JPS61237814A - 過給機付エンジンの吸気装置 - 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、過給機を備えたエンジン、特に該過給機によ
り加圧された過給エアの一部を２次エアとして排気系に
供給するようにしたエンジンの吸気装置に関する。

〈従　　来　　技　　術） 過給機例エンジンは、吸気系に備えた過給機によって燃
焼室内に加圧エアを供給し、これにより該燃焼室内への
エア充填量を増大させて出力の増大を図るようにしたも
のであるが、この種のエンジンにおいても排気ガス対策
用の２次エア通路が設けられる場合がある。その場合、
上記過給機の下流側吸気通路から２次エア通路を分岐し
て排気系に接続し、低負荷時に該２次エア通路を介して
過給機による加圧エアの一部を２次エアとして排気系に
供給ケることにより、特に低負荷時に多くなる排気ガス
中のＨＣやＣＯ等の未燃成分を燃焼さ１ＩＣ排気ガスを
浄化するように構成されるのが通例である。

然して、従来のこの種のエンジンにおいては、例えば特
公昭５９−５７８１号公報に示されているＪ：うに、２
次エア通路内の圧力を調整する手段と、してヂエックボ
ール式等のリリーフバルブを備えた比較的小径のリリー
フ通路が設けられ、該通路を介して２次エアの一部を逃
がすことにより２次１７通路内の圧力を所定の範囲内に
保つように構成される。しかし、このような構成による
と、リリーフ通路の径によって略−義的に決定される一
定のリリーフ量しか２次エアを逃がすことができないた
め、燃焼室への過給が行われない非過給時、つまり過給
機による加圧エアが２次エアとしてのみ利用される無負
荷ないし低負荷時においては次のような問題が生じる。

即ち、上記のような非過給時には、過給機から吐出され
た加圧エアの全てが２次エア通路内に流入しようとする
のであるが、その場合に、該通路に接続されたリリーフ
通路を介して一定口のエアしか逃がすことができない上
記の構成によると、エンジン回転数の上昇に伴って過給
機の回転数が上昇した時にリリーフ通路を介してリリー
フされるエア母よりも更に多量の加圧エアが該過給機か
ら吐出されることとなるため、２次エア通路が接続され
た過給機の下流側吸気通路内の圧力つまり該過給機の吐
出圧が急激に上昇すると共に、これに伴って２次エアの
供給量が必要以上に多くなるのである。そのため、低負
荷時においては、過給を行わないために過給機の駆＠抵
抗を可能な限り抑Ｌｌｌしたいといった要求があるにも
拘らず、却って該過給機の駆動抵抗が大きくなって駆動
損失が増大するという問題が生じると共に、上記のよう
に必要以上の２次エアが排気系に供給されるため該排気
系に設けられた触媒等が冷却され、その結果、該触媒等
の排気ガス浄化作用の低下を招くことになる。

（発　　明　　の　　目　　的） 本発明は、過給エアの一部を２次エアとして排気系に供
給するようにした過給機付エンジンにおりる上記のよう
な実情に対処するもので、過給機の下流側吸気通路内の
圧力（吐出圧）を必要以上に上昇させないようにするこ
とかでき、しかも排気ガス浄化を行うために必要とされ
る所要の２次エア昂を確保し得る吸気装置を実現する。

これにより、上記吸気通路内の不要な圧力上界に伴う駆
動損失を低減して燃費の改善を図ると共に、２次エア最
が必要以上に多くなることによる排気ガス浄化作用の低
下を未然に防止することを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成） 即ち、本発明に係る過給機付エンジンの吸気装置は、過
給機の下流側吸気通路から排気系に接続される２次エア
通路を分岐させ且つ該２次エア通路内の圧力を調整する
リリーフ通路を設けたエンジンにおいて、該リリーフ通
路にこれを開閉する流量制御弁を設け、且つ主吸気通路
に配設されたスロットルバルブに該流量制御弁を連動さ
せてスロットルバルブ開度の増大時に該流量制御弁の開
度を増大させるように構成したことを特徴とする。

上記流量制御弁は、例えばリンク１１構を介してスロッ
トルバルブと連動して開閉するように構成され、無負荷
ないし低負荷時には排気ガス浄化作用を行うに足る量の
２次エアしか排気系に供給されないように、上記スロッ
トルバルブ開度ないしエンジン回転数に応じて過給機の
下流側吸気通路内の過給エアの一部をリリーフ通路を介
して逃がす作用を行う。そして、過給機の下流側通路内
の圧力（吐出圧）が必要以上に上昇しないよう該圧力を
調整する。

（発　　明　　の　　効　　果） 上記の構成によれば、過給エアの一部を２次エアとして
排気系に供給するようにした過給機付エンジンにおいて
、過給機の下流側吸気通路内の圧力（吐出圧）が、２次
エアの流量特性を得るのに必要とされる圧力に自動的に
調整されるので、該吐出圧が必要以上に上Ｒすることに
よる過給機の駆動抵抗の増大や２次エアの供給過剰が生
じなくなる。これにより、この秤のエンジンにおける燃
費が改善されると共に、２次エアの供給過剰に伴って生
じる排気ガス浄化作用の低下が未然に防止されることに
なる。

（実　　施　　例） 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図に示ずように、エンジン１の燃焼室２に吸、排気
バルブ３．４を介して吸気通路５及び排気通路６が連通
され、吸気通路５には上流側からエアクリーナ７、エア
フローメータ８、スロットルバルブ９及び燃料噴射ノズ
ル１０が設けられていると共に、該吸気通路５の上流部
におけるエアフローメータ８の下流側からは過給通路１
１が分岐され、該過給通路１１が過給バルブ１２を介し
て上記燃焼室２に連通されている。そして、該過給通路
１１に上流側からベーンポンプ式過給ｔ１１１３、イン
タークーラ１４、サージタンク１５及び過給缶］ントロ
ールバルブ１６が設けられている。

また、上記過給通路１１におけるインタークー５１４の
下流側のサージタンク１５からは２次エア通路１７が分
岐され、排気通路６における触媒１８の上流側に接続さ
れていると共に、この２次エア通路１７の中間部には負
圧ダイヤフラム式のアクチュエータ１９によって開閉駆
動されるカットバルブ２ｏが設けられている。更に、上
記サージタンク１５からは該タンク内の圧力を調整する
リリーフ通路２１が分岐され、その下流端が吸気通路５
におけるエアフローメータ８の直下流部に接続されてい
る。該リリーフ通路２１は、過給時に使用される第１リ
リーフロ２１ａ及び２次エア供給時に使用される第２リ
リーフロ２１ｂの２っの開口部を夫々介して上記サージ
タンク１５に連通されてａ３す、該第１．第２リリーフ
ロ２’１ａ。

２１ｂには、夫々、負圧ダイヤフラム式の第１゜第２ア
クヂュエータ２２．２３によって開閉駆動される第１．
第２リリーフバルブ２４．２５が備えられている。また
、上記２次エア通路１７におけるカットバルブ １、第２リリーフバルブ２４．２５の各アクチュエータ
２２．２３には吸気通路５から導かれた負圧通路２６が
第１〜第３分岐通路２６ａ　、２６ｂ　。

２（３ｃを介して夫々接続されているが、このうち第１
，第３分岐通路２６ａ．２６Ｃには負圧制御弁２７．２
８が夫々設けられている。そして、各制御弁２７．２８
が開動した時に上記カットバルブ２０及び第２リリーフ
バルブ２５の各アクチュエータ１９．２３に夫々吸気負
圧が導入されることにより、各アクチュエータ１９．２
３を介して該カットバルブ２０及び第２リリーフバルブ
２５が夫々開かれ、これにより２次エア通路１７が開通
した状態で上記サージタンク１５が第２リリーフロ２１
ｂを介してリリーフ通路２１に連通ずるようになってい
る。尚、上記第１リリーフバルブ２４のアクチュエータ
２２には負圧通路２６及び第２分岐通路２６ｂを介して
吸気負圧が常時導入されるが、該アクチュエータ２２は
、過給が行われない低負荷時には第１リリーフバルブ２
４を閉じると共に、過給が行われる中、高負荷時におい
ては、上記サージタンク１５内の圧力を所定圧に保つべ
く上記吸気負圧と１気筒当りのエア充填最との関係等に
よって第１リリーフバルブ２４を自動的に開閉制御する
ようになっている。

また、上記の構成に加えて、上記エア７０−メータ８に
おける可動１ｕ８ａの作動量を検出するポテンショメー
タ２９からのエア流但信号Ａと、スロットルバルブ９の
開度を検出するスロットルセンサ３０からのスロットル
信号Ｂと、別途具備されたエンジン回転センサ３１から
の回転信号Ｃとが入力されるマイクロコンピュータ３２
が備えられている。このマイクロコンピュータ３２は、
上記各信号Ａ−Ｃに基いて上記燃料噴射ノズル１０及び
各負圧１，ＩＩ　ｆｉｌ弁２７．２８に夫々燃料制御信
号り及び負圧制御信号Ｅ，Ｆを送出するようになってい
る。

然して、上記リリーフ通路２１における第２リリーフロ
２１ｂの直下流部には、吸気通路５にお９）るスロット
ルバルブ９と同一方向に連動して該リリーフ通路２１を
開閉する流量制御弁３３が設（プられている。ここで、
この！ｆｆｌ制御弁３３とスロワ１−ルバルブ９とを連
動させる具体的構成を説明すると、この実施例において
は第２図に示ずように、該流量制御弁３３の枢支軸３３
ａの一端に比較的腕の長さが短い第１アーム部材３４が
嵌合固着され、且つ該枢支軸３３ａに巻装されたスプリ
ング３５によって該第１アーム部材３４が上記ｆｌｉ制
御弁３３の開動方向（×方向）に付勢された構成とされ
ている。また、上記スロットルバルブ９の６枢支軸３６
の一端には、第１アーム部材３４より腕の長い第２アー
ム部材３７が回動自在に嵌合されていると共に、該第２
アーム部材３７に設けられた突起３７ｂに当接すること
により該第２ア−ム部材３７のＸ方向の回動を規制する
ストッパ部材３８が固着され、該第２アーム部材３７の
アーム端３７ａと上記第１アーム部材３４のアーム端３
４ａとがリンク部材３９を介して連結されていることに
より、第２アーム部材３７がスロットルバルブ９の開動
方向、つまり、第１アーム部材３４と同じＸ方向に付勢
されている。そして、上記スロットルバルブ９、枢支軸
３６、ストッパ部材３８が一体的にＸ方向に回動した時
には、第２アーム部材３７がストッパ部材３８に追従し
て同方向に回動すると同時に、第１アーム部材３４及び
これと一体の枢支軸３３ａも同じくＸ方向に回動し、こ
れにより、同図に鎖線で示すように流ｍ制御弁３３がス
ロットルバルブ９の開度の増大に伴ってＸ方向に回動し
て、該制御弁３３の開度を増大させるようになっている
。

次に上記実施例の作用を説明する。

先ず、エアクリーナ７から吸入されたエアはスロットル
バルブ９の開度に応じて吸気通路５から燃焼室２に吸入
されると共に、一部のエアは上記吸気通路５から過給通
路１１に分岐流入し、過給Ｎ１３によって加圧され且つ
インタークーラ１／Ｉによって冷ｆＪ］された上で、そ
の下流側のサージタンク１５内に供給される。この時、
マイクロコンピュータ３２は、ポテンショメータ２９か
らのエア流量信号Ａとスロットル廿ンリ３０からのスロ
ッｌ〜ル信号Ｂとエンジン回転センザ３１からの回転信
号Ｃとに基いてエンジン１の運転状態を判断した上で、
該運転状態に応じた母の燃料を噴射するにうに燃料噴射
ノズル１０に燃料制御信号りを出力する。

モして、ニンジン１の運転領域が１−ＩＣやＣＯ等の未
燃成分が排出され易い無負荷ないし低負荷領Ｍ　（この
実施例において過給を行わないこととした領域）にある
場合には、上記マイクロコンピュータ３２は、負圧制御
弁２７．２８に負圧通路２６の第１．第３分岐通路２６
ａ　、２６Ｃを開通ざぜるように負圧信号Ｅ、Ｆを夫々
出力し、これに伴ってアクチュエータ１９．２３が２次
エア通路１７上のカッ１〜バルブ２０及びリリーフ通路
２１上の第２リリーフバルブ２５を開動させる。そのた
め、上記サージタンク１５とリリーフ通路２１とが流量
制御弁３３を介して連通した状態で２次エア通路１７が
開通し、その結果、過給様１３によって加圧された過給
エアの一部が上記２次エア通路１７を通って２次エアと
して排気通路６に供給される。これにより、触媒１８に
おける反応が促進されて排気ガス中のＨＣやｃｏ等の未
燃成分が除去されることになる。

ここで、第３図のグラフに基づいて上記過給エア及び２
次エアの供給に関する制御領域について説明すると〜、
この実施例においては上記スロットルバルブ９が１５°
以上聞いた領域で燃焼室２への過給を行う一方、２次エ
アについては該スロットルバルブ９の開度が所定値（同
図のグラフに点線で示す）よりも以下の時に上記のよう
に排気通路６に供給するが、該２次エア供給領域は同図
のグラフに一点鎖線で示す無負荷の運転特性を基準とし
て決定される。その場合、エンジン回転数が比較的低い
時（特にアイドリング時）には燃料が理論空燃比よりも
リッチ状態で供給されるので、これに対応さけて２次エ
アの供給化を多い目に設定する必要がある。そのため、
同グラフに示すようにエンジンの低回転数領域では、上
記無負荷の運転特性から基づいて決定される２次エア供
給領域が若干拡大されているが、高回転数領域では上記
触媒１８を冷部するために２次エアを供給すれば足りる
ので２次エア供給領域が上記無負荷の運転特性による領
域よりも狭くなるように設定されＣいる。

然し−Ｃ１上記のように２次エアが＋Ｊｌ気通路６に供
給される低角ダ１時においては、上記２次エア通路１７
内のｊ圧力を調節ザベくサージタンク１５内の加圧エア
の一部を第２リリーフロ２１ｂ及びリリーフ通路２１を
介して逃がすようになされているのであるが、その場合
、従来のようにリリーフ通路のリリーフ径が一定である
と、エンジン１の回転数つまりスロットルバルブ９の開
度が増大した１１４に過給機１３からのエア吐出量の増
大に伴って上記１ナージタンク１５内の圧力（吐出圧）
が必要以上に上昇づる等の問題が生じる（第５図のグラ
フ参照）。しかし、本案の構成においては、リリーフ通
路２１の第２リリーフロ２１ｂの直下流部に設けられた
流ω制御弁３３が上記スロットルバルブ９と同一方向（
第２図に示す×方向）に連動して、第４図のグラフに示
すように該スロットルバルブ９の開度が増大するに従っ
て該流量制御弁３３の開度が増大するため、サージタン
ク１５内からリリーフ通路２１を介して逃がされるエア
ｍもエンジン回転数ないしスロットルバルブ開度の増大
に伴って多くなり、その結果、第５図のグラフに実線で
示すように、該サージタンク１５内の圧力（吐出圧）は
エンジン回転数に伴って緩やかに上芦ツるようになる。

これにより、排気ガス浄化作用に必要な２次エアａ（エ
ンジンの回転数ないし燃焼室２内へのエア充填曇に比例
する）を確保した上で、上記吐出圧が必要以上に上昇す
ることによる駆動損失を回避することができるようにな
る。

尚、この実施例においては上述したようにスロットルバ
ルブ９が所定角度（例えば１５°）以−り聞いた１１．
１から過給が行われるようになっているが、イの場合は
、上記カッ１〜バルブ２０及び第２リリーフバルブ２５
によって２次エア通路１７及び第２リリーノロ２１ｂが
閉じられた状態で、上記過給機１３によって加圧された
エアが過給府コンＩ〜ロールバルブ１６によって流量を
調整された上で、過給バルブ１２が開く吸気工程の終期
に燃焼室２内に供給される。そして、この時のサージタ
ンク１５内の圧力は第１リリーフバルブ２４の開閉によ
って調整されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の１実施例を示すもので、第１図は
制御システム図、第２図はスロワ（〜ルバルブと流量制
御弁との関係を具体的に示す要部拡大図である。また、
第３図は上記実施例に係るエンジンの制御領域の一例を
示すグラフ、第４図は）、［］ツラミルバルブと流Φ制
御弁との連動特性を示リグラフ、第５図は本発明の効果
を従来例と比較し−Ｃ示リグラフである。 １・・・エンジン、５・・・主吸気通路（吸気通路）、
６・・・排気系（排気通路）、９・・・スロットルバル
ブ、１３・・・過給機、１５・・・過給機下流側吸気通
路（サージタンク）、１７・・・２次エア通路、２１・
・・リリーフ通路、３３・・・流量制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）過給機の下流側吸気通路から排気系に接続される
   ２次エア通路が分岐され且つ該２次エア通路内の圧力を
   調整するリリーフ通路が設けられたエンジンにおける吸
   気装置であつて、上記リリーフ通路に、主吸気通路に配
   設されたスロットルバルブに連動してスロットルバルブ
   開度の増大時に開度が増大するように該リリーフ通路を
   開閉する流量制御弁が設けられていることを特徴とする
   過給機付エンジンの吸気装置。