JPS5930174Y2 - 過給機付エンジンのサ−ジ防止装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は過給機付エンジンのサージ防止装置に関する。

排気通路に介装したタービンにより、排気ガスのエネル
ギを利用して吸気通路に介装したコンプレッサを駆動し
て吸入空気を過給し、これによって機関効率の向上や出
力の増強を図り、燃費や動力性能を改善するようにした
過給機付エンジンが従来から知られている。

この種のエンジンでは、コンプレッサの圧縮圧が過大に
なると、サージ現象を引き起こして、それに伴って発生
する強い衝撃や振動によって、過給機内の軸受やインペ
ラなどが破損したり損傷したりする恐れがある。

そこで、このサージを防ぐための装置が従来から考えら
れているが、この−例として、西独国ＭＴＺ（１９７９
年３月１０７ページ〜１１１ページ）紙上に掲載された
ものがあり、今これについて第１図を参照しながら説明
する。

エンジン本体１に接続した吸気通路２には、絞り弁３の
上流にて、過給機４のコンプレッサ５が介装されている
。

さらに、コンプレッサ５をバイパスして、吸気通路２に
はコンプレッサバイパス通路６が接続し、またこの通路
６にはコンプレッサバイパス弁７が介装されている。

コンプレッサバイパス弁７は、絞り弁下流の吸入負圧が
設定値以上になると、つまり絞り弁３が全閉に近くコン
プレッサ５の出口圧力が高くなると、開弁してコンプレ
ッサ５の出口の空気をコンプレッサバイパス通路６を経
てその上流側の吸気通路２に逃がし、これによってサー
ジの発生を未然に防止するようにしている。

ところで、サージの発生条件を分析してみると、それは
絞り弁急閉時に最も発生しやすいことが分かる。

その理由は、コンプレッサ５の回転力が絞り弁３の急閉
に追従することなくすぐには落ちないからであり、コン
プレッサ５の回転数が高いにもかかわらず、その出口が
ふさがれているような状況が、この絞り弁急閉時には生
まれるからである。

したがって、このような従来のサージ防止装置では、サ
ージ防止機能を充分に果たすには、コンプレッサバイパ
ス弁７に対して非常に速い開弁応答性能や、コンプレッ
サバイパス通路６に対して空気を大量に流しうることな
どが要求される。

しかも特に重大な問題点として、コンプレッサ出口圧を
コンプレッサ入口側に逃がす構成であるため、コンプレ
ッサバイパス通路６の口径を大きくしてその逃がし量を
大きく定めておくと、絞り弁急開に際してのコンプレッ
サ５の惰性回転に対するブレーキの利きが強く、急激に
コンプレッサ５の回転数が落ちるので、逆に絞り弁急開
直後に急加速する時には、その回転数が回復するにはか
なりの時間を要し、エンジンの加速応答性能が損われる
ということが指摘される。

本考案は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、絞り弁の上流（ただしコンプレッサの下流と、
）と下流とを結んで、吸気通路に絞り弁のバイパス通路
を接続する一力、このバイパス通路にバイパス弁を介装
して、コンプレッサがサージ発生急険範囲内にある絞り
弁急開時などでは、バイパス弁を開いてコンプレッサ出
口圧をエンジン本体に逃がすととも１こ、所定以上のコ
ンプレッサ空気流量を確保するようにして、上記問題点
を解決することを目的としている。

以下図面によって説明する。

第２図は本考案の実施例を示す概略図である。

図において、１０はエンジン本体、１１は吸気通路、１
２は排気通路である。

このうち吸気通路１１には、絞り弁１３の上流にて、過
給機１４のコンプレッサ１５が介装され、他方排気通路
１２には、過給機１４のタービン１６が介装されている
。

また、吸気通路１１にはその最下流部のブランチにて、
図示しない燃料噴射弁が介装され、ここから吸入空気の
流量に比例しての燃料が供給される。

一力、タービン１６は排気ガスのエネルギで回転して、
これと同軸連結したコンプレッサ１５を駆動する。

これによって吸入空気が過給さ札機関効率の向上や出力
の増強が図られている。

また、タービン１６をバイパスして、排気通路１２には
タービンバイパス通路１７が接続し、さらにこの通路１
７にはタービンバイパス弁１８が介装されている。

このタービンバイパス弁１８は高負荷域などで開いて、
タービン１６へ導入される排気ガスの量を制限して、コ
ンプレッサ１５の仕事量を抑える。

これによって、過給圧の過上昇が防がれ、ノッキングな
ど異常燃焼の発生が未然に回避されるのである。

さらに、絞り弁１３の上流ただしコンプレッサ１５の下
流と、絞り弁１３の下流とを結んで、吸気通路１１には
絞り弁バイパス通路１９が接続し、またこの通路１９に
はこれを開閉する絞り弁バイパス弁２０が介装されてい
る。

このバイパス弁２０は、コンプレッサ１５がサージ発生
危険範囲内にある時に開弁して、コンプレッサ出口圧を
絞り弁バイパス通路１９を経てエンジン本体１０へと逃
がすとともに、ある程度のコンプレッサ空気流量を確保
して、サージの発生を未然に防ぐ。

詳述すると、バイパス弁２０はダイヤフラムアクチュエ
ータ２１によって開閉駆動されるのであり、このアクチ
ュエータ２１はコンプレッサ１５の下流かつ絞り弁１３
の上流にて吸気通路１１に接続した導管２２を介しての
コンプレッサ出口圧に応動するようになっている。

ただし、導管２２には電磁弁２３が介装され、絞り弁ス
イッチ２４の出力信号に基づいて、電磁弁２３は絞り弁
全開（もしくはその近傍を含めて）時にのみ導管２２を
開いて、コンプレッサ出口圧（吐出圧）をアクチュエー
タ２１へ導入するようになっている。

すなわち、絞り弁１３が全閉（もしくはその近傍開度）
であることを条件として、例えばコンプレッサ出口圧が
サージ発生の下限に対応して予め定めた設定圧を越える
と、アクチュエータ２１のダイヤフラム２５がスプリン
グ２６に抗して下動し、バイパス弁２０を開くのである
。

次に作用を中心にして説明する。

絞り弁１３が開く部分負荷ないし全負荷運転状態では、
その負荷値に応じてノッキングなどの異常燃焼を起こさ
ない範囲でコンプレッサ１５が機能し、吸入空気が過給
される。

この結果、機関効率の改善や出力の増強などが図られる
。

一力この状態では、絞り弁１３が開いているので、電磁
弁２３は罰じ、コンプレッサ出口圧のアクチュエータ２
１への導入が断たれ、したがってバイパス弁２０は閉じ
る。

また、コンプレッサ１５が機能することなどから、コン
プレッサ出口圧は高くなっており、特に全負荷に近いと
ころではそれはほぼ最大過給圧に達する。

次いでこの状態から絞り弁１３が急閉すると、しばらく
はコンプレッサ１５がかなりの高回転で回る一方、コン
プレッサ空気流量が減少するので、前述したように極め
てサージの発生しやすい状況となる。

ところが、本考案では、絞り弁全閉と同時に電磁弁２３
が開くので、コンプレッサ出口圧がサージ発生の下限に
対応した設定圧を越えた瞬間に、バイパス弁２０が開い
て、コンプレッサ出口圧を絞り弁バイパス通路１９を経
てエンジン本体１０へと逃がすとともに、ある程度の適
度なコンプレッサ空気流量を確保する。

この結果、サージの発生が確実に防がれる。

加えて、第１図のようにコンプレッサ出口圧をその上流
側に逃がすものと異なり、エンジン本体１０へある程度
だけ逃がす構造なので、コンプレッサ空気流量が急激に
増加することはなく、この場合にコンプレッサ１５の回
転を緩やかに落とすことができ、したがってその直後に
おける再加速時には、初期条件としてコンプレッサ１５
をかなり高い回転数から機能させられるので、この時の
エンジン加速応答性能を第１図のものに比べて改善する
ことができる。

以上説明したように、本考案では、絞り弁の全閉（もし
くはそれに近い開度）時に、コンプレッサ出口圧（吐出
圧）がサージ発生の下限に対応する設定圧を越えた場合
に、バイパス弁を開いて絞す弁をバイパスしてコンプレ
ッサ出口圧を逃がすようにしたので、サージの発生を確
実に防げ、しかも絞り弁急開直後の再加速時のエンジン
応答性を第１図のものに比べて速めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置を示す概略図、第２図は本考案の実
施例を示す概略図である。 １０・・・・・・エンジン本体、１１・・・・・・吸気
通路、１２・・・・・・排気通路、１３・・・・・・絞
り弁、１４・・・・・・過給機、、１５・・・・・・コ
ンプレッサ、１６・・・・・・タービン、１９・・・・
・・絞り弁バイパス通路、２０・・・・・・絞り弁バイ
パス弁、２１・・・・・・アクチュエーター、２２・・
・・・・導管、２３・・・・・・電磁弁、２４・・・・
・・絞り弁スイッチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 絞り弁上流の吸気通路に介装したコンプレッサを排気通
   路に介装したタービンにより駆動する過給機を備えたエ
   ンジンにおいて、コンプレッサ下流の吸気通路を絞り弁
   の上流から下流へと短絡する絞す弁バイパス通路と、こ
   のバイパス通路に介装したバイパス弁と、コンプレッサ
   の吐出圧力に応動し該圧力が設定圧以上の時にバイパス
   弁を開くアクチュエータと、前記吐出圧力を絞り弁の全
   閉時にのみアクチュエータへ導入する電磁弁とを設け、
   絞り弁が全閉でかつ前記吐出圧力が設定圧以上のときに
   バイパス弁を開くようにした過給機付エンジンのサージ
   防止装置。