JPS601230Y2 - supercharged engine - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、過給機関に関腰詳しくは、機関の低回転、低
負荷時に、過給機のタービンを効果的に回すことができ
る過給機関の弁装置を、容易に開弁できるように改良し
た過給機関に閤する匂のである。[Detailed Description of the Invention] This invention relates to supercharged engines, and more specifically, the present invention provides a valve device for supercharged engines that can effectively rotate the turbocharger turbine when the engine is running at low speeds and under low load. This is the odor that permeates the supercharged engine, which has been improved to allow for easier valve opening.

１排気式過給機関は、機関の排気を利用してタービ
ンを回し、、このタービンにより駆動されるコンプレッ
サで吸気を供給するようにしている。A single-exhaust supercharged engine uses exhaust gas from the engine to rotate a turbine, and a compressor driven by the turbine supplies intake air.

しか腰この種の過給機関は、回転数力、よ低く、負荷も
低い時に、ケ、排気エネルギも小さいのでタービンが正
常に作動しない。However, in this type of supercharged engine, when the rotational speed is very low and the load is low, the turbine does not operate properly because the exhaust energy is also small.

従って、低回転低魚荷時にはこれが＝種の抵抗として作
用すする外コ、イ１プレツサによ、る、吸気の供給が悪
いため低負荷時においては、過給機関の燃費は、無過給
機関の燃費よりも悪いものとなる。Therefore, at low rotation speeds and low fish load, this acts as a type of resistance, and due to the poor intake air supply, at low load, the fuel consumption of a supercharged engine is lower than that of a non-supercharged engine. This will be worse than the engine's fuel efficiency.

そこで、前述した問題を解決するために第１図ａに示す
ように、タービン２ａが位置する排気通路１のタービン
入口側からタフビンノズル３に至る間を２つの通路１ａ
、ｌｂに分書１シて、機関の低回転、低負荷時には、弁
装置により一方の通路１ａを閉め、他方の通路１ｂに排
気を集中させることにより、タービン２ａを回転させる
ための排気流速、すなわち排気によるエネルギを増大さ
せてタービン２ａを効果的に回転させる過給機関が開発
された。Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, as shown in FIG.
, lb, when the engine is at low rotation speed and low load, the exhaust flow velocity is set to rotate the turbine 2a by closing one passage 1a with a valve device and concentrating the exhaust gas on the other passage 1b, That is, a supercharged engine has been developed that effectively rotates the turbine 2a by increasing energy from exhaust gas.

しかし、第１図ａに示す弁装置４ａは、バタフライ弁で
あるため１．弁板がたわみによって変形したり、支点部
分が摩、耗しやすいため耐久性がない欠点がある。However, since the valve device 4a shown in FIG. 1a is a butterfly valve, 1. The disadvantage is that the valve plate is not durable because it is easily deformed due to bending and the fulcrum part is easily worn out.

また、第１図すに示す弁装置４ｂとしてポペット弁が採
用されているが、この弁は、開弁時に分割した一方の通
路１ａ内に位置するため排気の流れに対する抵抗となり
、予期した排気エネルギが１ 得られない。Further, a poppet valve is adopted as the valve device 4b shown in FIG. 1, but since this valve is located in one of the divided passages 1a when the valve is opened, it becomes a resistance to the flow of exhaust gas, and the expected exhaust energy is I can't get 1.

したがって、これらの問題を解決するために第１図Ｃに
示すように、開弁時に排気の流れに対する抵抗とならな
いように、通路断面積の広い排気通路１側、すなわち、
分割した一方の通路１ａの外側にポペット弁力、）らな
る弁装置４ｃを配置して、開弁時に前記−、方の通路１
ａの外側に弁が開くようにすれば、一方の通路１ａ内に
は排気の流れに対する抵抗がなく、なるので、所望の排
気エネルギを得ることができる。Therefore, in order to solve these problems, as shown in FIG.
A valve device 4c consisting of a poppet valve force is disposed outside one of the divided passages 1a, and when the valve is opened, the -, side passage 1 is disposed.
If the valve is opened on the outside of the passage 1a, there is no resistance to the flow of exhaust gas in one passage 1a, so that the desired exhaust energy can be obtained.

しかし、弁装置４Ｃをこのように配置すると、弁を閉じ
た時に図のようにガス圧Ｐ、が作用し、一方の通路１ａ
内の圧力Ｐ２との間に差圧が生じる。However, when the valve device 4C is arranged in this way, when the valve is closed, gas pressure P acts as shown in the figure, and one passage 1a
A differential pressure is generated between the internal pressure P2 and the internal pressure P2.

したがって、この弁装置の弁開閉機構は、前記ガス圧Ｐ
１に抵抗して開弁しなければならず、また、弁の熱ある
いはカーボン等による弁座への付着防止も加味しなけれ
ばならない関係上、極めて大形化するという問題があっ
た。Therefore, the valve opening/closing mechanism of this valve device operates as follows:
1, the valve must be opened against the pressure of 1, and it is also necessary to take measures to prevent the heat of the valve or carbon from adhering to the valve seat, resulting in an extremely large size.

そこで本考案は、タービンが位置する排気通路のタービ
ン入口付近からタービンノズルに至る間を複数に分割し
た通路にして、その一部を開閉する弁装置の弁開閉機構
を小形化しても、排気圧に影響されることなく容易に開
弁できる過給機関を提供することを目的とする。Therefore, in this invention, the exhaust passage where the turbine is located is divided into multiple passages from the vicinity of the turbine inlet to the turbine nozzle, and even if the valve opening/closing mechanism of the valve device that opens and closes a part of the passage is miniaturized, the exhaust pressure The purpose of the present invention is to provide a supercharged engine that can easily open the valve without being affected by the

この目的を遠戚するための本考案は、タービンのタービ
ンノズルに至る通路を複数の独立した通路ｉト分割し、
その一部の通路に排気圧力に抗して開弁する弁体を設け
、機関の回転数および負荷に応じて前記弁体を開閉して
タービンノズルへの排気め流量を変化させるように構成
した機関において、□：１１前記弁体は、外周部で弁座
に接触腰内部に一蔀の通路の上流および下流を結ぶ導通
孔を備えた弁板と、この弁体閉弁時には前記導通孔を閉
止し、開弁時には弁板の開弁に先行して開弁される閉−
ｊＥ弁：と、弁板リフト部を備えた弁棒と、弁体開弁時
にこの弁棒をリフトする弁駆動装置とを有する過給機関
を特徴とするものである。The present invention, which is distantly related to this purpose, divides the passage leading to the turbine nozzle of the turbine into a plurality of independent passages,
A valve body that opens against exhaust pressure is provided in a part of the passage, and the valve body is opened and closed according to the engine speed and load to change the flow rate of exhaust gas to the turbine nozzle. In an engine, □:11 the valve body has a valve plate that contacts the valve seat at its outer periphery and has a conduction hole inside the waist that connects the upstream and downstream sides of the one-way passage, and when the valve body is closed, the valve plate The closed valve is closed, and when the valve is opened, the valve is opened before the valve plate opens.
The supercharged engine is characterized by having a jE valve, a valve stem having a valve plate lift portion, and a valve driving device that lifts the valve stem when the valve body is opened.

次ｃ’−第２図〜第５図により本考案の実施例を説明す
礼第２図において、機関の排気通路１内には過給機２の
タービン２ａが位置している。2 to 5 to explain an embodiment of the present invention. In FIG. 2, a turbine 2a of a supercharger 2 is located in an exhaust passage 1 of an engine.

前記排気通路１は、タービン２ａの入口付近から多二仁
゛ンノズル３までの間が、複数、例えば２つめ通路１ａ
、ｌｂに分割されており、各通路１ａ’、 ’ １’
ｂはタービンノズル３付近で通路断面積が狭くなるよう
に絞られている。The exhaust passage 1 has a plurality of passages, for example, a second passage 1a, between the vicinity of the inlet of the turbine 2a and the multi-engine nozzle 3.
, lb, each passage 1a', '1'
b is narrowed so that the passage cross-sectional area becomes narrow near the turbine nozzle 3.

こｄように形成した前記通路１ａ、ｌｂのうち一力メ通
路１ａは、弁装置４により機関の運転状態＆とよ弓て開
閉するように或されている。Of the passages 1a and lb thus formed, the first passage 1a is opened and closed by a valve device 4 depending on the operating state of the engine.

すなわち、□機関が低速、低負荷回転している時は、排
気工峯ル￥゛か小さく充分タービン２ａを回転させるこ
と□力に′で１Ｓないため、この状態の時は、前記弁装
置４＆ど・主ｌり一方の通路１ａを塞ぎ、他方の通路１
ｂにＵｌ気’ｃ集中させる。That is, □When the engine is rotating at low speed and low load, the exhaust pipe must be small enough to rotate the turbine 2a. □Since the force is not 1S, in this state, the valve device 4 & Mainly block one passage 1a and close the other passage 1a.
Concentrate Ulki'c on b.

そして、タービンノズル３から流速の増大した排気をタ
ービン２ａに流すことによりタービン２ａに効果的に回
転させて、図示しないコンプレッサにより吸気を機関に
供給し、機関が高速回転に達したら弁装置４により一方
の通路１ａを開通することにより、エネルギが大きくな
った排気を各通路１ａ、ｌｂに分散させてタービン２ａ
を回すようにする。Then, by flowing the exhaust gas with increased flow velocity from the turbine nozzle 3 to the turbine 2a, the turbine 2a is effectively rotated, and intake air is supplied to the engine by a compressor (not shown), and when the engine reaches high speed rotation, the valve device 4 By opening one passage 1a, the exhaust gas with increased energy is dispersed to each passage 1a and 1b, and the turbine 2a
so that it turns.

このようにして過給機を機関の運転状態によって制御す
れば燃費の良好な機関が得られる。If the supercharger is controlled according to the operating state of the engine in this manner, an engine with good fuel efficiency can be obtained.

上述したようにして使用される前記弁装置４を説明する
と、前記一方の通路１ａの入口には弁座５が形成されて
いる。To explain the valve device 4 used as described above, a valve seat 5 is formed at the entrance of the one passage 1a.

この弁座５には、ポペット形の弁体６が、一方の通路１
ａの外側、すなわち排気の上流側から着座しており、こ
の弁体６は、弁棒７により第２図上下方向に移動するよ
うに威されている。This valve seat 5 has a poppet-shaped valve body 6 attached to one passage 1.
The valve body 6 is seated from the outside of the valve a, that is, from the upstream side of the exhaust gas, and the valve body 6 is forced to move in the vertical direction in FIG. 2 by the valve stem 7.

前記弁棒７は、弁体６を作動させる弁駆動装置８、例え
ば、図１に示すチャンバ′９に流体源１０から電磁弁１
１を介して圧力流体を流入させることにより開弁方向□
に移動し、圧力流体を抜くことによりスプリング１２で
閉弁方向に移動するようになされている。The valve stem 7 is connected to a valve driving device 8 for actuating the valve body 6, for example, a fluid source 10 connected to the solenoid valve 1 from a chamber '9 shown in FIG.
Valve opening direction □ by inflowing pressure fluid through 1
When the pressure fluid is removed, the spring 12 moves the valve in the valve closing direction.

この際、前記電磁弁１１は、アクセルや燃料弁のコント
ロールラック等の位置により０Ｎ−ＯＦＦするスイッチ
１３で制御される。At this time, the electromagnetic valve 11 is controlled by a switch 13 that is turned on and off depending on the position of the accelerator, fuel valve control rack, etc.

なお、弁の開閉装置８は、この実施例の他のソレノイド
や小型モータ等電気的なものでも主い。It should be noted that the valve opening/closing device 8 may be an electric device such as a solenoid or a small motor other than that in this embodiment.

さて、ここで例えば、弁体６と弁棒７と接続部に設けた
導通機構１４を説明する。Now, for example, the conduction mechanism 14 provided at the connecting portion between the valve body 6 and the valve stem 7 will be explained.

この導通機構１４は、前記一方の通路１ａと上流側の排
気通路１との差圧を開弁に先だって解除するために設け
られたものである。This conduction mechanism 14 is provided to release the differential pressure between the one passage 1a and the upstream exhaust passage 1 prior to opening the valve.

これを第３図で詳細に説明すれば、弁体６の中央に導通
孔６ａを穿設する一方、前記弁棒７の先端部１こ円錐状
の閉孔部・１５ａと逆円錐状の弁抜は止めｉ’１５ｂを
前記導通孔６ａより小径の連結部１５ｃで連結した導通
体１５を形成し、この導通体１５の閉孔部１５ａ及び弁
抜は止め部１５ｂの最失擦葛導通孔６ａよりも大径にし
た上で、導通体１５を導通孔６ａに遊嵌している。To explain this in detail with reference to FIG. 3, a through hole 6a is formed in the center of the valve body 6, and a conical closed hole 15a at the tip of the valve stem 7 and an inverted conical valve. A conductive body 15 is formed by connecting the stopper i'15b with a connecting portion 15c having a smaller diameter than the conductive hole 6a, and the closed hole 15a of the conductive body 15 and the most frayed conductive hole of the stopper portion 15b are connected to the stopper i'15b. The diameter of the conductor 15 is larger than that of the conductor 6a, and the conductor 15 is loosely fitted into the conductor hole 6a.

更に詳述すれば本考禦＆トおいては弁体６（弁板）とこ
れを支持する弁棒７とが直接的に固定されているのでは
なく、弁棒１が若干移動した時に弁体６が移動して本来
の弁体６の作動を行うように、いわゆる弁板リフト部と
称する遊び区間が形成されている。More specifically, in this discussion, the valve body 6 (valve plate) and the valve stem 7 that supports it are not directly fixed, but when the valve stem 1 moves slightly, the valve In order to allow the body 6 to move and perform the intended operation of the valve body 6, an idle section, so-called a valve plate lift section, is formed.

そして、この弁体６、即ち弁板にはその上下面を導通す
る導通孔６ａが設けられ、この導通孔６ａに閉止弁（弁
体７の先端に設けた閉孔部１５ａ）が設けられており、
この閉止弁は弁体６、即ち弁板が開弁するのに先立って
開弁して弁体６の上下の差圧を除去する機能を有するも
のである。This valve body 6, that is, the valve plate, is provided with a conduction hole 6a that connects the upper and lower surfaces thereof, and a shutoff valve (closed hole portion 15a provided at the tip of the valve body 7) is provided in this conduction hole 6a. Ori,
This shutoff valve has a function of opening before the valve body 6, ie, the valve plate, opens to remove the differential pressure between the upper and lower sides of the valve body 6.

なお、この実施例においては導通孔６ａ内＆；この導通
孔６ａよりも弁棒７の先端部を小径にした連結部１５ｃ
と、その部分に間隔を明けて設けた閉孔弁を構成する閉
孔部１５ａ（弁体６が閉弁した状態で導通孔６ａを完全
に閉止する部分）と、止め部１５ｂ（弁板の抜けを防止
する部分）が形成されており、更に閉孔部１５ａと止め
部１５ｂとの間□で弁板の遊び区間であるリフト部を構
成している。In this embodiment, a connecting portion 15c in which the tip of the valve stem 7 is made smaller in diameter than the through hole 6a &;
A closing part 15a (a part that completely closes the conduction hole 6a when the valve body 6 is closed) and a stop part 15b (a part of the valve plate) that constitute a closing valve are provided at intervals in that part. A portion for preventing the valve plate from coming off) is formed, and a lift portion, which is a play area of the valve plate, is formed between the closed hole portion 15a and the stop portion 15b.

、、・従って、本考案は、弁体として弁板と、この弁板
に設けた導通孔と、この導通孔を開閉する閉孔弁と、弁
板と弁棒との間の遊び区間であるリフト部を持って連結
されている弁棒より構成され、弁板が作動する前に前記
導通孔を開孔する手段と、更にこの弁棒をリフトする弁
駆動装置が設けられている点に特徴がある。Therefore, the present invention includes a valve plate as a valve body, a communication hole provided in the valve plate, a closed hole valve that opens and closes the communication hole, and an idle section between the valve plate and the valve stem. It consists of valve stems that are connected with a lift part, and is characterized in that it is provided with means for opening the through hole before the valve plate is actuated, and a valve driving device that lifts the valve stem. There is.

前記閉孔弁は、弁板の開弁に先立って弁板の表裏面の差
圧を解除する機能を有するものであれば良く、従って弁
棒の動きに合わせて開弁する機能を有するものであれば
他の形式のもの七あっても良い。The closed-hole valve may have the function of releasing the differential pressure between the front and back surfaces of the valve plate prior to opening the valve plate, and therefore has the function of opening in accordance with the movement of the valve stem. You may also have other formats if you have them.

さて、前記第２図及び第３図の実施例において、いま、
閉弁状態の時は、弁体６の導通孔６ａ下縁に導通体１５
の閉孔部１５ａが当接している。Now, in the embodiments of FIGS. 2 and 3, now,
When the valve is closed, a conductor 15 is attached to the lower edge of the conductor hole 6a of the valve body 6.
The closed hole portion 15a is in contact with the closed hole portion 15a.

この状態で排気通路１内を排気が流れると、排気は他方
の通路１ｂを通ってタービン２ｂを回すため、一方の通
路１ａは負圧状態になる。When exhaust gas flows through the exhaust passage 1 in this state, the exhaust passes through the other passage 1b and rotates the turbine 2b, so that one passage 1a becomes in a negative pressure state.

一方、弁体６の下方の排気通路１内には排気圧が作用す
るので、第３図に示すように、弁体６の上下の通路内の
圧力はＰｉ＞Ｐ２となって排気圧Ｐ□により弁体６を弁
座５に押し付けることになる。On the other hand, since exhaust pressure acts in the exhaust passage 1 below the valve body 6, the pressure in the passage above and below the valve body 6 becomes Pi>P2, and the exhaust pressure P□ This forces the valve body 6 against the valve seat 5.

しかし、チャンバ９により弁棒７が開弁のために下り始
めると、弁体６は、排気圧Ｐ１の作用にょってその位置
を保持した状態で導通体１５だけが第３図の仮想線位置
まで下る。However, when the valve stem 7 starts descending to open the valve due to the chamber 9, the valve body 6 is held in its position by the action of the exhaust pressure P1, and only the conductor 15 is placed at the virtual line position in FIG. go down to

したがって、導通孔６ａが開孔するので、一方の通路１
ａと排気通路１の圧力差がなくなり、弁体６の排気圧Ｐ
１による押圧力は急激に弱まる。Therefore, since the conduction hole 6a is opened, one of the passages 1
The pressure difference between a and the exhaust passage 1 disappears, and the exhaust pressure P of the valve body 6
The pressing force caused by 1 suddenly weakens.

この状態からチャンバ９によ６弁棒７を更に下げると弁
体６は容易に弁座５から離れることになる・
： なお、弁体６と弁棒７とは、導通孔６ａに導通体１５を
遊嵌した状態にあるため、例えば、第４図に示すように
弁棒７と弁体６との間にスプリング１６を介在さて弁体
６のガタつきを防止するのが好ましい。From this state, if the valve stem 7 is further lowered into the chamber 9, the valve body 6 will easily separate from the valve seat 5.
: Since the valve body 6 and the valve stem 7 are in a state where the conductor 15 is loosely fitted into the conduction hole 6a, for example, as shown in FIG. 16 is preferably used to prevent the valve body 6 from wobbling.

また、開弁する際、弁棒７が下ることにより、導通体１
５の弁抜は止め部１５ｂて瞬間的ではあるが導通孔６ａ
を塞ぐことになるので、第４図に示すように導通体１５
にバイパス孔１５ｄを穿設するか、又は、第５図に示す
ように弁抜は止め部１５ｂの外周に適宜バイパス溝１５
ｅを形成するのが好ましい。In addition, when the valve opens, the valve stem 7 lowers, causing the conductor 1
The valve of No. 5 can be removed momentarily by the stop part 15b, but it can be removed by the through hole 6a.
Therefore, as shown in Fig. 4, the conductor 15
A bypass hole 15d is bored in the valve opening 15d, or a bypass groove 15 is formed in the outer periphery of the stopper 15b as shown in FIG.
It is preferable to form e.

以上のように本考案によれば、弁装置の弁開閉機構を小
形化しても、排気圧に影響されることなく容易に開弁で
きる。As described above, according to the present invention, even if the valve opening/closing mechanism of the valve device is downsized, the valve can be easily opened without being affected by exhaust pressure.

したがって、機関の運転状態に迅速に対応して排気通路
が開閉されるので、常に良好な運転状態を得ることがで
きる。Therefore, the exhaust passage is opened and closed quickly in response to the operating state of the engine, so that a good operating state can always be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図ａ、 ｂ、 ｃは従来の過給機関における弁装置
部を示す断面図、第２図は本考案の過給機関における弁
装置部を示す断面図、第３図は、弁装置の導通機構を示
す断面図、第４図、第５図は他の実施例を示す断面図と
斜視図である。 １・・・・・・排気通路、２・・・・・・過給機、２ａ
・・・・・・タービン、３・・・・・・タービンノズル
、１ａ・・・・・・一方の通路、１ｂ・・・・・・他方
の通路、４・・・・・・弁装置、６・・・・・・弁体、
１４・・・・・・導通機構、Ｐｌ・・・・・・排気圧力
。Figures 1a, b, and c are cross-sectional views showing the valve device in a conventional supercharged engine, Figure 2 is a cross-sectional view showing the valve device in the supercharged engine of the present invention, and Figure 3 is a cross-sectional view of the valve device in the supercharged engine of the present invention. A cross-sectional view showing the conduction mechanism, and FIGS. 4 and 5 are a cross-sectional view and a perspective view showing other embodiments. 1...Exhaust passage, 2...Supercharger, 2a
... Turbine, 3... Turbine nozzle, 1a... One passage, 1b... Other passage, 4... Valve device, 6...Valve body,
14... Conduction mechanism, Pl... Exhaust pressure.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 過給機関を構成するタービンのタービンノズルに至る通
路を複数の独立した通路に分割し、その一部の通路に排
気圧力に抗して開弁する弁体を設け、機関の回転数およ
び負荷に応じて前記弁体を開閉してタービンノズルへの
排気の流量を変化させるように構成した機関において、
前記弁体は、外周部で弁座に接触し、内部に一部の通路
の上流および下流を１結ふ導通孔を備えた弁板、と、こ
ρ弁体閉弁時には前記導通孔を閉止し、開弁時には弁板
の開弁に先行して開弁される閉孔弁と、弁板リフト部を
備え、た弁棒と、弁体開弁時にこの弁棒をリフトする弁
駆動装置とを有することを特徴とする過給機関。The passage leading to the turbine nozzle of the turbine that makes up the supercharged engine is divided into multiple independent passages, and some of the passages are equipped with valve bodies that open against exhaust pressure to control the speed and load of the engine. In an engine configured to open and close the valve body accordingly to change the flow rate of exhaust gas to the turbine nozzle,
The valve body has a valve plate that contacts the valve seat at its outer periphery and has a conduction hole therein that connects the upstream and downstream sides of some of the passages, and the conduction hole is closed when the valve body is closed. and a closed-hole valve that opens before the valve plate opens when the valve opens, a valve stem that includes a valve plate lift part, and a valve drive device that lifts the valve stem when the valve body opens. A supercharged engine characterized by having.