JP2628986B2

JP2628986B2 - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JP2628986B2
Application number: JP61090096A
Authority: JP
Inventors: 光夫人見
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-04-21
Filing date: 1986-04-21
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JPS62247135A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は過給機によって過給を行うようにしたエンジ
ンの吸気装置に関するものである。

（従来技術）吸気通路途中に過給機を配設して過給を行う一方、ス
ロットル弁により負荷制御（吸入空気量の制御すなわち
出力制御）を行うエンジンにあっては、この過給機とス
ロットル弁とが互いに直列に配設されることになる。

そして従来、実開昭60−77732号公報に示すように、
過給機上流の吸気通路に上記スロットル弁を配置して、
過給機として機械式（スーパチャージャ式）のものを用
いた場合に当該過給機からの騒音発生を低下させるよう
にしたものが提案されている。また、上記公報には開示
されていないが、過給機として排気ターボ式のものを用
いた場合でも、スロットル弁をこの過給機上流に配設す
ることにより、中・低負荷域におけるそのコンプレッサ
の駆動抵抗を減少させて燃費を向上させることが可能と
なる。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、過給機上流の吸気通路に負荷制御用のスロ
ットル弁を設けた場合には、特に軽負荷領域においてス
ロットル弁下流の吸気通路すなわち過給機上流の吸気通
路に大きな負圧が発生することになる。とりわけ、過給
機が機械式のものにあっては、流出入口間の気密性が高
く（ルーツ式等を参照）、しかも、排気ターボ式のもの
とは異なり、エンジン出力軸により駆動され、その駆動
が、軽負荷域の排気エネルギが少ない領域においても十
分なものとなることから、その機械式過給機の上流の吸
気通路においては、より大きな負圧が発生し、それが、
その軸受部等からの潤滑油漏れの原因となる。この潤滑
油漏れの対策としては、上記軸受部のシールを強固にす
ることが考えられるが、このような対策を採ると、機械
抵抗が増大して、機械式過給機の応答性悪化や燃費の悪
化を招くことになる。

したがって、本発明の目的は、過給機上流の吸気通路
にスロットル弁を設けたものを前提として、この過給機
上流に大きな負圧が発生するのを防止し得るようにした
エンジンの吸気装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達成するために本発明にあっては、機械
式過給機が配設された吸気通路に、この機械式過給機の
上流側と下流側とにおいてそれぞれスロッル弁を配設し
て、下流側のスロットル弁を負荷制御用として用いる一
方、上流側のスロットル弁を負圧制御用として用いるよ
うにしてある。具体的には、吸気通路の途中に設けられエンジン出力軸により機械
的に駆動される機械式過給機と、前記機械式過給機下流の吸気通路に設けられた負荷制
御用の第１スロットル弁と、前記機械式過給機上流の吸気通路に設けられ、前記第
１スロットル弁が低開度のとき、該第１スロットル弁の
開度よりも所定開度だけ大きい開度に制御されて、該機
械式過給機上流の吸気通路内圧力を所定範囲負圧に制限
する第２スロットル弁と、を備えた構成としてある。

このように、負荷制御用の第１スロットル弁は、機械
式過給機下流において、従来と同様、吸入空気量の制御
を行うことになる。また一方、負圧制御用の第２スロッ
トル弁は、第１スロットル弁が低開度のとき、該第１ス
ロットル弁の開度よりも所定開度だけ大きい開度に制御
されて、機械式過給機上流の吸気通路内圧力を所定範囲
負圧に制限することになり、これにより、機械式過給機
上流の負圧が所定値以上になるのを抑制できることにな
る。

なお、負圧が大きくなるのは軽負荷域であり、かつこ
の軽負荷域では第１スロットル弁の開度も小さいため、
過給機上流の吸気通路内での大きな負圧発生を防止し得
る範囲で第２スロットル弁の開度を十分小さくしても、
この第２スロットル弁のみにより吸入空気量を実質的に
制限してしまうというような事態は生じないものであ
る。

（実施例）以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
るが、その本発明の実施例を説明するに先立ち、第１図
〜第３図に基づき、本発明の基本的考え（原理、基本的
構成）について説明する。

第１図において、エンジン本体１は、４つのシリンダ
（燃焼室）２を有する往復動型の直列４気筒とされ、各
シリンダ２に開口する吸気ポート３、排気ポート４は、
それぞれ図示を略す吸気弁あるいは排気弁によりエンジ
ン出力軸と同期して周知のタイミングで開閉されるよう
になっている。

吸気ポート３に連なる吸気通路５は、その途中にサー
ジタンク６を有する。このサージタンク６と各吸気ポー
ト３とは、互いに独立した独立吸気通路７により接続さ
れ、各独立吸気通路７にはそれぞれ燃料噴射弁８が配設
されている。また、吸気通路５のうちサージタンク６へ
吸気を供給する共通吸気通路９には、その上流側から下
流側へ順次、エアクリーナ10、エアフローメータ11、負
圧制御用の第２スロットル弁12、過給機13のコンプレッ
サ13a、負荷制御用の第１スロットル弁14が配設されて
いる。

一方、前記排気ポート４に連なる排気通路15には、前
記過給機13のタービン13bが配設され、排気エネルギを
受けてタービン13bが回転されると、シャフト13cを介し
てコンプレッサ13aが回転されて、過給が行われること
になる。また、排気通路15には、タービン13bをバイパ
スするバイパス通路16が形成され、このバイパス通路が
ウエストゲートバルブ17により開閉されるようになって
いる。そして、過給圧が所定値以上になると、図示を略
すアクチュエータによりウエストゲートバルブ17が開か
れて、過給圧があらかじめ定めた最大過給圧以上となら
ないようにされている。

第１図中18は例えばマイクロコンピュータによって構
成された制御ユニットで、この制御ユニット18には、各
センサ19、20からの信号が入力されると共に、アクチュ
エータ21に対して出力される。上記センサ19はエンジン
回転数を検出するものであり、センサ20は負荷制御用の
第１スロットル弁14の開度（アクセル開度に対応）を検
出するものであり、アクチュエータ21は負圧制御用の第
２スロットル弁12を駆動するものとなっている。

次に、負圧制御用の第２スロットル弁12を制御して、
過給機上流の吸気通路５内の負圧が所定値P₀以上大きく
なる（正圧でみた場合は所定値以上小さくなる）のを防
止する点について、第２図を参照しつつ説明する。な
お、過給機13（のコンプレッサ13a）上流でかつ第２ス
ロットル弁12下流の吸気通路５（共通吸気通路９）内の
圧力をP₁、サージタンク６内の圧力をP₂として示してあ
る（第１図をも参照）。

先ず、負荷制御用の第１スロットル弁14の開度とサー
ジタンク６内の圧力P₂との関係を第２図X1（破線）で示
してあり、このX1線から明らかなように、第１スロット
ル弁14の開度が大きくなるのに伴ってサージタンク６内
の圧力が大きくなる。すなわち、第１スロットル弁14の
開度が小さい軽負荷域では、サージタンク６内の圧力P₂
がP₀よりもかなり小さくなり、第１スロットル弁14の開
度増大に伴って、P₂が、P₀から大気圧となり、さらには
過給作用により大気圧以上の正圧となるように変化す
る。

一方、負圧制御用の第２スロットル弁12は、第２図X2
（実線）で示すようにその開度が制御される。すなわ
ち、サージタンク６内の圧力P₂が前記所定の負圧値P₀以
下（負圧がP₀以上）となるような領域では、過給機13上
流の吸気通路の負圧P₁が一定となるよう第１スロットル
弁14の開度よりも大きく、より具体的には、第１スロッ
トル弁14の開度が小さくなる程当該第１スロットル弁14
との開度差が大きくなるように開かれる。また、P₂がP₀
から大気圧までの間は、第２スロットル弁12は、第１ス
ロットル弁14と同じか若干大きく開かれ、P₂が大気圧以
上の領域では、第１スロットル弁14の開度よりも小さく
ならない範囲で任意の開度とされる。上述のような第２
スロットル弁12の開度制御により、過給機13上流の圧力
P₁は、第２図Ｙ線で示すように、設定負圧P₀以上に負圧
が大きくなることが防止される。すなわち、吸気通路５
に単に負荷制御用の第１スロットル弁14のみを設けて、
この第１スロットル弁14を過給機13（のコンプレッサ13
a）上流に配置した場合には、X1線から明らかなよう
に、過給機上流の圧力が設定負圧P₀よりも大幅に大きな
負圧になってしまうことになるが、本発明の上記基本的
考えに基づけば、このような事態が確実に防止される。

ここで、第１スロットル弁14の開度とサージタンク６
内の圧力P₂との関係は、エンジン回転数によって変化す
るものであり、エンジン低回転域ほど、サージタンク６
内の圧力P₂が大気圧となるときの第１スロットル弁14の
開度が小さくなるものである。勿論、第２スロットル弁
12の開度は、第１スロットル弁14の開度よりも小さくす
ることがないので、この第２スロットル弁12のみによっ
て実質的に吸入空気量を制限してしまうというような支
障は何等生じないものである。

第３図は、第２図に示したように第２スロットル弁12
を制御するためのフローチャートを示し、先ずステップ
S1で第１スロットル弁14の開度θ_ｃとエンジン回転数Ｎ
とが読込まれた後、ステップS2において、このθ_ｃとＮ
とに基づいて第２スロットル弁12の開度θＡがあらかじ
め対応づけられたマップから、当該θＡが読込まれる。
そして、最終的にステップS3において、上記読込まれた
開度θＡとなるように第２スロットル弁12が駆動され
る。

第４図は本発明の実施例を示すもので、この実施例に
おいては、前述の基本的考えが基本的にとり入れられて
いる。このため、本実施例においては、前記基本的考え
において示された要素と同一構成要素については同一符
号を付してその説明を省略し、特徴部分についてのみ説
明する。

すなわち、本実施例においては、過給機の軸受け部等
からの潤滑油の漏れ問題の大きさを考慮し、前記基本的
考えにおいて用いた排気ターボ式の過給機13に代えて、
エンジン出力軸により機械的に駆動されるルーツ式の過
給機22が用いられている。これに伴って、第１、第２の
両スロットル弁12と14との間の共通吸気通路９が、互い
に並列な第１、第２の分岐通路9Aと9Bとして構成され、
一方の分岐通路9Aに上記過給機22が、また他方の分岐通
路9Bに開閉弁23が配設されている。また、制御ユニット
18は、上記開閉弁23を駆動するためのアクチュエータ24
をも制御するようになっている。本実施例による制御例
を図式的に第５図に示してあるが、その制御は前記基本
的考えの場合と基本的に同じであり、開閉弁23の開度変
化を第５図Ｚ線として示してある。なお、機械式過給機
22を用いた場合には、軽負荷時における駆動騒音の低減
化が得られることになる。

以上実施例について説明したが、制御ユニット18をコ
ンピュータによって構成する場合はデジタル式、アナロ
グ式のいずれであってもよい。また、圧力P₁を検出する
センサを設けて、この圧力P₁が設定負圧P₀よりも大きな
負圧とならない範囲でかつ第１スロットル弁14の開度よ
りも小さくならない範囲で、第２スロットル弁12の開度
を極力小さくするようにフィードバック制御するように
してもよい。

また、第２スロットル弁は第１スロットル弁とのリン
ク機構により作動されるようにしてもよい。

（発明の効果）本発明は以上述べたことから明らかなように、機械式
過給機上流の吸気通路にスロットル弁を設ける場合の利
点（騒音低減等）を生かしつつ、この機械式過給機上流
の負圧が大きくなり過ぎるのを防止して、この機械式過
給機の軸受部等から潤滑油が漏れることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的考えを説明する全体系統図。第２図は第１図に示す構成における制御例を図式的に示
すグラフ。第３図は第２図に示す制御例のフローチャート。第４図は本発明の実施例を示す全体系統図。第５図は第４図に示す構成における制御例を図式的に示
すグラフ。 5:吸気通路 12:第２スロットル弁（負圧制御用） 13:過給機 13a:コンプレッサ 13b:タービン 13c:シャフト 14:第１スロットル弁（負荷制御用） 15:排気通路 18:制御ユニット 19:センサ（エンジン回転数） 20:センサ（第１スロットル弁の開度） 21:アクチュエータ 22:過給機 23:開閉弁 24:アクチュエータ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気通路の途中に設けられエンジン出力軸
により機械的に駆動される機械式過給機と、前記機械式過給機下流の吸気通路に設けられた負荷制御
用の第１スロットル弁と、前記機械式過給機上流の吸気通路に設けられ、前記第１
スロットル弁が低開度のとき、該第１スロットル弁の開
度よりも所定開度だけ大きい開度に制御されて、該機械
式過給機上流の吸気通路内圧力を所定範囲負圧に制限す
る第２スロットル弁と、を備えていることを特徴とするエンジンの吸気装置。