JPS6318133A - エンジンの過給装置 - 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） 本光明はエンジンの過給装置に関し、特に排気ターボ過
給機に加えて、エンジンにより駆動されるｎ械式過給機
、つまりスーパチャージャーを備えて、２台の過給機に
より吸気を過給するようにしたものの改良に関する。

（従来の技術） 従来より、この種のエンジンの過給８Ｍとして、例えば
特開昭５９−１３８７４８号公報に開示されるように、
エンジンの運転時には、その排気の排圧により排気ター
ボ過給機を常時作動させて、エンジンへの吸気を排圧に
応じて過給するとともに、機械式過給機をエンジン運転
状態に応じて作動させ、特に車両の急加速時には、上記
排気ターボ過給機ではその作動応答性が悪くターボラグ
が生じることから、この応答性を確保すべく機械式過給
機を作動させることにより、吸気を素甲く過給して、車
両の加速性能の向上を図るようにしたものが知られてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、排気ターボ過給様においては、通常、吸気の
最高過給圧を設定値に規υＪづるウェストゲート装置が
設けられる。このウェストゲートＲ１ｆＹでの￥Ｑ定Ｒ
高過給圧値は、特にエンジンの良好な燃焼効率を確保す
る点を考慮して設定される。すなわち、排気通路におい
て、排気ターボ過給機のタービンが排気の排圧により回
転駆動されると、このタービンの存在でもって排気のス
ムーズな排出が阻害されて排圧が上昇し、その結果、燃
焼室への残留ガスの持込み量が増大して、エンジンの燃
焼効率が低下することから、一般に、エンジンの燃焼効
率が低下する直前の過給圧値を設定最高過給圧値として
、エンジンの良好な燃焼効率を可及的に確保するように
なされている。このため、このような排気ターボ過給機
を備えたエンジンでは、エンジンの高回転運転時に、エ
ンジンの燃焼効率が上記ウェストゲート装置の設定最高
過給圧値に支配されて、燃焼効率のより一層の向上を図
り得ないという欠点があった。

（発明の目的） 本発明はエンジンの燃焼効率の向上を図るべく、特に上
記機械式過給機の作動に着目してなされたものである。

すなわち、機械式過給機の作動時には、その吸気の過給
により排気ターボ過給機の過給分担が減少するのに伴い
、その分、排気の排出がスムーズになって排圧が低下し
、残留ガスの持込み吊が減少することから、エンジンの
燃焼効率が向上して、過給圧が同一値の場合でもエンジ
ンの出力が増大すること、換言すれば、過給圧を低目に
変化させれば、エンジン出力を同一値に保持しつつ、燃
焼効率を改善できることに着目し、その目的は、機械式
過給機の作動時には、ウェストゲート装置の設定最高過
給圧値をこの機械式過給機の非作動時とは異なる低い値
に調整することにより、エンジン出力を所望値に保持し
ながら、残留ガスの持込み童の減少に伴ってエンジンの
燃焼効率を高めてエンジンの出力トルクを増大させると
ともに、同一エンジン出力下でエンジンの燃焼効率が高
まる分だけ燃料消費量を減少させて燃費性能の向上を図
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、吸気
の最高過給圧を設定値に規制するウェストゲート装装置
を有する排気ターボ過給機と、エンジンにより駆動され
る機械式過給機とを備え、該機械式過給機をエンジンの
運転状態に応じて作動させるようにしたエンジンの過給
装置を前提とする。そして、上記機械式過給様の作動時
を検出する作動時検出手段と、該作動時検出手段で検出
した機械式過給機の作動時に、上記ウェストゲート装置
の設定最高過給圧値を低く補正する補正手段とを備える
構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、エンジンの運転時には
、排気の排圧により排気ターボ過給機が常時作動して吸
気が過給されるとともに、このエンジン運転状態のうち
、特にエンジン高回転時等の特定運転領域では、排気タ
ーボ過給機がより一層駆動されて吸気の過給圧も上昇し
、その過給圧の最高値がウェストゲート装置により設定
値に規制されるとともに、この状態で機械式過給機が作
動して、吸気の過給が上記排気ターボ過給機と機械式過
給機との双方で行われる。

その場合、ぼ械式過給ｎによる吸気の過給に伴い、排気
ターボ過給機の過給分担が低減されて、その分、排気の
排出がスムーズになって燃焼室への残留ガスの持込み量
が減少するので、エンジンの燃焼効率が向上してエンジ
ン出力は増大しようとする。しかし、この時には、上記
ウェストゲート装置の設定最高過給圧値が補正手段によ
り低く補正されて、吸気の最高過給圧がこの設定値に低
く規制されるので、エンジン出力は増大せずにそのまま
所望値に保持されるとともに、上記エンジンの燃焼効率
の向上によってエンジンの出力トルクが増大すると共に
、燃料消費量が低減されて燃費性能が向上することにな
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明に係るエンジンの過給装置の全体構成を
示し、１はエンジン、２はエンジン１のピストン３によ
り容積可変に形成された燃焼室、４は一端がエアクリー
ナ５を介して大気に連通し、他端が上記燃焼室２に開口
して、エンジン１に吸気（空気）を供給する吸気通路、
６は一端が燃焼掌２に開口し、他端が大気に開放されて
排気を排出する排気通路であって、上記吸気通路４の途
中には、吸入空気量をシ制御するスロットル弁７と、該
スロットル弁７の下流側の吸気通路４に燃料を噴射供給
する燃料噴射弁８が各々配設されてりる共に、該吸気通
路４の燃焼室２への開口部には吸気弁９が配設されてい
る。また、上記排気通路６の燃焼室２への開口部には排
気弁１０が配設されている。

また、上記吸気通路４と排気通路６との間には、排気タ
ーボ過給機１５がこの両道路４，６に跨って配置されて
いる。該排気ターボ過給機１５は、排気通路６に回転自
在に配置されたタービン１５ａと、該タービン１５ａに
連結軸１５ｂを介して連結され且つ吸気通路４のスロッ
トル弁７上流側に配置されたプロワ１５ｃとを備え、タ
ービン１５ａが排気通路６を流通する排気から排圧を受
けて回転することにより、プロワ１５ｃを回転駆動して
、吸気通路４からエンジン１への吸気を過給するもので
ある。

さらに、上記排気ターボ過給機１５には、吸気の雌鳥過
給圧を設定値に規制するウェストゲート装置１８が備え
られている。該ウェストゲート装＠１８は、排気通路６
における上記排気ターボ過給機１５のタービン１５ａを
バイパスするバイパス通路２０と、該バイパス通路２０
を開閉するウェストゲート弁２１と、該ウェストゲート
弁２１を開閉作動させるダイヤフラム装置２２とを備え
、該ダイヤフラム装置２２は、上記ウェストゲート弁２
１にリンク機Ｍ４２３を介して連結されたダイヤフラム
２２ａと、該ダイヤフラム２２ａにより本体内部を二分
割してなる圧力室２２ｂおよび大気室２２ｃと、該大気
室２２Ｃに縮装されたスプリング２２ｄとから成り、該
スプリング２２ｄの付勢力は、予め、エンジン１の燃焼
効率が排気通路６の排圧の上昇に起因して低下する直前
の規制値ＰＯよりも微小値△ＰだＣブ低い過給圧値ＰＬ
に相当する１１１（Ｐｏ−ΔＰ）に設定されている。ま
た、上記圧力室２２ｂには、圧力導入通路２４を介して
吸気通路４のプロワ１５ｃ下流側の圧力、つまり吸気の
過給圧が導入可能になっている。さらに、上記圧力通路
２４の途中は、小径のバイパス通路２５を介して吸気通
路４のプロワ１５ｃ上流側に連通され、該バイパス通路
２５には、該バイパス通路２５を開閉する常開の開閉弁
２６が介設されていて、吸気の過給圧が圧力室２２ｂに
導入される際、その過給吸気の一部をバイパス通路２５
を介して吸気通路４のプロワ１５Ｃ上流側にバイパスす
ることにより、吸気の過給圧を微小圧ΔＰだけ減圧して
圧力１２２ｂに導入するようにしている。しかして、吸
気の過給圧が上記規制値ＰｏＪＸ下のときには、圧力’
！２２ｂに作用する圧力値がスプリング２２ｄの付勢力
（Ｐｏ−△Ｐ）以下になって、該スプリング２２ｄの付
勢力でもってダイヤフラム２２ａが図中右方向に偏倚す
ることにより、ウェストゲート弁２１がバイパス通路２
０を閉じて排気の全量をタービン１５ａに供給する一方
、吸気の過給圧が規制値Ｐｏｅ越えるときには、圧力室
２２ｂに作用する圧力値がスプリング２２ｄの付勢力（
Ｐｏ−△Ｐ）を越えて、この圧力によりダイヤフラム２
２ａが今度は図中左方向に偏倚して、ウェストゲート弁
２１がバイパス通路２０を開き、このことにより排気通
路６の排気の一部をバイパス通路２０に流通させて、排
気ターボ過給ｖ１１５のタービン１５ａをバイパ　　ス
してその下流側の排気通路６に排出することにより、そ
れ以上の過給圧の上昇を抑えて、吸気の過給圧の最大値
を上記規制［Ｐｏに規制するように構成されている。

加えて、上記吸気通路４における排気ターボ過給機１５
のプロワ１５ｃ上流側と、該プロワ１５Ｃの下流側でス
ロットル弁７上流側とは、副吸気通路２７で連通接続さ
れ、該副吸気通路２７の途中には、上記エンジン１によ
り駆動される機械式過給１２８が介設されている。また
、上記副吸気通路２７の機械式過給８！２８下流側は、
２次空気供給通路２９を介して排気通路６のタービン１
５ａ下流側に連通接続され、該２次空気供給通路２９の
副吸気通路２７との接続部には、副吸気通路２７の吸気
を吸気通路４のスロットル弁７上流側と２次空気供給通
路２９側とに選択的に供給する三方弁３０が配置されて
いて、該三方弁３０が２次空気供給通路２９側に連通作
動したときには、機械式過給機２８で過給された吸気を
２次空気として排気通路６のタービン１５ａ下流に供給
して、排気中の一酸化炭素等を酸化させて排気を浄化す
る一方、三方弁３０が吸気通路４のスロットル弁７上流
側に連通作動したときには、副吸気通路２７の過給吸気
をエンジン１に供給するようにしている。

さらに、３５は吸気通路４と副吸気通路２７との接続部
上流側でエンジン１への吸入空気量を検出するエアフロ
ーセンサ、３６は２次空気供給通路２９の２次空気吊を
検出する２次空気流１ｆｆ）、３７はエンジン１の回転
数を検出する回転数センサ、３８はスロットル弁７の開
度を検出する開度センサであって、該各センサ３５〜３
８の各検出信号は、各々ＣＰＵ等を備えたコントローラ
４０に入力されていて、該コントローラ４０により、上
記燃料噴射弁８と、開閉弁２６と、三方弁３０とが各々
作動制御２Ｉｌ！される。

すなわち、コントローラ４０は、エアフローセンサ３５
で検出した吸入空気量から２次空気流示計で検出した２
次空気吊を減算して実際の吸入空気量を把握し、この吸
入空気量に応じた燃料量になるよう燃料噴射弁８を作動
制御するとともに、上記回転数センサ３７および開度セ
ンサ３８からのエンジン回転数およびスロットル弁開度
〈つまりエンジン負荷）によりエンジン１の運転状態を
把握し、エンジン運転状態が高回転高負荷領域等の特定
運転領域を除く通常運転時の場合には、三方弁３０を２
次空気供給通路２９側に連通作動させて、２次空気（過
給空気）による排気ガス浄化を行う一方、上記特定運転
領域にある場合には、三方弁３０を吸気通路４側に連通
作動させて、機械式過給′ａ２８による過給空気を燃焼
室２に供給するよう機械式過給機２８を実質的に作動さ
せる。

また、上記特定運転領域にある場合には、上記三方弁３
０の吸気通路４側への連通作動により機械式過給機２８
の作動時を検出する作動時検出手段４３として機能し、
この作動時の検出時に上記開閉弁２６を閉作動させて、
バイパス通路２５を介した過給吸気の一部バイパスを阻
止することにより、吸気の過給圧が規制ｉ！ｉＰｏに至
らなくても、Ｐｏ−６２以上の過給圧であれば、ウェス
トゲートＲ１ｆｆ１８のダイヤフラム２２ａをスプリン
グ２２ｄの付勢力に抗して偏倚させて、ウェストゲート
弁２１を開作動させることにより、ウェストゲート装＠
１８の設定最高過給圧値を規制値Ｐｏから微小値△Ｐだ
け低い設定値（Ｐｏ−△Ｐ）に低く補正する補正手段４
４として機能するものである。尚、第１図において、４
６は叔械式過給機２８により過給された吸気の過給圧が
設定値（最大値）に達すると開作動して、副吸気通路２
７の過給吸気を機械式過給１２８の上流側にリリーフす
るリリーフ弁、４７は燃焼室２の頂部に配設された点火
プラグである。

したがって、上記実施例においては、エンジン１の運転
時、排気通路６を流通ブる排気の排圧ににより排気ター
ボ過給ｆｉ１５が常時作動して、その排圧値に応じて吸
気通路４の吸気が過給されて、高回転高負荷領域等の特
定運転域に向うに従って排気ターボ過給機１５がより駆
動されて過給圧が漸次上昇し、この過給圧が規制値ＰＯ
に至ると、ウェストゲート装置１８が作動してそれ以上
の上昇が規制され、過給圧はこの規制値Ｐｏに保持され
る。

そして、この状態でエンジン運転状態が特定運転域に移
行した場合には、機械式過給Ｒ２Ｂが作動して、第２図
（ロ）に示す如く、エンジン１への吸入空気量のうち斜
線で示す吸入空気量が機械式過給機２８で供給される。

このことにより、排気ターボ過給機１５のタービン１５
ａの仕事量、つまり排気ターボ過給機１５の過給分担が
その分だけ減少して、排気の排出がその分スムーズにな
るので、排気通路６の排圧が同図（ニ）に実線で示づ如
く低下して、排気ターボ過給機１５のみ作動した場合（
破線で示す場合）に比べて小さくなる。そして、このス
ムーズな排気の排出に伴い燃焼室２への残留ガスの持込
み吊が減少してエンジン１の燃焼効率が向上し、エンジ
ン１の出力は増大しようとするが、この時には、ウェス
トゲート装置１８の規制ｆｆ１Ｐｏｔｆｉ補正手段４４
により微小値△Ｐだけ低く補正されて、吸気の過給圧が
同図（イ）に示す如くその分低下するので、エンジン１
の出力は増大変化せずに同一値に保持され、この同一エ
ンジン出力の状態で上記エンジン１の燃焼効率の向上に
伴いエンジン１の出力トルクが同図（ハ）に実線で示す
如く上昇して、破線で示す排気ターボ過給［１５のみが
作動する場合に比べて大きくなるとともに、この同一エ
ンジン出力下ではエンジン１の燃焼効率が高まる分だけ
、燃料噴射弁８からの燃料噴射量が低減されて、燃費性
能が向上することになる。よって、エンジン出力を所望
値に保持しつつ、排圧の低減に伴うエンジン燃焼効率の
向上によってトルクの増大および燃費性能の向上を図る
ことができる。

また、第３図は他の実施例を示し、上記実施例では機械
式過給機２８からの過給空気をスロットル弁７上流に供
給して、排気ターボ過給機１５からの過給空気と合流さ
せて燃焼室２に供給したのに代え、機械式過給機２８か
らの過給空気を独立して燃焼室２に供給プベく、三方弁
３０下流側のｆｆ１Ｊ吸気通路２７−を燃焼室２に直接
開口させるとともに、その燃焼室２への開口部に、副吸
気弁５０を吸気弁９と同期作動可能に配置したものであ
る。尚、同図において、５１はυｊ吸気′ｉ！Ｊ路２７
−の三方弁３０下流側に配置された卸制御弁であって、
！１械式過給機２８により過給された吸気のエンジン１
への供給量を制ｒするものである。

したがって、本実施例においても、上記実施例と同様に
、第４図に示す如く、機械式過給機２８の作動に伴い排
気ターボ過給機１５の過給分担が減少して、排気通路６
の排圧が低下するので、エンジン１の燃焼効率が向上し
て、出力トルクの増大と燃費性能の向上とが図られると
ともに、ウェストゲート装置１８の￥２定最高過給圧噴
が低く補正されて、エンジン１の出力が同一値に保持さ
れることになり、よってエンジン出力を所望値に随保し
つつ、出力トルクの増大および燃費性能の向上を図るこ
とができる。尚、この場合には、副吸気通路２７−が吸
気通路４とは独立に燃焼室２に開口しているので、排気
ターボ過給機１５の過給圧は、第４図（イ）に示す如く
、補正手段４４の作動に伴い若干低下するものの、＾械
式過給機２８の過給圧は低下せず、そのままの値となる
。

（ブ斉明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの過給装置によ
れば、排気ターボ過給機と機械式過給機とが同時に作動
する特定運転領域では、排気ターボ過給機のウェストゲ
ート装置１８の設定最高過給圧値を低く補正したので、
エンジン出力を所望値に確保しつつ、排気ターボ過給機
の過給分担の減少に伴う排圧の低減によりエンジンの燃
焼効率を高めて、出力トルクの増大および燃費性能の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 図面は木光明の実施例を示し、第１図は全体概略構成図
、第２図は作動説明図である。第３図は他の実施例を示
で全体概略構成図、第４図は間作初説明図である。 １・・・エンジン、４・・・吸気通路、６・・・排気通
路、１５・・・排気ターボ過給橢、１８・・・ウェスト
ゲートＨ！、２１・・・ウェストゲート弁、２２・・・
ダイヤフラム装置、２Ｇ・・・開閉弁、２７．２７−・
・・副吸気通路、２８・・・機械式過給機、３７・・・
回転数センサ、３８・・・開度センサ、４０・・・コン
トローラ、４３・・・作動時検出手段、４４・・・補正
手段。 特許出願人　マ　ツ　ダ　　株式会社 代　　理　　人　　弁　　理　　士　　前　　１）　弘
□１−′、−一 第２図 第４図 づう勧ＥＡ柑軒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気の最高過給圧を設定値に規制するウェストゲ
   ート装置を有する排気ターボ過給機と、エンジンにより
   駆動される機械式過給機とを備え、該機械式過給機をエ
   ンジンの運転状態に応じて作動させるようにしたエンジ
   ンの過給装置であって、上記機械式過給機の作動時を検
   出する作動時検出手段と、該作動時検出手段で検出した
   機械式過給機の作動時に、上記ウェストゲート装置の設
   定最高過給圧値を低く補正する補正手段とを備えたこと
   を特徴とするエンジンの過給装置。