JPH1162632A - ターボチャージャー付き内燃機関の排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気絞り弁の作動不良が発生しても、機関の
運転不良を来さないターボチャージャー付き内燃機関の
排気装置を提供すること。 【解決手段】 ターボチャージャー１０の上流の排気マ
ニホールド３１に排気絞り弁４０が配設され、排気絞り
弁４０は機関の冷却水温が予め定めた所定値以下で、ス
ロットル開度が所定値以下の時に、負圧制御弁７０が開
き排気絞り弁４０に負圧が供給され、排気絞り弁４０は
排気マニホールド３１の流路を絞る。流路が予め定めた
開度以下まで絞られ、背圧が上昇しバイパス流量制御弁
５０の内部のスプリングの付勢力に打ち勝つとバイパス
流量制御弁が開弁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はターボチャージャー
付き内燃機関の排気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ターボチャージャー付き内燃機関におい
て、機関暖機性を向上するために排気絞り弁をターボチ
ャージャーの上流側に配設したものが公知である（実開
昭５６−１３９８３０号公報参照）。この様に排気絞り
弁をターボチャージャーの上流側に配設することにより
ターボチャージャー部の背圧は上昇せしめられないので
ターボチャージャーや各ジョイント部からの排気洩れを
防止することはできる。しかしながら、排気絞り弁はタ
ーボチャージャーより上流側に配設されるので、ターボ
チャージャー下流に設ける場合に比し高温の排気ガスに
晒されることとなり、排気絞り弁がスラッジの堆積や焼
き付きや熱変形により作動不良を発生すると、所望の出
力を得られなくなるという問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
み、排気絞り弁の作動不良が発生しても、機関の運転不
良を来さないターボチャージャー付き内燃機関の排気装
置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、機関排気管にターボチャージャーが配設されたター
ボチャージャー付き内燃機関の排気装置であって、運転
状態を検出する運転状態検出手段と、ターボチャージャ
ーの上流側の排気管に配設され、運転状態が予め定めた
所定の状態にある時に、排気管の流路を予め定めた所定
の開度まで絞る様に絞り作動せしめられる排気絞り弁
と、排気絞り弁をバイパスするバイパス通路と、バイパ
ス通路に配設されたバイパス流量制御弁とを具備し、排
気絞り弁が絞り作動せしめられた時に排気管の流路を予
め定めた所定の開度以下まで絞ってしまう場合に、バイ
パス流量制御弁が、排気絞り弁の開度不足を補うように
開弁するようにされた排気装置が提供される。この様に
構成されたターボチャージャー付き内燃機関の排気装置
では、排気絞り弁が絞り作動せしめられた時に排気管の
流路を予め定めた所定の開度以下まで絞ってしまう場合
に、バイパス流量制御弁が、排気絞り弁の開度不足を補
うように開弁する。

【０００５】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、機関が予め定めた所定の温度以下の場合に、
排気絞り弁が排気管の流路を予め定めた所定の開度に絞
る様に絞り作動せしめられる様にされた排気装置が提供
される。この様に構成されたターボチャージャー付き内
燃機関の排気装置では、機関が予め定めた所定の温度以
下の場合に、排気絞り弁が排気管の流路を予め定めた所
定の開度に絞る様に絞り作動せしめられ、その時に排気
管の流路を予め定めた所定の開度以下まで絞ってしまう
場合に、バイパス流量制御弁が、排気絞り弁の開度不足
を補うように開弁する。

【０００６】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
において、バイパス流量制御弁が排気絞り弁の上流の排
気圧力が予め定めた所定の値よりも大きくなった時に開
弁するようにされている排気装置が提供される。この様
に構成された排気装置では、バイパス流量制御弁が排気
絞り弁の上流の排気圧力が予め定めた所定の値よりも大
きくなった時に開弁する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施の形態を説明する。図１は本発明の排気装置を備え
たターボチャージャー付き内燃機関の全体の構造を模式
的に示す図である。図１において、１は機関の本体、１
０はターボチャージャーである。ターボチャージャー１
０のコンプレッサ２０の入口側には吸気管２１が接続さ
れ、出口側には吸気マニホールド２２が接続されてい
る。吸気管２１には上流側からエアクリーナ２３とエア
フローメタ２４が配設されている。吸気マニホールド２
２にはスロットル弁２５が配設されている。

【０００８】一方、ターボチャージャー１０のタービン
３０の入口側には排気マニホールド３１が接続され、出
口側には排気管３２が接続されている。排気マニホール
ド３１には排気絞り弁４０が配設され、排気マニホール
ド３１の排気絞り弁４０より上流側の部位と排気管３２
がバイパス通路３３で連通されている。そして、バイパ
ス通路３３にはバイパス流量制御弁５０が配設されてい
る。６０は所謂ウェストゲートバルブであって過給圧が
高くなり過ぎた時に排気ガスをターボチャージャー１０
のタービン３０を通さずに排気管３２に流す作用をおこ
なう。

【０００９】排気絞り弁４０は後述するように吸入管負
圧で駆動されるので負圧導入ライン２６でスロットル弁
２５の下流の吸気マニホールド２２と結ばれていて、負
圧導入ライン２６の途中には、排気絞り弁４０への負圧
の導入を制御する負圧制御弁６０が配設されている。負
圧制御弁７０は電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によ
り弁の開閉が制御される。

【００１０】ＥＣＵ１００は、デジタルコンピュータか
らなり、相互に接続された入力インターフェイス回路１
０１、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）１０２、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）１０３、ＲＯＭ（リードオ
ンリメモリ）１０４、出力インターフェイス回路１０５
から成る。ＣＰＵ１０３は、本発明に関し、エンジン１
に設けられた冷却水温センサ１１０、スロットル弁２５
に取り付けられたスロットル開度センサ１２０の信号を
基に、負圧制御弁７０を開閉する信号を負圧制御弁７０
に送出するが、その他にも各種センサからの信号が入力
インターフェイス回路１０１を介して入力され、燃料噴
射量等の各種制御する信号を送りだすが本発明には関係
ないので省略する。

【００１１】図２は排気絞り弁の構造と作動を説明する
図であり、図２の（Ａ）は排気の流れを絞っている状態
を示し、（Ｂ）は絞っていない状態を示している。図２
の（Ａ）、（Ｂ）において、４１はダイアフラム室であ
り、ダイアフラム室４１の内部にはダイアフラム４２が
周囲を固定されて配設されている。ダイアフラムには作
動棒４３が適切な方法で固定されている。作動棒４３は
ダイアフラム室４１の外部にまで延伸していてその端部
には連接棒４４の一端が回動自在に取り付けられてい
る。連接棒４４の他端にはレバー４５の一端が回動自在
に取り付けられている。レバー４５の他端には軸４６が
固定されていて、この軸４６は排気マニホールド３１内
に伸びており、排気マニホールド３１内の軸４６に弁体
４７が固定されている。

【００１２】一方、作動棒４３の図中下側にはスプリン
グ４８が配設されていてスプリング４８は作動棒４３を
常時図中上方に付勢している。そして、ダイアフラム室
４１の底部には負圧を導入する孔４９が設けられてい
て、負圧導入ライン２６（図１参照）が接続される。図
２の（Ａ）では負圧がダイアフラム室４１の内部の下側
部分に導入されてダイアフラム４２がダイアフラム室４
１の底部側に引き寄せられ、弁体４７が排気マニホール
ド３１の流路を絞っており、図２の（Ｂ）では負圧が導
入されず、スプリング４８の付勢力によってダイアフラ
ム４３が上側に押しつけられ、弁体４７が排気マニホー
ルド３１の流路を絞っていない。

【００１３】なお、この排気絞り弁４０は機関１の暖機
を向上させるためのものであり、冷却水温センサ１１０
が検出した冷却水温が予め定めた所定値以下であって、
スロットル開度センサ１２０の検出したスロットル開度
が予め定めた定めた所定値以下の場合に、負圧制御弁７
０が開き、負圧が排気絞り弁４０に供給され、上記の様
にして排気マニホールド３１の流路が絞られる様にされ
ている。

【００１４】図３はバイパス流量制御弁５０の構造と作
動を説明する図であり、図３の（Ａ）は閉弁状態を示
し、（Ｂ）は開弁状態を示している。図３の（Ａ），
（Ｂ）を参照すると、バイパス通路３３に弁支持部材５
１が取り付けられ、弁支持部材５１にスプリング５２が
適切な方法で取り付けられ、さらにスプリング５２には
弁体５３が適切な方法で取り付けられている。

【００１５】排気絞り弁４０の弁体４７、および、また
は、排気マニホールド３１にスラッジが堆積すると、排
気絞り弁４０を作用させた時に、排気絞り弁４０の弁体
４７と排気マニホールド３１の間の隙間が減少し、ある
いは、隙間がなくなる。上記のような状態あるいは、さ
らに、上記の様な状態で排気絞り弁４０の弁体４７が固
着すると、背圧が上昇する。そうすると、背圧によるバ
イパス流量制御弁５０の弁体５３を押す力が、スプリン
グ５３の付勢力に押し勝ち、バイパス通路３３の流通を
開きエンジンが不調を来すのを防止する。スプリング５
３の付勢力、すなわち、バイパス流量制御弁５０の開弁
圧は、排気絞り弁４０で正常に排気マニホールド３１の
流路を絞った時の背圧よりは高く設定され、その様な場
合には、バイパス流量制御弁５０は閉じたままである。

【００１６】

【発明の効果】各請求項の発明によれば、排気絞り弁が
予め定めた所定の開度以下まで排気マニホールドの流路
を絞った場合にバイパス流量制御弁が開弁するので、機
関の運転不良を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の全体の構造を示す図であ
る。

【図２】排気絞り弁の構造と作動を説明する図であっ
て、（Ａ）は排気絞り弁が排気マニホールドの流路を絞
っている場合を示し、（Ｂ）は排気絞り弁が排気マニホ
ールドの流路を絞っていない場合を示している。

【図３】バイパス流量制御弁の構造と作動を説明する図
であって、（Ａ）はバイパス流量制御弁がバイパス通路
を閉じている場合を示し、（Ｂ）はバイパス流量制御弁
がバイパス通路を開いている場合を示している。

【符号の説明】

１…機関 １０…ターボチャージャー ２０…コンプレッサ ３０…タービン ３１…排気マニホールド ３２…排気管 ３３…バイパス通路 ４０…排気絞り弁 ５０…バイパス流量制御弁 ６０…ウェストゲートバルブ ７０…負圧制御弁 １００…ＥＣＵ １１０…冷却水温センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関排気管にターボチャージャーが配設
   されたターボチャージャー付き内燃機関の排気装置であ
   って、 運転状態を検出する運転状態検出手段と、 ターボチャージャーの上流側の排気管に配設され、運転
   状態が予め定めた所定の状態にある時に、排気管の流路
   を予め定めた所定の開度まで絞る様に絞り作動せしめら
   れる排気絞り弁と、 排気絞り弁をバイパスするバイパス通路と、 バイパス通路に配設されたバイパス流量制御弁とを具備
   し、 排気絞り弁が絞り作動せしめられた時に排気管の流路を
   予め定めた所定の開度以下まで絞ってしまう場合に、バ
   イパス流量制御弁が、排気絞り弁の開度不足を補うよう
   に開弁することを特徴とする排気装置。
2. 【請求項２】 機関が予め定めた所定の温度以下の場合
   に、排気絞り弁が排気管の流路を予め定めた所定の開度
   に絞る様に絞り作動せしめられることを特徴とする請求
   項１に記載の排気装置。
3. 【請求項３】 バイパス流量制御弁が排気絞り弁の上流
   の排気圧力が予め定めた所定の値よりも大きくなった時
   に開弁するようにされていることを特徴とする請求項１
   に記載の排気装置。