JPS6312829A - タ−ボチヤ−ジヤ - Google Patents

タ−ボチヤ−ジヤ

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JPS6312829A
JPS6312829A JP61154054A JP15405486A JPS6312829A JP S6312829 A JPS6312829 A JP S6312829A JP 61154054 A JP61154054 A JP 61154054A JP 15405486 A JP15405486 A JP 15405486A JP S6312829 A JPS6312829 A JP S6312829A
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JP
Japan
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exhaust gas
flow path
switching valve
turbine
path switching
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Atsushi Houkida
淳 伯耆田
Tomio Hokari
穂苅 富夫
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F02B37/025Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
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    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
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    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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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〕 本発明はターボチャージャに係り、特に、可変容量式タ
ーボチャージャに関するものである。
〔従来の技術〕
従来は、特開昭60−19918号に記載のように、流
路切換弁にはアクチュエータが連接してあり。
し、流路切換部での流れの損失、排気抵抗や可変範囲(
同一膨張比において、流路切換弁全開時のタービン流量
を流路切換弁全閉時のタービン流量で除した値)につい
ては配慮されてぃなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記技術の問題点を次に示す。
(1)上記可変容量式ターボチャージャにおいて。
流路切換弁全開時の流路切換部での流れ■1失を少なく
するためには、流路切換弁の弁座の流路断面積をなるべ
く大きくし、他の部分の流路断面積になるべく近づけ、
該弁座部での流路断面積の絞りを小さくする必要がある
。しかし、弁座流路断面積が大きいほど、ある弁開口面
積を得るための弁開度は小さくても良くなる。したがっ
て、この場合、機関低回転域から高回転域の全域におい
て、過給圧を制御するための弁開度範囲は狭くなり、高
速域でも該部は全開とならず、弁開口面積が小さく流れ
損失が大きく、また該部が排気抵抗となり、出力低下及
び燃費低下が生じる。
(2)高速域で流路切換弁が全開になるよう流路切換弁
弁座の流路断面積を小さくすると、核部が絞りとなり流
れ損失が増加し、タービン性能が低下する。
(3)高速域で流路切換弁が全開になるようタービンケ
ーシングのスクロール流路断面を小さくしたり、タービ
ン出口の流路断面を小さくすると、最大タービン流量が
減少し、可変範囲が狭くなる。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、搭載した機関の
性能低下を防ぎ、かつ、タービン性能が良く、可変範囲
の広いターボチャージャを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、流路切換弁弁座の流路面積をなるべく大き
くし核部での流れ損失を小さくし、かつ。
流路切換弁は1機関低速域には過給圧を制御するように
動き、高速域に排気ガス量が増加した時には全開あるい
は全開に近い状態になるようにすることにより達成され
る。    □ 〔作用〕 機関高速域に排気ガス量が増加した時、流路切換弁開度
が所定量増大するので、弁開口面積が大きくなり流れ損
失は減少し、また、該部による排気抵抗が減少する。そ
れによって、タービン入口圧力が減少し、機関の燃焼室
内のガス交換過程が改善され、出力及び燃費が改善され
る。
〔実施例〕
以下、各図により本発明の詳細な説明する。
第1図は1本発明の一実施例である。最初に構成につい
て説明する。機関1に連通される吸気管2と排気管3の
途中には可変容量式ターボチャージャ4が装着される。
ターボチャージャ4は吸気管2の途中に介装されるコン
プレッサ5.排気管3の途中に介装されるタービン6と
軸受部7から構成される。
前記コンプレッサ5は、コンプレッサケーシング10内
に配設されたコンプレッサ翼車11.コンプレッサ入口
12.コンプレッサ出口13から構成されている。
タービン6は、タービンケーシング20内に配設された
タービン翼車21.タービン人口22゜タービン出口2
3から構成され、該タービン翼車21は、前記コンプレ
ッサ翼車11と回転軸24で結合され、該回転軸24は
軸受25で保持されている。
タービンケーシング20のスクロール室は第1スクロー
ル室26と第2スクロール室27より形成され、これら
は隔壁28によって分割され該隔壁28はタービン人口
22の途中まで延びている。
タービン人口22は第1スクロール室26に接続される
第1排気ガス導入路29と第2スクロール室27に接続
される第2排気ガス導入路3oより成り、該第2排気ガ
ス導入路30には、流路切換弁31が排気ガス流動方向
に開くように備えられ、該流路切換弁31と、タービン
入口フランジ32と排気管3のフランジ34の間にボル
ト締めにより挾持された弁座33により、流路切換部を
構成する。
前記流路切換弁31の弁軸35と一体の腕体36には操
作ロッド40が連結され、該ロッド40はアクチューエ
ータ41に連結される。該アクチュエータ41はケーシ
ング42.このケーシング42内に張架されてその内部
を作動室43と大気圧室44とに画成するダイヤフラム
45.該ダイヤフラム45を作動室43側へ変移するよ
うに附勢するばね46から構成される装置該アクチュエ
ータ41の作動室43は、パイプ47によりコンプレッ
サ出口13と連結されており、該パイプ47にはT型部
48が存在し1図のように圧力調整器50が接続されて
いる。T型部48の圧力調整器50側は、電磁弁53を
介して大気開放となっている。圧力、!l!!整器50
は、吸気管2に介装され吸入空気量を測定する検知部5
7゜検知部からの出力信号を増幅する増幅器56.遅延
回路55.リレー54.及び前記電磁弁53から構成さ
れる。また、パイプ47のT型部48と電磁弁53の間
にはオリフィス51が、T型部48とコンプレッサ出口
13の間には、オリフィス52が備えられている。
次に1本実施例の特徴を説明する。電磁弁53が全開の
場合、アクチュエータ41の作動室43内の圧力は、コ
ンプレッサ出口13の圧力すなわち過給圧にほぼ等しい
。本実施例においては、機関低速域から中速域で電磁弁
を開け、前記作動室43内の圧力を過給圧より小さくし
ておき、この状態で、目標の過給圧特性が得られるよう
アクチュエータのマツチングを行なう。つまり、機関1
の低速トルクを向上するため、機関低速域では流路切換
弁31を全閉とし、排気ガスを第1スクロール室26だ
けに流し、過給圧が目標設定値に達したら、流路切換弁
31を徐々に開き、過給圧が目標設定値を越えないよう
に流路切換弁31を制御する。ところが、機関高速域に
排気ガス量が増加すると、前記した問題点が生じ、流路
切換弁31をさらに開き、全開あるいは全開に近い状態
にする必要がある。そこで、本実施例では、高速域で電
磁弁53を全開にし、前記作動室43内の圧力を過給圧
まで高め、流路切換弁の開度をさらに大きくすることを
可能としている。
次に5本実施例の作用について、第2図、第3図を用い
て説明する。第2図は1機関速度Nに対する電磁弁開度
Oe、アクチュエータ作動室内圧力P^、流路切換弁関
度θVを実線で示したもので、常時流路切換弁全閉時の
各特性を点線で供託している。同様に、第3図は、機関
速度Nに対する過給圧Pc、タービン入口圧力Pt、吸
入空気量Gaの特性について示したものである。
図において、N、は機関1のアイドリング回転数、N 
waxは機関の最高回転数である。
本実施例では、電磁弁53の開度θ8は081であり、
電磁弁開度特性60となっている。この時のアクチュエ
ータ作動室内の圧力特性70は、電磁弁53が常時全閉
で電磁弁開度特性61の場合のアクチュエータ作動室内
の圧力特性71に比べ小さくなる。したがって、流路切
換弁の開き始めの機関回転数Ncは、電磁弁53が常時
全閉の場合の流路切換弁開き始めの機関回転数N c 
’  に比べ大きく、流路切換弁の開度特性65は、電
磁弁53が常時全閉の場合の特性76よりも小さくなり
、過給圧力特性80は、電磁弁53が常時全閉の場合の
特性81よりも良くなる。なお、過給圧特性80が目標
とする過給圧特性である。また同様に吸入空気量特性7
5も、電磁弁53が全開時の特性76よりも多くなる。
タービン入口圧力特性85も、電磁弁53が常時全閉の
場合の特性86よりも高くなる。
機関高速域では前記の様に電磁弁53を全開にする必要
がある。本実施例においては、電磁弁53を全開にする
判断は、吸入空気量測定用検知部の出力信号を、増幅器
55.遅延回路55を介して得られる該信号を入力とす
るリレー54である。つまり、吸入空気量Gaがある値
G a * s以上になったらリレーが動作し電磁弁が
全開になる仕組である。
電磁弁53が全開となり電磁弁特性が特性62となると
、流路切換弁開度特性67は、電磁弁53が開いている
時よりも大きくなり、またアクの流れ損失及び排気抵抗
が減少しタービン入口圧力特性87は、電磁弁が開いて
いる時の特性88よりも小さくなり、同様に過給圧特性
82及び吸入空気量特性77は、電磁弁53が開いてい
る時よりもわずかに小さくなる。
排気ガス量が多いと、吸入空気量がわずかに減少するこ
とによる出力低下分よりも、タービン入口圧力つまり機
関の背圧が減少することにより、機関1の燃焼室内のガ
ス交換過程の改善による出力増加分が大きくなり、出力
は改善され、燃費も改善される。
次に、前記圧力調整器50について説明する。
実施例においては、電磁弁開度の制御は、特性60及び
62で示すON、OFF制御であるが。
第4図に示す様な、提要回転数により連続的に変化する
特性とすることも可能である。また、電磁弁開度制御の
入力として、吸入空気量を用いているが、これも、ター
ビン入口圧力などの他の因子でも良く、また、吸入空気
量1機関にかかる負荷など数種類の因子を用いて制御に
対する判断をマイコンなどの回路により行ない、それに
より電磁弁53を制御することも可能である。本実施例
において、前記したように、機関回転数と供に吸入空気
量が増加し、ある値G a * sに達し電磁弁53が
全開になると吸入空気量にわずかに低下しG a Hs
以下になり機関回転数が一時的に減少する現象が生じ、
場合によってはその現象が繰り返される時が生じる。こ
れは、回路に遅延回路55を設けることにより解決でき
る。
次に第5図を用いて、特許請求範囲第2項に示す機能を
有するターボチャージャの実施例を示す。
第5図に示すターボチャージャ4′の第2排気ガス導入
路30とタービン出口23は、排気バイパス弁91を有
する排気バイパス通路97によって連通される。該排気
バイパス通路97は、第1排気ガス導入路29と連通し
ていても可能である。
流路切換部90は第2排気ガス導入路30に備えら胤て
いるが、これも第1排気ガス導入路29に有しても可能
である。つまり、流路切換部90は排気バイパス通路9
7を介してタービン出口23ト連通ずる排気ガス導入路
に有しても、あるいは、他の排気ガス導入路に有しても
良い、排気バイパス弁91の弁軸に固定される腕体93
には、操作ロッド94が連結され、該操作ロッド94は
排気バイパス弁専用の7クチユエータ95に連接される
。このアクチュエータ95の構造は前記アクチュエータ
41と同じである。このアクチュエータ95の作動室は
パイプ96によりコンプレッサ出口13と連通される。
その仇の構成は第1図と同様である。
次に第6図を用いて動作及び作用について説明する。第
6図には機関速度Nに対する電磁弁開度特性100.流
路切換弁開度特性101.排気バイパス弁開度特性10
2.、タービン入口圧力特性103、過給圧特性104
を示す、ターボチャージャ4′の場合排気バイパス弁9
1が全開の領域、つまり機関回転数NがN1から排気バ
イパス弁91が開き始める時の機関回転数Nbまでの各
部の動作及び作用は、前記したターボチャージャ4と同
様である。動作及び作用において前記ターボチャージャ
4と違う点はN b < N < N −a xにおい
て流路切換弁31は全開となり、その状態で過給圧が目
標設定値pcm8以上になってしまうため、その領域で
は排気バイパス弁91を開は排気ガスをバイパスさせる
ことにより過給圧を制御する点である。
次に、第1図に示す圧力調整器50の制御フローチャー
トについて、第7図を用いて説明する。
入力は、吸入空気量測定用検知部からの出力G&であり
、その出力はまず増幅器56で増幅される。
その処理は、110で示され、出力G&は0倍される。
該増幅器56の出力Szは遅延回路55で遅延される。
その処理は111であり、そのSlを時間t′だけ遅延
する。次に、遅延回路の出力S2.が設定値G a 、
 s以上になった時に電磁弁53のスイッチがONにな
るようになリレー54を使用すればよい。処理112は
リレー54における出力S2と設定値Ga55の比較処
理で、S2≧Ga、sの時だけ、電磁弁53のスイッチ
がONとなる。処理113は電磁弁53のスイッチがO
Nとなる処理である。
第7図に対応するブロック図が第8図である。
この図においては遅延回路部120は一次応答遅れであ
るが、遅延方法は、2次応答遅れやその他の方法でも可
能である。
以下本発明の実施態様を述べれば以下の通りである。
1、特許請求範囲第1項及び第2項において、前記開度
補正手段がオリフィスと電磁弁を使用し該電磁弁を吸入
空気量測定用検知部の出力で制御する圧力制御機端を備
えるアクチュエータで。
流路切換弁を制御することを特徴とするターボチャージ
ャ。
2、上記1項において、前記電磁弁を機関のスロットル
位置検出装置の出力で制御することを特徴とするターボ
チャージャ。
3、上記1項において、前記電磁弁の機関の燃料噴射ポ
ンプのラック位置検出装置の出力で制御することを特徴
とするターボチャージャ。
′4.上記1項において、前記電磁弁を機関の回転数及
びスコツ1−ル位置により制御することを特徴とするタ
ーボチャージャ。
5、上記1項において、前記電磁弁を機関の回転数及び
燃料噴射ポンプのラック位置により制御することを特徴
とするターボチャージャ。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明によれば1機関が所定の高速域にな
ると流路切換弁の開度がそれまでの開度より増大するの
で排気ガス流路の通路抵抗が減少し、過給効率も1機関
の性能も悪化することなく広範囲にわたって過給効果を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略図、第2図は機関回転
数に対する電磁弁開度、流路切換弁開度。 アクチュエータ作動室内圧力、吸入空気量の各特性曲線
、第3図は機関回転数に対する過給圧とタービン入口圧
力の特性曲線、第4図は機関回転数に対する電磁弁開度
特性曲線、第5図は本発明の一実施例の概略図、第6図
は機関回転数に対する電磁弁開度、流路切換弁開度、排
気バイパス弁開31・・・流路切換弁、33・・・弁座
、42・・・アクチュエータ、51・・・オリフィス、
52・・・オリフィス、50・・・圧力調整器、53・
・・電磁弁、54・・・リレー、55・・・遅延回路、
56・・・増幅器、57・・・吸入空気量 l  凹 51・・・オリフィス 52・・・オリフィス 53・・・叱石乳弁 惨 2  国 礁閏″i度 N 第 3z A 槽・関連度N 第 4 図 機・関回転敬N 第 S  図 50・・・圧力語ト!巷 早 6 の 供関遣度N 奉 7  図 C: ”:i * Gα、S;設定席

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、タービンとコンプレッサとを同一軸上に固定配置し
    、前記タービンのケーシング内のスクロール室と、ター
    ビン入口から該スクロール室までの排気導入路を隔壁に
    より2分割して2つの流路を形成し、どちらか一方の流
    路の入口に機関の運転状態に応じて開度が制御される流
    路切換弁を設けた流路切換方式の可変容量式ターボチャ
    ージャにおいて、排気ガス量が所定値を越えた時出力を
    発生する排気ガス量検出手段を設け、該手段の出力によ
    つて前記流路切換弁の開度をそれまでの開度より、所定
    量増大する開度補正手段を設けたことを特徴とするター
    ボチャージャ。 2、特許請求の範囲第1項において、前記流路切換弁の
    設けられた側の排気導入路が該通路から分岐して前記タ
    ービンの翼車の上流側と下流側とを接続するバイパス通
    路を有し、該バイパス通路には機関の所定の高速域にお
    いて前記バイパス通路を開く排気バイパス弁を備えたこ
    とを特徴とするターボチャージャ。
JP61154054A 1986-07-02 1986-07-02 タ−ボチヤ−ジヤ Pending JPS6312829A (ja)

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