JPH0791994B2

JPH0791994B2 - エンジンの過給装置

Info

Publication number: JPH0791994B2
Application number: JP16117586A
Authority: JP
Inventors: 晴男沖本; 郁夫松田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPS6318133A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエンジンの過給装置に関し、特に排気ターボ過
給機に加えて、エンジンにより駆動される機械式過給
機、つまりスーパチャージャーを備えて、２台の過給機
により吸気を過給するようにしたものの改良に関する。

（従来の技術）従来より、この種のエンジンの過給装置として、例えば
特開昭59−138748号公報に開示されるように、エンジン
の運転時には、その排気の排圧により排気ターボ過給機
を常時作動させて、エンジンへの吸気を排圧に応じて過
給するとともに、機械式過給機をエンジン運転状態に応
じて作動させ、特に車両の急加速時には、上記排気ター
ボ過給機ではその作動応答性が悪くターボラグが生じる
ことから、この応答性を確保すべく機械式過給機を作動
させることにより、吸気を素早く過給して、車両の加速
性能の向上を図るようにしたものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、排気ターボ過給機においては、通常、吸気の
最高過給圧を設定値に規制するウェストゲート装置が設
けられる。このウェストゲート装置での設定最高過給圧
値は、特にエンジンの良好な燃焼効率を確保する点を考
慮して設定される。すなわち、排気通路において、排気
ターボ過給機のタービンが排気の排圧により回転駆動さ
れると、このタービンの存在でもって排気のスムーズな
排出が阻害されて排圧が上昇し、その結果、燃焼室への
残留ガスの持込み量が増大して、エンジンの燃焼効率が
低下することから、一般に、エンジンの燃焼効率が低下
する直前の過給圧値を設定最高過給圧値として、エンジ
ンの良好な燃焼効率を可及的に確保するようになされて
いる。このため、このような排気ターボ過給機を備えた
エンジンでは、エンジンの高回転運転時に、エンジンの
燃焼効率が上記ウェストゲート装置の設定最高過給圧値
に支配されて、燃焼効率のより一層の向上を図り得ない
という欠点があった。

（発明の目的）本発明はエンジンの燃焼効率の向上を図るべく、特に上
記機械式過給機の作動に着目してなされたものである。
すなわち、機械式過給機の作動時には、その吸気の過給
により排気ターボ過給機の過給分担が減少するのに伴
い、その分、排気の排出がスムーズになって排圧が低下
し、残留ガスの持込み量が減少することから、エンジン
の燃焼効率が向上して、過給圧が同一値の場合でもエン
ジンの出力が増大すること、換言すれば、過給圧を低目
に変化させれば、エンジン出力を同一値に保持しつつ、
燃焼効率を改善できることに着目し、その目的は、機械
式過給機の作動時には、ウェストゲート装置の設定最高
過給圧値をこの機械式過給機の非作動時とは異なる低い
値に調整することにより、エンジン出力を所望値に保持
しながら、残留ガスの持込み量の減少に伴ってエンジン
の燃焼効率を高めてエンジンの出力トルクを増大させる
とともに、同一エンジン出力下でエンジンの燃焼効率が
高まる分だけ燃焼消費量を減少させて燃費性能の向上を
図ることにある。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、吸気
の最高過給圧を設定値に規制するウェストゲート装置を
有する排気ターボ過給機と、エンジンにより駆動される
機械式過給機とを備え、該機械式過給機をエンジンの運
転状態に応じて作動させるようにしたエンジンの過給装
置を前提とする。そして、上記機械式過給機の作動時を
検出する作動時検出手段と、該作動時検出手段で検出し
た機械式過給機の作動時に、上記ウェストゲート装置の
設定最高過給圧値を低く補正する補正手段とを備える構
成としたものである。

（作用）以上の構成により、本発明では、エンジンの運転時に
は、排気の排圧により排気ターボ過給機が常時作動して
吸気が過給されるとともに、このエンジン運転状態のう
ち、特にエンジン高回転時等の特定運転領域では、排気
ターボ過給機がより一層駆動されて吸気の過給圧も上昇
し、その過給圧の最高値がウェストゲート装置により設
定値に規制されるとともに、この状態で機械式過給機が
作動して、吸気の過給が上記排気ターボ過給機と機械式
過給機との双方で行われる。

その場合、機械式過給機による吸気の過給に伴い、排気
ターボ過給機の過給分担が低減されて、その分、排気の
排出がスムーズになって燃焼室への残留ガスの持込み量
が減少するので、エンジンの燃焼効率が向上してエンジ
ン出力は増大しようとする。しかし、この時には、上記
ウェストゲート装置の設定最高過給圧値が補正手段によ
り低く補正されて、吸気の最高過給圧がこの設定値に低
く規制されるので、エンジン出力は増大せずにそのまま
所望値に保持されるとともに、上記エンジンの燃焼効率
の向上によってエンジンの出力トルクが増大すると共
に、燃料消費量が低減されて燃費性能が向上することに
なる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明に係るエンジンの過給装置の全体構成を
示し、１はエンジン、２はエンジン１のピストン３によ
り容積可変に形成された燃焼室、４は一端がエアクリー
ナ５を介して大気に連通し、他端が上記燃焼室２に開口
して、エンジン１に吸気（空気）を供給する吸気通路、
６は一端が燃焼室２に開口し、他端が大気に開放されて
排気を排出する排気通路であって、上記吸気通路４の途
中には、吸入空気量を制御するスロットル弁７と、該ス
ロットル弁７の下流側の吸気通路４に燃料を噴射供給す
る燃料噴射弁８が各々配設されている共に、該吸気通路
４の燃焼室２への開口部には吸気弁９が配設されてい
る。また、上記排気通路６の燃焼室２への開口部には排
気弁10が配設されている。

また、上記吸気通路４と排気通路６との間には、排気タ
ーボ過給機15がこの両通路4,6に跨って配置されてい
る。該排気ターボ過給機15は、排気通路６に回転自在に
配置されたタービン15aと、該タービン15aに連結軸15b
を介して連結され且つ吸気通路４のスロットル弁７上流
側に配置されたブロワ15cとを備え、タービン15aが排気
通路６を流通する排気から排圧を受けて回転することに
より、ブロワ15cを回転駆動して、吸気通路４からエン
ジン１への吸気を過給するものである。

さらに、上記排気ターボ過給機15には、吸気の最高過給
圧を設定値に規制するウェストゲート装置18が備えられ
ている。該ウェストゲート装置18は、排気通路６におけ
る上記排気ターボ過給機15のタービン15aをバイパスす
るバイパス通路20と、該バイパス通路20を開閉するウェ
ストゲート弁21と、該ウェストゲート弁21を開閉作動さ
せるダイヤフラム装置22とを備え、該ダイヤフラム装置
22は、上記ウェストゲート弁21にリンク機構23を介して
連結されたダイヤフラム22aと、該ダイヤフラム22aによ
り本体内部を二分割してなる圧力室22bおよび大気室22c
と、該大気室22cに縮装されたスプリング22dとから成
り、該スプリング22dの付勢力は、予め、エンジン１の
燃焼効率が排気通路６の排圧の上昇に起因して低下する
直前の規制値P_Oよりも微小値△Ｐだけ低い過給圧値P_Lに
相当する値（P_O−△Ｐ）に設定されている。また、上記
圧力室22bには、圧力導入通路24を介して吸気通路４の
ブロワ15c下流側の圧力、つまり吸気の過給圧が導入可
能になっている。さらに、上記圧力通路24の途中は、小
径のバイパス通路25を介して吸気通路４のブロワ15c上
流側に連通され、該バイパス通路25には、該バイパス通
路25を開閉する常開の開閉弁26が介設されていて、吸気
の過給圧が圧力室22bに導入される際、その過給吸気の
一部をバイパス通路25を介して吸気通路４のブロワ15c
上流側にバイパスすることにより、吸気の過給圧を微小
圧△Ｐだけ減圧して圧力室22bに導入するようにしてい
る。しかして、吸気の過給圧が上記規制値P_O以下のとき
には、圧力室22bに作用する圧力値がスプリング22dの付
勢力（P_O−△Ｐ）以下になって、該スプリング22dの付
勢力でもってダイヤフラム22aが図中右方向に偏倚する
ことにより、ウェストゲート弁21がバイパス通路20を閉
じて排気の全量をタービン15aに供給する一方、吸気の
過給圧が規制値P_Oを越えるときには、圧力室22bに作用
する圧力値がスプリング22dの付勢力（P_O−△Ｐ）を越
えて、この圧力によりダイヤフラム22aが今度は図中左
方向に偏倚して、ウェストゲート弁21がバイパス通路20
を開き、このことにより排気通路６の排気の一部をバイ
パス通路20に流通させて、排気ターボ過給機15のタービ
ン15aをバイパスしてその下流側の排気通路６に排出す
ることにより、それ以上の過給圧の上昇を抑えて、吸気
の過給圧の最大値を上記規制値P_Oに規制するように達成
されている。

加えて、上記吸気通路４における排気ターボ過給機15の
ブロワ15c上流側と、該ブロワ15cの下流側でスロットル
弁７上流側とは、副吸気通路27で連通接続され、該副吸
気通路27の途中には、上記エンジン１により駆動される
機械式過給機28が介設されている。また、上記副吸気通
路27の機械式過給機28下流側は、２次空気供給通路29を
介して排気通路６のタービン15a下流側に連通接続さ
れ、該第２次空気供給通路29の副吸気通路27との接続部
には、副吸気通路27の吸気を吸気通路４のスロットル弁
７上流側と２次空気供給通路29側とに選択的に供給する
三方弁30が配置されていて、該三方弁30が２次空気供給
通路29側に連通作動したときには、機械式過給機28で過
給された吸気を２次空気として排気通路６のタービン15
a下流に供給して、排気中の一酸化炭素等を酸化させて
排気を浄化する一方、三方弁30が吸気通路４のスロット
ル弁７上流側に連通作動したときには、副吸気通路27の
過給吸気をエンジン１に供給するようにしている。

さらに、35は吸気通路４と副吸気通路27との接続部上流
側でエンジン１への吸入空気量を検出するエアフローセ
ンサ、36は２次空気供給通路29の２次空気量を検出する
２次空気流量計、37はエンジン１の回転数を検出する回
転数センサ、38はスロットル弁７の開度を検出する開度
センサであって、該各センサ35〜38の各検出信号は、各
々CPU等を備えたコントローラ40に入力されていて、該
コントローラ40により、上記燃料噴射弁８と、開閉弁26
と、三方弁30とが各々作動制御される。

すなわち、コントローラ40は、エアフローセンサ35で検
出した吸入空気量から２次空気流量計で検出した２次空
気量を減算して実際の吸入空気量を把握し、この吸入空
気量に応じた燃料量になるよう燃料噴射弁８を作動制御
するとともに、上記回転数センサ37および開度センサ38
からのエンジン回転数およびスロットル弁開度（つまり
エンジン負荷）によりエンジン１の運転状態を把握し、
エンジン運転状態が高回転高負荷領域等の特定運転領域
を除く通常運転時の場合には、三方弁30を２次空気供給
通路29側に連通作動させて、２次空気（過給空気）によ
る排気ガス浄化を行う一方、上記特定運転領域にある場
合には、三方弁30を吸気通路４側に連通作動させて、機
械式過給機28による過給空気を燃焼室２に供給するよう
機械式過給機28を実質的に作動させる。また、上記特定
運転領域にある場合には、上記三方弁30の吸気通路４側
への連通作動により機械式過給機28の作動時を検出する
作動時検出手段43として機能し、この作動時の検出時に
上記開閉弁26を閉作動させて、バイパス通路25を介した
過給吸気の一部バイパスを阻止することにより、吸気の
過給圧が規制値P_Oに至らなくても、P_O−△Ｐ以上の過給
圧であれば、ウェストゲート装置18のダイヤフラム22a
をスプリング22dの付勢力に抗して偏倚させて、ウェス
トゲート弁21を開作動させることにより、ウェストゲー
ト装置18の設定最高過給圧値を規制値P_Oから微小値△Ｐ
だけ低い設定値（P_O−△Ｐ）に低く補正する補正手段44
として機能するものである。尚、第１図において、46は
機械式過給機28により過給された吸気の過給圧が設定値
（最大値）に達すると開作動して、副吸気通路27の過給
吸気を機械式過給機28の上流側にリリーフするリリーフ
弁、47は燃焼室２の頂部に配設された点火プラグであ
る。

したがって、上記実施例においては、エンジン１の運転
時、排気通路６を流通する排気の排圧により排気ターボ
過給機15が常時作動して、その排圧値に応じて吸気通路
４の吸気が過給されて、高回転高負荷領域等の特定運転
域に向うに従って排気ターボ過給機15がより駆動されて
過給圧が漸次上昇し、この過給圧が規制値P_Oに至ると、
ウェストゲート装置18が作動してそれ以上の上昇が規制
され、過給圧はこの規制値P_Oに保持される。

そして、この状態でエンジン運転状態が特定運転域に移
行した場合には、機械式過給機28が作動して、第２図
（ロ）に示す如く、エンジン１への吸入空気量のうち斜
線で示す吸入空気量が機械式過給機28で供給される。こ
のことにより、排気ターボ過給機15のタービン15aの仕
事量、つまり排気ターボ過給機15の過給分担がその分だ
け減少して、排気の排出がその分スムーズになるので、
排気通路６の排圧が同図（ニ）に実線で示す如く低下し
て、排気ターボ過給機15のみ作動した場合（破線で示す
場合）に比べて小さくなる。そして、このスムーズな排
気の排出に伴い燃焼室２への残留ガスの持込み量が減少
してエンジン１の燃焼効率が向上し、エンジン１の出力
は増大しようとするが、この時には、ウェストゲート装
置18の規制値P_Oが補正手段44により微小値△Ｐだけ低く
補正されて、吸気の過給圧が同図（イ）に示す如くその
分低下するので、エンジン１の出力は増大変化せずに同
一値に保持され、この同一エンジン出力の状態で上記エ
ンジン１の燃焼効率の向上に伴いエンジン１の出力トル
クが同図（ハ）に実線で示す如く上昇して、破線で示す
排気ターボ過給機15のみが作動する場合に比べて大きく
なるとともに、この同一エンジン出力下ではエンジン１
の燃焼効率が高まる分だけ、燃料噴射弁８からの燃料噴
射量が低減されて、燃費性能が向上することになる。よ
って、エンジン出力を所望値に保持しつつ、排圧の低減
に伴うエンジン燃焼効率の向上によってトルクの増大お
よび燃費性能の向上を図ることができる。

また、第３図は他の実施例を示し、上記実施例では機械
式過給機28からの過給空気をスロットル弁７上流に供給
して、排気ターボ過給機15からの過給空気と合流させて
燃焼室２に供給したのに代え、機械式過給機28からの過
給空気を独立して燃焼室２に供給すべく、三方弁30下流
側の副吸気通路27′を燃焼室２に直接開口させるととも
に、その燃焼室２への開口部に、副吸気弁50を吸気弁９
と同期作動可能に配置したものである。尚、同図におい
て、51は副吸気通路27′の三方弁30下流側に配置された
制御弁であって、機械式過給機28により過給された吸気
のエンジン１への供給量を制御するものである。

したがって、本実施例においても、上記実施例と同様
に、第４図に示す如く、機械式過給機28の作動に伴い排
気ターボ過給機15の過給分担が減少して、排気通路６の
排圧が低下するので、エンジン１の燃焼効率が向上し
て、出力トルクの増大と燃費性能の向上とが図られると
ともに、ウェストゲート装置18の設定最高過給圧値が低
く補正されて、エンジン１の出力が同一値に保持される
ことになり、よってエンジン出力を所望値に確保しつ
つ、出力トルクの増大および燃費性能の向上を図ること
ができる。尚、この場合には、副吸気通路27′が吸気通
路４とは独立に燃焼室２に開口しているので、排気ター
ボ過給機15の過給圧は、第４図（イ）に示す如く、補正
手段44の作動に共い若干低下するものの、機械式過給機
28の過給圧は低下せず、そのままの値となる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明のエンジンの過給装置によ
れば、排気ターボ過給機と機械式過給機とが同時に作動
する特定運転領域では、排気ターボ過給機のウェストゲ
ート装置18の設定最高過給圧値を低く補正したので、エ
ンジン出力を所望値に確保しつつ、排気ターボ過給機の
過給分担の減少に伴う排圧の低減によりエンジンの燃焼
効率を高めて、出力トルクの増大および燃費性能の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略構成
図、第２図は作動説明図である。第３図は他の実施例を
示す全体概略構成図、第４図は同作動説明図である。１……エンジン、４……吸気通路、６……排気通路、15
……排気ターボ過給機、18……ウェストゲート装置、21
……ウェストゲート弁、22……ダイヤフラム装置、26…
…開閉弁、27,27′……副吸気通路、28……機械式過給
機、37……回転数センサ、38……開度センサ、40……コ
ントローラ、43……作動時検出手段、44……補正手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気の最高過給圧を設定値に規制するウェ
ストゲート装置を有する排気ターボ過給機と、エンジン
により駆動される機械式過給機とを備え、該機械式過給
機をエンジンの運転状態に応じて作動させるようにした
エンジンの過給装置であって、上記機械式過給機の作動
時を検出する作動時検出手段と、該作動時検出手段で検
出した機械式過給機の作動時に、上記ウェストゲート装
置の設定最高過給圧値を低く補正する補正手段とを備え
たことを特徴とするエンジンの過給装置。