JPS6357821A - 過給機付エンジンの吸気装置 - 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） 本発明は過給機を備えた過給通路から過給気を供給する
エンジンの吸気装置に関するものである。

（従来技術） 従来のエンジンにおいて、その充填効率を高め、出力性
能の向上を図るために、主吸気通路とは別に、過給機を
備えた過給通路を設け、この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たものがあ
る。この種のエンジンは、上記過給機により過給される
エアが主吸気ポートへ吹返し易く、この吹返しを防止し
ないと充分な過給効果は得ることができない。

そこで、上記過給通路において過給機の下流側にタイミ
ングバルブを設け、吸気行程の終期において過給ポート
から過給するものが提供されている。例えば特公昭５７
−４９７３８号公報に示されているものは、上記のよう
に過給通路側にタイミングバルブを設けて過給タイミン
グを遅らせるとともに、エンジン回転数に応じて過給時
期をこのタイミングバルブで調整するようになっている
。

しかし、このように過給時期を調節するだ（プの構造で
は、上記タイミングバルブの同時期から主吸気ポートが
全閉するまでの期間、すなわちタイミングバルブと主吸
気ポートのエリアがオーバラップする部分で吹返しは依
然生じており、この吹返しを防止するためにオーバラッ
プする部分を小さく設定する、すなわち上記タイミング
バルブの同時期をさらに遅らせるようにすると、過給時
間は短くなってしまう。特に１サイクルの時間が短い高
回転時には過給時間もさらに短くなり、充分な過給効果
を得ることは困難であった。

（発明の目的） 本発明は上記問題点を解決するためのもので、エンジン
回転数に関し幅広い領域で、過給時間を十分に保ちなが
ら主吸気ポートへの吹返しを防止することができ、しか
もこれらの効果を簡単な構成によって得ることができる
過給機付エンジンの吸気装置を提供することを目的とす
る。

（発明の構成） 本発明は、主吸気通路と、過給機を備えた過給通路とを
有し、この過給機下流側の過給通路にエンジンに同期し
て開閉する過給側タイミングバルブを設け、主吸気通路
からの新気の供給に加え少なくとも圧縮行程で過給通路
から過給気を供給するように構成したエンジンにおいて
、主吸気通路にエンジンに同期して開閉する主吸気側タ
イミングバルブを設け、この主吸気側タイミングバルブ
の同時期を主吸気ポートの同時期より遅らせるように設
定するとともに、この主吸気側タイミングバルブおよび
上記過給側タイミングバルブの同時期をエンジン回転数
の上昇に伴って同期して進角させる手段を設けたもので
ある。

この構成によれば、まず過給側においては、エンジン回
転数の上昇に伴ってタイミングバルブの同時期が早くな
るため、高回転時においても十分な過給時間を確保でき
る。

一方、主吸気側においては、主吸気ポートの同時期より
も遅れてタイミングバルブが開くため、上記主吸気ポー
ト付近の圧力は一旦負圧となった後に週間は慣性効果に
よって再上昇し、吸入行程後半で吸気圧力が高まって、
主吸気ポートへの吹返しが防止できる。また、主吸気側
のバルブの同時期が過給側と同様にエンジン回転数の上
昇に伴って進角することにより、エンジン回転数が上昇
して１サイクルの時間が短くなっても、常に吸入行程後
半で吸気圧力が高まるようになっている。

（実施例） 本発明の第１実施例を第１〜３図により説明する。第１
図において、１はロータリピストンエンジンのケーシン
グであり、このケーシング１は、トロコイド状の内周面
２ａを有するロータハウジング２の両側にサイドハウジ
ング３を配置させて形成している。このケーシング１内
には、上記トロコイド状の内周面２ａに摺接しつつ偏心
軸５の駆動により遊星回転運動する三角形状のロータ４
を設けている。このロータ４のフランク面と上記ケーシ
ング１の内面とで可変容積の作動室６を形成しており、
図において６ａは吸気作動室、６ｂは圧縮作動す、６Ｃ
は排気作動室である。

ロータハウジング２には、上記圧縮作動室６ｂに対して
点火プラグ（図示せず）を、排気作動室６Ｃに対しては
排気ポート２ｂをそれぞれ設けている。

サイドハウジング３には、上記吸気作動室６ａに対して
主吸気ポート７を設けており、吸気行程において上記ロ
ータ４によって開閉するようになっている。この主吸気
ポート７には、燃料噴射弁１０、サージタンク１１、お
よびスロットルバルブ１２を備えた主吸気通路９が連通
しており、上記燃料噴射弁１０の噴射燃料により生成し
た混合気を上記主吸気ポート７から作！ｌＪ室６内に供
給するようになっている。これらによって、ロータ４の
回転に応じて連続的に吸気、圧縮、爆発、ｆｌｉ服、排
気の各行程を繰返すロータリピストンエンジンを構成し
ている。

上記主吸気ポート７に対しロータ４の回転方向に関して
リーディング側において、主吸気ポート７と同様に上記
サイドハウジング３の内面に開口する過給ポート８を設
けている。この過給ポート８には、コントロールバルブ
１４、サージタンク１５、および過給様１６を備えた過
給通路１３が連通している。過給機１６はエンジン回転
により駆動されるエアポンプを備えており加圧空気を上
記過給ポート８から作動室６内に送込んで充填効率を上
げるようにしている。コントロールバルブ１４は、例え
ばエンジンの負荷等によりその開度が変化するようにな
っており、過給空気量の調節を行う。過給通路１３の吸
入側と吐出側とはリリーフバルブ１８を介してバイパス
通路１７により連通させており、過度の過給を防止して
いる。また、上記主吸気通路９および過給通路１３の上
流にエアクリーナ１９およびエア７０−メータ２０を設
けており、このエアフローメータ２０からの信号によっ
て上記燃料噴射弁１０からの噴射燃料を調整する。

さらに、過給機１６の下流側の過給通路１３、および主
吸気通路９には、上記偏心軸５に同期して回転する過給
側タイミングバルブ２１および主吸気側タイミングバル
ブ２２をそれぞれ設けている。これらのタイミングバル
ブ２１．２２は、制御回路２４によって制御される進角
装置２３に連結させており、その同時期をエンジン回転
数の上昇に伴って同期して進角させるようにしている。

第２図は偏心軸５の回転角とそれぞれのポートのエリア
との関係を示したものであるが、まずエンジンの低回転
時における状態について説明すると、同図において一点
鎖ＩＡ１が主吸気ポート７のエリア、二点鎖ａＢｔが過
給ポート８のエリア、太い実ＦＩＣ１が過給側タイミン
グバルブ２１のエリア、太い実線Ｄ１が主吸気側タイミ
ングバルブ２２のエリアである。

この図でわかるように、過給ポート８は主吸気ポート７
とほぼ同時に開き始め、主吸気ポート７が全開した後所
定時間をおいてから全開するように形成されている。さ
らに、過給通路１３に設けた過給側タイミングバルブ２
１は、過給ポート８より遅れて、上記主吸気ポート７が
全閉する少し前に開き始め、過給ポート８より遅れて全
開となる。このとき、過給は過給側タイミングバルブ２
１が開いてから過給ポート８が閉じるまでの間に行われ
、圧縮行程において過給気が供給できるようになってい
る。このように過給側タイミングバルブ２１によって過
給の開始時期を遅らせることにより、過給空気による主
吸気ポート７への吹返しをある程度まで防止している。

さらに、主吸気ポート７のエリアと過給側タイミングバ
ルブ２１のエリアのオーバーラツプした部分（第２図の
斜線部分）における吹返しを防止するために主吸気側タ
イミングバルブ２２を設けている。その同時期および閉
時期は、それぞれ主吸気ポート７の同時期および閉時期
よりも遅く設定している。このように主吸気通路９の同
時期を遅らせることにより次のような効果を得る。

第７図において、破線Ｅは上記主吸気側タイミングバル
ブ２２を用いていない、すなわち主吸気通路９の開時１
９１を遅らせない時の、主吸気通路９内のポート７付近
の圧力波形である。このグラフでわかるように、上記ポ
ート７付近の圧力はポート７が開くと同時に下降し始め
、この負圧波がサージタンク１１で反射して正圧波とな
り、吸気ポート７に戻ることにより吸気行程後半の圧力
が＾まっている。ところが、この場合上記ポート７が開
いた時の圧力降下は比較的小さく、そのため吸気行程終
期の圧力上昇も小さなものとなっているため、吸気行程
後半、すなわち主吸気ポート７のエリアと過給側タイミ
ングバルブ２１のエリアのオーバラップした部分におい
て、主吸気ポート７への吹返しが生ずることが充分に考
えられる。

これに対し、上記主吸気側タイミングバルブ２２によっ
て同時期を遅らせた場合、第７図に実線Ｆで示すように
、タイミングバルブ２２を開くまでに急激な圧力降下が
生じ、このため、同時期を遅らせた週間は慣性効果によ
って上記構造よりもさらに急激な圧力上昇が生じている
。この結果、オーバラップする部分で吸気圧力が高まり
、かなりの流速で主吸気通路９からケーシング１内に吸
気が流れこむので、主吸気通路９への吹返しを防止でき
る。このように主吸気側の吸気圧力を高めることで、上
記過給側タイミングバルブ２１の同時期を極端に遅らせ
なくても吹返しを防止することができ、十分な過給時間
を確保することができる。

次に、エンジン回転数が上昇したときの作用を説明する
。第３図はエンジン回転数とタイミングバルブの同時期
の関係を示したもので、線Ｇ１が過給側タイミングバル
ブ２１、線Ｈ１が主吸気側タイミングバルブ２２の同時
期を表している。なお、この図において縦軸は同時期か
らＢＤＣまでの角度をとっている。この図のようにエン
ジン回転数の上昇に伴い同時期が変化していくと、過給
側タイミングバルブ２１のエリアは、第２図において細
い実線ＣＩ’　に移動し、主吸気側タイミングバルブ２
２のエリアは細い実線Ｄ１′に移動する。このようにそ
れぞれのバルブの同時期を進角させることにより次のよ
うな効果を得ている。

もし仮に、エンジン回転数によらず各バルブ２１．２２
の同時期を一定のままにしておくと、高回転時には１サ
イクルの時間が短いため、過給側においては過給時間が
短縮されて過給不足となる一方、主吸気側では吸気圧力
の上昇が遅れ、上述の低回転時と同様の効果を得ること
ができない。

ところが、上記のように同時期を進角させることにより
、過給側でエンジン高回転時においても十分な過給時間
を確保しつつ、主吸気側では低回転時と同様に吸気行程
後半で吸′気圧力を高め、吹返しを防止することができ
る。なお、高回転時において上記のように過給時期を早
めても吹返しが防止できるのは、低回転時に比べると吸
気流速が大きい上に、遅開き効果によってさらに流速を
増加させているからである。

さらにこの構成によると、上記２つのバルブ２１．２２
の制御を単一の進角装置２３で兼ねることができ、主吸
気側と過給側の上記２つの効果を簡素な機構で得ること
ができる。

次に、第２実施例を第４〜６図により説明する。

ここでは上記進角ｖｔ置２３に加え同時期を変化させる
手段として、第４図に示すように、主吸気側タイミング
バルブ２２の下流側の主吸気通路９および過給側タイミ
ングバルブ２１の下流側の過給通路１３内を左右に仕切
り、その片側（バルブ２１．２２の開口部２１ａ、２２
ａが同時期において先に臨む側）にシャッタバルブ２５
を設けている。従って、このシャッタバルブ２５の開閉
により通路が開通し始める位置が変化し、タイミングバ
ルブ２１．２２の同時期はさらに大きく変化する。

第６図はエンジン回転数とタイミングバルブの同時期の
関係を示すグラフであり、線Ｇ２が過給側タイミングバ
ルブ２１、線Ｈ２が主吸気側タイミングバルブ２２の同
時期を示したものである。

低回転時には上記シャッタバルブ２５．２５は閉状態で
、通路９．１３はその片側が閉じた状態となっている。

この状態で、エンジン回転数の上昇に伴い、上記実Ｒ例
と同様に進角装置２３によって両バルブ２１．２２の同
時期は直線的に進角していくが、ある回転数を境目にシ
ャッタバルブ２５が開くことにより、その同時期は急檄
に甲くなる。

第５図は偏心軸の回転角と各ポートおよびタイミングバ
ルブのエリアを示したグラフで、−点鎖１！Ａ２が主吸
気ポート７のエリア、二点鎖線Ｂ２が過給ポート８のエ
リア、太い実線Ｃ２が低回転時における過給側タイミン
グバルブ２１のエリア、太い実線Ｄ２が低回転時におけ
る主吸気側タイミングバルブ２２のエリアである。この
図において、上記のようにエンジン回転数の上昇に伴い
シャッタバルブ２５．２５が開くと、過給側タイミング
バルブ２１および主吸気側タイミングバルブ２２のエリ
アはそれぞれ細い実線Ｃ２’、Ｄ２’　に変化する。こ
のように、シャッタバルブ２５を設けると進角変化の度
合をさらに大きくすることができ、しかも第５図より明
らかなように、バルブの同時期だけでなく、その開いて
いる期間の長さも変化させることができる。

なお、本発明を適用する工、ンジン構造は上記のものに
限らず、例えば主吸気通路９と過給通路１３をケーシン
グ１の手前で合流させて、上記主吸気ポート７、過給ポ
ート８の代わりに単一のポートを用いる構造でも可能で
あ、る。また、エンジンもロータリエンジンに限らず、
一般のレシプロエンジンにも適用することができる。

（発明の効果） 以上のように本発明は、主吸気通路に設けたタイミング
バルブの同時期を主吸気ポートの同時期より遅らせたた
めに生ずる連間は慣性効果によって、吸気行程後半にお
いて吸気圧力を高め、主吸気ポートへの過給気の吹返し
を防止して充填効率を向上させることができる。また、
エンジン回転数が上昇するのに伴って主吸気側および過
給側のタイミングバルブの同時期を進角させることによ
り、エンジンが高回転しているときでも十分な過給時間
を確保しながら、低回転時と同じタイミングで主吸気側
の吸気圧を高め、吹返しを防止できる。

しかも、両バルブの同時期は単一の進角装置で進角させ
ることができるため、上記過給側と主吸気側における効
果を簡素な構成によって得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例におけるエンジンの構成図
、第２図は同エンジンの偏心軸の回転角と各ポートおよ
びタイミングバルブのエリアの関係を示すグラフ、第３
図は同エンジンの回転数とタイミングバルブの同時期の
関係を示すグラフ、第４図は本発明の第２実旅例におけ
るエンジンの構成図、第５図は同エンジンの偏心軸の回
転角と各ポートおよびタイミングバルブのエリアの関係
を示すグラフ、第６図は同エンジンの回転数とタイミン
グバルブの同時期の関係を示すグラフ、第７図は同エン
ジンの偏心軸の回転角と主吸気通路内のポート付近の圧
力との関係を示したグラフである。 ７・・・主吸気ポート、９・・・主吸気通路、１３・・
・過給通路、１６・・・過給機、２１・・・過給側タイ
ミングバルブ、２２・・・主吸気側タイミングバルブ、
２３・・・進角装置、２４・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主吸気通路と、過給機を備えた過給通路とを有し、
   この過給機下流側の過給通路にエンジンに同期して開閉
   する過給側タイミングバルブを設け、主吸気通路からの
   新気の供給に加え少なくとも圧縮行程で過給通路から過
   給気を供給するように構成したエンジンにおいて、主吸
   気通路にエンジンに同期して開閉する主吸気側タイミン
   グバルブを設け、この主吸気側タイミングバルブの同時
   期を主吸気ポートの同時期より遅らせるように設定する
   とともに、この主吸気側タイミングバルブおよび上記過
   給側タイミングバルブの同時期をエンジン回転数の上昇
   に伴って同期して進角させる手段を設けたことを特徴と
   する過給機付エンジンの吸気装置。