JPS61218720A - 過給機付エンジンの吸気装置 - Google Patents

過給機付エンジンの吸気装置

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JPS61218720A
JPS61218720A JP60059998A JP5999885A JPS61218720A JP S61218720 A JPS61218720 A JP S61218720A JP 60059998 A JP60059998 A JP 60059998A JP 5999885 A JP5999885 A JP 5999885A JP S61218720 A JPS61218720 A JP S61218720A
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、吸気の動的効果により出力の向上を図るよう
にした過給機付エンジンの吸気装置の改良に関するもの
である。
(従来技術) 従来から過給機を備えたエンジンの吸気装置において、
吸気開始に伴って生じる圧力波が吸気通路上流側の大気
または容積室への開口端で反射されて吸気ポート方向に
戻されることを利用し、上記反射波が吸気弁の閉弁の寸
前に吸気ボートに達して吸気圧力を高めるようにして、
いわゆる吸気の慣性効果で吸気の充填効率を高めるJ:
うにしたものがある。このような吸気の動的効果を利用
した出力向上技術を用いようとする場合に、吸気経路が
一定であると、吸気通路に生じる圧力波の振動周期と吸
気弁開閉周期とがマツチングして慣性効果が高められる
のは特定速度域に限られる。
このため、特開昭56−105621公報に見られるよ
うに、過給機付エンジンの回転数に応じで吸気通路の長
さを変えるようにし、例えば、各気筒別の吸気通路を上
流部で分岐させて長い通路と短い通路とを形成し、これ
らの通路の上流端を吸気容積室等に開口させるとともに
、短い通路に開閉弁を設けて、高速域でこの開閉弁を開
くことにより吸気通路の有効長を短縮するようにし、こ
うして低速域と高速域とでそれぞれ吸気の慣性効果を高
めるようにルだ吸気装置も提案されている。
上記のように吸気の動的効果を広い範囲で得るようにす
るためには、その吸気経路をエンジン回転数に応じて選
択する開閉弁等の吸気切換機構を設けて切換作動するよ
うにしている。しかし、上記吸気切換機構の作動の前後
においては、トルクの谷間が形成されて、低速域から高
速域まで滑かなトルク特性を得ることができないもので
ある。
すなわち、例えば、前記開閉弁が閉じている吸気通路の
長い状態では、低速域においてエンジン回転数の上昇に
対し、そのトルクカーブは吸気通路長さとエンジン回転
数がマツチングした時のピーク値を過ぎて徐々に低下し
てから上記開閉弁が開作動し、高速域においても同様に
エンジン回転数の上昇に対してその吸気通路長さとエン
ジン回転数がマツチングするピーク値となるまで徐々に
上昇し、ピーク値を過ぎて徐々に下降するものである。
よって、開閉弁の閉じた状態におけるピーク値から、開
閉弁が開いた状態のピーク値までの間は、両側のトルク
カーブの谷間となって、トルク特性の息つき現象が生起
して切換作動時のトルク、ショックとなる問題を有して
いる。
(発明の目的) 本発明は上記事情に鑑み、低速域から高速域にまでわた
り、吸気の動的効果を利用して吸気充填効率を高めると
ともに、上記動的効果を拡大するための吸気切換機構の
切換作動時のトルクショックを解消するようにした過給
機付エンジンの吸気装置を提供することを目的とするも
のである。
(発明の構成) 本発明の吸気装置は、過給圧制御手段を備えるとともに
、吸気の動的効果をエンジン回転数の変化に対応してマ
ツチングさせるために、複数の経路をエンジン回転数に
応じて選択する吸気切換機構を設け、この吸気切換機構
の作動時に、前記過給圧制御手段を過給圧が上昇するよ
うに作動させる切換制御手段を設けたことを特徴とする
ものである。
(発明の効果) 本発明によれば、吸気切換機構の作動によって吸気め動
的効果をエンジン回転数の広い範囲で有効に利用し、低
速域から高速域まで高い充填効率を得て、出力性能の向
上を図ることができるものである。
また、上記吸気切換機構の切換作動時に発生するトルク
の谷間に対応して、その切換作動時には過給圧制御手段
によって過給圧を高くするように制御することにより、
過給圧の上昇によって充填効率が増大してトルクの谷間
を埋めるように作用し、切換作動時のトルクショックが
解消でき、低速域から高速域まで滑かな1〜ルク特性が
得られるものである。
(実施例) 以下、図面により本発明の詳細な説明する。
第1図はこの実施例の吸気装置を備えたエンジンの断面
正面図、第2図は概略平面図である。
この実施例のエンジンは4気筒4サイクルエンジンであ
って、シリンダブロック2およびシリンダヘッド3から
なるエンジン本体1に、4つの気筒4a〜4dが形成さ
れている。この各気筒4a〜4dにはそれぞれピストン
5の上方に燃焼室6が形成され、この燃焼室6に吸気ボ
ート7および排気ボート8が開口し、これらのボート7
.8に動弁機構11によって所定のタイミングで開閉す
る吸気弁9および排気弁10が装備されている。
上記各気筒4a〜4dの各吸気ボート7には、互いに独
立した気筒別の独立吸気通路12a〜12dが連通して
いる。これらの独立吸気通路12a〜12dの上流端は
、ある程度の容量を有する第1容積室13に接続されて
おり、また、各独立吸気通路12a〜12dの途中箇所
にはこれらの独立吸気通路128〜12dを相互に連通
ずる第2容積室14が接続されている。これによって、
各気筒4a〜4dと容積室13.14を連通する長短2
つの吸気経路を形成しでいる。
この実施例では吸気系をコンパクトに構成するため、吸
気系に介装したタンク15を仕切壁16で分割すること
により、このタンク15内に第1容積室13と第2容積
室14とを区画形成し、第2容積至14の下端に各独立
吸気通路12a〜12dの途中箇所からの分岐した連通
孔17を開口させるとともに、この連通孔17よりも上
流側で各独立吸気通路12a〜12dを湾曲させて、そ
の上流端を第1容積室13の側方に開口させている。な
お、上記各独立吸気通路12a〜12dの上流側湾曲部
分は、タンク15の第2容積至14の壁部を利用して一
体に形成されている。
上記第2容積室14と各独立吸気通路12a〜12dと
の間の連通孔17には、吸気経路を切換える開閉弁19
(吸気切換機構)がそれぞれ設けられている。この各開
閉弁19は回動シャフト19aに一体に連接され、該回
動シャフト19aの端部に切換制御手段21の第1アク
チユエータ20(第2図には図示省略)が接続されて各
気筒のものが連係して開閉作動される。この開閉弁1つ
は基本的には、高負荷域においてエンジン回転数が設定
値未満の低速域では閉じられ、エンジン回転数が設定値
以上の高速域で開くように制御される。
また、上記第1容積室13の一端部には上流側の吸気導
入通路26が接続されており、この吸気、導入通路26
にはスロットル弁27が配設され、その上流端はターボ
過給機22のブロア22aに接続され、図示しないエア
フローメータ等を介してエアクリーナに接続される。上
記ターボ過給機22のタービン22bに対しては排気ボ
ート8に連通された排気マニホールド23が接続され、
排気ガスの導入によってタービン22bを介してブロア
22aを回転駆動するものである。
さらに、上記ターボ過給機20には過給圧制御手段24
(第2図には図示省略)が設置され、この過給圧制御手
段24は排気バイパス通路23aを開閉するウェストゲ
ートバルブ30と、このウェストゲートバルブ30を作
動する第2アクチユエータ31とによって構成されてい
る。なお、前記各独立吸気通路12a〜12dの下流端
近傍には、燃料通路28に接続された燃料噴射弁29が
配設されている。
前記切換制御手段21における開閉弁19を作動する第
1アクチユエータ20にはエンジンコントロールユニッ
ト37 (ECU)からの制御制御信号が出力されてそ
の作動がエンジン回転数に応じて制御される。また、過
給圧制御手段24の第2アクチユエータ31に対しても
エンジンコントロールユニット37からの制御信号が出
力されてその作動が制御され、過給圧が設定圧に調整さ
れる。上記エンジンコントロールユニット37には回転
数センサー38、圧力センサー39によるエンジン回転
数および過給圧(吸気圧力)の検出信号が入力される。
上記切換制御手段21による開閉弁19の開閉は、エン
ジン回転数の設定値において行うものであって、この設
定値未満の低速域で開閉弁19を閉じ、設定値以上の高
速域で開閉弁19を開くものである。また、ウェストゲ
ートバルブ30は、そのリフト量を小さくすると排気バ
イパス量が低減して過給圧が上昇するものであって、過
給圧が所定の値となるようにそのリフト凶が調整制御さ
れるものである。この過給圧制御は、基本的には過給圧
の上限を一定の値に規制するものであるが、前記開閉弁
19の切換作動域近傍においては、過給圧を上昇するよ
うに制御する。なお、上記のようなエンジン回転数に応
じた開閉弁19の開閉作動は、少なくとも出力が要求さ
れる高負荷時において行なわれるようにすればよく、低
負荷時にはエンジン回転数に関係なく開閉弁を開状態も
しくは開状態に保つようにしてもよい。
上記実施例の装置において、エンジン回転数が設定値未
満の低回転域にある時には、開閉弁19は閉じて各独立
吸気通路12a〜12dと第2容積室14との連通が遮
断されているため、各気筒4a〜4dが各独立吸気通路
12a〜12dの全長にわたる比較的長い通路を介して
第1容積室13に接続される。
従って、各気筒4a〜4dの吸気行程で生じる圧力波が
各独立吸気通路128〜12dを通して第1容積室13
に伝播され、第1容積至13で各気筒4a〜4dに反射
されて、各独立吸気通路12a〜12dに吸気圧力振動
が生じる。このため、各気筒4a〜4dと第1容積室1
3との間の独立吸気通路12a〜12d内に生じる吸気
系の固有撮動の周期と吸気弁開閉周期とがマツチングす
るような低速側の回転域で、各気筒4a〜4dに作用す
る圧力が吸気行程終期に高められ、充填効率が向上する
一方、前記エンジン回転数が設定値以上の高回転域にあ
るときには、開閉弁19が開いて各独立吸気通路128
〜12dと第2容積室14とが連通孔17によって連通
され、各気筒4a〜4dが第2容積室14との間の各独
立吸気通路12a〜12dによる比較的短い通路長さを
介して第2容積室14に接続される。このとき、吸気は
第1容積室13から独立吸気通路12a〜12dによっ
て供給されるとともに、他の気筒の独立吸気通路12a
〜12dからこれと連通ずる第2容積室14を介してそ
の独立吸気通路12a〜12dによって供給されるもの
である。
この状態では、吸気行程で生じる圧力波が前記第2容積
室14で反射されて、この圧力波および反射波の伝播に
供される通路長さが短くなることにより、高速域で吸気
慣性効果が高められるとともに、この運転域では他の気
筒から伝播される圧力波も有効に作用して充填効率が向
上する。
第3図はエンジン回転数とトルクとの関係を示すもので
あって、曲線Aは開閉弁19を閉じた状態における全開
ラインであり、曲線Bは開閉弁19を開いた状態におけ
る全開ラインであり、この両回線Aと8が交差する点に
相当するエンジン回転数Noが、前記第1アクチユエー
タ20を作動して開閉弁19を開閉する設定[N oで
あり、第6図に示すようにこの設定回転数Noより低速
側で開閉弁19を閉じて高速側で開くものであり、全回
転域の吸気充填効率を高めて出力の向上を因るものであ
る。
第3図において、上記設定回転数Noの近傍における両
トルク曲線A、Bの交差部分においては、低回転側の曲
線Aのピーク点aから高回転側の曲線Bのピーク点すに
対して、トルク値が低下しているものであって、この部
分に略3角形状の谷間部分■が形成されている。
そして、上記トルクの谷間部分■を補うように過給圧制
御手段24によって過給圧を第4図に示すように、上限
規制圧(破線)に対して上記a点からb点にかけて山形
特性■に上昇させるものである。すなわち、エンジンコ
ントロールユニット37はエンジン回転数をみて、開閉
弁19を切換作動させる状態にあるとぎには、検出して
いる過給圧が上記第4図の特性に対して高いか低いかを
判定し、それに応じて過給圧制御手段24にウェストゲ
ートバルブ30のリフト量を増減する制御信号を出力す
るものである。なお、過給圧を上昇させる特性■は、上
記のような山形のほか、各種特性で行うようにしてもよ
いが、急激な増減は避けるようにする。
そして、上記特性のように切換作動域近傍において、過
給圧を上昇させるためのウェストゲートバルブ30のリ
フト量は第5図に示すように、定圧制御特性(破線)に
対してリフト量を低減する特性■によって排気バイパス
量を減少させてブロア22aの回転数を増大して過給圧
を前記特性Hのように高くするものである。
なお、上記実施例においてはターボ過給機の例を示して
いるが、その他の過給機も使用可能である。また、過給
機による過給と自然吸気とを併用するようにしてもよい
また、吸気の動的効果を得るための複数の吸気経路とし
ては、上記実施例のような吸気通路の長さの変更と他気
筒の吸気通路との連通の切換えを行うようにしたものの
ほか、吸気通路面積の変更もしくは吸気容積室の容積変
更等の種々の吸気動的特性の変更構造もしくはそれらの
組合せ構造による複数の吸気経路が採用可能であり、こ
れに対応して開閉弁等の吸気切換機構を設置し、切換制
御手段によってエンジン回転数に応じて切換作動するも
のである。また、吸気の動的効果を得るための吸気経路
の上流端は、吸気容積室もしくは大気開口部に連通ずる
ものである。
さらに、過給圧制御手段24としては、上記のようなタ
ーボ過給機22に対するウェストゲートバルブ30によ
るもののほか、吸気をリリーフするもの等が使用でき、
他の形式の過給機においては吸気リリーフ、回転数コン
トロール等のそれぞれの形式に対応した過給圧制御手段
が適宜採用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における吸気装置を備えたエ
ンジンの断面正面図、 第2図はその概略平面図、 第3図は開閉弁の開閉状態に対応するエンジン回転数と
トルクとの関係を示す特性図、第4図はエンジン回転数
に対する過給圧の制御特性を示す特性図、 第5図はエンジン回転数に対するウェストゲートバルブ
のリフト量の制御特性を示す特性図、第6図はエンジン
回転数に対する開閉弁の開閉作動を示す説明図である。 1・・・・・・エンジン本体   4a〜4d・・・・
・・気筒12a〜12d・・・・・・独立吸気通路13
・・・・・・第1容積室   14・・・・・・第2容
積室19・・・・・・開閉弁(吸気切換機構)20・・
・・・・第1アクチユエータ 21・・・・・・切換制御手段 22・・・・・・ターボ過給機

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)過給機を備えるとともに過給圧制御手段を備え、
    1気筒と吸気容積室もしくは大気開口部とを連通する吸
    気経路を複数設け、これら複数の吸気経路をエンジン回
    転数に応じて選択する吸気切換機構を設けた過給機付エ
    ンジンの吸気装置において、上記吸気切換機構の作動時
    に、前記過給圧制御手段を過給圧が上昇するように作動
    させる切換制御手段を設けたことを特徴とする過給機付
    エンジンの吸気装置。
JP60059998A 1985-03-25 1985-03-25 過給機付エンジンの吸気装置 Granted JPS61218720A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1081370A3 (en) * 1999-09-03 2001-10-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Intake and exhaust control systems for engine
EP2503124A1 (de) * 2011-03-23 2012-09-26 MAHLE International GmbH Brennkraftmaschine, Frischluftanlage und zugehöriges Betriebsverfahren

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