JPS6337477Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 考案の属する技術分野 本考案は内燃機関により駆動されるコンプレツ
サで圧縮した過給圧の空気を内燃機関に供給する
ターボチヤージヤ等の過給機に係り、特に該過給
機のコンプレツサの形成する過給圧が、内燃機関
の運転を円滑ならしめるために設定した値を超え
た場合および内燃機関温度等雰囲気温度が予め定
めた温度より低い場合に、コンプレツサの吐出す
る圧縮した空気の一部をコンプレツサの吸入側に
バイパスさせ、コンプレツサの形成する過給圧を
所定の値に維持するための制御装置に関する。

(ロ) 従来技術の説明 従来ターボチヤージヤにおいては、コンプレツ
サによつて形成された過給圧が設定値を超えない
ようにするため、コンプレツサの吐出側と吸入側
とをバイパス通路で連結し、該バイパス通路の前
記吐出側の開口部に、該開口部を閉塞する弁体と
該弁体を開口部に向けて押圧する開閉弁を設け、
開閉弁の弁体に作用する過給圧が前記設定値を超
えたとき、バイパス通路によりコンプレツサの吐
出側と吸入側とを連通せしめ、コンプレツサの吐
出する圧縮空気の一部を吐出側から吸入側に逃が
すことにより過給圧を前記設定値以下に制御する
ことが行われている。

上記のターボチヤージヤの過給圧制御装置は、
内燃機関が十分に暖機終了した状態で良好な機関
性能を得られるように過給圧特性が設定されてい
るため、エンジンの暖機中に過給圧が上昇して空
気密度が上昇すると、エンジンに供給される混合
気を形成する空気の単位体積あたりの重量増大の
割には燃料通路から供給される燃料の流量が増大
せず、エンジンに供給される混合気の空燃比
（Ａ／Ｆ）は、過給圧の上昇とともに燃料リーン
の傾向となる。あるいは過給圧の上昇に伴つて
ON−OFF的に変化する燃料増量機構が作動する
と、混合気の空燃比が燃料リツチの限界を超え、
失火またはフイーリングの悪化を招いていた。

(ハ) 考案の目的 本考案は、ターボチヤージヤ等の過給機のコン
プレツサの空気吐出路と空気吸入路とを連通する
還流通路の連通を、コンプレツサの吐出圧と内燃
機関その他から伝達される雰囲気温度とにより制
御し、過給圧が設定圧を超えた場合のほか、内燃
機関の暖機運転中低温時には過給圧が前記設定値
に上昇するのを制限して低圧に保ち、常に良好な
空燃比の混合気を内燃機関に提供するようにした
ターボチヤージヤ等の過給機の過給圧制御装置を
提供することを目的とする。

(ニ) 考案の構成 本考案は内燃機関により駆動されるコンプレツ
サを備えたターボチヤージヤ等の過給機におい
て、前記コンプレツサの空気導入路と空気吐出路
とを連通せしめる還流通路を設け、該還流通路の
途中にリリーフ弁を設け、コンプレツサの吐出圧
が予め定めた値以下であるとき、および雰囲気温
度が予め定めた値以下であるときに、前記リリー
フ弁により前記還流通路を連通せしめるようにし
た過給圧制御装置に係る。

前記リリーフ弁は前記還流通路の外壁の一部を
なし、かつコンプレツサの空気吐出側の還流通路
と連通する圧力ポートと空気導入側の還流通路と
連通するタンクポートとを有する外殻と、温度変
化に対応してその形状が変化する感温素子を具備
し感温素子が予め定めた設定温度を越えたとき前
記圧力ポートを閉塞する温度応動弁と、該温度応
動弁を前記圧力ポートに押圧する方向に付勢する
ばねとから成り、前記リリーフ弁の前記ばねの弾
力は、前記温度応動弁の感温素子が前記設定温度
を越え、かつ前記コンプレツサの空気吐出路内の
過給圧が予め定めた設定圧力を越えたときに、前
記温度応動弁を介して圧縮されて前記圧力ポート
を開放する弾力に定められ、前記リリーフ弁は、
前記感温素子の温度が前記設定温度より低いと
き、および前記感温素子の温度が前記設定温度よ
り高くかつ前記コンプレツサによる過給圧が前記
設定圧力を越えたときに圧力ポートとタンクポー
トとを連通するようにしたものである。

(ホ) 実施例の説明 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図には本考案の第１実施例が示されてい
る。図中、ガソリンエンジン１１の吸気側には吸
気多岐管１２および燃料供給装置４４を介してタ
ーボチヤージヤ１３のコンプレツサ１４の空気吐
出路２１が連結せられ、一方、エンジン１１の排
気側には排気管１５を介してターボチヤージヤ１
３のタービン１６の排気ガス導入路４２が連結せ
られ、エンジン１１の排気圧によりタービン１６
が回転されると、このタービン１６のロータとシ
ヤフト１７を介して同軸上に固定された前記コン
プレツサ１４のロータが回転されるようになつて
いる。また、コンプレツサ１４の上流側には空気
吸入路２１′およびエアクリーナ２２が設けられ、
エアクリーナ２２を介して空気吸入路２１′から
コンプレツサ１４に供給される空気はコンプレツ
サ１４により加圧され、エンジン１１側には過給
圧が与えられるよう構成されている。

コンプレツサ１４の空気吐出路２１には、吸気
の脈動を防止するためのサージタンク３１が設け
られる。ウエイストゲート制御装置３２はダイヤ
フラム３５、アツパカバー３４、ロアカバー３６
を有し、ダイヤフラム３５とアツパカバー３４と
の間の空間は前記サージタンク３１に通路により
連結され、コンプレツサ１４側に連通されてい
る。また、ダイヤフラム３５の周縁はロアカバー
３６およびアツパカバー３４と一体にかしめられ
て気密に固着されているとともに、ダイヤフラム
３５にはロアカバー３６側にバルブロツド３７が
固定され、さらに、ダイヤフラム３５は圧縮コイ
ルばね３８により図中右方側に付勢されている。
バルブロツド３７は該ロツド３７に形成したウエ
イスト弁３３によりバイパス通路４１を開閉する
よう構成され、バイパス通路４１はタービン１６
の下流側の排気ガス排出路４２′と上流側の前記
排気ガス導入路４２とを連通しており、このバイ
パス通路４１は通常はバルブロツド３７のウエイ
スト弁３３により閉塞されるが、過給圧が予め設
定した値を越えるとダイヤフラム３５がばね３８
の付勢力に抗してロツド３７を移動せしめて前記
通路４１が開放され、これにより、タービンに流
入する排気ガスがタービンの排気ガス排出路４
２′にバイパスして、タービン出力が制御され、
過給圧がコントロールされるようになつている。

サージタンク３１の下流側は前記燃料供給装置
４４の吸気通路４３を介して前記吸気多岐管１２
に連通され、また、吸気通路４３にはリリーフ弁
５１の圧力ポート５２が連通され、このリリーフ
弁５１の圧力ポート５２、タンクポート５３は還
流通路５４を介して前記空気吐出路２１および空
気吸入路２１′に連通されている。

リリーフ弁５１は還流通路５４の外壁の一部を
形成するアツパカバー５５とロアカバー５６とか
ら外殻が形成され、これら両カバー５５，５６と
ストツパ５７とが一体にかしめられて気密に固着
されている。

ロアカバー５６の内部には、感温素子としてワ
ツクスを封入した温度応動弁（サーモスタテイツ
ク・バルブ）５８のボデーが配設され、該ボデー
は圧縮コイルばね５９により前記ストツパ５７に
衝合せしめられている。温度応動弁５８のバルブ
ロツド６２はアツパカバー５５の内部に突出せし
められ、該バルブロツド６２に止着せしめたＥリ
ング６３と該バルブロツド６２と同軸的にボデー
に固着した円筒状のスプリングホルダ６１の先端
部との間に圧縮コイルばね６５を装着せしめ、温
度応動弁５８の感温素子であるワツクスが温度の
上昇に伴つて体積を膨脹したときバルブロツド６
２は圧縮コイルばね６５の弾力に抗してボデーか
らの突出長を長くし、ワツクスが温度の下降に伴
つて体積を減少したときバルブロツド６２は前記
ばね６５の弾力によりボデーからの突出長を短か
くする。また前記ストツパ５７は温度応動弁５８
のワツクスの温度が予め定めた温度においてその
バルブロツド６２の先端に形成した弁体６２′が
前記圧力ポート５２を閉塞するようにその位置を
定められ、さらに前記圧縮コイルばね５９の弾力
は、温度応動弁５８のバルブロツド６２の弁体６
２′が前記予め定めた設定温度において圧力ポー
ト５２を閉塞した状態において、コンプレツサ１
４の空気吐出路２１内の圧力（過給圧）が予め定
めた設定圧力（安全上の設定値）を超えたとき、
圧縮せしめられて圧力ポート５２を開放する弾力
に定められる。従つて前記設定温度をエンジン１
１の暖機運転終了前後における雰囲気温度に定め
ておけば、暖機運転中には圧力ポート５２を開い
ていたバルブロツド６２は暖機運転終了時に圧力
ポート５２を閉塞し、さらにこの圧力ポート５２
に加わるコンプレツサ１４からの過給圧が前記設
定圧力を越えたときには、温度応動弁５８が全体
として圧縮コイルばね５９の付勢力に抗して移動
されて圧力ポート５２とタンクポート５３とを連
通し、再び、コンプレツサ１４の空気吐出路２１
と空気吸入路２１′とを連通するよう構成されて
いる。

燃料供給装置４４はチヨークバルブ７１、スロ
ツトルバルブ７２を有し、両バルブ７１，７２間
にはベンチユリ７３、メインノズル７４が設けら
れている。メインノズル７４にはメインウエル７
５、メインジエツト７６を介してフロートチヤン
バ７７が連通され、フロートチヤンバ７７内の燃
料がベンチユリ７３によりメインノズル７４から
吸い出されるようになつている。フロートチヤン
バ７７には、チヨークバルブ７１の上流側に設け
たエアベント７８が連通されているが、このエア
ベント７８には空気通路７９を介して過給圧空燃
比デバイス８１にも連通されている。このデバイ
ス８１はダイヤフラム８２およびダイヤフラム８
２により区画された圧力室８３を有し、ダイヤフ
ラム８２には圧力室８３の容積を減じる方向に圧
縮コイルばね８４が押し当てられるとともに、ロ
ツド８５が固定され、このロツド８５は過給圧ジ
エツト８６の開閉を行い得るようになつている。
過給圧ジエツト８６はサブウエル８７を介してメ
インジエツト７６と並列にメインウエル７５に連
通されており、過給圧空燃比デバイス８１のダイ
ヤフラム８２に加わる圧力室８３内の過給圧がコ
イルばね８４で設定されている値を越えるとばね
８４の付勢力に抗してロツド８５が移動して過給
圧ジエツト８６が開口されてジエツト８６で計量
された燃料がメインジエツト７６からの燃料に加
えてメインウエル７５に供給されるようになつて
いる。

次に、本実施例の作用につき説明する。

リリーフ弁５１は、雰囲気温度の高い暖機後で
は、過給圧が安全上の設定値P₂を越えたときに
のみ空気吐出路２１内の過給圧の空気の一部をコ
ンプレツサ１４の上流側の空気吸入路２１′に逃
すよう作用し、第２図に示されるような空燃比特
性となる。なお、図中設定値P₁は過給圧空燃比
デバイス８１により過給圧ジエツト８６が開口す
るときの過給圧の値である。第２図に示されるよ
うに、暖機後では、吸入空気流量の小さい領域で
は通常運転域で、また、吸入空気流量の大きい領
域では出力運転域で運転を行うことができ、失火
域に対して余裕がある。

雰囲気温度の低い暖機中では、第３図に示され
るように、暖機後に比較して運転可能域が狭くな
つている。そこで、例えば従来のようにチヨーク
バルブ７１を作動させ過給圧についても暖機後と
同様に作動させると、図中破線で示されるよう
に、運転可能域に対して余裕がなくなり、リツチ
側あるいはリーン側失火を起こしやすくなる。し
かしながら、本実施例では、雰囲気温度が低い暖
機中は常に過給圧がコンプレツサ１４の空気吐出
路２１から空気吸入路２１′に逃がされるために
図中実線で示されるように過給圧が上昇せず、安
定した出力空燃比が常に得られ、したがつて、低
温時にも良好な走行フイーリングが確保されるこ
ととなる。

このような本実施例によれば、温度応動弁５８
のボデーは圧縮コイルばね５９によりストツパ５
７に衝合せしめられているから、暖機運転終了後
の感温素子の温度が予め定めた設定温度を越えて
いるときは、バルブロツド６２の先端に形成した
弁体６２′が圧力ポート５２を閉塞しており、こ
のときコンプレツサ１４の空気吐出路２１内の圧
力が設定圧力を越えたときは、温度応動弁５８は
一体となつて圧縮コイルばね５９の弾力に抗して
全体として移動され、空気吐出路２１と空気吸入
路２１′とを連通して、従来技術のように空気吐
出路２１内の圧力を制御する。一方暖機運転時に
おいては温度応動弁５８の感温素子であるワツク
スの温度が前記設定温度以下であるため、バルブ
ロツド６２の先端に形成した弁体６２′は圧力ポ
ート５２より離れているから空気吐出路２１内の
過給圧の空気の一部は空気吸入路２１′に逃がさ
れて吸気通路４３内の圧力を低い圧力に保持す
る。感温素子の温度が前記設定温度に近づき、弁
体２６′が圧力ポート５２に軽く当接するように
なつても、温度応動弁５８は吸気通路４３内の圧
力によつて圧縮コイルばね５９の弾力に抗して圧
力５２ポートを開く。従つて、従来は良好なフイ
ーリングを得ることの困難であつた暖機中にあつ
ても、リーン限界やリツチ限界を越えることがな
く、常に良好なフイーリングを維持できる。

暖機後の異常な過給圧上昇による損傷を防止で
きて安全である。

また、リリーフ弁５１は構造が簡単で動作に信
頼性があり、特別な温度センサを用いるものでは
なく、安価に製造できる。

次に本考案の第２実施例について説明する。こ
れらの実施例はリリーフ弁１５１の構造のみが前
記第１実施例と異るのみであるから、以下図面に
はリリーフ弁１５１のみを示し、その余の構成の
説明は省略する。

本考案の第２実施例は温度応動弁を感温素子の
薄板を賦形することにより構成したものであつ
て、第１実施例のリリーフ弁の構成を簡易化した
ものである。

第４図および第５図には夫々本考案の第２実施
例のリリーフ弁の暖機後、暖機中の状態が断面で
示されている。図中、リリーフ弁１５１の圧力ポ
ート５２には感温素子としてのバイメタル板１６
２が圧縮コイルばね１５９により押し当てられる
ようになつている。バイメタル板１６２は略椀状
に形成され、周縁には切欠部１６３が設けられて
いる。このバイメタル板１６２は、暖機後は雰囲
気温度が予め定めた温度を超えたことにより第４
図に示されるように湾曲して圧力ポート５２を閉
塞し、ばね１５９の付勢力に抗する過給圧がバイ
メタル板１６２に加わるときにのみバイメタル板
１６２が移動して圧力ポート５２とタンクポート
５３とが連通される。暖機中の雰囲気温度が予め
定めた温度以下のときは、第５図に示されるよう
にバイメタル板１６２が反転形状となり、前記切
欠部１６３を介して両ポート５２および５３は常
時連通されることとなる。

上記第２実施例にあつては、リリーフ弁１５１
において、温度応動弁の感温素子として略椀状に
形成したバイメタル板１６２が用いられ、圧縮コ
イルばね１５９により圧力ポート５２に押し当て
られており、該バイメタル板１６２は予め定めた
設定温度を越えたとき膨出した曲面で圧力ポート
５２を閉塞しており、暖機運転終了後は従来技術
と同様に、コンプレツサ１４の空気吐出路２１内
の圧力が設定圧力を越えたときに圧縮コイルばね
１５９の弾力に抗して圧力ポート５２を開き、空
気吐出路２１内の圧力を制御する。一方暖機運転
時においてバイメタル板１６２の温度が前記設定
温度以下のときは、その形状が反転して周縁にお
いて圧力ポート５２の周りのリリーフ弁１５１の
外殻内面で当接するから、前記バイメタル板１６
２の周縁に形成した切欠部１６３を介して圧力ポ
ート５２とタンクポート５３とを連通し、空気吐
出路２１内の過給圧の空気の一部を空気吸入路２
１′に逃がして吸気通路４３内の圧力を低い圧力
に保持する。空気吐出路２１内の過給圧が高いと
きは、バイタル板１６２の受ける圧力で圧縮コイ
ルばね１５９を圧縮して圧力ポート５２を大きく
開く。このようにして、第２実施例においても第
１実施例と同様に、暖機中にあつても常に良好な
フイーリングを維持することができ、暖機後の異
常な過給圧上昇による損傷を防止できる等の効果
を奏する。また第２実施例においては感温素子と
してバイメタル板を用いており、その温度変化に
対応する形状変化が反転現象であるので、圧力ポ
ート５２の開閉動作はオン・オフ状態で行われ
る。

なお、前記実施例では、過給機としてのターボ
チヤージヤ１３は排気タービン１６と遠心式コン
プレツサ１４を有するものとして図示説明した
が、過給機は上記図示のものに限らず、過給作用
を有する他のいかなる型式の過給機であつてもよ
いことは自明である。

(ヘ) 考案の効果 上述のように本考案によれば、暖機後はもちろ
ん、暖機中にあつても混合気の空燃比がリーン限
界やリツチ限界を越えることなく、常に良好な空
燃比の混合気を内燃機関に供給することのできる
過給機の過給圧制御装置を提供することができ
る。

そして本考案においては、リリーフ弁の温度応
動弁は主として温度に対応して圧力ポートを開閉
する機能をもつたものとし、リリーフ弁のばね
は、前記温度応動弁の感温素子が予め定めた設定
温度を越え、かつコンプレツサの空気吐出路内の
過給圧が予め定めた設定圧力を越えたときに、前
記温度応動弁を介して圧縮せしめられて前記圧力
ポートを開放する弾力に定められて専ら付勢力を
受けもつようにされているから、温度変化に対応
してその形状を変化する感温素子を具備した温度
応動弁して感温素子の性質に応じた任意のものを
用いることができる大なる特長を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の断面図、第２図
および第３図は夫々前記実施例の暖機後および暖
機中の吸入空気量に対する空燃比特性および過給
圧の関係を対比して示す線図、第４図および第５
図は夫々第２実施例の暖機後および暖機中のリリ
ーフ弁の状態を示す断面図である。 なお図中、１１はエンジン、１３はターボチヤ
ージヤ、１４はコンプレツサ、３１はサージタン
ク、３２はウエイストゲート、５１，１５１はリ
リーフ弁、５２は圧力ポート、５３はタンクポー
ト、５８，１６２は温度応動弁、５９，１５９は
圧縮コイルばね、８１は過給圧空燃比デバイスを
それぞれ示すものである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関により駆動されるコンプレツサで圧縮
   した過給圧の空気を内燃機関に供給する過給機に
   おいて、前記コンプレツサの空気吐出路に一端を
   開口し他端をコンプレツサの空気吸入路に開口す
   るとともにその途中にリリーフ弁を設けた還流通
   路を形成して前記コンプレツサにより圧縮され前
   記空気吐出路に吐出される圧縮空気の一部を前記
   空気吸入路に還流せしめるようにし、前記リリー
   フ弁は前記還流通路の外壁の一部をなす外殻と、
   該外殻を前記空気吐出側の還流通路に連通せしめ
   る圧力ポートと、前記外殻を前記空気吸入側の還
   流通路に連通せしめるタンクポートと、温度変化
   に対応してその形状が変化する感温素子を具備し
   感温素子が予め定めた設定温度を越えたとき前記
   圧力ポートを閉塞する温度応動弁と、該温度応動
   弁を前記圧力ポートを押圧する方向に付勢するば
   ねとから成り、前記リリーフ弁の前記ばねの弾力
   は、前記温度応動弁の感温素子が前記設定温度を
   越え、かつ前記コンプレツサの空気吐出路内の過
   給圧が予め定めた設定圧力を越えたときに、前記
   温度応動弁を介して圧縮されて前記圧力ポートを
   開放する弾力に定められ、前記リリーフ弁は、前
   記感温素子の温度が前記設定温度より低いとき、
   および前記感温素子の温度が前記設定温度より高
   くかつ前記コンプレツサによる過給圧が前記の設
   定圧力を越えたときに圧力ポートとタンクポート
   とを連通することを特徴とする内燃機関用過給機
   の過給圧制御装置。