JPH02256830A

JPH02256830A - 過給機付内燃機関

Info

Publication number: JPH02256830A
Application number: JP7937589A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Iiyama; 明裕飯山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1990-10-17

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、過給機付内燃機関に係り、詳しくは吸気多弁
式の過給機付内燃機関に関する。

（従来の技術）内燃機関においては、機関出力の向上を図るためにター
ボチャージャが多く採用されている。このようなターボ
チャージャは排気エネルギーの小さい低回転時に必要な
過給圧を得ることが困難であり、低回転時のトルクが低
いのが通例である。

また、絞り弁を急全開して加速する時には、タービンの
慣性モーメントに起因する給気圧力の上昇の時間遅れ、
いわゆるターボラグを生じる。そのため、吸気系にスー
パーチャージャを配設し、加速時などに応答遅れを防止
するようにしたものが提案されている。

従来の過給機付内燃機関としては、例えば特開昭６０−
１６９６３１号公報に記載のものがあり、第３図のよう
に示される。第３図において、エンジン１には１つの気
筒に対し主吸気弁２と副吸気弁３が設けられ、主吸気弁
２には主吸気通路４が、副吸気弁３には副吸気通路５が
接続される。主吸気通路４には排気通路６を流れる排気
により駆動されるターボチャージャ７が設けられ、副吸
気通路５にはエンジン１により駆動されるスーパチャー
ジャ８が設けられる。ターボチャージャ７およびスーパ
チャージャ８はエアクリーナ９からの吸気をそれぞれ独
立かつ並列的に過給し、これらターボチャージャ７およ
びスーパチャージャ８により過給された空気はそれぞれ
主吸気弁２および副吸気弁３から気筒の燃焼室に導かれ
る。これにより、低回転時から高回転時まで有効に過給
が行われるようにし、エンジンの総合的な性能アップを
意図している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の過給機付内燃機関にあ
っては、ターボチャージャとスーパチャージャが並列的
に作動し、しかも１つの吸気弁に１つの過給機しか連結
されていない構成となっていたため、１つの過給機で最
大の過給圧力までの応答性を高め、かつ効率良く過給す
ること（例えば、低速トルクの増大）は困難である（す
なわち、これらの両立が難しい）という問題点があった
。

また、高速高負荷域では空気流量が多く要求されるのに
対し、ターボチャージャのみで効率良く過給を行なおう
としても１つの吸気弁しか連結していないため、大容量
の過給が不可能であり、かつ、スワールの制御も困難で
あるという問題点があった。

（発明の目的）そこで本発明は、応答性と低速トルクの増大が実現でき
、かつ大容量の過給を適切なスワール比のもとて効率良
く行うことのできる過給機付内燃機関を提供することを
目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明による過給機付内燃機関は上記目的達成のため、
機関本体により駆動される機械式過給機と、排気より駆
動される排気タービン過給機とを備え、吸気弁を複数有
する過給機付内燃機関において、前記一方の吸気弁が開
閉する吸気ポートをヘリカルポートとするとともに、他
方の吸気弁が開閉する吸気ポートをタンジエンシャルポ
ートとし、前記排気タービン過給機からの吸気通路を分
岐して前記各排気ポートに連通させるとともに、分岐し
た各吸気通路に開閉弁を設け、前記機械式過給機の吸入
口を排気タービン過給機の吸入口より下流側の吸気通路
に連通させるとともに、その吐出口を、ヘリカルポート
に連通ずる吸気通路に設けられた開閉弁と吸気弁との間
の該吸気通路に連通させ、各過給機の吐出圧力を検出す
る圧力検出手段と、機関の運転状態を検出する運転状態
検出手段と、排気タービン過給機による過給圧が所定値
以上のとき、機械式過給機の作動を停止するとともに、
前記各開閉弁を全開とする制御手段とを設けている。

（作用）本発明では、低速域では排気タービン過給機と機械式過
給機の双方を直列に用いてヘリカルポートへの吸気が行
われ、高速高負荷域では機械式過給機をバイパスすると
ともに、排気タービン過給機よりタンジェンシャルポー
トにも吸気が行われる。

したがって、応答性と低速トルクの増大が実現でき、か
つ大容量の過給が適切なスワール比のもとて効率良く行
われる。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１．２図は本発明に係る過給機付内燃機関の一実施例
を示す図である。まず、構成を説明する。

第１図は過給機付内燃機関の全体構成図であり、この図
において、１１はエンジンである。エンジン１１の１つ
の気筒１２（多気筒の中の一つを１旨す）には２つの吸
気弁（図示略）が設けられ、それぞれヘリカルポート１
３およびタンジェンシャルポート１４を開閉する。

一方、エアクリーナ１５からの吸気は通路１６を経てタ
ーボチャージャ（排気タービン過給機）１７へ導かれ、
そのコンプレッサ１７ａによって過給された後、通路１
８に吐出される。通路１８は途中で分岐し、通路１９お
よび通路２０に別れており、通路１９は開閉弁２１を介
してタンジエンシャルポート１４に接続される。また、
通路２０はスーバチャージャヤ（機械式過給機）２２を
介してヘリカルポート１３に接続される。エンジン１１
の排気は排気通路２３からターボチャージャ１７に導か
れ、その排気タービン１７ｂを駆動して外部に排出され
る。スーバチャージャヤ２２としてはルーツブロワ、ベ
ーンポンプ又はロータリコンプレッサ等が採用され、ク
ラッチ２４を介しベルト２５によってエンジン１１によ
り駆動されている。なお、クラッチ２４により駆動のオ
ン／オフが可能である。

スーバチャージャヤ２２にはバイパス通路２６が設けら
れており、バイパス通路２６にはバイパス弁（開閉弁）
２７が介挿されている。また、ターボチャージャ１７に
おける排気タービン１７ｂ側にはバイパス通路２８が設
けられており、バイパス通路２日には制御弁２９が介挿
されている。

通路２０におけるスーパチャージ２２の下流側の圧力Ｐ
、は圧力センサ３０により検出され、通路１８における
ターボチャージ１７の下流側の圧力Ｐ２は圧力センサ３
１により検出される。また、アクセルペダルの開度はア
クセルセンサ３２により検出され、エンジン１１の回転
数は回転数センサ３３により検出される。これら各セン
サ３０〜３３からの出力はコントロールユニット４０に
入力されており、コントロールユニット４０は制御手段
としての機能を存し、センサ情報に基づいてターボチャ
ージャ７およびスーパチャージャヤ８による過給圧を制
御するための制御値を演算し、演算結果に応じて各開閉
弁２１、２７．２９およびクラッチ２４の作動を制御す
る。

詳しくは、圧力センサ３０．３１の出力に基づいて開閉
弁２１を開閉制御し、アクセルセンサ３２、回転数セン
サ３３および圧力センサ３０の出力に基づいてバイパス
弁２７を開閉制御する。上記圧力センサ３０および圧力
センサ３１は圧力検出手段４１を構成し、アクセルセン
サ３２および回転数センサ３３は運転状態検出手段４２
を構成する。

次に、第２図に示す作動例を参照して作用を説明する。

低速低１亙まず、低速低負荷では、クラッチ２４がオフとなり、ス
ーパチャージャ８は停止している。なお、第３図中では
各部材の番号を以下のように表示している。

スーパチャージャヤ８→Ｓ／Ｃ開閉弁２１　　　　　−　弁２１バイパス弁２７　　　　→　弁２７バイパス弁２９　　　　→　弁２９一方、このときバイパス弁２７は開かれ、開閉弁２１は
閉じられる。なお、このとき開閉弁２１は閉位置にある
が、閉位置開口面積は零ではなく、微少量の開口がある
ように設定される。これは、タンジエンシャルポート１
４からも微かに吸気を入れてスワールの向上を図るため
である。そのため、吸気は通路１８、通路２０、バイパ
ス通路２６、通路２０を順次通り、ヘリカルポート１３
から吸入されるが、ヘリカルポート１３により筒内は強
いスワールによる自然吸気状態となり、良好な燃焼が得
られる。

また、スーパチャージャヤ２２が停止しているため燃費
もよい。

低速音１遺低速高負荷になると、クラッチ２４がオンとなり、バイ
パス通路２７が閉じられる。これにより、スーパチャー
ジャヤ２２による過給が開始される。一方、開閉弁２１
は閉じられたままであるので、ターボチャージャ１７に
よる過給とスーバチャージャヤ２２による過給との二段
過給状態となり、かつヘリカルポート１３のみを使用す
るため、吸気の強いスワールが得られる。

次いで、高速になるにつれてターボチャージャ１７の吐
出圧が高くなって（ると、開閉弁２１、バイパス通路２
７とも半開となり、一部の吸気はタンジエンシャルポー
ト１４からも供給される。これにより、吸気量の確保、
スーバチャージャヤ２２の駆動損失の低減、適切なスワ
ール比の設定が行われる。

このように、低速では強いスワールと高い過給圧力が得
られ、応答性と低速トルクの増大を実現できる。

扁１ＬＬ１分さらに、高速高負荷になり、ターボチャージャ１７の吐
出圧が十分に高くなって所定の設定圧Ｐ０を超えると、
クラッチ２４がオフとなってスーパチャージャヤ２２は
停止し、不要な動力損失の低減が図られる。このとき、
開閉弁２１およびバイパス弁２７とも全開となり、ター
ボチャージャ１７によって過給された空気はヘリカルポ
ート１３およびタンジエンシャルポート１４の双方から
気筒１２内に供給され、これによりオーバスワールにな
らないようにしながら大容量過給が行われる。すなわち
、スーパチャージャヤ２２を停止して２つの吸気弁によ
り吸気が行えるため、大容量の過給を適度に抑制制御し
たスワール比のもとて効率良く行え、最大出力の向上、
燃費の向上を実現できる。

（効果）本発明によれば、低速では二段過給による強いスワール
と高い過給圧力が得られて応答性と低速トルクの増大を
実現でき、また、高速高負荷ではスーパチャージャは停
止しかつ２つの吸気弁により吸気を行っているので、大
容量の過給を適度に抑制制御したスワール比のもとて効
率良く行え最大出力の向上、燃費の向上を図ることがで
きるという効果かえられる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明に係る過給機付内燃機関の一実施例
を示す図であり、第１図はその全体構成図、第２図はそ
の制御の領域を示す図、第３図は従来の過給機付内燃機
関の構成図である。１１・・・・・・エンジン、１３・・・・・・ヘリカルポート、１４・・・・・・タンジエンシャルポート、１６．１８
〜２０・・・・・・通路（吸気通路）、１７・・・・・
・ターボチャージャ（排気タービン過給機）２１・・・
・・・・・・・・・開閉弁、２２・・・・・・スーパチ
ャージャ（機械式過給機）、２３・・・・・・排気通路
、２４・・・・・・クラッチ、２６．２８・・・・・・バイパス通路、２７・・・・・
・バイパス弁（開閉弁）、２９・・・・・・バイパス弁
、３０、３１・・・・・・圧力センサ、３２・・・・・・アクセルセンサ、３３・・・・・・回転数センサ、４０・・・・・・コントロールユニット（制御手段、４
１・・・・・・圧力検出手段、４２・・・・・・運転状態検出手段。第１図特許出廓人代　理　人　弁理士日産自動車株式会社有我軍一部第図Ｔ／Ｃ出口圧力回転数第図

Claims

【特許請求の範囲】機関本体により駆動される機械式過給機と、排気により
駆動される排気タービン過給機とを備え、吸気弁を複数
有する過給機付内燃機関において、前記一方の吸気弁が
開閉する吸気ポートをヘリカルポートとするとともに、
他方の吸気弁が開閉する吸気ポートをタンジェンシャル
ポートとし、前記排気タービン過給機からの吸気通路を
分岐して前記各排気ポートに連通させるとともに、分岐
した各吸気通路に開閉弁を設け、前記機械式過給機の吸入口を排気タービン過給機の吸入
口より下流側の吸気通路に連通させるとともに、その吐
出口を、ヘリカルポートに連通する吸気通路に設けられ
た開閉弁と吸気弁との間の該吸気通路に連通させ、各過給機の吐出圧力を検出する圧力検出手段と、機関の
運転状態を検出する運転状態検出手段と、排気タービン
過給機による過給圧が所定値以上のとき、機械式過給機
の作動を停止するとともに、前記各開閉弁を全開とする
制御手段とを設けたことを特徴とする過給機付内燃機関
。