JPH02227515A

JPH02227515A - ターボ過給機付エンジンの吸排気装置

Info

Publication number: JPH02227515A
Application number: JP1049391A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oda; 博之小田; Toshimasu Tanaka; 田中　稔益; Kazuhiko Hashimoto; 一彦橋本; Naoyuki Yamagata; 直之山形
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-09-10
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JP2787157B2

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）本発明は排気エネルギーによって作動するターボ過給機
を備えたエンジンの吸排気装置に関する。

（従来技術）排気エネルギーを利用してエンノンの過給を行うターボ
過給機を備えたエンジンにおいては、般に、低回転域で
はタービン駆動力が小さいために吸気充填効率を十分に
高めることが難しい。また、低回転域からの加速時には
、ターボラグによって過給圧の上昇が遅れるために、十
分な加速レスポンスが得られない。

ところで、従来から、エンジンの吸気充填効率、特に低
回転、低負荷での充填効率を高める技術として、上記排
気ターボ過給機を用いたもの以外に、例えば特公昭６０
−１４１６９号公報に開示されているように、吸気弁開
時期が互いにオーバーラツプしない気筒（換言すれば、
点火時期の連続しない気筒）の吸気通路を集合し吸気系
を二つにグループ化することによって、吸気の慣性によ
って過給効果を高め、特に、その慣性効果の同調点を低
回転側に設定して低回転域での吸気充填効率を高めるよ
うにしたものが知られている。また、ターボ過給機の場
合に限らず機械式過給機の場合でも同様であるが、エン
ジン低回転時には過給機があるためにむしろ出力性能が
低下するということがある。そこで、例えば特開昭６２
−９１）７３５公報に記載されているように、吸気通路
を二つに分けて、一方の吸気通路は過給機を記さない自
然吸気通路とし、他方の吸気通路には過給機を配して、
低負荷時には過給機によらずに自然吸気によって充填効
率を確保するようにしたものも提案されている。さらに
また、ターボ過給機付エンジンでは、特開昭６３−１４
０８２２号公報に記載されているように、排気系を複数
のグループに分けて、それぞれを独立にタービンに接続
することで、排気量の少ない領域で排気脈動を強めその
動圧によって大きなタービン駆動力を得ようというもの
も知られている。しかしながら、吸気充填効率向上のた
めの１記従来の各技術は、あるものは吸気系に関するも
のであり、また、あるものは排気系に関するものである
というように、いずれも、吸気系あるいは排気系のいず
れか一方に係る技術手段であって、これら従来の技術に
よっては、吸気系および排気系の双方を効率的に活用し
て総合的にエンジン低回転域での過給効果を高める手段
を得ることはできなかった。

（発明の目的）本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、吸
気系および排気系の動的効果を総合的に活用してターボ
過給機付エンジンの特に低回転域における充填効率およ
び加速時過給レスポンスを向上させることを目的とする
。

（発明の構成）本発明は、ウェストゲートバルブの開作動によって過給
圧制御が開始されるいわゆるインターセプト点近傍のエ
ンジン回転数域に吸気の慣性効果もしくは共鳴効果の同
調点がくるよう吸気系を設定することによって、低回転
域での充填量を補うことができ、しかも、それによる排
気エネルギーの増大を効率的に活用することで低回転域
での過給機自体の能力を向上させることができることに
着目したものであって、その構成は、排気エネルギーに
よってタービンを回しこのタービンに連結されたブロア
を駆動してエンジンの過給を行うようにしたターボ過給
機付エンジンの吸排気装置であって、過給機のインター
セプト点近傍のエンジン回転数で慣性効果もしくは共鳴
効果の同調点か得られるよう吸気系を設定するとともに
、タービンに至る各気筒の排気通路を少なくとも二つの
グループに区画したことを特徴とするものである。

慣性もしくは共鳴の動的効果をより有効なものとするた
め、吸気系は、点火順序の連続しない気筒の吸気通路を
集合することによって二つのグループに分けるのが良い
。

（作用）中高速の定常領域においては、ターボ過給機の過給能力
が上がり、それによってエンジンの吸気充填効率が高い
レベルに維持される。

そして、ターボ過給機による過給圧上昇が十分でないエ
ンジン低回転域においては、インターセプト点近傍のエ
ンジン回転数において同調する慣性効果もしくは共鳴効
果により充填量の補充が行われ、それによって高い充填
効率と優れた加速レスポンスか得られる。

また、低回転時には、充填量の増大によって排気エネル
ギーが増大し、しかも、タービンに至る排気通路が二つ
のグループに区画されていることによって排気脈動が強
化されてその動圧が効率的に作用するため、低回転域の
充填効率が一層向上する。

その際、点火順序の連続しない気筒の吸気通路が集合さ
れ吸気系が二つのグループに分けられていることで、吸
気の動的効果が強化され、充填効率の向上と加速レスポ
ンスの向上が一層効率化される。

（実施例）以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るターボ過給機付エンジ
ンの平面図、第２図は同正面図である。

この実施例において、エンジン１は直列４気筒であって
、フェンダライン２ａで区画されるエンジンルーム内に
横置きで搭載されている。第１図で上方がエンジンのフ
ロント側である。なお、第２図で２ｂはボンネットライ
ンを示す。

エンジンｌには、第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４
気筒（以下、それぞれ＃１．＃２．＃３゜＃４で表す）
の各気筒に対応する独立吸気管３ａ３ｂ、３ｃ、３ｄを
備えた吸気マニホールド３が、リヤ側に連結され、一方
、各気筒に対応する排気分岐管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ
を備えた排気マニホールド４がフロント側に連結されて
いる。吸気マニホールド３のエンジンｌ側連結部上方に
はエンジン１の長平方向に燃料用のディストリビューン
ヨンパイプ５が配設されている。このディストリビュー
ションバイブ５からは各気筒のインジェクタ（図示しな
い）に燃料が供給される。

排気マニホールド４の下方には、ターボ過給機６が配設
されている。排気マニホールド４内には、＃１と＃２に
対応する排気分岐管４ａ、４ｂ内の二つの排気通路７ａ
、７ｂと、＃３と＃４に対応する排気分岐管４ｃ、４ｄ
内の二つの排気通路７ｃ、７ｄとをそれぞれのグループ
として区画する隔壁８が設けられ、排気通路７ａ〜７ｄ
はこれらグループ毎に独立して過給機６のタービン９に
接続されている。タービン９にはブロアｌＯが連結され
、ブロア１０の軸方向に開口する入口部には、図示しな
いエアクリーナおよびエアフローメータに連通ずる吸気
管！１が、また、ブロア１０の周縁部下方に位置する出
口部には、インタークーラ１２の入口１２ａとの間を接
続する吸気管１３が連結されている。

インタークーラ１２はエンジンルームフロント側の一側
方に配置されている。そして、その人口１２ａは、第２
図から判るように上部側壁に開口して、上記のように吸
気管１３によってターボ過給機６のプロア１０出口と接
続され、また、インタークーラ１２の出口＋２ｂは上記
人口１２ａの略真下に設けられ、この出口１２ｂに上流
側集合吸気管１４の上流端が接続されている。該集合吸
気管１４は途中第１と第２の二つの集合管部１４ａ、１
４ｂに分岐し、それらの下流端は水平に並んで２バレル
のスロットルボディー１５に接続されている。また、ス
ロットルボディー１５の出口には、吸気マニホールド３
を取り囲むように延設された第１および第２の下流側集
合吸気管１６ａ。

１６ｂが連結されている。

第３図は、スロットルボディー１５．下流側集合吸気管
＋６ａ、１６ｂおよび吸気マニホールド３の部分の拡大
平面図であり、また、第４図は同部分の右側面図、第５
図は同正面図である。これらの図が示すように、２本の
下流側集合吸気管１６ａ、１６ｂは、平行のまま一旦吸
気マニホールド３の上方を左側（＃ｌ側）から右側（＃
４側）に延び、＃４の独立吸気管３ｄに沿って１８０゜
湾曲した後、吸気マニホールド３の下方から＃２の＃３
の両独立技気管３ｂ、３ｃの間を上方に立ち上がって吸
気マニホールド３に連結されている。

吸気マニホールド３は、第６図（第５図のＡＡ断面図）
に示すように、＃ｌと＃４の各独立吸気管３ａ、３ｄ内
の吸気通路（独立吸気通路）１７ａ、１７ｄを集合する
第１の集合部！８と、＃２と＃３の各独立吸気管３ｂ、
３ｃ内の吸気通路（独立吸気通路）１７ｂ、１７ｃを集
合する第２の集合部１９を有する。これら二つの集合部
１８゜１９は、第１の集合部１８を内側（エンジン側）
にし、第２の集合部１９を外側にして、水平に並ぶ形で
配設され、第１の集合部＋８に前記第１の下流側集合吸
気管１６ａが、また、第２の集合部１９に第２の下流側
集合吸気管１６ｂが接続されている。また、これら画集
合部１８．１９を連通ずる連通路２０がエンジン長手方
向に対し直角に設けられている。該連通路２０は断面略
矩形であって、バタフライ型の開閉弁２１を備えている
。また、この開閉弁２１を駆動するダイアフラム式のア
クチュエータ２２が、弁軸２３の一端側に配設されてい
る。

吸気マニホールド３は鋳造製であり、一方、これに連結
される上記下流側吸気集合管１６ａ、１６ｂはアルミ製
の管であってその連結部にはアルミもしくは鋳鉄製のフ
ランジ２４が結合されている。そして、上記フランジ２
４が吸気マニホールド３側のフランジ部２５とガスケッ
トを介し連結されている。

第７図はこの実施例の排気系を模式的に示すものである
。この図のように、＃ｌと＃２の排気通路７ａ、７ｂを
一つに集合した第１の排気集合部２６と、＃３と＃４の
排気通路７ｃ、７ｄを一つに集合した第２の排気集合部
２７とは、独立してタービン９に連通ずる。そして、各
排気集合部２６．２７とタービン９下流の排気通路２８
とを連通ずる各バイパス通路２９．３０がタービン９を
迂回して設けられ、それぞれのバイパス通路２９゜３０
には共通のアクチュエータ３１によって開閉されるウェ
ストゲート弁３２，３３がそれぞれ設けられている。

４気筒の場合、点火は＃ｌ、＃３．＃４．＃２の順に行
われ、上記第１の吸気集合部１８によって集合される＃
ｌと＃４、第２の吸気集合部１９によって集合される＃
２と＃３は、いずれも点火順序が連続していない。そし
て、各気筒の独立吸気通路１７　ａ　＝　ｌ　７　ｄと
、これら集合部１８，１９に接続された各下流側集合吸
気管１６ａ、１６ｂと、スロットルボディー１５を介し
それぞれに連結された上流側の各集合管部１４ａ、１４
ｂとは、上記開閉弁２１が閉じた状態においては、それ
らが構成する各吸気通路における慣性効果の同調点すな
わちエンジン回転による加振周波数と各吸気通路系の固
有振動数とが同調する同調回転数が、連通路２０を開い
た状態での第８図に示すインターセプト点のエンジン回
転数（例えば２５００ｒｐｍ）以下となるように設定さ
れている。なお、連通路２０を閉じた状態でのインター
セプト点は同図に示すように低回転側に移行する（例え
ば１５００ｒｐｍ）。また、開閉弁２！が開き画集合部
１８．１９が連通した状態では、慣性効果の同調点は高
回転側に移行し高速同調吸気系が構成される。上記開閉
弁２１は、連通路２０が開いたときのこの高速同調吸気
系のインターセプト点の回転数よりも高い所定のエンジ
ン回転数（例えば２７２Ｏｒｐｍ）を境に、それ以下の
低回転域では閉じられ、それより高回転側では開かれる
。

この結果、連通路２０を閉じたエンジン低回転域におい
て、体積効率（充填効率）は第８図に示す連通路閉時の
特性に基づいて増大する。また、過給圧の立ち上がりが
大きくなって加速レスポンスが向上する。また、高回転
域では連通路２０を開くことで高い充填効率を得ること
ができる。

なお、この実施例において、排気系は上記のように隣接
した気筒の排気通路を集合しており、それぞれ排気行程
が連続するものとなっているが、このように隣接した排
気通路を集合することで排気系のデッドボリュームが小
さくなるため、それによって排気の動的効果を強めター
ビン駆動力を強化することができる。また、低速同調吸
気系の同調回転数は、インターセプト近傍において適宜
設定することが可能である。

また、この排気系は第９図にその変形例を示すように、
吸気系と同様＃ｌと＃４、＃２と＃３を集合するものと
することも可能である。

第１０図は、６気筒のエンジンに適用した実施例を示す
ものである。図中＃ｌ〜＃６は各気筒を表す。この実施
例では、点火順序の連続しない＃１　　＃２．＃３の三
つの気筒と、＃４．＃５．＃６の三つの気筒について、
独立吸気通路１７ａ〜１７ｆを集合し、また、同様に排
気通路７ａ〜７ｆを集合している。その他は先の４気筒
の場合と同様である。図中、先の実施例に対応する部分
には同一の符号を付している。

本発明は、共鳴効果を利用した手段を用いるなど、他の
いろいろな態様で実施することができる。

（発明の効果）本発明は以上のように構成されているので、低回転域に
おいて慣性もしくは共鳴によって充填量を増大させると
ともに、それによって増大した排気動圧をタービンに効
率良く作用させることで、低回転域での充填効率を一層
高め、また、加速時の過給レスポンスを向上させること
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係るターボ過給機付エンジ
ンの平面図、第２図は同正面図、第３図は同実施例にお
ける吸気系の拡大平面図、第゛４図は同吸気系の右側面
図、第５図は同正面図、第６図は第５図のＡ−Ａ断面図
、第７図は同実施例の要部構造を示す模式図、第８図は
同実施例の特性図、第９図は同実施例の変形例を示す模
式図、第１Ｏ図は本発明の他の実施例の構造を示す模式
図である。ｌ：エンジン、３：吸気マニホールド、３ａ〜３ｄ：独
立吸気管、４：排気マニホールド、４ａ〜４ｄ：排気分
岐管、６：ターボ過給機、？ａ〜７ｆ：排気通路、８：
隔壁、９：タービン、１０；ブロア、１４：上流側集合
吸気管、１６ａ、１６ｂ：下流側集合吸気管、１７ａ＝
１７ｆ：独立吸気通路、１８，１９：集合部、２０：連
通路、２１：開閉弁、２６．２７：排気集合部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）排気エネルギーによってタービンを回し該タービ
ンに連結されたブロアを駆動してエンジンの過給を行う
ようにしたターボ過給機付エンジンにおいて、過給機の
インターセプト点近傍のエンジン回転数で慣性効果もし
くは共鳴効果の同調点が得られるよう吸気系を設定する
とともに、前記タービンに至る各気筒の排気通路を少な
くとも二つのグループに区画したことを特徴とするター
ボ過給機付エンジンの吸排気装置。
（２）点火順序の連続しない気筒の吸気通路を集合する
ことによって吸気系を二つのグループに分けたことを特
徴とする請求項１記載のターボ過給機付エンジンの吸排
気装置。