JPS6126596Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、過給機付内燃機関の改良に関す
る。

外部に捨て去る排気のエネルギーを吸気コンプ
レツサの駆動力として回収することにより過給を
行なう過給機は、その作動にあたつて機関の駆動
力を損わないため、機関効率向上のための効果的
な手段として有望視されている。

このような過給機を備えた内燃機関は、従来第
１図に示したようにシステム化されている。

これを説明すると、図で１が機関本体、２が吸
気通路、３が排気通路、４が過給機である。

過給機４は、排気通路３の途中に位置して排気
圧力で回転するタービン４ａと、回転軸４ｂを介
してタービン４ａと直結したコンプレツサ４ｃと
を備え、タービン４ａの回転力でコンプレツサ４
ｃを駆動することにより、エアクリーナ５からの
吸気を加圧して機関本体１に過給する。タービン
４ａを通過して圧力低下した排気は図示しないマ
フラを介して消音され、外部へと排出される。

このような過給作用は、排気エネルギーの大き
い高負荷時ほど顕著になるのであるが、過給機４
としては機関低速回転域でも有効に過給作用を発
揮するものがマツチングされる関係上、高負荷で
ある程度機関回転が上昇すると過給圧が高まりす
ぎる傾向を生じる。

これに対処するために、タービン４ａを迂回し
て排気バイパス通路７が形成されており、圧力信
号通路９を介して吸気通路２内の過給圧に応動す
る排気バイパス弁装置８（通常、ウエイストゲー
ドバルブと呼ばれ弁口８ａ、この弁口８ａを開閉
するスイングバルブ８ｂ、このスイングバルブ８
ｂのアクチユエータとしてのスイングバルブコン
トローラ８ｃとから構成される。）によつて、過
給圧が所定値を超えると上記排気バイパス通路７
が開かれ排気の一部を迂回させるようになつてい
る。

このようにタービン４ａに供給する排気ガス量
を制御することによつて過給圧が制御され、機関
低速回転域から充分な過給効果を得る一方、過給
機４及び機関本体１の耐久性が損われないように
図つているわけである。

また、上述した排気バイパス弁装置８が作動不
良となつた場合、過給圧が上昇し過大吸気が機関
本体１に供給されて機関本体１が破損するのを防
ぐために、吸気通路（吸気マニホールド）２には
リリーフ弁１０が設けられ、吸気通路２内圧力
（過給圧）が設定値以上になるとリリーフ弁１０
を介して過大吸気が大気に放出されるようになつ
ている。

ところで、このような過給機付内燃機関におい
て、上述した過給吸気を冷却して可及的にノツキ
ングの発生を防止すると共に高出力を確保するた
めに、コンプレツサ４ｃ下流の吸気通路２に空冷
のインタークーラ（図示せず）を介装するものが
ある。

そして、この場合上記インタークーラは通常コ
ンプレツサ４ｃと吸気絞り弁１１との間に設けら
れ、とりわけリリーフ弁１０の上流に位置してい
た。

そのため、インタークーラに通気抵抗があるこ
とから、排気バイパス弁装置８が作動不良となつ
た場合にインタークーラ上流において過給圧がリ
リーフ弁１０の開弁設定圧以上に達しても、イン
タークーラ下流では開弁設定圧以下となりリリー
フ弁１０が作動しないことがある。

その結果、インタークーラ上流の過大吸気圧力
により、吸気通路（ダクト）２がインタークーラ
接続部において脱落したり、またインタークーラ
コアの変形等を来たすなどで、運転不良あるいは
出力の低下を生じるという問題点があつた。

また、上記リリーフ弁１０に限らず排気バイパ
ス弁装置８のスイングバルブコントローラ８ｃに
過給圧を作用させる圧力信号通路９がインターク
ーラ下流の吸気通路２に接続された場合にも、排
気バイパス弁装置８が適正に作動しないことから
上述したと同じような事態を生じることがある。

そこで、この考案はコンプレツサ下流の吸気通
路にインタークーラを介装してなる過給機付内燃
機関において、前記排気バイパス弁装置の圧力信
号通路の過給圧取出口をコンプレツサ下流でイン
タークーラ上流の吸気通路に連通接続すると共
に、このコンプレツサ下流でインタークーラ上流
の吸気通路に、上記排気バイパス弁装置の故障時
に設定過給圧以上になると開弁し、最大過給圧を
規制するリリーフ弁、又は設定過給圧以上になる
と機関への燃料供給を遮断するように過給圧を検
出する圧力センサを設けることにより、前記問題
点を解決することを目的とする。

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明
する。

第２図に示すように、過給機４のコンプレツサ
４ｃ下流で吸気絞り弁１１上流の吸気通路２に後
述する空冷のインタークーラ１２が介装される。

そして、同じくコンプレツサ４ｃ下流で上記イ
ンタークーラ１２上流の吸気通路２Ａに、前述し
た排気バイパス弁装置８のスイングバルブコント
ローラ８ｃに過給圧を作用させる圧力信号通路９
の過給圧取出口９Ａが連通接続される。

更に、吸気通路２Ａには、上記排気バイパス弁
装置８が作動不良となつた場合に、過大吸気を大
気に放出するなどしてその最大過給圧を規制する
過給圧制御装置としてのリリーフ弁１０が介装さ
れる。

この実施例では、過給圧が排気バイパス弁装置
８の開弁設定より高めに設定された所定値以上に
なると、弁体１０ａが弁スプリング１０ｂ力に抗
して開き、過大吸気をホース１０ｃを介してコン
プレツサ４ｃ上流の吸気通路２に放出するように
なつている。

前記インタークーラ１２は、第３図に示すよう
に機関本体１の前方に位置してフロントグリル１
３またはクロスメンバ１４に固定支持され、同じ
く機関本体１の前方に配置されたカークーラ用ラ
ジエータ（コンデンサ）１５及び機関冷却用ラジ
エータ１６に対する走行風に可及的に抵抗を与え
ないようにその取付位置及び形状が選択されてい
る。

また、インタークーラ１２のコア１２ａの総開
口断面積はコンプレツサ４ｃの通路入口部の最小
開口断面積より２〜４倍程度大きく設定され、こ
れによりインタークーラ１２の流速を低減し、通
気抵抗と冷却効率の改善がはかられている。

更に、インタークーラ１２の入口部１２ｂ及び
出口部１２ｃは、第４図に示すように吸気通路
２，２Ａのダクトと同様に略長円形に形成され
る。従つて、その接合が容易で洩れがなく、かつ
各コア１２ａに均一な吸気の分配が可能となつて
一層の通気抵抗の減少がはかれる。

尚、第３図中１７は冷却フアン、１８はフー
ド、１９はアンダーカバー、２０は防護板で、第
４図中２１はインタークーラ取付用ブラケツトで
ある。

その他の構成は、第１図と同様なので第１図と
同一部材には同一符号を付して説明は省略する。

このように構成されるため、エアクリーナ５か
ら吸入された空気は排気ガス圧力で駆動されるタ
ービン４ａと連動するコンプレツサ４ｃに加圧さ
れて機関本体１に過給される。

この時、上記過給吸気は吸気通路２に介装され
たインタークーラ１２により走行風で冷却される
ので、吸気温度が低下しノツキングの発生が抑制
されると共に、空気密度が高くなることから機関
の高出力が確保される。

そして、機関の負荷の増大に伴つて上記過給圧
も上昇し、この過給圧が排気バイパス弁装置８の
開弁設定圧になると、スイングバルブ８ｂが開き
排気の一部がタービン４ａをバイパスして流れる
ため、タービン４ａ及びこれと連動するコンプレ
ツサ４ｃの回転が低下し過給圧の上昇が抑制され
る。

この排気バイパス弁装置８が作動不良となつ
て、更に過給圧が上昇した場合には今度は、過給
圧がある設定値になるとリリーフ弁１０が作動し
て前述したようにその最大過給圧を規制する。

ところで、この実施例ではインタークーラ１２
上流の吸気通路２Ａが、上述した排気バイパス弁
装置８及びリリーフ弁１０の過給圧の信号取出し
通路となつているため、吸気通路２にインターク
ーラ１２を設けたことによる、インタークーラ１
２の通気抵抗でインタークーラ１２上流の過給圧
がインタークーラ１２下流の過給圧より若干高く
なつたとしても、この過給圧が信号となつて上述
した排気バイパス弁装置８あるいはリリーフ弁１
０が作動して過給圧が過大となるのを防止する。

この結果、インタークーラ１２上流の過給圧は
その最大値が常に適正な値に規制され、従来例の
ようにリリーフ弁１０等がインタークーラ１２下
流の吸気通路２に設けられて上述したインターク
ーラ１２上、下流の過給圧の変動によりリリーフ
弁１０等が作動せず、インタークーラ１２上流の
過給圧が過大となつて吸気通路（ダクト）２Ａ等
が脱落したりインタークーラ１２のコア１２ａが
変形し、機関の運転不良や出力の低下を生じると
いうことは未然に回避できる。

また、このように過給圧の過大上昇が防止され
るので、過給機４のタービン４ａやコンプレツサ
４ｃの過回転による軸受の摩耗を一段と防止でき
る。

更に、この実施例では上述したインタークーラ
１２のコア１２ａの形状等により可及的に通気抵
抗を減少しインタークーラ１２の上、下流の過給
圧の変動を小さくしているので、過給作用に与え
る影響もほとんどない。

次に、第５図はこの考案の他の実施例を示すも
のである。

これは、先の実施例におけるリリーフ弁１０の
代わりに、過給圧検知装置である圧力センサ２２
を設け、この圧力センサ２２からの信号に基づい
て燃料制御回路２３を介して絞り弁１１下流の吸
気通路（吸気マニホールド）２に設けられた燃料
噴射弁２４へ燃料遮断信号を付与し燃料供給を遮
断することにより、機関本体１の排気量を減少さ
せて過給圧制御を行ないその最大過給圧を規制す
るようにしたものにこの考案を適用した例であ
る。

つまり、この場合においても過給圧検知装置で
ある圧力センサ２２をインタークーラ１２の上流
の吸気通路２Ａに設けることによつて、先の実施
例と同様にインタークーラ１２の上流の過給圧の
過大上昇を防止できることは自明である。

また、この実施例においては圧力センサ２２の
信号に基づいて燃料供給を遮断する代わりに逆に
燃量増量を行なつても機関本体１の出力が低減で
き、過給圧の過大上昇を防止できると共に、排気
通路３に介装された三元触媒（図示せず）を還元
雰囲気温度にして三元触媒の劣化も防止できるこ
とは言う迄もない。

尚、図中２５は点火スイツチ、２６は絞り弁開
度スイツチ、２７はエアフローメータである。

以上説明したようにこの考案によれば、コンプ
レツサ下流の吸気通路にインタークーラを介装し
てなる過給機付内燃機関において、タービンをバ
イパスする排気通路に設けた排気バイパス弁装置
を作動させる過給圧取出口と、この排気バイパス
弁装置の作動不良時に設定過給圧以上になると開
弁し最大過給圧を規制するリリーフ弁、又は設定
過給圧以上になると機関への燃料供給を遮断する
ように過給圧を検出する圧力センサの過給圧の信
号取出し通路を、コンプレツサ下流でインターク
ーラ上流の吸気通路に設けたので、インタークー
ラ上流の過給圧の過大上昇によるインタークーラ
コアの変形や吸気通路（ダクト）の脱落を未然に
回避でき、機関の運転性や出力性能が良好となる
という効果が得られる。

また、インタークーラ上流の過給圧の過大上昇
が防止されるので、過給機のタービンやコンプレ
ツサの過大回転による軸受の摩耗が一段と防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の概略構成図、第２図はこの考
案の第１実施例を示す概略構成図、第３図及び第
４図はその各々の要部断面図、第５図はこの考案
の第２実施例を示す概略構成図である。 ４ａ……タービン、４ｃ……コンプレツサ、４
……過給機、２……吸気通路、１２……インター
クーラ、７……排気バイパス通路、８……排気バ
イパス弁装置、９……圧力信号通路、９Ａ……過
給圧取出口、１０……リリーフ弁、２２……圧力
センサ、２Ａ……コンプレツサ下流でインターク
ーラ上流の吸気通路、２３……燃料制御回路、２
４……燃料噴射弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関排気圧力で駆動されるタービンと一体化し
   て吸気を過給するコンプレツサを有する過給機
   と、上記コンプレツサ下流の吸気通路に介装され
   過給吸気を冷却するインタークーラを備えた過給
   機付内燃機関において、上記タービンをバイパス
   する排気通路に設けた排気バイパス弁装置を作動
   させる過給圧取出口と、この排気バイパス弁装置
   の作動不良時に設定過給圧以上になると開弁し、
   最大過給圧を規制するリリーフ弁、又は設定過給
   圧以上になると機関への燃料供給を遮断するよう
   に過給圧を検出する圧力センサの、過給圧の信号
   取出し通路とをコンプレツサ下流でかつインター
   クーラ上流の吸気通路に各々設けたことを特徴と
   する過給機付内燃機関。