JPH07145740A - 機械式過給機付エンジンを備えたパワートレイン - Google Patents

機械式過給機付エンジンを備えたパワートレイン

Info

Publication number
JPH07145740A
JPH07145740A JP6197400A JP19740094A JPH07145740A JP H07145740 A JPH07145740 A JP H07145740A JP 6197400 A JP6197400 A JP 6197400A JP 19740094 A JP19740094 A JP 19740094A JP H07145740 A JPH07145740 A JP H07145740A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
intake
power train
speed
maximum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6197400A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Goto
剛 後藤
Hiroyuki Sugimoto
博之 杉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP6197400A priority Critical patent/JPH07145740A/ja
Priority to EP94115395A priority patent/EP0646703B1/en
Priority to DE69407247T priority patent/DE69407247T2/de
Priority to US08/312,945 priority patent/US5549095A/en
Priority to KR1019940024906A priority patent/KR100333009B1/ko
Publication of JPH07145740A publication Critical patent/JPH07145740A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0223—Variable control of the intake valves only
    • F02D13/0234—Variable control of the intake valves only changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0269—Controlling the valves to perform a Miller-Atkinson cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/18—DOHC [Double overhead camshaft]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/32—Miller cycle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械式過給機付エンジンを備えたパワートレ
インにおいて、出力を確保し、走行性能を良好に維持し
つつ、エンジンの高トルク、低速化による燃費の改善、
および信頼性等の向上を図る。 【構成】 機械式過給機２０およびインタークーラ２２
を有し、かつ１気筒につき複数の吸気弁を有するＤＯＨ
Ｃエンジンと、動力伝達装置とでパワートレインを構成
し、吸気弁閉時期を下死点後６５°以上の遅閉じとし、
変速機が最高速段にある状態での動力伝達装置の総減速
比を比較的小さい２．１〜２．８の範囲とし、最高出力
の最高エンジン回転数を６０００ｒｐｍ以下の低くし、
上記機械式過給機２０の吐出流量を上記最高出力に対応
するように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械式過給機付の吸気
多弁ＤＯＨＣエンジンと動力伝達装置とを備えたパワー
トレインに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、機械式過給機によって吸気を
過給することにより、吸気の充填量を増大し、エンジン
のトルクを高めるようにした過給機付エンジンは一般に
知られている。
【０００３】また、吸気弁の閉時期を下死点から大きく
遅らせることにより有効圧縮比を膨張比よりも小さくし
て圧縮仕事を少なくする手法（所謂ミラーサイクル）が
ポンピングロス低減等のために従来から知られている
が、最近、過給機およびインタークーラを備えたエンジ
ンにおいてこのような手法を利用し、ノッキングを抑制
しつつトルクアップを図るようにしたものが提案されて
いる。例えば、実開昭６３−５１１２１号公報に示され
たエンジンでは、吸気通路に過給機およびインタークー
ラが設けられるとともに、吸気弁閉時期が下死点後７０
°よりも遅く設定されている。このエンジンによると、
有効圧縮比が小さくされることにより、圧縮上死点温度
が引き下げられてノッキングおよび排気温度上昇が抑制
され、この状態で過給により充填量が高められ、有効に
トルクアップが図られる。
【０００４】また、上記公報の図面中には、動弁系とし
て、吸気弁用と排気弁用の一対のカムシャフトを備えた
ＤＯＨＣが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジン出
力は変速機、終減速機等からなる動力伝達装置により車
輪に伝えられ、エンジンと動力伝達装置とでパワートレ
インが構成されるが、従来の乗用車等に搭載されている
パワートレインは、過給機付エンジンが用いられている
ものでも、変速機が最高速段にある状態における動力伝
達装置の総減速比が３．１５程度となるように設定され
る一方、エンジンの最高出力の最高回転数が６５００ｒ
ｐｍ以上の高回転となっている。
【０００６】ＤＯＨＣエンジンでは特に、ＤＯＨＣによ
り高速時の動弁性能が向上されることから、エンジンの
最高回転数を高くすることで馬力を稼ぐように設定され
ている。
【０００７】このような従来のパワートレインによる
と、高出力が得られるものの、燃費が良くなく、また騒
音、信頼性等の面でも改善の余地があった。
【０００８】本発明は、上記の事情に鑑み、出力を確保
し、走行性能を良好に維持しつつ、エンジンの高トル
ク、低速化により燃費を大幅に改善し、信頼性等も向上
することができる機械式過給機付エンジンを備えたパワ
ートレインを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、機械式過給機およびインタークーラを吸
気系に配置したエンジンと、動力伝達装置とを備えたパ
ワートレインにおいて、エンジンの吸気弁閉時期をクラ
ンク角で下死点後６５°以上とし、最高出力の最高エン
ジン回転数を６０００ｒｐｍ以下とし、上記機械式過給
機の最大吐出流量を上記最高出力に対応させるようにエ
ンジン諸元を設定するとともに、動力伝達装置の総減速
比を、エンジンに連結される変速機の変速段が最高速段
にある状態において２．１〜２．８に設定したものであ
る。
【００１０】この発明において、好ましくは上記機械式
過給機を内部圧縮タイプとし、エンジンの幾何学的圧縮
比を８．５以上とする。
【００１１】エンジンの排気量は略２５００cc以下であ
ることが好ましい。
【００１２】また、エンジンが１気筒につき複数個の吸
気ポートを有するものであることが好ましい。
【００１３】さらに、エンジンが１気筒につき複数個ず
つの吸気ポートおよび排気ポートを有し、かつ、総吸気
ポート開口面積が総排気ポート開口面積よりも大きく設
定されているものであることが好ましい。
【００１４】エンジンの動弁系は一対のカムシャフトを
備えたＤＯＨＣであることが好ましい。
【００１５】また、変速機の最高速段のギヤ比は１．０
未満に設定することが効果的である。
【００１６】
【作用】本発明によると、吸気弁閉時期が遅くされて有
効圧縮比が小さくされることによりノッキングが抑制さ
れつつ、機械式過給機で過給が行われることによりエン
ジントルクが高められ、特にエンジンの低速トルクが有
効に高められる。そして、このようにエンジントルクが
高められるようにした上で、上記総減速比が適度に小さ
くされるとともに上記最高回転数が低くされることによ
り、所定の最大出力が確保されつつ、燃費等に有利な運
転条件が得られる。つまり、後に実施例中で詳しく説明
するように、従来と比べ、同等の走行状態が得られるエ
ンジン運転域が低速高トルク側となることにより、燃費
に有利となる（図５〜図９参照）。さらに、エンジン低
速化により、騒音低減および信頼性向上にも有利とな
る。
【００１７】この発明において、上記機械式過給機を内
部圧縮タイプとすることにより過給圧を充分に高めるこ
とができ、またエンジンの幾何学的圧縮比を８．５以上
とすると膨張比が稼がれ、かつ吸気弁遅閉じにより適度
の有効圧縮比が得られ、高トルク化により一層有利とな
る。
【００１８】また、エンジンの排気量を２５００cc以下
とすると、燃費の面で有利であり、かつ、高過給により
高排気量エンジン相当の出力が得られる。
【００１９】また、エンジンが１気筒につき複数個の吸
気ポートを有するものであれば、吸気ポートが１個のも
のと比べて吸気開口面積が大きくなることにより高過給
時の吸気抵抗が軽減され、高過給によるトルクアップに
有利となる。この場合、エンジンが１気筒につき複数個
ずつの吸気ポートおよび排気ポートを有するものであれ
ば、総吸気ポート開口面積が総排気ポート開口面積より
も大きく設定されることにより、吸気抵抗が軽減され
る。
【００２０】さらに、エンジンがＤＯＨＣエンジンであ
ると、吸・排気弁配置の自由度が高くなって、吸気ポー
ト開口部分の流通抵抗を小さくするように吸気弁の角度
や吸気ポート形状を設定することが可能となることによ
り、高過給時の吸気抵抗軽減により一層有利となる。
【００２１】また、変速機の最高速段のギヤ比を１．０
未満に設定しておくと、エンジンに連結される変速機の
変速段が最高速段にある状態における総減速比を２．１
〜２．８に設定しても、終減速装置の終減速比が極端に
小さくなりすぎることはない。
【００２２】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１および図２は本発明の一実施例による過給機付エン
ジンを概略的に示している。これらの図において、１は
エンジン本体であって、複数の気筒２を備えている。エ
ンジンの幾何学的圧縮比は８．５以上の高圧縮比とされ
ている。
【００２３】上記各気筒２には、そのシリンダボアに挿
入されたピストン３の上方に燃焼室４が形成されてい
る。この燃焼室４には、複数の吸気ポートが開口し、例
えば２つの吸気ポート５が開口しており、さらに２つの
排気ポート６が開口している。上記各吸気ポート５の開
口面積を加えた総吸気ポート開口面積は、上記各排気ポ
ート６の開口面積を加えた総排気ポート開口面積よりも
大きく設定されている。上記各吸気ポート５および各排
気ポート６は吸気弁７および排気弁８によりそれぞれ開
閉されるようになっている。
【００２４】上記吸気弁７および排気弁８を駆動する動
弁機構は、シリンダヘッド上に吸気弁用および排気弁用
の一対のカムシャフト９，１０を有し、各カムシャフト
に配設されたカムにより吸気弁７および排気弁８を直接
駆動するように構成され、つまりダイレクト駆動のＤＯ
ＨＣとなっている。
【００２５】また、燃焼室４の中央部には点火プラグ１
１が配置されている。つまり、当実施例のエンジンはガ
ソリンエンジンである。
【００２６】１２は上記エンジン本体１に対して吸気を
供給する吸気通路であり、上流側の共通吸気通路１３
と、下流側の吸気マニホールド１４とからなっている。
上記吸気マニホールド１４は、気筒別の独立吸気通路１
５を有し、各独立吸気通路１５の下流側は仕切壁により
２つの通路に分割されて、上記各吸気ポート５に連通し
ている。
【００２７】上記共通吸気通路１３には、エアクリーナ
１６、吸入空気量を検出するエアフローメータ１７、図
外のアクセルペダルの踏み込みに応じて作動するスロッ
トル弁１８が設けられるとともに、スロットル弁１８の
下流に機械式過給機２０が設けられている。この機械式
過給機２０は、望ましくは内部圧縮型のものが用いら
れ、図示の実施例ではリショルム型過給機が用いられて
いる。そしてこの機械式過給機２０は、エンジン出力軸
によりベルト等の伝動機構２１を介して駆動されるよう
になっている。さらに、この過給機２０の下流にインタ
ークーラ２２が設けられている。
【００２８】また、上記各独立吸気通路１５には、燃料
を噴射供給するインジェクタ２３が配設されている。な
お、必要に応じ、各独立吸気通路１５の下流側において
一方の吸気ポート５に通じる通路に、低負荷域等で閉じ
る開閉弁２４を設けておいてもよい。また、上記排気ポ
ート６には、排気マニホールド２５の気筒別の排気通路
２６が連通している。
【００２９】このようにしてＤＯＨＣ吸気多弁の過給機
付エンジンが構成され、このエンジンと動力伝達装置と
でパワートレインが構成されている。上記動力伝達装置
は、エンジンの出力側に接続された変速機３１と、この
変速機３１の出力側に推進軸３２を介して接続されたデ
ファレンシャル等からなる終減速装置３３とを備え、終
減速装置３３に連結されたアクスルシャフト３４を介し
て車輪３５に駆動力が伝達されるようになっている。
【００３０】なお、上記エンジンにおいて、吸気ポート
６は１気筒について１個であってもよく、また、動弁機
構はＤＯＨＣ以外（例えばＳＯＨＣ）であってもよい
が、後述のように高過給時の吸気抵抗軽減のためには、
吸気ポートを１気筒について複数個設けるとともに、動
弁機構をＤＯＨＣとすることが好ましい。
【００３１】このようなパワートレインにおいて、エン
ジンの吸気弁７の閉時期ＩＣと、変速機３１が最高速段
にある状態における動力伝達装置の総減速比と、最高出
力（最高馬力）の最高回転数と、機械式過給機２０の最
大吐出量とが、次のように設定されている。なお、以下
に総減速比というときは、変速機３１が最高速段にある
状態における動力伝達装置の総減速比、つまり変速機１
の最高速段の変速比と終減速装置３３による終減速比と
を合わせた減速比を意味する。
【００３２】図３は上記吸気弁７のバルブリフト特性Ｉ
Ｃを概略的に示しており、この図のように、吸気弁７は
上死点ＴＤＣ付近で開弁し、下死点ＢＤＣを過ぎてから
閉弁するが、この吸気弁閉時期ＩＣは一般のエンジンと
比べて大きく遅らされ、ＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上で、好
ましくはＡＢＤＣ１００°ＣＡまでの範囲に設定されて
いる。なお、ＡＢＤＣは下死点後を意味し、ＣＡはクラ
ンク角を意味する。
【００３３】ここでいう吸気弁閉時期ＩＣは、実質的に
吸気弁が閉じられるとみなされる時期であり、例えばバ
ルブリフト特性ＩＣにおけるランプ部の高さに相当する
微小リフト量まで閉じた時期とし、本実施例では０．４
mmリフト時をもって吸気弁閉時期としている（図４参
照）。
【００３４】上記吸気弁閉時期ＩＣをＡＢＤＣ６５°Ｃ
Ａ以上に遅く設定しているのは、後述の圧縮上死点温度
引下げによるノッキング抑制等の効果を充分に発揮させ
るためであり、ＡＢＤＣ１００°ＣＡまでとしているの
は、これより閉時期が遅れると圧縮上死点温度が始動限
界を下回って始動困難となる懸念があるからである。
【００３５】また、動力伝達装置の総減速比は２．１〜
２．８に設定され、例えば変速機１として４速（オーバ
ートップ）の変速比が約０．７の４段変速自動変速機が
用いられる場合に、終減速装置による終減速比が約３．
０〜４．０の範囲に設定されている。また、エンジンの
最高出力での最高回転数は６０００ｒｐｍ以下に設定さ
れており、上記最高出力が得られるように機械式過給機
の最大吐出流量が設定されている。これらの設定を従来
のこの種のパワープラントと比較すると、従来において
動弁機構にＤＯＨＣを用いたものでは、動力伝達装置の
総減速比が３．１５程度、最高出力の最高回転数が６５
００〜７５００ｒｐｍ程度となっており、これと比べて
本発明のパワープラントは総減速比が小さく、最高出力
の最高回転数が低くなっている。
【００３６】このパワープラントは乗用車に搭載され、
従って、車輪３５のタイヤサイズは一般の乗用車に用い
られている程度のものであって、その有効半径は０．２
７〜０．３２ｍ程度である。
【００３７】このようなパワープラントによると、吸気
弁閉時期をＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上に遅くしたことと過
給機２０およびインタークーラ２２を備えていることと
により、ノッキング等が抑制されつつエンジントルクが
高められる。
【００３８】つまり、過給機２０による過給空気がイン
タークーラ２２で冷却されて燃焼室に供給されるととも
に、吸気弁閉時期が遅くされることで有効圧縮比が膨張
比と比べて小さくなり、圧縮上死点温度が引き下げられ
る。とくに、エンジンの機械的圧縮比を一般の過給機付
エンジンの幾何学的圧縮比（７．５〜８．５）よりも高
い８．５以上とすると、熱効率が高められるとともに膨
張比が稼がれ、このようにした上で、吸気弁閉時期ＩＣ
をＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上に遅くすることにより、適度
に有効圧縮比が引き下げられる。
【００３９】このような作用により、高過給時のノッキ
ングおよび排気温度の上昇が抑制され、過給によるトル
クアップが可能となる。そして、過給機として機械式過
給機２０を用い、とくにリショルム型等の内部圧縮型の
機械式過給機２０を用いることにより、比較的低速側で
も充分に過給圧を高めることができる。
【００４０】またこの場合に、吸気多弁とすることによ
り高過給時の吸気抵抗が軽減され、さらに動弁機構をＤ
ＯＨＣとすることで吸気抵抗軽減により一層有利とな
る。つまり、吸気ポート５を１気筒につき複数個設ける
ことで吸気開口面積が大きくなって吸気抵抗が軽減さ
れ、吸気ポート５および排気ポート６をそれぞれ１気筒
に複数個設ける場合は総吸気ポート開口面積を総排気ポ
ート開口面積よりも大きくすることで充分に吸気抵抗が
軽減される。さらに、動弁機構をＤＯＨＣとすることで
吸・排気弁の配置の自由度が高くなって、吸気ポート開
口部分の流通抵抗を小さくするように吸気弁の角度およ
び吸気ポート形状を設定することができる。このため、
高過給性能が高められ、大幅なトルクアップが可能とな
る。
【００４１】ところで、本発明のパワートレインにおい
ては、上記のように低速域でのトルクを高めるようにし
た上で、総減速比を適度に小さくし、最高出力の最高回
転数を低くしていることにより、走行性能を良好に維持
しつつ、燃費、信頼性および静粛性等を向上するもの
で、これらの作用を、図５〜図１１を参照しつつ次に説
明する。
【００４２】図５は、横軸にエンジン回転数をとり、種
々の総減速比について、同等の要求馬力を得るためのエ
ンジンの必要トルクを線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３で示すととも
に、要求最大馬力に相当する等馬力ラインＡを示してい
る。上記要求最大馬力は従来の一般的な過給機付ＤＯＨ
Ｃエンジンを備えたパワープラントの最大馬力を基準と
したもので、具体的には、吸気弁閉時期を遅閉じとせ
ず、かつ総減速比を３．１５程度として、最高馬力の最
高回転数を信頼性等の面から許容される程度（７５００
ｒｐｍ程度）に高くした場合のものである。そして、こ
の程度の最大馬力を得るための必要トルクが、総減速比
を３．１５とした場合は線Ｂ１、総減速比を２．８とし
た場合は線Ｂ２、総減速比を２．１とした場合は線Ｂ３
のようになる。
【００４３】この図において、線Ｂ２と線Ｂ３との間の
範囲（斜線を付して示す）が本発明のパワートレインの
総減速比の範囲（２．１〜２．８）による場合の上記必
要トルクの範囲であり、また、線Ｂ１は従来例のパワー
トレインの総減速比によるものである。
【００４４】この図に示されるように、同等の要求最高
馬力を得るためには、総減速比が小さくなるほど、必要
トルクは高くなるが、上記最高回転数は低くなり、総減
速比を２．８以下とすると上記最高回転数は６０００ｒ
ｐｍ以下となる。そして、吸気弁閉時期を遅閉じとしな
い一般的な過給機付エンジンでは、ノッキングによりト
ルクアップが制限されるため、エンジントルクを総減速
比が２．８以下の場合の必要トルクにまで高めることは
困難であるが、上記のように機械式過給機２０が用いら
れるとともに吸気弁が遅閉じとされることにより、エン
ジントルクが充分に高められて、総減速比が２．８以下
の場合の必要トルク（線Ｂ２，Ｂ３）が得られる。
【００４５】この場合に、上記ＤＯＨＣは、従来では上
記最高回転数が６５００ｒｐｍ以上の高速エンジンで動
弁系の慣性軽減のために用いられていたのに対し、当実
施例では吸気抵抗軽減のために用いられており、ＤＯＨ
Ｃエンジンでありながら上記最高回転数が６０００ｒｐ
ｍ以下とされている。なお、エンジンの馬力と過給機吐
出量とは対応するものであり、過給機２０の最大吐出量
は上記要求最高馬力に対応するように設定されている。
【００４６】このように総減速比に応じた必要トルクを
与えて同等の要求最大馬力が得られるようにした場合
に、総減速比と燃費との関係は図６のようになり、総減
速比と車速を０から１００km／ｈとするまでの加速所要
時間との関係は図７のようになる。なお、上記加速所要
時間は、走り感を示すバロメータであって、これが短い
ほど走り感が良い。
【００４７】これらの図に基づいて本発明による燃費改
善および発進加速性向上の効果について、以下に説明す
る。
【００４８】図６に示すように、総減速比の大きい側で
は燃費が悪く、ある程度までは総減速比が小さくなるに
つれて燃費が良くなって、２．１程度の総減速比で最も
燃費が良く、これよりもさらに総減速比が小さくなると
燃費が悪化する傾向となる。その理由を図９によって説
明すると、燃費と運転状態との関係としては、図９の等
燃費曲線に示すように、比較的低回転高負荷の領域で燃
費が最も良くなる。そして、従来のパワープラントによ
ると最良燃費領域よりも高回転側で運転されることが多
いのに対し、上記総減速比を小さくしていくと、使用頻
度の高いエンジン回転数が低下して最良燃費領域に近づ
く。
【００４９】より具体的に説明すると、図５中に示すよ
うに、従来のもの（線Ｂ１）よりも総減速比を小さくし
て、それに伴い高くなる必要トルクを高過給で達成する
ようにした本発明によると、従来のものと比べ、同等の
走行（馬力および車速等が同等）を行なうための運転状
態が低速高トルク側に移行し、従って使用頻度の高い常
用運転域も矢印で示すように低速高トルク側に移行し、
図９中の最良燃費領域に近づく。このため、燃費が改善
されるのである。
【００５０】ただし、総減速比を小さくし過ぎると、最
良燃費領域よりもさらに低回転側で運転されることによ
り、燃費が悪化することとなる。
【００５１】また、図７に示すように、上記加速所要時
間は、総減速比の小さい側では長く、ある程度までは総
減速比が大きくなるにつれて短くなって、２．８程度の
総減速比で最も短くなり、これよりもさらに総減速比が
大きくなると増加する傾向となる。その理由を図１０に
よって説明する。図１０は、総減速比に関連する終減速
比を変えることで加速による車速上昇がどのように変動
するかを示すものであって、同じ変速機で終減速比がＦ
ＧＲ１，ＦＧＲ２，ＦＧＲ３の各場合（ただしＦＧＲ１
＜ＦＧＲ２＜ＦＧＲ３）における最大加速時の０から１
００km／ｈまでの車速変化を模式的に示している。この
図のように、終減速比がＦＧＲ１からＦＧＲ２に変わっ
た場合は、変速回数が同じであって終減速比が大きくな
るにつれて車速上昇が速くなるため加速所要時間が短く
なるが、さらに終減速比がＦＧＲ３まで大きくなると、
変速回数が増加するため、その変速の時間ロスおよび高
速段での加速性の低下により、加速所要時間が増加する
こととなる。つまり、従来と比べて本発明は発進加速性
能が高められることとなる。
【００５２】上記の図６および図７に示す総減速比と燃
費および加速所要時間との関係を、縦軸を燃費、横軸を
加速所要時間として表すと図８のようになる。この図か
ら明らかなように、総減速比が２．１〜２．８の範囲で
は、総減速比の変化に伴って走り感もしくは燃費が良好
となるが、総減速比が２．８よりもさらに大きくなった
場合や、総減速比が２．１よりもさらに小さくなった場
合は、走り感および燃費の双方が悪化方向に変化する。
【００５３】従って、総減速比を２．１〜２．８の範囲
とすることにより、燃費および発進加速性の双方に対し
て効果的となる。
【００５４】また、エンジン回転数と騒音との関係とし
ては、図１１に示すように、エンジン回転数が高くなる
ほど騒音が増大する。従って、上記のように従来と比べ
て総減速比が小さくされて、最高出力での最高回転数が
低くされると、それに伴って常用回転数も低くなるた
め、エンジンの静粛性が高められる。
【００５５】さらに、このようにエンジンの最高回転数
が低くなり、それに伴って過給機の最高回転数も低くな
ることにより、エンジンおよび過給機の信頼性も高めら
れることとなる。
【００５６】なお、エンジンの排気量は２０００〜２５
００cc程度が燃費および出力の面から好ましく、この程
度でも高過給が行われることにより、無過給エンジンの
３０００cc程度に相当する出力が得られる。ちなみに、
本発明のパワープラントの好ましい諸元の一例を次に示
しておく。
【００５７】変速機（自動変速機） １速段ギヤ比：２．７８５ ２速段ギヤ比：１．５４５ ３速段ギヤ比：１．０００ ４速段ギヤ比：０．６９４ 終減速比：３．８０５ 排気量：２２５４cc シリンダボア×ストローク：８０．３mm×７４．２mm 最高出力：２２０ps／５５００ｒｐｍ 最大トルク：３０kgf・m／３５００ｒｐｍ また、一般に知られている動力性能に関する関係式を次
に示しておく。
【００５８】（軸出力Ｈｅ）
【００５９】
【数１】Ｈｅ＝｛（Ｐｅ・Ｖｎ・Ｎ）／（４．５×１０
5）｝・ｅ ＝Ｔｅ・Ｎ／７１６．２ Ｐｅ：平均有効圧力 Ｖｎ：総排気量 Ｎ：エンジン回転数 ｅ：サイクル係数（例えば４サイクルの場合は０．５） （軸トルクＴｅ）
【００６０】
【数２】 Ｔｅ＝｛（Ｐｅ・Ｖｎ）／（２００・π）｝・ｅ ＝７１６．２・Ｈｅ／Ｎ （駆動力Ｆ）
【００６１】
【数３】Ｆ＝Ｔｅ・ｉj・ＦＧＲ・ηj／ｒ ｉj：変速機ギヤ比（ｊ＝１，２，３，……） ＦＧＲ：終減速比 ηj：駆動力伝達効率（ｊ＝１，２，３，……） ｒ：タイヤ有効半径 上記関係式に示すように、駆動力Ｆには軸トルク、変速
機ギヤ比、終減速比、駆動力伝達効率が関係するほか
に、タイヤ有効半径も関係し、或る一定の駆動力を得る
ためには、タイヤ有効半径が小さければ軸トルクまたは
総減速比を小さくし、タイヤ有効半径が大きくなれば軸
トルクまたは総減速比を大きくすることを要する。
【００６２】ただし、種々の乗用車に使用されているタ
イヤの有効半径を調べると、次の表のように、０．２６
〜０．３２ｍ程度の範囲内にある。そして、タイヤ有効
半径をこのような範囲内として、前記のようにエンジン
の諸元および総減速比を設定することにより、必要な駆
動力が得られて走行性能が確保される。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【発明の効果】以上のように本発明は、吸気弁を下死点
後６５°以上の遅閉じとしつつ高過給を行うことにより
エンジントルクを高めつつ、変速機最高速段状態での動
力伝達装置総減速比を従来よりも小さい２．１〜２．８
の範囲とし、上記最高回転数を６０００ｒｐｍ以下に低
くしていることにより、出力を確保し、発進加速性能等
の走行性能を良好にしつつ、燃費を大幅に改善し、また
エンジンおよび過給機の信頼性を高め、さらに騒音を低
減する等の効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による機械式過給機付エンジ
ンを備えたパワープラントの全体概略平面図である。
【図２】上記エンジンの概略断面図である。
【図３】吸気弁の開閉タイミングを示す説明図である。
【図４】吸気弁閉時期の定義に関しての説明図である。
【図５】変速機最高速段状態での動力伝達装置の総減速
比と必要トルクおよびエンジン回転数の関係および等馬
力ラインを示すグラフである。
【図６】変速機最高速段状態での動力伝達装置の総減速
比と燃費との関係についてのデータを示すグラフであ
る。
【図７】変速機最高速段状態での動力伝達装置の総減速
比と１００km/h までの加速所要時間との関係について
のデータを示すグラフである。
【図８】図６および図７に示すデータを一括的に表した
グラフである。
【図９】等燃費曲線を示す説明図である。
【図１０】加速所要時間に関する説明図である。
【図１１】エンジン回転数と騒音との関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】
１ エンジン本体 ２ 気筒 ５ 吸気ポート ７ 吸気弁 ９，１０ カムシャフト ２０ 機械式過給機 ２２ インタークーラ ３１ 変速機 ３３ 終減速装置

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機械式過給機およびインタークーラを吸
    気系に配置したエンジンと、動力伝達装置とを備えたパ
    ワートレインにおいて、エンジンの吸気弁閉時期をクラ
    ンク角で下死点後６５°以上とし、最高出力の最高エン
    ジン回転数を６０００ｒｐｍ以下とし、上記機械式過給
    機の最大吐出流量を上記最高出力に対応させるようにエ
    ンジン諸元を設定するとともに、動力伝達装置の総減速
    比を、エンジンに連結される変速機の変速段が最高速段
    にある状態において２．１〜２．８に設定したことを特
    徴とする機械式過給機付エンジンを備えたパワートレイ
    ン。
  2. 【請求項２】 上記機械式過給機を内部圧縮タイプと
    し、エンジンの幾何学的圧縮比を８．５以上としたこと
    を特徴とする請求項１記載の機械式過給機付エンジンを
    備えたパワートレイン。
  3. 【請求項３】 エンジンの排気量を略２５００cc以下と
    したことを特徴とする請求項１または２記載の機械式過
    給機付エンジンを備えたパワートレイン。
  4. 【請求項４】 エンジンが１気筒につき複数個の吸気ポ
    ートを有するものであることを特徴とする請求項１乃至
    ３のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンを備えた
    パワートレイン。
  5. 【請求項５】 エンジンが１気筒につき複数個ずつの吸
    気ポートおよび排気ポートを有し、かつ、総吸気ポート
    開口面積が総排気ポート開口面積よりも大きく設定され
    ているものであることを特徴とする請求項４記載の機械
    式過給機付エンジンを備えたパワートレイン。
  6. 【請求項６】 エンジンが一対のカムシャフトを備えた
    ＤＯＨＣエンジンであることを特徴とする請求項４また
    は５記載の機械式過給機付エンジンを備えたパワートレ
    イン。
  7. 【請求項７】 変速機の最高速段のギヤ比を１．０未満
    に設定したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
    に記載の機械式過給機付エンジンを備えたパワートレイ
    ン。
JP6197400A 1993-09-30 1994-07-30 機械式過給機付エンジンを備えたパワートレイン Pending JPH07145740A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6197400A JPH07145740A (ja) 1993-09-30 1994-07-30 機械式過給機付エンジンを備えたパワートレイン
EP94115395A EP0646703B1 (en) 1993-09-30 1994-09-29 Power train having supercharged engine
DE69407247T DE69407247T2 (de) 1993-09-30 1994-09-29 Antriebsstrang mit aufgeladenem Motor
US08/312,945 US5549095A (en) 1993-09-30 1994-09-30 Power train having supercharged engine
KR1019940024906A KR100333009B1 (ko) 1993-09-30 1994-09-30 기계식과급기부착엔진을구비한파워트레인

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5-245057 1993-09-30
JP24505793 1993-09-30
JP6197400A JPH07145740A (ja) 1993-09-30 1994-07-30 機械式過給機付エンジンを備えたパワートレイン

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07145740A true JPH07145740A (ja) 1995-06-06

Family

ID=26510342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6197400A Pending JPH07145740A (ja) 1993-09-30 1994-07-30 機械式過給機付エンジンを備えたパワートレイン

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5549095A (ja)
EP (1) EP0646703B1 (ja)
JP (1) JPH07145740A (ja)
KR (1) KR100333009B1 (ja)
DE (1) DE69407247T2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019039554A1 (ja) 2017-08-25 2019-02-28 マツダ株式会社 過給システム付き予混合圧縮着火式エンジン

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5832885A (en) * 1994-09-21 1998-11-10 Moyer; David F. Hybrid internal combustion engine
US7281527B1 (en) * 1996-07-17 2007-10-16 Bryant Clyde C Internal combustion engine and working cycle
US6951211B2 (en) 1996-07-17 2005-10-04 Bryant Clyde C Cold air super-charged internal combustion engine, working cycle and method
US8215292B2 (en) 1996-07-17 2012-07-10 Bryant Clyde C Internal combustion engine and working cycle
US5809964A (en) 1997-02-03 1998-09-22 Diesel Engine Retarders, Inc. Method and apparatus to accomplish exhaust air recirculation during engine braking and/or exhaust gas recirculation during positive power operation of an internal combustion engine
ITRE20010042A1 (it) * 2001-04-24 2002-10-24 Corghi Spa Dispositivo sollevatore per macchine smontagomme
JP3997477B2 (ja) * 2001-10-05 2007-10-24 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
US7347171B2 (en) * 2002-02-04 2008-03-25 Caterpillar Inc. Engine valve actuator providing Miller cycle benefits
US6722349B2 (en) 2002-02-04 2004-04-20 Caterpillar Inc Efficient internal combustion engine valve actuator
US6732685B2 (en) 2002-02-04 2004-05-11 Caterpillar Inc Engine valve actuator
US7004122B2 (en) * 2002-05-14 2006-02-28 Caterpillar Inc Engine valve actuation system
US6941909B2 (en) * 2003-06-10 2005-09-13 Caterpillar Inc System and method for actuating an engine valve
US7069887B2 (en) * 2002-05-14 2006-07-04 Caterpillar Inc. Engine valve actuation system
FR2856435B1 (fr) * 2003-06-20 2005-09-23 Inst Francais Du Petrole Moteur suralimente a combustion interne a injection indirecte a balayage de gaz brules et procede d'alimentation en air suralimente pour un tel moteur
US6912458B2 (en) * 2003-06-25 2005-06-28 Caterpillar Inc Variable valve actuation control for operation at altitude
FR2863006B1 (fr) * 2003-12-02 2006-02-24 Inst Francais Du Petrole Procede de controle d'un moteur surlalimente, notamment d'un moteur a injection indirecte, et moteur utilisant un tel procede
JP2006029247A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Denso Corp エンジンの停止始動制御装置
US20060112689A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Savage Patrick W Jr Divided housing turbocharger with a variable nozzle area
US20080121218A1 (en) * 2004-12-13 2008-05-29 Caterpillar Inc. Electric turbocompound control system
US20070144175A1 (en) * 2005-03-31 2007-06-28 Sopko Thomas M Jr Turbocharger system
DE102007042405A1 (de) * 2007-09-06 2009-03-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
US20100263375A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-21 Malcolm James Grieve Twin-Charged Boosting System for Internal Combustion Engines
US9631563B2 (en) 2010-06-30 2017-04-25 Orbital Traction, Ltd Torque pulse dampener
US9488095B2 (en) 2012-07-18 2016-11-08 Orbital Traction, Ltd. Power plant with pressure relief valve
BR112018000061B1 (pt) * 2015-07-02 2022-11-01 Nissan Motor Co., Ltd. Método de controle e aparelho de controle para um motor de combustão interna

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2544766A1 (de) * 1975-10-07 1977-04-14 Audi Nsu Auto Union Ag Verfahren zum betrieb eines ottomotors
JPS6351121A (ja) * 1986-08-20 1988-03-04 Sumitomo Heavy Ind Ltd 射出成形機の位置検出器
KR910002898B1 (ko) * 1986-11-27 1991-05-09 마쯔다 가부시기가이샤 과급기부착엔진
JP2863927B2 (ja) * 1988-03-15 1999-03-03 マツダ株式会社 エンジンの吸気装置
JPH0791984B2 (ja) * 1989-10-24 1995-10-09 マツダ株式会社 過給機付エンジンの吸気装置
US5230320A (en) * 1991-06-27 1993-07-27 Mazda Motor Corporation Intake and exhaust control system for automobile engine
US5239960A (en) * 1991-07-30 1993-08-31 Mazda Motor Corporation Engine induction system provided with a mechanical supercharger
JPH05296070A (ja) * 1992-04-14 1993-11-09 Mazda Motor Corp 過給機付エンジンの制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019039554A1 (ja) 2017-08-25 2019-02-28 マツダ株式会社 過給システム付き予混合圧縮着火式エンジン
US10982616B2 (en) 2017-08-25 2021-04-20 Mazda Motor Corporation Premixed compression ignition type engine with supercharging system

Also Published As

Publication number Publication date
US5549095A (en) 1996-08-27
EP0646703A2 (en) 1995-04-05
EP0646703B1 (en) 1997-12-10
KR950008942A (ko) 1995-04-19
DE69407247D1 (de) 1998-01-22
EP0646703A3 (en) 1995-09-20
KR100333009B1 (ko) 2002-10-31
DE69407247T2 (de) 1998-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH07145740A (ja) 機械式過給機付エンジンを備えたパワートレイン
KR0152101B1 (ko) 내연엔진의 과급장치
EP1233151B1 (en) Automotive four-cycle engine
CN102465782B (zh) 火花点火式直喷发动机控制方法及火花点火式直喷发动机
JP3172232B2 (ja) エンジンの燃焼制御装置
JP3421731B2 (ja) エンジンの吸気制御装置
JP2004263562A (ja) 予混合圧縮自着火式内燃機関の制御方法
JPH03138416A (ja) 過給機付エンジンの吸気装置
JPS6258016A (ja) エンジンの吸気装置
JPH1089106A (ja) ターボ過給機付エンジン及びターボ過給機付エンジン搭載車のパワーユニット
JP5998901B2 (ja) ターボ過給エンジン
GB2143580A (en) Supercharging arrangement for multi-cylinder internal combustion engine
JP3280758B2 (ja) 機械式過給機付エンジンの吸気装置
JP5924254B2 (ja) ターボ過給エンジン
JP3451669B2 (ja) 過給機付エンジン
JP2005291044A (ja) ターボ式過給機付き多気筒エンジン
JPH11132067A (ja) Ｄｏｈｃエンジンの可変バルブタイミング装置
Kawawa et al. Development of New 3.5 L V6 Gasoline Direct Injection Engine
JP3184247B2 (ja) 機械式過給機付エンジンの吸気装置
JP2823127B2 (ja) 過給機付エンジン
JP5983285B2 (ja) ターボ過給機付エンジン
JP5974805B2 (ja) ターボ過給機付多気筒エンジン
JP5049226B2 (ja) 内燃機関の吸気制御装置
JPH0717787Y2 (ja) 過給機付エンジン
JPH0559249B2 (ja)