JPH07109172B2 - 過給機付エンジンの動弁装置 - Google Patents

過給機付エンジンの動弁装置

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JPH07109172B2
JPH07109172B2 JP28856386A JP28856386A JPH07109172B2 JP H07109172 B2 JPH07109172 B2 JP H07109172B2 JP 28856386 A JP28856386 A JP 28856386A JP 28856386 A JP28856386 A JP 28856386A JP H07109172 B2 JPH07109172 B2 JP H07109172B2
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exhaust
cylinder
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和明 梅園
文雄 日當瀬
光夫 人見
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Mazda Motor Corp
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Mazda Motor Corp
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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機を備えたエンジンにおける排気弁
の動弁装置に関するものである。
(従来技術) 排気通路に設けられたタービンにより吸気通路に設けら
れたコンプレッサを駆動して吸気を過給するようにした
ターボ過給機は一般知られているが、このターボ過給機
は、排気量が少ない低速域で、過給効率が低下する傾向
がある。
この点を改善するため、各気筒の配置通路を複数のグル
ープに分けて各グループ毎に集合させ、この各グループ
の排気系を各々独立にタービンに導くことにより、排気
の脈動を利用してタービンの駆動力を高め、過給効率を
高めるようにしたエンジンがある。この種のエンジンの
一つとしては、排気行程が互いに隔たった気筒の各排気
通路を同一グループとして集合させることにより、ター
ビンに作用する排気脈動の干渉を避けるようにしたもの
がある(例えば実開昭55−88018号公報)。しかし、こ
のエンジンでは、各気筒からの排気の脈動が弱め合うよ
うな干渉は避けられるものの、積極的に脈動を増強する
ことはできない。そこで当出願人は、積極的に排気干渉
を利用して脈動を強めるため、排気行程が連続する気筒
の排気通路を集合させて複数グループの排気系を構成
し、各グループの排気系を各々独立にタービンに導くよ
うにした過給機付エンジンの排気装置を既に出願してい
る(特願昭60−245457号)。この装置によると、排気行
程が連続する気筒の排気行程オーバラップ中に、先の気
筒の排気圧がある程度高いうちに後の気筒の排気ガスが
排出されることにより、タービンに作用する排気圧が高
められる。
ところで、このように排気干渉を積極的に利用しようと
する場合、排気行程オーバラップ期間において排気圧を
上昇させる作用をできるだけ高めることが望ましく、こ
の点に着目すると、さらに改善の余地がある。
(発明の目的) 本発明は上記の事情に鑑み、排気干渉を積極的に利用し
て高い圧力波をタービンに作用させ、とくに上記排気干
渉のよる排気脈動増強作用を高めることにより、過給効
率を向上することができる過給機付エンジンの動弁装置
を提供するものである。
(発明の構成) 本発明は、排気通路に設けられたタービンにより吸気通
路に設けられたコンプレッサを駆動するターボ過給機を
備えるとともに、排気行程が連続もしくは接近する気筒
の排気通路を集合させて複数グループの排気系を構成
し、各グループの排気系を各々独立にタービンに導くよ
うにした過給機付エンジンにおいて、排気通路が同一グ
ループに属する気筒相互間での排気弁開期間のオーバラ
ップ量を、各排気弁の開閉タイミングを同一にした場合
のオーバラップ量よりも大きくするように、各排気弁の
開閉タイミングを設定したものである。
この構成により、同一グループに属する気筒相互間での
排気弁開期間のオーバラップ中に、先の気筒の排気圧に
後の気筒の排気圧が上乗せされ、とくにオーバラップ量
が大きくされるに応じて排気圧がより高められ、過給機
のタービンに作用する排気の脈動が強められることとな
る。
(実施例) 第1図は本発明の装置が適用される過給機付エンジンの
一例を示しており、この図に示すエンジンEは4気筒エ
ンジンであって、図の左側から順に1番〜4番気筒1〜
4が配設されている。また、5はターボ過給機であっ
て、排気通路9に設けられたタービン6と、吸気通路10
に設けられて上記タービン6の出力軸7に連結されたコ
ンプレッサ8とを有し、排気ガスによりタービン6が駆
動されて、これに連動したコンプレッサ8の回転により
エンジンEに吸気を過給するようになっている。
上記吸気通路10には、吸気量を検出するエフフローメー
タ11、アクセル操作に応じて吸気量を調整するスロット
ル弁12等が配設されるとともに、スロットル弁12より下
流に吸気マニホールド13が形成され、この吸気マニホー
ルド13の各分岐吸気通路14が各気筒1〜4の吸気ポート
15に連通している。
一方、各気筒1〜4の排気ポート16には、排気通路9の
上流部の排気マニホールド17に形成された気筒別排気通
路9a〜9dが連通している。上記排気マニホールド17は、
隔壁18で仕切られた第1,第2集合部19,20を有し、各集
合部19,20には、排気行程が連続する2つずつの気筒の
気筒別排気通路がそれぞれ集合され、こうして2つのグ
ループの排気系が構成されている。すなわち、4気筒エ
ンジンでは添加順序が1番気筒1、3番気筒3、4番気
筒4、2番気筒2の順になるので、第1集合部19には1
番気筒1と2番気筒2の各気筒別排気通路9a,9bが、ま
た第2集合部20には3番気筒3と4番気筒4の各気筒別
排気通路9c,9dがそれぞれ連通されている。そして、上
記各集合部19,20が各々独立に、タービンハウジングに
区画形成された第1,第2スクロール21,22に接続されて
いる。なお、このように1つのタービン6に対して2つ
のスクロールを区画形成する代りに、排気通路に2つの
タービンを設け、これらにそれぞれ上記各集合部19,20
を接続してもよい。
また、各気筒1〜4の吸気ポート15および排気ポート16
はそれぞれ吸気弁23および排気弁24で開閉され、これら
吸気弁23および排気弁24は、図外の動弁カムにより直
接、もしくはロッカアーム等を介して駆動されるように
なっている。そして、予め各排気弁用動弁カムの位相等
を調整しておくことにより、各気筒1〜4の排気弁24の
開閉タイミングが第2図に示すように設定されている。
すなわち、第2図中の実線A1〜A4は当実施例の装置にお
ける各気筒1〜4の排気弁24の動作を示し、また破線B1
〜B4は各排気弁開閉タイミングを同一とした従来の装置
の排気弁の動作を示している。この図のように、当実施
例の装置では、各排気弁開閉タイミングが同一の場合と
比べて、1番気筒1および4番気筒4の各排気弁の開閉
タイミングが進み側にずらされ、2番気筒2および3番
気筒3の各排気弁の開閉タイミングが送れ側にずらされ
ることにより、排気通路が同一グループに属する気筒相
互間で排気弁開期間のオーバラップ量T1が、排気通路が
異なるグループに属する気筒相互間での排気弁開期間の
オーバラップ量T2よりも大きくなるように設定されてい
る。
なお、必要に応じ、排気弁24の開閉タイミングを可変と
し、インタセプト点までの低速域で第2図に実線で示す
開閉タイミングとし、高速域では第2図に破線で示す一
般的な開閉タイミングとするように制御してもよい。あ
るいは、第2図に実線で示す開閉タイミングに設定した
第1排気弁と第2図に破線で示す一般的な開閉タイミン
グに設定した第2排気弁とを各気筒ごとに設け、低速域
では第2排気弁の作動を停止させる等により第1排気弁
のみから排気を排出するようにしてもよい。また、図示
しないが、排気系にはタービンをバイパスするウエスト
ゲート通路とこの通路を過給圧に応じて開閉するウエス
トゲートバルブとを設けておくことにより、最高過給圧
を規制するようにしておけばよい。さらに高過給時に異
なるグループの排気通路を連通する連通路および連通路
開閉弁を設けて過給効率を調節するようにしてもよい。
以上のような装置によると、排気量が少ない低速時に
も、排気脈動が強められることにより過給効率が高めら
れることとなり、この作用を第3図によって説明する。
第3図は、当実施例の装置において、低速域でのタービ
ン6の第1,第2スクロール21,22の直前の圧力波形Wa,Wb
を示している。この図のように、排気通路が同一グルー
プに属する1番気筒1と2番気筒2との排気弁開期間の
オーバラップ時、および3番気筒3と4番気筒4とのオ
ーバラップ時には、それぞれ排気圧力波に高いピークP
a,Pbが生じる。例えばピークPaについていえば、2番気
筒2の排気行程において第1集合部19の圧力が上昇し、
その圧力が低下しきるまでに1番気筒1の排気弁24が開
かれて1番気筒1から排気ガスが排出されるため、上記
オーバラップ中に1番気筒1の排気圧に2番気筒2の排
気圧が上乗せされ、これによって高い圧力波が生じ、排
気の脈動が強められる。この場合、特にこの両気筒間で
の上記オーバラップ量が大きくされていることにより、
それだけ1番気筒1の排気圧が高いうちに2番気筒2か
ら排気ガスが排出され、このため排気脈動がより一層増
強されることとなる。3番気筒3と4番気筒4の排気通
路が集合されたグループでも同様の作用が得られる。
そして、このように増強された排気脈動がタービン6に
作用することにより、過給効率が高められることとな
る。
第4図は、本発明を直列6気筒エンジンに適用した場合
を示し、この実施例では、簡単な通路構成によりながら
本発明を適用するように、排気行程が接近する1番〜3
番気筒31〜33の各排気通路9a〜9cが同一グループとして
第1集合部19に、また4番〜6番気筒34〜36の各排気通
路9d〜9fが同一グループとして第2集合部20に、それぞ
れ集合されている。つまり、直列6気筒エンジンでは点
火順序が1番気筒31、5番気筒35、3番気筒33、6番気
筒36、2番気筒32、4番気筒34の順となって、点火順序
が連続する気筒の排気通路同志を各集合部に集合させよ
うとすると通路構成が複雑になり、また、6気筒エンジ
ンでは各気筒の行程のずれが120゜ずつであって、点火
順序が1つおきの気筒でも排気弁開期間がオーバラップ
しうる程度に排気行程が接近する。そこで、上記のよう
な通路構造としている。
この実施例による場合の各気筒31〜36の排気弁開閉タイ
ミングは第5図に実線C1〜C6で示すように設定し、つま
り、各排気弁開閉タイミングを同一とした場合(破線)
と比べ、2番気筒32および4番気筒34の排気弁開閉タイ
ミングを進み側にずらせ、1番気筒31および5番気筒35
の開閉タイミングを遅れ側にずらせる。このようにした
場合も、排気通路が同一グループに属する気筒相互間で
の排気弁開期間のオーバラップ量が大きくされることに
より、排気干渉効果が高められ、タービン6に作用する
排気の脈動が強められる。
また、V型6気筒エンジンに適用する場合は、第6図の
ように、左側バンクの各気筒41〜43の排気通路および右
側バンクの各気筒44〜46の排気通路をそれぞれ個別に第
1,第2集合部19,20に接続しておけばよい。
(発明の効果) 以上のように本発明は、排気行程が連続もしくは接近す
る気筒の排気通路を集合させた複数グループの排気系を
各々独立にタービンに導くことにより、排気干渉を積極
的に利用してタービンに作用する排気の脈動を強め、特
に同一グループの気筒相互間での排気弁開期間のオーバ
ラップ量を大きくすることにより、排気脈動を強める作
用を高めているため、排気量が少ない領域でも過給効率
を大幅に向上することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略図、第2図はこの
実施例における各気筒の排気弁開閉動作を示す説明図、
第3図はこの実施例による作用説明図、第4図は別の実
施例を示す概略図、第5図はこの実施例における各気筒
の排気弁開閉動作を示す説明図、第6図はさらに別の実
施例を示す概略図である。 1〜4,31〜36,41〜46……気筒、5……過給機、6……
タービン、8……コンプレッサ、9a〜9f……気筒別の排
気通路、16……排気ポート、19,20……排気通路の集合
部、24……排気弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気通路に設けられたタービンにより吸気
    通路に設けられたコンプレッサを駆動するターボ過給機
    を備えるとともに、排気行程が連続もしくは接近する気
    筒の排気通路を集合させて複数グループの排気系を構成
    し、各グループの排気系を各々独立にタービンに導くよ
    うにした過給機付エンジンにおいて、排気通路が同一グ
    ループに属する気筒相互間での排気弁開期間のオーバラ
    ップ量を、各排気弁の開閉タイミングを同一にした場合
    のオーバラップ量よりも大きくするように、各排気弁の
    開閉タイミングを設定したことを特徴とする過給機付エ
    ンジンの動弁装置
JP28856386A 1986-12-02 1986-12-02 過給機付エンジンの動弁装置 Expired - Lifetime JPH07109172B2 (ja)

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