JPH0234426Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、圧力波過給機を備えた過給機付エン
ジンに関し、特に減速時の排気系の冷却防止対策
に関する。

（従来の技術） 従来より、エンジンに対して吸気を過給する過
給機の一つとして圧力波過給機が知られている
（特公昭38−1153号公報参照）。この圧力波過給機
は、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並びに上記ロータの他
端側のケースに形成された排気導入口および排気
吐出口とを有していて、上記ロータの回転に伴
い、吸気導入口からロータの小室に吸入した吸気
に対して排気導入口から該小室に排気を流入さ
せ、両者の圧力差により吸気を圧縮、加速して吸
気吐出口から吐出する、つまり排気の圧力波エネ
ルギーを吸気に伝達することにより、吸気の過給
を行う一方、上記小室内に残る排気を排気吐出口
から排出させるとともに、吸気導入口から該小室
内に吸気を導入することにより掃気を行うことを
繰返すようにしたものである。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、上記のような圧力波過給機を備えた
エンジンにおいても、他の過給機付エンジンと同
様に過度運転時の応答性の向上を図ることが必要
である。そして、この圧力波過給機の場合、排気
ターボ過給機の場合の如く慣性の問題は少ない
が、排気エネルギーを有効に利用するために排気
ガス温度の低下をできるだけ少なくする必要があ
る。

ところで、減速時、特に高回転域からの減速時
には燃料カツトが行われる関係上、エア量の増大
により排気ガス温度が低下し、特にデイーゼルエ
ンジンではその排気量も多いため、この排気ガス
によつて圧力波過給機上流の排気系が冷却されて
しまう。その結果、この減速からの加速時、上記
排気系の冷却による熱エネルギーロスにより圧力
波過給機が直ちに有効に加圧作用をしないため、
過給圧の上昇が遅く、加速応答性が悪いという問
題がある。

そこで、本考案はかかる点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、排気ブレーキ作
用をする排気シヤツターバルブを用いて、減速時
の排気ガス量を減らすことにより、減速時の排気
ガス温度の低下による圧力波過給機上流の排気系
の冷却を防止して、減速からの加速時の応答性を
向上させることにある。

尚、この場合、上記排気シヤツターバルブを圧
力波過給機下流の排気通路に設けると、減速時、
この排気シヤツターバルブの閉によつて圧力波過
給機から排気が掃気され難くなつて、圧力波過給
機内に残留する排気量が増大し、それに伴つて圧
力波過給機の排気導入口より導入した排気が素通
りして吸気吐出口から流出する。いわゆる内部還
流排気量が多くなり、その結果、この内部還流排
気ガス、特に高回転域からの減速初期に多量に含
む未然ガスの燃焼熱によつて、吸気通路に設けた
エアクリーナやインタークーラ等が損傷するとい
う問題が生じる。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本考案の解決手段
は、上記の如く圧力波過給機を備えた過給機付エ
ンジンにおいて、排気シヤツターバルブを圧力波
過給機上流の排気通路に設けるとともに、減速状
態を検出して減速時上記排気シヤツターバルブを
閉じるバルブ駆動装置を設ける構成としたもので
ある。

（作用） 上記の構成により、本考案では、減速時、排気
通路の圧力波過給機上流の排気シヤツターバルブ
を閉じることにより、排気ガス量を減少させて、
排気ガスによる圧力波過給機上流の排気系の冷却
を防止し、その熱エネルギーロスを防ぎ、このこ
とにより排気系の熱エネルギーが高い状態で減速
からの加速運転に備え、加速応答性の向上に寄与
することになる。

また、上記排気シヤツターバルブは排気通路の
圧力波過給機上流に設けたことにより、上述の圧
力波過給機下流に設けた場合の如き減速時の内部
還流排気量の増大を招くことがなく、吸気通路の
エアクリーナやインタークーラーに支障を与えな
い。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図において、１は４気筒エンジン、２は上
流端が大気に開口し下流端が分岐通路２ａ〜２ｄ
を介してエンジン１の各気筒に開口して該エンジ
ン１の各気筒に吸気を供給する吸気通路、３は上
流端が分岐通路３ａ〜３ｄを介してエンジン１の
各気筒に開口し下流端が大気に開口してエンジン
１の各気筒からの排気を排出する排気通路であ
る。

４は上記吸気通路２および排気通路３に跨つて
配設され、エンジン１によつてベルト伝動機構５
を介して回転駆動される圧力波過給機である。該
圧力波過給機４は、公知の如くケース内に回転可
能に支持されたロータを有していて、該ロータの
外周には多数の隔壁が放射状に配設され、該隔壁
によつてロータ外周に円周方向に多数の小室が形
成されている。上記ロータの一端側のケースには
吸気導入口６および吸気吐出口７が形成されてお
り、該吸気導入口６は吸気通路２の圧力波過給機
４上流側に、吸気吐出口７は吸気通路２の圧力波
過給機４下流側にそれぞれ連通している。また、
上記ロータの他端側のケースには排気導入口８お
よび排気吐出口９が形成されており、それぞれ排
気通路３の圧力波過給機４上流側および下流側に
連通している。しかして、ロータの回転に伴い、
低圧の吸気が閉じ込められた小室内に高圧の排気
が排気導入口８から流入すると、その圧力差によ
り圧力波（圧縮衝撃波）が発生して小室内を伝播
し、吸気に排気の圧力波エネルギーが伝達される
ことにより、吸気を圧縮、加速して吸気吐出口７
から吐出し、吸気の過給を行い、次いで上記小室
内に流入した排気を排気吐出口９から排出すると
ともに、吸気導入口６から該小室内に吸気を導入
して排気の掃気を行うことを繰返すように構成さ
れている。

また、１０は上記吸気通路２の圧力波過給機４
下流に介設された空冷式のインタークーラであつ
て、圧力波過給機４から過給される高温の吸気を
外気（走行風）との熱交換により冷却するもので
ある。また、１１は吸気通路２の圧力波過給機４
上流に介設された目の粗い第１エアクリーナであ
つて、圧力波過給機４の吸気導入口６を該第１エ
アクリーナ１１を介して大気と連通するようにし
ている。１２は吸気通路２の圧力波過給機４下流
でインタークーラ１０上流に介設され上記第１エ
アクリーナ１１よりも目の細かい第２エアクリー
ナであつて、圧力波過給機４の吸気吐出口７を該
第２エアクリーナ１２を介してエンジン１と連通
するようにしている。さらに、１３は排気通路３
における各分岐通路３ａ〜３ｄの集合部に設けら
れた排気サージタンク、１４は排気通路３の圧力
波過給機４下流に介設されたサイレンサである。
しかして、大気から吸気通路２に吸入された吸入
空気を目の粗い第１エアクリーナ１１で濾過し、
圧力波過給機４に損傷を与えないように例えば60
〜80μ以上のダストを除去したのち、吸気導入口
６から圧力波過給機４内に吸入させ、該圧力波過
給機４において吸気（吸入空気）への排気の圧力
波エネルギーの伝達により吸気を加圧して吸気吐
出口７から吐出する。次いで、この加圧された吸
入空気を目の細かい第２エアクリーナ１２で濾過
し、エンジン性能に支障を与えないように例えば
20μ以下のダストまでも除去したのち、インター
クーラ１０で適温に冷却してエンジン１の各気筒
に吸入させる。その後、エンジン１の各気筒から
排出された排気を、排気サージタンク１３で各気
筒の排気脈動を抑制緩和したのち排気導入口８か
ら圧力波過給機４内に流入させ、該圧力波過給機
４において吸気に対して圧力波エネルギーを伝達
したのち排気吐出口９から流出させ、サイレンサ
１４で排気音を減じたのち大気へ放出するように
している。

また、上記吸気通路２においてその圧力波過給
機４上流で第１エアクリーナ１１下流と圧力波過
給機４下流で第２エアクリーナ１２上流とは、圧
力波過給機４をバイパスするように吸気バイパス
通路１５によつて連通されていて、該吸気バイパ
ス通路１５の途中には吸気バイパス通路１５の上
流から下流への吸気の流れを許容しその逆流を阻
止する一方向バルブ１６が介設されているととも
に、吸気バイパス通路１５の下流端開口部には該
下流端開口部よりも下流の吸気通路２に対する吸
気バイパス通路１５又は上記下流端開口部上流の
吸気通路２の連通を選択的に切換える切換バルブ
１７が配設されていて、該切換バルブ１７はエン
ジン始動時を検知するバイメタル等よりなる検知
手段１８によつて切換制御され、エンジン始動
時、それを検知する検知手段１８により切換バル
ブ１７を上記下流端開口部上流の吸気通路２を閉
塞し吸気バイパス通路１５と下流端開口部下流の
吸気通路２とを連通させるように切換えることに
より、吸気バイパス通路１５を開いて、圧力波過
給機４上流の吸気を圧力波過給機４に吸入させず
に吸気バイパス通路１５を介して圧力波過給機４
下流にバイパス流下させ、このことにより始動時
のエンジン負荷を軽減して良好な始動性を確保す
るようにしたスターテイングバルブ装置１９が構
成されている。

さらに、上記排気通路３においてその圧力波過
給機４上流で排気サージタンク１３下流と圧力波
過給機４下流でサイレンサ１４上流とは圧力波過
給機４をバイパスするように排気バイパス通路２
０を介して連通されていて、該排気バイパス通路
２０の途中には排気バイパス通路２０を開閉する
ウエストゲートバルブ２１が介設されており、圧
力波過給機４下流の吸気通路２の圧力（過給圧）
が設定値以上になると、ウエストゲートバルブ２
１を開作動して排気バイパス通路２０を開放する
ことにより、圧力波過給機４上流の排気を圧力波
過給機４に流入させずに排気バイパス通路２０を
介して圧力波過給機４下流にバイパス流下させ、
このことにより過給圧を低下させて最大設定過給
圧に保持し、よつて過給圧の異常上昇によるエン
ジン１の破損を防止するようにしている。

そして、本考案の特徴として、上記排気通路３
の圧力波過給機４上流で排気サージタンク１３下
流には該排気通路３を開閉する排気シヤツターバ
ルブ２２が配設されている。また、上記排気通路
３の圧力波過給機４上流側部分は、その外周に断
熱材２３を囲繞したり、あるいは二重構造とする
ことにより断熱構造に形成されており、圧力波過
給機４上流の排気系の冷却を防止するようにして
いる。

上記排気シヤツターバルブ２２には該排気シヤ
ツターバルブ２１を開閉作動するダイヤフラム装
置２４が連結されている。該ダイヤフラム装置２
４は、排気シヤツターバルブ２２にリンク機構２
４ａを介して連結されたダイヤフラム２４ｂと、
該ダイヤフラム２４ｂによつて区画された負圧室
２４ｃおよび大気室２４ｄと、該負圧室２４ｃ内
に縮装されダイヤフラム２４ｂを排気シヤツター
バルブ２２が開く方向に付勢するスプリング２４
ｅとを備えている。上記負圧室２４ｃは負圧導入
通路２５を介して負圧源２６に連通されていると
ともに、該負圧導入通路２５の途中からは大気開
放通路２７が分岐しており、該分岐部には三方弁
２８が介設されていて、該三方弁２８の切換えに
より、負圧室２４ｃに負圧源２６の負圧が導入さ
れたときには、スプリング２４ｅの付勢力に抗し
てダイヤフラム２４ｂを偏倚させ、排気シヤツタ
ーバルブ２２を閉作動させる一方、負圧室２４ｃ
が大気に開放されたときにはスプリング２４ｅの
付勢力により排気シヤツターバルブ２２を開作動
させるようにしている。また、上記三方弁２８に
はCPUよりなるコントロールユニツト２９が信
号の授受可能に接続されており、該コントロール
ユニツト２９には、アクセル開度によりエンジン
負荷を検出する負荷センサ３０と、エンジン回転
数を検出する回転数センサ３１との各検出信号が
入力されていて、これらセンサ３０，３１からの
エンジン負荷信号およびエンジン回転数信号を受
けて、コントロールユニツト２９により、エンジ
ン運転状態に応じて三方弁２８を切換制御して排
気シヤツターバルブ２２を開閉制御し、減速状態
を検出した減速時には排気シヤツターバルブ２２
を閉じるようにした排気シヤツターバルブ駆動装
置３２が構成されている。

さらに、上記吸気通路２のインタークーラ１０
下流には吸気シヤツターバルブ３３が配設されて
いる。該吸気シヤツターバルブ３３には該バルブ
３３を開閉作動するダイヤフラム装置３４が連結
されており、該ダイヤフラム装置３４は、吸気シ
ヤツターバルブ３３にリンク機構３４ａを介して
連結されたダイヤフラム３４ｂと、該ダイヤフラ
ム３４ｂによつて区画された負圧室３４ｃおよび
大気室３４ｄと、該負圧室３４ｃ内に縮装されダ
イヤフラム３４ｂを吸気シヤツターバルブ３３が
開く方向に付勢するスプリング３４ｅとを備え、
上記負圧室３４ｃは負圧導入通路３５を介して同
じく負圧源２６に連通されているとともに、該負
圧導入通路３５の途中からは大気開放通路３６が
分岐されていて、該分岐部には上記排気シヤツタ
ーバルブ駆動装置３２と同様にコントロールユニ
ツト２９によつて切換制御される三方弁３７が介
設されており、エンジン運転状態（エンジン負荷
およびエンジン回転数）に応じて吸気シヤツター
バルブ３３を開閉制御し、同じく減速時吸気シヤ
ツターバルブ３３を閉じるようにした吸気シヤツ
ターバルブ駆動装置３８が構成されている。

したがつて、上記実施例においては、エンジン
１の減速時、排気シヤツターバルブ駆動装置３２
により排気シヤツターバルブ２２が閉じられると
ともに、吸気シヤツターバルブ駆動装置３７によ
り吸気シヤツターバルブ３３が閉じられることに
より、排気ガス量がエンジン１への吸気量の減少
と相俟つて著しく減少し、たとえ燃料カツトによ
りエア量の割合が増えても排気ガスによる圧力波
過給機４上流の排気系の冷却が抑制防止され、そ
の熱エネルギーロスが抑制される。この排気系の
冷却防止は圧力波過給機４上流の排気通路３部分
を断熱構造にしたことによつて一層効果的に行わ
れる。

そのため、上記減速からの加速時には、上記圧
力波過給機４上流の排気系の熱エネルギーを有効
に利用できるため、第２図に示すように圧力波過
給機４が有効に作動して過給圧の上昇が素早く行
われ、よつて加速応答性を向上させることができ
る。

しかも、減速時、上記排気シヤツターバルブ２
２の閉弁により排気ブレーキ作用を発揮して、エ
ンジンブレーキ性能の向上を図ることができる。

また、上記排気シヤツターバルブ２２は排気通
路３の圧力波過給機４上流に設けられていること
により、圧力波過給機４下流に設けた場合の如く
圧力波過給機４での内部還流排気量の増大および
それに伴うエアクリーナ１２やインタークーラ１
０の損傷などを生じることがなく好ましい。

尚、上記実施例では、排気シヤツターバルブ２
２と共に吸気シヤツターバルブ３３を設けたが、
この吸気シヤツターバルブ３３を省略して排気シ
ヤツターバルブ２２のみとしても、減速時、その
閉弁により排気ガス量を十分に減少させることが
できるので、本考案の所期の目的は達成できる。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の圧力波過給機付
エンジンによれば、減速時、圧力波過給機上流の
排気通路に設けた排気シヤツターバルブにより排
気ガス量を減少させて、圧力波過給機上流の排気
系の冷却を防止するようにしたので、内部還流排
気量の増大を招くことなく、減速からの加速時の
応答性を向上させることができる。また、減速
時、上記排気シヤツターバルブによる排気ブレー
キ作用によりエンジンブレーキ性能の向上をも併
せ図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す全体概略図、第
２図は減速からの加速時における過給圧の上昇特
性を示す図である。 １……エンジン、２……吸気通路、３……排気
通路、４……圧力波過給機、６……吸気導入口、
７……吸気吐出口、８……排気導入口、９……排
気吐出口、２２……排気シヤツターバルブ、３２
……排気シヤツターバルブ駆動装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 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並びに上記ロータの他端
   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過給機付エンジンにおい
   て、過給機上流の排気通路に排気シヤツターバル
   ブを設けるとともに、減速状態を検出して減速時
   該排気シヤツターバルブを閉じるバルブ駆動装置
   を設けたことを特徴とする過給機付エンジン。