JPH0213134B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンの排気が有するエネルギー
を利用して圧力波を発生させ、この圧力波を吸気
に作用させて吸気を昇圧し、昇圧した吸気エンジ
ンに供給する圧力波過給機を備えたオツトーサイ
クルエンジンの吸気装置に関する。

［従来技術］ 従来より、ケース内に回転可能に支持され、多
数の小室を形成する多数の隔壁が放射状に配設さ
れたロータと、該ロータの一端側のケースに形成
された吸気導入口および吸気吐出口と、上記ロー
タの他端側のケースに形成された排気導入口およ
び排気吐出口とを備え、上記ロータの回転に伴い
排気の圧力波エネルギーを吸気に伝達して吸気の
過給を行なうようにした圧力波過給機が提案され
ている（例えば特開昭50−157914号公報参照）。

この種の圧力波過給機は、従来より汎用されて
いるターボ過給機とは相違して、排気と吸気との
間で直接的にエネルギーの交換を行なえるので、
エネルギーの利用効率が高く、ある程度の排気量
が確保されれば直ちに吸気過給を行なうことがで
き、低速域での過速性能を向上させることができ
ることや、エンジンの負荷変動に応答性よく対応
することができるといつた利点がある。

ところで、デイーゼルエンジンでは、吸気量は
負荷および回転数に応じて自然に決まるので、上
記の如き圧力波過給機により吸気過給を行なう場
合でも、本質的には吸気量は特別に制御する必要
がない。

しかしながら、吸気量を吸気通路に介設したス
ロツトル弁で制御するオツトーサイクルエンジン
では、スロツトル弁を全開する高負荷運転時を除
いて、スロツトル弁下流には多かれ少なかれ吸気
負圧が生ずる。このような吸気負圧が、圧力波過
給機の吸気導入口に作用した場合、圧力波給機の
吸気側と排気側との圧力バランスがくずれ、圧力
波過給機の作動不良を招来し、吸気量のコントロ
ールが行えなくなるおそれがあるうえ、ある程度
のコントロールが行なえたとしても、多量の排気
が吸気側に持込まれ、エンジンの燃焼性が著しく
悪化するといつた問題を生ずる。

［発明の目的］ 本発明は、前記した如き圧力波過給機をオツト
ーサイクルエンジンに適用するに際して、圧力波
過給機の良好な作動性を維持しつつ、必要な吸気
量のコントロールが行なえる過給機付エンジンの
吸気装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ このため、本発明においては、圧力波過給機の
吸気吐出口に接続された下流側吸気通路に、サー
ジタンクを設けるとともに、該サージタンクより
上流で、かつ上記吸気吐出口より下流の吸気通路
にエアフローメータを配置し、該エアフローメー
タより下流の吸気通路に、吸気量を制御するスロ
ツトル弁も介設するとともに、そのスロツトル弁
の下流に燃料噴射弁を設置したことを基本的な特
徴としている。

［発明の効果］ 本発明によれば、圧力波過給機の吸気吐出口よ
り下流の吸気通路にサージタンクとスロツトル弁
とを設けたので、吸気脈動の圧力波過給機への伝
播を完全に防止することができるので、圧力波過
給機の吸気側と排気側との間の圧力バランスが大
きくくずれることはなく、圧力波過給機の安全な
動作を保障することができる一方、エアフローメ
ータを圧力波過給機の吸気吐出口とサージタンク
との間の吸気通路に設けたので、エアフローメー
タは吸気脈動に干渉されることなく実際にエンジ
ンに供給される吸気量を正確に検出することがで
きる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付の図面に基づいて
具体的に説明する。

第１図に示すエンジン１は、吸気弁２が吸気ポ
ート３を開いたときに燃焼室４内に吸気通路５か
ら供給される空気を吸入し、ピストン６の上昇で
吸気を圧縮し、燃料噴射弁７から供給される燃料
を点火プラグ８の火花で着火燃焼させ、排気弁９
が開かれると、排気ガスを排気ポート１０から排
気通路１１に排出する基本構造を有する。

このエンジン１の吸気通路５と排気通路１１と
にまたがつて、圧力波過給機１２が設けられてい
て、圧力波給機１２によりエアクリーナ１３を介
して吸入される空気を昇圧して吸気過給を行な
う。

この圧力波過給機１２の構造を第２図に示す。

圧力波過給機１２はケース１４内に配設された
ロータ１５を有し、該ロータ１５はそのロータ軸
１６にて軸受１７を介してケース１４内に回転可
能に支持され、該ロータ軸１６の軸端はベルト伝
動装置１８を介してエンジン１の出力軸（図示せ
ず）に駆動連結されており、エンジン１に同期し
て回転するようになされている。また、ロータ１
５の外周部には多数の隔壁１９，１９…が放射状
に配設されて、軸方向に貫通し両端面が開放され
た多数の小室２０，２０…が形成されている。さ
らに、上記ロータ１５の一端側（ロータ軸１６
側）のケース１４には、それぞれ上記小室２０に
連通する吸気導入口２１および吸気吐出口２２が
形成され、該吸気導入口２１は圧力波過給機１２
上流の吸気通路５Ａに、吸気吐出口２２は圧力波
過給機１２下流の吸気通路５Ｂにそれぞれ接続さ
れている。また、ロータ１５の他端側のケース１
４には、それぞれ上記小室２０に連通する排気導
入口２３および排気吐出口２４が形成され、該排
気導入口２３は圧力波過給機１２上流の排気通路
１１Ａに、排気吐出口２４は圧力波過給機１２下
流の排気通路１１Ｂにそれぞれ接続されている。
以上の構成により、ロータ１５の回転に伴い、小
室２０の一方から吸気が流入し、他方から排気が
流入して両者が直接接触してエネルギー交換が行
なわれ、排気の圧力波エネルギーを吸気に伝達す
ることにより、吸気が加圧されて吸気をエンジン
１に過給するように構成されている。

再び、第１図に戻つて、エンジン１の吸気構造
をさらに説明すると、圧力波過給機１２下流の吸
気通路５Ｂには、上流から順に、吸気量を検出す
るエアフローメータ２６、負荷に応じて開閉が制
御されるスロツトル弁２７および燃焼噴射弁７を
設置する。

エアフローメータ２６を圧力波過給機１２下流
に設置するのは、圧力波過給機１２では、吸気と
排気とが直接に接触するものであるため、、吸気
の一部が排気側に吹き抜ける場合があり、また、
実際にロータの冷却のため吸気の一部を排気側に
貫流される必要があるが、上流に設置した場合に
は、吹き抜け量をも計量してしまうためである。

次に、スロツトル弁２７を圧力波過給機１２の
下流に設けるのは、スロツトル弁２７を上流に設
けると、前述した如く、圧力波過給機１２の吸気
導入口２１側も負圧となつて圧力波過給機１２の
吸気側、排気側のバランスがくずれ、吸気量のコ
ントロールが不可能となり、吸気側の圧力が低く
なりすぎると、ロータを介して排気の吸気側への
持ち込み量が増加し、逆の場合には、圧力波過給
機の過給効率そのものが低下してしまうためであ
る。

また、本実施例のように、エアフローメータ２
６の下流に一つのサージタンク２９を設け、さら
にその下流にスロツトル弁２７を設置すれば、燃
焼室４側に発生する吸気脈動をスロツトル弁２７
である程度抑圧したうえで、サージタンク２９に
よりほぼ完全に吸収ことができるので有利であ
る。

吸気脈動は、特に低負荷時におけるエアフロー
メータの出力変動誤差を生ずる大きな要因となる
が、上記のように吸気脈動はスロツトル弁２７お
よびサージタンク２９によりほぼ完全に吸収され
るので、エアフローメータの出力変動誤差を確実
に防止することができる。

スロツトル弁２７下流に設ける燃料噴射弁７
は、エアフローメータ２６によつて時々刻々検出
される吸気量を基本入力信号とするマイクロコン
ピユータよりなる燃料制御回路３０によつてその
燃料噴射時間が制御され、吸気量に見合つた燃料
を応答性よく噴射供給する。

なお、スロツトル弁２７下流にいま一つのサー
ジタンク３１を設けて、吸気脈動を減衰させるこ
とが好ましく、上流側排気通路１１Ａにもサージ
タンク３２を設け、排気脈動を減衰させることに
より、圧力波過給機１２に作用する排圧の変動を
抑制し、圧力波過給機１２の円滑な作動を保証す
ることが好ましい。

また、圧力波過給機１２を採用するに際して
は、圧力波過給機１２の下流でエアフローメータ
２６の上流の吸気通路５Ｂにバタフライ弁よりな
るシヤツターバルブ３３を介設し、エンジン１の
始動時にアクチユエータ３４によりシヤツターバ
ルブ３３を全閉するようにしてエンジン１の始動
時における過給をカツトし、エンジン１の始動性
を確保することが好ましい。その場合には、圧力
波過給機１２の上流側吸気通路５Ａとエアフロー
メータ２６上流の下流側吸気通路５Ｂとの間にバ
イパス通路３５を設け、このバイパス通路３５に
上流側から下流側に向つてのみ開くリード弁等の
一方向弁３６を介設し、圧力波過給機１２をバイ
パスして、始動時に必要な吸気を確保する。

また、上流側排気通路１１Ａと下流側排気通路
１１Ｂとの間にも、圧力波過給機１２をバイパス
するウエストゲート通路３７を設け、このウエス
トゲート通路３７に、排圧が設定値以上に上昇し
ようとすると開くウエストゲートバルブ３８を設
け、排圧が過度に上昇しないように制御して、圧
力過給機１２によつて発生される圧力が必要以上
に上昇しないようにすることが好ましい。

以上のように、圧力波過給機１２の下流にスロ
ツトル弁２７を配設し、さらにその下流に燃料噴
射弁７を設置するようにした構造では、圧力波過
給機１２に負圧が作用することがないので、圧力
波過給機１２は常に良好に作動し、多量の排気が
吸気側に持込まれることはない。従つて、安定し
た運転が行なえる。

なお、上記の実施例では、燃料噴射弁を用いた
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すエンジンの全体
概略説明図、第２図は圧力波過給機の断面図であ
る。 １……エンジン、５………吸気通路、７……燃
料噴射弁、１２……圧力波過給機、２７……スロ
ツトル弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気通路に介設したスロツトル弁により吸気
   量を制御する型式のエンジンであつて、ケース内
   に回転可能に支持され、多数の小室を形成する多
   数の隔壁が放射状に配設されたロータと、該ロー
   タの一端側のケースに吸気導入口および吸気吐出
   口と、上記ロータの他端側のケースに形成された
   排気導入口および排気吐出口とを有し、上記ロー
   タの回転に伴い排気の圧力波エネルギーを吸気に
   伝達して吸気の過給を行う圧力波過給機を備えた
   エンジンにおいて、 上記圧力波過給機の吸気吐出口下流の吸気通路
   に、サージタンクを設けるとともに、該サージタ
   ンクより上流で、かつ上記吸気吐出口より下流の
   吸気通路にエアフローメータを配置し、該エアフ
   ローメータより下流の吸気通路に吸気量を実質的
   に制御するスロツトル弁を配置するとともに、該
   スロツトル弁下流に燃料噴射弁を設けたことを特
   徴とする過給機付エンジンの吸気装置。