JPS6131148Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はＫミラーサイクルエンジンのロータリ
バルブ制御装置に関するものであつてその目的と
するところは作動点をターボ過給機の効率のよい
点に限定できるし、高地における性能低下、排気
ガス温度上昇が制御できるばかりか急加速性にす
ぐれたものにすることにある。

以下、本考案を図面を参照して説明する。

図面中３０はターボ過給機で、その圧縮機３１
より吐出された圧縮空気又は混合気が吸気管３２
を通つて吸気マニホールド３３を経て、その各吸
気枝管３４，…を通りエンジン３５のそれぞれの
シリンダに供給される。エンジン３５の排気ガス
は排気管３６を通つてターボ過給機３０の排気タ
ービン３７に作用し、該タービン３７を駆動し大
気圧までに膨張して外気に排出される。エンジン
３５のクランク軸の一端に駆動軸３８が連結され
クランク軸と一体的に回転する。

この駆動軸３８の端部にはクランク歯車３９が
固着され、デイストリビユータ、カム軸、燃料噴
射ポンプ等を作動するタイミング歯車４０を駆動
するとともに、後述する制御弁であるロータリバ
ルブの駆動歯車４１とも噛合して、これをクラン
ク軸回転数の２分の１に減速回転させる。

エンジン３５の各吸気口に連通している吸気枝
管３４，…内又はエンジンの吸気口内には、二枚
羽根型のロータリバルブ４２，…がそれぞれ配設
されており、この各バルブ４２は駆動軸４３に
各々取付けられている。

前記駆動歯車４１とともに回転する回転軸４４
と駆動軸４３とは同一軸上に配設され、調整駒４
５によつて連結されており、この両軸の連結端部
にはそれぞれヘリカルスプライン４３ａ，４４ａ
が相互に反対方向にねびれをもつて形成され、こ
のヘリカルスプライン４３ａ，４４ａは調整駒４
５の内周に形成された突起が噛合していて、これ
らで制御機構Ａを構成している。

調整駒４５の外周に形成された環状の係止溝４
６には軸４７によつて揺動自在に軸支された整レ
バー４８の一端が係合されている。

図面中１はサージコントロール装置であり、サ
ージコントロール装置１は装置本体１０を備えて
おり、装帯本体１０には上室２と下室３とが設け
てある。上室２にはダイヤフラム４がまた下室３
にはダイヤフラム５がそれぞれに設けてあつて、
上室２は第１作用室６と第２作用室７に区分され
ており、下室３は第３作用室８と第４作用室９と
に区分されている。

装置本体１０には第２作用室７から第３作用室
８に抜けるスプール孔１１が設けてある。装置本
体１０にはスプール孔１１に開口する入口ポート
１２、第３，第４接続ポート１３，１４、ドレン
ポート１５が設けてある。

スプール孔１１には第１スプール１６と第２ス
プール１７とが嵌挿されていて、第１スプール１
６は上室２のダイヤフラム４に連結されており、
第２スプール１７は下室３のダイヤフラム５に連
結されている。

第１スプール１６と第２スプール１７との間に
ばね１８が介装してある。

上室２の第１作用室内にはダイヤフラム４に作
用するばね１９が設けてあり、また下室３の第４
作用室９内にはダイヤフラム５に作用するばね２
０が設けてある。

前記第１スプール１６には環状溝２１と導孔２
２とが設けてある。

装置本体１０には通路２３が設けてあり、通路
２３にはオリフイス２３ａが設けてある。通路２
３の端部は弁座２４になされており、弁座２４に
噴射ポンプのラツクに連結されたバルブ２５が接
している。そして、下室３の第４作用室９は孔２
６を介して通路２３に通じている。

装置本体１０には上室２の第１作用室６に通じ
る第１接続ポート２６と第２作用室７に通じる第
２接続ポート２７と第３作用室８に通じるドレン
ポート２８とが設けてある。

このように構成されたサージコントロール装置
１の前記第１接続ポート２６と通路２３とは前記
吸気管３２の側面に開口したブースト圧用管路２
９に接続されており、また第２接続ポート２７に
は吸気管３２の流路中央に開口する全圧用管路６
０に接続してある。

入口ポート１２は空気圧源に通じており、第
３，第４接続ポート１３，１４はロータリバルブ
作動用シリンダ６１に接続されている。

ロータリバルブ作動用シリンダ６１のロツド６
２は前記調整レバー４８の下端部に連結されてい
る。

第５図にターボ過給エンジンの特性を示す。第
５図中−−は横軸をガスの流量、縦軸を圧
力比としてターボ過給機の圧縮機の作動範囲を示
す。，，は通常のエンジンのターボ過給機
の圧縮機の作動点を示し、点は500rpmの作動
点であり、点は1000rpmの作動点であり、点
は2000rpmの作動点である。

−−は通常のエンジンのトルク特性を示
し横軸は回転速度、縦軸はトルクまたは毎回転の
燃料噴射量を示す。

，は本考案におけるＫミラーサイクルエン
ジンのターボ過給機３０の圧縮機３１の特性上の
作動点を示し点は500rpmでの作動点、は
1000rpm〜2000rpmでの作動点である。

−−−−は本考案におけるＫミラー
サイクルエンジンのトルク特性を示す。点は
500rpm、点は1000rpm、点は2000rpmのト
ルクまたは毎回転燃料噴射量を示す。

理想的なエンジンの出力特性曲線は1000rpm以
下で−とトルクが一定を保つことである。し
かし、本考案では1000rpm以下の回転速度例えば
点でこのトルクを出そうとすると圧縮機３１の
圧力比は点と同じだけ必要であるが、これは圧
縮機の作動範囲ををこえており実際には点の圧
力しかない。したがつて1000rpm以上のトルクは
−−に示す特性曲線になる。

なお、前記ターボ過給機３０はエンジン３５の
中速において最大能力になるように設定されたも
のが用いられる。換言すれば通常の過給方式にお
けるターボ過給機より約２分の１のガス流量の能
力をもつたターボ過給機を使用する。

即ち、エンジンの最高回転数が2000rpmの場
合、第５図に示すように例えば1000rpmにおいて
点の吐出量と吐出圧力が得られるようなターボ
過給機を選定する。

このようなターボ過給機によつて得られる吐出
圧力は、通常の過給方式における1000rpmでの吐
出圧力である点に比して理論上約４倍となり、
その分エンジン出力増加が可能である。

また、エンジンのアイドリング速度、例えば
500rpmでは、通常の過給方式の1000rpm時にお
ける点の過給圧力を得ることが可能であり、ア
イドリング時におけるトルクも通常の過給方式に
比してそれだけ高めることができる。

このようにエンジンの中速で最大能力を発揮す
るようにマツチングされたターボ過給機を装着し
た場合には、エンジンを中速以上の回転速度に高
めようとすると、ターボ過給機は過回転となり破
損してしまう。

そこで本考案は中速以上においてロータリバル
ブ４２，…の開閉時期を調整する。即ち、中速以
上においてエンジン回転数の増加に従つてロータ
リバルブ４２，…の開閉時期を早める。

このことはエンジン回転数に反比例した量の空
気を吸気行程時に吸入することである。同時に燃
料供給量も空気量に比例させる。

従つて、中速以上においてはエンジンの時間当
りの空気吸入量と燃料供給量は一定となり、中速
以上ではエンジン回転数にかかわらず一定出力
（馬力）となる。一方、トルクはエンジン回転数
に反比例して第５図のトルクカーブ−に示す
如く減少する。

一定出力のエンジンからの排気出力も又、一定
のエネルギーを有し、従つて、一定のエネルギー
で駆動される排気タービン３７は圧縮機３１を一
定出力で駆動する。

第５図の作動点はエンジンの中速例えば、
1000rpm全負荷時におけるターボ過給機３０の出
口圧力と流量を示し、1000rpm以上においてはこ
の作動点の圧縮空気の供給をエンジンが受ける
ことになる。

ここで、第１図に示す過給エンジンの作動につ
いて説明する。

ターボ過給機３０は中速例えば1000rpmで最大
能力になるように設定されたものが使用されてい
るので、アイドリングから1000rpmまでは第５図
の曲線−に沿つた過給圧力が得られる。この
過給圧力に応じて燃料供給量を増減する装置、例
えば公知のブーストコンベンセーター等付のサー
ジコントロール装置１により燃料供給量を調節す
ると、燃料供給量に略々比例してトルクが発生
し、トルクは第５図のトルクカーブ−に沿つ
て上昇する。

エンジンの回転数を更に高めると、過給機３０
の吐出圧も増大し、吸気管３２内の圧力も高ま
る。吸気管３２内の圧力すなわちブースト圧Ｐ_s
は第１接続ポート２６、通路２３に作用し、全圧
Ｐ_tは第２接続ポート２７に作用する。

定格点低負荷の場合噴射ポンプのラツクに連絡
されているバルブ２５は動かされず通路２３を閉
じているために通路２３のオリフイス２３ａの下
流側の圧力Ｐ_cは Ｐ_c＝Ｐ_s となる。

このために第１スプール１６が第２図矢印のよ
うに上方向に動かされて供給空気が第３接続ポー
ト１３を介してロータリバルブ作動用シリンダ６
１のロツド側に作用し、ヘツド側の空気は排出さ
れてロツド６２は後退し調整レバー４８は第１図
において時計廻り方向に回動し調整駒４５は第１
図において右方に移動される。

調整駒４５の右方への移動は、回転軸４４から
駆動軸４３に伝えられる回転の位相を進めるよう
になつているので、ロータリバルブ４２，…の開
閉時期を早め、即ち、ロータリバルブ４２，…の
弁閉時期を早めて吸入空気量を減少させる。

定格点全負荷の場合には噴射ポンプにおいて、
噴射量が大となりラツクを介してバルブ２５が第
３図において左方向に移動して通路２３が開かれ
るためにＰ_c＝0.6P_sとなり第３，第４接続ポート
１３，１４が第１スプール１６により、閉じられ
てロータリバルブ作動用シリンダ６１は作動しな
い。

また、急加速時には吸気量が少ないので全圧Ｐ
_tとブースト圧Ｐ_sとの差が小さくしかも燃料噴射
量が多くなるためにバルブ２５は通路２３を開ら
きＰ_c≒0.6P_sとなり第１スプール１６は第４図に
示すように下降し、第４接続ポート１４を介して
ロータリバルブ作動シリンダ６１に空気作動圧が
作用してロツド６２は前進し調整レバー４８は第
１図において反時計廻り方向に回動し、調整駒４
５は第１図において左方に移動される。

調整駒４５の左方への移動は、回転軸４４から
駆動軸４３に伝えられる回転の位相を通らせるよ
うになつているのでロータリバルブ４２の開閉時
期を遅らせ、すなわちロータリバルブ４２の弁閉
時期を遅らせて吸入空気量を増加させる。

本考案は以上詳述したようになり、エンジンの
吸気部内に設けられて吸入空気量の調整を行うロ
ータリバルブ４２と、調整駒４５の一方向への移
動により回転軸４４からロータリバルブ４２の駆
動軸４３に伝えられる回転の位相を進めまた調整
駒４５の他方向へ移動により前記回転の位相を遅
らせる制御機構Ａと、調整駒４５の移動を制御す
るロータリバルブ作動用シリンダ６１と、ロータ
リバルブ作動用シリンダ６１のヘツド側およびロ
ツド側への供給空気の切換えを行なうスプール１
６を有しターボ過給機３０のブースト圧Ｐ_sを噴
射ポンプのラツクに連動するバルブ２５の作動に
より制御してスプール１６に作用する圧力Ｐ_cと
しこの圧力Ｐ_cとターボ過給機３０の全圧Ｐ_tとで
スプール１６を作動するサージラインコントロー
ル装置１とを備えたから作動点をターボ過給機３
０の効率のよい点に限定できるし、高地における
性能低下、排気ガス温度上昇が制御できるばかり
か急加速性にすぐれたものになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案一実施例の構成説明図、第２図
はサージラインコントロール装置の構成説明図、
第３，第４図はサージラインコントロール装置の
作動説明図、第５図はターボ過給エンジンの特性
図である。 １はサージラインコントロール装置、４２はロ
ータリバルブ、６１はロータリバルブの作動用シ
リンダ、Ａは制御機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの吸気部内に設けられて吸入空気量の
   調整を行うロータリバルブ４２と、調整駒４５の
   一方向への移動により回転軸４４からロータリバ
   ルブ４２の駆動軸４３に伝えられる回転の位相を
   進めまた調整駒４５の他方向へ移動により前記回
   転の位相を遅らせる制御機構Ａと、調整駒４５の
   移動を制御するロータリバルブ作動用シリンダ６
   １と、ロータリバルブ作動用シリンダ６１のヘツ
   ド側およびロツド側への供給空気の切換えを行な
   うスプール１６を有しターボ過給機３０のブース
   ト圧Ｐ_sを噴射ポンプのラツクに連動するバルブ
   ２５の作動により制御してスプール１６に作用す
   る圧力Ｐ_cとしこの圧力Ｐ_cとターボ過給機３０の
   全圧Ｐ_tとでスプール１６を作動するサージライ
   ンコントロール装置１とを備えたことを特徴とす
   るＫミラーサイクルエンジンのロータリバルブ制
   御装置。