JPS6014891Y2 - supercharged engine - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は吸入行程の終期から圧縮行程の初期にかけて開
く第３弁を介して過給を行うようにしたレシプロエンジ
ンに関する。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a reciprocating engine in which supercharging is performed through a third valve that opens from the end of the suction stroke to the beginning of the compression stroke.

自動車用エンジンなどの出力、燃費の向上をはかるため
に、吸気を過給するようにしたエンジンが知られている
が、通常は、ターボチャージャなどを含めて全吸気量を
過給する方式のため、過給機の容量は最大出力時を基準
として設定されている。Engines that supercharge the intake air are known in order to improve the output and fuel efficiency of automobile engines, etc., but normally the entire intake air volume is supercharged using a turbocharger, etc. The capacity of the supercharger is set based on the maximum output.

しかし、これでは過給機が大容量となってしまうため、
本出願人は、吸気の一部のみを第３弁を介して過給する
ことにより、小容量で効率的な過給を行うことができる
過給エンジンを提案している。However, this would require a large capacity supercharger, so
The applicant has proposed a supercharged engine that can perform efficient supercharging with a small capacity by supercharging only a portion of the intake air through a third valve.

（例えば特開昭５３−７４６１９９公報参照）これを第
１図によって説明すると、１は吸気通路、２は排気通路
であり、第１気筒＃１ないし第４気筒＃４と同一クラン
ク軸にポンプ気筒３が取付けられ、このポンプ気筒３か
らの吐出空気が過給通路４を経て各気筒＃１〜＃４へと
供給される。(For example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-746199.) To explain this with reference to FIG. 3 is attached, and the discharge air from this pump cylinder 3 is supplied to each cylinder #1 to #4 via a supercharging passage 4.

各気筒＃１〜＃４は、吸気弁５と排気弁６の他に、過給
専用の第３弁７を備えており、この第３弁７は吸気弁５
の閉じ終り付近から開き始めて圧縮行程の初期ないし中
期に閉じる。In addition to the intake valve 5 and the exhaust valve 6, each cylinder #1 to #4 is equipped with a third valve 7 exclusively for supercharging.
It begins to open near the end of closing and closes in the early to middle stages of the compression stroke.

ポンプ気筒３は吸入弁８と吐出弁９を有し、クランク軸
の１回転につき１サイクルの吸入、吐出作用を行う。The pump cylinder 3 has a suction valve 8 and a discharge valve 9, and performs one cycle of suction and discharge operations per rotation of the crankshaft.

したがって、ポンプ気筒３からの過給通路４へ排出され
た加圧空気は、第３弁７の開弁に伴って各気筒＃１〜＃
４へと押し込められ、圧縮行程でシリンダ内圧が過給圧
よりも上昇する直前に第３弁７が閉弁するとにより、そ
の逆流を阻止する。Therefore, the pressurized air discharged from the pump cylinder 3 to the supercharging passage 4 is transferred to each cylinder #1 to ## as the third valve 7 opens.
4, and the third valve 7 closes just before the cylinder internal pressure rises above the supercharging pressure in the compression stroke, thereby preventing the backflow.

このようにして予めシリンダ内に吸気を供給したところ
へ過給気を追加供給するので、全量過給するのに比べて
小量の過給で実質的に大きな過給効果（例えば、５０％
の過給を行うのには、ポンプ気筒の容量は各気筒と同一
であればよいが、全量過給のときは各気筒の３倍の容量
が必要となる）が得らるのである。In this way, supercharging air is additionally supplied to the cylinder where intake air has been supplied in advance, so compared to full-volume supercharging, a small amount of supercharging has a substantially greater supercharging effect (for example, 50%
In order to perform supercharging, the capacity of the pump cylinder only needs to be the same as that of each cylinder, but in the case of full supercharging, three times the capacity of each cylinder is required.

しかも、絞弁１０の下流から吸気の一部をポンプ気筒３
に吸い込んで、これを過給することが可能なため、過給
気としては、単に空気のみではなく、燃料との混合気と
することも可能であり、さらに第３弁７からの噴出過給
気の流量、流入方向を制御することにより筒内スワール
を高めて燃焼改善にも効果を生じる、などの種々の利点
をもつのである。Moreover, part of the intake air from downstream of the throttle valve 10 is transferred to the pump cylinder 3.
The supercharging air can be not only air but also a mixture with fuel. It has various advantages, such as increasing in-cylinder swirl by controlling the flow rate and direction of air inflow, which is also effective in improving combustion.

ところが、本考案者等の実験によると、エンジンの１サ
イクル（２回転）あたり２回の吐出作用で４気筒に過給
を行う場合、吐出直後に第３弁が開く気筒に過給気が偏
って供給されやすい傾向のあることがわかった。However, according to experiments conducted by the present inventors, when supercharging four cylinders with two discharge actions per engine cycle (two revolutions), the supercharged air is biased toward the cylinder where the third valve opens immediately after discharge. It was found that there is a tendency to be easily supplied.

第２図は、ポンプ気筒の吐出弁のリフトと第３弁の作動
状態との関係をあられすが、この図のように吐出弁の開
弁直後に第３弁の開く第１気筒と第４気筒に対する過給
気の供給割合が多くなるのである。Figure 2 shows the relationship between the lift of the discharge valve of the pump cylinder and the operating state of the third valve. This increases the ratio of supercharging air supplied to the cylinders.

これは、クランク軸のバランスの点から、第１気筒と第
４気筒のストロークタイミングに合せてポンプ気筒のコ
ンロッドをクランク軸に取付ける必要があること、ポン
プ気筒の吐出タイミングをポンピングの慣性効果を利用
して各気筒に過給気を送り込めるようにすること、ある
いは第３弁から過給気の筒内ガス流動の強化に役立たせ
るように吸気行程の終期付近から供給したいこと、など
からどうしても避けられないのである。In terms of crankshaft balance, this requires the connecting rod of the pump cylinder to be attached to the crankshaft to match the stroke timing of the first and fourth cylinders, and the inertia effect of pumping is used to adjust the discharge timing of the pump cylinder. This is unavoidable due to reasons such as the need to be able to send supercharged air to each cylinder by using the 3rd valve, or to supply supercharged air from the third valve near the end of the intake stroke to help strengthen the in-cylinder gas flow. It cannot be done.

このようにして過給気の供給量が気筒内で不均一となれ
ば、気筒間の出力アンバランスを生じてエンジン回転の
円滑性が失われ振動の増加などを招いたりする。If the amount of supercharging air supplied within the cylinders becomes uneven in this way, an imbalance in output between the cylinders will occur, resulting in a loss of smooth engine rotation and an increase in vibration.

本考案はこのような問題を解決するために、各気筒への
過給通路を独立的に設けるとともに逆流を阻止するバル
ブを設け、気筒間の過給量アンバランスを是正するよう
にした過給エンジンを提供することを目的とする。In order to solve these problems, the present invention provides a supercharging passage for each cylinder independently and a valve to prevent backflow, thereby correcting the imbalance in the amount of supercharging between the cylinders. The purpose is to provide engines.

以下、本考案の実施例を図面にもとづいて説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第３図、第４図に示すように、ポンプ気筒３′には２つ
の吐出弁９Ａと９Ｂが設けら、これら吐出弁９Ａ、９Ｂ
はエンジンクランク軸の２回転当りそれぞれ１回開弁す
る。As shown in FIGS. 3 and 4, the pump cylinder 3' is provided with two discharge valves 9A and 9B.
The valve opens once every two revolutions of the engine crankshaft.

そして、これら吐出弁９Ａ、９Ｂと第３弁７との開弁期
間のオーバラップする気筒、例えば第１吐出弁９Ａに対
しては第１気筒＃１と第３気筒＃３、第２吐出弁９Ｂに
対しては第２気筒＃２と第４気筒＃４というようにして
過給通路４Ａ〜４Ｄが分離構成されている。For the cylinders in which the opening periods of these discharge valves 9A and 9B and the third valve 7 overlap, for example, the first discharge valve 9A, the first cylinder #1 and the third cylinder #3, and the second discharge valve For 9B, the supercharging passages 4A to 4D are separately configured as the second cylinder #2 and the fourth cylinder #4.

（ただし、第１気筒＃１の過給通路を４Ａ、以下、第２
気筒＃２は４Ｂ・・・というように符号を付す。(However, the supercharging passage of the first cylinder #1 is 4A, hereinafter, the second
Cylinder #2 is numbered 4B, and so on.

）これら過給通路４Ａ〜４Ｄはその長さと径によって通
路ボリュームがそれぞれほぼ同一に設定される。) These supercharging passages 4A to 4D are set to have substantially the same passage volume depending on their lengths and diameters.

そして、この過給通路４Ａ〜４Ｄを開閉するために、第
４図、第５図に明らかなように、それぞれ吐出弁９Ａ（
９Ｂ）の吐出ポート１５に軸方向に延びる仕切板１６が
介装され、この仕切板１６の先端が吐出弁９Ａ（９Ｂ）
笠部背面と接触する付近まで延長されており、これによ
り、いったん過給通路４Ａ〜４Ｄに送り出された過給気
の相互の逆流を吐出弁９Ａ（９Ｂ）の閉弁時に阻止する
バルブ装置を構成している。In order to open and close these supercharging passages 4A to 4D, as is clear from FIGS. 4 and 5, discharge valves 9A (
A partition plate 16 extending in the axial direction is interposed in the discharge port 15 of the valve 9B), and the tip of the partition plate 16 is connected to the discharge port 15 of the discharge valve 9A (9B).
The valve device is extended to the vicinity where it comes into contact with the back surface of the cap, and thereby prevents mutual backflow of the supercharging air once sent to the supercharging passages 4A to 4D when the discharge valve 9A (9B) is closed. It consists of

なお、吐出ポート１５の仕切板１６で区画された通路は
、それぞれ上述の過給通路４Ａ〜４Ｄと接続する。Note that the passages of the discharge port 15 that are partitioned by the partition plate 16 are connected to the above-mentioned supercharging passages 4A to 4D, respectively.

本考案は以上のように構成され、そして説明の便宜上、
第１図と実質的に同一部分に同符号を用いることにする
。The present invention is constructed as described above, and for convenience of explanation,
The same reference numerals are used for substantially the same parts as in FIG.

次に作用を説明する。Next, the action will be explained.

まず、第１の吐出弁９Ａが開くと、ポンプ気筒３′から
の過給気は、第１気筒＃１と第３気筒＃３の過給通路４
Ａと４０にほぼ均等に送り出される。First, when the first discharge valve 9A opens, the supercharging air from the pump cylinder 3' flows into the supercharging passages of the first cylinder #1 and the third cylinder #3.
It is sent almost equally to A and 40.

この過給気は吐出弁９Ａが閉じると、過給通路４Ａと４
０に閉じ込められた状態となり、相互に逆流しあうこと
がなくなる。When the discharge valve 9A closes, this supercharging air flows into the supercharging passages 4A and 4.
They become trapped at 0 and no longer flow back to each other.

したがって、この間に第１気筒＃１の第３弁７が開き、
次に第３気筒＃３の第３弁７が開くわけだが、従来のよ
うに、先に第３弁７の開く第１気筒＃１にのみほとんど
の過給気が流入するようなことがなくなり、第１気筒＃
１に対しては専用の過給通路４Ａに存在する過給気だけ
が流入し、次に第３気筒＃３の第３弁７が開いたときに
も過給通路４Ｃからほぼ同量の過給気が供給されるので
ある。Therefore, during this time, the third valve 7 of the first cylinder #1 opens,
Next, the third valve 7 of the third cylinder #3 opens, but unlike in the past, most of the supercharged air no longer flows only into the first cylinder #1, where the third valve 7 opens first. , 1st cylinder #
1, only the supercharging air existing in the dedicated supercharging passage 4A flows in, and then when the third valve 7 of the third cylinder #3 opens, almost the same amount of supercharging air flows from the supercharging passage 4C. Air is supplied.

（過給通路４Ａと４０のボリュームは同一的に設定され
るが、第３弁７と吐出弁９Ａとのオーバラップの関係を
考慮して、過給気の流れやすい第１気筒＃１のボリュー
ムを若干、小さくするようにしてもよい。(The volumes of the supercharging passages 4A and 40 are set to be the same, but considering the overlap relationship between the third valve 7 and the discharge valve 9A, the volume of the first cylinder #1 where supercharging air easily flows may be made slightly smaller.

）同様にして第２の吐出弁９Ｂが開くと、第２気筒＃２
と第４気筒＃４の過給通路４Ｂと４Ｄにも、互にほぼ等
量の過給気が送り込まれるのである。) Similarly, when the second discharge valve 9B opens, the second cylinder #2
Almost the same amount of supercharging air is also fed into the supercharging passages 4B and 4D of the fourth cylinder #4.

このようにして、第１気筒＃１から第４気筒＃４までほ
ぼ均一的な過給気を供給するのであり、エンジン出力の
気筒間アンバランスを回避することができる。In this way, substantially uniform supercharging air is supplied from the first cylinder #1 to the fourth cylinder #4, making it possible to avoid an imbalance in engine output among the cylinders.

次に、第６図の実施例は、各過給通路４Ａ〜４Ｄの逆流
を防止するためのバルブ装置として、逆止弁１８Ａ〜１
８Ｄをそれぞれ設けるようにしたもので、この場合には
、第４図のような仕切板１６などが不要となる。Next, in the embodiment shown in FIG. 6, check valves 18A to 1 are used as valve devices for preventing backflow in each of the supercharging passages 4A to 4D.
In this case, the partition plate 16 as shown in FIG. 4 is not required.

また、第７図の実施例では、ポンプ気筒３′に４つの吐
出弁９Ａ〜９Ｄを設けて、それぞれに過給通路４Ａ〜４
Ｄを接続するようにしている。Further, in the embodiment shown in FIG. 7, four discharge valves 9A to 9D are provided in the pump cylinder 3', and supercharging passages 4A to 44 are provided in the pump cylinder 3', respectively.
I am trying to connect D.

ただし、この場合、吐出弁９Ａ〜９Ｄの開弁時期は２個
づつ同時に開くように設定する（例えば、吐出弁９Ａと
９Ｃ，及び９Ｂと９Ｄというようにであり、これは過給
通路４Ａ〜４Ｄとの関係において決定される）。However, in this case, the opening timing of the discharge valves 9A to 9D is set so that two valves are opened at the same time (for example, the discharge valves 9A and 9C, and 9B and 9D, which correspond to the supercharging passages 4A to 9D). (determined in relation to 4D).

上記実施例では、いずれも４気筒エンジンを例にとって
説明したが、たとえば６気筒エンジンのときは、過給通
路は６本必要となることは、容易に理解されるところで
ある。Although the above embodiments have all been explained using a four-cylinder engine as an example, it is easily understood that, for example, in the case of a six-cylinder engine, six supercharging passages are required.

なお、過給通路中にサージタンクを介装して過給圧力の
平均化を図ることもできる。Note that a surge tank may be interposed in the supercharging passage to average the supercharging pressure.

以上説明したように本考案によれば、過給通路を独立的
に設けてかつ逆流を阻止するバルブ装置を介装したので
、気筒間の過給量アンバランスを是正して、エンジン気
筒間出力の均一化をはかり、振動の少ない燃費、出力特
性の良好なレシプロエンジンを提供することができる。As explained above, according to the present invention, the supercharging passage is provided independently and a valve device that prevents backflow is installed, so that the supercharging amount imbalance between the cylinders can be corrected, and the engine output between the cylinders can be improved. This makes it possible to provide a reciprocating engine with less vibration, fuel consumption, and good output characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来装置の概略図、第２図はその作動特性図、
第３図は本考案の第１実施例の概略図、第４図は吐出ポ
ート部分の断面図、第５図はそのＩ−Ｉ線断面図、第６
図、第７図はそれぞれ第２、第３実施例の要部概略図で
ある。 １・・・・・・吸気通路、３′・・・・・・ポンプ気筒
、４Ａ〜４Ｄ・・・・・・過給通路、７・・・・・・第
３弁、９Ａ〜９Ｄ・・・・・・吐出弁、１５・・・・・
・吐出ポート、１６・・・・・・仕切板。Figure 1 is a schematic diagram of the conventional device, Figure 2 is its operating characteristic diagram,
Fig. 3 is a schematic diagram of the first embodiment of the present invention, Fig. 4 is a sectional view of the discharge port portion, Fig. 5 is a sectional view taken along the line I-I, and Fig. 6
7 are schematic diagrams of main parts of the second and third embodiments, respectively. 1...Intake passage, 3'...Pump cylinder, 4A to 4D...Supercharging passage, 7...Third valve, 9A to 9D... ...Discharge valve, 15...
・Discharge port, 16... Partition plate.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] エンジン各気筒に吸排気弁とともに第３弁を設け、この
第３弁を吸入行程の終期から圧縮行程で開弁し、過給通
路を介して過給気を気筒内に追加導入するようにした過
給エンジンにおいて、過給通路に吐出弁を介して過給気
を吐出するポンプ気筒を、各気筒と連動して設ける一方
、各気筒の過給通路を互に独立的に形威し、かつこれら
過給通路のボリュームをほぼ同一的に設定し、さらに過
給通路のポンプ気筒への接続側をポンプ気筒の吐出時に
選択的に開弁するバルブ装置を設けたとを特徴とする過
給エンジン。A third valve is provided in each engine cylinder along with the intake and exhaust valves, and this third valve is opened during the compression stroke from the end of the intake stroke to additionally introduce supercharging air into the cylinder via the supercharging passage. In a supercharged engine, a pump cylinder that discharges supercharging air through a discharge valve into a supercharging passage is provided in conjunction with each cylinder, while the supercharging passage of each cylinder is formed independently from each other, and A supercharged engine characterized in that the volumes of these supercharging passages are set to be substantially the same, and further comprising a valve device that selectively opens the side of the supercharging passage connected to the pump cylinder when discharge is discharged from the pump cylinder.