JPH0212272Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、２つの気筒間の位相をクランク角で
360度にした４サイクル２気筒機関に、排気ター
ボ過給機を装着した場合における吸気圧の制御装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

排気ターボ過給機は、機関からの排気ガスが持
つエネルギを機関の出力向上に利用できる特長を
有するが、この排気ターボ過給機付きの内燃機関
における過給時の吸気圧には、ノツキング発生等
の関係から一定の限界値が存在する。

そこで、先行技術としての特開昭52−59211号
公報は、排気ターボ過給機付き内燃機関における
排気系に排気ガスが排気タービンを迂回するよう
にした迂回通路を設け、該迂回通路中に、排気タ
ーボ過給機における排気タービンからスロツトル
弁に至る吸気通路の途中に設けた接続部に吸気圧
伝達通路を介して関連する圧力作動式ウエストゲ
ート弁を設け、前記接続部における吸気圧が所定
過給圧より高くなるとウエストゲート弁の開き作
動にて排気ガスを迂回通路から放出することによ
り、排気ターボ過給機の駆動力を低下させ、吸気
圧がそれ以上に高くならないように制御すること
を提案している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、機関の吸気系には、吸気弁の開閉作動
によつて発生する脈動が存在する一方、排気系に
は、排気弁の開閉作動によつて発生する脈動が存
在するから、前記のように排気タービンに対する
迂回通路中のウエストゲート弁を、機関に対する
吸気圧によつて開閉作動する場合、ウエストゲー
ト弁の作動は、吸気脈動と排気脈動との両方の影
響を受けることになる。

この場合、３気筒以上の多気筒内燃機関におい
ては、クランク軸の一回転中に２以上の気筒にお
ける吸気弁及び排気弁が異なる位相で開閉作動す
ることにより、吸気弁の開閉に伴つて発生する脈
動、及び、排気弁の開閉に伴つて発生する脈動
は、その振幅及び周期が比較的小さいので、吸気
脈動及び排気脈動がウエストゲート弁に及ぼす影
響は少ない。

しかし、２つの気筒間の位相をクランク角で
360度にした４サイクル２気筒機関においては、
クランク軸の一回転中に吸気弁及び排気弁が一回
しか開閉作動しないので、吸気弁の開閉に伴つて
発生する脈動、及び、排気弁の開閉に伴つて発生
する脈動は、その振幅及び周期が共に大きくな
る。

そしてこのような４サイクル２気筒機関におい
て、当該機関の吸気弁から前記接続部までの吸気
経路の長さに接続部とウエスゲート弁における圧
力室とを連通する前記吸気圧伝達通路の長さを加
えた等価長さが長くなると、前記吸気脈動の圧力
室への作動時期のずれが大きくなり、これによる
圧力上昇と、排気系のウエストゲート弁に作動す
る排気脈動による圧力上昇とが合致したとき、こ
の両者の合成力がウエストゲート弁に作用し、ウ
エストゲート弁は、吸気圧が所定の過給圧に達す
るよりも可成り前においてこの大きい合成力にて
大きく且つ長い時間にわたつて開くことになつ
て、吸気圧が所定の過給圧に達し得ず、排気ター
ボ過給による効果が低下する現象が発生するので
あり、また、ウエストゲート弁が、吸気系の脈動
のために特定の回転域において共振して激しく開
閉作動を繰り返すことにより、ウエストゲート弁
の耐久性が低下するのであつた。

本考案は、このように２つの気筒間の位相をク
ランク角で360度にした４サイクル２気筒機関に
排気ターボ過給機を適用し、且つ、その吸気圧
を、当該吸気圧に関連して作動するウエストゲー
ト弁によつて所定の過給圧に制御する場合におけ
る前記の問題を解消するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため本考案は、２つの気筒
間の位相をクランク角で360度とした４サイクル
２気筒機関に、排気ターボ過給機を装着し、該排
気ターボ過給機における排気タービンに対する迂
回通路を設け、該迂回通路中に、排気ターボ過給
機におけるブロワー圧縮機からスロツトル弁に至
る吸気通路の途中に設けた接続部に吸気圧伝達通
路を介して関連し当該接続部における吸気圧が高
くなると開き作動するようにした圧力作動式ウエ
ストゲート弁を設けて成る排気ターボ過給機付き
内燃機関において、前記機関の吸気弁から吸気ポ
ート及び吸気マニホールドを経て前記接続部に至
る吸気経路の長さに接続部とウエスゲート弁にお
ける圧力室とを連通する前記吸気圧伝達通路の長
さを加えた等価長さlinと、前記機関の排気弁か
ら排気ポート及び排気マニホールド並びに迂回通
路の一部を経て前記ウエストゲート弁における着
座部に至るまでの排気経路の等価長さl_EXとを、 lin／Vin＜60.Av／N.360＋l_EX／V_EX の関係に設定する構成にしたものである。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面について説明する
と、図において符号１は、２つの気筒２，３にお
ける位相をクランク角で360度ずらせて成る４サ
イクル２気筒機関を示し、該機関１の一側面に
は、スロツトル弁４ａ付きの気化器４を有する吸
気マニホールド５が、両気筒２，３における吸気
弁２ａ，３ａ付き吸気ポート２ｂ，３ｂに連通す
るように取付けられ、また、他側面には、排気マ
ニホールド６が、両気筒２，３における排気弁２
ｃ，３ｃ付き排気ポート２ｄ，３ｄに連通するよ
うに取付けられ、更に、この排気マニホールド６
には、ブロワー圧縮機７と排気タービン８とを直
結して成る排気ターボ過給機９が、その排気ター
ビン８の入口側を接続するように取付いている。

前記排気ターボ過給機９における排気タービン
８の出口側には、排気ガスを大気に放出するため
の排気管１０が接続され、また、排気ターボ過給
機９におけるブロワー圧縮機７の吸入側には、エ
アクリーナ１１が接続され、ブロワー圧縮機７の
吐出側は、サージタンク１２付きの吸気通路１３
を介して前記気化器４に接続されている。

符号１４は、前記排気タービン８の入口側と出
口側とを、排気タービン８を迂回するように接続
した迂回通路で、該迂回通路１４中には、ダイヤ
フラム機構１５におけるばね１６にて常閉に保持
されたウエストゲート弁１７を設け、該ウエスト
ゲート弁１７を、そのダイヤフラム機構１５にお
ける圧力室１８に、前記吸気通路１３の途中に設
けた接続部１９ａの箇所における吸気圧を吸気圧
伝達通路１９を介して導入することにより、前記
吸気圧が所定の過給圧以上になると、ウエストゲ
ート弁１７をばね１６に抗して開くように構成す
る。

そして、前記機関１における吸気弁２ａ，３ａ
から吸気ポート２ｂ，３ｂを経て前記接続部１９
ａに至る吸気経路の長さに、接続部１９ａとウエ
スゲート弁１７における圧力室１８とを連通する
前記吸気圧伝達通路１９の長さを加えた等価長さ
lin（メートル）と、前記機関１における排気弁２
ｃ，３ｃから排気ポート２ｄ，３ｄ及び排気マニ
ホールド６並びに迂回通路１４の一部を経てウエ
ストゲート弁１７における着座部１４ａに至るま
での等価長さl_EX（メートル）とを、 lin／Vin＜60.Av／N.360＋l_EX／V_EX の関係となるように設定する。

なお、この式において、Ｎは機関１における毎
分当たりの回転数、Avは吸気弁２ａ，３ａの閉
から排気弁２ｃ，３ｃ開までのクランク角度、
Vinは吸気通路１３内及び吸気マニホールド５内
並びに吸気圧伝達通路１９内を伝わる圧力波速度
（音速）（ｍ／sec）、V_EXは排気マニホールド６内
及び迂回通路１４内を伝わる圧力波速度（音速）
（ｍ／sec）である。

ここで、ウエストゲート系に作用する力を考え
るに、圧力室１８には吸気圧が作用し、吸気弁２
ａ，３ａの閉からそれによる圧力上昇が、吸気ポ
ート２ｂ，３ｂ及び吸気マニホールド５並びに吸
気通路１３の一部を経て圧力室１８に到達するま
での時間をtin（sec）とすると、 tin＝lin／Vin … の関係が成立する。

一方、ウエストゲート弁１７の弁体側には、排
気圧が作用し、排気弁２ｃ，３ｃの開からそれに
よる圧力上昇が、排気ポート２ｄ，３ｄ及び排気
マニホールド６並びに迂回通路１４の一部を経て
ウエストゲート弁１７における着座部１４ａに到
達するまでの時間をt_EX（sec）とすると、 t_EX＝l_EX／V_EX … の関係が成立する。

次に、吸気弁２ａ，３ａの閉から排気弁２ｃ，
２ｃの開までの時間tixは、 tix＝60.Av／N.360 … である。

そして、圧力室１８に作用する吸気圧の位相
と、ウエストゲート弁１７の弁体に作用する排気
圧の位相とが合致したときにおいて、ウエストゲ
ート弁１７が大きく開き作動するから、これを避
けるには、 tin＜tix＋t_EX … にすべきであり、この式に、前記〜式を代
入して整理すると、 lin／Vin＜60.Av／N.360＋l_EX／V_EX となり、この式を満足するようにｌとｌとを設定
すれば良いのである。

すなわち、linと、l_EXとを、前記のように設定
したことにより、圧力室に作用する吸気圧の位相
と、ウエストゲート弁１７の弁体に作用する排気
圧の位相とが一致することを防止できるから、ウ
エストゲート弁１７が、吸気脈動による圧力上昇
と、排気脈動による圧力上昇との合成力によつ
て、所定の過給圧に達する以前において大きく且
つ長い時間にわたつて開くことを防止できると共
に、当該ウエストゲート弁１７が開閉作動を繰り
返すことを低減できるのである。

なお、前記ウエストゲート弁１７の開閉作動の
繰り返しを更に低減するには、吸気圧伝達通路１
９中に絞りオリフイス２０を設ければ良く、この
絞りオリフイス２０を通るときの抵抗のために脈
動が減衰するから、ウエストゲート弁１７が激し
く開閉作動を繰り返すことをより確実に低減でき
るのである。

この絞りオリフイス２０は、吸気脈動の減衰に
よつてウエストゲート弁の開閉振動を低減させる
ことのみを目的とするものであるから、その内径
はさほど小さくする必要がない。それ故に、当該
絞りオリフイス２０による吸気圧の伝達の遅れが
発生する問題がないのであり、この場合におい
て、実験によると、前記吸気圧伝達通路１９中に
一個の絞りオリフイス２０を設ける場合よりも、
吸気圧伝達通路１９中に複数個の絞りオリフイス
を直列条に設けた方が、吸気圧の伝達の遅れは少
なかつた。

〔考案の効果〕

以上の通り本考案によると、脈動を有する吸気
圧に関連して作動する圧力作動式ウエストゲート
弁が、所定の過給圧に達する前に吸気脈動によつ
て開作動するのを回避できるから、排気ターボ過
給機による過給が必要な運転域において過給によ
る効果が低減するのを確実に防止できる一方、ウ
エストゲート弁の耐久性を向上することができる
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示す図である。 １……内燃機関、２，３……気筒、２ａ，３ａ
……吸気弁、２ｂ，３ｂ……吸気ポート、２ｃ，
３ｃ……排気弁、２ｄ，３ｄ……排気ポート、４
……気化器、４ａ……スロツトル弁、５……吸気
マニホールド、６……排気マニホールド、７……
ブロワー圧縮機、８……排気タービン、９……排
気ターボ過給機、１３……吸気通路、１４……迂
回通路、１７……ウエストゲート弁、１５……ダ
イヤフラム機構、１８……圧力室、１９……吸気
圧伝達通路、１９ａ……接続部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ２つの気筒間の位相をクランク角で360度にし
   た４サイクル２気筒機関に、排気ターボ過給機を
   装着し、該排気ターボ過給機における排気タービ
   ンに対する迂回通路を設け、該迂回通路中に、排
   気ターボ過給機におけるブロワー圧縮機からスロ
   ツトル弁に至る吸気通路の途中に設けた接続部に
   吸気圧伝達通路を介して関連し当該接続部におけ
   る吸気圧が高くなると開き作動するようにした圧
   力作動式ウエストゲート弁を設けて成る排気ター
   ボ過給機付き内燃機関において、前記機関の吸気
   弁から吸気ポート及び吸気マニホールドを経て前
   記接続部に至る吸気経路の長さに接続部とウエス
   ゲート弁における圧力室とを連通する前記吸気圧
   伝達通路の長さを加えた等価長さlinと、前記機
   関の排気弁から排気ポート及び排気マニホールド
   並びに迂回通路の一部を経て前記ウエストゲート
   弁における着座部に至るまでの排気経路の等価長
   さl_EXとを、 lin／Vin＜60・Av／Ｎ・360＋l_EX／V_EX 〔但し、この式において、Ｎは機関における毎
   分当たりの回転数、Avは吸気弁閉から排気弁開
   までのクランク角度、Vinは吸気経路内及び吸気
   圧伝達通路内を伝わる圧力波速度（音速）、V_EX
   は排気経路内を伝わる圧力波速度（音速）〕 の関係に設定したことを特徴とする排気ターボ過
   給機付き内燃機関における吸気圧制御装置。