JPS5896128A - タ−ボ圧縮機エンジンの過給圧力の圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はターボ圧縮機の排気ゲート弁の制御に関するも
のである。

従来、ターボ圧縮機によ）駆動される熱機関は、エンジ
ンへの供給圧力が危険限界まで際限なく増加して行く恐
れを防ぐ丸め、ターボ圧縮機の補助タービンにバイパス
の排気ゲート弁を常に備えることは良く知られている。

この排気ゲート弁を制御するために、弁が閉じる方向に
働く戻しバネを備え大震式空気ジヤツキを使い、圧縮機
部分の出口において抽出された圧力を、このジヤツキに
対し弁が開く方向に働かせるやり方は良く知られている
。この装置は単純である利点があ郵、エンジンの吸気圧
力が危険限界に達することを防ぎなから徐々に減圧して
制御することができる。

一方、エンジンのわずかな加圧に対しては排気ガスの圧
力と流量は、ターボ圧縮機が相応の駆動圧力を供給する
には十分でないことも知られている。これに対して、タ
ーボ圧縮機が効力を発揮し始めるある値からは、供給圧
力は有効に増加して行き、同様に補給率も増加し、し九
がって排気ガスの圧力と流量が増加する。そして、フィ
ードバック効果により供給圧力は増加を続ける。こうし
て明らかに大気圧段階から過給段階へと移って行き、そ
れによシ前記制御装置が動作を始める。しかし、上記戻
しバネ装置は単純ではあるが欠点があり、大気圧段階に
おいてターボ圧縮機の補助タービンはエンジンの効率を
低下させる排気圧力低下器を構成し、熱低下の増加によ
り排気ガスが冷却されるため無公害の触媒反応装置を使
うときは不便である。

従って、この圧力低下と熱低下は大気圧段階の間はない
ことが望ましい。

また、ターボ圧縮機エンジンは、定常状態におけるより
も過渡状態において過給率を明らかに高く保つことがで
きることは知られている。

このことは、加速状態の初期においては同等な安定状態
のときよりもエンジノ内のガスに接触している側壁の温
度が本来高くないことと、熱交換の冷却能力が優れてい
ることをとくに示している。加速の増大のような他の要
因も過給圧力の限度を一時的に引上げることを可能にす
るととに役立つ、従って、上記単純な戻しバネ装置にお
いては、加速時に排気ゲート弁が働く時間を遅らせるこ
とが望ましい。

また、エンジンの安全性のために、ちょう形ガス弁の下
流の圧力、すなわち、真の供給圧力（一般的に全開時を
除いて、ちょう形ガス弁のどんな位置の場合でも上流の
圧力よ）も低い）しか排気ゲート弁を働かせることＫよ
り供給させてはならず、このことはｆ＆、排気ゲート弁
を働かせることを制限することになる。

本発明の目的は、上記の不便さを取シ除くことにあ）、
大気圧状態においては圧力低下と熱低下を取り除き、過
給状態においては、真の供給圧力に従って即時に行なう
安全制御器と同時に、排気ゲート弁の開放に遅れを発生
させることにある。

本発明では従来型制御の空気ジヤツキを備えた排気ゲー
ト弁を採用しているが、この弁は従来と異な９通常は開
放されている。すな、わち、ジヤツキの戻しバネは従来
の方向と反対の方向に配置されている０例えば、換型の
このジヤツキは、一個の制御室を有しており、一方の閉
鎖用室はこの室の圧力を増大させるとゲート弁を閉鎖さ
せ、他方の開放用室はその反対側に配置される。従来と
異なシ、このバネの調節は過給圧力を規定するものでは
なく、従ってこの調節Ｋｌ！する力は通常の場合よりず
っと弱くしである。

本発明はベンチュリー管の上流でコンプレッサの下流の
供給パイプ内の抽出圧力を抽出用配管により抽出して連
結点へ伝え、そこからもう７本のパイプが分かれて閉鎖
用室に供給される。

一方、開放用室は強い圧力低下器のそう人されたチョー
ク弁を介して同じ連結点に接続され、また基本的ＫＦｉ
弁を備え九気圧弁を介して排気パイプにより大気圧に通
気されるよう構成され、この弁はこの排気パイプの大気
圧の通気を塞ぐことができ、を九、つ〕合いのとられた
バネによって開放の方向へ作動した）、抽出圧力やベン
チュリ管の下流の吸気圧力の動作によって閉鎖の方向へ
作動したりする。

このように大気圧段階においては、排気ゲート弁は戻し
バネの力を受けて通常は開いている。

供給圧力がある所定の値に達すると、制御用ジヤツキの
バネが弱い丸めこの圧力は閉鎖用室に伝えられ、ジヤツ
キの他方の室は大気圧に通気しているので排気ゲート弁
は閉じられる。この反対に１この圧力が制御の限界を越
えると気圧弁は開放用室の大気圧への通気を塞ぎ、ジヤ
ツキの一個の室内が徐々に同じ圧力となって行き、戻し
バネの力を受けてゲート弁を開く。

この構成により、戻り止め弁を配置すると共に連結点を
気圧弁に接続するパイプ内に強い圧力低下器をそう人す
ることＫよシ、過給段階において排気ゲート弁の開放を
遅らせることができる。また、前記抽出用配管に電磁弁
を配置し、その電気回路は、ガス制御器によって作動さ
れる接点によって制御されてガスの全開又はその少し手
前から先においてだけこのノ（イブの通路が開かれるよ
うになっている。最後に、この電気回路には、ちょう形
ガス弁の下流の吸気管内の圧力が危険限界を越えたとき
にこの圧力により開放方向に制御される感圧接点が設け
られる。

本発明の一つの実施例においては、電磁弁の上流におい
て前記抽出用配管に圧力保存室を構成する容量室が配置
される。

このように大気圧段階において、排気ゲート弁は通常は
上述したように戻しバネの力を受けて開いている。過給
段階にしたいときは圧力保存室内の圧力が閉鎖用室に伝
達され、ジヤツキの他方の室は大気圧と通気状態である
ため排気ゲート弁が閉じられる。吸気圧力が制御限界を
越えると気圧弁が開放用室の大気圧への通気を塞ぎ、ジ
ヤツキの一個の室内が徐々に同じ圧力になる丸め戻しバ
ネの力を受けてゲート弁が開かれる。

こうして、エンジンは大気圧段階においてちょう形ガス
弁の全開状！Ｉまで作動することができ、それから先は
過給作動状態となる。

過給段階におけるエンジンの出力の制御を確実に行なう
ため、推奨される実施例においては、ガス制御器のスト
ロークはちょう形弁が全開に達したあとも延長され、適
切な制御器により気圧弁のバネの力は小さな値から安定
状態である最大値までだんだん強さを増して行く；こう
して排気管の背圧は全機能領域においてその最大値以下
に制限される。

他の実施例においては、過給段階におけるエンジンの出
力の制御は、ちょう形ガス弁が全開となったあと、ちょ
う形ガス弁によって行なわれ、ちょう形ガス介が全開と
なると一安定接点が働いて電磁弁の制御回路が作動して
圧力保存室と空気ジヤツキの一個の室の間が通気状態と
なシ、次ぎ罠、平均吸気に和尚する位置に戻るまで回路
を開かないで、十分に漸進的動作がで圧力が一定の値と
なるように制御を行なう。

本発明の他の特徴と利点を単なる例として添付の図に示
す。

第１図において、エンジンｌにはターボ圧縮機−が備え
られ、そのタービン部コａはエンジンの排気管３により
排気を供給され、その圧縮機部コｂｒｉ大気を吸い込み
、管轟によって、良く知られたベンチュリ管ｑとちょう
形ガス弁Ｓを備え九装置に空気供給する。ちょう形ガス
弁Ｉは吸気管りへの許容される空気の流量を制御する。

良く知られている方法であるが、との系には、排気ゲー
ト弁ｔがあり、排気管Ｊのガスの内のある量だけをター
ビンコ１を通すことなく、排気管ｆＫ直接導くことがで
きる。このゲート弁ｌは、一般的には膜形の９気ジヤツ
キ／ｌによシ作動される軸７０に連結されるレバー／□
ａに固定され走置を備えている。

このジヤツキ／ｌは、バネノコを有しているが、従来の
構成とは異なシ、このバネはゲート弁ｔが開く方向に働
き、過給圧力との共通的な＃ｊ定は行なわず、バネの調
節の力は比較的弱い。

換は本体を一個に分け、一方の閉鎖用室／Ｊは圧力を受
けるとバネノコに逆ってゲートｌを閉じ、他方の開放用
室／４１はこれと反対の働きをする。

ベンチュリ管弘の上流の送り出しバイブロ内の圧力は、
１３で抽出され、戻り止め弁ｉｓｈを通って圧力保存室
／４に導かれ、パイプｌりを通プ電磁弁！？を介して共
通管／１へと伝えられる。共通管から分かれたパイプコ
０は閉鎖石室／ＪＫ接続される。同時にもう一方のパイ
プコ／は開放用室ｌダに働くが、その中間には、強い圧
力低下器を構成するチョーク弁−一が介在される。この
開放用室ｌμ自身は、気圧弁コ蓼に接続されるパイプ２
３を介して大気と通じており、気圧弁コ弘は膜コ４によ
り作動される弁コｊにより基本的に構成され、膜コ４の
下方の制御室コア内の圧力が開放方向忙働くバネ２１の
力に十分勝つと１！は、パイプ２３の大気圧への通気が
閉ざされるように構成される。

このバネの調節は、ガス制御器３１によりケーブル３０
を使って作−されるレノ・−一９を介して行なわれ、そ
の制ａ器のつシ合い点は定常状態における所定の過給圧
力に対応している。

制御室コクは遅延パルプＪダを介してパイプ３コ及び３
Ｊによシ吸気管７に接続されている。

この遅延パルプは戻シ止め弁３４と並列に配置される強
い圧力低下器３ｊにより基本的に構成され、全体として
強い圧力低下器は３３から３−の方向にだけ強く妨害物
となっている。

電磁弁／？は、開放の方向に駆動されるのが好ましく、
弾性をもった補正装置ＪＫを介してガス制御器３１に連
結される電気接点３７によって駆動され、ちょう形ガス
弁ｊが全開に達すると、鬼気回路が閉じられ、次ぎに気
圧弁コ参のＷ４節ケーブルＪＯが作動される。さらに接
点３りから電磁弁ｌ？までの間の電気ｉｇｌ絡には宏量
装置Ｊ９が配置され、この安全装＠Ｆｉちょう形ガス弁
ｊの下流において吸気管ｔＫｌｉｋ絖される圧力接続に
よ１構成され、この吸気管内の圧力が危険値に違したと
きは囲路を開くようになっている。

チョう形ガス弁！が全開でない＠Ｆ）８点Ｊｔは開いて
おシ、電磁弁ｉｔがパイプ１ｔｔ−烏ぎ、ｅｏＫよ〉パ
イプ１Ｋを大気圧に通気させることによ）ジヤツキ／／
（１）２個の富／Ｊ及び／蓼は大気圧下に置かれる。従
って、排気ゲート弁ｌはバネ／Ｊの力を受けて最大に開
き、そのためエンジンｌの排気管での背圧は効率低下を
避けるため極力少なくなっている。若しもむの装置が無
公害の触媒反応装置を備えているならば、排気管のガス
はターボ圧縮機−のタービン段コａを通過するととによ
る冷却がないのでその反応装置の始動は比較的早い。

これに対し、ちょう形ガス弁Ｉを全開位置とするためア
クセルペダル３１が十分押し込まれると、接点３ツが閉
じられ、電磁弁１１が駆動されて大気圧への出口参〇が
塞がれ、パイプｌりとｉｔが通じる。そのため圧力保存
室ｌル内の過給圧力は二つの枝線Ｊ０及びコ／に伝えら
れる。エンジンの動作が定常状ＭＫある場合、過給圧力
の調節装置の動作状態を二通夛に区別する必要がある。

若しも、りにおける過給圧力が規定の限界値よシも近く
、気圧弁コダのバネ−ｔの調節に応じているならば、気
圧弁は室／４１を大気圧と通気状１１に維持し、チョー
ク弁−一によ）引き起こされる圧力低下はパイプ−Ｊ及
び気圧弁内で受ける圧力低下よりもずっと大きい。バネ
／Ｊの調節の力は弱いので、ジヤツキ／／は排気ゲート
弁ｔを閉じ、ターボ圧縮機コは機能状態となる。

この機能状態のあと、大気圧段階の限界を越えて過給圧
力段階となるとき、パネコｔ、の調節によって決められ
る値（ちょう形ガス弁が完全に開くときの位置以上にア
クセルペダルを押し込む＠度によるが）を過ぎると、気
圧弁コダはバイクコ３０大気圧との通気を断ち、従って
開放用室／＆内の圧力はチョーク弁−コを通って次第に
閉鎖用基ｌＪ内の圧力と同じ値に落ち着いて行き、排気
ゲート弁ｆＦｉバネ／コの力により−〈。

従って、定常状態においては、排気ゲート弁Ｓはアクセ
ルペダルの押し込み！Ｍ度に従った平嚢位ｆｋをとるよ
うになる。

これに対して強い加速段階においては、遅延パルプ３弘
は２７に圧力を少し遅れて伝達するため、排気ゲート弁
ｔの開放を遅らせ、エンジンｌｔ一時的に調整限界を越
えて過給状態で動作させ、全体の動的応答性を改善する
ことができる。しかし、この段階において吸気管７の実
際の圧力は危険限界を越えてはならないので安全装置３
？返働いて制御が行なわれる。すなわち、電磁弁１９の
駆動が切られて排気ゲート弁ｌが開く。

このように維持費が安く比較的単純で、自動的な系統に
よ〕すべての希望の機能が得られる。

第一図の変形実施態様は、第１図と類似しているが、異
なる点は調整可能な弁コ参の代わシに調整同定の弁コダ
′を使ったことと、第１図においては単純接点Ｊりの開
閉接点がちょう形ガス弁の全開点に一致している１０１
対し、コ安定の接点Ｊｆａを使い、ちょう形ガス弁が全
一になったならｉ１′接点は閉じるが、ちょう形ガス弁
が戻るとき、その途中まで接点の開くのが遅れることで
ある。

さらに、纂コ図の変形実施態様においては、パイプＪ、
７はパイプ７にではなく、パイプ４に接続するのが好ま
しく、気圧弁コダａを制御するための抽出圧力としてち
ょう形ガス弁の上流の送り出しバイア′６内の圧力を使
っている。

また、弁コ４１１Ｌのバネコｌは、そのつり合い点がガ
ス制御器によって補正されるのではなく、定常状態にお
ける所定の過給圧力に対応するよう正確ＫＩＮ整される
。

コ安定の電気接点、３ｔ＆は、弾性ある補正装置Ｊｔ＆
を介してガス制御器ｓ　／　Ｋ連結され、ちょう形ガス
弁が全一に達したとき電気回路が閉じられ、その後はガ
ス制御器のストロークのはは半分になるまで開かない。

安全装置３ｔについては前述の例と同じである。

ちょう形ガス弁！が全開となるよう、アクセルペダルが
十分押し込まれると、接点３りａは閉じ、電磁弁ｉｔが
作動し、大気圧への出口４Ｉｏを塞りでパイプ／７とｉ
ｔが通気される。

従って、圧力保存室ｌＡ内の過給圧力は２個の枝管コ０
及びコ／に伝達される。エンジンの機能が定常状態にあ
るならば、ちょう形ガス弁が早開状態になシ得る点を除
いて、前述したような装置の二通りの動作状態が得られ
る。しかしながら、加速段階においては、同様な動作お
よび同様な遅れが行なわれる。

第３図における実施態様においてｍ−図と異なるのは、
第一には、圧力保存室１１及び戻〕止め弁／ｊｌＬがな
いことであるが、ここでは抽出用パイプ／ｊが電磁弁ｉ
ｔの入口ｌりの役目をしている。たぞし、この場合、こ
れら−個の部材／２及び／ｊａを備えておくことも可能
である。第二には、Ｊｊを弁ｌｊの下流の共通パイプｔ
ｔＫ＊接接続していることである。

さらに、接点ＪＩＩｂ及びその弾性ある補正器、ｔｔｂ
は前述の場合よシも単純なタイプであり、ちょう形ガス
弁ｊが全開となる前に回路を閉じて過給状１ＩＩＫする
。

これらの相異点を除けばその機能性前述し友例の場合と
類似である。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明による装置の第一の実施例の模式図、第
一図は第二の実施例の図、第３図は第三の実施例の図で
ある。 ／　ａ　ａエンジン、コａＳＳタービン部、コｂ・・圧
縮機部、Ｊ・・排気管、！・・ちょう形ガス弁、１・・
送）出しパイプ、り・・吸気パイプ、ｌ・・排気ゲート
弁、ｌｌ・・空気ジヤツキ、ｌｊ・・戻しバネ、／Ｊ−
−閉鎖用室、／＃・・開放用室、ｌｊ・・抽出パイプ、
／、ｔａ・・戻り止め弁、１４・・容量寅、ｌり・・入
口、ｌｌ・・出口、ｌヂ・・電磁弁、−〇・・第一のパ
イプ、−７・・第二のパイプ、ココ・・チョーク弁、λ
Ｊ・・パイプ、コク・・気圧弁、コク・・制御室、コＩ
・・バネ、３０・・伝達手段、Ｊｊ・・ガス制御器、３
ａｇ３ｓ・・第三のノくイブ、Ｊｊ・・チョーク弁、３
４・・戻シ止め弁、３　り　；　Ｊ？ａ　；ＪｔＤ　＠
　　１１接点、３１；３ｔａ、’３ｔｂ　・・補正器、
３９・・安全用感圧接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　タービン部（−ａ）　　はエンジン（１）の排気管
   （３）Ｋよって排気供給され、分流として排気ゲート弁
   （ｆ）を有し、また、圧縮機部（コｂ）は送り出しパイ
   プ（１）とちょう形ガス弁（ｊ）を介してニンジン（１
   ）の吸気パイプ（り）ｋ空気を供給し、前記排気ゲート
   弁＜１）は戻しバネ（ｌ−）　　を備え九空気ジヤツキ
   （ｌｌ）Ｋよって制御されるようなターボ圧縮機を備え
   た形式のターボ圧縮機エンジンの過給圧力の圧力制御装
   置において、 前記空気ジヤツキ（／／ｉのバネ（／Ｊ）　　＃ｉ排気
   ゲート弁＜１＞を開放する方向に働き、抽出パイプ（ｔ
   Ｓ）　　は、ちょう形ガス弁（ｊ）の上流で圧縮機部（
   Ｊｂ）　　の下流にあるパイプ（６）の圧力を抽出して
   並列な一本のパイプに伝え、並列なパイプの第一のパイ
   プ（２７）は空気シャツ中（ｌｌ）の閉鎖用室（／Ｊ）
   　Ｋ　ｌｉｋ続され、第二のパイプ（コｌ）はチョーク
   弁（ＪＪ）を介して空気ジヤツキの開放用室（ｌｌ）に
   接続され、開放用室（ｌｌ）はパイプ（−）によ如気圧
   弁（コ４Ｉ）を介して大気圧に通気され、一方、第三の
   パイプ（Ｊ、？−３コ）　は前記気圧弁（評）の制御室
   （コク）に空気を供給し、制御室（１ｑ）は、制御室（
   コア）内の圧力が過給圧力の望ましい値を越えるとパイ
   プ榊）の大気圧状態への通気が絶たれるように調整され
   るバネ（コｔ）を備えるターボ圧縮機エンジンの過給圧
   力の圧力制御装置。 ユ　前記第三のパイプ（ｊｊ→コ）　には、前記制御１
   ｉ［（Ｊ？）　　の方向にだけ流量が急激に減少するの
   を妨けるように、戻〕止め弁＜３４＞　　ａ列に配置さ
   れた強い圧力低下器を有するチョーク弁（３Ｓ）　　を
   備える遅延パルプがそう人される特許請求の範囲第７項
   記載の装置。 ３　前記送シ出しパイプ（４）を第一のパイプ（−〇）
   及び第二のパイプ（コ／）Ｋ接続する前記抽出パイプ（
   ｌ！）　　には電磁弁（１９）　　がそう人され、電磁
   弁はその休止状１１ｉ１においては前記第−及び第二の
   パイプを大気圧状態ＫＬ、駆動状態においては、前記送
   り出しパイプ（１）と前記パイプ（ｘ−２ｉ）　とを通
   気状態にし、前記電磁弁（／テ）　　の電気制御回路は
   、弾性を有する補正器（３１；３ｔａ；３ｔ’ｂ）を介
   してガス制御器のペダル（３１）　　Ｋより作動される
   接点（３９；Ｊ９＆；３ツｂ）を起点として駆動される
   特許請求の範囲第７又は２項に記載の装置。 舊　ちょう形ガス弁（ｋ’）の下流の吸気管（り）Ｋは
   安全用感圧接点（、ｙｖ）　　がそう人され、その接点
   は電磁弁（１９）　　の駆動のための電気回路が開くよ
   うに働く特許請求の範囲第３項記載の装置。 よ　前記第三のパイプ（３３）　　は吸気管（７）に接
   続され、気圧弁（−リ　のバネ（コｔ）　の調節はガス
   制御器（３１）　　によって適切な伝達手段（３０）を
   使ってその長さを修正するととによって行なわれ、前記
   接点（３り）　　はガスの全開時点を起点として作動さ
   れ、ガス制御器（Ｊ／）は全開位置から先の補助ストロ
   ークを有し、そのストロークにおいて前記長さの制御器
   （３Ｑ）　　が作動する特許請求の範囲第３又ｉｔ参項
   記載の装置、Ｉｉ→→ 基　前記第三のパイプ（Ｊ３）　　が送ル出しパイプ（
   ａ）Ｋｆｆｉ接接続され、接点（，７？−）　　及び結
   合された弾性を有する補正器（Ｊｆｆａ）　　は−個の
   安定位置が作り出され、接点は、ガスの全開に対しては
   閉じられるが、次ぎに、ガスが一部塞がれてから開かれ
   る特許請求の範囲第Ｊ又は事項記載の装置。 賀　前記第三のパイプ（３３）　　が−個の基本のパイ
   プ（−〇及びコｌ）　と同様に電磁弁（１９）　　の出
   口（１ｇ）　　に接続され、接点（３ｔ　ｂ　）及び結
   合された補正器（３１）のすべての位置において回路を
   閉じるように働く豐許請求の範１１ＪｌｌＥＪ又は事項
   記載の装置。 よ　抽出パイプ（ｔｒ）　　と、電磁弁（１９）　　の
   入口（１７）　　との間に戻〕止め弁（ｚｈ）　　及び
   圧力保存室を構成する容量＊　（／４）　　がそう人さ
   れる特許請求の範囲第３，１又は７項記載の装置。