JPH0649893Y2 - 排気ターボ式過給機付エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、排気ターボ式過給機付エンジンにおける吸気
装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、排気ターボ過給機を備え吸気を過給するよう
にしたエンジンは、例えば、実開昭62-45345号公報に見
られるように種々提案されている。また、排気行程から
吸気行程となる燃焼室に排気ガスを掃気するための加圧
エアを供給する技術も知られている。一方、排気ターボ
式過給機より下流の吸気系に吸気消音器を設け、タービ
ンハウジングと吸気消音器との間に単に遮熱板を設けた
構造が、実開昭56-65131号公報に開示されている。

（考案が解決しようとする課題） しかして、上記のような排気ターボ式過給機付エンジン
において、その過給機に排気ガスを導入する場合に排気
抵抗を小さくしてタービン効率を高めようとすると、こ
の過給機は排気マニホールドの近傍すなわちエンジンの
側部中央に配設するのが好ましい。

一方、エンジンの一側部に吸気マニホールドと排気マニ
ホールドとを配設するエンジンにおいては、上記のよう
に過給機を中央に設置することはこの過給機と吸気マニ
ホールドとの配置が近接することになり、吸気が過給機
の熱影響を受けて温度が上昇し、充填効率の低下を生起
する恐れがある。

そこで本考案は上記事情に鑑み、吸気通路に対する排気
ターボ式過給機の熱影響を低減するようにした排気ター
ボ式過給機付エンジンの吸気装置を提供することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本考案の吸気装置は、排気行程
から吸気行程の燃焼室内あるいは排気ポートにエアを圧
送して排気ガスを掃気するポートエア通路を、排気ター
ボ式過給機のタービンハウジングと吸気通路との間に配
設するように構成したものである。

（作用） 上記のような排気ターボ式過給機付エンジンの吸気装置
では、吸気通路と過給機との間にポートエア通路を配設
するようにし、吸気通路はポートエア通路によって過給
機からの熱が遮断され、吸気温度の上昇抑制に基づいて
エンジン出力の向上が図れる。一方、ポートエアは温度
が上昇して低負荷時の燃焼および暖機の促進、ポンピン
グロス低減作用が増大する。

（実施例） 以下、図面に沿って本考案の実施例を説明する。第１図
ないし第３図は３気筒ロータリピストンエンジンの実施
例における全体構成を示す。

エンジン本体１は、フロント側（第２図の右側）から第
１ないし第３気筒1A〜1Cを順に備え、各気筒1A〜1Cのロ
ータハウジング２〜４の両側に前後端のサイドハウジン
グ5,6、２つの中間サイドハウジング7,8が配設されてい
る。そして、上記各ロータハウジング２〜４内にロータ
９が収容され作動室10が形成されている。

また、上記各気筒1A〜1Cに対する一方のサイドハウジン
グ7,8にはプライマリ吸気ポート11a〜11cが、他方のサ
イドハウジング5,6,7にはセカンダリ吸気ポート12a〜12
cがそれぞれ開口され、ロータハウジング２〜４には排
気ポート13a〜13cが開口され、各ポートはロータ９の回
転に伴って開閉作動される。すなわち、前端サイドハウ
ジング５には第１気筒1Aのセカンダリ吸気ポート12a
が、前側中間サイドハウジング７には第１気筒1Aのプラ
イマリ吸気ポート11aおよび第２気筒1Bのセカンダリ吸
気ポート12bが、後側中間サイドハウジング８には第２
気筒1Bおよび第３気筒1Cのプライマリ吸気ポート11a,11
cが、後端サイドハウジング６には第３気筒1Cのセカン
ダリ吸気ポート12cがそれぞれ開口されている。

そして、上記エンジン本体１には各プライマリ吸気ポー
ト11a〜11cおよびセカンダリ吸気ポート12a〜12cに連通
するプライマリ吸気通路15a〜15cおよびセカンダリ吸気
通路16a〜16cを有する吸気マニホールド17が取り付けら
れると共に、排気ポート13a〜13cに連通する排気マニホ
ールド18が取り付けられている。

そして、前記排気マニホールド８は、エンジン本体１の
各気筒1A〜1Cから排気マニホールド18に排出される排気
ガスのエネルギによって吸気を過給する排気ターボ式過
給機20に接続されている。上記過給機20は、排気ガスに
よって回転駆動されるタービン20a（第４図参照）がタ
ービンハウジング21内に収容され、このタービン20aと
一体に回転するブロア20b（第４図参照）がブロアハウ
ジング22に収容されている。前記タービンハウジング21
は排気マニホールド18の各気筒で独立形式された下流端
開口部18aに接続されタービン20aに排気ガスを導入する
排気流入部21aと、タービン20aを経た排気ガスを導出す
る排出部21bとが開口される一方、ブロアハウジング22
はブロア20bに吸気を導入する吸気導入部22aと、ブロア
20bを経た加圧エアを吐出する吐出部22bとが開口されて
いる。この吐出部22bはサージタンク23（第２図）を経
て前記吸気マニホールド17に接続され、加圧エアを供給
する。

そして、上記過給機20のタービンハウジング21は上記排
気マニホールド18の略中央部分に接続配置されている。
一方、吸気マニホールド17は、上方のサージタンク23か
ら緩やかに湾曲して斜めにエンジン本体１の各サイドハ
ウジングに接続され、この吸気マニホールド17には過給
機20との間にポートエア通路24が一体的に形成されてい
る。

上記ポートエア通路24は、各排気ポート13a〜13c（第１
図には第２気筒のみ図示）から吸気ポート12b…の方向
に向けて開口するエア噴出口24aに連通し、排気ガス掃
気用のポートエアを噴出するものである。すなわち、第
３図にも示すように、吸気マニホールド17の上部の略中
央において、第２気筒1Bに対するプライマリ吸気通路15
bの側方に開口した流入口24bから加圧エアが供給され、
この第２気筒1Bへのプライマリおよびセカンダリ吸気通
路15b,16bの側方を覆うように幅広く広がった薄いポー
トエア通路24は、吸気マニホールド17の下端部で前後の
中間サイドハウジング7,8に開口された導入口24cからエ
ンジン本体１内に流入する。導入口24cから中間サイド
ハウジング７、８内を下方に連通路24dが形成され、排
気ポート13a〜13cより下方の位置で水平方向に屈曲して
各排気ポート13a〜13cの下方に形成されたエア溜り24e
に連通する。そして、このエア溜り24eから斜め上に噴
出口24aが排気ポート13a〜13cに開口してポートエア通
路24が構成されている。なお、後側中間サイドハウジン
グ８に形成された連通路24dの下端部は両側に延びて第
２および第３気筒1B,1Cに対してポートエアを供給す
る。

上記ポートエア通路24の構成により、その一部が吸気マ
ニホールド17を覆うように形成され、エンジン本体１の
側部中央に配設された過給機20のタービンハウジング21
と吸気通路15b,16bとの間に該ポートエア通路24が介在
し、高温状態となるタービンハウジング21からの幅射熱
がポートエア通路24で吸収されて吸気通路15b,16bを流
れる吸気への熱影響が低減する。これにより吸気温度の
上昇による充填効率の低下が防止されると共に、ポート
エアの温度上昇によって暖機性、エミッション性が向上
し、ポンピングロス低減作用が得られる。すなわち、温
度の上昇したポートエアの供給により、排気マニホール
ド18内で未燃焼成分とポートエアとが反応し、未燃焼成
分の燃焼が生じやすくなるとともに、触媒に供給される
排気ガス温が上昇することによる触媒の反応が向上し、
また、エンジン温度が低い状態での暖機時に早期に触媒
温度の上昇が得られる。さらに、低負荷時に温度の高い
ポートエアを作動室10に供給すると、このポートエアの
体積膨張により作動室10内に入るポートエアの体積が増
加し、その分排気行程から吸気行程に持ち込まれる残留
排気ガスすなわちダイリューションガスが低減するとと
もに、吸気行程の作動室10に送り込まれたポートエアの
熱により該作動室10内に吸入される燃料の気化・霧化が
促進されて燃焼性が向上するのに加えて、上記高温ポー
トエアの熱で吸気行程作動室10内の新気が膨張して圧力
が高まって吸気負圧が小さくなるため、スロットル開度
をやや大きめにすることなしに吸気不足が補足できると
ともに、ポンピングロスの低減作用が得られるものであ
る。

なお、上記例ではポートエアを排気ポート13a〜13cの下
方から作動室10に向けて噴出するように形成している
が、このポートエアを直接作動室10に噴出するようにロ
ータハウジング２〜４もしくはサイドハウジング7,8の
ロータ摺動面に噴出孔を開口してもよい。

また、上記エンジンの吸気構造では、特にセカンダリ吸
気通路16a〜16cは、上方から下方に延びて緩やかに湾曲
して斜め上方からサイドハウジング５〜７に接続され、
吸気は滑らかに屈曲して流れ噴射燃料の追従性が向上
し、その通路抵抗が小さくなって高い充填効率を得ると
共に、過給機20および排気マニホールド18から離して形
成して熱害を避けるようにしている。

一方、上記３気筒ロータリピストンエンジンでは、排気
マニホールド18を分割構造として熱変形を吸収するよう
にしている。すなわち、排気マニホールド18のフロント
側の第１気筒1Aに対する前通路部分18fを、第２および
第３気筒1B,1Cに対する後通路部分18rから分離し、両者
を変形が可能なフレキシブルパイプ25で接続している。
この構造により、３気筒では２気筒に比べて排気マニホ
ールド18の接続固定部分が多く、熱膨張によってガス洩
れを起こしやすく剛性を高めると重量増加になるが、上
記フレキシブルパイプ25で熱膨張によって生じる変形を
吸収し、重量増加を伴わずにガスシール性を確保してい
る。また、上記フレキシブルパイプ25は肉厚が薄く排気
マニホールド18のように時間的温度変化の大きい状態で
使用すると亀裂が発生しやすいが、このフレキシブルパ
イプ25をフロント側に装着して前方からの走行風を当て
て温度低下を図り、時間的温度変化を小さくして亀裂の
発生を防止している。更に、排気通路に上記のようなフ
レキシブルパイプ25を設置すると通路抵抗が増大し、第
１気筒1Aの排圧が上昇して出力低下を伴うが、上記走行
風の作用によってフレキシブルパイプ25周りの温度を下
げ、排気ガス温度の低下によってガス体積を縮小させ
て、排圧の低下を図るようにしている。

次に、第４図は排気ターボ式過給機20を備えたロータリ
ピストンエンジンの全体システムを示し、エンジン本体
１の各吸気ポート11（12）に過給気を供給する吸気通路
15（16）は、ターボ過給機20のブロア20bの下流側に吸
気量を調整するスロットル弁27を備え、このスロットル
弁27をバイパスするバイパス通路28を設け、このバイパ
ス通路28の途中にアイドルスピードコントロールバルブ
29（ISCバルブ）を介装してバイパスエア量を調整する
ものであるが、上記バイパス通路28のエア取入れ口28a
をブロア20b上流で、かつブローバイガス、蒸発燃料等
のパージ通路30の接続部より上流側の吸気通路14に接続
する。この構造により、上記ISCバルブ29にはブロア20b
下流のターボオイルが混入している可能性のあるエア、
もしくはブローバイガスなどのパージ通路30下流側でオ
イル成分、燃料等が混入している可能性のあるエアが侵
入することなく、精度の高い流量制御が要求されるISC
バルブ29の流量特性を所期の状態に維持するようにして
いる。

尚、前記ブローバイガス等（図の場合は蒸発燃料）のパ
ージ系統は、燃料タンク31からの蒸発燃料をキャニスタ
32で吸着し、このキャニスタ32からのパージ通路30を前
記ブロア20b上流の吸気通路14にチェック弁33を介して
接続すると共に、スロットル弁27下流の吸気通路15にパ
ージバルブ34を介して接続している。そして、スロット
ル弁27下流の吸気通路15に負圧が発生している状態で
は、開状態のパージバルブ34を通じてスロットル弁27下
流の吸気通路15にパージし、過給状態になるとパージバ
ルブ34は閉じ、チェックバルブ33を通じてブロア20bの
上流側吸気通路14にパージするように構成されている。

また、減速時にブロア20b下流（スロットル弁27上流）
の吸気通路15からブロア20b上流の吸気通路14に、加圧
エアを還流させるエア通路35を設け、このエア通路35に
は減速時に開作動する制御弁36を介装し、減速時にブロ
ア20b下流の吸気通路圧力の上昇に伴ってブロア20bを吸
気が逆流するのに伴うサージング音を低減するようにし
ているが、このエア通路35のエア取出し口35aを、ブロ
ア20b下流からスロットル弁27に屈曲する吸気通路15の
屈曲部分に、ブロア20bから直線状にエアが流れる方向
に接続する。これにより、減速時に慣性でブロア20bが
回転するのに伴って上昇するブロア20b下流の吸気通路1
5に生じる加圧エアを抵抗の少ない状態で速やかに減圧
し、ブロア20bを逆流するエア量を低減してサージング
音低減効果を高めるようにしている。

さらに、減速時に前記スロットル弁27をバイパスしてエ
ンジンの作動室10にエアを供給する減速エア通路37を設
け、この減速エア通路37に減速時に開く制御弁38を介装
して未燃焼成分の排出減少用のエアを供給するようにし
ているが、この減速エア通路37の上流端を前記エア通路
35に接続し、そのエア取出し口35aを共用している。こ
れにより、減速時のブロア20b下流の吸気通路15の圧力
がさらに低下しやすくなり、サージング音の対策がより
効果的に行うことができる。また、通路を共用すること
により配管等のレイアウトの自由度が増す。

前記ポートエアの供給は、エアポンプ40で加圧したエア
を前記のように構成されたポートエア通路24を経て排気
ポート13に供給するものであるが、このポートエア通路
24の途中に制御弁41を介装してポートエアの供給時期
を、例えば、低負荷領域においてのみ行うように制御し
てもよい。

（考案の効果） 上記のような本考案によれば、排気ガスを掃気するポー
トエア通路を排気ターボ式過給機のタービンハウジング
と吸気通路との間に配設したことにより、吸気通路はポ
ートエア通路によって過給機からの熱が遮断され、吸気
温度の上昇抑制により充填効率が確保できてエンジン出
力の向上が図れる一方、ポートエアは温度が上昇して低
負荷時の燃焼および暖機の促進、ポンピングロス低減作
用が増大する利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における吸気装置を備えた３
気筒ロータリピストンエンジンの概略断面正面図、 第２図は同概略側面図、 第３図は過給機を取り外した状態の同側面図、 第４図は排気ターボ式過給機を備えたロータリピストン
エンジンの全体システムを示す構成図である。 １……エンジン本体、15a〜15c……プライマリ吸気通
路、16a〜16c……セカンダリ吸気通路、17……吸気マニ
ホールド、20……過給機、21……タービンハウジング、
24……ポートエア通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 沖本 晴男 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−168927（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室に吸気を供給する吸気通路と、排気
   ガスによりタービンを回転させて吸気を過給する排気タ
   ーボ式過給機とを備えたエンジンにおいて、排気行程か
   ら吸気行程の燃焼室内あるいは排気ポートにエアを圧送
   して排気ガスを掃気するポートエア通路を設け、該ポー
   トエア通路の一部を排気ターボ式過給機のタービンハウ
   ジングと吸気通路との間に配設したことを特徴とする排
   気ターボ式過給機付エンジンの吸気装置。