JPS6024907Y2 - 過給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は殊にディーゼル機関に用いられる排気ターボ過
給装置に関する。

排気ターボ過給機は機関の排気ガスによって、そのター
ビンが回動され、それに直結したコンプレッサによって
吸入空気を加圧して機関に供給（過給）するものである
ため、機関の排気エネルギの小さい低速回転から前記エ
ネルギの増大した高速回転にわたって機関と過給機とを
マツチングさせることは難しく、殊に排気エネルギが過
小となる低速回転高負荷域においては充分な過給ができ
ないものであった。

上記問題を解決せんとして、第１図に示すように排気タ
ーボ過給機１のタービン１１を２つのスクロール１４．
１５を有するものとして、低速回転域の過圧空気を増大
させたい範囲ではバルブ４１によって、機関３よりの全
排気ガスを一方のスクロール１４に集中させタービンノ
ズルを絞ったのと同様な効果をもたせてタービン１１を
高速回転させ、機関回転が上昇して適正な過給圧力を必
要とする範囲においては各々のスクロール１４゜１５に
排気ガスを分散させて過給圧力を適正にしていた。

ところが、排気ガスを一方のスクロール１４に集中させ
た状態から各々のスクロール１４．１５に分散させる状
態に移行させるに当っては、前記移行が急激に行われる
と、過圧空気（過給圧力）が急激に低下して、黒鉛を発
生させ機関性能を悪化させるものとなる。

これを防止するために同第１図に示す如く、前記バルブ
４１を過給圧力の作用する圧力室４３とばね４５を配設
した大気圧室４４とに区画するダイヤフラム４２に取付
け、前記過給圧力とばね４６の張力とのバランスによっ
てバルブ４１を制御するようにしていた。

即ち、第３図に示すように過給圧力が所定の圧力Ａに達
すると、バルブ４１がシート２３に着座していた状態か
らリフトし始め、過給圧力の上昇とともにリフトを徐々
に増して、他方のスクロール１５にも徐々に排気ガスを
流入させ、前記圧力Ａよりも更に高い設定圧力Ｂになる
と完全にリフトを終了して各々のスクロール１４．１５
に等しく分散して流すように、排気ガスの集中状態から
分散状態への移行を滑らかにして移行に伴う過給圧力の
急激な低下を防止していた。

ところで、一方のスクロール１４に集中して排気ガスを
流す状態を必要とするのは排気エネルギが小さいが故に
過圧空気が不足する低速、高負荷域において必要であっ
て、それ以外の低速、低中負荷あるいは前記エネルギが
増大して過圧空気が過剰となる中、高速回転域において
はもはや必要ないものである。

ところが、従来の装置においては一定の過給圧力Ａのも
とて排気ガスの移行（バルブ４１のリフト開始）が始ま
るものであったから、回転が上昇しても第３図に斜線（
Ｅ ｚｏｎｅ）で示す如く一方のスクロール１４への
排気ガスの集中が行なわれていた。

ところで、このように一方のスクロール１４にのみ排気
ガスが集中して流れると、排気圧力が上昇して、その公
機関フリクションを増大して燃料消費量を増大するもの
となり好ましくないものであった。

本考案は以上により排気ターボ過給機への排気ガスの流
れを一方のスクロールに集中して流す状態から各々のス
クロールに分散して流す状態への滑めらかな移行を確保
して過給圧力の急激な低下を防止しつ）、排気ガスの集
中状態を必要としない範囲即ち低速回転の低中負荷およ
び中高速回転においては過給圧力に関係なく各々のスク
ロールに分散して流しフリクションを減速せんとするも
のである。

そして、その特徴は２つのスクロールに合せてタービン
入口を２分割する隔壁に形成された開口部シートを開閉
するバルブのバルブ制御装置の圧力室を吸気管及び圧力
源に切換電磁弁を介して連結し、該切換電磁弁を設定負
荷以上で閉じる負荷スイッチを介して電源に接続し、前
記負荷スイッチの閉路時に前記圧力室を吸気管側に連結
せしめる過給装置にある。

以下、第２図に示す一実施例により本考案を説明する。

１は排気ターボ過給機で、そのタービン１１とコンプレ
ッサ１２とは軸１３によって連結されており、前記ター
ビン１１には２つのスクロール１４．１５が形成されて
いる。

そして、前記タービンスクロール１４．１５に合せてタ
ービン入口も１６．１７の２つに分割されている。

また、コンプレッサ入口１８から流入した空気はコンプ
レッサ１２によって加圧され吸気管１９より機関３に供
給され、そこから排出される排気ガスは排気ダクト２０
を介して前記タービン入口１６．１７に流入してタービ
ン１１を回転しタービン出口２１から排出されるように
なっている。

４はバルブ制御装置で、そのバルブ４１が前記タービン
入口１６．１７を互いに独立にへだでる隔壁２２上に設
けた開口部シート２３を開閉するもので、バルブ４１が
シート２３に着座している場合には排気ガスの全量をス
クロール１４に通じるタービン入口１６に集中して流入
させ、バルブ４１がシート２３からリフトしている場合
には排気ガスを２つのタービン入口１６．１７に分散し
て流入するようになっている。

また、制御装置４はバルブ４１を取付けたダイヤフラム
４２によって区画された圧力室４３と大気圧室４４とを
有しており、前記大気圧室４４には過給圧力とのバラン
スによりバルブ４１の作動を制御するばねであって、且
つ過給圧力が所定の過給圧力（第３図のＡ）に達したと
きバルブ４１が開き始め、その過給圧力よりもはるかに
大きい圧力値となう設定過給圧力（第３図のＢ）におい
て、バルブ４１のリフトを完全に完了させるように予め
設定されたばね特性を有するばね４５が配設されている
。

そして、圧力室４３には切換電磁弁としての三方電磁弁
４６を切換ることにより導入管４７を介する吸気管１９
よりの過給圧力あるいは圧力管４８を介するエアタンク
等の圧力源４９よりの圧力が導入されるようになってい
る。

また、前記電磁弁４６は機関負荷に応動する燃料噴射ポ
ンプのコントロールレバーやコントロールラックに連結
して、設定負荷以上において接点を閉じる負荷スイッチ
５０を介して電源５１に連結されており、設定負荷以下
で、負荷スイッチ５０が開いている状態では圧力室４３
と圧力源４９とを連通してばね４５に抗してダイヤフラ
ム４２を撓ませバルブ４１を完全にリフトさせて開口部
シート２３を開放し、設定負荷以上で負荷スイッチ５０
が閉じた状態では圧力室４３と吸気管１９とを連通して
過給圧力とばね４５とのバランスによってバルブ４１の
作動を制御するようにしている。

即ち、設定負荷以上においては過給圧力がばね力に打ち
勝ちはじめるところの所定の過給圧力（第３図のＡ）ま
ではバルブ４１がシート２３に着座して一方のスクロー
ル１４にのみ排気ガスを集中して流し、そこから過給圧
力の上昇に伴ってリフトを増して他方のスクロール１５
にも涼味上述のようにばね力に抗してバルブ４１のリフ
トを完全に完了させるのに十分な圧力値を有する設定過
給圧力（第３図のＢ）において完全にリフトを完了して
、それ以上においては各々のスクロール１４，１５に等
しく分散して流すようになっている。

尚、設定負荷としては低速回転において、負荷を低下し
て行った時に、２つのスクロール１４゜１５に排気ガス
が分散して流入する状態で、噴射燃料に対する空気量が
過剰になり始める付近の負荷、即ち、空気過剰率が１．
５〜２付近の負荷（第３図におけるＣ）にすることが望
ましいが、限定されるものでない。

以上の構成において、設定負荷を上述の如く第３図のＣ
として作動を説明すると、設定負荷Ｃ以下の状態では三
方電磁弁４６が圧力室４３と導入管４７とを遮断して、
圧力室４３と圧力管４８とを連通しているので、圧力室
４３には圧力源４９よりの圧力が供給されるため、バル
ブ４１が完全にリフトしており、排気ガスは全回転域に
わたって２つのスクロール１４．１５に等しく分散して
流れることになる。

そして、設定負荷Ｃになると、負荷スイッチ５０の接点
の閉路により電磁弁４６が圧力室４３と圧力管４８とを
遮断して、圧力室４３と導入管４７とを連通ずる。

この状態で過給圧力が所定圧力Ａ以下の範囲（低速回転
域）ではバルブ４１がシート２３に着座して一方のスク
ロール１４にのみ全排気ガスを集中して流すので、この
スクロール１４に流入する排気ガスの流速が増大し、タ
ービン１１が高速回転して過圧空気を増大する。

そして、機関回転が上昇して所定の過給圧力Ａになると
、バルブ４１がシート２３からリフトし始め、更に機関
回転が上昇するとそれに伴う過給圧力の上昇に伴いリフ
トも徐々に上昇するので、一方のスクロール１４に流入
する状態から他方のスクロール１５へも分散して流入す
る状態に徐々に移行して過給圧力の急激な低下を防止す
る。

更に、機関回転が上昇して上述の設定過給圧力（第３図
のＢ）になると、バルブ４１が完全にリフトし終ること
になり、それ以上の機関回転では排気ガスが２つのスク
ロール１４．１５に等しく分散して流入することになる
。

以上の如く、２つのスクロールに合せてタービン入口を
２分割する隔壁に形成された開口部シートを開閉するバ
ルブのバルブ制御装置の圧力室を吸気管及び圧力源に切
換電磁弁を介して連結し、該切換電磁弁を設定負荷以上
で閉じる負荷スイッチを介して電源に接続し、前記負荷
スイッチの閉路時に前記圧力室を吸気管側に連結せしめ
る本考案の過給装置によればある設定負荷Ｃ以下の状態
では常に２つのスクロール１４．１５に排気ガスが分散
して流れるので、従来に比べ第３図の斜線部分の範囲で
排気圧力を低下することができ、従ってその公機関のフ
リクションが低減できるから、燃料消費量を改善するこ
とができるものとなる。

また、設定負荷以上の状態において、低速回転域では一
方のスクｂ−ル１４に集中して全排気ガスが流れるから
過圧空気が増大して低速域での出力を確保でき、回転が
上昇した中速回転以上においては、２つのスクロール１
４．１５に等しく分散して排気ガスが流れるので、過給
圧力の異常上昇を防止し、更に、排気ガスの集中状態か
ら分散状態に移行するに当ってはバルブ４１を徐々にリ
フトさせたので、過給圧力の急激な低下が防止されるも
のとなる。

尚、本実施例においては設定負荷以下で圧力室４３に圧
力源４９よりの圧力を導入してダイヤフラム４２をばね
４５に抗して撓ませ、バルブ４１をシート２２３から完
全にリフトさせるとしたが、大気圧室４４を負圧源に連
結して負圧により吸引することによって撓ませるように
しても良いものである。

また、同じく本実施例では設定負荷以下においてダイヤ
フラム４２を撓ませて２つのスクロール１４．１５に排
気ガスを等しく分散して流すようにしたが、低速回転域
の中、低負荷状態では排気ガス量が少なく排気圧力の上
昇も少ないものであるから機関回転速度を検出して排気
圧力の上昇する回転以上においてダイヤフラム４２を撓
ませるようにしても良く、この時の設定回転としては第
３図において噴射燃料に対する空気量が過剰になるＣ負
荷の状態でバルブ４１がリフトし終った時の回転、即ち
負荷Ｃと過給圧力Ｂとの交点の回転りにした方が望まし
いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の過給装置を示す縦断面図、第２図は本考
案の一実施例を示す縦断面図、第３図は過給圧力をパラ
メータとした出力−機関回転速度のグラフである。 １；排気ターボ過給機、３；内燃機関、４；ノくルブ制
御装置、１１；タービン、１２；コンプレッサ、１４，
１５；スクロール、１６．１７；タービン入口、１９；
吸気管、２０；排気ダクト、４１；バルブ、４２；ダイ
ヤフラム、４３：圧力室、４４；大気圧室、４５；ばね
、１７；導入管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２つのスクロールに合せてタービン入口を２分割する隔
   壁に形成された開口部シートを開閉するバルブのバルブ
   制御装置の圧力室を吸気管及び圧力源に切換電磁弁を介
   して連結し、該切換電磁弁を設定負荷以上で閉じる負荷
   スイッチを介して電源に接続し、前記負荷スイッチの閉
   路時に前記圧力室を吸気管側に連結せしめる過給装置。