JPH0452440Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は内燃機関により駆動されるコンプレツ
サで圧縮した過給圧の空気を内燃機関に供給する
ターボチヤージヤ等の過給機に係り、特に該過給
機のコンプレツサの形成する過給圧が、内燃機関
の運転を円滑ならしめるために設定した値を超え
た場合および内燃機関温度等雰囲気温度が予め定
めた温度より低い場合に、コンプレツサの吐出す
る圧縮した空気の一部をコンプレツサの吸入側に
バイパスさせ、コンプレツサの形成する過給圧を
所定の値に維持するための制御装置に関する。

(ロ) 従来の技術 従来ターボチヤージヤにおいては、コンプレツ
サによつて形成された過給圧力が設定値を越えな
いようにするため、コンプレツサの吐出側と吸入
側とをバイパス通路で連結し、該バイパス通路の
前記吐出側の開口部に、該開口部を閉塞する弁体
と該弁体を開口部に向けて押圧する開閉弁を設
け、開閉弁の弁体に作用する過給圧が前記設定値
を超えたとき、バイパス通路によりコンプレツサ
の吐出側と吸入側とを連通せしめ、コンプレツサ
の吐出する圧縮空気の一部を吐出側から吸入側に
逃がすことにより過給圧を前記設定値以下に制御
することが行われている。

(ハ) 考案が解決しようとする問題点 上記のターボチヤージヤの過給圧制御装置は、
内燃機関が十分に暖機終了した状態で良好な機関
性能を得られるように過給圧特性が設定されてい
るため、エンジンの暖機中に過給圧が上昇して空
気密度が上昇すると、エンジンに供給される混合
気を形成する空気の単位体積あたりの重量増大の
割には燃料通路から供給される燃料の流量が増大
せず、エンジンに供給される混合気の空気比
（Ａ／Ｆ）は、過給圧の上昇とともに燃料リーン
の傾向となる。あるいは過給圧の上昇に伴つて
ON−OFF的に変化する燃料増量機構が作動する
と、混合気の空燃比が燃料リツチの限界を超え、
失火またはフイーリングの悪化を招いていた。

(ニ) 問題点を解決するための手段 本考案は、ターボチヤージヤ等の過給機のコン
プレツサの空気吐出路と空気吸入路とを連通する
還流通路の連通を、コンプレツサの吐出圧と内燃
機関その他から伝達される雰囲気温度とにより制
御し、過給圧が設定圧を超えた場合のほか、内燃
機関の暖機運転中低温時には過給圧が前記設定値
に上昇するのを制限して低圧に保ち、常に良好な
空燃比の混合気を内燃機関に提供するようにした
過給機の過給圧制御装置を提供することを目的と
する。

本考案はターボチヤージヤ等の過給機におい
て、前記コンプレツサの空気導入路と空気吐出路
とを連通せしめる還流通路を設け、該還流通路の
途中にリリーフ弁を設け、コンプレツサの吐出圧
が予め定めた値以下であるとき、および雰囲気温
度が予め定めた値以下であるときに、前記リリー
フ弁により前記還流通路を連通せしめるようにし
た過給圧制御装置に係る。前述の目的を達成する
ため、本考案においては、前記リリーフ弁は前記
還流通路の外側の一部をなし、かつコンプレツサ
の空気吐出側の還流通路と連通する圧力ポートの
空気導入側の還流通路と連通するタンクポートと
を有する外殻と、前記圧力ポートを開閉すべきバ
ルブと、一端を該バルブに固定され他端を前記圧
力ポートに対向する外殻に固定されて前記バルブ
が前記圧力ポートを閉塞する方向に付勢するスプ
リングとから成るものとし、かつ前記スプリング
を、変態点温度が予め定めた設定温度である形状
記憶合金により形成し、前記スプリングの変態点
温度以上のときの形状を前記バルブを前記圧力ポ
ートに予め定めた設定圧力で圧接する形状に、前
記スプリングの変態点以下のときの形状を前記バ
ルブが前記圧力ポートを開放する形状に、それぞ
れ定め、これにより前記リリーフ弁は、前記スプ
リングの温度が前記設定温度より低いとき、およ
び前記スプリングの温度が前記設定温度より高
く、かつ前記コンプレツサによる過給圧が前記ス
プリングの設定圧力を越えたときに、圧力ポート
とタンクポートとを連通するようにしたものであ
る。

(ホ) 実施例の説明 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図には本考案の最適な一実施例が示されて
いる。図中、ガソリンエンジン１１の吸気側には
吸気多岐管１２および燃料供給装置４４を介して
ターボチヤージヤ１３のコンプレツサ１４の空気
吐出路２１が連結せられ、一方、エンジン１１の
排気側には排気管１５を介してターボチヤージヤ
１３のタービン１６の排気ガス導入路４２が連結
せられ、エンジン１１の排気圧によりタービン１
６が回転されると、このタービン１６のロータと
シヤフト１７を介して同軸上に固定された前記コ
ンプレツサ１４のロータが回転されるようになつ
ている。また、コンプレツサ１４の上流側には空
気吸入路２１′およびエアクリーナ２２が設けら
れ、エアクリーナ２２を介して空気吸入路２１′
からコンプレツサ１４に供給される空気はコンプ
レツサ１４により加圧され、エンジン１１側には
過給圧が与えられるよう構成されている。

コンプレツサ１４の空気吐出路２１には、吸気
の脈動を防止するためのサージタンク３１が設け
られる。ウエイストゲート制御装置３２はダイヤ
フラム３５、アツパカバー３４、ロアカバー３６
を有し、ダイヤフラム３５とアツパカバー３４と
の間の空間は前記サージタンク３１に通路により
連結され、コンプレツサ１４側に連通されてい
る。また、ダイヤフラム３５の周縁はロアカバー
３６およびアツパカバー３４と一体にかしめられ
て気密に固着されているとともに、ダイヤフラム
３５にはロアカバー３６側にバルブロツド３７が
固定され、さらに、ダイヤフラム３５は圧縮コイ
ルばね３８により図中右方側に付勢されている。
バルブロツド３７は該ロツド３７に形成したウエ
イスト弁３３によりバイパス通路４１を開閉する
よう構成され、バイパス通路４１はタービン１６
の下流側の排気排出路４２′と上流側の前記出ガ
ス導入路４２とを連通しており、このバイパス通
路４１は通常はバルブロツド３７のウエイスト弁
３３により閉塞されるが、過給圧が予め設定した
値を越えるとダイフヤラム３５がばね３８の付勢
力に抗してロツド３７を移動せしめて前記通路４
１が開放され、これにより、タービンに流入する
排気ガスがタービンの排気ガス排出路４２′にバ
イパスして、タービン出力が制御され、過給圧が
コントロールされるようになつている。

サージタンク３１の下流側は前記燃料供給装置
４４の吸気通路４３を介して前記吸気多岐管１２
に連通され、また、吸気通路４３にはリリーフ弁
５１の圧力ポート５２が連結され、このリリーフ
弁５１の圧力ポート５２、タンクポート５３は還
流通路５４を介して前記空気吐出路２１および空
気吸入路２１′に連通されている。

リリーフ弁５１は還流通路５４の外壁の一部を
形成するアツパカバー５５とロアカバー５６とか
ら外殻が形成され、これら両カバー５５，５６は
一体にかしめられて気密に固着されている。

リリーフ弁５１は、第２図に示すようにアツパ
カバー５５に形成された圧力ポート５２の周囲の
アツパカバー５５の内壁に板状のバルブ６２が、
このバルブ６２にスプリングホルダ５８を介して
一端を取付けられけたスプリング５９により押し
当てられ、圧力ポート５２を閉塞するようになつ
ている。このスプリング５９の他端は他のスプリ
ングホルダ５８を介してロアカバー５６における
圧力ポート５２に対向する内壁に固定される。こ
のスプリング５９は規則格子合金で結晶学的に可
逆的な熱弾性マルテンサイト変態を起こす形状記
憶合金で螺旋状に形成され、変態点以上の温度で
はリリーフ弁５１における取付け長さより長い自
由長であつて圧力ポート５２を閉塞するように前
記バルブ６２を前記アツパカバー５５の内壁に予
め定めた設定圧力に対応する弾力で圧接する形状
に形成され、また変態点以下の温度ではリリーフ
弁５１における前記取付け長さより短い自由長で
バルブ６２が圧力ポート５２を開放する形状に形
成される。従つて前記予め定めた温度即ち形状記
憶合金の変態点温度をエンジン１１の暖機運転終
了前後における雰囲気温度に定め、この設定温度
以上の温度において変形したスプリング５９が前
記バルブ６２を押圧してアツパカバー５５の内壁
に圧接し圧力ポート５２を閉塞する際の予め定め
た設定弾力を、コンプレツサ１４の空気吐出路２
１内の圧力（過給圧）の予め定めた設定圧力（通
常は安全上の設定値）のときにバルブ６２を開放
する弾力に定めておく、然るときは、暖機運転終
了後においては、スプリング５９は前記取付け長
さより長い自由長となり、第２図に示すように圧
力ポート５２を設定弾力で閉塞し、しかもコンプ
レツサ１４の過給圧による吸気通路４３内の圧力
が予め定めた設定圧力により大となつたときは、
前記バルブ６２はスプリング５９の弾力に抗して
圧力ポート５２より離されて圧力ポート５２をロ
アカバー５６に形成したタンクポート５３に連通
せしめる。従つて吸気通路４３内の過給圧の空気
の一部は還流通路５４を介して空気吸入路２１′
に逃され、吸気通路４３内の過給圧は前記圧力ポ
ート５２の開口度によつて制御される。

一方エンジン１１の暖機運転中でスプリング５
９の温度が前記設定温度以下であるときは、スプ
リング５９は短い自由長となり、第３図に示すよ
うに圧力ポート５２を開放し、吸気通路４３内の
過給圧の空気を空気吸入路２１′に逃がして、吸
気通路４３内の圧力を低い圧力に維持する。なお
形状記憶合金の変態点温度以下の温度におけるス
プリング５９の自由長は、必ずしも第３図に図示
した程度に圧力ポート５２を開放しなくともよ
く、単に前記バルブ６２をアツパカバー５５の内
壁に当接させているのみの自由長としてもよい。
この場合においても吸気通路４３内の過給圧が還
流通路５４内の圧力（大気圧）より大となればス
プリング５９の弾力に抗して圧力ポート５２を開
放するから、吸気通路４３内の過給圧は大気圧よ
り僅かに高い圧力に制御される。

その他燃料供給装置４４はチヨークバルブ７
１、スロツトルバルブ７２を有し、両バルブ７
１，７２間にはベンチユリ７３、メインノズル７
４が設けられている。メインノズル７４にはメイ
ンウエル７５、メインジエツト７６を介してフロ
ートチヤンバ７７が連通され、フロートチヤンバ
７７内の燃料がベンチユリ７３によりメインノズ
ル７４から吸い出されるようになつている。フロ
ートチヤンバ７７には、チヨークバルブ７１の上
流側に設けたエアベント７８が連通されている
が、このエアベント７８には空気通路７９を介し
て過給圧空燃比デバイス８１にも連通されてい
る。このデバイス８１はダイヤフラム８２および
ダイヤフラム８２により区画された圧力室８３を
有し、ダイヤフラム８２には圧力室８３の容積を
減ずる方向に圧縮コイルばね８４が押し当てられ
るとともに、ロツド８５が固定され、このロツド
８５は過給圧ジエツト８６の開閉を行い得るよう
になつている。過給圧ジエツト８６はサブウエル
８７を介してメインジエツト７６と並列にメイン
ウエル７５に連通されており、過給圧空燃比デバ
イス８１のダイヤフラム８２に加わる圧力室８３
内の過給圧がコイルばね８４で設定されている値
を越えるとばね８４の付勢力に抗してロツド８５
が移動して過給圧ジエツト８６が開口されてジエ
ツト８６で計量された燃料がメインジエツト７６
からの燃料に加えてメインウエル７５に供給され
るようになつている。

次に、本実施例の作用と効果につき説明する。

リリーフ弁５１は、雰囲気温度の高い暖機後で
は、過給圧が安全上の設定値（P₂）を越えたと
きにのみ空気吐出路２１内の過給圧の空気の一部
をコンプレツサ１４の上流側の空気吸入路２１′
に逃すよう作用し、第４図に示されるような空燃
比特性となる。なお、図中設定値（P₁）は過給
圧空燃比デバイス８１により過給圧ジエツト８６
が開口するときの過給圧の値である。第４図に示
されるように、暖機後では、吸入空気流量の小さ
い領域では通常運転域で、また、吸入空気流量の
大きい領域では出力運転域で運転を行うことがで
き、失火域に対して余裕がある。

雰囲気温度の低い暖機中では、第５図に示され
るように、暖機後に比較して運転可能域が狭くな
つている。そこで、例えば従来のようにチヨーク
バルブ７１を作動させ過給圧についても暖機後と
同様に作動させると、図中破線で示されるよう
に、運転可能域に対して余裕がなくなり、リツチ
側あるいはリターン側失火を起こしやすくなる。
しかしながら、本実施例では、雰囲気温度が低い
暖気中は常に過給圧がコンプレツサ１４の空気吐
出路２１から空気吸入路２１′に逃がされるため
に図中実線で示されるように過給圧が上昇せず、
安定した出力空燃比が常に得られ、したがつて、
低温時にも良好な走行フイーリングが確保される
こととなる。

なお、前記実施例では、過給機としてのターボ
チヤージヤ１３は排気タービン１６と遠心式コン
プレツサ１４を有するものとして図示説明した
が、過給機は上記図示のものに限らず、過給作用
を有する他のいかなる型式の過給機であつてもよ
いことは自明である。

(ヘ) 考案の作用および効果 本考案は、内燃機関により駆動されるコンプレ
ツサの空気吐出路に一端を開口し、他端をコンプ
レツサの空気吸入路に開口するとともに、その途
中にリリーフ弁を設けた還流通路を形成して、前
記コンプレツサにより圧縮され前記空気吐出路に
吐出される圧縮空気を内燃機関に供給するととも
に、前記圧縮空気の一部を前記リリーフ弁を介し
て前記空気吸入路に還流できるようにした、過給
機の過給圧制御装置に係る。

前記リリーフ弁は、前記還流通路の外壁の一部
をなす外殻と該外殻を前記空気吐出側の還流通路
に連通せしめる圧力ポートと、前記外殻を前記空
気吸入側の還流通路に連通せしめるタンクポート
と、前記圧力ポートを開閉すべきバルブと、一端
を該バルブに固定され他端を前記圧力ポートに対
向する外殻に固定されて前記バルブが前記圧力ポ
ートを閉塞する方向に付勢するスプリングとから
なり、前記バルブが圧力ポートを閉塞していると
きはコンプレツサより空気吐出路に吐出される圧
縮空気はすべて内燃機関に供給され、前記バルブ
が圧力ポートを開放しているときまたは前記バル
ブが圧力ポートを閉塞しているがコンプレツサか
らの圧縮空気の過給圧が前記スプリングの付勢力
を越える場合は、コンプレツサの空気吐出路に吐
出されている空気の一部はリリーフ弁および還流
通路を介してコンプレツサの空気吸入路に還流さ
れる。

本考案のリリーフ弁における前記スプリング
は、その変態点温度を予め定めた設定温度とした
形状記憶合金により形成され、その形状を、スプ
リングの温度が前記設定温度を越えたとき前記バ
ルブを前記圧力ポートに予め定めた設定圧力で閉
塞する形状であり、かつスプリングの温度が前記
設定温度以下であるときは前記バルブが前記圧力
ポートを開放する形状に定めたから、前記設定温
度即ち形状記憶合金の変態点温度を内燃機関の暖
機運転終了時前後の温度とすることにより、内燃
機関の暖機運転中は前記バルブが前記圧力ポート
を開放している状態を保ち、暖機運転終了時には
前記バルブが前記圧力ポートを予め定めた設定圧
力で閉塞する。従つて内燃機関の暖気運転終了後
は、前記スプリングの温度が設定温度より高く、
スプリングはバルブを圧力ポートに設定圧力で閉
塞せしめているから、コンプレツサからの圧縮空
気の過給圧が前記設定圧力以下であるときは圧縮
空気をすべて内燃機関に供給しており、コンプレ
ツサの吐出する圧縮空気が予め定めた設定圧力
（通常は安全上の設定値）を越えたときは、過給
圧が前記スプリングの付勢力に打ち勝つて圧力ポ
ートを開き、これにより過給圧の圧縮空気の一部
をコンプレツサの空気吸入路に逃がして内燃機関
に供給される圧縮空気の過給圧を所定の圧力に維
持し空燃比を適切な範囲に維持する。これに対し
低温暖機時には前記スプリングはバルブが圧力ポ
ートを開放状態とするので、コンプレツサの空気
吐出路に吐出される圧縮空気の一部は常にリリー
フ弁および還流通路を介してコンプレツサの空気
吸入路に逃がしているので、暖機運転中の過給圧
を低下させ、安定した空燃比の混合気を内燃機関
に供給することができる。

以上述べたように本考案によれば、内燃機関の
暖機運転終了後において過給機の過給圧が過大に
上昇したときも、コンプレツサの空気吐出路の過
給圧を所定の値に制御するとともに、暖機運転時
においてはコンプレツサの空気吐出路の過給圧を
暖機運転終了後の状態より低い適切な値に維持し
て混合気のリーン限界やリツチ限界を越えること
がなく、常に良好なフイーリングを維持できるも
のである。

さらに本考案においては、設定温度を越えた時
のリリーフ弁におけるバルブが圧力ポートを閉塞
する設定圧力はスプリングの変態点温度を越えた
ときの設定形状で定まるとともに、設定温度前後
におけるリリーフ弁の機能の変更も、スプリング
の変態点温度以上のときに定めた形状と変態点温
度以下のときに定めた形状とで定まるので、リリ
ーフ弁の部品点数を少くし極めて簡単な構成とす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の断面図、第２図お
よび第３図はそれぞれリリーフ弁の作動状態を示
す断面図、第４図および第５図はそれぞれ前記実
施例の暖機後および暖機中の吸入空気量に対する
空燃比特性および過給圧の関係を示す線図であ
る。なお図中次の符合はそれぞれ次の部分を示
す。 １１……エンジン、１３……ターボチヤージ
ヤ、１４……コンプレツサ、２１……空気吐出
路、２１′……空気吸入路、４３……吸気通路、
５１……リリーフ弁、５２……圧力ポート、５３
……タンクポート、５４……還流通路、５９……
スプリング、６２……バルブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関により駆動されるコンプレツサで圧縮
   した過給圧の空気を内燃機関に供給する過給機に
   おいて、前記コンプレツサの空気吐出路に一端を
   開口し他端をコンプレツサの空気吸入路に開口す
   るとともにその途中にリリーフ弁を設けた還流通
   路を形成して前記コンプレツサにより圧縮され前
   記空気吐出路に吐出される圧縮空気の一部を前記
   空気吸入路に還流せしめるようにし、前記リリー
   フ弁は前記還流通路の外壁の一部をなす外殻と、
   該外殻を前記空気吐出側の還流通路に連通せしめ
   る圧力ポートと、前記外殻を前記空気吸入側の還
   流通路に連通せしめるタンクポートと、前記圧力
   ポートを開閉すべきバルブと、一端を該バルブに
   固定され他端を前記圧力ポートに対向する外殻に
   固定されて前記バルブが前記圧力ポートを閉塞す
   る方向に付勢するスプリングとから成り、前記ス
   プリングはその変態点温度を予め定めた設定温度
   とした形状記憶合金により、該スプリングの温度
   が前記設定温度を越えたとき前記バルブを前記圧
   力ポートに予め定めた設定圧力で閉塞するよう
   に、前記スプリングの温度が前記設定温度以下で
   あるとき前記バルブが前記圧力ポートを開放する
   ように、その変態点温度以上のときの形状と変態
   点温度以下のときの形状とが定められており、前
   記リリーフ弁は、前記スプリングの温度が前記設
   定温度より低いとき、および前記スプリングの温
   度が前記設定温度より高く、かつ前記コンプレツ
   サによる過給圧が前記スプリングの設定圧力を越
   えたときに、圧力ポートとタンクポートとを連通
   することを特徴とする内燃機関用過給機の過給圧
   制御装置。