JPS5815607B2 - 往復動エンジンの過給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃焼室に吸気ポートと過給ポートとを開口さ
せ、吸気ポートから吸気負圧によって吸入する混合気に
加えて、加圧空気あるいは混合気を過給ポートから供給
するようにした往復動エンジンめ過給装置の改良に関す
るものである。

一般に、エンジンの吸気行程における吸気のすべてを過
給機によって加圧させることにより充填効率を高め、エ
ンジンの出力性能の向上を図る技術思想は公知である。

しかしながら、この場合、エンジンに吸入される吸気が
全て過給機を通過するため、過給機自体が通気抵抗とな
り逆に充填効率が低下して出力性能の低下を招来すると
いった問題があり、また他方で、エンジンに吸入される
吸気の全てが過給機により断熱圧縮されて高温化されて
いるため、吸気の密度が圓くなり充填効率が十分に向上
しないといった問題があり、これらの問題を回避するた
めには過給機を大型化しなければならないという問題が
ある。

そこで、従来のエンジンの吸気負圧により混合気を吸入
する主吸気ポートに加えて過給機により加圧した空気あ
るいは混合気を供給する過給ポートを設け、負圧による
自然吸入と過給機による過給とで吸気を行なうようにし
、比較的小容量の過給機で充填効率の向上を図るように
したものが提案されている。

しかしながら、この従来のものにおいてもより有効な過
給を行なうためには解決すべき幾つかの問題がある。

即ち、過給ポートから供給する加圧空気は過給機による
断熱圧縮により高温化されているので、吸気ポートによ
る吸入能力に余裕がある時点において過給ポートから加
圧空気を供給すると、吸気ポートによる混合気の吸入能
力が阻害され、温度の高い加圧空気の供給比率が増大す
ると共に過給ポートから吸気ポートへの吹返しが生じ十
分なる過給効果が得られないという問題がある。

この点に関し、本出願人は、過給ポートを所定のタイミ
ングで開閉するタイミングバルブの開閉タイミングを吸
気ポートからの吸入がほぼ終了する吸気行程終期に過給
通路を開き加圧空気あるいは混合気を供給するように設
定したエンジンの過給装置を既に提案している。

かかるタイミングバルブを設けたものにおいては、吸気
行程終期においてのみ過給を行なうため、過給ポートか
ら吸気ポートへの吹返しを実際上皆無ならしめることが
でき、容量の小さい過給機でもって確実な過給が行える
といった利点がある。

しかしながら、その反面、過給時期が吸気行程終期から
一定の時期に限られるため、とくにエンジンの高速回転
時には、−回当りの過給時間がきわめて短くなり、その
結果、有効な過給が実際り行なわれなくなり、エンジン
出力の向上という本来の目的を達成するこさができない
問題がある。

かかるエンジンの高速回転時における過給不足は過給ポ
ートの有効面積を大きく設定し、過給ポートの通路抵抗
を軽減することによって解消し得るが、反面エンジンの
低回転時において、過給域後期で過給ポートへの吹き返
しが生じるので、過給ポートの閉弁時期を早める必要が
あり、かえって過給期間が短縮され、過給ポートの単純
な面積の拡大は有効な解決策吉はなり得ない。

したがって、本発明は、エンジンの高速回転時において
も有効な過給を行なうことができ、逆にエンジンの低速
回転時に゛は、過給ポートへの吹返しを生ずるこさなく
適正な過給を行なうことができエンジンの全回転範囲に
わたって出力性能を向上し得る往復動エンジンの過給装
置を提供することを基本的に目的古している。

より具体的には、本発明は、過給ポートの有効最小面積
をエンジンの回転数に応じて、低速回転時には小さく、
高速回転時には大きくする制御装置を設け、低速回転時
には、過給ポートへの吹返しを生ずることがないよう過
給量を適正化する一方、高速回転時には、過給時間の減
少を過給ポートの有効最小面積の増大によって補償する
ことより、有効な過給を行なうことができる往復動エン
ジンの過給装置を提供することを目的としている。

以下、図示の実施例について、本発明を具体的に説明す
る。

第１図において、Ｅはシリンダ１内におけるピストン２
の往復動により、連接棒３を介してクランク軸４を回転
１駆動するようにした往復動エンジンで、シリンダ１さ
ピストン２とで画成する燃焼室５の上部には、主吸気ポ
ート６、過給ポート７および排気ポー１−８が夫々開設
されてい、る。

主吸気ポート６および排気ポート８は、エンジンＥの出
力軸の回転に同期して周知のタイミングカム（図示せず
。

）により開閉タイミングが制御される主吸気バルブ９お
よび排気バルブ１０によって夫々所定のタイミングで開
閉される。

主吸気ポート６は、主吸気バルブ９によりエンジンＥの
吸気行程において開かれ、気化器１１により供給される
混合気を主吸気通路１２を介して・燃焼室５内に自然吸
入させる。

また、排気ポート８は、排気バルブ１０によって開かれ
た際、燃焼によって生じた排気ガスを排気通路１３を通
して外部に放出する。

一方、過給ポート７はエンジンＥにより駆動され、エア
クリーナ１４を介して大気を吸込み、加圧して吐出する
過給機としてのエアポンプ１５を介設した過給通路１６
の下流に連通し、過給バルブ１γによって開閉される。

この過給バルブ１７（１、開弁時のスｌ〜ローク量によ
って過給ポー１−７の有効最小面積を設定するものであ
って、以下において詳細に説明するタイミングカム１８
によって作動制御され、タイミングカム１８によって過
給バルブ１７が開作動され過給ポー１−７が開かれたと
きに、エアポンプ１５によって加圧された空気を燃焼室
５内に過給通路１６を介して供給するなお、第１図中、
１９はエアポンプ１５をバイパスしてその吐出側を吸込
側に連通ずるリターン通路、２０はリターン通路１９の
途中に介設したチェックボールタイプのリリーフバルブ
、２１は過給通路１６のエアポンプ１５の下流に設けた
コントロールベルブで、該コントロールバルーｊ２１は
気化器１１のスロットルバルブｌｌａと同様、過給通路
１６の通路面積をエンジンＥの負荷に応じて加減し、過
給量を調整する。

過給バルブ１７の作動を制御するタイミングカム１８は
、第２図および第３１ン１に示すように、外周部に低速
用カム面１８ａと高速用カム面１８ｂ吉を軸方向に連続
して設けたものである。

このカム面１．８ 、ａま□たは１８ｂには、過給バル
ブ１７の弁軸端部に取付けたバネ受け２２に受合ったス
プリング２３のバネ力によって、過給バルブ１γの弁軸
端１７ａが常時当接するように付勢されている。

第２図に示すように、タイミングカム１８は回転軸２４
に固定されている。

この回転！１１１１２４は、その一端において、プーリ
２５の回転軸２６の自由端側に設けたスプライン軸２７
に軸方向に摺動可能に嵌合する一方、他端において、カ
ム収納ケース２８の内壁部に支持した回転軸受２９に軸
方向において摺動可能に軸受されている。

上記プーリ２５の回転軸２６は、カム収納ケース２８の
一力の壁部に支持した軸受３０により軸受されており、
プーリ２５は、クランク軸４に巻回したタイミングベル
ト３１により、クランク軸４の１回転に対し、（１／２
）回転するようにクランク軸４に同期して駆動される
。

上記タイミングカム１８の回転軸２４は、その他端側に
おいて、カム収納ケース２８に設けた軸穴３２内に縮装
したスプリング３３によって、常時はタイミングカム１
８の低速用カム面１８ａに過給バルブ１７の弁軸端１７
ａが当接するように、その軸方向位置が保持され、高速
用カム面１８ｂへの切換えは、上記スプライン軸２７に
装着した遠心ガバナ３４によって行なう。

この遠心ガバナ３４は、周知の如く、回転の遠心力が設
定値以上に大きくなるときに、軸芯を含む面内において
半径方向に起立し、その際、先端に設けた押爪３５ａに
よって、タイミングカム１８の回転軸２４のスプライン
軸２７側端面２４ａを図中矢印Ｐで示す方向に押す遠心
錘３５を、スプライン軸２７に固定したカラー３６に支
持したアーム３７にヒンジ支持したものであって、遠心
錘３５が起立した際、スプリング３３のバネ力に抗して
回転軸２４を一定距離Ｐ方向に押込み、過給バルブ１７
の弁軸１７ａを、高速用カム面１８ｂに当接させるよう
に切換える。

タイミングカム１８の低速用カム面１８ａ吉高速用カム
面１８ｂとは、第３図に示すように、夫夫一つの山部１
８Ａ、１８Ｂ（揚程部）を夫々有し、高速用カム面１８
ｂの山部１８Ｂは、その高さにおいて低速用カム面１８
ａの山部１８Ａより高く設定する古ともに、好ましくは
、その立上り位相を、低速用カム面１８ａの山部１８Ａ
の立上り位相よりタイミングカム１８の回転方向に関し
て、早くなるように設定している。

そして、図示の如く、低速用カム面１８ａと高速用カム
面１８ｂの各山部１８Ａ、１８Ｂはともに等しい立下り
位相を有している。

第４図ａ、ｂは、上記タイミングカム１８の低速用カム
面１８ａおよび高速用カム面１８ｂによる過給ポート７
換言すれば過給バルブ１７の開閉タイミングをクランク
軸４の回転角を基準にして示したものである。

第４図ａに示すように、エンジンＥの低速回転時には、
主吸気ポート６が吸気上死点Ｔ、Ｄ、Ｃにおいて全開さ
れ、吸気下死点Ｂ、Ｄ、Ｃ以降全開される直前において
、高速用カム面１８ｂの山部１８Ｂより高さが低く、か
つ立上り位相を遅く設定した低速用カム面１８ａの山部
１８Ａにより、過給バルブ１７が開作動され、過給ポー
ト７は一段小さい開口面積でもって開かれ、エアポンプ
１５によって供給される加圧空気を燃焼室５内に供給す
る。

この過給ポート７は、主吸気ポート６の全閉から一定の
タイミングをおいて、低速用カム面１８ａによって制御
される過給バルブ１７によって閉じられ、閉じられるま
での間、加圧空気を燃焼室５に過給する。

一方、エンジンＥの高速回転時においては、前述した如
く、遠心力の増大で遠心ガバナ３４の遠心錘３５が起立
し、タイミングカム１８の回転軸２４を軸方向に変位さ
せ、過給バルブ１７に対するカム面を低速用カム面１８
ａから高速用カム面１８ｂに切換える。

この高速用カム面１８ｂの山部１８Ｂは、前述した如く
、低速用カム面１８ａの山部１８Ａよりその高さが高く
かつ立上り位相も早いため、第４図すに示すように、過
給バルブ１７の開弁タイミングが早められ、同時に開弁
ストロークが大きくなり、過給バルブ１７によって開閉
される過給ポート７は、主吸気ポート６が閉じられる直
前に開かれ、短時間のうちに必要かつ十分な量の加圧空
気を燃焼室５に供給する。

この場合、高速回転時には低速回転時に比べて過給ポー
ト７の開時間がきわめて短縮されているので過給ポート
７への吹き返しはなく、また主吸気ポート６の吸気慣性
も増大しているので過給ポート７から主吸気ポート６へ
の吹き返しも生じない。

なお、過給バルブ１７したがって過給ポート７の閉のタ
イミングは、第４図ａとの比較から明らかなように、エ
ンジンの低速回転時と同じに設定されている。

この過給ポート７の閉のタイミングは、過給機さして使
用するエアポンプ１５の容量によって決まり、燃焼室５
から過給ポート７への吹返しが生じない範囲に設定して
いる。

なお、上記実施例においては、遠心ガバナ３４によって
、タイミングカム１８のカム面１８ａま・たは１８ｂの
切換えを行なうようにしたが、エンジンの回転数を回転
数検知スイッチ（図示せず励により検出し、エンジン回
転数が設定回転数以上に達したときに、回転数検知スイ
ッチの電気信号により、適当な電磁手段を作動させ、低
速用カム面１８ａから高速用カム面１８ｂへの切換えを
行なうようにしてもよい。

また、上記実施例では、高速用カム面１８ｂの山部１８
Ｂの高さを高く設定するのみならず、立上り位相をも早
めたが、山部１８Ｂの高さを充分に高く設定し、開弁時
における過給ポートγの有効最小面積を充分に大きくす
るようにすれば、必らずしも、開弁時期を早める必要は
ない。

以上説明したことから明らかなように、本発明にかかる
往復動エンジンの過給装置において（」、開閉弁によっ
て開閉する過給ポートの有効最小面積をエンジンの代速
運転時には小さく、高速運転時には大きくする制御装置
を設けたから、エンジンの低速運転時における過給ポー
トへの吹返しを来たすことなく適正な過給ができるうえ
、エンジンの高速運転時には過給時間の減少を過給ポー
トの有効最小面積の拡大によって補償するこさにより、
有効な過給が可能となり、よってエンジンの全運転範囲
に亘って適１Ｆかつ有効な過給を行なうことができ、過
給によるエンジンの出力性能を向上するという本来の目
的を有効に達成するこさができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略を示す説明図、第２図
は本発明にかかるタイミング制御装置の一実施例を示す
要部正面図、第３図は第２図の八−Ａ線方向断面図、第
４図ａ＋ｂは、夫々エンジンの低速回転時および高速回
転時における主吸気ポートと過給ポートの開閉のタイミ
ングを示すダイヤグラムである。 １・・・・・・シリンダ、２・・・・・・ピストン、４
・・・・・・クランク軸、５・・・・・・燃焼室、６・
・・・・・主吸気ポート、７・・・・・・過給ポート、
１５・・・・・・エアポンプ、１６・・・・・・過給通
路、１７・・・・・・タイミングバルブ、１８・・・・
・・タイミングカム、３４・・・・・・遠心ガバナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼室に主吸気ポートと過給ポートとを形成し、主
   吸気ポートと過給ポートにそれぞれ開閉弁を設けてなる
   往復動エンジンにおいて、 過給ポートを開閉する開閉弁を、吸気行程終期に開き、
   主吸気ポートを開閉する開閉弁より設定値遅れて閉じる
   ように構成する一方、過給ポートの有効最小面積をエン
   ジン回転数が低いさき小さく、エンジン回転数が高いと
   き大きくする制御装置を設けたことを特徴きする往復動
   エンジンの過給装置。