JPH02119621A - 過給機付エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はバルブタイミング変更手段を備えた過給機付エ
ンジンに関する。

（従来技術） 従来、例えば特開昭６１−１８７５４３号公報に記載さ
れているように、過給機付エンジンにおいて吸排気弁の
パルプタイミングを可変とするようにしたものは知られ
ている。このようなエンジンにおいては、エンジン高回
転時に吸排気のオーバーラツプを大きくして過給圧で燃
焼室内からダイリューションガスを掃気し、燃焼室温度
を下げてノッキングの発生を抑制することができる。そ
して、ノッキングが抑制できれば高圧縮比が実現でき、
燃費向上が図れる。また、エンジン低回転時にはオーバ
ーラツプを小さくして吹き返しを防止し、燃焼を安定さ
せることができる。

ところで、従来の過給機付エンジンにおいては、過給機
として、通常、ターボ過給機あるいは機械式過給機のい
ずれかが一方が用いられている。ところが、ターボ過給
機のみを用いる場合、エンジン低回転域での応答性を確
保するためタービンはある程度の大きさに抑える必要が
あるが、タービンを小さくすると、排気通路が絞られる
形になって排気圧が高くなり、そのため、上記のように
オーバーラツプを大きくしても十分な掃気作用が得られ
ない。また、機械式過給機のみを用いた場合、十分な過
給圧を得て掃気効果を高めるためには駆動プーリのブー
り比を大きくするか過給機の容量を大きくする必要があ
るが、ブーり比を大きくしたり過給機の容量を大きくす
るとそれだけ動力損失が大きくなってしまう。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、低
回転から高回転までの広い回転域で高い過給圧を得ると
ともに排気圧の上昇を防ぎ、吸排気オーバーラツプ期間
の過給圧による掃気効果を向上させることを目的とする
。

（発明の構成） 本発明はターボ過給機と機械式過給機を組み合わせ双方
の特長を旨く利用して効率の良い掃気を実現したもので
あって、その構成はつぎのとおりである。すなわち、本
発明に係る過給機付エンジンは、吸排気のオーバーラツ
プを高負荷時に大きく低負荷時に小さくするバルブタイ
ミング変更手段を備えた過給機付エンジンにおいて、過
給機としてターボ過給機と機械式過給機を設けるととも
に、前記機械式過給機の回転比をエンジン低回転で大き
くエンジン高回転で小さくする手段を設けたことを特徴
としている。

（作用） エンジン低回転時には機械式過給機はエンジン回転に対
し大きな回転比で駆動され、それによって高い過給圧が
得られる。また、エンジンが高回転になるとターボ過給
機の吐出圧が上昇し、それによって十分に高い過給圧が
達成される。この高回転時には機械式過給機は回転比が
小さくされろため、機械式過給機駆動による動力損失の
増大が抑制される。

このように機械式過給機とターボ過給機の組み合わせに
よって常時高い過給圧を得ることができる。しかも、低
回転域の過給は主として機械式過給機によって行われる
ため、ターボ過給機には高回転域用の大きなものを用い
排気圧の上昇を抑えることができる。

したがって、高負荷時吸排気のオーバーラツプを大きく
することにより、過給圧と排気圧の差を利用して掃気効
果を高めることができる。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体システム図である。こ
の実施例において、エンジンｌはＶ型クロスフロータイ
ブであって、各バンクの吸気通路２．３はバンク間上方
に立ち上がり、各集合部４゜５を介して上流の共通吸気
通路６に接続されている。また、排気通路７．８は各バ
ンクの外側から延びて共通排気通路９に接続されている
。共通吸気通路６には、上流側にターボ過給機１０が設
けられ、これと直列で下流側に機械式過給機１１が設け
られている。スロットルバルブ１２はターボ過給機１０
と機械式過給機１１の間に設けられ、スロットルバルブ
１２下流から機械式過給機ＩＩを迂回するバイパス通路
１３が形成されている。

このバイパス通路１３には負圧作動式のバイパスバルブ
１４が設けられている。バイパスバルブＩ４には吸気通
路の一方の集合部５から作動負圧を導く負圧通路１５が
接続され、該負圧通路１５には負圧と大気圧とを切り換
える三方ソレノイドバルブ１６が介設されている。また
、機械式過給機２の上流には上記バイパス通路１３の開
口部下流に第２スロツトルバルブ１７が設けられている
。

この第２スロツトルバルブ１７は、スロットルバルブ１
２が所定開度まで開いたとき開き始めるよう図示しない
リンク機構によってスロットルバルブ１２に連結されて
いる。

機械式過給機１１の下流にはインタークーラ１８が配設
されている。また、ターボ過給機ＩＯのブロワ１９上流
には第２のインタークーラ２０が配設されている。ブロ
ワ１９上流はエアクリーナ２Ｉに接続され、また、エア
クリーナ２１の直下流にはエアフローメータ２２が設け
られている。

ターボ過給機ＩＯのタービン２３は共通排気通路９に配
設され、排気エネルギーで回転して連結されたプロワ１
９を駆動する。

機械式過給機１１の駆動軸先端には遠心力によって径が
変わる可変プーリ２４が設けられ、この可変プーリ２４
はベルト２５によって、やはり遠心力で径が変わる第２
の可変プーリ２６と連結されている。そして、この第２
の可変プーリ２６には電磁クラッチ２７が同軸に連結さ
れ、該電磁クラッチ２７のアウタ一部はプーリーを構成
して、第２のベルト２８によりクランクシャフト２９先
端の駆動プーリ３０に連結されている。

吸気弁３１および排気弁３２の駆動機構にはバルブタイ
ミング変更手段（図示せず）が設けられ、それによって
、吸排気のオーバーラツプは高負荷時には大きく低負荷
時には小さくされる。

ターボ過給機１０および機械式過給機１１の回転数およ
び過給圧の特性は第２図および第３図に示すとおりであ
る。すなわち、ターボ過給機ＩＯの方は、エンジン回転
数（Ｎ６）が低いときはあまり回転せず、エンジン回転
数の上昇とともに徐々に回転が上がってエンジン高回転
側でぐんと回転が高くなる。また、それにつれてエンジ
ン高回転側で吐出圧（Ｐｌ）が上昇する。これに対し機
械式過給機１１の方は、エンジン低回転側でプーリ比を
高めることによって回転が持ち上がり、高回転側では、
プーリ比を落とすことによって、エンジン回転数が上が
っても過給機回転数が変化しないようにされる。その結
果、機械式過給機１１の吐出圧（Ｐ、）はエンジン低回
転側が持ち上がる。

ターボ過給機ｌＯと機械式過給機１１とは直列に設けら
れているため、エンジン高回転側でターボ過給機１０の
吐出圧（Ｐｌ）が機械式過給機１１の吐出圧（Ｐ、）よ
り高くなる領域（第３図斜線領域）では、機械式過給機
１１によって動力回収が行われる。したがって、ウェス
トゲートを不要として排気エネルギーを有効に活用する
ことができる。また、このようにターボ過給機ＩＯと機
械式過給機１１とが直列に設けられ、機械式過給機１１
による動力回収が行われるため、ターボ過給機１０を十
分大きくして排気圧を下げることでき、したがって、吸
排気のオーバーラツプを大きくして掃気効果を高めるこ
とができる。

第４図はエンジン回転数（ＮＥ）と負荷（吸気圧Ｔｅ）
によって吸排気オーバーラツプの制御領域を表したもの
である。この図に示すように、吸排気のオーバーラツプ
はアイドル時を含む低負荷低回転の領域（図に斜線で示
した領域）では小さく、その他の広い領域で大きくし、
それによって、低速から高速の広い範囲で過給圧による
十分な掃気を行わせ、また、アイドル時等の燃焼安定性
を確保するようにしている。

また、機械式過給機！ｌの電磁クラッチ２７は第５図に
示すように低負荷でオフとなる。すなわち、第４図に破
線で示す領域は過給を要しない自然吸気（Ｎ　Ａ’　）
の運転域であって、ここでは電磁クラッチ２７を切って
機械式過給機の作動を停止させる。そして、このとき同
時に三方ソレノイドバルブ１６を切り換え、バイパスバ
ルブ１４を開いてバイパス通路１３によりエンジン１に
吸気を送る。また、エンジン高回転域で機械式過給機１
１のブーり比が小さくされるため、ギヤショックを伴わ
ずに全ての領域で電磁クラッチ２７オフを実現すること
ができる。なお、この電磁クラッチ２７オフの領域では
ターボ過給機ＩＯの吐出圧は低く、したがって、実質的
に過給は行われない。

上記のようにプーリー比を変更し、また、電磁クラッチ
２７をオン・オフさせることによる過給制御を領域図で
示すと第６図のようになる。この図にＡで示す領域は、
主として機械式過給機ｌｌによって過給を行う低速側の
過給領域であり、Ｂで示す領域は、主としてターボ過給
機ｌＯによって過給を行う高速側の過給領域である。Ｂ
領域では機械式過給機１１による動力回収が行われる。

また、Ｃで示す領域は電磁クラッチ２７オフの無過給領
域である。

この実施例においては、上記のようにスロットルバルブ
Ｉ２がターボ過給機ＩＯと機械式過給機１１の間に設け
られているため、機械式過給機１２が発生する吸気原音
が上流側に漏れるのを防ぐことができ、また、低負荷時
スロットルバルブ１２下流に発生する負圧によってター
ボ過給機ｌＯのシャフト部からエアが漏れるのを防ぐこ
とができる。

また、過給を要しない領域の全てで電磁クラッチ２７を
切ってバイパス通路１３経由で吸気を供給することがで
き、したがって、機械式過給機ｌｌ駆動による動力損失
を低減することできる。

また、機械式過給機１１の下流にインタークーラ１８が
設けられているため、加圧吸気の温度を下げて掃気効果
による燃焼室温度の低下をより効果的に実現することが
できる。

また、この実施例ではオーバーラツプ期間の過給圧によ
る掃気をより効果的に行うために、新気の吹き抜けを少
なくするよう吸気ポート形状を改良している。すなわち
、第７図に示すように、シリンダヘッド３３内において
吸気ポート３４は一旦排気弁３２方向に向けて延びるが
、燃焼室３５への開口部近傍では排気弁３２と反対側に
曲げられて、開口端では中心線（−点鎖線ａ）が吸気弁
３１の軸線（ｂ）より反排気弁側に向くよう（θ≧）形
成されている。なお、比較のため、改良前の通常の吸気
ボートの中心線を二点鎖線で示す。

このように吸気ボート３４を排気弁３２から遠い方に曲
げたことによって、新気の吹き抜けを低減させることが
でき過給圧による掃気作用の効率を上げることできる。

吸気ボート３４をこのように大きく曲げると、通常は吸
気抵抗が大きくなるので充填効率の面で好ましくないが
、この実施例では過給圧を十分に高めることができるの
で、このような吸気ポート形状を採用することができる
。

この場合、吸気は同図に矢印で示すよう主として反排気
弁側から燃焼室３５に流れ込む。したがって、この部分
に十分なエリアが確保てきるよう燃焼室３５を構成する
。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されており、エンジン低回転
域では主として機械式過給機によって、また、高回転域
では主としてターボ過給機によって過給を行うので、タ
ービンを大型化して排気圧を下げることができ、常時過
給圧が排気圧より高い状態を保ってオーバーラツプ増大
時の過給圧による掃気効果を向上させることができる。

また、機械式過給機としては比較的容量の小さいものを
用いることができるので、機械式過給機駆動による動力
損失を低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体システム図、第２図乃
至第６図は同実施例の特性図、第７図は同実施例の部分
構造図である。 ｌ：エンジン、ｌＯ：ターボ過給機、ｌ！＝機械式過給
機、１３：バイパス通路、１４：バイパスバルブ、１９
：タービン、２４，２６：可変プーリー　２７：電磁ク
ラッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸排気のオーバーラップを高負荷時に大きく低負
   荷時に小さくするバルブタイミング変更手段を備えた過
   給機付エンジンにおいて、過給機としてターボ過給機と
   機械式過給機を設けるとともに、前記機械式過給機の回
   転比をエンジン低回転で大きくエンジン高回転で小さく
   する手段を設けたことを特徴とする過給機付エンジン。