JPH0478819B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、排気式過給機及び機械式過給機と各
過給機からの吸気系に夫々独立に設けた吸気弁と
を備える過給機付エンジン、特にその吸気弁装置
に関するものである。

［従来の技術］ 排気式過給機付エンジンにおいて、低速高負荷
時及び減速時に開弁作動して高圧空気を燃焼室に
導入する常閉弁を独立して設けたものは、実開昭
60−187331号公報で公知となつている。

そして排気式過給機に特に高速運転域での過給
性能に優れるものであるが、低速運転域における
過給性能の向上を企図して更に機械式過給機を設
けることも試みられる。その場合、夫々の過給機
の特性を有効に発揮するには、排気式過給機から
の吸気通路を接続した吸気ポートに設ける吸気弁
の他に、機械式過給機からの吸気通路を接続した
吸気ポートに設ける吸気弁を各気筒に備える必要
がある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、排気式過給機は低速運転域における
レスポンスがあまり良くないためにエンジンの低
速トルクが不足ぎみになり、この問題は低速運転
域でのレスポンスに優れる機械式過給機との併用
で解消される反面、この機械式過給機は高速運転
域でのフリクシヨンによる負荷の増大を招くもの
である。

そこで本発明の目的は、排気式過給機側吸気弁
と機械式過給機側吸気弁の開閉タイミングの可変
制御によつて、低速運転域はレスポンスに優れた
機械式過給機による低速トルクの向上が得られる
とともに、高速運転域では機械式過給機のフリク
シヨンによる負荷を軽減して排気式過給機による
高速トルクの向上が得られ、排気式過給機と機械
式過給機の特性を夫々最大限に発揮できるように
した過給機付エンジンを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を達成すべく本発明は、排気式過給
機１１と機械式過給機１９とを備え、排気式過給
機１１からの吸気通路１７を接続した吸気ポート
２に設ける吸気弁６と機械式過給機１９からの吸
気通路１８を接続した吸気ポート３に設ける吸気
弁７とを各気筒１に備える過給機付エンジンにお
いて、ピストン上死点（TDC）近傍で排気式過
給機側吸気弁６の開弁作動よりも機械式過給機側
吸気弁７の開弁作動を遅らせ、ピストン下死点
（BDC）近傍で排気式過給機側吸気弁６の閉弁作
動よりも機械式過給機側吸気弁７の閉弁作動を遅
らせるとともに、低速運転域でピストン下死点
（BDC）に達する前に排気式過給機側吸気弁６を
閉弁作動した後に、ピストン下死点（BDC）に
達してから機械式過給機側吸気弁７を閉弁作動
し、且つ高速運転域ではともにピストン下死点
（BDC）に達してから排気式過給機側吸気弁６及
び機械式過給機側吸気弁７を閉弁作動する可変開
閉タイミング機能３１を排気式過給機側の吸気弁
４に設けたこと、を特徴とする。

［作用］ 低速運転域では、先行して開弁作動する吸気弁
６から排気式過給機側吸気ポート２より先ず空気
が入る。この時、排気式過給機１１はまだあまり
効いていないので、過給は行われない。

この排気式過給機側吸気ポート２よりある程度
の空気量が入つたところで、更に吸気弁７が開
き、機械式過給機側吸気ポート３から空気が入
る。機械式過給機１９は低速回転でも過給圧を上
げられるため、吸気を加圧して過給する。

次に排気式過給機側吸気ポート２が閉じられた
後に、ピストン下死点（BDC）に達してから機
械式過給機側吸気ポート３に閉じられる。

このようにして低速運転域では、排気式過給機
１１にも空気を通過しつつ機械式過給機１９によ
る過給が行われる。

ここで仕事量は流量×圧力で表されるため、機
械式過給機１９の通過吸気量を少なくした本シス
テムでは、全ての空気が機械式過給機１９を通過
するようにした通常のシステムと比較して機械式
過給機１９のフリクシヨンによる負荷を軽減でき
る。

そして高速運転域においては、ピストン下死点
（BDC）に達した後まで排気式過給機側吸気ポー
ト２があ開いているので、排気式過給機１１の高
速回転により充分に加圧された空気がポート２よ
り入る。

この時、機械式過給機側吸気ポート３からも空
気は入るが、排気式過給機１１の通過吸気量を充
分に多くした本システムによつて、機械式過給機
１９を通過する空気流量は通常のシステムよりも
小さくなる（低速運転域よりも流量減少割合が大
きい）ため、機械式過給機１９のフリクシヨンに
よる負荷を大幅に軽減できる。

このようにして高速運転域では、機械式過給機
１９の通過流量を減少する一方、充分に通過流量
を多くした排気式過給機１１による過給が行われ
る。

［実施例］ 以下に添付図面を基に実施例を説明する。

本発明を適用したエンジンの吸排気システムの
一例を示す第１図において、一本に図略して示し
た各気筒１に夫々一対づつの吸気ポート２，３と
排気ポート４，５が設けられ、各吸気ポート２，
３に夫々の吸気弁６，７が備えられ、また各排気
ポート４，５にも夫々の排気弁８，９が備えられ
ている。

そして各排気弁８，９で開閉される排気ポート
４，５の夫々に接続されて合流する排気通路１０
に排気式過給機（以下の実施例中にターボチヤー
ジヤと記す）１１のタービン11tが配置され、そ
の下流にO₂センサ１２が設置され、排気は下流
側のキヤタライザ１３及び図示しないマフラを経
て大気に開放される。尚、１５はタービン11tの
バイパス通路１４に設けたウエストゲート弁であ
る。

一方、外気を吸引浄化するエアクリーナ１６の
下流側から分岐した各吸気通路１７，１８が独立
して設けられ、吸気通路１７にターボチヤージヤ
１１のコンプレツサ１１ｃが配置されており、タ
ーボチヤージヤ１１は排気通路１０に設置したタ
ービン11tの排気流による回転で吸気通路１７内
に設置されたコンプレツサ１１ｃを駆動し、特に
エンジン高速運転域での過給性能に優れるもので
ある。

更に別の吸気通路１８には機械式過給機（以下
の実施例中にスーパーチヤージヤと記す）１９が
配置されている。このスーパーチヤージヤ１９は
気筒１内のピストン２０にコンロツド２１で連結
したクランクシヤフト２２の回転により伝達装置
２３等を介し機械的に駆動され、特にエンジン低
速運転域での過給性能に優れるものである。

また夫々のターボチヤージヤ１１及びスーパー
チヤージヤ１９の下流側において両吸気通路１
７，１８に共通のインタークーラ２４が設けら
れ、更に下流側に夫々のスロツトル弁２５，２６
及びチヤンバ状サージタンク２７，２８を設けて
両吸気通路１７，１８が各吸気ポート２，３の
夫々に接続されている。尚、３０はスーパーチヤ
ージヤ１９のバイパス通路２９に設けたバイパス
弁である。

以上において、ターボチヤージヤ側吸気弁６に
可変開閉タイミング機構３１を設けておき、この
可変開閉タイミング機構３１付きのターボチヤー
ジヤ側吸気弁６の制御によつて以下のような過給
機能を得るようにする。尚、３２はカムシヤフト
である。

以上のターボチヤージヤ１１とスーパーチヤー
ジヤ１９とを夫々独立した吸気通路１７，１８に
配置して成るエンジンにおいて、ターボチヤージ
ヤ側吸気弁６とスーバーチヤージヤ側吸気弁７の
開閉タイミングの制御を第２図及び第３図のよう
に行う。

即ち先ず低速運転域において、第２図のように
吸気工程でピストン上死点（TDC）より僅かに
先行してターボチヤージヤ側吸気弁６を開いて
徐々にリフトした後（実線リフトカーブＴ参照）、
このターボチヤージヤ側吸気弁６が最大リフト量
に達する近傍にてスーパーチヤージヤ側吸気弁７
を開いて徐々にリフトする（点線リフトカーブ
Ｓ）。このスーパーチヤージヤ側吸気弁７が最大
リフト量に達する近傍で、且つピストン下死点
（BDC）に達する前にターボチヤージヤ側吸気弁
６を閉じた後、ピストン下死点（BDC）に達し
てからスーパーチヤージヤ側吸気弁７を閉じる。

そして高速運転域においては、第３図のように
特にターボチヤージヤ側吸気弁６の閉タイミング
を遅らせる。つまりピストン下死点（BDC）に
達するまでターボチヤージヤ側吸気弁６を開いて
おき（実線リフトカーブＴ）、ピストン下死点
（BDC）に達してからターボチヤージヤ側吸気弁
６を閉じて引き続きスーパーチヤージヤ側吸気弁
７を閉じる。

このような可変開閉タイミング機能付きの吸気
弁装置とすることによつて、第４図に示した回転
数（Ne）−吸気流量（ηv）特性が得られる。

即ち第４図のように低速、低負荷運転域では、
ターボチヤージヤ側吸気ポート２へ流れ込む空気
量よりもスーパーチヤージヤ側吸気ポート３へ流
れ込む空気量を大きく設定でき、従つてスーパー
チヤージヤ１９による過給が行える。更に回転の
上昇に伴つてターホチヤージヤ側吸気ポート２へ
流れ込む空気量を徐々に増加するとともに、スー
パーチヤージヤ側吸気ポート３へ流れ込む空気量
を徐々に減少していき、そして高速、高負荷運転
域においては、スーパーチヤージヤ側吸気ポート
３へ流れ込む空気量よりも逆にターボチヤージヤ
側吸気ポート２へ流れ込む空気量を大きく設定で
きるので、ターボチヤージヤ１１による過給が行
える。

以上のようにして低速運転域はレスポンスに優
れたスーパーチヤージヤ１９の過給機能によつて
低速トルクを向上でき、高速運転域ではスーパー
チヤージヤ１９のフリクシヨンによる負荷を軽減
しつつターボチヤージヤ１１の過給機能によつて
高速トルクを向上できる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、低速運転域は排
気式過給機にも空気を通過しつつ機械式過給機に
よる過給を行い、且つ高速運転域は機械式過給機
の通過流量を減少する一方、充分に通過流量を多
くした排気式過給機による過給を行うようにした
可変開閉タイミング機能を排気式過給機側吸気弁
に設けて成るエンジンのため、低速運転域はレス
ポンスに優れた機械式過給機による低速トルクを
向上できるとともに、高速運転域では機械式過給
機のフリクシヨンによる負荷を軽減して排気式過
給機による高速トルクを向上することができる。

従つて排気式過給機と機械式過給機の両特性を
夫々最大限に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す過給機付エン
ジンの吸排気システム構成図、第２図は低速運転
域での両吸気弁の吸気作動特性図、第３図は高速
運転域での同様の吸気作動特性図、第４図は夫々
の過給機による各吸気ポートを流れる吸気流量の
比率を示す回転数−吸気流量特性図である。 尚、図面中、１は気筒、２，３は吸気ポート、
６，７は吸気弁、１７，１８は吸気通路、１１は
排気式過給機、１９は機械式過給機、３１は可変
開閉タイミング機構である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排気式過給機と機械式過給機とを備え、排気
   式過給機からの吸気通路を接続した吸気ポートに
   設ける吸気弁と機械式過給機からの吸気通路を接
   続した吸気ポートに設ける吸気弁とを各気筒に備
   える過給機付エンジンにおいて、 ピストン上死点近傍で排気式過給機側吸気弁の
   開弁作動よりも機械式過給機側吸気弁の開弁作動
   を遅らせ、ピストン下死点近傍で排気式過給機側
   吸気弁の閉弁作動よりも機械式過給機側吸気弁の
   閉弁作動を遅らせるとともに、 低速運転域でピストン下死点に達する前に排気
   式過給機側吸気弁を閉弁作動した後に、ピストン
   下死点に達してから機械式過給機側吸気弁を閉弁
   作動し、 且つ高速運転域ではともにピストン下死点に達
   してから排気式過給機側吸気弁及び機械式過給機
   側吸気弁を閉弁作動する可変開閉タイミング機能
   を排気式過給機側の吸気弁に設けたこと、 を特徴とする過給機付エンジン。