JPS6349547Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 考案の属する技術分野 本考案はターボチヤージヤ付内燃機関における
過給圧制御装置に関する。

ターボチヤージヤは機関シリンダから排出され
た排気ガスのエネルギで排気タービンを駆動し、
該排気タービンと共通軸を介して連結したコンプ
レツサを回転させて機関シリンダ内に供給すべき
吸入空気を加圧して機関出力を増大させるもので
あるが、必要以上に吸入空気圧が高められるとノ
ツキングが発生したり、耐久性が低下する等、正
常な機関運転が損われる。そこで、このような吸
気圧の過昇を防止するため、排気タービンをバイ
パスして排気の一部をタービンの排気ガス排出側
へ逃がすためのバイパス通路を設け、該通路の入
口にはバイパス弁を配置し、コンプレツサの吐出
側の空気圧（過給圧）の増大に対して該バイパス
弁を開き側に作動させている。

(ロ) 従来技術の説明 第１図には従来の典型的な過給圧制御装置を示
す。１は内燃機関、２はその吸気管、３はその排
気管である。ターボチヤージヤ４は前記排気管３
に連通せしめた排気通路に設けられた排気タービ
ン５と前記吸気管２に連通せしめた吸気通路に圧
縮した空気を吐出するコンプレツサ６とからな
る。排気タービン５のタービン翼車とコンプレツ
サ６のインペラとはターボチヤージヤ１のケーシ
ング内において共通軸７を介して連結される。タ
ービン５の導入側にはターボチヤージヤ４のケー
シングにバイパス通路８が設けられ、通路８の入
口にバイパス弁９が配設され、バイパス通路８の
流通面積を制御する。バイパス弁９はリンク１
０、ロツド１１を介してアクチユエータ１２によ
りその開弁度を制御される。アクチユエータ１２
の作動室または受圧室１３にはコンプレツサ・ス
クロール１４に設けられた過給圧導出口１５から
導管１６を介して過給圧が導かれ、この過給圧が
一定値以上になるとバイパス弁９を開き、内燃機
関１から排気管３に吐出される排気ガスの一部を
バイパス通路８を介して直接排気タービン５の下
流側へ排出するガス量を増大せしめる。

このような従来の過給圧制御装置は一箇所の過
給圧に応じてバイパス弁の開きを調節するもの
で、過給圧と内燃機関回転数との関係、すなわち
過給圧特性は１つの関数曲線で与えられ、一般に
は内燃機関が充分に暖機運転の終了した状態で良
好な性能が得られるように設定されるが、しかし
暖機運転終了前、例えば始動直後等に急加速等の
高負荷、高回転運転を行うと機関の耐久性を著し
く損なうという不都合がある。

(ハ) 考案の目的 本考案は、内燃機関の暖機運転が終了していな
い状態においては、暖機運転の終了後における内
燃機関の運転状態における場合よりも大なる空気
圧で排気ガスのバイパス通路への排出を制御する
バイパス弁の開きを調節し、内燃機関の気筒内燃
焼圧力およびターボチヤージヤの回転数を低くお
さえるターボチヤージヤの過給圧制御装置を提供
することを目的とするものであつて、暖機運転時
の動弁、クランクシヤフト、ピストン等のムーブ
メント系の潤滑不足など内燃機関の耐久性を損な
う不具合を解消しようとするものである。

(ニ) 考案の構成 本考案の過給圧制御装置は、ターボチヤージヤ
のコンプレツサスクロール部に形成した第１の過
給圧導出口と、前記ターボチヤージヤのコンプレ
ツサスクロール部と前記空気通路に設けられたス
ロツトルバルブとの間に形成した第２の過給圧導
出口との少くとも２個の過給圧導出口と、前記過
給圧導出口の各々と導管を介して連通する入口お
よび前記アクチユエータの受圧室と導管を介して
連通する出口とを有する電磁弁と、内燃機関の冷
却水通路に感温部が挿入されて該感温部の温度が
所定の設定温度に達したときに前記電磁弁への励
磁電流の供給または遮断の開閉動作を行うサーモ
スイツチとからなり、前記電磁弁は、前記サーモ
スイツチの感温部の温度が前記所定の設定温度以
下であるとき、前記第１の過給圧導出口と前記ア
クチユエータの受圧室との連通を遮断し、前記第
２の過給圧導出口を前記アクチユエータの受圧室
に連通させるとともに、前記サーモスイツチの感
温部の温度が前記所定の設定温度を超えたとき、
前記第２の過給圧導出口と前記アクチユエータの
受圧室との連通を遮断して前記第１の過給圧導出
口を前記アクチユエータの受圧室に連通させるよ
うに、前記サーモスイツチにより制御されるもの
であつて、これにより暖機終了前には比較的高い
圧力分布の第２の過給圧導出口から過給圧をアク
チユエータの受圧室に導いてバイパス弁の開度を
比較的大きくしてターボチヤージヤの回転数およ
び機関気筒内燃焼圧力を低くおさえることができ
る。また暖機終了後は比較的低い圧力分布の第１
の過給圧導出口から過給圧をアクチユエータの受
圧室に導いてバイパス弁の開度を暖機終了前より
小さくして充分な過給効果を与えることができ
る。

(ホ) 実施例の説明 第２図には本考案による過給圧制御装置の一実
施例を示す。図中、第１図と同一の構成部分には
同一の参照符号を付してある。この実施例では圧
力分布の異なる２つの過給圧導出口が設けられ
る。すなわち、コンプレツサスクロール１４に第
１の過給圧導出口２０が設けられ、コンプレツサ
スクロール１４と気化器１８のスロツトルバルブ
１７間の空気通路１９に第２の過給圧導出口２１
が設けられる。これら第１および第２の過給圧導
出口２０，２１はそれぞれ導管２２，２３を介し
て三方電磁弁２５の第１および第２の入口に接続
する。三方電磁弁２５の出口は導管２４を介して
アクチユエータ１２の受圧室１３に接続する。ま
た三方電磁弁２５の一方の端子は接地され、他方
の端子は内燃機関１の冷却水通路２８に感温部を
挿入せしめて取付けられたサーモスイツチ（例え
ばサーモスタツト）２６の一方の端子に接続す
る。サーモスイツチ２６の他方の端子は電源２７
に接続する。三方電磁弁２５は、通電して励磁さ
れるとき第１の位置に切換つて第１の過給圧導出
口２０をアクチユエータ受圧室１３に連通させ、
励磁されないときは第２の位置に切換つて第２の
過給圧導出口２１をアクチユエータ受圧室１３に
連通させる。サーモスイツチ２６は内燃機関１の
冷却水通路２８の水温に応答し、設定温度以下で
は開路し、設定温度を超えると閉路するスイツチ
として構成されている。

次に動作を説明すると、まず内燃機関１が充分
に暖機されているとき、冷却水通路２８の水温は
設定温度を超えているためサーモスイツチ２６は
閉路して三方電磁弁２５に励磁電流が供給され
る。これにより、三方電磁弁２５は第１の位置に
あり、第１の過給圧導出口２０がアクチユエータ
受圧室１３に連通する。内燃機関回転数が増大し
て過給圧が所定値以上に上昇すると、アクチユエ
ータ１２が作動してロツド１１を図の右方に押し
出し、バイパス弁９を開き側に作動させ、排気の
一部をバイパス通路９を通して逃がす。従つてそ
の後は内燃機関１に供給される過給圧は一定値に
制御され、その結果第３図のａ線で示すような過
給圧特性が得られる。

内燃機関１がまだ充分に暖機されていないとき
は、冷却水通路２８の水温が設定温度以下である
ため、サーモスイツチ２６は開路し、三方電磁弁
２５は第２の位置にあり、第２の過給圧導出口２
１がアクチユエータ受圧室１３に連通する。イン
ペラ６の回転により速度エネルギを得た吸気はコ
ンプレツサスクロール１４および空気通路１９内
圧力を回復しながら流れるため、第２の過給圧導
出口２１のほうが第１の過給圧導出口２０より高
い静圧の空気圧を与える。したがつて、充分に暖
機されていないときはアクチユエータ１２の受圧
室１３に暖機後よりも高い静圧の空気圧が供給さ
れてバイパス弁９の開度が大きくなり、その結果
第３図ｂ線で示すように過給圧は低い値で制御さ
れる。

上記実施例では第１および第２の過給圧導出口
２０，２１を設けたが、それらの中間に第３、第
４の過給圧導出口を追加すれば、第４図に示すよ
うに内燃機関の暖機状態に応じてより精細な多段
型の過給圧制御が可能である。その場合、三方電
磁弁の代わりに四方電磁弁、五方電磁弁が用いら
れ、設定温度の数も増加し、サーモスイツチも適
宜変更される。

(ヘ) 考案の効果 本考案によるときは、内燃機関の冷却水温度が
所定の設定温度を超えているときは、前記内燃機
関の冷却水通路に感温部が挿入されているサーモ
スイツチが開路し、電磁弁を励磁しない。このと
き電磁弁の第１の過給圧導出口に導管を介して連
通している入口は出口を介してアクチユエータの
受圧室に連通しているから、ターボチヤージヤの
コンプレツサスクロール部の空気圧の静圧が前記
アクチユエータの受圧室に導入されているので、
前記所定の設定温度を当該内燃機関の暖機運転終
了時の冷却水通路の冷却水温度に設定すれば、暖
機運転終了後はサーモスイツチが開き、アクチユ
エータの受圧室にはターボチヤージヤのコンプレ
ツサスクロール部の空気圧の静圧が作用して、過
給圧が一定値以上となるとバイパス弁を開いて過
給圧の過昇を防止し、ノツキングの発生等正常な
機関運転を損う現象を、従来技術と同様に阻止す
る。

暖機運転終了前の冷却水温度が前記所定の設定
温度以下であるときは、前記サーモスイツチが閉
じ、励磁電流を電磁弁に供給して、前記ターボチ
ヤージヤのコンプレツサスクロール部に形成した
第１の過給圧導出口とアクチユエータの受圧室と
の連通を遮断し、該受圧室をターボチヤージヤの
コンプレツサスクロール部より下流の空気通路に
設けられたスロツトルバルブとの間に形成した第
２の過給圧導出口と連通する。内燃機関が充分暖
機されていない時は、ターボチヤージヤのコンプ
レツサのインペラの回転により速度エネルギを得
た空気は、前記スクロール部およびその下流の空
気通路内で圧力回復をしながら流れるので、前記
第２の過給圧導出口における空気圧の静圧は前記
第１の過給圧導出口における空気圧の静圧より高
い圧力を示すため、前記アクチユエータの受圧室
内の圧力は暖機運転終了後の受圧室内の圧力より
高く、従つてバイパス通路に設けられたバイパス
弁の開度は、暖機運転終了時より大となり、ター
ボチヤージヤの過給圧は低い値で制御され、内燃
機関の暖機運転時に内燃機関の弁、クランクシヤ
フト、ピストン等のムーブメント系の潤滑不足な
どによる摩耗その他の不具合を防止する顕著な効
果を奏する。

また本考案においては、ターボチヤージヤのコ
ンプレツサの吐出側空気通路に形成した圧力分布
の異なる第１および第２の過給圧導出口と前記ア
クチユエータの受圧室とを選択的に連通させる手
段として電磁弁を用いているので、前記第１およ
び第２の過給圧導出口の間に１個または複数の過
給圧導出口を形成し、この過給圧導出口を導管を
介して、前記過給圧導出口の数に応じた数の入口
を出口に選択的に連通せしめる電磁弁、例えば四
方電磁弁、五方電磁弁等を介してアクチユエータ
に連通することにより、内燃機関の暖機運転終了
後において各種センサの出力およびコンピユータ
の信号に基いて電磁弁を切替え、前記圧力分布の
異なる過給圧導出口からの空気圧を選択的にアク
チユエータの受圧室に導入することができる。こ
の場合においては、ターボチヤージヤのコンプレ
ツサの吐出側空気通路の圧力を複数のモードに選
択的に切替えることができ、内燃機関の負荷の変
化後、運転状態に応じた過給圧の制御を極めて容
易に行うことができる等の特長を有するものであ
る。

さらに本考案においては、アクチユエータを作
動せしめる圧力としてコンプレツサのスクロール
部からスロツトルバルブまでの間の吸気通路にお
ける圧力分布を利用して、前記吸気通路における
少くとも２個所の過給圧導出口における空気圧の
静圧を排気通路のバイパス弁を操作するアクチユ
エータの受圧室に導入するものであるから、アク
チユエータは従来の過給圧制御装置に用いられて
いる空気圧と大気圧との差圧を利用する極めて簡
単な構成のもので差支えなく、従来のターボチヤ
ージヤの過給圧制御装置を利用して実施できるも
のである。

従つて本考案によるときは、内燃機関の暖機運
転時に内燃機関の気筒内燃焼圧力およびターボチ
ヤージヤの回転数を低くおさえることができ、暖
機終了前の機関運転、特に高負荷、高回転運転に
対して機関を保護し、耐久性低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の典型的な過給圧制御装置を使用
したターボチヤージヤシステムの断面図、第２図
は本考案による過給圧制御装置の一実施例を適用
したターボチヤージヤシステムの断面図、第３図
は第２図の実施例による過給圧特性を示す線図、
第４図は別の実施例による多段式過給圧制御の過
給圧特性を示す線図である。 なお図中、１は内燃機関、２は吸気管、３は排
気管、４はターボチヤージヤ、５はそのタービン
ホイール、６はそのコンプレツサインペラ、８は
バイパス通路、９はバイパス弁、１２はアクチユ
エータ、１３はその受圧室、１９は空気通路、２
０は第１過給圧導出口、２１は第２過給圧導出
口、２２，２３，２４は導管、２５は三方電磁
弁、２６はサーモスイツチ、２８は冷却水通路、
をそれぞれ示すものである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 排気タービンの排気ガス導入側から分岐して排
   気ガス排出側に連通するバイパス通路に設けられ
   たバイパス弁をコンプレツサの吐出側と内燃機関
   の吸気口とを連結する吸気通路の過給圧と大気圧
   との圧力差の増大に応じて開き側に作動させるア
   クチユエータを備えるターボチヤージヤの過給圧
   制御装置において、 前記ターボチヤージヤのコンプレツサスクロー
   ル部に形成した第１の過給圧導出口と、前記コン
   プレツサスクロール部と前記吸気通路に設けられ
   たスロツトルバルブとの間に形成した第２の過給
   圧導出口との少なくとも２個の過給圧導出口と、 前記過給圧導出口の各々と導管を介して連通す
   る入口および前記アクチユエータの受圧室と導管
   を介して連通する出口とを有する電磁弁と、 前記内燃機関の冷却水通路に感温部が挿入され
   て該感温部の温度が所定の設定温度に達したとき
   に前記電磁弁への励磁電流の供給または遮断の開
   閉動作を行うサーモスイツチとよりなり、 前記電磁弁は、前記サーモスイツチの感温部の
   温度が前記所定の設定温度以下であるとき、前記
   第１の過給圧導出口と前記アクチユエータの受圧
   室との連通を遮断して前記第２の過給圧導出口を
   前記アクチユエータの受圧室に連通させ、前記サ
   ーモスイツチの感温部の温度が前記所定の設定温
   度を超えたとき、前記第２の過給圧導出口と前記
   アクチユエータの受圧室との連通を遮断して前記
   第１の過給圧導出口を前記アクチユエータの受圧
   室に連通させるように前記サーモスイツチにより
   制御されることを特徴とするターボチヤージヤの
   過給圧制御装置。