JPH0562216B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は圧力波過給機を備えたエンジンに関
し、特にスロツトル弁を有する一般のガソリンエ
ンジンに圧力波過給機を適用したものに関する。

（従来技術） 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、いわゆる圧力波過
給機が知られている（特公昭38−1153号公報参
照）。かかる圧力波過給機は、通常、吸排気条件
が厳しく制約され、吸排気の圧力バランスが適正
にとられなければならないことから、従来では吸
気通路にスロツトル弁を有さずエンジン回転数の
みから吸気量が定まり上記吸排気条件を満足し易
いデイーゼルエンジンに主として適用されている
が、吸気通路にスロツトル弁を有し圧力バランス
が崩れ易い一般のガソリンエンジンには採用され
ていない。そこで、圧力波過給機を一般のガソリ
ンエンジンにも採用し得るように、圧力波過給機
よりも下流側にスロツトル弁を設け、これにより
吸気通路にスロツトル弁があることにより生じる
負圧の影響をできるだけ低減しようとしたものが
本願出願人により既に提案されている。

ところが、このように圧力波過給機下流にスロ
ツトル弁を設けたものであつても、たとえば加速
時においてスロツトル弁が閉状態から開状態に急
速に移行することにより、スロツトル弁下流の負
圧が圧力波過給機に伝播し、このため圧力波過給
機の圧力バランスが崩れ排気側から吸気側に排気
が流れ込み、いわゆる内部還流排気ガス（内部
EGR）量が増加する傾向にある。この内部EGR
量の増加は、一般のガソリンエンジンにおいては
空気過剰率が小さいことからエンジンに及ぼす影
響が大きく、したがつて過渡応答性を悪くする要
因となつている。

（発明の目的） 本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたもの
で、加速時のスロツトル弁急開により生じる負圧
波が圧力波過給機へ伝播しても、圧力波過給機に
おける圧力バランスが崩れることがないようにし
て内部EGR量の増加を防止し、過渡応答性の向
上を図つた圧力波過給機付エンジンを提供するも
のである。

（発明の構成） 本発明は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
過給機下流の吸気通路にスロツトル弁を設けると
ともに、排気通路の圧力波過給機上流側の下流側
の間に圧力波過給機をバイパスする排気バイパス
通路を設け、かつ加速初期に上記排気バイパス通
路を開くバルブを設けたものである。

この構成により加速時等においてスロツトル弁
を急開した時、負圧波が圧力波過給機に伝播して
も、同時に圧力波過給機の排気側の上流と下流部
がバイパスされるため、吸気側と排気側の圧力バ
ランスの崩れを低減することができ、したがつて
内部EGR量の増加を防止することができるもの
である。

（実施例） 以下、本発明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、２，３
は各気筒における吸気ポートおよび排気ポート、
４は上流端が大気に開口し下流端が分岐通路を介
してエンジン１の各気筒の吸気ポート２に開口し
て各気筒に吸気を供給する吸気通路、５は上流端
が分岐通路を介してエンジン１の各気筒の排気ポ
ート３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。

６は上記吸気通路４および排気通路５に跨つて
配設され、エンジン１によつてベルト伝動機構
（図示せず）等を介して回転駆動される圧力波過
給機であつて、この圧力波過給機６は周知の如く
ケース内に回転可能に支持されたロータ７を有し
ていて、このロータ７の外周には多数の隔壁が放
射状に配設され、この隔壁によつてロータ７の外
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７の一端側のケースには吸気導入口８お
よび吸気吐出口９が形成されており、この吸気導
入口８は吸気通路４の圧力波過給機６上流側に、
吸気吐出口９は吸気通路４の圧力波過給機６下流
側にそれぞれ連通している。また、上記ロータ７
の他端側のケースには排気導入口１０および排気
吐出口１１，１２が形成されており、それぞれ排
気通路５の圧力波過給機６上流側および下流側に
連通している。また、上記一方の排気吐出口１２
は他方の排気吐出口１１に対しロータ７の回転方
向進み側に位置するもので、これら排気吐出口１
１，１２のそれぞれに対向して排気通路５が分岐
して並設されている。

しかして上記ロータ７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１０から流入すると、その圧力差により圧力波
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
して吸気吐出口９から吐出し、吸気の過給を行な
い、次いで小室内に流入した排気を排気吐出口１
１，１２から排出するとともに、吸気導入口８か
ら小室内に吸気を導入して排気の掃気を行なうこ
とを繰返すように構成されている。

また、１３は吸気通路４の圧力波過給機６上流
側に介設されたエアクリーナで吸気抵抗の小さい
ものが好ましい。１４は上記吸気通路４の圧力波
過給機６下流に介設され、圧力波過給機６から過
給される高温の吸気を外気との熱交換により冷却
するためインタークーラであつて、このインター
クーラ１４は後述するごとくサージタンクの機能
を備えたものであれば好都合である。１５は上記
インタークーラ１４下流の吸気通路４に設けられ
た吸気量を計量するエアフローメータ、１６は上
記エアフローメータ１５より下流の吸気通路４に
設けられたスロツトル弁、１７はその下流に設け
られたサージタンク、１８は分岐吸気通路に設け
られた燃料噴射弁である。

また排気通路５には圧力波過給機６よりも上流
に排気の脈動を消すためのサージタンク１９およ
び排ガスを浄化するための触媒２０が設けられ、
圧力波過給機６よりも下流側に排気抵抗の小さい
吸音タイプでなるサイレンサ２１が設けられてい
る。

さらに圧力波過給機６の排気側においてその上
流部と下流部の排気通路５をバイパスする排気バ
イパス通路２２が設けられ、この排気バイパス通
路２２には吸気圧に応じて加速初期に開くバルブ
２３が設けられ、また一方の排気吐出口１２に対
向して排気通路開閉弁２４が設けられている。そ
して上記バルブ２３と排気通路開閉弁２４とはス
ロツトル弁１６の開度センサ２５、圧力波過給機
６下流の吸気通路４の吸気圧を検出する吸気圧セ
ンサ２６およびエンジンの回転数センサ２７等の
信号を受けて後述する所定の信号をアクチユエー
タ２８，２９に出力する制御回路３０により開閉
制御されるようになつている。

次に上記構成の作用を説明する。通常のエンジ
ン運転状態においてスロツトル弁１６上流側の吸
気通路４内の負圧が所定値以下の場合には、圧力
波過給機６は通常の過給作用を行なう。すなわ
ち、圧力波過給機６の吸気側と排気側との圧力バ
ランスは保たれ、したがつて内部EGR量が増大
するといつたことはない。そしてエアフローメー
タ１５により検出した吸気量に基づき燃料噴射弁
１８からの燃料噴射量が制御される。この通常運
転時においては、スロツトル弁１６は圧力波過給
機６よりも下流側に設けられているため、スロツ
トル弁１６の閉状態におけるその下流側に発生す
る吸気負圧が圧力波過給機６に影響を及ぼすこと
はない。

一方、急加速時等においてスロツトル弁１６が
閉状態から急速に開状態に移行されると、スロツ
トル弁１６下流側の吸気負圧がスロツトル弁１６
上流側の吸気通路４すなわち圧力波過給機６の吸
気吐出口９に伝達される。このため、圧力波過給
機６の吸気側と排気側の圧力バランスが崩れ、内
部EGR量の増加すなわち排気ガスが排気導入口
１０から吸気吐出口９へ混入しようとする。

ところが本発明ではスロツトル弁１６上流の吸
気通路４内の負圧が所定値以上になつた時、これ
を吸気圧センサ２６が検知して加速初期において
制御回路３０よりアクチユエータ２８を介して排
気バイパス通路２２のバルブ２３を開き、この排
気バイパス通路２２でもつて圧力波過給機６の排
気側の上流部と下流部がバイパスされる。したが
つて排気導入口１０から圧力波過給機６に流入す
る排ガスが減少し、排気バイパス通路２２を介し
て排気通路５の下流側へ排出される。このため圧
力波過給機６における排気側の圧力が下がり、吸
気側と排気側の圧力バランスが崩れることはな
く、したがつて内部EGR量の増加を防止でき、
過渡応答性の改善がなされ、加速性能の向上が図
られる。しかも、上記排気バイパス通路２２によ
る排気ガスの排出はスロツトル弁１６上流の吸気
通路４内の負圧が所定値以上の時にのみ、すなわ
ち、加速初期にのみ行なわれるようにしており、
これでもつて過給機本来の過給作用の低下をでき
るだけ防止している。

次に、排気通路開閉弁２４の開閉制御について
第２図とともに説明する。第２図において、横軸
はエンジン回転数、縦軸はスロツトル弁開度を示
し、ラインＷはスロツトル弁全開の全負荷状態で
あり、ラインＷより下の領域はスロツトル弁の開
度制御領域である。このラインＷより下の領域に
おいてエンジン回転数が比較的低速で低負荷の領
域Ａにおいては、排気通路開閉弁２４を「開」と
し、エンジン回転数が比較的高速で高負荷の領域
Ｃにおいても排気通路開閉弁２４を「開」とし、
これら両者の中間の領域Ｂにおいては排気通路開
閉弁２４を「閉」としている。この排気通路開閉
弁２４の開閉制御は上記制御回路３０、アクチユ
エータ２９でもつて行なわれる。

このようにスロツトル弁の開度制御領域におい
て低速領域Ａで、排気通路開閉弁２４を「開」と
することにより、圧力波過給機６の吸気導入口８
から排気吐出口１２へ至る吸気の吹き抜け量を増
やすことができ、これにより低速域において圧力
波過給機６の内部EGR量が増大することを抑制
することができる。また、比較的高速、高負荷の
領域Ｃにおいて排気通路開閉弁２４を「開」とす
ることにより、圧力波過給機６の吹き抜け量を増
大させ、これでもつて高負荷時の高温排ガスによ
り加熱されるロータ７の冷却を図ることができ
る。また、これら中間の領域Ｂにおいては内部
EGR量も比較的少なく、また排ガスの熱量も比
較的少ないことから排気通路開閉弁２４を「閉」
とし、吸気の吹き抜け量を少なくし、以つて排気
騒音の低減を図つている。上述のごとくロータ７
の回転方向進み側に位置する排気吐出口１２に対
応する排気通路５を開閉制御することにより、圧
力波過給機６における吸気の吹き抜け量を効率的
に制御することができる。

なお、上記実施例におけるバルブ２３として吸
気圧を検出して開閉動作するウエストゲートバル
ブの機能を兼ねた構成とすれば、過給圧を一定に
制御することもできる。また、圧力波過給機６の
排気導入口１０に対向する排気通路５にシヤツタ
ー（図示せず）を設け、このシヤツターを加速初
期に閉じるようにすることにより、排気導入口１
０から吸気閉出口９への排ガスの流入を防止する
ことができ、より一層、確実に内部EGR量の増
加を防止することができる。

また、上記実施例では圧力波過給機６とスロツ
トル弁１６との間の空気通路４にインタークーラ
１４を設けているが、このインタークーラ１４に
サージタンクの機能をもたせることにより、上述
した加速時におけるスロツトル弁１６上流側に伝
達される空気負圧の伝播を遅延させることができ
る。これにより加速時等において圧力波過給機６
に負圧が伝播することを低減でき、内部EGR量
が増大することを防止できる。これに加えて、減
速時においてスロツトル弁１６が開状態から急速
に閉状態に移行することにより、吸気通路４内の
吸気圧が大きくなつても、インタークーラ１４の
サージタンク機能により吸収され、したがつて吸
気通路４を構成するダクト類の抜け等が防止でき
る。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、圧力波過給機付
エンジンにおいても過給機下流にスロツトル弁を
設けるとともに、排気通路に過給機の上流側と下
流側をバイパスする排気バイパス通路を設け、こ
の排気バイパス通路を加速初期に開くバルブを設
けたものであつて、加速時のスロツトル弁急開に
より過給機へ負圧波が伝播しても、同時に過給機
の排気側がバイパスされるので、過給機の圧力バ
ランスが崩れることはなく、したがつて内部
EGR量の増大つまり多量の排ガスが吸気側に混
入するといつたことは防止され、過渡応答性が改
善され、加速性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による圧力波過給機
付エンジンの全体構成図、第２図は同エンジンに
おける排気通路開閉弁の開閉領域を示す説明図で
ある。 １……エンジン、４……吸気通路、５……排気
通路、６……圧力波過給機、１６……スロツトル
弁、２２……排気バイパス通路、２３……バル
ブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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
   下流の吸気通路にスロツトル弁を設けるととも
   に、排気通路の圧力波過給機上流側と下流側の間
   に圧力波過給機をバイパスする排気バイパス通路
   を設け、かつ迅速初期に上記排気バイパス通路を
   開くバルブを設けたことを特徴とする圧力波過給
   機付エンジン。