JPH0571775B2 - - Google Patents

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JPH0571775B2
JPH0571775B2 JP59050380A JP5038084A JPH0571775B2 JP H0571775 B2 JPH0571775 B2 JP H0571775B2 JP 59050380 A JP59050380 A JP 59050380A JP 5038084 A JP5038084 A JP 5038084A JP H0571775 B2 JPH0571775 B2 JP H0571775B2
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JP
Japan
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intake
valve
exhaust
pressure wave
rotor
Prior art date
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JP59050380A
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English (en)
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JPS60192842A (ja
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Mitsuo Hitomi
Fumio Hitase
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/42Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with driven apparatus for immediate conversion of combustion gas pressure into pressure of fresh charge, e.g. with cell-type pressure exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00Controlling engines characterised by their being supercharged
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、エンジンの排気が有するエネルギー
を利用して圧力波を発生させ、この圧力波を吸気
に作用させて吸気を昇圧し、昇圧した吸気をエン
ジンに供給する圧力波過給機を備えたエンジンに
関する。
[従来技術] 従来より、ケース内に回転可能に支持され、多
数の小室を形成する多数の隔壁が放射状に配設さ
れたロータと、該ロータの一端側のケースに形成
された吸気導入口および吸気吐出口と、上記ロー
タの他端側のケースに形成された排気導入口およ
び排気吐出口とを備え、上記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
過給を行なうよにした圧力波過給機が提案されて
いる(例えば特開昭50−157914号公報参照)。
この種の圧力波過給機は、従来より汎用されて
いるターボ過給機とは相違して、排気と吸気との
間で直接的エネルギーの交換を行なえるので、エ
ネルギーの利用効率が高く、ある程度の排気量が
確保されれば直ちに吸気過給を行なうことがで
き、低速域での過給性能を向上させることができ
ることや、エンジの負荷変動に応答性よく対応す
ることができるといつた利点がある。
とりわけ、デイーゼルエンジンはその原理上排
気量が多く、その種の圧力波過給機にとつて有利
であることからその実相化が追求されている。
一方、この種のデイーゼルエンジンにおいて、
アイドリング時やその近傍の極低負荷運転時に、
無制限に吸気を行なわせると、圧縮行程における
仕事量が増大し、必要な出力を得ることができな
くなる場合があることから、吸気通路にこの通路
を開閉する開閉弁(吸気シヤツターバルブ)を介
設し、上記のような運転時には、開閉弁下流を
100〜150mmHg程度の負圧に維持し、これによつ
て実質的な吸気量を制限する必要が生ずる。
また、通常の火花点火エンジンでは、吸気通路
に絞弁(スロツトルバルブ)が介設され、この絞
弁の開度をエンジンの負荷に応じて制御すること
により、吸気量を制御するようにしている。
[発明の目的] 本発明は、前記した如き圧力波過給機を実用化
するに際して、上記した如き吸気量の制限もしく
は制御の必要性を阻害することのないエンジ構造
を提供するとを目的としている。
[発明の構成] このため、本発明においては、吸気吐出口下流
の吸気通路に少なくとも始動時に閉じる第1開閉
弁を設け、第1開閉弁下流の吸気通路と吸気導入
口上流の吸気通路とを連通して第1開閉弁の閉弁
時圧力波過給機をバイパスして吸気を第1開閉弁
下流の吸気通路に流通させるバイパス通路を設
け、バイパス通路より下流の吸気通路にアイドル
時およびその近傍の極低負荷時に吸気量を実質的
に制御する第2開閉弁を設けたことを基本的な特
徴としている。
上記吸気量を実質的に制御する第2開閉弁は、
デイーゼルエンジンにあつては、アイドリング時
や極低負荷運転時に100〜150mmHg程度の吸気負
圧を吸気通路に発生させる吸気シヤツターバルブ
であり、火花点火エンジン(ガソリンエンジン)
にあつては、負圧に応じて開閉されるスロツトル
バルブである。
[発明の効果] 本発明によれば、バイパス通路下流の吸気通路
に第2開閉弁を設け、アイドル時や極低負荷運転
時に100〜150mmHg程度の負圧を発生させること
で圧縮行程時の仕事量を減少させることがなく、
必要な出力を確保するとができるうえ、第2開閉
弁上流の吸気通路を正圧に維持できるので圧力波
過給機から排気が吸気側に持出されることがな
く、またエンジンの始動時にあつては、第1開閉
弁を閉じバイパス通路を通して吸気を供給するの
で圧力波過給機を介して排気が給気側に持込まれ
ることがなく始動性を有効に確保することができ
る。
また、圧力波過給機より上流の吸気通路に開閉
弁を介設した場合を考えると、その場合には、圧
力波過給機の排気導入口側が負圧になり、この負
圧の影響により吸気中に排気が多量に混入して吸
気量の制御が不可能となり燃焼性も阻害される
が、本発明によれば、このようなおそれはない。
[実施例] 以下、本発明の実施例を添付の図面に基づいて
具体的に説明する。
第1図に示すデイーゼルエンジン1は、吸気弁
2が吸気ポート3を開いたときに燃焼室4内に吸
気通路5から供給される空気を吸入し、ピストン
6の上昇で吸気を圧縮し、燃料噴射弁7から供給
される燃料を着火燃焼させ、排気弁8が開かれる
と、排気ガスを排気ポート9から排気通路10に
排出する基本構造を有する。
このデイーゼルエンジン1の吸気通路5と排気
通路10とにまたがつて、圧力波過給機11が設
けられていて、圧力波過給機11によりエアクリ
ーナ12を介して吸入される空気を昇圧して吸気
過給を行なう。
この圧力波過給機11の構造を第2図に示す。
圧力波過給機11はケース13内に配設された
ロータ14を有し、該ロータ14はそのロータ軸
15にて軸受15Aを介してケース13内に回転
可能に支持され、該ロータ軸15の軸端はベルト
伝動装置16を介してデイーゼルエンジン1の出
力軸(図示せず)に駆動連結されており、デイー
ゼルエンジン1に同期して回転するようになされ
ている。また、ロータ14の外周部には多数の隔
壁17,17…が放射状に配設されて、軸方向に
貫通し両端面が開放された多数の小室18,18
…が形成されている。さらに、上記ロータ14の
一端側(ロータ軸15側)のケース13には、そ
れぞれ上記小室18に連通する吸気導入口19お
よび吸気吐出口20が形成され、該吸気導入口1
9は圧力波過給機11上流の吸気通路5Aに、吸
気吐出口20は圧力波過給機11下流の吸気通路
5Bにそれぞれ接続されている。また、ロータ1
4の他端側のケース13には、それぞれ上記小室
18に連通する排気導入口21および排気吐出口
22が形成され、該排気導入口21は圧力波過給
機11上流の排気通路10Aに、排気吐出口22
は圧力波過給機11下流の排気通路10Bにそれ
ぞれ接続されている。以上の構造により、ロータ
14の回転に伴い、小室18の一方から吸気が流
入し、他方から排気が流入して両者が直接接触し
てエネルギー交換が行なわれ、排気の圧力波エネ
ルギーを吸気に伝達することにより、吸気が加圧
されて吸気をデイーゼルエンジン1に過給するよ
うに構成されている。
再び、第1図に戻つて、上記圧力波過給機11
下流の吸気通路5Bの下流には、第1ダイヤフラ
ム装置23によつて開閉が制御されるバラフライ
バルブよりなる吸気シヤツターバルブ24(本願
発明にいう第2開閉弁に相当する。)が介設され、
また、排気ポート9に連通する上流の排気通路1
0Aの比較的上流には第2ダイヤフラム装置25
によつて開閉が制御されるバタフライバルブより
なる排気シヤツターバルブ26が介設されてい
る。
上記吸気シヤツターバルブ24を開閉制御する
第1ダイヤフラム装置23に対しては、第1三方
電磁弁27が設けられ、この第1三方電磁弁27
は、エンジンのアイドリング時およびアイドリン
グに近い極低負圧運転時に励磁され、第1ダイヤ
フラム装置23の負圧室23aを大気側から真空
ポンプ28によつて与えられる負圧側に切換え
る。負圧室23aに真空ポンプ28によつて発生
される負圧が導入されると、第1ダイヤフラム装
置23のダイヤフラム23bが変位し、作動ロツ
ド23cを介して吸気シヤツターバルブ24を所
定の開度まで閉じ、その下流に100〜150mmHg程
度の吸気負圧を発生させる。
上記のように、アイドリング時および極低負荷
運転時に吸気シヤツターバルブ24を閉じるよう
にしておけば、ピストン6に使用する圧縮抵抗を
軽減することができ、発生しうるトルク変動を確
実に防止することができる。
一方、排気シヤツヤーバルブ26は基本的に
は、エンジン減速時およびエンジン冷機時に閉じ
られるように第2ダイヤフラム装置25によつて
制御されるようになつている。即ち、上記の運転
時には、第2ダイヤフラム装置25に対して設け
た第2三方電磁弁29が、真空ポンプ28からの
負圧を直接に負圧室25aに導入するように切換
え制御され、作動ロツド25cを介して排気シヤ
ツターバルブ26に連結されたダイヤフラム25
bの変位により排気シヤツターバルブ26が閉じ
られる。
排気シヤツターバルブ26が閉じられる減速時
には、排気が燃焼室4側に閉じ込まれてピストン
6に作用する圧縮抵抗を増大して所謂排気ブレー
キ効果を与える。また冷間始動時には、高温の排
気を燃焼室4内に閉じ込めるととに多量の燃料を
供給することによつて、デイーゼルエンジン1自
体の暖機を促進する。
なお、第2ダイヤフラム装置25に対しては、
第3三方電磁弁30が設けられ、第2三方電磁弁
29が励磁されていないときに励磁されると、オ
リフイス31を介して真空ポンプ28の負圧を第
2ダイヤフラム装置25の負圧室25aに導入し
うるようになつている。この第3三方電磁弁30
によつて導入する負圧は、調圧バルブ32により
途中で適当に稀釈されるようになつており、排気
シヤツターバルブ26は、稀釈された負圧で中間
開度(半閉じ状態)に保持される。このように排
気シヤツターバルブ26を部分的に閉じた状態に
保持するのは、走行中に室内を暖房する走行暖房
時に、暖房に消費する排気を確保するためであ
る。
また、排気シヤツターバルブ26が、略全閉も
しくは部分的に閉じられる際には、排圧の上昇に
伴なう吸気の吹き返しを防止するため、吸気シヤ
ツターバルブ24を部分的に閉じるようにするこ
とが好ましい。
なお、上記の如き吸、排気シヤツターバルブ2
4,26の開閉に伴なう急激な圧力変動を防止す
るため、吸気シヤツターバルブ24の下流の吸気
通路5Bおよび排気シヤツターバルブ26の上流
の排気通路10Aには、サージタンク部33,3
4を夫々設けておくことが好ましい。
一方、圧力波過給機11を採用した場合の対策
としては、一つは、圧力波過給機11の吸気吐出
口20に近接して、下流側吸気通路5Bを開閉す
るいま一つのシヤツターバルブ(本願発明にいう
第1開閉弁に相当する。)35を設け、エンジン
1の始動時に、アクチユエータ36によりシヤツ
ターバルブ35を全閉する。そして、このシヤツ
ターバルブ35の全閉時には、上流側吸気通路5
Aとシヤツターバルブ35下流の吸気通路5Bと
の間に設けた一方向弁(本願発明にいうバイパス
通路としての機能を有する。)37を通して吸気
を供給するようにする。
これは、エンジンの始動時にあつては、圧力波
過給機11を介して多量の排気が吸気側に持込ま
れると始動性が極端に悪化することを防止するた
めであり、シヤツターバルブ35はエンジンの完
爆を待つて全開する。
また、エンジの高速・高負荷運転時において排
気エネルギーが増大し、それにともなつて過給圧
が過度に上昇するのを防止するため、上流側排気
通路10Aと下流側排気通路10Bとの間には、
圧力波過給機11をバイパスすうバイパス通路3
8を設け、このバイパス通路38に、排圧が設定
値以上に上昇したときに開くウエストゲートバル
ブ39を介設することが好ましい。
このようにすれば圧力波過給機11に作用する
排圧が設定値以上には上昇されないので、圧力波
過給機11によつて生成される過給圧が過度に上
昇することがなくなり、エンジンの信頼性が確保
される。
以上説明したように、圧力波過給機11下流の
吸気通路5Bに吸気シヤツターバルブ24を介設
した構成では、吸気シヤツターバルブ24が閉じ
られるような運転時においても、圧力波過給機1
1上流の吸気通路5Aに負圧が発生するといつた
ことがなく、したがつて、多量の排気が圧力波過
給機11を介して吸気側に持込まれることはな
い。
また、吸気シヤツターバルブ24がある程度閉
じられたとしても、圧力波過給機11の円滑な作
用が妨げられることがないので、吸気シヤツター
バルブ24と圧力波過給機11の夫々の機能を良
好に維持することができ、圧力波過給機11の優
れた性能を有効に利用してとりわけ低速域での過
給を良好に行なうことができる。
なお、以上ではデイーゼルエンジンの実施例に
ついて説明したが、本発明は火花点火エンジン
(ガソリンエンジン)にも適用しうることはいう
までもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すエンジンの全体
概略説明図、第2図は圧力波過給機の構造を示す
垂直断面図である。 5……吸気通路、10……排気通路、11……
圧力波過給機、19……吸気導入口、20……吸
気吐出口、24……吸気シヤツターバルブ(第2
開閉弁)、35……シヤツターバルブ(第1開閉
弁)、37……一方向弁(バイパス通路)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ケース内に回転可能に支持され、多数の小室
    を形成する多数の隔壁が放射状に配設されたロー
    タと、該ロータの一端側のケースに形成された吸
    気導入口および吸気吐出口と、上記ロータの他端
    側のケースに形成された排気導入口および排気吐
    出口とを有し、上記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、 吸気吐出口下流の吸気通路に少なくとも始動時
    に閉じる第1開閉弁を設け、第1開閉弁下流の吸
    気通路と吸気導入口上流の吸気通路とを連通して
    第1開閉弁の開閉時圧力波過給機をバイパスして
    吸気を第1開閉弁下流の吸気通路に流通させるバ
    イパス通路を設け、バイパス通路より下流の吸気
    通路にアイドル時およびその近傍の極低負荷時に
    吸気量を実質的に制御する第2開閉弁を設けたこ
    とを特徴とする過給機付エンジン。
JP59050380A 1984-03-15 1984-03-15 過給機付エンジン Granted JPS60192842A (ja)

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JP59050380A JPS60192842A (ja) 1984-03-15 1984-03-15 過給機付エンジン

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JPS60192842A JPS60192842A (ja) 1985-10-01
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DE2831889A1 (de) * 1978-07-20 1980-02-07 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und einrichtung zum aufladen einer mehrzylindrigen kolbenbrennkraftmaschine
DE2945230A1 (de) * 1979-11-09 1981-05-21 BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Stellgeraet fuer eine in der ladeluftleitung eines verbrennungsmotors angeordnete luftklappe

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