JPH02136512A - 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） 本発明は過給機付エンジンの吸気装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来、過給機付エンジンとして、例えば特開昭５９−１
６００２２号公報に開示されるように、吸気通路の中途
部を第１および第２の二つの分岐吸気通路に分岐し、第
１分岐吸気通路に常時作動する常用排気ターボ過給機を
、第２分岐吸気通路に高速運転領域で作動する高速用排
気ターボ過給機をそれぞれ設けて、高速用排気ターボ過
給機を高速高負荷時のみで作動させるようにした、いわ
ゆるシーケンシャル・ターボ・タイプのものが知られて
いる。このものによれば、低速低負荷時には常用排気タ
ーボ過給機のみを作動させ、排気通路からの排気ガスを
常用排気ターボ過給機のタービンに集中的に供給して高
い過給圧を立上がり良く得る一方、高速高負荷時には常
用および高速用の排気ターボ過給機の双方を作動させ、
排気通路からの排気ガスを二つの排気ターボ過給機のタ
イプに供給して吸気流量を確保しながら適正な過給圧を
得ることができる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような過給機付エンジンでは、分岐部よ
りも吸気上流側の共通吸気通路に、吸気流量を検出する
ためのエアフロメータを設け、該エアフロメータで検出
された吸気流量に基づいて燃料噴射量などを制御するこ
とが行われる。

しかし、その場合、例えば高速高負荷領域への移行時、
高速用排気ターボ過給機にいきなり排気ガスが増加供給
されてブロワが急に空気供給を始めるので、このブロワ
で吸気圧力が急に変動し、この圧力変動が吸気上流側の
エアフロメータに伝播して吸気流量の誤検出を招くとい
う問題が生じる。

また、ブロワに吸気を導く場合、エンジン出力の向上と
いう面から、出来るだけ吸気抵抗が少なくなるようにス
ムーズに導くことが望ましい。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、吸気通路の分岐部の形状を工
夫して過給機に導かれる吸気の抵抗を少なくするととも
に、上記圧力変動を減衰させてエアフロメータの誤検出
を防止することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、常時作動する過
給機に接続された分岐吸気通路には供給吸気通路からス
ムーズに吸気を導く一方、特定運転領域で作動する過給
機で発生した圧力変動を吸気通路の分岐部を利用して減
衰、分散させることである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、吸気通路の中途
部を第１および第２の二つの分岐吸気通路に分岐し、第
１分岐吸気通路に常時作動する過給機を、第２分岐吸気
通路に特定運転領域で作動する過給機をそれぞれ設け、
上記分岐部よりも吸気上流側の共通吸気通路に吸気流量
を検出するための吸気流量検出手段を設けた過給機付エ
ンジンを前提とする。そして、これに対し、上記共通吸
気通路から第２分岐吸気通路への偏向角度を共通吸気通
路から第１分岐吸気通路への偏向角度よりも大きく設定
する構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、例えば特定運転領域へ
の移行時、特定運転領域のみで作動する過給機が、いき
なり作動し始めるので、この過給機で吸気圧力が急に変
動し、この圧力変動が吸気上流側に伝播していく。

その場合、上記共通吸気通路から第２分岐吸気通路への
偏向角度が大きく設定されているので、上記圧力変動が
第２分岐吸気通路から該吸気通路を遡って分岐部に至る
と、共通吸気通路の内壁に衝突して減衰し、共通吸気通
路と第１分岐吸気通路とに分散して伝播していく。その
結果、圧力変動が吸気流量検出手段にまで伝播せず、吸
気流量検出手段の誤検出が防止される。

また、共通吸気通路から第１分岐吸気通路への偏向角度
が小さく設定されているので、常時作動する過給機に吸
気がスムーズに導かれてエンジン出力が向上する。

（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図は本発明の実施例に係る吸気装置を備えた過給機
付エンジンを示す。同図において、エンジン１の排気ガ
スを排出する排気通路２は、エンジン１より互いに独立
して伸びる２本の分岐排気通路２ａ、２ｂを有する。ま
た、エンジン１の吸入空気が流通する吸気通路３は、吸
気流量を検出する吸気流量検出手段としてのエアフロメ
ータ４の下流側において分岐して２本の分岐吸気通路３
ａ、３ｂを有し、再分岐吸気通路３ａと３ｂとはインタ
ークーラ５の上流側において合流している。

インタークーラ５の下流側の吸気通路３には、順にスロ
ットル弁６．サージタンク７および燃料噴射弁８が配設
されている。上記エアフロメータ４は、いわゆるリニア
ツク・タイプのものであるが、いわゆるベーン・タイプ
のものでも熱線式のものでもよく、また他のタイプのも
のでもよい。

上記２本の分岐排気通路２ａ、２ｂのうちの一方の分岐
排気通路２ａには、排気ガスによって回転駆動されるタ
ービンＴｐが配設され、このタービンＴｐは、一方の分
岐吸気通路３ａに配設されたブロワＣｐに回転軸Ｌｐを
介して連結されている。そして、これらタービンＴｐ１
回転軸Ｌｐ。

ブロワＣｐを主要素として、常時作動する１次側ターボ
過給機９が構成されている。同様に、他方の分岐排気通
路２ｂには、排気ガスによって回転駆動されるタービン
Ｔｓが配設されているとともに、他方の分岐吸気通路３
ｂにはブロワＣｓが配設され、これらタービンＴｓとブ
ロワＣｓとが回転軸Ｌｓによって連結されて、高回転域
で作動する２次側ターボ過給機１０を構成している。

分岐吸気通路３ａ、３ｂのブロワＣｐ、Ｃｓの上流側の
通路部分は、吸気通路３から分岐した分岐部において互
いに一直線状になるように対向して形成されており、一
方の分岐吸気通路３ｂに発生した圧力波が他方の分岐吸
気通路３ａ側には伝播し易く、エアフローメータ４側に
は伝播しにくいような構成となっている。

上記２次側の分岐排気通路２ｂには、タービンＴｓの上
流側において排気カット弁１１が配設されている。この
排気カット弁１１は、低回転域でこの分岐排気通路２ｂ
を閉じて２次側ターボ過給機１０のタービンＴｓへの排
気ガスの提供を遮断し、１次側ターボ過給機９のみを作
動させるために設けられているものである。

２次側の分岐排気通路２ｂのうち上記排気カット弁１１
の上流側部分が、連通路１２を介して、１次側の分岐排
気通路２ａのタービンＴｐ上流側に接続されている。上
記連通路１２は、両タービンＴｐ、Ｔｓの下流側の排気
通路２に対して、ウェストゲート弁１７が配設されたバ
イパス通路１８を介して接続されている。このバイパス
通路１８のうち上記ウェストゲート弁１７上流側部分が
、排気洩らし弁１３が配設された洩らし通路１４を介し
て、分岐排気通路２ｂのうちタービンＴｓと排気カット
弁１１との間に接続されている。

上記排気洩らし弁１３は、ダイヤフラム式アクチュエー
タ１６によって操作されるようになっており、該アクチ
ュエータ１６の圧力室が、制御圧力導管１５を介して、
１次側ターボ過給機９のブロワＣｐの゛下流側において
分岐吸気通路３ａに開口している。この洩らし弁１３は
、エンジン回転数の上昇過程において、ブロワＣｐの下
流側の過給圧Ｐ１が所定の値（例えば５００ｍ＋ｓＨｇ
）以上となると開動作され、これにより排気カット弁１
１が閉じているときに少量の排気ガスがバイパス通路１
４を通じてタービンＴｓに供給される。したがって、タ
ービンＴｓが排気カット弁１１の開く以前に予め回転を
開始して、排気カット弁１１が開いたときの過給応答性
向上と共に、トルクショックを緩和するようになってい
る。

なお、１９．２０は、排気カット弁１１及びウェストゲ
ート弁１７をそれぞれ操作するダイヤフラム式アクチュ
エータであるが、これらのアクチュエータの動作につい
ては後述する。

一方、２次側の分岐吸気通路３ｂには、ブロワＣｐの下
流側において、吸気の逆流を防止するための吸気カット
弁２１が配設されている。またブロワＣｓをバイパスす
る通路２２が設けられていて、このバイパス通路２２に
リリーフ弁２３が配設されている。上記吸気カット弁２
１は、後述するようにダイヤフラム式アクチュエータ２
４にょって操作される。また、上記リリーフ弁２３は、
エンジン回転数の上昇過程において、吸気カット弁２１
および排気カット弁１が開く時点よりも少し前までバイ
パス通路２２を開いていて、排気カット弁１１が閉じて
いるときの排気洩らし弁１３の開動作に基づくブロワＣ
ｓの回転によって、ブロワＣｓと吸気カット弁２１との
間における分岐吸気通路３ｂの圧力が上昇するのを防止
し、がっブロワＣｓが回転しやすいように設けられてい
る。

このようなリリーフ弁２３は、ダイヤフラム式アクチュ
エータ２５によって操作される。

吸気カット弁２１を作動するアクチュエータ２４の制御
圧力導管２６は、電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２７
の出力ポートに接続されている。

また、排気カット弁１１を作動するアクチュエータ１９
の制御圧力導管２８は、同様に電磁ソレノイド弁よりな
る三方弁２９の出力ポートに接続されている。さらにリ
リーフ弁２３を作動するアクチュエータ２５の制御圧力
導管３０は、上述と同様の三方弁３１の出力ポートに接
続されている。

ウェストゲート弁１７を作動するアクチュエータ２０の
制御圧力導管３２は、電磁ソレノイド弁よりなる三方弁
３３の出力ポートに接続されている。

これら電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２７，２９．３
１および３３は、マイクロコンピュータを利用して措成
された制御回路３５によって制御される。この制御回路
３５は、エンジン回転数Ｎｅ。

吸入空気ｆｆ１Ｑ、スロットル開度ＴＶＯおよび１次側
ターボ過給機９のブロワｅｐの下流側の過給圧Ｐｌ等の
検出値に基づいて、各電磁ソレノイド弁を制御する。

上記４個の電磁ソレノイド弁のうち、三方弁２９の一方
の入力ポートは大気に開放されており、他方の入力ポー
トは、導管３６を介して負圧タンク４３に接続されてい
る。この負圧タンク４３には、スロットル弁６の下流の
吸気負圧Ｐｎが、チエツク弁３７を介して導入される。

また、三方弁２７は、その一方の入力ポートが導管３６
を介して」二記負圧タンク４３に接続され、他方の入力
ポートは、導管３８を介して差圧検出弁３９の出力ポー
トに接続されている。

第２図に示すように、上記差圧検出弁３９は、そのケー
シング５１内が２つのダイヤフラム５２゜５３によって
３つの室５４．５５．５６に画成され、室５４に入力ポ
ート５４ａが、室５５に入力ポート５５ａが、室５６に
上記導管３８が連なる出力ポート５７および大気開放ポ
ート５８が開口されている。上記ポート５４ａは、導管
４１を介して吸気カット弁２１の下流側に接続されて、
１次側ブロワＣｐの下流側の過給圧Ｐ１を導入するよう
になっている。また、ポート５５ａは、導管４２を介し
て吸気カット弁２１の上流側に接続されて、吸気カット
弁２１が閉じているときの吸気カット弁２１の上流側の
圧力Ｐ２を導入するようになっている。そして、この差
圧検出弁３９は、圧力Ｐ１とＰ２の圧力差が大きいとき
に、両ダイヤフラム５２．５Ｂに結合された弁体５９が
ポート４７を開状態として、大気を導管３８に導入する
が、差圧Ｐ２−ＰＩが所定値±ΔＰ以内になったときに
、スプリング５９によってポート５７を閉じるようにな
っている。したがって、三方弁２７が導管２６を導管３
８に連通している状態で、差圧Ｐ２−Ｐｉが所定値±Δ
Ｐよりも大きくなると、アクチュエータ２４に大気が導
入されて、吸気カット弁２１が開かれる。また、三方弁
２７が導管２６を導管３６に連通させたときは、アクチ
ュエータ２４に負圧が供給されて吸気カット弁２１か閉
じられる。

一方、三方弁２９が導管２８を導管３６に連通させたと
き、アクチュエータ１９に負圧が供給されて排気カット
弁１１が閉じられ、このときは１次側ターボ過給機９の
みが作動された状態となる。

また、三方弁２つが導管２８を大気に解放すると、排気
カット弁１１が開かれて、２次側ターボ過給機１０が作
動される。

第３図は、吸気カット弁２１および排気カット弁１１−
の開閉状態を、排気洩らし弁１３、ウェストゲート弁１
７およびリリーフ弁２３の開閉状態とともに示す制御マ
ツプで、この制御マツプは制御回路３５内に格納されて
いる。

ここで、三方弁３１の一方の入力ポートも大気に開放さ
れ、他方の人力ポートは負圧タンク４３に接続されてお
り、エンジンが低回転のときは導管３０に吸気負圧Ｐｎ
が導入されて、リリーフ弁２５がバイパス通路２２を開
いているが、エンジン回転数Ｎｅの上昇過程で、第３図
に示すように、上記吸気カット弁２１および排気カット
弁１１が開く段階以前において、上記三方弁３１が制御
回路３５からの信号によって大気側に切換えられ、これ
によりリリーフ弁２５がバイパス通路２２を閉じるよう
になっている。

さらに三方弁３３の一方の入力ポートには、アクチュエ
ータ１６の制御圧力導管１５を通じて過給圧Ｐ１が導入
されるようになっており、エンジン回転数Ｎｅおよびス
ロットル開度ＴＶＯが所定値以上でかつ過給圧Ｐ１が所
定値以上になったとき、制御回路３５が二方弁３３を開
いてアクチュエータ２０に過給圧Ｐ１を導入し、これに
よりウェストゲート弁１７がバイパス通路１８を開くよ
うになっている。また、三方弁３３の他方の入力ボート
は大気に開放されており、アクチュエータ２０に大気が
供給されたとき、ウェストゲート弁１７が閉じられる。

次に、ターボ過給機回りのレイアウトを第４図および第
５図に基づいて説明する。エンジン１の一側に各気筒の
排気ボート（図示せず）が開口されており、該排気ボー
トに排気マニホールドが取付けられている。そして、該
排気マニホールドの側方に１次側および２次側のターボ
過給機９，１０が、その回転軸が同軸になるように配設
され、各タービンＴｐ、Ｔｓの入口部が排気マニホール
ドに対してフランジ結合されている。また、２次側ター
ボ過給機１０のブロワＣｓの吸入口から延びる分岐吸気
通路３ｂはブロワＣｓの後側（第４図の左側）で反転し
て前方（第４図の右方）に向い、１次側ターボ過給機９
のブロワＣｐの吸入口から延びる分岐吸気通路３ａと集
合して吸気通路３を構成し、更にエンジン１の前上方に
向う。また、上記２次側分岐吸気通路３ｂの反転部は、
その容積が大きく設けられていて容積部３ｃに形成され
ている。すなわち、２次側ターボ過給機］０のブロワＣ
ｓの吸入口から延びる分岐吸気通路３ｂは、１次側ター
ボ過給機９のブロワＣｐの吸入口から延びる分岐吸気通
路３ａよりも長く設けられており、このことと容積部３
ｃを設けたこととによって、上記２次側の分岐吸気通路
３ｂの容積が、１次側の分岐吸気通路３ａの容積よりも
大きく設定されている。また、上記容積部３ｃには、そ
の上側の取付はボルトを逃げるように凹陥部が形成され
ており、該凹陥部によって容積部３Ｃ内の流路を流れる
吸気を流路中心軸に対して下側にオフセットして流すよ
うにしている。このことにより、吸気がブロワＣｓ羽根
車の回転方向に渦巻きながら吸入口に入り、ブロワＣｓ
を予回転させるようにしている。

また、１次側ターボ過給機９のブロワｅｐの吐出口から
延びる分岐吸気通路３ａは後方に向う一方、２次側ター
ボ過給機１０のブロワＣｓの吐出口から延び′る分岐吸
気通路３ｂは前方に向い、これら二本の分岐吸気通路３
ａ、３ｂは集合して吸気通路３を構成し、後上方に向っ
てからエンジンの気筒に接続されている。そして、この
集合部のすぐ吸気上流側の分岐吸気通路３ｂに吸気カッ
ト弁２１が設けられている。

さらに、２次側ターボ過給機１０のブロワＣｓの吐出口
の近傍の分岐吸気通路３ｂにはバイパス通路２２の一端
が接続され、該バイパス通路２２の他端は各ブロワＣｐ
、Ｃｓよりも吸気上流側の吸気通路３に接続されている
。そして、該バイパス通路２２のブロワＣｓ側端部には
リリーフ弁２３が設けられている。

そして、第６図に示すように、上記第１−分岐吸気通路
３ａと第２分岐吸気通路３ｂとの分岐部よりも吸気上流
側の共通吸気通路３を基準として、該共通吸気通路３か
ら第２分岐吸気通路３ｂへの偏向角度θ２は共通吸気通
路３から第１分岐吸気通路３ａへの偏向角度θ１よりも
大きく設定されている。具体的に本実施例の場合、共通
吸気通路３と第１分岐吸気通路３ａとが真直ぐに設けら
れていて上記偏向角度θ１が略“０度″に設定されてい
るとともに、共通吸気通路３に対して第２分岐吸気通路
３ｂが略直角に設けられていて上記偏向角度θ２が約“
７０度”に設定されている。

したがって、上記実施例においては、低回転域に１次側
ターボ過給機９のみを作動させることにより、排気通路
２からの排気ガスが１次側ターボ過給機９のタービンＴ
ｐに集中的に供給されて高い過給圧が立上がり良く得ら
れる一方、高回転域に１次側および２次側のターボ過給
機９，１０の双方を作動させることにより、排気通路２
からの排気ガスが二つのターボ過給機９，１０のタービ
ンＴｐ、Ｔｓに供給されて吸気流量を確保しながら適正
な過給圧が得られる。

また、例えば高回転域への移行時、吸気リリフ弁２３が
閉じ、次いで吸気カット弁２コが開き、更に２次側ター
ボ過給機１０のタービンＴｓにいきなり排気ガスが供給
されてブロワＣｓが急に作動し始める。これらによって
、ブロワＣｓの（＝ｆ近で吸気圧力゛が急に変動し、こ
の圧力変動が吸気上流側に伝播していく。

その場合、上記共通吸気通路３から第２分岐吸気通路３
ｂへの偏向角度θ２が約“７０度″と大きく設定されて
いるので、上記圧力変動が第２分岐吸気通路３ｂから該
吸気通路３ｂを遡って分岐部に至ると、共通吸気通路３
の内壁に衝突して減衰し、共通吸気通路３と第１分岐吸
気通路３ａとに分散して伝播していく。その結果、圧力
変動がエアフロメータ４にまで伝播せず、エアフロメー
タ４の誤検出が防止される。

また、共通吸気通路３から第１分岐吸気通路３ａへの偏
向角度θ１が略“０度″と小さく設定されているので、
常時作動する第１排気ターボ過給機９に、吸気が抵抗を
少なくしてスムーズに導かれてエンジン出力が向上する
。

さらに、高回転域への移行時のみならず低回転域への移
行時においても、吸気リリーフ弁２３の開作動、吸気カ
ット弁２１の閉作動、２次側ターボ過給機１０のタービ
ンＴｓへの排気ガスの供給停止によって、ブロワＣｓの
付近で吸気圧力が急に変動するが、この圧力変動も上記
偏向角度θ１゜θ２の設定によってエアフロメータ４に
まで伝播せず、エアフロメータ４の誤検出が防止される
ことになる。

尚、上記実施例では排気ターボ過給機９，１０を備えた
ものについて説明したが、本発明は機械式の過給機を備
えたものについても適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の過給機付エンジンの吸気
装置によれば、 吸気通路の中途部を第１および第２の二つの分岐吸気通
路に分岐し、第１分岐吸気通路に常時作動する過給機を
、第２分岐吸気通路に特定運転領域で作動する過給機を
それぞれ設け、上記分岐部よりも吸気上流側の共通吸気
通路に吸気流量を検出するための吸気流量検出手段を設
けるとともに、上記共通吸気通路から第２分岐吸気通路
への偏向角度を共通吸気通路から第１分岐吸気通路への
偏向角度より゛も大きく設定したので、常時作動する過
給機に吸気をスムーズに導いてエンジン出力を向上でき
るとともに、例えば特定運転領域への移行時などに発生
する圧力変動を分岐部で減衰、分散させて吸気流量検出
手段にまで伝播させず、吸気流量検出手段の誤検出を防
止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図はエンジンの全
体系統図、第２図は差圧検出弁の断面図、第３図は各弁
の切換特性を示す特性図、第４図はエンジンの側面図、
第５図はエンジンの正面図、第６図は分岐部の偏向角度
を示す説明図である。 ３・・・共通吸気通路、３ａ、３ｂ・・・分岐吸気通路
、４・・・吸気流量検出手段、９．１０・・・ターボ過
給機、θ１．θ２・・・偏向角度。 第２図 ＨＩ）：ｙ、）Ｉ［ｌ二＋ｇ（ｒ＜Ｄｉ−ｃ＝ａｈ）メ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気通路の中途部を第１および第２の二つの分岐
   吸気通路に分岐し、第１分岐吸気通路に常時作動する過
   給機を、第２分岐吸気通路に特定運転領域で作動する過
   給機をそれぞれ設け、上記分岐部よりも吸気上流側の共
   通吸気通路に吸気流量を検出するための吸気流量検出手
   段を設けた過給機付エンジンにおいて、上記共通吸気通
   路から第２分岐吸気通路への偏向角度を共通吸気通路か
   ら第１分岐吸気通路への偏向角度よりも大きく設定した
   ことを特徴とする過給機付エンジンの吸気装置。