JPH0625641Y2 - ターボチャージャ付内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、ターボチャージャのコンプレッサが絞弁上
流側に設けられてなるターボチャージャ付内燃機関の吸
気装置に関する。

従来の技術 第６図は、従来におけるターボチャージャ付内燃機関の
吸気装置の一構成例を示している。

同図において、１は内燃機関、２は吸気マニホルドであ
って、そのコレクタ２ａ入口側に絞弁３が配設されてい
る。また上記コレクタ２ａは、第１吸気通路４を介して
ターボチャージャ５のコンプレッサ６吐出側に接続され
ている。そして上記コンプレッサ６の吸入側には、第２
吸気通路７が接続されており、かつこの第２吸気通路７
上流側に、エアクリーナ８およびエアフロメータ９が設
けられている。尚、図示例では熱線式エアフロメータ９
が用いられている。

また上記吸気マニホルド２の各ブランチ部には燃料噴射
弁１０が配設され、各気筒毎に燃料供給を行っている。

尚、ターボチャージャ５のタービン１１は内燃機関１の
排気通路１２の途中に介装されており、かつその上流側
に、過給圧に応じて排気の一部を逃がすようにウェスト
ゲートバルブ１３が設けられている。

ところで、このように絞弁３の上流側にターボチャージ
ャ５のコンプレッサ６が配置されているものでは、過給
状態から内燃機関１を減速すべく絞弁３が急激に閉じら
れたときに、コンプレッサ６はその慣性力ならびに残存
排圧によって回転し続けるため、両者間の第１吸気通路
４内の圧力が急激に上昇する。また同時に、コンプレッ
サ６への流入空気量が急激に減少するので、サージング
が発生し、コンプレッサ６下流側で脈動を生じる。つま
り、第１吸気通路４内の圧力は、減速時に第７図の実線
に示すように非常に高くなり、かつ激しい脈動を伴った
ものとなる。そのため、減速時に大きな吸気騒音が引き
起こされるという問題がある。また、コンプレッサ６下
流側の圧力が上昇すると、コンプレッサ６の回転が速く
低下してしまい、再加速時の応答性が悪くなる。

そこで、このような減速時の不具合に対処するために、
リサーキュレーション機構を設けた吸気装置が種々提案
されている。

すなわち、第６図に示すように、コンプレッサ６下流の
第１吸気通路４から分岐してコンプレッサ６上流の第２
吸気通路へ至る吸気戻し通路１４が設けられ、かつ該吸
気戻し通路１４を開閉するリサーキュレーションバルブ
１５が例えばその入口側に配設されている。上記リサー
キュレーションバルブ１５は、例えばダイヤフラム式ア
クチュエータ１６にて開閉駆動されるようになってお
り、該アクチュエータ１６の負圧室が圧力導入通路１７
を介して吸気マニホルド２内に連通している。

この構成によれば、機関減速時には、絞弁３下流で発達
する負圧によってリサーキュレーションバルブ１５が開
かれ、コンプレッサ６で加圧された吸気が吸気戻し通路
１４を介してコンプレッサ６上流側へと循環する。その
ため、第７図の破線に示すように、コンプレッサ６下流
での急激な圧力上昇が弱められるとともに、サージング
が抑制される。また同時に、コンプレッサ６に及ぼす吸
気の抵抗が軽減し、減速中も比較的高い回転数を維持で
きることになる。

尚、リサーキュレーションバルブを備えた吸気装置は例
えば特公昭５６−１０４５２号公報等に開示されてい
る。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記のようにリサーキュレーションバル
ブ１５を設けて減速時に吸気をコンプレッサ６上流に循
環させるようにしたとしても、コンプレッサ６下流での
圧力上昇や脈動を完全に防止することはできない。しか
も、これらの圧力変動がエアクリーナ８側に逆流して外
部へ漏れるので、減速時に生じる吸気騒音を十分に抑制
することはできない。

また図示例のように吸入空気量の計測を熱線式等のエア
フロメータ９にて行うものでは、吸気の逆流によって計
測誤差を生じてしまう不具合もある。特に、吸入空気量
が実際よりも多いように計測されるので、燃料噴射量が
過大となって機関のアフターバーンを招く虞れがある。

課題を解決するための手段 そこで、この考案は、ターボチャージャのコンプレッサ
が絞弁上流側に設けられるとともに、機関減速時にコン
プレッサ下流から上流へ吸気を戻すリサーキュレーショ
ン機構を備えてなるターボチャージャ付内燃機関の吸気
装置において、機関吸入負圧が導入され、かつ所定の負
圧作用時に上記リサーキュレーション機構のリサーキュ
レーションバルブを開作動させる第１の負圧式アクチュ
エータと、上記リサーキュレーション機構の吸気戻し口
より上流側において吸気通路を開閉する遮断弁と、機関
吸入負圧が導入され、かつ上記遮断弁を負圧作用時に閉
作動させるとともに、上記第１の負圧式アクチュエータ
よりも大きな負圧で作動するように作動圧が設定された
第２の負圧式アクチュエータとを備えたことを特徴とし
ている。

作用 上記構成では、減速時には、コンプレッサ上流側、詳し
くはリサーキュレーション機構の吸気戻し口より上流側
でリサーキュレーションバルブの開作動よりも僅かに遅
れて遮断弁により吸気通路が閉じられる。そのため、コ
ンプレッサ下流側で生じた圧力変動が外部へ伝わること
がない。

実施例 以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この考案に係る吸気装置の構成を示す構成説
明図である。尚、その基本的構成は前述した第６図のも
のと同様であるので、特に変わらぬ部分には同一符号を
付し、重複する説明は省略する。

この吸気装置は、前述したリサーキュレーションバルブ
１５を備えており、絞弁３が閉作動した減速時に、吸気
戻し通路１４を介してコンプレッサ６下流の第１吸気通
路４からコンプレッサ６上流の第２吸気通路７に吸気が
戻されるようになっている。ここで、上記吸気戻し通路
１４先端は、第２吸気通路７の適宜位置に接続されてい
るが、この吸気戻し通路１４が開口する吸気戻し口１４
ａよりも上流側でかつエアフロメータ９よりも下流側の
位置に、該第２吸気通路７を開閉する遮断弁２１が配設
されている。

上記遮断弁２１は、例えばバタフライバルブからなり、
ダイヤフラム式アクチュエータ２２によって開閉駆動さ
れる。詳しくは、上記ダイヤフラム式アクチュエータ２
２の負圧室２２ａ内が大気圧であれば遮断弁２１は開い
ており、負圧式２２ａ内に所定の負圧が導入されたとき
に閉作動する構成となっている。上記負圧式２２ａは、
通路２４を介して三方電磁弁２３の第１ポート２３ａに
接続されている。またこの三方電磁弁２３の第２ポート
２３ｂは、負圧導入通路２５を介して吸気マニホルド２
に接続されており、かつ第３ポート２３ｃは大気導入通
路２６を介してエアクリーナ８下流側に接続されてい
る。上記三方電磁弁２３は、ＯＦＦ時には通路２４を大
気導入通路２６側に連通させ、ＯＮ時には通路２４を負
圧導入通路２５側に連通させる構成となっている。また
絞弁３には、該絞弁３の閉作動を検出するために絞弁ス
イッチ２７が取り付けられている。この絞弁スイッチ２
７は、絞弁３が全閉つまりアイドル開度であるときに、
ＯＮ信号を発するものである。

また２８は、上記三方電磁弁２３のＯＮ，ＯＦＦ制御を
行うコントロールユニットである。このコントロールユ
ニット２８は、例えば所定のプログラムに従って作動す
るマイクロコンピュータにて構成されている。そして、
このコントロールユニット２８には、機関回転数を検出
する回転数センサ２９の検出信号と、上記絞弁スイッチ
２７の検出信号とが入力されている。

具体的には、上記コントロールユニット２８は、第４図
に示すようなフローチャートに従って三方電磁弁２３を
ＯＮ，ＯＦＦ制御している。すなわち、絞弁スイッチ２
７がＯＮ（つまり絞弁３全閉状態）で、かつ機関回転数
Ｎが所定値Ｎ_１以上であれば、過給状態からの減速であ
ると判断して、三方電磁弁２３をＯＮ作動させる（ステ
ップ１，２，３）。また、それ以外の場合、つまり絞弁
スイッチ２７がＯＦＦ状態、もしくは機関回転数Ｎが所
定値Ｎ_１以下であれば、三方電磁弁２３をＯＦＦとする
のである（ステップ４）。

一方、リサーキュレーションバルブ１５を開作動させる
ダイヤフラム式アクチュエータ１６の作動圧と、遮断弁
２１を閉作動させるダイヤフラム式アクチュエータ２２
の作動圧とは、僅かに異なる値に設定されている。第２
図はリサーキュレーションバルブ１５用のダイヤフラム
式アクチュエータ１６の圧力特性を示したものであり、
負圧がＶ_１より強くなるとリサーキュレーションバルブ
１５が開き始め、Ｖ_２の段階で全開となる。また第３図
は、遮断弁２１用のダイヤフラム式アクチュエータ２２
の圧力特性を示したものであり、この遮断弁２１は、上
記リサーキュレーションバルブ１５の作動開始圧Ｖ_１よ
りも一層真空に近いＶ_１＋ａの負圧で閉じ始め、かつＶ
_２よりも一層真空に近いＶ_２＋ｂの負圧で全閉となる。
尚、両者の圧力差ａ，ｂは、例えば５０mmHg程度に設定
されている。

次に上記構成における作用を説明する。

内燃機関１が所定回転数Ｎ_１以上の回転数で運転されて
いるときに絞弁３が閉じられると、上述したフローチャ
ートに従って三方電磁弁２３がＯＮ作動し、吸気マニホ
ルド２内とダイヤフラム式アクチュエータ２２の負圧室
２２ａとが連通される。また、吸気マニホルド２内で
は、絞弁３が閉じたことによって負圧が発達する。その
ため、この負圧が遮断弁２１用のダイヤフラム式アクチ
ュエータ２２およびリサーキュレーションバルブ１５用
のダイヤフラム式アクチュエータ１６にそれぞれ導か
れ、リサーキュレーションバルブ１５が開作動するとと
もに、遮断弁２１が閉作動する。

従って、コンプレッサ６で加圧された吸気は、外部から
完全に遮断された閉回路内を循環することになり、第５
図の一点鎖線に示すように、コンプレッサ６下流側にお
ける減速直後の圧力上昇が弱められるとともに、サージ
ングが抑制される。そして、遮断弁２１が第２吸気通路
７を閉じることにより、コンプレッサ６下流側での圧力
変動が外部に漏洩することがなく、減速時の吸気騒音を
確実に防止できる。また上記遮断弁２１はエアフロメー
タ９下流側に位置するので、吸気の逆流による計測誤差
も防止できる。

尚、リサーキュレーションバルブ１５と遮断弁２１と
は、上述したように作動圧の設定が異なっているので、
初めにリサーキュレーションバルブ１５が開き、若干遅
れて遮断弁２１が閉作動することになる。従って、コン
プレッサ６上流側が負圧となってサージングを助長する
ような虞れはない。またコンプレッサ６の回転数低下も
抑制され、再加速に備えることができる。

一方、このような減速状態から再び絞弁３が開かれて再
加速した際には、上述したフローチャートに基づいて三
方電磁弁２３が直ちにＯＦＦ状態となり、ダイヤフラム
式アクチュエータ２２の負圧室２２ａが大気に開放され
る。そのため、遮断弁２１が直ちに開き、内燃機関１へ
の吸気の供給が再開される。また、これにより吸気マニ
ホルド２内の負圧が弱まるので、リサーキュレーション
バルブ１５は、遮断弁２１の開作動から僅かに遅れて閉
作動する。すなわち、遮断弁２１は再加速の開始とほぼ
同時に、かつリサーキュレーションバルブ１５の閉作動
より常に先に開作動するので、加速応答性を損なうこと
がないとともに、サージングの発生が防止される。尚、
上述したように減速中のコンプレッサ６下流での無駄な
圧力上昇やサージングが防止されることから、減速中に
おけるコンプレッサ６の回転数低下は一層緩やかなもの
となり、再加速時の応答性が向上する。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、この考案に係るターボチ
ャージャ付内燃機関の吸気装置によれば、機関減速時に
リサーキュレーション機構が作動すると同時にコンプレ
ッサ上流側で吸気通路が閉じられるので、コンプレッサ
下流側で生じた圧力変動が外部に漏洩することがなく、
ターボチャージャ付内燃機関において問題となる減速時
の吸気騒音を確実に防止できる。特に、リサーキュレー
ションバルブを開作動させる第１の負圧式アクチュエー
タと遮断弁を閉作動させる第２の負圧式アクチュエータ
との作動圧を異ならせ、遮断弁が僅かに遅れて閉じるよ
うにしたので、サージングが確実に防止されるととも
に、コンプレッサの回転数低下を抑制できる。また、再
加速時には、リサーキュレーションバルブの閉作動より
先に遮断弁が開作動するので、加速応答性やサージング
防止の上で有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る吸気装置の一実施例を示す構成
説明図、第２図はリサーキュレーションバルブの圧力特
性を示す特性図、第３図は遮断弁の圧力特性を示す特性
図、第４図はコントロールユニットにおける制御の概略
を示すフローチャート、第５図はこの実施例におけるコ
ンプレッサ下流側の圧力変化をリサーキュレーションバ
ルブならびに遮断弁を具備しない従来のものと比較して
示す特性図、第６図はリサーキュレーションバルブを備
えた従来の吸気装置の一構成例を示す構成説明図、第７
図はこのリサーキュレーションバルブを具備した吸気装
置におけるコンプレッサ下流側の圧力変化をリサーキュ
レーションバルブを具備しないものと比較して示す特性
図である。 １……内燃機関、３……絞弁、６……コンプレッサ、９
……エアフロメータ、１４……吸気戻し通路、１５……
リサーキュレーションバルブ、２１……遮断弁、２３…
…三方電磁弁、２７……絞弁スイッチ、２８……コント
ロールユニット。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ターボチャージャのコンプレッサが絞弁上
   流側に設けられるとともに、機関減速時にコンプレッサ
   下流から上流へ吸気を戻すリサーキュレーション機構を
   備えてなるターボチャージャ付内燃機関の吸気装置にお
   いて、機関吸入負圧が導入され、かつ所定の負圧作用時
   に上記リサーキュレーション機構のリサーキュレーショ
   ンバルブを開作動させる第１の負圧式アクチュエータ
   と、上記リサーキュレーション機構の吸気戻し口より上
   流側において吸気通路を開閉する遮断弁と、機関吸入負
   圧が導入され、かつ上記遮断弁を負圧作用時に閉作動さ
   せるとともに、上記第１の負圧式アクチュエータよりも
   大きな負圧で作動するように作動圧が設定された第２の
   負圧式アクチュエータとを備えたことを特徴とするター
   ボチャージャ付内燃機関の吸気装置。