JPS63124832A - 排気ターボ過給機を備えた内燃機関 - 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】 り又上二上」±１ 本発明は、排気ターボ過給機のタービンが排気ガス収集
導管に設けられ、排気ターボ過給機の圧縮機が給気導管
に設けられ、 −タービンを迂回する第１のバイパス導管が、タービン
の上流において排気ガス収集導管から分岐し、 一内燃機関の運転パラメータに応じて制御可能なタービ
ンバイパス弁が、第１のバイパス導管に設けられ、 一圧縮機の設定された流量限界以下において、タービン
バイパス弁が所定の給気圧特性によって制御される、 ように構成された、排気ターボ過給機を備えた内燃機関
に関する。

差速」とｌ貨 このような内燃機関は、西ドイツ特許出願公開第３３０
３３５０−％明細書から知られている。しかしながら、
この場合、比較的小さな寸法のターボ過給器を使用する
際に、この圧縮器によっては、高い回転数領域において
、内燃機関が吸込むことができる新気の量を供給するこ
とができないという欠点がある。したがって、この運転
状態において圧縮機は絞り弁として作用するため、体積
効率が悪くなる。この弊害をなくすために比較的大きな
寸法のターボ過給機を使用した場合、間欠運転の際、特
に低い回転速度領域から加速する際に、ターボ過給機は
、慣性力が大きいため作動が極めて悪くなり、換言すれ
ば、いわゆる”ターボ穴”の発生が顕著になるという問
題がある。

さらに、内部に制御弁が設けられたバイパス導管によっ
て、排気ターボ過給機の圧縮機を必要に応じて迂回する
ことが、米国特許第４２０７７４３号明細書から知られ
ている。しかしながら、この装置は、過給機を迂回する
際に、排気ガスの流れがさらにタービンを作動し、した
がって内燃機関は高い排気ガス逆圧に抗して押し出す必
要があるという欠点がある。しかしながら、この高くさ
れた排気ガス逆圧は、場合によっては、特に高い回転数
領域において進入弁と排出弁との制御時間が重なった場
合、著しく体積効率を悪化させる結果となる。

発　が　９　しようと　る、　屯 したがって１本発明の基本的な目的は、高い回転数領域
において比較的小さな寸法のターボ過給機を使用した場
合でも、比較的高い体積効率を得ることが可能な、特許
請求の範囲第１項の前提部に記載の形式の内燃機関を提
供することである。

間口市　　１　るための− この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲第１項の
特徴部分に記載の構成によって達成される。

排気ターボ過給機が比較的小さく設計されることによっ
て、間欠運転において極めて速やかに作動するため、内
燃機関は低い回転数領域からの加速段階においても比較
的高いトルクの供給が得られる。これに対して、内燃機
関が、排気ターボ過給機の圧縮機の流量限界を超過する
回転数領域に達した場合、タービンバイパス導管のバイ
パス弁、および圧ｌｉ１機バイパス導管の弁が開かれ、
したがって内燃機関は、この流量限界から最大回転数ま
たは最大空気流量まで純粋な吸気エンジンとして作動す
る。したがって、この運転領域においても、高い体積効
率が得られる。その上、内燃機関は、高い回転数領域に
おいて負荷されることがないため、比較的高い圧縮比で
設計することができる。

さらに、低い回転数領域においてもトルクが大きいこと
は、回転数を緩和する”畏い”後軸伝動装置の使用を可
能にし、したがって高い圧縮比と関連して燃料消費量を
低減させる。

本発明の好適な実施態様は、特許請求の範囲の従属項か
ら理解することができる。

！−上一」 本発明の実施例が原理的に図示されている。

符号（１）は、排気ターボ過給機（２）を備えた混合圧
縮式六気筒内燃機関を表わし、そのタービン（３）は排
気ガス収集導管（４）内に設けられ、排気ターボ過給機
（２）は、その圧縮機（１０）の流量限界が、内燃機関
定格回転数の約５０％の場合に得られるような寸法にさ
れている。タービン（３）の上流において、タービン（
３）を迂回するバイパス導管（５）が、排気ガス収集導
管（４）から分岐され、このバイパス導管（５）はター
ビン（３）の下流において再び排気ガス収集導管（４）
に合流する。このバイパス導管（５）の断面は、この導
管内に設けられ公知の形式および方法で電磁弁（８）に
よって操作される給気圧調整弁（８）によって制御され
、電磁弁（８）は、給気圧調整弁（６）を排気ターボ過
給機（２）の圧縮機圧力側と接続する油圧制御導管（７
）内に設けられている。さらに、電磁弁（８）は、内燃
機関（１）の運転パラメータに応じて電子制御装置（８
）によって決定された制御パルス占有率によって周期動
作が行われる。

排気ターボ過給機（２）の圧縮＊（１０）において、圧
力側に給気導管（１１）がフランジ結合され、この給気
導管（１１）は、個々の噴射ノズル（１３）が取付けら
れた個々の吸気管（１２）に接続されている。圧縮機（
１０）は、吸気側において導管（１４）を介して給気導
管（１１）と接続されている。この導管（１４）から接
続管（１５）が分岐し、この接続管（１５）に空気ろ過
器（１６）が取付けられている。接続管（１５）の分岐
点（１７）と給気導管（１１）における導管（１４）の
接続個所（１８）との間に、逆止め弁として構成された
バイパス弁（１θ）が設けられ、このバイパス弁（１９
）は、その２つの切換位置によって導管（１４）の断面
を閉塞または全開放することができる。これは、制御導
管（３０を介して電子制御装置（８）によって制御され
る。さらに、給気導管（１１）に給気冷却器（２０）お
よび空気流量測定器（２１）が設けられ、空気流量測定
器（２１）は、実際の空気流量に相当する電気信号を導
線（２２）を介して制御装置（８）に伝達する。別の運
転パラメータとして、内燃機関回転数、および給気導管
（１１）内に設けられた絞り弁（２７）の下流の給気圧
が、センサ（２３，２４）および導管（２５，２８）を
介して電子制御装置（９）に供給される。

内燃機関が低位ないし中位の回転数領域において運転し
ている間、バイパス弁（１９）は閉鎖位置に制御され、
給気圧調整弁（６）は、制御装置の記憶装置にファイル
された給気圧特性によって公知の方法で、内燃機関の出
力および効率に関して最適な給気圧に制御される。した
がって、内燃機関（１）は、負荷された内燃機関（１）
として、この回転数領域において運転され、すなわち空
気ろ過器（１Ｂ）および接続管（１５）を通して吸い込
まれた空気が、ターボ過給気（２）の圧縮機（１０）に
流れる（矢印２８）、定格回転数の約５０％以上の高い
回転数において、内燃機関（１）は、圧縮機（１０）が
一般的に供給することが可能な量以上の多くの空気量を
吸込む状態にある。したがって、圧＆Ｔｉｉｍ（１０）
のこの流量限界に達した場合、制御装置（８）によって
生じた制御値信号が、バイパス弁（１９）および給気圧
調整弁（６）を完全に開放する。そこで、排気ガスがバ
イパス導管（５）を通って殆んど完全にタービン（３）
に流れ、したがって排気ターボ過給機（２）の圧縮機（
１０）が殆んど駆動されなくなる。バイパス弁（１９）
が開放され、圧縮機（１０）が運転されないため、新気
は、バイパス弁（１８）が設けられた導管（１４）の一
部を通って内燃機関（１）によって直接吸込まれる（矢
印２８）、この場合、内燃機関（１）は純粋な吸気運転
で作動する。

この運転状態における体積効率を一層良好にするため、
排気ガスが複流式に集められて大気に導かれ、したがっ
て、そのようなシリンダの排気されたばかりの排気ガス
は、弁重合のため、ガス交換状態にあるシリンダの充填
を妨害することができない、さらに、別の排気ガス収集
導管（３０）が設けられ、この途中に、制御装置（９）
によって操作可能な逆１ヒめ弁（３１）が設けられてい
る。別の逆止め弁（３２）が排気装置内の位！　（３３
）にある、この逆１ヒめ弁（３２）も制御装置（９）に
よって操作される。

内燃機関（１）が吸気運転状態にある場合、逆ＩＥめ弁
（３２）が閉塞され、逆止め弁（３１）が開放される。

その結果、第１シリンダニないし■の排気ガスが、収集
導管（３０）を通って大気に導かれ、これと隔離されて
、シリンダ■ないし■の排気ガスが、収集導管（０およ
びバイパス導管（５）を通って大気に導かれる。内燃機
関（１）が、排気ターボ過給機（２）の新しく再び作動
される回転数領域になると、制御装置（９）によって、
逆止め弁（３１）が閉塞され、逆止め弁（３２）が開放
され、したがって、全体の排気ガスが収集導管（４）を
通して波れ、排気ターボ過給機（２）のタービン（３）
が、給気圧調整弁（８）の状態に応じて強力に作用する
。吸気運転において排気ガスを単流で排出する必要があ
る場合には、当然２つの逆止め弁（３１，３２）および
収集導管（３０）が省かれる。給気運転から吸気運転へ
の切換、またはその逆の切換は、空気量測定器（２１）
から生じた空気流量信号、およびセンサ（２３）から生
じた内燃機関回転数信号に応じて、行うことができ、必
ずしも定格回転数の約５０％において行う必要はないが
、ターボ過給機（２）は、その圧縮器の流量限界が、吸
気運転における内燃機関（１）の最大空気流量の３０％
ないし６０％の範囲にあるような大きさにする必要があ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す説明図である。 １・・・・・・内燃機関、６・・・・・・タービンバイ
パス弁、８・・・・・・制御装置、１０・・・・・・圧
縮機、１１・・・・・・給気導管、１９・・・・・・圧
８機バイパス弁、２１・・・・・・空気量測定器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気ターボ過給機のタービンが排気ガス収集導管
   に設けられ、排気ターボ過給機の圧縮機が給気導管に設
   けられ、 −タービンを迂回する第１のバイパス導管が、タービン
   の上流において排気ガス収集導管から分岐し、 −内燃機関の運転パラメータに応じて制御可能なタービ
   ンバイパス弁が、第１のバイパス導管に設けられ、 −圧縮機の設定された流量限界以下において、タービン
   バイパス弁が所定の給気圧特性によつて制御される、 ように構成された、排気ターボ過給機を備えた内燃機関
   において、 運転パラメータによる圧縮機バイパス制御を使用する場
   合、圧縮機バイパス弁（１９）が圧縮機（１０）の所定
   の流量限界以下において閉塞状態にあり、この流量限界
   以上において開放状態にあり、タービンバイパス弁（６
   ）が流量限界以上において開放状態にあることを特徴と
   する、排気ターボ過給機を備えた内燃機関。
2. （２）それぞれの２つのバイパス弁（６および１９）が
   、それぞれ制御装置（９）から生じる制御値信号によつ
   て操作され、空気流量信号または空気流量に相当する信
   号に応じて、制御値信号が決定されることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１項記載の内燃機関。
3. （３）内燃機関定格回転数のほぼ半分において、圧縮機
   （１０）の所定の流量限界に達することを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の内燃機関。
4. （４）設定された流量限界が、純粋な吸気運転における
   内燃機関（１）の最大空気流量の３０％ないし６０％で
   あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の内燃機関。
5. （５）実際の空気流量を制御装置（９）に伝達する空気
   量測定器（２１）が、給気導管（１１）に設けられるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第４項の
   いずれかに記載の内燃機関。