスの一部をコンプレッサ側にバイパスせしめれば、
排気ガスがその内燃機関内に入り、通称ＥＧＲとよばれ
ている排気再循環を行なうことになり、燃焼最高温度を
抑えるので、機関性能の低下を防止しつつ排気ガス中の
窒素酸化物を低減するという効果がある。

本考案は上記の如き点に着目してなされたものである。

即ち本考案は、過給機付内燃機関に低負荷時における燃
料消費率の増大を防止すると共に、過給機作励時におい
てもの吸気圧力と排気圧力との条件に対応して機関効率
を向上せしめ、かつ、排気ガス中の窒素酸化物を低減せ
しめうる過給機内燃機関を提供せしめることを目的とし
たものである。

そこで、上記の目的を遠戚するため、本考案は過給機の
コンプレッサ及びタービンの各人出口に連通ずるバイパ
ス通路をそれぞれ設けると共に、内燃機関の吸気管と排
気管との間にもバイパス通路を設け、更に上記３つのバ
イパス通路にその機関の負荷状況及び吸気圧力と排気圧
力との各条件に応じて制御装置によりそれぞれ適宜に開
閉される開閉弁を設けるとにより構成される。

以下図面を参照して本考案の実施例を説明する。

まず、第１図に示す本考案の実施例の過給機１を装備し
た内燃機関２においては、排気管３から排出された矢印
Ｅで示す排気により、過給機１のタービン４を回転せし
め、その排気Ｅはタービン出口５から排出される。

一方、このタービン４と同軸上に設せられたコンプレッ
サ６はこのタービン４により駆動され、コンプレッサ入
ロアから導入された空気を圧縮し、矢印Ａで示す吸気と
して吸気管８から内燃機関２の燃料室に導入せしめるよ
うになっている。

そこで、コンプレッサ入ロアと吸気管８とを連通ずるバ
イパス通路９を設け、ソレノイドＩＯＡによりそのバイ
パス通路９を開閉せしめる開閉弁１１を設けると共に、
タービン出口５と排気管３とを連通ずるバイパス通路１
２を設け、ソレノイドＩＯＢによりそのバイパス通路１
２を開閉する開閉弁１３を設け、更に、吸気管８と排気
管３とを連通ずるバイパス通路１４を設け、ソレノイド
１０Ｃによりそのバイパス通路１４を開閉する開閉弁１
５を設けている。

更に、吸気管８内には圧力検出器１６を設け、排気管３
内には、圧力検出器１７を設けると共に、内燃機関２に
は回転検出器２０を設け、更に噴射ポンプ１８には負荷
検出器１９を設け、これら圧力検出器１６．１７、回転
検出器２０及び負荷検出器１９を、ソレノイドＩＯＡ、
ＩＯＢ、１０Ｃと共に、マイクロコンピュータ２１に接
続せしめることにより、本考案の過給機１付内燃機関２
の制御装置を構成せしめている。

次に、本考案の実施例における内燃機関２の制御装置の
作用につき第２図のダイアグラムを参照しながら説明す
るが、第２図の横軸には、噴射ポンプ１８の燃料流量Ｆ
Ｆ （負荷）を取り、縦軸にはその内燃機関の馬力Ｈ（
出力）を取っている。

まず、この過給機１付の内燃機関２が低負荷運転する場
合の出力は第２図の実線ＨＴで示されるが、この場合、
過給機なしの通常の内燃機関における馬力の線図は点線
ＨＮで示されるので、２つの線図の交点までの低負荷域
Ａの状態では過給機なしの方が高い出力が得られる。

そこで、この状態を回転検出器２０及び負荷検出器１９
等により検出された値が、この所定の低負荷域Ａ以内で
あることをマイクロコンピュータ２１が判定した場合に
は、同マイクロコンピュータ２１はソレノイドＩＯＡ及
びＩＯＢを作動せしめて開閉弁１１及び１３を第１図に
示すような開放の状態とし、開閉弁１５のみは閉鎖の状
態に保持することにより、この内燃機関２は過給機１な
しの状態で運転され、従って機関燃料消費率はそれだけ
向上する。

次に、上記低負荷域Ａ以上の負荷で内燃機関２が運転さ
れると、マイクロコンピータ２１によりバイパス通路９
の開閉弁１１及びバイパス通路１２の開閉弁１３をそれ
ぞれ閉鎖せしめるが、タービン入口圧力Ｐ、がコンプレ
ッサ出口圧力ＰＣよりも大きな第２図のＢで示す負荷域
においては、バイパス通路１４の開閉弁１５を開いて、
Ｕ［気Ｅの一部を吸気Ａに再循環せしめ、所謂ＥＧＲを
行なうが、この場合、その負荷域Ｂにわける内燃機関２
の負荷状態に応じて開閉弁１５を適宜な開度て開くよう
に制御せしめる。

そして、その負荷状態は圧力検出器１６及び１７により
コンプレッサ出口圧力Ｐ。

とタービン入口圧力ＰＴを検出し、それらの圧力ＰＴと
Ｐ。

の圧力差を検知し、開閉弁１５の適切な開度をマイクロ
コンピュータ２１により算出し、それによりソレノイド
ＩＯＣを機関状況に最適になるように制御せしめている
。

更に、上記の負荷域Ｂを越えて、第２図で示すようにコ
ンプレッサ出口圧力ＰＣがタービン入口圧力ＰＴよりも
大きな負荷域Ｃにおいは、開閉弁１５は上記制御装置に
より全開せしめられるのでタービン４のブーストは増加
腰その性能が向上する。

なお、本考案の内燃機関２において、図示されてないア
クセルペダル等で加速される場合には、加速時における
不安定な制御をなくするために、その速度を検知腰加速
時においては各開閉弁１１．１３及び１５の制御は行な
わないようにすると良い。

従って、本考案の過給機付内燃機関では、低負荷域にお
ける運転時にも過給機の抵抗による機関の出力のロスを
防止することができ、過給機なしの内燃機関と同程度の
燃料消費率が得られると共に、上記低負荷域を越えた過
給機作動時においても、その内燃機関の吸気圧力及び排
気圧力間の圧力条件及び機関の負荷状況に応じて排気の
一部を吸気に循環せしめることにより、ＥＧＲ制御を行
なわしめて排気中の窒素酸化物を低減せしめるか、また
は、コンプレッサ側のエネルギーをタービン側にバイパ
スせしめることによりタービンのブーストを増加せしめ
、その性能の向上をはかることができる。

その結果、本考案を適用した過給機付内燃機関では、有
害排気ガス威力を低減するとともにその燃料消費率及び
出力を著しく向上せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例における過給機付内燃機関の制
御装置の概略接続図、第２図は第１図の制御装置の作用
を説明する線図である。 １・・・・・・過給機、２・・・・・・内燃機関、３・
・・・・・排気管、４・・・・・・タービン出口、６・
・・・・・コンプレッサ、７・・・・・・コンプレッサ
入口、８・・・・・・吸気管、９，１２．１４・・・・
・・バイパス通路、ＩＯＡ、ＩＯＢ、１０Ｃ・・・・・
・ソレノイド、１１，１３．１５・・・・・・開閉弁、
１６，１７・・・・・・圧力検出器、１９・・・・・・
負荷検出器、２０・・・・・・回転検出器、２１・・・
・・・マイクロコンピュータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. コンプレッサ及びタービンからなる過給機を有する内燃
   機関において、コンプレッサ入口と該内燃機関の吸気管
   とを連通ずるバイパス通路、タービン出口と該内燃機関
   の排気管とを連通ずるバイパス通路及びそれら吸気管と
   排気管とを連通ずるバイパス通路を設けると共に、それ
   らのバイパス通路にそれぞれ開閉弁を設け、更に、該内
   燃機関が所定の低負荷域内の低置運転時には、吸気管と
   排気管とを連通ずるバイパス通路の開閉弁を閉鎖し、他
   の２つの開閉弁を開放せしめ、その所定低負荷域以上の
   負荷時には、吸気管と排気管とを連通ずるバイパス通路
   の開閉弁のみをその負荷状態に応じて適宜な開度で開き
   、かつ、コンプレッサ出口圧力がタービン入口圧力より
   も大きい時にはその開閉弁を全開せしめるような制御装
   置を配設せしめてなる過給機付内燃機関。