JPH0125883B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の吸気系への過給装置に関
するものである。

内燃機関の出力向上及び燃費向上の手段として
過給を用いることは広く知られており、過給には
排気ターボ過給、機械的過給及び慣性過給の３つ
が知られている。排気ターボ過給は、機関からの
排気ガスのエネルギーにてターボ過給機を駆動す
るものであるから、排気ガスのエネルギが大きい
中乃至高速回転域ではきわめて有効であつても、
それより遅い回転域では出力の向上を期待できな
いばかりか、機関の加速始めにおける反答性が悪
るく且つ減速時にターボ過給機の慣性回転によつ
て過過給になるおそれがある。これに対し機械的
過給は、過給機を機関により回転駆動するもので
あるから、機関の低回転域でも有効で加速応答性
が良く、且つ減速時における過過給がない等の利
点を有する反面、機関の高回転域で所定の吸入空
気量を確保するには過給機を相当大型にしなけれ
ばならない。最近の自動車のようにエンジンルー
ムが小型化し、自動車の前部形状を空気抵抗の見
地から楔状にノーズダウンするとか、小型車で機
関の搭載スペースが限定されている場合には適用
できないばかりか、高回転域での過給機の耐久性
に問題があり、しかも、過給機を駆動するに要す
る動力損失は、回転数に対して略２乗的に増大す
るのであつた。また、慣性過給は、機関への吸気
系にサージタンクを設け、該サージタンクから燃
焼室までの吸気通路の長さを、機関の使用頻度の
多い特定の回転域において吸入空気量が最大とな
るように設定するものであるから、前記２者に比
較して構造簡単で且つ取付スペースの極端な増大
はない反面、前記の特定の回転域以外の回転域に
おいて慣性過給の効果を得ることができないので
あつた。

本発明は、機械的過給と慣性過給の長所を生か
すために、機関の略中速回転域までは機械的過給
を、それ以上の回転域では慣性過給を行なうもの
である。すなわち、第１図の機関の回転数と出力
との関係を示す図において、無過給の場合のトル
ク曲線Ａに対して、機械的過給を行なつたときは
曲線Ｂのように機関の略中速回転以下の回転域に
おいて高性能を発揮する一方、慣性過給を行なつ
たときは曲線Ｃのように略中速回転以上の回転域
において高性能を発揮することに鑑み、略中速域
までの低乃至中速回転域では機械的過給を、それ
以上の中乃至高速回転域では慣性過給を行なつ
て、機関の全回転域についての出力の向上を図る
ものである。

しかし、このようにすれば中速回転域での機械
的過給から慣性過給又は慣性過給から機械的過給
への切換え移行時に、機関の出力にトルク変動を
生じドライバービリテイーが悪化するので、本発
明では、その切換えを吸気系中に逆止弁を設けて
行なうことにより、機械的過給と慣性過給との相
互切換移行時におけるトルク変動を低減して円滑
に切換え移動できるようにしてドライバービリテ
イーを向上させたものであり、また、他の目的は
慣性過給時には機械的過給機の駆動を完全に停止
して機械的過給機の耐久性の低下及び駆動動力の
損失の増大を防止し、更に他の目的は、機械的過
給時における過給圧を略一定値に自動制御するよ
うにしたものである。

以下実施例の図面について説明すると、図にお
いて１は多気筒内燃機関、２はルーツ、可動翼又
は往復式等の容積型過給機を示し、該過給機２
は、機関の略中速回転より以下の回転域において
のみ所定の過給を行なうように比較的小容量で、
前記機関１のクランク軸３等からベルト４等の動
力伝達機構を介して回転駆動される。

５は慣性過給用のサージタンクで、該サージタ
ンク５は機関１の各気筒における吸気ポート６に
対して各々独立する吸気管７を介して接続されて
おり、各気筒における吸気ポート６が当該気筒の
燃焼室に開口する箇所から、前記サージタンク５
内への開口部までの吸気通路長さｌは、前記機関
の略中速域以上の回転域において、吸入空気量が
最大となるような長さに設定されている。

８はエアクリーナで、該エアクリーナ８と前記
サージタンク５とをつなぐ吸気通路９にはエアク
リーナ８からサージタンク５の方向にのみ開くよ
うにした逆止弁１０が設けられ、該逆止弁１０よ
り上流側に前記過給機２への吸入通路１１を、下
流側に過給機２からの吐出通路１２を各々接続す
る。この場合、気化器式内燃機関にあつては、吸
気通路９中に二点鎖線で示すようにスロツトル弁
１４付き気化器１３を設けるのであり、燃料噴射
式の内燃機関の場合には一点鎖線で示すようにエ
アフローメータ１５とスロツトル弁１６を設けれ
ば良く、また、デイーゼル機関の場合には吸気通
路９中エアフローメータ及びスロツトル弁を必要
としない。

このような構成において、機関の回転数が略中
速回転に至らないときは、過給機２の駆動により
吸気通路９には機関の吸入空気量以上の空気が加
圧供給され、吸気通路９内の圧力は大気圧以上に
なり逆止弁１０が閉じてエアクリーナ８側への逆
流を阻止するので、過給機２からの加圧空気は総
て機関に送り込まれ、機関はいわゆる機械的過給
で運転される。

そして機関の回転数が上昇して略中速回転以上
の回転域になると、機関への吸入空気量に対して
過給機２からの空気量が不足気味になり、吸気通
路９内の圧力が大気に近づいたのち大気以下にな
つて逆止弁１０が開くから、吸気通路９にはエア
クリーナ８からの大気空気が逆止弁１０を通して
直接的に導入されるのであり、このときサージタ
ンク５から各気筒の燃焼室までの吸気通路の長さ
ｌは機関の略中速以上の回転域において吸入空気
量が最大となるように設定されているから、機関
の中速以上の回転域はいわゆる慣性過給で運転さ
れる。

また、機関の回転数が中速以上の回転域から中
速以下の回転域まで減速すると、過給機２からの
空気量が機関の吸入空気量より多くなつて吸気通
路９内の圧力が大気以上になり逆止弁１０が閉じ
るので、この時点から機械的過給状態になるので
ある。

この場合、吸気通路９中に逆止弁１０に代えて
開閉弁を設け、該開閉弁の開閉によつて、機械的
過給及び慣性過給相互間の切換えを行なうこと
は、前記開閉弁の開閉の前後において吸気圧が大
気圧を挾んで急激に変化するので、これに応じて
機関のトルクが変動するのであり、また、機械的
過給及び慣性過給相互間の切換えを、逆止弁を用
いることなく単に過給機の駆動ON・OFFによつ
てのみ行なうとしても、吸気圧に急激な変化が発
生して機関のトルク変動を伴うことになるが、前
記のように吸気通路９中に逆止弁１０を設けた場
合には、該逆止弁１０が開いたり閉じたりすると
き、逆止弁１０を挾んで両側の圧力が略大気圧に
なる平衡区間が存在し、この平衡区間を経て大気
以上又は大気以下に移行して、前記平衡区間が一
種の緩衝帯になるから、機械的過給から慣性過給
への移行時、及び慣性過給から機械的過給への移
行時における吸気圧の変化は滑らかになり、機関
のトルク変動を低減できるのである。

このように本発明によれば機械的過給及び慣性
過給相互間の移行時におけるトルク変動を低減で
きるが、機関の略中速回転以上の回転域での慣性
過給においても、過給機２を駆動したまゝにして
おくと、過給機の耐久性の低下及び機関の動力損
失を伴うことになる。これに対し本発明は、慣性
過給の状態になれば過給機２の駆動を停止するこ
とを提案する。

すなわち、過給機２への動力伝達機構中に動力
伝達をON又はOFFする手段、例えば電磁クラツ
チ１７を設け、該電磁クラツチ１７を機関の回転
センサー１８に制御回路１９を介して関連し、機
関１の回転数が略中速以上の慣性過給状態になる
所まで上昇するとクラツチ１７のOFFにより過
給機２の駆動を停止し、略中速以下になるとクラ
ツチ１７のONにより過給機２を駆動したり、或
いはガソリン機関の場合に前記電磁クラツチ１７
を制御回路１９を介して二点鎖線で示す気化器１
３のスロツトル弁１４又は吸気系に設けた一点鎖
線で示すスロツトル弁１６に関連して、スロツト
ル弁１４又は１６が全開又は全開近くで且つ機関
回転数が略中速以上のとき、クラツチ１７の
OFFによつて過給機２を停止する。

このようにすると、慣性過給による運転時には
過給機の駆動は停止しているから、過給機を無駄
にすることはなく、過給機の耐久性の低下及び機
関の動力損失を確実に防止できるのである。

更に、機械的過給時において、過給圧が不必要
に増大することを防止するには、吸気通路９の逆
止弁１０より下流側又はサージタンク５に圧力セ
ンサー２０を設け、該圧力センサー２０を制御回
路１９を介して前記電磁クラツチ１７等の動力伝
達をON又はOFFする手段に関連して、過給圧が
一定値以上に高くなれば、クラツチ１７のOFF
によつて過給機２を停止するようにすれば良い。
また、吸気通路９中に設けた逆止弁１０に対して
第３図に示すようにバイパス通路２１を設け、該
バイアス通路２１中に、逆止弁１０より下流側の
圧力が一定以上の過給圧になつたとき開くように
したダイヤフラム式調整弁２２を設けるとか、第
４図に示すようにバイパス通路２１に逆止弁１０
とは逆向きの調整用逆止弁２３を設け、該調整用
逆止弁２３を逆止弁１０より下流側の圧力が一定
過給圧以上になつたとき開くように構成するとか
して（この場合、調整用逆止弁２３は逆止弁１０
に一体的に組込むことができる）、逆止弁１０に
対してその下流側の圧力が一定の過給圧を越えた
とき過給圧を逆止弁１０より上流側の大気に放出
するようにした手段を設ければ、機械的過給時に
おける過給圧を、一定値を越えないように制御す
ることができ、過給が高く過過給になつて機関を
損傷することを防止できるのである。

以上要するに本第１発明は、機関に対する過給
を、機関の略中速以下の回転域では機械的過給
で、それ以上の回転域では慣性過給で行なうもの
で、その機械的過給を行なう過給機は、機関の略
中速以下の回転域において適合する小容量の小型
のもので良いから、小型車及びノーズダウンの自
動車に対しても容易に適用できる一方、機械的過
給及び慣性過給相互の移行切換えを、吸気通路中
に設けた逆止弁によつて行なうから、前記移動切
換え時における機関の出力にトルク変動を著しく
低域できるのであり、第２の発明は、前記第１の
発明に加えて、過給機の耐久性の低下及び機関の
動力損失の増大を確実に防止できる効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は機関の回転数と出力との関係を示す
図、第２図は本発明実施例装置の図、第３図及び
第４図は本発明の他の実施例の要部を示す図であ
る。 １……機関、２……過給機、４……ベルト、５
……サージタンク、８……エアクリーナ、９……
吸気通路、１０……逆止弁、２１……バイパス通
路、１７……電磁クラツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エアクリーナから機関の気筒に至る吸気通路
   中にサージタンクを設けて、該サージタンクから
   気筒までの吸気通路長さを、機関の略中速以上の
   回転域において吸入空気量が最大となるように設
   定し、前記エアクリーナからの吸気通路中にエア
   クリーナから機関の気筒の方向にのみ開くように
   した逆止弁を設ける一方、前記機関には、当該機
   関の略中速以下の回転域における吸入空気量に適
   合する容量の過給機を動力伝達機構を介して連結
   し、該過給機の吐出口を前記逆止弁より下流側に
   おいて吸気通路に接続したことを特徴とする内燃
   機関の過給装置。 ２ 逆止弁に対してその下流側の圧力が一定の過
   給圧を越えたとき過給圧を大気に放出するように
   した手段を設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の内燃機関の過給装置。 ３ エアクリーナから機関の気筒に至る吸気通路
   中にサージタンクを設けて、該サージタンクから
   気筒までの吸気通路長さを、機関の略中速以上の
   回転域において吸入空気量が最大となるように設
   定し、前記エアクリーナからの吸気通路中にエア
   クリーナから機関の気筒の方向にのみ開くように
   した逆止弁を設ける一方、前記機関には、当該機
   関の略中速以下の回転域における吸入空気量に適
   合する容量の過給機を動力伝達機構を介して連結
   し、該過給機の吐出口を前記逆止弁より下流側に
   おいて吸気通路に接続し、前記動力伝達機構には
   機関の回転が略中速以下又は以上になつたとき動
   力伝達をON又はOFFする手段を設けたことを特
   徴とする内燃機関の過給装置。 ４ 動力伝達をON又はOFFする手段を、逆止弁
   より下流側の圧力で作動するようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の内燃機関の
   過給装置。