JPH1182036A - 排気ターボ過給機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジン２低回転数域での排気ターボ過給機１
の過給圧力を向上させ、過給圧力特性を改善する。 【解決手段】排気ターボ過給機１のコンプレッサ入口１
０の可変ガイドベーン１２を配置し、エンジン２低回転
数域でコンプレッサ羽根車３に空気を逆旋回で流入させ
る。また、高回転数域では、正旋回流入とし、過給圧力
が高くなり過ぎるのを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
の排気ガスのエネルギによって回転されるタービンでコ
ンプレッサを回転して過給する排気ターボ過給機に係
り、特にコンプレッサの圧力制御を行い排気ターボ過給
機の過給圧力特性を改善した排気ターボ過給機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の排気ターボ過給機としては、種々
の形式ものが知られている。

【０００３】例えば、自動車用エンジンの排気ガスを利
用する排気ターボ過給機は、通常ラジアルタービンが用
いられる。エンジンの排気シリンダからの排気ガスをラ
ジアルタービンに供給してタービンを回転させ、同一軸
上のコンプレッサを駆動し、このコンプレッサで圧縮さ
せた空気をエンジンの吸気管に送り込む。しかし、エン
ジンの低，中速回転数域では排気量が少ないため、ター
ビン回転数も低く同軸に設けられているコンプレッサの
過給圧力を上げることができず、過給効果を十分に引き
出すことができない問題があった。この問題を解決する
ために、エンジン低回転数域に適合する比較的小容量の
タービンを用い対処している。

【０００４】この場合、エンジン高回転数時には、排気
流量が多いためタービン回転数は高くなり過ぎるので、
タービン入口側にウエストゲートバルブを設けて、過給
圧力が所定値以上に高くなるとウエストゲートバルブの
開度を大きくし排気ガスの一部を逃がし過給圧力が過大
となることを抑制している。

【０００５】また、タービン羽根車の入口に、角度を可
変にしたノズル翼を設けて、タービンの回転数を調節可
能にし、過給圧力を制御しているものもある。この方式
では、エンジン低回転数時で排気圧が低く排気流量が少
ないときには、ノズル翼と円周方向との成す角を小さく
なるように制御し、排気ガスの流速を増してタービンの
回転数を上げることができるので、エンジン低回転数時
から過給効果が得やすい。またエンジン高回転数時で排
気圧が高く排気流量が多いときには、ノズル翼と円周方
向との成す角を大きくしてノズル面積が大きくなるよう
に制御し、タービンの回転数が高くなり過ぎるのを防止
すると共に、エンジンの排気抵抗を下げるようにしてい
る。

【０００６】さらに、特開昭61−205330号公報のよう
に、舶用ディーゼルエンジン用過給機として、過給機の
排気ガス入口に可変ノズルリング，ブロワ入口にインレ
ットガイドベーン，ブロワ出口に可変ディフューザリン
グを設け、それぞれの回転角度，過給機の回転数，ブロ
ワ出口圧力と温度，ブロワ渦巻室外周壁面圧力と内周壁
面圧力との差圧、及びその外周壁面圧力，排気ガス入口
温度，エンジン回転数，燃料流量を検出し、可変ノズル
リング，インレットガイドベーン，可変ディフューザリ
ングの回転角度をそれぞれ連動させエンジンの供給空気
量及び過給圧力をコントロールし、過給機の効率が最高
になるようにしているものが知られている。

【０００７】この制御方法は、まず、エンジンを作動さ
せるとエンジンの最大連続出力で運転された場合を想定
し、可変ノズルリング，インレットガイドベーン，可変
ディフューザリングの回転角度がセットされる。次にエ
ンジンの燃料流量を検出し、最小燃料流量でエンジンが
運転されるように過給機の可変ノズルリング，インレッ
トガイドベーン，可変ディフューザリングの回転角度の
制御を行っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のタービ
ン入口側にウエストゲート弁による過給圧力制御方法で
は、エンジン高速回転数時にバイパスされる排気と共
に、喪失するエネルギのために過給圧力に対してタービ
ン入口圧力が上昇し、高速性能を損なうという問題があ
った。また、エンジンに対して比較的小容量のタービン
を使用しているため、エンジン容量に合わせたタービン
を製作しなければならず、タービンの種類が多くなり製
作コストが増加するという問題がある。

【０００９】また、タービン羽根車の入口にノズル翼を
設けて、タービンの回転数を調節可能にした排気ターボ
過給機においては、ノズル翼が流体速度の比較的高い領
域に配設されるために、流体の抵抗損出が大きくなりが
ちでタービンの効率が低下し、タービン入口圧力が上昇
し、高速性能を損なうという問題がある。また、過給機
のタービン側は、エンジンからの排気ガスにより高温と
なる。ノズル翼とスクロールケーシングのクリアランス
は、過給機が高温となった場合に一定に保たれるように
設計されている。そのため、エンジン始動時などの過給
機温度が低い場合は、ノズル翼とスクロールケーシング
のクリアランスが広くなり、タービン効率が大幅に低下
し、十分な過給圧力が得られない問題がある。

【００１０】また、可変ノズルリング，インレットガイ
ドベーン，可変ディフューザリングを用いた舶用の過給
機の制御方法は、エンジンが一定速運転で運行されるこ
とが多いため、エンジン出力が最大連続出力で運転され
た場合に供給される燃料が最小となるように過給機を制
御している。そのため、自動車用エンジンのように負荷
条件が頻繁に変化するような過給圧力の制御方法につい
ては、考慮されていない。

【００１１】本発明の目的は、自動車エンジンのエンジ
ン回転数が低いときに排気ターボ過給機のコンプレッサ
の吐出圧力すなわち過給圧力を高くし、エンジン高回転
数では、過給圧力が高くなり過ぎるのを抑制することが
でき、エンジンの低速回転域から高速回転域までの広い
運転条件の全域にわたって、良好な過給圧力特性を簡単
な構造で実現し、さらに安全側に動作するように、過給
圧力が高くなり過ぎるのを防ぐことである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、エンジンの排気ガスによって駆動されるタービン
と、タービンの駆動によってエンジンのシリンダ内に過
給するコンプレッサからなる排気ターボ過給機におい
て、コンプレッサ入口に回転可能に支持された可変ガイ
ドベーンと、過給圧力により可変ガイドベーンを回動さ
せるアクチュエータを備え、エンジンの始動時に可変ガ
イドベーンをコンプレッサ羽根車の回転方向とは逆方向
の旋回を与える側にアクチュエータにより押しつけ、過
給圧力の上昇と共に可変ガイドベーンからの空気の流入
方向を逆旋回側から正旋回側に可変ガイドベーンを回転
駆動させるようにしたものである。

【００１３】また、排気ターボ過給機により過給圧力が
上昇し、インターセプト点の過給圧力Ｐ１よりも少し低
い過給圧力Ｐ２までは、可変ガイドベーンをコンプレッ
サ羽根車の回転方向とは逆方向の旋回を与える側にアク
チュエータにより押しつけ、過給圧力Ｐ２に達した後に
逆旋回側から正旋回側に可変ガイドベーンを回転駆動さ
せるようにしたものである。

【００１４】さらに、排気ターボ過給機のタービン入口
に、過給圧力により排気ガスの一部を逃がし過給圧力が
過大となることを抑制するウエストゲートバルブを配置
し、そのウエストゲートバルブが作動する過給圧力をイ
ンターセプト点の過給圧力Ｐ１よりも高くしたものであ
る。

【００１５】そして、可変ガイドベーンを回動させるア
クチュエータに過給圧力を導入する導入口、または導入
通路にインターセプト点の過給圧力Ｐ１になった場合に
開くバルブを設け、排気ターボ過給機により過給圧力が
上昇し過給圧力Ｐ１になるまで可変ガイドベーンをコン
プレッサ羽根車の回転方向とは逆方向の旋回を与える側
にアクチュエータにより押しつけ、過給圧力Ｐ１でバル
ブが開き過給圧力が導入され可変ガイドベーンを逆旋回
側から正旋回側に回転駆動させるようにしたものであ
る。

【００１６】さらに、エンジンの排気ガスによって駆動
されるタービンと、タービンの駆動によってエンジンの
シリンダ内に過給するコンプレッサからなる排気ターボ
過給機において、コンプレッサ入口に回転可能に支持さ
れた可変ガイドベーンと、過給圧力により可変ガイドベ
ーンを回動させるアクチュエータを備え、アクチュエー
タはコンプレッサ羽根車上の圧力と、コンプレッサ出口
圧力の２つの過給圧力を導く圧力導入通路が接続され、
コンプレッサ出口圧力を導入する圧力導入通路にスロッ
トルバルブが開から閉になった場合に過給圧力を導入す
る方向に開くバルブ手段を設け、通常運転ではコンプレ
ッサ羽根車上の圧力により可変ガイドベーンを回転駆動
させ、スロットルバルブが開から閉になった場合にコン
プレッサ出口圧力により正旋回側に該可変ガイドベーン
を回転駆動させるようにしたものである。

【００１７】上記のように排気ターボ過給機のコンプレ
ッサ入口には、過給圧力が加わると作動するアクチュエ
ータにより回転駆動する可変ガイドベーンが設置されて
いる。この可変ガイドベーンは、エンジンの始動時には
アクチュエータによって、コンプレッサ羽根車の回転方
向とは逆方向の旋回を与える側に保持されている。エン
ジンが始動しエンジンの排気ガスによって、排気ターボ
過給機のタービンが駆動するとコンプレッサにより過給
圧力が上昇し、アクチュエータに過給圧力が加えられる
と可変ガイドベーンを、コンプレッサ羽根車に流入する
空気の流入方向を逆旋回側から軸方向側へ、そして正旋
回側になるように回転駆動するように構成されている。
また、さらに正旋回方向からコンプレッサ入口の流路を
塞ぐ方向へは可変ガイドベーンが回転しないようにアク
チュエータで規制されている。

【００１８】このように構成された排気ターボ過給機
で、エンジンが低回転数で運転されているときは、コン
プレッサの羽根車に逆旋回で空気が流入するため、可変
ガイドベーンを配置していない排気ターボ過給機と比較
すると、タービン回転数が同じ場合、コンプレッサの排
気圧力すなわち過給圧力を高くすることができる。そし
て、エンジン回転数が高くなり、可変ガイドベーンが回
転駆動すると、コンプレッサの羽根車に流入する空気の
流入角は、逆旋回側から軸方向側へ、そして正旋回側へ
と変化する。コンプレッサに軸方向側から空気が流入し
た場合は、可変ガイドベーンを配置していない排気ター
ボ過給機と同じ過給圧力が得られ、正旋回で流入するこ
とで、過給圧力が高くなり過ぎるのを抑制することがで
きる。

【００１９】また、排気ターボ過給機により過給圧力が
上昇し、エンジンが必要とする過給圧力、すなわちイン
ターセプト点の過給圧力Ｐ１よりも少し低い過給圧力Ｐ
２になるまでコンプレッサ羽根車に逆旋回で空気を流入
するようにアクチュエータで可変ガイドベーンを保持
し、過給圧力Ｐ２に達した後に逆旋回側から正旋回側に
可変ガイドベーンを回転駆動させるようにしたことで、
可変ガイドベーンは過給圧力Ｐ２までコンプレッサ羽根
車に一番逆旋回が与えられた状態で空気を流入すること
ができるので、エンジンの低速回転域から中速回転域ま
での過給圧力をさらに高くすることができる。すなわ
ち、エンジン低，中速回転数域でのレスポンス性能が良
好になる。そして、過給圧力がＰ２を越えると可変ガイ
ドベーンは逆旋回側から正旋回側に回転駆動されるた
め、過給圧力が高くなり過ぎるのを抑制することができ
る。

【００２０】また、タービン入口にウエストゲートバル
ブを配置し、ウエストゲートバルブが作動する過給圧力
をインターセプト点の過給圧力Ｐ１よりも高くしたこと
で、可変ガイドベーンが何らかの原因で正旋回を流す方
向に回転できなくなった場合、エンジンの回転数に伴っ
て過給圧力がインターセプト点での過給圧力Ｐ１よりも
高くなる。しかし、タービン入口にインターセプト点で
の過給圧力Ｐ１よりも高くなった場合に、エンジンの排
気ガスを逃がすウエストゲートバルブが作動するため、
タービン回転数が低下し過給圧力が高くなり過ぎること
を防止できる。すなわち、確実にエンジン保護上定めら
れる最大過給圧力以上に高くならずエンジンを保護する
ことができる。

【００２１】さらに、可変ガイドベーンを回動させるア
クチュエータの過給圧力を導入する導入口、または導入
通路に、インターセプト点の過給圧力Ｐ１になった場合
に開くバルブを設けることで、過給圧力Ｐ１になるまで
はバルブは閉となるためアクチュエータには過給圧力が
加わらない。そのため、可変ガイドベーンはコンプレッ
サ羽根車の回転方向とは逆方向の旋回を与える側にアク
チュエータにより押しつけられ保持される。すなわち、
インターセプト点の過給圧力Ｐ１に達するまでのエンジ
ン回転数を低くでき、過給圧力Ｐ１に達するまでの所用
時間が大幅に短縮される。インターセプト点での過給圧
力Ｐ１よりも高くなると、バルブは開きアクチュエータ
に過給圧力Ｐ１が急激に加わるため、速い回転速度で可
変ガイドベーンは空気を逆旋回側から正旋回側に流す方
向に回転駆動する。

【００２２】さらに、可変ガイドベーンを回転駆動する
アクチュエータには、コンプレッサ羽根車上の圧力と、
コンプレッサ出口圧力の２つの過給圧力を導く圧力導入
通路が接続されている。通常運転ではコンプレッサ羽根
車上の圧力によって、アクチュエータを回動し、コンプ
レッサの羽根車に逆旋回側から正旋回側へ、または正旋
回側から逆旋回側へと可変ガイドベーンを回転駆動させ
ている。また、コンプレッサ出口圧力を導入する圧力導
入通路にはスロットルバルブと連動し、スロットルバル
ブが開から閉になった場合に過給圧力を導入する方向に
開くバルブ手段が設けられている。

【００２３】自動車の運転状態、例えば、高速運転中に
急制動を行った場合、スロットルバルブが開から閉にな
るためコンプレッサ流量は突然少なくなり、排気ターボ
過給機が高回転で運転されているため、コンプレッサの
サージング領域に近づいたり、過給圧力が急上昇するこ
とがある。このような運転状態において、コンプレッサ
出口圧力を導入する圧力導入通路のバルブが開き、可変
ガイドベーンを正旋回方向に回転駆動することによっ
て、サージングを防止する方向に過給圧力を抑制するこ
とができる。

【００２４】従って、コンプレッサ入口に過給圧力によ
り回転駆動する可変ガイドベーンを配置し、エンジンの
始動時に可変ガイドベーンをコンプレッサ羽根車の回転
方向とは逆方向の旋回を与える側にアクチュエータによ
り押しつけ、過給圧力により可変ガイドベーンからの空
気の流入方向を逆旋回側から正旋回側に可変ガイドベー
ンを回転駆動させることで、コンプレッサの過給圧力を
制御でき、エンジン回転数が低いときに過給圧力を高く
し、エンジン高回転数では、過給圧力が高くなり過ぎる
のを抑制することができる。よって、エンジンの低速回
転域から高速回転域までの広い運転条件の全域にわたっ
て良好な過給圧力特性が得られ、さらに過給圧力が高く
なり過ぎるのを防ぎ安全側に動作する排気ターボ過給機
を得ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
より説明する。

【００２６】図１は本発明の一実施例における排気ター
ボ過給機の概略構成を示す。この図に示すように、排気
ターボ過給機１には、回転軸５の両端部にタービン羽根
車４とコンプレッサ羽根車３が連結されている。タービ
ン羽根車４はタービンケーシング６内に収容され、ター
ビンケーシング６には、エンジン２からの排気ガスを導
入する入口部７と排気ガスを放出する出口部８とが具備
されている。コンプレッサ羽根車３はコンプレッサケー
シング９内に収容され、コンプレッサケーシング９には
空気を導入する入口部１０とコンプレッサ羽根車３とコ
ンプレッサケーシング９により圧縮された空気をエンジ
ン２に供給する出口部１１が形成されている。

【００２７】コンプレッサ入口１０には、可変ガイドベ
ーン１２が設けられている。可変ガイドベーン１２は、
羽根を回転駆動する可変ガイドベーン用アクチュエータ
１３と可変ガイドベーン用ロッド１４を介して回転機構
１５に連結されている。可変ガイドベーン用アクチュエ
ータ１３の圧力作動室１６には、コンプレッサ排気側の
過給圧力が過給圧導入口１７Ａから過給圧力導入通路１
７Ｂを介して導かれるようになっている。過給圧力が導
入されるとロッド１４が動き回転機構１５により可変ガ
イドベーン１２が回転される。

【００２８】コンプレッサ入口１０から流入する空気
は、可変ガイドベーン１２によってコンプレッサ羽根車
３に流入する空気の流入角が変えられ、コンプレッサ羽
根車３とコンプレッサケーシング９によって圧縮され、
コンプレッサ出口１１より、エンジン２の吸気通路１８
からエンジン２に供給される。エンジン２から排出され
た排気ガスは、排気通路１９を介して排気ターボ過給機
１のタービンケーシング６に導かれる。

【００２９】次に、本発明の一実施例の動作について説
明する。

【００３０】エンジン始動時の低回転数の場合、可変ガ
イドベーン１２は、可変ガイドベーン用アクチュエータ
１３のばね１３Ａのばね力によって、コンプレッサ羽根
車３に逆旋回で空気が流入する方向に向いて保持されて
いる。これによって、コンプレッサ羽根車３に逆旋回で
空気が流入するため、コンプレッサの排気圧力すなわち
過給圧力を高くすることができる。ここで、可変ガイド
ベーン１２によりコンプレッサ羽根車３に流入する空気
の流入角、及びアクチュエータ１３のばね力はエンジン
１の特性によって選定される。

【００３１】そして、エンジン回転数が徐々に高くなる
と、可変ガイドベーン用アクチュエータ１３のばね力よ
りも過給圧力が大きくなり、ばね１３Ａが縮められるこ
とによって、ロッド１４が動き回転機構１５により可変
ガイドベーン１２が徐々に回転される。可変ガイドベー
ンの可動状態を示す概念図を図２に示す。図２（ａ）は
正旋回側、（ｂ）は軸方向側、（ｃ）は逆旋回側を示
す。可変ガイドベーン１２が回転駆動すると、コンプレ
ッサ羽根車３に流入する空気の流入角は、逆旋回側から
軸方向側へ、そして正旋回側へと変化する。ただし、正
旋回方向からさらに回転駆動し流路を塞ぐことのないよ
うに可変ガイドベーン用アクチュエータ１３で規制され
ている。

【００３２】図３に、可変ガイドベーン１２を回転駆動
した時の本発明の一実施例の排気ターボ過給機コンプレ
ッサの流量特性を示す。横軸にコンプレッサ空気流量、
縦軸に圧縮比を示す。実線はコンプレッサ入口１０に可
変ガイドベーン１２を配置したもので、破線はないもの
を示している。逆旋回を与えている場合、同一回転数、
同じ空気流量で比較すると、可変ガイドベーン１２を取
り付けた方が過給圧力が高く、回転数が高くなるに従っ
て過給圧力の差は小さくなっていく。軸方向から流入し
た場合は、可変ガイドベーンを配置していないものと同
じ過給圧力となり、正旋回を与えると、過給圧力は可変
ガイドベーン１２を配置していないものより小さくな
る。

【００３３】このように、可変ガイドベーン１２が回転
駆動し、コンプレッサ羽根車３に逆旋回で空気が流入し
た場合は、可変ガイドベーン１２を配置していないもの
より過給圧力を高くすることができる。また、軸方向か
ら空気が流入した場合は、可変ガイドベーンを配置して
いない場合と同じ過給圧力が得られ、正旋回で流入した
場合、過給圧力が高くなり過ぎるのを抑制することがで
きる。

【００３４】図４に本発明の一実施例の排気ターボ過給
機コンプレッサの運転特性の概念図を示す。図３のコン
プレッサ流量特性から同じ流量での圧縮比をプロットし
たもので、横軸に空気流量、縦軸にコンプレッサの圧縮
比を示す。図の（ａ）は標準形の排気ターボ過給機の運
転特性、（ｂ）は本発明の一実施例のコンプレッサ入口
１０に可変ガイドベーン１２を配置したものを示してい
る。図中Ａで示した点は、コンプレッサ羽根車３に軸方
向から流入した時のものである。可変ガイドベーン１２
を配置し、コンプレッサ羽根車３に逆旋回を与えること
で、少ない空気流量、すなわちエンジン低回転数でのコ
ンプレッサの圧縮比を高くでき、エンジン低速域での過
給圧力特性がすぐれることがわかる。また、大流量側、
すなわちエンジン高回転数域で正旋回を与えることで圧
縮比を抑制することができる。

【００３５】図示しないが、さらに、本発明の他の一実
施例の排気ターボ過給機について説明する。図１の発明
との違いは、可変ガイドベーン１２の回転駆動させる方
法が異なる。すなわち、本発明はエンジン始動時からイ
ンターセプト点の過給圧力Ｐ１よりも低い過給圧力Ｐ２
までは、アクチュエータ１３のばね１３Ａのばね力が過
給圧力Ｐ２より大きくなるように、ばね１３Ａのばね定
数を設定している。

【００３６】これにより、始動時から過給圧力Ｐ２まで
の間は、可変ガイドベーン１２が最初に設定されたベー
ン角度でばね１３Ａのばね力により保持される。すなわ
ち、コンプレッサ羽根車３に流入する空気の流入角は、
一番逆旋回が加えられた方向を維持できる。過給圧力Ｐ
２に達した後は、過給圧力がばね１３Ａのばね力よりも
大きくなるため、ロッド１４が移動し回転機構１５によ
り、空気の流入方向が逆旋回側から正旋回側へなるよう
に可変ガイドベーン１２を回転駆動するようにしたもの
である。

【００３７】前述のような構造とした本発明の他の一実
施例の排気ターボ過給機のコンプレッサ流量特性を図５
に示す。逆旋回を与えたままコンプレッサ回転数が高く
なると、同じ空気流量で比較すると圧縮比は大きくなる
ことがわかる。このコンプレッサ流量特性での運転特性
を図４の（ｃ）に示す。図４の（ｂ）と比較すると、
低，中流量側での過給圧力を大きくでき、すなわちエン
ジン低，中回転数域での過給圧力特性を改善でき、エン
ジン低、中回転数域でのレスポンス性能を良好にするこ
とができる。

【００３８】さらに、本発明の他の一実施例の排気ター
ボ過給機の概略構造を図６に示す。図１と同じ機能のも
のは、同一番号とし説明は省略する。排気ターボ過給機
１は、コンプレッサ羽根車３と、タービン羽根車４と、
回転軸５と、ウエストゲートバルブ２１と、ウエストゲ
ートバルブ２１を駆動するアクチュエータ２２と、可変
ガイドベーン１２と、可変ガイドベーン１２を駆動する
アクチュエータ１３とを備えている。エンジン２から排
出された排気ガスは、排気通路１９を介して排気ターボ
過給機１のタービンケーシング６に導かれる。タービン
ケーシング６には排気タービン羽根車４をバイパスする
バイパス通路２０が形成され、バイパス通路２０にはウ
エストゲートバルブ２１が設けられている。

【００３９】ウエストゲートバルブ２１は、ウエストゲ
ートバルブ２１を開閉駆動するウエストゲートバルブ用
アクチュエータ２２とウエストゲートバルブ用ロッド２
３を介して連結されている。ウエストゲートバルブ用ア
クチュエータ２２の圧力作動室２４には、コンプレッサ
の排気側の過給圧力が過給圧導入口２５Ａから過給圧力
導入通路２５Ｂを介して導かれるようになっている。過
給圧導入口２５Ａから過給圧力導入通路２５を介して圧
力作動室２４に過給圧力が導入され、インターセプト点
の過給圧力以上になるとロッド２３が動きウエストゲー
トバルブ２１が開放されるようになっている。

【００４０】このように構成された排気ターボ過給機で
は、可変ガイドベーン１２が何らかの原因で、正旋回を
流す方向に回転できなくなった場合、エンジンの回転数
に伴って過給圧力がインターセプト点での過給圧力より
も高くなる。この場合、タービン入口７にインターセプ
ト点での過給圧力よりも高くなった場合に、エンジン２
の排気ガスを逃がすウエストゲートバルブ２１を配置し
ているため、過給圧力が高くなり過ぎることを防止する
ことができる。

【００４１】さらに、本発明の他の一実施例の排気ター
ボ過給機の概略構造を図７に示す。図１との違いは、可
変ガイドベーン１２を回動させるアクチュエータ１３の
過給圧力を導入する導入口１７Ａ、または過給圧力導入
通路１７Ｂにインターセプト点の過給圧力Ｐ１になった
場合に開くバルブ手段２６を設け、過給圧力Ｐ１になる
までコンプレッサ羽根車３の回転方向とは逆方向の旋回
を与える側に、可変ガイドベーン１２をアクチュエータ
により押しつけ保持し、過給圧力Ｐ１で逆旋回側から正
旋回側に可変ガイドベーン１２を回転駆動するようにし
たものである。

【００４２】これにより、インターセプト点の過給圧力
Ｐ１までは、バルブは閉となるためアクチュエータ１３
の圧力作動室１６には過給圧力が加わらない。そのた
め、可変ガイドベーン１２が最初に設定されたベーン角
度でアクチュエータ１３のばね１３Ａのばね力により保
持される。過給圧力がインターセプト点での過給圧力Ｐ
１よりも高くなると、バルブは開きアクチュエータ１３
の圧力作動室１６に過給圧力Ｐ１が急激に加わるため、
速い回転速度で可変ガイドベーン１２は空気を逆旋回側
から正旋回側に流す方向に回転駆動することができる。

【００４３】本発明のコンプレッサの運転特性を図４
（ｄ）に示す。図４の（ｃ）と比較すると、中流量域で
の圧縮比を高くできる。すなわち、インターセプト点の
過給圧力Ｐ１に達するエンジン回転数を低くすることが
でき、インターセプト点の過給圧力Ｐ１に達するまでの
時間を短縮することができる。したがって、エンジンの
低，中速トルク特性や加速時の応答性を改善できる効果
がある。

【００４４】さらに、本発明の他の一実施例における排
気ターボ過給機の概略構成を図８に示す。同じ機能のも
のは、同一番号とし説明は省略する。図６において、排
気ターボ過給機１は、コンプレッサ羽根車３と、タービ
ン羽根車４と、回転軸５と、ウエストゲートバルブ２１
と、可変ガイドベーン１２と、可変ガイドベーン１２を
駆動するアクチュエータ１３とを備え、可変ガイドベー
ン１２を回転駆動するアクチュエータ１３には、コンプ
レッサ羽根車３上の圧力を導く圧力導入通路２７と、コ
ンプレッサ出口圧力の過給圧力を導く圧力導入通路１７
Ｂが接続されている。また、コンプレッサ出口圧力を導
入する圧力導入通路１７Ｂにはスロットルバルブと連動
し、スロットルバルブが開から閉になった場合に過給圧
力を導入する方向に開くバルブ手段２８が設けられてい
る。

【００４５】このように構成された排気ターボ過給機１
で、通常運転ではコンプレッサ羽根車３上の圧力によっ
て、アクチュエータ１３を回動し、コンプレッサ羽根車
３に逆旋回側から正旋回側へ、または正旋回側から逆旋
回側へと可変ガイドベーン１２を回転駆動させている。
自動車の運転状態、例えば、高速運転中に急制動を行っ
た場合、スロットルバルブが開から閉になるためコンプ
レッサ流量は突然少なくなり、排気ターボ過給機１が高
回転で運転されているため、コンプレッサのサージング
領域に近づいたり、過給圧力が急上昇することがある。

【００４６】このような運転状態において、コンプレッ
サ出口圧力を導入する圧力導入通路２７のバルブ２８が
開くと、コンプレッサ羽根車上の圧力よりもコンプレッ
サ出口圧力の方が大きいため、可変ガイドベーン１２を
さらに正旋回方向に回転駆動することができる。これに
よって、過給圧力を抑制することができるので、コンプ
レッサのサージング領域に近づいたりすることがなくな
る。

【００４７】以上の実施例の可変ガイドベーン１２を回
動させるアクチュエータ１３は、過給圧力とばね１３Ａ
のばね力をバランスさせる構造としたが、これに限定さ
れるものではなく、ばねと等価な動作がされるものなら
ば良い。

【００４８】従って、コンプレッサ入口１０に回転駆動
する可変ガイドベーン１２を配置し、可変ガイドベーン
１２を回転駆動することで、コンプレッサの過給圧力を
制御でき、エンジン回転数が低いときに過給圧力を高く
し、エンジン高回転数では、過給圧力が高くなり過ぎる
のを抑制することができる。よって、エンジン１の低速
回転域から高速回転域までの広い運転条件の全域にわた
って良好な過給圧力特性が得られ、さらに過給圧力が高
くなり過ぎるのを防ぎ安全側に動作する排気ターボ過給
機１を得ることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、エンジ
ン２の始動時やエンジン回転数が低いときにコンプレッ
サの過給圧力を高くすることができ、エンジン高回転数
では過給圧力が高くなり過ぎるのを抑制することができ
る。よって、エンジン２の低速回転域から高速回転域ま
での広い運転条件の全域にわたって良好な過給圧力特性
が得られ、さらに過給圧力が高くなり過ぎるのを防ぎ安
全側に動作する排気ターボ過給機１を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における排気ターボ過給機の
概略構成を示す図である。

【図２】図１の可変ガイドベーンの可動状態を示す概念
図である。

【図３】本発明の一実施例の排気ターボ過給機のコンプ
レッサ流量特性を示す図である。

【図４】本発明の一実施例のコンプレッサの運転特性の
概念図を示す図である。

【図５】本発明の一実施例の排気ターボ過給機のコンプ
レッサ流量特性を示す図である。

【図６】本発明の他の一実施例における排気ターボ過給
機の概略構成を示す図である。

【図７】本発明の他の一実施例における排気ターボ過給
機の概略構成を示す図である。

【図８】本発明の他の一実施例における排気ターボ過給
機の概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１…排気ターボ過給機、２…エンジン、３…コンプレッ
サ羽根車、４…タービン羽根車、５…回転軸、６…ター
ビンケーシング、７…排気ガス入口、８…排気ガス出
口、９…コンプレッサケーシング、１０…コンプレッサ
入口、１１…コンプレッサ出口、１２…可変ガイドベー
ン、１３…可変ガイドベーン用アクチュエータ、１３Ａ
…ばね、１４…ロッド、１５…回転機構、１６…可変ガ
イドベーン用圧力作動室、１７Ａ…可変ガイドベーン用
過給圧力導入口、１７Ｂ…可変ガイドベーン用過給圧力
導入通路、１８…吸入通路、１９…排気通路、２０…バ
イパス通路、２１…ウエストゲートバルブ、２２…ウエ
ストゲートバルブ用アクチュエータ、２３…ウエストゲ
ートバルブ用ロッド、２４…ウエストゲートバルブ用圧
力作動室、２５Ａ…ウエストゲートバルブ用過給圧力導
入口、２５Ｂ…ウエストゲートバルブ用過給圧力導入通
路、２６…バルブ手段、２７…圧力導入通路、２８…バ
ルブ手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇田川 哲男 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気ガスによって駆動されるタ
   ービンと、該タービンの駆動によってエンジンのシリン
   ダ内に過給するコンプレッサからなる排気ターボ過給機
   において、該コンプレッサ入口に回転可能に支持された
   可変ガイドベーンと、過給圧力により該可変ガイドベー
   ンを回動させるアクチュエータを備え、エンジンの始動
   時に該可変ガイドベーンをコンプレッサ羽根車の回転方
   向とは逆方向の旋回を与える側に該アクチュエータによ
   り押しつけ、過給圧力の上昇と共に該可変ガイドベーン
   からの空気の流入方向を逆旋回側から正旋回側に該可変
   ガイドベーンを回転駆動させることを特徴とする排気タ
   ーボ過給機。