JPS6253690B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃焼室に主吸気ポートと過給ポート
とを開口させ、主吸気ポートから吸気負圧によつ
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
エンジンの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
べてを過給機によつ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つた
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、吸気の密度が低くなり充填効率
が十分に向上しないといつた問題があり、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、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は、実
質的な過給効果が得られるのは、主吸気ポートが
閉じられた後、過給ポートが閉じられるまでの一
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、一回当りの過給時間がきわめて短く
なり、その結果、小容量の過給機では有効な過給
が実際上行なわれなくなり、エンジン出力の向上
という本来の目的を達成することができない問題
がある。

ところで、この種の過給装置においては、燃焼
室内に供給される全新気量に対し過給気の占める
比率は小さく、あくまでも主吸気ポートから自然
吸入される新気の比率が大となるようになされて
いる。かかる役割にある主吸気ポートの吸入能力
は、主吸気弁の開閉時期、特に閉時期の設定によ
つて支配されている。それ故、主吸気弁の閉時期
を遅く設定すれば、主吸気ポートの吸気慣性が大
きい高回転時において充填効率を高め、過給ポー
トからの過給不足を補うことができる。しかしな
がら、単に主吸気弁の閉時期を遅く設定するだけ
では、吸気慣性の小さい低回転時において、燃焼
室から主吸気ポートへの吹返しが生じると共に過
給ポートから主吸気ポートへの吹返しが生じ低回
転時の充填効率が大幅に悪化することになり、本
質的な解決策となり得ない。

本発明は、かかる問題を解消すべくなされたも
のであつて、エンジンの低速回転時には、過給能
力に余裕のある過給機による過給を行なう一方、
エンジンの高速回転時には、能力不足となる過給
機による過給を中断する一方で、主吸気通路にお
ける吸気慣性が増大していることを考慮して主吸
気通路を吸気行程の終期に燃焼室に連通させ、大
きな吸気慣性で吸気を燃焼室に押し込んで必要な
充填量を確保することができるようにした往復動
エンジンの過給装置を提供することを基本的な目
的としている。

このため、本発明は、過給機を備え、過給気を
燃焼室に供給するための過給気供給手段と、自然
吸気を燃焼室に供給するための自然吸気供給手段
と、エンジンの運転状態を低速運転状態と高速運
転状態とに判別するエンジン運転状態判別手段
と、該運転状態判別手段の出力に基づき、低速運
転時には過給気の供給終了時期を吸気行程終期に
設定する手段と高速運転時には過給気の供給を停
止する手段とを備えた過給気供給制御手段と、上
記運転状態判別手段の出力に基づき、低速運転時
には自然吸気の供給終了時期を過給気の供給終了
時期より早く設定する手段と高速運転時には自然
吸気の供給終了時期を吸気行程終期に設定する手
段とを備えた自然吸気供給制御手段とを設けたこ
とを特徴とする往復動エンジンの過給装置を提供
するものである。

即ち、本発明においては、エンジン運転状態判
別手段によつてエンジンが低速運転状態であると
判別されたときには、過給能力に余裕のある過給
機による部分過給を行なう一方、エンジンの高速
運転時には、能力不足となる過給機による部分過
給を停止し、主吸気通路を流下する慣性の大きい
自然吸気により吸気行程の終期に吸気を燃焼室内
に押し込むことにより、充填効率の向上を図るよ
うにしている。。

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を回転駆動するようにした往復動エンジ
ンで、シリンダ１とピストン２とで画成される燃
焼室５の上部には、主吸気ポート６、過給ポート
７および排気ポート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のクランク軸４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１
０によつ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によつて開かれた際、燃焼
によつ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１７によつて開閉される。この過給バルブ１
７は、クランク軸４に同期して回転駆動されるタ
イミングカム１８によつて開閉のタイミングが制
御される。このタイミングカム１８は、主吸気ポ
ート６の主吸気バルブ９が閉じ始められる吸気下
死点B.D.Cにおいて過給バルブ１７を開き始め、
主吸気ポート６の全閉後設定時間遅れて過給バル
ブ１７を閉作動し全閉する。

また、２０は主吸気通路１２と過給通路１６と
を、両通路１２，１６の下流において連通する連
通路、２１は過給通路１６と連通路２０との合流
部に弁体２１ａを配置した電磁切換弁であつて、
エンジンＥの低速運転時には、図に実線で示すよ
うに、連通路２０の過給通路１６側開口を閉塞す
る一方、エンジンＥの高速運転時を本願発明にい
うエンジン運転状態判別手段としての回転数スイ
ツチ２２によつて検出したときには、電磁切換弁
２１を、イグニツシヨンスイツチ２３、回転数ス
イツチ２２を介してバツテリ２４による給電で励
磁し、図に仮想線で示すように、過給通路１６の
上流側を閉塞し、主吸気通路１２と過給通路１６
の下流を連通路２０によつて連通する。

したがつて、主吸気通路１２は、過給バルブ１
７が開作動されている間、連通路２０、過給通路
１６の経路でもつて燃焼室５に連通され、自然吸
入がその間続行されることになり、主吸気通路１
２の燃焼室５への連通閉時期が遅くなるように補
正されることになる。

以上のことから明らかなように、本実施例の構
成において、過給バルブ１７とタイミングカム１
８とは、本願発明にいう“低速運転時には過給気
の供給終了時期を吸気行程終期に設定する手段”
を構成し、また電磁切換弁２１は、本願発明にい
う“高速運転時には過給気の供給を停止する手
段”を構成する。また、主吸気バルブ９およびこ
れを駆動するバルブ駆動手段（具体的には図示せ
ず）は、本願発明にいう“低速運転時には、自然
吸気の供給終了時期を過給気の供給終了時期より
早く設定する手段”を構成し、主吸気通路１２と
過給通路１６の下流を連通する連通路２０と電磁
切換弁２１並びに過給バルブ１７、タイミングカ
ム１８は、本願発明にいう“高速運転時には自然
吸気の供給終了時期を吸気行程終期に設定する手
段”を構成している。

つまり、本実施例では、過給バルブ１７や電磁
切換弁２１等についてみれば明らかなように、
個々の手段が、本願発明の各種手段に兼用され、
それだけ有機的で効率的な構成となつている。

なお、第１図中、２５はエアポンプ１５をバイ
パスしてその吐出側を吸入側に連通するリターン
通路、２６はリターン通路２５の途中に介設した
チエツクボールタイプのリリーフバルブ、２７は
過給通路１６のエアポンプ１５の下流に設けたコ
ントロールバルブで、該コントロールバルブ２７
は気化器１１のスロツトルバルブ１１ａ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。

上記の構成について、次にその作用を説明す
る。

いま、エンジンＥの低速運転時においては、切
換弁２１は第１図に実線で示す位置にあつて連通
路２０を閉塞しており、主吸気通路１２と過給通
路１６とは相互に独立しており、主吸気通路１２
は気化器１１によつて供給される混合気を主吸気
ポート６から、また過給通路１６はエアポンプ１
５によつて供給される加圧エアを過給ポート７か
ら夫々供給することができるようになつている。

したがつて、第２図ａに示すように、主吸気ポ
ート６は、吸気行程において、主吸気バルブ９に
よつて、吸気上死点T.D.C付近において開かれ、
吸気下死点B.D.C付近で閉じられるまでの間、気
化器１１によつて生成される混合気を燃焼室５内
に自然吸入させる。一方、過給ポート７は、タイ
ミングカム１８によつて開閉タイミングが制御さ
れる過給バルブ１７によつて、吸気行程の終期
（吸気下死点B.D.C付近）において開かれ、主吸
気ポート６の全閉後設定時間遅れて閉じられるま
での間、エアポンプ１５によつて供給される加圧
エアを燃焼室５内に過給する。

次に、エンジンＥが高速運転に移行され、回転
数スイツチ２２がこれを検出してオンし、電磁切
換弁２１を励磁して、連通路２０を開き、過給通
路１６のエアポンプ１５側を閉じ、過給通路１６
の下流と主吸気通路１２とを連通する。

そのため、第２図ｂに示すように、主吸気ポー
ト６が閉じ始められると同時に開き始める過給ポ
ート７には、気化器１１によつて供給され主吸気
通路１２を流下してくる吸気慣性の大きな混合気
が連通路２０を介して供給され、その混合気が主
吸気ポート６の吸気終了時に重畳して燃焼室５に
供給される。

この場合には、主吸気通路１２を流下してきた
混合気の流れを実質的に遮断することなく、単に
流れを主吸気ポート６から過給ポート７側に切換
えるだけであり、換言すれば、主吸気通路１２の
燃焼室５への連通閉時期が遅くなるように補正さ
れ、過給ポート７の開きと同時にスムーズに混合
気を供給することができるため、エンジンの高速
運転時には、過給ポート７の一回転当りの解放時
間が減少するにも拘らず、必要十分な充填効率を
得ることができるのである。したがつて、エンジ
ンの高速運転時には、気化器からの混合気が主吸
気ポート６と過給ポート７とから第２図ｂ中点線
で囲まれた部分で燃焼室内に供給され、低回転時
とほぼ同等の充填効率が得られる。

なお、以上述べた実施例においては過給バルブ
１７の開弁時期を主吸気バルブ９がほぼ閉じた時
点で開くように構成しているが、本発明はこの点
に限定されるものではなく、主吸気バルブと同時
期に開くように設定してもよいが、低回転におい
て過給ポート７から主吸気ポート６への吹返しを
防止できるのでより好ましいものである。

以上詳細に説明したように、本発明は、過給機
を備え、過給気を燃焼室に供給するための過給気
供給手段と、自然吸気を燃焼室に供給するための
自然吸気供給手段と、エンジンの運転状態を低速
運転状態と高速運転状態とに判別するエンジン運
転状態判別手段と、該運転状態判別手段の出力に
基づき、低速運転時には過給気の供給終了時期を
吸気行程終期に設定する手段と高速運転時には過
給気の供給を停止する手段とを備えた過給気供給
制御手段と、上記運転状態判別手段の出力に基づ
き、低速運転時には自然吸気の供給終了時期を過
給気の供給終了時期より早く設定する手段と高速
運転時には自然吸気の供給終了時期を吸気行程終
期に設定する手段とを備えた自然吸気供給制御手
段とを設けたことを特徴とする往復動エンジンの
過給装置を提供するものである。

本発明によれば、往復動エンジンの低速運転時
には、過給機による適正な過給を行なうことがで
きる一方、往復動エンジンの高速運転時には、能
力が飽和する過給機による過給を停止させる一
方、主吸気通路を流下する吸気慣性の大きな自然
吸気を燃焼室内に押し込むように吸気行程終期ま
で供給することにより、必要十分な充填量を確保
することができ、よつて往復動エンジンの全運転
領域に亘つてエンジン出力の増大という過給装置
本来の目的を有効に達成することができるといつ
た利点を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る往復動エンジン
の過給装置の概略全体説明図、第２図ａおよびｂ
は往復動エンジンの低速運転時と高速運転時にお
ける主吸気ポートと過給ポートの開閉タイミング
をクランク軸の回転角との関係で夫々示すダイヤ
グラム図である。 Ｅ……エンジン、５……燃焼室、６……主吸気
ポート、７……過給ポート、９……主吸気バル
ブ、１１……気化器、１２……主吸気通路、１５
……エアポンプ、１６……過給通路、１７……過
給バルブ、２０……連通路、２１……切換弁、２
２……回転数スイツチ、２３……イグニツシヨン
スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 過給機を備え、過給気を燃焼室に供給するた
   めの過給気供給手段と、 自然吸気を燃焼室に供給するための自然吸気供
   給手段と、 エンジンの運転状態を低速運転状態と高速運転
   状態とに判別するエンジン運転状態判別手段と、 該運転状態判別手段の出力に基づき、低速運転
   時には過給気の供給終了時期を吸気行程終期に設
   定する手段と高速運転時には過給気の供給を停止
   する手段とを備えた過給気供給制御手段と、 上記運転状態判別手段の出力に基づき、低速運
   転時には自然吸気の供給終了時期を過給気の供給
   終了時期より早く設定する手段と高速運転時には
   自然吸気の供給終了時期を吸気行程終期に設定す
   る手段とを備えた自然吸気供給制御手段と を設けたことを特徴とする往復動エンジンの過給
   装置。