JP4533808B2 - 過給機付き内燃機関における過給圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は，排気ターボ過給機等の過給機を，スロットル弁の上流側の部位に備えて成る内燃機関において，その過給圧を制御するための装置に関するものである。

一般に，スロットル弁の上流側の部位に排気ターボ過給機等の過給機を備えて成る内燃機関においては，そのスロットル弁を急閉しての減速時において，前記過給機における過給圧が異常に上昇することになる。

そこで，先行技術としての特許文献１は，前記過給機をバイパスしてその下流側と上流側とを接続するバイパス通路に，ばねにて閉に保持される弁体を備えて成るエアバイパス弁を設け，このエアバイパス弁における弁体を，第１圧力室と第２圧力室とに区画するダイヤフラムに連結し，その第１圧力室に，前記スロットル弁より下流における吸気圧を，当該吸気圧が低くなると前記弁体が開くように導入する一方，前記第２圧力室に前記スロットル弁より下流における吸気圧を導入する経路中に，前記吸気圧が低くなることを遅延して第２圧力室に伝達するようにした遅延手段を設けるという構成にすることを提案している。

この構成によると，スロットル弁を急閉しての減速時において，スロットル弁より下流における吸気圧が低くなることが，第１圧力室に直ちに伝達する一方，第２圧力室に遅延手段にて遅延されて伝達することにより，前記第１圧力室と，前記第２圧力室との間に，第２圧力室の圧力が高くなるという圧力差ができ，この圧力差によって，弁体がそのばねに抗して開いて，過給機における下流側における過給空気を，過給機の上流側に逃がすことができるから，過給圧が，減速時において異常に上昇することを防止できる。
実開昭５９−１９６５２３号公報

しかし，前記先行技術のものは，減速時において，過給圧が異常に高くなることを防止できるものの，以下に述べるように，スロットル弁をある開度から開いての加速に際して，加速性が低下するばかりか，騒音が増大するという問題がある。

すなわち，スロットル弁より下流における吸気圧は，前記スロットル弁をある開度から開くことにより，上昇するが，この開いた開度を暫く継続していると，前記吸気圧は，内燃機関における回転数が上昇するにつれて低くなる。

そして，この吸気圧の低下が，前記エアバイパス弁における第１圧力室に直ちに伝達される一方，第２圧力室に遅延手段にて遅延されて伝達することにより，前記第１圧力室と前記第２圧力室との間に，第２圧力室における圧力が高くなるという圧力差ができ，この圧力差が，前記エアバイパス弁における弁体が開くときにおける圧力差を超えたとき，そのばねに抗して開いて，過給圧が下がることになるから，その後における加速性が低下するのであり，しかも，前記した状態では，前記エアバイパス弁における弁体が開閉作動を繰り返すことによって，騒音が増大するのである。

また，最近の過給機付き内燃機関においては，その過給によって回転数が異常に上昇することを阻止するために，ある回転数を超えると，過給機における過給圧を下げるように制御する方式が採用されており，この制御方式によって過給機における過給圧が下げられると，圧力の低下が，前記と同様に，エアバイパス弁における第１圧力室に直ちに伝達される一方，第２圧力室に遅延手段にて遅延されて伝達することにより，前記第１圧力室と前記第２圧力室との間に，第２圧力室における圧力が高くなるという圧力差ができて，前記エアバイパス弁における弁体がそのばねに抗して開くことになるから，その後における加速性が低下するばかりか，前記エアバイパス弁における弁体が開閉作動を繰り返すことによって騒音が増大するのである。

本発明は，このような問題の発生を抑制することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明は，請求項１に記載したように，
「内燃機関への吸気経路中における過給機をバイパスしてその下流側と上流側とを接続するバイパス通路に，ばねにて閉に保持される弁体を備えて成るエアバイパス弁を設け，このエアバイパス弁における弁体を，第１圧力室と第２圧力室とに区画するダイヤフラムに連結し，その第１圧力室に，前記スロットル弁より下流における吸気圧を，当該吸気圧が低くなると前記弁体をそのばねに抗して開くように第１圧力伝達通路を介して導入する一方，前記第２圧力室に前記スロットル弁より下流における吸気圧を導入する第２圧力伝達通路中に，前記吸気圧が低くなることを遅延して第２圧力室に伝達するようにした遅延手段を設けて成る内燃機関における過給圧制御装置において，
前記第１圧力伝達通路，及び前記第２圧力伝達通路のうち前記遅延手段の上流側の部位に，これら両方の圧力伝達通路に対する通路開閉弁を設け，この通路開閉弁を，当該通路開閉弁における下流側の圧力と上流側の圧力との圧力差が前記エアバイパス弁における弁体が開くときにおける圧力差よりも大きくなったときに開くように構成した。」
ことを特徴としている。

また，本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記通路開閉弁に対して，絞りオリフィスを並列に設けるか，或いは，エアバイパス弁への方向のみ開くようにした逆止弁を並列に設ける。」
ことを特徴としている。

前記請求項１に記載した構成において，スロットル弁を大きい開度から小さい開度に急閉しての減速時において，スロットル弁より下流における吸気圧が，大気圧より低い負圧になるように低くなり，この低くなった吸気圧によって，通路開閉弁が開くことにより，第１圧力伝達通路を介して，前記エアバイパス弁における第１圧力室に直ちに伝達される一方，第２圧力室には，第２圧力伝達通路中に設けた遅延手段にて遅延されて伝達することになって，第１圧力室と第２圧力室との間に，第２圧力室における圧力が高くなるという圧力差ができ，この圧力差にてエアバイパス弁における弁体がばねに抗して開くことになるから，減速時において過給圧が異常に上昇することを防止できる。

次に，スロットル弁を，ある開度から更に大きく開いての加速時において，スロットル弁より下流における吸気圧は前記よりも上昇する。この開いた開度を暫く継続していると，前記吸気圧は，内燃機関における回転数が上昇するにつれて一旦低くなる。

前記先行技術のものは，この吸気圧低下が前記エアバイパス弁における両圧力室に伝達するから，前記エアバイパス弁が開き作動する場合があった。

これに対し，本発明は，前記第１圧力伝達通路及び第２第１圧力伝達通路の両方に対する通路開閉弁が設けられ，この通路開閉弁が開いたときのみ，前記吸気圧の低下が前記エアバイパス弁における両圧力室に伝達するように構成されており，且つ，この通路開閉弁は，その下流側の圧力と上流側の圧力との圧力差が前記エアバイパス弁における弁体が開くときにおける圧力差よりも大きくなったときに開くように構成したものであることにより，前記吸気圧の低下が，前記通路開閉弁が開くときにおける圧力差を超えていないときには，前記通路開閉弁は開くことがないから，前記エアバイパス弁を，吸気圧が前記したように一旦低下する場合においても，閉の状態に確実に保持することができ，その後における加速性が低下することを確実に防止することができるとともに，前記エアバイパス弁において騒音が増大することも確実に防止することができる。

また，請求項２に記載した構成によると，スロットル弁を開いての加速時において，高くなった吸気圧が，前記通路開閉弁に対して並列に設けた絞りオリフィス又は逆止弁を介して前記エアバイパス弁における第２圧力室に伝達されることになって，前記エアバイパス弁を閉の状態に確実に保持することができるから，加速性をより向上できる利点がある。

以下，本発明の実施の形態を，図１の図面について説明する。

この図において，符号１は，内燃機関を示す。

符号２は，排気タービン２ａとブロワー圧縮機２ｂとを直結して成る排気ターボ過給機を示し，この排気ターボ過給機２の排気タービン２ａにおける入口には，前記内燃機関１における排気マニホールド１ａからの排気通路３が，前記排気タービン２ａにおける出口には，大気への排気通路４が各々接続されている。

一方，前記排気ターボ過給機２のブロワー圧縮機２ｂにおける吸い込み側には，エアクリーナ５からの大気吸気通路６が，吐出側には，前記内燃機関１における吸気マニホールド１ｂへの吸気通路７が各々接続され，前記吸気通路７の途中には，吸入空気を制御するためのスロットル弁９を備えたスロットルボデー１０が設けられている。

符号１１は，前記ブロワー圧縮機２ｂをバイパスして，その上流側のエアクリーナ５又は大気吸気通路６と，その下流側の吸気通路７とを接続するバイパス通路を示し，このバイパス通路１１の途中には，エアバイパス弁１２が設けられている。

このエアバイパス弁１２は，弁体１２ａと，ダイヤフラムチャンバー１２ｂとを備え，弁体１２ａを，前記ダイヤフラムチャンバー１２ｂ内を第１圧力室１２ｃと第２圧力室１２ｄとに区画するダイヤフラム１２ｅに連結し，前記第１圧力室１２ｃ内に設けたばね１２ｆにて，前記弁体１２ａを閉じた状態に保持し，前記第１圧力室１２ｃと前記第２圧力室１２ｄとの間に，第２圧力室１２ｄ内の圧力が高くなるという圧力差ができると，この圧力差によって前記弁体１２ａがそのばね１２f に抗して開くように構成にしている。

前記エアバイパス弁１２における第１圧力室１２ｃには，第１圧力伝達通路１３が，第２圧力室１２ｄには，第２圧力伝達通路１４が各々接続され，前記第２圧力伝達通路１４の途中には，前記第２圧力室１２ｄへの圧力の伝達を遅延するようにした遅延手段１５が設けられている。

この遅延手段１５は，絞りオリフィス１５ａと，開閉弁１５ｂとを並列に設けた構成であり，前記開閉弁１５ｂは，ばね１５ｃにて，当該遅延手段１５の上流方向に向かって閉じるように付勢され，遅延手段１５の上流側における圧力と下流側における圧力との間に上流側における圧力が高くなるという圧力差ができ，且つ，この圧力差が，所定値になったときに，この圧力差により前記ばね１５ｃに抗して遅延手段１５の下流方向に向かって開くように構成されている。また，前記絞りオリフィス１５ａには，上流側への方向にのみ開くようにした逆止弁１５ｄを設ける構成にしても良い。

前記第１圧力伝達通路１３及び第２圧力伝達通路１４は，前記遅延手段１５より上流側において，前記吸気マニホールド１ｂへの一本のメイン圧力伝達通路１６に合流され，このメイン圧力伝達通路１６の途中に設けたチャンバー１７内には，通路開閉弁１８と，絞りオリフィス１９とが並列に設られている。

前記通路開閉弁１８は，ばね１８ａにて，当該通路開閉弁１８の下流方向に向かって閉じるように付勢され，当該通路開閉弁１８における下流側の圧力Ｐ１から上流側の圧力Ｐ２を差し引いた圧力差ΔＰが，前記エアバイパス弁１２における弁体１２ａが開くときにおける圧力差ΔＰ０よりも適宜値だけ大きくなったときに，この圧力差ΔＰにて前記ばね１８ａに抗して上流側の方向に開くように構成されている。また，前記絞りオリフィス１５ａには，下流側への方向にのみ開くようにした逆止弁２０を設けるという構成にしても良い。

この構成において，スロットル弁９を大きい開度から小さい開度に急閉しての減速時において，スロットル弁９より下流における吸気圧が，大気圧より低い負圧になるように低くなり，この低くなった吸気圧によって，通路開閉弁１８がそのばね１８ａに抗して開くことにより，前記エアバイパス弁１２における第１圧力室１２Ｃに直ちに伝達される一方，第２圧力室１２ｄに遅延手段１５における開閉弁１５ｂにて遅延されて伝達することになって，前記第１圧力室１２ｃと前記第２圧力室１２ｄとの間に，第２圧力室１２ｄ内の圧力が高くなるという圧力差ができ，この圧力差にて，エアバイパス弁１２における弁体１２ａがばね１２ｆに抗して開くことになるから，減速時において過給圧が異常に上昇することを防止できる。

次に，スロットル弁９を，ある開度から更に大きく開いての加速時において，スロットル弁９より下流における吸気圧は前記よりも上昇する。この開いた開度を暫く継続していると，前記吸気圧は，内燃機関における回転数が上昇するにつれて一旦低くなる。

この吸気圧の低下が，前記通路開閉弁１８がそのばね１８ａに抗して開くときにおける圧力差を超えていないときには，前記通路開閉弁１８は開くことがないから，前記エアバイパス弁１２を，吸気圧が前記したように一旦低下する場合においても，閉の状態に確実に保持することができる。

また，前記スロットル弁９より下流の吸気圧は，前記通路開閉弁１８と並列の絞りオリフィス１９を通して前記エアバイパス弁１２における第１圧力室１２ｃに作用していることにより，加速に際して，前記エアバイパス弁１２が開作動することをより確実に抑制することができる。

なお，前記通路開閉弁１８を，その前後に設けた圧力センサーにて開閉作動するように構成しても良い。

また，前記第１圧力伝達通路１３及び第２圧力伝達通路１４とを，スロットル弁９より下流の吸気マニホールド１ｂ等に別々に接続し，この両圧力伝達通路１３，１４の両方に，前記通路開閉弁１８と絞りオリフィス１９とを並列に設けるという構成にしても良いが，前記した実施の形態のように，前記第１圧力伝達通路１３及び第２圧力伝達通路１４とを，一本のメイン圧力伝達通路１６に合流し，このメイン圧力伝達通路１６に，前記通路開閉弁１８と絞りオリフィス１９とを並列に設けるという構成にすることにより，部品点数の低減及び取付けスペースの縮小等を図ることができる。

更にまた，前記内燃機関１に適用する過給機は，排気ターボ過給機２に限らず，内燃機関１によって回転駆動される機械式の過給機を使用できることはいういまでもない。

ところで，前記通路開閉弁１８が開くときにおける圧力差ΔＰは，前記エアバイパス弁１２における弁体１２ａが開くときにおける圧力差ΔＰ０よりも適宜値だけ大きくすれば良いが，あまり大きくすると，減速時における前記エアバイパス弁１２の開作動を遅らせることになるので，前記圧力差ΔＰを前記圧力差ΔＰ０よりも大きくする程度は，前記エアバイパス弁１２の開作動を遅らせない程度に留めておくべきである。

本発明の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
１ａ 排気マニホールド
１ｂ 吸気マニホールド
２ 排気ターボ過給機
５ エアクリーナ
７ 吸気通路 １１ バイパス通路
１２ エアバイパス弁
１２ａ 弁体
１２ｃ 第１圧力室
１２ｄ 第２圧力室
１２ｆ ばね
１３ 第１圧力伝達通路
１４ 第２圧力伝達通路
１５ 遅延手段
１６ メイン圧力伝達通路
１８ 通路開閉弁
１９ 絞りオリフィス

Claims (2)

1. 内燃機関への吸気経路中における過給機をバイパスしてその下流側と上流側とを接続するバイパス通路に，ばねにて閉に保持される弁体を備えて成るエアバイパス弁を設け，このエアバイパス弁における弁体を，第１圧力室と第２圧力室とに区画するダイヤフラムに連結し，その第１圧力室に，前記スロットル弁より下流における吸気圧を，当該吸気圧が低くなると前記弁体をそのばねに抗して開くように第１圧力伝達通路を介して導入する一方，前記第２圧力室に前記スロットル弁より下流における吸気圧を導入する第２圧力伝達通路中に，前記吸気圧が低くなることを遅延して第２圧力室に伝達するようにした遅延手段を設けて成る内燃機関における過給圧制御装置において，
   前記第１圧力伝達通路，及び前記第２圧力伝達通路のうち前記遅延手段の上流側の部位に，これら両方の圧力伝達通路に対する通路開閉弁を設け，この通路開閉弁を，当該通路開閉弁における下流側の圧力と上流側の圧力との圧力差が前記エアバイパス弁における弁体が開くときにおける圧力差よりも大きくなったときに開くように構成したことを特徴とする過給機付き内燃機関における過給圧制御装置。
2. 前記請求項１の記載において，前記通路開閉弁に対して，絞りオリフィスを並列に設けるか，或いは，エアバイパス弁への方向のみ開くようにした逆止弁を並列に設けることを特徴とする過給機付き内燃機関における過給圧制御装置。

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