JPH0121144Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は過給圧を制御するウエイストゲートバ
ルブを有するターボチヤージヤ付内燃機関に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のターボチヤージヤでは過給圧が過大にな
るのを防止するためにターボチヤージヤのタービ
ンをバイパスして形成されたバイパス通路にウエ
イストゲートバルブを取りつけている。ウエイス
トゲートバルブはターボチヤージヤの過給圧が直
接に導入されたアクチユエータに連結される。

実開昭57−117724号公報は、そのようなウエイ
ストゲートバルブをさらに内燃機関の回転数に応
じて駆動することのできる過回転防止機構を付加
することを開示している。この過回転防止機構は
コンプレツサ過給圧が導入される正圧室と、真空
ポンプからの負圧が導入される負圧室と、機関の
回転数に応じて負圧室に導入する負圧を制御する
電磁弁とからなるものである。

特開昭58−106129号公報は、そのようなウエイ
ストゲートバルブに過給圧を導入する導管の途中
に同様に過給圧で作動されるリークコントロール
バルブを設け、このリークコントロールバルブが
常時は開いてターボチヤージヤのアクチユエータ
に大気に供給するとともに、過給圧が予定値以上
になると閉じてアクチユエータを過給圧によつて
作動せしめることができるようになつている。

〔考案が解決しようとする課題〕

このように、従来はウエイストゲートバルブは
ターボチヤージヤの過給圧が直接に導入されたア
クチユエータに連結され、弁体、弁棒及びリンク
等の可動部分を含むものである。排気ガスのバイ
パス流れを許容するために弁体のストロークはか
なり大きく、戻しばねはそのようなストロークを
許容するものでなければならない。また、戻しば
ねは弁体、弁棒及びリンク等の可動部分の重量の
影響を受けつつ、過給圧に対して所定の圧力値で
バランスしなければならない。そのため、ウエイ
ストゲートバルブの作動が緩慢になり、吸気圧力
が変動する。例えば、第１図を参照すると、ウエ
イストゲートバルブが400mmHgで全開するように
するためには、ウエイストゲートバルブが350mm
Hgで開き始めるような特性の戻しばねを使用す
る必要がある。すると、ウエイストゲートバルブ
が400mmHgで閉じ始める場合には、350mmHgで全
閉することになる。このため、全開から全閉まで
の間に幅ａで示される吸気圧力の上昇、又は低下
を伴う。しかも全開又は全閉になるとすぐに吸気
圧力が低下、又は上昇するとは限らず、例えばウ
エイストゲートバルブが全開となつた後でもしば
らくの間吸気圧力が400mmHg以上の値をとり、逆
にウエイストゲートバルブが全閉となつた後でも
しばらくの間吸気圧力が350mmHg以下の値をとる
こともある。ウエイストゲートバルブはこのよう
にして開閉を繰り返し、吸気圧力は負荷状態に応
じて350mmHgから400mmHgの間の平均的な値とな
る。この値は、機関高速時には排気エネルギーが
大きいためにウエイストゲートバルブが大きな開
度をとる頻度が多くなるので400mmHgに近くな
り、中速時には350mmHgに近くなる。

このため、ウエイストゲートバルブをターボチ
ヤージヤの過給圧によつて直接に作動させる従来
のターボチヤージヤでは、高速時の過給圧を制限
すると中速時の過給圧が制限値よりも低下してこ
の領域におけるターボチヤージヤの性能が発揮さ
れないという問題があつた。本考案の目的は、中
速時の領域においても高速時の領域と同様の過給
圧を得ることができるようにすることである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案によるターボチヤージヤ付内燃機関は、
ターボチヤージヤのタービンをバイパスするバイ
パス通路と、該バイパス通路への排気ガスの流れ
を制御するために流体の圧力により作動するアク
チユエータに連結された制御弁を有する内燃機関
において、上記アクチユエータが圧力応動部材
と、該圧力応動部材の一側に形成された圧力室
と、該圧力室に供給された作動流体の圧力に抗す
るばねとを有し、該圧力応動部材の他側は大気に
開放され、そして該圧力室が導管を介してほぼ一
定の圧力を供給する作動圧力源に連通され、該導
管の途中にはターボチヤージヤの過給圧により作
動する圧力調整弁が配置され、該圧力調整弁がタ
ーボチヤージヤの過給圧が所定値よりも小さいと
きに前記導管を大気に開放し、且つ過給圧が前記
所定値よりも大きいときに前記導管を大気から遮
断して、吸気圧力の脈動に応じた周波数で開閉す
るようにしたことを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下本考案の実施例について図面を参照して説
明する。

第２図において、機関本体１及びターボチヤー
ジヤ２は従来知られたタイプのものであり、コン
プレツサ３が吸気通路４に配置され、タービン５
が排気通路６に配置される。排気通路６にはター
ビン５をバイパスしてバイパス通路７が形成さ
れ、その入口部にウエイストゲートバルブ８が配
置される。ウエイストゲートバルブ８の弁棒９は
ウエイストゲートバルブアクチユエータ１０のダ
イヤフラム１１に接続される。ダイヤフラム１１
の一側においてウエイストゲートバルブアクチユ
エータ１０内には、負圧室１２が形成され、その
中で戻しばね１３がダイヤフラム１１をウエイス
トゲートバルブ８を閉じる方向に補正している。
ダイヤフラム１１の他側は大気に開放される。

ウエイストゲートバルブアクチユエータ１０の
負圧室１２には導管１４を介して真空タンク１５
の負圧が導入され、真空タンク１５は機関本体１
によつて駆動される真空ポンプに接続されてほぼ
一定の負圧を供給する。導管１４には負圧調整弁
１６が配置される。負圧調整弁１６はケーシング
内にダイヤフラム１７によつて区画された圧力室
１８と大気圧室１９を有している。大気圧室１９
内には導管１４に接続されるポート２０とダイヤ
フラム１７に支持されてポート２０の開口部を閉
鎖することのできる弁体２１とが対向して設けら
れている。大気圧室１９内ではさらに戻しばね２
２が弁体２１をポート２０の開口部から離れる方
向に付勢しており、大気圧室１９フイルター２３
により大気に開放されている。圧力室１８には導
管２４を介してターボチヤージヤ２により過給さ
れた吸気圧力が導入されている。

負圧調整弁１６の特徴は、導管２４を介して供
給される過給圧に応じて弁体２１を動かしてポー
ト２０を閉鎖又は開放することであり、ポート２
０を開放したときに導管１４の負圧を大気にリリ
ーフさせることである。負圧調整弁１６の弁体２
１はウエイストゲートバルブ８の弁体８と比較す
ればはるかに小さいものでよく、ウエイストゲー
トバルブ８のように弁棒９やそのリンク（図示せ
ず）を作動させる必要がなく、且つ弁体２１のス
トロークは弁体８のストロークより小さい。負圧
調整弁１６の戻しばね２２もこのような特徴に適
合するように選定されることができ、負圧調整弁
１６はターボチヤージヤ２の圧力の微小な変化に
応動することができる。第３図は負圧調整弁１６
の作動の特徴を示しており、小さな圧力幅ｂで開
閉作動することができる。この圧力幅ｂは第１図
の圧力幅ａよりもかなり小さく、負圧調整弁１６
は所定の圧力値付近で精密に応動する。なお、こ
の実施例では、負圧調整弁１６が閉じると導管１
４及び負圧室１２の負圧が大きくなつてウエイス
トゲートバルブ８が開くようになつている。

第４図は本考案の上記実施例の作動を説明する
図であり、吸気圧力が上昇していく過程におい
て、共通の時間軸で、吸気圧力即ち過給圧（mm
Hg）、負圧調整弁１６の開閉作動、導管１４の圧
力（−mmHg）、ウエイストゲートバルブ８の開閉
作動をそれぞれ示している。第６図は従来のもの
の作動を説明する図である。

第４図を参照すると、吸気圧力（過給圧）が所
定値（例えば400mmHg）以下の場合には弁体２１
がポート２０を開放しているので、負圧調整弁１
６は導管１４を大気に開放し、よつてウエイスト
ゲートバルブ８が閉じている。吸気圧力が上昇
し、所定値以上になると、負圧調整弁１６は直ち
に閉じて、導管１４に所定の負圧がかかる。そこ
でウエイストゲートバルブ８が開く。負圧調整弁
１６は吸気圧力の脈動に応動するほどに感度がよ
く、例えば矢印Ａで示される吸気圧力の脈動の山
が所定値になつたときに作動する。その後、ウエ
イストゲートバルブ８が開くことによつて吸気圧
力が所定値よりもわずかに低くなると、負圧調整
弁１６が開いて導管１４を大気に開放し、すると
ウエイストゲートバルブ８が閉じ側に作動する。
この場合にも、負圧調整弁１６は吸気圧力の脈動
に応動して脈動の谷が所定値になつたときに作動
する。このように、負圧調整弁１６はわずかの圧
力の変化に応じて開閉作動し、作動の周波数が高
くなる。従つて、導管１４及び負圧室１２の負圧
は破線で示されるように供給された負圧（ほぼ一
定な圧力）と大気圧との中間圧として作用し、供
給された負圧がほぼ一定な圧力であるのでこの作
用圧力もほぼ一定になつていく。その結果、ウエ
イストゲートバルブ８の開度はゆるやかに拡大し
ていくとともにその後で全開と全閉との間のほぼ
一定な位置をとることができるようになり、吸気
圧力を目標とする400mmHg付近に維持することが
できるのである。

これに対して、第６図を参照すると、従来の直
接に過給圧で作動するウエイストゲートバルブの
場合には、吸気圧力の脈動に応動するほどの感度
がなく、配線で示す平均圧に応動する。そのた
め、従来のウエイストゲートバルブは第６図に矢
印Ｂで示される時点（例えば、350mmHg）で開弁
し始め、それから次第に全開に向かつて作動して
いき、第１図に示した幅ａの圧力上昇を伴いなが
ら400mmHgで全開になる。

なお、この開弁途上のウエイストゲートバルブ
のリフト特性にバラツキがあると達成される吸気
圧力にもバラツキが生じるので、上記特開昭58−
106129号公報は、調節可能なリークコントロール
バルブを設けてバラツキを補正できるようにした
ものである。

第５図は機関回転数に対する吸気圧力の関係を
示し、曲線Ｐが本考案によるもの、曲線Ｑが従来
の装置によるものを示している。破線部分はウエ
イストゲートバルブ全閉を続ける場合である。第
５図の斜線部分が本考案によれば制限圧力内にお
いて従来よりも過給圧を高められることを示して
おり、これに相当する程度の機関出力向上を図る
ことができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、排気バ
イパス通路に配置された排気バイパス制御弁のア
クチユエータがほぼ一定の圧力を供給する作動圧
力源に連通され、その連通導管の途中にターボチ
ヤージヤの過給圧により作動する圧力調整弁を設
けたので、過給圧の小さな変化に応じて作動する
圧力調整弁によつて排気バイパス制御弁の開度が
大きく変化しないで所定の過給圧近くで作動させ
ることができ、よつて中低速時の過給圧の落ち込
みを改善して機関出力の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のウエイストゲートバルブの開閉
特性を説明する図、第２図は本考案によるターボ
チヤージヤ付内燃機関の略構成図、第３図は第２
図の負圧調整弁の開閉特性を説明する図、第４図
は第２図のウエイストゲートバルブの作動を説明
する図、第５図は機関回転数に対する吸気圧力の
関係を示す図、第６図は従来のウエイストゲート
バルブの作動を説明する図である。 ２……ターボチヤージヤ、７……バイパス通
路、８……ウエイストゲートバルブ、１０……ア
クチユエータ、１４……負圧供給導管、１５……
真空タンク、１６……負圧調整弁、２４……過給
圧取出し導管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ターボチヤージヤを備え、該ターボチヤージヤ
   のタービンをバイパスするバイパス通路と、該バ
   イパス通路への排気ガスの流れを制御するために
   流体の圧力により作動するアクチユエータに連結
   された制御弁を有する内燃機関において、上記ア
   クチユエータが圧力応動部材と、該圧力応動部材
   の一側に形成された圧力室と、該圧力室に供給さ
   れた作動流体の圧力に抗するばねとを有し、該圧
   力応動部材の他側は大気に開放され、そして該圧
   力室が導管を介してほぼ一定の圧力を供給する作
   動圧力源に連通され、該導管の途中にはターボチ
   ヤージヤの過給圧により作動する圧力調整弁が配
   置され、該圧力調整弁がターボチヤージヤの過給
   圧が所定値よりも小さいときに前記導管を大気に
   開放し、且つ過給圧が前記所定値よりも大きいと
   きに前記導管を大気から遮断するとともに、吸気
   圧力の脈動に応じた周波数で開閉するような小さ
   な圧力の変化に応動するように形成したことを特
   徴とするターボチヤージヤ付内燃機関。