JPS6045739B2 - 過給機関の過給圧力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は過給圧力制御装置、殊に排気ターボ過給機のタ
ービンに流入する排気ガスをバイパスさせて過給圧力を
制御する装置に関する。

一般に、車両、殊に自動車は発進性あるいは加速性が良
くなると非常に使にやすくなる。

このために、その内燃機関の出力；トルクのピークを極
力低速に置く様に種々の仕様を決めている。このことは
内燃機関に排気ターボ過給機を備えても変わりがなく、
従つて前記過給機の仕様を低速にマッチングさせるのが
通例である。ところが、ターボ過給機は排気ガスのエネ
ルギーで作動するものであるから低速にマッチングされ
た上記内燃機関においては、機関回転が上昇するにつれ
て過給圧力が過剰になつてしまい、これによる最大爆発
圧力の上昇から種々の不具合を生ずるものとなつてしま
う。このため、余剰となつた排気ガスを前記過給機のタ
ービンに流入させることなくバイパスさせていた。

しかしながら、従来の過給装置においては余剰となつた
排気ガスを急激に排出するものであつたために、過給圧
力が急激に大巾に低下し、車両運行中のフィーリングの
悪化、排気温度の異常上昇、スモーク濃度の悪化等の不
具合を生じせしめるものとなつていた。

また、特公昭３８−１５２５６号公報及び特許第１４７
９５冴には排気ターボ過給機における排気バイパス弁を
過給気によつて制御される油圧により開閉させるように
なした過給装置が記載されているが、いずれも一次的に
制御するものであり、上述の過給圧力の急激な変動を十
分に緩和できないおそれがある。

本発明は上述の点に鑑みて発明したもので、過Ｊ給圧力
の急激な変動を防止し、車両運行中のフィーリングを良
好にするとともに、排気温度の異常上昇、スモーク濃度
の悪化をも防止し、理想的な出力性能を得ることを目的
としたもので、その要旨は第一、第二の溝を摺動方向に
位相を変えて設７け且つ過給圧力により作動するスライ
ダに第一、第二制御弁のスラムを係合せしめてなるブー
スト制御器を、高圧エア源よりタービンバイパス路の切
換弁作動用エアシリンダに至る経路中に設け、第一、第
二設定過給圧力到達時に前記第一、第二制御弁により該
両制御弁と前記経路のエアシリンタ側とを連結する２本
の通路を順次大気又は高圧エアに連通せしめるようにし
てなる過給機関の過給圧力制御装置にあり、以下第１図
に示す一実施例により本発明を説明する。

１は排気管２及び吸気管３を備える内燃機関、４は内燃
機関１の排気ガスで作動するタービン５を有する排気タ
ーボ過給機で、前記タービン５と出力軸６を介して直結
する圧縮機７を有し、圧縮機７によつて圧縮された空気
を吸気管３に供給する。

８は排気管２と排気ターボ過給機４のタービン５とを連
通する排気ダクトで、排気通路９と同排気通路９の途中
からタービン５の出口５ａに連通するタービンバイパス
路１０と更に、排気通路９とタービンバイパス路１０と
の連通を断続する弁機溝、例えば切換弁１１とを備えて
いる。

切換弁１１によつて上記両路が連通されると排気ガスの
一部がタービン５に流入することなくタービン出口側に
排出される。１２は切換弁１１を作動させるエアシリン
ダで、そのシリンダ１３に高圧エアが流入するとば−ね
１５に抗してピストン１４が切換弁１１を作動させて排
気通路９とタービンバイパス路１０との連通を遮断する
。

１６は高圧エア源としてのエアタンクで、例えば機関１
のコンプレッサ１７よりの高圧エアを貯町えるエアタン
ク、１８はエアチャンバ１９とソレノイド２０により連
動する２つの開閉弁２１及び２２とから成るエア制御器
、２３は機関のメインスイッチ、２４は電源でメインス
イッチ２３を閉じるとソレノイド２０に通電し二つの開
閉弁２３１，２２を図中上方に引き上げ流入口２５を開
放してエアタンク１６とエアチャンバ１９を連通すると
ともに、排出口２６を閉鎖してエアチャンバ１９ど外気
とを遮断する。

２７は吸気管３と圧縮機７との途中から分岐し４た過圧
空気を受け、ばね２８に抗して変位するダイヤフラム２
９と連動するスライダ３０と、スライダ３０の摺動に対
して直角にばね３１及びばね３２の付勢によつてステム
３３ａ及びステム３４ａが当接する第一制御弁３３及び
第二制御弁３４と、エアチャンバ１９と絞り３５を介し
て連通する第一の室３６と、エアシリンダ１２に２本の
通路３７ａ，３８ａを介して連通する第二の室３７及び
第三の室３８と、外気に連通する第四の室３９とから成
るブースト制御器である。

そして、そのスライダ３０は第一、第二制御弁３３，３
４のステム３３ａ，３４ａの当接する側面に各々第一の
溝４０及び第二の溝４１を変位せしめて設けてノおり、
過給圧力がか）らない状態では第一制御弁３３のステム
３３ａを第一の溝４０上部のスライダ側面４０ａに、第
二制御弁３４のステム３４ａを第二の溝４１に当接させ
ている。尚、この状態では第一の室３６と第二の室３７
．とが連通し、第三の室３８と第四の室３９とが遮断さ
れている。

更に、過給圧力が上昇し第一般定過給圧力になると第一
制御弁３３のステム３３ａが第一の溝４０に落込み、第
一制御弁３３が第一の室３６と第二の室３７とを遮断す
るとともに同第二の室３７と大気とを絞り４２を介して
連通する。

従つてエアシリンダ１２の高圧エアが絞り４２を通して
徐々に排出されることになる。そして、前記過給圧力が
上昇し第二設定過給圧力になると第二制御弁３４のステ
ム３４ａが第二の溝４１からせり出しスライダ側面４１
ａに当接し、第二制御弁３４が第三の室３８と第四の室
３９、即ち第三の室３８と大気を連通する。

従つて、エアシリンダ１２と大気との連通は、前記第二
の室３７と絞り４２とを介して行なわれるほか第四の室
３９をも介して行なわれることになる。本発明の過給機
関の過給圧力制御装置は以上の様に構成されており、以
下作用について述べる。メインスイッチ２３を閉じると
ソレノイド２４に通電し、連動する二つの開閉弁２１，
２２が図中二点鎖線の如く引き上げられ流入口２５を開
くとともに排出口２６を閉じる。するとエアタンク１６
よりの高圧エアがエアチャンバ１９から絞り３５、第一
の室３６、第二の室３７、通路３７ａを通りエアシリン
ダ１２に流入してピストン１４をばね１５に抗して作動
させる。従つて、ピストン１４は切換弁１１と連動して
いるので、切換弁１１を移動させ排気通路９とタービン
バイパス路１０とを遮断する。

この状態から、回転あるいは負荷が上昇してくると排気
ガスのエネルギとともに過給圧力も上昇してくる。

そして、過給圧力が第一般定圧力に達すると、スライダ
３０の上昇により第一制御弁３３のステム３３ａが第一
の溝４０に落を込み、第一制御弁３３が第一の室３６と
第二の室３７とを遮断してエアタンク１６よりの高圧エ
アのエアシリンダ１２への供給を遮断するとともに、通
路３７ａと第二の室３７と大気とを絞り４２を介して連
通する。すると、エアシリンダ１２のピストン１４がは
ね１５の作用によつて作動し、シリンダ１３内の高圧エ
アを緩やかに大気に放出するので、切換弁１１が徐々に
排気通路９とタービンバイパス路１０とを連通する。こ
れにより排気ガスの一部がタービンバイパス路１０から
徐々に捨てられるのでタービン５に流入する排気ガスが
徐々に減少する。

従つて圧縮機７の回動がおさえられるので適正な過給圧
力を保つことになる。また、上記絞り４２を介してエア
シリンダ１２の高圧エアが緩やかに排出され切換弁１１
が移行する途中て加速等の急激な負荷あるいは機関回転
上昇により過給圧力が異常上昇し第二設定過給圧力に達
した場合には、第二制御弁３４のステム３４ａが第二の
溝４１からスライダ側面４１ａにせり出す。

この時、第二制御弁３４が第三の室３８と第四の室３９
とを連通、即ち第三の室３８と大気とを連通するので、
エアシリンダ１２の高圧エアが通路３８ａ１第三の室３
８、第四の室３９を介して排出され、前述の第二の室３
７から絞り４２を介して排出されるものに加えられ両方
から排出されることになる。従つて、切換弁１１が速や
かに排気通路９とタービンバイパス路１０との連通を拡
大してタービン５に流入する排気ガスを減少せしめるの
で、過給圧力の異常上昇をも防止するものとなる。この
状態から再び回転（あるいは負荷）が低下して排気ガス
量が減少してくると、過給圧力も減少するので今度は上
述とは逆の過程をたどる。

即ち、過給圧力が低下して第二設定圧力になると第二制
御弁３４のステム３４ａが第二の溝４１に落込み、同第
二制御弁３４が第三の室３８と第四の室３９とを遮断す
る。更に、前記圧力が低下し第一般定圧力になると第一
制御弁３３のステム３３ａが第一の溝４０からせり出し
てスライダ側面４０ａに当接し、同第一制御弁３３が第
一の室３６と第二の室３７とを連通するとともに同第二
の室３７と外気との連通を遮断する。

これによつてエアタンク１６よりの高圧エアが絞り３５
を通して徐々に緩やかにエアシリンダ１２に流入して切
換弁１１を排気通路９とタービンバイパス路１０との遮
断方向に徐々に移行させる。

従つてタービン５への排気ガス量が徐々に増えてくるの
で変動を生ずることもなく過給圧力を高めるので前述と
同様滑らかなトルクを得るものとなる。尚、機関１を停
止させメインスイッチ２３を開くと、エア制御器１８の
開閉弁２１，２２が流入口２５を閉鎖して高圧エアの流
入を遮断するとともに排出口２６を開放するので、エア
シリンダ１２内のエアが第二の室３７、第一の室３６及
びエアチャンバ１９を通して排出されるものとなる。

本発明による過給機関の過給圧力制御装置は、第一、第
二の溝を摺動方向に位相を変えて設け且つ過給圧力によ
り作動するスライダに第一、第二制御弁のステムを係合
せしめてなるブースト制御器を、高圧エア源よりタービ
ンバイパス路の切換弁作動用エアシリンダに至る経路中
に設け、第一、第二設定過給圧力到達時に前記第一、第
二制御弁により該両制御弁と前記経路のエアシリンダ側
とを連結する２本の通路を順次大気又は高圧エアに連通
せしめるようにして、排気ガスの一部を徐々にバイパス
させタービン５に流入する排気ガス量を制御する様にし
たので、従来の如く急激にバイパスすることによる過給
圧力の大巾な変動が防止できるのて車両運行中のフィー
リングを良好にする外、殊に過給圧力の急激な低下を防
げるので排気温度の異常上昇、スモーク濃度の悪化もな
くなるので理想的な出力性能を得ることができる。その
上、本発明においては切換弁１１が排気通路９とタービ
ンバイパス路１０とを連通する過程において過給圧力が
異常に上昇せんとしても、１上記連通を速やかに完全に
行なわしめる構造となつているので上記圧力の異常上昇
に伴なう燃焼圧力の異常上昇も回避てきるものである。
また、前述の特公昭３８−１５２５６号公報及び特許第
１４７９５鏝公報の過給機関のような潤滑油等の油圧を
利用することなく、圧縮空気を利用するようにしたので
、高度のシール性の必要もなく、装置が安価となる効果
がある。

また、排気通路９とタービンバイパス路１０との連通を
断続する弁機構を第２図に示す如く、スライドすること
によつて断続するポペット弁１２″であつても良い。

尚、上記実施例においてはエアシリンダ１２に高圧エア
を流入せしめて排気通路９とタービンバイパス路１０と
の連通を遮断する様にしたが、ブースト制御器２７とエ
アシリンダ１２とを第３図の如く構成し、エアシリンダ
１２のばね１５によつて切換弁１１を付勢して排気通路
９及びタービンバイパス路１０の連通を遮断し、設定過
給圧力において高圧エアをシリンダ１２に流入せしめて
上記排気通路９、タービンバイパス路１０を連通する様
にしても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略系統図、第２図、
第３図は本発明の他の実施例を示す一部概略系統図であ
る。 １：内燃機関、２：排気管、３：吸気管、４：排気ター
ボ過給機、５；タービン、７；圧縮機、８；排気ダクト
、９；排気通路、１０；タービンバイパス路、１１；切
換弁、１２；エアシリンダ、１４；ピストン、１６；エ
アタンク、１８；”エア制御器、２１，２２；開閉弁、
２７；ブースト制御器、２９：ダイヤフラム、３０；ス
ライダ、３３；第一制御弁、３４；第二制御弁、３５，
４２：絞り、３６；第一の室、３７：第二の室、３８；
第三の室、３９：第四の室、４０；第一の溝、４１；第
二の溝、３７ａ，３８ａ；通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第一、第二の溝を摺動方向に位相を変えて設け且つ
   過給圧力により作動するスライダに第一、第二制御弁の
   ステムを係合せしめてなるブースト制御器を、高圧エア
   源よりタービンバイパス路の切換弁作動用エアシリンダ
   に至る経路中に設け、第一、第二設定過給圧力到達時に
   前記第一、第二制御弁により該両制御弁と前記経路のエ
   アシリンダ側とを連結する２本の通路を順次大気又は高
   圧エアに連通せしめるようにしてなる過給機関の過給圧
   力制御装置。