JP2789250B2

JP2789250B2 - 機械式過給機付エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JP2789250B2
Application number: JP2030088A
Authority: JP
Inventors: 剛後藤; 耕一畑村; 善弘中川
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: KR910015779A; DE4103870C2; DE4103870A1; JPH03233130A; KR940001322B1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は機械式過給機、特に圧縮型の機械式過給機が
備えられたエンジンの吸気装置に関する。

（従来の技術）自動車用等のエンジンにおいては、燃焼室への吸気充
填量を増大させるための過給機が備えられることがあ
り、この過給機として、排気ガスのエネルギによって駆
動される排気ターボ過給機や、エンジン出力により駆動
される機械式過給機等が存在する。また、機械式過給機
には、該過給機自体で吸気を圧縮する圧縮型（コンプレ
ッサ型）の過給機と、過給機自体では吸気を圧縮しない
容積型（送風機型）の過給機とがある。

これらのうち、圧縮型の過給機によれば、エンジンの
全負荷時もしくは高負荷時に高い過給圧が得られて、容
積型過給機に比較して吸気の充填効率ないしエンジン出
力が一層向上され、また吸気の温度を上昇させる作用が
あって、部分負荷時もしくは低負荷時に、この作用によ
り、エンジンの所謂ポンピングロスが低減し且つ燃料の
気化霧化性が向上して良好な燃焼状態が得られることに
より燃費性能が向上すると共に、排気ガス中のHC濃度が
低減される等の利点がある。

一方、この圧縮型の過給機は、吸気を圧縮する仕事分
だけ容積型過給機より大きな駆動力を必要とし、そのた
め、特にエンジン出力が小さい低負荷時に、駆動損失が
相対的に大きくなるという欠点を有する。

なお、溶接型過給機の駆動損失に対しては、例えば実
開昭63−51121号公報に記載されているように、吸気通
路に過給機をバイパスするバイパス通路を設けると共
に、該通路を開閉するバイパスバルブを備え、低負荷時
には該バルブを開いてバイパス通路を開通させることに
より、過給機の負荷を低減して駆動損失を抑制すること
が行われている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記のように圧縮型の過給機は吸気温度を
上昇させる作用を有し、これを利用することによって低
負荷時におけるエンジンの燃費性能や排気性能の向上を
図ることができるのであるが、吸気の圧縮圧力が高くな
る高負荷時には、吸気温度が過度に上昇して異常燃焼が
発生し易くなる。そこで、吸気通路における過給機の下
流側に吸気を冷却するインタークーラが必要となるので
あるが、その場合に、上記のような吸気温度の上昇作用
を利用しようとすると、該インタークーラによる吸気の
冷却をエンジンの負荷に応じて制御する必要性が生じ
る。

また、上記のように容積型過給機の場合には、低負荷
時にバイパス通路を開通させることにより、駆動損失を
効果的に低減することができるが、圧縮型の過給機の場
合、特に該過給機が常時駆動される場合には、過給を要
しない低負荷時にも圧縮仕事を行う関係で、駆動損失が
いたづらに増大するという問題が発生する。

本発明は、圧縮型の機械式過給機を用いる場合におけ
る上記のような問題を解消し、もって、高負荷時におけ
るエンジンの一層の高出力化と、低負荷時における燃費
性能や排気性能の向上及び駆動損失の低減とを図ること
を課題とする。

（課題を解決するための手段）上記課題を解決するため、本発明に係る機械式過給機
付エンジンの吸気装置は次のように構成したことを特徴
とする。

まず、本願の請求項１に係る発明（以下、第１発明と
いう）は、スロットルバルブ下流の吸気通路に、エンジ
ン出力により駆動される圧縮型の機械式過給機が備けら
れ、且つその下流側にインタークーラが配設されたエン
ジンにおいて、上記過給機の直上流側と直下流側とを直
結する直結通路と、過給機の下流側から上記インターク
ーラをバイパスして燃焼室に至るインタークーラバイパ
ス通路と、上記直結通路及びインタークーラバイパス通
路をそれぞれ開閉する第１、第２開閉手段とを設けると
共に、エンジンの低負荷時には上記第１、第２開閉手段
とも開き、中負荷時には、第１開閉手段を閉じて第２開
閉手段を開き、且つ高負荷時には第１、第２開閉手段と
も閉じる開閉駆動手段を備えたことを特徴とする。

また、本願の請求項２に係る発明（以下、第２発明と
いう）は、第１発明と同様に、スロットルバルブ下流の
吸気通路に、エンジン出力により駆動される圧縮型の機
械式過給機が備えられ、且つその下流側にインタークー
ラが配設されたエンジンにおいて、上記過給機の直上流
側と直下流側とを直結する直結通路と、過給機の下流側
から上記インタークーラをバイパスして燃焼室に至るイ
ンタークーラバイパス通路と、インタークーラの下流側
から過給機の上流側に通じるリターン通路と、上記直結
通路、インタークーラバイパス通路及びリターン通路を
それぞれ開閉する第１、第２、第３開閉手段とを設ける
と共に、エンジンの低負荷時には上記第１、第２開閉手
段を開いて第３開閉手段を閉じ、中負荷時には、第１、
第２開閉手段を閉じて第３開閉手段を開き、且つ高負荷
時には第１〜第３開閉手段を閉じる開閉駆動手段を備え
たことを特徴とする。

さらに、請求項３に係る発明（以下、第３発明とい
う）は、スロットルバルブ下流の吸気通路に圧縮型の機
械式過給機が備えられ、且つその下流側にインタークー
ラが配設されたエンジンにおいて、上記第２発明と同様
の直結通路、インタークーラバイパス通路、リターン通
路、及び第１〜第３開閉手段を設けると共に、上記過給
機の非過給領域では上記第１、第２開閉手段を開いて第
３開閉手段を閉じ、過給領域においてエンジン負荷が比
較的低いときは第１、第２開閉手段を閉じて第３開閉手
段を開き、且つ過給領域においてエンジン負荷が高いと
きは第１〜第３開閉手段を閉じる開閉駆動手段を備えた
ことを特徴とする。

なお、後述する実施例のように、上記インタークーラ
バイパス通路とリターン通路とを兼用することができ、
また、これらの通路構成に応じて、第１〜第３開閉手段
を兼用もしくは一体化することが可能である。

（作用）次に、上記各発明の作用を説明する。

まず、第１発明によれば、低負荷時には、第１、第２
開閉手段がともに開いて、直結通路及びインタークーラ
バイパス通路が開通することになるが、まず、直結通路
が開通することにより、過給機から吐出された吸気のう
ち、燃焼室に供給されない余分な吸気が過給機の上流側
に戻され、これに伴って該過給機の上、下流側の圧力差
が小さくなって、過給機の負荷が低減される。また、イ
ンタークーラバイパス通路が開通することにより、過給
機から吐出された吸気のうちの燃焼室に供給される吸気
は、インタークーラを通過することなく、上記インター
クーラバイパス通路を通って燃焼室に供給されることに
なる。従って、燃焼室には過給機内での圧縮により温度
が上昇した吸気がインタークーラで冷却されることなく
供給される。これにより、低負荷時に、過給機の駆動損
失が低減されると共に、高温の吸気が供給されることに
より燃費性能や排気性能が向上する。

また、中負荷時には、第１開閉手段が閉じ且つ第２開
閉手段が開いて、直結通路が遮断され、且つインターク
ーラバイパス通路が開通されることにより、過給機から
吐出された吸気はインタークーラをバイパスして燃焼室
に供給されることになる。従って、この場合には、必要
な吸気量が確保され、且つインタークーラによって冷却
されない吸気が燃焼室に供給されて、良好な燃費性能及
び排気性能が得られることになる。

そして、高負荷時には、第１、第２開閉手段が閉じ
て、直結通路及びインタークーラバイパス通路がともに
遮断されることにより、過給機から吐出された吸気の全
量がインタークーラによって冷却された上で燃焼室に供
給される。従って、この場合には、吸気温度が高過ぎる
ことによる異常燃焼が防止されると共に、圧縮された吸
気が燃焼室に十分に供給されて、吸気充填効率が向上す
ることにより高いエンジン出力が得られることになる。

一方、第２発明によれば、低負荷時には、第１、第２
開閉手段が開いて、直結通路及びインタークーラバイパ
ス通路が開通し、且つ第３開閉手段が閉じてリターン通
路が遮断されることにより、過給機から吐出された吸気
のうちの燃焼室に供給されない余分の吸気が過給機の上
流側に戻されて、上記第１発明と同様に、過給機の負荷
ないし駆動損失が低減される。また、インタークーラバ
イパス通路が開通することにより、過給機から吐出され
た吸気のうちの燃焼室に供給される吸気がインタークー
ラを通過することなく、高温状態で燃焼室に供給され
て、燃費性能や排気性能が向上する。

また、中負荷時には、第１、第２開閉手段が閉じ且つ
第３開閉手段が開いて、直結通路及びインタークーラバ
イパス通路が遮断され、且つリターン通路が開通される
ことにより、過給機から吐出された吸気はインタークー
ラを通過し、一部が燃焼室に供給されると共に、余分の
吸気が過給機の上流側に戻されることになる。従って、
この場合には、インタークーラによって冷却された吸気
が必要量だけ燃焼室に供給され、吸気温度が高過ぎるこ
とにる異常燃焼が防止されると共に、要求に応じたエン
ジン出力が得られる。

そして、高負荷時には、第１〜第３開閉手段が閉じ
て、直流通路、インタークーラバイパス通路及びリター
ン通路の全てが遮断されることにより、過給機から吐出
された吸気の全量がインタークーラによって冷却された
上で燃焼室に供給され、これにより上記の異常燃焼が防
止されると共に、吸気充填効率が向上して高いエンジン
出力が得られることになる。

さらに、第３発明によれば、非過給領域、即ち過給機
の吐出圧が負圧の領域では、上記第２発明における低負
荷時と同様にして、過給機の負荷が低減されると共に、
インタークーラによって冷却されていない高温の吸気が
燃焼室に供給されて、燃費性能及び排気性能が向上す
る。

また、過給領域、即ち過給機の吐出圧が正圧となる領
域においてエンジン負荷が比較的低いときは、上記第２
発明における中負荷時と同様にして、インタークーラに
よって冷却された吸気のうちの必要量が燃焼室に供給さ
れ、また過給領域においてエンジン負荷が高いときは、
上記第２発明における高負荷時と同様にして、インター
クーラによって冷却された吸気の全量が燃焼室に供給さ
れることにより、異常燃焼を生じることなく、高いエン
ジン出力が得られることになる。

そして、特にこの第３発明によれば、吸気がインター
クーラによって冷却されるか否かが、過給領域が非過給
領域かによってよって決定されるので、吸気が十分に圧
縮されて温度が高くなっている場合には冷却され、そう
でない場合には冷却されないことになる。つまり、イン
タークーラによる吸気の冷却が該吸気の温度に応じて必
要時にのみ適切に行われることになる。これにより、例
えば低負荷時に吸気を不必要に冷却することにより燃焼
性を悪化させて燃費性能や排気性能を低下させ、逆に、
中、高負荷時に吸気が冷却されないために異常燃焼を生
じるといった不具合が確実に防止されることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

まず、第１図に示す第１実施例について説明すると、
この実施例に係るエンジン１の吸気系統は、上流側から
スロットルバルブ２、圧縮型の機械式過給機３及びイン
タークーラ４が配設された主吸気通路５を有し、該通路
５がサージタンク６及び該タンク６から分岐された複数
の分岐通路6a…6aを介してエンジン本体における各気筒
1a…1aの吸気ポートにそれぞれ接続されている。そし
て、上記過給機３がエンジン１のクランクシャフト1bに
よりベルト７を介して駆動されるようになっている。

また、この吸気系統には、上記主吸気通路５の過給機
直下流部5aから分岐されて、該通路５の過給機直上流部
5b（スロットルバルブ２の下流側）に接続された直結通
路８と、同じく主吸気通路５におけるインタークーラ４
の上、下流部間を連通させるインタークーラバイパス通
路（以下、単にバイパス通路という）９と、上記サージ
タンク６から分岐されて、上記直結通路８を介して主吸
気通路５の過給機直上流部5bに接続されたリターン通路
10とが設けられている。

そして、上記直結通路８、バイパス通路９及びリター
ン通路10には、これらの通路８〜10をそれぞれ開閉する
第１、第２、第３バルブ11,12,13が設けられていると共
に、各バルブ11〜13を開閉駆動する第１、第２、第３ア
クチュエータ14,15,16が備えられている。

上記各バルブのうち、直結通路８に設けられた第１バ
ルブ11はシールタイプのバルブであって、ハウジング11
aと、該ハウジング11aに内装されて直結通路８の過給機
下流側部分8aへの開口部を開閉する弁体11bとで構成さ
れている。また、該バルブ11を駆動する第１アクチュエ
ータ14は、ケース14aと、該ケース14a内を大気解放室14
bと圧力室14cに仕切り且つロッド14dを介して上記第１
バルブ11の弁体11bに連結されたダイヤフラム14eと、該
ダイヤフラム14e及び上記ロッド14dを介して上記弁体11
bを閉方向に付勢するスプリング14fとで構成されてい
る。

そして、上記弁体11bに対してその開方向に作用する
過給機下流側8a（5a）内の圧力、即ち過給機３の吐出圧
P₁が、連通路17によってアクチュエータ14の圧力室14c
に導入され、ダイヤフラム14eに対して上記弁体11bの閉
方向に作用するようになっていると共に、該ダイヤフラ
ム14eの有効受圧面積と上記弁体11bの吐出圧P₁に対する
受圧面積とが略等しくされ、これにより該弁体11bに直
接作用する圧力P₁による開方向の押圧力と、上記ダイヤ
フラム14eに作用する圧力P₁′による閉方向の押圧力と
が釣り合うようになっている。そして、該第１バルブ11
の弁体11bは、直結通路８の過給機上流側部分8bを介し
て、スロットルバルブ２の下流側に発生する吸気負圧P₂
を開方向に受け、該負圧P₂が大きいエンジンの低負荷時
には、上記アクチュエータ14におけるスプリング14fの
付勢力に打ち勝って直結通路８を開通させ、また吸気負
圧P₂が小さい中、高負荷時には上記スプリング14fの付
勢力によって直結通路８を遮断するようになっている。

また、上記バイパス通路９に備えられた第２バルブ12
はバタフライタイプのバルブとされていると共に、該バ
ルブ12を駆動する第２アクチュエータ15は、ケース15a
内をダイヤフラム15bにより大気解放室15cと圧力室15d
とに仕切ると共に、該ダイヤフラム15bをロッド15e及び
レバー15fを介して上記第２バルブ12に連結し、且つ該
ダイヤフラム15b等を介して上記バルブ12を閉方向に付
勢するスプリング15gを備えた構成とされている。そし
て、上記圧力室15dが連通路18によりサージタンク６内
に連通され、エンジンの低負荷時における非過給領域、
つまり過給機３による吸気の圧縮作用が行われず、或い
は該作用が弱くて、該過給機３の下流側ないし上記サー
ジタンク６内の圧力P₃が負圧のときには、この負圧によ
り上記スプリング15gの付勢力に抗して第２バルブ12が
開いてバイパス通路９が開通し、また、中、高負荷時に
おける過給領域において、過給機３の下流側ないしサー
ジタンク６内の圧力P₃が正圧のときには、該圧力P₃及び
上記スプリング15gの付勢力により第２バルブ12が閉じ
て、バイパス通路９を遮断するようになっている。

さらに、上記リターン通路10に設けられた第３バルブ
13は、上記第１バルブ11と同様のシールタイプのバルブ
であって、ハウジング13aと、該ハウジング13aに内装さ
れてリターン通路10のサージタンク６側への開口部を開
閉する弁体13bとで構成されている。また、この第３バ
ルブ13を駆動する第３アクチュエータ16は、上記第１ア
クチュエータ14と同様に、ケース16aと、該ケース16a内
を大気解放室16bと圧力室16cとに仕切り、且つロッド16
dを介して上記第３バルブ13の弁体13bに連結されたダイ
ヤフラム16eと、該ダイヤフラム16e及びロッド16dを介
して上記弁体13bを閉方向に付勢するスプリング16fとで
構成されている。また、このアクチュエータ16において
も、ダイヤフラム16eの有効受圧面積と、上記弁体13bに
おけるサージタンク６内の圧力P₃に対する受圧面積とが
略等しくされていると共に、上記圧力P₃をアクチュエー
タ16の圧力室16cに導入する連通路19が設けられ、且つ
該連通路19上にコントローラ20からの信号で作動するソ
レノイドバルブ21が設置されている。

そして、上記コントローラ20は図示しないセンサから
の信号を入力し、非過給領域（低負荷時）では連通路19
を遮断し、過給領域（中、高負荷時）では該連通路19を
開通させるように上記ソレノイドバルブ21を駆動する。
従って、低負荷時には、上記弁体13bにサージタンク６
側及びスロットバルブ２の下流側から互いに反対方向に
負圧P₃,P₂が作用すると共に、アクチュエータ16側から
スプリング16fの付勢力が作用し、その結果、該弁体13b
が閉じられてリターン通路10が遮断される。また、中、
高負荷時には、サージタンク６内の圧力P₃（この場合は
正圧）がアクチュエータ16の圧力室16cに導入されてこ
れらが互いに打ち消し合うことにより、弁体13bは上記
スプリング16fの付勢力と吸気負圧P₂との関係で開閉
し、該負圧P₂が比較的大きい中負荷時には開いてリター
ン通路10を開通させ、該負圧P₂が小さくなる高負荷時に
は閉じてリターン10を遮断するようになっている。

ここで、各エンジン負荷における上記第１〜第３バル
ブ11〜13の開閉の組合せをまとめると、第２図に示すよ
うになる。

次に、この実施例の作用を説明する。

まず、スロットルバルブ２の開度が小さく、吸入空気
量が少ないため過給機３の吐出圧が正圧とならないエン
ジンの低負荷時には、第１、第２バルブ11,12が開き、
且つ第３バルブ13が閉じることにより、吸気系統に設け
られた直結通路８とバイパス通路９とが連通すると共
に、リターン通路10が遮断された状態となる。

従って、この低負荷時には、過給機３により主吸気通
路５の過給機直下流部5aに吐出された吸気の一部は、上
記直結通路８により該過給機３の上流部5bに戻されるこ
とになり、そのため過給機３においては、吸入側と吐出
側との間の差圧が小さくなって負荷が減少する。また、
過給機３から吐出された吸気の残部は、上記バイパス通
路９により、インタークーラ４を通過することなく、サ
ージタンク６及び分岐通路6a…6aを通って各気筒1a…1a
の燃焼室に供給される。これにより、低負荷時に過給機
３の駆動損失が低減されると共に、燃焼室には過給機３
による圧縮作用により温度が上昇し且つインタークーラ
４によって冷却されていない高温の吸気が供給されるこ
とになり、ポンピングロスの減少や、燃料の気化霧化の
促進による燃焼状態の向上等により燃費性能が向上し、
また排気ガス中のHC濃度が低減されることになる。

一方、スロットルバルブ２の開度が比較的大きくな
り、吸入空気量の増大に伴って過給機３の吐出圧が正圧
となるエンジンの中負荷時には、第１、第２バルブ11,1
2が閉じ、且つ第３バルブ13が開くことにより、上記直
結通路８及びバイパス通路９が遮断されると共に、リタ
ーン通路10が開通される。

この状態では、過給機３から吐出された吸気の全量が
インタークーラを通過してサージタンク６に導入される
と共に、該サージタンク６から一部は分岐通路6a…6aを
通って各気筒1a…1aの燃焼室に供給され、残部はリター
ン通路10により過給機３の上流側に戻される。従って、
中負荷時には、吸入空気量に応じて負荷に対応したエン
ジン出力が得られると共に、過給機３による圧縮作用に
より温度が高くなった吸気がインタークーラ４によって
冷却されることにより、該吸気の温度が高過ぎることに
よる異常燃焼が防止される。

さらに、スロットルバルブ２が全開もしくは全開に近
い開度となり、これに伴う吸気空気量の増大により過給
機３の吐出圧一層が高くなるエンジンの高負荷時には、
上記の中負荷時に加えて、第３バルブ３も閉じ、リター
ン通路10が遮断される。

そのため、この高負荷時には、過給機３から吐出され
た吸気の全量がインタークーラ４を通過した上で、サー
ジタンク６から分岐通路6a…6aを通って各気筒1a…1aの
燃焼室に供給される。そして、この場合は、過給機３に
より十分に圧縮された多量の吸気が供給されるので、吸
気充填効率が増大して高いエンジン出力が得られること
になり、また吸気の圧縮に伴う温度上昇に対しては、該
吸気がインタークーラ４を通過することにより冷却され
て、異常燃焼が防止されることになる。

次に、第３図に示す第２実施例について説明する。な
お、以下の実施例の説明では、第１図の実施例と同じ構
成要素については同じ符号を用いて説明する。

この実施例に係るエンジン１の吸気系統には、上記第
１図の実施例と同様に、上流側からスロットルバルブ
２、圧縮型の機械式過給機３及びインタークーラ４が配
設され、且つサージタンク６から複数の分岐通路6a…6a
を介して各気筒1a…1aの燃焼室に通じる主吸気通路５が
設けられていると共に、該主吸気通路５における過給機
直下流部5aと直上流部5bとを連通させる直結通路28と、
該直結通路28の中間部から分岐されて上記サージタンク
６に通じることによりインタークーラ４をバイパスする
バイパス通路29とが設けられている。

そして、上記直結通路28におけるバイパス通路29の分
岐部より過給機吐出側28aに、バタフライタイプの第１
バルブ31が設けられていると共に、同じく直結通路28に
おけるバイパス通路29の分岐部より過給機吸入側28bに
はシールタイプの第２バルブ32が設けられており、且つ
両バルブ31,32をそれぞれ駆動する第１、第２アクチュ
エータ33,34が備えられている。

上記第１バルブ31を駆動する第１アクチュエータ33の
圧力室33aには、連通路35により主吸気通路５における
過給機下流部5a内の圧力、即ち過給機３の吐出圧P₁が導
入され、該圧力P₁が正圧であるときに、ダイヤフラム33
bに作用する該圧力P₁とスプリング33cの付勢力とにより
上記第１バルブ31を閉じ、また上記圧力P₁が負圧のとき
に、上記スプリング33cの付勢力に抗して第１バルブ31
を開くようになっている。従って、第１バルブ31は、第
４図に示すように、過給機３の吐出圧P₁が負圧の低負荷
時に直結通路28を開通させ、該過給機３の吐出圧P₁が正
圧となる中、高負荷時に直結通路28を遮断する。

また、上記第２バルブ32は、ハウジング32a内に直結
通路28におけるバイパス通路29の分岐部側の開口部を開
閉する弁体32bを内装した構成とされている。また、こ
のバルブ32を駆動する第２アクチュエータ34は、上記弁
体32bにロッド34aを介して連結されたダイヤフラム34b
と、該ダイヤフラム34b及びロッド34aを介して上記弁体
32bを閉方向に付勢するスプリング34cとを有する。そし
て、このアクチュエータ34の圧力室34dには、連通路36
介して上記バイパス通路29ないしサージタンク６内の圧
力P₃が導入されて、上記ダイヤフラム34bに作用するよ
うになっていると共に、このダイヤフラム34bの有効受
圧面積と、上記圧力P₃に対する弁体32bの受圧面積とが
略等しくされている。

従って、弁体32bに直接作用する圧力P₃による力と、
アクチュエータ34内からダイヤフラム34bを介して反対
方向に作用する圧力P₃′による力とが互いに打ち消し合
い、その結果、弁体32bが、主吸気通路５におけるスロ
ットルバルブ２の直下流部5bに発生する吸気負圧P₂と、
上記アクチュエータ34におけるスプリング34cによる付
勢力との関係で開閉し、第４図に示すように、吸気負圧
P₂が大きい低負荷時には開いて直結通路28を開通させ、
該吸気負圧P₂が比較的小さくなる中負荷時には半開状態
となって直結通路28を部分的に開通させ、吸気負圧P₂が
さらに小さくなる高負荷時には完全に閉じて直結通路28
を遮断するようになっている。

上記の構成により、この実施例によれば、過給機の吐
出圧P₁が負圧の低負荷時には、第１、第２バルブ31,32
が共に開いて直結通路28及びバイパス通路29が開通する
ため、過給機３から吐出された吸気は、一部が直結通路
28によって該過給機３の吸入側に戻されると共に、その
他の吸気はインタークーラ４を通過することなく、バイ
パス通路29を通ってサージタンク６に導入され、さらに
該サージタンク６から分岐通路6a…6aを通って各気筒1a
…1aの燃焼室に供給される。これにより、低負荷時にお
ける過給機３の上、下流側間の圧力差が小さくなって、
該過給機３の負荷ないし駆動損失が低減されると共に、
燃焼室には過給機３の吸気圧縮作用により温度が上昇し
且つインタークーラ４によって冷却されていない高温の
吸気が供給されて、燃費性能や排気性能が向上すること
になる。

また、過給機３の吸気圧縮作用によりその吐出圧P₁が
正圧となり、且つ吸気負圧P₂が中間的な値となるエンジ
ンの中負荷時には、第１バルブ31が閉じて、直結通路28
の過給機吐出側28aとバイパス通路29との間が遮断され
ると共に、第２バルブ32が半開状態となって、バイパス
通路29と直結通路28の過給機吸入側28bとが部分的に連
通する。そのため、過給機３から吐出された吸気は、そ
の全量がインタークーラ４を通ってサージタンク６に導
入されると共に、該サージタンク６から、一部の吸気は
分岐通路6a…6aを通って各気筒1a…1aの燃焼室に、他の
吸気はバイパス通路29から直結通路28の過給機吸入側28
bを通って該過給機３の吸入側に戻されることになる。
従って、インタークーラ４によって冷却された吸気が負
荷に応じた量だけ燃焼室に供給され、要求に応じたエン
ジン出力が得られると共に、吸気温度が高過ぎることに
よる異常燃焼が防止されることになる。

さらに、スロットルバルブ２の開度が増大して、過給
機３の吐出圧P₁が正圧で且つ吸気負圧P₂が小さくなる高
負荷時には、第１、第２バルブ31,32とも閉じるため、
過給機３から吐出された十分に圧縮された吸気は、その
全量がインタークーラ４を通った後、サージタンク６か
ら各燃焼室に供給さる。従って、高負荷時には大きなエ
ンジン出力が得られると共に、吸気の温度が高過ぎるこ
とによる異常燃焼が防止れる。

ここで、上記パイパス通路29は、中負荷時にサージタ
ンク６から第２バルブ32を介して一部の吸気を過給機上
流側5bに戻す作用を行うので、第１実施例におけるリタ
ーン通路10を兼ねることになり、また該バイパス通路29
と過給機上流側5bとの間を開通、遮断する第２バルブ32
は、第１実施例における第３バルブ13を兼ねることにな
る。

なお、第３図に示す第２実施例と同様の構成におい
て、バルブ32を直結通路28を開閉する第１バルブとし、
バルブ31をバイパス通路29を開閉する第２バルブとする
と共に、第５図に示すように、低負荷時には第１、第２
バルブ32,31とも閉じ、中負荷時には第１バルブ32を閉
じて第２バルブ31を開き、且つ高負荷時には第１、第２
バルブ32,31とも閉じるようにアクチュエータを構成す
れば、リターン通路および第３バルブを有しない本願の
第１発明に対応する第３実施例が構成されることにな
る。

この実施例では、低負荷時には、過給機３から吐出さ
れた吸気の一部がそのまま該過給機３の吸入側に戻され
て、該過給機３の負荷ないし駆動損失が低減されると共
に、燃焼室にはバイパス通路29によりインタークーラ４
によって冷却されていない高温の吸気が供給されて燃費
性能及び排気性能が向上し、また中負荷時には、過給機
３から吐出された吸気が、バイパス通路29によりインタ
ークーラ４を通過することなく、高温状態で燃焼室に供
給されて、低負荷時と同様に燃費性能及び排気性能が向
上する。さらに、高負荷時には、過給機３から吐出され
た吸気の全量がインタークーラ４によって冷却された上
で燃焼室に供給され、吸気温度が高過ぎることによる異
常燃焼が防止されると共に、高い吸気充填効率ないしエ
ンジン出力が得られることになる。

さらに、第６図に示す第４実施例について説明する
と、この実施例に係るエンジンの吸気系統には、前記の
第３図に示す第２実施例と同様に、上流側からスロット
ルバルブ２、圧縮型の機械式過給機３及びインタークー
ラ４が配設され、且つサージタンク６及び複数の分岐通
路6a…6aを介して各気筒1a…1aの燃焼室に通じる主吸気
通路５が設けられていると共に、該主吸気通路５におけ
る過給機直下流部5aと直上流部5bとを連通させる直結通
路48と、該直結通路48の中間部から分岐されて上記サー
ジタンク６に通じることによりインタークーラ４をバイ
パスするバイパス通路49とが設けられている。

そして、この実施例においては、上記直結通路48にお
けるバイパス通路49の分岐部にバルブ51が配置されてい
ると共に、該バルブ51を駆動するアクチュエータ52が備
えられている。

上記バルブ51は、ハウジング51aと、該ハウジング51a
に内装されて、上記バイパス通路49と直結通路48におけ
る過給機吐出側48aとの間を開閉する第１弁体51bと、同
じくバイパス通路49と直結通路48の過給機吸入側48bと
の間を開閉する第２弁体51cとを有し、これらがロッド5
2aを介してアクチュエータ52におけるダイヤフラム52b
に連結されている。その場合に、上記第１、第２弁体51
b,51cは、閉方向（図面の左側）への移動時に、まず第
１弁体51bが閉じ、その後第２弁体51cが閉じるように位
置関係が設定されている。

また、上記アクチュエータ52の圧力室52cには、連通
路53を介して上記直結通路48の過給機吐出側48a内の圧
力P₁が導入されて上記ダイヤフラム52bに作用すると共
に、このダイヤフラム52bの有効受圧面積と、上記圧力P
₁に対する第１弁体51bの受圧面積とが略等しくされてお
り、また、第１、第２弁体51b,51cの互いに対向する面
の受圧面積も略等しくされている。従って、第１弁体51
bに直接作用する圧力P₁による力と、アクチュエータ52
内からダイヤフラム52bを介して反対方向に作用する圧
力P₁′による力とが互いに打ち消し合い、また、第１、
第２弁体51b,51cに反対方向に作用するバイパス通路49
内の圧力P₃による力が互いに打ち消し合うことにより、
該第１、第２弁体51b,51cが、主吸気通路５におけるス
ロットルバルブ２の直下流部に発生する吸気負圧P₂と、
上記アクチュエータ52におけるスプリング52dの付勢力
との関係で開閉することになる。その結果、第７図に示
すように、吸気負圧P₂が大きい低負荷時には両弁体51b,
51cとも開き、該吸気負圧P₂が中間的な値となる中負荷
時には第１弁体51bが閉じ且つ第２弁体51cが半開状態と
なり、さらに吸気負圧P₂が小さくなる高負荷時には両弁
体51b,51cとも完全に閉じるようになっている。

上記の構成により、この実施例によれば、過給機３の
吐出圧P₁が負圧の低負荷時には、バルブ51の第１、第２
弁体51b,51cとも開くことにより、直結通路48の過給機
吐出側48aと吸入側48bとの間、及び吐出側48aとバイパ
ス通路49との間が開通し、そのため、過給機３から吐出
された吸気は、一部が直結通路48によって該過給機３の
吸入側に戻されると共に、その他の吸気はバイパス通路
49を通ってサージタンク６に導入され、該サージタンク
６から分岐通路6a…6aを通って各気筒1a…1aの燃焼室に
供給される。これにより、前記第２実施例と同様に、低
負荷時における過給機３の負荷ないし駆動損失が低減さ
れると共に、燃焼室にはインタークーラ４によって冷却
されていない高温の吸気が供給されて、燃費性能や排気
性能が向上することになる。

また、過給機３の吸気圧縮作用によりその吐出圧P₁が
正圧となり、且つ吸気負圧P₂が中間的な値となるエンジ
ンの中負荷時には、第１弁体51bが閉じることにより、
直結通路48の過給機吐出側48aと吸入側48bとの間、及び
吐出側48aとバイパス通路49との間が遮断されると共
に、第２弁体51cが半開状態となることにより、バイパ
ス通路49と直結通路48の過給機吸入側48bとが部分的に
連通する。そのため、過給機３から吐出された吸気は、
その全量がインタークーラ４を通ってサージタンク６に
導入されると共に、該サージタンク６から一部の吸気は
燃焼室に、他の吸気はバイパス通路49から直結通路48の
過給機吸入側48bを通って主吸気通路５における過給機
３の吸入側5bに戻されることになる。従って、インター
クーラ４によって冷却された吸気が負荷に応じた量だけ
燃焼室に供給され、要求に応じたエンジン出力が得られ
ると共に、吸気温度が高過ぎることによる異常燃焼が防
止される。

さらに、スロットルバルブ２の開度が増大して、過給
機３の吐出圧P₁が正圧で且つ吸気負圧P₂が小さくなる高
負荷時には、第１、第２弁体51b,51cとも閉じるため、
過給機３から吐出された十分に圧縮された吸気は、その
全量がインタークーラ４を通った後、サージタンク６か
ら各燃焼室に供給される。従って、高負荷時には大きな
エンジン出力が得られると共に、吸気の温度が高過ぎる
ことによる異常燃焼が防止れる。

ここで、上記バイパス通路49には、第２実施例と同様
に、第１実施例におけるリターン通路10を兼ねることに
なり、またバルブ51の第１弁体51bが第１実施例におけ
る第１、第２バルブ11,12に、第２弁体51cが第１実施例
における第３バルブ13にそれぞれ相当することになる。

また、第８図は第６図に示す第４実施例と基本的構成
が同様の第５実施例を示すもので、この実施例において
は、バルブ71における第１、第２弁体71b,71cがバイス
通路69と直結通路68の過給機吐出側68a及び吸入側68bと
の間を同時に開閉するようになっている。

従って、第９図に示すように、エンジンの中負荷時に
は、両弁体71b,71cとも半開状態となり、過給機３から
吐出された吸気は、一部が直結通路68によって過給機３
の吸入側に直接戻されると共に、その他の吸気はインタ
ークーラ４からサージタンク６に導入され、さらに該サ
ージタンク６に導入された吸気の一部が燃焼室に供給さ
れると共に、他の吸気がバイパス通路69により、バルブ
71及び直結通路68の過給機吸入側68bを通って過給機３
の吸入側に戻されることになる。そして、その他の構成
は第６図の第４実施例と同様とされ、従って第４実施例
と略同様の作用が得られる。

さらに、第10図は第８図に示す第５実施例の改良に係
る第６実施例を示すもので、この実施例においては、ア
クチュエータ92内に備えられて、ダイヤフラム92aを介
してバルブ91の第１、第２弁体91b,91cを閉方向に付勢
するスプリング92bのバネ力が第５実施例よりも強くさ
れていると共に、該アクチュエータ92の圧力室92cに直
結通路88における過給機吐出側88a内の圧力P₁を導入す
る連通路93上に三方ソレノイド94が設置され、且つ該ソ
レノイドバルブ94にバイパス通路89から導かれた補助連
通路95が接続されている。そして、スロットルバルブ３
の開度を検出するセンサ96からの信号を入力して上記三
方ソレノイドバルブ94を作動させるコントローラ97が備
えられ、該コントローラ97が、スロットル開度が全開に
近い所定開度θ_１以下ではバイパス通路89内の圧力P₃を
アクチュエータ92の圧力室92cに導入され、スロットル
開度が上記所定開度θ_１以上の高負荷時には直結通路88
における過給機吐出側88a内の圧力P₁を上記圧力室92cに
導入させるようになっている。

この実施例によれば、まず、アクチュエータ92におけ
るスプリング92bのバネ力が強くされていることによ
り、高負荷時に、第11図に鎖線Ｉで示すような第１弁体
91bの圧力P₁の脈動による不安定な挙動が防止されて、
該第１弁体91bが確実に閉状態に保持されることにな
る。

ところで、上記のようにスプリング92bのバネ力を強
くすると、特に中負荷時に、第11図に鎖線IIで示すよう
に、該スプリング92bのバネ力と吸気負圧P₂との関係で
開閉する第１、第２弁体91b,91cの開度が全般的に小さ
くなり、また直結通路88の開通領域が狭くなって、いた
づらに過給機３の負荷を増大させることになる。しか
し、上記の構成によれば、中負荷時には、アクチュエー
タ92の圧力室92cに、第１弁体91bに直接作用する過給機
吐出側88aの圧力P₁よりも低いバイパス通路89内の圧力P
₃が導入されるため、その差圧分だけ両弁体91b,91cに開
方向の力が作用し、これがスプリング92bのバネ力の強
化分を打ち消すことになる。これにより、高負荷時に直
結通路88を確実に閉状態に保持しながら、中負荷時には
該直結通路88の開領域が十分に確保されることになり、
中負荷時での過給機３の負荷の増大が防止される。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、エンジン出力により駆
動される圧縮型の機械式過給機が備えられたエンジンに
おいて、上記過給機の吸気圧縮作用により、高負荷時に
おけるエンジン出力が増大されることになる。また、低
負荷時には、過給機の負荷ないし駆動損失が低減される
と共に、燃焼室に高温の吸気が供給されることにより、
ポンピングロスが低減され且つ良好な燃焼状態が得られ
るようになって燃費性能が向上し、さらにHC濃度が低減
されて排気性能も向上することになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図、第３図、
第６図、第８図及び第10図は第１、第２、第４、第５、
第６実施例をそれぞれ示す構成図、第２図、第４図、第
５図、第７図及び第９図は第１、第２、第３、第４、第
５実施例におけるバルブの開閉特性をそれぞれ示す特性
説明図、第11図は第６実施例におけるバルブの作動を比
較例と共に示す作動説明図である。１……エンジン、２……スロットルバルブ、３……過給
機、４……インタークーラ、8,28,48,68,88……直結通
路、9,29,49,69,89……インタークーラバイパス通路、1
1,12,13,31,32,51,71,91……開閉手段（バルブ）、14,1
5,16,33,34,52,72,92……開閉駆動手段（アクチュエー
タ）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スロットルバルブ下流の吸気通路に、エン
ジン出力により駆動される圧縮型の機械式過給機が設け
られ、且つその下流側にインタークーラが配設された機
械式過給機付エンジンの吸気装置であって、上記過給機
の直上流側と直下流側とを直結する直結通路と、過給機
の下流側から上記インタークーラをバイパスして燃焼室
に至るインタークーラバイパス通路と、上記直結通路及
びインタークーラバイパス通路をそれぞれ開閉する第
１、第２開閉手段とが設けられていると共に、エンジン
の低負荷時には上記第１、第２開閉手段とも開き、中負
荷時には第１開閉手段を閉じて第２開閉手段を開き、且
つ高負荷時には第１、第２開閉手段とも閉じる開閉駆動
手段が備えられていることを特徴とする機械式過給機付
エンジンの吸気装置。
【請求項２】スロットルバルブ下流の吸気通路に、エン
ジン出力により駆動される圧縮型の機械式過給機が設け
られ、且つその下流側にインタークーラが配設された機
械式過給機付エンジンの吸気装置であって、上記過給機
の直上流側と直下流側とを直結する直結通路と、過給機
の下流側から上記インタークーラをバイパスして燃焼室
に至るインタークーラバイパス通路と、該インタークー
ラの下流側から過給機の上流側に通じるリターン通路
と、上記直結通路、インタークーラバイパス通路及びリ
ターン通路をそれぞれ開閉する第１、第２、第３開閉手
段とが設けられていると共に、エンジンの低負荷時には
上記第１、第２開閉手段を開いて第３開閉手段を閉じ、
中負荷時には第１、第２開閉手段を閉じて第３開閉手段
を開き、且つ高負荷時には第１〜第３開閉手段を閉じる
開閉駆動手段が備えられていることを特徴とする機械式
過給機付エンジンの吸気装置。
【請求項３】スロットルバルブ下流の吸気通路に、エン
ジン出力により駆動される圧縮型の機械式過給機が設け
られ、且つその下流側にインタークーラが配設された機
械式過給機付エンジンの吸気装置であって、上記過給機
の直上流側と直下流側とを直結する直結通路と、過給機
の下流側から上記インタークーラをバイパスして燃焼室
に至るインタークーラバイパス通路と、該インタークー
ラの下流側から過給機の上流側に通じるリターン通路
と、上記直結通路、インタークーラバイパス通路及びリ
ターン通路をそれぞれ開閉する第１、第２、第３開閉手
段とが設けられていると共に、上記過給機の非過給領域
では上記第１、第２開閉手段を開いて第３開閉手段を閉
じ、過給領域においてエンジン負荷が比較的低いときは
第１、第２開閉手段を閉じて第３開閉手段を開き、且つ
過給領域においてエンジン負荷が高いときは第１〜第３
開閉手段を閉じる開閉駆動手段が備えられていることを
特徴とする機械式過給機付エンジンの吸気装置。