JPS642768B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸気通路に過給機を設けたエンジン
において、特にその低速回転時にエアクリーナか
らの吸入空気を過給機を通さずにエンジン側に送
る吸気バイパス装置に関する。

〔従来の技術〕

エンジンの中・高速回転時に過給機を通じて燃
焼室へ吸入空気を圧送すると、エンジン出力が向
上することが知られている。

しかしながら、過給機はエンジンからの排気を
駆動源とするターボチヤージヤもしくはクランク
軸を駆動源とする、いわゆるスーパーチヤージヤ
のいずれにおいても、エンジンの回転数に応動す
るものであるため、エンジンの回転数が中・高速
回転域にあれば所望の過給が行われるが、低速回
転域においては充分な過給効果が得られず、逆に
この過給機が吸気抵抗となる場合がある。

このため、従来、例えば「特開昭53−109013号
公報」に見られるように、エアクリーナとエンジ
ンとの間を、過給機を迂回するバイパス通路によ
つて連通させ、エンジンの低速回転時には、この
バイパス通路を通じて、つまりエアクリーナから
の吸入空気を、過給機を経由することなく直接エ
ンジンの燃焼室に送るようにした過給機付エンジ
ンが開発されている。このものは、エンジンとエ
アクリーナとの間が、過給機を有した吸気通路と
上記バイパス通路によつて連通されるために、エ
ンジンの回転数に応じてこれら両通路を切換える
必要があり、従来では、上記バイパス通路にエア
クリーナ側からエンジン側への空気の流通のみを
許容するリード弁を設けている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記リード弁は弾性復元力を有し、
エンジンの振動が加わつても誤作動し難く、しか
も、軽量で吸気負圧に対する応答性が良く、作動
遅れを生じることなく円滑に開閉するといつた利
点を有している。

しかしながら、過給機が排気を利用したターボ
チヤージヤの場合、排気の脈動によつてタービン
の回転が不整となるので、この過給機から圧送さ
れる吸入空気の流れにも脈動が生じるとともに、
吸気通路の燃焼室側にも、吸気バルブの開閉に伴
う吸気の脈動波が発生するから、吸気通路内には
過給機側および燃焼室側から夫々脈動波が作用す
ることになる。このため、上記のようにバイパス
通路を燃焼室と過給機との間の吸気通路に連通さ
せると、過給機からの脈動波および燃焼室側から
の脈動波がリード弁に直接作用することになる。
このリード弁は既に述べたように吸気負圧に敏感
に応答して開閉するため、上記脈動波によつて不
所望に開閉作動を繰り返す、つまりチヤタリング
を起こす虞れがあり、疲労等によつて耐久性が低
下するといつた不具合がある。

また、上記従来のバイパス通路は過給機を大き
く迂回しているために、その通路長が比較的長く
なつてしまい、このバイパス通路内での吸気抵抗
が大きくなる。このため、例えば急加速に伴う吸
気負圧の増大によつてリード弁が開かれた場合で
も、吸入空気の流れに抵抗が生じるから、その
分、吸入空気の供給タイミングに遅れが生じ、応
答性が悪くなるといつた不具合がある。

したがつて、本発明は、リード弁の不所望な開
閉作動を確実に防止することができ、しかも、低
速運転時での吸入空気の応答性が向上するととも
に、装置全体がコンパクトな過給機付エンジンの
吸気バイパス装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明においては、エンジンの運転に
応動する過給機をエアクリーナと燃焼室とを結ぶ
吸気通路の途中に設け、この過給機を介してエア
クリーナ側から燃焼室に向けて吸入空気を圧送す
るとともに、上記エアクリーナ側と燃焼室側とを
上記過給機を迂回するバイパス通路によつて連通
させ、このバイパス通路にエアクリーナ側から燃
焼室側に向う吸入空気の流通のみを許容するリー
ド弁を設けた過給機付エンジンを前提とし、 上記吸気通路における燃焼室と過給機との間に
エアチヤンバーを設け、このエアチヤンバーと燃
焼室とを結ぶ吸気通路の下流部を略直線状に形成
して、この吸気通路の下流部に燃料供給制御手段
を設けるとともに、上記エアチヤンバーとエアク
リーナとを互いに隣接させた状態で上記吸気通路
の下流部の延長線上に並べて配置し、このエアチ
ヤンバーに上記バイパス通路の下流端を連通さ
せ、このバイパス通路の連通部と上記吸気通路の
下流部とを、エアチヤンバーを介して互いに対向
させたことを特徴としている。

〔作用〕

この構成によれば、リード弁を有するバイパス
通路を、過給機と燃焼室との間のエアチヤンバー
に連通させたことにより、過給機側からの脈動波
および燃焼室側からの脈動波は、いずれもバイパ
ス通路に伝わる以前に容量の大きなエアチヤンバ
ーに導入されて、ここで急激に膨脹されることに
なる。このため、過給機側および燃焼室側からの
脈動波は、いずれもエアチヤンバー内で減衰され
ることになり、吸気負圧に対して敏感なリード弁
が不所望に開閉作動するのを確実に防止できる。

また、エアチヤンバーに連なるバイパス通路の
下流端と吸気通路の下流部とが、エアチヤンバー
を介して互いに対向するので、リード弁が開かれ
た際に、バイパス通路からの吸入空気は吸気通路
の内面に衝突することなく、滑らかに燃焼室側に
導かれることになり、このバイパス通路の合流部
において吸入空気の流れに大きな乱れが生じるこ
とはない。

しかも、エアチヤンバーとエアクリーナとが隣
接しているので、バイパス通路自体が極短かなも
のとなるとともに、このバイパス通路から吸気通
路の下流部にかけてが略直線状に連続するので、
吸気抵抗をより一層小さく抑えることができる。
したがつて、上記吸入空気の流れが滑らかとなる
ことと相まつて、吸入空気の供給タイミングが遅
れたり、供給量が不足することもなく、低速運転
時での吸入空気の応答性、つまりレスポンスが向
上する。

それとともに、リード弁が開かれた際、バイパ
ス通路を通過するのは吸入空気のみであり、燃料
は燃焼室の直前でこの吸入空気と混合されるの
で、重たい燃料の粒子が吸気通路内を長い距離に
亘つて流れずに済むことになり、この点でもレス
ポンスの向上により一層寄与する。

加えて、バイパス通路をエアクリーナやエアチ
ヤンバーの周囲を大きく引き回す必要もなくなる
から、装置全体がコンパクトに纒まり、広い設置
スペースを必要としないといつた利点もある。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を、第１図ないし第６図
にもとづき説明する。

図中符号１は多気筒エンジンであり、２は各気
筒に連なる燃料供給制御手段としての気化器、３
は排気管を示す。上記気化器２は夫々分岐通路２
ａを介してエアチヤンバー４に連結されており、
このエアチヤンバー４は吸気管５を介してエアク
リーナ６に連通されている。したがつて、エアチ
ヤンバー４はエンジン１の各気筒の燃焼室とエア
クリーナ６とを結ぶ吸気通路２５の途中に位置さ
れており、このエアチヤンバー４と燃焼室とを結
ぶ吸気通路２５の下流部２５ａは、第１図に示す
ように略直線状に形成されている。

このエアチヤンバー４よりも上流側に位置する
吸気管５の途中には、過給機７が設けられてい
る。この過給機７はターボチヤージヤであり、タ
ービン８とコンプレツサ９とを駆動軸７ａによつ
て連結してある。タービン８の排気導入口には排
気管３が連結されており、このタービン８はエン
ジン１の排気によつて回転駆動される。そして、
このタービン８の回転が駆動軸７ａを介してコン
プレツサ９に伝えられると、コンプレツサ９はエ
アクリーナ６を通じて空気を吸入し、この吸入空
気をエアチヤンバー４に向つて圧送するようにな
つている。

上記エアクリーナ６は、その空気吸込口１０を
クリーナエレメント１１の内部に向つて開口して
おり、この空気吸込口１０から吸入された吸入空
気は、クリーナエレメント１１を通つてこのクリ
ーナエレメント１１とエアクリーナ６の周壁との
間に導かれる。

また、エアクリーナ６はエアチヤンバー４の一
側壁に付設されており、これらエアクリーナ６と
エアチヤンバー４とは、上記吸気通路２５の下流
部２５ａの延長線上に互いに並んで位置されてい
る。そして、エアクリーナ６とエアチヤンバー４
とは、バイパス通路１２を介して直接に連通され
ている。このバイパス通路１２はエアチヤンバー
４の一側壁に設けた開口にて構成され、上記過給
機７を迂回してエアクリーナ６とエアチヤンバー
４との間を結んでいる。したがつて、バイパス通
路１２の下流端は、吸気通路２５における過給機
７と気化器２との間に連通されており、このバイ
パス通路２５の下流端と上記吸気通路２５の下流
部２５ａとなる各分岐通路２ａとは、エアチヤン
バー４を介して互いに対向されている。

そして、このようなバイパス通路１２にはリー
ド弁１３が設けられている。このリード弁１３の
詳細について第４図および第５図を参照して説明
すると、図中符号１４は取付けプレートであり、
ねじ１５を介してエアチヤンバー４の壁面に固定
されている。この取付けプレート１４には弁孔１
６が開口されており、この弁孔１６のエアチヤン
バー４に向う開口縁にはバルブシート１７が張設
されている。そして、取付けプレート１４には、
そのエアチヤンバー４に向つた面に、弁体として
の薄板片１８が一端部位をねじ１９によつて固
定、つまり片持ち状態で取付けられている。この
薄板片１８は板ばねからなり、たとえば板圧0.1
mm〜0.2mm程度のステンレスもしくはSK材などか
らなるスチール製、または板圧0.5mm程度の合成
樹脂材料が好適し、上記バルブシート１７に脱着
可能に着座して弁孔１６、つまりバイパス通路１
２を閉止するようになつている。薄板片１８には
ストツパプレート２０が重合されており、このス
トツパプレート２０は上記ねじ１９を介して止着
されて、上記薄板片１８の開口時における変位量
を規制するようになつている。また、本実施例に
あつては、薄板片１８がセツトされた状態におい
て、この薄板片１８の自由端がバルブシート１７
から寸法l₁だけリフトされるように設けられてお
り、この場合のセツト荷重は零となつている。

なお、第１図ないし第３図中、符号２１は気化
器２のフロート室とエアチヤンバー４とを連通さ
せるエアベント通路、２２は気化器２のスロツト
ルバルブであり、このスロツトルバルブ２２は吸
気通路２５の下流部２５ａに設けられている。

次に、上記のごとき実施例の作用について説明
する。

エンジン１の運転中には排気管３に排気が圧送
されるので、過給機７のタービン８が回転駆動さ
れ、このタービン８はコンプレツサー９を回転さ
せる。コンプレツサー９はエアクリーナ６側から
空気を吸込んで加圧し、この吸入空気をエアチヤ
ンバー４側に向つて送り出す。したがつて、気化
器２には加圧された吸入空気が送り込まれるの
で、過給が開始され、エンジン性能の向上をな
す。

ところで、エンジン１が中・高速回転している
場合には、過給機７のタービン８の回転数も高
く、コンプレツサー９の加圧性能も高いため、エ
アチヤンバー４には高い圧力、つまり正圧P₂が
発生する。これに比べてエアクリーナ６側の圧力
P₁は低い。したがつて、P₂−P₁の差圧がリード
弁１３の薄板片１８に作用し、この薄板片１８は
バルブシート１７に押し付けられる。このため、
バイパス通路１２が閉じられることになり、エア
チヤンバー４からエアクリーナ６に向つて吸入空
気が逆流することはない。

一方、エンジン１の低速回転中は、コンプレツ
サー９の回転数も低いので、エンジン１からの吸
気能力がコンプレツサー９からの送気能力に勝
る。このため、エアチヤンバー４内の圧力は負圧
となる。つまり、P₂−P₁＜０となるので、薄板
片１８はエアチヤンバー４側に向つて押され、バ
イパス通路１２を開く。よつて、気化器２にはエ
アクリーナ６からバイパス通路１２を通つて直接
的に吸入空気が送り込まれることになる。

ところで、上記実施例の構成によると、気化器
２と過給機７とを結ぶ吸気通路の途中にエアチヤ
ンバー４を設けたので、このエアチヤンバー４は
単に複数の燃焼室への吸入空気の分配機能ばかり
でなく、過給機７から圧送される吸入空気の脈動
波および燃焼室側から伝えられる吸入空気の脈動
波を減衰させる機能を果たす。

すなわち、過給機７にあつてはエンジン１の排
気によつて駆動されるので、排気脈動に伴つてタ
ービン８の回転に不整を生じることがあるととも
に、回転が一定であつてもコンプレツサ９のイン
ペラによる送気脈動を生じたり、サージングによ
る送気脈動を生じることがあり、よつて、エアチ
ヤンバー４内には脈動送気がなされる。

また、燃焼室側にあつては、吸気バルブの開閉
に伴つて、この燃焼室へ送り込まれようとする吸
入空気に脈動波が生じ、この脈動波はエアチヤン
バー４に伝えられる。

しかるに、このエアチヤンバー４は容積が大き
いので、上記脈動波はエアチヤンバー４内で急激
に膨張されることになり、吸入空気の脈動が減衰
される。そして、上記バイパス通路１２の下流端
はこのエアチヤンバー４に連通されているので、
燃焼室側および過給機７側からの脈動波は、いず
れもバイパス通路１２に伝わる以前に減衰される
ことになる。このため、吸気負圧に敏感に応答す
るリード弁１３が脈動波によつて不所望に開閉を
繰り返す、つまりチヤタリングを起こし難くな
り、このリード弁１３の疲労による損傷が防止さ
れて、その分、耐久性が向上する。

しかも、上記構成においては、バイパス通路１
２の下流端は、エアチヤンバー４内において分岐
通路２ａと対向しているので、薄板片１８の変形
によつてバイパス通路１２が開かれると、このバ
イパス通路１２からの吸入空気は、エアチヤンバ
ー４の壁面に衝突することなく、分岐通路２ａ内
に向つて滑らかに流れ込むことになる。このた
め、バイパス通路１２とエアチヤンバー４との連
通部において、吸入空気の流れに大きな乱れが生
じることはない。

そして、この場合、上記リード弁１３は薄板片
１８を使用しているので、軽量であり、かつセツ
ト荷重が零となるセツト姿勢では、ばね剛性が小
さいから、圧力差P₂−P₁に対する応答性が良い。
しかも、圧力差P₂−P₁を受けて開または閉作動
したときには、自己の持つ弾性力で復元しようと
する付勢力が生じ、圧力差P₂−P₁が零になつた
場合には速やかに元に戻る。

加えて、エアクリーナ６はエアチヤンバー４の
一側壁に付設されて、互いに隣接しているので、
バイパス通路１２自体を極短くすることができ
る。それとともに、これらエアクリーナ６とエア
チヤンバー４とは、吸気通路２５の下流部２５ａ
の延長線上に位置しているので、この吸気通路２
５の下流部２５ａからバイパス通路１２にかけて
が略直線状に連続することになる。このため、上
記吸入空気の流れが滑らかとなることと相まつ
て、スロツトルバルブ２２を急激に開いて急加速
するような場合でも、吸入空気の供給タイミング
に遅れが生じたり、供給量が一時的に不足する虞
れもなく、低速運転時での吸入空気の応答性、つ
まりレスポンスが向上する。

また、気化器２はエアチヤンバー４の下流側に
位置するから、リード弁１３が開いた際、バイパ
ス通路１２を通過するのは吸入空気のみとなり、
燃料は燃焼室の直前でこの吸入空気と混合される
ことになる。このため、空気の粒子に比べて重た
い燃料の粒子が吸気通路２５内を長い距離に亘つ
て流れずに済むから、その分、多くの吸入空気を
燃焼室側に導くことができ、この点でもレスポン
スの向上により有効に寄与することになる。

さらに、バイパス通路１２は単なる開口である
から、エアクリーナ６やエアチヤンバー４の周囲
に格別な配管類を引き回す必要もなく、装置全体
がコンパクトに纒まる。このため、エンジン１の
周囲に広い設置スペースを必要とせず、スペース
的な面でも好都合となるといつた利点がある。

なお、この実施例では、薄板片１８のセツト姿
勢において、この薄板片１８がバルブシート１７
から寸法l₁だけリフトされている場合について示
したが、この場合の圧力−リフト特性は第６図の
ごとくなる。

しかしながら、圧力−リフト特性はエンジンの
種類、過給機の性能などによつて異なるものであ
り、各々種々の選択設定を必要とする。このよう
な際に、前述の実施例構造であれば、種々のセツ
ト構成が可能となる。つまり、第７図には薄板片
１８がバルブシート１７に接してリフト量ｌが零
の場合について示したが、リフト量ｌが零で、か
つそのセツト荷重が零のときの圧力−リフト特性
が第８図中Ａで示されており、また、リフト量ｌ
が零で、かつセツト荷重を付与したものについて
は第８図中Ｂに示されている。このように、圧力
−リフト特性を適宜変更する場合であつても、前
述の構成であれば大幅な構造変更を必要とせずに
実現できることになる。

また、上記実施例の場合は、薄板片１８を板ば
ねによつて構成したものについて説明したが、本
発明は第９図および第１０図に示されるように、
ヒンジ機構９０で支持された薄板片９１をねじり
コイルばね９２によつて押圧付勢するものであつ
ても同様に実施できる。

さらに、吸気通路の下流部に設ける燃料供給制
御手段は気化器に特定されるものではなく、例え
ば燃料噴射装置であつても良い。

また、本発明は多気筒エンジンには限らず、単
気筒エンジンにも適用可能であるとともに、過給
機もターボチヤージヤに制約されるものではな
く、エンジンのクランク軸を駆動源とする、いわ
ゆるスーパーチヤージヤであつても同様に実施可
能である。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば、燃焼室側および
過給機側からの脈動波は、夫々容量の大きなエア
チヤンバー内に導かれて、ここで急激に膨張され
るから、これら脈動波はいずれもバイパス通路に
伝わる以前に減衰されることになり、吸気負圧に
敏感に応答するリード弁が脈動波によつて不所望
に開閉を繰り返す、つまりチヤタリングを起こし
難くなる。したがつて、このリード弁の疲労によ
る損傷が防止され、その分、耐久性が向上する。

また、リード弁が開かれた際、バイパス通路か
らの吸入空気は吸気通路の内面に衝突することな
く滑らかに燃焼室側に導かれるから、このバイパ
ス通路の合流部において吸入空気の流れに大きな
乱れが生じることはない。しかも、このバイパス
通路自体が極短いものとなるとともに、このバイ
パス通路から燃焼室にかけてが略直線状に連続す
るので、吸気抵抗をより一層小さく抑えることが
でき、このため、上記バイパス通路からの吸入空
気の流れが滑らかとなることと相まつて、吸入空
気の供給タイミングが遅れたり、供給量が不足す
ることもなく、低速運転時でのレスポンスが向上
する。

さらに、燃料は燃焼室の直前で吸入空気と混合
されるので、バイパス通路を通過するのは吸入空
気のみとなり、吸入空気の粒子よりも重たい燃料
の粒子が吸気通路内を長い距離に亘つて流れずに
済む。このため、より多くの吸入空気をバイパス
通路を通じて燃焼室側に導くことができ、この点
でもレスポンスの向上に有効に寄与する。

それとともに、バイパス通路をエアクリーナや
エアチヤンバーの周囲を大きく引き回す必要もな
くなるから、装置全体がコンパクトに纒まり、エ
ンジンの周囲に広い設置スペースを必要としない
といつた利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示
し、第１図は全体の構成図、第２図はリード弁の
閉弁状態を示す要部の断面図、第３図はリード弁
の開弁状態を示す要部の断面図、第４図はリード
弁の詳細を示す断面図、第５図は第４図中Ｖ−Ｖ
線に沿う矢視図、第６図は圧力−リフト特性図、
第７図は変形例を示すリード弁の断面図、第８図
は他の圧力−リフト特性図、第９図および第１０
図はさらに他の変形例を示し、第９図はリード弁
の断面図、第１０図は第９図中Ｘ−Ｘ線に沿う矢
視図である。 １……エンジン、２……燃料供給制御手段（気
化器）、４……エアチヤンバー、６……エアクリ
ーナ、７……過給機、１２……バイパス通路、１
３……リード弁、２５……吸気通路、２５ａ……
下流部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの運転に応動する過給機をエアクリ
   ーナと燃焼室とを結ぶ吸気通路の途中に設け、こ
   の過給機を介してエアクリーナ側から燃焼室に向
   けて吸入空気を圧送するとともに、上記エアクリ
   ーナ側と燃焼室側とを上記過給機を迂回するバイ
   パス通路によつて連通させ、このバイパス通路に
   エアクリーナ側から燃焼室側に向う吸入空気の流
   通のみを許容するリード弁を設けた過給機付エン
   ジンにおいて、 上記吸気通路における燃焼室と過給機との間に
   エアチヤンバーを設け、このエアチヤンバーと燃
   焼室とを結ぶ吸気通路の下流部を略直線状に形成
   して、この吸気通路の下流部に燃料供給制御手段
   を設けるとともに、上記エアチヤンバーとエアク
   リーナとを互いに隣接させた状態で上記吸気通路
   の下流部の延長線上に並べて配置し、このエアチ
   ヤンバーに上記バイパス通路の下流端を連通さ
   せ、このバイパス通路の連通部と上記吸気通路の
   下流部とを、エアチヤンバーを介して互いに対向
   させたことを特徴とする過給機付エンジンの吸気
   バイパス装置。