JP2007071150A

JP2007071150A - 過給機付エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JP2007071150A
Application number: JP2005260795A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nakai; 英夫中井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2007-03-22

Abstract

【課題】サージ現象による吸気騒音やコンプレッサの振動を抑制しながら適正な過給圧を得ることができる過給機付エンジンの吸気装置を提供する。
【解決手段】エンジン（１）の吸気通路（２）に介装されたコンプレッサ（４ａ）により前記エンジン（１）の吸入空気を過給するターボ過給機（４）と、前記コンプレッサ（４ａ）の上流側と下流側とを連通し、前記コンプレッサ（４ａ）をバイパスする吸気バイパス通路（３６）と、前記吸気バイパス通路（３６）に設けられ、前記コンプレッサ（４ａ）の上流側から下流側への吸入空気の流動のみを許容する逆止弁（３８）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボ過給機を備えたエンジンの吸気装置に関する。

従来より、吸気効率を高めてエンジンの出力を増加させるためにターボ過給機を設けるようにした自動車用エンジンが採用されている。このようなエンジンにおいては、エンジンの排気によって駆動されたタービンの回転が吸気通路に介装されたコンプレッサに伝達され、コンプレッサの回転により過給された吸入空気がエンジンに供給されるようになっている。

ターボ過給機のコンプレッサでは、エンジン回転数が低く吸入空気量が少ない状態にあるときに、コンプレッサ下流側の圧力が上昇して上流側と下流側との圧力差が大きくなると、コンプレッサ下流側から上流側に吸入空気が間欠的に逆流する、いわゆるサージ現象が発生することがある。
サージ現象が発生すると、圧力の高い吸入空気の間欠的な逆流、即ち高圧力波の逆流によりコンプレッサの回転が間欠的に変動してコンプレッサに振動が生じたり、コンプレッサ上流側に逆流した高圧力波によってコンプレッサ上流側の吸気騒音が増大したりするという問題が生じる。

このようなサージ現象を防止するためには、吸入空気量の少ない状態において過給圧をサージ現象の発生しない圧力まで低下させるようにすることが知られている。過給圧を低下させる具体的な方法としては、タービンの上流側と下流側とをバイパスする排気バイパス通路の開閉、或いはコンプレッサの上流側と下流側とをバイパスする吸気バイパス通路の開閉が考えられる。

吸気バイパス通路により吸気圧を低下させるようにした吸気装置は、例えば特許文献１に示されている。特許文献１に示された吸気装置では、吸気バイパス通路に、コンプレッサ下流側から上流側への流動のみを許容するリード弁を設け、過給圧が所定圧力以上に上昇するとコンプレッサ上流側に吸入空気を戻すようにして過給圧が所定圧力以上に上昇しないようにしている。
特開昭６３−１６２９２９号公報

特許文献１に示された吸気装置では、サージ現象が生じない圧力まで過給圧を低下させることは可能となるものの、本来サージ現象が生じない領域においてもリード弁が開弁しない圧力までしか過給圧を高めることができない。このため、十分な過給圧が得られずに必要とされるエンジン出力を得ることができないという問題が生じる。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サージ現象による吸気騒音やコンプレッサの振動を抑制しながら適正な過給圧を得ることができる過給機付きエンジンの吸気装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の過給機付エンジンの吸気装置は、エンジンの吸気通路に介装されたコンプレッサにより前記エンジンの吸入空気を過給するターボ過給機と、前記コンプレッサの上流側と下流側とを連通し、前記コンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路と、前記吸気バイパス通路に設けられ、前記コンプレッサの上流側から下流側への吸入空気の流動のみを許容する逆止弁とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成された過給機付きエンジンの吸気装置によれば、コンプレッサの下流側圧力が上昇して上流側に間欠的に圧力の高い吸入空気が逆流した場合に、コンプレッサ上流側に逆流した高圧力波は逆止弁を介してコンプレッサ下流側に逃がされるため、コンプレッサ上流側の高圧力波が減衰する。
また、このような過給機付きエンジンの吸気装置において、前記吸気バイパス通路は前記ターボ過給機と一体的に設けられることを特徴とする（請求項２）。

このように構成された過給機付きエンジンの吸気装置によれば、コンプレッサと逆止弁との連通が短い距離で行われる。

本発明の過給機付きエンジンの吸気装置によれば、サージ現象の発生によってコンプレッサの下流側から上流側に間欠的に圧力の高い吸入空気が逆流し、吸入空気の高圧力波がコンプレッサ上流側に達した場合に、コンプレッサ上流側の高圧力波は吸気バイパス通路の逆止弁を介してコンプレッサ下流側に逃がされることにより減衰する。この結果、コンプレッサ上流側に達した高圧力波によって生じるコンプレッサ上流側の吸気騒音が低減される。

また、このような高圧力波の減衰により、コンプレッサ上流側と下流側との圧力差が平衡されるため、コンプレッサの回転変動が抑制されコンプレッサに生じる振動を低減することができる。
更に、無負荷時などのように過給を必要としない運転状態において、吸入空気量が急激に増大したような場合には、コンプレッサを介して供給される吸入空気に加え、逆止弁を介して吸入空気が供給されるので、コンプレッサによる吸気圧損の影響を低減し、エンジンに吸入される空気量を応答よく増大させることができる。

また、逆止弁はコンプレッサの上流側吸気通路から下流側吸気通路への吸入空気の流動のみを許容するものであるため、コンプレッサによって過給された吸入空気が逆止弁を介してコンプレッサ下流側から上流側に漏れることがなく、エンジンに必要な適正な過給圧を得ることができる。
更に請求項２の過給機付きエンジンの吸気装置によれば、吸気バイパス通路がターボ過給機と一体的に設けられることにより、コンプレッサと逆止弁との連通が短い距離で行われるので、コンプレッサ上流側から下流側への吸入空気の流動を迅速に行うと共に、吸気抵抗を低減することが可能となる。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る過給機付きエンジンの吸気装置の全体構成図である。
図１に示すように、本実施形態のエンジン１は直列４気筒ガソリンエンジンとして構成される。吸気通路２にはターボ過給機４が装備されており、エアクリーナ６から吸入された吸入空気は、吸気通路２からターボ過給機４のコンプレッサ４ａへと流入し、コンプレッサ４ａで過給された吸入空気はインタークーラ８及びスロットル弁１０を介してサージタンク１２に導入される。

サージタンク１２の吸入空気は、吸気弁１４の開弁に伴い吸気ポート１６を経て各気筒の燃焼室１８内に供給される。各気筒ごとに設けられた吸気ポート１６には、吸気ポート１６内の吸入空気中に燃料を噴射する燃料噴射弁２０がそれぞれ設けられており、各燃料噴射弁２０には図示しない燃料ポンプから燃料が供給されるようになっている。
各気筒には点火プラグ２２が設けられており、吸気ポート１６内の吸入空気中に燃料噴射弁２０から所定のタイミングで噴射された燃料は、吸気弁１４の開弁に伴い吸入空気と共に燃焼室１８内に流入し、圧縮上死点近傍で点火プラグ２２により点火され燃焼する。

一方、燃焼後の排ガスは排気弁２４の開弁に伴って排気ポート２６から、ターボ過給機４のタービン４ｂを経た後、タービン４ｂに接続された排気通路２８を介して触媒３０や図示しない消音器を経て外部に排出される。
ターボ過給機４のタービン４ｂには、その上流側と下流側とを連通する排気バイパス通路３２が設けられており、この排気バイパス通路３２にはタービン４ｂ上流側の排ガスをタービン４ｂの下流側に逃がすことによりターボ過給機４の過給圧を調整するためのウェストゲートバルブ３４が設けられている。
また、ターボ過給機４のコンプレッサ４ａには、その上流側吸気通路と下流側吸気通路とを連通する吸気バイパス通路３６が設けられており、この吸気バイパス通路３６には、コンプレッサ４ａの上流側吸気通路から下流側吸気通路への吸入空気の流動のみを許容するリード弁からなる逆止弁３８が設けられている。

逆止弁３８は、コンプレッサ４ａの上流側から下流側への流動のみを許容するものであるため、コンプレッサ４ａによって過給された吸入空気が、逆止弁３８を介してコンプレッサ４ａの下流側から上流側に漏れることはなく、コンプレッサ４ａの過給によりエンジン１に必要な適正な過給圧を得ることができる。
以上のように構成されたエンジン１の吸気装置において、エンジン１の回転速度が低く吸入空気量が少ない状態で、コンプレッサ４ａによる過給圧が比較的高い運転状態になると、サージ現象が発生してコンプレッサ４ａの下流側から上流側に間欠的に圧力の高い吸入空気が逆流し、吸入空気の高圧力波がコンプレッサ４ａの上流側に達する。このとき、吸気バイパス通路３６にはコンプレッサ４ａの上流側から下流側への流動のみを許容する逆止弁３８が設けられているので、コンプレッサ４ａ上流側に逆流した高圧力波は、逆止弁３８を介してコンプレッサ４ａの下流側に逃がされることにより減衰する。この結果、コンプレッサ４ａの上流側に達した高圧力波によって生じるコンプレッサ４ａ上流側の吸気騒音が低減する。

また、このような高圧力波の減衰により、コンプレッサ４ａの上流側と下流側との圧力差が平衡されるため、コンプレッサ４ａの回転変動が抑制され、コンプレッサ４ａに生じる振動を低減することができる。
更に、無負荷時などのようにコンプレッサ４ａによる過給を必要としない運転状態において、スロットル弁１０が開かれて吸入空気量が急激に増大したような場合には、吸入空気がコンプレッサ４ａ内を通過する際にコンプレッサ４ａによる吸気圧損が発生するが、コンプレッサ４ａを介して供給される吸入空気に加え、逆止弁３８を介して吸入空気が供給されるので、吸入空気全体としては吸気圧損が低減されると共に、エンジン１に吸入される空気量を応答よく増大させることができる。

なお、逆止弁３８はコンプレッサ４ａの上流側吸気通路と下流側吸気通路とを連通する吸気バイパス通路３６中に設けるようにしたが、吸気バイパス通路３６はできるだけ短くすることにより、吸気抵抗を減らすと共にコンプレッサ４ａの上流側から下流側への吸入空気の流動を迅速に行うことができる。従って、逆止弁３８は可能な限りコンプレッサ４ａに近い位置に配置するのが好ましく、図２に示すように吸気バイパス通路３６と逆止弁３８とをコンプレッサ４ａと一体的に設ければ最短距離でコンプレッサ４ａの上流側から下流側への吸入空気の流動を行うことが可能となる。

以上で本発明の一実施形態に係る過給機付エンジンの吸気装置についての説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。
例えば、前記実施形態において逆止弁３８はリード弁を用いるようにしたが、これに代えてチェック弁を用いてもよく、コンプレッサ４ａの上流側から下流側への流動のみを許容するものであればよい。

また、前記実施形態において逆止弁３８はコンプレッサ４ａの上流側吸気通路と下流側吸気通路とを連通する吸気バイパス通路３６中に設けるようにしたが、コンプレッサ４ａと一体的に設けた場合には、逆止弁３８の入口側をコンプレッサ４ａ内の入口側通路に直接連通させると共に、逆止弁３８の出口側をコンプレッサ４ａ内の出口側通路に直接連通させるようにして、吸気バイパス通路３６を省略するようにしてもよい。

最後に、前記実施形態は本発明を吸気ポート内に燃料噴射するタイプの４気筒ガソリンエンジンの吸気装置に適用したものであったが、気筒数及びエンジン１の種類はこれに限られるものではなく、燃焼室１８内に直接燃料を噴射するタイプのガソリンエンジンや、ディーゼルエンジンでもよく、ターボ過給機を備えたエンジンであればどのようなエンジンでもよい。

本発明の一実施形態に係る過給機付エンジンの吸気装置の全体構成図である。本発明の一実施形態に係る過給機付エンジンの吸気装置の変形例を示す部分構成図である。

符号の説明

１エンジン
２吸気通路
４ターボ過給機
４ａコンプレッサ
３６吸気バイパス通路
３８逆止弁

Claims

エンジンの吸気通路に介装されたコンプレッサにより前記エンジンの吸入空気を過給するターボ過給機と、
前記コンプレッサの上流側と下流側とを連通し、前記コンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路と、
前記吸気バイパス通路に設けられ、前記コンプレッサの上流側から下流側への吸入空気の流動のみを許容する逆止弁と
を備えたことを特徴とする過給機付エンジンの吸気装置。
前記吸気バイパス通路は前記ターボ過給機と一体的に設けられることを特徴とする請求項１に記載の過給機付エンジンの吸気装置。