JPH04136450A - 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） 本願発明は、エンジンの吸気装置に関するものである。

（従来の技術） 最近では、エンジンの運転状態に応じて例えば低負荷用
と高負荷用の容量の異なる２組の排気ターボ過給機を使
い分けることによってエンジンの全運転領域に亘って効
率的な過給を行うようにした過給装置が、所謂シーケン
シャル・ツインターボ・チャージング・システムなどと
して良く知られている（例えば実開昭６０−１７８３２
９号公報参照）。

そして、このようなシーケンシャルツインターボ式の過
給装置を備えたエンジンの吸気装置では、燃料と空気の
ミキシングを良好にするために、般に対応する２つの吸
気ポートの各々に独立に燃料噴射弁を設置することが好
ましい。

（発明が解決しようとする課題） ところが、そのようにした場合、今例えば上記低負荷用
の過給機だけが駆動されている状態から、更に上記高負
荷用の過給機が併せて駆動されるようになった時に、該
高負荷用過給機の駆動開始に同期して上記燃料噴射弁を
作動させて燃料の噴射を行ったとすると次のような問題
を生じる。

すなわち、高負荷用過給機が駆動されるようになったと
しても、急には空気の流速が立ち上らず、従って一定の
期間は燃料と空気のミキシングが悪くなり、燃焼不安定
による出力不足、ひいてはトルクショック、排気エミノ
ンヨンの悪化などの不都合を招く問題がある。

（課題を解決するための手段） 本願の請求項１．２記載の各発明は、共に上記の問題を
解決することを共通の目的としてなされたものであって
、各々次のように構成されている。

（１）請求項１記載の発明 該発明は、相互に独立した２つの吸気ポートと、該２つ
の吸気ポートの少くとも何れか一方を閉じることの可能
なシャッター弁と、上記２つの吸気ポート−の各々に独
立に設けられた燃料噴射弁とを有するエンジンにおいて
、上記２つの吸気ポートの内の上記何れか一方側吸気ポ
ートのシャッター弁の開放時期よりも所定時間遅らせて
同吸気ポートに設けられた上記燃料噴射弁の燃料噴射を
開始させる燃料噴射弁制御手段を設けたことを特徴とす
るものである。

（２）請求項２記載の発明 該発明は、上記請求項１記載の発明において、上記エン
ジンが、低負荷用と高負荷用の２組の排気ターボ過給機
を備えたシーケンシャル・ターボチャージャー・エンジ
ンであることを特徴とするものである。

（作　用） （１）上記請求項】記載の発明のエンジンの吸気装置の
構成では、相互に独立した２つの吸気ポートの内のシャ
ッター弁を備えた一方側吸気ポートのシャッター弁の開
放時期よりも所定時間遅らせて吸気の状態を良好にして
から同−刃側吸気ポートの燃料噴射弁を作動させて燃料
を噴射させるようにしているので、吸気流速が上昇した
状態で燃料が供給されるようになる結果、燃料と空気の
ミキシングは良好となり、燃焼状態が安定し、かつトル
クショックも発生させず、排気エミッションの悪化も生
じにくくなる。

（２）請求項２記載の発明では、上述の請求項１記載の
発明におけるエンジンが、低負荷用と高負荷用の２組の
排気ターボ過給機を備えたシーケンシャル・ターボチャ
ージャー・エンジンであり、同エンジンにおいて上述の
場合と全く同様の作用を得ることができる。

（発明の効果） 従って、本願各発明のエンジンの吸気装置によると、そ
の何れにあってもトルクショ、りがなく、ドライバビリ
ティ−の良好な車両を提供することができるようになる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図〜第５図の図面に基いて
詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例に係る吸気装置を備えた例えば
２０−タタイプのターボ過給機付ロークリピストンエン
ジンを示している。このエンジにおける過給方式は、プ
ライマリターボ過給機とセカンダリターボ過給機とを備
えた、いわゆるシーケンシャル・ツイン・ターボ・チャ
ージングタイプのものである。第１図において、符号１
は同エンジンであって、その各気筒の排気通路２，３は
互いに独立して並列に設けられている。そして、これら
二つの排気通路２，３の一方にはプライマリターボ過給
機４のタービン５が、また、他方にはセカンダリターボ
過給機６のタービン７がそれぞれ配設されている。すな
わち、このエンジン１では、各気筒の排気通路２，３を
各々独立してプライマリおよびセカンダリの両排気ター
ボ過給機４．６のタービン５，７に導くことにより、両
排気ターボ過給機４，６によって過給を行う過給領域（
第３図のＰ＋Ｓ領域）での排気ガス同士の相互干渉をな
くし排気動圧を両タービン５，７に効果的に作用させて
過給効率を向上させるようにしている。

そして、上記２つの排気通路２，３は、両タービン５．
７の下流において合流して１本の排気通路２４になって
いる。

また、吸気通路９は図示しないエアクリーナの下流で二
つに分かれ、その第１の分岐通路１０の途中にはプライ
マリターボ過給機４のブロア１１が、また、第２の分岐
通路１２の途中にはセカンダリターボ過給機６のブロア
１３が各々配設されている。これら分岐通路１０．１２
は、分岐部において互いに対向し、両側に略−直線に延
びるよう形成されている。また、二つの分岐通路１０゜
１２は各ブロア１１．１３の下流でも合流することな（
、相互に独立に並列に延びてエンジン１０２つの吸気ポ
ート！　７．１８に接続されている。

そして、吸気通路９ａ、９ｂ途中にはインタクーラ１４
ａ、１４ｂが各々配設され、その下流には更にサージタ
ンク１５ａ、１５ｂが、また、インタクーラ１４ａ、１
４ｂとサージタンク１５ａ、１５ｂの間に位置してスロ
ットル弁１６ａ、１６ｂが配設されている。該スロット
ル弁１６ａ、１６ｂは、相互にリンクロッドを介して電
動アクチュエータ６０に連結されている。また、吸気通
路９ａ、９ｂは下流端では二つの独立吸気ボ、−１−１
７、１，８となっており、各吸気ポート１７．１８には
それぞれ独立して燃料噴射弁１９．２０が配設されてい
る。

一方、吸気通路９の上流側には、上記第１および第２の
分岐通路１０．１２の分岐部上流に位置して吸今空気量
を検出するエアフローメータ２１が設けられている。

二つの排気通路２．３は、プライマリおよびセカンダリ
の両排気ターボ過給機４，６の上流において、比較的小
径の連通路２２によって互いに連通されている。そして
、セカンダリ側タービン７が配設された排気通路３にお
いて、上記連通路２２の開口位置直下流には排気カット
弁２３が設けられている。該排気力、ト弁２３は、いわ
ゆるノーマルクローズタイプで構成されている。すなわ
ち、この排気カット弁２３にはダイヤフラム式のアクチ
ュエータ３１がリンクを介して連結されている。そして
、該アクチュエータ３１内には、排気カット弁２３を常
に閉弁方向に付勢するスプリング３１ａが設けられてい
る。よって、エンジン不作動時には、アクチュエータ３
１が作動しないためにスプリング３１ａの付勢力を受け
て排気カット弁２３が閉じ、一方、エンジン作動時にお
いてアクチュエータ３１がＯＮ作動すると該アクチュエ
ータ３１の作動力を受け、スプリング３１ａの付勢力及
び該排気カット弁２３上流側の排気動圧に抗して排気力
ｙ）弁２３が第１図時計方向に回動して開くようになっ
ている。

また、上記タービン５，７下流の合流排気通路２４に連
通ずるウェストゲート通路２５が形成され、該ウェスト
ゲート通路２５には、ダイヤフラム式のアクチュエータ
２６がリンク結合されたウェストゲート弁２７が配設さ
れている。

そして、上記ウェストゲート通路２５のウェストゲート
弁上流部分とセカンダリ側タービン７につながる排気通
路３の排気カット弁２３下流とを連通させる排気洩らし
通路２８が設けられている。

該排気洩らし通路２８には、ダイヤフラム式のアクチュ
エータ２９にリンク連結された排気洩らし弁３０が設け
られている。

また、同セカンダリ側の分岐通路１２には、ブロア１３
をバイパスするようにリリーフ通路３４ａが形成され、
該リリーフ通路３４ａにはダイヤフラム式のセカンダリ
側吸気リリーフ弁３５　ａＭ配設されている。

排気洩らし弁３０を操作する上記アクチュエータ２９の
圧力室は、導管３６を介して、プライマリターボ過給機
４のブロア１１が配設された分岐通路１０のブロア１１
下流に連通されている。このブロア１１下流側の圧力が
所定値以上になったとき、アクチュエータ２９が作動し
て排気洩らし弁３０が開き、それによって、排気カット
弁が閉じているときに少量の排気ガスが排気洩らし通路
２８に流れてセカンダリ側のタービン７に供給される。

したがって、セカンダリターボ過給機６は、上記排気カ
ット弁２３が開く前に予め回転を開始する（予回転）。

また、排気カット弁２３を操作する上記アクチュエータ
３１は、二つの圧力室に作用する圧力の差圧によって作
動する差圧形のアクチュエータであって、その一方の圧
力室は、導管３９ａにより電磁ソレノイド式の別の三方
弁４０ａの出力ポートに接続されている。さらに、セカ
ンダリ側吸気リリーフ弁３５ａを操作するアクチュエー
タ４１ｇの圧力室は、導管４２ａにより電磁ソレノイド
式の別の三方弁４３ａの出力ポートに接続されている。

セカンダリ側吸気リリーフ弁３５ａは、後述するように
、排気カット弁２３が開く前の所定の時期までリリーフ
通路３４ａを開いておく。それにより、排気洩らし通路
２８を流れる排気ガスによってセカンダリターボ過給機
６が予回転する際に、吸気通路９ｂ上流の圧力が上昇し
てサージング領域に入るのを抑えている。

上記ウェストゲート弁２７を操作する上記アクチュエー
タ２６は、導管４４により電磁ソレノイド式の別の三方
弁４５の出力ポートに接続されている。

そして、上記３個の電磁ソレノイド式三方弁４０ａ、４
３ａ、４５および２個の燃料噴射弁１９，２０は、マイ
クロコンビコータを利用して構成されたエンジンコント
ロールユニット４６によって制御される。そして、該エ
ンジンコントロールユニット４６には、エンジン回転数
センサ６１（エンジン回転数検出手段）の出力信号、セ
カンダリターホ過給機関度センサ６２の出力信号、アク
セルペダルの操作量および操作加速度を検知するアクセ
ル操作量センサ６４（負荷要求検出手段）の出力信号、
エアフローメータ２１の出力信号、イグニッンヨンスイ
ッチの信号（通電されているか否かの検出）のほか、プ
ライマリ側ブロア１１下流のマニホールド圧力Ｐ１、ウ
ェストゲート通１ｉ２５の開度などが入力されている。

また、排気カット弁２３制御用の上記三方弁４０ａの一
方の入力ポートは大気に開放されており、他方の入力ポ
ートは、導管５２を介してプライマリターボ過給機４の
ブロア下流側吸気通路９ａに連通する負圧タンク４８に
接続されている。よって、排気カット弁２３を操作する
上記アクチュエータ３１は、導管４７を介して導かれる
プライマリ側ブロア下流の吸気のマニホールド圧ト、導
管５２および導管４７を介して導かれる吸気負圧との差
圧によって作動する。

一方、セカンダリ側吸気すリーフ弁３５ｇ制御用の三方
弁４３ａの一方の入力ポートは上記負圧タンク４８に接
続され、他方の入力ポートは大気に開放されている。ま
た、ウェストゲート弁２７制御用の三方弁４５の一方の
入力ポートは大気に開放されており、他方の入力ポート
は導管５４ｂによってプライマリ側ブロア１１下流側に
連通ずる上記導管３６に接続されている。

一方、排気カット弁２３は、排気カット弁２３制御用の
三方弁４０ａがＯＦＦのときに上記導管３９ａが大気に
開放され排気カット弁２３がそのアクチュエータ３１の
スプリング３１ａの付勢力でもって閉じる。一方、この
三方弁４０ｇが共にＯＮとなると、アクチュエータ３１
の圧力室には上記導管３９８を介してプライマリ側のマ
ニホールド圧Ｐ、が導かれ、他方のスプリング３１ａの
配置された圧力室には負圧が生成し、この相対的な差圧
を受けたアクチュエータ３１によって排気カット弁２３
の排気上流側面に作用する高い背圧（排気動圧）に打ち
勝って、排気カット弁２３が素早く開き、セカンダリタ
ーボ過給機６による過給が行なわれる。

セカンダリ側吸気リリーフ弁３５ａは、セカンダリ側吸
気すリーフ弁３５ａ制御用の三方弁４３ａがＯＦＦでセ
カンダリ側吸気すリーフ弁３５ａ操作用アクチュエータ
４１ａの圧力室につながる導管４２ａを負圧タンク４８
側に連通させたとき、該アクチーエータ４１ａに負圧が
供給されることによって開き、また、この三方弁４３が
ＯＮでアクチュエータ４１の圧力室につながる上記導管
４２ａを大気に開放すると閉じられる。

また、ウェストゲート弁２７操作用アクチュエータ２６
は、ウェストゲート弁２７制御用の三方弁４５がＯＮの
とき導管５４ｂ、３６を介してプライマリ側ブロア１１
下流に連通し、また、この三方弁４５がＯＦＦのとき大
気に開放される。

次に上記エンジンコントロールユニット４６による過給
機駆動状態に応じた上記２組の燃料噴射弁の作動制御に
ついて第２図のフローチャートを参照して詳細に説明す
る。

すなわち、先ずステップＳ１で、エンジン回転数Ｎｅ、
スロットル開度ＴＶＯを、又ステ、ブＳ。

で第３図に示す過給領域マツプを各々読み込み、上記エ
ンジン回転数Ｎｅとスロットル開度ＴＶＯを基に上記第
３図の過給領域マツプに照らして現在のエンジン運転状
態が上記プライマリターボ過給機（Ｐ）４とセカンダリ
ターボ過給機（Ｓ）６との両過給機が共に駆動されるＰ
＋Ｓ領域（高負荷領域）にあるか否か、を判定し、ＹＥ
Ｓの場合はフラグＦの値がＦ＝１であるか否か、つまり
既にＰ＋Ｓの制御が行なわれているか否かの判定を行う
。

その結果、Ｎｏ、つまりＰ＋Ｓ制御実行フラグＦは朱だ
Ｆ＝Ｏであり、今回初めてＰ＋Ｓ領域に移行した時は、
先ずＦ＝１にセットするとともに、所定の燃料噴射遅延
タイマーＴのカウントを開始させた上で（ステップＳ５
）、上述の排気カット弁２３を開（（ステップＳａ）。

他方、上記ステップＳ４の判定でＹＥＳと判定されると
、先ずステップＳ８で上記燃料噴射遅延タイマーＴのカ
ウントア。

ブ（デクリメント）が完了したか否かを、つまり設定遅
延時開Ｔの経過を判定した上で、カウントアツプが完了
しているＹＥＳ判定（経過）の場合には、この時に初め
てセカンダリ過給機６側吸気ポート１８のフューエルイ
ンジェクタＦｓ（上記燃料噴射弁２０）を駆動させて燃
料噴射を行う（第４図、第５図参照）。この結果、上記
セカンダリターボ過給機６側燃料噴射弁１８より供給さ
れる吸気が予回転により十分に流速を高められた後に、
初めて燃料が吹かれるようになり、燃料と吸気のミキシ
ングは良好となり、燃焼性能が向上する。その結果、プ
ライマリ領域からセカンダリ領域に移行した時にもトル
クショ、りのないスムーズな切換えを実現できる。

一方、上記ステップＳ、のＰ十Ｓ判定でＰ領域だけの判
定となったＮｏの判定の場合には、ステップＳ７に進ん
でプライマリ吸気ポートのフューエルインジェクタＦｐ
（上記燃料噴射弁１９）のみを駆動して燃料の噴射を行
う。

従って、上記フューエルインジェクタの駆動制御による
と、プライマリターボ過給機４に加えてセカンダリター
ボ過給機６の両方を過給作動させるべきＰ＋５ｗ４域に
入っても直ちにセカンダリ吸気ポート１８側のフューエ
ルインジェクタＦｓ（２０）を駆動させるのではなく、
所定の設定時間Ｔたけ経過した吸気流速が立ち上って燃
料と空気のミキシングが良好となる状態になって初めて
セカンダリ吸気ポート１８側の燃料噴射が行なわれるよ
うになる。

そのため、加速時等の高負荷領域移行時にも常に燃焼状
態が良好で、過渡的なトルクショックを発生させること
なく、滑らかな加速特性を実現することができる。又、
その結果、排気エミツシヨンも悪化しない。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本願発明の実施例に係るエンジンの吸気装置
のシステム系統図、第２図は、同実施例装置に於ける燃
料噴射弁制御動作を示すフローチャート、第３図は、上
記第２図の制御動作で使用される過給領域マツプ、第４
図、第５図は、各々低負荷用過給機と高負荷用過給機の
両方が駆動されるようになった時のセカンダリ−過給機
側の吸気ポートの燃料噴射弁の制御動作タイミングを説
明するタイムチャート（ＯＮ、ＯＦＦ特性）である。 １　　　　・・・・・ロータリピストンエンジン２．３
　　　　・・・・・排気通路 ４　　　・・・・・プライマリターボ過給機５　　　・
・・・・タービン ６　　　・・・・・セカンダリターボ過給機７　　　・
・・・・タービン ９　　　・・・・・吸気通路 １０　　・・・・・分岐通路 １１　　・・・・・ブロア １２　　・・・・・分岐通路 １３　　・・・・・ブロア １４ａ、　１４ｂ　・・・・・インタークーラ１６ａ、
　１６ｂ　・・・・・スロットル弁１７、１８　　　・
・・・・吸気ポート１９（Ｆｐ）、２０（Ｆｓ）　　・
・燃料噴射弁（フューエルインジェクタ） ・排気カッ ト弁 ・エンジンコントロールユニソ 第３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、相互に独立した２つの吸気ポートと、該２つの吸気
   ポートの少くとも何れか一方を閉じることの可能なシャ
   ッター弁と、上記２つの吸気ポートの各々に独立に設け
   られた燃料噴射弁とを有するエンジンにおいて、上記２
   つの吸気ポートの内の上記何れか一方側吸気ポートのシ
   ャッター弁の開放時期よりも所定時間遅らせて同吸気ポ
   ートに設けられた上記燃料噴射弁の燃料噴射を開始させ
   る燃料噴射弁制御手段を設けたことを特徴とするエンジ
   ンの吸気装置。 ２、上記エンジンが、低負荷用と高負荷用の２組の排気
   ターボ過給機を備えたシーケンシャル・ターボチャージ
   ャー・エンジンであることを特徴とする請求項１記載の
   エンジンの吸気装置。