JPS6113713Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関の排気ガスによつてタービ
ンを駆動する。いわゆる排気ターボ過給機を用い
た過給装置に関する。更に詳しくは、内燃機関の
低、中負荷時にはバイパス路を開放してタービン
の駆動を停止すると共に、高負荷時には過給圧力
に応じて前記バイパス路を開放してタービンの回
転数が異常に上昇するのを防止できる装置を提供
するものである。

排気ターボ過給機は、内燃機関の排気ガスによ
つてタービンが回動され、それによつてこのター
ビンに連結されているコンプレツサが空気を加圧
して前記内燃機関に供給（過給）するものであ
る。

ところで、前記内燃機関殊にデイーゼル機関に
おいては、一定量の吸気量に対して燃料の量を変
化させて出力の調節をするものであるから低、中
負荷時の範囲内においては燃料噴射量に対して吸
気量が多すぎることになる。

さて、前記のごとく、排気ガスによつて駆動さ
れる過給機は、機関の負荷の小さい帯域、即ち、
低、中負荷範囲内においては、排気ガスに十分な
エネルギがないためにその作動が十分ではない。

よつて低、中負荷域において過給することは徒
に排気圧力あるいは吸気抵抗の増大をもたらし、
フリクシヨンを増大するにすぎず、燃費を悪化さ
せるものであるから、この負荷範囲内においては
過給しない方がよい。このために上記負荷範囲に
おいては過給機へ流入する排気ガスをバイパスさ
せて過給機の働きを止め、無過給機関と同じ状態
にした装置が用いられている。

また別の問題として、内燃機関の高負荷域にお
いては排気ガス量が増大し、それに伴つてタービ
ンの回転数が異常に上昇し、遂には破損する事態
が生ずる可能性がある。そこでこの欠点を防止す
るために高負荷域においてはタービンをバイパス
して排気する装置も用いられている。

しかしながら、前記従来の過給装置において
低、中負荷域と高負荷域において排気をバイパス
するためには、低、中負荷域バイパス用のバイパ
ス路と、制御弁および高負荷域のバイパス用の２
つのバイパス路と制御弁を用いていたために装置
が大型化且つ複雑化するという問題があつた。

本考案は、前記従来の装置の欠点を解消した装
置を提供することを目的とするものであつて、こ
の目的を達成するために本考案は１つのバイパス
路を設けてここに排気ガス制御用の１つの制御弁
を配設して、これによつて低、中負荷域での開放
と、高負荷域であつて過給圧力の異常上昇時での
開放を行うようにしたことを特徴とする。

第１図は本考案の第１の実施例を示すもので、
内燃機関１に排気ターボ過給機２が接続されてい
るが、そのタービン３には排気ダクト４を経由し
て排気ガスが供給され、これを駆動したのち排気
管５より排出される。このタービン３にはコンプ
レツサ６が直結されており、エアーフイルタを経
由して空気を吸入して圧縮し、吸気管７を経由し
て内燃機関１に供給する。

排気ダクト４と排気管５との間には、１本のバ
イパス路８（バイパス管）が設けられ、これの途
中には同バイパス路８を開閉する制御弁９が設け
られている。この制御弁９の軸には制御板例えば
扇形板１０が固定され、ばね１１によつて制御弁
９の閉鎖方向に付勢されている。扇形板１０には
２つの溝案内部１２，１３が設けられ、溝１２に
は低、中負荷用制御装置１４がリンク１５で連結
されている。また、別の溝１３には高負荷用制御
装置１６がリンク１７で接続されている。

低、中負荷用制御装置１４は、燃料制御機構と
してのアクセルペダル１８の動きをリンク１９、
レバー２０に伝達し、レバー２０と一体的に成る
とともに等大半径部２１ａと等小径部２１ｂとこ
れらを結ぶ領線２１ｃとから成るカム２１によつ
てレバー２２を揺動して前記リンク１５に前後運
動を与える。

一方、高負荷用制御装置１６は、ダイヤフラム
２３、ばね２４からなる圧力バランス装置が配管
２５によつて吸気管７に接続されている。

第２図は、制御弁９の開度と内燃機関１の負荷
との関係を示す図で、領域は低、中負荷領域
で、制御弁９はイ−ロの間は全開状態を保ち、ロ
−ハ間で全開状態から全閉状態となる。

領域は中負荷の高負荷より高負荷領域で、制
御弁９は全閉状態を保持する。領域は高負荷に
おいて過給圧力を制御する領域を示し、ニ−ホの
間では制御弁９は吸気圧力の上昇と共に徐々に開
放される。

次に本考案に係る過給装置の低、中負荷域用の
制御装置１４の動作について説明する。

第３図は第２図の各点におけるカム２１の回転
角度の関係を示すもので、まず第２図のイ−ロの
間は、内燃機関１の排気ガスの量が少なく、その
ために排気経路に設けたタービン３は排気抵抗と
なるので、バイパス路８を開放状態に保つ必要が
ある。

即ち、アクセルペダル１８が全く踏み込まれて
ていない第３図イのアイドリング状態からロ状態
までの低、中負荷域においてはカム２１の等大半
径部２１ａにレバー２２が接触する。この状態
は、第１図においてレバー２２が右回転してレバ
ー１５を介して扇形板１０を最も右側に回転さ
せ、この扇形板１０に連動する制御弁９を全開状
態に保持する。

次に第３図ロの状態からアクセルペダル１８の
踏み込み量を増すと等大半径部２１ａの端部がレ
バー２２に接する状態から領線２１ｃと接する状
態に移行し、これによりレバー２２は矢印の如く
左回転し、その結果扇形板１０はばね１１の弾性
力によつて左回転し、これに連動している制御弁
９は徐々にバイパス路８を閉止して行く。（第２
図のロよりハに至る状態） そして領線２１ｃとレバー２２とが完全に接す
る第２図のハの位置に来たときには、制御弁９は
バイパス路８を全閉止し、その結果内燃機関１の
排気ガスは排気ダクト４を経由してタービン３を
駆動し、コンプレツサ６がこれによつて駆動され
て正常な過給状態となる。なお、制御弁９がバイ
パス路８を次第に閉止するにつれてタービン３が
回転しはじめることになる。

更に第１図において、アクセルペダル１８を矢
印Ａ方向に踏み込むと、リンク１９、レバー２０
を介してカム２１は矢印A′方向に回転するが、
この後においては領域になつても等小半径部２
１ｂがレバー２２に接触したままとなる。

領域の動作において制御弁９がバイパス路８
を閉鎖し、排気ガスがタービン３に流れた後にお
いてアクセルペダル１８の踏込み量を増すと過給
圧力が徐々に上昇してきて内燃機関１の出力が次
第に上昇する。

これによつて、高負荷用制御装置１６のダイヤ
フラム室２３ａに配管２５を介して吸気管７より
の過給圧力が作用してくる。

したがつて、内燃機関１の負荷が第２図の領域
となると、ダイヤフラム室２３ａの圧力が所定
の圧力以上となり、ばね２４に抗してリンク１７
は矢印Ｃ方向に移動してこれで扇形板１０を右回
転させ、これに伴つて制御弁９を右方向に回動し
てバイパス路８を再びばね２４とのバランスにお
いて開放する。

結局、上記高負荷用制御装置１６の動作によつ
て領域においては過給圧力にしたがつてバイパ
ス路８が開放されて過大な排気ガスがタービン３
に供給されないようになり、タービン３がオーバ
ーランして過給機２が破壊するのを防止する。

第４図は別の実施例を示すもので、第１図の制
御装置１４の代りに制御装置１４ａを設けた例を
示すものであり、第１図と同一部品は同一の符号
を示している。また、第４図の円Ｄの構造は、第
５図に拡大して示している。

アクセルペダル１８にリンク１５ａが接続さ
れ、このリンク１５ａに設けた固定板２６と可動
板２８との間にばね２７が支持され、この可動板
２８とストツパ３０との間に係合部材２９が設け
られ、この係合部材２９は扇形板１０の溝１２に
移動自在に嵌入されている。（第１図と第４図と
対比すると分るように扇形板１０の溝１２と１３
は逆に設けられているが、同じようにしても良
い。） リンク１５ａは、ばね３１に右方向に引張ら
れ、また扇形板１０は、ばね１１によつて左回転
するように弾性力が与えられ、更にリンク１５ａ
と扇形板１０との間にばね２７が設けられている
が、これらの弾性力は、〔３１＞２７＞１１〕に
なるように定められている。

次に前記装置の動作について説明する。

第６図イは第２図の領域のイ乃至ロの位置を
示すもので、この状態はアクセルペダル１８が踏
み込まれていないアイドリング状態からの低、中
負荷域を示すものである。この状態においては、
ばねの各強さは上記の関係にあるので、ばね３１
の力でばね１１が伸び、ばね２７が圧縮された状
態で係合部材２９が扇形板１０の溝１２の右端を
押圧して、この扇形板１０をストツパ３２に押圧
固定し、制御弁９を全開状態に保持しており、ア
クセルペダル１８が踏み込まれてばね２７の弾性
力がばね１１の弾性力よりも小さくなるまでこの
状態を保つ。

第６図ロは第２図のハにおける位置を示すもの
で、アクセルペダル１８が前記状態から更に踏み
込まれるとばね３１が伸びるとともに、ばね２７
も伸びることになり、これが伸びることによりば
ね２７の弾性力がばね１１の弾性力よりも小さく
（第２図のロ）なると扇形板１０が右回転し始
め、第２図ハ位置で完全に制御弁９でバイパス路
８が閉止される。この状態で内燃機関１の排気ガ
スの全量がタービン３側に流れてコンプレツサ６
を駆動して過給が行なわれる。そして、更にアク
セルペダルを踏み込むとそれに応じて過給圧力が
上昇するとともに出力も増大する。

第６図ハは第２図ニ〜ホの領域、即ち領域に
おける状態を示すもので、バイパス路８が閉止さ
れて過給圧力が次第に上昇してダイヤフラム室２
３ａ側の圧力がばね２４の弾性力を上回わるとリ
ンク１７が右方向に移動する。

したがつて前記の如く、ダイヤフラム室２３ａ
の昇圧によつてリンク１７が右方向に移動する
と、これに係合されている扇形板１０が右回転し
て制御弁９を回動してバイパス路８を次第に開放
する。したがつて、高負荷用制御装置１６が作動
すると、それ以前に閉止されていたバイパス路８
が開放されるので、内燃機関１が高負荷状態であ
つてもタービン３がオーバーランすることを防止
できる。

以下過給圧が低下すると各部材は前記とは逆の
動作となるが詳細は省略する。

以上詳述したように本考案によれば、内燃機関
１とタービン３とを結ぶ排気ダクト４にバイパス
路８（バイパス管）を設け、このバイパス路８に
制御弁９を設けこの制御弁９を低負荷と高負荷域
において開放し、中負荷域で閉止するように構成
した点に特徴がある。

前記制御弁９を駆動する手段としては、制御弁
９を駆動する扇形板１０を設け、この扇形板１０
には２本の同心円弧状の溝あるいは案内部１２，
１３を設け、それぞれの溝に低負荷用制御装置１
４と高負荷用制御装置１６を設け、この低負荷用
制御装置１４によつて低負荷時に扇形板１０を回
動して制御弁９によつてバイパス路８を開放し、
また高負荷時にも扇形板１０を回動して制御弁９
によつて今まで閉鎖されていたバイパス路８を開
放するのである。そして中負荷域においては制御
弁９を閉止して内燃機関１の排気ガスの全量をタ
ービン３側に流すように構成したのである。

本考案は２個の制御装置１４と１６および両制
御装置の間を中介する扇形板１０によつてバイパ
ス路８に設けた制御弁９を操作するので、過給装
置の構造が著しく単純化する。しかもその操作は
低負荷域より高負荷域にわたつて連続的に、かつ
円滑に操作され、中負荷域のみにおいて前記バイ
パス路８を閉止してタービン３に排気ガスを流す
ので低負荷域においてはタービンが排気抵抗とな
らず、また機関への吸入空気の吸気効率の低下も
有効に防止出来、更に中負荷域での吸入空気量の
減少がないので出力低下を防止出来る効果があ
る。

また高負荷域においてもこのタービンがオーバ
ーランするのを有効に防止出来るので、最適な状
態において過給装置を駆動することが出来るので
内燃機関の効率を向上することができると共に高
過給によるノツキングを防止でき、更に吸気系の
破損も防止出来る効果がある。

また、制御装置が著しく簡略化され、バイパス
路も１本でよいので過給装置全体が小型化され、
低コストで製造できる上に保安上も有利である。

なお扇形板１０は低負荷用制御装置１４と高負
荷用制御装置１６の中間連結部材の機能を果すも
ので、これに設けた同心円状の溝１２，１３は、
これに連結されている制御装置が制御弁９を駆動
しないための一種の逃げに相当するものである。
したがつて、扇形板１０は必ずしも扇形でなくて
もよく、また溝は案内の役目をするレール状のも
のであつてもよい。要は制御装置１４と１６と制
御弁９の間を結びこの制御弁９を中負荷領域にお
いてバイパス路８を閉止する如く作動させ、これ
以外の低あるいは高負荷領域において制御弁９を
開放するように動作させるものであればよい。ま
た中間連結部材は、構成が簡単なので、製作が容
易であると共に安価に製造出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は、本考案に係る過給装置の実施例を示すも
ので、第１図は第１の実施例に係る過給装置の概
略図、第２図はバイパス路に設けた制御弁の開度
とアクセルペダル開度（内燃機関の負荷）との関
係を示す図、第３図イ、ロ、ハ、ニは第１図の低
負荷用制御装置を構成するカムとレバーとの関係
および高負荷用制御装置の作動を示す図である。 第４図は第２の実施例に係る過給装置の概略
図、第５図は第４図の円Ｄ内の拡大図、第６図
イ、ロ、ハ、は第５図に示した装置の動作説明図
である。 １……内燃機関、２……排気ターボ過給機、３
……タービン、４……排気ダクト、６……コンプ
レツサ、８……バイパス部（バイパス管、）９…
…制御弁、１０……扇形板、１２，１３……溝、
１４……低負荷用制御装置、１６……高負荷用制
御装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガスのバイパス路に設けた制御弁に、二本
   のガイド溝を備え、かつ制御弁を常時閉弁方向に
   付勢するように構成された制御板を連結し、前記
   制御板の一方のガイド溝に、低負荷時に前記制御
   弁を開弁する制御機構を連結すると共に、他方の
   ガイド溝に過給圧力が設定圧力以上になつた時前
   記制御弁を開弁する制御装置をそれぞれ連結し、
   前記制御弁を中負荷域においてのみ閉弁するよう
   に構成したことを特徴とする過給装置。