JPH0129973B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、過給機による加圧エアを吸気行程の
終期に供給するようにした過給機付エンジンの吸
気装置に関するものである。

（従来技術） 一般に、過給機付エンジンにおいては、過給に
伴う充填量の増大は吸気タイミングによつて変化
するものであり、主吸気通路による自然吸気に加
えて、過給機を備えた過給通路による加圧エアを
供給するようにしたエンジンにおいては、過給通
路からの加圧エアが主吸気通路に逆流して該主吸
気通路による自然吸入を妨げることを防止するた
め、過給通路にはタイミングバルブが設けられ、
吸気行程の終期にのみ過給エアを供給するように
している。

また、例えば、特開昭55−137314号に見られる
ように、上記タイミングバルブの開弁時間をエン
ジン回転数等に応じて可変として、高速時におけ
る過給期間を長くして充填量を増大するようにし
た技術が公知であるが、上記先行技術のように過
給通路の燃焼室への開口部分を直接開閉するポペ
ツト式のタイミングバルブを設け、その開閉タイ
ミングを変更することは駆動機構が複雑でコスト
および信頼性の点で問題がある。

一方、上記タイミングバルブとしては特開昭56
−85522号公報に見られるように、エンジン回転
に同期して回転駆動される回転体によつて過給通
路を所定のタイミングで開閉するロータリ式タイ
ミングバルブを用いるのが、構造が簡単な点で好
適である。しかし、上記ロータリ式タイミングバ
ルブは回転体に設けられた開口部が、該回転体の
回転によつて過給通路の下流側に一致した時に該
通路を開通させる構成であるから、このタイミン
グバルブによる開閉タイミングを変更し、高速時
に開弁時期を早めるとともに開弁期間を長くし、
かつ過給圧を高く保つように可変制御することは
困難である。

そこで、上記ロータリ式タイミングバルブの下
流側の過給通路を複数の分岐通路に分岐するとと
もに、これらの分岐通路のうちのタイミングバル
ブの開弁時期が早い側の分岐通路にシヤツターバ
ルブを配設し、エンジン回転数に応じてこのシヤ
ツターバルブの開閉切換えを行うことが考えられ
る。すなわち、低回転時には上記シヤツターバル
ブを閉じ、残りの分岐通路がタイミングバルブで
開かれる遅い開弁時期と短い開弁期間とで過給圧
を高く維持して過給する一方、高回転時には上記
シヤツターバルブを開いて、全通路がタイミング
バルブで開かれる早い開弁時期と長い開弁期間と
を得て充填効率を向上するものである。

しかるに、上記シヤツターバルブを切換える領
域例えば中速域においては、シヤツターバルブが
開かれた時に、それまで絞られていた開口面積が
急激に拡大することから、過給圧がこれに応じて
低下し、過給期間が長くなつたにもかかわらず充
填量が増大せずに充分な過給効果が得られず、良
好な出力性能が確保できない恐れがある。上記シ
ヤツターバルブを排気圧力によつて開閉すること
も考えられるが、上記切換え時の過給圧低下は避
けられないものである。

上記のように、エンジンの回転上昇に対して、
過給時期を早めることは出力上昇に対する要因と
して大きいものであり、この点においてシヤツタ
ーバルブを一度に開けた方が開口面積が大きく取
れて過給抵抗が小さくなる点で有利となるが、各
種実験の結果、シヤツターバルブの開作動域での
過給圧低下に伴う出力性能の息付きが生起し、過
給圧を高く維持した状態でシヤツターバルブを開
作動するように設けることが、全運転域での出力
性能の向上を図る上で重要であることが判明した
ものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、タイミングバルブ下
流側の吸気通路の一部に設けたシヤツターバルブ
を、過給圧を高い値に維持した状態で開作動する
ようにして、このシヤツターバルブの切換え作動
域における出力性能を向上するようにした過給機
付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、過給機で加圧された吸気
をエンジンの吸気ポートに導く吸気通路に介設
し、エンジンの回転に同期して間欠的に開閉する
ロータリ式タイミングバルブの下流側の吸気通路
を複数の分岐通路に分岐するとともに、これらの
分岐通路のうちのタイミングバルブの開弁時期が
早い側の分岐通路に当該分岐通路を開閉するシヤ
ツターバルブを配設するとともに、上記タイミン
グバルブ上流側の過給圧の上昇に応じてシヤツタ
ーバルブの開度を増大する制御装置を設け、過給
圧が設定圧以上に上昇するとシヤツターバルブが
開き、このシヤツターバルブの開作動に伴つて過
給圧が低下するとシヤツターバルブが若干閉じて
過給圧が上昇し、これの繰り返しによつて過給圧
を維持しつつシヤツターバルブを徐々に開作動す
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、過給時期を可変にするシヤツ
ターバルブの開閉を過給圧に応じて行うようにし
たことにより、エンジン回転数の上昇に対してシ
ヤツターバルブを開作動する際に、過給圧の低下
を制御した状態で徐々に開くため、このシヤツタ
ーバルブの切換え域においても高い過給圧を維持
しつつ過給開始時期を早め、かつ過給期間を長く
して充分な過給効果を得て、エンジンの全運転域
において良好な出力性能を確保することができる
ものである。また、過給機の吐出能力に適した過
給期間が設定できるため、出力性能の向上に加え
て不要な高い吐出圧が回避でき、過給機の信頼性
および燃費が向上するものである。

さらに、ロータリ式タイミングバルブおよびシ
ヤツターバルブの採用によつて吸気通路の開通時
期を簡素な構成によつて可変制御でき、構造の複
雑化やコストの上昇を来たすことなく、エンジン
の各運転領域で所要の充填量が得られるものであ
る。

（実施例） 以下、図面により本発明の各実施態様を詳細に
説明する。

実施例 １ 第１図はこの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図は要部の詳細図、
第３図はエンジン回転数に対する過給圧特性を示
す特性図である。

エンジンＥは、シリンダ１内におけるピストン
２に往復動により、連接棒３を介してクランク軸
４が回転駆動されるものであつて、シリンダ１と
ピストン２とで画成される燃焼室５の上部には、
主吸気ポート６、過給吸気ポート７および排気ポ
ート８がそれぞれ開設されている。

上記主吸気ポート６、過給吸気ポート７および
排気ポート８は、エンジンＥのクランク軸４の回
転に同期して周知のタイミングカム（図示せず）
により、開閉タイミングが制御される主吸気弁
９、副吸気弁１０および排気弁１１によつてそれ
ぞれ所定のタイミングで開閉される。主吸気ポー
ト６にはエアクリーナ１２に連通する主吸気通路
１３が接続され、この主吸気通路１３には燃料を
噴射する噴射弁１４が配設され、さらに、この噴
射弁１４とエアクリーナ１２との間には上流側か
ら、吸気量を検出するエアフローメータ１５、負
荷に応じて開閉されるスロツトル弁１６がそれぞ
れ介設されている。

上記主吸気ポート６は主吸気弁９によりエンジ
ンＥの吸気行程において開かれ、吸気を燃焼室５
内に自然吸入させる。また、排気ポート８は排気
弁１１によつて開かれた際、燃焼によつて生じた
排気ガスを排気通路１７を介して外部に放出す
る。

一方、過給吸気ポート７には、上流側がエアフ
ローメータ１５下流の主吸気通路１３から分岐さ
れた過給吸気通路１８が接続されている。この過
給吸気通路１８には、上流側部分に主吸気通路１
３からエアを吸い込み加圧して吐出するベーンタ
イプのエアポンプよりなる過給機１９が介装さ
れ、この過給機１９は伝動部材２０を介してクラ
ンク軸４に連係して駆動され、加圧したエアを過
給吸気ポート７に送給する。また、上記副吸気弁
１０はクランク軸４に同期して開閉作動され、主
吸気ポート６が主吸気弁９によつて閉じられる吸
気行程終期から圧縮行程初期の間で過給を行うよ
うに開作動され、主吸気弁９より所定値遅れて閉
じるものである。

上記過給機１９より下流の過給吸気通路１８に
は、加圧エアを冷却する冷却器２１（インターク
ーラー）、加圧エアを蓄圧するサージタンク２２、
伝動部材２５を介してクランク軸４に同期駆動さ
れ間欠的に開閉するロータリ式タイミングバルブ
２３、および過給バルブ２４が順に介装されてい
る。さらに、上記タイミングバルブ２３の下流側
の過給吸気通路１８は仕切壁２６によつて分岐さ
れ、一方の通路にシヤツターバルブ２７が介装さ
れ、このシヤツターバルブ２７は制御装置２８の
アクチユエータ２９の作動によつて開閉される。
一方、上記過給バルブ２４は前記主吸気通路１３
のスロツトル弁１６と連動して開閉が制御され
る。また、過給機１９下流のサージタンク２２に
リリーフ通路３０の一端が接続され、このリリー
フ通路３０の他端はリリーフ弁３１を介して主吸
気通路１３に接続されている。

前記噴射弁１４による燃料噴射時期および噴射
量は制御装置２８のエンジンコントロールユニツ
ト３２（ECU）からの制御信号によつて制御さ
れ、このコントロールユニツト３２には前記エア
フローメータ１５からの総吸気量信号のほか、エ
ンジン回転数などの検出信号が必要に応じて入力
され、これに基づいて噴射量、噴射時期が演算決
定される。

次に、前記タイミングバルブ２３は第２図に示
すように、ハウジング３４内にクランク軸４に同
期して回転駆動される回転体３５が収納され、こ
の回転体３５の中心軸の一方に開口された導入ポ
ート３６に前記サージタンク２２からの加圧エア
が導入され、外周部に形成された開口部３５ａが
下流側の通路１８の連通部と合致した時に加圧エ
アを燃焼室５側に吐出するものである。このタイ
ミングバルブ２３の下流側の過給吸気通路１８は
仕切壁２６によつて第１分岐通路１８ａと第２分
岐通路１８ｂとに分岐され、タイミングバルブ２
３の回転体３５の回転方向に対して早く連通する
側の第２分岐通路１８ｂに、該第２分岐通路１８
ｂを開閉するシヤツターバルブ２７が介設されて
いる。さらに、下流側の過給吸気通路１８には前
記過給バルブ２４が配設されている。上記シヤツ
ターバルブ２７には制御装置２８のダイヤフラム
式アクチユエータ２９が接続され、該アクチユエ
ータ２９に対する過給圧の導入によつてシヤツタ
ーバルブ２７の開閉作動を行うものである。

すなわち、シヤツターバルブ２７の回動レバー
３７に、アクチユエータ２９のダイヤフラム２９
ａに一端が固着されたロツド２９ｂの他端部が接
続され、該ダイヤフラム２９ａは縮装されたスプ
リング２９ｃによつてシヤツターバルブ２７を閉
じる方向に付勢され、圧力室２９ｄに過給圧導入
通路３８によつて導入されるタイミングバルブ２
３上流側の過給圧によつてシヤツターバルブ２７
を開くものであつて、上記過給圧導入通路３８の
他端部は前記サージタンク２２に接続開口されて
いる。また、この過給圧導入通路３８には圧力の
伝達を遅延させるデイレーバルブ３９が介装され
ている。

上記のような実施例によれば、エンジンＥの運
転状態に応じて、主吸気通路１３のスロツトル弁
１６および過給吸気通路１８の過給バルブ２４が
その負荷に対応した開度に操作され、過給機１９
によつて供給される加圧エアは、過給バルブ２４
の開度に応じて、燃焼室５内に吸気行程終期にお
いて副吸気弁１０が開かれているときに過給され
る。この過給開始時期、過給期間および過給圧が
シヤツターバルブ２７の上記制御装置２８による
開閉で制御される。

すなわち、エンジン回転数の上昇に対応して過
給機１９から吐出される過給圧は上昇するもので
あるが、第３図に示すように、シヤツターバルブ
２７が閉じている時は過給を行う通路面積が第１
分岐通路１９ａだけで狭いことから直線Ａのよう
に過給圧は高く、一方、シヤツターバルブ２７が
開いているときには両分岐通路１８ａ，１８ｂに
よる通路面積が大きいことから直線Ｂのように過
給圧は低くなるものである。そして、アクチユエ
ータ２９に導入される過給圧が設定値P₁（エンジ
ン回転数N₁）に達するとスプリング２９ｃに抗
してダイヤフラム２９ａが変位し、シヤツターバ
ルブ２７を開くように設定されている。この設定
圧P₁以下の領域ではシヤツターバルブ２７が閉
じていることから、エンジン回転数に対する過給
圧の上昇は上記直線Ａに沿つて変動し、この設定
圧P₁に達するとシヤツターバルブ２７が徐々に
開作動する。その際、過給圧が上昇してシヤツタ
ーバルブ２７が開き始めると、その開度に応じて
過給圧は直線Ｂの方向に圧力が低下するように変
化して、その値が設定圧P₁より低下すると逆に
シヤツターバルブ２７の開度は減少し、今度は過
給圧が上昇してシヤツターバルブ２７を開くもの
であつて、この動作を繰返すことにより、過給圧
を上記設定値P₁に維持しつつシヤツターバルブ
２７を徐々に開くように作動する。シヤツターバ
ルブ２７が全開状態（エンジン回転数N₂）にな
ると、今度は直線Ｂに沿つて過給圧が上昇し、過
給圧の上限はリリーフ弁３１の設定圧P₂に規制
される。

上記のようにシヤツターバルブ２７が閉状態か
ら開弁するのに従つて、回転体３５の開口部３５
ａが第２分岐通路１８ｂと連通する回転角度から
過給が開始され、第１分岐通路１８ａと開口部３
５ａとの連通が終了するまでが過給期間となる。
よつて、低速時よりシヤツターバルブ２７の開い
た高速時の方が過給開始時期が早くなるととも
に、過給期間が長くなつて、充填量が増大するも
のである。また、シヤツターバルブ２７が徐々に
開く過程においても、過給圧は略一定に保たれる
が、エンジン回転数の上昇に伴つてシヤツターバ
ルブ２７の開度が上昇し、過給抵抗の低減により
充填量が増大し、出力性能が向上するものであ
る。

一方、上記アクチユエータ２９に対する過給圧
導入通路３８に介装したデイレーバルブ３９は、
圧力変動の伝達を遅らせることにより、過給圧の
変動に対するシヤツターバルブ２７の開閉作動を
遅延させて、加速時の出力上昇および減速時の減
速感を確保するものである。すなわち、加速時に
はシヤツターバルブ２７の開放が遅れることによ
り過給圧の上昇が早くなるものであり、減速時に
はシヤツターバルブ２７の閉じるのが遅れて、過
給圧が早く低下してエンジンブレーキ性が増大す
るとともに、シフトチエンジ時のエンジン回転数
の急変に伴うシヤツターバルブ２７の開閉が防止
できてシヤツターバルブ２７の信頼性が向上す
る。

実施例 ２ この実施例は第４図に全体構成図を、第５図に
制御装置の詳細を示し、シヤツターバルブ２７の
開閉も前記エンジンコントロールユニツト３２を
使用するようにした例であり、前例に対して制御
装置４１が相違するものであつて、主吸気通路１
３、過給吸気通路１８、タイミングバルブ２３お
よびシヤツターバルブ２７等は前例と同様に構成
され、同一構造には同一符号を付してその説明を
省略する。

制御装置４１において、シヤツターバルブ２７
を開閉作動するアクチユエータ２９は前例と同様
にダイヤフラム装置で構成され、その圧力室２９
ｄに過給圧を導入する過給圧導入通路４２の途中
に、その導入圧力を調整制御するデユーテイソレ
ノイドバルブ４３が介装されている。このデユー
テイソレノイドバルブ４３に対してエンジンコン
トロールユニツト３２からの制御信号が出力さ
れ、コントロールユニツト３２に過給圧を検出す
る圧力センサー４４の信号が出力される。すなわ
ち、一端が上記アクチユエータ２９の圧力室２９
ｄに接続された過給圧導入通路４２の他端がタイ
ミングバルブ２３上流のサージタンク２２に接続
開口され、デユーテイソレノイドバルブ４３を開
いてアクチユエータ２９に対する導入過給圧が高
くなるとシヤツターバルブ２７の開度は増大し、
一方ソレノイドバルブ４３を閉じた時には圧力室
２９ｄに大気開放口４２ａからの大気圧を導入し
て、シヤツターバルブ２７を閉じるように構成さ
れている。

上記コントロールユニツト３２は、圧力センサ
ー４４からの過給圧の値を正確に読取り、設定値
と比較してシヤツターバルブ２７の開度すなわち
過給圧を所定値に制御するものであつて、この目
標過給圧の設定値はエンジンＥの運転状態等に応
じて変更することが可能であり、過給圧の脈動変
化の影響をうけることなく、前例に比してより精
度のよい複雑な特性の過給圧制御が実施できるも
のである。

なお、上記各実施例は、タイミングバルブ下流
の吸気通路を２つに分岐して過給期間を２段階に
切換えられるものについて説明しているが、タイ
ミングバルブ下流の通路を回転体の回転方向に沿
つてさらに多数の分岐通路に区画するとともに、
シヤツターバルブを配設して順次開作動するよう
に構成すれば、さらに多段階の過給期間の可変機
能が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による吸気装置
を備えた過給機付エンジンの全体構成図、第２図
は第１の実施例における制御装置部分の詳細構造
を示す断面図、第３図はエンジン回転数に対する
過給圧特性を示す特性図、第４図は本発明の第２
の実施例による吸気装置を備えた過給機付エンジ
ンの全体構成図、第５図は第２の実施例における
制御装置の部分の詳細構造を示す断面図である。 Ｅ……エンジン、６……主吸気ポート、７……
過給吸気ポート、１３……主吸気通路、１８……
過給吸気通路、１９……過給機、１８ａ，１８ｂ
……分岐通路、２２……サージタンク、２３……
タイミングバルブ、２７……シヤツターバルブ、
２８，４１……制御装置、２９……アクチユエー
タ、３２……エンジンコントロールユニツト、３
５……回転体、３５ａ……開口部、３８，４２…
…過給圧導入通路、４３……ソレノイドバルブ、
４４……圧力センサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 過給機で加圧された吸気をエンジンの吸気ポ
   ートに導く吸気通路に、該吸気通路をエンジンの
   回転に同期して間欠的に開閉するロータリ式タイ
   ミングバルブを介設した過給機付エンジンの吸気
   装置において、上記タイミングバルブの下流側の
   吸気通路をタイミングバルブによる開時期が異な
   る複数の分岐通路に分岐し、これらの分岐通路の
   うちのタイミングバルブの開弁時期が早い側の分
   岐通路に当該分岐通路を開閉するシヤツターバル
   ブを配設するとともに、前記タイミングバルブ上
   流側の過給圧の上昇に応じて該シヤツターバルブ
   の開度を増大する制御装置を設けたことを特徴と
   する過給機付エンジンの吸気装置。