JPS62247122A - 機械式過給機付内燃機関 - 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） 本発明は機械式過給機付内燃機関に関し、特に過給吸気
冷却手段を備えたものに関する。

（従来技術） 従来、自動車用の内燃機関においては、吸気の充填量を
増して出力の増加を図るために吸気通路の途中部に排気
ターボ過給機やクランク軸の動力で駆動する機械式過給
機を設けるものも多い。

上記排気ターボ過給機ではその回転数が極めて高いため
にほとんど吸気が連続して吐出されるので過給吸気に脈
動が生ずることはないが、機械式過給機（容積型過給機
）では定期的に吸気を吐出し、その回転数が排気ターボ
過給機に比べ低いために過給吸気に脈動が生じ、この吸
気脈動によって吸気管やサージタンク等が振動し振動騒
音が発生するという問題がある。

この振動騒音を低減するために、例えば実開昭５９−１
６５９２８号公報には、容積型過給機よりも下流側の吸
気通路に円筒状のサージタンクを介設し、サージタンク
の鏡板を補強リブによって連結された二重の平板で構成
し、吸気の脈動によりサージタンクから発生する騒音を
低減するようにした給気騒音低減装置が記載されている
。

ところで、上記機械式過給機を設ける場合においても、
過給機下流の過給圧が高くなるに従って吸気温度上昇が
大きくなることから、充填効率の低下を防ぐために過給
吸気を冷却するインクターラを設ける必要がある。

上記インクターラを設ける場合、従来では吸気通路の過
給機とサージタンクの間の部分に介設するのが一般的で
あった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、機械式過給機を設けるとともにその下流
側の吸気通路にインタクーラを介設する場合には、薄金
属板で大きな表面積を有するように形成されたインクク
ーラのフィンが過給吸気の吸気脈動よって振動し、イン
ククーラから著しい振動騒音が発生ずるという問題があ
る。

加えて、吸気通路の途中部にかなり大型のインタクーラ
を介設するので、インククーラのための設置スペースを
要すること、吸気通路のインタクーラとの接続部の構造
なども複雑化することなどの問題もある。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る機械式過給機付内燃機関は、吸気通路の途
中部に機械過給機を介設し、上記過給機よりも下流側の
吸気通路の途中部にサージタンクを設け、上記サージタ
ンクの内部に過給吸気冷却手段を配設したものである。

（作用） 本発明に係る機械式過給機４＝Ｊ内燃機関においては、
吸気通路の途中部に機械式過給機を設け、この過給機よ
りも下流側の吸気通路の途中部にサージタンクを設け、
上記サージタンクの内部に過給吸気冷却手段を配設する
ので、吸気脈動によって過給吸気冷却手段から発生する
振動騒音はサージタンクで遮断されて減衰し、外部へは
殆んど漏れなくなる。

（発明の効果） 本発明の機械式過給機付内燃機関によれば、以上説明し
たように過給吸気冷却手段をサージタンク内に配設した
ので、過給吸気の脈動によって過給吸気冷却手段から発
生する振動騒音が外部へ漏出するのを確実に防止して騒
音を低減させることが出来る。

しかも、サージタンクを僅かに大型化するだけで、過給
吸気冷却手段をサージタンク内に配設することが出来る
ので、過給吸気冷却手段を設ける為の特別のスペースが
要らなくなって、機関室内の機器の配置の面でも有利と
なるうえ、過給吸気冷却手段を吸気通路に取付ける構造
の面でも有利となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例に係る機械式過給機付エンジンは、自動車用の
立型４気筒点火式エンジンであり、第１図はこのエンジ
ンＥの吸気系と冷却系の構成図を示すものである。

第１図に示すように、エアクリーナ１から吸気ボート２
に延びる吸気通路３には、上流側から順にエアフロメー
タ４、スロットル弁５、ルーツブロア型過給機６、サー
ジタンク７及び燃料インジェクタ８が介設されており、
上記過給機６をバイパスする第１バイパス通路９が設け
られ、この第１バイパス通路９には電磁開閉弁１０が介
設されている。そして、上記サージタンク７をバイパス
する第２バイパス通路１１が設けられ、この第２バイパ
ス通路１１の分岐部には第２バイパス通路１１と吸気通
路３とを択一的に閉じる切換弁１２が設けられ、この切
換弁１２は電磁式アクチュエータ１２ａで切換駆動され
るようになっている。

上記過給機６はクランク軸１３にベルト１４を介して連
動連結されクランク軸１３からの駆動力で回転駆動され
るが、過給機６の人力軸には電磁クラッチ１５が介設さ
れていて、この電磁クラッチ１５によりクランク軸１３
からの駆動力を断続し得るようになっている。上記過給
機６は比較的小型のものであることからクランク軸１３
側のブーｌ７１６に対する入力軸側のプーリ１７のプー
リ比は大き目に設定され、機械式過給機としては高速で
回転駆動されるようになっている。

そのため、過給ａ６からの過給吸気の温度は最大約１２
０℃もの高温になるので、充填効率の低下を防ぐために
インククーラ１８が設けられ、このインククーラ１８は
サージタンク７の内部に配設されている。

インククーラ１８をサージタンク７内に配設するのは、
過給吸気の脈動によってインタクーラ１８のフィンが振
動して発生する振動音が外部へ漏出するのを防ぐためで
ある。

−上記サージタンク７内にインタクーラ１８を配設する
関係上、サージタンク７は幾分大型に形成され、サージ
タンク７のインククーラ１８より下流側部分には吸気ボ
ート３側からサージタンク７内へ伝播してくる吸気の反
転圧力波を吸収するのに必要なだけの容積（この容積を
■１とする）が確保されるとともに、サージタンク７の
インククーラ１８より上流側部分にはサージタンク７内
へ流入して来る過給吸気をインククーラ１８へ均一に流
入させるのに必要な容積（この容積をｖ２とする）と吸
気流方向の長さが確保され、上記容積■１は上記容積ｖ
２よりも格段に大きく設定されている。

更に、過給吸気がインタクーラ１８で冷却されたときに
結露して生じる水がエンジンＥの燃焼室へ流入するのを
防ぐため、上記サージタンク７の底壁には略全幅に亙る
水抜き凹部１９が形成され、この水抜き凹部１９の底部
の排水管には電磁開閉弁２０が介設されている。

上記インククーラ１８はインタクーラ用ラジェータ２１
に接続され、−り記ラジェータ２１のロアタンクがウォ
ータポンプ２２を有する管路２３でインタクーラ１８の
アッパタンク１８ａに接続され、インタクーラ１８のロ
アタンク１８ｂは管路２４でラジェータ２１のアッパタ
ンクに接続され、ラジェータ２１において空冷された冷
却水がウォータポンプ２２によりインククーラ１８へ圧
送され、インククーラ１８で過給吸気を冷却後インクク
ーラ１８からラジェータ２１へ循環するようになってい
る。

上記インククーラ１８は、例えば第２図に示すようにア
ッパタンク１８ａとロアタンク１８ｂと、両タンク１８
ａ・１８ｂ間に水平に数ミリ間隔で設けられた多数の薄
金属板のフィン１８ｃと、上記フィン１８ｃを貫いて上
下方向に向けて設けられアッパタンク１８ａとロアタン
ク１８ｂとを連通連結している複数の連結チューブ（図
示略）とからなる構造であるが、この構造に限らず既存
の各種のインククーラを用いてもよ（、空冷式のインタ
クーラを用いてもよい。

上記エンジンＥの運転状態や外気温やエンジン冷却水温
などに基いて、上記各種弁類１０・１２・２０やウォー
タポンプ２２などを制御するためのコントロールユニッ
ト２５が設けられ、このコントロールユニット２５へは
、エアフロメータ４からの吸入空気量信号、吸気温セー
ンサ２６からの吸気温信号、冷却水温センサ２７からの
冷却水温信号及び水抜き凹部１９に設けられたレベルセ
ンサ２８からの信号などが入力され、上記コントロール
ユニット２５によって電磁開閉弁１０、電磁クラッチ１
５、切換弁１２の為の電磁アクチュエータ１２ａ、ウォ
ータポンプ２２及び電磁開閉弁２０が制御されるように
なっている。このコントロールユニット２５はマイクロ
コンピータラ主体とするもので上記制御対象を制御する
制御プログラムはマイクロコンピータのＲＯＭ　（リー
ド・オンリ・メモリ）に予め入力格納されているが、そ
の制御の内容は比較的単純ものなので、以下の作用の説
明に併せて説明する。尚、図中符号２９はエンジンＥの
シリンダブロック３０とシリンダヘッド３１とを冷却す
る為のラジェータ、符号３２は冷却水循環ポンプである
。

次に、以上の構成を有する機械式過給機付エンジンの作
用について説明する。

エンジンＥの始動時や低負荷時には、吸気を過給する必
要がないばかりか過給４１！６を駆動する分だけ出力が
消費され、且つ吸気がインタクーラ１Ｂを通過するとそ
れだけ吸気抵抗も増加することから、過給機６を作動さ
せずに吸気を供給する。

この場合、電磁クラッチ１５が分断されて過給機６は停
止されるとともに電磁開閉弁１０が開弁され、切換弁１
２でサージタンク７への吸気通路３が閉じられ、ウォー
タポンプ２２が停止状態に保持される。

従って、吸気はエアフロメータ４、スロットル弁５、第
１バイパス通路９、第２バイパス通路１１を経由して流
れることになる。

スロットル弁５がある程度開かれ中負荷以上になったと
きには、過給機６を作動させて過給吸気をインタクーラ
１８経由で供給する。

この場合、電磁クラッチ１５が接続され、電磁開閉弁１
０が閉弁されるとともに切換弁１２によって第２バイパ
ス通路１１が閉じられる。

従って、吸気はエアフロメータ４、スロットル弁５を経
て過給機６で過給され、この約ｌＯＯ〜１２０°Ｃの過
給吸気はサージタンク７へ流入し、インタクーラ１８で
冷却された後、サージタンク７から吸気通路３を介して
各気筒の吸気ボート２へ吸入されることになる。

上記のように過給４１３！６で吸気を過給するときに過
給機６から間けつ的に吐出する関係上、過給吸気には吸
気脈動（圧力変動）が生じ、この吸気脈動によりインク
クーラ１８のフィン１８ｃが振動し振動音が生じるけれ
ども、インタクーラ７は鋳造品からなる比較的厚肉で大
ｆ量且つ剛性の高いサージタンク７で囲繞されているの
で、インククーラ１８から生じる振動音がサージタンク
７の外部へ殆んど漏れることがなく、サージタンク７で
効果的に遮断されることになる。

一方、過給［６によって間けっ的に吸入する結果、過給
４ｍ６の上流側の吸気にも吸気脈動が生じるけれども、
過給機６の上流側の吸気通路３にスロットル弁５が介設
されているので、上記吸気脈動もスロットル弁５によっ
て効果的に遮断され、上記吸気脈動でエアクリーナケー
スなどが振動するのを防ぐようになっている。また、水
抜き四部１９内に所定レベルまで水が溜まったときには
エンジン停止中に電磁開閉弁２０を開いて排水する。

上記のように、機械式過給機６によって過給の結果加熱
された過給吸気をインタクーラ１８で冷却することによ
り、充填効率を高めてエンジン出力を向上させ且つ燃焼
室内での燃焼温度の上昇を防ぎ排ガス中のＮＯｘを低減
させることが出来る。

尚、外気温が低い寒冷時には、過給吸気の温度がそれ程
高くならないので、過給吸気をインタクーラ１８へ流さ
ずに第２バイパス通路１１径出で供給することになる。

ここで、上記実施例を次のように部分的に変形すること
も有り得る。

（１）　　外気温の低い寒冷時に或いは暖機前に上記イ
ンタクーラ１８で吸気を加温することが出来るように、
弁の切換操作によりラジェータ２９へ流入する温水或い
はラジェータ２９で冷却された温水をインククーラ１８
へ循環させることが出来るように構成する。

（２）第３図に示すように、吸気通路３からサージタン
ク７内へ流入した過給吸気がインタクーラ１８の全面に
均一に流れるよ・うに、サージタンク７の人ロアａに対
面するインククーラ１８の中央では波形のフィンの間隔
を細かくして抵抗を大きくし、インタクーラ１８の側部
では波形のフィンの間隔を大きくして抵抗を小さく形成
する。

（３）第４図に示すように、吸気通路３からサージタン
ク７内へ流入する過給吸気がインククーラ１８の全面に
均一に流れるように、サージタンク７の入ロアａが形成
される前壁７ｂをテーバ状に形成する。

（４）第５図に示すように、吸気通路３からサージタン
ク７内へ流入する過給吸気がインククーラ１８の全面に
均一に流れるように、サージタンク７の入ロアａの付近
にガイド板３３を設ける。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は機械式過
給機付自動車用エンジンの吸気系と冷却系の構成図、第
２図はインククーラ及びサージタンクの一部切欠斜視図
、第３図〜第５図は夫々変形例に係るサージタンクとイ
ンククーラの概略横断面図である。 ３・・吸気通路、　６・・ルーツブロア型機械式過給機
、　７・・サージタンク、　１８・・インククーラ、　
　２１・・インタクーラ用ラジェータ、Ｅ・・エンジン
。 特　許　出　願　人　　　マツダ株式会社９ｊＳＺ図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気通路の途中部に介設された機械式過給機と、
   上記過給機よりも下流側の吸気通路の途中部に設けられ
   たサージタンクと、上記サージタンクの内部に配設され
   た過給吸気冷却手段とを備えたことを特徴とする機械式
   過給機付内燃機関。