JPH05263671A - ターボ過給機付内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】排気圧力が過大となるような場合でもタービン
に必要な回転を維持させながら内燃機関のポンピングロ
スを低減させる。 【構成】エンジン２の各気筒＃１〜＃４に一対の排気ポ
ート８，９を設け、各排気ポート８，９を各排気通路１
３，１５に別々に連通させ、排気通路１３をタービン１
７の入口側に、排気通路１５をタービン１７の出口側に
それぞれ連通させる。各排気ポート８，９に油圧アクチ
ュエータで駆動される排気バルブ１０，１１をそれぞれ
設け、排気行程で排気バルブ１１を排気バルブ１０より
も遅く開弁させると共に、高速運転時には排気バルブ１
１の開弁期間を増大させるように油圧アクチュエータを
制御する。従って、タービン１７の回転に有効なブロー
ダウン時の排気圧力のエネルギーのみが排気通路１３を
通じて生かされ、ブローダウン時以降の不必要な排気圧
力は排気通路１５を通じて抵抗なく取り除かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はターボ過給機を備えて
なる内燃機関に係り、詳しくはそのターボ過給機の作動
に合わせて内燃機関における排気バルブの開閉タイミン
グを制御するようにしたターボ過給機付内燃機関のバル
ブタイミング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ターボ過給機を備えた内燃機関で
は、その低速運転領域において排気ポートが開かれた場
合に、排気ガスの圧力（排気圧力）のエネルギーが不足
してターボ過給機のタービンの回転が不足するというこ
とがあった。このような場合に、内燃機関が高速運転領
域へ移行しようとすると、ターボ過給機の追従性が低下
して加速性能が損なわれるという問題があった。

【０００３】そこで、上記の問題に対処するための技術
が、例えば特開平１−２７７６５４号公報に開示されて
いる。この公報の技術では、エンジンに独立した二つの
排気ポートが設けられており、その一方の第１の排気ポ
ートが第１の排気通路を介してターボ過給機のタービン
下流側に連通されており、残りの第２の排気ポートが第
２の排気通路を介してタービン上流側に連通されてい
る。又、第１の排気通路の途中には第２の排気通路へ分
岐してなる分岐通路が設けられており、その分岐通路に
は開閉用のウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）が設けら
れている。そして、車両の減速運転時、或いはクラッチ
の非連結時に、ウェイストゲートバルブにより分岐通路
を開かせ、排気バルブの開閉を制御することによって第
１の排気ポートを第２の排気ポートよりも少し早く開か
せる。これにより、ブローダウン時の高温・高圧で大き
な排気圧力を得て、その排気圧力の大きなエネルギーを
第１の排気ポート、第１の排気通路及び分岐通路を通じ
てタービンへと入力させてターボ過給機を必要な回転数
に維持させるようになっている。

【０００４】しかしながら、上記の技術では、高速運転
時等には、第１の排気通路における排気圧力が過大とな
ってタービンに過回転や過熱のおそれがあった。そこ
で、排気圧力が過大となるような場合には、ウェイスト
ゲートバルブで分岐通路を閉じ、第１の排気通路におけ
る排気圧力をタービンへ入力させることなく、タービン
の下流側へと直接逃がすようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記公報の
従来技術では、排気圧力が過大となる場合に、排気行程
の最初からウェイストゲートバルブが閉じられることに
より、排気圧力の一部が最初からタービンの下流側へと
直接捨てられていた。そのため、排気行程を通じて捨て
られる排気圧力を考えた場合に、図１０（ａ）に示すよ
うに、ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）が閉じられた
ときには、タービンの回転に最も有効に作用し得るブロ
ーダウン時の排気圧力が大きく捨てられるだけで、ター
ビンの回転に不必要なブローダウン時以降の排気圧力の
捨て分がそれほど大きくならなかった。従って、図１０
（ｂ）に示すように、タービンに入力されるべきブロー
ダウン時のエネルギーや平均エネルギーが相対的に低く
なり、タービンの回転に有効なエネルギーを充分に確保
することができなかった。しかも、図１０（ａ）に示す
ように、内燃機関の平均背圧もあまり低くならず、排気
行程での抵抗となって圧力損失を増大させ、エンジンの
ポンピングロスを増大させる原因にもなっていた。

【０００６】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、排気圧力が過大となる場合
でも、タービンに必要な回転を維持させながら内燃機関
のポンピングロスを低減させることの可能なターボ過給
機付内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては図１に示すように、排気によ
りタービンＭ１を回転させることによりコンプレッサＭ
２を駆動させて吸気を過給するようにしたターボ過給機
Ｍ３を備えてなる内燃機関Ｍ４と、その内燃機関Ｍ４の
気筒Ｍ５に互いに独立して設けられた第１の排気ポート
Ｍ６及び第２の排気ポートＭ７と、一端が第１の排気ポ
ートＭ６に連通され、他端がタービンＭ１の入口側に連
通されてなる第１の排気通路Ｍ８と、一端が第２の排気
ポートＭ７に連通され、他端がタービンＭ１の出口側に
連通されてなる第２の排気通路Ｍ９と、第１の排気ポー
トＭ６を開閉する第１の排気バルブＭ１０と、第２の排
気ポートＭ７を開閉する第２の排気バルブＭ１１と、第
１の排気バルブＭ１０を開閉駆動するための第１のバル
ブ駆動手段Ｍ１２と、第２の排気バルブＭ１１を開閉駆
動するための第２のバルブ駆動手段Ｍ１３と、内燃機関
Ｍ４の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手
段Ｍ１４と、その運転状態検出手段Ｍ１４の検出結果に
基づき、内燃機関Ｍ４の排気行程において第２の排気バ
ルブＭ１１を第１の排気バルブＭ１０よりも遅く開弁さ
せると共に、高速運転時には第２の排気バルブＭ１１の
開弁期間を増大させるように第１及び第２のバルブ駆動
手段Ｍ１２，Ｍ１３を駆動制御するバルブ制御手段Ｍ１
５とを備えている。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、図１に示すように、内燃
機関Ｍ４の排気行程において、第１のバルブ駆動手段Ｍ
１２が駆動されて第１の排気バルブＭ１０が開弁される
ことにより、気筒Ｍ５から出される排気が、第１の排気
ポートＭ６及び第１の排気通路Ｍ８を通じてタービンＭ
１の入口側に供給されてタービンＭ１が回転される。こ
の作用により、コンプレッサＭ２が駆動されて吸気の過
給が行われる。一方、内燃機関Ｍ４の排気行程におい
て、第２のバルブ駆動手段Ｍ１３が駆動されて第２の排
気バルブＭ１１が開弁されることにより、気筒Ｍ５から
出される排気が、第２の排気ポートＭ７及び第２の排気
通路Ｍ９を通じてタービンＭ１の出口側へと逃がされ
る。

【０００９】そして、内燃機関Ｍ４の運転中に運転状態
検出手段Ｍ１４の検出結果に基づいてバルブ制御手段Ｍ
１５が作動することにより、第１及び第２のバルブ駆動
手段Ｍ１２，Ｍ１３が駆動制御され、排気行程にて第２
の排気バルブＭ１１が第１の排気バルブＭ１０よりも遅
く開弁されると共に、高速運転時には第２の排気バルブ
Ｍ１３の開弁期間が増大される。

【００１０】従って、第２の排気バルブＭ１１が第１の
排気バルブＭ１０よりも遅く開弁されることから、ター
ビンＭ１の回転に最も有効なブローダウン時の排気圧力
のみが第１の排気通路Ｍ８を通じて最初にタービンＭ１
に供給される。又、タービンＭ１の回転に不必要な排気
圧力は、ブローダウン時から遅れて第２の排気通路Ｍ９
を通じてタービンＭ１の出口側へと逃がされる。このた
め、タービンＭ１の回転に有効な排気圧力のエネルギー
のみが生かされ、不必要な排気圧力は抵抗なく取り除か
れる。しかも、高速運転時には第２の排気バルブＭ１３
の開弁期間が増大されることから、高速運転時に過大と
なる排気圧力のうち、タービンＭ１の回転に不必要な部
分は、第２の排気通路Ｍ９を通じてタービンＭ１の出口
側へと充分に逃がされ、高速運転によって増大する不必
要な排気圧力は抵抗なく取り除かれる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明におけるターボ過給機付内燃
機関のバルブタイミング制御装置を具体化した一実施例
を図２〜図９に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図２はターボ過給機１を備えてなる内燃機
関としての直列４気筒タイプのエンジン２及びその吸気
系及び排気系を示す概略図である。エンジン２の４つの
気筒＃１，＃２，＃３，＃４には二股に分岐してなる吸
気ポート３がそれぞれ形成されている。又、各気筒＃１
〜＃４へ分岐して開口する各吸気ポート３の両開口端に
は、各気筒＃１〜＃４毎に開閉用の一対の吸気バルブ
４，５がそれぞれ設けられている。更に、各吸気ポート
３の入口側は、それぞれ吸気マニホルド６を介して共通
する吸気通路７に連通されている。

【００１３】一方、各気筒＃１〜＃４には、互いに独立
して同一のポート径を有する一対の第１の排気ポート８
及び第２の排気ポート９がそれぞれ形成されている。
又、各気筒＃１〜＃４において、第１の排気ポート８の
開口端には開閉用の第１の排気バルブ１０がそれぞれ設
けられている。同様に、第２の排気ポート９の開口端に
は開閉用の第２の排気バルブ１１がそれぞれ設けられて
いる。更に、各第１の排気ポート８の出口側は、それぞ
れ第１の排気マニホルド１２を介して共通する第１の排
気通路１３に連通されている。同様に、各第２の排気ポ
ート９の出口側は、それぞれ第２の排気マニホルド１４
を介して共通する第２の排気通路１５に連通されてい
る。

【００１４】ターボ過給機１は一体回転可能なコップレ
ッサ１６及びタービン１７を備え、そのコンプレッサ１
６が吸気通路７の途中に設けられている。又、タービン
１７は第１の排気通路１３の一端に対応して設けられて
いる。つまり、第１の排気通路１３の一端はタービン１
７の入口側に連通されている。又、タービン１７の出口
側は、別の第３の排気通路１８に連通されている。更
に、第２の排気通路１５の一端はタービン１７の出口
側、即ち第３の排気通路１８に連通されている。

【００１５】従って、各気筒＃１〜＃４から各第１の排
気ポート８及び各第１の排気マニホルド１２を通じて第
１の排気通路１３へ排気が導き出されることにより、そ
の排気圧力がタービン１７の入口側へと供給される。そ
して、その排気圧力のエネルギーによりタービン１７が
回転されることにより、コンプレッサ１６が一体的に回
転駆動されて吸気通路７における吸気が過給されて各吸
気マニホルド６及び各吸気ポート３を通じて各気筒＃１
〜＃４へと供給される。又、各気筒＃１〜＃４から各第
２の排気ポート９及び各第２の排気マニホルド１４を通
じて第２の排気通路１５へ排気が導き出されることによ
り、その排気圧力はタービン１７に供給されることなく
第３の排気通路１８へと逃がされる。

【００１６】次に、各気筒＃１〜＃４における第１及び
第２の排気バルブ１０，１１を開閉駆動させるための動
弁用油圧駆動装置について説明する。この実施例におい
て、動弁用油圧駆動装置は各気筒＃１〜＃４毎に第１及
び第２の排気バルブ１０，１１を独立的に開閉駆動され
るようになっており、そのために各気筒＃１〜＃４に対
応した別々の油圧回路が設けられている。この実施例で
は、それらの油圧回路が共通の構成をなしているものと
して、以下に一つの気筒＃１を代表させて、その油圧回
路を含む動弁用油圧駆動装置について説明する。

【００１７】尚、この実施例において、各気筒＃１〜＃
４の各吸気バルブ４，５は、各排気バルブ１０，１１と
同様に動弁用油圧駆動装置によって開閉駆動されるもの
であるが、ここではその説明を省略する。

【００１８】図３は気筒＃１における第１及び第２の排
気バルブ１０，１１とその動弁用油圧駆動装置を示す概
略構成図である。エンジン２のシリンダブロック１９に
は、第１及び第２の排気ポート８，９に対応して第１及
び第２の排気バルブ１０，１１がそれぞれ配設されてい
る。各排気バルブ１０，１１のバルブステム１０ａ，１
１ａはシリンダブロック１９を上方へ貫通して延び、か
つシリンダブロック１９に対して上下動可能に組み付け
られている。シリンダブロック１９とシリンダヘッド２
０との間において、各バルブステム１０ａ，１１ａ上の
先端寄りには、リテーナ２１，２２がそれぞれ固定され
ている。又、各リテーナ２１，２２とシリンダブロック
１９との間には、各排気バルブ１０，１１を上方へ付勢
する、即ち各排気バルブ１０，１１を閉弁させる方向へ
付勢するバルブスプリング２３，２４がそれぞれ介在さ
れている。

【００１９】各排気バルブ１０，１１を開閉駆動させる
ために、エンジン２のシリンダヘッド２０には、各バル
ブステム１０ａ，１１ａのそれぞれに対応して一対の油
圧室２５，２６が形成されている。各油圧室２５，２６
にはプランジャ２７，２８がそれぞれ上下動可能に組み
付けられており、これら油圧室２５，２６及びプランジ
ャ２７，２８により第１のバルブ駆動手段としての第１
の油圧アクチュエータ２９及び第２のバルブ駆動手段と
しての第２の油圧アクチュエータ３０がそれぞれ構成さ
れている。各プランジャ２７，２８の下端は各バルブス
テム１０ａ，１１ａの上端に係合されている。そして、
原理的には、各油圧室２５，２６の作動油圧を制御して
各プランジャ２７，２８を上下動させることにより、各
排気バルブ１０，１１が上下動されて開閉駆動されるよ
うになっている。

【００２０】各油圧アクチュエータ２９，３０を作動さ
せるための油圧回路について説明する。この油圧回路
は、エンジン２によって駆動される油圧ポンプ３１を備
え、その油圧ポンプ３１の吸入側はストレーナ３２を介
して油圧タンク３３に接続されている。又、油圧ポンプ
３１の吐出側は二つ油圧管路３４，３５に分岐され、そ
の一方の油圧管路３４の途中には、油圧ポンプ３１に近
い順に、高圧アキュムレータ３６、第１の制御弁３７、
第２の制御弁３８及び低圧アキュムレータ３９が直列に
設けられている。又、その低圧アキュムレータ３９の出
口側から延びる戻り管路４０は油圧タンク３３に接続さ
れている。そして、第１の制御弁３７と第２の制御弁３
８との間から延びる油圧管路４１の一端が、第１の油圧
アクチュエータ２９の油圧室２５に接続されている。同
様に、他方の油圧管路３５の途中には、油圧ポンプ３１
に近い順に、高圧アキュムレータ４２、第３の制御弁４
３、第４の制御弁４４及び低圧アキュムレータ４５が直
列に設けられている。又、その低圧アキュムレータ４５
の出口側から延びる戻り管路４６が、戻り管路４０を介
して油圧タンク３３に接続されている。そして、第３の
制御弁４３と第４の制御弁４４との間から延びる油圧管
路４７の一端が、第２の油圧アクチュエータ３０の油圧
室２６に接続されている。

【００２１】ここで、第１〜第４の各制御弁３７，３
８，４３，４４は、それらを開閉させるためのアクチュ
エータ３７ａ，３８ａ，４３ａ，４４ａをそれぞれ備え
ている。各アクチュエータ３７ａ，３８ａ，４３ａ，４
４ａは高速応答性タイプの積層圧電素子等よりなり、通
電によって駆動されるようになっている。そして、各ア
クチュエータ３７ａ，３８ａ，４３ａ，４４ａが選択的
に通電されることにより、各制御弁３７，３８，４３，
４４が選択的に開閉駆動されるようになっている。

【００２２】従って、第１の制御弁３７と第２の制御弁
３８との間の開閉タイミングが適宜に制御されることに
より、第１の油圧アクチュエータ２９が駆動され、それ
に対応する第１の排気バルブ１０の開閉タイミング及び
そのリフト量（開閉量）が制御される。同様に、第３の
制御弁４３と第４の制御弁４４との間の開閉タイミング
が適宜に制御されることにより、第２の油圧アクチュエ
ータ３０が駆動され、それに対応する第２の排気バルブ
１１の開閉タイミング及びその開閉量が制御される。

【００２３】上記した各アクチュエータ３７ａ，３８
ａ，４３ａ，４４ａの通電タイミングを制御するため
に、この実施例ではバルブ制御手段としてのバルブコン
トローラ４８が設けられている。このバルブコントロー
ラ４８はマイクロコンピュータを中心に構成されてお
り、同コントローラ４８にはエンジン２の回転数（エン
ジン回転数）ＮＥを検出する運転状態検出手段としての
回転数センサ４９が接続されている。そして、バルブコ
ントローラ４８は、回転数センサ４９の検出信号に基づ
き、その時々の運転状態に応じた各排気バルブ１０，１
１の開閉タイミング及び開閉量を演算し、その演算結果
に基づいて各アクチュエータ３７ａ，３８ａ，４３ａ，
４４ａへ通電用の制御信号を出力するようになってい
る。

【００２４】このバルブコントローラ４８では、回転数
センサ４９の検出結果に基づき、エンジン２の排気行程
において、第２の排気バルブ１１を第１の排気バルブ１
０よりも遅く開弁させると共に、高速運転時には第２の
排気バルブ１１の開弁期間を増大させるように各制御弁
３７，３８，４３，４４を開閉駆動させて第１及び第２
の油圧アクチュエータ２９，３０駆動制御するようにな
っている。

【００２５】即ち、バルブコントローラ４８はエンジン
２の低速運転時と判断したときには、図４に示すよう
に、排気行程において第１の排気バルブ１０を所定のタ
イミングで開閉させるべく第１及び第２の制御弁３７，
３８を開閉駆動させるようになっている。

【００２６】又、バルブコントローラ４８はエンジン２
の中速運転時と判断したときに、図５に示すように、排
気行程において第１の排気バルブ１０を所定のタイミン
グで、かつ低速運転時よりも少し短い開弁期間で開閉さ
せるべく第１及び第２の制御弁３７，３８を開閉駆動さ
せる。又、第２の排気バルブ１１を第１の排気バルブ１
０よりも遅く、短い開弁期間で、かつ第１の排気バルブ
１０よりも小さいリフト量となるように開弁させるべく
第３及び第４の制御弁４３，４４を開閉駆動させるよう
になっている。

【００２７】更に、バルブコントローラ４８はエンジン
２の高速運転時と判断したときに、図６に示すように、
排気行程において第１の排気バルブ１０を所定のタイミ
ングで、かつ中速運転時よりも短い開弁期間で開閉させ
るべく第１及び第２の制御弁３７，３８を開閉駆動させ
る。又、第２の排気バルブ１１を第１の排気バルブ１０
よりも遅く、中速運転時よりも長い開弁期間で、かつ第
１の排気バルブ１０のリフト量と同じになるように開弁
させるべく第３及び第４の制御弁４３，４４を開閉駆動
させるようになっている。

【００２８】尚、前述した各図４〜６において、破線は
吸気バルブ４，５のリフト量と開閉タイミングを示して
おり、その開閉タイミング及び開閉量は常に一定となっ
ている。

【００２９】次に、上記のように構成した動弁用油圧駆
動装置を含むターボ過給機付内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置の作用を図７〜図９に従って説明する。図７
は低速運転時、中速運転時及び高速運転時のそれぞれに
おいて、本実施例における各排気バルブ１０，１１のリ
フト量、第１及び第２の排気通路１３，１５における排
気圧力の変化を、従来技術と比較して示すタイムチャー
トである。又、図８は同じく低速運転時、中速運転時及
び高速運転時のそれぞれにおいて、本実施例におけるＰ
−Ｖ線及びポンピングロスＰＬを従来技術と比較して示
すグラフである。

【００３０】図７に示すように、エンジン２の低速運転
時には、排気行程において二つの排気バルブ１０，１１
のうち第１の排気バルブ１０のみが所定のタイミングで
開かれる。そして、各気筒＃１〜＃４から出される排気
の全てが第１の排気通路１３を通じてタービン１７に供
給されることになる。

【００３１】従って、ブローダウン時も含めて排気圧力
のエネルギーの全てがタービン１７に作用することにな
り、低速域でもタービン１７が可能な限りに駆動され
て、ターボ過給機１によりエンジン２への過給が行われ
る。又、このときには、図８（ａ）に示すようにポンピ
ングロスＰＬも比較的小さなものとなっている。

【００３２】その後、図７に示すように、エンジン２が
中速運転時となってターボ過給機１による過給圧力が所
定のレベルを越えると、排気行程において第１の排気バ
ルブ１０の開弁に加え、それよりも遅れて第２の排気バ
ルブ１１が比較的短い期間だけ小さい開度で開弁され
る。このことから、第１の排気バルブ１０を先に開弁さ
せたときには、両排気バルブ１０，１１を同時に開弁さ
せた場合と較べて、ブローダウン時に高い排気圧力が取
り出される。そして、各気筒＃１〜＃４から出される全
排気のうち、ブローダウン時を含む排気行程前半の排気
が第１の排気通路１３を通じてタービン１７に供給され
る。又、排気行程後半における排気は、第２の排気通路
１５を通じてそのまま第３の排気通路１８へと逃がされ
る。

【００３３】従って、有効なブローダウン時の排気圧力
を含む排気圧力のエネルギーがタービン１７に作用する
ことになり、中速域にはタービン１７が効率良く駆動さ
れ、もってターボ過給機１によるエンジン２への過給が
効果的に行われる。加えて、吸気行程に近い排気行程後
半における比較的低い排気圧力は、タービン１７に供給
されることなくそのまま捨てられる。そのため、タービ
ン１７には必要以上のエネルギーが作用することがな
い。又、排気行程後半における排気圧力が逃がされて吸
気行程に近い部分で排気圧力が低くなることから、図８
（ｂ）に示すように、エンジン２の圧力損失が低減さ
れ、ポンピングロスＰＬを低減させることができる。

【００３４】その後、図７に示すように、エンジン２が
高速運転時となってターボ過給機１による過給圧力が充
分なレベルに達すると、排気行程において第１の排気バ
ルブ１０の開弁期間が更に短くなり、それよりもやや遅
れて第２の排気バルブ１１が比較的長い期間にわたって
大きい開度で開弁される。このことから、両排気バルブ
１０，１１を同時に開弁させた場合と較べて、ブローダ
ウン時に高い排気圧力が取り出される。そして、各気筒
＃１〜＃４から出される全排気のうち、ブローダウン時
における高い排気圧力のみが第１の排気通路１３を通じ
てタービン１７に供給される。又、ブローダウン時以降
の排気が、第２の排気通路１５を通じてそのまま第３の
排気通路１８へと逃がされる。即ち、図９（ａ），
（ｂ）に示すように、全排気圧力のうち、ブローダウン
時の排気圧力が第１の排気通路１３にかかり、ブローダ
ウン時以降の排気圧力が第２の排気通路１５にかかる。
そして、ブローダウン時における排気圧力のエネルギー
のみがタービン１７へ入力される。

【００３５】従って、ブローダウン時の高い排気圧力の
エネルギーのみがタービン１７に作用することから、高
速域にはタービン１７に必要以上のエネルギーが加わる
ことがなく、タービン１７が過不足無く駆動されてター
ボ過給機１によるエンジン２への過給が有効に行われ
る。加えて、ブローダウン時以降の比較的低い排気圧力
は、タービン１７に供給されることなくそのまま捨てら
れる。そのため、タービン１７に必要以上の排気圧力が
加わることがなくなる。又、ブローダウン時以降の排気
圧力が抵抗なく捨てられることから、図８（ｃ）に示す
ように、エンジン２の圧力損失が低減され、ポンピング
ロスＰＬを大幅に低減させることができる。

【００３６】以上説明したように、この実施例によれ
ば、エンジン２の中・高速運転時のように排気圧力が過
大となるような場合には、第２の排気バルブ１１が第１
の排気バルブ１０よりも遅く開弁され、タービン１７の
回転に最も有効なブローダウン時の排気圧力のみが第１
の排気通路１３を通じて最初にタービン１７に供給され
る。又、ブローダウン時から遅れてタービン１７の回転
に不必要な排気圧力は、第２の排気通路１５を通じてタ
ービン１７の出口側へと逃がされる。

【００３７】そのため、タービン１７の回転に有効なブ
ローダウン時の排気圧力のエネルギーのみが生かされ、
不必要な排気圧力は抵抗なく取り除かれる。しかも、エ
ンジン２の運転が高速になるほど、第２の排気バルブ１
１の開弁期間が増大されることから、高速運転時に過大
となる排気圧力のうち、タービン１７の回転に不必要な
部分は、第２の排気通路１５を通じてタービン１７の出
口側へと充分に逃がされ、高速運転によって増大する不
必要な排気圧力が抵抗なく取り除かれる。

【００３８】従って、図９（ｂ）に示すように、エンジ
ン２の平均背圧を相対的に小さくすることができ、それ
と共にタービン１７に供給すべき平均エネルギーを相対
的に高くすることができ。その結果として、排気圧力が
過大となるような場合でも、タービン１７として必要な
回転を維持させることができ、その回転を維持させなが
ら、エンジン２のポンピングロスＰＬを有効に低減させ
ることができる。

【００３９】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、第１及び第２の排気バルブ１
０，１１を開閉駆動させるための第１及び第２のバルブ
駆動手段として油圧アクチュエータ２９，３０を設けた
が、カムシャフトを中心としてなる動弁装置を第１及び
第２のバルブ駆動手段として設けることもできる。その
場合、各排気バルブ毎に可変バルブタイミング機構を設
けることにより、各排気バルブの開閉タイミングを個別
に変更することが可能となる。

【００４０】（２）前記実施例では、各排気バルブ１
０，１１を開閉駆動させるための油圧アクチュエータ２
９，３０と同等の油圧アクチュエータにより吸気バルブ
４，５を開閉駆動させるようにしたが、各排気バルブ１
０，１１のみを油圧アクチュエータ２９，３０によって
開閉駆動させ、各吸気バルブ４，５のみはカムシャフト
を中心とした動弁装置によって開閉駆動させるようにし
てもよい。

【００４１】（３）前記実施例では、直列４気筒タイプ
のエンジン２に具体化したが、直列多気筒タイプ或いは
Ｖ型多気筒タイプにかかわらずターボ過給機を備えた内
燃機関であれば何れのタイプにも具体化することができ
る。

【００４２】（４）前記実施例では、各排気ポート８，
９のポート径を同じにしたが、それらの径を異ならせて
もよい。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、排気によりタービンを回転させることによりコンプ
レッサを駆動させて吸気を過給するようにしたターボ過
給機を備えてなる内燃機関において、気筒に互いに独立
した第１及び第２の排気ポートを第１及び第２の排気通
路にそれぞれ連通させると共に、第１の排気通路の一端
をタービンの入口側に、第２の排気通路の一端をタービ
ンの出口側にそれぞれ連通させ、各排気ポートをそれぞ
れ開閉する第１及び第２の排気バルブを設け、内燃機関
の排気行程において第２の排気バルブを第１の排気バル
ブよりも遅く開弁させると共に、高速運転時には第２の
排気バルブの開弁期間を増大させるようにしている。そ
のため、タービンの回転に有効なブローダウン時の排気
圧力のエネルギーのみが第１の排気通路を通じて生かさ
れ、ブローダウン時以降の不必要な排気圧力が第２の排
気通を通じて抵抗なく取り除かれることになり、排気圧
力が過大となるような場合でも、タービンに必要な回転
を維持させながら内燃機関のポンピングロスを有効に低
減させることができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基本的な概念構成を説明する概念構
成図である。

【図２】この発明を具体化した一実施例においてターボ
過給機を備えてなる内燃機関としての直列４気筒タイプ
のエンジン及びその吸気系及び排気系を示す概略図であ
る。

【図３】一実施例において、気筒における第１及び第２
の排気バルブとその動弁用油圧駆動装置を示す概略構成
図である。

【図４】一実施例において、低速運転時における第１の
排気バルブ及び吸気バルブのリフト量の変化を説明する
タイムチャートである。

【図５】一実施例において、中速運転時における第１の
排気バルブ、第２の排気バルブ及び吸気バルブのリフト
量の変化を説明するタイムチャートである。

【図６】一実施例において、高速運転時における第１の
排気バルブ、第２の排気バルブ及び吸気バルブのリフト
量の変化を説明するタイムチャートである。

【図７】一実施例における低速運転時、中速運転時及び
高速運転時での各排気バルブのリフト量、第１及び第２
の排気通路における排気圧力の変化を従来技術と比較し
て示すタイムチャートである。

【図８】一実施例における低速運転時、中速運転時及び
高速運転時でのＰ−Ｖ線及びポンピングロスを従来技術
と比較して示すグラフである。

【図９】一実施例において、（ａ）は第１の排気通路及
び第２の排気通路における排気圧力の変化を従来技術と
比較して示すタイムチャートであり、（ｂ）はタービン
の入力エネルギーの変化を示すタイムチャートである。

【図１０】従来技術において、（ａ）はウェイストゲー
トバルブを開いた場合と閉じた場合の排気圧力を比較し
て示すタイムチャートであり、（ｂ）はタービンの入力
エネルギーの変化を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１…ターボ過給機、２…内燃機関としてのエンジン、８
…第１の排気ポート、９…第２の排気ポート、１０…第
１の排気バルブ、１１…第２の排気バルブ、１３…第１
の排気通路、１５…第２の排気通路、２９…第１のバル
ブ駆動手段を構成する第１の油圧アクチュエータ、３０
…第２のバルブ駆動手段を構成する第２の油圧アクチュ
エータ、４８…バルブ制御手段としてのバルブコントロ
ーラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気によりタービンを回転させることに
   よりコンプレッサを駆動させて吸気を過給するようにし
   たターボ過給機を備えてなる内燃機関と、 前記内燃機関の気筒に互いに独立して設けられた第１の
   排気ポート及び第２の排気ポートと、 一端が前記第１の排気ポートに連通され、他端が前記タ
   ービンの入口側に連通されてなる第１の排気通路と、 一端が前記第２の排気ポートに連通され、他端が前記タ
   ービンの出口側に連通されてなる第２の排気通路と、 前記第１の排気ポートを開閉する第１の排気バルブと、 前記第２の排気ポートを開閉する第２の排気バルブと、 前記第１の排気バルブを開閉駆動するための第１のバル
   ブ駆動手段と、 前記第２の排気バルブを開閉駆動するための第２のバル
   ブ駆動手段と、 前記内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状
   態検出手段と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機
   関の排気行程において前記第２の排気バルブを前記第１
   の排気バルブよりも遅く開弁させると共に、高速運転時
   には前記第２の排気バルブの開弁期間を増大させるよう
   に前記第１及び第２のバルブ駆動手段を駆動制御するバ
   ルブ制御手段とを備えたことを特徴とするターボ過給機
   付内燃機関のバルブタイミング制御装置。