JPS6231628Y2

JPS6231628Y2 -

Info

Publication number: JPS6231628Y2
Application number: JP1982184286U
Authority: JP
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1987-08-13
Also published as: JPS5988226U

Description

【考案の詳細な説明】この考案はタービンに排気ガスを導入する導入
口に開閉弁機構を設けたターボ過給機の可変ノズ
ル制御装置に関する。

一般に、ターボ過給機はエンジンの排気ガスの
排気通路内に配設されたタービンとエンジンの吸
気通路内に配設されたコンプレツサとから形成さ
れており、エンジンから排出される排気ガスによ
つてタービンを回転駆動し、このタービンの駆動
にともないタービンと同軸上に装着されたコンプ
レツサを回転駆動し、エンジン内に空気を圧縮供
給する構成になつている。

ところで、従来のターボ過給機ではエンジンの
回転数が低いと排煙濃度限界から、エンジンシリ
ンダ内への燃料噴射量を減少せねばならず、ター
ボ効果を十分に発揮できないという欠点があつ
た。それはタービンに導入される排気ガスの流量
はエンジンの回転数が低くなると小さくなるため
エンジンの低回転時にはタービンの回転速度が比
較的遅く、コンプレツサのブースト圧が不足する
からである。

本考案は上記事情を考慮してなされたものであ
つて、エンジン回転数に基づいてタービンの排気
ガス導入口を適宜絞り込むことにより排気ガスの
流速を高めて低回転域においても十分なターボ効
果が得られるようターボ過給機を制御する装置を
提供することを目的とする。かかる目的を達成す
る本考案の構成はエンジンのシリンダから排出さ
れた排気ガスによつて駆動されるタービンと、こ
のタービンの排気ガスの導入口に配設されこの導
入口の面積を可変する可変ノズルと、かの可変ノ
ズルを駆動する流体圧シリンダと、エンジンの回
転数Ｎを検出する回転数検出センサと、前記回転
数検出センサからの出力信号を入力してエンジン
の回転数を基準回転数Ｎ_E1，Ｎ_E2に比較すること
により基準回転数Ｎ_E1，Ｎ_E2よりもエンジン回転
数が低い低回転運転時には前記導入口の開口面積
を絞つた２つの状態に切換える一方前記基準回転
数Ｎ_E1，Ｎ_E2よりもエンジン回転数Ｎが高い場合
には前記導入口の開口面積を前記絞り状態から全
開の通常状態へ回復させる３段階制御用の信号を
前記流体圧シリンダへ出力するコンパレータと、
アクセルが一定量以上踏み込まれた時に前記コン
パレータを作動状態とするスイツチと、前記基準
回転数Ｎ_E1，Ｎ_E2に各々対応する目標位置に前記
可変ノズルを保持するために前記流体圧シリンダ
に設けたストツパとを具備し、上記アクセルが一
定量以上踏み込まれない時に上記スイツチにより
上記コンパレータが非作動状態となつて上記可変
ノズルを全開の状態とするように構成したことを
特徴とする。

以下、この考案の一実施例を図面を参照して説
明する。第１図において、１はターボ過給機のタ
ービンである。ターボ過給機はエンジンの排気ガ
スの排気通路内に配設されたこのタービン１とエ
ンジンの吸気通路内に配設されたコンプレツサと
から形成されており、エンジンの排気ガスによつ
てタービン１が回転駆動され、このタービン１の
駆動にともないタービン１と同軸上に装着された
コンプレツサを回転駆動し、エンジン内に供給さ
れる空気のブースト圧力を高める構成になつてい
る。また、タービン１の排気ガスの導入口には開
閉弁機構２が配設されている。この開閉弁機構２
は可動リング３、複数の可変ノズル４…および各
可変ノズル４…を可動リング３に連続する複数の
連結ロツド５…によつて形成されている。前記各
可変ノズル４…はそれぞれピン６…を中心に回動
可能に設けられており、可動リング３が第１図中
で時計方向に回動する動作にともない各可変ノズ
ル４…がピン６…を中心に時計方向に回動操作さ
れると導入口が閉じ、その面積は減少する。ま
た、逆に、可動リング３が図中反時計方向に回動
する動作にともない各可変ノズル４…がピン６…
を中心に反時計方向に回動操作されると導入口が
開き、その面積は増大するようになつている。ま
た、この開閉弁機構２は駆動機構７によつて駆動
されるようになつている。この駆動機構７はアク
チユエータであるシリンダ８、第１，第２の各電
磁切換弁９，１０およびエアタンク１１によつて
形成されている。前記シリンダ８の内部には第
１，第２の各ピストン１２，１３が配設されてい
るとともに、第１，第２の各ストツパ１４，１５
がそれぞれ設けられている。第１のストツパ１４
はシリンダ８内の中間部に取付けられており、第
１のストツパ１４によつてシリンダ８の内部に第
１，第２の各圧力室１６，１７がそれぞれ形成さ
れている。また、第２のストツパ１５は第２の圧
力室１７側の端面に蓋設されている。そして、第
１の圧力室１６の内部には第１のピストン１２、
第２の圧力室１７の内部には第２のピストン１３
がそれぞれ配置されている。また、第１のピスト
ン１２のピストンロツド１２ａは第１のストツパ
１４の中央に設けられた挿通孔１８内に挿通され
ており、このピストンロツド１２ａが挿通孔１８
にガイドされた状態で第１のピストン１２が第１
の圧力室１７内で往復動作を行なうようになつて
いる。さらに、第２のピストン１３のピストンロ
ツド１３ａはシリンダ８の第２の圧力室１７側の
端面に設けられた挿通孔１９を介して外部に突出
されており、連結部材２０を介して可動リング３
に連結されている。また、この第２のピストン１
３のピストンロツド１３ａにはコイルばね２１が
巻装されている。そして、第２のピストン１３は
第２の圧力室１７内で往復動作可能になつている
とともに、常時はこのコイルばね２１の付勢力に
よつて第１のストツパ１４に押し付けられた状態
で保持されている。また、シリンダ８には第１の
圧力室１６側の端面に第１の通気孔２２、第２の
圧力室１７側の周壁面に第２の通気孔２３がそれ
ぞれ形成されている。そして、第１の通気孔２２
には第１の送気管２４の一端部、第２の通気孔２
３には第２の送気管２５の一端部がそれぞれ連結
されている。また、第１の送気管２４の他端部は
第１の電磁切換弁９、第２の送気管２５の他端部
は第２の電磁切換弁１０にそれぞれ連結されてい
る。さらに、第１の電磁切換弁９には排気管２６
および第３の送気管２７、第２の電磁切換弁１０
には排気管２８および第４の送気管２９がそれぞ
れ連結されている。そして、第１の電磁切換弁９
によつて第１の送気管２４と排気管２６とが連通
された状態または第１の送気管２４と第３の送気
管２７とが連通された状態にそれぞれ切換操作さ
れるとともに、第２の電磁切換弁１０によつて第
２の送気管２５と排気管２８とが連通された状態
または第２の送気管２５と第４の送気管２９とが
連通された状態にそれぞれ切換操作されるように
なつている。また、前記第３および第４の各送気
管２７，２９はそれぞれ連通されているととも
に、それぞれエアタンク１１からエアが供給され
るようになつている。そして、第１，第２の各電
磁切換弁９，１０が第１，第２の各送気管２４，
２５と各排気管２６，２８とをそれぞれ連通させ
た状態に切換え操作された場合には第２のピスト
ン１３はコイルばね２１の付勢力によつて第１の
ストツパ１４に押し付けられた基準位置に保持さ
れるようになつている（第１図参照）。また、第
１の電磁切換弁９が第１の送気管２４と第３の送
気管２７とを連通させた状態に切換え操作される
とともに第２の電磁切換弁１０が第２の送気管２
５と排気管２８とを連通させた状態に切換え操作
された場合にはエアタンク１１から第３，第１の
各送気管２７，２４を介して第１の圧力室１６内
に供給されるエアによつて第２図に示すように第
１のピストン１２が第１のストツパ１４に押し付
けられるとともに、この第１のピストン１２のピ
ストンロツド１２ａによつて第２のピストン１３
がコイルばね２１の付勢力に抗して移動され、第
１，第２の両ストツパ１４，１５間の第１の変位
位置で保持されるようになつている。さらに、第
１，第２の各電磁切換弁９，１０が第１，第２の
各送気管２４，２５と第３，第４の各送気管２
７，２９とをそれぞれ連通させた状態に切換え操
作された場合にはエアタンク１１から第３，第１
の各送気管２７，２４を介して第１の圧力室１６
内にエアが供給されるとともに、第４，第２の各
送気管２９，２５を介して第２の圧力室１７内に
もエアが供給されるので、第３図に示すように第
２のピストン１３が第２のストツパ１５に押し付
けられた第２の変位位置で保持されるようになつ
ている。したがつて、第２のピストン１３は第
１，第２の各電磁切換弁９，１０の切換操作にも
とづき基準位置、第１の変位位置および第２の変
位位置の３段階に移動操作されるようになつてお
り、この第２のピストン１３が基準位置に保持さ
れている場合には可動リング３および各可変ノズ
ル４…はタービン１の排気ガス導入口の開口面積
を大きく開いた通常状態A₃で保持され、第２の
ピストン１３が第２の変位位置に移動操作された
場合には第２のピストン１３の移動動作にともな
い可動リング３が第１図中で時計方向に回動され
るとともに各可変ノズル４…がピン６…を中心に
それぞれ時計方向に回動され、タービン１の排気
ガス導入口の開口面積を絞つた絞り状態A₁で保
持され、第２のピストン１３が第１の変位位置に
移動操作された場合には第２のピストン１３の移
動動作にともない可動リング３および各可変ノズ
ル４…がそれぞれ中間状態に移動操作され、ター
ビン１の排気ガス導入口の開口面積を通常状態
A₃と絞り状態A₁との間の状態に絞つた中間絞り
状態A₂で保持されるようになつている（第３図
参照）。

一方、このような電磁切換弁９，１０をエンジ
ン回転数に基づいてそれぞれ切換えて制御するコ
ンパレータ３３ａ，３３ｂが設けられている。こ
のコンパレータ３３ａ，３３ｂの入力端子のうち
の一方はエンジンの回転を検出する回転検出セン
サであるタコ・ジエネレータ３２に接続してお
り、該タコ・ジエネレータ３２から出力される信
号がそれぞれコンパレータ３３ａ，３３ｂに入力
する。コンパレータ３３ａ，３３ｂの他方の入力
端子には電源からそれぞれ異なる基準電圧が印加
されており、この基準電圧はそれぞれ基準回転数
Ｎ_E1，Ｎ_E2（Ｎ_E1＜Ｎ_E2）に相当する。つまりコ
ンパレータ３３ａ，３３ｂにおいて、基準電圧と
出力信号とを比較することにより、基準回転数Ｎ
_E1，Ｎ_E2とエンジン回転数Ｎを比較することとな
る。

ここで）エンジン回転数Ｎ＜Ｎ_E1，Ｎ_E2の場
合において上記コンパレータ３３ａ，３３ｂが第
１，第２の各電磁切換弁９，１０に第１，第２の
各送気管２４，２５と第３，第４の各送気管２
７，２９とをそれぞれ連通させた状態に切換える
電気信号を出力する。従つて第２のピストン１３
は第３図に示す第２の変位位置に移動操作して各
可変ノズル４…が絞り状態A₁で保持される（第
４図折線ａ参照）。

次に）Ｎ_E1＜エンジン回転数Ｎ＜Ｎ_E2の場合
においては上記コンパレータ３３ａが第１の電磁
切換弁９に第１の送気管２４と第３の送気管２７
とを連通させた状態に切換える電気信号を出力す
るとともに、上記コンパレータ３３ｂが第２の電
磁切換弁１０に第２の送気管２５と排気管２８と
を連通させた状態に切換える電気信号を出力す
る。従つて、第２のピストン１３は第２図に示す
ように第１の変位位置に移動操作して各可変ノズ
ル４…が中間絞り状態A₂で保持されるようにな
つている（第４図折線ａ参照）。

更に）Ｎ_E1，Ｎ_E2＜エンジン回転数Ｎの場合
において上記コンパレータ３３ａ，３３ｂが第
１，第２の各電磁切換弁９，１０に第１，第２の
各送気管２４，２５と各排気管２６，２８とをそ
れぞれ連通させた状態に切換える電気信号を出力
する。従つて第２のピストン１３を第１図に示す
基準位置に移動操作して各可変ノズル４…が通常
状態A₃で保持されるようになつている（第４図
折線ａ参照）。

尚、アクセルの踏み込み量が少ない場合におい
て、タービンの導入口を絞つた状態A₁，A₂に保
持すると、排気ガスの流路抵抗が過大となり不都
合であるため、上述したタービン導入口を絞る制
御が一定のアクセル踏み込み量以下では行なわれ
ないようになつている。即ち、上記コンパレータ
３３ａ，３３ｂの基準電圧を設定する電源とこれ
らコンパレータ３３ａ，３３ｂとの間にスイツチ
３１が介装されており、このスイツチ３１はアク
セル３０が一定量以上踏み込んだ時のみONにな
り、その他の場合にはOFFとなるようになつて
いる。従つて、アクセル３０の踏み込み量が一定
量より小さいと上述した制御は行なわれず、導入
口は回転数の高低にかかわらず大きく開いた通常
状態A₃で保持される（第４図直線ｂ参照）。

上記構成を有する本考案のターボ過給機の可変
ノズル制御装置は、アクセル踏み込み量が一定値
以上の場合において、タービン導入口を絞るので
全回転域において十分なターボ効果を発揮するこ
とができる。つまり、エンジン回転数ＮがＮ_E1，Ｎ_E2よりも低い低
回転運転時には、排気ガスの流量が小さいにも
かかわらず導入口を絞り状態A₁に保つため、
排気ガスの流速が著しく高くなり効果的に排気
ガスをタービン１に吹き付けることができる。
従つて、タービン１の回転速度が高まつて、ブ
ースト圧を高め、エンジンシリンダ内への空気
供給量を増大することができる。

エンジン回転数ＮがＮ_E1より高くＮ_E2よりも
低い中回転運転時には、排気ガスの流量はさほ
ど多くないにもかかわらず、導入口を中間絞り
状態A₂に保つので、排気ガスの流速が高まり
効果的に排気ガスをタービン１に吹き付けるこ
とができる。従つて、タービン１の回転速度が
高まつてブースト圧を高め、エンジンシリンダ
内への空気が高まつてブースト圧を高め、エン
ジンシリンダ内への空気供給量を増大すること
ができる。

エンジン回転数がＮ_E1，Ｎ_E2よりも高い高回
転運転時は排気ガスの流量が多く可動ベーン４
を通常状態A₃に保つても、ブースト圧が高く
エンジンシリンダ内への空気供給量は十分であ
る。

なお、この考案は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、駆動機構７は油圧式であ
つてもよい。さらに、その他この考案の要旨を
逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿
論である。

以上、実施例に基づいて具体的に説明したよう
に本考案によれば、ターボ過給機が低回転時おい
てもエンジン内への空気供給量が増すので燃料噴
射量を増すことができるため機関トルクが向上し
十分なターボ効果を発揮することができるように
なつた。

【図面の簡単な説明】

図はこの考案の一実施例を示すもので、第１図
は全体の概略構成図、第２図および第３図は駆動
機構の作用を説明するための概略構成図、第４図
はエンジン回転数と導入口の開口面積の関係を示
す関係図である。図面中、１はタービン、２は開閉弁機構、７は
駆動機構、３１はスイツチ、３２はタコ・ジエネ
レータ（回転数検出センサ）、３３ａ，３３ｂは
コンパレータ、ａはアクセル踏み込み量が一定量
以上の場合、ｂはアクセル踏み込み量が一定量以
下の場合である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

エンジンのシリンダから排出された排気ガスに
よつて駆動されるタービンと、このタービンの排
気ガスの導入口に配設されこの導入口の面積を可
変する可変ノズルと、この可変ノズルを駆動する
流体圧シリンダと、エンジンの回転数Ｎを検出す
る回転数検出センサと、前記回転数検出センサか
らの出力信号を入力してエンジンの回転数を基準
回転数Ｎ_E1，Ｎ_E2に比較することにより基準回転
数Ｎ_E1，Ｎ_E2よりもエンジン回転数が低い低回転
運転時には前記導入口の開口面積を絞つた２つの
状態に切換える一方前記基準回転数Ｎ_E1，Ｎ_E2よ
りもエンジン回転数Ｎが高い場合には前記導入口
の開口面積を前記絞り状態から全開の通常状態へ
回復させる３段階制御用の信号を前記流体圧シリ
ンダへ出力するコンパレータと、アクセルが一定
量以上踏み込まれた時に前記コンパレータを作動
状態とするスイツチと、前記基準回転数Ｎ_E1，Ｎ
_E2に各々対応する目標位置に前記可変ノズルを保
持するために前記流体圧シリンダに設けたストツ
パとを具備し上記アクセルが一定量以上踏み込ま
れない時に上記スイツチにより上記コンパレータ
が非作動状態となつて上記可変ノズルを全開の状
態とするように構成したことを特徴とするターボ
過給機の可変ノズル制御装置。