JPH0654093B2

JPH0654093B2 - 排気タ−ボ過給機付エンジン

Info

Publication number: JPH0654093B2
Application number: JP60049623A
Authority: JP
Inventors: 光夫人見; 文雄日當瀬
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-03-12
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPS61207826A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、排気により駆動されて過給する排気ターボ過
給機を設けるとともに、排気通路に前記排気ターボ過給
機のタービンを迂回するバイパス路を接続し、かつ、こ
のバイパス路を過給圧に応じて開閉するウエストゲート
バルブを設けてある排気ターボ過給機付エンジンに関す
る。

（従来技術）従来のこの種の排気ターボ過給機付エンジンにおいて
は、過給圧のコントロールを前記ウエストゲートバルブ
の開閉のみによって行うように構成されていた（例え
ば、実開昭58-20335号公報）。

しかしながら、前記従来の排気ターボ過給機付エンジン
においては、過給圧が設定値となってウエストゲートバ
ルブが開き、バイパス路から排気が逃げるとき、ウエス
トゲートバルブがその排気の絞り抵抗として作用する。
そのため、高速域となって排気の量が増大すればするほ
ど、エンジンに作用する排圧が増大して、第６図に示す
ように、過給圧(P_B) よりも排圧(P_E0) が大きくなっ
て、ポンピングロスが大きくなり、かつ、残留ガス量が
増大して高速域で大巾な出力低下が生じていた。しか
し、だからといって、ウエストゲートバルブの大型化等
により高速域での排圧上昇を抑制して出力低下を防止し
た場合には、ウエストゲートバルブによる低速域での過
給圧のコントロールを精度良く正確に行うことがむずか
しくなって、低速域での出力が低下する。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、かかる実状にかんがみて開発されたものであ
って、その目的は、低速域での出力低下を招来すること
なく、高速域での排圧上昇を抑制して高速域での出力を
向上する点にある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するにあたり、複数の気筒を
有し、該複数の気筒から夫々取り出される独立排気通路
により駆動されて過給する排気ターボ過給機のタービン
を設けるとともに、該タービンを迂回する第１バイパス
路を接続し、かつ、該第１バイパス路を過給圧に応じて
開閉するウエストゲートバルブを設けてある排気ターボ
過給機付エンジンにおいて、前記複数の気筒のうち、特
定気筒から取り出される前記独立排気通路に前記タービ
ン及び該第１バイパス路を迂回する第２バイパス路を接
続するとともに、この第２バイパス路からの排気の排出
量を制御する弁機構を設け、目標過給圧となる第１所定
エンジン回転数までは前記ウエストゲートバルブ及び弁
機構を共に全閉とし、前記第１所定エンジン回転数より
も高く、かつ、前記第１所定エンジン回転数よりも高い
第２所定エンジン回転数より低いエンジン回転数領域で
は前記弁機構を開状態とし、第２所定エンジン回転数よ
りも高いエンジン回転数領域では前記ウエストゲートバ
ルブ及び弁機構を共に開状態とし、第１バイパス路及び
第２バイパス路から排気を排出させて目標過給圧に制御
する過給圧制御手段を設けたものである。

（作用）低速域においては、第２バイパス路に設けられる弁機構
を開状態とし、第１バイパス路に設けられるウエストゲ
ートバルブを小型なもの等にして第１バイパス路の設け
られるウエストゲートバルブによる過給圧のコントロー
ルを精度良く、かつ、正確に行うようにしながらも、高
速域においては、第１バイパス路及び第２バイパス路か
らともに排気を逃がして排気抵抗を減少させ、排圧の上
昇を抑制または防止することができる。つまり、第１バ
イパス路のみならず、第２バイパス路からも排気を逃す
ことができるから、過給機やエンジン本体の特性等に基
づいて前記弁の排気の逃がし量を適宜設定することがで
きる。

また、複数の気筒のうち特定気筒から取り出される独立
排気通路にタービン及び第１バイパス路を迂回する第２
バイパス路を接続することにより、特定の気筒から取り
出される独立排気通路の排気と他の気筒から取り出され
る独立排気通路の排気とを干渉することなく逃がすこと
ができ、複数の気筒全体としての排気抵抗を減少して、
かつ、排圧の上昇をさらに抑制または防止することがで
きるとともに、集合排気通路及びその通路に設けられる
排気ターボ過給機に加わる熱負荷を低減でき、集合排気
通路及び排気ターボ過給機の信頼性を向上できる。

（発明の効果）従って、本発明によれば、低速域での出力低下を招来す
ることなく、高速域での出力を向上でき、もって、全体
として、全域において良好な出力特性を発揮できる排気
ターボ過給機付エンジンを提供できるようになった。

（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実施例］第１図において、(1) は吸気通路、(2) は排気通路であ
り、４つの気筒(8) から夫々取り出される独立排気通路
と、夫々の独立排気通路が集合した集合排気通路により
構成される。(3) は、排気により駆動されて過給する、
つまり、排気により駆動されるタービン(3a)とこれに直
結して吸気を加圧するコンプレッサ(3b)とを備えた排気
ターボ過給機であり、(4) は、前記タービン(3a)を迂回
する状態で前記排気通路(2) に接続するバイパス路であ
り、(5) は、過給圧(P_B0) およびエンジン回転数(N) に
基づく過給圧制御手段としての制御機(6) からの過給圧
制御信号により前記バイパス路(4) を開閉して前記ター
ビン(3a)への排気供給量を制御するウエストゲートバル
ブである。また、(7) は、前記タービン(3a)およびバイ
パス路(4) をともに迂回する状態で前記排気通路(2) に
接続していて、４つの気筒(8) のうち、第３気筒(8) の
排気を前記タービン(3a)およびバイパス路(4) を通さず
に排出可能な第２バイパス路であり、(9) は、前記制御
器(6) からの過給圧制御信号により前記第２バイパス路
(7) からの排気の排出量を制御する弁機構である。(10)
はエアークリーナ、(11)はエアーフローセンサ、(12)は
アクセルペダルに連動するスロットルバルブ、(13)は消
音器である。

前記過給圧(P_B) を設定過給圧(P_B0) に制御するために
排気ターボ過給機(3) が必要とする排気の量(Q) は、第
２図中の実線(イ) で示すように、エンジン回転数(N) に
応じて変化する。つまり、エンジン回転数(N) が過給圧
(P_B) を設定過給圧(P_B0) にさせる第１所定エンジン回
転数としてのインターセプト点（Ｎ_I）に上昇するまで
は、過給圧(P_B) の上昇を速くする上で、４気筒分の排
気は必要であるが、それ以後、エンジン回転数(N) が上
昇するにつれて、３気筒分、或いは、２気筒分の排気で
良いようになる。第２図において、第２所定エンジン回
転数としての(Na)および(Nb)は、それぞれ、３気筒分お
よび２気筒分の排気で設定過給圧(P_B0) を得るようにタ
ービン(3a)を駆動できるエンジン回転数である。

前記弁機構(9) は、第２バイパス路(7) を開閉する第１
バルブ(9a)と第３気筒(8) の排気がタービン(3a)および
バイパス路(4) に行かないように排気通路(2) を閉鎖可
能な第２バルブ(9b)とを備えている。このバルブ(9a)、
(9b)は、排圧の上昇を極力抑制するものであり、外部信
号により全開、全閉制御されるものである。

そして、第３図(イ)，(ロ)，(ハ)，(ニ) に示すように、前
記第１バルブ(9a)は、インターセプト点(N₁) 以後のエ
ンジン回転数の上昇に伴って次第に開度を大きくし、か
つ、エンジン回転数(N) が前述した点(Na)に達したと
き、全開するように制御され、第２バルブ(9b)は、エン
ジン回転数(N) が前述した点(Na)に達したとき、全開か
ら全閉に切替わるように制御され、前記ウエストゲート
バルブ(5) は、前述した点(Na)以後のエンジン回転数
(N) の上昇に伴って次第に開度を大きくするように制御
される。

従って、過給圧(P_B) は、エンジン回転数(N) がインタ
ーセプト点(N_I) と点(Na)とのあいだにあるときにおい
ては、第１バルブ(9a)の開度調整により設定過給圧
(P_B0) に維持され、エンジン回転数(N) が点(Na)よりも
上にあるときにおいては、ウエストゲートバルブ(5) の
開度調整により設定過給圧(P_B) に維持されるのであ
る。そして、エンジン回転数(N) が点(Na)よりも上にあ
る高速領域においては、第１バルブ(9a)が全開し、第２
バルブ(9b)は全閉して、第３気筒(8) の排気が第２バイ
パス路(7) を通して排出され、タービン(3a)には、３気
筒分の排気のみが供給される。その結果、第３気筒(8)
に、タービン(3a)の駆動に起因した排圧が作用しないこ
とはもちろん、タービン(3a)側に供給される排気が３気
筒分で、過給圧(P_B) を設定過給圧(P_B0) に維持するよ
うにタービン(3a)を駆動しながらも、残る気筒(8) に作
用する排圧を小さくし、もって、全体として、ポンピン
グロスを小さくし、かつ、残留ガスを少なくできるので
ある。

［第２実施例］第４図に示すように、弁機構(9) を構成するに、第２バ
イパス路(7) を開閉する第１バルブ(9a)と、第４気筒
(8) の排気がタービン(3a)およびバイパス路(4) に行か
ないように排気通路(2) を閉鎖可能な第２バルブ(9
b′）と、第３気筒(8) の排気がタービン(3a)およびバ
イパス路(4) に行かないように排気通路(2) を閉鎖可能
な第３バルブ(9c)とを設ける。この弁機構(9) によると
きは、各バルブ(9a)，(9b′),(9c) を適宜、開閉制御す
ることにより、タービン(3a)側への排気の供給量を４気
筒分とする第１状態と、第４気筒(8) の排気を第２バイ
パス路(7) を通して排出させてタービン(3a)側への排気
の供給量を３気筒分とする第２状態と、第３、第４気筒
(8) の排気を第２バイパス路(7) を通して排出させてタ
ービン(3a)側への排気の供給量を２気筒分とする第３状
態とに切り替えることができるのであって、エンジン回
転数(N) が前述した点(Na)に達したときに第２状態に切
替え、エンジン回転数(N) が前述した点(Nb)に達したと
きに第３状態に切替えるのが一般的である。そして、第
３状態に切り替えた場合、第１、第２気筒(8) の排圧(P
_E0) は、第６図に示すように、従来と同様に過給圧
(P_B) よりも高くなるが、第３、第４気筒(8) の排圧(P
_E1) は、第５図に示すように過給圧(P_B) よりも低くな
り、全体として、ポンピングロスが小さくなる。

なお、実施例では第１バルブ(9a)、第２バルブ(9b)を外
部信号により開閉制御されるものとしたが、これは、過
給圧により開閉制御される既存のウエストゲートバルブ
タイプのものであっても良い。また、実施例では、４気
筒のエンジンへの適用を示したが、本発明は、単気筒、
６気筒等、各種気筒数のエンジンにも適用でき、また、
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンの区別やピスト
ンエンジン、ロータリーエンジンの区別なく適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明の実施例を示し、第１図
は概略構成図、第２図はエンジン回転数と排気の量との
関係を示すグラフ、第３図(イ) は過給圧の変化を示すグ
ラフ、第３図(ロ),(ハ),(ニ) はそれぞれ各バルブの開閉動
作を示すグラフである。第４図は本発明の第２実施例を
示す概略構成図であり、第５図は、第２実施例における
第３、第４気筒のＰ−Ｖ線図であり、第６図は第２実施
例における第１、第２気筒および従来のＰ−Ｖ線図であ
る。 (3) ……排気ターボ過給機、(2) ……排気通路、(3a)…
…タービン、(4) ……バイパス路、(5) ……ウエストゲ
ートバルブ、(7) ……第２バイパス路、(9) ……弁機
構、(9a)……第１バルブ、(9b)……第２バルブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の気筒を有し、該複数の気筒から夫々
取り出される独立排気通路により駆動されて過給する排
気ターボ過給機のタービンを設けるとともに、該タービ
ンを迂回する第１バイパス路を接続し、かつ、該第１バ
イパス路を過給圧に応じて開閉するウエストゲートバル
ブを設けてある排気ターボ過給機付エンジンにおいて、
前記複数の気筒のうち、特定気筒から取り出される前記
独立排気通路に前記タービン及び該第１バイパス路を迂
回する第２バイパス路を接続するとともに、この第２バ
イパス路からの排気の排出量を制御する弁機構を設け、
目標過給圧となる第１所定エンジン回転数までは前記ウ
エストゲートバルブ及び弁機構を共に全閉とし、前記第
１所定エンジン回転数よりも高く、かつ、前記第１所定
エンジン回転数よりも高い第２所定エンジン回転数より
低いエンジン回転数領域では前記弁機構を開状態とし、
第２所定エンジン回転数よりも高いエンジン回転数領域
では前記ウエストゲートバルブ及び弁機構を共に開状態
とし、第１バイパス路及び第２バイパス路から排気を排
出させて目標過給圧に制御する過給圧制御手段を設けた
ことを特徴とする排気ターボ過給機付エンジン。