JPS61164038A - タ−ボチヤ−ジヤのサ−ジ防止装置 - Google Patents

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、ターボチャージャのサージ防止装置に関し
、特に、減速過渡時にコンプレ・ノサの入口を閉止して
サージの防止を図ったターボチャージ中のサージ防止装
置に関する。

（従来の技術） ターボチャージャはエンジンの排気エネルギを利用して
タービンを回転し、これと同軸のコンプレッサホイール
の回転により吸気を加圧してエンジンに供給するもので
、エンジンの出力トルクを増大し、自動車の加速性能等
を向上させるものである。

しかし、このターボチャージャの作動運転中、例えば、
定常運転状態から車両を減速するため、アクセルペダル
から足を離すと、吸気量を減らすべくコンプレッサ下流
の絞り弁は全閉となるが、高速回転しているコンプレッ
サは急には低回転にならず、空気を加圧送給する。加圧
送給された空気は、絞り弁が全閉であるため、逃げ場が
なく、絞り弁に阻止されてコンプレッサに逆流し、コン
プレッサに衝撃を与える、いわゆるサージ現象を生ずる
ことがある。

このため、従来、減速過渡時にコンプレッサのバイパス
通路を開き、その圧縮空気を再びコンプレッサ入口部に
戻してサージを防止する例が提案されている（ＭＴＺ、
１９７３年３月号１０７〜１１１頁、参照）。

これは、第２図に示すように、ターボチャージャ１のコ
ンプレッサ２の入口部３と出口部４との間を短絡するバ
イパス通路５に円筒状のピストン型バイパス弁６を設け
、この弁６を作動させるために、吸気マニホルド７内の
絞り弁８下流側の吸気負圧が一定値以上になると、この
圧力を弁６の背面に導くことにより図示しないスプリン
グに抗して弁体を引上げるようにしたものである。この
ような構成により、従来のものは、絞り弁８の閉時には
バイパス弁６が開弁し、コンプレッサ２の出口部４の加
圧空気を入口部３に逃がしてサージを防止している。な
お、第２図中９はエンジンであり、１０はコンプレッサ
２を駆動するタービンである。また、図中、矢印は吸気
および排気の流れを示している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のタービンのサージ防止
装置にあっては、絞り弁下流の吸気負圧によりバイパス
弁を開いて、コンプレッサ出口部の加圧空気をバイパス
通路に通して入口部に逃がすことによりサージを防止す
る構成となっていたため、サージを十分小さく押えるこ
とができないという問題点があった。

すなわち、バイパス弁作動用アクチュエータが絞り弁下
流の吸気負圧と大気圧との差圧により開弁作動を行うた
め、その作動が吸気負圧の絶対値（負圧の大きさ）によ
り左右されるとともに、バイパス弁が開弁したときには
、既にコンプレッサから送給された吸気が絞り弁で阻止
されており、この圧縮空気がコンプレッサに逆流する。

このコンプレッサ出口部の圧縮空気はバイパス弁の開弁
によりバイパス通路を通して入口部に逃がされるが、コ
ンプレッサにも逆流し、さらに、バイパス弁の開弁が遅
ければ、それだけコンプレッサに逆流する圧縮空気の量
が増大する。したがって、サージを十分小さく抑えるこ
とができず、また、バイパス弁を小さな吸気負圧で開弁
さ廿ようとすると、アクチュエータが大きくなり、設置
できなくなる。その結果、サージにより異音の発生やタ
ーボチャージャの破損、損傷を招くという問題点があっ
た。

（問題点を解決するための手段） この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たものであって、エンジンからの排気エネルギーにより
駆動され、コンプレッサの入口より吸気を導入してイン
ペラの回転により吸気を加圧し、コンプレッサの出口か
ら絞り弁を介して加圧空気をエンジンに送給するターボ
チャージャにおいて、前記コンプレッサの入口に配設さ
れその入口を開閉する開閉弁と、その内部を２分する各
圧力室内にそれぞれ導入される前記絞り弁下流の吸入圧
力の圧力差により変位して前記開閉弁を作動させるダイ
アフラムを有するアクチュエータと、前記圧力室のいず
れか一方に導入される吸入圧力の導入を遅延させて前記
圧力差を発生させる絞り手段と、を備えたものである。

（作用） このような構成を有するこの発明にあっては、定常運転
時から所定の減速運転時へ移行する際、絞り弁下流の吸
入負圧の一方の圧力室への導入を絞り手段により遅延さ
せ、他方の圧力室に直ちに導入される吸入負圧との圧力
差によりダイアフラムを変位させ、このダイアフラムの
変位により開閉弁を作動させてコンプレッサの入口を閉
止する。

したがって、コンプレッサの出口と入口との前後圧力を
略同−に保持することになるので、コンプレッサの出口
からインペラへの圧縮空気の逆流を防止し、サージの発
生を大巾に抑制する。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明すると、同図において、２１はターボ
チャージャのコンプレッサ、２２はインペラ、詔はコン
プレッサハウジングである。コンプレッサハウジング詔
には吸気管Ｕが接続されており、この吸気管Ｕのインペ
ラ２２より上流側の吸気通路２４Ａ内にはこの通路２４
Ａ（コンプレッサ入口）を開閉する開閉弁５が配設され
ている。この開閉弁妬はプーリ２６を介して開閉制御さ
れ、プーリ妬はワイヤｒを介してアクチュエータ詔のロ
ッド゛　　２８Ａに連結されている。アクチュエータ詔
は、押え板２８Ｂを介してロッド２８Ａを固定するとと
もにケーシング２８Ｃ内を２分するダイアフラム２８Ｄ
と、ダイアフラム２８Ｄにより２分された一対の圧力室
２８Ｅ、２８Ｆと、一方の圧力室２８Ｅ内に配設されて
ロッド２８Ａが開閉弁部を常時開くよう押え板２８Ｂを
介してダイアフラム２８Ｄを変位させるコイルスプリン
グ２８Ｇと、を有している。なお、このコイルスプリン
グ２８Ｇは前記開閉弁を常時開くよう付勢する別のコイ
ルスプリングを前記プーリ２６に設けた場合には、省略
することができる。前記ケーシング２８Ｃの側壁には吸
入負圧を各圧力室２８Ｅ、２８Ｆ内へ導入する各入口部
２８Ｈ，２８１がそれぞれ形成されており、一方の入口
部２８Ｉは一方の導入通路２９を介してディレィバルブ
３０（絞り手段）の出口部３０Ａに、他方の入口部２８
Ｈは他方の導入通路３１を介して可変絞り弁３２の出口
部３２Ａに、それぞれ連通している。

ディレィバルブ３０は、他方の導入通路３１を介して可
変絞り弁羽の出口部３２Ａに連通ずる入口部３０Ｂを有
し、この入口部３０Ｂに連通ずる室３０Ｅには、この室
３０Ｅとその出口部３０Ａとを連通させるオリフィス３
０Ｃとチェックバルブ３０Ｄとが並設されている。した
がって、吸気マニホルド内の吸入負圧導入時には負圧は
オリフィス３０Ｇを介してその導入速度が遅延されて導
入通路２９を介してアクチュエータ詔の他方の圧力室２
８Ｆへ導入され、エンジンの運転状態により正圧導入時
には正圧はチェックバルブ３０Ｄを介して瞬時に同じく
他方の圧力室２８Ｆへ導入される。また、一方の圧力室
２８Ｅには可変絞り弁３２の出口部３２Ａから導入通路
３１を介して直接吸入負圧又は正圧が導入される。なお
、このディレィバルブ３０の代わりに、導入通路２９の
途中にオリフィスを形成するようにしても良い。

前記可変絞り弁３２は、ケーシング３２Ｂ内に押え１３
２ｃを介して配設されたダイアフラム３２Ｄと、ダイア
フラム３２Ｄによって２分され、コンプレッサ２１の出
口圧力が導入される圧力室３２Ｅと、大気が導入される
大気室３２Ｆと、ダイアフラム３２Ｄに固定され、前記
出口部３２Ａに連通する吸入負圧の入口部３２Ｇの連通
孔３２Ｈを開閉する弁体３２Ｉと、弁体３２１が連通孔
３２Ｈを閉止するように付勢するコイルスプリング３２
Ｊと、を有している。前記圧力室３２Ｅにはコンプレッ
サ２１の出口部３３からコンプレッサ２１の出口圧力が
導入通路３４および入口部３２Ｋを介して導入され、大
気室３２Ｆにはその入口部３２Ｌを介して大気圧が導入
される。また、可変絞り弁３２の入口部３２Ｇには、コ
ンプレッサ２１の出口部３３に接続される吸気マニホル
ドあの絞り弁３６下流の吸入負圧が導入通路３７を介し
て導入される。

なお、３８は吸気マニホルドあが接続されているエンジ
ン本体である。

次に作用について説明する。

まず、エンジンの低負荷時においては、コンプレッサ２
１°の出口圧力は小さく　（例えば数ｍｍＨｇ〜数１０
　ｍｎ＋Ｈｇ）　、絞り弁３６下流の吸気マニホルド３
５内の圧力は負圧（吸入負圧）となっている。したがっ
て、可変絞り弁３２の圧力室３２１Ｅに導入される出口
圧力は小さく、ダイアフラム３２Ｄの変位も小さいので
、その弁体３２１の開度も小さく保持される（全閉でも
良い）。このため、アクチェエータ２８の一方の圧力室
２８Ｅには可変絞り弁３２の出口部３２Ａから直接に、
他方の圧力室２８Ｆにはディレィパルプ３０を介してほ
ぼ同程度の吸気マニホルド３５内の負圧が、それぞれ導
入されるので、ダイアフラム２８Ｄは変位せず、開閉弁
５はコイルスプリング２８Ｇの付勢力によりロッド２８
Ａ１ワイヤ２７およびプーリ２６を介して通路２４Ａを
全開している。

ここで、運転者がエンジンの負荷を調整するため絞り弁
３６を開閉した場合、吸気マニホルド３５内の圧力は変
動するが、エンジンの低負荷時において、コンプレッサ
２１の出口圧力は小さく、可変絞り弁３２の弁体３２　
Ｉの開度は小さいので、アクチュエータ２８の各圧力室
２８Ｅ、２８Ｆ内の圧力変動も小さく、開閉弁部はほぼ
全開した状態を保持する。

このようなエンジンの低負荷状態から絞り弁３６を急閉
しても、コンプレッサ２１の出口圧力は低く、圧縮空気
の逆流が生じないので、サージは発生しない。

次に、エンジンの中、高負荷時においては、インペラ２
２の高回転に伴ってコンプレッサ２１の出口圧力（正圧
）は大きくなり、一方絞り弁３６が開状態となるので吸
気マニホルド３５内の負圧は小さくなる（エンジンの負
荷状態によっては正圧となる）。

ここで、エンジンの負荷が一定に保持されている場合に
は、前述した場合と同様に、アクチュエータｎの各圧力
室２８Ｅ、２８Ｆには同程度の圧力が作用するので、ア
クチュエータ２８のダイアフラム２８Ｄは変位せず、開
閉弁δは全開の状態を保持している。

この運転状態からアクセルペダルを離して所定の減速運
転に入ると、絞り弁３６は急閉されて吸気マニホルド３
５内の負圧が定常運転時より大きくなる。このとき、コ
ンプレッサ２１の出口圧力の増大により、可変絞り弁３
２の弁体３２１は連通孔３２Ｈを開いているので、アク
チュエータ四の一方の圧力室２８Ｅ内に直ちに吸気マニ
ホルド３５内の負圧が導入される。一方、他方の圧力室
２８Ｆに導入される負圧はディレィバルブ３０のオリフ
ィス３０Ｃにより絞られるため、絞り弁３６を閉じる前
の正圧から閉じた後の圧力（負圧）へと徐々に変化する
。すなわち、一方の圧力室２８Ｅの圧力は他方の圧力室
２８Ｆ内の圧力よりも瞬時に低くなるため、この圧力差
でダイアフラム２８Ｄは第１図中上方へ変位する。した
がワて、開閉弁５はロフト２８Ａの図中上方への移動に
より、ワイヤ２７およびプーリ５を介して通路２４Ａを
全閉とする。したがって、コンプレッサ２１の出口部お
と入口部２４Ａとの前後圧を同一に保持できるので、出
口部おから圧縮空気のインペラ２２への逆流を阻止する
ことができる。その結果、サージの発生を大巾に低減す
ることができるので、ターボチャージャの破損・損傷の
発生を防止でき、また、異音の発生も防止できる。また
、ディレィバルブ美により圧力差を発生させるので、ア
クチュエータ四の駆動力が大きくなり、迅速且つ確実に
開閉弁部を作動させることができ、またその小型化が可
能となる。さらに、バイパス通路が不要となるので、装
置全体の小型化を図ることもできる。

（効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、ターボチ
ャージャのコンプレッサにおけるサージを充分小さく抑
制することができるので、ターボチャージャの破損、損
傷の発生を防止することができるとともに異音の発生を
防止することができる。また、アクチェエータの駆動力
を大きくすることができるので、その小型化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るターボチャージャのサージ防止
装置の一実施例を示すその全体構成図、第２図は従来の
ターボチャージャのサージ防止装置の概略説明図である
。 ２１−−−−−−コンプレッサ、 ２２−　・−・インペラ、 ２４Ａ・−・・−人口、 怒−・・−開閉弁、 舘−一−−−−アクチェエータ、 ２８　Ｄ　−−−−−−ダイアフラム、２８Ｅ、、２８
Ｆ−・−圧力室、 ３０−−−−−一絞り手段（ディレィバルブ）、３３−
−−−−一出口、 あ−〜−−−−絞り弁、 お−・−・エンジン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンからの排気エネルギーにより駆動され、コンプ
   レッサの入口より吸気を導入してインペラの回転により
   吸気を加圧し、コンプレッサの出口から絞り弁を介して
   加圧空気をエンジンに送給するターボチャージャにおい
   て、前記コンプレッサの入口に配設されその入口を開閉
   する開閉弁と、その内部を２分する各圧力室内にそれぞ
   れ導入される前記絞り弁下流の吸入圧力の圧力差により
   変位して前記開閉弁を作動させるダイアフラムを有する
   アクチュエータと、前記圧力室のいずれか一方に導入さ
   れる吸入圧力の導入を遅延させて前記圧力差を発生させ
   る絞り手段と、を備えたことを特徴とするターボチャー
   ジャのサージ防止装置。