JPS62170721A - 過給機付エンジン - Google Patents

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、過給機付エンジンに関するものである。

（従来技術） 従来、エンジンの高出力化のために、ターボチャージャ
等の過給機で過給するようにしたムのはずで？こ広く実
用化されている。

そして、上記ターボチャージャなどの過給機を備えたエ
ンジンでは、一般に過給機下流の吸気通路に負圧波緩衝
用のザージタンクを設置し、当該過給機により過給する
構成が採用されている（例えば実開昭５９−９１４２２
号公報参照）。

ところが、上記のような過給機付エンジンでは、特に低
速状態からの加速時にタービンのイナーシャによるタイ
ムラグが生じ、加速要求に対応した十分な過給が出来ず
、しがも当該過給機付エンジンは一般にノッキング対策
のために低い圧縮比となっていることから自然吸気の場
合よりも出力性能に劣り、特に加速応答性に欠ける問題
がある。

そこで、上記のような加速初期においては上記過給機を
バイパスさせて自然吸気を行わせ吸気慣性効果を利用し
た効率的な自然吸気をなす一方、加速後一定時間が経過
した場合には」１記過給機による過給を行わせろことに
よって出力の向上を図るようにすることが煮えられる。

ところが、上記のように自然吸気による吸気慣性効果を
組み合わせるようにした場合、次のような新たな問題を
生しる。

すなわち、エンジンの低回転時に自然吸気による吸気慣
性効果を高く（体積効率を高く）するためには、吸気弁
から圧力反射部である容積部までの距離を相当に長くす
る必要があり、またこれに例えばロータリバルブなどを
使用した吸気遅閉ζＪによる負圧増大作用を組み合わせ
るとすると」二記容積部自体もさらに大容積のものに拡
大することが必要になる。しかも、当該大きな負圧が上
記過給機のコンプレッサに作用するとザージングを生じ
るので、これを避けるためには当該過給機を上記吸気弁
よりも相当に離れた上記容積部よりもさらに吸気」１流
側に設置しな０ればならなくなる。

その結果、過給機からエンジンの吸気弁までの長さが著
しく大きくなってしまい車両搭載性を極〜３一 端に悪化さ且るとともに過給機のコンプレッサ下流側に
容積部が位置することになり、下流側容積を著しく拡大
することになるから過給時の過給効果を大きく低下させ
、特に過渡時のトルク特性をも著しく悪化させてしまう
問題がある。そのために今度は逆に高速・高負荷時の応
答性が悪くなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてなさ
れたもので、エンジンの吸気通路途中に過給機並びに圧
力反射用の容積部を設置′、ｌ、低速時には当該エンジ
ンの吸気行程て発生ずる吸気負圧による吸気慣性効果を
利用して自然吸気過給するようにした過給機イ」エンジ
ンにおいて、」二記吸気通路の」二記容積部よりも吸気
下流側に位置して上記過給機と−に記過給機を迂回する
バイパス通路とをそれぞれ設けるとともにさらに当該バ
イパス通路には少なくとも高速・高負荷時を含む所定の
運転領域において閉成されそれ以外の運転領域において
開成される開閉弁を設置ノでなるものである。

（作　用） 上記の手段によると、過給機に自然吸気用のバイパス通
路を並設し１つ同通路に高速・高負荷時に閉成する開閉
弁を設けたので過給機の作用しない低速時には当該バイ
パス通路を介して吸気慣性効果を利用した効率的な自然
吸気過給をなさしめることができ加速時初期の応答性を
十分に向上させることができるようになるとともに、当
該自然吸気時の吸気負圧が直接過給機に作用することを
回避することができる。そのため、当該過給機を上述し
た容積部の下流側に設置することが可能になり、該過給
機のコンプレッサより下流側の吸気通路容積を大きく縮
小させ、それにより過給応答性等の過給特性を向上させ
ることができる。しかも、上記バイパス通路には高速・
高負荷時に閉成する開閉弁が設けられているので過給機
の作用する高速・高負荷時には十分な過給機による過給
作用を得ることができ、該状態での過渡応答性をも十分
に向上させることが可能となる。

（実施例） 第１図〜第５図は、本発明の実施例に係る過給機付エン
ジンを示している。

先ず第１図において、符号Ｉはエンジン本体であり、こ
のエンジン本体１の吸気弁５を備えた吸気ポートｌａに
は吸気マニホールド２が一体的に接続されている。また
、該吸気マニホールド２には吸気管により形成される吸
気通路３の一端が連通せしめられており、さらに当該吸
気通路３の他端はエアクリーナ４まで連通状態で延設さ
れている。そして、上記吸気通路３の途中には、吸気下
流側から上流側エアクリーナ４にかけて、自然吸気時の
吸気遅閉き作用を得るためのロータリバルブ６、スロッ
トル弁７、ターボチャージャよりなる過給機（コンプレ
ッサ部）８、自然吸気時の圧力反射用の容積部９が順次
所定の間隔を保って設置されている。上記吸気通路３の
ロータリバルブ６部分には、当該ロータリバルブ６を迂
回する第１のバイパス通路１０が設けられ、該第１のバ
イパス通路１０には所定のエンジンコントロールユニッ
ト２０により任意に開閉制御される第１のシャツターバ
ルブ１１が設けられている。また、上記過給機８を設け
た」二足スロットル弁７上流の吸気通路３ａ部分には当
該過給機８を迂回ずろ第２のバイパス通路１２を形成し
、この第２のバイパス通路１２部分には第２のシャッタ
ーバルブ１４が設けられており、この第２のシャッター
バルブ１４も」二記エンジンコントロールユニット２０
によって後述する所定の条件で開閉制御される。

一方、」−記エンジンコントロールユニット２０は、例
えばマイクロプロセッサを中心として構成されていて、
当該エンジンの運転状態に応じ第２図〜第４図に示す制
御動作を行って上記第１および第２のンヤッターバルブ
ＩＩ、＋４を第４図に示すようにコントロールする。

すなわち、第２図のフローヂャートは、上記第１図の構
成によって−に記従来技術の項で説明した従来の問題点
を解決し加速時の応答性を向」ニさせるための制御動作
を示すものである。

先ずステップＳｔでは、当該運転状態における加速状態
を検出するための検出パラメータとして、＝７− その時のスロットル開度θと吸気負圧Ｐがエンジンコン
トロールユニット２０のメモリに読み込まれる。

次に、ステップＳ、で」二記２つのパラメータθ。

Ｐを所定周期ｔの前回データと対比して当該時間り内の
上記θ、Ｐの変化量ｄθ／ｄｔおよびｄＰ　／ｄｔを演
算する。そして、さらにステップＳ３に進み、」二記ｄ
θ／ｄｉおよびｄＰ／ｄｔの値が、それぞれ第１条件と
しての加速状態を判定するための各設定値Ｃ８およびＣ
７よりも共に大となっているか否かを判断する。その結
果、ＹＥＳの場合には最終的な加速状態判定の為の第２
条件を判断するステップＳ４に進む一方、他方Ｎｏの場
合には再度上記ステップ８１〜Ｓ３の動作にリターンす
る。

」二足ステップＳ４に進むと、さらに加速状態判定の第
２条件として吸気負圧Ｐの絶対値が所定の設定値ｃ３よ
りも大であるか否かが判断される。その結果、ＹＥＳ（
加速）の場合には、ステップ８５〜Ｓ７に進んで自然吸
気を実行するための制御時間ｔｄを設定する。

他方、Ｎｏの場合には、再度上記ステップＳ。

〜Ｓ４にリターンする。

」１記自然吸気を実行する制御時間ｔｄの設定は、次の
ようにして行われる。

すなわち、先ずステップＳ５で上記エンジンコントロー
ルユニット２０のメモリにエンジン回転数Ｎを読み込み
、続いてステップＳ８で当該読み込まれたエンジン回転
数Ｎにおけるトランスミッションのギヤシフト位置を検
出し、最後にステップＳ７で当該検出されたシフト位置
に対応した自然吸気実行時間を予め用意（エンジンコン
トロールユニット２０のメモリに各ギヤに対応して複数
のデータがマツプデータとしてマツピングされている）
されている例えば第４図に示す対応するマツプより上記
エンジン回転数Ｎを基準に読み出して設定する。この場
合、同じエンジン回転数でも上記のようにギヤのシフト
位置に応じて設定時間の特性を変える理由は、シフトギ
ヤによって必然的にそのトルク特性を異にすることによ
る。

そして、上記制御動作によって自然吸気が行われる場合
には、エンジンコントロールユニット２０のバルブコン
トロール部が、第４図に示すように先ず加速初期のｔ４
時において上記第１のシャッターバルブ１１を閉成する
一方、これと同時に上記第２のシャッターバルブ１４を
開放せしめる。

一方、この状態で上記ロータリバルブ６は閉じており、
エンジン側の吸気行程が開始されて吸気弁５が開放され
る時期よりも所定時間遅らせて開放せしめられる。従っ
て、このロークリバルブ６が開かれたときの吸気遅閉は
作用の大きな吸気負圧による吸気慣性効果によって吸入
効率の高い自然吸気過給が実現される。その結果、上記
加速初期における応答性を十分に向上させることが可能
になる。

そして、上記設定された自然吸気実行時間ｔｄが経過す
ると、上記第１のシャッターバルブＩ＋が開放される一
方、第２のシャッターバルブ１４が閉成されて過給機８
側バイパス通路が」１記エンジンの吸気ボートＩａに連
通せしめられるようになり、過給機８が作用するように
なる。この場合において、当該過給機８は、−１−記の
ように、容積部９よりも吸気下流側に位置し、しかも上
記自然吸気用のバイパス通路１２がバイパス状態で設置
されていることから、自然吸気時のザージングによる損
傷の恐れもなく、該過給機８のコンプレッザ下流側の吸
気通路容積を大きく減少させることができる結果、該過
給機８の作用する高速・高負荷時の過渡応答性をより向
上させることが可能になる。

今この結果を、グラフにして示すと第５図のようになり
、自然吸気と過給機による過給作用並びにロークリバル
ブによる吸気遅閉は作用の３つを組合せると特に低速域
から高速域までの過渡トルク特性が共に向上しているこ
とが明らかとなる。

（発明の効果） 本発明は、以」二に説明したように、エンジンの吸気通
路途中に過給機並びに圧力反射用の容積部を設け、低速
時には当該エンジンの吸気行程で発生ずる吸気負圧によ
る吸気慣性効果を利用して自然吸気過給するようにした
過給機付エンジンにおいて、上記吸気通路の上記容積部
よりも吸気下流側に位置して」１記過給機と」１記過給
機を迂回するバイパス通路とをそれぞれ設（）るととも
にさらに当該バイパス通路には少なくとも高速・高負荷
時を含む所定の運転領域において閉成されそれ以外の運
転領域において開成される開閉弁を設けたことを特徴と
するものである。

従って、本発明によると、過給機に自然吸気用のバイパ
ス通路を並設し且つ同通路に高速・高負荷時に閉成する
開閉弁を設けたので過給機の作用しない低速時には当該
バイパス通路を介して吸気慣性効果を利用した効率的な
自然吸気過給をなさしめることができ加速時初期の応答
性を十分に向上させることができるようになるとともに
、当該自然吸気時の吸気負圧が直接過給機に作用するこ
とを回避することができる。そのため、当該過給機を上
述した容積部の下流側に設置することが可能になり、該
過給機のコンプレッサより下流側の吸気通路容積を大き
く減少させ、それにより過給応答性等の過給特性を向上
させることができる。

しかも、上記バイパス通路には高速・高負荷時に閉成す
る開閉弁が設けられているので過給機の作用する高速・
高負荷時には十分な過給機による過給作用を得ることが
でき、該状態での過渡応答性をも十分に向上させること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る過給機付エンジンの吸
気系統図、第２図は、上記エンジンの制御動作を示すフ
ローチャート、第３図は、同フローヂャートの制御動作
において使用されるマツプ特性図、第４図は、上記エン
ジンのエンジンコントロールユニットに於けるバルブ制
御動作を示すタイムチャート、第５図は、本発明の効果
を示す上記エンジンの過渡トルク特性図である。 １・・・・・エンジン本体 １ａ　・・・・吸気ボート ２・・・・・吸気マニホールド ３・・・・・吸気通路 ４・・・・・エアクリーナ ６・・・・・ロークリバルブ ７・・・・・スロットル弁 ８・・・・・過給機 ９・・・・・容積部 １０・・・・第１のバイパス通路 １１・・・・第１のシャッターバルブ １２・・・・第２のバイパス通路 １４・・・・第２のシャッターバルブ ２０・・・・エンジンコントロールユニット第３図 吐　　　　　　　　　　釈 彊（甲 に　　　　　　　　　　　ぎ 貯（に）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンの吸気通路途中に過給機並びに圧力反射用
   の容積部を設け、低速時には当該エンジンの吸気行程で
   発生する吸気負圧による吸気慣性効果を利用して自然吸
   気過給するようにした過給機付エンジンにおいて、上記
   吸気通路の上記容積部よりも吸気下流側に位置して上記
   過給機と上記過給機を迂回するバイパス通路とをそれぞ
   れ設けるとともにさらに当該バイパス通路には少なくと
   も高速・高負荷時を含む所定の運転領域において閉成さ
   れそれ以外の運転領域において開成される開閉弁を設け
   てなることを特徴とする過給機付エンジン。