JPH057537B2 - - Google Patents

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JPH057537B2
JPH057537B2 JP59081050A JP8105084A JPH057537B2 JP H057537 B2 JPH057537 B2 JP H057537B2 JP 59081050 A JP59081050 A JP 59081050A JP 8105084 A JP8105084 A JP 8105084A JP H057537 B2 JPH057537 B2 JP H057537B2
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speed
passage
valve
pressure
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Yoshio Iwasa
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    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
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    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
    • F02M35/10229—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like the intake system acting as a vacuum or overpressure source for auxiliary devices, e.g. brake systems; Vacuum chambers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明は、ターボ過給機を備えると共に、燃焼
室に２つの吸気口を備えた内燃機関の吸気装置に
関する。
〈背景技術〉 従来のターボ過給機を備えた内燃機関の吸気装
置としては、例えば、特公昭58−23489号公報に
示されるようなものがある。
しかしながら、この種の従来装置では、過給圧
の過昇時にコンプレツサ下流の吸気路に設けたリ
リーフ弁が開弁して吸気を大気へ放出するか、又
はコンプレツサ上流の吸気路へ還流する方式が採
られているため、次のような問題を生じていた。
即ち、過剰の吸気を大気へ放出する場合は、コ
ンプレツサ上流に設けたエアフロメータで検出し
た吸入空気流量に応じて燃料が噴射弁から供給さ
れるため、実際に燃焼室に供給される吸気量に対
応する量以上の燃料が供給され、過濃混合気が形
成されて燃料が無駄に消費され、燃焼性も悪化し
てしまう。
また、過剰吸気をコンプレツサ上流の吸気路に
還流する場合は、過給吸気が膨張して騒音の発生
や脈動過給圧を生じてエアフローメータが誤動作
する等の問題を生じる。
〈発明の目的〉 本発明は、このような従来の問題点に鑑みなさ
れたもので、機関の全速度域で慣性過給等を利用
した良好な吸気特性を得て出力向上や、燃費，排
気組成の改善を図ると共に、混合気濃度に影響を
与えたり、騒音の発生を招いたりすることなく過
給圧の過昇を抑制し、安定した運転性を確保でき
るようにしたターボ過給機付内燃機関の吸気装置
を提供することを目的とする。
〈発明の概要〉 このため、本発明はターボ過給機付内燃機関に
おいて、前記コンプレツサによる過給吸気の圧力
を検出する過給圧検出手段と、燃焼室に開口した
２つの吸気口と、該２つの吸気口に夫々連通接続
された２本の高速用吸気路と、各高速用吸気路を
同時に開閉するように介装された２つの開閉弁
と、一方の高速用吸気路内に介装された開閉弁を
バイパスして接続され該高速用吸気路より通路断
面積小でかつ通路長さ大の低速用吸気路と、前記
２つの開閉弁を機関の低速回転域では閉、高速回
転域では開とし、かつ、前記過給圧検出手段によ
つて検出された過給圧が設定値以上の時は無条件
に閉とする開閉弁制御手段を設けた構成とする。
これにより、機関の低速回転域では、低速用吸
気路のみが開通して一方の吸気口から吸気が供給
され、低速回転域にマツチングした慣性過給が行
われると共に、強いスワールが生成され、又、高
速回転域ではコンプレツサによる過給が効いてく
る一方で、２本の高速用吸気路が同時に開かれて
高速回転域にマツチングした慣性過給が行われる
と共に通路断面積増加に伴う吸気通路抵抗の減少
によつて最高出力を可及的に高めることができ
る。
また、コンプレツサの過給圧が過大となつたと
きは、開閉弁が閉じて低速用吸気路から吸気が行
われることにより、過給圧の上昇を混合気濃度へ
の悪影響や騒音の発生を招くことなくスムースに
抑制できるので、安定した運転性が得られる。
〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
第１の実施例を示す第１図及び第２図におい
て、機関１のシリンダヘツド２には、燃焼室３に
開口する２つの吸気口４Ａ，４Ｂが形成され、こ
れら２つの吸気口４Ａ，４Ｂに夫々上流のコレク
タ５から分岐する２つの高速用吸気路６Ａ，６Ｂ
が独立して連通接続される。
これら高速用吸気路６Ａ，６Ｂは機関の高速回
転域、例えば、5000〜6000rpmで良好な慣性過給
が行われて最高出力が得られるように、通路断面
積Ｓ及び通路長さＬが選定される。
前記２つの高速用吸気路６Ａ，６Ｂには夫々下
流端部に開閉弁７Ａ，７Ｂが介装され、これら２
つの開閉弁７Ａ，７Ｂは共通の回転軸８に連結さ
れ、後述するアクチユエータにより同時に開閉さ
れるようになつている。回転軸８の端部はレバー
９を介してアクチユエータ１０の出力ロツド１０
ａに連結する。アタチユエータ１０は出力ロツド
１０ａに連結したダイヤフラム１０ｂにより一側
にリターンスプリング１０ｃを内装した圧力作動
室１０ｄが画成され、該圧力作動室１０ｄは、電
磁弁１１の出力ポート１１ａに接続される。電磁
弁１１はコレクタ５の絞り弁１２より下流部分の
吸気負圧をチエツクバルブ１３を介して導入蓄圧
した負圧タンク１４に連通管１５を介して連通す
る負圧ポート１１ｂと、大気に連通する大気ポー
ト１１ｃとが弁体１１ｄにより選択的に出力ポー
ト１１ａと連通するように制御回路１６からの出
力により切換制御される。該制御回路１６は、バ
ツテリ１７を電源として後述するように作動す
る。
また、一方の高速用吸気路６Ａに介装された開
閉弁７Ａをバイパスしてコレクタ５と開閉弁７Ａ
下流の高速用吸気路６Ａとを結ぶ低速用吸気路１
８が設けられる。
低速用吸気路１８は、機関の低速回転域、例え
ば、2000〜3000rpmで良好な慣性過給が行われる
ように高速用吸気路６Ａ，６Ｂに比べて通路断面
積S′は小、通路長さL′は大に選定される。
低速用吸気路１８が合流接続される側の高速用
吸気路６Ａの開閉弁７Ａ下流部分には燃料噴射弁
１９が設けられ、これら吸気路６Ａ，１８から供
給される空気に燃料を供給するようになつてい
る。また、他方の高速用吸気路６Ｂには燃料噴射
弁は設けられず、燃料の供給は行われない。
尚、高速用吸気路６Ａと低速用吸気路１８、低
速用吸気路１８と燃料噴射弁１９とは夫々互いに
鋭角に交叉し、吸気流速を低減せずに燃料を供給
して均一濃度の混合気を生成する。
また、２０は排気還流弁で、排気路２４からコ
レクタ５内への排気の還流量を制御する。
一方、コレクタ５上流の吸気路２２には、ター
ボ過給機２３のコンプレツサ２３Ａが介装され、
排気路２４に介装したタービン２３Ｂを排気圧力
で回転することにより、これと同軸のコンプレツ
サ２３Ａを回転駆動して吸入空気を機関１に圧送
（過給）する。タービン２３Ａをバイパスする排
気バイパス通路２５には排気バイパス弁２６が介
装されており、コンプレツサ２３Ａ及び絞り弁１
２間の吸気通路２２内の過給圧に応じて作動する
ダイヤフラム式アクチユエータ２７により前記排
気バイパス弁２６を開閉制御する。これにより、
タービン２３Ｂを回動しないで排気バイパス通路
２５にバイパスする排気の量を過給圧に応じて制
御し、過給圧の上昇を抑制する。
また、コンプレツサ２３Ａ及び絞り弁１２間の
吸気路２２に過給圧検出手段としての過給圧セン
サ２８を設け、これによつて検出される過給圧信
号を前記制御回路１６に入力する。
制御回路１６には、前記過給圧Ｐ信号の他、機
関の吸入空気流量Ｑ，回転速度Ｎ，絞り弁開度θ
等を入力し、これら信号に基づいて検出される機
関運転状態に応じて設定されたパルス巾をもつ噴
射パルスを燃料噴射弁１９へ入力する。また、機
関低速域では、電磁弁１１への出力をONとして
弁体１１ｄを電磁力により吸引して出力ポート１
１ａと大気ポート１１ｃを連通させ、高速回転域
では電磁弁１１への出力をOFFとして、出力ポ
ート１１ａと負圧ポート１１ｂとを連通させる
が、過給圧が前記排気バイパス弁２６の開弁圧を
上回る上側設定値（例えば400mmHg）以上に達し
た時は無条件に電磁弁１１への出力をONとし、
過給圧が一旦上側設定値に達した後はこれより低
い設定値（例えば300mmHg）に低下するまで電磁
弁１１をON状態に保つて、出力ポート１１ａと
大気ポート１１ｃとを連通させ続けるように制御
する。
尚、２９はエアフロメータ，３０はエアクリー
ナである。
次に作用を説明する。
機関回転速度や燃料噴射パルス巾又は絞り弁開
度が設定値以下の低速回転域では、制御回路１６
から電磁弁１１への出力がONとされ、アクチユ
エータ１０の圧力作動室１０ｄが大気ポート１１
ｃを通じて大気開放される。これによりリターン
スプリング１０ｃの付勢力により出力ロツド１０
ａが延び出した位置にあり、レバー９，回転軸８
を介して２つの開閉弁７Ａ，７Ｂは全閉状態に保
持される。
この状態で吸気は絞り弁１２を経由した後、一
方の吸気口４Ａから燃焼室３内に供給される。こ
の吸気に開閉弁７Ａ下流側で燃焼噴射弁１９から
噴射供給された燃料が混合して、混合気が形成さ
れ、この混合気が燃焼室３内にて燃焼する。
そして、かかる低速回転域では、コンプレツサ
２３Ａの過給は効かないが、高速用吸気路６Ａ，
６Ｂに比べて通路断面積が小さく通路長さが大き
い低速用吸気路１８を経て吸気が供給されるた
め、低速回転域にマツチングした良好な慣性過給
効果が得られ、吸気体積効率が向上して高出力が
得られる。また、前記したように、低速用吸気路
１８は高速用吸気路６Ａとは鋭角的に交叉し、一
方の吸気口４Ａのみを介して吸気が燃焼室３内に
流入するため、燃焼室３内に強力なスワールが生
成され、燃焼性改善効果が高められる結果、燃費
及び排気組成を大幅に向上できる。
尚、低速用吸気路１８の下流端が開閉弁７Ａ近
傍の高速用吸気路６Ａに開口しているため、開閉
弁７Ａ閉時の死空間が少なく、十分効率のよい慣
性過給が得られる。
一方、機関回転速度や燃料噴射パルス巾又は絞
り弁開度等が設定値以上の高速回転域では制御回
路１６から電磁弁１１への出力がOFFとされ、
電磁弁１１のポート１１ａ，１１ｂ間が連通する
ように切換制御される。これにより、圧力作動室
１０ｄには負圧タンク１４内に蓄圧された負圧が
導入され、リターンスプリング１０ｃに抗してダ
イヤフラム１０ｂが図中左行し、これに連結され
た出力ロツド１０ａが引き込まれる。したがつ
て、レバー９を介して回転軸８が軸回りに回動
し、２つの開閉弁７Ａ，７Ｂが閉から開に切換作
動する。
この状態で絞り弁１２を経た吸気は、２つの開
通された高速用吸気路６Ａ，６Ｂを主として経由
して２つの吸気口４Ａ，４Ｂから燃焼室３内に供
給される。
このように、高速回転域ではターボ過給機によ
る過給が効いてくる一方で、通路断面積が大で通
路長さが小の２つの高速用吸気路６Ａ，６Ｂを介
して吸気が供給されるため、高速回転域にマツチ
ングした良好な慣性過給が行われ、かつ、通路断
面積増大に伴う吸気流通抵抗の減少と相俟つて最
高出力を高めることができる。
さらに、高速用吸気路６Ａ，６Ｂ及び２つの吸
気口４Ａ，４Ｂは夫々通路断面積を略等しく設定
してあるため、吸気量差による燃焼室３内でのス
ワール生成が抑制され、この面からも吸気体積効
率が高められて高出力化が図れる。
ところで、低速用吸気路１８は常時開通してい
るため、高速回転域においても低速用吸気路１８
からの吸気の供給はあるが、高速用吸気路６Ａに
比べて通路断面積が小で、かつ、通路長さが大で
あるため、吸気通路抵抗は大幅に大きく、したが
つて、低速用吸気路１８からの吸気の供給量は高
速用吸気路６Ａに比べて極めて僅かであり、低速
用吸気路１８からの吸気供給によるスワールの生
成は殆ど消失する。
また、他方の高速用吸気路６Ｂには燃料噴射弁
１９を設けていないため、吸気口４Ａからは空気
のみが供給されるが、高速回転域では吸気量が多
く、燃焼室３内に生じる乱流により燃料と空気は
十分均一に混合し、支障を来すことはない。
尚、低速用吸気路１８と連通する吸気口４Ａを
開閉する吸気弁を他方の吸気弁より閉時期を遅く
し、閉時期を早くすることによつて低速回転域で
排気弁とのオーバラツプを小さくして、もつて機
関回転振動及びアイドリング回転数の低減を図る
ことができる。
一方、コンプレツサ２３Ａの過給圧が下側設定
値（例えば350mmHg）以上に増大すると、ダイヤ
フラム式アクチユエータ２７が作動して排気バイ
パス弁２６が開く。これにより、通常の運転時
は、前記したようにタービン２３Ｂをバイパスす
る排気流量を増大してタービン２３Ｂ及びコンプ
レツサ２３Ａの回転上昇が抑制され、過給圧の上
昇が抑制される。
しかし、特に高負荷で高速運転した場合や、排
気バイパス弁２６が焼き付いて故障した場合等
は、過給圧が前記下側設定値を超えて過昇する。
この場合は、過給圧センサ２８により過給圧が上
側設定値（例えば400mmHg）以上を検出した時、
該信号を入力した制御回路１６の出力により電磁
弁１１が通電され、アクチユエータ１０の圧力作
動室１０ｄに負圧が供給されて開閉弁７Ａ，７Ｂ
が閉じる。これにより、高速用吸気路６Ａ，６Ｂ
が閉じられるため、吸入空気流量が減少して過給
圧の過昇を速やかに防止して機関１及びターボ過
給機２３を保護することができる。
このように、従来の如く、過剰吸気を大気へ放
出したり、コンプレツサ上流の吸気路へ還流する
ことなく、従つて燃費の悪化や騒音の発生を生じ
ることなく過給圧の過昇を防止できる。
この場合、エアフロメータ２９を介して吸入さ
れた吸気は、低速用吸気路１８を経て燃料噴射弁
１９から噴射された燃料と混合して燃焼室３に吸
入され、機関運転が継続される。
尚、低速用吸気路１８は絞り弁１２を介して常
に開通しているため、高速用吸気路６Ａ，６Ｂが
閉じても大幅な減速シヨツクはなく、運転性を改
善できる。また、制御回路１６は、過給圧が上側
設定値に達して開閉弁７Ａ，７Ｂが閉じた後は、
これより低い設定圧力に低下するまで開かないた
め、開閉弁７Ａ，７Ｂのハンチング及び急激な出
力変化による運転性の悪化を防止できる。さら
に、過給圧が上側設定値以上の時は、燃料噴射を
停止して過給圧の過昇抑制を促進するようにして
もよい。
第３図は、本発明の第２の実施例を示す。但
し、コンプレツサ下流の吸気路の構成については
第１の実施例と同様になつているため同一符号を
付して説明し、その他の同一構成部分についても
同一符号を付して説明する。
即ち、２つの高速用吸気路６Ａ，６Ｂに介装さ
れた開閉弁７Ａ，７Ｂを連結した回転軸８の端部
はレバー９を介してアクチユエータ３１の出力ロ
ツド３１ａに連結されている。アクチユエータ３
１は、ダイヤフラム３１ｂの出力ロツド３１ａが
連結される側に画成された室にリターンスプリン
グ３１ｃが内装され、他側に画成された圧力作動
室３１ｄが電磁弁３２を介装した連通管３３を介
してコンプレツサ２３Ａ下流の吸気路（絞り弁上
流側）２２に連通接続される。
ここで、前記電磁弁３２は、過給圧が上側設定
値以上に達すると、制御回路１６により通電され
て、連通管３３の上流側に接続する出力ポート３
２ａと大気ポート３２ｂとを連通させ、その後過
給圧が上側設定値より低い設定値以下になつた時
に非通電とされて出力ポート３２ａを、連通管３
３の下流側に接続する入力ポート３３ｃと連通さ
せるように切換動作する。
このものの作用を説明すると、過給圧が設定値
未満の機関の低速回転域では吸気路２２から連通
管３３を介して圧力作動室３１ｄに導かれる圧力
が小さいため、リターンスプリング３１ｃの付勢
力により出力ロツド３１ａは引き込み位置にあ
り、この位置でレバー９，回転軸８を介して開閉
弁７Ａ，７Ｂは全閉状態に維持される。
この場合、低速用吸気路１８のみが開通して低
速回転域での出力，燃費，排気組成の改善が得ら
れることは第１実施例と同様である。
また、過給圧が設定値以上の高速回転域では、
リターンスプリング３１ｃが圧縮されつつ出力ロ
ツド３１ａが延び出し、レバー９を介して回転軸
８を回転させることにより、開閉弁７Ａ，７Ｂが
開かれる。
この場合は２つの高速用吸気路６Ａ，６Ｂが開
通して過給圧の増大とも相俟つて高速回転域にお
ける最高出力を可及的に向上できる。
また、過給圧が上側設定値以上に達すると、制
御回路１６からの出力により電磁弁３２が通電さ
れて圧力作動室３１ｄが大気ポート３１ｂに連通
され、高圧空気が大気に放出されるため、リター
ンスプリング３１ｃの付勢力が勝つて出力ロツド
３１ａが引き込み開閉弁７Ａ，７Ｂが閉じ、過給
圧の過昇を防止できる。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、ターボ
過給機付内燃機関において燃焼室の２つの吸気口
に接続され夫々開閉弁が介装された２本の高速用
吸気路と、一方の開閉弁をバイパスして接続され
た低速用吸気路とを機関の回転速度域に応じた開
閉弁の開閉制御によつて選択的に使用する構成と
したため、低速回転域では、慣性過給による出力
向上とスワール生成による燃費，排気組成の改善
を図れると共に、高速回転域では、ターボ過給機
による過給効果に加えて慣性過給と吸気流通抵抗
の減少及びスワールの消失等により出力を可及的
に向上できる。
また、過給圧が過大となつた時は、開閉弁を閉
じて低速用吸気路のみを開いて吸入空気流量を減
少させることにより速やかに過給圧の上昇を防止
して、機関やターボ過給機を保護でき、この際、
混合気濃度への悪影響を与えたり、騒音の発生を
招くこともなく、運転性を改善できる等の効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例の吸気系構成を
示す縦断面図、第２図は同上実施例の全体構成を
示す図、第３図は本発明の第２の実施例の要部を
示す断面図である。 １…機関、３…燃焼室、４Ａ，４Ｂ…吸気口、
６Ａ，６Ｂ…高速用吸気路、７Ａ，７Ｂ…開閉
弁、８…回転軸、９…レバー、１０…アクチユエ
ータ、１１…電磁弁、１４…負圧タンク、１６…
制御回路、１８…低速用吸気路、２２…吸気路、
３１…アクチユエータ、３２…電磁弁、３３…連
通管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 機関の排気流によつて回転駆動されるタービ
    ンと該タービンに連動回転して吸気を過給するコ
    ンプレツサを備えたターボ過給機と、前記コンプ
    レツサによる過給吸気の圧力を検出する過給圧検
    出手段と、燃焼室に開口した２つの吸気口と、該
    ２つの吸気口に夫々に連通接続された２本の高速
    用吸気路と、各高速用吸気路を同時に開閉するよ
    うに介装された２つの開閉弁と、一方の高速用吸
    気路内に介装された開閉弁をバイパスして接続さ
    れ該高速用吸気路より通路断面積小でかつ通路長
    さ大の低速用吸気路と、前記２つの開閉弁を機関
    の低速回転域では閉、高速回転域では開とし、か
    つ、前記過給圧検出手段によつて検出された過給
    圧が設定値以上の時は無条件に閉とする開閉弁制
    御手段と、を設けて構成したことを特徴とするタ
    ーボ過給機付内燃機関の吸気装置。
JP59081050A 1984-04-24 1984-04-24 タ−ボ過給機付内燃機関の吸気装置 Granted JPS60224934A (ja)

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