JPH0562217B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は圧力波過給機を備えたエンジンに関
し、特にスロツトル弁を有する一般のガソリンエ
ンジンに圧力波過給機を適用したものに関する。

（従来技術） 従来よりエンジンに対して吸気を過給する過給
機の一つとして排気の圧力波エルギーを吸気に伝
達して吸気の過給を行なう、いわゆる圧力波過給
機が知られている（特公昭38−1153号公報参照）。
かかる圧力波過給機は、通常、吸排気条件が厳し
く制約され、吸排気の圧力バランスが適正にとら
れなければならないことから、従来では吸気通路
にスロツトル弁を有さずエンジン回転数のみから
吸気量が定まり上記吸排気条件を満足し易いデイ
ーゼルエンジンに主として適用されているが、吸
気通路にスロツトル弁を有し圧力バランスが崩れ
易い一般のガソリンエンジンには採用されていな
い。そこで、圧力波過給機を一般のガソリンエン
ジンにも採用し得るように、圧力波過給機よりも
下流側にスロツトル弁を設け、これにより吸気通
路にスロツトル弁があることにより生じる負圧の
影響をできるだけ低減しようとしたものが本出願
人により既に提案されている。

ところが、このように圧力波過給機下流にスロ
ツトル弁を設けたものであつても、たとえば加速
時においてスロツトル弁が閉状態から開状態に急
速に移行することにより、スロツトル弁下流の負
圧が圧力波過給機に伝播し、このため圧力波過給
機の圧力バランスが崩れ排気側から吸気側に排気
が流れ込み、いわゆる内部還流排気ガス（内部
EGR）量が増加する傾向にある。この内部EGR
量の増加は、一般のガソリンエンジンにおいては
空気過剰率が小さいことからエンジンに及ぼす影
響が大きく、したがつて過渡応答性を悪くする要
因となつていた。

（発明の目的） 本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたもの
で、加速時のスロツトル弁急開により生じる負圧
波が圧力波過給機へ伝播することを防止し、圧力
波過給機の内部EGR量の増加を防止し、加速性
能の向上を図つた圧力波過給機付エンジンを提供
するものである。

（発明の構成） 本発明はロータの回転に伴い排気の圧力波エネ
ルギーを吸気に伝達して吸気の過給を行なう圧力
波過給機を備えたエンジンにおいて、上記圧力波
過給機下流の吸気通路にスロツトル弁を設けると
ともに、上記吸気通路のスロツトル弁上流側と圧
力波過給機上流側の間に圧力波過給機をバイパス
するバイパス通路を設け、かつ上記スロツトル弁
上流の吸気通路内の負圧が所定値以上になつた時
あるいは加速初期に上記バイパス通路を開くバル
ブを設けたものである。

この構成により加速時等においてスロツトル弁
を急開した時であつても、負圧液が圧力波過給機
に伝播することを抑制することができ、したがつ
て内部EGR量の増加を防止することができるも
のである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図において、１は４気筒エンジン、２，
３は各気筒における吸気ポートおよび排気ポー
ト、４は上流端が大気に開口し下流端が分岐通路
を介してエンジン１の各気筒の吸気ポート２に開
口して各気筒に吸気を供給する吸気通路、５は上
流端が分岐通路を介してエンジン１の各気筒の排
気ポート３に開口し、下流端が大気に開口してエ
ンジン１の各気筒からの排気を排出する排気通路
である。

６は上記吸気通路４および排気通路５に跨つて
配設され、エンジン１によつてベルト伝播機構
（図示せず）等を介して回転駆動される圧力波過
給機であつて、この圧力波過給機６は周知の如く
ケース内に回転可能に支持されたロータ７を有し
ていて、このロータ７の外周には多数の隔壁が放
射状に配設され、この隔壁によつてロータ７の外
周に円周方向に多数の小室が形成されている。上
記ロータ７の一端側のケースには吸気導入口８お
よび吸気吐出口９が形成されており、この吸気導
入口８は吸気通路４の圧力波過給機６上流側に、
吸気吐出口９は吸気通路４の圧力波過給機６下流
側にそれぞれ連通している。また、上記ロータ７
の他端側のケースには排気導入口１０および吸気
吐出口１１，１２が形成されており、それぞれ排
気通路５の圧力波過給機６上流側および下流側に
連通している。また、上記一方の排気吐出口１２
は他方の排気吐出口１１に対しロータ７の回転方
向進み側に位置するもので、これら排気吐出口１
１，，１２のそれぞれに対向して排気通路５が分
岐して並設されている。

しかして上記ロータ７の回転に伴い低圧の吸気
が閉じ込められた小室内に高圧の排気が排気導入
口１０から流入すると、その圧力差により圧力波
が発生して小室内を伝播し、吸気に排気の圧力波
エネルギーが伝達されることにより、吸気を圧縮
して吸気吐出口９から吐出し、吸気の過給を行な
い、次いで小室内に流入した排気を排気吐出口１
１，１２から排出するとともに、排気導入口８か
ら小室内に吸気を導入して排気の掃気を行なうこ
とを繰返すように構成されている。

また、１３は吸気通路４の圧力波過給機６上流
側に介設されたエアクリーナで吸気抵抗の小さい
ものが好ましい。１４は上記吸気通路４の圧力波
過給機６下流に介設され、圧力波過給機６から過
給される高温の吸気を外気との熱交換により冷却
するためのインタークーラであつて、このインタ
ークーラ１４は後述するごとくサージタンクの機
能を備えたものであれば好都合である。１５は上
記インタークーラ１４下流の吸気通路４に設けら
れた吸気量を計量するエアフローメータ、１６は
上記エアフローメータ１５より下流の吸気通路４
に設けられたスロツトル弁、１７はその下流に設
けられたサージタンク、１８は分岐吸気通路に設
けらてた燃料噴射弁である。

１９は本発明の特徴とする上記吸気通路４のス
ロツトル弁１６上流側と圧力波過給機６の上流側
との間に設けられ、圧力波過給機６をバイパスす
るバイパス通路で、このバイパス通路１９には上
記スロツトル弁１６より上流側の吸気通路４内の
負圧が所定値以上になつた時あるいは加速初期
に、バイパス通路１９を開く逆止弁（バルブ）２
０が設けられている。また排気通路５には圧力波
過給機６よりも上流に排気の脈動を消すためのサ
ージタンク２１および排ガスを浄化するための触
媒２２が設けられ、圧力波過給機６よりも下流側
に排気抵抗の小さい吸音タイプでなるサイレンサ
２３が設けられている。

さらに圧力波過給機６を排気側においてバイパ
スするバイパス通路２４が設けられ、このバイパ
ス通路２４には吸気圧に応じて開閉し、過給圧を
所定値に調整するためのウエストゲートバルブ２
５が設けられている。また一方の排気吐出口１２
に対向して排気通路開閉弁２６が設けられ、この
排気通路開閉弁２６はスロツトル弁１６の開度セ
ンサ２７およびエンジの回転数センサ２８等の信
号を受けて後述する所定の信号をアクチユエータ
２９に出力する制御回路３０により開閉制御され
るようになつている。

次に上記構成の作用を説明する。通常のエンジ
ン運転状態においてスロツトル弁１６上流側の吸
気通路４内の負圧が所定値以下の場合には、逆止
弁２０はバイパス通路１９を閉路しており、した
がつて圧力波過給機６は通常の過給作用を行な
う。すなわち、圧力波過給機６の吸気側と排気側
との圧力バランスは保たれ、したがつて内部
EGR量が増大するといつたことはない。そして
エアフローメータ１５により検出した吸気量に基
づき燃料噴射弁１８からの燃料噴射量が制御され
る。この通常運転時においては、スロツトル弁１
６は圧力波過給機６よりも下流側に設けられてい
るため、スロツトル弁１６の閉状態におけるその
下流側に発生する吸気負圧が圧力波過給機６に影
響を及ぼすことはない。

一方、急加速時等においてスロツトル弁１６が
閉状態から急速に開状態に移行されると、スロツ
トル弁１６下流側の吸気負圧がスロツトル弁１６
上流側の吸気通路４すなわち圧力波過給機６の吸
気吐出口９に伝達される。このため、圧力波過給
機６の吸気側と排気側の圧力バランスが崩れ、内
部EGR量の増加すなわち排気ガスが吸気側に混
入しようとする。

ところが本発明ではスロツトル弁１６上流の吸
気通路４内の負圧が所定値以上になつた時、バイ
パス通路１９の逆止弁２０が開き、このバイパス
通路１９でもつて圧力波過給機６の吸気側の上流
部と下流部がバイパスされる。したがつてこのバ
イパス通路１９を介して吸気が導入されることに
より、上記吸気負圧が圧力波過給機６の吸気吐出
口９側へ伝達されることは解消される。このため
圧力波過給機６における圧力バランスが崩れるこ
とはなく、内部EGR量の増加を防止でき、過渡
応答性の改善がなされ、加速性能の向上が図られ
る。また、上記バイパス通路１９からの吸気の導
入はスロツトル弁１６上流の吸気通路４内の負圧
が所定値以上の時にのみ、すなわち、たとえば加
速初期にのみ行なわれるようにしており、これで
もつて過給機本来の過給作用が失われないように
している。

次に、排気通路開閉弁２６の開閉制御について
第２図とともに説明する。第２図において、横軸
はエンジン回転数、縦軸はスロツトル弁開度を示
し、ラインＷはスロツトル弁全開の全負荷状態で
あり、ラインＷより下の領域はスロツトル弁の開
度制御領域である。このラインＷより下の領域に
おいてエンジン回転数が比較的低速で低負荷の領
域Ａにおいては、排気通路開閉弁２６を「開」と
し、エンジン回転数が比較的高速で高負荷の領域
Ｃにおいても排気通路開閉弁２６を「開」とし、
これら両者の中間の領域Ｂにおいては排気通路開
閉弁２６を「閉」としている。この排気通路開閉
弁２６の開閉制御は上記制御回路３０、アクチユ
エータ２９でもつて行なわれる。

このようなスロツトル弁の開度制御領域におい
て低速領域Ａで、排気通路開閉弁２６を「開」と
することにより、圧力波過給機６の吸気導入口８
から排気吐出口１２へ至る吸気の吹き抜け量を増
やすことができ、これにより低速域において圧力
波過給機６の内部EGR量が増大することを抑制
することができる。また、比較的高速、高負荷の
領域Ｃにおいて排気通路開閉弁２６を「開」とす
ることにより、圧力波過給機６の吹き抜け量を増
大させ、これでもつて高負荷時の高温排ガスによ
り加熱されるロータ７の冷却を図ることができ
る。また、これら中間の領域Ｂにおいては内部
EGR量も比較的少なく、また排ガスの熱量も比
較的少ないことから排気通路開閉弁２６を「閉」
とし、吸気の吹き抜け量を少なくし、以つて排気
騒音の低減を図つている。上述のごとくロータ７
の回転方向進み側に位置する排気吐出口１２に対
応する排気通路５を開閉制御することにより、圧
力波過給機６における吸気の吹き抜け量を効率的
に制御することができる。

なお、上記実施例では圧力波過給機６とスロツ
トル弁１６との間の吸気通路４にインタークーラ
１４を設けているが、このインタークーラ１４に
サージタンクの機能をもたせることにより、上述
した加速時におけるスロツトル弁１６上流側に伝
達される吸気負圧の伝播を遅延させることができ
る。これにより加速時等において圧力波過給機６
に負圧が伝播することを低減でき、上述と同様に
中部EGR量が増大することを防止できる。これ
に加えて、減速時においてスロツトル弁１６が開
状態から急速に閉状態に移行することにより、吸
気通路４内の吸気圧が大きくなつても、インター
クーラ１４のサージタンク機能により吸収され、
したがつて吸気通路４を構成するダクト類の抜け
等が防止できる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、圧力波過給機付
エンジンにおいて過給機下流にスロツトル弁を設
けるとともに、スロツトル弁と過給機との間の吸
気通路に過給機をバイパスするバイパス通路を設
け、このバイパス通路の所定負圧以上の時あるい
は加速初期に開くバルブを設けたものであつて、
加速時等のスロツトル弁急開による過給機への負
圧液の伝播が抑制され、したがつて過給機の圧力
バランスが崩れて内部EGR量の増大つまり多量
の排ガスが吸気側に混入するといつたことは防止
される。したがつて過渡応答性が改善され、加速
性能の向上を図ることがでる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による圧力波過給機
付エンジンの全体構成図、第２図は同エンジンに
おける排気通路開閉弁の開閉領域を示す説明図で
ある。 １……エンジン、４……吸気通路、５……排気
通路、６……圧力波過給機、１６……スロツトル
弁、１９……バイパス通路、２０……逆止弁（バ
ルブ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロータの回転に伴い排気の圧力波エネルギー
   を吸気に伝達して吸気の過給を行なう圧力波過給
   機を備えたエンジンにおいて、上記圧力波過給機
   下流の吸気通路にスロツトル弁を設けるととも
   に、上記吸気通路のスロツトル弁上流側と圧力波
   過給機上流側の間に圧力波過給機をバイパスする
   バイパス通路を設け、かつ上記スロツトル弁上流
   の吸気通路内の負圧が所定値以上になつた時ある
   いは加速初期に上記バイパス通路を開くバルブを
   設けたことを特徴とする圧力波過給機付エンジ
   ン。