JPH0242127A - 過給機付エンジンの吸気装置 - Google Patents

過給機付エンジンの吸気装置

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JPH0242127A
JPH0242127A JP63191643A JP19164388A JPH0242127A JP H0242127 A JPH0242127 A JP H0242127A JP 63191643 A JP63191643 A JP 63191643A JP 19164388 A JP19164388 A JP 19164388A JP H0242127 A JPH0242127 A JP H0242127A
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JP
Japan
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passage
intake
valve
intake passage
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JP63191643A
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English (en)
Inventor
Haruo Okimoto
沖本 晴男
Toshimichi Akagi
赤木 年道
Seiji Tajima
誠司 田島
Naoyuki Matsumoto
尚之 松本
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は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) Y非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
気ターボ過給機(以下1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(以下2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機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60−
104718号公報に示すように、■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
くとも部分的に互いに並列な1次側吸気通路と2次側吸
気通路とを形成して、1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。そ
して、上記1次側吸気通路と2次側吸気通路との下流は
最終的に1本の共通吸気通路に合流される。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ヂャージャ式のものであっても同様
である。
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となる。このような現象は、切
換時における過給応答性の悪化やトルクショックの原因
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次側過給機からの過給圧が1−分にヒ胃
したときに吸気カット弁を開くことも行われている。
に述した吸気カット弁を設けた場合、2次側過給機と当
該吸気カット弁との間の2次側吸気通路内圧力が高くな
り過ぎる場合が生じ、このため、この高くなった圧力を
吸気通路のうち低圧部分へ開放すなわちリリーフするこ
とが行なわれる。前記公報記載のものでは、このリリー
フ通路からのリリーフエアな1次側過給機のみを流れる
ような位置に開放している。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前記公報記載のように、リリフエアを1
次側過給機のみを流れるようひ設定した場合、1次側過
給機を通過した後の過給エアの温度が極めて高いものと
なる。このことは、体積効率が低t゛すると°共に、ガ
ソリンエンジンにあってはノッキング回避のための点火
リタードを太きくしなければならず、エンジン出力を大
幅に低下させる原因となる。
このような観点から、リリーフエアな2次側過給機のみ
を流れる位置に開放することも考えられるが、この場合
はリリーフエアが2次側過給機を繰り返し循環するとに
なり、リリーフエアが過度に高温となってしまう。この
ことは、2次側吸気通路に配設される吸気カット弁の耐
久性やリリーフ通路に設けるリリーフ弁の耐久性の上で
好ましくない。しかも、吸気カット弁が開いた直後にエ
ンジン供給される吸気が一時的に高温のものとなり、こ
のことは、トルクショックを生じる大きな原因となる。
したがって、本発明の目的は、リリーフエアの開放位置
を最適設定することになり、リリーフエアの温度が過度
に上界したり、エンジン出力が大幅に低下するのを防出
し得るようにした過給機付エンジンの吸気装置。
を提供することにある。
(問題点を解決するための手段、作用)前述の[]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
十が共通吸気通路に合流するようにされ、 +tif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、高速時にのみ作動される
2次側過給機が配設されると共に、該2次側過給機の下
流において吸気カット弁が配設され、 7)j1記2次側過給機と閉弁時にある11j記吸気カ
ット弁との間における前記2次側吸気通路内の圧力をリ
リーフするためのリリーフ通路が設けられ、 +ii+ +i己ツリリーフ通路吐出口が、エンジンの
吸気通路のうち、該リリーフ通路からのリリーフエアが
11?1記1次側過給機と2次側過給機との両方に分配
して流れるような位置に開口されている、ような構成と
しである。
このような構成とすることにより、リリーフエアの過度
の上界防止と、1次側過給機からの吸気が高温になり過
ぎることを防1ヒすることができる、。
(以下余白) (実施例) 以下、図面を参照しで本発明の実施例を詳細に説明する
上生之スヱゑ 第1図において、エンジンl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lの
吸入空気が流通する吸気通路3は、吸入空気徹を検出す
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、3 bを有し、両分岐吸気通路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、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。
」1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L P、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
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C3が配設され、これらタービン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、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、
−・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、タービンゴSのt
[E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2
b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−H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、l−流側に接続されてい
る。上記連通路12は、両タービンTI’、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I8を介して接続されている。この
バイパス通路18のうちヒ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1
4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。
L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[1している。この洩らし弁13は
、エンジン回転数の上シj′、過程において、ブロワc
pの下流側の過給圧P1が所定の値(例えば500mm
Hg)以上となると開動作され、これにより排気カット
弁11が閉じているときに少晴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′rSが排気カット弁11の開く以1)?i
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I+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。
−力、2次側の分岐吸気通路3bには、ブロワCsのF
流側において吸気カット弁21が配設されている。また
、ブロワC8を通過した吸気をリリーフするリリーフ通
路22が設けられていて、このリリーフ通路22にリリ
ーフ弁23が配設されている。このリリーフ通路22は
、後に詳述するように、その流入口がブロアC3下流で
かつ吸気カット弁2■上流の分岐吸気通路3 b +、
:開口され、またその吐出口は、両分配吸気通路3a、
3b上流の共通の吸気通路3に開口されている。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、エンジン回転数のト界過
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C3の回転によって、ブロ
ワC8と吸気カット弁21との間における分岐吸気通路
3bの圧力が上界するのを防止し、かつブロワC3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、ダイヤプ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;D’1弾圧力導管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Nc、吸入空気N Q、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1)1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
の人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4:3には、スロットル弁6の下流
の吸気負圧Pnが、ヂエック弁37を介して導入される
。また、三方弁27は、その一方の人力ボートが導管3
6を介して一層記負圧タンク43に接続され、他方の人
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、L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に人力ボ
ート54aが、室55に人力ボート55aが、室56に
一ト記導管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Pl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、jE力PI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、人気を導管38に
導入するが、差圧P2−r’lが所定値上△P以内にな
ったときに、スプリング59によってホト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 1が
所定値上△Pよりも大きくなると、アクチュエータ24
に人気が導入されて、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〜り24に負圧が供給されて吸気カット弁2
1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ド
ブ↑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29が導管
28を人気に解放すると、排気カット′fP1+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、3.方弁31の一方の人力ボートも大気に開放
され、他方の人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P
n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N (3の一ト冗過程で
、第3図に示すように、ト記吸気カット弁2!および排
気カット弁IIが開く段階以前において、」1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1)1が導
入されるようになっており、エンジン回転数NCおよび
スロットル開度”T” V Oが所定値以」二でかつ過
給圧P1が所定値以、L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
方の人力ボートは人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4Δ図、第4B  )第4八図5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
のフローヂャトにおいて、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」r3J、rlJ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NJとされる(イニシ
ャライズ)。
以1−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31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uQ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−QB(吸入空気i;t )とR1−16(エンジン
回転数)とがマップから読出される。
S3の後、S4において、吸入空気晴Qの変化速度が設
定(1rj 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、[・、記
S3で読出されたQl−Q6およびR1へR6の各々に
ついて、所定分の減少補正(△Q1〜ΔQ6、ΔR1〜
△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+id S 5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
回転側へと広げるための処理に相当する。、S6では、
フラグFが1であるか否かが判別されるが、当初はフラ
グ[パはlにイエ。シャライズされているのでこの′量
刑が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、S10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、Sl:3、S14のいずれかの判別でYESのとき
に、S15においてフラグFが4にセットされた後、S
l6において排気カット弁IIが開かれる(アクチュエ
ータ19へ大気供給)。また、Sl3、S14のいずれ
の判別もNoのときは、Sl7、Sl8の判別が共にY
ESとなったときに、Sl9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S+7あるいはSl8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Y 
IE 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Y[ES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YI
ES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、826、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。
111■記S2+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r7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S3+のいずれの判別も共にYIESのと
きは、S32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311の判別でNoのときは、第4B図の341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+9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17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
19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Y ESのときに、356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
、S54、S55のいずれの判別もNoのときにリター
ンされる。
さて次に、前述したリリーフ通路22の吐出口の開口位
置を、 +iiJ述したように、共通吸気通路3に開口
させた場合の利点について、第5図をも参照しつつ説明
する。この第5図では、リリーフ通路22の吐出口が開
口する位置として、第1図に示す■、■、■の3つの場
合を示しである。■の位置は、2次側ブロアC8の直上
流に開口させた場合である。■が本実施例のように共通
の吸気通路3に開口させた場合である。■が1次側ブロ
アCPの直上流に開口させた場合である。
この第5図から明らかなように、■の位置に開口させた
場合は、エンジン出力確保の点で有利な反面、リリーフ
エアの温度が過度に上界してしまうという難点を有する
。また、■の位置に開口させた場合は、リリーフエアの
温度上界防止という点では満足するもエンジン出力が大
きく低下してしまう、という難点を有する。これに対し
て、本実施例のように■の位置に開口させた場合、すな
わちリリーフエアが1次側と2次側との両ブロアcp、
csを分配して流れるようにした場合は、エンジン出力
の確保と、リリーフエアの温度上界防止との両方の要求
が適切にバランスし得るものとなる。
以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
、過給機としてはエンジンにより機械式に駆動されるス
ーパーチャー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から明らかなように、リリーフ
エアの開放位置すなわち吐出位置を最適設定して、エン
ジン出力の確保と、゛リリーフエアの過度の温度上界防
止とを適切にバランス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4B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。 第5図は本発明の効果を図式的に示す図。 p s p s L、 p s =2次側ターボ過給機 :タービン(1次側) :タービン(2次側) ニブロア C1次側) ニブロア (2次側) 1回転軸 (1次側) 1回転軸 (2次側) :リリーフ通路 l:エンジン 2:排気通路 2a、2b二分岐排気通路 3:吸気通路 3a、3b:分岐吸気通路 9:1次側ターボ過給機 第5図 口反込リリーフイ飢瓦

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、高速時にのみ作動される
    2次側過給機が配設されると共に、該2次側過給機の下
    流において吸気カット弁が配設され、 前記2次側過給機と閉弁時にある前記吸気カット弁との
    間における前記2次側吸気通路内の圧力をリリーフする
    ためのリリーフ通路が設けられ、 前記リリーフ通路の吐出口が、エンジンの吸気通路のう
    ち、該リリーフ通路からのリリーフエアが前記1次側過
    給機と2次側過給機との両方に分配して流れるような位
    置に開口されている、ことを特徴とする過給機付エンジ
    ンの吸気装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01285619A (ja) * 1988-05-09 1989-11-16 Honda Motor Co Ltd 過給機付エンジン

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