JPH07122408B2 - 圧力波過給機付エンジンの排気装置 - Google Patents

圧力波過給機付エンジンの排気装置

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JPH07122408B2
JPH07122408B2 JP25716086A JP25716086A JPH07122408B2 JP H07122408 B2 JPH07122408 B2 JP H07122408B2 JP 25716086 A JP25716086 A JP 25716086A JP 25716086 A JP25716086 A JP 25716086A JP H07122408 B2 JPH07122408 B2 JP H07122408B2
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exhaust passage
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純治 晴山
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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、圧力波過給機付エンジンの排気装置に関する
ものである。
[従来技術] 吸気を過給して充填効率を高めるために、種々の過給機
が用いられ、それらの一つに排気の圧力波エネルギを利
用する、いわゆるコンプレックス方式による圧力波過給
機があることはよく知られている。かかる圧力波過給機
においては、その内部に設けられた多数のスリット状通
路の一つに一方の端部から排気パルスを導入し、これに
よって他方の端部から導入された吸気を圧縮し、このよ
うなスリット状通路を連続的に配置回転させ、各スリッ
ト状通路内の吸気を次々に圧縮して燃焼室へ供給するよ
うにして過給効果が得られるようにしている。
ところが、このような圧力波過給機では、エンジンの低
回転・低負荷時には排気ガスの圧力が低いため十分な過
給効果が得られず、また、吸気の圧力が低くなるため、
排気ガスの掃気が不完全となり吸気中に排気ガスが混入
しエンジンストールをおこすといった問題があった。
そこで、第3図に示すように、エアクリーナ1とエンジ
ン2の燃焼室とを連通する吸気通路3と、上記燃焼室か
らサイレンサ4を介して大気と連通する排気通路5とに
またがって、圧力波過給機6を設けたシステム構成にお
いて、上記吸気通路3の圧力波過給機6下流にシャッタ
バルブ7を介設するとともに、上記吸気通路3のエアク
リーナ1下流かつ圧力波過給機6上流となる位置から圧
力波過給機6をバイパスして、吸気通路3のシャッタバ
ルブ下流に連通するバイパス吸気通路8を設け、該バイ
パス吸気通路8の合流部に制御弁9を介設したものが提
案されている(例えば、実開昭61−27926号公報参
照)。このようなシステムでは、エンジン2の運転状態
が、例えば第4図に示す領域Iに該当するような低回転
・低負荷域にあるときには、上記シャッタバルブ7が閉
じられるとともに、制御弁9が開かれ、吸気がバイパス
吸気通路8を介して過給されずに燃焼室内へ供給される
ようにして、排気ガスの吸気への混入が防止されるよう
になっており、一方、運転状態が第4図の領域IIに示す
ような負荷領域(ほぼ、中高負荷域)にあるときには、
シャッタバルブ7が開かれるとともに、制御弁9が閉じ
られ、過給が行なわれるようになっている。
このようにして、従来例においても、通常の低回転・低
負荷には吸気中への排気ガスの混入が防止されるように
なっている。
しかしながら、低回転・低負荷時、バイパス吸気通路8
を介して吸気が供給される場合、例えば第2図に示すよ
うに、自動車が水溜まりの中を後退する際、これによっ
て生ずる水面波がテールパイプ10の開口位置まで達した
ようなときには(例えば、水深d1=250mmの水溜まりを1
0km/時で後退すると、最高水深d2=450mmとなる。)、
圧力波過給機付エンジンの圧力波過給機下流の排気圧は
極めて低いため(例えば、300mmAq)、テールパイプ10
ないし排気通路5内には容易に水が侵入し上記排気通路
5の少なくとも一部を閉塞し、このため、排気圧が所定
値以上に上昇し、圧力波過給機6内の吸気と排気のバラ
ンスがくずれ、排気ガスが吸気通路3側に流入し、第3
図の矢印A1,A2,A3,A4で示される経路を通して燃焼室
内へ流入し、エンストを起こすといった問題がある。し
かし、テールパイプ10の地上高はレイアウト上、その高
さに限度があり(例えば450mm以上とすることはでき
ず)、また、テールパイプ10の変形等により排気ガスの
流動抵抗が大きくなったときにも同様の現象がおこるた
め、上記問題の根本的な解決方法が求められている。
[発明の目的] 本発明は、低回転・低負荷時、水溜まり中での後退、テ
ールパイプの変形等に起因して圧力波過給機下流の排気
圧上昇が生じた場合にも排気ガスの吸気系への混入を防
止しうる圧力波過給機付エンジンを提供することを目的
とする。
[発明の構成] 本発明は、上記の目的を達するため、圧力波過給機付エ
ンジンの排気装置において、 排気通路の圧力波過給機上流と下流とを連通するバイパ
ス排気通路を設けるとともに、該バイパス排気通路の排
気通路との分岐部及び集合部の夫々に、排気通路又はバ
イパス排気通路のいずれか一方を閉止する切換弁を設
け、かつ、該切換弁を低負荷時にはそのタイミングと同
期させてバイパス排気通路が開通するように作動させる
制御手段を設けたことを特徴とする圧力波過給機付エン
ジンの排気装置を提供する。
[発明の効果] 本発明によれば、低負荷時には、排気通路とバイパス排
気通路との分岐部及び集合部の夫々に設けられた切換弁
が夫々、制御回路によって、排気通路を閉止するととも
に、バイパス排気通路を開通させるように切り換えられ
るので、このようなときに、テールパイプから水が侵入
したり、あるいは、テールパイプが変形するなどして、
圧力波過給機下流の排気通路の圧力が上昇しても、この
圧力は、圧力波過給機には伝わらないので、排気ガスが
吸気通路に流入せず、エンジンストールが発生するのを
確実に防止できる。
また、好ましくは圧力波過給機下流の排気通路内の圧
力、あるいは吸気通路内のO2濃度もしくはCO濃度を検出
する手段を設け、排気ガスの吸気中への混入が検出され
たときには、バイパス排気通路を介して排気ガスを排出
するようにすれば、中高負荷域においても、排気ガスの
吸気通路への流入が防止できる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
第1図に示すように、エンジン11には、燃焼室12,12,1
2,12に吸気を供給するための吸気通路13が設けられる一
方、上記燃焼室12,12,12,12内の燃焼ガスを排気するた
めの排気通路14が設けられ、上記吸気通路13及び上記排
気通路14の両者にまたがって、後で詳しく説明する圧力
波過給機15が設けられている。
上記吸気通路13には、上記圧力波過給機15上流にエアク
リーナ16が介設される一方、圧力波過給機15下流におい
ては、上流から順に、低回転・低負荷域その他所定の運
転領域で、後で詳しく説明する制御回路20によって閉じ
られ、吸気通路13を閉止するようになっているバタフラ
イ型式のシャッタバルブ18と、充填効率を高めるため
に、過給時断熱圧縮され温度が上昇した吸気を冷却する
ためのインタクーラ19とが介設されている。また、上記
吸気通路13のエアクリーナ16下流かつ圧力波過給機15上
流となる位置から、圧力波過給機15をバイパスして、吸
気通路13のシャッタバルブ18のやや下流となる位置に連
通するバイパス吸気通路21が設けられ、該バイパス吸気
通路21には吸気通路13との合流部において、シャッタバ
ルブ18開弁時には吸気負圧の作用によって開弁されるワ
ンウェイ形式の制御弁22が介設されている。
一方、上記排気通路14には、圧力波過給機15の上流に位
置する分岐部23から、圧力波過給機15をバイパスして、
圧力波過給機15の下流に位置する集合部24に連通するバ
イパス排気通路25が設けられている。上記分岐部23と上
記集合部24とには、夫々、マイクロコンピュータで構成
される制御回路20によって、排気通路14又はバイパス排
気通路25のいずれか一方のみを閉止するようにコントロ
ールされる、第1切換弁26と第2切換弁27とが設けられ
ている。上記制御回路20は、エンジン回転数、エンジン
負荷(スロットル開度)及び圧力センサ28によって検出
される圧力波過給機15下流の排気圧を入力情報として、
シャッタバルブ18、第1切換弁26及び第2切換弁27の切
換制御を行なうようになっている。
さらに、上記排気通路14には、上記分岐部23より下流で
かつ圧力波過給機15より上流となる位置から、圧力波過
給機15をバイパスして、圧力波過給機15より下流でかつ
上記集合部24より上流となる位置に連通する第2バイパ
ス排気通路31が設けられるとともに、該第2バイパス排
気通路31の排気通路14との合流部には上記第2バイパス
排気通路31を開閉するウエストゲートバルブ32が設けら
れ、該ウエストゲートバルブ32は、過給運転時、圧力波
過給機15上流の排気通路14内の排気ガス圧力が過上昇し
たときには開かれ、排気ガスの一部を第2バイパス排気
通路31を介して排出され、過給圧が設定値を越えないよ
うに調節するようになっている。
また、上記集合部24下流において、上記排気通路14に
は、上流から順に、サイレンサ33と、テールパイプ34と
が設けられている。圧力波過給機付エンジンの圧力波過
給機15下流の排気圧は極めて低いため(例えば300mmA
q)、上記サイレンサ33は吸収型が用いられ、排気ガス
の流動抵抗を可及的に低減するような構造となってお
り、かつ排気音が大きくならないように吸音材が多く備
えられている。
ところで、上記圧力波過給機15は、ケーシング35内で回
転自在に保持された、放射状に配設された多数のスリッ
ト状通路(図示していない)を有する回転軸に固定され
たロータ37が、タイミングベルト38を介してエンジン11
のクランク軸39によて回転駆動されることにより、上記
スリット状通路の両方の端部が夫々所定のタイミング
で、吸気通路13の上流部13aと排気通路14の下流部14bと
に開口され、又は吸気通路13の下流部13bと排気通路14
の上流部14aとに開口されるようになっている。そし
て、このような動作に伴って、排気ガス圧力に基づく圧
縮波及び膨張波を上記スリット状通路内に生じさせ、こ
れにより吸気の過給作用及び排気ガスの掃気作用を行な
う構成となっている。
以下、上記システムの作用について説明する。
まず、エンジン11の運転領域が、第4図の領域II(ほ
ぼ、中高負荷域)にある場合には、制御回路20によって
シャッタバルブ18が開弁されるとともに、第1切換弁26
と第2切換弁27とは、夫々、排気通路14を開通させ、一
方、バイパス排気通路25を閉止するように、アクチュエ
ータ(図示していない)を介して作動させられる。した
がって、吸気は吸気通路13内をエアクリーナ16を経由し
て吸気通路13の上流部13aに導かれ、続いて圧力波過給
機15のロータ37のスリット状通路に吸入された後、ロー
タ37の回転に伴って吸気通路13の下流部13bに吐出さ
れ、この後、順次シャッタバルブ18、インタクーラ19を
経由して燃焼室12,12,12,12に供給される。その際、上
記スリット状通路には、排気通路14の上流部14aから導
入された排気ガスによる圧縮波が生じ、この圧縮波の作
用によって吸気が過給されるようになっている。一方、
上記スリット状通路内の排気ガスが排気通路14の下流部
14bに吐出される際には膨張波が生じ、この膨張波の作
用によって排気ガスの掃気が行なわれるようになってい
る。なお、このとき圧力波過給機15下流の吸気通路13は
加圧状態にあるので、ワンウェイ形式の制御弁22は、こ
の圧力によって閉じられ、バイパス吸気通路21からは吸
気が供給されないようになっている。
次に、エンジン11の運転領域が第4図の領域Iに該当す
る低回転・低負荷域にある場合には、制御回路20によっ
て、シャッタバルブ18が閉じられるとともに、第1切換
弁26と第2切換弁27とは、夫々、排気通路14を閉止し、
一方、バイパス排気通路25を開通させるように、アクチ
ュエータを介して作動させられる。したがって、吸気負
圧の作用によって制御弁22が開かれ、吸気はエアクリー
ナ16から圧力波過給機15をバイパスして、バイパス吸気
通路21を介して燃焼室12,12,12,12に供給される。一
方、排気ガスは燃焼室12,12,12,12から圧力波過給機15
をバイパスして、バイパス排気通路25を介して、順次サ
イレンサ33とテールパイプ34を経由して大気中に排出さ
れる。この場合において、テールパイプ34から水が侵入
したり、あるいは、該テールパイプ34もしくはサイレン
サ33が変形するなどして、排気通路14内の排気ガスの圧
力が高くなっても、圧力波過給機15は、第1切換弁26と
第2切換弁27とによって、排気通路14とは隔離されてい
るので、排気ガスが吸気通路13内に流入することはな
く、エンジンストールを確実に防止できるようになって
いる。
ところで、本実施例では、エンジン11の運転状態が第4
図の領域II(ほぼ中高負荷域)に該当し、過給運転が行
なわれている場合でも、前記のように、テールパイプ34
からの水の侵入あるいはテールパイプ34等の変形によっ
て、圧力センサ28によって検出される圧力波過給機15下
流の排気通路14内の圧力が所定値を越えた場合には、排
気ガスの吸気通路13への流入を防止するために、制御回
路20によって、シャッタバルブ18が閉じられるととも
に、第1切換弁26及び第2切換弁27を夫々、排気通路14
を閉止し、かつバイパス排気通路25が開通するように作
動させるようにしている。なお、上記のようなテールパ
イプ34からの水の侵入あるいはテールパイプ34等の変形
によって、排気ガスが吸気通路13内に流入し始めたこと
を検出する手段は、本実施例のような圧力センサ28に限
定されるものではなく、例えば、吸気通路13の適当な位
置に(例えば、インタクーラ19のやや上流)、O2セン
サ、COセンサ、あるいは温度センサ等を介設して、吸気
の組成あるいは温度が通常の吸気とは異なることによ
り、排気ガスの吸気通路13への流入を検出するようにし
てもよい。
さらに、混合気の良好な燃焼性が要求されるエンジン始
動時、あるいは、充填効率を高めることが、かえって有
害となる減速時には、過給を行なわない方がよいので、
制御回路20によって、シャッタバルブ18を閉弁させると
ともに、第1切換弁26及び第2切換弁27を、夫々、バイ
パス排気通路25が開通するようにコントロールして、非
過給運転を行なわせるようにすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例を示す圧力波過給機付エンジ
ンのシステム構成図である。 第2図は、水溜まり中を自動車が後退する状態を示す模
式図である。 第3図は、従来例における圧力波過給機付エンジンのシ
ステム構成図である。 第4図は、圧力波過給を停止する運転領域の一例を示す
図である。 11…エンジン、13…吸気通路、14…排気通路、15…圧力
波過給機、18…シャッタバルブ、20…制御回路、21…バ
イパス吸気通路、22…制御弁、23…分岐部、24…集合
部、25…バイパス排気通路、26,27…切換弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧力波過給機付エンジンの排気装置におい
    て、 排気通路の圧力波過給機上流と下流とを連通するバイパ
    ス排気通路を設けるとともに、該バイパス排気通路の排
    気通路との分岐部及び集合部の夫々に、排気通路又はバ
    イパス排気通路のいずれか一方を閉止する切換弁を設
    け、かつ、該切換弁を低負荷時にはそのタイミングと同
    期させてバイパス排気通路が開通するように作動させる
    制御手段を設けたことを特徴とする圧力波過給機付エン
    ジンの排気装置。
JP25716086A 1986-10-28 1986-10-28 圧力波過給機付エンジンの排気装置 Expired - Lifetime JPH07122408B2 (ja)

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