JPH0242126A - 過給機付エンジンの吸気構造 - Google Patents

過給機付エンジンの吸気構造

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JPH0242126A
JPH0242126A JP63191642A JP19164288A JPH0242126A JP H0242126 A JPH0242126 A JP H0242126A JP 63191642 A JP63191642 A JP 63191642A JP 19164288 A JP19164288 A JP 19164288A JP H0242126 A JPH0242126 A JP H0242126A
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intake passage
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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−1−の利用分野) 本発明は過給機付エンジンの吸気構造に関するものであ
る。
(従来技術) 排気ターボ過給式のエンジンにあっては、いわゆるシー
ケンシャルターボと呼ばれるように、複数の排気ターボ
過給機を備えて、少なくとも低速時には一部の排気ター
ボ過給機のみを作動させて過給能力の小さい第1状態と
する一方、高速時には少なくとも残りの排気ターボ過給
機を作動させて過給能力の大きい第2状態とすることが
提案されている。すなわち、低速時に作動される排気タ
ボ過給機(以F1次側ターボ過給機と称す)を小型のも
のとすることにより、応答性が確保される。一方、高速
時には、残りの排気ターボ過給機(以F2次側ターボ過
給機)を大型のものとして当該2次側ターボ過給機のみ
を作動させることにより、あるいは1次側と2次側との
両方のターボ過給(幾を作動させることにより、大きな
過給能力が得られる。
このようなシーケンシャルターボの場合、特開昭59−
68521号公服に示すように、1次側ターボ過給機と
2次側ターボ過給機とを並列に配置することが一般に行
われる。より具体的には、エンジンの吸気通路に少なく
とも部分的に仔いに1ff1列な1次側吸気通路と2次
側吸気通路とを形成して、■次側吸気通路に1次側ター
ボ過給機(のブロア)を配設し、2次側の吸気通路に2
次側ターボ過給機(のブロア)を配設したものとされる
3、そして、上記1次側吸気通路と2次側吸気通路との
F流は最終的に1本の共通吸気通路に合流される1、こ
のような過給機の並列配置は、過給機がエンジンにより
機械的に駆動されるスーパーチャージャ式のものであっ
ても同様である。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、高速時にのみ作動される2次側過給機を備え
たものにあっては、2次側過給機の作動を開始させる切
換時に、共通吸気通路に対する合流部を通して1次側吸
気通路から2次側吸気通路への吸気の逆流、いわゆるサ
ージングが生じ易いものどなる。、このような現象は、
切換時における過給応答性の悪化やドルクシFlツクの
原因ともなる。このため、2次側吸気通路の下流付近に
は、いわゆる吸気カット弁を設けて、常時はこの吸気カ
ット弁を閉じて、2次側過給機の作動開始に件って吸気
カット弁を開くことも行われている3゜ しかしながら、この吸気カット弁を設けた場合にあって
も、七、述のサージングを1・分に防止することがなか
なか雉しく、この点において何笠かの対策が望まれるこ
とになる。
したがって、本発明の[]的は、rl)いに並列配置1
された1次側と2次側との2種類の過給機を備えたもの
において、2次側過給機の作動を開始させるときのサー
ジング現象を防止し得るようにした過給機付エンジンの
吸気構造を提供することにある。
(問題点を解決するための手段、作用)前述の目的を達
成するため、本発明にあっては、次のような構成としで
ある。すなわち、エンジンの吸気通路が少なくとも部分
的に互いに並列な1次側吸気通路と2次側吸気通路とを
有して、該1次側吸気通路と2次側吸気通路との下流同
士が共通吸気通路に合流するようにされ、前記1次側吸
気通路に対して少なくとも低速時に作動される1次側過
給機が配設され、11?7記2次側吸気通路に対して、
高速時にのみ作動する2次側過給機と、該2次側過給機
の下流に位置させて吸気カット弁とが配設され、+ii
j記1次側吸気通路と2次側吸気通路との下流同士が前
記共通吸気通路で合流する合流部が、容積拡大室とされ
ている、 ような構成としである。
このように本発明にあっては、1次側吸気通路と2次側
吸気通路との下流同士が共通吸気通路で合流する合流部
が容積拡大室とされているので、この容積拡大室のタン
ピング効果によって、吸気カット弁が開いた直後のサー
ジング現象が防Wあるいは低減されることになる。
上記容積拡大室としては、既存のインタクーラやサージ
タンクを利用するのが好ましいが、これとは別に専用の
容積拡大室を設けるようにしてもよい。
(以下余白) (実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
立木/スヱ込 第1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、吸入空気量を検出す
るエアフロメータ4の下流側において分岐して2本の分
岐吸気通路3a、3bを有し、両分岐吸気通路3aと3
bとは、後述するように、インタークーラ5内において
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、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。
」ユ記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TP、
回転軸LP、ブロワcpを主要素として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T
Sが配設されているとともに、他方の分岐吸気通路3b
にはブロワC3が配設され、これらタフビンTPとブロ
ワC8とが回転軸LSによって連結されて、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、as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1
流側において排気カット弁ll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IO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I2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E記つェストゲート弁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、
■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500mmHg)以
上となると開動作され、これにより排気カット弁llが
閉じているときに少量の排気ガスがバイパス通路14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】1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
流側において吸えカット弁21が配設されている。また
ブロワC3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21は、後述するようにダイヤフ
ラム式アクチュエータ24によって操作される。また、
上記リリーフ弁23は、エンジン回転数の上界過程にお
いて、吸気カット弁21および排気カット弁l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cs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、かつブロワC8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
の出力ボ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2つの出力ボ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の出力ボートに接
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の出力ボートに接続されている。これら電磁シレノ
イド弁よりなる三方弁27.29.31および33は、
マイクロコンピュータを利用して構成された制御回路3
5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
および一次側ターボ過給機9のブロワCpの下流側の下
級圧pt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
の入力ボートは大気に開放されており、他方の入力ボー
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、その一方の入力ボートが導管36
を介して上記負圧タンク43に接続され、他方の入力ボ
ートは、導管38を介して差圧検出弁39の出力ボート
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に入力ボ
ート54aが、室55に入力ボート55aが、室56に
上記導管38が連なる出力ボート57および大気開放ボ
ート58が開口されている。上記ボート54aは、導管
41を介して吸気カット弁2I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、ボート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との圧力差が大きいと
きに、両ダイヤフラム52.53に結合された弁体59
がボート47を開状態として、大気を導管38に導入す
るが、差圧P2−PIが所定値上△P以内になったとき
に、スプリング59によってボート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
38に連通している状態で、差圧P2−P Iが所定値
上△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
が閉じられる。
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次側ターボ過給様9の
みが作動された状態となる。また、三方弁29が導管2
8を大気に解放すると、排気カット弁it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、排気漏らし弁13、ウェストゲート弁17
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の一方の入力ボートも大気に開放さ
れ、他方の入力ボートは負圧タンク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ll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の一方の入力ボートには、アクチュエ
ータ16の制御圧力導管15を通じて過給圧PI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PI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PI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
は大気に解放されており、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。
フローチャート 第4A  、第4B 第4A図、第4B図には、第3図のマツプに従う制御を
行うためのフローチャートを示しである(Sはステップ
で、排気洩らし弁13、ウェストゲート弁17について
は除く)。このフローチャートにおいて、フラグが1〜
6の範囲のいずれかによってその処理の流れが変わるが
、このフラグの意味するところは第3図に示す通りであ
る。すなわち、合弁11.21.23については、それ
ぞれ、開閉にヒシテリスを持たせであるため、合弁11
.21.23の各々について2本の特性線が設定されて
、合計6本の特性線を有する。そして、この特性線を跨
ぐ毎にフラグが変更され、運転状態が第3図右側の領域
(高回転、高負荷側となる領域)へと近づく方向に変位
するときに、フラグが「2」、「4」あるいは「6」の
ように偶数番号で変化される。逆に、第3図左側の領域
へと運転状態が変更していくときは「5」「3」、「1
」のように奇数番号でフラグが変化される。勿論、運転
開始時は、低回転、低負荷領域であってフラグがrtJ
とされる(イニシャライズ)。
以上のことを前提として、フローチャートについて簡単
に説明する。
先ず、第4A図のSlにおいてシステムのイニシャライ
ズが行われ、このときフラグは1とされる。次いで、S
2において、エンジン回転数Rと吸入空気iQとがデー
タ入力された後、前述した6本の特性線を決定づけるQ
l−Q6(吸入空気壜)とR1−16(エンジン回転数
)とがマツプから読出される。
S3の後、S4において、吸入空気ff1Qの変化速度
が設定値Aよりも大きいか否かが判別される。このS4
の判別でYESのときは、S5において、上=a S 
3で読出されたQl−Q6およびR1−R6の各々につ
いて、所定分の減少補正(△Ql〜△Q6、△R1〜Δ
R6の減算)が行われ、この後S6へ移行する。また、
S4の判別゛でNOのときは、S5を経ることなく、S
6へ移行する。上記S5での処理は、加速時に、2次側
ターボ過給機10の作動領域をより低負荷、低回転側き
と広げるための処理に相当する。、S6では、フラグF
が1であるか否かが′rす別されるが、当初はフラグF
は1にイニシャライズされているのでこの判別がYES
となる。このときは、S7あるいはS8の判別がYES
であれば、S9においてフラグFが2にセットされた後
、SlOにおいてリリーフ弁23が閉じられる(アクチ
ュエータ25へ負圧供給)、また、S7およびS8のい
ずれの判別もNOのときは、そのままリターンされる。
S6の判別でNoのときは、Sllにおいて、フラグF
が整数mの2倍であるか否か、すなわち2.4あるいは
6のいずれかであるかが判別される。このSllの判別
でYESのときは、S12においてフラグFが2である
か否かが判別される。このS12の判別でYESのとき
は、S13、S14のいずれかの判別でYE、Sのとき
に、S15においてフラグFが4にセットされた後、S
+6において排気カット弁11が開かれる(アクチュエ
ータ19へ大気供給)。また、S13、S14のいずれ
の判別もNOのときは、S17、S18の判別が共にY
ESとなったときに、S19でフラグが1にセットされ
た後、S20でリリーフ弁23が開かれる(アクチュエ
ータ25へ負圧供給)。また517−あるいはS18の
いずれかの判別がNoのときは、それぞれリターンされ
る。
前記S12の判別がNoのときは、S21においてフラ
グFが4であるか否かが判別され、S21の判別でYE
Sのときは、フラグFを6または3にするか、そのまま
リターンされるときである。ずなわち、S22、S23
のいずれかの判別でYESのときは、S24においてフ
ラグFが6にセットされた後、S25において吸気カッ
ト弁21が開かれる(アクチュエータ24を導管38に
連通)。また、S22、S23のいずれの判別もNoの
ときは、S26およびS27の判別が共にYESのとき
に、フラグFが3にセットされた後、S29で排気カッ
ト弁11が閉じられる(アクチュエータ19へ負圧供給
)。そして、S26、S27のいずれかの判別でNoの
ときは、そのままリターンされる。
前記S21の判別でNoのときは、現在フラグFが6の
ときである。このときは、フラグFを5にセットするか
そのままリターンするときである。すなわち、S30お
よびS31のいずれの判別も共にYESのときは、S3
2でフラグFが5にセットされた後、S33で吸気カッ
ト弁21が閉じられる(アクチュエータ24へ負圧供給
)。
また、S30、S31のいずれかの判別でNOのときは
、そのままリターンされる。
前記Sllの判別でNOのときは、第4B図のS41へ
移行する。このS41では、フラグFが3であるか否か
が判別される。この判別でYESのときは、フラグFを
1あるいは4にするかそのままリターンされるときであ
る。すなわち、S42、S43のいずれの判別もYES
のときに、S44においてフラグFが1にセットされた
後、S45においてリリーフ弁23が開かれる(アクチ
ュエータ25へ負圧供給)。また、S42、S43の判
別のいずれかがNoのときは、S46、S47のいずれ
かの判別がYESのときに、848においてフラグFが
4にセットされた後、S49において排気カット弁11
が開かれる(アクチュエータ19へ大気供給)。そして
、S46、S47のいずれの判別もNOのときにリター
ンされる。
前記S41の判別でNoのときは、現在のフラグFは5
のときである。このときは、フラグFを3あるいは6に
セットするかそのままリターンするときである。すなわ
ち、S50.S51の判別のいずれもがYESのときに
、S52でフラグFが3にセットされた後、S53にお
いて排気カット弁11が閉じられる(アクチュエータ1
9へ負圧供給)。また、S50、S51のいずれかの判
別がNoのときは、S54、S55の判別のいずれかが
YESのときに、S56においてフラグFが6にセット
された後、S57において吸気カット弁21が開かれる
(アクチュエータ24を導管38へ連通)。そして、S
54、S55のいずれの判別もNoのときにリターンさ
れる。
ここで、両分岐吸気通路3aと3bとは大きな容積を有
するインタ−ク5で合流されている。したがって、吸気
カット弁21が開いたときに、大きな容積をrTするイ
ンタークーラ5のダンピング作用により、1次側の分岐
吸気通路3aから2次側の分岐吸気通路3bへ向けて吸
気が逆流するような“h態が防1Fあるいは低減される
ことになる。
これに加えて、大きな容積を有するインタークラ5の作
用により、圧力I) lの変動幅は極力小さいものに抑
;611され、差圧検出弁39の作動が所定通りに正確
に作動させることが可能になる。このことは、1次側の
分岐吸気通路3aから2次側分岐吸気通路3bへの吸気
の逆流を防!ヒする一層でより一層有利となる。なお、
このような観点から、導管41の吸気通路に対する開口
位置を、インタークーラ5の極力近傍(インタークーラ
5内でもよい)に設定するとよい。
以−L実施例について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、過給機してはエンジンにより機械式に駆動されるス
ーパーチャジャ式のものであってもよい。
(発明の効果) 本発明は以上述べたこと明らかなように、2次側過給機
の作動を開始させる切換時に、2次側吸気通路への吸気
の逆流を防Iヒあるいは低減することができる。この結
果、この切換時の過給応答性を向−1−させることがで
き、また切換時のトルクショック発生を抑制する専のこ
とができる。
また、本発明は、1次側吸気通路と2次側吸気通路で合
流させる合流部を容積拡大室とするだけでよいので、極
めて容易に実施化することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第2図は第1図に示す電圧検出弁の断面図。 第3図は合弁の切換特性を示す特性図。 第4Δ図、第413図は第3図の特性図にしたがう制御
を行うときのフローチャート。 1:エンジン 2:排気通路 2a、2b=分岐排気通路 3:吸気通路 コ3p1.3b:分岐吸気通路 5:インタークーラ(容積拡大室) 9:1次側ターボ過給機 10コ2次側ターボ過給機 Tp:タービン(1次側) ′「S:タービン(2次側) CF〕ニブロア (1次側) C8:フロア (2次側) L p :回転軸 (1次側) Ls:回転軸 (2次側) 21:吸気カット弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エンジンの吸気通路が少なくとも部分的に互いに
    並列な1次側吸気通路と2次側吸気通路とを有して、該
    1次側吸気通路と2次側吸気通路との下流同士が共通吸
    気通路に合流するようにされ、 前記1次側吸気通路に対して少なくとも低速時に作動さ
    れる1次側過給機が配設され、 前記2次側吸気通路に対して、高速時にのみ作動する2
    次側過給機と、該2次側過給機の下流に位置させて吸気
    カット弁とが配設され、 前記1次側吸気通路と2次側吸気通路との下流同士が前
    記共通吸気通路で合流する合流部が、容積拡大室とされ
    ている、 ことを特徴とする過給機付エンジンの吸気構造。
JP63191642A 1988-07-30 1988-07-30 過給機付エンジンの吸気構造 Expired - Fee Related JP2656559B2 (ja)

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JPS5968521A (ja) * 1982-10-13 1984-04-18 Toyota Motor Corp 内燃機関のマルチタ−ボチヤ−ジヤ装置
JPS60219416A (ja) * 1984-04-13 1985-11-02 H K S:Kk タ−ボエンジン
JPH01285619A (ja) * 1988-05-09 1989-11-16 Honda Motor Co Ltd 過給機付エンジン

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