JPS61244827A - 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、過給用補助吸気ポートとサージタンクとの間
にロータリーバルブを備えたエンジンの吸気装置に関す
るものである。

（従来技術） 従来より、エンジンの吸気装置において、燃焼室に開口
する過給用補助吸気ポートに連通ずる過給通路にサージ
タンクを設けるとともに、このナージタンクと補助吸気
ポートとの間にロータリーバルブを介設し、補助吸気ポ
ートの開閉期間に対して過給気を導入する期間をロータ
リーバルブによって規制するようにした技術が、例えば
、特開昭５５−６６６１６号公報に見られるように公知
である。

上記ロータリーバルブは、自然吸気と過給との併用にお
いて、自然吸入を阻害しない吸気行程終期に過給を行う
ために使用されるものである。しかるに、上記補助吸気
ポートと自然吸気を行う主吸気ポートとのオーバーラツ
プ期間が長いと主吸気ポートに吸気の吹き返しが生じる
ことがら、上記ロータリーバルブによる開口期間を短く
設定すると、過給通路の閉止期間が長くなることで機械
損失が大きくなり、出力低下の原因となるものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、ロータリーバルブの開閉に伴
う圧力変動を利用して吸気の吹き返しゃ機械損失を増大
させることなく吸気充填効率の向上を図るようにしたエ
ンジンの吸気装置を提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成） 本発明の吸気装置は、補助吸気ポートとサージタンクと
の間の過給通路に介装したロータリーバルブの開口期間
と閉止期間との実質的な比を２：１に構成し、ロータリ
ーバルブ上流のサージタンクに対する過給通路に吸気の
定在波を発生させるようにしたことを特徴とするもので
ある。

（発明の効果） 本発明によれば、ロータリーバルブの開口期間と閉止期
間との実質的な比を２＝１に形成したことにより、ロー
タリーバルブの開閉に伴う圧力変動と、ロータリーバル
ブ上流の過給通路の長さ、径、サージタンク容積等の設
定による吸気撮動系とを・、特定のエンジン回転数にお
いて吸気の定在波を発生させることができ、これにより
、吸気の吹き返しや、機械損失を増大させることなく吸
気圧力を増大させて充填効率の向上を図ることができる
ものである。

（実　施　例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は吸気装置を備えたエンジンの全体構成図である
。

４気筒エンジンＥのエンジン本体１に設けられた各気筒
２には、過給用の補助吸気ポート３、自然吸気用の主吸
気ポート４および排気ポート５がそれぞれ開口されてい
る。上記各ポート３，４゜５は図示しない吸排気バルブ
によって所定の開閉タイミングで開閉作動されるもので
ある。

上記補助吸気ポート３には過給通路６が接続されて過給
気が供給され、主吸気ポート４には自然吸気通路７が接
続されて自然吸気が行われる。過給通路６および自然吸
気通路７の上流端は、エアフローメータ８を介してエア
クリーナ９に接続されている。

過給通路６にはエアポンプによる過給機１１が設けられ
、この過給機１１の下流側には加圧エアを冷却するイン
タークーラ１２が配設されるとともに、加圧エアを一旦
貯蔵するサージタンク１３が介装されている。さらに、
このサージタンク１３と前記補助吸気ポート３との間に
は回転筒体１９で構成されるロータリーバルブ１８が介
設されており、サージタンク１３とロータリーバルブ１
８との間の過給通路６は、定格回転数Ｎ以下の任意の回
転数（好ましくは２／３Ｎ以上）にて定在波を発生する
長さに設定される。なお、サージタンク１３と過給機１
１上流側とを接続するリリーフ通路１４が設けられ、こ
のリリーフ通路１４には、サージタンク１３の上限圧力
を規制するリリーフバルブ１５が配設されている。

上記ロータリーバルブ１８は、過給通路６内に筒体１９
が回転軸２０を中心として回転自在に支承され、筒体１
９の外周部には各気筒２に対応する開口１９ａが配設さ
れている。上記回転軸２０の一端部にはプーリ２１が固
着され、エンジンＥの出力軸２２にタイミングベルト２
３を介して連係駆動される。上記筒体１９の開口１９ａ
に対応して一端が開口する分岐通路６ａの下流端が、そ
れぞれ各気筒２の補助吸気ポート３に接続されている。

そして、この分岐通路６ａには過給ｌを制御するコント
ロールバルブ２５がそれぞれ設けられ、例えばスロット
ルバルブ（図示せず）に連係作動され、負荷等に応じて
その開度が調整される。

上記ロータリーバルブ１８は、筒体１９の回転に対して
いずれかの開口１９ａと下流側の分岐通路６ａとが連通
する開口期間と、すべての開口１９ａと分岐通路５ａと
の連通が閉止されている閉止期間との実質的な比が２＝
１の整数比となるように構成されている。すなわち、筒
体１９の円周上に各気筒２に対し、その吸気順序に従っ
て順次各気筒２の分岐通路６ａと連通開口するように配
設された開口１９ａにおいて、その間口１９ａの円周方
向の開口角度の大きさが開口期間となり、この開口１９
ａが閉じて次の開口１９ａが連通開口するまでの期間が
閉止期間となるものであって、上記開口角度を所定の比
となるように設定するも□のである。

すなわち、上記ロータリーバルブ１８による開口タイミ
ングは第３図に例示するように、吸気順序（点火順序）
が１−３−４−２気筒の場合、まず、第１気筒に対する
開口１９ａが角度Ｉｏ１で開いて角度■Ｃ１で閉じ、続
いて第３気筒に対する開口１９ａが角度ＩＯ３で開いて
角度ＩＣ３で閉じ、同様に、第４気筒に対する開口１９
ａが角度１０４で開いて角度ＩＣ４で閉じるものである
（第２気筒については省略）。そして、開時期■０から
閉時期ＩＣのうち開き始めの初期部分および閉じ終りの
終期部分は、実際に開口１９ａが開いても有効に作用し
ていないことから、この無効部分ａを除いた有効開口期
間工と、上記無効期間ａを含む閉止期間■との比を２：
１に、出力軸２２の回転角度で示すと開口期間工が１２
０’で、閉止期間■が６０°に設定されるものである。

上記開口１９ａの開口時期は、基本的には主吸気ポート
４による自然吸気の吸気行程の終期に合せて開口し、こ
の時期にのみ過給圧を作用させて過給を行うものである
。なお、上記有効開口期間１と閉止期間■の設定におい
て、整数比の設定の誤差は、例えばそれぞれ、１２０°
±２０’、６０±２０°程度は許容されるものである。

また、第２図に鎖線で示すように、ロータリーバルブ１
８の開口１９ａに連通する分岐通路６ａの入口部介をロ
ータリーバルブ１８の回転方向に仕切って、一方にシャ
ッターバルブ２６を配設して開口期間を可変とすること
ができる。上記シャッターバルブ２６を閉じている時に
は、実質的に開口１９ａの開口角度が小さくなったよう
に作用する。そして、低速時の開口期間工を短くするよ
うに構成した場合に、シャッターバルブ２６を開いた高
速時には前記のように、有効開口期間Ｔが１２０°で、
閉止期間■が６０°で、その比が２：１であるのに対し
、シャッターバルブ２６を閉じた低速域では、有効開口
期間工が９０°で、閉止期間■が９０°で両者の比が１
：１となるように設定している。

上記構成によれば、ロータリーバルブ１８の開閉に伴っ
て生じる圧力変動が上流側の過給通路６に発生し、これ
がサージタンク１３とロータリーバルブ１８の間で反射
する。そして、特定のエンジン回転数において、ロータ
リーバルブ１日の開閉周期と、サージタンク１３との間
の振動系の振動周期とが一致し、その間に開口時の圧力
変化とその反射波との合成波である定在波が発生して共
振状態となると、ロータリーバルブ１８から補助吸気ポ
ート３に対する吸気圧力が開き始めは比較的低く、その
後徐々に過給機１１による吐出圧より高くなり、供給エ
ア量が増大して吸気充填効率が増大して、過給効果に加
えてさらに出力の向上が図れるものである。

すなわち、第４図にロータリーバルブ１８の開閉に伴う
圧力変動を示す。破線で示すロータリーバルブ１８の有
効開口期間Ｉに対し、この開口により細実線のように圧
力低下変動Ａが発生し、閉止期間との比が２：１である
ことから、その−次反射波Ｂが１点鎖線のように半波長
連れて発生する。この−次反射波Ｂに対して、さらに半
波長連れた二次反射波Ｃが２点鎖線のように発生する。

これらを合成すると太実線に示すような吸気の定在波り
が発生し、ロータリーバルブ１８の開口期間！中の初期
に圧力が低下し、後半に増大するように作用する。よっ
て、上記特性の定在波りに伴う圧力変動が補助吸気ポー
ト３に作用することにより、開口初期（過給初期）の主
吸気ポート４とのオーバーラツプ時に、主吸気ポート４
への吸気の吹き返しを軽減できる。また、同じ吐出量の
過給機１１を用いても、オーバーラツプ時に過給を抑制
し、その抑制したものを過給後半に過給することになり
、全体として効率のよい過給特性を得ることができる。

なお、上記実施例においては、ロータリーバル１１８と
サージタンク１３との間の通路長さは定格回転数Ｎ以下
の任意の回転数〈好ましくは２／３Ｎ以上）で定在波が
発生ずるように所定長さに固定されているが、この通路
長さを可変として、共振状態となる同調回転数範囲を拡
大し、充填効率の向上作用が得られる範囲を拡大するよ
うにしてもよい。ｔなわち、可変長機構としては、例え
ば、通路の途中に回転体もしくは摺動体を設゛け通路長
さを変えるようにしたもの、または、長さの異なる通路
を複数並設して、これらを切換えて通路長さを可変とし
たものなどが適宜採用可能である。

また、上記実施例においては、４気筒４サイクルエンジ
ンについて説明したが、この４気筒４サイクルエンジン
では１８０＠毎に順に各気筒の吸気行程が開始し、ロー
タリーバルブ１８において各気筒に対する開口が重なる
ことがないが、６気筒エンジンにおいては、１２０°間
隔となるため、１つのロータリーバルブ１８で金気筒に
対する開閉を行うと、開口時期が重なってその開閉に伴
う圧力変動が小さくなり、充填効率の向上効果が小さく
なるので、この６気筒の場合には３気筒ずつに分離して
それぞれにロータリーバルブを配設すようにすればよい
ものである。一方、本発明はロータリピストンエンジン
についても適用可能である。

さらに、上記サージタンク１３とロータリーバルブ１８
間に発生する振動と、過給機１１の容積型エアポンプに
より吐出される過給気脈動とを同調させると、上記共振
状態の圧力振動がざらに大きくなって、より吸気充填効
率の向上が図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における吸気装置を備えたエ
ンジンの概略構成図、 第２図はロータリーバルブ部分の概略構成図、第３図は
ロータリーバルブの開閉タイミングを示す特性図、 第４図はロータリーバルブの開閉に伴う圧力変動を示す
説明図である。 Ｅ・・・・・・エンジン　　　　　１・・・・・・エン
ジン本体２・・・・・・気筒　　　　　　　３・・・・
・・補助吸気ポート４・・・・・・主吸気ポート　　　
６・・・・・・過給通路６ａ・・・・・−分岐通路　　
　　７・・・・・・自然吸気通路１１・・・・・・過給
機　　　　　１３・・・・・・サージタンク１８・・・
・・・ロータリーバルブ １９・・・・・・筒体　　　　　　１９ａ・・・・・・
開口■・・・・・・有効開口期間　　　■・・・・・・
閉止期間第２図 ｊＩ３図 圓　卑ム　肉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主吸気ポートと補助吸気ポートとを有し、補助吸
   気ポートに連通する過給通路に上流から過給機、サージ
   タンク、ロータリーバルブを順に介設し、過給機と補助
   吸気ポートとを吸気行程の後半に連通するエンジンの吸
   気装置において、上記ロータリーバルブの開口期間と閉
   止期間との実質的な比を２：１としたことを特徴とする
   エンジンの吸気装置。