JPS6220629A - 圧力波過給機付エンジン - 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） 本発明は圧力波過給機を備えたエンジンに関し、特にス
ロットル弁を有する一般のガンリンエンジンに圧力波過
給機を適用したものに関する。

（従来技術） 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
過給を行なう、いわゆる圧力波過給機が知られている（
特公昭３８−１１５３号公報参照）。かかる圧力波過給
機は、通常、吸排気条件が厳しく制約され、吸排気の圧
力バランスが適正にとられなければならないことから、
従来では吸気通路にスロットル弁を有さずエンジン回転
数のみから吸気量が定まり上記吸排気条件を満足し易い
ディーゼルエンジンに主として適用されているが、吸気
通路にスロットル弁を有し圧力バランスが崩れ易い一般
のガソリンエンジンには採用されていない。そこで、圧
力波過給機を一般のガソリンエンジンにも採用し得るよ
うに、圧力波過給機よりも下流側にスロットル弁を設け
、これにより吸気通路にスロットル弁があることにより
生じる負圧の影響をできるだけ低減しようとしたものが
本願出願人により既に提案されている。

ところが、このように圧力波過給機下流にスロットル弁
を設けたものであっても、たとえば加速時においてスロ
ットル弁が開状態から開状態に急速に移行することによ
り、スロットル弁下流の負圧が圧力波過給機に伝播し、
−このために圧力波過給機の圧力バランスが崩れ排気側
から吸気側に排気が流れ込み、いわゆる内部還流排気ガ
ス（内部ＥＧＲ）Ｉｎが増加する傾向にある。この内部
ＥＧＲｆｆｉの増加は、一般のガソリンエンジンにおい
ては空気過剰率が小さいことからエンジンに及ぼす影響
が大きく、したがって過渡応答性を悪くする要因となっ
ていた。

（発明の目的〉 本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたもので、加速
時のスロットル弁急開により生じる負圧波が圧力波過給
機へ伝播することを防止し、圧力波過給例の内部ＥＧＲ
量の増加を防止し、加速性能の向上を図った圧力波過給
機付エンジンを提供するものである。

（発明の構成） 本発明は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なう圧力波過給機を備え
たエンジンにおいて、上記圧力波過給機下流の吸気通路
にスロットル弁を設けるとともに、上記吸気通路のスロ
ットル弁上流側と圧力波過給機上流側の間に圧力波過給
機をバイパスするバイパス通路を設け、かつ上記スロッ
トル弁上流の吸気通路内の負圧が所定値以上になった時
あるいは加速初期に上記バイパス通路を開くバルブを設
けたものである。

この構成により加速時等においてスロットル弁を急開し
た時であっても、負圧波が圧力波過給機に伝播すること
を抑制することができ、したがって内部ＥＧＲｆｆｉの
増加を防止することができるものである。

（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図において、１は４気筒エンジン、２．３は各気筒
における吸気ボートおよび排気ボート、４は上流端が大
気に開口し下流端が分岐通路を介してエンジン１の各気
筒の吸気ボート２に開口して各気筒に吸気を供給する吸
気通路、５は上流端が分岐通路を介してエンジン１の各
気筒の排気ボート３に開口し、下流端が大気に開口して
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。

６は上記吸気通路４および排気通路５に跨って配設され
、エンジン１によってベルト伝動機構（図示せず）等を
介して回転駆動される圧力波過給機であって、この圧力
波過給機６は周知の如くケース内に回転可能に支持され
たロータ７を有していて、このロータ７の外周には多数
の隔壁が放射状に配設され、この隔壁によってロータ７
の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７の一端側のケースには吸気導入口８および吸気
吐出口９が形成されており、この吸気導入口８は吸気通
路４の圧力波過給機６上流側に、吸気吐出口９は吸気通
路４の圧ノコ波過給機６下流側にそれぞれ連通している
。また、上記ロータ７の他端側のケースには排気導入口
１ｏおよび排気吐出口１１．１２が形成されており、そ
れぞれ排気通路５の圧力波過給Ｒ６上流側および下流側
に連通している。また、上記一方の排気吐出口１２は他
方の排気吐出口１１に対しロータ７の回転方向進み側に
位置するもので、これら排気吐出口１１．１２のそれぞ
れに対向して排気通路５が分岐して並設されている。

しかして上記ロータ７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１０から流入
すると、その圧力差により圧力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、吸気を圧縮して吸気吐出口９から吐出し、吸気
の過給を行ない、次いで小室内に流入した排気を排気吐
出口１１．１２から排出するとともに、吸気導入口８６
１ら小室内に吸気を導入して排気の掃気を行なうことを
繰返すように構成されている。

また、１３は吸気通路４の圧力波過給［６上流側に介設
されたエアクリーナで吸気抵抗の小さいものが好ましい
。１４は上記吸気通路４の圧力波過給１１１６下流に介
設され、圧力波過給機６から過給される高温の吸気を外
気との熱交換により冷却するためのインタークーラであ
って、このインク−クーラ１４は後述するごとくサージ
タンクの機能を備えたものであれば好都合である。１５
は上記インタークー５１４下流の吸気通路４に設けられ
た吸気量を計量するエアフローメータ、１６は上記エア
７０−メータ１５より下流の吸気通路４に設けられたス
ロットル弁、１７はその下流に設けられたサージタンク
、１８は分岐吸気通路に設けられた燃料噴射弁である。

１９は本発明の特徴とする上記吸気通路４のスロットル
弁１６上流側と圧力波過給機６の上流側との間に設けら
れ、圧力波過給機６をバイパスするバイパス通路で、こ
のバイパス通路１９には上記スロットル弁１６より上流
側の吸気通路４内の負圧が所定値以上になった時あるい
は加速初期に、バイパス通路１９を開く逆止弁（バルブ
）２０が設けられている。また排気通路５には圧力波過
給機６よりも上流に排気の脈動を消すためのサージタ。

ンク２１および排ガスを浄化するための触媒２２が設け
られ、圧力波過給機６よりも下流側に排気抵抗の小さい
吸音タイプでなるサイレンサ２３が設けられＣいる。

さらに圧力波過給機６を排気側においてバイパスするバ
イパス通路２４が設けられ、このバイパス通路２４には
吸気圧に応じて開閉し、過給圧を所定値に調整するため
のウェストゲートバルブ２５が設けられている。また一
方の排気吐出口１２に対向して排気通路開閉弁２６が設
けられ、この排気通路開閉弁２６はスロットル弁１６の
開度センサ２７およびエンジンの回転数センサ２８等の
信号を受けて後述する所定の信号を７クチユエータ２９
に出力する制御回路３０により開閉制御されるようにな
っている。

次に上記構成の作用を説明する。通常のエンジン運転状
態においてスロットル弁１６上流側の吸気通路４内の負
圧が所定値以下の場合には、逆止弁２０はバイパス通路
１９を閉路しており、したがって圧力波過給機６は通常
の過給作用を行なう。

すなわち、圧力波過給機６の吸気側と排気側との圧力バ
ランスは保たれ、したがって内部ＥＧＲＩが増大すると
いったことはない。そしてエアフローメータ１５により
検出した吸気量に基づき燃料噴射弁１８からの燃料噴射
量が制御される。この通常運転時においては、スロット
ル弁１６は圧力波過給機６よりも下流側に設けられてい
るため、スロットル弁１６の閉状態におけるその下流側
に発生する吸気負圧が圧力波過給機６に影響を及ぼすこ
とはない。

一方、急加速時等においてスロットル弁１６が閉状態か
ら急速に開状態に移行されると、スロットル弁１６下流
側の吸気負圧がスロットル弁１６上流側の吸気通路４す
なわら圧力波過給機６の吸気吐出口９に伝達される。こ
のため、圧力波過給機６の吸気側と排気側の圧力バラン
スが崩れ、内部ＥＧＲｆｆｉの増加すなわち排気ガスが
吸気側に混入しようとする。

ところが本発明ではスロットル弁１６上流の吸気通路４
内の負圧が所定値以上になった時、バイパス通路１９の
逆止弁２０が開き、このバイパス通路１９でもって圧力
波過給機６の吸気側の上流部と下流部がバイパスされる
。したがってこのバイパス通路１９を介して吸気が導入
されることにより、上記吸気負圧が圧力波過給機６の吸
気吐出口９側へ伝達されることは解消される。このため
圧力波過給Ｂｆｆ６における圧力バランスが崩れること
はなく、内部ＥＧＲＩの増加を防止でき、過渡応答性の
改善がなされ、加速性能の向上が図られ。

る。また、上記バイパス通路１９からの吸気の導入はス
ロットル弁１６上流の吸気通路４内の負圧が所定値以上
の時にのみ、すなわち、たとえば加速初期にのみ行なわ
れるようにしており、これでもって過給機本来の過給作
用が失われないようにしている。

次に、排気通路開閉弁２６の開閉ｔＩ１１ｔＩＩについ
て第２図とともに説明する。第２図において、横軸はエ
ンジン回転数、縦軸はスロットル弁開度を示し、ライン
Ｗはスロットル弁全開の全負荷状態であり、ラインＷよ
り下の領域はスロットル弁の開度制御領域である。この
ラインＷより下の領域においてエンジン回転数が比較的
低速で低負荷の領域へにおいては、排気通路開閉弁２６
を「開」とし、エンジン回転数が比較的高速で高負荷の
領域Ｃにおいても排気通路開閉弁２６を１間」とし、こ
れら両者の中間の領域Ｂにおいては排気通路開閉弁２６
を「閉」としている。この排気通路開閉弁２６の開閉制
御は上記制御回路３０、アクチユエータ２９でもって行
なわれる。

このようにスロットル弁の開度制御領域において低速領
域Ａで、排気通路開閉弁２６を「開」とすることにより
、圧力波過給機６の吸気導入口８から排気吐出口１２へ
至る吸気の吹き扱けｍを増やすことができ、これにより
低速域において圧力波過給機６の内部ＥＧＲＩが増大す
ることを抑制することができる。また、比較的高速、高
負荷の＠域Ｃにおいて排気通路開閉弁２６を「開」とす
ることにより、圧ツノ波過給機６の吹き抜は量を増大さ
せ、これでもって高負荷時の高温排ガスにより加熱され
るロータ７の冷却を図ることができる。

また、これら中間の領域Ｂにおいては内部ＥＧＲ量も比
較的少なく、また排ガスの熱量も比較的少ないことから
排気通路開閉弁２６を「閉」とし、吸気の吹き扱は量を
少なくし、以って排気騒音の低減を図っている。上述の
ごとくロータ７の回転方向進み側に位置する排気吐出口
１２に対応する排気通路５を開閉制御することにより、
圧力波過給機６における吸気の吹き扱は量を効率的にυ
１１１１１することができる。

なお、上記実施例では圧力波過給機６とスロットル弁１
６との間の吸気通路４にインタークー５１４を設けてい
るが、このインタークーラ１４にサージタンクの機能を
もだきることにより、上述した加速時におけるスロット
ル弁１６上流側に伝達される吸気負圧の伝播を遅延させ
ることができる。これにより加速時等において圧力波過
給機６に負圧が伝播することを低減でき、上述と同様に
内部ＥＧＲｆｉが増大することを防止できる。これに加
えて、減速時においてスロットル弁１６が開状態から急
速に閉状態に移行することにより、吸気通路４内の吸気
圧が大きくなっても、インタークーラ１４のサージタン
ク機能により吸収され、したがって吸気通路４を描成す
るダクト類の抜は等が防止できる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、圧力波過給機付エンジン
において過給機下流にスロットル弁を設けるとともに、
スロットル弁と過給機との間の吸気通路に過給機をバイ
パスするバイパス通路を設け、このバイパス通路を所定
負圧以上の時あるいは加速初期に開くバルブを設けたも
のであって、加速時等のスロットル弁急開による過給機
への負圧波の伝播が抑制され、したがって過給機の圧力
バランスが崩れて内部ＥＧＲ最の増大つまり多量の排ガ
スが吸気側に混入するといったことは防止される。した
がって過渡応答性が改善され、加速性能の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による圧力波過給機付エンジ
ンの全体構成図、第２図は同エンジンにおける排気通路
開閉弁の開閉領域を示す説明図である。 １・・・エンジン、４・・・吸気通路、５・・・排気通
路、６・・・圧力波過給機、１６・・・スロットル弁、
１９・・・バイパス通路、２０・・・逆止弁（バルブ）
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、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なう圧力波過給機を備えたエ
   ンジンにおいて、上記圧力波過給機下流の吸気通路にス
   ロットル弁を設けるとともに、上記吸気通路のスロット
   ル弁上流側と圧力波過給機上流側の間に圧力波過給機を
   バイパスするバイパス通路を設け、かつ上記スロットル
   弁上流の吸気通路内の負圧が所定値以上になった時ある
   いは加速初期に上記バイパス通路を開くバルブを設けた
   ことを特徴とする圧力波過給機付エンジン。