JPS6233069Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、排気ガスにより排気タービンを回
し、この動力でコンプレツサを駆動する排気ター
ボ過給機を具備する内燃機関に関する。

最近、自動車等においては、排気量を大きくす
ることなく機関の出力を向上させるために、排気
ターボ過給機を具備する内燃機関が実用に供され
ている。

この排気ターボ過給機を具備する内燃機関で
は、排気ガスの持つ排気エネルギーを有効に利用
し、この排気ガスにより排気タービンを回し、こ
の動力でコンプレツサを駆動して機関に供給され
る吸入空気（又は合混気）を予圧して機関に供給
される吸入空気（又は混合気）の充てん効率を高
めて機関の出力を向上することができる。

しかし、排気ターボ過給気を具備する内燃機関
では、排気ターボ過給機自体の慣性或いは摩擦部
分におけるフリクシヨンのために、排気ガスによ
り排気タービンの回転数が上昇するまで、即ちコ
ンプレツサの回転数が上昇するまでに時間的遅れ
を生じ、加速時にコンプレツサの回転数が上昇す
るまでの時間（数秒の間）運転性能（加速性能）
が低下するという問題があつた。

そこで、加速時の性能を向上させるために、例
えば、実開昭54−37703号公報に開示されている
如く、排気バイパス弁或いは過給逃し弁を加速時
に閉じるようにした内燃機関も提案されている。
ところが、かかる内燃機関においては、過給圧を
通常時より上昇せしめることができるが、上述し
た回転上昇時の時間的遅れを根本的に解決するも
のではない。かかる時間的遅れを解決する手段と
して、例えば、排気タービンとコンプレツサとの
径を小さくして慣性質量を下げ、排気タービンと
コンプレツサの回転数の上昇の立上りを良好にす
ることも考えられるが、この場合、機関の高回転
時に過給圧が過大となるために機関自体の耐久性
が著るしく低下するという問題が新たに発生す
る。

本考案は、上記事実に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、加速時にコンプレツサをバイ
パスするバイパス通路を開放して一時的にコンプ
レツサに加わる負荷を小さくし、これによつて、
コンプレツサの回転数の上昇の立上りを良くし、
コンプレツサの回転数の上昇に要する時間を短縮
して加速性能を著るしく向上することができる排
気ターボ過給機を具備する内燃機関を提供するこ
とである。

本考案によれば、吸入通路と、該吸入通路に配
設された排気ターボ過給機のコンプレツサと、該
吸入通路の該コンプレツサの配設部位より下流側
に配設されたスロツトルバルブと、該コンプレツ
サをバイパスして配設されたバイパス通路と、該
バイパス通路を開閉する通路開閉弁と、該通路開
閉弁を作動せしめるためのダイヤフラム装置と、
を具備し、 該バイパス通路の一端は該吸入通路における該
コンプレツサの該配設部位より上流側の部位に接
続され、その他端は該吸入通路における該コンプ
レツサの該配設部位と該スロツトルバルブの配設
部位との間の部位に接続されており、 また、該ダイヤフラム装置はダイヤフラムによ
つて仕切られた第１の室及び第２の室を有し、該
第１の室と該第２の室はオリフイスを介して連通
され、更に該第１の室は第１の連通路を介して該
吸入通路における該スロツトルバルブの該配設部
位より下流側の部位に連通されている、ことを特
徴とする内燃機関が提供される。

以下、本考案に従つて構成されたターボ過給機
を具備する内燃機関の具体例を図示する添付図面
を参照して詳細に説明する。

本考案に従つて構成された排気ターボ過給機を
具備する内燃機関の第１の具体例を図示する第１
図において、内燃機関２には、エアクリーナ４か
ら空気を吸入する吸入通路６が形成されている吸
入管８と排気ガスを外部に排出する排気通路１０
が形成されている排気管１２とが接続されてい
る。この機関２には排気ターボ過給機１４が装着
されており、排気ターボ過給機１４の排気タービ
ン１６が排気通路１０に配設され、また排気ター
ビン１６に直結したコンプレツサ１８が吸入通路
６に配設されている。

上述した構成は公知の排気ターボ過給機を具備
する内燃機関であつて、機関２の排気ガスにより
排気ターボ過給機１４の排気タービン１６が回動
されると、その動力によつてコンプレツサ１８が
回動され、機関２に供給される吸入空気がこのコ
ンプレツサ１８により加圧されてシリンダ（図示
せず）に供給される。

本考案は、内燃機関の吸入通路に上記コンプレ
ツサをバイパスしてバイパス通路を設け、このバ
イパス通路に通路開閉弁を配設したものである。

第１図に図示するように、吸入通路６のコンプ
レツサ１８の配設部位より下流側の部位にはアク
セルペダル２０の作用に連動して吸入通路６を開
閉するスロツトルバルブ２２が配設されており、
更に、一端がコンプレツサ１８の配設部位より上
流側の部位に開口し、他端がコンプレツサ１８の
配設部位とスロツトルバルブ２２の配設部位との
間の部位に開口するバイパス通路３８がこの吸入
通路６に接続され、このバイパス通路３８に通路
開閉弁４０が配設されている。この通路開閉弁４
０は、スロツトルバルブ２２下流の負圧を検出し
て作動するダイヤフラム装置４２によつて開閉さ
れる。

このダイヤフラム装置４２には、ダイヤフラム
４６が装着されており、このダイヤフラム４６に
支持部材４４が固定されている。ダイヤフラム４
６と一体の支持部材４４には通路開閉弁４０の一
端部が固定され、ダイヤフラム４６が作動するこ
とにより通路開閉弁４０が作動せしめられる。ダ
イヤフラム装置４２はダイヤフラム４６により第
１の室４８と第２の室５０とに仕切られており、
この第１の室４８は、第１の連通路を介して吸入
通路６のスロツトルバルブ２２の配設部位のより
下流側の部位に連通されている。第１の室４８と
第２の室５０とは、ダイヤフラム４６及び支持部
材４４を貫通して形成されているオリフイス５４
によつて連通されている。第２の室５０内には、
通路開閉弁４０を閉塞状態に保持するばね部材５
６が装着されている。

次に、上述した排気ターボ過給機を具備する内
燃機関の作用効果について説明すると、機関２が
低負荷定常状態（スロツトルバルブ２２が低開
度）のとき、スロツトルバルブ２２下流の負圧が
第１の連通路５２を通つてダイヤフラム装置４２
の第１の室４８に作用すると共に、オリフイス５
４を経て第２の室５０に作用し、第１の室４８内
の圧力と第２の室５０内の圧力とが同一に保持さ
れる。そのために、通路開閉弁４０は、ばね部材
５６の弾性偏倚力によつて第１図において右側に
移動せしめられて閉塞状態に保持される。従つて
エアークリーナ４からの吸入空気は、コンプレツ
サ１８を経て機関２に供給される。

次いで、この状態からスロツトルバルブ２２を
開放して加速状態に移ると、スロツトルバルブ２
２の開放に伴なつてスロツトルバルブ２２下流の
負圧が一時的に低下し、この低下した負圧が第１
の連通路５２を経てダイヤフラム装置４２の第１
の室４８に伝達される。そして、この第１の室４
８の圧力が上昇（第１の室４８の負圧が低下）す
ると、第２の室５０に一時的に保持されている圧
力（スロツトルバルブ２２の低開度におけるスロ
ツトバルブ２２下流の負圧）によつてダイヤフラ
ム４６がばね部材５６の力に抗して第１図におい
て左側に移動せしめられ、従つて通路開閉弁４０
が左側に移動せしめられて開放状態になる。かく
して、吸入空気はその大部分がコンプレツサ１８
を経ることなくこのバイパス通路３８を通つて供
給され、他方、コンプレツサ１８は、それ自体に
加わる負荷（機関２に吸入空気を送給するに必要
な負荷）が小さくなり、排気ガスにより排気ター
ビン１６と一体にその回転数が急激に上昇せしめ
られる。

上述した加速状態に移つて後所定の時間が経過
すると、オリフイス５４の作用によつて、ダイヤ
フラム装置４２の第１の室４８内の圧力と第２の
室５０内の圧力が等しくなり、ばね部材５６の弾
性偏倚力によつてダイヤフラム４６が第１図にお
いて右側に移動せしめられ、従つて通路開閉弁４
０が右側に移動せしめられて閉塞状態になる。か
くして、バイパス通路３８を通しての吸入空気の
供給が停止され、バイパス通路３８の開放時に高
回転状態に保持されたコンプレツサ１８によつて
予圧された吸入空気が機関２に供給される。

減速時のときは、スロツトルバルブ２２下流の
負圧が高くなり、この負圧が第１の連通路５２を
経て第１の室４８内の圧力が第２の室５０内の圧
力より小さくなるために、通路開閉弁４０の閉塞
状態が保持され、バイパス通路３８より吸入空気
が供給されることはない。

以上の通り、第１の具体例においては、吸入通
路にコンプレツサをバイパスするバイパス通路を
設けると共に、このバイパス通路に通路開閉弁を
配設し、加速時、ダイヤフラム装置４２の第１の
室４８の負圧が第２の室５０より低下することに
よつてこの通路開閉弁が一時的に作動せしめられ
てバイパス通路を開放するために、加速開始時に
吸入空気の大部分がこのバイパス通路を経て機関
に供給され、コンプレツサは、この間それ自体に
加わる負荷が小さくなつてその回転数が急激に上
昇せしめられる。次いで、所定時間経過後、オリ
フイス５４の作用により第１の室４８と第２の室
５０の圧力が実質上等しくなることによつてこの
バイパス通路が閉塞されて、高回転状態に’保持
されたコンプレツサにより予圧された吸入空気が
機関に供給されるようになるため、従来に比して
短時間のうちにコンプレツサの回転数を低回転か
ら高回転に上昇せしめることができ、加速状態を
著るしく良好にすることができる。

第１の具体例では、ダイヤフラム装置の第１の
室と第２の室を連通するオリフイスの大きさを適
切に選択して、加速開始後にコンプレツサの回転
数がある程度上昇したときにこのバイパス通路を
閉塞するようにしないと、加速開始後にコンプレ
ツサの回転数の上昇に伴なつてスロツトルバルブ
下流の負圧が低下（コンプレツサによる過給圧が
上昇）し続けて第１の室の圧力と第２の室の圧力
との差が一定状態に保持され、ばね部材の力に抗
してダイヤフラムが作動状態に保持され、従つて
通路開閉弁が開放状態に保持されるという状態が
生じ、そのために、高回転に上昇したコンプレツ
サにより予圧された吸入空気の一部がこのバイパ
ス通路を経てコンプレツサ上流の吸入通路に逆に
戻され、加速時の途中において息つき現像が発生
するという問題が生ずるおそれがある。

上述した息つき現像を確実に解消するために、
第２図又は第３図に図示するように、スロツトル
バルブ下流の過給圧が所定の値を越えると、この
過給圧をダイヤフラム装置の第２の室に作用させ
てばね部材の弾性偏倚力によつてダイヤフラムを
元の状態に復帰せしめ、通路開閉弁を移動せしめ
て閉塞状態にするように構成することができる。

以下、第２図に図示する第２の具体例に基づい
て説明する。尚、以下第１の具体例と同一の部材
は同一の参照番号を付す。

第１の連通路５２には、更にダイヤフラム装置
４２の第２の室５０に連通する第２の連通路５８
が接続され（従つて、第２の室５は第２の連通路
５８及び第１の連通路５２を介して吸入通路６の
スロツトルバルブ２２の配設部位より下流側の部
位に連通されている）、この第２の連通路５８に
ダイヤフラム装置６０により作動せしめられる開
閉弁６２が配設されている。そして、この開閉弁
６２は開放状態のとき、スロツトルバルブ２２下
流の過給圧が第１の連通路５２、第２の連通路５
８を経て第２の室５０に伝達される。

ダイヤフラム装置６０は、ダイヤフラム６４に
よつて第３の室６８と第４の室７０とに仕切られ
ており、第３の室６８側のダイヤフラム６４の表
面に開閉弁６２が固定されている。

上記第３の室６８には第２の通路５８が接続さ
れ、また第４の室７０には大気に連通する開口７
２が設けられている。また、第４の室７０内に
は、開閉弁６２を閉塞状態に保持するばね部材６
６が装着されている。

その他の構成は第１図に図示する第１の具体例
と実質上同一であるため、その説明を省略する。

上述した構成の第２の具体例では、スロツトル
バルブ２２を開放して加速状態に移ると、第１の
具体例と同様に、スロツトルバルブ２２下流の低
下した負圧がダイヤフラム装置４２の第１の室４
８に作用し、第２の室５０に保持されている圧力
（負圧）によつてダイヤフラム４６が作動せしめ
られ、通路開閉弁４０が開放状態となつてバイパ
ス通路３８を経て吸入空気が供給される。

バイパス通路３８が開放されて吸入空気が供給
されているうちにコンプレツサ１８の回転数が急
激に上昇し、このコンプレツサ１８を経て予圧さ
れた吸入空気が供給され出すとスロツトルバルブ
２２下流の過給圧が高くなり、この過給圧が第１
の室４８に伝達されると共に第２の連通路５８の
ダイヤフラム装置６０の開閉弁６２に伝達され
る。そして、この過給圧が所定の値を越えると、
この過給圧の作用によつてばね部材６６の力に抗
してダイヤフラム６４が作動せしめられ、第２の
連通路５８を経てスロツトルバルブ２２下流の過
給圧がダイヤフラム装置４２の第２の室５０に伝
達される。

かくして、過給圧の上昇に伴なつて第１の室４
８内の圧力と第２の室５０内の圧力の差が略一定
に保持されていたにもかかわらず、この開閉弁６
２の作動によつて第１の室４８内の圧力と第２の
室５０内の圧力とが実質上同一となり、通路開閉
弁４０はばね部材５６の作用により作動せしめら
れて閉塞状態になり、コンプレツサ１８により予
圧された吸入空気が機関２に供給される。

以上のように、第２の具体例においては、スロ
ツトルバルブ下流の過給圧が所定の値を越える
と、第２の連通路の開閉弁を開放状態にして第２
の室にこの過給圧を伝達せしめ、第１の室内の圧
力と第２の室内の圧力とを実質上同一にして通路
開閉弁を閉塞状態にするために、加速時の途中で
コンプレツサにより予圧された吸入空気がバイパ
ス通路を経てコンプレツサの上流の吸入通路に逆
に戻されることがなく、そのために、機関に供給
される吸入空気の過給圧が一時的に低下するのを
防止することができ、依つて、加速時の息つき現
象の発生を防止することができる。

上述した第２の具体例では、ダイヤフラム装置
の第２の室とスロツトルバルブ下流とを連通する
第２の連通路にダイヤフラム装置により作動せし
められる開閉弁を配設したけれども、第３図に図
示するように、圧力検出器からの信号により作動
する電磁弁を配設してもよい。

第３図において、第２の連通路５８には、開閉
弁として電磁開閉弁７４が配設され、他方、スロ
ツトルバルブ２２下流の吸入通路６に圧力検出器
７６が設けられている。この圧力検出器７６から
の信号は、圧力−電圧変換器７８を経て比較器８
０に伝達され、この圧力−電圧変換器７８からの
出力電圧が所定の電圧（可変抵抗Ｒにより設定さ
れた電圧）より高い場合に、比較器８０から信号
が出力されトランジスタ８２のベースに伝達され
る。かくすると、トランジスタが８２が導通状態
となり、電磁開閉弁７４が作動して開放状態にな
り、スロツトルバルブ２２下流の圧力が第２の連
通路５８を経て第２の室５０に伝達される。

上述の第３の具体例の作用効果は、吸入通路６
のスロツトルバルブ２２下流の過給圧が所定の値
を越えると、圧力検出器７６からの信号が圧力−
電圧変換器７８を経て比較器８０に伝達され、比
較器８０からの出力信号がトランジスタ８２に伝
達されて電磁開閉弁７４が開放状態になる以外
は、第２図に図示する第２の具体例と実質上同一
であるためその説明を省略する。

以上のように、第３の具体例においても、スロ
ツトルバルブ下流の過給圧が所定の値を越える
と、電磁開閉弁を作動せしめて第２の連通路を開
放し、第１の室内の圧力と第２の室内の圧力とを
実質上同一にして通路開閉弁を閉塞状態にするた
めに、加速時の途中でコンプレツサにより予圧さ
れた吸入空気がバイパス通路を経てコンプレツサ
の上流の吸入通路に逆に戻されることがなく、そ
のために、機関に供給される吸入空気の過給圧が
一時的に低下するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に従つて構成された排気ター
ボ過給機を具備する内燃機関の一具体例を図示す
る概略図。第２図は、本考案に従つて構成された
排気ターボ過給機を具備する内燃機関の第２の具
体例を図示する概略図。第３図は、本考案に従つ
て構成された排気ターボ過給機を具備する内燃機
関の第３の具体例を図示する概略図。 ２……機関、６……吸入通路、１０……排気通
路、１４……排気ターボ過給機、１６……排気タ
ービン、１８……コンプレツサ、３８……バイパ
ス通路、４０……通路開閉弁、４２……ダイヤフ
ラム装置、４６……ダイヤフラム、４８……第１
の室、５０……第２の室、５４……オリフイス。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 吸入通路と、該吸入通路に配設された排気タ
   ーボ過給機のコンプレツサと、該吸入通路の該
   コンプレツサの配設部位より下流側に配設され
   たスロツトルバルブと、該コンプレツサをバイ
   パスして配設されたバイパス通路と、該バイパ
   ス通路を開閉する通路開閉弁と、該通路開閉弁
   を作動せしめるためのダイヤフラム装置と、を
   具備し、 該バイパス通路の一端は該吸入通路における
   該コンプレツサの該配設部位より上流側の部位
   に接続され、その他端は該吸入通路における該
   コンプレツサの該配設部位と該スロツトルバル
   ブの配設部位との間の部位に接続されており、 また、該ダイヤフラム装置はダイヤフラムに
   よつて仕切られた第１の室及び第２の室を有
   し、該第１の室と該第２の室はオリフイスを介
   して連通され、更に該第１の室は第１の連通路
   を介して該吸入通路における該スロツトルバル
   ブの該配設部位より下流側の部位に連通されて
   いる、ことを特徴とする内燃機関。 ２ 該第２の室は、開閉弁が配設された第２の連
   通路を介して該吸入通路における該スロツトル
   バルブの該配設部位より下流側の部位に連通さ
   れ、該開閉弁は該スロツトルバルブの下流側の
   過給圧が所定値を越えると該第２の連通路を開
   放する実用新案登録請求の範囲第１項記載の内
   燃機関。