JPS6220630A - 圧力波過給機付エンジン - 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） 本発明は圧力波過給機を備えたエンジンに関し、特に回
転数レンジの広い一般のガソリンエンジンに圧力波過給
機を適用する場合の吸気通路構成に関する。

（従来技術） 従来よりエンジンに対して吸気を過給する過給機の一つ
として排気の圧力波エネルギーを吸気に伝達し゛（吸気
の過給を行なう、いわゆる圧力波過給機が知られている
（特公昭３８−１１５３号公報参照）１．かかる圧力波
過給機は、そのＭｌ造機能゛上、通常、吸排気条件が厳
しく制約され、吸排気の圧力バランスが適正にとられな
ければならないこと、内部還流排気ガス（内部Ｅ　Ｇ　
Ｒ）が存在すること、ロータの冷却のために吹き抜はエ
アが必要なこと、排気温度限界が比較的低いこと、ざら
には、耐久性から回転数をあまり高くできないことなど
実用上程々の制約要件がある。

一方、一般のガソリンエンジンにおいては、回転数レン
ジが広く、スロットル弁があるととにより吸気負圧が生
じ、吸気量が大きく変わること、空気過剰率が小さい領
域で運転されるためＥ　Ｇ　Ｒによるトルクシフツクが
大きいこと、さらには、排ガス温度が高いことなどの特
性をイｉする。

このような両者の特性からＬｌ−力波過給機は、従′来
では吸気通路にスロットル弁を有さずエンジン回転数の
みから吸気間が定まり上記吸排気条件などを満戻し易い
ディーゼルエンジンに主として適用されているが、回転
数レンジが広く圧力バランスが崩れ易い一般のガソリン
エンジンには採用されていない。

づなわら、圧力波過給機のロータは回転レンジの狭いデ
・ｆ−ゼルエンジンの場合、通常エンジン出力軸により
増速比的２のプーリにより駆動されるが、低回転から高
回転まで広い回転レンジを右するエンジンに適用される
と、圧力波過給機の同転限界から耐久性上において問題
がある。これを解消するため、ブーりの増速比を小さく
するなどにより、ロータの回転数を低トさせることが考
えられるが、このような構成をとると、エンジン低回転
域では極端にロータの回転数が落ちて圧力波過給機の小
室（ｔフル）が比較的長くボートに開［」することにな
り、圧力波の伝播作用が良好でなくなり、本来の過給作
用が不十分となったり、さらには内部Ｅ　Ｇ　ＩＩ　ｆ
ｆｉが増大し、運転性が悪くなるといった問題が生じる
。したがって、従来゛（・は高回転エンジンに圧力波過
給機を適用することは困難であった。

（発明の目的） 本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたもので、回転
数変化中の広いエンジンに圧力波過給機を適用して耐久
性の点から圧力波過給機のロータ回転数が低下する構成
であつ゛（も、内部ＩＥ　Ｇ　Ｒｍを減少させることが
でき、高回転エンジンへの適用の容易なｊ］−力波過給
機句エンジンを提供するものである。

（発明の構成） 本発明はロータの回転に伴い排気の圧力波エネルギーを
吸気に伝達して吸気の過給を行なう圧力波過給機を備え
たＸ［ンジンにＪ３い−（、上記圧力波過給機下流側の
吸気通路に連通する吸気吐出口のロータ回転方向進み側
聞［」端の位置を変更する吸気吐出口制御手段を設ける
とともに、この吸気吐出口制御手段によりエンジン低回
転域で吸気吐出口のロータ回転方向進み側開口端の位置
を趙れ側に変更させる駆動手段を設けたちのＣある。

この構成により、エンジン低回転域においては圧力波過
給機の排気吐出口のローダ回転方向進み側開口端が遅れ
側に変更されるため、圧力波過給機へ流入した排気が吸
気吐出ｌ」から吸気に混入することを抑止でき、したが
って内部ＥＧＲｆｆｌの増加を防止することができるも
の一〇ある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図において、１は４気筒エンジン、２，３は各気筒
における吸気ボートおよび排気ボート、４は上流端が大
気に開口し′Ｆ流端が分岐通路を介してエンジン１の各
気筒の吸気ボート２に開口しく各気筒に吸気を供給する
吸気通路、５は上流端が分岐通路を介してエンジン１の
各気筒の排気ボート３に開口し、下流端が大気に開口し
てエンジン１の各気筒からの排気を排出する排気通路で
ある。

６は上記吸気通路４および排気通路５に跨って配設され
、エンジン１によってベルト伝動機構（図示せず）等を
介して回転駆動される圧力波過給機であって、この圧力
波過給機６は周知の如くケース内に同転０能に支持され
たロータ７を有していて、この臼−夕７の外周には多数
の隔壁が放射状に配設され、この隔壁によってロータ７
の外周に円周方向に多数の小室が形成されている。上記
ロータ７の一端側のケースには吸気導入口８および吸気
吐出口９が形成されており、この吸気導入口８は吸気通
路４の１王力波過給Ｖ１６上流側に、吸気吐出口９は吸
気通路４の圧力波過給１ｆｉ６Ｆ流側にそれぞれ連通し
ている。

そしてこの吸気吐出口９の吸気通路４連通部は本発明の
特徴と１Ｊるところであって、ロータ７の回転方向にお
いて２分され、一方の吐出口４２が他方の吐出口４１に
対しτロータ７の回転方向進み側に位置するとともに、
この吐出口４２にはアクチ：Ｌエータ３１により後述（
るごとく開閉駆動される吸気吐出口制御手段としての吸
気通路開閉弁３２〈以下、これをＡバルブと称す）が設
けられ゛（いる。

また、上記ロータ７の他端側のケースには排気導入口１
０および排気吐出口１１．１２が形成されており、それ
ぞれ排気通路５の圧力波過給機６上流側および下流側に
連通し−（いる。また、上記一方の排気吐出口１２は他
方の排気吐出口１１に対しロータ７の回転方向進み側に
位置するもので、これら排気吐出口１１．１２のそれぞ
れに対向し−（排気通路５ａ、５ｂが分岐して並設され
ている。

しかして上記ロータ７の回転に伴い低圧の吸気が閉じ込
められた小室内に高圧の排気が排気導入口１０から流入
すると、その圧力差により圧力波が発生して小室内を伝
播し、吸気に排気の圧力波エネルギーが伝達されること
により、吸気を圧縮して吸気吐出口９から吐出し、吸気
の苔給を行ない、次い゛Ｃ小室内に流入した排気を排気
吐出口１１．１２から排出Ｊるとともに、吸気導入口８
から小室内に吸気を導入して排気の掃気を行なうことを
繰返ずように構成されている。

また、１３は吸気通路４の圧力波過給！１６上流側に介
設されたエアクリーナで吸気抵抗の小さいものが好まし
い。１４は上記吸気通路４の圧力波過給機６下流に介設
され、圧力波過給機６から過給される高温の吸気を外気
との熱交換により冷却するためのインタークーラであっ
て、このインタークーラ１４はり′−ジタンクの機能を
備えたものであれば好都合である。１５は上記インター
クーラ１４−ト流の吸気通路４に設けられた吸気量を計
量するエアノ［１−メータ、１６は上記エアノロ−メー
タ１５より下流の吸気通路４に設けられたスロットル弁
、１７はその下流に設けられたサージタンク、１８は分
岐吸気通路に設けられた燃料噴射弁“Ｃある。１９は上
記吸気通路４のスロットル弁１６下流側と圧力波過給１
ｆｉ６の上流側との間に設けられ、圧力波過給機６をバ
イパスするバイパス通路で、このバイパス通路１９には
上記スロットル弁１６より上流側の吸気通路４内の負圧
が所定値以上になった時、あるいは加速初期に、バイパ
ス通路１９を開く逆止弁２０が設けられでいる。

また排気通路５には圧力波過給機６よりも上流に排気の
脈動を消すためのサージタンク２１および排ガスを浄化
するための触媒２２が設けられ、圧力波過給機６よりも
下流側の一方の排気通路５ａには触媒２２′が介設され
、他方の排気通路５ｂに連通する排気吐出口１２に対向
してアクチュエータ２３により後述するごとく開閉制御
される排気通路１Ｉｌｌ閉弁２４（以下、これを８バル
ブと称す）が設けられ、これら排気通路５ａ、５ｂの下
流側は集合し、その後に排気抵抗の小さい吸音タイプで
なるサイレンサ２５が設けられている。さらに圧力波過
給１１６を排気側においてバイパスするバイパス通路２
６が設けられ、このバイパス通路２６には吸気圧に応じ
て開関し、過給圧を所定値に調整するためのウェストゲ
ートバルブ２７が設けられている。

また、上記吸気通路開閉弁（Ａバルブ）３２と排気通路
開閉弁（Ｂバルブ）２４は、スロットル弁１６め開度セ
ンサ２８およびエンジンの回転数センサ２９等の信号を
受けて後述する所定の信号をアクチュエータ３１．２３
に出力する制御回路３０により開閉制御されるようにな
っている。

次に上記構成の作用を説明する。通常のエンジン運転状
態におい−（スロットル弁１６上流側の吸気通路４内の
負圧が所定値以下の場合には、バイパス通路１９は逆止
弁２０により１羽路されており、圧力波過給ｔｆｉ６は
通常の過給作用を行なう。また、■アフローメータ１５
および回転数センサ２９により検出した吸気量およびエ
ンジン回転数に基づき制御回路３０にて燃料噴射弁１８
からの燃料噴射量が制御される。そして、圧力波過給機
６の吸気側と排気側との圧力バランスは保たれている限
り内部Ｅ　ａ　＋＜量が大ぎく増大するといったことは
ない。

一方、悠加速時等においてスロットル弁１６が閉状態か
ら急速に閉状態に移行されると、スロットル弁１６下流
側の吸気負圧がスロットル弁１６上流側の吸気通路４す
なわも圧力波過給機６の吸気吐出口９に伝達される。こ
のため、圧力波過給機６の吸気側と排気側の圧力バラン
スが崩れ、内部ＥＧＲｆｆｉの増加すなわち排気ガスが
吸気側に混入しようとするが、ス【」ットル弁１６上流
の吸気通路４内の負圧が所定値以上になった時、パイパ
ス通路１９の逆止弁２０が開き、このバイパス通路１９
でもって圧力波過給機６の吸気側のＪ二流部と下流部が
バイパスされる。したがってこのバイパス通路１９を介
して吸気が導入されることにより、上記吸気負圧が圧力
波過給機６の吸気吐出口９側へ伝達されることは緩和さ
れる。このため圧力波過給機６における圧力バランスが
大きく崩れることはなく、内部ＥＧＲＭの増加を低減で
きる。

次に、吸気通路開閉弁（△バルブ）３２および排気通路
開閉弁（Ｂバルブ）２４の制御回路３０による開閉制御
について第２図、第３図とともに説明する。第２図にお
いて、横軸はエンジン回転数、縦軸はスロットル弁開度
を示し、ラインＷはスロットル弁全開の全負荷状態であ
り、ラインＷより下の領域はスロットル弁の開度制御領
域である。このラインＷより下の領域においてエンジン
回転数が比較的低速で低負荷の領域１においては、Ａバ
ルブ３２を［閉Ｊ、Ｂバルブ２４を「開」とし、エンジ
ン回転数が比較的高速で高負荷の領域■においてはＡバ
ルブ３２、Ｂバルブ２４とも「開」とし、これら両者の
中間の領域ＩＩ、Ｉ’　におい（はＡバルブ３２を「開
」から１間」、Ｂバルブ２４を「閉」としている。、Ｅ
記名バルブ開閉状態を１ンジン回転数を横軸にグラフで
示づと第３図のごとくになる。

このようにスロットル弁の開度制御領域においで低速領
域Ｉで、１３バルブ２４を「開」とすることにより、１
１力波過給機６の吸気導入口８から排気吐出口１２へ至
る吸気の吹き抜は量を増やすことができるとともに、Ａ
バルブ３２を「閉」とすることにより低速域においで圧
力波過給機６の吸気吐出口９から吸気に混入される内部
ＥＧＲｆｆｉが増大することを抑制することができる。

また、比較的高速、高負荷の領域■にＪ３いτＢバルゾ
２４を１開」とすることにより、圧力波過給機６の吹き
扱（プ吊を増大８ｕ１これでもって高負荷時の高温排ガ
スにより加熱されるロータ７の冷月１を図ることができ
、Ａバルブ３２を「開」とすることにより多量の吸気が
要求される高出力に対応することができる。また、これ
ら中間の領域１．Ｉ’　においては内部ＥＧＲＭも比較
的少なく、また排ガスの熱量も比較的少ないことからＢ
バルブ２４を「閉」とし、吸気の吹き抜（プ量を少なく
し、以って排気騒音の低減を図り、また、Ａバルブ３２
を途中で「閉」から「開」にすることにより高出力要求
に対応させている。

上述のごとくロータ７の回転方向進み側に位置する吸気
吐出口９の一方の吐出口４２に対応する吸気通路４をＡ
バルブ３２にで開閉制御することにより、圧力波過給機
６にお【ノる内部Ｅ　Ｇ　ＲＭの増加を効率的に抑制す
るとともに高出力化対応も図ることが−Ｃきる。また、
Ｂバルブ２４！、：て吸気の吹き抜は量を効果的に制御
することができる。

しかも高回転エンジンに圧力波過給機６を適用する場合
には、圧力波過給機６のロータの耐久性の点からエンジ
ン出力軸から増速比の小さいプーリ機構を介して圧力波
過給機６のロータが駆動されるように構成するが、この
構成では、エンジン低回転のとき、圧力波過給機６のロ
ータは大幅に低回転となる。すると、圧力波過給機６に
おける排気の圧力波の伝播が良好になされなくなり、内
部ＥＧＲ量が増加、りなわら吸気吐出口９から吸気通路
４へ排気が流入する傾向にある。ところが、本発明では
、上）小のごとく、吸気吐出口９のロータ回転方向進み
側、つまり吐出口４２を低回転域におい−（Ａバルジ３
２にて閉じることにＪ、す、上記内部ピＧ　Ｒｉｄを減
少さぼることができ、したがって、内部Ｅ　Ｇ　Ｒｆｕ
増大に基づく燃焼性の悪化が発生ツることを防止できる
。

なＪ３、上記実施例では低回転域においてΔバルブ３２
が閉じるしのについて説明したが、このバルブとしては
、少なくとも低回転域におい−（開口タイミングが近く
なるしのであればよく、アクチ′１エータ３１、制御回
路３０Ｗでなる駆動手段で以つ（ぞのような動作を行な
わせればよい。

また、上ｉ＋［！　Ａバルブ３２は図示のごとくバタノ
ライ式のオン刺）制御のものの他ロークリ式のリニア制
御のもの等が使用できる。

また、上記−Ｃは圧力波過給機６上流側の排気通路５と
ド流側の一方の排気通路５ａにそれぞれ触媒２２．２２
’を設けた構成を示したが、いずれか一方だけであって
もよく、また、本実施例のごとく圧力波過給機６下流の
排気通路５をロータ７の回転方向においで２分したちの
°Ｃは、その回転方向進み側でない方の排気通路５ａに
は吹き抜はエアが殆ど存在しないことから、この部分に
触媒２２′を設けても触媒が高温になり、溶損するとい
った問題を発生する危険が少ない。したがって圧力波過
給機６の上流側と下流側の排気通路５にそれぞれ４度的
に適正な触媒を設けて効果的に排ガスの浄化作用を得る
ことができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、圧力波過給機付エンジン
において、過給機の吸気吐出口のロータ回転方向進み側
開口端の位置をエンジン低回転域で理れ方向に変更する
ようにしたことにより、内部ＥｘＧＲｆｉを減少させる
ことができ、したがっ１、圧力波過給機のロータの回転
が低回転域となっても支障なく使用することができる。

このため、回転数変化小の大ぎい一般のガソリンエンジ
ン、特に高回転エンジンに圧力波過給機を適用すること
が容易であり、また、同時に圧力波過給機の耐久性向上
をも図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による圧力波過給機付エンジ
ンの全体構成図、第２図は同エンジンのエンジン回転数
とスロットル弁開度との関係におＧＪる吸気および排気
通路開閉弁の開閉領域を示す説明図、第３図は同開閉領
域をエンジン同転数との関係で示した説明図ある。 １・・・エンジン、４・・・吸気通路、５・・・排気通
路、６・・・圧力波過給機、７・・・ロータ、９・・・
吸気吐出口、３０・・・制御回路、３１・・・アクチュ
１−夕、３２・・・吸気通路開閉弁（バルブ）、４２・
・・０−夕回転方向進み側の吐出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ロータの回転に伴い排気の圧力波エネルギーを吸気
   に伝達して吸気の過給を行なう圧力波過給機を備えたエ
   ンジンにおいて、上記圧力波過給機下流側の吸気通路に
   連通する吸気吐出口のロータ回転方向進み側開口端の位
   置を変更する吸気吐出口制御手段を設けるとともに、こ
   の吸気吐出口制御手段によりエンジン低回転域で吸気吐
   出口のロータ回転方向進み側開口端の位置を遅れ側に変
   更させる駆動手段を設けたことを特徴とする圧力波過給
   機付エンジン。