JPH03182626A - 機械式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、エンジンの出力によって駆動される機械式過
給機を備えたエンジンの吸気装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、機械式過給機付エンジンにおいて、この機械
式過給機の駆動をクラッチの断続によって制御し、また
、この機械式過給機をバイパスするバイパス通路を設け
、低負荷時には上記クラッチを非接続状態として機械式
過給機の駆動を停止すると共に、バイパス通路を開いて
吸気をバイパス通路によって供給するようにした技術が
、例えば、特開昭８１−１９９３５号公報に見られるよ
うに公知である。

上記技術は、アイドル時のようにエンジン出力が小さく
、機械式過給機の駆動損失の比率が大きくなる低負荷時
の燃費性を改善することから、この低負荷時には機械式
過給機の駆動を停止して自然吸気によっ“Ｃエンジンに
吸気を供給するもので、駆動が停止された機械式過給機
は自然吸気の抵抗となって充填効率が低下するのを改善
することからバイパス通路を開くものである。

（発明が解決しようとする課題） しかして、低負荷時に機械式過給機の駆動を停止しバイ
パス通路を開くようにした場合に、気筒間で空燃比が不
均一となってエンジン回転が不安定となる恐れがある。

すなわち、前記バイパス通路を経た吸気通路がその上流
側から下流側に順に各気筒に対して接続され、吸気が気
筒配列の一方から他方に常時流れるもので、特に各気筒
に対して分岐して接続されている独立吸気通路の長さが
短い場合には、吸排気のバルブオーバーラツプ期間中あ
るいは吸気弁が閉じる直前に燃焼室から吸気通路に、−
旦燃焼室に流入した燃料が吹き返される。そして、この
吸気通路に吹き返された燃料は、前記吸気の流れに応じ
て下流側に移動し、下流側の気筒に対して流入するもの
であり、その結果、上流側の気筒では空燃比が薄くなる
一方、下流側の気筒では空燃比が濃くなる現象が発生す
る。

上記空燃比のばらつきによって燃焼安定性が低下し、こ
の現象は低速軽負荷域はど、また、オーバーラツプが大
きいほど、吸気弁の閉時期が遅いほど、前記吹返し量が
増大して空燃比の差が大きくなって顕著となるものであ
る。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、低負荷時に機械式過
給機の駆動を停止してバイパス通路を開くようにしたも
ので、気筒間の空燃比の均等化を図るようにした機械式
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。

（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の機械式過給機付エンジ
ンの吸気装置は、各気筒に対して気筒配列方向の一方か
ら他方に上流側から下流側に順に接続した吸気通路に、
エンジンの出力でクラッチを介して駆動される機械式過
給機と、該機械式過給機をバイパスして吸気を供給する
バイパス通路と、該バイパス通路を開閉するバイパス開
閉手段を備え、低負荷時にクラッチを非接続状態に作動
して機械式過給機を非駆動状態にすると共に、バイパス
通路弁を開作動してバイパス通路を開くようにしたもの
であって、前記バイパス通路の下流端を前記吸気通路の
気筒配列方向の下流側に接続する一方、前記機械式過給
機に対するクラッチの非締結時にバイパス通路を所定開
度絞るバイパス絞り手段とを備えて構成したものである
。

（作用） 上記のような吸気装置では、高負荷状態においてはクラ
ッチを締結状態として機械式過給機を駆動すると共にバ
イパス通路を閉じ、この機械式過給機で加圧した空気を
各気筒に供給し、この高負荷状態では吸気通路への燃料
の吹返しは少なく、上流側から下流側に順に吸気を行っ
ても空燃比の気筒間差は少ない。一方、アイドル時等の
低負荷領域では、クラッチを非締結状態として機械式過
給機の駆動を停止すると同時にバイパス通路をバイパス
通路開閉手段によって開くと共に、このバイパス通路を
バイパス絞り手段によって所定の絞り開度に調整する。

これにより、各気筒に対する吸気通路は、上流側の機械
式過給機の抵抗と下流側のバイパス通路の絞り抵抗が路
間−となり、上流側と下流側から略同量の吸気が供給さ
れ、燃料の吹返しがあっても各気筒に均等に吸入される
ことで、気筒間に空燃比差が発生するのが防止され、燃
焼安定性を確保するようにしている。また、上記低負荷
状態ではバイパス通路を絞ることで機械式過給機は空転
状態となり、この状態からクラッチを締結した際のトル
クショックが緩和される。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図は一実施例における機械式過給機付エンジン（Ｖ
型６気筒エンジン）の吸気装置の概略構成を示している
。

エンジン本体１の両側のバンクｌａ、ｌｂにそれぞれ３
つの気筒２が設置され、容気＠２の吸気ボート（図示せ
ず）には短い独立吸気通路４ａ〜４ｆがそれぞれ独立し
て接続されている。また、それぞれのバンクｌａ、ｌｂ
においては、各気筒２の独立吸気通路４ａ〜４ｆの上流
端は集合吸気通路４ｍ、４ｎに接続され、該集合吸気通
路４ｍ。

４ｎは下流側が連通されると共に、上流側で両側の集合
吸気通路４ｍ、４ｎが集合され、上流吸気通路４にイン
タークーラ５、機械式過給機６（ルーツ型エアポンプ）
、スロットル弁７、エアフローメータ８が、上流側に順
に配設されている。

上記吸気通路４においては、機械式過給機６およびイン
タークーラ５を経た集合吸気通路４ｍ。

４ｎが、バンクｌａ、ｌｂの各気筒２に対して、気筒配
列方向の一方から他方に順に接続され、上流側から下流
側に順に吸気を供給するように構成されている。

前記機械式過給機６は、図示しない動力伝達系統によっ
てエンジン出力が伝達されて駆動されるものである。そ
して、その動力伝達系統には、動力の伝達を断続するク
ラッチ１１（電磁クラッチ等）が介装され、該クラッチ
１１にはコントローラ１２から制御信号が出力されて、
その締結状態の断続に応じて機械式過給機６の駆動、非
駆動状態の切換えを行うものである。

一方、前記機械式過給機６をバイパスするバイパス通路
１４が接続されている。このバイパス通路１４は、上流
端がスロットル弁７下流の吸気通路に接続開口され、下
流端は前記集合吸気通路４ｍ＋　４ｎの下流側連通部に
接続開口されている。

そして、このバイパス通路１４には、下流端部分に該バ
イパス通路１４を開閉するバイパス開閉弁１６によるバ
イパス開閉手段１５が設置されている。また、このバイ
パス通路１４には、該バイパス通路１４を所定開度に絞
るバイパス絞り弁２０によるバイパス絞り手段１９が介
装されている。

上記バイパス開閉手段１５のバイパス開閉弁１６は、ダ
イヤフラムアクチュエータ１７によって開閉操作され、
その負圧室１７ａに閉弁方向に付勢するスプリング１７
ｂが縮装され、また、この負圧室１７ａには導入通路１
．７　ｃを介して機械式過給機６上流でスロットル弁７
下流の吸気圧力が導入される。

そして、このバイパス開閉手段１５よるバイパス開閉弁
１６の開度制御は、第３図（Ａ）に実線で示すように、
ダイヤフラムアクチュエータ１７の作用によって、吸気
負圧が大きくなる低負荷状態において開き、負荷の増大
に応じて上昇する過給圧により徐々に全閉状態に閉作動
する。

また、前記バイパス絞り手段１つのバイパス絞り弁２０
は、ソレノイドアクチュエータ２１によって開閉操作さ
れ、該ソレノイドアクチュエータ２１にはコントローラ
１２から制御信号が出力されてその絞り開度が調整され
る。

そして、このバイパス絞り手段１つによるバイパス絞り
弁２０の開度制御は、第３図（Ａ）に破線で示すように
、ソレノイドアクチュエータ２１の作用によって、低負
荷状態では所定開度に閉作動されてバイパス通路１４を
絞る一方、負荷の増大に応じてバイパス開閉弁１６が閉
じ始める前に、全開状態に開作動する。

さらに、前記各気筒２の排気弁の閉タイミングを変更す
ることで吸気弁とのオーバーラツプを変更するバルブタ
イミング変更装置２３が設置され、そのアクチュエータ
２４には前記コントローラ１２から制御信号が出力され
て作動が制御される。

このバルブタイミングは、第４図に示すように、吸気弁
が上死点ＴＤＣ前の開時期１０で開き、下死点ＢＤＣ後
の閉時期ＩＣで閉じる。これに対し、排気弁は実線ＥＸ
で示す低負荷用の場合には、下死点ＢＤＣ前の早い開時
期ＥＯで開き、上死点ＴＤＣ後の早い閉時期ＥＣで閉じ
るものであって、この時の吸気弁とのオーバーラツプθ
１は小さくて１０°程度に設定されている。また、破線
ＥＸ’で示す排気弁の高負荷用の場合には、下死点ＢＤ
Ｃａ￥前の遅い開時期ＥＯ’で開き、上死点ＴＤＣ後の
遅い閉時期ＥＣ’で閉じるものであって、この時の吸気
弁とのオーバーラツプθ２は大きくて３０°程度からそ
れ以上に設定されている。

なお、前記吸気弁の閉時期ＩＣは下死点ＢＤＣから７０
６〜１００°に遅く閉じるように設定され、過給気のイ
ンタークーラ５による冷却と相俟って燃焼室内の混合気
温度を低下させてノッキングの発生を抑制して高い圧縮
比に設定するようにしている。

また、前記コントローラ１２は、クラッチ１１による機
械式過給機６の駆動制御、ソレノイドアクチュエータ２
１によるバイパス絞り弁２０の開度制御、アクチュエー
タ２３によるバルブタイミング変更装置２４の制御をそ
れぞれ行うものであるが、該コントローラ１２にはエア
フローメータ８からの吸気量信号Ｑおよびヱンジン回転
数信号Ｎｅがそれぞれ人力され、両信号に基づいて第２
図に示すようなエンジン回転数と負荷（Ｑ／Ｎｅ）によ
るマツプに基づいて制御する。

すなわち、第２図のラインａはクラッチ１１の作動領域
を示し、このラインａより外側の高速高負荀領域Ｉがク
ラッチ１１を接続して機械式過給機６を駆動する領域で
あり、内側の低負荷領域■がクラッチ１１を非締結状態
として機械式過給機６を非駆動状態とするものである。

また、上記ラインａより低速低負荷側のラインｂはバイ
パス絞り弁２０の作動領域を示し、ラインｂの内側領域
■がバイパス絞り弁２０を閉作動して所定開度に絞る領
域であり、外側領域がバイパス絞り弁２０の全開領域で
ある。さらに、上記ラインｂより低速低負荷側のライン
Ｃはバルブタイミング変更装置２４のオーバーラツプ変
更領域を示し、ラインＣの内側領域■が排気弁の閉時期
を早めてオーバーラツプを小さくする領域であり、外側
領域が排気弁の閉時期を遅らせてオーバーラツプを大き
くする領域である。

次に、上記実施例の作用を説明する。まず、低負荷時に
は、第３図（Ａ）のようにバイパス開閉弁１６が開くと
共に、バイパス絞り弁２０は所定開度に閉じて絞り状態
にあり、また、同図（Ｂ）のように機械式過給機６はク
ラッチ１１のＯＦＦで非駆動状態で、さらに、同図（Ｃ
）のようにオーバーラツプは小さい状態である。この時
には、吸気は自然吸入によって各気筒２に供給されるも
のであるが、バイパス通路１４がバイパス絞り弁２０に
よって絞られ、このバイパス通路１４を通る吸気の抵抗
と、機械式過給機６を空転させつつ吸気通路４を通る吸
気の抵抗とが路間−となり、吸気は各気筒２に対して各
集合吸気通路４ｍ、４ｎの上流側と下流側との両方から
流入し、各気筒２で燃料の吸気通路４３〜４ｆへの吹き
返しがあっても、各気筒２に均等に吸入されて分配性が
改善され、空燃比の均等化によって燃焼安定性を確保す
る。

なお、低負荷状態からの急加速時には吸気通路４および
バイパス通路１４のいずれも吸気抵抗が大きく加速遅れ
が生じるが、その際にはバイパス絞り弁２０を開作動し
て吸気量の増量を促進するようにしてもよい。

一方、負荷が上昇すると、オーバーラツプを大きくする
のに続いてバイパス絞り弁２０を開いて吸気抵抗を低減
し、その後、クラッチ１１が締結作動して機械式過給機
６の駆動を開始する。これにより、過給圧が増大するの
に対応してバイパス開閉弁１６は徐々に閉じて過給作用
を高める。

高負殉状態となると、短い独立吸気通路４ａ〜４ｆによ
る吸気の共鳴効果によってオーバーラツプ期間に吸気ボ
ート部が正圧となり、これによって掃気作用を高め残留
排気ガスを低減し、メツキングの抑制が行え、機械式過
給機６による過給圧を高く設定することができ、高出力
が得られる。

なお、上記実施例においては、バイパス開閉手段１５と
バイパス絞り手段１つとを、バイパス通路１４に別途に
バルブを介装して構成しているが、両者のバルブ機構を
共通にして両手段の機能を備えた制御を行うようにして
もよい。

また、機械式過給機６としては、ルーツ式のほかに、ベ
ーン式、スクリュー式などがあるが、本発明は内部圧縮
を伴わないタイプの機械式過給機、または圧縮制御機構
を備えた機械式過給機に有効である。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、吸気通路にクラッチを介
して高負荷時に駆動される機械式過給機を設け、この機
械式過給機をバイパスするバイパス通路の下流端を気筒
配列方向の下流側の吸気通路に接続する一方、バイパス
通路を低負荷時に開くバイパス開閉手段と、前記機械式
過給機の非駆動時にバイパス通路を所定開度絞るバイパ
ス絞り手段とを備えたことにより、アイドル時等の低負
荀領域では機械式過給機の駆動を停止すると同時にバイ
パス通路を所定の絞り開度に調整することで、上流側の
機械式過給機の抵抗と下流側のバイパス通路の絞り抵抗
とが路間−となり、上流側と下流側から略同量の吸気が
供給され、燃料の吹返しがあっても各気筒に均等に吸入
されて気筒間に空燃比差が発生するのを防止し、燃焼安
定性を確保することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における機械式過給機付エン
ジンの吸気装置の概略構成図、第２図は運転状態に対す
る制御領域を示す特性図、 第３図は負荷の上昇に対する変化特性を示す特性図、 第４図は吸排気弁のオーバーラツプの変更を示すパルプ
タイミング図である。 １・・・・・・エンジン本体、２・・・・・・気筒、４
ａ〜４ｆ・・・・・・独立吸気通路、４ｍ、４ｎ・・・
・・・集合吸気通路、５・・・・・・インタークーラ、
６・・・・・・機械式過給機、７・・・・・・スロット
ル弁、１】・・・・・・クラッチ、１２・・・・・・コ
ントローラ、１４・・・・・・バイパスａｌ１５・・・
・・・バイパス開閉手段、１６・・・・・・バイパス開
閉弁、１つ・・・・・・バイパス絞り手段、２０・・・
・・・バイパス絞り弁、２３・・・・・・バルブタイミ
ング変更装置。 ＃？−へ工

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各気筒に対して気筒配列方向の一方から他方に上
   流側から下流側に順に接続した吸気通路に、エンジンの
   出力でクラッチを介して駆動される機械式過給機と、該
   機械式過給機をバイパスして吸気を供給するバイパス通
   路と、該バイパス通路を開閉するバイパス開閉手段とを
   備え、低負荷時にクラッチを非接続状態に作動して機械
   式過給機を非駆動状態にすると共に、バイパス制御弁を
   開作動してバイパス通路を開くようにした機械式過給機
   付エンジンの吸気装置であって、前記バイパス通路の下
   流端を前記吸気通路の気筒配列方向の下流側に接続する
   一方、前記機械式過給機に対するクラッチの非締結時に
   バイパス通路を所定開度絞るバイパス絞り手段とを備え
   たことを特徴とする機械式過給機付エンジンの吸気装置
   。