JP2021161900A - Air bypass feedback device of on-vehicle internal combustion engine with supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給機付き車載内燃機関の吸気管に配置される過給機のコンプレッサを迂回(バイパス)するように吸気管の上流吸気管と下流吸気管とを結ぶエアバイパス通路を介して下流吸気管内の吸気を上流吸気管内へ帰還させるエアバイパス帰還装置に関する。 The present invention passes through an air bypass passage connecting the upstream intake pipe and the downstream intake pipe of the intake pipe so as to bypass the compressor of the supercharger arranged in the intake pipe of the in-vehicle internal combustion engine with a supercharger. The present invention relates to an air bypass return device that returns the intake air in the downstream intake pipe to the upstream intake pipe.
車載内燃機関の過給機は、一般に、タービンとコンプレッサとが同軸シャフトを介して互いに連結した構成を有している。内燃機関の排気管内の排気ガス流圧によってタービンのタービンホイールが回転し、その回転が同軸シャフトを介してコンプレッサに伝達され、コンプレッサホイールを回転せしめる。コンプレッサホイールは内燃機関の吸気管内に配置されており、コンプレッサホイールの回転によって吸気が圧縮された状態でエンジン本体に供給されることにより過給が行われる(例えば、特許文献1参照)。 A supercharger for an in-vehicle internal combustion engine generally has a configuration in which a turbine and a compressor are connected to each other via a coaxial shaft. The exhaust gas flow pressure in the exhaust pipe of the internal combustion engine rotates the turbine wheel of the turbine, and the rotation is transmitted to the compressor via the coaxial shaft to rotate the compressor wheel. The compressor wheel is arranged in the intake pipe of the internal combustion engine, and supercharging is performed by supplying the intake air to the engine body in a compressed state by the rotation of the compressor wheel (see, for example, Patent Document 1).
また、過給機付きの車載内燃機関においては、コンプレッサより下流側の下流吸気管の過給吸気圧がスロットル弁より下流の吸気圧に比べて急上昇した場合に過給吸気がコンプレッサ側に逆流することを防止するためにエアバイパス帰還装置が設けられる。エアバイパス帰還装置では、吸気管のコンプレッサを迂回するようにコンプレッサより上流側の上流吸気管と下流側の下流吸気管とが結ぶエアバイパス通路が形成され、エアバイパス通路にはエアバイパスバルブが配置される。エアバイパスバルブは、ダイヤフラム式のバルブであり、下流吸気管内の吸気圧がスロットル弁より下流の吸気圧より所定圧以上に高くなるとダイヤフラムと連動する弁体が開弁してエアバイパス通路を連通させる。これにより下流吸気管内の過給吸気がエアバイパス通路を介して上流吸気管に還流し、下流吸気管内の過給吸気圧が必要以上に高くなることが防止される。 Further, in an in-vehicle internal combustion engine equipped with a supercharger, when the supercharged intake pressure of the downstream intake pipe on the downstream side of the compressor rises sharply compared to the intake pressure downstream of the throttle valve, the supercharged intake air flows back to the compressor side. An air bypass feedback device is provided to prevent this. In the air bypass feedback device, an air bypass passage connecting the upstream intake pipe on the upstream side and the downstream intake pipe on the downstream side of the compressor is formed so as to bypass the compressor of the intake pipe, and an air bypass valve is arranged in the air bypass passage. Will be done. The air bypass valve is a diaphragm type valve, and when the intake pressure in the downstream intake pipe becomes higher than the predetermined pressure than the intake pressure downstream of the throttle valve, the valve body linked with the diaphragm opens to communicate with the air bypass passage. .. As a result, the supercharged intake air in the downstream intake pipe is prevented from returning to the upstream intake pipe via the air bypass passage, and the supercharged intake pressure in the downstream intake pipe is prevented from becoming higher than necessary.
車載内燃機関においては、過給機が備えられる場合には、エンジン本体の吸気系及び排気系各々の配管が過給機と結合し、更に、エアバイパス帰還装置のエアバイパス通路の配管が吸気系の配管に組み合わされる。それ故に、特に、エンジンルーム内にスペースがない車両おいては、エアバイパス通路の上流吸気管への配管が難しくなり、エアバイパス通路から上流吸気管への結合部で段差が生じて吸気の流方向が変化し、帰還する吸気流量が低下してしまうという問題があった。 In an in-vehicle internal combustion engine, when a supercharger is provided, the intake system and exhaust system piping of the engine body are coupled to the supercharger, and the air bypass passage piping of the air bypass feedback device is the intake system. Combined with the plumbing. Therefore, especially in a vehicle where there is no space in the engine room, it becomes difficult to pipe the air bypass passage to the upstream intake pipe, and a step is generated at the joint from the air bypass passage to the upstream intake pipe to flow the intake air. There is a problem that the direction changes and the return intake air flow rate decreases.
そこで、本発明の目的は、過給吸気をエアバイパス通路を介してスムーズに上流吸気管に帰還させて帰還吸気流量を十分に確保することができる過給機付き車載内燃機関のエアバイパス帰還装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is an air bypass feedback device for an in-vehicle internal combustion engine with a supercharger capable of smoothly returning the supercharged intake air to the upstream intake pipe via an air bypass passage to secure a sufficient return intake air flow rate. Is to provide.
本発明のエアバイパス帰還装置は、過給機付き車載内燃機関の吸気管に配置される前記過給機のコンプレッサの配置位置より上流側の上流吸気管と下流側の下流吸気管とに各々結合して前記上流吸気管内と前記下流吸気管内とを結ぶエアバイパス通路を内部に有するエアバイパス管と、開弁時に前記下流吸気管内の吸気を前記エアバイパス通路を介して前記上流吸気管内へ帰還させるエアバイパスバルブと、を備えるエアバイパス帰還装置であって、前記エアバイパス管は、前記エアバイパスバルブの出口から連通し、前記上流吸気管に向かって伸長する第1の部分と、前記上流吸気管と前記エアバイパス管との結合部に設けられ、前記上流吸気管に連通している第2の部分と、前記第1の部分と前記第2の部分とを接続する第3の部分と、を有し、前記エアバイパス管の前記第1の部分と前記第2の部分とは前記エアバイパス管の前記第1の部分の伸長方向に対して垂直方向においてオフセットしており、前記第3の部分の内壁には前記第1の部分に向いた傾斜面を有する整流部が設けられていることを特徴としている。 The air bypass feedback device of the present invention is coupled to the upstream intake pipe on the upstream side and the downstream intake pipe on the downstream side of the position where the compressor of the supercharger is arranged, which is arranged in the intake pipe of the in-vehicle internal combustion engine with a supercharger. Then, the air bypass pipe having an air bypass passage internally connecting the inside of the upstream intake pipe and the inside of the downstream intake pipe and the intake air in the downstream intake pipe are returned to the inside of the upstream intake pipe via the air bypass passage when the valve is opened. An air bypass return device including an air bypass valve, wherein the air bypass pipe communicates with the outlet of the air bypass valve and extends toward the upstream intake pipe, and the upstream intake pipe. A second portion provided at a joint portion between the air bypass pipe and the air bypass pipe and communicating with the upstream intake pipe, and a third portion connecting the first portion and the second portion. The first portion and the second portion of the air bypass pipe are offset in a direction perpendicular to the extension direction of the first portion of the air bypass pipe, and the third portion The inner wall of the is provided with a rectifying portion having an inclined surface facing the first portion.
本発明のエアバイパス帰還装置によれば、エアバイパスバルブの出口から連通し、上流吸気管に向かって伸長する第1の部分と、上流吸気管とエアバイパス管との結合部に設けられて上流吸気管に連通している第2の部分とを接続する第3の部分の内壁には第1の部分に向いた傾斜面を有する整流部が設けられているので、吸気を整流部の傾斜面に沿ってスムーズに上流吸気管に帰還させることができ、これにより帰還吸気流量を十分に確保することができる。 According to the air bypass feedback device of the present invention, the first portion that communicates from the outlet of the air bypass valve and extends toward the upstream intake pipe is provided at the joint portion between the upstream intake pipe and the air bypass pipe and is upstream. Since the inner wall of the third portion connecting to the second portion communicating with the intake pipe is provided with a rectifying portion having an inclined surface facing the first portion, the inclined surface of the rectifying portion for intake air is provided. It is possible to smoothly return to the upstream intake pipe along the above, whereby a sufficient return intake flow rate can be secured.
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明のエアバイパス帰還装置を含む内燃機関の吸気系を示している。図2はエアバイパス帰還装置のエアバイパス管及びエアバイパスバルブの断面を示している。 FIG. 1 shows an intake system of an internal combustion engine including the air bypass feedback device of the present invention. FIG. 2 shows a cross section of the air bypass pipe and the air bypass valve of the air bypass return device.
図1及び図2に示した吸気系において、過給機のコンプレッサ1は上流吸気管2及び下流吸気管3の各々に結合している。上流吸気管2はコンプレッサ1より上流側の吸気管であり、下流吸気管3はコンプレッサ1より下流側の吸気管である。下流吸気管3より下流の吸気系には図示しないインタークーラとスロットル弁とがその順に設けられている。下流吸気管3のスロットル弁より上流側にエアバイパス帰還装置10が設けられている。エアバイパス帰還装置10は後述するエアバイパス通路19を形成するエアバイパス管16を有しており、エアバイパス管16の通路入口部16aは接続管11を介して下流吸気管3に結合されている。接続管11内はエアバイパス通路19の一部をなしている。また、エアバイパス管16の通路出口部16bは、上流吸気管2に設けられた連結部4に連結され、連結部4は上流吸気管2の外側面から円筒状に突出して形成されている。
In the intake system shown in FIGS. 1 and 2, the
エアバイパス帰還装置10は、エアバイパス管16の他に、エアバイパスバルブ15を含んでいる。エアバイパス管16は、吸気の流れ方向に伸長した長手で平面な底壁部17と、それを覆う上壁部18とからなる。上壁部18は、底壁部17との間にエアバイパス通路19を形成する。上壁部18は短手方向に湾曲した形状であり、長手方向の一端が底壁部17の一端と共に上記した通路入口部16aを形成し、他端が底壁部17の他端と共に上記した通路出口部16bを形成している。
The air
エアバイパス通路19はエアバイパスバルブ15を介した通路となっている。上壁部18の天井面の一部が開口し、その開口部にホルダ21を介してエアバイパスバルブ15が設けられている。また、上壁部18の開口部近傍には内壁部18aが形成されている。内壁部18aによってエアバイパス管16内は仕切られ、エアバイパス通路19がエアバイパスバルブ15内を通過するようになっている。エアバイパスバルブ15は鉛直方向において上流吸気管2の内壁天井面の最高位置より低い位置に配置されている。
The
エアバイパスバルブ15は、ダイヤフラム式のバルブであり、ダイヤフラム15aと共に移動してエアバイパス通路19を開閉する弁体15bを有している。また、エアバイパスバルブ15は圧力室15cを有し、圧力室15cには下流吸気管3内のスロットル弁より下流の吸気が供給される。ダイヤフラム15aは圧力室15cとエアバイパス通路19とに挟まれた位置に設けられている。エアバイパスバルブ15の弁体15bは、通常、内壁部18aの先端に当接して閉弁しており、これによりエアバイパス通路19を遮断している。しかしながら、例えば、スロットル弁の閉弁より下流吸気管3側のエアバイパス通路19の吸気圧が圧力室15c内に供給されたスロットル弁より下流の吸気圧より所定圧以上に高くなるとダイヤフラム15aがその上方の圧力室15c側に移動することにより弁体15bが開弁してエアバイパス通路19を連通させる。
The
なお、エアバイパスバルブ15の出口から上流吸気管2の連結部4に向かって伸長するエアバイパス管16の部分が第1の部分であり、連結部4とエアバイパス管16との結合部分に設けられ、連結部4に連通しているエアバイパス管16の部分が第2の部分である。前記第1の部分と前記第2の部分とは互いに異なる位置に設けられていれば良い。
The portion of the
エアバイパス管16の底壁部17の平面位置(第1の部分の内壁最底位置)は上流吸気管2の連結部4と結合した内壁面の最低位置(第2の部分の内壁最底位置)より若干低い位置にあり、オフセットしている。従って、図2に示したエアバイパス管16の断面から分かるように、上壁部18はその他端が連結部4の端部と結合するように形成されている。すなわち、上壁部18の他端部分はエアバイパス通路19の通路出口に向けて上方に大きく湾曲して連結部4の端部と結合している。
The plane position of the
一方、底壁部17の他端部分(すなわち、第1の部分と第2の部分を接続する第3の部分)には整流部20が形成されている。図2及び図3から分かるように、整流部20は傾斜面を有する板状部材である。整流部20の傾斜面は底壁部17の平面位置から連結部4の端部内壁面の最低位置に向かって傾いている。すなわち、エアバイパス管16内の底壁面が底壁部17の平面位置から連結部4の端部内壁底面へ段差なく連続するようにされている。本実施例では、整流部20は底壁部17と一体に形成されているが、底壁部17と別体として形成されても良い。また、整流部20は底壁部17の平面位置に向いた斜面を有する突起状のものでも良い。
On the other hand, a rectifying
なお、コンプレッサ1は過給機のタービン6と同軸のシャフト(図示せず)で連結されている。また、タービン6のウエストゲートバルブ(図示せず)を駆動するためのアクチュエータ7がコンプレッサ1に支持部材(図示せず)によって支持されている。
The
かかる構成の本発明のエアバイパス帰還装置においては、エアバイパスバルブ15の弁体15bが開弁した場合には、エアバイパス通路19が連通されるので、下流吸気管3内の過給吸気の一部がエアバイパス通路19を流れて上流吸気管2に供給される。具体的には、エアバイパス通路19の通路入口から流入した過給吸気は、エアバイパス管16内を内壁部18aまで進み、内壁部18aの一方の壁面に沿ってエアバイパスバルブ15に向かい、エアバイパスバルブ15の弁体15bと内壁部18aの先端との間を通過し、その後、内壁部18aの他方の壁面に沿ってエアバイパス管16内に戻る。そして、過給吸気は、エアバイパス管16内をエアバイパス通路19の通路出口方向に向う。過給吸気は底壁部17上を直線的に進み、通路出口部16bでは整流部20の傾斜面に沿って上向く流れとなり、連結部4を介して上流吸気管2内に流入する。
In the air bypass return device of the present invention having such a configuration, when the
整流部20を設けた場合に通路出口部16bから上流吸気管2内に至る吸気の流れは流速ベクトル図によって示すと図4のようになり、一方、整流部20を設けない場合に通路出口部16bから上流吸気管2内に至る吸気の流れは流速ベクトル図によって示すと図5のようになる。
The flow of intake air from the
図4及び図5に示した流速ベクトル図から分かるように、整流部20を設けた場合には、整流部20の傾斜面に沿って過給吸気(矢印)が全体的にスムーズに流れて通路出口に進む。一方、整流部20を設けない場合には、流れる過給吸気(矢印)の一部が連結部4の端部壁面4aに衝突して渦が生じ、それがその端部壁面に沿って上方向に移動し、端部壁面に衝突しない過給吸気の流れに対して悪影響を与える。すなわち、端部壁面4aに衝突しない過給吸気の流れを阻害してスムーズに流れる領域が減少する。
As can be seen from the flow velocity vector diagrams shown in FIGS. 4 and 5, when the rectifying
このように実施例において、整流部20を設けた場合には過給吸気のよりスムーズな流れを実現できるので、整流部20を設けない場合に比して単位時間当たりに流量を増加させることができる。
As described above, in the embodiment, when the rectifying
また、実施例において、上述したようにエアバイパスバルブ15はエアバイパス管16の上部であって上流吸気管2の内壁天井面の最高位置より低い位置に配置されている。これにより、エアバイパスバルブ15が吸気系において大きく上方に突出しないという効果がある。
Further, in the embodiment, as described above, the
1…コンプレッサ、2…上流吸気管、3…下流吸気管、4…連結部、10…エアバイパス帰還装置、11…接続管、15…エアバイパスバルブ、15a…ダイヤフラム、15b…弁体、15c…圧力室、16…エアバイパス管、17…底壁部、18…上壁部、19…エアバイパス通路、20…整流部、21…ホルダ。 1 ... Compressor, 2 ... Upstream intake pipe, 3 ... Downstream intake pipe, 4 ... Connecting part, 10 ... Air bypass feedback device, 11 ... Connecting pipe, 15 ... Air bypass valve, 15a ... Diaphragm, 15b ... Valve body, 15c ... Pressure chamber, 16 ... air bypass pipe, 17 ... bottom wall part, 18 ... upper wall part, 19 ... air bypass passage, 20 ... rectifying part, 21 ... holder.
Claims (4)
開弁時に前記下流吸気管内の吸気を前記エアバイパス通路を介して前記上流吸気管内へ帰還させるエアバイパスバルブと、を備えるエアバイパス帰還装置であって、
前記エアバイパス管は、前記エアバイパスバルブの出口から連通し、前記上流吸気管に向かって伸長する第1の部分と、前記上流吸気管と前記エアバイパス管との結合部に設けられ、前記上流吸気管に連通している第2の部分と、前記第1の部分と前記第2の部分とを接続する第3の部分と、を有し、
前記エアバイパス管の前記第1の部分と前記第2の部分とは前記エアバイパス管の前記第1の部分の伸長方向に対して垂直方向においてオフセットしており、前記第3の部分の内壁には前記第1の部分に向いた傾斜面を有する整流部が設けられていることを特徴とするエアバイパス帰還装置。 The upstream intake pipe on the upstream side and the downstream intake pipe on the downstream side of the position where the compressor of the supercharger is arranged, which are arranged in the intake pipe of the in-vehicle internal combustion engine with a supercharger, are connected to each other in the upstream intake pipe and in the downstream. An air bypass pipe that has an air bypass passage that connects the inside of the intake pipe,
An air bypass return device including an air bypass valve that returns the intake air in the downstream intake pipe to the upstream intake pipe via the air bypass passage when the valve is opened.
The air bypass pipe is provided at a first portion that communicates with the outlet of the air bypass valve and extends toward the upstream intake pipe, and a joint portion between the upstream intake pipe and the air bypass pipe, and is provided at the upstream. It has a second portion communicating with the intake pipe and a third portion connecting the first portion and the second portion.
The first portion and the second portion of the air bypass pipe are offset in a direction perpendicular to the extension direction of the first portion of the air bypass pipe, and are offset on the inner wall of the third portion. Is an air bypass feedback device characterized in that a rectifying section having an inclined surface facing the first portion is provided.
前記整流部の前記傾斜面は前記第1の部分の内壁最底位置から前記第2の部分の内壁最底位置に向けて登りの傾斜面であることを特徴とする請求項1記載のエアバイパス帰還装置。 The bottom position of the inner wall in the vertical direction of the first part is lower than the bottom position of the inner wall in the vertical direction of the second part.
The air bypass according to claim 1, wherein the inclined surface of the rectifying unit is an inclined surface that climbs from the bottommost position of the inner wall of the first portion to the bottommost position of the inner wall of the second portion. Return device.
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