JPS63297725A

JPS63297725A - タ−ボ過給機付エンジン

Info

Publication number: JPS63297725A
Application number: JP62134410A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hitomi; 光夫人見
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-12-05

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、燃焼室に残留する排気ガスを効果的に掃気す
ることにより、耐ノツキング特性の向上右よび高圧縮化
を図ったターボ過給機付エンジンに関するものである。

先行技術過給機付°エンジンにおいて、燃焼室内の°残留排気ガ
スを、過給圧を利用して掃気し、燃焼室内に排気ガスが
残留していることにより燃焼室温度が上昇し、ノッキン
グなどが生ずる・ことを防止して、燃焼性＄よび出力の
向上を図ったものが知られている。たとえば、特開昭６
１−１８５６２８号公報は、過給機の駆動中に、吸気弁
が開弁し始めてから、排気弁が閉弁し終わるまでの、い
わゆるオーバーラツプ期間を、エンジンの運転状態に応
じて変化させ、過給気の圧力によって、排気ガスを燃焼
室から押出して、掃気し、燃焼性の向上を図った過給機
付エンジンを開示している。

しかしながら、ターボ過給機付エンジンにおいては、吸
気圧力の上昇とともに、排気圧力も上昇するため、限ら
れた運転領域でしか、排気圧力よりも吸気圧力が高くな
らず、吸気ボートと排気ポートの開いている期間をオー
バーラツプさせることにより、燃焼室内に残留している
排気ガスを効果的に掃気することはできないという問題
があった。

発明の目的本発明は、燃焼室内に残留する排気ガスを効果的に掃気
することにより、耐ノツキング特性の向上および高圧縮
化を図ったターボ過給機付エンジンを提供することを目
的とするものである。

発明の構成本発明のかかる目的は、タービンをバイパスするバイパ
ス通路を設けるとともに、該バイパス通路内に所定負荷
以上の運転状態で、かつ、吸気ポートと排気ポートとが
ともに開いているオーバーラツプ期間中にのみ開くバイ
パス通路開閉手段を設けることによって達成される。

このように、所定負荷以上の運転状態で、かつ吸気ポー
トと排気ポートとがともに開いているオーバーラツプ期
間中に、バイパス通路開閉通路を開いて、タービンをバ
イパスするように排気ガスを流しても、ターボ過給をす
るため排気エネルギーｍ、排気行程の当初において高く
、急激に低下するから、吸気ポートと排気ポートの開時
期がオーバーラツプする排気行程の後半では、排気ガス
をタービンをバイパスさせても、ターボ過給にはほとん
ど影響がなく、したがって、本発明によれば、ターボ過
給によって、出力を向上させつつ、燃焼室内の残留排気
ガスを効果的に掃気して、耐ノツキング特性の向上およ
び高圧縮化を実現することが可能となる。

実施例以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例につき、詳
細に説明を加える。

第１図は、本発明の実施例にかかる４気筒の過給機付エ
ンジンの概略図である。

第１図において、エンジン１の各気筒の燃焼室２には、
第１吸気ポート３および第２吸気ポート４ならびに排気
ポート５および補助排気ポート６が、それぞれ、開口し
、第１吸気ポート３には、第１吸気通路７が、第２吸気
ポート４には、第１吸気通路７とは独立した第２吸気通
路８が、それぞれ接続され、また、排気ポート５には、
排気通路９が、補助排気ポート６には、排気通路９とは
独立したバイパス通路１０が、それぞれ接続されている
。第１吸気通路７と第２吸気通路８とは、その上流にお
いて、吸気通路１１に合流し、合流部の上流の吸気通路
１１内には、燃料噴射弁１２が設けられている。第１吸
気ポート３、第２吸気ポート４、排気ポート５および補
助排気ポート６は、それぞれ、第１吸気バルブ１３、第
２吸気バルブ１４、排気バルブ１５および補助排気バル
ブ１６によって、所定のタイミングで開閉される。

排気通路９には、タービン１７が設けられ、タービン１
７の回転は、シャフト１８を介して、吸気通路１１に設
けられた吸気を過給するためのコンプレッサ１９に伝え
られている。また、バイパス通路１０は、タービン１７
をバイパスして、排気通路９に合流し、バイパス通路１
０内には、バイパス通路１０を開閉する開閉制御弁２０
が設けられている。燃料噴射弁１２とコンプレッサ１９
の間の吸気通路１１には、スロットルバルブ２１および
インタークーラ２２が、それぞれ設けられている。排気
通路９には、タービン１７に供給される排気ガス量を制
御するために、バイパス排気通路２３およびバイパス排
気通路２３の開度を制御するウェストゲートバルブ２４
が、それぞれ設けられている。

第２図は、本実施例における第１吸気ポート３、第２吸
気ポート４、排気ポート５および補助排気ポート６の開
閉タイミング、すなわち第１吸気バルブ１３、第２吸気
バルブ１４、排気バルブ１５および補助排気バルブ１６
の開閉タイミングを示すタイムチャートであり、第３図
は、本実施例におけるエンジン運転領域と開閉制御弁２
０の開閉制御との関係を示すグラフである。

第２図にふいて、曲線Ｘは、排気バルブ１５のリフトカ
ーブ、曲線Ｙは、補助排気バルブ１６のリフトカーブ、
また、曲線Ｚは、第１吸気グルブ１３および第２吸気バ
ルブ１４のリフトカーブを、それぞれ示しており、本実
施例においてば、第１吸気バルブ１３および第２吸気バ
ルブ１４は、同一のタイミングで開閉されている。また
、排気バルブ１５の開閉タイミングは、第１吸気バルブ
１３および第２吸気バルブ１４の開弁期間と排気バルブ
１５の開弁期間との間のオーバーラツプが、すなわち、
オーバーラツプ期間がほとんどないように、設定されて
いる。補助排気バルブ１６の開閉タイミングは、第１吸
気バルブ１３および第２吸気バルブ１４の開弁期間と補
助排気バルブ１６の開弁期間との間のオーバーラツプ期
間が一定になるように、設定されている。

第３図において、梨地で示す領域Ａは、低負荷運転領域
で、開閉制御弁２０を閉じられ、排気ガスはバイパス通
路１０からは排気されない運転領域である。低負荷運転
領域にふいては、第１吸気バルブ１３および第２吸気バ
ルブ１４と、補助排気バルブ１６の開弁期間のオーバー
ラツプ期間中に、開閉制御弁２０を開いて、排気ガスを
、タービン１７をバイパスさせて、バイパス通路１０よ
り排気することにより、排気圧力を低下させて、排気ガ
スの掃気をおこなうと、かえって燃焼が不安定になるの
で、開閉制御弁２０を閉じ、排気ガスをタービン１７に
供給している。斜線で示す領域Ｂは、第１吸気バルブ１
３および第２吸気バルブ１４と、補助排気バルブ１６の
開弁期間のオーバーラツプ期間中に、開閉制御弁２０を
開き、排気ガスを、補助排気ポート６より、バイパス通
路１０を経て排気し、タービン１７をバイパスさせる高
負荷運転領域である。

このように、第１吸気バルブ１３、第２吸気パル゛ブ１
４、排気バルブ１５および補助排気バルブ１６の開閉タ
イミングを設定するとともに、高負荷運転領域で、第１
吸気バルブ１３ふよび第２吸気バルブ１４と、補助排気
バルブ１６の開弁期間のオーバーラツプ期間中にのみ、
開閉制御弁２０を開いて、排気ガスを、補助排気ポート
６より、バイパス通路１０を経て排気し、タービン１７
をバイパスさせることによって、排気圧力を吸気圧力よ
り低下させ、第１吸気バルブ１３および第２吸気バルブ
１４からの吸気により、燃焼室２内に残留している排気
ガスを、バイパス通路１０を経て、掃気することが可能
になる。ここに、第１吸気バルブ１３および第２吸気バ
ルブ１４と、補助排気バルブ１６の開弁期間のオーバー
ラツプ期間は、好ましくは、クランク角度で１０度以上
、さらに好ましくは、クランク角度で３０度以上に設定
することが、十分な掃気効果を得るために望ま。

しい。オーバーラツプ期間を、このように設定すること
により、燃焼室２内に残留する排気ガス量が十分に減少
し、低い過給圧で高い充填量を得ることができるととも
に、残留排気ガスによる混合気温度の上昇が防止され、
高負荷運転領域における耐ノツキング特性を大幅に改善
することが可能となる。このように、高負荷運転領域に
おける耐ノツキング特性が大幅に改善されるため、従来
、過給機付エンジンにおいて、ノッキング防止のために
低い値に設定されていた圧縮比を高い値、たとえば８．
７以上に設定することができ、低負荷運転領域に右いて
は、燃費特性が改善され、出力の向上が図れるし、また
、高速運転領域においても、排気ガス温度が下がるため
、排気系を保護するために、燃料をリッチ化する必要性
が低下するので、高速運転領域における燃費特性を改善
することもできる。

本実施例によれば、高負荷運転領域において、燃焼室２
内に残留する排気ガスを効果的に掃気して、耐ノツキン
グ特性を向上させ、高圧縮化を可能にすることができる
。

本発明は、以上の実施例に限定されることなく特許請求
の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能で
あり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである
ことはいうまでもない。

たとえば、前記実施例においては、補助排気バルブ１６
の開閉タイミング、すなわち、第１吸気バルブ１３ふよ
び第２吸気バルブ１４と、補助排気バルブ１６の開弁期
間のオーバーラツプ期間を一定に設定しているが、クラ
ンク角に基づくオーバーラツプ期間を一定に設定してい
ても、実際のオーバーラツプ時間は、エンジン回転数が
低いほど長く、エンジン回転数が高くなるにしたがって
、次第に短くなるため、エンジン回転数が低い運転領域
では、燃焼室２内に吸入された吸気が、補助排気ポート
６よりバイパス通路１０へ吹き抜けるおそれがあり、ま
た、エンジン回転数が高い運転領域では、残留排気ガス
を十分に掃気し得ないおそれがある。このような危険を
防止するため、エンジン回転数が高くなるにしたがって
、第１吸気バルブ１３および第２吸気バルブ１４と、補
助排気バルブ１６の開弁期間のクランク角に基づくオー
バーラツプ期間が長くなるように、補助排気バルブ１６
の開閉タイミングを制御することもできる。また、第１
吸気バルブ１３および第２吸気バルブ１４と、補助排気
バルブ１６の開弁期間のクランク角に基づくオーバーラ
ツプ期間を、エンジン回転数が高い運転領域において、
十分な掃気効果が得られるような一定の値に設定し、開
閉制御弁２０の開度を、エンジン回転数が低い運転領域
では小さく、エンジン回転数が高くなるにしたがって大
きく制御するようにしてもよい。

また、前記実施例においては、開閉制御弁２０をバイパ
ス通１１０内に設け、これを、高負荷運転領域で、かつ
、オーバーラツプ期間に開くことによって、燃焼室２内
の残留排気ガスの掃気をおこなっているが、開閉制御弁
２０を用いず、補助排気バルブ１６の開閉タイミングを
、高負荷運転領域にのみ開くように、あるいは、高負荷
運転領域においてのみ、その開弁期間が、第１吸気バル
ブ１３および第２吸気バルブ１４の開弁期間とオーバー
ラツプするように、設定制御するようにしてもよい。

さらには、前記実施例においては、４気筒エンジンの各
気筒に設けた補助排気ポート６に連なるバイパス通路１
０内に開閉制御弁２０を設けているが、各気筒からのバ
イパス通路１°０を集合させて、排気通路９に合流させ
るようにし、バイパス通路１０の集合部と排気通路９へ
の合流部の間に開閉制御弁２０を設けるようにすれば、
機構の簡素化を図ることができる。なお、前記実施例に
おいては、４気筒エンジンについて、説明を加えている
が、本発明は、１気筒エンジンでも、４気筒以外の多気
筒エンジンに対しても、適用可能であることはいうまで
もない。

発明の効果本発明によれば、燃焼室内に残留する排気ガスを効果的
に掃気することにより、耐ノツキング特性が向上し、高
圧縮化を実現することのできるターボ過給機付エンジン
を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例にかかる４気筒の過給機付エ
ンジンの概略図である。第２図は、本発明の実施例にお
ける第１吸気バルブ、第２吸気バルブ、排気バルブおよ
び補助排気バルブの開閉タイミングを示すタイムチャー
トであり、第３図は、エンジン運転領域と開閉制御弁の
開閉制御との関係を示すグラフである。１・・・エンジン、　２・・・燃焼室、３・・・第１吸
気ポート、４・・・第２吸気ポート、　５・・・排気ポート、６・
・・補助排気ポート、７・・・第１吸気通路、　　。８・・・第２吸気通路、　９・・・排気通路、ｌＯ・・
・バイパス通路、１１・・・吸気通路、　１２・・・燃料噴射弁、１３・
・・第１吸気バルブ、１４・・・第２吸気バルブ、１５・・・排気バルブ、１６・・・補助排気バルブ、１７・・・タービン、　１８・・・シャフト、１９・・
・コンプレッサ、２０・・・開閉制御弁、２１・壷やスロットルバルブ、２２・・・インターターラ、２３・・・バイパス排気通路、２４・・・ウェストゲートバルブ。第２図第３図上ノンノ回翫叡

Claims

【特許請求の範囲】

エンジンからの排気ガスにより駆動されるターボ過給機
を備えたターボ過給機付エンジンにおいて、該ターボ過
給機のタービンをバイパスするバイパス通路を設けると
ともに、該バイパス通路内に所定負荷以上の運転状態で
、かつ、吸気ポートと排気ポートとがともに開いている
オーバーラップ期間中にのみ開く通路開閉手段を設けた
ことを特徴とするターボ過給機付エンジン。