JPH0574688B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〓産業上の利用分野〓 本発明はターボ過給エンジンに係り、とくに吸
気をターボチヤージヤで圧縮するとともに、イン
タクーラで冷却してシリンダに供給するようにし
たターボ過給エンジンに関する。

〓発明の概要〓 本発明は、ターボチヤージヤで圧縮された吸気
を冷却するためのインタクーラをバイパスさせる
ようにこのインタクーラの入口と出口との間にバ
イパスパイプを設け、しかもこのバイパスパイプ
の内部空間を２分割するようにその長さ方向に沿
つて仕切り板を設けるかこのバイパスパイプを２
本のパイプから構成し、さらにこのバイパスパイ
プの入口と出口およびインタクーラの入口と出口
にそれぞれ切換えバルブを取付けるようにしたも
のであつて、必要に応じて吸気をバイパスパイプ
に流すとともに、さらにバイパスパイプに設けら
れている仕切り板によつてバイパスパイプが慣性
過給に寄与するようにしたものであつて、エンジ
ンの回転数が低い領域においても慣性過給を行な
つて体積効率を向上させ得るようにしたものであ
る。

〓従来の技術〓 エンジンの排気ガスのエネルギによつて吸気を
圧縮して体積効率を向上させるために、エンジン
にターボチヤージヤを取付ける試みがなされてい
る。ところがターボチヤージヤによつて吸気を圧
縮すると、吸気の温度が上昇して逆に膨脹するこ
とになる。そこでターボチヤージヤで圧縮された
吸気をインタクーラによつて冷却し、体積効率を
より向上させるようにしている。

〓発明が解決しようとする問題点〓 ところがターボチヤージヤとともにインタクー
ラを備えるようにすると、エンジンが低速でしか
も軽負荷の際においても吸気がインタクーラで冷
却されることになる。すなわちターボチヤージヤ
のコンプレツサの出口温度がそれ程高くないのに
インタクーラによつて冷却が行なわれるために、
吸気の過冷却を生じ、またインタクーラによつて
吸入抵抗を増加させることになる。このような欠
点を克服するために、インタクーラに対して並列
にバイパスパイプを設けるようにしたターボ過給
エンジンが提案されている。

ところが従来のこのようなターボ過給エンジン
においても、慣性過給を行なうために吸気管を分
割できるのはインタクーラの下流側の部分である
ために、慣性過給を行なうための吸気管の長さが
限定されることになり、これによつてエンジンの
回転数が低い領域での慣性過給が良好に行なわれ
なくなる欠点がある。このような欠点を克服する
ためにインタクーラと吸気マニホールドとの間の
吸気管を複雑に屈曲させて長くしたり、管径を小
さくすることも考察されるが、このような対策は
エンジンの構造を複雑にし、あるいはまたエンジ
ンに対して他の悪影響を及ぼす原因になる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、必要に応じて吸気をインタクーラを
バイパスさせるとともに、広いエンジンの回転範
囲において効果的に慣性過給を行ない、体積効率
を向上させるようにしたターボ過給エンジンを提
供することを目的とするものである。

〓問題点を解決するための手段〓 本発明は、吸気をターボチヤージヤで圧縮する
とともに、インタクーラで冷却してシリンダに供
給するようにしたエンジンにおいて、 前記インタクーラをバイパスさせるようにこの
インタクーラの入口と出口との間にバイパスパイ
プを設け、 しかもこのバイパスパイプの内部空間を２分割
するようにその長さ方向に沿つて仕切り板を設け
るか、このバイパスパイプを互いに並列になつて
いる２本のパイプから構成し、 前記バイパスパイプの入口と出口とにおいて前
記仕切り板の両側の空間または前記２本のパイプ
を連通状態と遮断状態とに切換える切換えバルブ
をそれぞれ設けるとともに、 前記バイパスパイプの上流側であつて前記ター
ボチヤージヤと接続されている吸気管および前記
バイパスパイプの下流側であつて複数個に分割さ
れたマニホールドと接続されている吸気管に前記
分割されたマニホールドに対応して分割されるよ
うに仕切り板をその長さ方向に沿つて設け、 さらに前記インタクーラの入口側と出口側とを
開放状態と閉止状態とに切換える切換えバルブを
設け、 るようにしたことを特徴とするターボ過給エンジ
ンに関するものである。

〓作用〓 インタクーラの入口側と出口側とをそれぞれ開
放状態にするとともに、バイパスパイプの入口と
出口とをそれぞれ閉止状態にすると、ターボチヤ
ージヤで圧縮された吸気がインタクーラで冷却さ
れてシリンダに供給されるようになる。これに対
してインタクーラの入口側と出口側とをそれぞれ
閉止状態に切換えるとともに、パイパスパイプの
入口側と出口側とを開放状態にすることによつ
て、インタクーラを経ることなくターボチヤージ
ヤで圧縮された吸気をシリンダに供給することが
可能になる。

このときにバイパスパイプの入口側と出口側と
にそれぞれ設けられている切換えバルブが切換え
ることによつて、慣性過給に寄与する吸気管の長
さをターボチヤージヤまで、バイパスパイプの入
口まで、およびバイパスパイプの出口までにそれ
ぞれ切換えることが可能になり、エンジンの回転
数に応じて最適な長さに吸気管の長さを調整する
ことが可能になる。

〓実施例〓 以下本発明を図示の実施例につき説明する。第
１図は本発明の第１の実施例に係るターボ過給エ
ンジンを示すものであつて、このエンジンを構成
するシンダブロツク９の上部のシリンダヘツド１
０の側面側にはターボチヤージヤ１１が取付けら
れている。このターボチヤージヤ１１はタービン
１２を備え、排気管１３と接続されている。これ
に対してターボチヤージヤ１１のコンプレツサ１
４は吸気管１５によつて吸入された吸気を圧縮す
るとともに、吸気管１６を通して送出すようにし
ている。なおこの吸気管１６にはその内部空間を
２分割するように長さ方向に沿つて仕切り板１７
が形成されている。

仕切り板１７を備える吸気管１６の先端部は、
分岐管２０と接続されるようになつている。分岐
管２０は分岐するバイパスパイプ２１を備えてお
り、しかもこのバイパスパイプ２１にも、その内
部空間を２分割するように長さ方向に沿つて仕切
り板２２が形成されている。そしてバイパスパイ
プ２１の先端部は分岐管２３と接続されるように
なつている。そして上記分岐管２０がインタクー
ラ２４の入口側とラバーホース１９を介して接続
されるとともに、インタクーラ２４の出口側はラ
バーホース２６を介して分岐管２３と接続されて
いる。なおこのインタクーラ２４はターボチヤー
ジヤ１１で圧縮された吸気を冷却するためのもの
であつて、ラジエータ２５の前面側に配されてい
る。そして上記分岐管２３は一対の吸気管２８，
２９と接続されている。吸気管２８，２９の先端
部は、吸気マニホールド３０，３１とそれぞれ接
続されるようになつている。

シリンダブロツク９には直列に６個のシリンダ
が設けられており、前側の３個のシリンダの吸気
ポートが吸気マニホールド３０に接続されてい
る。これに対して後側の３個のシリンダの吸気ポ
ートが吸気マニホールド３１に接続されている。
６個のシリンダを前から順に１〜６とすると、こ
れら６個のシリンダの燃焼の順序は、１−４−２
−６−３−５の順番になつており、これら６個の
シリンダはクランク角で120度間隔で上記の順序
で燃焼して出力を生ずるようになつている。すな
わち前側の吸気マニホールド３０に接続されてい
るシリンダと後側のマニホールド３１に接続され
ているシリンダとが交互に燃焼するようになつて
おり、これによつて相互の吸気干渉を防止し、慣
性過給を行なうようになつている。

上記分岐管２０，２３にはそれぞれ切換えバル
ブ３２，３３，５４，５５が設けられている。こ
れらの切換えバルブ３２，３３，５４，５５はと
もに円形のバタフライバルブから構成されてお
り、管の軸線方向と直角に切換えられると、その
外周部が円形の管の内周面にほぼ密着して管路を
閉塞するようになつている。そして分岐管２３側
の切換えバルブ３３は第２図および第３図に示す
ように、この分岐管２３からバイパスパイプ２１
に連続するように形成されている仕切り板２２に
形成された円形孔３４と整合するように配されて
おり、その上下に取付けられた支軸３５が軸受け
３６によつて回転可能に支持されている。そして
上側の支軸３５の上端部であつて軸受け３６より
も上方に突出している部分は切換えレバー３７に
固着されている。この切換えレバー３７の先端部
はアクチユエータ３８と連結されている。またこ
の分岐管２１に設けられているもう１つの切換え
バルブ５５はインタクーラ２４の出口を開閉する
ようになつており、しかも図外のリンクによつて
上記切換えバルブ３３と開閉が逆になるように連
結されている。そしてこのアクチユエータ３８を
制御するためにマイクロコンピユータ３９が用い
られている。

マイクロコンピユータ３９の入力側にはエンジ
ンの回転数を検出する回転検出センサ４０、エン
ジンの負荷を検出するロードセンサ４１、エンジ
ンの冷却水の温度を検出する水温センサ４４、エ
ンジンの外気の温度を検出する外気温センサ４
５、およびターボチヤージヤ１１のコンプレツサ
１４の出口の温度を検出する温度センサ４６がそ
れぞれ接続されている。

また上記インタクーラ２４の入口側の分岐管２
０に設けられている切換えバルブ３２は、第４図
に示すように、分岐管２０からバイパスパイプ２
１に連続するように形成されている仕切り板２２
に形成されている円形孔４９と整合するように配
されており、支軸５０によつて回動可能に支持さ
れている。そしてこの支軸５０を介してバルブ３
２は切換えレバー５１と連結されるとともに、こ
の切換えレバー５１の先端部がアクチユエータ５
２と連結されている。また切換えバルブ３２は図
外のリンクを介してインタクーラ２４の入口の開
閉を制御する切換えバルブ５４と連結されてお
り、これらのバルブ３２，５４はそれらの開閉の
動作が逆になつている。そしてこのアクチユエー
タ５２も、上記マイクロコンピユータ３９によつ
て制御されるようになつている。

以上のような構成において、マイクロコンピユ
ータ３９はエンジンの回転数、負荷、エンジンの
冷却水の水温、外気温、およびターボチヤージヤ
１１の出口における吸気の温度をそれぞれセンサ
４０，４１，４４，４５，４６によつて読込むと
ともに、これらの情報に基づいてアクチユエータ
３８，５２を介して切換えバルブ３２，３３およ
び５４，５５の切換えを行なうようにしている。
なお切換えバルブ３２，３３は全閉、半開および
全開の３つのモードにそれぞれ切換えられるよう
になつている。

マイクロコンピユータ３９の制御信号によつて
インタクーラ２４の入口側のバルブ３２および出
口側のバルブ３３がともに第４図および第２図に
おいて実線で示すように全開であつて、対応する
円形孔４９，３４を閉じており、かつ切換えバル
ブ５４，５５がインタクーラ２４の入口および出
口を閉じている場合には、吸気はすべてバイパス
パイプ２１を通過する。これらのバルブ３２，３
３がともに開かれている場合には、バイパスパイ
プ２１内における吸気の流動が自由になる。しか
もインタクーラ２４はその出入口が閉塞されるた
めに、必然的に吸気の全量がバイパスパイプ２１
を通つてエンジン１０に供給されることになる。
しかもこのときには仕切り板２２の円形孔３４，
４９がともにバルブ３３，３２によつて閉塞され
るために、吸気管１６の仕切り板１７の部分まで
が慣性過給に寄与する部分となる。すなわちター
ボチヤージヤ１１の出口の部分までの吸気管１６
が慣性過給に寄与するようになる。従つてこの場
合には非常に長い部分が慣性過給に寄与すること
になり、エンジンの回転数の低い領域においても
高い体積効率を得ることができるようになる。す
なわちこのときの体積効率の特性は第５図におい
てＡで示されるようになる。

つぎにマイクロコンピユータ３９によつてイン
タクーラ２４の入口側のバルブ３２が半開の状態
に、出口側の切換えバルブ３３が全開の状態にそ
れぞれ切換えられた場合について述べると、この
場合においてもバイパスパイプ２１はその入口と
出口がともに開かれるとともに、インタクーラ２
４の出口側の切換えバルブ５５が閉じられるため
に、吸気はこのバイパスパイプ２１を通過するこ
とになる。しかるにこの場合にはバイパスパイプ
２１の入口側の部分において、仕切り板２２の円
形孔４９が半開のバルブ３２によつて開かれるた
めに、このバルブ３２よりも上流側の部分の吸気
管１６は慣性過給に寄与しなくなる。ところが切
換えバルブ３３は仕切り板２２の円形孔３４を完
全に閉じるために、バイパスパイプ２１は慣性過
給に寄与する。すなわちこのときには、バイパス
パイプ２１の切換えバルブ３２よりも下流側の部
分おいて慣性過給が行なわれる。従つてこのとき
はエンジンの回転数がやや高い領域で高い体積効
率を得るようになり、第５図においてＢで示す特
性を示すようになる。

つぎにインタクーラ２４の入口側の切換えバル
ブ３２が全開であつて、インタクーラ２４の出口
側の切換えバルブ３３が半開の場合には、上記と
同様に吸気はバイパスパイプ２１を通過する。す
なわちこの場合においては、インタクーラ２４の
入口がバルブ５４によつて閉塞されるために、吸
気はバイパスパイプ２１を通過する。ところがこ
の場合には、バイパスパイプ２１の出口側の部分
の切換えバルブ３３が半開になつているために、
この部分よりも上流側のバイパスパイプ２１、お
よび吸気管１６は慣性過給に寄与しなくなる。す
なわちこの場合には、吸気管２８，２９によつて
慣性過給が行なわれることになる。従つてこのと
きには比較的高い回転数とマツチングした慣性過
給が行なわれることになり、第５図においてＣで
示す特性となる。

つぎにバイパスパイプ２１の入口および出口に
おいてともに切換えバルブ３２，３３が閉じられ
るとともに、インタクーラ２４の入口および出口
のバルブ５４，５５が開かれた場合、すなわち第
４図および第２図において鎖線で示すようにバル
ブ３２，３３，５４，５５が回動された場合に
は、吸気はバイパスパイプ２１を通過することが
不可能になり、これによつて吸気はインタクーラ
２４に導かれ、このインタクーラ２４で冷却され
たあとにシリンダブロツク９内の各シリンダに順
次供給されるようになる。そしてこのときには、
バイパスパイプ２１の入口側および出口側の部分
において、仕切り板２２の円形孔４９および３４
に対してバルブ３２，３３が垂直な状態にあるた
めに、切換えバルブ３３の下流側の部分において
のみ慣性過給が行なわれることになる。すなわち
この場合にも、吸気管２８，２９によつて慣性過
給が行なわれ、エンジンの回転数が比較的高い領
域において効果的に慣性過給が行なわれるように
なる。従つてこの場合のエンジンの回転数に対す
る体積効率の変化は、第５図においてＣで示す特
性となる。

このように本実施例に係るターボ過給エンジン
によれば、バイパスパイプ２１の入口側および出
口側にそれぞれ設けられている切換えバルブ３
２，３３，５４，５５を制御することによつて、
吸気をインタクーラ２４に通して冷却したり、あ
るいはまたバイパスパイプ２１を通すことによつ
てインタクーラ２４による過冷却を防止すること
ができるようになる。あるいはまたインタクーラ
２４とバイパスパイプ２１にそれぞれ吸気を適量
流すことにより、それぞれのエンジンの運転条件
下における最適吸気温度とすべく、切換えバルブ
３２，３３，５４，５５を制御することができ
る。さらにこのターボ過給エンジンによれば、切
換えバルブ３２，３３，５４，５５の開閉と切換
えによつて、慣性過給に寄与する吸気管の長さを
自由に変更することが可能になり、エンジンの回
転数に応じてこれらのバルブ３２，３３，５４，
５５を切換えることにより、広い回転範囲にわた
つて高い体積効率を発生させるような慣性過給を
行なうことができるようになる。なお慣性過給に
寄与する仕切り板の有効長さは、必要とするエン
ジンの同調回転数に合せればよい。

つぎに本発明の第２の実施例を第６図につき説
明する。この実施例において、第１図に示す上記
第１の実施例と対応する部分には同一の符号を付
すとともに、同一の構成の部分についてはその説
明を省略する。この第２の実施例の特徴は、イン
タクーラに対して並列になつているバイパスパイ
プが、仕切り板を有するバイパスパイプではな
く、互いに中間部分が独立になつている２つのパ
イプ５７，５８から成るバイパスパイプが用いら
れるようになつていることであつて、これらの両
端はそれぞれ分岐管２０および２３に接続されて
いる。つぎに分岐管２０，２３とラバーホース１
９，２６の接続が逆になつており、この実施例に
おいては、分岐管２０と吸気管１６との間にラバ
ーホース１９が、また分岐管２３と吸気管２８，
２９との間にラバーホース２６がそれぞれ接続さ
れるようになつている。そしてこのように分岐管
１９，２６の接続の位置を変更することによつ
て、これらのラバーホース１９，２６にそれぞれ
仕切り板１８，２７を設けるようにしている。

以上のような構成において、切換えバルブ３
２，３３，５４，５５の切換えによつて、吸気を
インタクーラ２４によつて冷却したり、あるいは
バイパスパイプ５７，５８にバイパスさせたりす
ることの選択を行なうことが可能になる。あるい
はまた切換えバルブ３２，３３，５４，５５の切
換えによつて、慣性過給に寄与する部分の吸気系
の長さを任意に調整することが可能になり、低速
側においては吸気管１６の部分までを慣性過給に
寄与させ、またエンジンの回転数がやや高くなつ
た場合には切換えバルブ３２の部分よりも下流側
において慣性過給を行なわせるようにし、さらに
エンジンの回転数が高くなつた場合には、切換え
バルブ３３よりも下流側において慣性過給を行な
うことができるようになる。従つてこのような実
施例によつても、上記実施例と同様の作用効果を
奏することが可能になる。

以上本発明を図示の実施例につき述べたが、本
発明は上記実施例によつて限定されることなく、
本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能
である。例えば上記実施例においては、切換えバ
ルブ３２，３３，５４，５５を全閉、半開および
全開の３つの段階に切換えるようにしているが、
これらのバルブ３２，３３，５４，５５の切換え
を連続的あるいは４段以上に細かく切換えて開閉
制御するようにしてもよい。また上記第２の実施
例においては、吸気管１６およびラバーホース１
９にもそれぞれ仕切り板１７，１８を設けるよう
にしているが、これらの仕切り板１７，１８を任
意に省略することが可能である。この場合には入
口側の切換えバルブ３２は慣性過給を行なう吸気
管の長さを調整しないで、単に吸気の流れを制御
するだけになる。またバイパスパイプ２１，５
７，５８の構造を、上記のような目的を達するよ
うにインタクーラ２４と結合した構成にすること
が可能である。

〓発明の効果〓 以上のように本発明は、インタクーラをバイパ
スさせるようにこのインタクーラの入口と出口と
の間にバイパスパイプを設け、しかもこのバイパ
スパイプの内部空間を２分割するようにその長さ
方向に沿つて仕切り板を設けるか、このバイパス
パイプを互いに並列になつている２本のパイプか
ら構成し、上記バイパスパイプの入口と出口とに
おいて前記仕切り板の両側の空間または２本のパ
イプを連通状態と遮断状態とに切換える切換えバ
ルブをそれぞれ設けるとともに、バイパスパイプ
の上流側であつてターボチヤージヤと接続されて
いる吸気管およびバイパスパイプの下流側であつ
て複数個に分割されたマニホールドと接続されて
いる吸気管に分割されたマニホールドに対応して
分割されるように仕切り板をその長さ方向に沿つ
て設け、さらにインタクーラの入口側と出口側と
を開放状態と閉止状態とに切換える切換えバルブ
を設けるようにしたものである。

従つて本発明によれば、バイパスパイプの入口
と出口とにそれぞれ設けられている切換えバルブ
とインタクーラの入口側と出口側とにそれぞれ設
けられている切換えバルブとを操作することによ
つて、インタクーラとバイパスパイプの内の一方
に選択的に吸気を流すことが可能になる。従つて
吸気の温度等に応じてインタクーラによつて冷却
するかバイパスさせるかとを任意に選択できるよ
うになる。

またバイパスパイプの入口と出口とにおいて仕
切り板の両側の空間または２本のバイパスパイプ
を連通状態と遮断状態に切換える切換えバルブを
それぞれ設けるようにしているために、このよう
な切換えバルブによつて、慣性過給に寄与する吸
気管の長さを、ターボチヤージヤまでの非常に長
い状態と、バイパスパイプの入口までの中程度の
長さと、そしてバイパスパイプの出口までの比較
的短い長さとに切換えることが可能になる。すな
わちバイパスパイプを利用して慣性過給に寄与す
る吸気管の長さを調整することができるようにな
り、これによつてエンジンの広い回転範囲にわた
つて高い体積効率を発揮する慣性過給を行なうこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るターボ過
給エンジンを示す側面図、第２図はこのターボ過
給エンジンの切換えバルブの切換え動作を示す要
部断面図、第３図は第２図における〜線断面
図、第４図は別の切換えバルブの切換え動作を示
す要部断面図、第５図はエンジンの回転数に対す
る体積効率の変化を示すグラフ、第６図は本発明
の第２の実施例に係るターボ過給エンジンを示す
側面図である。 なお図面に用いた符号において、１１……ター
ボチヤージヤ、２１……バイパスパイプ、２２…
…仕切り板、２４……インタクーラ、３２，３
３，５４，５５……切換えバルブである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気をターボチヤージヤで圧縮するととも
   に、インタクーラで冷却してシリンダに供給する
   ようにしたエンジンにおいて、 前記インタクーラをバイパスさせるようにこの
   インタクーラの入口と出口との間にバイパスパイ
   プを設け、 しかもこのバイパスパイプの内部空間を２分割
   するようにその長さ方向に沿つて仕切り板を設け
   るか、このバイパスパイプを互いに並列になつて
   いる２本のパイプから構成し、 前記バイパスパイプの入口と出口とにおいて前
   記仕切り板の両側の空間または前記２本のパイプ
   を連通状態と遮断状態とに切換える切換えバルブ
   をそれぞれ設けるとともに、 前記バイパスパイプの上流側であつて前記ター
   ボチヤージヤと接続されている吸気管および前記
   バイパスパイプの下流側であつて複数個に分割さ
   れたマニホールドと接続されている吸気管に前記
   分割されたマニホールドに対応して分割されるよ
   うに仕切り板をその長さ方向に沿つて設け、 さらに前記インタクーラの入口側と出口側とを
   開放状態と閉止状態とに切換える切換えバルブを
   設け、 るようにしたことを特徴とするターボ過給エンジ
   ン。