JPS63285222A - 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） 本発明は排気脈動を利用して吸気を加振することにより
充填量を増大させるようにしたエンジンの過給装置に関
する。

（従来技術） 排気エネルギーを利用してエンジンの充填量を増大させ
るようにした過給装置といえば、いわゆるターボチャー
ジャーが一般的であるが、ターボチャージャーに比較し
て、排気系の背圧上昇を少なくして動力ロスを低減する
ことができ、また軽…で慣性力が小さいものとすること
によって応答性および低速時の出力特性を改善し得る過
給装置として、従来、例えば特開昭６１−２１８７２５
号公報に記載されているような排気脈動を利用した吸気
加振式の過給装置が知られている。排気脈動を利用した
この種の過給装置は、例えば上記公報記載のように、複
数の気筒を有するエンジンの吸気通路と排気通路を着火
順序の隣り合わない気筒群毎に区分し、気筒群毎に設け
られた圧力伝達器すなわち加振器に同一気筒群あるいは
他の気筒群の排気脈動を導くことによって吸気を加振し
、この加振による圧力波を吸気タイミングに同調させて
エンジンの充填量を増大させるようにしたものである。

ところで、上記のように排気脈動を利用して吸気を加振
するようにした場合、エンジン回転数が排気系の固有振
動数と旨くマツチングし、しかも加振による圧力波が吸
気タイミングに同調して吸気行程後半に各気筒に正圧波
が到達するような領域では加振による充填量増大の効果
が得られるが、その領域をはずれたところではそのよう
な充填量増大の効果は得られず、むしろ負の圧力波が作
用してベース性能をさえ下まわるようなことになる。

上記公報記載の過給装置では、加振器と各気筒群の排気
系との接続を切換弁によって切り換えるこ。

とで加振器に作用する排気脈動の位相を変え同調域を広
げるようにされているが、このように気筒群毎の加振器
に同一気筒群あるいは他の気筒群の排気脈動を選択的に
導くようにするだけでは排気系の固有振動数までは変わ
らないため、排気脈動を有効に利用して充填効率を向上
させることのできる領域を必ずしも十分ノご広げること
はできない。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、低
速域から高速域までの幅広い運転領域で排気脈動を利用
して充填量を増大させることのできるエンジンの過給装
置を得ることを目的としている。

（発明の構成） 本発明は、排気系の固有振動数を可変とすることによっ
て加振波が吸気タイミングに同調する領域を広げるよう
にしたものであって、その構成はつぎのとおりである。

すなイっち、本発明に係るエンジンの過給装置は、排気
脈動を利用して吸気を加振する加振器を設けるととも１
こ、該加振器の排気室とエンジンの排気系とを接続する
排気接続管の管長らしくは管径をエンジン回転数に応じ
て変更する手段を設けたことを特徴としている。

（作用） エンジンの回転に同期して発生ずる排気系の圧力変動は
、エンジンの回転数と排気系の固有振動数とが同調する
領域で、強い脈動波となって排気接続管を介し加振器の
排気室に伝達され吸気を加振する。そして、加振による
吸気の圧力波がエンジンの吸気タイミングに同調して吸
気行程の後半に各気筒に正の圧力波が到達することでエ
ンジンの充填ｍが増大する。

排気接続管の長さもしくは径が変わると、排気系の固有
振動数が変わって圧力波の同調点が変化し、吸気タイミ
ングとの位相関係が変化する。そこで、複数の異なる回
転数領域において排気系の固有振動数を同調させるよう
排気接続管の長さもしくは径を変えることで、広い回転
数領域において加振器を有効に機能させることができる
。

排気接続管の管長を長くすると排気接続管の等価管長が
長くなって同調域が低速側に移る。また、管径を大きく
した場合、通常は等価管長が短くなり高速側に同調域が
移る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は排気接続管の管長を可変とした本発明２の第１
の実施例を示している。同実施例におけるエンジン１０
１は直列４気筒であって、その吸気マニホルド１０２の
壁面に排気脈動によって作動する加振器１０３が設けら
れている。加振器１０３は、吸気マニホルド１０２の壁
面の一部を構成する可動板１０４と、該可動板１０４に
取り付けられて背面に排気室１０５を区画する金属ベロ
ーズ１０６とからなっている。加振器１０３の排気室１
０５は、途中が長さの異なる２つの径路１０７ａ、１０
７ｂに分かれた排気接続管１０７によって排気マニホル
ド１０８下流の排気通路＋０９に連通しており、該排気
接続管１０７には排気室への排気脈動の伝達をロックア
ウトするための第１のシャッターバルブ１１０が設けら
れている。また２つの径路１０７ａ、ｌ０７ｂのうち短
い方の径路１０７ａには、この径路１０７ａを開閉する
ための第２のシャッターバルブ１１１が設けられている
。吸気マニホルド１０２上流の吸気通路！１２’はスロ
ットルバルブ１１３を備え、その上流端はエアクリーナ
１１４に開口している。また、エアクリーナ１１４の直
下流位置には吸入空気量検出のためのエアフローメータ
１１５が設けられている。　エンジン１０１が作動する
と、排気系にはエンジン１０１の回転に同期して圧力変
動が生じ、それが脈動波となって排気接続管１０７に伝
わり、可動板１０４を振動させて吸気を加振する。エン
ジン回転数が低い低速領域では第２のシャツタ−バルブ
Ｉｌｌが閉じられ、排気脈動は長い方の径路１０７ｂを
介して伝達される。このとき第１のシャッターバルブ１
１０は開いている。また、エンジン回転数が比較的高い
領域では第２のツヤツタ−バルブ１１１が開かれ、この
ときは主として短い方の径路１０７ａが圧力伝達径路と
して機能する。このとき第１のシャッターバルブｌ！０
はやはり開いている。第２のシャッターバルブＩＩＩが
閉じると、排気接続管１０７は実質的に長くなり、した
がって固有振動数が小さくなって比較的低速側で加振波
と吸気タイミングとが同調する。また、第２のシャッタ
ーバルブｉ１１が開いたときは、排気接続管１０７は実
質的に短くなり、固有振動数が大きくなって比較的高速
側で加振波の同調が得られる。その結果、加振波が同調
して吸気行程後半に正圧波が作用する運転域は低速から
比較的高速までの広い領域に及ぶので、エンジンの充填
効率が広い運転領域で改善される。

なお、これらの同調域からはずれたエンジン運転領域で
は加振波の負の部分が吸気行程後半に作用して、充填ｍ
をむしろ下げるような逆効果が表われるので、第１のシ
ャッターバルブ１１０を閉じて加振器を作動させないよ
うにする。このような非同コＭ域においては加振によら
ない通常の吸気管効果によって充Ｉｎ量が確保できるよ
う設定されている。

このような制御によって得られるトルク曲線は、例えば
第２図に示すように、第２のシャッターバルブ１１！を
閉じた領域の、同シャッターバルブＩＩ＋を開いた領域
■、それに第１のシャッターバルブを閉じて加振オフと
した領域のそれぞれのトル゛り曲線の山をつないだ形の
実線で示すような曲線となる。

つぎに、本発明の第２の実施例を第３図によって説明す
る。

この実施例は、Ｖ型６気筒エンジンに本発明を適用した
ものであって、この場合には、各気筒群の排気脈動を効
率的に活用し、併わせで、過給装置をコンパクトにまと
めるために、左右両バンクの各気筒群の排気脈動が作用
する作動室を対向状に配置し、各作動室を排気室と吸気
室とに区画する可動隔壁同士を連接棒で接続して対向型
の加振器としたものが採用されている。このように加振
器を対向型として、一対の排気室にそれぞれの気筒群か
ら逆位相の排気脈動を導くようにすれば、連接棒を介し
て両気筒群の排気脈動が両作動室の可動隔壁を同方向に
作動させることとなるので排気脈動が効率的に活用でき
、また気筒間のばらつきが小さくなる。また加振器を別
々に２個設けるのに較べて部品点数が減り過給装置全体
としてコンパクトにまとまる。

同図に示すように、このＶ型エンジン２０１の左バンク
２０２には第１気筒（＃１）、第３気筒（＃３）および
第５気筒（＃５）が長手方向（図示しないクランク軸方
向）に等間隔で配列され、また右バンク２０３には第２
気筒（＃２）、第４気筒（＃４）および第６気筒（＃６
）がやはり長手方向に等間隔で配列されている。そして
、これら左右の気筒列は長手方向にオフセットし、丁度
＃Ｉ、＃２．＃３．＃４．＃５および＃６がこの順序で
長手方向に等間隔となるような位置関係になっている。

各気筒＃１．＃２．＃３．＃４．＃５、＃６からは左右
バンク２０２，２０３間すなわち■バンクの内側に向け
てそれぞれの吸気通路２０４が延びており、これら各気
筒の吸気通路２０４はバンク毎に設けられたコレクタバ
イブ２０５ａ、２０５ｂに連通している。左右のコレク
タバイブ２０５ａ、２０５ｂは、■バンクの長手方向に
延びて上流側吸気通路２０６に連通し、実質的に拡大部
のない共鳴用通路を形成ずろものである。上流側吸気通
路２０６はエアクリーナ２０７に間口し、左右のコレク
タバイブ２０５ａ、２０５ｂの上流端にはアクセルに連
動するスロットルバルブ２０８ａ、２０８ｂがそれぞれ
設けられている。またエアクリーナ２０７下流には吸入
空気量検出のためのエアフローメータ２０９が設けられ
ている。各気筒＃１．＃２．＃３．＃４．＃５゜＃６の
排気通路２１０は、それぞれＶバンクの外側に向けて延
び、バンク毎の集合管２１１ａ、２１１ｂに連通してい
る。

対向型加振器２１２は、同図に示すようにＶバンク空間
の長手方向中央で左右バンク２０２，２０３から等距離
の位置に、■バンクの長手方向に沿って配置されている
。そして、対向型加振器２Ｉ２の作動室（吸気室）２１
３ａ、２１３ｂには、丁度左右バンク２０２，２０３の
オフセット分だけずれた位置に一対の吐出口２１４ａ、
２１４ｂが設けられていて、これら吐出口２１４ａ、２
１４ｂが丁度各バンク２０２，２０３の長手方向中央に
おいてコレクタパイプ２０５ａ、２０５ｂと直結される
ような形になっている。対向型加振器２１２の各排気室
２１５ａ、２１５ｂは、それぞれ２本の伝達通路ａ、ｂ
を形成する排気接続管２１６ａ、２１６ｂによって、同
一バンク側の排気集合管２１１ａ、２１１ｂに接続され
ている。対向型加振器２１２の各吐出口２１４ａ、２１
４ｂの直下流には第１のシャッターバルブ２１７　ａ。

２１７ｂがそれぞれ設けられ、また各排気接続管２１６
ａ、２１６ｂが形成する各２本の伝達通路ａ、ｂの一方
ａには第２のシャツターノくルブ２１８ａ、２＋８ｂが
設けられている。

対向型加振器２１２は、仕切壁を挟んで対向する一対の
可動板２１９ａ、２１９ｂと、これら可動板２＋９ａ、
２＋９ｂに接続されて各作動室を吸気室２１３ａ、２１
３ｂと排気室２１５ａ、２＋５ｂに区画する金属ベロー
ズ２２０ａ、２２０ｂとからなっており、一対の可動板
は相互に連結されている。

同一バンクに属する気筒同士は着火順序か互いに隣り合
わないような位相関係にある。したがって各バンク２０
２，２０３の気筒列によって生起さ゛れる排気脈動は干
渉し合うことなくそれぞれの排気接続管２１６ａ、２１
６ｂを介して対向型加振器２１２の排気室２１５ａ、２
１５ｂに伝達され可動板２１９ａ、２１９ｂに作用する
。可動板２１９ａ、２１９ｂに伝達される脈動波の位相
は排気接続管２１６ａ、２１６ｂの長さによって変わる
が、一対の排気接続管２１６ａ、２１６ｂはほぼ対称に
配置され長さが等しいので、１２０゛（クランク角）毎
に交互に発生する左右バンク２０２．２０３の気筒列か
らの排気脈動が丁度逆位相で作用し、したがって互いに
連結された一対の可動板２１９ａ、２１９ｂは両気筒列
からの排気脈動を受けて一体的に往復動を行う。これに
よって吸気室２１３ａ、２１３ｂ内に発生ずる圧力波は
吐出口２１４ａ、２１４ｂを介して吸気系に伝達され吸
気を加振する。この加振圧力波が各気筒の吸気タイミン
グと同調してとくに吸気行程後半に各気筒に丁度圧力波
の正圧部が到達するような運転領域においてエンジンの
充填量が増大する。

Ｖ型エンジンのＶバンクの真中にこのように対向型加振
器を配置することで、排気系および吸気系との各接続管
の長さを均一なものとすることができ、また加振器を各
気筒に十分近づけることができる。したがって、各気筒
に対しばらつきの少ない大きな加振効果が得られる。と
くにこの実施例は、前述のように吸気系が実質的に拡大
部のない共鳴用通路を形成するものであるので、容積の
小さいコレクタパイプ２０５ａ、２０５ｂを介し加振圧
力波がダイレクトに各気筒に伝えられることになり過給
効果が大きい。

エンジンが低速領域にあるときは、第２のンヤッターバ
ルブ２１８ａ、２１８ｂは閉じられ実質的に排気接続管
２１６ａ、２１６ｂの管径が縮小された形になる。また
、エンジン回転数が比較的高い領域では第２のシャッタ
ーバルブ２１８ａ、２１８ｂが開かれ、低速域に較べて
管径が大きくなった形になる。これらの領域においては
第１のシャッターバルブ２１７ａ、２１７ｂは開かれて
いる。

したがって、それぞれの領域で加振波が吸気タイミング
と同調するようセツティングしておくことで、広い運転
領域で充填効率を上げることができる。また、これら同
調域をはずれたところでは、第１のシャッターバルブ２
１７ａ、２１７ｂを閉じることで加振波を遮断する。こ
のような非同調域においては、拡大部の無いコンパクト
なコレクタパイプによって構成される共鳴系の作用によ
って必要な充填ｍを確保する。

なお、上記第１の実施例では非対向式の加振器の場合に
その排気接続管の管長を可変とした乙のを、また第２の
実施例では対向式の加振器の場合にその排気接続管の管
径を可変よしたものをそれぞれ示したが、非対向式の加
振器の場合に管径を可変とすることも当然でき、また対
向式の加振器の場合に管長を可変とすることもできる。

また、排気脈動を１１１用して吸気を加振する加振器の
構造は上記実音例のようなものに限定されない。

また、上記各実施例では、排気接続管の管長もしくは管
径を２段階に変更しているが、これらはさらに多段階の
変更とすることもできるし、また連続的に変更するよう
にすることも可能である。

また、加振波を利用する領域は上記実施例に限定されず
、適宜能の領域に設゛定することができる。

本発明はその他いろいろな態様で実施することができる
。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、排気系の固
有振動数を変えてエンジンの低速域から高速域までの広
い運転領域で排気脈動を利用して充填量を増大させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の全体図、第２図は同実
施例の作動説明図、第３図は本発明の第２の実施例の全
体図である。 １０１．２０１＋エンジン、ＩＯ２：加振器、１０７．
２１６ａ、２１６ｂ：排気接続管、１１Ｏ，ＩＩＩ、２
１７ａ、２１７ｂ、２１８ａ、２１８ｂ：シャッターバ
ルブ。 代理人　弁理士　進　藤　純　− 第２図 １０“／Ｄ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気脈動を利用して吸気を加振する加振器を設け
   るとともに、該加振器の排気室とエンジンの排気系とを
   接続する排気接続管の管長もしくは管径をエンジン回転
   数に応じて変更する手段を設けたことを特徴とするエン
   ジンの過給装置。