JPS6128717A

JPS6128717A - 過給機付エンジン

Info

Publication number: JPS6128717A
Application number: JP15082784A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsuoka; 松岡　孟; Shigeki Hamada; 浜田　茂樹; Fumio Hitase; 日當瀬　文雄; Sadashichi Yoshioka; 吉岡　定七
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1986-02-08

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、圧力波過給機を備えた過給機付エンジンに関
し、特に圧力波過給機上流の排気通路の排圧上昇に起因
するボンピングロスの低減対策にに関する。

（従来の技術）従来より、エンジンに対して吸気を過給する過給機の一
つとして圧力波過給機が知られている（特公昭３Ｂ−１
１５３号公報参照）。この圧力波過給機は、ケース内に
回転可能に支持され、多数の小室を形成する多数のｗＡ
壁が放射状に配設されたロータと、該ロータの一端側の
ケースに形成された吸気導入口および吸気吐出口並びに
上記ロータの他端側のケースに形成された排気導入口お
よび排気吐出口とを有していて、上記ロータの回転に伴
い、吸気導入口からロータの小室に吸入した吸気に対し
て排気導入口から該小室に排気を流入させ、両者の圧力
差により吸気を圧縮、加速して吸気吐出口から吐出する
。つまり排気の圧力波エネルギーを吸気に伝達すること
により、吸気の過給を行う一方、上記小室内に残る排気
を排気吐出口から排出させるとともに、吸気導入口から
該小室内に吸気を導入することにより掃気を行うことを
繰返すようにしたものである。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、上記のような圧力波過給機を備えたエンジン
においては、排気通路の途中に圧力波過給機のロータが
介在し、かつ該ロータの他側の吸気吐出口には圧力波過
給機下流の吸気通路の圧力（過給圧）が対抗作用してい
るため、それらが排気抵抗となって圧力波過給機上流の
排気通路の排圧が上昇し高いものとなる。そのため、第
２図に示すように、この排圧と過給圧との差圧が大きく
、特に比較的過給圧の低い低負荷時にはこの差圧が大き
なものとなって、エンジンのボンピングロスが大となり
、燃費の悪化を招くという問題があ、る。

この排圧上昇を防止する対策の一つとして、圧力波過給
機下流の吸気通路の吸気をリリーフして、圧力波過給機
のロータ他側の吸気吐出口に作用する圧力（過給圧）を
低下させることにより、排気抵抗を減少させて、排圧を
大幅に低下させ、このことにより排圧と過給圧との差圧
を小さくしてボンビンクロスの減少を図ることが考えら
れる。

しかし、この場合、上記圧力波過給機下流の吸気通路の
吸気を単に圧力波過給機をバイパスするバイパス通路を
介して該圧力波過給機上流の吸気通路にリリーフしたの
では、上記の如き過給圧の低下により、圧力波過給機に
おいて排気導入口からロータの小室へ流入した排気が吸
気吐出口より流出して吸気に混入する。いわゆる圧力波
過給機内部で還流する排気の量が増加し、この内部還流
排気を含む吸気が圧力波過給機上流の吸気通路にリリー
フされたのち吸気導入口から再びロータ内に流入して該
ロータ内に残留する排気量が増加し、そのことによりさ
らに内部還流排気量が増加するという悪循環を繰返し、
その結果、エンジンへの排気還流量が著しく増加して運
転性並びに燃費の悪化を招来するとともに、ロータ内の
残留排気量の増加によりロータの冷却性を損うことにな
る。

なお、高負荷時において過給圧をリリーフすると、吸気
の充填量が減少して、燃費が悪化し、かつ出力が低下し
、またディーゼルエンジンではスモークが発生するとい
う問題が生じる。

そこで、本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもので、
低負荷時、エンジンへの排気還流量の異常な増大を招か
ず、かつ圧力波過給機のロータの冷却性を損うことなく
、圧力波過給機下流の吸気通路の吸気〈過給気）をリリ
ーフして該圧力波過給機上流の排気通路の排圧を低下さ
ぜることにより、この排圧と過給圧との差圧を減少させ
てボンピングロスを低減させ、燃費の向上を有効に図る
ことを目的とする。

（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、上記
の如き圧力波過給機を備えた過給機付エンジンにおいて
、該過給機下流の吸気通路を吸気リリーフ通路を介して
過給機下流の排気通路に連通させるとともに、該吸気リ
リーフ通路を低負荷時に開くバルブ装置を設けるように
構成したものである。

（作用）上記の構成により、本発明では、エンジンの低負荷時、
バルブ装置により吸気リリーフ通路が開かれることによ
り、圧力波過給機下流の吸気通路の吸気が吸気リリーフ
通路を介して圧力波過給機下流の排気通路にリリーフさ
れて、圧力波過給機下流の吸気通路の圧力（過給圧）が
低下し、そのことにより圧力波過給機上流の排気通路の
排圧を大幅に低下させて、この排圧と過給圧との差圧を
減少させボンピングロスを低減させるようにしたもので
ある。

また、この場合、圧力波過給機下流の吸気通路の吸気を
圧力波過給機下流の排気通路にリリーフするので、過給
圧の低下により圧力波過給機内での内部還流排気量が増
大しても、この内部還流排気はほとんど吸気と共に圧力
波過給機下流の排気通路ヘリリーフされてしまって、エ
ンジンへの排気還流量が異常に増大することがないとと
もに、ロータ内の残留排気量が少なく抑えられて該ロー
タが吸気の掃気によって良好に冷却される。また、低負
荷時にのみリリーフして高負荷時にはリリーフしないの
で、過給圧が高く維持されて、高負荷時の吸気充填量の
増大により出力の向上が確保される。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、１は４気筒エンジン、２は上流端が大
気に開口し下流端が分岐通路２８〜２ｄを介してエンジ
ン１の各気筒に開口して該エンジン１の各気筒に吸気を
供給する吸気通路、３は上流端が分岐通路３ａ〜３ｄを
介してエンジン１の各気筒に開口し下流端が大気に間口
してエンジン１の各気筒からの排気を排出する排気通路
である。

４は上記吸気通路２および排気通路３に跨って配設され
、エンジン１によってベルト伝動機構、５を介して回転
駆動される圧力波過給機である。該圧力波過給機４は、
公知の如くケース内に回転可能に支持されたロータを有
していて、該ロータの外周には多数の隔壁が放射状に配
設され、該隔壁によってロータ外周に円周方向に多数の
小室が形成されている。上記ロータの一端側のケースに
は吸気導入口６および吸気吐出ロアが形成されており、
該吸気導入口６は吸気通路２の圧力波過給機４上流側に
、吸気吐出ロアは吸気通路２の圧力波過給機４下流側に
それぞれ連通している。また、上記ロータの他端側のケ
ースには排気導入口８および排気吐出口９が形成されて
おり、それぞれ排気通路３の圧力波過給機４上流側およ
び下流側に連通している。しかして、ロータの回転に伴
い、低圧の吸気が閉じ込められた小室内に高圧の排気が
排気導入口８から流入すると、その圧力差により圧力波
（圧縮衝撃波）が発生して小室内を伝播し、吸気に排気
の圧力波エネルギーが伝達されることにより、吸気を圧
縮、加速して吸気吐出ロアから吐出し、吸気の過給を行
い、次いで上記小室内に流入した排気を排気吐出口９か
ら排出するとともに、吸気導入口６から該小室内に吸気
を導入して排気の掃気を行うことを繰返すように構成さ
０１°゛６・　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
；また、１０はエンジン１によってベルト伝動機構１１
を介して駆動され、エンジン、１の各気筒に燭料を噴射
供給する燃料噴射ポンプであり、１２は上記吸気通路２
の圧力波過給機４下流に介設された空冷式のインターク
ーラであって、圧力波過給機４から過給される高溝の吸
気を外気（走行風）との熱交換により冷却するものであ
る。また、１３は吸気通路２の圧力波過給機４上流に介
設された目の粗い第１１アクリーナであって、圧力波過
給機４の吸気導入口６を該第１エアクリーナ１３を介し
て大気と連通するようにしている。１４は吸気通路２の
圧力波過給１１１４下流でインタークーラ１２上流に介
設され上記第１エアクリーナ１３よりも目の細かい第２
エアクリーナであって、圧力波過給Ｉａ４の吸気吐出ロ
アを該第２エアクリーナ１４を介してエンジン１と連通
するようにし、ている。さらに、１５は排気通路３にお
ける各分岐通路３８〜３ｄの集合部に設けられた排気サ
ージタンク、１６は排気通路３の圧力波過給機４下流に
介設されたサイレンサである。しかして、大気から吸気
通路２に吸入された吸入空気を目の粗い第１１アクリー
ナ１３で濾過し、圧力波過給機４に損傷を与えないよう
に例えば６０〜８０μ以上のダストを除去したのち、吸
気導入口６から圧′力波過給機４内に吸入させ、該圧力
波過給機４において吸気（吸入空気）への排気の圧力波
エネルギーの伝達により吸気を加圧して吸気吐出ロアか
ら吐出する。次いで、この加圧された吸入空気を目の細
かい第２エアクリーナ１４で濾過し、エンジン性能に支
障を与えないように例えば２０μ以下のダストまでもを
除去したのち、インタークーラ１２で適温に冷却してエ
ンジン１の各気筒に吸入させる。その後、エンジン１の
各気筒か、ら排出された排気を、排気サージタンク１５
で各気筒の排気脈動を抑制緩和したのち排気導入口８か
ら圧力波過給機４内に流入させ、該圧力波過給機４にお
いて吸気に対して圧力波エネルギーを伝達したのち排気
吐出口９から流出させ、サイレンサ１６で排気音を減じ
たのち大気へ放出するようにしている。

そして、本発明の特徴として、上記吸気通路２の圧力波
過給機４下流で第２エアクリーナ１４上流は、吸気リリ
ーフ通路１７を介して、排気通路３の圧力波過給機４下
流でサイレン状１６上流に連通されている。該吸気リリ
ーフ通路１７の途中には吸気リリーフ通路１７を開閉す
る開閉バルブ１８が介設されていて、該開閉バルブ１８
は０Ｎ−ＯＦＦ作動する制御弁１９によって開閉Ｉ制御
され、該制御弁１９はＣＰＵよりなるコントロールユニ
ット２０に信号授受可能に接続されており、該コントロ
ールユニット２０にば、燃料噴射ポンプ１０のアクセル
レバ−の開度によりエンジンの負荷状態を検出する負荷
センサ２１の出力が入力されている。よって、エンジン
の低負荷時、これを検出する負荷センサ２１の出力を受
けたコントロールユニット２０により制御弁１９をＯＮ
作動させ、この制御弁１９のＯＮ作動により開閉バルブ
１８を開作動させて吸気リリーフ通路１７を開放するよ
うにしたバルブ装置２２が構成されている。

また、上記吸気通路２においてその圧力波過給機上流で
第１エアクリーナ１３下流と吸気リリーフ通路１７分岐
部下流で第２エアクリーナ１４上流とは、圧力波過給機
４をバイパスするように吸気バイパス通路２３によって
連通されていて、該吸気バイパス通路２３の途中にはバ
イパス通路２３の上流から下流への吸気の流れを許容し
その逆流を阻止する一方向バルブ２４が介設されている
とともに、吸気バイパス通路２３の下流端開口部には該
下流端開口部よりも下流の吸気通路２に対する吸気バイ
パス通路２３又は上記下流端開口部上流の吸気通路２の
連通を選択的に切換える切換バルブ２５が配設されてお
り、エンジン始動時、切換バルブ２５を上記下流端開口
部上流の吸気通路２を閉塞し吸気バイパス通路２３と下
流端開口部下流の吸気通路２とを連通させるように切換
えることにより、圧力波過給機４上流の吸気を圧力波過
給機４に吸入させずに吸気バイパス通路２３を介して圧
力波過給機４下流にバイパス流下させ、このことにより
始動時のエンジン負荷を軽減して良好な始動性を確保す
るようにしたスターティン　　　　トゲパルプ装置２６
が構成されている。

さらに、上記排気通路３においてその圧力波過給機４上
流と圧力波過給機４下流でサイレン状１６上流とは圧力
波過給機４をバイパスするように排気バイパス通路２７
を介して連通されていて、該排気バイパス通路２７の途
中には排気バイパス通路２７を開閉するウェストゲート
バルブ２８が介設されており、該ウェストゲートバルブ
２８は上記開閉バルブ１８と同様に制御弁１９によって
開閉制御され、エンジンの低負荷時に開作動して排気バ
イパス通路２７を開放することにより、圧力波過給機４
上流の排気を圧力波過給機４に流入させずに排気バイパ
ス通路２７を介して圧力波過給機４下流にバイパス流下
させ、このことにより圧力波過給機４上流の排圧を直接
低下させるよ、うにしたウェストゲートバルブ！ｉｉ！
２９が構成されている。

したがって、上記実施例では、エンジンの低負荷時には
、バルブ装置２２により吸気リリーフ通路１７が開かれ
ることにより、圧力波過給１１！４によって加圧されて
吐出された圧力波過給機４下流の吸気通路２の吸気の一
部は上記吸気リリーフ通路１７を介して圧力波過給機４
下流の排気通路３にリリーフされる。このことにより、
圧力波過給機４下流の吸気通路２の圧力（過給圧）は低
下し、この過給圧の低下に伴って、排気導入口８から圧
力波過給１４内へ流入する排気の排気抵抗が著しく低減
して圧力波過給機４上流の排気通路３の排圧が大幅に低
下することになり、その結果、との排圧と過給圧との差
圧を低減することができ、例えばエンジン回転数２００
０　ｒｐｍで上記差圧を約２０％低減できる。よって、
この差圧の低減によりエンジンのポンピングロスが低減
されて、燃費を向上させることができる。

さらに、上記実施例では、上述の如く圧力波過給機４下
流の吸気通路２の吸気を圧力波過給機４下流の排気通路
３ヘリリーフすることに加えて、ウェストゲートバルブ
装置ｔ！２９により排気バイパス通路２７が開かれて排
気が圧力波過給機４をバイパスして流下することにより
、上記排圧をより一層低下させて、排圧と過給圧との差
圧を大幅に低減できるので、ポンピングロスを大きく低
減でき、燃費の一層の向上を図ることができる。

また、その際、上述の如き過給圧の低下により、排気導
入口８から圧力波過給機４内へ流入す°る排気に対抗し
て作用する吸気吐出ロア側の圧力が小さくなって、上記
排気がそのまま圧力波過給機４を通過して吸気吐出ロア
から流出する。いわゆる内部還流排気量が増加するが、
この内部還流排気はそのほとんどが吸気と共に吸気リリ
ーフ通路１７を介して圧力波過給機４下流の排気通路３
にリリーフされるので、エンジン１への排気還流量が異
常に増大することはなく、エンジン１の良好な運転性を
確保しかつ燃費の向上維持を図ることができるとともに
、吸気の掃気によるロータの冷、却を良好に行うことが
できて、圧力波過給機４の信頼性の向上維持を図ること
ができる。

一方、エンジンの高負荷時には、バルブ装置２２により
吸気リリーフ通路１７が閉むられて、上述の如き圧力波
過給ｌｌＩ４下流の吸気通路２の吸気のリリーフが行わ
れないので、過給圧を高く維持して吸気の充填量を十分
に確保でき、良好な燃費性、出力性能を確保することが
できる。

尚、上記実施例では、バルブ装置２２およびウェストゲ
ートパルプ装置２９をＯＮ　−ＯＦｌ”制御するように
したが、エンジン負荷に応じてリニア制御するようにし
てもよい。また、これらのエンジン負荷の信号源として
は、上記の如き燃焼噴射ポンプ１１のアクセルレバ−の
開度の他に、吸気負圧や排圧を用いてもよい。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の圧力波過給機付エンジン
によれば、低負荷時、圧力波過給機下流の吸気通路の吸
気を圧力波過給機下流の排気通路にリリーフしたことに
より、エンジンへの排気還流量の異常増大やロータの冷
却性の悪化、高負荷時の出力低下などを招くことなく、
圧力波過給機下流の吸気通路の圧力うまり過給圧を低下
させて圧力波過給機上流の排気通路の排圧を大幅に低下
させることができるので、との排圧と過給圧との　　　
　　　（差圧の減少によってボンピングロスを低減でき
て、燃費の向上を有効に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体概略図、第２図は圧
力波過給機付エンジンにおける負荷に対する排圧および
過給圧の特性を示す説明図である。１・・・エンジン、２・・・吸気通路、３・・・排気通
路、４・・・圧力波過給機、６・・・吸気導入口、７・
・・吸気吐出口、８・・・排気導入口、９・・・排気吐
出口、１７・・・吸気リリーフ通路、２２・・・バルブ
装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ケース内に回転可能に支持され、多数の小室を形
成する多数の隔壁が放射状に配設されたロータと、該ロ
ータの一端側のケースに形成された吸気導入口および吸
気吐出口並びに上記ロータの他端側のケースに形成され
た排気導入口および排気吐出口とを有し、上記ロータの
回転に伴い排気の圧力波エネルギーを吸気に伝達して吸
気の過給を行う圧力波過給機を備えた過給機付エンジン
において、上記過給機下流の吸気通路と過給機下流の排
気通路とを連通する吸気リリーフ通路を備えるとともに
、低負荷時に該吸気リリーフ通路を開くバルブ装置を設
けたことを特徴とする過給機付エンジン。