JP2784775B2

JP2784775B2 - 過給機付エンジンの吸気構造

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Publication number: JP2784775B2
Application number: JP63272627A
Authority: JP
Inventors: 潤三佐々木; 光夫人見; 俊雄西川; 英史藤本
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JPH02119622A

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機付エンジンにおける
吸気構造に関するものである。

（従来の技術）従来より、例えば特開昭62−87615号公報等に開示さ
れるように、エンジンの吸気通路に過給機を備え、この
過給機の作動により吸気を過給して、その気筒に対する
吸気充填量を増加させることにより、エンジンの出力ト
ルクを増大させるようにした過給機付エンジンは広く一
般によく知られている。

また、上記先行例では、過給機の上流側と下流側の吸
気通路を連通するバイパス通路を設け、このバイパス通
路にエンジンの運転状態に応じて開閉するバイパスバル
プが設けられている。上記バイパス通路は、例えば、エ
ンジン低回転領域では過給機による過給圧が低く十分な
吸気が確保できず、また、過給機の駆動は出力損失とな
ることから、この低回転領域では過給機の駆動を停止
し、前記バイパスバルブを開いてバイパス通路から自然
吸入によって吸気を供給するように使用するか、もしく
は、過給圧が設定値以上に上昇した時にバイパスバルブ
を開いて過給圧をリリーフしてその上限を規制するよう
に使用する技術が公知である。

（発明が解決しようとする課題）しかして、前記のように過給機およびバイパス通路を
備えた過給機付エンジンにおいて、エンジンが低負荷状
態または低回転状態にあって、過給機の作動を停止しま
たは過給圧が低い状態となっているときに、バイパス通
路による自然吸入作用だけでは過給時の出力性能に対し
て十分な充填量が確保できなかったり、高負荷状態にお
いて過給機の駆動のためにエンジンの出力損失が増大
し、全体としての効率が低下するなどの恐れがある。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、バイパス通路の構
成を利用して吸気の動的効果を得るようにして、充填量
の増大もしくは過給機の仕事量の低減を図るようにした
過給機付エンジンの吸気構造を提供することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明の過給機付エンジンの
吸気構造は、吸気通路に介在され運転状態に応じてエン
ジンにより駆動され吸気を過給する機械式の過給機と、
該過給機の吸気上流側と下流側の吸気通路とを連通する
バイパス通路と、該バイパス通路をエンジン運転状態に
応じて開閉するバイパスバルブとを備え、上記バイパス
通路におけるバイパスバルブの下流側で過給機下流の吸
気通路に連通する通路部分を、少なくとも前記過給機の
作動を停止するエンジンの低回転領域で動的過給を行う
固有振動数に設定したことを特徴とするものである。

また、前記バイパス通路におけるバイパスバルブの下
流側で過給機下流の吸気通路に連通する通路部分の固有
振動数を可変に設け、過給機を作動しているエンジンの
回転領域においても動的過給を行うように設けてもよ
い。

（作用）上記のような吸気構造では、エンジンの運転状態に応
じて駆動制御される機械式の過給機をバイパスするバイ
パス通路におけるバイパスバルブと過給機下流の吸気通
路に連通する通路部分を、少なくとも前記過給機の作動
を停止するエンジンの低回転領域で動的過給を行う固有
振動数に設定しているものであり、過給機の過給作用が
得られない低回転領域で動的過給による充填量の増大を
得るようにしている。

また、動的過給を行う固有振動数を可変に設けて過給
機が作動している回転領域でも動的過給を行うようにす
ると、この動的過給によって得られる充填量の増加分だ
け過給機の駆動を低減してその仕事量を軽減して効率を
改善するようにしている。

（実施例）以下、図面に沿って本発明の各実施態様を説明する。

実施例１第１図に基本的の構成の実施例を示す。

エンジン本体１は複数の気筒1a〜1dを有し、各気筒1a
〜1dの吸気ポート２に接続された分岐吸気通路3a〜3dは
その上流側で集合されて共通の吸気通路４によってさら
に上流側に延設されている。上記吸気通路４の途中には
吸気過給を行う機械式の過給機５が介装されている。該
過給機５はエンジン１の出力によって駆動されるエアポ
ンプによって構成され、図示しない電磁クラッチなどに
よってエンジンの低回転状態では駆動が停止されるよう
に作動制御される。この過給機５により上流側の吸気通
路４にはスロットルバルブ６が介装されている。また、
前記過給機５の上流側と下流側の吸気通路４に上流端7a
および下流端7aが接続されて、該過給機５をバイパスす
るバイパス通路７が設けられている。該バイパス通路７
の過給機５の上流側接続部分7aの近傍には該通路７を開
閉するバイパスバルブ８が介装されている。このバイパ
スバルプ８は通路を開閉する弁体8aがバイパス通路７下
流側の過給機５下流の吸気通路４の圧力を開方向に受け
るように設置され、該弁体8aはダイヤフラム式のアクチ
ュエータ９に支持されて開閉操作される。このアクチュ
エータ９には弁体8aを閉方向に付勢するスプリング9aを
備えると共に、スロットルバルブ６下流で過給機５上流
の吸気通路４の吸気負圧が上記スプリング9aに抗して弁
体8aを開方向に作動するように負圧通路9aによって導入
される。

一方、前記バイパス通路７は、上記バイパスバルプ８
で仕切られた下流側部分で、過給機５より下流の吸気通
路４に連通する共振通路部分7cの通路長さ、径（断面
積）が、その固有振動数がエンジンの低回転領域で同調
して動的過給を得るように設定されている。該同調回転
数は過給機５の駆動が停止される低回転領域に設定され
ている。

なお、上記同調回転数を低回転領域に設定する場合
に、この状態においてはバイパスバルブ８を開いてバイ
パス通路７から自然吸入によって吸気を導入する時期で
あり、バイパスバルブ８の弁体8aを大きな開度に開作動
すると前記共振通路部分7cは開放されて、動的過給を得
るための共振部分としての機能が低下することから、バ
イパスバルブ８の開度は吸気の供給が可能な程度に低く
して、バイパスバルブ８より下流側の共振通路部分7cが
実質的に動的過給を得る際の容積として構成するように
する。

本例の作用を説明すれば、通常の運転状態では、エン
ジン１の駆動力によって過給機５を駆動し、吸気を過給
して各気筒1a〜1dに供給し、充填量の増大によって高出
力を得る。また、過給圧が過大となったときにバイパス
バルブ８が開作動して過給圧をリリーフしてその上限を
規制する。

そして、低回転状態においては過給機５の回転数が低
下して過給圧は低く駆動損失が大きくなるので過給機５
の駆動を停止し、各気筒1a〜1dの大きな吸気負圧が過給
機５を介してその上流側の吸気通路４にも作用して吸気
負圧が大きくなり、この負圧が導入通路9bによってアク
チュエータ９に導入されてバイパスバルブ８の弁体8aが
開作動し、過給機５をバイパスしたバイパス通路７から
吸気を供給し、過給機５が通路抵抗とならない状態で各
気筒1a〜1dに自然吸入による吸気を行う。

そして、上記のような低回転領域でバイパス通路７の
共振通路部分7cの固有振動数が同調するように設定して
いることで、その同調点において吸気の動的過給による
充填量の増加が行われ出力性能が向上する。

実施例２本例は第２図に示し、バイパス通路による動的過給の
同調点を複数の段階に切換え可能とした例である。

エンジン本体１の各気筒1a〜1dの吸気ポート２に接続
された分岐吸気通路3a〜3dは、その上流側で集合されて
共通の吸気通路11によってさらに上流側に延設されてい
る。上記吸気通路11の途中には、前例と同様に吸気の過
給を行う機械式の過給機５が介装されている。この過給
機５より上流側の吸気通路11にはスロットルバルブ６が
介装されている。

また、前記過給機５をバイパスするバイパス通路12
は、上流12aが過給機５の上流の吸気通路11に接続され
る一方、下流端12bは過給機５下流でかつ各気筒1a〜1d
の吸気ポート２に接続される分岐吸気通路3a〜3dの集合
部の下流側に接続されている。

上記バイパス通路12の過給機５の上流接続部分12aの
近傍には、該通路12を開閉するバイパスバルブ８が介装
されている。このバイパスバルブ８は前例と同様に構成
され、スロットルバルブ６下流で過給機５上流の吸気通
路11の吸気負圧が導入されるアクチュエータ９によって
開閉作動される。また、上記バイパスバルブ８下流のバ
イパス通路12には容積が拡大した共鳴室13が形成され、
この共鳴室13を含む下流側の部分が共振通路部分12cに
構成されると供に、同様の共鳴室14が過給機５の直下流
の吸気通路11に形成されている。

さらに、上記両共鳴室13,14下流のバイパス通路12と
吸気通路11とを連通する連通路15が接続され、この連通
路15に連通開閉弁16が介装されている。該連通開閉弁16
はアクチュエータ17によって開閉操作され、その負圧導
入通路18には３方ソレノイドバルブ19が配設され、この
３方ソレノイドバルブ19の作動をエンジン回転センサ20
によるエンジン回転信号を受けたコントローラ21からの
制御信号によって制御される。

上記コントローラ21による連通開閉弁16の開閉制御
は、エンジン回転数の低回転領域において閉作動され、
エンジン回転数が上昇して所定回転数に達するとコント
ローラ21から３方ソレノイドバルブ19に信号が出力され
て、連通開閉弁16を開作動することによって、前記共振
通路部分12cの固有振動数がそれぞれの回転域に対応し
た回転数で同調して動的過給を得るように切り換えるも
のである。この連通開閉弁16の切換えは、開状態と閉状
態とでエンジントルクが同一となる時期に行って、切換
えショックの発生を抑制するようにする。

なお、図に鎖線で示すように、前記連通路15の構成に
代えて、または併用して、吸気通路11の下流端とバイパ
ス通路12との接続部12bに第２開閉弁22を介装するよう
にして、連通開閉弁16と同様の機能を得るか、もしくは
さらに多段階に同調点を切り換えるようにしてもよい。
この第２開閉弁22は、前記連通開閉弁16と同様にエンジ
ン回転数に応じて開閉制御され、多段階の切換えでは前
記連通開閉弁16より回転数で作動すればよいものであ
る。また、連通開閉弁16に代えて開閉する際には、軽負
荷域では自然吸入のために開作動させるようにする必要
がある。

上記構成により、バイパスバルブ８は前例と同様に作
動し、低回転域での開作動でバイパス通路12から吸気を
供給し、過給機５が通路抵抗とならない状態で各気筒1a
〜1dに自然吸入による吸気を気筒列の両側から行う。ま
た、過給圧が過大となったときにバイパスバルブ８が開
作動して過給圧の上限を規制する。

前記バイパス通路12および吸気通路11はその共鳴室1
3,14と通路長さに応じた固有振動数に対応した同調回転
数において、動的過給を行うものであり、連通開閉弁16
もしくは第２開閉弁22の開閉作動に応じて通路系統の固
有振動数が変化し、少なくとも前記過給機５の作動が停
止される低回点領域を含む広い範囲で動的過給を得るこ
とができる。従って、過給圧が不足する領域での動的過
給では、充填量の増大によってエンジン出力の向上が図
れ、また、過給圧が確保できる領域での動的過給では、
この動的過給によって得られる充填量の増加分だけ過給
機５による過給圧の低減が可能で、過給機５のエンジン
による駆動を軽減してその仕事量の減少が行える。

実施例３本例は第３図に示し、バイパス通路による動的過給の
気筒間の格差を低減するようにした例である。

エンジン本体１の各気筒1a〜1dの吸気ポート２に接続
された分岐吸気通路3a〜3dは、その上流側で集合されて
共通の吸気通路24によってさらに上流側に延設されてい
る。上記吸気通路24の途中にはエンジン１の出力軸から
伝動機構25を介して駆動されて吸気の過給を行う機械式
の過給機５が介装されている。また、上記過給機５によ
る加圧エアの冷却を行うインタークーラ26が下流側に介
装されている。この過給機５より上流側の吸気通路24に
はスロットルバルブ６、エアフローメータ27が介装され
ている。

また、前記過給機５をバイパスするバイパス通路28
は、上流端28aが過給機５の上流の吸気通路24に接続さ
れる一方、下流端28bは過給機５下流でかつ各気筒1a〜1
dの吸気ポート２に接続される分岐吸気通路3a〜3dの集
合部の下流側に接続されている。そして、このバイパス
通路28とスロットルバルブ６下流の吸気通路24とによっ
てループ状の通路が形成され、各気筒1a〜1dの分岐吸気
通路3a〜3dの集合部分に対して両側から通路が接続され
ている。

上記バイパス通路28の上流側接続部28aの開口部分に
は、該通路28を開閉するバイパスバルブ８が介装されて
いる。このバイパスバルブ８は前例と同様に構成され、
スロットルバルブ６下流で過給機５上流の吸気通路24の
吸気負圧が導入されるアクチュエータ９によって開閉作
動される。また、上記バイパスバルブ８下流のバイパス
通路28には容積が拡大した共鳴室29が形成され、この共
鳴室29を含む下流側の部分が共振通路部分28cに構成さ
れると共に、同様の共鳴室30がインタークーラ26の下流
の吸気通路24に形成され、その同調回転数は前記過給機
５の作動を停止する低回転領域に設定されている。

上記吸気通路24とバイパス通路28との接続構造におい
て、各気筒1a〜1dの分岐吸気通路3a〜3dの集合部分から
吸気通路24およびバイパス通路28のそれぞれの共鳴室2
9,30までの通路における等価官長を等しい値に設定すれ
ば気筒列の両側から同様の圧力波が作用して気筒1a〜1d
間の動的過給の格差が低減するようにしている。上記等
価長は、吸気通路24とバイパス通路28との通路断面積が
同一ならば、両者の共鳴室29,30までの通路長さを同一
に設定すればよく、また、断面積が大きく異なるときに
は、（通路容積／断面積）の比率を同一に設定すればよ
いものである。

上記構成により、バイパスバルブ８は前例と同様に作
動し、低回転域での開作動でバイパス通路28から吸気を
供給し、過給機５が通路抵抗とならない状態で気筒列の
両側から各気筒1a〜1dに可及的に均等に自然吸入による
吸気を行う。また、過給圧が過大となったときにバイパ
スバルブ８が開作動して過給圧をリリーフしその上限を
規制する。

また、前記バイパス通路28および吸気通路24はその共
鳴室29,30と通路長さに応じた固有振動数に対応した低
回転領域の同調回転数において、動的過給を行うもので
あり、過給機５の作動が停止している領域での動的過給
を得て、充填量の増大によってエンジン出力の向上が図
れる。

また、バイパス通路28を吸気通路24の下流端に接続す
るようにして、複数気筒における気筒1a〜1d間での動的
過給および吸気量の均等化を図るようにしている。

なお、実施例２および３の共鳴室は、通路の容積を拡
大したタンク状に形成する例を示したが、通路にチャン
バ状に形成した容積室を接続したもの、または、端部が
閉じたパイプ状の分岐通路部分を接続するようにしたも
のなどの構造に適宜設計変更可能である。

（発明の効果）上記のような本発明によれば、機械式の過給機をバイ
パスするバイパス通路を設け、このバイパス通路のバイ
パスバルブと過給機下流の吸気通路に連通する通路部分
を、少なくとも上記過給機の作動が停止するエンジンの
低回転領域で動的過給を行う固有振動数に設定するよう
に構成したので、その同調回転域で動的過給を得ること
により、過給機による過給作用が得られないときに動的
過給による充填量の増大による出力性能の向上を図るこ
とができ、前記バイパス通路の有効利用が図れるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における過給機付エンジ
ンの吸気構造の概略構成図、第２図は第２の実施例における同概略構成図、第３図は第３の実施例における同概略構成図である。１……エンジン、２……吸気ポート、4,11,24……吸気
通路、５……過給機、7,12,28……バイパス通路、7c,12
c,28c……共振通路部分、８……バイパスバルブ、13,1
4,29,30……共鳴室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤本英史広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭61−89928（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−224927（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−57740（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−71722（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−178031（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 33/00 - 39/16 F02B 27/00 - 27/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気通路に介在され運転状態に応じてエン
ジンにより駆動され吸気を過給する機械式の過給機と、
該過給機の吸気上流側と下流側の吸気通路とを連通する
バイパス通路と、該バイパス通路をエンジン運転状態に
応じて開閉するバイパスバルブとを備えた過給機付エン
ジンの吸気構造において、上記バイパス通路におけるバ
イパスバルブの下流側で過給機下流の吸気通路に連通す
る通路部分を、少なくとも前記過給機の作動を停止する
エンジンの低回転領域で動的過給を行う固有振動数に設
定したことを特徴とする過給機付エンジンの吸気構造。
【請求項２】前記バイパス通路におけるバイパスバルブ
の下流側で過給機下流の吸気通路に連通する通路部分の
固有振動数を可変に設け、過給機を作動しているエンジ
ンの回転領域においても動的過給を行うことを特徴とす
る請求項１に記載の過給機付エンジンの吸気構造。