JPS6221727Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は過給機付デイーゼルエンジンの吸気圧
制御装置に関するものである。

デイーゼルエンジンにおいて、出力の向上を図
るため、排気ガスにより駆動されるタービンと、
該タービンにより駆動されるブロワーと、最大過
給圧を制御する過給圧制御用アクチユエータとを
備えた過給機付エンジンがある。

従来、この種の過給機付デイーゼルエンジンで
は、低負荷運転時に必要量と比べて過剰に空気が
エンジンに供給され、これによつて燃費を悪化す
るという欠点があつた。すなわち、上記の過給機
は、排気ガス流量に応じて駆動力が変化すること
により、出力アツプの要求がある中、高負荷運転
域では過給作用が高まり、これと比べて低負荷運
転域では過給作用が低下するようになつてはいる
が、デイーゼルエンジンの場合、ガソリンエンジ
ンと異なりスロツトルバルブがなく、低負荷運転
域でもある程度の過給が行われることにより空気
が過剰にエンジンに供給される。そして、デイー
ゼルエンジンにおいてこのように低負荷運転域で
空気が過剰供給されると、圧縮ロスが生じると共
に、シリンダ内で噴射された燃料が充分空気と混
合する前に高圧縮状態となつて着火してしまうの
で燃焼効率が悪くなり、これらに起因して燃費が
悪化することになる。従つて、過給機付きデイー
ゼルエンジンにおいては、低負荷時に吸気を抑制
することが要求されるが、中，高速運転域での過
給作用を阻害することなくこの要求を満足させる
ような手段は、末だ実現されていなかつた。

なお、実公昭45−24641号公報には、内燃機関
の吸気圧調整に関する公知技術として、デイーゼ
ルエンジンにあつては吸気がシリンダに入る前の
部分に、吸気圧力をエンジンに適した一定値に調
節する吸気圧調整装置を備えたものが示されてい
る。しかし、この装置はあくまで、加圧された作
業場でもエンジンの運転を可能にするため、外気
の圧力が変化した場合もエンジンのシリンダに送
り込まれる吸気圧を一定に保つようにしたもので
あり、前述の過給機付デイーゼルエンジンに特有
の問題に対する対策を示唆するものではない。

また、アイドリング時の騒音低減等の目的で、
アイドリング時にのみ吸気通路を絞る吸気シヤツ
ターを設けたものもあるが、この装置はアイドル
時の振動、騒音を低減することを目的とするもの
であり、またアイドル時に閉じるための制御装置
が必要であり、構成が複雑になるという問題を有
している。

本考案はこれらの事情に鑑み、過給機付デイー
ゼルエンジンにおいて、中，高負荷運転域での出
力アツプを図るという過給機本来の機能を阻害す
ることなく、低負荷時に空気がエンジンに過剰供
給されることを防止し、燃費を格段に改善するこ
とのできる吸気圧制御装置を提供するものであ
る。

すなわち、本考案は、過給機付デイーゼルエン
ジンにおいて、ブロワー上流に配設された絞り弁
と、該絞り弁下流でブロワー上流の吸気通路内の
圧力に応じて変位する圧力応動部材と、該圧力応
動部材と絞り弁とを連結する連結部材とを備え、
該圧力応動部材により絞り弁を、絞り弁下流の圧
力が高い時には閉じ圧力が低い時には開く方向に
制御する構成としたものである。

以下、本考案の実施例を図面によつて説明す
る。

第１図において、１はデイーゼルエンジン本
体、２は吸気通路、３は排気通路、４はターボ過
給機である。該過給機４は、排気通路３中に設け
たタービン５と、吸気通路２中に設けたブロワー
６とこれらを連結する軸７とを備え、排気ガス流
によつてタービン５が回転し、これに連動してブ
ロワー６が回転することにより、タービン５を通
過する排気ガス流量に応じた駆動力で空気をデイ
ーゼルエンジン本体１に過給するように構成され
ている。また、排気通路３にはタービン５をバイ
パスするバイパス通路８が設けられ、該バイパス
通路８に、過給圧制御用アクチユエータとしての
ダイヤフラム装置１０により作動されるバイパス
弁９が設けられている。上記ダイヤフラム装置１
０はダイヤフラム１１によつて仕切られた変圧室
１２と定圧室１３とを有し、変圧室１２は過給圧
導入通路１４を介してブロワー６より下流の吸気
通路２に連通し、定圧室１３には最大過給圧調節
用のばね１５を装備し、ダイヤフラム１１にはロ
ツド１６を介して前記バイパス弁９を連動連結し
ている。これらバイパス通路８、バイパス弁９お
よびダイヤフラム装置１０は、高負荷運転域で過
給圧が予め設定された所定値以上に高くならない
ようにするための、所謂ウエストゲート方式によ
る過給圧制御装置を構成するものである。

この過給機付デイーゼルエンジンにおいて、前
記ブロワー６より上流の吸気通路２に絞り弁１７
が設けられ、該絞り弁１７とブロワー６との間の
吸気通路２内に、内部圧を一定にした蛇腹状の圧
力応動部材１８が装備されている。該圧力応動部
材１８は、内部を大気圧よりもある程度低く、高
負荷時におけるブロワー６の吸引力により発生す
る負圧と同じ一定の圧力、例えば600〜700mmHg
の範囲内の一定圧力に保つた状態で、一端を吸気
通路２に固定し、他端を上記絞り弁１７に連結部
材としてのロツド１９を介して連結している。そ
して、該圧力応動部材１８が、その内部圧力と外
部圧力との差異に応じて伸縮することにより、圧
力応動部材１８の周囲の吸気通路２内の圧力が高
くなつたときは絞り弁１７を閉弁方向に作動し、
上記圧力が低くなつたときは絞り弁１７を開弁方
向に作動するようにしている。２０は絞り弁１７
が必要以上に閉じることを防止するストツパー、
２１は絞り弁１７が全開状態以上に回動すること
を防止するストツパーである。また、実施例では
絞り弁１７とブロワー６との間の吸気通路２に、
前記過給圧制御用のダイヤフラム装置１０の定圧
室１３を、連通用通路２２を介して連通させてい
る。

次に、この吸気圧制御装置の作用を説明する。

低負荷運転時には、前記過給機４の駆動源とな
る排気ガスの流量が少ないため、ブロワー６は低
速で回転する。このとき、ブロワー上流の吸気通
路２内の空気に作用するブロワー６の吸引力が小
さいため、前記絞り弁１７が開いていると、絞り
弁１７とブロワー６との間の吸気通路２内の圧力
は大気圧に近くなつて、前記圧力応動部材１８の
内部圧力よりも高くなる。これにより、圧力応動
部材１８が押し縮められて絞り弁１７が閉弁方向
に作動され、これに伴い、吸気が絞られることに
より絞り弁１７の下流の吸気通路２内の圧力が下
がる。こうして、絞り弁１７とブロワー１６との
間の吸気通路２内の圧力が圧力応動部材１８の内
部圧力と均衡する状態にまで、絞り弁１７が閉じ
て吸気が絞られる。また、負荷が高くなり、これ
につれて排気ガス流量が増加するに伴いブロワー
６の回転速度が高くなると、ブロワー上流に作用
するブロワー６の吸引力が強まる。これによつて
絞り弁１７とブロワー６との間の吸気通路２内の
圧力が下がると、前記圧力応動部材１８が内部圧
力によつて伸び、絞り弁１７とブロワー６との間
の吸気通路２内の圧力が圧力応動部材１８の内部
圧力に均衡する程度にまで絞り弁１７が開弁方向
に作動される。

つまり、絞り弁１７とブロワー６との間の吸気
通路２内の圧力がほゞ一定に保たれるように絞り
弁１７の開度が制御され、これにより、ブロワー
６の回転速度に応じた吸引力に対応して、ブロワ
ー６が低速回転する低負荷時には絞り弁１７の開
度が小さくなり、ブロワー６の回転速度が高くな
るにつれ、すなわち負荷が高くなるにつれ、絞り
弁１７の開度が大きくなる。そして、高負荷運転
域では絞り弁１７がほゞ全開状態となる。従つて
高負荷時の過給作用は損わないようにしながら、
低負荷運転域では、吸気圧制御手段を有しない従
来の過給機付デイーゼルエンジンと比べ、吸気圧
が引下げられ、吸気過給が抑制されることとな
る。

このような吸気圧制御による燃費改善効果を従
来のものと比較して第２図のグラフに示す。すな
わち、同グラフにおいて、破線で示す曲線Ａは従
来の過給機付デイーゼルエンジンによる場合、実
線で示す曲線Ｂは本考案の吸気圧制御装置を備え
た場合の負荷と燃費との関係を示す。同グラフに
示すように、一般的に中負荷運転域では燃費が良
くて低負荷運転域では燃費が悪くなるが、従来の
過給機付デイーゼルエンジンでは、前述のように
低負荷時に空気が必要量以上に供給されるので、
低負荷時の燃費の悪化が顕著になる。これに対
し、本考案によれば、低負荷時に空気供給量が抑
制されるため、燃費が格段に改善されることとな
る。

また、実施例のように、絞り弁１７とブロワー
６との間の吸気通路２内の圧力を、過合圧制御用
のダイヤフラム装置１０の定圧室１３に導入すれ
ば、前記過給圧制御装置による最高過給圧の制御
も高精度に行い得る。すなわち、過給圧制御装置
は、過給圧が所定値に達したとき、ダイヤフラム
装置１０によりバイパス弁９が開作動されて排気
ガスの一部がバイパス通路８に流れ、これにより
過給機４の駆動を抑制して最高過給圧を制御する
ものであるが、この場合の最高過給圧は、ダイヤ
フラム装置１０の定圧室１３内の圧力およびばね
１５の弾発力によつて決まる。このため、従来の
ように上記定圧室１３を大気に開放しておくと、
低地と高地となどで大気圧が変化した場合、最高
過給圧も変動してしまう。これに対し、本考案吸
気圧制御装置を利用して、絞り弁１８とブロワー
６との間の吸気通路２内の一定に制御された圧力
を、上記定圧室１３内に与えておけば、大気圧が
変動した場合も最高過給圧は一定になる。

なお、本考案装置において、圧力応動部材１８
は、前記実施例に示す蛇腹状のものに限らず、ダ
イヤフラム装置などを用いることもできる。また
過給機４の最高過給圧を制御する過給圧制御装置
も図例のウエストゲート方式に限らず、吸気通路
側にブロワーをバイパスする通路を設けてこの通
路を開閉制御する所謂過給リリーフ方式を用いて
もよい。

以上説明したように、本考案は、過給機付デイ
ーゼルエンジンにおいて、ブロワー上流の吸気通
路に絞り弁を設け、該絞り弁を、絞り弁とブロワ
ーとの間の吸気通路内の圧力に応じて変位する圧
力応動部材により、上記圧力が高い時には絞り弁
を閉じ上記圧力が低い時には絞り弁を開くように
制御しているため、簡単な構成で、かつ複雑な制
御回路を必要とすることな過給機による高負荷時
の過給作用は損ねないようにしながら、低負荷時
に必要以上に空気がエンジンに過給されることを
防止し、これによつて燃費を格段に改善するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す概略図、第２図
は本考案装置を備えた過給機付エンジンによる場
合と従来の過給機付エンジンによる場合とについ
ての負荷と燃費との関係を示すグラフである。 １……デイーゼルエンジン本体、２……吸気通
路、３……排気通路、４……過給機、５……ター
ビン、６……ブロワー、８……バイパス通路、９
……バイパス弁、１０……過給圧制御用ダイヤフ
ラム装置、１７……絞り弁、１８……圧力応動部
材、１９……連結用ロツド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガスにより駆動されるタービンと、該ター
   ビンにより駆動されるブロワーと、該タービンも
   しくはブロワーをバイパスする通路をブロワー下
   流の過給圧により開閉制御する過給圧制御用アク
   チユエータとを備えた過給機付デイーゼルエンジ
   ンにおいて、ブロワー上流の吸気通路に配設され
   た絞り弁と、該絞り弁下流でブロワー上流の吸気
   通路内の圧力に応じて変位する圧力応動部材と、
   該圧力応動部材と絞り弁とを連結する連結部材と
   を備え、該圧力応動部材により絞り弁を、絞り弁
   下流の圧力が高い時には閉じ圧力が低い時には開
   く方向に制御する構成としてなることを特徴とす
   る過給機付デイーゼルエンジンの吸気圧制御装
   置。