JPH041172B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、過給機付内燃機関において、過給機
で圧縮した空気を給気冷却器を介してシリンダヘ
ツドに導入し、あるいは該空気を直接シリンダヘ
ツドに供給するために流路を切換える給気切換装
置に関する。

「従来の技術」 過給機付内燃機関は、過給機により圧縮した空
気をシリンダ内に供給し、燃焼効率を上昇させ
て、機関出力を増大させるものであるが、空気を
圧縮すると、該空気の温度が上昇して熱膨張する
ことにより、その密度が上昇しないため、空気を
冷却する給気冷却器を過給機の後段に設けて、過
給機により圧縮された空気を給気冷却器で冷却し
た後、シリンダヘツドに導くようにしたものが一
般的である。

しかしながら、上記のように給気冷却器を設け
ると、機関が高負荷運転を行なつている場合に
は、燃焼効率が向上するが、低負荷運転時、特に
低質油を用いた低負荷運転時に、給気冷却器によ
つて空気が過冷却され、その中の水分が凝集して
シリンダ内の硫黄分と反応することにより、ピス
トン、シリンダライナ、シリンダヘツド等に硫酸
腐蝕を発生させるという問題がある。

この硫酸腐蝕を防ぐものとして、例えば、第５
図に示すように、給気冷却器１の入口側の配管２
に、該配管２内の圧力を検出するための圧力検知
管３を設け、該圧力検知管３内に、圧力検知板４
と検出軸５とバネ６とからなる圧力検知装置７を
設け、かつ圧力検出管３の底部を貫通した検出軸
５の端部に、給気冷却器１のバイパス路８開閉用
の開閉弁９をその軸線回りに回動させる開閉弁作
動装置１０を設けた給気切換装置が知られている
（実公昭60−3941号公報）。この給気切換装置は、
給気冷却器１の入口側の配管２内の圧力が低い場
合に、圧力検知管３内の圧力検知板４が第５図に
おいて右方に移動することにより、該圧力検知板
４に検出軸５を介して連結された開閉弁作動装置
１０が開閉弁９を開いて、過給機から送られてき
た空気を、給気冷却器１の空気冷却部１ａを通さ
ずに、バイパス路８を通過させてシリンダヘツド
に供給するものである。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記従来の給気切換装置にあつ
ては、給気冷却器１の入口側の配管２に圧力検知
管３を設けると共に、圧力検知装置７、開閉弁
９、開閉弁作動装置１０を備えなければならない
ため、構造が複雑になると共に、装置が大型化
し、応答速度が遅いという問題がある。特に、開
閉弁作動装置１０を給気系配管の外部に設けなけ
ればならないため、設置位置に制約があり、取付
けにくい不満がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、構造が簡単で、かつ給
気系配管内に容易に取付けることができる過給機
付内燃機関における給気切換装置を提供すること
にある。

「問題点を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明は、過給機
の出口側の管路の分岐部に、流路を給気冷却器側
あるいはシリンダヘツド側に切換える筒状部材を
回転自在に設け、かつ上記筒状部材に、管路内の
空気の流速に応じて該筒状部材を回動させる検出
羽根が設けると共に、上記筒状部材を支持する支
持部と該筒状部材との間に、上記筒状部材の回動
を抑制する回動抑制部材を設けたものである。

「作用」 本発明の給気切換装置にあつては、管路内の空
気の流速により検出羽根が受ける回転力と、回動
抑制部材の抑制力とに基づいて、筒状部材が回動
して、過給機で圧縮された空気の流れる流路が給
気冷却器側、あるいはシリンダヘツド側に切換え
られる。

「実施例」 以下、第１図ないし第４図に基づいて本発明の
一実施例を説明する。

図中２０は過給機であり、この過給機２０のタ
ービンケースには排気管２１が連結され、かつブ
ロアケースには給気配管２２が連結されている。
そして、この給気配管２２には、シリンダヘツド
に直接連通する低負荷用配管２３及び給気冷却器
を介してシリンダヘツドに連通する高負荷用配管
２４がそれぞれ連結されている。上記給気配管２
２、低負荷用配管２３及び高負荷用配管２４から
なる分岐部２５には、本発明に係る給気切換装置
２６が設置されている。この給気切換装置２６に
あつては、筒状部材２７が、軸受２８を介して、
上記分岐部２５の内壁に回転自在に装着されてお
り、この筒状部材２７は、外筒部２７ａと、この
外筒部２７ａの中心に配設された中心軸部２７ｂ
と、外筒部２７ａと中心軸部２７ｂとをそれらの
出口端で連結する連結部２７ｃとから構成されて
いる。そして、上記筒状部材２７は、その入口が
外筒部２７ａと中心軸部２７ｂとで環状に、かつ
出口が外筒部２７ａと中心軸部２７ｂと連結部２
７ｃとで半月状にそれぞれ形成されており、この
連結部２７ｃの上記給気配管２２側の面が、中心
軸部２７ｂから外筒部２７ａに向かうにつれて、
筒状部材２７の入口側Ａに滑らかに傾斜するテー
パ面２７ｄとされている。また、上記筒状部材２
７の出口側Ｂの端部と、上記低負荷用配管２３及
び高負荷用配管２４の隔壁部（支持部）２９との
内部には、バネ室３０が形成されており、このバ
ネ室３０の内部には、一方を筒状部材２７にかつ
他方を隔壁部２９にそれぞれ止着したつる巻きバ
ネ（回動抑制部材）３１が収納されている。

上記筒状部材２７の入口側Ａの外筒部２７ａと
中心軸部２７ｂとの間には、３つの検出羽根３２
が、中心軸部２７ｂに直交する面内でほぼ等間隔
に配置されて、それらの軸線の回りにそれぞれ回
転自在に支持されており、かつ各検出羽根３２の
上記中心軸部２７ｂ側の支持軸３３が、該中心軸
部２７ｂの内部に形成した切換調整室３４内に突
設されている。そして、上記各支持軸３３の端部
には、三角形状のカム３５が、その一つの角部を
該端部に連結し、かつ上記各支持軸３３の軸線に
直交した状態でそれぞれ配設されており、これら
のカム３５は、それぞれ上記切換調整室３４の内
部を、筒状部材２７の軸方向に摺動する２枚の摺
動板３６，３７に挾持されている。また、上記一
方の摺動板３６と切換調整室３４の一方の端面
（隔壁部２９側の端面）との間に、第１バネ３８
が、かつ他方の摺動板３７と切換調整室３４の他
方の端面（給気配管２２側の端面）との間に、第
２バネ３９がそれぞれ装着されている。そして、
上記他方の摺動板３７に固着された支持棒４０
が、上記中心軸部２７ｂの先端部から突出して設
けられており、この支持棒４０の先端部には、止
め輪４１により支持リング４２が取付けられてい
る。さらに、支持リング４２と中心軸部２７ｂの
先端部との間において、支持棒４０の回りには、
設定温度（変態点）以上になると、バネ力が増大
する形状記憶合金製の変態バネ４３が装着されて
いる。そして、給気配管２２内を流れる流体の流
速が小さい場合（低負荷運転時）には、上記各バ
ネ３８，３９のバネ力が釣り合つた状態におい
て、上記各検出羽根３２が上記流体の流れる方向
に対して所定の角度傾斜するように設定されてお
り、かつ、流体の流速が大きい場合（高負荷運転
時）には、傾斜した各検出羽根３２に当たる流体
により、また上記変態バネ４３がその変態点を越
えた場合には、該変態バネ４３の増大したバネ力
により、それぞれ各摺動板３６，３７が給気配管
２２側（過給機２０側）に摺動して、上記各検出
羽根３２が流体の流れる方向に平行になるように
上記各検出羽根３２とカム３５との連結状態が設
定されている。

また、上記筒状部材２７の外周の適宜位置に
は、突起４４が固定されており、上記分岐部２５
の該突起４４に対向する位置には、低負荷運転時
において、上記筒状部材２７の半月状の出口を上
記低負荷用配管２３に一致させる第１ストツパ４
５が配設されていると共に、高負荷運転におい
て、流体により各検出羽根３２に生じる回転力が
上記つる巻きバネ３１の回転力に打ち勝つて、上
記筒状部材２７が回転した場合に、該筒状部材２
７の半月状の出口を上記高負荷用配管２４に一致
させる第２ストツパ４６が配設されている。

上記のように構成された給気切換装置２６を供
えた空気供給系において、低負荷運転時（例えば
35％以下の負荷）の場合には、中心軸部２７ｂの
内部の切換調整室３４に収納された各バネ３８，
３９のバネ力によつて、各カム３５が各摺動板３
６，３７に挾持されて、各カム３５に連結された
各検出羽根３２が管内を流れる流体の流れる方向
に対して所定の傾斜角度を保つているが、該流体
の流速が小さいため、上記各検出羽根３２に生じ
る回転力が小さい。この結果、上記各検出羽根３
２による回転力より、バネ室３０内のつる巻きバ
ネ３１の回転力の方が大きいため、筒状部材２７
は、その突起４４を第１ストツパ４５に押し当て
た状態で静止し、これにより筒状部材２７の半月
状の出口は、低負荷用配管２３に連通する。従つ
て、過給機２０で圧縮された空気は、給気配管２
２から筒状部材２７の内部を通り、低負荷用配管
２３を介して、直接シリンダヘツド側に送られる
ため、給気冷却器により、該空気が過冷却される
ことが防止され、シリンダ内で凝集した水分と硫
黄分とによる硫酸の生成が抑制されて、ピストン
等に硫酸腐蝕が生じることがない。

また、中負荷運転時（例えば35％〜60％負荷）
の場合には、管内を流れる流速が大きくなるか
ら、上記所定角度で傾斜した各検出羽根３２に生
じる回転力が大きくなり、上記バネ室３０内のつ
る巻きバネ３１の回転力に打ち勝つて、上記筒状
部材２７が回転する。これにより、筒状部材２７
の半月状の出口は高負荷用配管２４に連通し、過
給機２０で圧縮された空気は、給気配管２２から
筒状部材２７の内部を通り、高負荷用配管２４を
介して、給気冷却器に送られる。さらに、管内を
流れる流速が大きくなつて、筒状部材２７が、そ
の突起４４を第２ストツパ４６に当接するまで回
転すると、低負荷用配管２３が連結部２７ｃによ
り閉鎖され、筒状部材２７の半月状の出口が高負
荷用配管２４に連通する。従つて、過給機２０で
圧縮された空気は、給気配管２２、筒状部材２７
の内部を通り、高負荷用配管２４を介して給気冷
却器側に送られる。この結果、過給機２０によつ
て圧縮され加熱した空気は給気冷却器によつて冷
却されるから、シリンダ内での燃焼効率が高めら
れて機関の出力が増大する。

さらにまた、筒状部材２７の入口側Ａにおい
て、流体が上記変態バネ４３の設定温度以上に熱
くなると（高負荷運転時、例えば60％〜100％負
荷）、変態バネ４３が変態して、そのバネ力が増
大するから、該変態バネ４３が第２バネ３９のバ
ネ力に打ち勝ち、第４図において、支持リング４
２及び支持棒４０を上方（過給機２０側）に移動
させる。従つて、支持棒４０に連結された摺動板
３７が、切換調整室３４内を上方に摺動し、これ
に伴つて、第１バネ３８のバネ力によつて摺動板
３６が、上方にカム３５の下方の角部を押し上げ
るから、カム３５が支持軸３３を中心にして反時
計回りに回動し、支持軸３３に連結した各検出羽
根３２が反時計回りに回動して流体の流れの方向
に平行に近い状態になり、各検出羽根３２による
抵抗、流れ損失を最小限に抑制する。

このように、上記給気切換装置２６にあつて
は、筒状部材２７の入口側Ａにおける流体の流速
が小さい場合（低負荷運転時）に、つる巻きバネ
３１によつて、給気配管２２と低負荷用配管２３
とを連通させ、過給機２０で圧縮された空気を直
接シリンダ内に導き、給気冷却器による給気の過
冷却を防止する。また、筒状部材２７の入口側Ａ
における流体の流速がある程度大きくなると（中
負荷運転以上になると）、検出羽根３２によつて
生じる回転力がつる巻きバネ３１による回転力に
打ち勝つて、給気配管２２と高負荷用配管２４と
を連通させ、過給機２０で圧縮された空気を給気
冷却器で冷却した後シリンダ内に供給するから、
シリンダ内での燃焼効率が向上して、機関の出力
が増大する。さらに、流体の温度が高くなつて、
変態バネ４３の変態点を越えた場合には（高負荷
運転になると）、該変態バネ４３のバネ力が第２
バネ３９のバネ力に打ち勝つて、カム３５ととも
に検出羽根３２を流体の流れる方向に平行に近い
状態になるように回動させるから、各検出羽根３
２による抵抗、流れ損失を最小に抑制する。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明は、過給機の出口
側の管路の分岐部に、流路を給気冷却器側あるい
はシリンダヘツド側に切換える筒状部材を回転自
在に設け、かつ上記筒状部材に、管路内の空気の
流速に応じて該筒状部材を回動させる検出羽根を
設けると共に、上記筒状部材を支持する支持部と
該筒状部材との間に、上記筒状部材の回動を抑制
する回動抑制部材を設けたものであるから、管路
内の空気の流速により検出羽根が受ける回転力
と、回動抑制部材の抑制力とに基づいて、空気の
流速が小さい場合に、上記抑制力が回転力に勝つ
て流路をシリンダヘツド側にすると共に、空気の
流速が大きくなると、上記回転力が抑制力に打ち
勝つて、流路を給気冷却器側に切換えることによ
つて、低負荷運転時における給気冷却器による給
気の過冷却を防ぐことができ、かつ高負荷運転時
において過給空気の冷却を行なうことによつて燃
焼効率の向上、機関出力の増大を実現できる上
に、構造が簡単で小型化でき、給気配管内に容易
に組み込むことができるという優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示す
もので、第１図は給気配管系の概略構成図、第２
図は給気切換装置の正面図、第３図は同断面図、
第４図は中心軸部の断面図、第５図は従来の給気
切換装置を示す断面図である。 ２０……過給機、２２……給気配管、２３……
低負荷用配管、２４……高負荷用配管、２５……
分岐部、２６……給気切換装置、２７……筒状部
材、２９……隔壁部（支持部）、３１……つる巻
きバネ（回動抑制部材）、３２……検出羽根。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 過給機を通過した空気を給気冷却器を介して
   シリンダヘツドに導入し、あるいは該空気を直接
   シリンダヘツドに供給するために流路を切換える
   過給機付内燃機関における給気切換装置におい
   て、上記過給機の出口側の管路の分岐部に、流路
   を上記給気冷却器側あるいはシリンダヘツド側に
   切換える筒状部材が回転自在に設けられ、かつ上
   記筒状部材に、管路内の空気の流速に応じて該筒
   状部材を回動させる検出羽根が設けられると共
   に、上記筒状部材を支持する支持部と該筒状部材
   との間に、上記筒状部材の回動を抑制する回動抑
   制部材が設けられたことを特徴とする過給機付内
   燃機関における給気切換装置。