JPH0232827Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、２組の過給機を備えた排気過給機付
エンジンに係り、特に給気構造の改良に関する。

従来、大気に捨てられた排気のエネルギを、エ
ンジンの排気通路に設けたタービンの回転力に変
えて回収し、同軸の吸気系に設けられたコンプレ
ツサによつて給気の充てん効率を高め、出力およ
び燃費を向上させた排気過給機付エンジンが多用
される。

ところで近時、エンジンの回転が低速の場合と
高速の場合とで過給圧を変え、それぞれにおける
燃焼の改善化を図れるようにした、２組の過給機
を備えたエンジンが開発された。これは第１図に
示すようにして構成される。すなわち１はエンジ
ン、２…はエンジン１に設けられるシリンダ、３
…はそれぞれのシリンダ２…に設けられる給気ポ
ート、４…は同じく排気ポート、５は上記給気ポ
ート３に連通する給気マニホールド、６はコンプ
レツサ６ａとタービン６ｂとを有する主過給機、
７は上記コンプレツサ６ａと上記給気マニホール
ド５とを連通する主給気管、８はコンプレツサ８
ａとタービン８ｂとを有する副過給機、９は上記
コンプレツサ８ａと上記給気マニホールド５とを
連通する副給気管、１０は上記排気ポート４…に
連通する排気マニホールド、１１は上記タービン
６ｂと排気マニホールド１０とを連通する主排気
管、１２は上記タービン８ｂと排気マニホールド
１０とを連通する副排気管である。各排出管１
５，１６の端部は合流排出管１７に連通する。ま
た、上記副排気管１２の中途部には排気切換弁１
８、副給気管９の中途部には給気切換弁１９がそ
れぞれ開閉自在に設けられる。給気切換弁１９と
上記副過給機８との間の副給気管９には逃し弁２
０を備えた逃し管２１が分岐する。上記排気切換
弁１８に連通され、同排気切換弁１８を閉方向に
移動するようばねが装着された第１のエアシリン
ダ１８ａは排気マニホールド１０の排気圧及びエ
ンジン１近傍の副給気管９の一部から分岐する作
動用空気管２２の給気圧によつて開閉するように
なつている。上記給気切換弁１９および逃し弁２
０は、上記作動用空気管２２の中途部から分岐す
る分岐管２３のエアー圧によつて作動し、給気切
換弁１９を閉方向にかつ逃し弁２０を開方向に移
動するようにばねが装着された第２エアシリンダ
２４ａを有するエアーリンク機構２４に、互いの
開閉がちようど逆になるように連結される。

しかして、エンジン１の回転が低速のときは主
過給機６のみの運転をなす。すなわち、排気圧が
弱いから、排気切換弁１８のスプリング圧が排気
圧に打勝つて副排気管１２を閉成する。同時にエ
アーリンク機構２４は給気切換弁１９を閉成、逃
し弁２０を開放動作させる。これにより、主過給
機６のタービンが排気圧を受けて回転し、同軸の
コンプレツサが吸込空気を圧縮する。主給気管７
および吸気マニホールド５を介して各吸込ポート
３…よりシリンダ２…に過給される。排気切換弁
１８が閉成しているので、シリンダ２…から排気
マニホールド１０を介して排出される排気ガスは
全て主過給機６に導びかれる。また、給気切換弁
１９は、副過給機８タービンへの給気の逆流を防
止し、かつ逃し弁２０の開放によりタービンの回
転を完全に停止化する。

エンジン１が高速に換ると、排気圧が排気切換
弁１８のスプリング圧に打勝つとともに作動用空
気管２２の給気圧が上昇することにより、排気切
換弁１８は開放となる。同時に給気切換弁１９は
開放し、逃し弁２０は閉成に戻る。したがつて、
主過給機６とともに副過給機８が作動して過給圧
を高め、よつて給気の充てん効率向上化を得る。

ところで、このように２組の過給機６，８を備
えたエンジン１では、高速高負荷域での空気量が
大幅に増加して燃焼の大幅改善化を得るが、低速
高負荷域ではある程度の空気量増加しか望めな
い。

すなわち、エンジン１の給気ポート３…は、低
回転ではハイスワールポート（強旋回流となる位
置及び形状の給気孔）が望ましいが、このような
ポート形状の場合には高回転時においてスワール
が過大となりオーバースワールとなり燃焼効率を
低下させている不具合がある。その結果、通常で
は給気ポート３の通路に小さいひねりをつけて、
低回転時に僅かに燃焼改善をすると共に高回転時
にスワールが過大となり燃焼効率が低下するのを
防止している。このため、２組の過給機を備えて
いながら、エンジンの低速高負荷域では大幅な効
率向上が望めずランニングコストが高いという不
具合がある。

本考案は、上記事情に着目してなされたもので
あり、その目的とするところは、高速高負荷域は
勿論、低速高負荷域においてもスワール比の向上
を図り、燃焼効率の改善を得る排気過給機付エン
ジンを提供しようとするものである。

以下、本考案の一実施例を第２図にもとづいて
説明する。なお、第１図に示す上記従来構造と同
一個所は同番号を符して説明を省略する。大きく
相違するのは、エンジン１のシリンダ２…にそれ
ぞれ設けられる給、排気ポートである。すなわ
ち、各シリンダ２…には主給気ポート３ａと副給
気ポート３ｂ、主排気ポート４ａと副排気ポート
４ｂとが設けられる。シリンダ２の形状寸法は従
来と変わらないが、ポート数が２から４に増加し
たので特に主、副給気ポート３ａ，３ｂはスワー
ル比が異る部分に位置する。主給気ポート３ａは
スワールが強い位置に設け、副給気ポート３ｂは
スワールが弱い位置に設けるとよい。給気マニホ
ールドは、主給気マニホールド５ａと主給気マニ
ホールド５ｂとに分割される。上記主給気マニホ
ールド５ａは、上記主給気ポート３ａ…に接続す
るとともに主給気管７を介して主過給機６と連通
する。上記副給気マニホールド５ｂは、上記副給
気ポート３ｂ…に接続するとともに副給気管９を
介して副過給機８に連通する。また、主、副排気
ポート４ａ，４ｂはともに排気マニホールド１０
に連通する。排気切換弁１８に連結された第１エ
アシリンダ１８ａおよびエアーリンク機構２４の
第２エアシリンダ２４ａを作動するエアー源は、
上記副給気管９とは切離し、別の図示しないエア
ー源と連通する。この供給部には、制御回路２５
と電気的に接続される電磁開閉弁２６が設けられ
る。

しかして、エンジン１の回転が低回転高負荷の
運転状態のときは、制御回路２５は電磁開閉弁２
６に信号を送らずに、電磁開閉弁２６を閉状態に
保持する。したがつて第１エアシリンダ１８ａ
は、ばねにより排気切換弁１８を閉方向に付勢し
て副排気管１２を遮断した状態で保持し、また第
２エアシリンダ２ａは、ばねによりエアーリンク
機構２４を介して給気切換弁１９を閉方向にかつ
逃し弁２０を開方向に付勢して副給気管９を遮断
しかつ逃し管２１を大気開放した状態で保持す
る。その結果、排気切換弁１８は副排気管１２を
閉成し、給気切換弁１９は副給気管９を閉成し、
かつ逃し弁２０は逃し管２１を開放する。このた
め、主過給機６のみ作動することとなる。副排気
管１１に導びかれる排気ガスの圧力で主過給機６
のタービンが回転し、同軸のコンプレツサが空気
を圧縮して送風する。圧縮空気は、主給気マニホ
ールド５ａを介して各主給気ポート３ａ…から各
シリンダ２…に導かれる。上記主給気ポート３ａ
…は、強旋回流となる位置及び形状に形成されて
いるので、充分な給気量が確保されると共に強ス
ワールが得られるため、低回転高負荷域で燃焼効
率が改善され、出力が向上する。

エンジン１の低回転低負荷又は高回転の運転状
態のときは、制御回路２５は電磁開閉弁２６に信
号を送り、電磁開閉弁２６を開状態にする。する
と第１エアシリンダ１８ａは、ばねの付勢力に抗
して排気切換弁１８を開放向に移動させ、また第
２エアシリンダ２４ａは、ばねの付勢力に抗して
エアーリンク機構２４を介して給気切換弁１９を
開方向にかつ逃し弁２０を閉じ方向に移動させ
る。その結果、排気切換弁１８は副給気管１２を
連通し、副タービン８ａに流入する排気により副
過給機８の過給が開始される。給気切換弁１９は
副給気管９を連通し、かつ逃し弁２０は逃し管２
１を遮断する。そして、エンジン１の低回転負荷
の運転状態のときは、例えば主過給機６のみによ
る過給を行うと充分過ぎる給気が供給されて、ポ
ンピングロスによる出力の低下が発生するが、主
副両過給機６，８を作動させることで主過給機６
の回転が抑制され給気の充填効率が低下して、主
過給機６のみによる過給をした場合に発生する出
力の低下を防止することができる。また、エンジ
ン１の高回転の運転状態のときは、給気の充填効
率が高く出力が向上し、さらに燃費も向上する。

以上説明したように本考案によれば、主、副２
組の主過給機を備えたものにおいて、給気マニホ
ールドを主、副２組用意し、シリンダの給気ポー
トも主、副２組設け、それぞれ別系統にして連通
したから、各給気ポートはスワールの強弱を選択
できることとなり、特に低速高負荷域でのスワー
ル比を向上して燃焼の大幅改善化を得るという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の従来例を示す排気過給機付エ
ンジンの概略的構成図、第２図は本考案の一実施
例を示す排気過給機付エンジンの概略的構成図で
ある。 ３ａ……主給気ポート、７……主給気管、６ａ
……主コンプレツサ、１０……排気マニホール
ド、１１……主排気管、６ｂ……主タービン、５
……主過給機、３ｂ……副給気ポート、９……副
給気管、８ａ……副コンプレツサ、１２……副排
気管、８ｂ……副タービン、８……副過給機、１
９……給気切換弁、２０……逃し弁、１８……排
気切換弁、１８ａ……第１エアシリンダ、２４ａ
……第２エアシリンダ、２６……電磁開閉弁、２
５……制御回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 強スワールの給気旋回流を与える主給気ポート
   に主給気管を介して連通された主コンプレツサと
   排気マニホールドに主排気管を介して連通された
   主タービンとを有する主過給機、上記主給気ポー
   トよりも弱スワールの給気旋回流を与える副給気
   ポートに副給気管を介して連通された副コンプレ
   ツサと上記排気マニホールドに副排気管を介して
   連通された副タービンとを有する副過給機、上記
   副給気管内に配設され該副給気管を連通遮断する
   給気切換弁、同給気切換弁より上流の上記副給気
   管に配設され該副給気管を大気側と連通又は遮断
   する逃し弁、上記副排気管内に配設され該副排気
   管を連通遮断する排気切換弁、同排気切換弁に連
   結された第１エアシリンダ及び上記給気切換弁並
   び上記逃し弁に連結された第２エアシリンダと流
   体圧供給源とを連通する通路に配設され該通路を
   連通遮断する電磁弁、同電磁弁を開閉制御する制
   御部を備え、さらに同制御部はエンジンの低回転
   高負荷の運転状態のとき上記電磁弁を開閉制御し
   上記給気切換弁を閉じ、上記逃し弁を開きかつ上
   記排気切換弁を閉じるよう構成したことを特徴と
   する排気過給機付エンジン。