JP2673426B2 - 機械式過給機付エンジン - Google Patents

機械式過給機付エンジン

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JP2673426B2
JP2673426B2 JP62134409A JP13440987A JP2673426B2 JP 2673426 B2 JP2673426 B2 JP 2673426B2 JP 62134409 A JP62134409 A JP 62134409A JP 13440987 A JP13440987 A JP 13440987A JP 2673426 B2 JP2673426 B2 JP 2673426B2
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intake
valve
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opening
mechanical supercharger
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光夫 人見
潤三 佐々木
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃焼室内の残留排気ガスを効果的に掃気
し、燃焼性を向上させた機械式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って燃焼室内温度が上昇し、ノッキ
ングが発生することを防止して、燃焼性および出力の向
上を図ったものが知られている。たとえば、特開昭61−
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、排気弁が開弁し終わるまでの、いわゆるオー
バーラップ期間を、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し
出して掃気し、燃焼性および出力の向上を図った機械式
過給機付エンジンを開示している。 発明の解決しようとする問題点 しかしながら、運転状態に応じて、オーバーラップ期
間が、つねに適切になるようにほぼ連続的に制御するこ
とは、制御機構が複雑になるなど、必ずしも容易ではな
いので、簡単な制御機構で、オーバーラップ期間を掃気
効果を生じさせるように制御するため、1通りまたは数
通りのオーバーラップ期間を予め設定しておき、すべて
の運転状態において、設定したオーバーラップ期間を用
いて掃気をおこなうか、あるいは、運転状態に応じて、
これらを切り換えることによって、オーバーラップ期間
を制御して掃気をおこなうことが考えられるが、このよ
うにオーバーラップ期間を設定制御する場合には、ある
運転状態に対して、掃気効果と吸気の吹き抜け量がバラ
ンスする最適なオーバーラップ期間を、その運転状態を
含むある範囲の運転状態において適用することになる
が、掃気効果と吸気の吹き抜け量がバランスするエンジ
ン回転数より低回転になると、クランク角度により表示
されるオーバーラップ期間は同一でも、実際のオーバー
ラップ時間は、長くなるため、吸気が排気側へ吹き抜け
やすく、十分な充填量を確保することができず、出力が
低下してしまうという問題があった。 発明の目的 本発明は、低回転高負荷運転領域において、あらかじ
め、吸気弁と排気弁の開弁期間につき、所定のオーバー
ラップ期間が設定された機械式過給機付エンジンであっ
て、吸気の吹き抜けを抑制しつつ、燃焼室内の残留排気
ガスを効果的に掃気し、燃焼性を向上させることのでき
る機械式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、少なくとも低回転高負荷運転
領域において、機械式過給機が作動され、吸気系が、低
回転高負荷運転領域中のエンジン回転数が所定値より低
い運転領域において、吸気慣性効果により、オーバーラ
ップ期間中に、燃焼室に開口した吸気ポートに作用する
吸気圧力が低下するように設定された機械式過給機付エ
ンジンによって達成される。 本発明によれば、低回転高負荷運転状態において、機
械式過給機を作動させるともに、クランク角度により表
示されるオーバーラップ期間は同一でも、実際のオーバ
ーラップ期間は長くなる低回転高負荷運転状態中のエン
ジン回転数が所定値より低い運転領域において、吸気慣
性効果により、オーバーラップ期間中に、燃焼室に開口
した吸気ポートに作用する吸気圧力が低下するように、
吸気系を設定しているので、ノッキングが最も発生しや
すい低回転高負荷運転状態において、吸気の吹き抜けを
抑制しつつ、十分な掃気効果を得ることが可能になる。 また、本発明の他の好ましい実施態様においては、吸
気系にバルブ手段を設け、バルブ手段の開度および開閉
タイミングを制御することにより、基準運転状態よりエ
ンジン回転数が低い運転領域における吸気圧力の低下が
図られる。 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気筒の機械式過
給機付エンジンの概略図である。 第1図において、4気筒エンジン1の各燃焼室2に
は、第1吸気バルブ3および第2吸気バルブ4により開
閉される第1吸気ポート5および第2吸気ポート6が、
それぞれ開口し、第1吸気ポート5および第2吸気ポー
ト6には、たがいに独立した第1吸気通路7および第2
吸気通路8が、それぞれ接続されている。第1吸気通路
7には、燃料噴射弁9が、第2吸気通路8には、開閉制
御弁10が、それぞれ設けられている。第1吸気通路7お
よび第2吸気通路8は、その上流において合流して、吸
気通路11を形成し、位相がたがいに360度ずつずれた2
つの気筒の吸気通路11は、さらに合流されて、合流吸気
通路12を形成し、合流部の上流側には、スロットルバル
ブ13が設けられている。スロットルバルブ13の上流にお
いて、2つの合流吸気通路12は、連通路14によって連通
され、連通路14内には、連通路14の連通を制御する連通
制御バルブ15が設けられている。2つの合流吸気通路12
は、連通路14による連通部の上流の容積部16において、
主吸気通路17に合流し、容積部16の上流側には、機械式
過給機18が設けられ、また、機械式過給機18をバイパス
するバイパス通路19が設けられている。バイパス通路19
内には、バイパス通路19を開閉する制御バルブ20が設け
られている。機械式過給機18の上流側の主吸気通路17内
には、エアクリーナ21およびエアーフローメータ22が、
それぞれ設けられている。 第2図は、第1吸気バルブ3、第2吸気バルブ4およ
び図示しない排気バルブの開閉タイミングを示すタイミ
ングチャートであり、第3図は、第2吸気通路8に設け
られた開閉制御弁10の開閉と運転領域との関係を示すグ
ラフである。第2図において、曲線Xは、第1吸気バル
ブ3のリフトカーブ、曲線Yは、第2吸気バルブ4のリ
フトカーブ、曲線Zは、排気バルブのリフトカーブを、
それぞれ、示している。第2図より明かなように、第1
吸気バルブ3と排気バルブの開弁期間とは、ほとんどオ
ーバーラップしないように、図示しないコントロールユ
ニットにより、第1吸気バルブ3および排気バルブの開
閉タイミングが設定されている。他方、第2吸気バルブ
4と排気バルブの開弁期間は、たがいにオーバーラップ
するように、それらの開閉タイミングが、コントロール
ユニットによって、設定されており、本実施例において
は、ノッキングが最も発生しやすい低回転高負荷運転領
域において最適な掃気効果が得られるように、低回転高
負荷運転領域内の基準運転状態に対して、第2吸気バル
ブ4と排気バルブの開弁期間のオーバーラップ量が設定
され、そのオーバーラップ量によって、全運転領域にお
ける残留排気ガスの掃気が図られている。ただ、第3図
より明らかなように、低回転低負荷運転領域において
は、第2吸気バルブ4と排気バルブの開弁期間がオーバ
ーラップすると、かえって燃焼が不安定になるので、コ
ントロールユニットにより、開閉制御弁10を閉じ、第2
吸気ポート5からの吸気を遮断して、掃気がなされない
ように制御がなされている。その他の運転領域において
は、開閉制御弁10は開かれるので、低回転高負荷運転領
域内の基準運転状態に対して、最適な掃気効果が得られ
るように設定された吸気バルブ4と排気バルブの開弁期
間のオーバーラップ量にしたがって、過給された吸気に
よる燃焼室2内の残留排気ガスの掃気がなされている。 第4図は、連通制御バルブ15の開閉タイミングと運転
領域との関係を示すグラフで、所定回転数以下の低回転
運転領域では、コントロールユニットによって、連通制
御バルブ15は閉じられ、所定回転数を越えると、開かれ
るように制御されている。この結果、連通制御バルブ15
が閉じられている低回転運転領域では、各気筒において
発生した負圧波は、容積部16において反転させられ、他
方、連通制御バルブ15が開かれている所定回転数を越え
た運転領域では、各気筒において発生した負圧波は、連
通路14において反転させられることになる。第5図は、
吸気慣性効果が得られるエンジン回転数運転領域におけ
る吸気圧力の波形の例を示すものである。第5図(a)
は、最大の吸気慣性効果が得られるエンジン回転数よ
り、少し低いエンジン回転数における吸気圧力の波形を
示し、第5図(b)は、最大の吸気慣性効果が得られる
エンジン回転数における吸気圧力の波形を示している。
第5図(a)および(b)に示されるように、吸気慣性
効果を利用して、吸気の充填量を増大させようとすると
きは、吸気行程の後半に、正圧が吸気ポートに加わるよ
うにする必要があるから、排気バルブが閉じる前のオー
バーラップ期間においては、吸気ポート圧力は、必然的
に波形の谷に近くなって、吸気ポート圧力の平均値より
低い値となる。そして、吸気ポート圧力の低下は、エン
ジン回転数が最大の吸気慣性効果が発生するエンジン回
転数より低いほど、顕著となっていることがわかる。し
たがって、吸気バルブ4と排気バルブの開弁期間のオー
バーラップ量を設定するための基礎となった基準運転状
態において、吸気圧力が平均値を与え、かつ、基準運転
状態の近傍の運転状態で、吸気慣性効果が得られるよう
に、吸気系の長さを設定すれば、吸気慣性効果を利用す
ることによって、基準運転状態よりエンジン回転数が低
い運転領域において、吸気圧力を低く制御することが可
能となり、かかる運転領域における吸気の吹き抜けを防
止して、十分な掃気効果を得ることができる。本実施例
においては、低回転高負荷運転領域の基準運転状態に対
して、最適となるようにオーバーラップ期間を設定して
いるので、各気筒と容積部16の間の吸気通路の長さが、
低回転高負荷運転領域において吸気慣性効果が得られ、
かつ、その基準運転状態において、吸気圧力の平均値を
与えるように設定され、基準運転状態よりエンジン回転
数が低い運転領域においては、吸気慣性効果によって、
吸気圧力が低くくなるので、実際のオーバーラップ時間
は長くなるにもかかわらず、吸気の排気側への吹き抜け
が防止されて、掃気効果と吸気の吹き抜け量とをバラン
スさせることが可能となる。なお、本実施例では、エン
ジン回転数が所定値より高い高エンジン回転数運転領域
においても、低回転高負荷運転領域の基準運転状態に対
して定めたオーバーラップ量によって、残留排気ガスの
掃気を図っているため、エンジン回転数が高くなるにし
たがって、実際のオーバーラップ時間は短くなって、排
気効果は小さくなってしまうが、残留排気ガスの掃気が
最も重要となるのは、ノッキングが最も発生しやすい低
回転高負荷領域であるので、本実施例では、低回転高負
荷領域において、所望の掃気効果が得られるように、オ
ーバーラップ量を設定し、制御機構の簡便化を図ってい
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。 発明の効果 本発明によれば、複雑な制御機構を用いることなく、
吸気の吹きん抜けを防止しつつ、燃焼室内に残留する排
気ガスを十分に掃気することができ、低回転高負荷運転
領域におけるノッキングを防止して、燃焼性の向上した
機械式過給機付エンジンを得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機械式過給機付エン
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吸気バルブおよび排気バルブの
開閉タイミングを示すタイミングチャート、第3図は、
第2吸気通路に設けられた開閉制御弁の開閉と運転領域
との関係を示すグラフ、第4図は、連通制御バルブの開
閉タイミングと運転領域との関係を示すグラフである。
第5図は、本発明の実施例における吸気圧力の波形の例
を示すグラフである。第6図は、本発明の他の実施例に
かかる機械式過給機付エンジンの概略図であり、第7図
は、その略上面図である。第8図は、本発明の他の実施
例における第1吸気バルブ、第2吸気バルブおよび排気
バルブの開閉タイミングならびに吸気圧力の変化を示す
タイミングチィートであり、第9図は、第2吸気通路に
設けられた開閉制御弁の開閉と運転領域との関係を示す
グラフである。 1……エンジン、2……燃焼室、 3……第1吸気バルブ、 4……第2吸気バルブ、 5……第1吸気ポート、 6……第2吸気ポート、 7……第1吸気通路、 8……第2吸気通路、 9……燃料噴射弁、 10……開閉制御弁、 11……吸気通路、 12……合流吸気通路、 13……スロットルバルブ、 14……連通路、 15……連通制御バルブ、 16……容積部、17……主吸気通路、 18……機械式過給機、 19……バイパス通路、 20……制御バルブ、 21……エアクリーナ、 22……エアーフローメータ、 23……排気バルブ、 24……排気ポート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−185628(JP,A) 特開 昭61−187543(JP,A) 特開 昭59−218333(JP,A) 特開 昭60−104717(JP,A) 特開 昭61−66824(JP,A) 特開 昭60−119325(JP,A) 実開 昭60−81228(JP,U)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.低回転高負荷運転領域において、あらかじめ、吸気
    弁と排気弁の開弁期間につき、所定のオーバーラップ期
    間が設定された機械式過給機付エンジンにおいて、少な
    くとも低回転高負荷運転領域において、機械式過給機が
    作動され、吸気系が、低回転高負荷運転領域中のエンジ
    ン回転数が所定値より低い運転領域において、吸気慣性
    効果により、オーバーラップ期間中に、燃焼室に開口し
    た吸気ポートに作用する吸気圧力が低下するように設定
    されたことを特徴とする機械式過給機付エンジン。
JP62134409A 1987-05-29 1987-05-29 機械式過給機付エンジン Expired - Lifetime JP2673426B2 (ja)

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JPS63297741A JPS63297741A (ja) 1988-12-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2527555Y2 (ja) * 1990-05-18 1997-03-05 日産自動車株式会社 過給機付内燃機関のエアバイパス装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59218333A (ja) * 1983-05-25 1984-12-08 Mazda Motor Corp 多気筒エンジンの吸気装置
JPH0621579B2 (ja) * 1985-02-14 1994-03-23 トヨタ自動車株式会社 可変バルブタイミング機関の制御方法
JPS61187543A (ja) * 1985-02-15 1986-08-21 Toyota Motor Corp 可変バルブタイミング機関の制御方法

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