JPH0327738B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、過給機付エンジンに関し、特に新気
を自然吸入させる主吸気系と、過給気を供給する
補助吸気系とを備えた過給機付エンジンに関する
ものである。

（従来の技術） 従来より、過給機付エンジンとして、エンジン
の単一の吸気系にターボ過給機を備えて、エンジ
ンに吸気を過給することによりエンジンの出力性
能を向上させるようにしたものは知られている。
しかし、このターボ系過給方式では、排気流によ
り回転するタービンによつてブロアを駆動し、該
ブロアにより吸気過給を行うものであるため、エ
ンジンの低回転域では排気流の減少により過給不
足が生じ、出力性能の向上を十分に図り得ないと
ともに、応答性が悪いという問題があつた。

そのため、従来、例えば特開昭55−137314号公
報に開示されているように、エンジンの吸気系を
主吸気系と補助吸気系とにより構成し、該主吸気
系に主吸気系からの吸気量を調整する主絞り弁を
配設する一方、上記補助吸気系に、上記主絞り弁
と連動して開閉し主絞り弁が設定開度以上開かれ
ると開作動する補助絞り弁を配設するとともに該
補助絞り弁上流側に駆動装置により駆動される過
給機を設け、エンジンの設定負荷以下では上記主
吸気系から新気を供給し、エンジンの設定負荷以
上では主吸気系からの新気に加えて少なくとも圧
縮行程において上記補助吸気系から過給気を供給
するようにして、駆動装置によつて駆動される過
給機により、エンジンの低回転域においても過給
不足を生じることなく、応答性良く吸気過給を行
い得るようにしたいわゆる部分過給方式のものが
提供されている。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、上記従来の部分過給方式のもので
は、過給機は駆動装置に直結されて常時駆動して
おり、非過給域には補助吸気系に設けたリリーフ
弁により過給気を過給機上流側にリリーフするよ
うにしているため、非過給時、その分過給機の駆
動損失が大きくなり、特に駆動装置をエンジン回
転と同期駆動させた場合にはエンジンの燃費性能
の悪化を招くという問題があつた。

さらに、主吸気系と補助吸気系とに互いに連動
して開閉する絞り弁を設けて負荷の調整を行うの
で、低負荷時は、主吸気系の圧力が補助吸気系の
圧力に対して相対的に低くなる。つまり、低負荷
時、補助吸気系では、補助絞り弁上流側はリリー
フした過給気を過給機で更に圧縮することで非常
に高圧の過給圧が作用しており、この高圧の過給
圧が補助絞り弁の小さい〓間から補助絞り弁下流
側に洩出して作用する一方、主吸気系では吸気負
圧が生じており、両者間に比較的大きな圧力差が
生じている。このため、主吸気系には、燃焼室か
らの吸気が逆流してしまい、吸気の吸入効率及び
燃料の霧化を悪化させる恐れがある。

そこで、本発明は斯かる点に鑑み、上記のよう
な部分過給方式の過給機付エンジンにおいて、エ
ンジンの高負荷時に上記過給機を駆動する一方、
エンジンの低負荷時には上記駆動装置から過給機
への駆動を断つことにより、非過給時に過給機の
作動を停止させて、過給機の駆動損失の低減化を
図るとともに、低負荷時の吸気の主吸気系への逆
流を防止して、吸気効率及び燃料霧化の改善を図
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段
は、エンジンの吸気系を主吸気系と補助吸気系と
により構成し、該主吸気系に主吸気系からの吸気
量を調整する主絞り弁を配設する一方、上記補助
吸気系に、上記主絞り弁と連動して開閉し主絞り
弁が設定開度以上開かれると開作動する補助絞り
弁を配設するとともに該補助絞り弁上流側に駆動
装置により駆動される過給機を設け、エンジンの
設定負荷以下では上記主吸気系から新気を供給
し、エンジンの設定負荷以上では主吸気系からの
新気に加えて少なくとも圧縮行程において上記補
助吸気系から過給気を供給するようにした過給機
付エンジンを前提とする。そして、上記過給機と
駆動装置との間には、上記補助絞り弁の開度が所
定値より小さい時は上記駆動装置から過給機への
駆動を遮断する一方、補助絞り弁の開度が所定値
以上になると駆動装置から過給機への駆動を接続
するクラツチを介装したものとする。

（作用） これにより、本発明では、エンジンが設定負荷
以上の高負荷時には、補助絞り弁の開度が所定値
以上となることでクラツチが接続作動するので、
過給機は駆動装置により駆動され、補助吸気系に
おいて該過給機による過給が行われる。そして、
この過給時には、燃焼室内において、主吸気系か
ら供給された新気に対し、補助吸気系から過給気
が供給されるため、良好な出力性能が得られる。

一方、エンジンが設定負荷以下の低負荷時に
は、補助絞り弁の開度が所定値より小さいことで
クラツチが遮断作動して、駆動装置から過給機へ
の駆動は断たれ、過給機による過給が停止され
る。そのことにより、燃焼室内には、補助吸気系
からの過給気の供給は行われず、主吸気系からの
新気のみが供給され、通常のエンジンと同様に良
好なエンジン性能を確保することができる。

そして、この非過給時には、それに対応して過
給機の作動が停止しているので、常時駆動される
ものに較べて過給機の駆動損失を大幅に低減させ
ることができる。しかも、過給機の停止により、
補助吸気系の補助絞り弁下流側が過給圧によつて
高圧になることがなく、主吸気系と補助吸気系と
の圧力差を小さく抑えることができるので、低負
荷時、燃焼室内の吸気が主吸気系へ逆流するのを
防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図において、１はエンジンで、２はシリン
ダ、３は該シリンダ２内を往復動するピストン、
４はシリンダ２とピストン３とによつて区画形成
された燃焼室、５は上記ピストン３にコンロツド
６を介して連結されたクランクシヤフトである。

また、７はエアクリーナ、８及び９はそれぞれ
エンジン１の吸気系を構成する主吸気系及び補助
吸気系である。上記主吸気系８は、上流端がエア
クリーナ７に接続され、下流端が吸気口１０ａを
介して燃焼室４に開口した主吸気通路１０によつ
て構成されている。該主吸気通路１０には、アク
セルペダル（図示せず）と連動され、主吸気通路
１０からの吸気量を制御する主絞り弁１１が配設
されている。また、上記主吸気通路１０の主絞り
弁１１上流には燃料噴射弁１２が、さらに上流に
は全吸入空気量を検出するメジヤリングプレート
型のエアフローセンサ１３がそれぞれ配設されて
いる。該エアフローセンサ１３にはそのメジヤリ
ングプレートの回動角度を検出するポテンシヨン
メータ１４が接続され、該ポテンシヨンメータ１
４の出力信号はエンジン回転数信号Ｓと共に、上
記燃料噴射弁１２の燃料噴射量を制御する制御回
路１５に入力されている。よつて、エンジン１の
吸入空気量及びエンジン回路数に応じた量の燃料
を燃料噴射弁１２から噴射し、主吸気通路１０を
介してエンジン１に供給するようにした燃料噴射
式の燃料供給装置１６を構成している。

一方、上記補助吸気系９は、上流端が上記主吸
気通路１０のエアフローセンサ１３下流で燃料噴
射弁１２及び主絞り弁１１上流に連通し、下流端
が吸気口１７ａを介して燃焼室４に開口した補助
吸気通路１７によつて構成されている。該補助吸
気通路１７の途中には例えばベーンポンプ型の過
給ポンプよりなる過給機１８が配設されている。
該過給機１８は、上記クランクシヤフト５（エン
ジン１）とベルト１９を介して同期回転するプー
リ２０よりなる駆動装置２１に駆動連結されてい
る。また、上記補助吸気通路１７の過給機１８下
流には、上記主絞り弁１１にリンケージ２２を介
して連結され、該主絞り弁１１が設定開度に開か
れるまでは、すなわちエンジンの設定負荷以下の
ときには閉作動したままで、主絞り弁１１が設定
開度以上開かれると、すなわちエンジンが設定負
荷以上になると開作動する補助絞り弁２３が配設
されている。

さらに、上記補助吸気系９には、一端が補助吸
気通路１７の過給機１８下流で補助絞り弁２３上
流に開口し、他端が補助吸気通路１７の過給機１
８下流に開口するバイパス通路２４が設けられ、
該バイパス通路２４にはリリーフ弁２５が介設さ
れている。そして、過給機１８の作動時（過給
時）、過給機１８下流の補助吸気通路１７の圧力
（過給圧）が設定圧以上になると、上記リリーフ
弁２５の開作動によりその圧力をバイパス通路２
４を介して過給機１８上流の補助吸気通路１７に
逃がして、上記過給圧を設定圧に保持するように
している。

さらにまた、上記主吸気通路１０の燃焼室４へ
の開口部（吸気口１０ａ）には主吸気弁２６が、
また上記補助吸気通路１７の燃焼室４への開口部
（吸気口１７ａ）には補助吸気弁２７がそれぞれ
配設されている。両吸気弁２６，２７のバルブタ
イミングは、第２図に示すように、主吸気弁２６
の開弁終期すなわち吸気行程の後半から圧縮行程
にかけて補助吸気弁２７が一部オーバラツプして
開くように設定されている。尚、主吸気通路１０
への逆流を防止する点からは、オーバラツプさせ
ずに主吸気弁２６の閉弁後、すなわち圧縮行程に
おいて補助吸気弁２７を開くように設定すること
が好ましい。

以上により、エンジンの設定負荷以下では、主
吸気系８（主吸気通路１０）から新気としての混
合気を自然吸入によりエンジン１に供給する一
方、エンジンの設定負荷以上では、主吸気系８か
らの新気に加えて少なくとも圧縮行程において補
助吸気系９（補助吸気通路１７）から過給機１８
の作動により過給気としての加圧空気をエンジン
１に供給するようにしたいわゆる部分過給システ
ムが構成されている。尚、２８は補助吸気弁２７
のバブルタイミングを制御する動弁機構、２９は
一端が燃焼室４に開口した排気通路、３０は該排
気通路２９の燃焼室４への開口部（排気口２９
ａ）に配設された排気弁である。また、上記補助
絞り弁２３は、上述の如く過給制御を行うととも
に、補助吸気弁２７の開弁時に燃焼室４内の吸気
が補助吸気系９、特に過給機１８へ逆流するのを
阻止する逆止弁の役目も果たすため、補助吸気通
路１７のできるだけ下流に、例えば補助吸気通路
１７を形成する吸気マニホールドとエンジン１と
の接続部等に配置することが好ましい。

上記構成に加えて、本発明の特徴として、３１
は上記過給機１８を駆動装置２１のプーリ２０と
の間に介装された電磁クラツチである。また、３
２は上記補助絞り弁２３の開度を検出して上記電
磁クラツチ３１をON−OFF作動せしめる開度セ
ンサであつて、補助絞り弁２３の開作動時（エン
ジンの設定負荷以上の高負荷時）には電磁クラツ
チ３１をON作動せしめて、駆動装置２１（エン
ジン１）により過給機１８を駆動する一方、補助
絞り弁２３の閉作動時（エンジンの設定負荷以下
の低負荷時）には電磁クラツチ３１をOFF作動
せしめて、駆動装置２１から過給機１８への駆動
を断ち、該過給機１８の作動を停止するように構
成されている。

したがつて、上記実施例においては、エンジン
が設定負荷以上の高負荷時には、補助絞り弁２３
の開作動を開度センサ３２が検出して、その検出
信号により電磁クラツチ３１がON作動すること
により、過給機１８は駆動装置２１により駆動さ
れ、補助吸気通路１７において該過給機１８によ
る過給が行われる。そして、この過給時には、燃
焼室４内において、主吸気通路１０から供給され
た新気としての混合気に対し、補助吸気通路１７
から過給気としての加圧空気が応答性良く過給さ
れるため、過給不足を生じさせることがなく、良
好な出力性能が得られる。

特に、上記実施例の如く電磁クラツチ３１を開
度センサ３２により補助絞り弁２３の開度で作動
制御するようにした場合には、補助絞り弁２３の
開作動タイミングと過給機１８の作動タイミング
とが正確に合致し、つまり過給時と過給機１８の
作動とが１：１に対応するので、過給過渡時にト
ルクシヨツクを生じることがなく、運転性能の向
上を図ることができる。

一方、エンジンが設定負荷以下の低負荷時に
は、補助絞り弁２３の閉作動を検出して開度セン
サ３２の検出信号により電磁クラツチ３１が
OFF作動して、駆動装置２１から過給機１８へ
の駆動は断たれ、過給機１８による過給が停止さ
れる。そのことにより、燃焼室４内には、補助吸
気通路１７からの過給気の供給は行われず、主吸
気通路１０からの新気（混合気）のみが供給さ
れ、通常のエンジンと同様に良好なエンジン性能
を確保することができる。

そして、この非過給時には、それに対応して過
給機１８の作動が停止しているので、常時駆動さ
れるものに較べて過給機１８の駆動損失を大幅に
低減させることができる。しかも、上記実施例の
如く駆動装置２１がエンジン１と同期駆動される
ものにおいては、エンジン１の燃費性能の向上を
図ることができる。

さらに、この低負荷時、過給機１８の停止によ
り、補助吸気通路１７の補助絞り弁２３下流側が
過給圧によつて高圧になることがなく、主吸気通
路１０と補助吸気通路１７との圧力差を小さく抑
えることができるので、燃焼室４内の吸気が主吸
気通路１０へ逆流するのを防止でき、低負荷時の
吸気の吸入効率及び燃料の霧化を改善することが
できる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その他種々の変形例をも包含するものであ
る。例えば、上記実施例では、主吸気系８に設け
る燃料供給装置１６として燃料噴射方式のものに
ついて述べたが、本発明は気化器方式のものにつ
いても適用可能である。しかし、この気化器方式
の場合、吸入空気流によるベンチユリ負圧により
燃料を吸引する関係上、全吸入空気が流れる主吸
気通路１０の補助吸気通路１７上流端開口部より
も上流の位置に気化器を設ける必要があり、その
ため、燃料が補助吸気通路１７の過給機１８に流
入して該過給機１８を汚損する嫌いがあるので、
上記実施例の如き燃料噴射方式に好適である。ま
た、燃料供給装置１６は主吸気系と共に補助吸気
系９にも設けてもよいのは勿論である。

また、上記実施例では、過給機１８と該過給機
１８を駆動する駆動装置２１との間には電磁クラ
ツチ３１を介装したが、その他機械式クラツチ
等、各種のクラツチが採用可能である。

さらに、上記実施例では、補助絞り弁２３の開
度を検出する開度センサ３２の出力により電磁ク
ラツチ３１をON−OFF制御して過給機１８を作
動制御するようにしたが、開度センサにより該補
助絞り弁２３と連動された主絞り弁１１の開度を
検出してクラツチの作動制御を行つてもよく、ま
た吸入空気量あるいは過給圧等に応じてクラツチ
を作動制御するようにしてもよい。しかし、上記
実施例の如く補助絞り弁２３の開度で制御すれ
ば、過給時と過給機１８の作動とが正確に対応す
るので、過給過渡時におけるトルクシヨツクがな
い点で好ましい。

さらにまた、上記実施例では、過給機１８を駆
動する駆動装置２１として、エンジン１と同期回
転するプーリ２０で構成したが、その他エンジン
１によつて駆動される各種の駆動装置あるいは独
自のモータ等の駆動装置を採用してもよいのは勿
論のことである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、部分過
給方式の過給機付エンジンにおいて、過給機と該
過給機を駆動する駆動装置との間にクラツチを介
装して、非過給時に過給機の作動を停止させるよ
うにしたので、過給機の駆動損失を大幅に低減し
てエンジンの燃費性能の向上等を図ることができ
るとともに、燃焼室内の吸気の主吸気系への逆流
を防止して低負荷時の吸気の吸入効率及び燃料の
霧化の改善を図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するもので、第１
図は全体概略構成図、第２図は主吸気弁及び補助
吸気弁のバブルタイミングを示す説明図である。 １……エンジン、４……燃焼室、８……主吸気
系、９……補助吸気系、１０……主吸気通路、１
１……主絞り弁、１６……燃料供給装置、１７…
…補助吸気通路、１８……過給機、２１……駆動
装置、２３……補助絞り弁、２６……主吸気弁、
２７……補助吸気弁、３１……電磁クラツチ、３
２……開度センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの吸気系を主吸気系と補助吸気系と
   により構成し、該主吸気系に主吸気系からの吸気
   量を調整する主絞り弁を配設する一方、上記補助
   吸気系に、上記主絞り弁と連動して開閉し主絞り
   弁が設定開度以上開かれると開作動する補助絞り
   弁を配設するとともに該補助絞り弁上流側に駆動
   装置により駆動される過給機を設け、エンジンの
   設定負荷以下では上記主吸気系から新気を供給
   し、エンジンの設定負荷以上では主吸気系からの
   新気に加えて少なくとも圧縮行程において上記補
   助吸気系から過給気を供給するようにした過給機
   付エンジンにおいて、 上記過給機と駆動装置との間には、上記補助絞
   り弁の開度が所定値より小さい時は上記駆動装置
   から過給機への駆動を遮断する一方、補助絞り弁
   の開度が所定値以上になると駆動装置から過給機
   への駆動を接続するクラツチを介装したことを特
   徴とする過給機付エンジン。