JPH08291713A - 機械式過給機付きエンジン - Google Patents
機械式過給機付きエンジンInfo
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- JPH08291713A JPH08291713A JP7094803A JP9480395A JPH08291713A JP H08291713 A JPH08291713 A JP H08291713A JP 7094803 A JP7094803 A JP 7094803A JP 9480395 A JP9480395 A JP 9480395A JP H08291713 A JPH08291713 A JP H08291713A
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- JP
- Japan
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- intake
- supercharger
- engine
- passage
- valve
- Prior art date
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- Pending
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/03—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single mechanically or electrically driven intake charge compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
- F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高回転高負荷領域において排気温度の低減を
図りながら、過給機の吐出空気の温度低減による吸気系
の信頼性の確保を可能にした機械式過給機付きエンジン
を提供する。 【構成】 最大トルクが生成されるエンジン回転数より
も高速側の高速回転域の少なくとも高負荷域において過
給機の上流側の吸気通路にＥＧＲガスを還流するとも
に、上記高速回転域に、吸気の動的過給の同調点を設定
して動的過給を行なう。
図りながら、過給機の吐出空気の温度低減による吸気系
の信頼性の確保を可能にした機械式過給機付きエンジン
を提供する。 【構成】 最大トルクが生成されるエンジン回転数より
も高速側の高速回転域の少なくとも高負荷域において過
給機の上流側の吸気通路にＥＧＲガスを還流するとも
に、上記高速回転域に、吸気の動的過給の同調点を設定
して動的過給を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械式過給機（スーパ
ーチャージャ）を備えたエンジンに関し、特にその吸気
系の改良に関するものである。
ーチャージャ）を備えたエンジンに関し、特にその吸気
系の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の過給機付きエンジンにおいては、
圧縮比を高くすると高過給領域でノッキングが生じ易く
なるため、その圧縮比を自然吸気エンジンよりも下げて
いる。また、高過給領域では排気温度の上昇を抑制して
排気系部品（特に触媒コンバータ）の信頼性を確保する
必要があるため、従来は、高回転高負荷時には空燃比を
リッチにすることにより排気温度を下げている。
圧縮比を高くすると高過給領域でノッキングが生じ易く
なるため、その圧縮比を自然吸気エンジンよりも下げて
いる。また、高過給領域では排気温度の上昇を抑制して
排気系部品（特に触媒コンバータ）の信頼性を確保する
必要があるため、従来は、高回転高負荷時には空燃比を
リッチにすることにより排気温度を下げている。
【０００３】排気温度の上昇を抑制する１つの手段とし
て、排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲ技術が知
られているが、過給機付きエンジンにおいては、吸気圧
が排気圧よりも高いために、例えば特開平１−２８５６
５１号公報に開示されているエンジンでは、触媒コンバ
ータの下流側から取り出した排気ガス（ＥＧＲガス）過
給機の上流側に還流している。
て、排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲ技術が知
られているが、過給機付きエンジンにおいては、吸気圧
が排気圧よりも高いために、例えば特開平１−２８５６
５１号公報に開示されているエンジンでは、触媒コンバ
ータの下流側から取り出した排気ガス（ＥＧＲガス）過
給機の上流側に還流している。
【０００４】また、エンジンの高出力化を図るための手
段として、吸気の動的過給システムが知られている。こ
の動的過給システムは、吸気の圧力波を共鳴（共振）さ
せて、吸気弁が開く直前に圧力波を生成させて吸気の充
填効率を高めるようにしたものであり、例えば特開昭６
３−２４８９１７号公報に開示されているように、吸気
マニホールドの連通路に設けたシャッター弁の開閉によ
って吸気通路長を切り換えることにより、動的過給の同
調点をエンジンの運転状態に応じて変更して、広い回転
数域に亘って高いトルクが得られるようにした可変吸気
システムも実用化されている。
段として、吸気の動的過給システムが知られている。こ
の動的過給システムは、吸気の圧力波を共鳴（共振）さ
せて、吸気弁が開く直前に圧力波を生成させて吸気の充
填効率を高めるようにしたものであり、例えば特開昭６
３−２４８９１７号公報に開示されているように、吸気
マニホールドの連通路に設けたシャッター弁の開閉によ
って吸気通路長を切り換えることにより、動的過給の同
調点をエンジンの運転状態に応じて変更して、広い回転
数域に亘って高いトルクが得られるようにした可変吸気
システムも実用化されている。
【０００５】一方、特開平３−１３８４１６号公報に記
載された過給機付き高圧縮比エンジンの吸気装置よう
に、各気筒毎の独立吸気通路の形状を、該独立吸気通路
によって発生する慣性過給作用の同調回転数が最大馬力
を生むエンジン回転数よりも高速回転域となるように設
定することにより、高負荷域、特に吸気弁の閉弁時期前
において吸気が入り易い高速回転域において、独立吸気
通路に慣性作用が生じないことによる断熱圧縮作用を低
減して、耐ノック性を向上させたものも提案されてい
る。
載された過給機付き高圧縮比エンジンの吸気装置よう
に、各気筒毎の独立吸気通路の形状を、該独立吸気通路
によって発生する慣性過給作用の同調回転数が最大馬力
を生むエンジン回転数よりも高速回転域となるように設
定することにより、高負荷域、特に吸気弁の閉弁時期前
において吸気が入り易い高速回転域において、独立吸気
通路に慣性作用が生じないことによる断熱圧縮作用を低
減して、耐ノック性を向上させたものも提案されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、機械式過給
機（スーパーチャージャ、「Ｓ／Ｃ」と略称される）の
空気吐出量の体積効率ηV は、図４の左上のグラフに示
すように、低速回転域ではエンジン回転数の増大に伴っ
て急激に増大するが、高速回転域ではほぼ一定の値を保
つことが知られている。また、エンジンの吸気の体積効
率ηV も、図４の右上のグラフに示すように、高速回転
域ではほぼ一定の値を保つことが知られている。したが
って、機械式過給機付きエンジンの吸気の充填効率ηC
も図４の下方のグラフに示すように、高速回転域ではほ
ぼ一定の値を保つことになる。
機（スーパーチャージャ、「Ｓ／Ｃ」と略称される）の
空気吐出量の体積効率ηV は、図４の左上のグラフに示
すように、低速回転域ではエンジン回転数の増大に伴っ
て急激に増大するが、高速回転域ではほぼ一定の値を保
つことが知られている。また、エンジンの吸気の体積効
率ηV も、図４の右上のグラフに示すように、高速回転
域ではほぼ一定の値を保つことが知られている。したが
って、機械式過給機付きエンジンの吸気の充填効率ηC
も図４の下方のグラフに示すように、高速回転域ではほ
ぼ一定の値を保つことになる。
【０００７】また、図５に示すように、充填効率ηC を
一定にしたときの最大平均有効圧Ｐｅが得られる点火タ
イミングから平均有効圧Ｐｅが１％リタード側に下がっ
た点をＭＢＴ（Minimum Best ignition Timing）と称
し、このＭＢＴをノッキング限界として点火タイミング
設定することが行なわれており、ＭＢＴにおけるエンジ
ン回転数と充填効率ηC との関係は図４の下方のグラフ
に示すように、エンジン回転数の増大に伴って増大する
直線となる。そして、低速回転域においては、ＭＢＴの
ラインと充填効率ηC のラインとの間の領域Ｉがノッキ
ングゾーンを表し、低速回転域においては、点火タイミ
ングをリタードさせることによって、ノッキング限界を
充填効率ηC のラインまで引き上げることが可能であ
る。
一定にしたときの最大平均有効圧Ｐｅが得られる点火タ
イミングから平均有効圧Ｐｅが１％リタード側に下がっ
た点をＭＢＴ（Minimum Best ignition Timing）と称
し、このＭＢＴをノッキング限界として点火タイミング
設定することが行なわれており、ＭＢＴにおけるエンジ
ン回転数と充填効率ηC との関係は図４の下方のグラフ
に示すように、エンジン回転数の増大に伴って増大する
直線となる。そして、低速回転域においては、ＭＢＴの
ラインと充填効率ηC のラインとの間の領域Ｉがノッキ
ングゾーンを表し、低速回転域においては、点火タイミ
ングをリタードさせることによって、ノッキング限界を
充填効率ηC のラインまで引き上げることが可能であ
る。
【０００８】一方、高回転高負荷域では排気温度の上昇
を抑制して排気系部品（特に触媒コンバータ）の信頼性
を確保するため、圧縮上死点における最大筒内圧力Ｐ
MAX の上昇を抑制する必要がある。図４の領域IIは、排
気温度に関連する最大筒内圧力ＰMAX による制約から、
充填効率ηC を下げざるを得ない領域である。
を抑制して排気系部品（特に触媒コンバータ）の信頼性
を確保するため、圧縮上死点における最大筒内圧力Ｐ
MAX の上昇を抑制する必要がある。図４の領域IIは、排
気温度に関連する最大筒内圧力ＰMAX による制約から、
充填効率ηC を下げざるを得ない領域である。
【０００９】そこで、上記領域IIにおいてＥＧＲを行な
うことにより、排気温度を下げ、最大筒内圧力ＰMAX に
よる制約を撤廃することが考えられる。しかしながら、
過給機付きエンジンにおいては、吸気圧が排気圧よりも
高いために、ＥＧＲガスを過給機の上流側に還流するこ
とになるが、高回転高負荷領域では過給機が高い吐出圧
を要求されるため、過給機の負担が著しく高まり、過給
機の吐出空気の温度が上昇する。したがって、この運転
領域でＥＧＲガスを過給機の上流側に還流すると、吐出
空気の温度がさらに上昇して、過給機の限界温度を超え
てしまうおそれがあり、吸気系の信頼性を確保すること
が不可能になる。
うことにより、排気温度を下げ、最大筒内圧力ＰMAX に
よる制約を撤廃することが考えられる。しかしながら、
過給機付きエンジンにおいては、吸気圧が排気圧よりも
高いために、ＥＧＲガスを過給機の上流側に還流するこ
とになるが、高回転高負荷領域では過給機が高い吐出圧
を要求されるため、過給機の負担が著しく高まり、過給
機の吐出空気の温度が上昇する。したがって、この運転
領域でＥＧＲガスを過給機の上流側に還流すると、吐出
空気の温度がさらに上昇して、過給機の限界温度を超え
てしまうおそれがあり、吸気系の信頼性を確保すること
が不可能になる。
【００１０】また、高回転高負荷時に排気温度を下げる
ためには空燃比をリッチにすると、出力の要求量よりも
余分に燃料が供給されることになり、燃費特性を著しく
悪化させることになる。
ためには空燃比をリッチにすると、出力の要求量よりも
余分に燃料が供給されることになり、燃費特性を著しく
悪化させることになる。
【００１１】上述の事情に鑑み、本発明は、高回転高負
荷領域において過給機の上流側に対するＥＧＲガスの還
流による排気温度の低減と、過給機の吐出空気の温度低
減による吸気系の信頼性の確保との両立を可能にした機
械式過給機付きエンジンを提供することを目的とするも
のである。
荷領域において過給機の上流側に対するＥＧＲガスの還
流による排気温度の低減と、過給機の吐出空気の温度低
減による吸気系の信頼性の確保との両立を可能にした機
械式過給機付きエンジンを提供することを目的とするも
のである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による機械式過給
機付きエンジンは、最大トルクが生成されるエンジン回
転数よりも高速側の高速回転域の少なくとも高負荷域に
おいて過給機の上流側の吸気通路にＥＧＲガスを還流さ
せる排気ガス還流手段を設けるとともに、上記高速回転
域に、吸気の動的過給の同調点を設定して動的過給を行
なうことを特徴とするものである。
機付きエンジンは、最大トルクが生成されるエンジン回
転数よりも高速側の高速回転域の少なくとも高負荷域に
おいて過給機の上流側の吸気通路にＥＧＲガスを還流さ
せる排気ガス還流手段を設けるとともに、上記高速回転
域に、吸気の動的過給の同調点を設定して動的過給を行
なうことを特徴とするものである。
【００１３】上記排気ガス還流手段が、排気通路に設け
られた触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを上記過
給機の上流側の吸気通路に還流させることが好ましい。
られた触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを上記過
給機の上流側の吸気通路に還流させることが好ましい。
【００１４】また、上記構成において、少なくとも上記
高速回転域において吸・排気のオーバーラップ期間を増
大させる手段を設けてもよい。
高速回転域において吸・排気のオーバーラップ期間を増
大させる手段を設けてもよい。
【００１５】さらに、吸気弁の実質的な閉弁時期を下死
点からクランク角で５０〜６０度遅れた時点に設定する
のが好ましい。吸気弁の実質的な閉弁時期は、一般に、
吸気弁のバルブリフト量０．４mmの位置で定義される。
点からクランク角で５０〜６０度遅れた時点に設定する
のが好ましい。吸気弁の実質的な閉弁時期は、一般に、
吸気弁のバルブリフト量０．４mmの位置で定義される。
【００１６】
【作用および発明の効果】本発明によれば、最大トルク
が生成されるエンジン回転数よりも高速側の高速回転域
の少なくとも高負荷域において吸気の動的過給により体
積効率ηV が高まるから、機械式過給機の吐出側吸気通
路の圧力が低減され、吐出空気の温度も低減される。し
たがって、過給機の上流側に対するＥＧＲガスの還流に
より吐出空気の温度が若干上昇しても、過給機の限界温
度に達するおそれがなくなるから、ＥＧＲガスの還流に
より排気温度の低減と、吸気系の信頼性の確保とを両立
させることができるとともに、排気温度を低減するため
の空燃比のリッチ化を行なわないことによる燃費特性の
大幅な向上を図ることができる。
が生成されるエンジン回転数よりも高速側の高速回転域
の少なくとも高負荷域において吸気の動的過給により体
積効率ηV が高まるから、機械式過給機の吐出側吸気通
路の圧力が低減され、吐出空気の温度も低減される。し
たがって、過給機の上流側に対するＥＧＲガスの還流に
より吐出空気の温度が若干上昇しても、過給機の限界温
度に達するおそれがなくなるから、ＥＧＲガスの還流に
より排気温度の低減と、吸気系の信頼性の確保とを両立
させることができるとともに、排気温度を低減するため
の空燃比のリッチ化を行なわないことによる燃費特性の
大幅な向上を図ることができる。
【００１７】また、高速回転域において吸気の動的過給
を行なうことにより、吐出側吸気通路の圧力が低減され
るから、過給機の負担が低減され、過給機を駆動するた
めの馬力損失も低減されて、これによっても燃費特性が
向上する。
を行なうことにより、吐出側吸気通路の圧力が低減され
るから、過給機の負担が低減され、過給機を駆動するた
めの馬力損失も低減されて、これによっても燃費特性が
向上する。
【００１８】ＥＧＲによって排気温度を下げることがで
きる理由は下記の通りである。いま、上述のように最大
筒内圧力ＰMAX あるいは最大排気温度Ｔｅｘで充填効率
ηCが制約を受ける高回転高負荷域においては下記の式
が成り立つ。
きる理由は下記の通りである。いま、上述のように最大
筒内圧力ＰMAX あるいは最大排気温度Ｔｅｘで充填効率
ηCが制約を受ける高回転高負荷域においては下記の式
が成り立つ。
【００１９】ΔＱ−Ｑ2 ＝Ｔｅｘ・ＣV ・Ｇ＋Ｑ1 ここで、ΔＱ：発生できる熱量 Ｑ2 ：出力として仕事になる熱量 ＣV ：比熱 Ｇ ：筒内にあるガス重量 Ｑ1 ：損失熱量 ただし、損失熱量Ｑ1 ＝Ｑ3 ＋Ｑ4 −Ｑ5 Ｑ3 ：冷却損失 Ｑ4 ：ガソリン分解損失 Ｑ5 ：ＰMAX 限界による影響 すなわち、筒内にあるガス重量Ｇが増加すると発生でき
る熱量ΔＱも増加するが、冷却損失Ｑ3 が減少すること
と、ＰMAX 限界とから、損失熱量Ｑ1 が少なくなる分Ｑ
5 が発生し、最大排気温度Ｔｅｘが上昇する。そこで従
来は、空燃比をリッチにしてガソリン分解損失Ｑ4 を増
大させることにより損失熱量Ｑ1 を増やし、ΔＱを増大
させていた。
る熱量ΔＱも増加するが、冷却損失Ｑ3 が減少すること
と、ＰMAX 限界とから、損失熱量Ｑ1 が少なくなる分Ｑ
5 が発生し、最大排気温度Ｔｅｘが上昇する。そこで従
来は、空燃比をリッチにしてガソリン分解損失Ｑ4 を増
大させることにより損失熱量Ｑ1 を増やし、ΔＱを増大
させていた。
【００２０】本発明では、新規ガスの重量のみであった
筒内ガス重量ＧにＥＧＲガス分のΔＧを加えることによ
り、筒内ガス重量Ｇを増大させ、ΔＱを増大させるもの
である。
筒内ガス重量ＧにＥＧＲガス分のΔＧを加えることによ
り、筒内ガス重量Ｇを増大させ、ΔＱを増大させるもの
である。
【００２１】その場合に、ＥＧＲガスを触媒コンバータ
の下流側から過給機の上流側の吸気通路に還流させる場
合は、比較的低温のＥＧＲガスが還流されるので、吐出
空気の温度を低下させることができる。
の下流側から過給機の上流側の吸気通路に還流させる場
合は、比較的低温のＥＧＲガスが還流されるので、吐出
空気の温度を低下させることができる。
【００２２】さらに、少なくとも高速回転域において吸
・排気のオーバーラップ期間を増大させるようにした場
合、内部ＥＧＲ量が減少して筒内圧力が低下するから、
過給機の吐出圧がさらに低減されて吐出空気温度もさら
に低下する。そして、圧縮上死点における筒内温度も低
下するから、耐ノッキング特性も向上する。
・排気のオーバーラップ期間を増大させるようにした場
合、内部ＥＧＲ量が減少して筒内圧力が低下するから、
過給機の吐出圧がさらに低減されて吐出空気温度もさら
に低下する。そして、圧縮上死点における筒内温度も低
下するから、耐ノッキング特性も向上する。
【００２３】また、吸気弁の実質的な閉弁時期を、下死
点からクランク角で５０〜６０度遅れた時点とする高速
回転に適したタイミングに設定することにより、高速回
転域での動的過給効果を向上させることができる。
点からクランク角で５０〜６０度遅れた時点とする高速
回転に適したタイミングに設定することにより、高速回
転域での動的過給効果を向上させることができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。
ながら詳細に説明する。
【００２５】図１は、本発明をＶ型６気筒機械式過給機
付きエンジンに適用した実施例を示すもので、このエン
ジンは、第１気筒１ａと第３気筒１ｃと第５気筒１ｅと
を有する第１バンク２Ａと、第２気筒１ｂと第４気筒１
ｄと第６気筒１ｆとを有する第２バンク２Ｂとを備えて
おり、エアクリーナ３から延びる吸気通路４は、メイン
吸気通路５と、サージタンク６と、サージタンク６から
分岐した第１バンク２Ａの吸気マニホールド７Ａと、サ
ージタンク６から分岐した第２バンク２Ｂの吸気マニホ
ールド７Ｂとからなり、両吸気マニホールド７Ａ，７Ｂ
の合流通路８にはそれぞれスロットル弁９Ａ，９Ｂが介
設され、これらスロットル弁９Ａ，９Ｂはアクセルペダ
ル（図示は省略）に連結され、両吸気マニホールド７
Ａ，７Ｂの各分岐通路（独立吸気通路）は対応する気筒
の吸気ポート１０に接続されている。また、第１バンク
２Ａには排気マニホールド１１Ａが設けられ、第２バン
ク２Ｂには排気マニホールド１１Ｂが設けられている。
付きエンジンに適用した実施例を示すもので、このエン
ジンは、第１気筒１ａと第３気筒１ｃと第５気筒１ｅと
を有する第１バンク２Ａと、第２気筒１ｂと第４気筒１
ｄと第６気筒１ｆとを有する第２バンク２Ｂとを備えて
おり、エアクリーナ３から延びる吸気通路４は、メイン
吸気通路５と、サージタンク６と、サージタンク６から
分岐した第１バンク２Ａの吸気マニホールド７Ａと、サ
ージタンク６から分岐した第２バンク２Ｂの吸気マニホ
ールド７Ｂとからなり、両吸気マニホールド７Ａ，７Ｂ
の合流通路８にはそれぞれスロットル弁９Ａ，９Ｂが介
設され、これらスロットル弁９Ａ，９Ｂはアクセルペダ
ル（図示は省略）に連結され、両吸気マニホールド７
Ａ，７Ｂの各分岐通路（独立吸気通路）は対応する気筒
の吸気ポート１０に接続されている。また、第１バンク
２Ａには排気マニホールド１１Ａが設けられ、第２バン
ク２Ｂには排気マニホールド１１Ｂが設けられている。
【００２６】上記メイン吸気通路５には、上流側から順
に、エアフローメータ１２とエンジンで駆動される機械
式過給機１３とインタークーラ１４とが介設され、また
メイン吸気通路５には過給機１３とインタークーラ１４
とをバイパスするバイパス通路１５が設けられている。
バイパス通路１５には、その通路を開閉するバイパス弁
１６が介装され、バイパス弁１６は、エアフローメータ
１２よりも下流側のメイン吸気通路５に負圧導入通路１
７を介して接続されたダイアフラム式アクチュエータ１
６ａにより開閉駆動される。負圧導入通路１７にはその
通路を開閉する電磁弁１８が介装されており、過給の必
要のない低負荷時には過給機１３が電磁クラッチ（図示
は省略）を介して停止されるとともに、電磁弁１８が開
かれてバイパス弁１６が開かれ、また低負荷時以外の過
給を要するときにはバイパス弁１６が閉じられるように
電磁弁１８と電磁クラッチとがコントロールユニット
（図示は省略）により制御される。
に、エアフローメータ１２とエンジンで駆動される機械
式過給機１３とインタークーラ１４とが介設され、また
メイン吸気通路５には過給機１３とインタークーラ１４
とをバイパスするバイパス通路１５が設けられている。
バイパス通路１５には、その通路を開閉するバイパス弁
１６が介装され、バイパス弁１６は、エアフローメータ
１２よりも下流側のメイン吸気通路５に負圧導入通路１
７を介して接続されたダイアフラム式アクチュエータ１
６ａにより開閉駆動される。負圧導入通路１７にはその
通路を開閉する電磁弁１８が介装されており、過給の必
要のない低負荷時には過給機１３が電磁クラッチ（図示
は省略）を介して停止されるとともに、電磁弁１８が開
かれてバイパス弁１６が開かれ、また低負荷時以外の過
給を要するときにはバイパス弁１６が閉じられるように
電磁弁１８と電磁クラッチとがコントロールユニット
（図示は省略）により制御される。
【００２７】上記吸気マニホールド７Ａの合流通路８と
吸気マニホールド７Ｂの合流通路８とを連通する連通路
１９が設けられ、この連通路１９にはシャッター弁２０
が介設され、シャッター弁２０はダイヤフラム式アクチ
ュエータやソレノイド式アクチュエータによって開閉駆
動され、エンジン回転数が所定回転数（例えば４０００
rpm ）以上のときにシャッター弁２０が開くようにアク
チュエータはコントロールユニット（図示は省略）によ
り制御される。
吸気マニホールド７Ｂの合流通路８とを連通する連通路
１９が設けられ、この連通路１９にはシャッター弁２０
が介設され、シャッター弁２０はダイヤフラム式アクチ
ュエータやソレノイド式アクチュエータによって開閉駆
動され、エンジン回転数が所定回転数（例えば４０００
rpm ）以上のときにシャッター弁２０が開くようにアク
チュエータはコントロールユニット（図示は省略）によ
り制御される。
【００２８】上記排気マニホールド１１Ａ，１１Ｂから
導出された排気通路２５Ａ，２５Ｂは、それらの下流側
で合流されて排気通路２１が形成され、排気通路２１に
は触媒コンバータ２２が介設されている。そして、触媒
コンバータ２２の下流側の排気通路２１と、機械式過給
機１３の上流側のメイン吸気通路５との間を接続するＥ
ＧＲ通路２３が設けられ、このＥＧＲ通路２３にはＥＧ
Ｒ弁２４が介設されている。
導出された排気通路２５Ａ，２５Ｂは、それらの下流側
で合流されて排気通路２１が形成され、排気通路２１に
は触媒コンバータ２２が介設されている。そして、触媒
コンバータ２２の下流側の排気通路２１と、機械式過給
機１３の上流側のメイン吸気通路５との間を接続するＥ
ＧＲ通路２３が設けられ、このＥＧＲ通路２３にはＥＧ
Ｒ弁２４が介設されている。
【００２９】上記６気筒エンジンＥ１における点火順序
は第１気筒１ａ→第２気筒１ｂ→第３気筒１ｃ→第４気
筒１ｄ→第５気筒１ｅ→第６気筒１ｆの順となってお
り、第１バンク２Ａの３つの気筒１ａ，１ｃ，１ｅの吸
気弁開弁特性は図２のようになり、吸気がオーバーラッ
プしないようになっている。第２バンク２Ｂの３つの気
筒１ｂ，１ｄ，１ｆの吸気弁開弁特性も位相はシフトし
ているが同様になる。
は第１気筒１ａ→第２気筒１ｂ→第３気筒１ｃ→第４気
筒１ｄ→第５気筒１ｅ→第６気筒１ｆの順となってお
り、第１バンク２Ａの３つの気筒１ａ，１ｃ，１ｅの吸
気弁開弁特性は図２のようになり、吸気がオーバーラッ
プしないようになっている。第２バンク２Ｂの３つの気
筒１ｂ，１ｄ，１ｆの吸気弁開弁特性も位相はシフトし
ているが同様になる。
【００３０】本実施例では、シャッター弁２０の開閉に
より所望のエンジン回転数域で吸気共鳴効果（動的過給
効果）が得られるように構成されている。
より所望のエンジン回転数域で吸気共鳴効果（動的過給
効果）が得られるように構成されている。
【００３１】すなわち、高速回転域でシャッター弁２０
が開かれ、吸気弁の開弁によって燃焼室から吸気ポート
１０へ伝播した吸気負圧波は吸気マニホールド７Ａ，７
Ｂ内を上流側へ音速で伝播し、連通路１９で反転し、そ
の反転正圧波が下流側へ伝播し吸気弁が閉じる直前に吸
気ポート１０の下流端へ到達するから、これによって動
的過給効果が得られる。そして、上記反転正圧波が吸気
ポート１０側へ伝播してきたときに当該吸気マニホール
ド７Ａ，７Ｂに接続された他の吸気ポート１０は実質的
に閉じていて吸気オーバーラップがないので、反転正圧
波が他の気筒へ吸収されることはない。
が開かれ、吸気弁の開弁によって燃焼室から吸気ポート
１０へ伝播した吸気負圧波は吸気マニホールド７Ａ，７
Ｂ内を上流側へ音速で伝播し、連通路１９で反転し、そ
の反転正圧波が下流側へ伝播し吸気弁が閉じる直前に吸
気ポート１０の下流端へ到達するから、これによって動
的過給効果が得られる。そして、上記反転正圧波が吸気
ポート１０側へ伝播してきたときに当該吸気マニホール
ド７Ａ，７Ｂに接続された他の吸気ポート１０は実質的
に閉じていて吸気オーバーラップがないので、反転正圧
波が他の気筒へ吸収されることはない。
【００３２】図２の曲線Ｆは吸気共鳴効果が最も顕著に
なったときの吸気の圧力波形を示すもので、エンジン回
転数をＮrpm としたときのエンジンの吸入周波数ｆ1 ＝
（Ｎ／６０）×（３／２）が吸気マニホールド７Ａ，７
Ｂの固有周波数ｆ0 にほぼ等しくなるようなエンジン回
転数のときに顕著な吸気共鳴が生成し、その正圧波は吸
気弁の閉弁時にピーク値ととなるので吸気の吹き返しが
効果的に抑制され、充填効率が向上する。
なったときの吸気の圧力波形を示すもので、エンジン回
転数をＮrpm としたときのエンジンの吸入周波数ｆ1 ＝
（Ｎ／６０）×（３／２）が吸気マニホールド７Ａ，７
Ｂの固有周波数ｆ0 にほぼ等しくなるようなエンジン回
転数のときに顕著な吸気共鳴が生成し、その正圧波は吸
気弁の閉弁時にピーク値ととなるので吸気の吹き返しが
効果的に抑制され、充填効率が向上する。
【００３３】本実施例では、図３に示すように、最大ト
ルクが生成されるエンジン回転数Ｎ1 を例えば４０００
rpm とした場合、シャッター弁２０が開かれているとき
の共鳴効果が得られる同調回転数ＮH を５０００rpm に
設定していることにより、図３の曲線Ｗ１（実線）に示
すように、Ｎ1 以上の高速回転域で吸気の動的過給効果
が得られる。
ルクが生成されるエンジン回転数Ｎ1 を例えば４０００
rpm とした場合、シャッター弁２０が開かれているとき
の共鳴効果が得られる同調回転数ＮH を５０００rpm に
設定していることにより、図３の曲線Ｗ１（実線）に示
すように、Ｎ1 以上の高速回転域で吸気の動的過給効果
が得られる。
【００３４】また、４０００rpm 以下の中低速回転域に
おいてはシャッター弁２０が閉じられ、吸気負圧がサー
ジタンク６で反転されるという点で異なるのみで、上記
と同様に吸気の動的過給効果が得られる。この場合の共
鳴効果が得られる同調回転数ＮL を例えば３０００rpm
に設定することにより、図３の曲線Ｗ２（破線）に示す
ように、Ｎ1 以下の中速回転域で吸気の動的過給効果が
得られる。
おいてはシャッター弁２０が閉じられ、吸気負圧がサー
ジタンク６で反転されるという点で異なるのみで、上記
と同様に吸気の動的過給効果が得られる。この場合の共
鳴効果が得られる同調回転数ＮL を例えば３０００rpm
に設定することにより、図３の曲線Ｗ２（破線）に示す
ように、Ｎ1 以下の中速回転域で吸気の動的過給効果が
得られる。
【００３５】本実施例では、最大トルクが生成されるエ
ンジン回転数Ｎ1 以上の高速回転域の少なくとも高負荷
域でシャッター弁２０を開くことにより、吸気の動的過
給効果を得るとともに、この高回転高負荷域でＥＧＲ弁
２４を開いて排気ガスを機械式過給機１３の上流側の吸
気通路４に還流している。
ンジン回転数Ｎ1 以上の高速回転域の少なくとも高負荷
域でシャッター弁２０を開くことにより、吸気の動的過
給効果を得るとともに、この高回転高負荷域でＥＧＲ弁
２４を開いて排気ガスを機械式過給機１３の上流側の吸
気通路４に還流している。
【００３６】すなわち、高回転高負荷域において吸気の
動的過給を行なうことにより、機械式過給機１３の吐出
側吸気通路の圧力が低減され、吐出空気の温度も低減さ
れるから、過給機１３の上流側へＥＧＲガスを還流して
も、過給機１３の温度が限界温度に達するおそれはなく
なり、このＥＧＲガスの還流によって、排気温度も低減
され、高回転高負荷域における触媒コンバータ２２の信
頼性を確保することができるとともに、従来のように空
燃比のリッチ化を必要としないから、燃費特性が大幅に
向上する。
動的過給を行なうことにより、機械式過給機１３の吐出
側吸気通路の圧力が低減され、吐出空気の温度も低減さ
れるから、過給機１３の上流側へＥＧＲガスを還流して
も、過給機１３の温度が限界温度に達するおそれはなく
なり、このＥＧＲガスの還流によって、排気温度も低減
され、高回転高負荷域における触媒コンバータ２２の信
頼性を確保することができるとともに、従来のように空
燃比のリッチ化を必要としないから、燃費特性が大幅に
向上する。
【００３７】また、高回転高負荷域において吸気の動的
過給を行なうことにより、吐出側吸気通路の圧力が低減
されるから、過給機１３の負担が低減され、その結果、
過給機１３を駆動するための馬力損失も低減されて、こ
の面からも燃費特性の向上を図ることができる。
過給を行なうことにより、吐出側吸気通路の圧力が低減
されるから、過給機１３の負担が低減され、その結果、
過給機１３を駆動するための馬力損失も低減されて、こ
の面からも燃費特性の向上を図ることができる。
【００３８】さらに、上記構成に加え、それ自体は公知
のバルブタイミング可変機構を用いて、少なくとも高速
回転域において吸・排気のオーバーラップ期間を増大さ
せるようにした場合、内部ＥＧＲ量が減少して筒内圧力
が低下するから、過給機の吐出圧がさらに低減されて吐
出空気温度をさらに低下させることができる。したがっ
て、圧縮上死点における筒内温度も低下するから、耐ノ
ッキング特性もさらに向上する。
のバルブタイミング可変機構を用いて、少なくとも高速
回転域において吸・排気のオーバーラップ期間を増大さ
せるようにした場合、内部ＥＧＲ量が減少して筒内圧力
が低下するから、過給機の吐出圧がさらに低減されて吐
出空気温度をさらに低下させることができる。したがっ
て、圧縮上死点における筒内温度も低下するから、耐ノ
ッキング特性もさらに向上する。
【００３９】また、一般に、吸気弁の実質的な閉弁時期
は、バルブリフト量０．４mmの位置で定義されることが
多いが、その吸気弁の実質的な閉弁時期を、下死点から
クランク角で５０〜６０度遅れた時点とする高速回転に
適したタイミングに設定することにより、高速回転域で
の動的過給効果を向上させることができる。
は、バルブリフト量０．４mmの位置で定義されることが
多いが、その吸気弁の実質的な閉弁時期を、下死点から
クランク角で５０〜６０度遅れた時点とする高速回転に
適したタイミングに設定することにより、高速回転域で
の動的過給効果を向上させることができる。
【図１】本発明をＶ型６気筒機械式過給機付きンジンに
適用した実施例を示す構成図
適用した実施例を示す構成図
【図２】図１の装置における吸気弁の開弁特性図
【図３】吸気の動的過給効果を示すグラフ
【図４】エンジン回転数と吸気の充填効率との関係を示
すグラフ
すグラフ
【図５】点火タイミングの設定手法を示す説明図
４ 吸気通路 ６ サージタンク ７Ａ，７Ｂ 吸気マニホールド １０ 吸気ポート １３ 機械式過給機 １９ 連通路 ２０ シャッター弁 ２１ 排気通路 ２２ 触媒コンバータ ２３ ＥＧＲ通路 ２４ ＥＧＲ弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｒ ３０１Ｎ ３０１Ｚ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ ５７０ ５７０Ｐ (72)発明者 宮腰 勝信 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 機械式過給機を備え、該過給機により少
なくとも高負荷時に過給が行なわれるエンジンにおい
て、 最大トルクが生成されるエンジン回転数よりも高速側の
高速回転域の少なくとも高負荷域において上記過給機の
上流側の吸気通路にＥＧＲガスを還流させる排気ガス還
流手段を設けるとともに、上記高速回転域に、吸気の動
的過給の同調点を設定して動的過給を行なうことを特徴
とする機械式過給機付きエンジン。 - 【請求項２】 上記排気ガス還流手段は、排気通路に設
けられた触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを上記
過給機の上流側の吸気通路に還流させることを特徴とす
る請求項１に記載の機械式過給機付きエンジン。 - 【請求項３】 少なくとも上記高速回転域において吸・
排気のオーバーラップ期間を増大させる手段を備えてな
ることを特徴とする請求項１または２に記載の機械式過
給機付きエンジン。 - 【請求項４】 吸気ポートの実質的閉弁時期を下死点後
クランク角で５０〜６０度遅れた時点に設定してなるこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の機
械式過給機付きエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7094803A JPH08291713A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 機械式過給機付きエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7094803A JPH08291713A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 機械式過給機付きエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08291713A true JPH08291713A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14120228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7094803A Pending JPH08291713A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 機械式過給機付きエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08291713A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001090554A1 (fr) * | 2000-05-24 | 2001-11-29 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Dispositif et procede pour la circulation des gaz d'echappement de moteur a combustion interne |
| JP2002539358A (ja) * | 1999-03-09 | 2002-11-19 | ボルボ ラストバグナー アーベー | 排気再循環を行う内燃機関 |
| JP2007211603A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 多気筒エンジン |
| JP2007218171A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 多気筒エンジン |
-
1995
- 1995-04-20 JP JP7094803A patent/JPH08291713A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002539358A (ja) * | 1999-03-09 | 2002-11-19 | ボルボ ラストバグナー アーベー | 排気再循環を行う内燃機関 |
| WO2001090554A1 (fr) * | 2000-05-24 | 2001-11-29 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Dispositif et procede pour la circulation des gaz d'echappement de moteur a combustion interne |
| US6945240B2 (en) | 2000-05-24 | 2005-09-20 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Device and method for exhaust gas circulation of internal combustion engine |
| JP2007211603A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 多気筒エンジン |
| JP2007218171A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 多気筒エンジン |
| JP4628279B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-02-09 | Ｕｄトラックス株式会社 | 多気筒エンジン |
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