JP3828209B2

JP3828209B2 - Intake device for supercharged engine

Info

Publication number: JP3828209B2
Application number: JP26248096A
Authority: JP
Inventors: 一徳稲垣
Original assignee: 有限会社日高エンジニアリング
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH1089079A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸で駆動されるスーパーチャージャあるいは排気ガスにより回転駆動されるターボチャージャ等の過給機を備えた過給エンジンの吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のエンジンでは、出力の向上を図るために、排気ガス，あるいはクランク軸によりコンプレッサを回転駆動し、該コンプレッサにより昇圧させた空気を燃焼室に過給するターボチャージャ，スーパチャージャ等の過給機を備えたものがある。この種の過給式エンジンでは、中速〜高速運転状態からスロットル弁を急激に全閉にする急減速運転状態では、吸気通路のスロットル弁上流側の圧力が上昇し、極端な場合はコンプレッサが破損するおそれがある。
【０００３】
このようなコンプレッサの損傷を防止するために、従来、急減速時に吸気通内の圧縮空気を逃がすようにしたものがある。これは、図４に示すように、吸気通路５１のスロットル弁５２より上流側にブローオフ通路５３を連通接続し、該ブローオフ通路５３にブローオフバルブ５４を配置して構成されている。また上記ブローオフバルブ５４には制御室５５を上室５６と下室５７とに区分けするダイヤフラム５８が接続されており、上室５６は吸気通路５１のスロットル弁５２より下流側部分に連通接続されている。また上記上室５６にはブローオフバルブ５４を閉方向に付勢するスプリング５９が配設されている。
【０００４】
通常運転時には、吸気通路５１の圧力（過給圧）と上室５６にかかる圧力とが同一となることからブローオフバルブ５４は閉じている（図４（ａ）参照）。そして上記運転状態からスロットル弁５２を急閉すると、スロットル弁５２下流側に発生した負圧によりブローオフバルブ５４が開き、これにより吸気通路５１内の圧縮空気はブローオフ通路５３を通ってコンプレッサ上流側に戻される（図４（ｂ）参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の構造では、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、エンジンブレーキ時，アイドリング時にブローオフバルブ５４が開いたままの状態となる場合がある。特にエンジンブレーキ状態が比較的長くなると吸気通路５１のスロットル弁５２の上流側，下流側とも負圧となることからブローオフバルブ５４が開き易い。このためスロットル弁５２を全閉状態から開いた場合の過給圧の立ち上がりが遅くなるというタイムラグが生じ、加速性能が得られないという問題がある。
【０００６】
ここで、上記ブローオフバルブ５４のスプリング５９のセット荷重を大きくすることにより、アイドリング時にブローオフバルブ５４が開かないようにすることが考えられる。しかしながら、アイドリング負圧はエンジン機種によって異なることから、場合によってはセット荷重が過大となって上述の急減速時におけるブローオフバルブ５４の作動に支障をきたすという懸念もある。
【０００７】
本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、急減速時における過給圧の上昇を抑制でき、かつ加速時の過給圧の立ち上がりを速くできる過給式エンジンの吸気装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、吸気通路の途中に介設されたコンプレッサにより過給するようにした過給式エンジンの吸気装置において、上記吸気通路のスロットル弁より上流側部分を上記コンプレッサより上流側部分又は大気に連通するブローオフ通路を設け、該ブローオフ通路に該通路を開閉するブローオフバルブを配設し、上記スロットル弁の下流側，上流側がそれぞれ負圧，正圧となるスロットル急閉運転域ではブローオフバルブを開状態とし、上記スロットル弁の下流側，上流側が、両方とも正圧となる通常運転域及び両方とも負圧となる低スロットル開度運転域では上記ブローオフバルブを閉状態とするブローオフバルブ制御手段を設け、上記ブローオフバルブは、ブローオフ通路に形成され空気の流れ方向に同軸配置された第１，第２シール面を有するバルブ室と、該バルブ室内に第１，第２シール面の軸方向に進退自在に挿入配設されたバルブシャフトと、該バルブシャフトに上記第１シール面又は第２シール面に密接可能なよう軸方向に移動自在に装着されたバルブヘッドとを備え、上記バルブシャフトに、該シャフトを前進させたとき上記バルブヘッドを第１，第２シール面の何れにも密接しない開位置に移動させるストッパを設けた構成となっており、上記ブローオフバルブ制御手段は、上記バルブシャフトが接続されたダイヤフラムにより大気圧室と作動室とに区分けされた制御室と、上記作動室に上記スロットル弁下流側の圧力を導入する導圧通路とを備え、上記スロットル急閉運転域ではバルブシャフトが作動室に導入され負圧により前進してバルブヘッドを開位置に移動させ、上記通常運転域では、上記スロットル弁下流側の正圧により上記バルブシャフトを後退させるとともに上記スロットル弁上流側の正圧によりバルブヘッドを第２シール面に密接する通常運転時位置に移動させ、上記低スロットル開度運転域では、上記スロットル弁下流側の負圧によりバルブシャフトを前進させるとともに上記スロットル弁上流側の負圧によりバルブヘッドを第１シール面に密接する低スロットル開度運転時位置に移動させることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図３は、本発明の一実施形態による過給式４サイクルエンジンの吸気装置を説明するための図であり、図１は全体構成図、図２はブローオフバルブの断面図、図３（ａ）〜図３（ｄ）はそれぞれブローオフバルブの動作を示す図である。
【００１１】
本実施形態の４サイクルエンジン１は、シリンダブロック２にシリンダベッド３，ヘッドカバー４を締結し、該シリンダブロック２のシリンダボア２ａ内にピストン５を摺動自在に配置し、該ピストン５をコンロッド６を介してクランク軸（不図示）に連結した概略構造のものである。
【００１２】
上記シリンダヘッド３下面のシリンダボア２ａに臨む部分には燃焼室を構成する燃焼凹部３ａが凹設されており、該燃焼凹部３ａには点火プラグ７が挿入配置されている。また上記シリンダヘッド３には燃焼室に連通する排気ポート１０，吸気ポート１１が形成されており、各ポート１０，１１には排気バルブ１２，吸気バルブ１３が配置されている。この各バルブ１２，１３はロッカアーム１４，１４を介してカム軸１５，１５で開閉駆動される。
【００１３】
上記排気ポート１０には排気管１６が接続されており、該排気管１６の下流端には触媒コンバータ１７を介在させてマフラ１８が接続されている。また上記吸気ポート１１には吸気管２０が接続されており、該吸気管２０の上流端にはエアクリーナ２１が接続されている。この吸気管２０の吸気ポート１１に臨む部分には燃料を噴射するインジェクタ２２が挿入配置されており、これの上流側には吸気管２０の通路面積を可変制御するスロットル弁２３が配置されている。また上記エアクリーナ２１の吐出口にはエアフローメータ２４が配設されている。
【００１４】
上記エンジン１は過給機３０を備えている。この過給機３０は排気管１６の途中に排気タービン３１を、吸気管２０の途中にコンプレッサ３２をそれぞれ配置し、排気タービン３１とコンプレッサ３２とをシャフト３３で結合して構成されている。上記吸気管２０のコンプレッサ３２より下流側には圧縮空気を冷却する水冷式又は空冷式のインタクーラ３４が、またスロットル弁２３の下流側にはサージタンク３５がそれぞれ介設されている。
【００１５】
上記排気管１６の排気タービン３１より上流側部分と下流側部分とは排気バイパス通路２５により連通接続されており、該バイパス通路２５には該通路２５を開閉する排気バイパスバルブ２６が配設されている。このバイパスバルブ２６にはダイヤフラム機構２７が接続されており、このダイヤフラム機構２７は、上記吸気管２０内の過給圧が所定値を越えるとバイパスバルブ２６を開くようになっており、これにより過給圧の過剰上昇を防止している。
【００１６】
上記吸気管２０の、上記スロットル弁２３より上流側部分と上記コンプレッサ３２より上流側部分とはブローオフ通路３６により連通接続されており、該ブローオフ通路３６の吸気管２０への接続部にはブローオフバルブ３７が介設されている。
【００１７】
上記ブローオフバルブ３７は以下の構造を有している。略Ｌ字状のケーシング３８の上流部に略樽状のバルブ室３８ａを膨出形成し、該バルブ室３８ａの入口，出口部分内面に空気の流れ方向に同軸配置された第１，第２シール面３８ｄ，３８ｃを形成する。また上記バルブ室３８ａ内にバルブシャフト３９を上記第１，第２シール面３８ｄ，３８ｃと同軸にかつ進退可能に配置し、該バルブシャフト３９に略樽状のバルブヘッド４０を軸方向に摺動自在に装着する。そして上記バルブシャフト３９の上端部３９ａをシール材４１ａを介在させてケーシング３８から外方に突出させる。上記ケーシング３８の吸気口３８ｅは吸気管２０に溶接接続され、吐出口３８ｂはジョイントを介してブローオフ通路３６に接続されている。上記バルブヘッド４０は樹脂，あるいはアルミ合金からなる中空状のもので、外表面にはシール性を確保するためのゴム膜（不図示）がコーティングされている。
【００１８】
またバルブヘッド４０はバルブシャフト３９に対して回転可能にかつ軸方向移動可能に装着されており、上記第１シール面３８ｄ，又は第２シール面３８ｃに密接可能となっている。また上記バルブヘッド４０は、上記バルブシャフト３９の中間段部に嵌着されたワッシャ（ストッパ）４１ｂにより上方向への移動量が規制されており、バルブシャフト３９が後退（上昇）位置にある場合にのみ上記第２シール面３８ｃに密接可能となっている。なお、バルブヘッド４０はバルブシャフト３９の前進，後退の何れにおいても第１シール面３８ｄに密接可能となっている。また上記バルブシャフト３９の外表面にはバルブヘッド４０の摺動による食い付きを防止するための皮膜（不図示）がコーティングされている。
【００１９】
これにより上記バルブヘッド４０は第２シール面３８ｃに密接してブローオフ通路を閉塞する通常運転時位置Ａと、バルブベッド４０がバルブシャフト３９により吸気口３８ｅ側に押しやられてブローオフ通路を開くスロットル急閉運転時位置Ｂと、第１シール面３８ｄに密接してブローオフ通路を閉塞する低スロットル開度運転時位置Ｃとの間で移動可能となっている。
【００２０】
上記ブローオフバルブ３７にはブローオフバルブ制御手段としてのダイヤフラム機構４２が配設されている。このダイヤフラム機構４２の制御室４４は、上記バルブシャフト３９の上端部３９ａを囲むようにケーシング３８に一体形成されたロアケース３８ｅにアッパケース４３を気密に締結してなり、該制御室４４は上記両ケース３８ｅ，４３間にダイヤフラム４５を介在させて大気室４４ａと作動室４４ｂとに区分けされている。
【００２１】
上記ダイヤフラム４５には一対の支持板４５ａ，４５ａを介して上記バルブシャフト３９の上端部３９ａが締結固定されている。この下側支持板４５ａとロアケース３８ｅの底面との間にはバルブシャフト３９を上方（後退方向）に付勢するスプリング４６が配設されており、このスプリング４６の付勢力はバルブシャフト３９を上端位置に保持できる程度の大きさに設定されている。また上記アッパケース４３の内壁には上側支持板４５ａが当接するストッパ部４３ａが突出形成されている。
【００２２】
そして上記作動室４４ｂには導圧通路４７が連通接続されており、該導圧通路４７は上記スロットル弁２３の下流側に配設されたサージタンク３５に連通接続されている。また上記アッパケース４３には大気室４４ａと外気とを連通する連通孔４４ｂが形成されている。
【００２３】
次に本実施形態のブローオフバルブ３７の動作について説明する。
スロットル弁２３が所定値以上開かれている通常運転域（低中速〜高速運転域）では、吸気管２０内は過給機３０からの過給圧によりスロットル弁２３の下流側，上流側共に正圧となっており、そのため制御室４４の作動室４４ｂも正圧となることから、バルブシャフト３９はダイヤフラム４５の上昇によって上昇端に位置している。またバルブヘッド４０は吸気管２０内の正圧によって通常運転時位置Ａに上昇し、第２シール面３８ｃに密接してブローオフ通路３６を閉じている（図３（ａ）参照）。
【００２４】
上記通常運転状態からスロットル弁２３を急激に閉じる急減速運転域（スロットル急閉運転域）に移行すると、サージタンク３５内の降圧に伴って作動室４４ｂが負圧となることから、バルブシャフト３９はダイヤフラム４５によって下降され、バルブヘッド４０をスロットル急閉時位置Ｂに押し下げる。これによりブローオフ通路３６が開き、バルブ室３８ａとバルブヘッド４０との間から吸気管２０内の高圧の空気がコンプレッサ３２の上流側に戻される（図３（ｂ）参照）。これにより吸気管２０内の圧力上昇が抑制され、コンプレッサ３２の損傷を防止できる。
【００２５】
一方エンジンブレーキが比較的長く続いた時，あるいはアイドリング時のように、スロットル弁２３が所定の小開度に保持される低スロットル開度運転域では、上記バルブシャフト３９は作動室４４ｂの負圧により上記スロットル急閉運転域と同じ下降位置に保持され、バルブヘッド４０は吸気管２０内が負圧になることから低スロットル開度運転時位置Ｃに移動し、第１シール面３８ｄに密接してブローオフ通路３６を閉じる（図３（ｃ），（ｄ）参照）。
【００２６】
本実施形態では、バルブシャフト３９をスロットル弁２３の下流側の正圧，負圧によって上昇，下降するよう構成するとともに、バルブヘッド４０をバルブシャフト３９に軸方向に移動可能に装着したので、通常運転域では、バルブシャフト３９が吸気管２０のスロットル弁２３の下流側の正圧によって上昇し、かつバルブヘッド４０が吸気管２０のスロットル弁２３上流側の正圧によって上昇して第２シール面３８ｃに密接し、ブローオフ通路３６を閉状態に保持できる。
【００２７】
そしてスロットル急閉運転域では、バルブシャフト３９がスロットル弁下流側の負圧により下降し同時にバルブヘッド４０を中間位置に下降させ、ブローオフ通路３６を開き、吸気管２０内の過剰昇圧を回避できる。
【００２８】
一方、低スロットル開度運転域では、スロットル弁２３上流側が負圧になることからバルブヘッド４０が下降して第１シール面３８ｄに密接し、ブローオフ通路３６を閉状態に保持する。
【００２９】
このように本実施形態によれば、エンジンブレーキ時，アイドリング時のような低スロットル開度運転域では吸気管２０内のスロットル弁２３上流側の負圧によりバルブヘッド４０がブローオフ通路３６を閉じるので、スロットル弁２３を全閉状態から開いたときの過給圧の立ち上がりを速くすることができ、加速性能を向上できる。
【００３０】
また本実施形態では、バルブヘッド４０をバルブシャフト３９に対して摺動可能とするだけの構造により、吸気管２０内のスロットル弁２３の下流側，上流側の圧力により自動的にバルブヘッド４０を昇降させブローオフ通路３６を開閉することができ、簡単な構造で済み、コストの上昇を抑制できる。
【００３１】
また上記バルブヘッド４０をバルブシャフト３９に対して回転可能としたので、該バルブヘッド４０を各シール面３８ｃ，３８ｄに確実に密接させることが可能となり、それだけシール性を向上できる。また、バルブ室３８ａ，及びバルブヘッド４０を略樽状に形成したので、流路抵抗を小さくできる。
【００３２】
また本実施形態では、ブローオフバルブ制御手段をダイヤフラム機構４２により構成し、該ダイヤフラム機構４２によりブローオフバルブ３７を開閉駆動するようにしたので、ブローオフバルブ３７の開閉制御を簡単な構造で実現でき、この点からもコストの上昇を抑制できる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、排気タービン３１によりコンプレッサ３２を回転駆動する，いわゆるターボチャージャを例に説明したが、本発明はクランク軸によりコンプレッサを回転駆動するスーパーチャージャにも勿論適用できる。
【００３４】
また上記実施形態では、ダイヤフラム機構によりブローオフバルブ制御手段を構成した場合を説明したが、本発明のブローオフバルブ制御手段はこれに限られるものではない。例えば、吸気管内圧力を圧力センサで検出し、該検出値に基づいてコントローラによりアクチュエータを介してブローオフバルブを開閉駆動するようにしてもよい。さらに上記実施形態では、４サイクルエンジンを例に説明したが、本発明は２サイクルエンジンにも適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明にかかる過給式エンジンの吸気装置によれば、スロットル急閉運転域ではブローオフ通路を開き、通常運転域，及びスロットル低開度運転域ではブローオフ通路を閉じるブローオフバルブ制御手段を設けたので、エンジンブレーキ時，アイドリング時にはブローオフ通路を閉状態に保持でき、スロットル弁を全閉から開いたときの過給圧の立ち上がりを速くすることができ、加速性能を向上できる効果がある。
【００３６】
また、ブローオフバルブを、バルブ室内にて進退するバルブシャフトと、該バルブシャフトに軸方向に移動可能に装着したバルブヘッドとを備えたものとし、ブローオフバルブ制御手段を、バルブシャフトを駆動するダイヤフラムの作動室内に吸気通路のスロットル弁下流側圧力を導入する構造としたので、ブローオフ通路を、スロットル急閉運転域でのみ開き、他の運転域では閉じる動作を、簡単な構造で実現でき、コストの上昇を抑制できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による過給式エンジンの吸気装置を説明するための概略構成図である。
【図２】上記吸気装置のブローオフバルブの断面図である。
【図３】上記ブローオフバルブの動作を示す図である。
【図４】従来のブローオフバルブの動作を示す図である。
【符号の説明】
１過給式エンジン
２０吸気通路
２３スロットル弁
３２コンプレッサ
３６ブローオフ通路
３７ブローオフバルブ
３８ａバルブ室
３８ｅ，３８ｃ第１，第２シール面
３９バルブシャフト
４０バルブヘッド
４１ｂワッシャ（ストッパ）
４４制御室
４４ａ大気圧室
４４ｂ作動室
４５ダイヤフラム
４７導圧通路
Ａ通常運転時位置
Ｂスロットル急閉運転位置（閉位置）
Ｃ低スロットル開度運転時位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake device for a supercharged engine including a supercharger such as a supercharger driven by a crankshaft or a turbocharger driven to rotate by exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
In recent engines, a turbocharger such as a turbocharger or a supercharger is used to rotate the compressor by exhaust gas or a crankshaft and to supercharge the air pressurized by the compressor into the combustion chamber in order to improve output. There is something with. In this type of supercharged engine, the pressure on the upstream side of the throttle valve in the intake passage rises in the sudden deceleration operation state where the throttle valve is suddenly fully closed from the medium speed to the high speed operation state. There is a risk of damage.
[0003]
In order to prevent such damage to the compressor, conventionally, there is one in which compressed air in the intake passage is released during sudden deceleration. As shown in FIG. 4, the blow-off passage 53 is connected to the upstream side of the throttle valve 52 of the intake passage 51, and the blow-off valve 54 is arranged in the blow-off passage 53. The blow-off valve 54 is connected to a diaphragm 58 that divides the control chamber 55 into an upper chamber 56 and a lower chamber 57, and the upper chamber 56 is connected to a downstream portion of the intake passage 51 from the throttle valve 52. Yes. The upper chamber 56 is provided with a spring 59 that urges the blow-off valve 54 in the closing direction.
[0004]
During normal operation, the pressure in the intake passage 51 (supercharging pressure) and the pressure applied to the upper chamber 56 are the same, so the blow-off valve 54 is closed (see FIG. 4A). When the throttle valve 52 is suddenly closed from the above operating state, the blow-off valve 54 is opened by the negative pressure generated on the downstream side of the throttle valve 52, so that the compressed air in the intake passage 51 passes through the blow-off passage 53 to the upstream side of the compressor. It is returned (see FIG. 4B).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional structure, as shown in FIGS. 4C and 4D, the blow-off valve 54 may remain open during engine braking and idling. In particular, when the engine brake state becomes relatively long, the upstream and downstream sides of the throttle valve 52 in the intake passage 51 have negative pressure, so that the blow-off valve 54 is easy to open. For this reason, there is a problem that the acceleration performance cannot be obtained due to a time lag that the rise of the supercharging pressure is delayed when the throttle valve 52 is opened from the fully closed state.
[0006]
Here, it is conceivable to prevent the blow-off valve 54 from opening during idling by increasing the set load of the spring 59 of the blow-off valve 54. However, since the idling negative pressure varies depending on the engine model, there is also a concern that the set load may become excessive in some cases and hinder the operation of the blow-off valve 54 during the sudden deceleration described above.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and provides an intake device for a supercharged engine that can suppress an increase in supercharging pressure during rapid deceleration and can quickly increase the supercharging pressure during acceleration. The purpose is that.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, in the intake system for a supercharged engine that is supercharged by a compressor interposed in the middle of the intake passage, a portion upstream of the throttle valve of the intake passage is a portion upstream of the compressor. Alternatively, a blow-off passage communicating with the atmosphere is provided, and a blow-off valve for opening and closing the passage is provided in the blow-off passage, and blow-off is performed in a throttle suddenly closed operation region where the downstream side and the upstream side of the throttle valve are negative pressure and positive pressure, respectively. Blow-off valve control that opens the valve and closes the blow-off valve in the normal operation range where both the downstream and upstream sides of the throttle valve are positive pressure and the low throttle opening operation range where both are negative pressure means provided, the blow-off valve, the first and second sheet which are coaxially arranged in flow direction of the air are formed in the blow-off passage A valve chamber having a cylindrical surface, a valve shaft inserted and disposed in the valve chamber so as to be movable back and forth in the axial direction of the first and second seal surfaces, and the first seal surface or the second seal surface on the valve shaft. A valve head mounted so as to be movable in the axial direction so as to be in close contact with the valve shaft, and when the shaft is advanced, the valve head is not in close contact with either the first or second seal surface The blow-off valve control means includes a control chamber divided into an atmospheric pressure chamber and a working chamber by a diaphragm connected to the valve shaft, and the throttle in the working chamber. And a pressure guiding passage for introducing pressure on the downstream side of the valve. In the throttle close operation region, the valve shaft is introduced into the working chamber and moved forward by negative pressure to open the valve head. In the normal operation range, the valve shaft is moved backward by the positive pressure on the downstream side of the throttle valve and the valve head is brought into close contact with the second seal surface by the positive pressure on the upstream side of the throttle valve. In the low throttle opening operating range, the valve shaft is advanced by the negative pressure on the downstream side of the throttle valve and the valve head is brought into close contact with the first seal surface by the negative pressure on the upstream side of the throttle valve. It is characterized by being moved to the operating position every time .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 3 are views for explaining an intake system of a supercharged four-cycle engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram, FIG. 2 is a sectional view of a blow-off valve, and FIG. (A)-FIG.3 (d) is a figure which shows operation | movement of a blow-off valve, respectively.
[0011]
In the four-cycle engine 1 of the present embodiment, a cylinder bed 3 and a head cover 4 are fastened to a cylinder block 2, a piston 5 is slidably disposed in a cylinder bore 2a of the cylinder block 2, and the piston 5 is connected to a connecting rod 6. Through a crankshaft (not shown).
[0012]
A combustion concave portion 3a constituting a combustion chamber is formed in a portion facing the cylinder bore 2a on the lower surface of the cylinder head 3, and a spark plug 7 is inserted and disposed in the combustion concave portion 3a. The cylinder head 3 is formed with an exhaust port 10 and an intake port 11 communicating with the combustion chamber, and an exhaust valve 12 and an intake valve 13 are disposed at each of the ports 10 and 11. The valves 12 and 13 are driven to open and close by camshafts 15 and 15 via rocker arms 14 and 14, respectively.
[0013]
An exhaust pipe 16 is connected to the exhaust port 10, and a muffler 18 is connected to the downstream end of the exhaust pipe 16 via a catalytic converter 17. An intake pipe 20 is connected to the intake port 11, and an air cleaner 21 is connected to the upstream end of the intake pipe 20. An injector 22 for injecting fuel is inserted and disposed at a portion facing the intake port 11 of the intake pipe 20, and a throttle valve 23 for variably controlling the passage area of the intake pipe 20 is disposed upstream of the injector 22. . An air flow meter 24 is disposed at the discharge port of the air cleaner 21.
[0014]
The engine 1 includes a supercharger 30. The supercharger 30 is configured by disposing an exhaust turbine 31 in the middle of the exhaust pipe 16 and a compressor 32 in the middle of the intake pipe 20, and connecting the exhaust turbine 31 and the compressor 32 with a shaft 33. A water-cooled or air-cooled intercooler 34 for cooling compressed air is provided downstream of the compressor 32 of the intake pipe 20, and a surge tank 35 is provided downstream of the throttle valve 23.
[0015]
An upstream portion and a downstream portion of the exhaust pipe 16 from the exhaust turbine 31 are connected to each other by an exhaust bypass passage 25, and an exhaust bypass valve 26 that opens and closes the passage 25 is disposed in the bypass passage 25. Yes. A diaphragm mechanism 27 is connected to the bypass valve 26, and the diaphragm mechanism 27 opens the bypass valve 26 when the supercharging pressure in the intake pipe 20 exceeds a predetermined value. The excessive increase in supply pressure is prevented.
[0016]
A portion of the intake pipe 20 upstream from the throttle valve 23 and a portion upstream from the compressor 32 are connected in communication by a blow-off passage 36, and a blow-off valve is connected to the connection portion of the blow-off passage 36 to the intake pipe 20. 37 is interposed.
[0017]
The blow-off valve 37 has the following structure. A substantially barrel-shaped valve chamber 38a bulges in the upstream portion of the substantially L-shaped casing 38, and the first and second seals are arranged coaxially in the air flow direction on the inner surfaces of the inlet and outlet portions of the valve chamber 38a. Surfaces 38d and 38c are formed. A valve shaft 39 is disposed coaxially with the first and second seal surfaces 38d and 38c in the valve chamber 38a so as to be movable back and forth, and a substantially barrel-shaped valve head 40 is slid in the axial direction on the valve shaft 39. Mount freely. And the upper end part 39a of the said valve shaft 39 protrudes outward from the casing 38 through the sealing material 41a. The intake port 38e of the casing 38 is welded to the intake pipe 20, and the discharge port 38b is connected to the blow-off passage 36 through a joint. The valve head 40 is a hollow body made of resin or aluminum alloy, and the outer surface is coated with a rubber film (not shown) for ensuring sealing performance.
[0018]
The valve head 40 is mounted so as to be rotatable and axially movable with respect to the valve shaft 39, and can be brought into close contact with the first seal surface 38d or the second seal surface 38c. Further, when the valve head 40 is restricted in its upward movement by a washer (stopper) 41b fitted to the intermediate step portion of the valve shaft 39, the valve shaft 39 is in the retracted (upward) position. It is possible to closely contact the second seal surface 38c only. The valve head 40 can be in close contact with the first seal surface 38d in both the forward and backward movements of the valve shaft 39. The outer surface of the valve shaft 39 is coated with a film (not shown) for preventing biting by sliding of the valve head 40.
[0019]
As a result, the valve head 40 closes to the second seal surface 38c and closes the blow-off passage, and the normal operation position A, and the throttle valve suddenly opens the blow-off passage by the valve bed 40 being pushed toward the intake port 38e by the valve shaft 39. It is movable between the closed operation position B and the low throttle opening operation position C that closes the blow-off passage in close contact with the first seal surface 38d.
[0020]
The blow-off valve 37 is provided with a diaphragm mechanism 42 as blow-off valve control means. The control chamber 44 of the diaphragm mechanism 42 is formed by airtightly fastening an upper case 43 to a lower case 38e formed integrally with the casing 38 so as to surround the upper end portion 39a of the valve shaft 39. A diaphragm 45 is interposed between the cases 38e and 43 so as to be divided into an atmospheric chamber 44a and a working chamber 44b.
[0021]
An upper end 39a of the valve shaft 39 is fastened and fixed to the diaphragm 45 via a pair of support plates 45a and 45a. A spring 46 is disposed between the lower support plate 45a and the bottom surface of the lower case 38e to urge the valve shaft 39 upward (retracting direction). The urging force of the spring 46 causes the valve shaft 39 to move upward. It is set to a size that can be held in position. Further, a stopper portion 43a with which the upper support plate 45a abuts is formed on the inner wall of the upper case 43 so as to protrude.
[0022]
A pressure guide passage 47 is connected to the working chamber 44b, and the pressure guide passage 47 is connected to a surge tank 35 disposed on the downstream side of the throttle valve 23. The upper case 43 is formed with a communication hole 44b for communicating the atmospheric chamber 44a with the outside air.
[0023]
Next, the operation of the blow-off valve 37 of this embodiment will be described.
In the normal operation range (low medium speed to high speed operation range) where the throttle valve 23 is opened by a predetermined value or more, the intake pipe 20 has both the downstream side and the upstream side of the throttle valve 23 due to the supercharging pressure from the supercharger 30. Since the pressure is positive and the working chamber 44b of the control chamber 44 is also positive, the valve shaft 39 is positioned at the rising end due to the rise of the diaphragm 45. The valve head 40 is raised to the normal operation position A by the positive pressure in the intake pipe 20, and closes the blow-off passage 36 in close contact with the second seal surface 38c (see FIG. 3A).
[0024]
When a transition is made from the normal operation state to a sudden deceleration operation region (throttle abrupt operation region) in which the throttle valve 23 is suddenly closed, the working chamber 44b becomes negative pressure as the pressure in the surge tank 35 is lowered. Is lowered by the diaphragm 45 to push the valve head 40 down to the position B when the throttle is suddenly closed. As a result, the blow-off passage 36 is opened, and the high-pressure air in the intake pipe 20 is returned to the upstream side of the compressor 32 from between the valve chamber 38a and the valve head 40 (see FIG. 3B). Thereby, the pressure rise in the intake pipe 20 is suppressed, and the compressor 32 can be prevented from being damaged.
[0025]
On the other hand, when the engine brake has continued for a relatively long time or during idling, the valve shaft 39 has a negative pressure in the working chamber 44b in a low throttle opening operating range where the throttle valve 23 is maintained at a predetermined small opening. Thus, the valve head 40 is held at the same lowered position as in the above-described throttle suddenly closed operation region, and the valve pipe 40 moves to the position C at the time of low throttle opening operation due to the negative pressure in the intake pipe 20, and is in close contact with the first seal surface 38d. The blow-off passage 36 is closed (see FIGS. 3C and 3D).
[0026]
In the present embodiment, the valve shaft 39 is configured to be raised and lowered by positive pressure and negative pressure on the downstream side of the throttle valve 23, and the valve head 40 is mounted on the valve shaft 39 so as to be movable in the axial direction. In the operating range, the valve shaft 39 is raised by the positive pressure on the downstream side of the throttle valve 23 of the intake pipe 20, and the valve head 40 is raised by the positive pressure on the upstream side of the throttle valve 23 of the intake pipe 20 to raise the second seal surface. Close to 38c, the blow-off passage 36 can be kept closed.
[0027]
In the throttle close operation region, the valve shaft 39 is lowered by the negative pressure on the downstream side of the throttle valve, and at the same time, the valve head 40 is lowered to the intermediate position, the blow-off passage 36 is opened, and excessive pressure increase in the intake pipe 20 can be avoided.
[0028]
On the other hand, in the low throttle opening operation region, the upstream side of the throttle valve 23 has a negative pressure, so the valve head 40 descends and comes into close contact with the first seal surface 38d, and the blow-off passage 36 is kept closed.
[0029]
As described above, according to the present embodiment, the valve head 40 closes the blow-off passage 36 by the negative pressure upstream of the throttle valve 23 in the intake pipe 20 in the low throttle opening operation region such as during engine braking and idling. When the throttle valve 23 is opened from the fully closed state, the rise of the supercharging pressure can be accelerated, and the acceleration performance can be improved.
[0030]
In the present embodiment, the valve head 40 is automatically slid by the pressure on the downstream side and the upstream side of the throttle valve 23 in the intake pipe 20 by a structure that only allows the valve head 40 to slide relative to the valve shaft 39. The blow-off passage 36 can be opened and closed to open and close, and a simple structure is sufficient, and an increase in cost can be suppressed.
[0031]
Further, since the valve head 40 can be rotated with respect to the valve shaft 39, the valve head 40 can be reliably brought into close contact with the seal surfaces 38c and 38d, and the sealing performance can be improved accordingly. Moreover, since the valve chamber 38a and the valve head 40 are formed in a substantially barrel shape, the flow path resistance can be reduced.
[0032]
Further, in the present embodiment, the blow-off valve control means is constituted by the diaphragm mechanism 42, and the blow-off valve 37 is driven to open and close by the diaphragm mechanism 42. Therefore, the opening / closing control of the blow-off valve 37 can be realized with a simple structure. From the point of view, the increase in cost can be suppressed.
[0033]
In the above embodiment, a so-called turbocharger in which the compressor 32 is rotationally driven by the exhaust turbine 31 has been described as an example, but the present invention can also be applied to a supercharger in which the compressor is rotationally driven by a crankshaft.
[0034]
In the above embodiment, the case where the blow-off valve control means is configured by the diaphragm mechanism has been described. However, the blow-off valve control means of the present invention is not limited to this. For example, the pressure in the intake pipe may be detected by a pressure sensor, and the blow-off valve may be driven to open and close via an actuator by a controller based on the detected value. Furthermore, in the above-described embodiment, a four-cycle engine has been described as an example, but the present invention can also be applied to a two-cycle engine.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the intake device for a supercharged engine according to the first aspect of the present invention, the blow-off passage that opens the blow-off passage in the sudden throttle operation region and closes the blow-off passage in the normal operation region and the low throttle operation region. Since the valve control means is provided, the blow-off passage can be kept closed during engine braking and idling, the boost pressure rises when the throttle valve is opened from fully closed, and acceleration performance can be improved. effective.
[0036]
Further, the blow-off valve is provided with a valve shaft that advances and retreats in the valve chamber, and a valve head that is mounted on the valve shaft so as to be movable in the axial direction, and the blow-off valve control means is provided with a diaphragm for driving the valve shaft. Since it is structured to introduce the pressure downstream of the throttle valve in the intake passage into the working chamber, the blow-off passage can be opened only in the throttle close operation region and closed in the other operation regions with a simple structure, which reduces the cost. There is an effect to suppress the rise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an intake device for a supercharged engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a blow-off valve of the intake device.
FIG. 3 is a diagram showing the operation of the blow-off valve.
FIG. 4 is a diagram showing the operation of a conventional blow-off valve.
[Explanation of symbols]
1 Supercharged Engine 20 Intake Passage 23 Throttle Valve 32 Compressor 36 Blow-off Passage 37 Blow-off Valve 38a Valve Chambers 38e, 38c First and Second Seal Surfaces 39 Valve Shaft 40 Valve Head 41b Washer (Stopper)
44 Control chamber 44a Atmospheric pressure chamber 44b Working chamber 45 Diaphragm 47 Pressure guiding passage A Normal operation position B Throttle sudden closing operation position (closed position)
C Low throttle opening position

Claims

吸気通路の途中に介設されたコンプレッサにより過給するようにした過給式エンジンの吸気装置において、上記吸気通路のスロットル弁より上流側部分を上記コンプレッサより上流側部分又は大気に連通するブローオフ通路を設け、該ブローオフ通路に該通路を開閉するブローオフバルブを配設し、上記スロットル弁の下流側，上流側がそれぞれ負圧，正圧となるスロットル急閉運転域ではブローオフバルブを開状態とし、上記スロットル弁の下流側，上流側が、両方とも正圧となる通常運転域及び両方とも負圧となる低スロットル開度運転域では上記ブローオフバルブを閉状態とするブローオフバルブ制御手段を設け、上記ブローオフバルブは、ブローオフ通路に形成され空気の流れ方向に同軸配置された第１，第２シール面を有するバルブ室と、該バルブ室内に第１，第２シール面の軸方向に進退自在に挿入配設されたバルブシャフトと、該バルブシャフトに上記第１シール面又は第２シール面に密接可能なよう軸方向に移動自在に装着されたバルブヘッドとを備え、上記バルブシャフトに、該シャフトを前進させたとき上記バルブヘッドを第１，第２シール面の何れにも密接しない開位置に移動させるストッパを設けた構成となっており、上記ブローオフバルブ制御手段は、上記バルブシャフトが接続されたダイヤフラムにより大気圧室と作動室とに区分けされた制御室と、上記作動室に上記スロットル弁下流側の圧力を導入する導圧通路とを備え、上記スロットル急閉運転域ではバルブシャフトが作動室に導入され負圧により前進してバルブヘッドを開位置に移動させ、上記通常運転域では、上記スロットル弁下流側の正圧により上記バルブシャフトを後退させるとともに上記スロットル弁上流側の正圧によりバルブヘッドを第２シール面に密接する通常運転時位置に移動させ、上記低スロットル開度運転域では、上記スロットル弁下流側の負圧によりバルブシャフトを前進させるとともに上記スロットル弁上流側の負圧によりバルブヘッドを第１シール面に密接する低スロットル開度運転時位置に移動させることを特徴とする過給式エンジンの吸気装置。In a supercharged engine intake device that is supercharged by a compressor interposed in the middle of an intake passage, a blow-off passage that communicates a portion upstream of the throttle valve of the intake passage to a portion upstream of the compressor or the atmosphere And a blow-off valve for opening and closing the passage is disposed in the blow-off passage, and the blow-off valve is opened in a throttle abrupt operation region where the downstream side and the upstream side of the throttle valve are negative pressure and positive pressure, respectively. downstream of the throttle valve, upstream, a blow-off valve control means for the blow-off valve closed provided at both normal operating range and both a negative pressure low throttle opening operation range of the positive pressure, the blow-off valve Is a valve having first and second sealing surfaces formed in the blow-off passage and coaxially arranged in the air flow direction. A chamber, a valve shaft inserted and disposed in the valve chamber so as to advance and retreat in the axial direction of the first and second seal surfaces, and a shaft so that the valve shaft can be in close contact with the first seal surface or the second seal surface A stopper that moves the valve head to an open position that is not in close contact with any of the first and second seal surfaces when the shaft is advanced. The blow-off valve control means includes a control chamber divided into an atmospheric pressure chamber and a working chamber by a diaphragm connected to the valve shaft, and a pressure downstream of the throttle valve in the working chamber. In the throttle close operation region, the valve shaft is introduced into the working chamber and moved forward by negative pressure to move the valve head to the open position. In the normal operation range, the valve shaft is moved backward by the positive pressure on the downstream side of the throttle valve, and the valve head is moved to the normal operation position close to the second seal surface by the positive pressure on the upstream side of the throttle valve. In the throttle opening operating range, the valve shaft is advanced by the negative pressure on the downstream side of the throttle valve, and the valve head is moved to the low throttle opening operating position in close contact with the first seal surface by the negative pressure on the upstream side of the throttle valve. intake system for a supercharged engine, characterized in that to.