JP2007023995A

JP2007023995A - Supercharger of engine

Info

Publication number: JP2007023995A
Application number: JP2005211067A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Yamagata; 直之山形; Motokimi Fujii; 幹公藤井; Jinjiyu Nakamoto; 仁寿中本; Masaharu Marumoto; 真玄丸本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-21
Also published as: JP4665643B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase filling efficiency when an operating area is on a high rotation side by a single supercharger in a supercharger of an engine. <P>SOLUTION: In this supercharger of the engine, a supercharging passage is formed to communicate the upstream side to the downstream side of an intake passage. The supercharger force-feeding air to the downstream side is disposed on the supercharging passage. When an operating area set based on at least one parameter of an engine load and an engine speed is in a predetermined supercharging area, the supercharger is operated. When the downstream part 22 of the supercharging passage is formed in a nozzle shape, and rushed in the downstream side direction of a downstream side passage 10b at its connection part with a bent part 10c. The diameter-reduced part 10b' of the downstream side passage 10b of which diameter is reduced is formed on the just downstream side of a rushed part 22b. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、吸気を過給する過給機を有するエンジンの過給装置に関し、エンジンの吸気システムの技術分野に属する。 The present invention relates to a supercharger for an engine having a supercharger that supercharges intake air, and belongs to the technical field of an intake system for an engine.

従来より、エンジントルクの増大を図る手段として、排気ガスのエネルギやエンジン自体の回転により、或いは電動機によって駆動されて、吸気を燃焼室に過給する過給機を備えた吸気システムがある。例えば、特許文献１には、吸気通路に該通路を開閉する制御弁を配設すると共に、該制御弁の上、下流側を連通する過給通路を設けて、該過給通路上に過給機を配設し、所定の運転領域で前記制御弁を閉じた状態で該過給機を作動させるように構成した吸気システムが開示されている。 Conventionally, as means for increasing the engine torque, there is an intake system including a supercharger that supercharges intake air into a combustion chamber driven by energy of exhaust gas, rotation of the engine itself, or driven by an electric motor. For example, in Patent Document 1, a control valve that opens and closes the passage is provided in the intake passage, and a supercharging passage that communicates with the upstream side of the control valve is provided, and supercharging is performed on the supercharging passage. An intake system is disclosed in which a turbocharger is operated in a state where a turbocharger is disposed and the control valve is closed in a predetermined operation region.

そして、過給時には、過給機から圧送された空気が吸気通路に導入され、該吸気通路から燃焼室に圧送される。この結果、燃焼室への空気の充填効率が向上し、図１８に示すように、自然吸気のみにより得られるエンジントルク以上のトルクが得られることになる。
特開２００４−３４６９１０号公報 At the time of supercharging, the air pumped from the supercharger is introduced into the intake passage and is pumped from the intake passage to the combustion chamber. As a result, the efficiency of filling the combustion chamber with air is improved, and as shown in FIG. 18, a torque higher than the engine torque obtained only by natural intake is obtained.
JP 2004-346910 A

ところで、このような過給機では、高回転領域における過給能力に対して改善の余地がある。つまり、低回転側では充填効率を向上させるために空気の圧力が要求されるのに対して、高回転側では空気の流量が要求されるので、過給機の過給能力が一定の場合、前述のように制御弁を閉じた状態で過給機を作動させると排気量の大きなエンジンに対して過給する場合に、空気の流量が不足し、高回転側では十分な充填効率が得られないことがある。この結果、図１８に示すように、理想的な曲線Ｌに比べて、中回転以上におけるトルク不足が生じる。 By the way, in such a supercharger, there is room for improvement with respect to the supercharging capability in a high rotation region. In other words, the air pressure is required to improve the charging efficiency on the low rotation side, whereas the air flow rate is required on the high rotation side, so when the supercharging capability of the supercharger is constant, When the turbocharger is operated with the control valve closed as described above, the air flow is insufficient when supercharging the engine with a large displacement, and sufficient charging efficiency is obtained on the high rotation side. There may not be. As a result, as shown in FIG. 18, compared to the ideal curve L, torque shortage occurs at medium rotation or higher.

また、電動式の過給機の場合においては、過給機への供給電力に応じて充填効率が向上する。つまり、過給機に対する供給電力が大きいときは高回転側に広範囲のトルク増大作用が得られるが、同一の過給機において省電力化を図る場合に供給電力を小さくしたときは、空気の流量が十分に確保できず、高回転側において十分なトルクが得られない。 In the case of an electric supercharger, the charging efficiency is improved according to the power supplied to the supercharger. In other words, when the power supplied to the turbocharger is large, a wide range of torque increasing action can be obtained on the high rotation side. However, when the power supply is reduced in order to save power in the same turbocharger, Cannot be sufficiently secured, and sufficient torque cannot be obtained on the high rotation side.

これに対して、過給機を複数配置して高回転領域で必要となる空気の流量を確保することが考えられるが、部品点数の増加によるコスト増が問題になる。 On the other hand, it is conceivable to arrange a plurality of superchargers to ensure the air flow rate required in the high rotation region, but there is a problem of cost increase due to an increase in the number of parts.

そこで、本発明は、エンジンの過給装置において、単一の過給機により、運転領域が高回転側にあるときの充填効率を向上させることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to improve the charging efficiency when the operation region is on the high rotation side by a single supercharger in an engine supercharging device.

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.

まず、本願の請求項１に記載の発明は、吸気通路の上流側と下流側とを連通する過給通路が設けられ、かつ、該過給通路上に、空気を下流側に圧送する過給機が配設され、エンジン負荷とエンジン回転数との内少なくとも１つのパラメータに基いて設定された運転領域が所定の過給領域にあるときに、該過給機を作動させるエンジンの過給装置であって、前記過給通路の下流端部が、ノズル状に形成されていると共に、吸気通路との接続部において該吸気通路内の下流側方向を指向して突入され、かつ、該突入部の直下流側に吸気通路の径を縮小させた縮径部が設けられていることを特徴とする。 First, the invention according to claim 1 of the present application is provided with a supercharging passage that communicates the upstream side and the downstream side of the intake passage, and the supercharging that pumps air downstream on the supercharging passage. An engine supercharger that operates the turbocharger when the operating range set based on at least one of the engine load and the engine speed is within a predetermined supercharging range The downstream end portion of the supercharging passage is formed in a nozzle shape and is plunged toward the downstream side in the intake passage at the connection portion with the intake passage, and the rush portion A diameter-reduced portion in which the diameter of the intake passage is reduced is provided on the downstream side.

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載のエンジンの過給装置において、吸気通路の開度を調整する制御弁が配設され、前記過給通路は吸気通路における該制御弁の上、下流側を連通するように構成されていると共に、前記制御弁の開度を制御する制御弁制御手段が備えられ、該制御弁制御手段は、運転領域が過給領域内で、エンジン回転数が所定回転数以下のときに前記制御弁を閉じると共に、エンジン回転数が所定回転数以上のときに前記制御弁を開くように制御することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the engine supercharging device according to the first aspect, a control valve for adjusting an opening degree of the intake passage is provided, and the supercharged passage is controlled in the intake passage. The valve is configured to communicate with the downstream side of the valve, and is provided with control valve control means for controlling the opening degree of the control valve, and the control valve control means has an operation region in the supercharging region, The control valve is closed when the engine speed is equal to or lower than a predetermined speed, and the control valve is controlled to open when the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed.

さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載のエンジンの過給装置において、前記過給機は、空気を下流側に旋回状態で吐出する遠心式過給機であり、かつ、前記吸気通路は、略直交する上流側通路と下流側通路とで成り、これらの通路の接続部に、前記過給通路の下流端部が下流側通路の軸線に沿って突入され、上流側通路は、該通路から接続部に導入される空気が前記遠心式過給機から吐出される空気の旋回流と同方向を指向するように、その軸線が前記下流側通路の軸線に対してオフセットされていることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 3 is the engine supercharging device according to claim 1 or 2, wherein the supercharger discharges air in a swirling state downstream. The intake passage is composed of an upstream passage and a downstream passage that are substantially orthogonal to each other, and the downstream end of the supercharging passage enters the connecting portion of these passages along the axis of the downstream passage. And the upstream passage is oriented in the same direction as the swirling flow of the air discharged from the centrifugal supercharger so that the air introduced from the passage into the connecting portion is the axis of the downstream passage. Is offset.

一方、請求項４に記載の発明は、前記請求項１に記載のエンジンの過給装置において、前記突入部は、吸気通路に対して突入量が変更可能に設けられていると共に、該突入部の突入量を制御する突入量制御手段が備えられ、該突入量制御手段は、運転領域が過給領域にあるときに、エンジン回転数が大きいほど突入量を小さくすることを特徴とする。 On the other hand, according to a fourth aspect of the present invention, in the supercharging device for an engine according to the first aspect, the rush portion is provided so that a rush amount can be changed with respect to the intake passage, and the rush portion The rush amount control means for controlling the rush amount is provided, and the rush amount control means reduces the rush amount as the engine speed increases when the operation region is in the supercharging region.

そして、請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載のエンジンの過給装置において、前記突入部は、所定量突入したときに、その先端が縮径部の入口に当接すると共に、前記突入量制御手段は、運転領域が過給領域内で、エンジン回転数が所定回転数以下のときに、突入部を所定量突入させることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the engine supercharging device according to the fourth aspect of the present invention, when the entry portion has entered a predetermined amount, its tip abuts against the inlet of the reduced diameter portion, The rush amount control means rushes the rush portion by a predetermined amount when the operation region is in the supercharging region and the engine speed is equal to or lower than the predetermined speed.

まず、請求項１に記載の発明によれば、過給時に、過給機から吐出された空気が過給通路の下流端部に設けられた突入部から吸気通路内の下流側方向に吐出され、吸気通路に吐出された空気は、突入部の直下流側に設けられた縮径部に導入される。このとき、突入部からの空気の噴射に伴って、吸気通路における過給通路との接続部の上流側に負圧が生じ、さらに噴射された空気の吸気通路下流方向の運動エネルギによって、接続部の上流側の空気が下流側に吸引され、空気の流量を増大させることができる。この結果、空気の流量が要求される高回転側における充填効率が向上する。また、電動式に駆動される過給機にあっては、省電力化を図りつつ過給可能な領域を高回転側に拡大することができる。 First, according to the invention described in claim 1, during supercharging, air discharged from the supercharger is discharged in the downstream direction in the intake passage from a rush portion provided at the downstream end portion of the supercharging passage. The air discharged into the intake passage is introduced into a reduced diameter portion provided immediately downstream of the rush portion. At this time, with the injection of air from the entry portion, a negative pressure is generated on the upstream side of the connection portion with the supercharging passage in the intake passage, and further, the connection portion is caused by the kinetic energy of the injected air in the downstream direction of the intake passage. The air on the upstream side is sucked downstream, and the flow rate of the air can be increased. As a result, the filling efficiency on the high rotation side where the air flow rate is required is improved. Moreover, in the supercharger driven electrically, the superchargeable region can be expanded to the high rotation side while saving power.

また、請求項２に記載の発明によれば、過給領域内で、エンジン回転数が所定回転数以下のときに制御弁が閉じられた状態で過給機が作動される。この結果、過給通路から吸気通路に吐出された空気により、吸気通路における制御弁の上流側の圧力を増加させることができ、低回転側における充填効率が向上する。また、過給領域内で、エンジン回転数が所定回転数以上のときに制御弁が開かれた状態で過給機が作動される。この結果、前述の請求項１に記載の発明による、空気の吐出に伴って、吸気通路における過給通路との接続部の上流側の空気が下流側に吸引され、空気の流量を増大させることができ、高回転側における充填効率が向上する。 According to the second aspect of the present invention, the supercharger is operated in a state where the control valve is closed in the supercharging region when the engine speed is equal to or lower than the predetermined speed. As a result, the air discharged from the supercharging passage to the intake passage can increase the pressure on the upstream side of the control valve in the intake passage, and the charging efficiency on the low rotation side is improved. Further, in the supercharging region, the supercharger is operated with the control valve being opened when the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed. As a result, according to the first aspect of the present invention, as the air is discharged, the air on the upstream side of the connection portion with the supercharging passage in the intake passage is sucked downstream, thereby increasing the flow rate of the air. And the filling efficiency on the high rotation side is improved.

また、請求項３に記載の発明によれば、遠心式過給機により吐出された空気の旋回流が旋回状態を維持しながら過給通路の下流端部の突入部から吸気通路における接続部内に吐出される。さらに、前記過給通路の下流端部は下流側通路の軸線に沿って突入されているので、吸気通路内に吐出された空気は、下流側通路に導入される。また、上流側通路は、、該通路から接続部に導入される空気が前記遠心式過給機から吐出される空気の旋回流と同方向を指向するように、その軸線が前記下流側通路の軸線に対してオフセットされているので、接続部において上流側通路から導入された空気が旋回流を生成し、突入部から吐出された空気の旋回流と同方向に旋回する状態で合流することになる。この結果、過給機から吐出された空気に対する通気抵抗を低減させることができ、過給効率が向上する。 According to the third aspect of the present invention, the swirling flow of the air discharged by the centrifugal supercharger is maintained in the swirling state from the entry portion of the downstream end portion of the supercharging passage into the connection portion in the intake passage. Discharged. Further, since the downstream end portion of the supercharging passage projects along the axis of the downstream passage, the air discharged into the intake passage is introduced into the downstream passage. The upstream side passage has an axis that is the same as the direction of the swirling flow of air discharged from the centrifugal supercharger so that the air introduced from the passage to the connection portion is oriented in the same direction as the downstream passage. Since it is offset with respect to the axis, the air introduced from the upstream passage in the connecting portion generates a swirling flow and merges in a state swirling in the same direction as the swirling flow of the air discharged from the rushing portion. Become. As a result, the ventilation resistance with respect to the air discharged from the supercharger can be reduced, and the supercharging efficiency is improved.

ところで、このような両通路の接続部の構成においては、突入部内の通路の径ｄと、過給通路から吐出された空気が吸気通路の下流側通路の入口における拡がりの径Ｄとの比ｄ／Ｄに応じて、下流側通路における空気の流量と圧力の特性が決定される。つまり、ｄ／Ｄの値が大きいほど過給により得られる空気の圧力が大きくなり、ｄ／Ｄの値が小さいほど、圧力エネルギが空気の流量に変換されて得られる空気の流量が大きくなる。 By the way, in such a configuration of the connecting portion of both the passages, a ratio d between the diameter d of the passage in the entry portion and the diameter D of the expansion of the air discharged from the supercharging passage at the inlet of the downstream passage of the intake passage. Depending on / D, the air flow rate and pressure characteristics in the downstream passage are determined. That is, the larger the d / D value, the greater the air pressure obtained by supercharging, and the smaller the d / D value, the greater the air flow rate obtained by converting the pressure energy into the air flow rate.

そして、請求項４に記載の発明によれば、前記突入部は、吸気通路に対して突入量が変更可能に設けられており、突入量制御手段により突入量が制御されるようになっている。ここで、突入部における空気の通路の径が前記径ｄに相当すると共に、突入部から吐出された空気は下流側で径方向に拡がり、縮径部の入口における拡がりの径が前記径Ｄに相当する。そして、径ｄは不変であるが、突入部の先端から縮径部の入口までの距離が大きいほど径Ｄは大きくなる。 According to the invention described in claim 4, the rush portion is provided so that the rush amount can be changed with respect to the intake passage, and the rush amount is controlled by the rush amount control means. . Here, the diameter of the air passage at the entry portion corresponds to the diameter d, and the air discharged from the entry portion expands in the radial direction on the downstream side, and the diameter of the expansion at the inlet of the reduced diameter portion becomes the diameter D. Equivalent to. The diameter d remains unchanged, but the diameter D increases as the distance from the tip of the entry portion to the entrance of the reduced diameter portion increases.

そして、突入量制御手段は、運転領域が過給領域にあるときに、エンジン回転数が大きいほど突入量を小さくするので、高回転において径Ｄが大きくなると共にｄ／Ｄの値が小さくなって、空気の流量が確保され、充填効率が向上する。 The rush amount control means reduces the rush amount as the engine speed increases when the operating region is in the supercharging region. Therefore, the diameter D increases and the d / D value decreases at high rotations. , Air flow rate is ensured and filling efficiency is improved.

さらに、請求項５に記載の発明によれば、突入量制御手段は、運転領域が過給領域内で、エンジン回転数が所定回転数以下のときに、突入量を所定量突入させる。このとき、突入部の先端が縮径部の入口に当接するので、吸気通路における該当接部の上、下流側の連通が遮断される。この結果、低回転側では突入部から吐出された空気が吸気通路における上流側に漏れることが防止され、空気の圧力を高めることができ、低回転における充填効率が向上する。 Further, according to the invention described in claim 5, the rush amount control means rushes the rush amount by a predetermined amount when the operation region is in the supercharging region and the engine speed is not more than the predetermined rotation number. At this time, since the tip of the entry portion contacts the inlet of the reduced diameter portion, communication on the downstream side is blocked above the corresponding contact portion in the intake passage. As a result, on the low rotation side, the air discharged from the entry portion is prevented from leaking upstream in the intake passage, the air pressure can be increased, and the charging efficiency at low rotation is improved.

以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.

図１に、本実施の形態に係るエンジンの吸気システム１を示す。この吸気システム１は、新気が導入される吸気通路１０を有し、該吸気通路１０には、上流側からエアクリーナ１１、該通路１０の開度を調整する制御弁１２、スロットル弁１３、サージタンク１４が設けられ、該サージタンク１４から各気筒＃１〜＃４に連通する複数の独立吸気通路１５…１５が分岐されている。また、吸気通路１０における前記制御弁１２の上、下流側を連通する過給通路２０が設けられ、該過給通路２０には過給機３０が配設されている。 FIG. 1 shows an intake system 1 for an engine according to the present embodiment. The intake system 1 has an intake passage 10 through which fresh air is introduced. The intake passage 10 includes an air cleaner 11 from the upstream side, a control valve 12 for adjusting the opening of the passage 10, a throttle valve 13, a surge A tank 14 is provided, and a plurality of independent intake passages 15... 15 communicating from the surge tank 14 to the cylinders # 1 to # 4 are branched. In addition, a supercharging passage 20 that communicates with the downstream side of the control valve 12 in the intake passage 10 is provided, and a supercharger 30 is provided in the supercharging passage 20.

図２に示すように、前記吸気通路１０は、制御弁１２が配置された上流側通路１０ａと、該上流側通路１０ａに対して略直角方向に延びる下流側通路１０ｂと、前記上流側通路１０ａと下流側通路１０ｂとの間に設けられた屈曲部１０ｃとを有している。屈曲部１０ｃは下流側通路１０ｂに比べて大径とされ、これらの接続部は緩やかな斜面でもって接続されている。また、前記下流側通路１０ｂは、上流端部近傍即ち前記屈曲部１０ｃとの接続部近傍に、径が小さく形成された縮径部１０ｂ′が設けられていると共に、該縮径部１０ｂ′の下流側の径は徐々に拡大するように形成され、拡大された部位に前記スロットル弁１３が設けられている。また、前記屈曲部１０ｃには、上流側通路１０ａと連通する開口と下流側通路１０ｂと連通する開口と、後述する過給通路２０の下流部２２を接続するための開口とが設けられている。 As shown in FIG. 2, the intake passage 10 includes an upstream passage 10a in which a control valve 12 is disposed, a downstream passage 10b extending in a direction substantially perpendicular to the upstream passage 10a, and the upstream passage 10a. And a bent portion 10c provided between the downstream passage 10b. The bent portion 10c has a larger diameter than the downstream passage 10b, and these connecting portions are connected with a gentle slope. The downstream passage 10b is provided with a reduced diameter portion 10b 'having a small diameter in the vicinity of the upstream end portion, that is, in the vicinity of the connection portion with the bent portion 10c. The downstream diameter is formed so as to gradually increase, and the throttle valve 13 is provided at the expanded portion. The bent portion 10c is provided with an opening communicating with the upstream passage 10a, an opening communicating with the downstream passage 10b, and an opening for connecting a downstream portion 22 of the supercharging passage 20 described later. .

一方、前記過給通路２０は、吸気通路１０の上流側通路１０ａにおける制御弁１２の上流側から分岐して伸びる上流部２１と、下流端部で吸気通路１０の屈曲部１０ｃに接続される下流部２２とを有している。そして、前記上流部２１と下流部２２との間には前記過給機３０が配置されている。該過給機３０は、モータ３１を駆動させることによりブロア３２が回転し、上流部２１から吸入した空気を下流部２２に圧送するようになっている。 On the other hand, the supercharging passage 20 is divided into an upstream portion 21 extending from the upstream side of the control valve 12 in the upstream passage 10a of the intake passage 10 and a downstream portion connected to the bent portion 10c of the intake passage 10 at the downstream end portion. Part 22. The supercharger 30 is disposed between the upstream portion 21 and the downstream portion 22. In the supercharger 30, the blower 32 is rotated by driving a motor 31, and air sucked from the upstream portion 21 is pumped to the downstream portion 22.

また、図３に示すように、前記過給通路２０の下流部２２には環状のフランジ２２ａが形成されている。さらに、該下流部２２は、前記屈曲部１０ｃにおける下流側通路１０ｂに対向する壁部から、該屈曲部１０ｃ内に設けられたミキシングスペース１０ｃ′内に所定長突入する突入部２２ｂが形成される状態で、前記フランジ２２ａが屈曲部１０ｃの外壁に当接する。そして、該フランジ２２ａと屈曲部１０ｃの外壁とが複数のボルト２２ｃ…２２ｃで締結されている。このとき、前記下流側通路１０ｂと突入部２２ｂとは同一軸線ｘ上に設けられている。 As shown in FIG. 3, an annular flange 22 a is formed in the downstream portion 22 of the supercharging passage 20. Further, the downstream portion 22 is formed with a rush portion 22b that plunges into a mixing space 10c ′ provided in the bent portion 10c from a wall portion facing the downstream passage 10b in the bent portion 10c. In the state, the flange 22a contacts the outer wall of the bent portion 10c. The flange 22a and the outer wall of the bent portion 10c are fastened by a plurality of bolts 22c ... 22c. At this time, the downstream side passage 10b and the entry portion 22b are provided on the same axis x.

そして、吸気通路１０の屈曲部１０ｃと過給通路２０の下流部２２における突入部２２ｂとでエジェクタ４０が構成されている。 And the ejector 40 is comprised by the bending part 10c of the intake passage 10, and the protrusion part 22b in the downstream part 22 of the supercharging passage 20. FIG.

ところで、図１に示すように、エンジン全体を制御するエンジンコントロールユニット１００に、エンジン負荷を検出するものとしてアクセル５０ａの踏込み量を検出するアクセル開度センサ５０からの信号、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ５１からの信号等が入力されるようになっている。 By the way, as shown in FIG. 1, the engine control unit 100 that controls the entire engine detects a signal from the accelerator opening sensor 50 that detects the amount of depression of the accelerator 50a as an engine load, and detects the engine speed. A signal or the like from the engine speed sensor 51 is input.

そして、エンジンコントロールユニット１００は、これらの入力信号に基いて、スロットル弁１３を開閉駆動するスロットルアクチュエータ５２、吸気システムコントローラ１０１などに各種の制御信号を出力する。 Based on these input signals, the engine control unit 100 outputs various control signals to the throttle actuator 52 that drives the throttle valve 13 to open and close, the intake system controller 101, and the like.

前記吸気システムコントローラ１０１は、エンジンコントロールユニット１００から入力された制御信号に応じて吸気システム１の各機器を制御するようになっており、制御弁１２を開閉駆動する制御弁アクチュエータ５３、電動過給機コントローラ１０２などに制御信号を出力する。該過給機コントローラ１０２は、前記過給機３０のモータ３１への電力供給量の制御などを行う。 The intake system controller 101 controls each device of the intake system 1 in accordance with a control signal input from the engine control unit 100, and includes a control valve actuator 53 that opens and closes the control valve 12, an electric supercharger A control signal is output to the machine controller 102 or the like. The supercharger controller 102 controls the amount of power supplied to the motor 31 of the supercharger 30.

また、電動過給機コントローラ１０２に電力を供給するバッテリ６０とエンジン駆動により発電を行うオルタネータ６１とが備えられ、バッテリ６０はオルタネータ６１で発電した電力を蓄電するようになっている。 Further, a battery 60 that supplies electric power to the electric supercharger controller 102 and an alternator 61 that generates electric power by driving the engine are provided, and the battery 60 stores electric power generated by the alternator 61.

なお、この過給機３０は、定格出力が２ｋＷとされているが、効率化のために１ｋＷで作動させるようになっている。つまり、電力消費量が１ｋＷを超えるとノッキングの発生により実質的に得られるトルクが抑制されるので、電力消費を抑制して効率的な過給を行うために１ｋＷで作動させるようになっている。 The supercharger 30 has a rated output of 2 kW, but is operated at 1 kW for efficiency. That is, when the power consumption exceeds 1 kW, the torque that is substantially obtained by the occurrence of knocking is suppressed, so that the system is operated at 1 kW in order to suppress power consumption and perform efficient supercharging. .

ところで、図４に示すように、前記エンジンコントロールユニット１００には、各運転領域が設定された制御マップが記憶されている。このマップには、主に低負荷側に自然吸気領域が設定され、高負荷側に過給領域が設定されている。さらに、過給領域の低回転側（エンジン回転数がＮ１以下の領域）には低回転領域（ａ）が設定され、中回転側（エンジン回転数がＮ１とＮ２の間の領域）には中回転領域（ｂ）が設定され、高回転側（エンジン回転数がＮ２以上の領域）には高回転領域（ｃ）が設定されている。 By the way, as shown in FIG. 4, the engine control unit 100 stores a control map in which each operation region is set. In this map, a natural intake area is set mainly on the low load side, and a supercharging area is set on the high load side. Further, a low rotation region (a) is set on the low rotation side of the supercharging region (region where the engine speed is N1 or less), and a medium rotation side (region where the engine rotation number is between N1 and N2) A rotation region (b) is set, and a high rotation region (c) is set on the high rotation side (region where the engine speed is N2 or more).

自然吸気領域では、エンジンコントロールユニット１００は、吸気システムコントローラ１０１を介して制御弁アクチュエータ５３に制御弁１２を全開にするための信号を出力する。 In the natural intake region, the engine control unit 100 outputs a signal for fully opening the control valve 12 to the control valve actuator 53 via the intake system controller 101.

過給領域では、エンジンコントロールユニット１００は、吸気システムコントローラ１０１を介して制御弁アクチュエータ５３に制御弁１２を制御する信号と、吸気システムコントローラ１０１及び電動過給機コントローラ１０２を介して過給機３０への電力供給量を制御する信号とを出力する。過給領域における制御弁１２を制御する信号は、低回転領域（ａ）では制御弁１２を全閉にするための信号であり、中回転領域（ｂ）では制御弁１２を半開にするための信号であり、高回転領域（ｃ）では制御弁１２を全開にするための信号である。 In the supercharging region, the engine control unit 100 controls the control valve 12 via the intake system controller 101 to control the control valve 12, and the supercharger 30 via the intake system controller 101 and the electric supercharger controller 102. And a signal for controlling the amount of power supply to. The signal for controlling the control valve 12 in the supercharging region is a signal for fully closing the control valve 12 in the low rotation region (a), and for opening the control valve 12 in the middle rotation region (b). This is a signal for fully opening the control valve 12 in the high rotation region (c).

なお、前記屈曲部１０ｃは請求項１に記載のエンジンの過給装置の接続部に相当し、前記エンジンコントロールユニット１００は、請求項２に記載のエンジンの過給装置の制御弁制御手段に相当する。 The bent portion 10c corresponds to the connecting portion of the engine supercharging device according to claim 1, and the engine control unit 100 corresponds to the control valve control means of the engine supercharging device according to claim 2. To do.

以上のような構成の吸気システム１によれば、自然吸気領域では、エンジンコントロールユニット１００から制御弁１２を全開にするための信号が出力されているので、制御弁１２が開かれ、吸気通路１０に導入された空気が、上流側通路１０ａ、屈曲部１０ｃ、下流側通路１０ｂを通って各気筒＃１〜＃４の燃焼室に供給される。このとき、図５に示すように、自然吸気のみによって、高回転で比較的大きなエンジントルクを出力する出力特性が得られる。 According to the intake system 1 configured as described above, in the natural intake region, a signal for fully opening the control valve 12 is output from the engine control unit 100, so the control valve 12 is opened and the intake passage 10 is opened. Is supplied to the combustion chambers of the cylinders # 1 to # 4 through the upstream passage 10a, the bent portion 10c, and the downstream passage 10b. At this time, as shown in FIG. 5, output characteristics for outputting a relatively large engine torque at a high rotation speed can be obtained only by natural intake.

また、過給領域では、吸気通路１０に導入された空気の一部又は全部が上流側通路１０ａから過給通路２０の上流部２１に導入される。また、過給機３０を作動させる信号が出力されているので、上流部２０ａに導入された空気は、過給機３０のブロア３２の回転によりエジェクタ４０に圧送されることになる。 In the supercharging region, part or all of the air introduced into the intake passage 10 is introduced from the upstream passage 10 a into the upstream portion 21 of the supercharging passage 20. Further, since the signal for operating the supercharger 30 is output, the air introduced into the upstream portion 20 a is pumped to the ejector 40 by the rotation of the blower 32 of the supercharger 30.

低回転領域（ａ）では、エンジンコントロールユニット１００から制御弁１２を全閉にするための信号が出力されているので、制御弁１２が閉じられ、吸気通路１０の上流側通路１０ａとエジェクタ４０とは連通しないことになる。そして、エジェクタ４０において、過給機３０から下流部２２に圧送された空気は、突入部２２ｂから屈曲部１０ｃ内に設けられたミキシングスペース１０ｃ′に吐出され、該スペース１０ｃ′から下流側通路１０ｂを介して各気筒＃１〜＃４の燃焼室に供給される。 In the low speed region (a), a signal for fully closing the control valve 12 is output from the engine control unit 100, so that the control valve 12 is closed and the upstream side passage 10a of the intake passage 10 and the ejector 40 are Will not communicate. In the ejector 40, the air pressure-fed from the supercharger 30 to the downstream portion 22 is discharged from the rush portion 22b to the mixing space 10c ′ provided in the bent portion 10c, and the downstream passage 10b from the space 10c ′. Are supplied to the combustion chambers of the cylinders # 1 to # 4.

このとき、図６の「制御弁全閉」の曲線に示すように、下流側通路１０ｂでは空気の流量は少ないが圧力は高くなる過給特性が得られる。そして、この低回転領域（ａ）では、このように過給によって空気の圧力を高めることにより、図５のエンジントルク特性に示すようにトルクを増大させる。 At this time, as shown by the curve of “control valve fully closed” in FIG. 6, the downstream passage 10 b has a supercharging characteristic in which the air flow rate is small but the pressure is high. And in this low rotation area | region (a), a torque is increased as shown in the engine torque characteristic of FIG. 5 by raising the pressure of air by supercharging in this way.

中回転領域（ｂ）では、エンジンコントロールユニット１００から制御弁１２を半開にするための信号が出力されているので、制御弁１２が半開にされ、吸気通路１０の上流側通路１０ａとエジェクタ４０とが一部連通することになる。そして、図７の矢印アに示すように、エジェクタ４０において、過給機３０から下流部２２に圧送された空気は、突入部２２ｂからミキシングスペース１０ｃ′に吐出され、該スペース１０ｃ′から下流側通路１０ｂの縮径部１０ｂ′に導入される。このとき、ミキシングスペース１０ｃ′に負圧を生じさせるエジェクタ４０の効果により、矢印イに示すように、上流側通路１０ａからミキシングスペース１０ｃ′に導入された空気が、突入部２２ｂから吐出された空気と混合されつつ、下流側通路１０ｂに吸入されることになる。 In the middle rotation region (b), a signal for half-opening the control valve 12 is output from the engine control unit 100, so that the control valve 12 is half-opened and the upstream side passage 10a of the intake passage 10 and the ejector 40 Will be partly communicated. Then, as shown by the arrow A in FIG. 7, in the ejector 40, the air pressure-fed from the supercharger 30 to the downstream portion 22 is discharged from the rush portion 22b to the mixing space 10c ′ and downstream from the space 10c ′. It is introduced into the reduced diameter portion 10b 'of the passage 10b. At this time, due to the effect of the ejector 40 that generates a negative pressure in the mixing space 10c ′, the air introduced into the mixing space 10c ′ from the upstream passage 10a is discharged from the entry portion 22b as shown by the arrow A. And is sucked into the downstream passage 10b.

このとき、図６の「制御弁半開」の曲線に示すように、下流側通路１０ｂでは空気の流量を確保しつつ、空気の圧力も確保できる過給特性が得られる。そして、この中回転領域（ｂ）では、このように過給によって空気の流量及び圧力を確保して、図５のエンジントルク特性に示すようにトルクを増大させる。 At this time, as shown by the curve of “control valve half open” in FIG. 6, a supercharging characteristic that can secure the air pressure while securing the air flow rate is obtained in the downstream passage 10 b. And in this middle rotation area | region (b), the flow volume and pressure of air are ensured by supercharging in this way, and a torque is increased as shown in the engine torque characteristic of FIG.

高回転領域（ｃ）では、エンジンコントロールユニット１００から制御弁１２を全開にするための信号が出力されているので、制御弁１２が全開にされ、吸気通路１０の上流側通路１０ａとエジェクタ４０とが連通することになる。そして、図７の矢印アに示すように、エジェクタ４０において、過給機３０から下流部２２に圧送された空気は、突入部２２ｂからミキシングスペース１０ｃ′に吐出され、下流側通路１０ｂの縮径部１０ｂ′に導入される。このとき、ミキシングスペース１０ｃ′に負圧を生じさせるエジェクタ４０の効果により、矢印イに示すように、上流側通路１０ａからミキシングスペース１０ｃ′に導入された空気が、突入部２２ｂから吐出された空気と混合されつつ、下流側通路１０ｂに吸入されることになる。ここでは、前記中回転領域（ｂ）に比べて、制御弁１２の上、下流の連通量が大きいので、上流側通路１０ａからより多量の空気が下流側通路１０ｂに吸入されることになる。 In the high speed region (c), the engine control unit 100 outputs a signal for fully opening the control valve 12, so that the control valve 12 is fully opened, the upstream side passage 10 a of the intake passage 10, the ejector 40, Will communicate. As shown by an arrow A in FIG. 7, in the ejector 40, the air pressure-fed from the supercharger 30 to the downstream portion 22 is discharged from the rush portion 22b to the mixing space 10c ′, and the diameter of the downstream passage 10b is reduced. Part 10b 'is introduced. At this time, due to the effect of the ejector 40 that generates a negative pressure in the mixing space 10c ′, the air introduced into the mixing space 10c ′ from the upstream passage 10a is discharged from the entry portion 22b as shown by the arrow A. And is sucked into the downstream passage 10b. Here, since the amount of communication on the upstream and downstream of the control valve 12 is larger than that in the middle rotation region (b), a larger amount of air is sucked into the downstream passage 10b from the upstream passage 10a. .

このとき、図６の「制御弁全開」の曲線に示すように、下流側通路１０ｂでは空気の圧力は小さいが流量は大きい過給特性が得られる。そして、この高回転領域（ｃ）では、このように過給によって空気の流量を確保して、図５のエンジントルク特性に示すようにトルクを増大させる。 At this time, as shown by the curve of “control valve fully open” in FIG. 6, in the downstream passage 10b, a supercharging characteristic with a small air pressure but a large flow rate is obtained. And in this high rotation area | region (c), the flow volume of air is ensured by supercharging in this way, and a torque is increased as shown to the engine torque characteristic of FIG.

図５に示すように、本構成によれば、エジェクタ４０の作用により低回転〜高回転に亘る全ての領域において過給によるエンジントルクを増大させる作用が得られることになる。つまり、鎖線で示すエジェクタ４０不使用時の特性は中回転以上では過給によるトルク増大作用が得られないのに対して、エジェクタ４０を使用することによりトルク増大作用が得られる領域を高回転側に拡大することができ、過給機３０の１ｋＷでの作動による過給の効率化を図ると共に、２ｋＷでの作動時に近い広範囲におけるトルク増大作用が得られるようになる。 As shown in FIG. 5, according to this configuration, the effect of increasing the engine torque due to supercharging is obtained in all regions from low rotation to high rotation by the action of the ejector 40. That is, when the ejector 40 is not used as indicated by the chain line, the torque increasing action due to supercharging cannot be obtained at a middle rotation or higher, whereas the region where the torque increasing action can be obtained by using the ejector 40 can be obtained on the high rotation side. The turbocharger 30 can increase the efficiency of supercharging by operating the supercharger 30 at 1 kW, and obtain a torque increasing effect in a wide range close to the operation at 2 kW.

ここで、過給によるエンジントルクを増大させる作用を得るためには、低回転領域においては空気の圧力が要求され、中回転領域においては圧力と流量のいずれかが要求され、高回転領域においては空気の流量が要求されるが、制御弁１２の開度を調節することにより、図６に示したように、下流側通路１０ｂで得られる空気の流量と圧力との特性が変更されることになって、前述の各要求に対応することができるのである。 Here, in order to obtain the effect of increasing the engine torque due to supercharging, air pressure is required in the low rotation region, either pressure or flow rate is required in the middle rotation region, and in the high rotation region. Although the air flow rate is required, by adjusting the opening degree of the control valve 12, the characteristics of the air flow rate and pressure obtained in the downstream passage 10b are changed as shown in FIG. Thus, it is possible to respond to each of the aforementioned requests.

一方、図７に示すように、前記エジェクタ４０の特性は、突入部２２ｂの通路径ｄと、下流側通路１０ｂの縮径部１０ｂ′の通路径Ｄと比ｄ／Ｄによって決まる。つまり、下流側通路１０ｂにおいて、ｄ／Ｄの値が大きいほど空気の圧力が高くなり、ｄ／Ｄの値が小さいほど空気の流量は大きくなる。エジェクタ４０は、圧力エネルギを空気の流量に変換する作用があるので、空気の圧力と流量は反比例の関係になる。そして、高回転における十分な空気の流量が確保できるように径ｄ、Ｄが設定されることになる。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the characteristics of the ejector 40 are determined by the passage diameter d of the entry portion 22b and the passage diameter D of the reduced diameter portion 10b 'of the downstream passage 10b and the ratio d / D. That is, in the downstream passage 10b, the air pressure increases as the d / D value increases, and the air flow rate increases as the d / D value decreases. Since the ejector 40 has an effect of converting pressure energy into air flow rate, the air pressure and flow rate are in an inversely proportional relationship. Then, the diameters d and D are set so that a sufficient air flow rate at high rotation can be secured.

なお、この例においては全ての回転領域においてトルク増大作用が得られる場合を示しているが、高排気量のエンジンにおいては、トルク増大作用が得られる領域を高回転側に拡大する作用が得られるようになる。また、必ずしも制御弁１２は必要ではないと共に、過給機３０として、排気のエネルギにより駆動されるターボチャージャやクランク軸の動力により駆動されるスーパーチャージャを用いてもよい。なお、ターボチャージャ、スーパーチャージャのいずれの場合もエンジン回転数に応じて一義的に過給性能が決まってしまうものではなく、ウエストゲートバルブや、エンジン回転数が上昇してもスーパーチャージャを効率点で回転可能とする可変速機構などが必要になる。 In this example, the case where the torque increasing action can be obtained in all the rotational regions is shown. However, in the engine having a high displacement, the region where the torque increasing action can be obtained can be expanded to the high rotational side. It becomes like this. Further, the control valve 12 is not necessarily required, and a turbocharger driven by exhaust energy or a supercharger driven by crankshaft power may be used as the supercharger 30. In both turbochargers and superchargers, the supercharging performance is not uniquely determined according to the engine speed, but the efficiency of the supercharger can be improved even if the wastegate valve or the engine speed increases. A variable speed mechanism that can be rotated with a motor is required.

次に、前記エジェクタ４０の変形例について説明する。この例においては、図８に示すように、前記過給機３０として、遠心式過給機２００が使用されている。 Next, a modification of the ejector 40 will be described. In this example, as shown in FIG. 8, a centrifugal supercharger 200 is used as the supercharger 30.

遠心式過給機２００は、円錐形のブロア２０１と、該ブロア２０１に対向させて中央に空気入口２０２ａが設けられていると共にブロア２０１の外周面を取り巻くように吐出通路２０２ｂを形成するハウジング２０２とを有している。該ハウジング２０２の空気入口２０２ａは過給通路２０の上流部２１の下流端に連通し、前記ブロア２０１が回転することにより、矢印ウに示す該下流部２１から吸い込まれた空気が、前記吐出通路２０２ｂの接線方向に送られる。このとき、ブロア２０１側から吐出通路２０２ｂに、矢印エに示すように該吐出通路２０２ｂ内に旋回流を形成しつつ円滑に空気が導入されることになる。そして、吐出通路２０２ｂは過給通路２０の下流部２２の上流端に連通し、吐出通路２０２ｂ内の空気の旋回流が下流部２２に旋回状態を維持しながら送出されるようになっている。 The centrifugal supercharger 200 includes a conical blower 201, a housing 202 that is provided with an air inlet 202a in the center so as to face the blower 201 and that forms a discharge passage 202b so as to surround the outer peripheral surface of the blower 201. And have. The air inlet 202a of the housing 202 communicates with the downstream end of the upstream portion 21 of the supercharging passage 20, and when the blower 201 rotates, the air sucked from the downstream portion 21 indicated by the arrow C becomes the discharge passage. 202b is sent in the tangential direction. At this time, air is smoothly introduced from the blower 201 side to the discharge passage 202b while forming a swirling flow in the discharge passage 202b as shown by arrow D. The discharge passage 202b communicates with the upstream end of the downstream portion 22 of the supercharging passage 20, and the swirling flow of air in the discharge passage 202b is sent to the downstream portion 22 while maintaining the swirling state.

一方、図９，１０に示すように、エジェクタ３００における屈曲部３１０は、吸気通路１０の上流側通路１０ａの軸線ｙが下流側通路１０ｂの軸線ｘとオフセットした位置で接続されている。つまり、上流側通路１０ａの下流端部が屈曲部１０ｃに対して接線方向に接続されている。 On the other hand, as shown in FIGS. 9 and 10, the bent portion 310 of the ejector 300 is connected at a position where the axis y of the upstream passage 10a of the intake passage 10 is offset from the axis x of the downstream passage 10b. That is, the downstream end portion of the upstream passage 10a is connected to the bent portion 10c in the tangential direction.

この結果、矢印オに示す上流側通路１０ａからミキシングスペース３１１に導入された空気は、ミキシングスペース３１１において、矢印カに示す前記遠心式過給機２００から吐出された空気の旋回流と同方向に旋回することになる。このように、エジェクタ３００において合流する空気が互いに同方向に旋回するので、通気抵抗が低減されて円滑な空気の合流が実現され、過給効率の向上が実現される。 As a result, the air introduced into the mixing space 311 from the upstream passage 10a indicated by the arrow O is in the same direction as the swirling flow of the air discharged from the centrifugal supercharger 200 indicated by the arrow in the mixing space 311. It will turn. Thus, since the air that merges in the ejector 300 swirls in the same direction, the airflow resistance is reduced, smooth air merging is achieved, and supercharging efficiency is improved.

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.

この実施の形態は、前記第１の実施の形態に対してエジェクタ４０の構成が変更されたものであって、変更に係る部分以外については前記第１の実施の形態に係る各部と同一の符号を付す。 In this embodiment, the configuration of the ejector 40 is changed with respect to the first embodiment. Except for the parts related to the change, the same reference numerals as the respective parts according to the first embodiment are used. Is attached.

図１１に示すように、本実施の形態に係るエジェクタ４００は、内部にミキシングスペース４１１を形成する屈曲部４１０と、過給通路２０の下流部２２の下流端部に嵌挿されて該下流部２２に対して移動可能に支持されたノズル４２０とで構成されている。また、上流側通路１０ａに対向する屈曲部４１０の壁部には前記ノズル４２０を進退させる移動機構４３０が設けられている。さらに、屈曲部４１０における下流側通路１０ｂとの接続部には円錐面４１２が形成されており、前記ノズル４２０の先端が該円錐面４１２に当接可能になっている。なお、本実施の形態においては、上流側通路１０ａに制御弁１２が設けられていない。 As shown in FIG. 11, the ejector 400 according to the present embodiment is inserted into the bent portion 410 that forms the mixing space 411 therein, and the downstream end portion of the downstream portion 22 of the supercharging passage 20. The nozzle 420 is supported so as to be movable with respect to the nozzle 22. A moving mechanism 430 for moving the nozzle 420 back and forth is provided on the wall portion of the bent portion 410 facing the upstream side passage 10a. Further, a conical surface 412 is formed at a connection portion between the bent portion 410 and the downstream passage 10 b, and the tip of the nozzle 420 can come into contact with the conical surface 412. In the present embodiment, the control valve 12 is not provided in the upstream passage 10a.

前記ノズル４２０は、内部に径ｄ′の通路４２１が形成され、先端部に外径が大きく形成された拡径部４２２が設けられている。また、該拡径部４２２に隣接して係止部４２３が設けられ、該係止部４２３は前記移動機構４３０から伸びるフォーク４３１が係合するようになっている。 The nozzle 420 has a passage 421 having a diameter d ′ formed therein, and a diameter-enlarged portion 422 having a large outer diameter formed at the tip. In addition, a locking portion 423 is provided adjacent to the enlarged diameter portion 422, and the locking portion 423 is adapted to engage a fork 431 extending from the moving mechanism 430.

図１に鎖線で示すように、前記移動機構４３０は、エンジンコントロールユニット１００からの信号により、前記フォーク４３１の移動を制御するようになっている。また、屈曲部４１０の壁部の前記フォーク４３１の移動範囲には開口が設けられているが、空気が逃げないように移動機構４３０自体により密閉されている。なお、前記ノズル４２０は、先端が前記円錐面４１２に当接する「前進位置」、係止部４２３が下流部２２の下流端面に当接する「退避位置」、前進位置と退避位置との中間に相当する「中間位置」のいずれかに位置するように制御される。 As indicated by a chain line in FIG. 1, the moving mechanism 430 controls the movement of the fork 431 based on a signal from the engine control unit 100. In addition, an opening is provided in the moving range of the fork 431 on the wall portion of the bent portion 410, but is sealed by the moving mechanism 430 itself so that air does not escape. The nozzle 420 corresponds to an “advance position” where the tip abuts against the conical surface 412, a “retreat position” where the locking portion 423 abuts the downstream end surface of the downstream portion 22, and an intermediate position between the advance position and the retract position. It is controlled so as to be located at one of the “intermediate positions”.

そして、図１２に示すように、前記エンジンコントロールユニット１００に記憶された運転領域のマップには、主に低負荷側に自然吸気領域が設定され、高負荷側に過給領域が設定されている。過給領域の低回転側（エンジン回転数がＮ３以下の領域）には低回転領域（ａ）が設定され、中回転側（エンジン回転数がＮ３とＮ４の間の領域）には中回転領域（ｂ）が設定され、高回転側（エンジン回転数がＮ４以上の領域）には高回転領域（ｃ）が設定されている。 As shown in FIG. 12, in the map of the operation region stored in the engine control unit 100, the natural intake region is mainly set on the low load side, and the supercharging region is set on the high load side. . A low rotation area (a) is set on the low rotation side (area where the engine speed is N3 or less) of the supercharging area, and a medium rotation area is set on the medium rotation side (area where the engine speed is between N3 and N4). (B) is set, and a high rotation region (c) is set on the high rotation side (region where the engine speed is N4 or more).

自然吸気領域では、エンジンコントロールユニット１００は、吸気システムコントローラ１０１を介してノズル４２０を退避位置に移動させる信号を出力する。 In the natural intake area, the engine control unit 100 outputs a signal for moving the nozzle 420 to the retracted position via the intake system controller 101.

過給領域では、エンジンコントロールユニット１００は、吸気システムコントローラ１０１を介してノズル４２０の進退を制御する信号と、吸気システムコントローラ１０１及び電動過給機コントローラ１０２を介して過給機３０に電力供給を行わせるための信号とを出力する。過給領域におけるノズル４２０の進退を制御する信号は、低回転領域（ａ）ではノズル４２０を前進位置に移動させるための信号であり、中回転領域（ｂ）ではノズル４２０を中間位置に移動させるための信号であり、高回転領域（ｃ）ではノズル４２０を退避位置に移動させるための信号である。 In the supercharging region, the engine control unit 100 supplies power to the supercharger 30 through the intake system controller 101 and the electric supercharger controller 102 through the intake system controller 101 and a signal for controlling the advance / retreat of the nozzle 420. And a signal to be executed. The signal for controlling the advance / retreat of the nozzle 420 in the supercharging region is a signal for moving the nozzle 420 to the forward movement position in the low rotation region (a), and the nozzle 420 is moved to the intermediate position in the middle rotation region (b). This is a signal for moving the nozzle 420 to the retracted position in the high rotation region (c).

なお、前記ノズル４２０は請求項４に記載のエンジンの過給装置における突入部に相当し、前記エンジンコントロールユニット１００は同じく突入量制御手段に相当し、前記円錐面４１２は請求項５に記載のエンジンの過給装置における縮径部の入口に相当する。 The nozzle 420 corresponds to a rush portion in the engine supercharging device according to claim 4, the engine control unit 100 similarly corresponds to a rush amount control means, and the conical surface 412 corresponds to the fifth aspect. This corresponds to the inlet of the reduced diameter portion in the engine supercharging device.

そして、このようなエジェクタ４００を備えた吸気システム１は、図１３に示すフローチャートに基いて制御される。 And the intake system 1 provided with such an ejector 400 is controlled based on the flowchart shown in FIG.

まず、ステップＳ１で、アクセル開度センサ５０により検出されたアクセル開度の信号、及びエンジン回転数センサ５１により検出されたエンジン回転数の信号などを入力し、ステップＳ２でこれらの信号に基いて図１２に示した制御マップにより過給領域か否かを判定する。 First, in step S1, an accelerator position signal detected by the accelerator position sensor 50 and an engine speed signal detected by the engine speed sensor 51 are input. In step S2, based on these signals. It is determined whether or not it is a supercharging region based on the control map shown in FIG.

ステップＳ２で運転領域が過給領域にあると判定されたときは、ステップＳ３に進み、過給機３０を作動させる。そして、ステップＳ４で、前記ステップＳ１で検出したエンジン回転数に基いて、ノズル４２０の移動制御を開始する。 When it is determined in step S2 that the operation region is in the supercharging region, the process proceeds to step S3 and the supercharger 30 is operated. In step S4, movement control of the nozzle 420 is started based on the engine speed detected in step S1.

まず、エンジン回転数が低回転領域（ａ）にあるときは、ステップＳ５でノズル４２０を前進位置に移動制御する。このとき、図１４の矢印キに示すように、過給機３０から吐出された空気は、過給通路２０の下流部２２及びノズル４２０内の通路４２１から直接下流側通路１０ｂに供給される。このとき、ノズル４２０の拡径部４２２が前記円錐面４１２に当接することによりミキシングスペース４１１と下流側通路１０ｂとの連通が遮断され、上流側通路１０ａからミキシングスペース４１１に供給された空気が下流側通路１０ｂに導入されないと共に、過給により下流側通路１０ｂの内の空気の圧力が高められる。 First, when the engine speed is in the low rotation region (a), the nozzle 420 is moved to the forward position in step S5. At this time, as shown by the arrow in FIG. 14, the air discharged from the supercharger 30 is directly supplied to the downstream side passage 10 b from the downstream portion 22 of the supercharging passage 20 and the passage 421 in the nozzle 420. At this time, the expanded diameter portion 422 of the nozzle 420 abuts on the conical surface 412 to cut off the communication between the mixing space 411 and the downstream side passage 10b, and the air supplied from the upstream side passage 10a to the mixing space 411 is downstream. While not introduced into the side passage 10b, the pressure of the air in the downstream side passage 10b is increased by supercharging.

この結果、図１５に示すように、低回転領域（ａ）でのトルク増大作用が得られる。なお、ここでは、ノズル４２０から供給された空気がミキシングスペース４１１において径方向に拡がる領域（以下、「ミキシング領域」という）の下流側通路１０ｂの上流端における径Ｄ１は、空気がミキシングスペース４１１を通過しないので、ゼロとなる。 As a result, as shown in FIG. 15, an effect of increasing the torque in the low rotation region (a) is obtained. Here, the diameter D1 at the upstream end of the downstream passage 10b in the region where the air supplied from the nozzle 420 spreads in the radial direction in the mixing space 411 (hereinafter referred to as “mixing region”) is the same as the diameter D1 in the mixing space 411. Since it does not pass, it becomes zero.

また、エンジン回転数が中回転領域（ｂ）にあるときは、ステップＳ６でノズル４２０を中間位置に移動制御する。このとき、図１６の矢印クで示すように、過給機３０から吐出された空気は、過給通路２０の下流部２２及びノズル４２０内の通路４２１を介してミキシングスペース４１１に吐出される。そして、吐出された空気は、ミキシングスペース４１１から下流側通路１０ｂに導入される。このとき、エジェクタ４００の効果によりミキシングスペース４１１に負圧が生じ、矢印ケで示すように、該ミキシングスペース４１１内の空気ないし上流側通路１０ａ内の空気が下流側通路１０ｂに吸入されることになる。 When the engine speed is in the middle rotation range (b), the nozzle 420 is controlled to move to the intermediate position in step S6. At this time, the air discharged from the supercharger 30 is discharged to the mixing space 411 via the downstream portion 22 of the supercharging passage 20 and the passage 421 in the nozzle 420, as indicated by the arrows in FIG. The discharged air is introduced from the mixing space 411 into the downstream passage 10b. At this time, a negative pressure is generated in the mixing space 411 due to the effect of the ejector 400, so that the air in the mixing space 411 or the air in the upstream side passage 10a is sucked into the downstream side passage 10b, as indicated by arrows. Become.

この結果、下流側通路１０ｂ内の空気の圧力及び流量が確保され、図１５のエンジントルク特性に示すように中回転領域（ｂ）でのトルク増大作用が得られる。なお、このときミキシング領域の下流側通路１０ｂの上流端における径は、空気がミキシングスペース４１１を進む間に広がるので、径ｄ′よりも大きなＤ２となる。 As a result, the pressure and flow rate of the air in the downstream passage 10b are ensured, and the torque increasing action in the middle rotation region (b) is obtained as shown in the engine torque characteristics of FIG. At this time, the diameter at the upstream end of the downstream-side passage 10b in the mixing region becomes D2 larger than the diameter d 'because the air spreads while traveling through the mixing space 411.

さらに、エンジン回転数が高回転領域（ｃ）にある時は、ステップＳ７でノズル４２０を退避位置に移動制御させる。このとき、図１７の矢印コに示すように、過給機３０から吐出された空気は、過給通路２０の下流部２２及びノズル４２０内の通路４２１を介してミキシングスペース４１１に吐出される。そして、吐出された空気は、ミキシングスペース４１１から下流側通路１０ｂに導入される。このとき、エジェクタ４００の効果によりミキシングスペース４１１に負圧が生じ、矢印サで示すように、該ミキシングスペース４１１内の空気ないし上流側通路１０ａ内の空気が下流側通路１０ｂに吸入されることになる。 Further, when the engine speed is in the high rotation range (c), the nozzle 420 is moved to the retracted position in step S7. At this time, the air discharged from the supercharger 30 is discharged to the mixing space 411 through the downstream portion 22 of the supercharging passage 20 and the passage 421 in the nozzle 420 as indicated by an arrow C in FIG. The discharged air is introduced from the mixing space 411 into the downstream passage 10b. At this time, a negative pressure is generated in the mixing space 411 due to the effect of the ejector 400, so that the air in the mixing space 411 or the air in the upstream passage 10a is sucked into the downstream passage 10b as indicated by an arrow S. Become.

この結果、下流側通路１０ｂ内の空気の流量が確保され、図１５のエンジントルク特性に示すように高回転領域（ｃ）でのトルク増大作用が得られる。なお、このとき、ミキシング領域の下流側通路１０ｂの上流端における径Ｄ３は、ノズル４２０が中間位置にあるときの径Ｄ２よりも大きいと共に、ノズル４２０の通路４２１の径ｄ′は一定であるので、ｄ′／Ｄ２＞ｄ′／Ｄ３となって、より多くの量のミキシングスペース４１１の空気が下流側通路１０ｂに吸い込まれることになる。また、ノズル４２０の突入量小さいほど、該ノズル４２０の先端から下流側通路１０ｂの上流端までの距離が大きくなり、これに伴って径Ｄも大きくなる。そして、空気の流量が要求される高回転側ほどノズル４２０の突入量を小さくすれば、要求を満たす空気の流量が得られるのである。 As a result, the flow rate of air in the downstream passage 10b is ensured, and a torque increasing action in the high rotation region (c) is obtained as shown in the engine torque characteristics of FIG. At this time, the diameter D3 at the upstream end of the downstream passage 10b in the mixing region is larger than the diameter D2 when the nozzle 420 is in the intermediate position, and the diameter d ′ of the passage 421 of the nozzle 420 is constant. D ′ / D2> d ′ / D3, and a larger amount of air in the mixing space 411 is sucked into the downstream passage 10b. Further, the smaller the amount of the nozzle 420 that enters, the larger the distance from the tip of the nozzle 420 to the upstream end of the downstream passage 10b, and the diameter D increases accordingly. If the rush amount of the nozzle 420 is made smaller at the higher rotation side where the air flow rate is required, the required air flow rate can be obtained.

一方、ステップＳ２で、運転領域が過給領域にないとき、即ち自然吸気領域にあるときは、ステップＳ８に進み、過給機３０を停止させると共に、ステップＳ７に進み、ノズル４２０を退避位置に移動させる。ここでノズル４２０を退避位置に移動させる理由は、ノズル４２０が上流側通路１０ａから下流側通路１０ｂに流れる空気の通気抵抗として作用することを防止するためである。 On the other hand, when the operation region is not in the supercharging region in step S2, that is, in the natural intake region, the process proceeds to step S8, where the supercharger 30 is stopped and the process proceeds to step S7, and the nozzle 420 is set to the retracted position. Move. Here, the reason for moving the nozzle 420 to the retracted position is to prevent the nozzle 420 from acting as a ventilation resistance of the air flowing from the upstream side passage 10a to the downstream side passage 10b.

以上の構成によれば、ノズル４２０の移動によって、ミキシングスペース４１１と下流側通路１０ｂとの連通量を変化させることができ、前記制御弁１２と同様に機能させることができる。そして、前述の第１の実施の形態と同様に、図１５に示したように、トルク増大作用が得られる領域が高回転側に拡大され、広い範囲で過給によるトルク増大作用を得ることが可能となる。 According to the above configuration, the amount of communication between the mixing space 411 and the downstream side passage 10b can be changed by the movement of the nozzle 420 and can function in the same manner as the control valve 12. As in the first embodiment described above, as shown in FIG. 15, the region where the torque increasing action can be obtained is expanded to the high rotation side, and the torque increasing action due to supercharging can be obtained over a wide range. It becomes possible.

本発明は、吸気を過給する過給機を有するエンジンの過給装置に関し、自動車産業に広く好適である。 The present invention relates to a supercharging device for an engine having a supercharger that supercharges intake air, and is widely suitable for the automobile industry.

本発明の第１の実施の形態に係る吸気システムの全体図である。1 is an overall view of an intake system according to a first embodiment of the present invention. 同吸気システムの要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the same intake system. エジェクタの斜視断面図である。It is a perspective sectional view of an ejector. エンジンの運転領域を示すマップである。It is a map which shows the driving | operation area | region of an engine. エンジンの出力特性の説明図である。It is explanatory drawing of the output characteristic of an engine. 下流側通路における空気の圧力と流量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pressure of the air and flow volume in a downstream channel | path. エジェクタの作用の説明図である。It is explanatory drawing of an effect | action of an ejector. 遠心式過給機の説明図である。It is explanatory drawing of a centrifugal supercharger. 図２のＡ−Ａ線による断面図である。It is sectional drawing by the AA line of FIG. 図９のＢ−Ｂ線による断面図である。It is sectional drawing by the BB line of FIG. 第２の実施の形態に係るエジェクタの説明図である。It is explanatory drawing of the ejector which concerns on 2nd Embodiment. 同エンジンの運転領域を示すマップである。It is a map which shows the driving | operation area | region of the engine. ノズルの進退制御のフローチャートである。It is a flowchart of nozzle advance / retreat control. ノズルが前進位置にあるときの説明図である。It is explanatory drawing when a nozzle exists in an advance position. エンジンの出力特性の説明図である。It is explanatory drawing of the output characteristic of an engine. ノズルが中間位置にあるときの説明図である。It is explanatory drawing when a nozzle exists in an intermediate position. ノズルが退避位置にあるときの説明図である。It is explanatory drawing when a nozzle exists in a retracted position. 従来の問題点の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional problem.

Explanation of symbols

１吸気システム
１０吸気通路
１０ａ上流側通路
１０ｂ下流側通路
１０ｂ′ 縮径部
１０ｃ屈曲部
１２制御弁
２０過給通路
２２下流部
２２ｂ突入部
３０過給機
１００エンジンコントロールユニット
４２０ノズル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intake system 10 Intake passage 10a Upstream side passage 10b Downstream side passage 10b 'Reduced diameter portion 10c Bending portion 12 Control valve 20 Supercharging passage 22 Downstream portion 22b Rushing portion 30 Supercharger 100 Engine control unit 420 Nozzle

Claims

A supercharging passage that communicates the upstream side and the downstream side of the intake passage is provided, and a supercharger that pumps air downstream is disposed on the supercharging passage, and an engine load and an engine speed A supercharging device for an engine that operates the supercharger when an operating range set based on at least one parameter is within a predetermined supercharging range,
A downstream end portion of the supercharging passage is formed in a nozzle shape, and is plunged toward the downstream side in the intake passage at a connection portion with the intake passage, and directly downstream of the rush portion. An engine supercharging device characterized in that a reduced diameter portion in which the diameter of the intake passage is reduced is provided.

The engine supercharging device according to claim 1,
A control valve for adjusting the opening of the intake passage is disposed, and the supercharging passage is configured to communicate with the downstream side of the control valve in the intake passage,
Control valve control means for controlling the opening of the control valve is provided,
The control valve control means closes the control valve when the operating range is within the supercharging range and the engine speed is equal to or lower than a predetermined speed, and opens the control valve when the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed. An engine supercharging device characterized by being controlled as follows.

In the supercharging device for an engine according to claim 1 or 2,
The supercharger is a centrifugal supercharger that discharges air in a swirling state downstream, and
The intake passage includes an upstream passage and a downstream passage that are substantially orthogonal to each other, and a downstream end portion of the supercharging passage is inserted into a connecting portion of these passages along an axis of the downstream passage, and the upstream passage The axis is offset with respect to the axis of the downstream passage so that the air introduced from the passage into the connecting portion is directed in the same direction as the swirling flow of the air discharged from the centrifugal supercharger. An engine supercharging device characterized by that.

The engine supercharging device according to claim 1,
The rush portion is provided so that the rush amount can be changed with respect to the intake passage,
Rush amount control means for controlling the rush amount of the rush portion is provided,
The supercharging device for an engine, wherein the rush amount control means reduces the rush amount as the engine speed increases when the operation region is in the supercharging region.

The supercharger for an engine according to claim 4,
When the plunging portion has entered a predetermined amount, its tip abuts against the inlet of the reduced diameter portion,
An engine supercharging device characterized in that the rush amount control means rushes a rush portion by a predetermined amount when the operating region is in the supercharging region and the engine speed is equal to or lower than the predetermined rotational speed.