JPS60142017A - エンジンの過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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の改良に関するものであ
る。

（従来技術） 従来から、エンジンの′ＩｊＪ給装置として、その吸気
系路が、エンジンの作動室の容積変化に、ｌ、（−′１
５いてその作動室への自然吸気を行なう自然吸気通路と
、過給機を有してその作動室への過給を行なう過給通路
とからホ１＋Ｊ成されて、吸入工程の終期から圧縮上程
の初期にわたって過給通路を開弁ネせてなるいわゆる部
分過給方式のものが知られている。

この８１（分過給方式の過給装置は、吸入工程の初期か
ら吸入工程の終期にわたって過給をイｊなう全渦絵方式
のものに較へて充填効率を損なうことなく過給機を小型
化できるという利点を右しているが、この部分過給方式
の過給装置は、自然吸気通路の開弁時期と過給通路の開
グ「時期とかオーバラップし、エンジンが低回転域にあ
っては、吸気慣性効果が小さくて自然吸気の流速が小さ
いために過給を行なう際に自然吸気通路への吸気の吹き
返えしが生して、充填効率を高め難いという問題がある
。

この問題を解決するための提案が、たとえば、特開昭５
　ｓ　−１２２３ｔ　ｓ　吟公報においてなされている
。この特開ＩＪ／」５８−１２２３１８号公報に開ノｌ
＼のものは、エンジンの回転域か１没定回転数よりも低
いときには全過給を行なわせ、設定回転数よりも高いと
きには自然吸気に加えて部分過給を行なわせるようにし
たものであり、このように構成すると、吸気の吹き返し
による影響をさけて、エンジン低回転域であってもその
出力の向」二を図ることができる。

しかしながら、部分過給方式の過給装置には、その過給
；１１に限界があり、エンジンがさらに一層高回転とな
ると、過給通路の開弁タイミングの問題、過給機がエア
ポンプ式等の機械式のものである場合にはその機械損失
等で過給量が低下し、とくにエンジン高回転域において
充填効率を高め難くエンジン低回転域からエンジン高回
転域全般にわたってのエンジン出力の向上を図り難いも
のとなっている。

（発明の目的） 本発明は、−１二記の°１）情を′、ｙ、Ｉ＋Ｘｒ、　
Ｌ／てなされたもので、その目的とすると弘ろは、エン
ジンの低回転域から高回転域にわたって高出力を得るこ
とを期待できるエンジンの過給装置を提供することにあ
る。

（発明の構成） 本発明は、エンジンの回転域が充分に高まったときには
、吸気慣性効果が充分に大となり、’ｌＡｓ６通路を吸
入工程初期から開弁させたとしても吸気の吹き返しによ
る影響をさけて過給を行なわせることができるというこ
とに着目してなｙれたもので、吸気系路をエンジン回転
状態に応じて開閉制御する開閉制御装置を設けて、エン
ジンが低回転域にあるときには自然吸気を停止させて吸
入工程の初期から吸入工程の終期にわたって過給を行な
わせ、エンジンの回１転が上昇するに伴なって、１」然
吸気を行なわせると共に自然吸気から遅れて過給を行な
わせ、エンジンの回転が更に高まって高ＩＩ」転成とな
ったときには、吸入工程の初期から吸入り程の終期にわ
たって自然吸気と同時に過給を行なわせ、エンジン高回
転域においての過給１−を増大せしめて、エンジン低回
転域からエンジン高回転域にわたって全般的に高出力を
得ることができるようにしたものである。

（実施例） 以ト−に本発明に係るエンジンの過給装置の実施例を図
面に基づいて説明する。

第１図ないし第３（Δは、本発明に係るエンジンの過給
装置の第１の実施例を示すもので、第１図において、ｌ
はエンジン本体、２はシリンダ、３はビス）・ンであっ
て、ここではエンジン本体ｌは、ピストン３かシリンダ
２内を往復動する往復動型とされており、４は連接体、
５はクランクＩｌ：ｌＩ、６は燃焼室である。燃焼室６
の上部には、吸気ポート７とυ１気ポート８とか設けら
れ、吸気ポート７には吸気ブ１′９か設けられ、＋Ｊｌ
気ボート８には排気ゴｒｌＯが設けられている。吸気弁
９と排気弁１０とは、図示を略すタイミングカムを介し
て、クランク軸５の回転と同期して所定のタイミングで
開閉されるようになっており、第２図において、符号Ａ
は吸気弁９の開弁タイミングを示しており、吸気ポート
７は共用通路１１に連通され、損気ポート８は損気通路
１２に連通されている。

共用通路１１は、共用ポー）１３を有しており、共用ポ
ート１３は自然吸気通路１４と過給通路１５とに連通さ
れており、自然吸気通路１４と過給通路１５とは吸気系
路を構成している。この吸気系路は、その上流端にエア
クリーナ１６を備えており、自然吸気通路１４には、エ
アクリーナ１６の直下流にエアフローメータ１７が設け
られており、１８はそのエアフローメータ１７の一部を
構成するセンサであり、センサ１８は、その出力かコン
トロールユこ、７　）　１９に人力されるものとなって
おり、このコントロールユニット１３Ｈ閉ＲｊＪ御装置
の一部を構成するものでその機能については後述する。

過給通路工５は、ここでは、自然吸気通路１４から分岐
する構成とされており、２０はその分岐ポートを示すも
ので、この分岐ポート２０は、エアフローメータ１７よ
りも下流側の自然吸気通路１４に開口する構成とされて
いる。過給通路１５には、過給機としてのエアポンプ２
１が設けられており、このエアポンプ２１は、ここでは
、ベーン式のものとされている。このエアポンプ２１は
、クランク１ｌｉｂ　５の回転によって駆動されるもの
で、ここでは、タイミングベルト２２、プーリ２３、゛
屯磁クラッチ２４を介して回転駆動されるようになって
いる。過給通路１５は、エアポンプ２１を境にその上カ
レ側と下流側とがリリーフ通路２５によって連通されて
おり、リリーフ通路２５には、リリーフバルブ２６が、
没けられ、エアポンプ２１よりも下流側の過給通路１５
の過給圧が設定イ１（１以−にに高まると、リリーフバ
ルブ２６が開成されて、過給気がエアポンプ２１の」二
流側にリリーフするようにされている。

１）然吸気通路１４と過給通路１５とは、その途中のお
いて連通する構成とされぞおり、２７はその連通路であ
り、その連通路２７の連通ポート２８は、自然吸気通路
１４に開口する構成とされ、その連通路２７の連通ボー
ト２９は、エアポンプ２１よりも下流側の過給通路１５
に開口する構成とされている。連通路２７は、開閉制御
装置の一部を構成する切換え弁装置３０によって開閉ｙ
れるもので、このν」換え弁装置３０は、コントロール
ユニン）１９によって制御されるものとなっている。自
然吸気通路１４には、分岐ポート２０よりもド流側であ
ってかつ連通ボーｉ・２８よりも上？ＡＥ　側に逆止弁
３１とスロットルバルブ３２とが設けられ、スロットル
バルブ３２は逆止弁３１よりも下流側に位置している。

」１、用通路１１には、燃料噴射ブ１゛３３か設けられ
ており、コントロールユニッＩ・１９は、スロットルバ
ルブ３２の開度に基づいて燃料噴射・５１を１没足する
機能をイｊしており。

エアクリーナ１６から吸入された吸入空気は、燃料と程
合されて混合気となって燃焼室６に供給されるものとな
っている。

自然吸気通路１４と過給通路１５とは、その下流であっ
てかつ共用ポート１３の直−に流において合流する構成
とされており、３４はその自然吸気通路１４と過給通路
１５との合流部を示している。この合流部３４は、円形
室状とされており、この合流部３４には三日月状のロー
タリバルブ３５が設けられている。このロータリバルブ
３５は、開閉制御装置の−ｊ；Ｉｌを構成するもので、
クランク輔５の回転によって駆動されるもので、ここで
は、タイミングベルト３６、プーリ３７を介して回転駆
動されるものとなっている。このロータリバルブ３５は
、エンジンの回転域が低回転域にあるときには、吸気弁
９が閉成されているときに過給通路１５の過給ポート３
８を開成しかつ吸気Ｊ１゛９か開成されているときに過
給通路１５の過給ポート３８を閉成する機能をイＩする
とＪ（に、吸気弁９が閉成されているときに自然吸気通
路１４の自然吸気ポート３９を開成しかつ吸気弁９が開
成されているときにその自然吸気ポート３９を開成する
機能を有しており、過給ポート３８と自然吸気ポー）・
３９とは−そのロータリバルブ３５の１回転中に１回開
成されるもので、ここでは、過給ポート３８と自然吸気
ポート３９とは同１１！ｊには開成されないものとなっ
ている。エンジン回転か」−ｙｌするに（ｆなって、過
給ポート３８の開弁タイミングと吸気弁９の１５１１弁
タイミングとは、第２図に示すようにオーバランプする
構成とされており、この第２図において、符号−Ｂはエ
ンジン回転域か低回転域１こある場合の過給ポート３８
の開弁タイミングを示し、符りＣはエンジン回’ｌ’／
ミ域が高回転域にある場合の過給ポート３８の開弁タイ
ミングを示しており、エンジンが高回転域にある場合に
は、自然吸気ポート３９は、吸気弁７が開成していると
きに閉成されるものとなっており、エンジンの回１；シ
、Ｉ：　’ｙｔにイ゛Ｖなって、過給ボー）・３８の開
弁タイミングと吸気弁９との開弁タイミングとのオーバ
シップする度合が大きくなるものとされている。

切換え弁装置３０は、エンジン回転域が低回転域と高回
転域とにあるときには連通路２７を開成し、かつエンジ
ン回転域か低回転域と高回転域との間の中回転域にある
ときには連通路２７を閉成ｔ　ル機能を有しており、コ
ントロールユニ７１・１９は、エンジン回転数検出セン
サＳからの出力値“弓にノ１（づいてνＪ換えゴ１゛装
：ｒ’、；　３０に制御信じを出力スルモのである。こ
こでは、コントロールユニット１９は、エンジン回１１
シζ数検出センサＳからの出カイ、）壮に基ついて、エ
ンジン回転域か、低・中・高のいずれにあるかを判別す
る構成とされており、エンジン回転数検出センサＳは、
センサ１８とＪ（に）１（本燃料噴射料を決定するエン
ジン回転数の検出を行う機能を有している。ここで、第
１の設定回転数は、エンジンが低回転域から中回転域に
移行する際の境界となっており、第２の設足回中１、数
はエンジンが中間’ｌ’／、域から高回転域に移行する
際の境界となっている。

次にこの実施例の作用を説明する。

（１１，・　エンジンの回転域が第１の設夏回転数より
も低い低回転域にあるとき。

このとき、吸気弁９の開弁時に過給ポート３８は閉成さ
れており、かつ、自然吸気ポート３９は吸気弁９の開弁
タイミングと合致して開成されており、しかも、連通路
２７はν〕換え弁装置３０によって開成されるので、過
給気は、矢印Ｘ、Ｙ、Ｚの方向に流れ、吸入工程の初期
からその終期にわたって燃焼室６へ過給気が供給される
こととなり、その際、逆止弁３１よりも下流側の自然吸
気通路１４の圧力がその上流側よりも高くなるので、逆
止弁３１が閉成され、自然吸気の流れが止められる。

（り）　エンジンの回Φ／ζ域が第１の設定回転数より
も高くて第２の設定回転数よりも低い中回転域にあると
き。

このとき、連通路２７は、弁９ノ換装置３０によって閉
成されており、過給ポーＩ・３８の開弁時期と吸気ゴｒ
９の開弁時期とがオーバラップするようになると共に、
自然吸気ポーＩ・３９の開弁タイミングが吸気弁９の開
弁タイミングから遅れることになり、吸気弁９の開弁タ
イミングから所定時間ｄれて自然吸気か行なわれ、自然
吸気ポート３９か閉成されてから過給ポーＩ・３８が開
成されて過給か行なわれることになり、１」然吸気通路
１４を経由しての自然吸気と過給通路を経由しての過給
とが吸気弁９の開成中に別々に行なわれることになる。

（３）エンジンの回転域が第２の設定回転数よりも高い
高量１呟域にあるとき。

このとき、吸気ゴｆ９の開弁タイミングと過給ポート３
８との開成タイミングとは合致しており、自然吸気ポー
ト３９の開成中は吸気ゴ「９か閉成されており、しかも
、連通路２７は切換え弁装置３０によって開成されてお
り、自然吸気か矢印Ｗ方向にＪｆＣれることとなって、
吸入工程の初期から終期にわたって過給か行なわれると
共に、同時に自然吸気が行なわれることとなるものであ
る。

この実施例では、以上説明したような作用をすることに
なるから、エンジン低回転域からエンジン高回転域にわ
たって全般的に第３図に示すような過給Ｑ４ｆ性を得る
ことができるものである。

第４図ないし第６図は本発明に係るエンジンの過給装置
の第２の実施例を示すもので、第４図において、前記実
施例の構成黄鋼と同一・の構成変調については、前記実
施例に伺した省号と同一符号を伺すこととし、異なるｉ
′τｂ分についてのみ説明することとする。

この実施例では、過給ポート３８が燃焼室６に開Ｉ」す
る構成とされており、この過給ポーＩ・３８には、補助
吸気ゴｊ４０が設けられており、この補助吸気弁４０は
クランク輔５の回転に同期して回転されるタイミングカ
ム４１によって駆動されるものとなっており、この補助
吸気−ｊｔ４０の開弁タイミングは第５図に符号りで示
されており、この補助吸気ブ「４０の開ゴ「タイミング
と吸気弁９の開ブ「タイミングとは合致するものとされ
ている。

ここでは、ロータリバルブ３５は、連通ポート２９より
も下流側であって過給ポート３８よりも」１流側の過給
通路１５に設けられており、このロータリバルブ３５は
連通路４２を有する構成とされている。このロータリバ
ルブ３５は、その１回転中に１回のみ過給通路１５を開
成するものであり、エンジンが低回転域にあっては、第
５図に鈎じＥで小才ように、補助吸気弁４０の閉成時に
Ｊ　Ｎ’Ｎ通路１５を開成するものとされており、エン
ジンの（１１１転数が高まるに伴なって補助吸気弁４０
の開成時期とロータリ７ヘルブ３５の開成時期とのオー
バラップする度合が大きくなるものとされており、第５
図には、符号Ｆでこのオーバラップした状態が示されて
いる・ ！、ＩＪ換弁装置δ３０は、エンジンの回転域か低回転
域にあるときに、連通路２７を開成するものとされてお
り、エンジンの回転域が中回転域と高回転域にあるとき
に連通路２７を閉成するものとされており、エンジン低
回）１シミ域にあって連通路２７が開成されると、過給
気か矢印Ｖ方向に流れて吸入１−程の初期からその終期
にわたって全過給か行なわれるものであり、エンジンが
中回転域にあるときには連通路２７が閉成されて、自然
吸気通路１４を経由しての自然吸気と過給通路１５を経
由しての過給とが別々に行なわれるものであり、その際
、エンジン回転が高まるに伴って、過給９か増大するも
のであり、エンジンが高回転域にあるときには連通路２
７は閉成されたままで、ロークリバルブ３５の開弁時期
と補助吸気弁４０の開弁時（す１とが合致して吸入工程
の初期から吸入工程の終期にわたって過給が行なわれる
と同時に自然吸気か行なわれるものである。

第７図ないし第９１４は本発明に係るエンジンの過給装
置の第３の実施例を示すもので、第２の実施例と同一構
成要素については、第２の実施例に使用した符号と同一
符号を伺すこととし、異なる部分についてのみ説明する
こととする。

ここでは、ロータリハルツ３５は、ロークリバルブ構成
要素４３．４４から４１〜１成されており、ロークリバ
ルブ構成要素４３は、スロ７トルハルブ３２よりも下流
側の自然吸気通路１４に設けられており、ロータリ／ヘ
ルプ４４は過給機２１よりもド流側の過給通路１５に設
けられており、４５．４６はそのロークリバルブ構成要
素４３．４４の連通路を示している。このロークリバル
ブ構成要素４３．４４は、その−回転中に自然吸気通路
１４と過給通路１５とをそれぞれ１回開成するものとさ
れており、第８図には、吸気弁９の開弁タイミングが符
号Ｇで示されており、第９図には字、１弓−Ｈで補助吸
気弁４０の開弁タイミングが示されている。ここでは、
過給通路１５には、過給切換通路４７が設けられており
、この過給すＪ換通路４７の過給切換ポート４８は過給
機２１よりも下流側であってロークリ／ヘルプ構成要素
４４よりも」−流側の過給通路１５に開口する構成とさ
れており、過給ν）換ポート４９はロータリバルブ構成
要７長４５よりも下流側の過給通路１５に開口する構成
とされており、過給切換通路４７の途中には、しＪ換弁
装置３０か設けられている。

ロークリバルブ構成要素４３は、エンジンが低回転域に
あっては、第８図に符吋■で示すように、吸気弁９の開
成中に自然吸気通路１４を閉成し、エンジン回転か−Ｌ
　ｌｆｔするにイ゛セなって吸気弁９の聞ゴ（ＩＩ！ｉ
期とロークリバルブ構成要素の開弁時期とがオーバラン
プする度合が大きくなるものとされており、ロータリバ
ルブ構成要素４４は、エンジンが低回転域にあっては、
その開弁時期が第９図に示すように補助吸気弁４０の開
弁時期とオーバラップしており、エンジンの回転が一１
ニジ１するに伴なってそのオーバラップする度合が小さ
くなるものとされている。

切換弁装置３０は、エンジンが低回転域と中回転域とに
あっては、ｔｉＩ給νＪ換通路４７を閉成するものとさ
れ、エンジンか高回転域にあっては、過給通路４７を開
成するものとされていて、エンジン低回転域にあっては
、矢印Ｔで示すように過給気か流れて全過給か行なわれ
、エンジンか中回転域にあっては、過給気か矢印Ｔで示
す方向に流れると）（に矢印Ｓで示すように１．１然吸
気か流れて、部分過給が行なわれ、エンジンか＋−’ｌ
’＋　ｌ！！ｉ転域に転成ては自然吸気か矢印Ｓで示す
方向に流れると）（に、！ｉｌＪ換弁装置３０が開成さ
れて矢印Ｒで示す方ＩＨ＋１に過給気が流れて吸入工程
の初ｊすｊかうその終＋０１にわたって自然吸気と同時
に過給か行なわれるものである。

以−１二実施例について説明したか本発明は、これに限
らず以ト′のものを含むものである。

（ｉ）　第２、第３の実施例においては、過給ポート３
８をスワールボー１・とすることもできる。

（２り　第２、第３の実施例のおいては、燃料噴射弁３
３が１１１然吸気通路１４にのみ設けられているが、燃
料噴射弁３３を自然吸気通路１４に設けると共に、これ
とは別に燃料噴射弁を過給通路１５に設けて、Ｉ；１然
吸気通路１４と過給通路１５とに別々に燃料を噴射させ
る構成とすることもできる。その際、エンジン低回転域
においての）・ンキングを防止するために、吸入空気の
１龜に比例して自然吸気通路１４に供給される燃料と過
給通路１５に供給される燃料の比を変更する構成とする
ことか望ましい。

（発明の効果） 本発明は、以」二説明したように、エンジン低回転域か
らエンジン高回転域にわたって、過給気の供給状ｙｌ；
を細かく制御するようにし、エンジンが高回転になるに
伴なって過給Ｊ、１−を増大させるようにしたもので釣
るから、エンジン低回転域から高回転域全搬にわたって
その出力の向上を図ることができるという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係るエンジンの過給装置
の第１の実施例を示す説明図であって、第１図はその構
成図、 第２図はその開弁タイミングの説明図、第３図はその過
給特性図、 第４図ないし第６図は本発明に係るエンジンの過給装２
１の第２の実施例を示す説明図であって、第４図はその
構成図、 第５図はその開弁タイミングの説明図、第６図はその過
給特性図、 第７図ないし第９図は本発明に係るエンジンの過給装置
１ｖ１の第３の実施例を小す説明図であって、第７図は
その構成図、 第８図、第９図はその間ゴ「タイミングの説明図。 １１１１１・Φエンジン本体 ７・・・ご吸気ポー１ ８・令・・１ノ１気ポート ９・・・・吸気弁 １４・・・・自然吸気通路 １５・・会φ過給通路 １７・・拳・エアフローメータ １８争・φ・センサ １９・・拳拳コントロールユニット ２１・・寺・エアポンプ ２２・・争・タイミングベル１・ ２３−　・・争プーリ ２４拳・・・電磁クラ・ンチ ２７・・・・連通路 ３０・・・・ν］換弁装置 ３１・・拳・逆止ゴ「 ３５・φ・・ロータリバルブ ３６・・争・タイミングベルト ３７・−・・プーリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）自然吸気通路と過給機を有する過給通路とから構
   成された吸気系路と、 エンジンの回転域が第１・第２の設定回転数の双方より
   も低いときには自然吸気が停［卜されて過給が吸入工程
   の初期から吸入工程の終期にわたってイＪなわれ、がっ
   、エンジンの回転域がｙＳ　１　’第２の設定回転数の
   双方よりも高いときには自然吸気と過給とか吸入工程の
   初期から吸入工程の終期にわたって同時に行なわれ、し
   がも、エンジンの回転域か第１の１没冗’　１ｊ１１Ｈ
   １１１ｉ数と第２の１設定回転数との間にあるときには
   自然吸気の開始から遅れて過給か行なわれるように、前
   記吸気系路を開閉制御する開閉制御装置と、 を備えていることを特徴とするエンジンの過給装置ｉ／
   ｉ。