JPH0415954Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は吸気を過給するための排気ターボ過給
機を備えたエンジンに関する。

（従来技術） 排気ターボ過給機は、エンジンの排気ガスの圧
力を利用して吸気を過給することにより、エンジ
ンの充填効率を高め、エンジンの出力の向上を図
るものであるが、本出願人が先に出願した特願昭
59−161980号明細書に記載されているように、排
気ターボ過給機の排気タービンへの排気ガス導入
通路を並列に配置された第１および第２の通路部
分によつて形成し、高速時にはこれら第１および
第２の通路部分の双方に排気ガスを流すが、低速
時には、制御弁を用いて第２の通路部分をその入
口において閉鎖し、第１の通路部分のみに排気ガ
スを流して低速時の排気タービンへの排気ガスの
流入速度を高め、排気タービンを高速回転させる
ことによつて過給圧を早期に向上させ、低速時に
おけるエンジンの出力性能の向上を図るようにし
たいわゆるツイン・スクロール型排気ターボ過給
機付エンジンが提案されている。

第２図は上述のようなツイン・スクロール型排
気ターボ過給機付エンジンの吸排気通路の要部を
示すもので、７は吸気通路５と排気通路６とにま
たがつて設置された排気ターボ過給機である。９
はタービン、１０はこのタービン９によつて駆動
されて吸気通路５内の空気を過給してエンジンに
供給するためのコンプレツサである。タービン９
への排気ガス導入通路８は、仕切壁１５によつて
第１の通路部分１６と第２の通路部分１７とに仕
切られ、かつタービン９上流の排気通路６ａには
第２の通路部分１７の入口位置において排気通路
切替機構としての制御弁１８が設けられている。
この制御弁１８は、その閉時における排気ガスに
対するシール性の確保の観点から、排気ガスの流
れに対してほぼ直角をなす状態で閉じられてお
り、かつその開く方向が排気ガスの流れに逆行す
る方向となる態様で配置されている。そしてエン
ジンの低速時にはこの制御弁１８によつて第２の
通路部分１７の入口を閉鎖して排気ガスを第１の
通路部分１６のみに流し、エンジンの高速時には
制御弁１８を開いて排気ガスを第１および第２の
通路部分１６，１７の双方に流すように構成され
ている。また、低速用の第１の通路部分１６に
は、タービン９をバイパスしてタービン９下流の
排気通路６ｄに排気ガスの一部をバイパスさせる
排気バイパス通路２０の上流端部が開口してお
り、この通路２０をウエストゲートバルブ２１に
よつて開閉することにより、過給圧が予め設定し
た最高過給圧を超えないように過給圧を制御して
いる。

ところで、上述のような構成のターボ過給機付
エンジンにおいては、エンジン回転数の上昇に伴
つてまずウエストゲートバルブ２１が開き、その
後に、排気ガス導入通路８の高速用の第２の通路
部分１７の入口に設けられた制御弁１８が開くよ
うにコンピユータにより制御されるが、ウエスト
ゲートバルブ２１が開いてからエンジン回転数が
所定の回転数に達するまでは、制御弁１８が排気
ガスの流れに対して排気通路６ａ内にほぼ直角な
状態で閉じられているため、この制御弁１８によ
り排気抵抗を生じ、このためエンジン回転数の増
大に伴つて制御弁１８上流側の排圧が急激に上昇
することになる。

このような排圧の上昇は、ポンピング・ロスを
増大させ、かつ内部EGR量（燃焼室内にそのま
ま残留する排気ガス量）が増加することによつて
エンジンの燃焼を阻害し出力を低下させる要因と
なつた。また、制御弁１８が排気ガスの流れに逆
行する方向に開く構成となつているから、制御弁
１８を開くために大きな作動力を必要とするもの
であつた。

（考案の目的） そこで本考案の目的は、タービンへの排気ガス
導入通路が低速用と高速用の通路部分を有し、か
つこれら通路を切替えるための制御弁を備えた構
成にいおて、制御弁が閉じられ、かつウエストゲ
ートバルブが開かれているときの制御弁の上流の
排気通路における排圧の上昇を防止した排気ター
ボ過給機付エンジンを提供することにある。

（考案の構成） 本考案は、タービンをバイパスし、かつ排気通
路切替制御弁が前記第２の通路部分を開くのに先
立つて開くウエストゲートバルブを備えた排気バ
イパス通路を、その上流端部が排気通路切替制御
弁よりも上流位置において排気通路に開口する態
様で、設けたことを特徴とする。

（考案の効果） 本考案によれば、タービンをバイパスする排気
バイパス通路の上流端部が排気通路の制御弁の上
流側に開口しているので、排気バイパス通路が開
かれることにより、閉状態にある制御弁の上流の
排気通路における排圧の急激な上昇を防止するこ
とができるから、この排圧上昇に基因するエンジ
ンの出力低下を阻止することができる。また、排
気ガスの流れに対してほぼ直角をなして閉じられ
ている制御弁を開くために要する作動力がより少
なくてよいという利点もある。

（実施例） 以下、第１図を参照して本考案の実施例につい
て詳細に説明する。

第１図において、エンジン１は、吸気弁２と排
気弁３とによつてそれぞれ燃焼室４に対して開閉
される吸気通路５と排気通路６とにまたがつて配
置された排気ターボ過給機７を備えており、排気
ガス導入通路８から導入される排気ガスによつて
タービン９が駆動されると、これと連動してコン
プレツサ１０が駆動され、このコンプレツサ１０
によつて昇圧された吸気が燃焼室４に供給されて
過給が行なわれる。

コンプレツサ１０の上流側の吸気通路５ａに
は、エアクリーナ１１が配設され、その下流に
は、時々刻々の吸気量を計量するためのエアフロ
ーメータ１２が設けられている。また、コンプレ
ツサ１０の下流側の吸気通路５ｂには、エンジン
の負荷に応じて開閉されるスロツトル弁１３が設
けられ、さらにその下流に燃料噴射弁１４が配置
されている。

排気通路６ａにおけるタービン９への排気ガス
導入通路８は、仕切壁１５によつて第１の通路部
分１６と第２の通路部分１７とに仕切られてい
て、第２の通路部分１７はその上流側に設けられ
た制御弁１８によつて開閉されるようになつてい
る。制御弁１８はその閉状態で排気ガスの流れに
対してほぼ直角をなしており、かつその開方向が
排気ガスの流れに逆行する方向となつている。ま
たタービン９下流の排気通路６ｂには、触媒式排
気ガス浄化装置１９が設けられている。排気通路
６には、タービン９をバイパスする排気バイパス
通路（ウエストゲート通路）２０が設けられてい
るが、この排気バイパス通路２０の上流端部２０
ａは、制御弁１８よりも上流位置に開口してお
り、この排気バイパス通路２０をウエストゲート
バルブ２１によつて開閉制御することにより、過
給圧が予め設定された最高過給圧を超えて高圧と
ならないように過給圧を制御している。

一方、タービン９と排気ガス浄化装置１９との
間の排気通路６ｂとスロツトル弁１３下流の吸気
通路５ｂとは、排気ガス還流通路（以下、EGR
通路と呼ぶ）２２によつて連動され、このEGR
通路２２の途中に設けられた排気ガス還流バルブ
（以下、EGRバルブと呼ぶ）２３が開かれたとき
には、排気ガスの一部を吸気側に還流させて、不
活性な還流排気ガスによつてエンジン１の最高燃
焼温度の過度の上昇を抑制してNO_xの発生を抑
制している。なお、２４は燃焼室４に臨ませて配
設された点火プラグである。

上記ウエストゲートバルブ２１、排気ガス導入
通路切替用制御弁１８、点火プラグ２４および燃
料噴射弁１４等の動作はコンピユータ２５によつ
て制御され、このコンピユータ２５は、エアフロ
メーター１２によつて検出される吸気量、回転数
センサ２６によつて検出されるエンジン回転数、
スロツトル弁１３下流の吸気通路５に配置された
圧力センサ２７によつて検出される吸気圧、ター
ビン９下流の排気通路６ｂに設置された圧力セン
サ２８によつて検出される排圧、エンジン１の冷
却水路に設置された水温センサ２９によつて検出
される水温を基本データとして、ウエストゲート
バルブ２１および制御弁１８に対する開閉制御の
他、燃料噴射弁１４に対する燃料制御、点火プラ
グ２４に対する点火進角制御等を実行する。

制御弁１８の開閉は、基本的には、制御弁１８
が設置された排気通路６ａのタービン上流部分の
排圧を作動源とするダイヤフラム式の切替アクチ
ユエータ３０により行なわれる。この切替アクチ
ユエータ３０に対して排圧を導入する排圧導入通
路３１の途中には、コンピユータ２５によつて開
閉制御される第１コントロールバルブ３２が設け
られており、この第１コントロールバルブ３２が
開作動されて、切替アクチユエータ３０の第１圧
力室３０ａに排圧が作用すると、ダイヤフラム３
０ｂはこのダイヤフラム３０ｂに一端が固定され
た作動ロツド３０ｃをコイルスプリング３０ｄの
ばね力に抗して図の矢印Ａ方向に押し、リンク機
構３０ｆを介して制御弁１８を開作動させる。ま
た切替アクチユエータ３０の第２圧力室３０ｅに
は、スロツトル弁１３下流の吸気通路５ｂに負圧
取出口を有する負圧導入通路３３が連通され、こ
の負圧導入通路３３の途中には、コンピユータ２
５によつて開閉が制御させる第２コントロールバ
ルブ３４が設けられている。

ウエストゲートバルブ２１の開閉は、コンプレ
ツサ１０の吐出圧を駆動源とするダイヤフラム式
ウエストゲート・アクチユエータ３５によつて行
なわれ、このウエストゲート・アクチユエータ３
５に吐出圧を導く圧力導入通路３６の途中には、
コンプレツサ１０上流の吸気通路５ａに連通する
リリーフ通路３７が設けられ、このリリーフ通路
３７の途中には、リリーフ量を制御するコントロ
ールバルブ３８が設けられている。このコントロ
ールバルブ３８はコンピユータ２５によつて制御
され、排気通路６に設置された圧力センサ２８に
よつて検出された排圧が設定値を超えて上昇しよ
うとした際には、コントロールバルブ３８を閉作
動してリリーフ通路３７を閉じ、圧力導入通路３
６を通じてコンプレツサ１０の吐出圧を作用させ
てウエストゲートバルブ２１を開き、排気ガスの
一部を排気バイパス通路２０に通してタービン９
をバイパスさせ、過給圧の過度の上昇を防止して
いる。

以上説明した本考案による排気ターボ過給機付
エンジンの実施例においては、エンジン回転数の
上昇に伴つてまずウエストゲートバルブ２１が開
き、その後に、排気ガス導入通路８の高速用の第
２の通路部分１７の入口に設けられた通路切替用
制御弁１８が開くようにコンピユータ２５により
制御されるが、前述のように、排気バイパス通路
（ウエストゲート通路）２０の上流端部２０ａが
排気通路６ａの制御弁１８の上流側に開口してい
るので、閉状態にある制御弁１８の上流側の排気
通路６ａは、ウエストゲートバルブ２１が開くこ
とによつて、排気バイパス通路２０を通じてター
ビン９の下流側の低圧の排気通路６ｂと連通し、
したがつて制御弁１８の上流側の排圧の急激な上
昇が防止され、エンジンの出力低下を阻止するこ
とができるとともに、制御弁１８をより小さな作
動力によつてスムーズに開くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例によるエンジンのシス
テム構成図、第２図は従来の排気ターボ付エンジ
ンの吸排気通路の要部を示す断面図である。 １……エンジン、５……吸気通路、６……排気
通路、７……排気ターボ過給機、８……排気ガス
導入通路、９……タービン、１０……コンプレツ
サ、１６……排気ガス導入通路８の第１の通路部
分、１７……排気ガス導入通路８の第２の通路部
分、１８……制御弁、２０……排気バイパス通
路、２１……ウエストゲートバルブ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 吸気を過給するための排気ターボ過給機を備
   え、かつこの排気ターボ過給機のタービンへの排
   気ガス導入通路を第１および第２の通路部分によ
   つて形成するとともに、低速時には前記第２の通
   路部分を閉じ、高速時には前記第２の通路部分を
   開く制御弁を排気の流れに逆行する方向に開く態
   様で排気通路内に設けた排気ターボ過給機付エン
   ジンにおいて、 前記タービンをバイパスし、かつ前記制御弁が
   前記第２の通路部分を開くのに先立つて開くウエ
   ストゲートバルブを備えた排気バイパス通路を、
   その上流端部が前記制御弁よりも上流位置におい
   て前記排気通路に開口する態様で設けたことを特
   徴とする排気ターボ過給機付エンジン。