JPS61218724A

JPS61218724A - 排気タ−ボ過給機付内燃機関のトルク改善装置

Info

Publication number: JPS61218724A
Application number: JP60061627A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Ohashi; 大橋　良一; Shunei Suzaki; 須崎　俊英
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1986-09-29
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH0678730B2

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】（産業上の利用分野と背景〕本発明は、排気ターボ過給機付内燃機関に関す周知のご
とく、４サイクルデイ一ゼル機関に用いられる過給機は
、排気ターボ過給機が大半を占めており、かかる排気タ
ーボ過給機は、機関の低回転域では給気圧、すなわち空
気量が著しく低下し、中・高回転域での毎回燃料噴射量
をそのままその低回転域で噴射すると、排煙が黒化する
ので、噴射量を大巾に削減しな（ではならず、その結果
、トルクが不足する。したがって、従来より車輌用の過
給機付ディーゼル機関では、かかるトルク不足に対し、
各種の対策が提案されている０例えば、血気タービンノ
ズルの面積を絞り、低速でも充分高い給気圧が得られる
ような構造を採用している。

一方、最近、汎用小形ディーゼル機関（２００ＰＳ以下
）も過給化が進んでいるが、中または低速でかつ高負荷
の条件下で使用されることの多い、農用または建設用機
械に搭載されるディーゼル機関では、前記車輌用機関と
同様、過給化によってトルク不足、排気濃度悪化が誘発
され、これらの改善を必要としている。

〔従来の技術〕

過給機付ディーゼル機関の低回転域におけるトルク不足
の対策としては、前記の車輌用機関で述べた対策以外に
、低速を重視したマツチングや、吸気慣性過給併用など
の提案がなされている。この吸気慣性過給併用の提案は
、排気ターボ過給機自体を改造しないので、構造簡易な
対策として注目されているが、かかる提案でも、吸気慣
性過給そのものは、その最適条件が機関の回転数で決め
られることから、次のような不都合を内包している。す
なわち、例えば、吸気管長を低速時に設定した場合、高
回転域では吸気慣性効果が間開せず体積効率が低下し、
かえって、排気ターボ過給機のみの場合の給気圧より低
下し、体積効率を損なう。かかる不都合を解消するため
、実開昭５７−１５３７３０号公報で、その対策を提案
しているし、更に、該公報における技術の不都合を解消
した提案を本出願人が特願昭５９−１４９２３５号とし
て提案している。

すなわち、特願昭５９−１４９２３５号による提案は、
機関の高回転域では、過給機のコンプレッサー出口と、
２群に分けた吸気慣性管、および、これら以外の短絡通
路とを介して、各気筒とを連通し給気するような装置に
おいて、これら吸気慣性管と短絡通路との合流部に３方
連通弁を設け、かかる３方連通弁の開閉を給気圧とバラ
ンスさせる、内蔵されたスプリングでもって行うとする
ものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、本出願人が出願した、かがる提案を装備した
実機を試作し、各種試験を行ったところ、次のごとき、
不都合を新たに発見した。すなわち、かかる提案では給
気圧とスプリングの弾力をバランスさせている構造とし
ているので、フルに吸気慣性効果を必要とする、すなわ
ち、設定された目標の低回転で最大トルク時の給気圧ま
では、３友達通弁は連通しないように、当該スプリング
の弾力を強く設定している。そのため、低回転における
最大トルク時より、若干給気圧の高い高回転でかつ高ト
ルク時では、当該３方連通弁が作動し、機関性能に悪影
響を与える吸気慣性効果をなくすよう、提案しているも
のである。

ところが、かかる提案において、低回転域から高回転域
への過渡域である中間回転域では、吸気慣性効果が悪影
響をし始めるが、給気圧は、依然として、低いため、３
友達通弁に内蔵したスプリングを押圧するだけの力が得
られず、その結果、中間回転域における全負荷域では機
関性能が悪化している状態が認識された。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、かかる従来例の不都合を改善しようと
して創作されたもので、通常、吸気慣性効果を得る給気
慣性管は一度機関に装着すれば、その管群を積極的に調
節することが困難であるが、本発明の場合、３方達ｉ１
１弁にスプリングを内蔵していることに注目して、これ
を外部より制御可能として、前記不都合を改善できたの
で、ここに発明として提供するものである。

以下、本発明の構成を添付図面に示す実施例により詳細
に説明する。

〔第１の実施例〕第１図は本発明の第１の実施例の概略平面図、第２図は
第１図の３方連通弁近傍の拡大概略図、第３図は第２図
の要部断面図を示すが、第１図において、ｌはシリンダ
へフドで、当該機関は４気筒立形デイ一ゼル機関であっ
て、例えば、農用トラクタや、小形建設機関に搭載し、
低速で大きい牽引力を発揮させるような運転をさせるも
のである。２はラジェータで、ファン３により吸引冷却
する形式のものである。４は排気ターボ過給機における
ブロア、５はタービン、６は排気マニホールドを示す。

なお、これらの構造は、排気ターボ過給機付ディーゼル
機関機関に通常、採用されている構造である。

そして、本実施例では、該プロア４の出口にダンピング
室７を設け、該ダンピング室７の一側面で上下２群の吸
気慣性管８．９の一端を臨設し、上方の吸気慣性管８は
機関の第２および第３気筒用として連通し、下方の吸気
慣性管９は第１および第４気筒用として連通している。

また、該ダンピング室７の他側面には短絡通路１１を臨
設している。これら吸気慣性管８．９および短絡通路１
１は、３友達通弁１２のところで合流している。

すなわち、第３図（イ）において、上方および下方の吸
気慣性管８および９の、それぞれにおける同一等団長位
置で、結合・連通するようにし、その合流点における開
閉は、３友達通弁１２のピストン弁体１３で行うように
している。該ピストン弁体１３は、そのヘッド部１４を
、流量抵抗を少なくした円錐状に形成し、該ピストン弁
体１３の内部にスプリング】５を内蔵し、該スプリング
１５の弾力でヘッド部】４をシート部１６に常時、押圧
している構造としている。また、該ピストン弁体Ｉ３の
胴部が摺動する所で、上方および下方の吸気慣性管８．
９の端部が臨設し、これら吸気慣性管８．９の連通を開
閉しようとしている。そして、該ヘッド部１４にはダン
ピング室７からの吸気圧が常時作用している。なお、１
８はアジャスタボルトで、スプリング１５の弾力を調節
している。

ここにおいて、前記スプリング１５の弾力は、設定され
た目標の低回転最大トルク時における給気圧に対応させ
るのではなく、かかる給気圧より低い圧力に対応させて
いる。つまり、スプリング１５の弾力を弱く構成してい
る。そして、短絡通路】１におけるヘッド部１４の直前
に、細孔１９を開設し、該細孔１９は連絡管２０を介し
て大気開放管２１と連通している。該連絡管２０の途中
には３ボート弁２２を介在させ、該３ボート弁２２をス
プリング室２３に開設した細孔２４とも連通している。

そして、該３ボート弁２２は機関運転状態により第３図
（イ）　（ロ）のごとく、いずれの状態にも自動的に設
定するよう制御できる。

本実施例は、叙上のごとく構成されているので、本実施
例の機関を農用トラクタに搭載し、機関を低回転域・高
負荷で使用すれば、かかる低回転域では、ブロア４の吐
出圧力は低く、短絡通路１１より３友達通弁１２に導入
される給気圧は低い。

一方、３友達通弁１２に内蔵されたスプリング１５の弾
力も弱いが、３ボート弁２２が第３図（ロ）のような状
態に設定制御されているので、短絡通路１１よりの給気
圧は、スプリング室２３に連通し、その結果、ピストン
弁体１３の動作は、ヘッド部１４の押圧とスプリング室
２３内の圧力がバランスして、給気圧とは無関係となる
ことから、スプリング１５の弾力のみでピストン弁体Ｉ
３ばシート部１６に押圧される。したがって、上方およ
び下方の吸気慣性管８．９はたがいに連通せず、プロア
４よりの給気は、吸気慣性管８．９による吸気慣性効果
を伴いながら、供給さるので、体積効率を増大して、そ
れぞれの機関気筒へ供給される。

次に、機関が中間回転域から高回転域に移行するときは
、３ボート弁２２は第３図（イ）のどとく設定制御する
ので、短絡通路１１よりの給気は細孔１９側では閉塞さ
れ、スプリング室２３側では大気に連通されることから
、ピストン弁体１３は、加圧化されている給気圧によっ
て開き、殊に、ピストン弁体１３を閉塞させるスプリン
グ１５の弾力が弱（設定されていることからも、吸気圧
によってピストン弁体Ｉ３は開の位置に容易に移行し、
上方および下方の吸気慣性管８．９はたがいに連通し、
吸気慣性効果を消失させるように働く。

しかも、かかる状態では、すなわち、中間回転域から高
回転域では、短絡通路］１から主として給気され、細い
吸気慣性管８．９のみを通らないので、管摩擦による圧
力低下、および、高速時には同調しない吸気管内圧力振
幅による体積効率の低下は、回避できるのである。

なお、前記３ボート弁２２を設定した状態で、（イ）図
のごとく、短絡通路１１がら給気圧で直積ヘッド部Ｉ４
を開くのではなく、図示しないが短絡通路１１からの給
気圧をベローズを介してヘッド部！４を開にするように
すれば、ヘッド部Ｉ４のおどり減少が回避できる。

また、機関の運転を高空気遇刺率の状態で運転しようと
企図した場合、３ボート弁２２は始めから第３８Ｕ（イ
）のごとく設定しておけば、吸気慣性効果は不作動とす
ることができ、一般に吸気慣性によっては吸気行程での
負荷が増加するが、この増加を抑えることができ、すな
わち、ポンピングロスの低減を図ることができる。更に
、機関の運転を負荷投人的な場合（つまり、吸気慣性を
効果的に作用させる場合）に使用しようとすれば、３友
達通弁１２の開口を予め、閉塞させればよい。

そのため、３ボート弁２２を第３図（ロ）のごとく設定
すればよい、更には、機関が例えば、高回転・高トルク
時において、ＰｖＩａｘ　（筒内最高圧力）を制御をし
ようとすれば、３ポート弁２２を一部絞り機能を発揮さ
せるような状態に設定する。その結果、機関性能の過渡
的状態が得られ、その制御が可能となる。

〔第２の実施例〕第２の実施例は、第４図または第５図に示しているが、
第１の実施例と共通の構成要素°は、同一符号を付しで
ある。すなわち、スプリング室２３に、電磁コイル２５
を装着し、一方、ヘッド部１４に磁性体ヘッドを使用す
るか、または、第５図に示すごとく、ヘッド部１４内に
磁石２６を内蔵するかして、所定の給気圧にセットされ
たスプリング１５の弾力に対し、ピストン弁体１３を強
制的に開閉する。その結果、第１の実施例と同様、ピス
トン弁体１３の開閉を外部より制御できる。

また、第５図における電磁コイル２５の極付変更をする
ことにより、強制的に作用する開・閉力を追加すること
ができる。

本発明は叙上の構成を採用したので、以下の効果を奏す
る。

〔発明の効果〕

■　機関低回転域では吸気慣性管により、排気ターボ過
給機の過給不足を補うとともに、高回転域では該過給機
の過給を短絡通路により主として行うので、吸気慣性管
における流量抵抗を回避できるとともに、給気行程時の
過大給気負荷を防止でき、機関性能を良好にすることが
できる。

例えば、第６図示の性能曲線図において、本発明の第１
の実施例（破線）と先行技術である短絡通路のない場合
（実線）とを比較すれば、燃料消費率ｆ、排煙黒指数Ｓ
ｄ、排気温度ｔｏ−Ｘはともに本発明では良好な結果が
得られた。また、３友達通弁を設ければ、吸気管内圧力
の抑制効果が著明に生じ機関性能を良好にしている。

■　しかも、吸気慣性管は機関に一度設定すると、その
慣性効果を調節することは困難であるが、本発明によれ
ば、スプリングを内蔵した、吸気圧および／または外部
制御による連通弁を介在させるので、低回転域から高回
転域への過渡域において生ずる、機関性能劣化を回避で
き、加えて、機関の各種回転状態にも、良好に対応でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の概略平面図、第２図は
第１図の３方連通弁近傍の拡大概略図、第３図は第２図
の要部断面図、第４図は第２の実施例の要部断面図、第
５図は第２の実施例の変形例の要部断面図、第６図は比
較グラフを示す。４・・・ブロア、８．９・・・吸気慣性管、１１・・・
短絡管、１２・・・３友達通弁。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）排気ターボ過給機のコンプレッサー出口と、吸気
慣性管を介して、各気筒とを連通した多気筒内燃機関に
おいて、該過給機のコンプレッサー出口と連通した、該
吸気慣性管以外の短絡通路を、該吸気慣性管の末端にお
いて合流せしめ、該合流点に、短絡通路の給気圧および
／または外部制御による、スプリングを内蔵した連通弁
を設けた、排気ターボ過給機付内燃機関のトルク改善装
置。
（２）吸気慣性管を２群に分離し、これら吸気慣性管の
同一等価長位置にこれら吸気慣性管をたがいに連通可能
とするとともに、該連通箇所に、前記連通弁を設けた、
特許請求の範囲第（１）項に記載の排気ターボ過給機付
内燃機関のトルク改善装置。