(57)【要約】【課題】本発明は、インタークーラーで冷却されたターボチャージャからの空気をさらに加圧して吸気マニホールドに供給する４サイクルエンジンの過給装置に関し、ターボチャージャから供給される空気の過給圧力を容易，確実に増大することを目的とする。【解決手段】４サイクルエンジンのクランクケースに形成される吸入口および排出口と、インタークーラーで冷却されたターボチャージャからの空気を前記クランクケースの前記吸入口に導くための第１管路と、前記クランクケース内で圧縮された空気を前記クランクケースの前記排出口から吸気マニホールドに導くための第２管路と、前記クランクケースの前記吸入口に設けられ前記第１管路側への逆流を阻止する吸入側逆止弁と、前記クランクケースの前記排出口に設けられ前記クランクケース側への逆流を阻止する排出側逆止弁とを有することを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004108192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４サイクルエンジンのクランクケースに形成される吸入口および排出口と、
インタークーラーで冷却されたターボチャージャからの空気を前記クランクケースの前記吸入口に導くための第１管路と、
前記クランクケース内で圧縮された空気を前記クランクケースの前記排出口から吸気マニホールドに導くための第２管路と、
前記クランクケースの前記吸入口に設けられ前記第１管路側への逆流を阻止する吸入側逆止弁と、
前記クランクケースの前記排出口に設けられ前記クランクケース側への逆流を阻止する排出側逆止弁と、
を有することを特徴とする４サイクルエンジンの過給装置。
【請求項２】
請求項１記載の４サイクルエンジンの過給装置において、
前記インタークーラーで冷却された空気を前記吸気マニホールドに導くための第３管路と、
前記インタークーラーで冷却された空気を前記第１管路または前記第３管路に選択的に流入させる切換弁と、
を有することを特徴とする４サイクルエンジンの過給装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の４サイクルエンジンの過給装置において、
前記４サイクルエンジンの排気マニホールドからの排気ガスを前記吸気マニホールドに導くＥＧＲ管路を有することを特徴とする４サイクルエンジンの過給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インタークーラーで冷却されたターボチャージャからの空気をさらに加圧して吸気マニホールドに供給する４サイクルエンジンの過給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トラック等に使用されるディーゼルエンジンでは、ＮＯｘ低減のために排気還流（以下ＥＧＲという）が有効であり、近時、ターボチャージャを用いた過給エンジンにおいても、ＥＧＲの実施が要望されている。
しかしながら、従来、ターボチャージャを用いた過給エンジンでは、エンジンの排気圧力よりもターボチャージャからの過給圧力が高い条件では、ＥＧＲガスを吸気マニホールドに供給することが困難になるという問題があった。
【０００３】
従来、このような問題を解決するために、例えば、特開２０００−２４９００４号公報に開示されるように、ベンチュリーや逆止弁によりＥＧＲガス量を増大したリード弁を備えたＥＧＲ装置が開発されている。
また、例えば、特開平９−２９６７４０号公報に開示されるように、排気脈動を利用してＥＧＲガス量を増大した内燃機関の排気ガス再循環装置が開発されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２４９００４号公報
【特許文献２】
特開平９−２９６７４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように、ＥＧＲガス量が増加してくると、ターボチャージャからの過給圧力が不足するという問題があった。
【０００６】
すなわち、十分な吸入空気量を得るためには、ＥＧＲガスの分圧に打ち勝つだけのターボチャージャからの過給圧力が必要になるが、ＥＧＲガス量が増加するとターボチャージャでタービンの回転に利用できる排気ガスの量が減少するため、ターボチャージャからの過給圧力が逆に減少し、エンジンの燃費と排気ガスのクリーン度が悪化することになる。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、ターボチャージャから供給される空気の過給圧力を容易，確実に増大することができる４サイクルエンジンの過給装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の４サイクルエンジンの過給装置は、４サイクルエンジンのクランクケースに形成される吸入口および排出口と、インタークーラーで冷却されたターボチャージャからの空気を前記クランクケースの前記吸入口に導くための第１管路と、前記クランクケース内で圧縮された空気を前記クランクケースの前記排出口から吸気マニホールドに導くための第２管路と、前記クランクケースの前記吸入口に設けられ前記第１管路側への逆流を阻止する吸入側逆止弁と、前記クランクケースの前記排出口に設けられ前記クランクケース側への逆流を阻止する排出側逆止弁とを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の４サイクルエンジンの過給装置は、請求項１記載の４サイクルエンジンの過給装置において、前記インタークーラーで冷却された空気を前記吸気マニホールドに導くための第３管路と、前記インタークーラーで冷却された空気を前記第１管路または前記第３管路に選択的に流入させる切換弁とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の４サイクルエンジンの過給装置は、請求項１または請求項２記載の４サイクルエンジンの過給装置において、前記４サイクルエンジンの排気マニホールドからの排気ガスを前記吸気マニホールドに導くＥＧＲ管路を有することを特徴とする。
【００１１】
（作用）
請求項１の４サイクルエンジンの過給装置では、インタークーラーで冷却されたターボチャージャからの空気が、第１管路を通り４サイクルエンジンのクランクケースの吸入口に導かれ、吸入側逆止弁を通りクランクケース内に導かれる。
【００１２】
クランクケース内に導かれた空気は、クランクケース内のクランクシャフトの回転により圧縮され、クランクケースの排出口から排出側逆止弁を介して第２管路を通り吸気マニホールドに導かれる。
そして、クランクケースから第２管路に排出された空気が吸気マニホールドを介して燃焼室に流入するのは、４サイクルエンジンの４サイクル中に１回だけ行われる吸気弁の開時のみであるため、吸気弁の開時には、第２管路および吸気マニホールドには、クランクシャフトが２回転する間に排出口から排出された２工程分の圧縮空気が高圧空気として存在しており、この高圧空気が吸気弁の開時に１工程で燃焼室に吸引される。
【００１３】
請求項２の４サイクルエンジンの過給装置では、ターボチャージャから供給される空気の過給圧力で十分である時には、切換弁が第３管路側に選択され、インタークーラーで冷却された空気が第３管路から吸気マニホールドに直接導かれる。
一方、ターボチャージャから供給される空気の過給圧力では不足である時には、切換弁が第１管路側に選択され、インタークーラーで冷却された空気がクランクケースを介して吸気マニホールドに導かれる。
【００１４】
請求項３の４サイクルエンジンの過給装置では、ＥＧＲ管路により、４サイクルエンジンの排気マニホールドからの排気ガスが吸気マニホールドに導かれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の４サイクルエンジンの過給装置の一実施形態を示している。４サイクルエンジン１は、クランクケース３を有しており、多気筒エンジンである場合には、クランクケース３内は、クランク軸の回転位相が異なる気筒群毎に隔壁で仕切られている。
【００１７】
クランクケース３内には、クランクシャフト５が挿通されており、このクランクシャフト５のクランク部５ａの一端側には、輪環部８ａと直線部８ｂとからなるコンロッド８の輪環部８ａが軸止されている。
また、クランクケース３の上端には、各気筒を一括して覆うように一体形成されたシリンダブロック９が設けられている。
【００１８】
このシリンダブロック９には、各気筒毎に燃焼室１１が形成され、この燃焼室１１には、コンロッド８の直線部８ｂの先端側に連結されたピストン１３が内嵌されている。
また、クランクケース３の斜め上方には、上述した隔壁で仕切られた部屋毎に、吸入口１５と排出口１７とが略対称な位置に設けられている。
【００１９】
吸入口１５と排出口１７とには、それぞれ吸入側逆止弁１９と排出側逆止弁２１とが設けられている。
吸入側逆止弁１９は、クランクケース３内へ向けて流れる空気を通過させるが、それと逆方向には通過させない役割を果たしている。
また、排出側逆止弁２１は、クランクケース３内から排出される空気を通過させるが、それと逆方向には通過させない役割を果たしている。
【００２０】
クランクケース３の下方には、クランクケース３内と大気とを連通および遮断可能に切り替えるためのクランク室開閉弁２３が設けられている。
４サイクルエンジン１は、ターボチャージャ２５を有している。
このターボチャージャ２５は、図示しないエアクリーナからの空気が供給されるコンプレッサ２７と、コンプレッサ２７を駆動するタービン２９とを有している。
【００２１】
ターボチャージャ２５のコンプレッサ２７の下流側には、管路３１を介してインタークーラー３３が設けられている。
インタークーラー３３の出口側には、吸気マニホールド３５に接続される第３管路３７が接続されている。
そして、第３管路３７から分岐して、クランクケース３の吸入口１５に接続される第１管路３９が設けられている。
【００２２】
第１管路３９の第３管路３７からの分岐部には、インタークーラー３３からの空気を第１管路３９または第３管路３７に選択的に流入させるための切換弁４１が配置されている。
また、クランクケース３の排出口１７には、吸気マニホールド３５に接続される第２管路４３が接続されている。
【００２３】
この第２管路４３には、第２管路４３の開閉を行う開閉弁４７が配置されている。
吸気マニホールド３５の燃焼室１１側には、吸気弁４９が配置され、排気マニホールド５１の燃焼室１１側には排気弁５３が配置されている。
排気マニホールド５１には、排気管路５５の一端が連結され、排気管路５５の他端は、ターボチャージャ２５のタービン２９に接続されている。
【００２４】
排気管路５５から分岐して、ＥＧＲ管路５７が設けられている。
このＥＧＲ管路５７は、第３管路３７の切換弁４１と吸気マニホールド３５との間に接続されている。
ＥＧＲ管路５７には、排気ガス温度を下げ排気ガス密度を高くしてから第３管路３７に排気ガスを供給するためのＥＧＲクーラ５９が設けられている。
【００２５】
また、第３管路３７のＥＧＲクーラ５９の下流には、ＥＧＲ管路５７の開閉を行うＥＧＲ弁６１が設けられている。
上述した４サイクルエンジンの過給装置では、ＥＧＲ管路５７のＥＧＲ弁６１を開くことにより、排気マニホールド５１からの排気ガスの一部がＥＧＲ管路５７に流入し、ＥＧＲクーラ５９により冷却され、第３管路３７から吸気マニホールド３５に供給される。
【００２６】
そして、ＥＧＲガス量の多いＥＧＲを実施する場合には、第３管路３７の切換弁４１が、第１管路３９側に切り換えられ、第２管路４３の開閉弁４７が開かれ、クランクケース３のクランク室開閉弁２３が閉じられる。
これにより、ターボチャージャ２５のコンプレッサ２７で圧縮され、インタークーラー３３で冷却された空気が、第１管路３９を通り４サイクルエンジン１のクランクケース３の吸入口１５に導かれ、吸入側逆止弁１９を通りクランクケース３内に導かれる。
【００２７】
クランクケース３内に導かれた空気は、クランクケース３内のクランクシャフト５の回転により圧縮され、クランクケース３の排出口１７から排出側逆止弁２１を介して第２管路４３を通り吸気マニホールド３５に導かれる。
そして、クランクケース３から第２管路４３に排出された空気が吸気マニホールド３５を介して燃焼室１１に流入するのは、４サイクルエンジン１の４サイクル中に１回だけ行われる吸気弁４９の開時のみであるため、吸気弁４９の開時には、第２管路４３および吸気マニホールド３５には、クランクシャフト５が２回転する間に排出口１７から排出された２工程分の圧縮空気が高圧空気として存在しており、この高圧空気が吸気弁４９の開時に１工程で燃焼室１１に吸引される。
【００２８】
一方、ＥＧＲガス量の比較的少ないＥＧＲを実施する場合には、第３管路３７の切換弁４１が、第３管路３７側に切り換えられ、第２管路４３の開閉弁４７が閉じられ、クランクケース３のクランク室開閉弁２３が開かれる。
これにより、ターボチャージャ２５のコンプレッサ２７で圧縮され、インタークーラー３３で冷却された空気が、第３管路３７を通り吸気マニホールド３５に直接導かれる。
【００２９】
上述した４サイクルエンジンの過給装置では、インタークーラー３３で冷却されたターボチャージャ２５からの空気を、４サイクルエンジン１のクランクケース３内で圧縮し、吸気弁４９の開時に、クランクシャフト５の２工程で圧縮した圧縮空気を１工程で燃焼室１１に吸入するようにしたので、ターボチャージャ２５から供給される空気の過給圧力を容易，確実に増大することができる。
【００３０】
なお、この場合、クランクシャフト５の２工程で圧縮した圧縮空気を１工程で燃焼室１１に吸入するため、原理的には、過給圧力を２倍にすることができる。従って、ＥＧＲガス量の多いＥＧＲを実施して、ターボチャージャ２５から供給される空気の過給圧力が低下した場合にも、その圧力を２倍に増幅することで、十分な吸気量を確保することが可能になり、４サイクルエンジン１の燃費と排気ガスのクリーン度が悪化することを防止することができる。
【００３１】
また、ＥＧＲガス量の多いＥＧＲを実施していない場合にも、ターボチャージャ２５の過給圧力を従来の半分にすることが可能になるため、ターボチャージャ２５のタービン２９を、タービン効率の良い条件で運転することにより、燃費を向上することができる。
すなわち、上述した４サイクルエンジンの過給装置では、従来のターボチャージャ２５による過給に、クランクケース３による過給を追加し、ターボチャージャ２５の能力を補うようにしたので、４サイクルエンジン１の燃費と排気ガスのクリーン度の向上を両立させることができる。
【００３２】
そして、上述した４サイクルエンジンの過給装置では、ターボチャージャ２５から供給される空気の過給圧力で十分である時には、切換弁４１を第３管路３７側に選択することにより、インタークーラー３３で冷却された空気を第３管路３７から吸気マニホールド３５に直接導くことが可能になるため、クランクケース３を用いた不必要な過給によるエネルギロスを無くすことができる。
【００３３】
なお、上述した実施形態では、ＥＧＲガス量が多い時にのみ、クランクケース３による過給を行った例について説明したが、多量のＥＧＲガスが必要ない時にも、クランクケース３による過給によりターボチャージャ２５の過給圧力を高めた運転を行うことで、高出力で低燃費の運転が可能になる。
【００３４】
また、上述した実施形態において、第２管路４３に配置される開閉弁４７に、オイルセパレータを設置することにより、クランクケース３から流入した空気中のオイルを有効に除去することが可能になる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の４サイクルエンジンの過給装置では、インタークーラーで冷却されたターボチャージャからの空気を、４サイクルエンジンのクランクケース内で圧縮し、吸気弁の開時に、クランクシャフトの２工程で圧縮した圧縮空気を１工程で燃焼室に吸入するようにしたので、ターボチャージャから供給される空気の過給圧力を容易，確実に増大することができる。
【００３６】
請求項２の４サイクルエンジンの過給装置では、ターボチャージャから供給される空気の過給圧力で十分である時には、切換弁を第３管路側に選択することにより、インタークーラーで冷却された空気を第３管路から吸気マニホールドに直接導くことが可能になるため、クランクケースを用いた不必要な過給によるエネルギロスを無くすことができる。
請求項３の４サイクルエンジンの過給装置では、ＥＧＲ管路を用いてＥＧＲが行われるため、ターボチャージャから供給される空気の過給圧力が低下するが、この過給圧力をクランクケースを用いて容易，確実に増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の４サイクルエンジンの過給装置の一実施形態を示す配管系統図である。
【符号の説明】
３　クランクケース
１５　吸入口
１７　排出口
１９　吸入側逆止弁
２１　排出側逆止弁
２５　ターボチャージャ
３３　インタークーラー
３５　吸気マニホールド
３７　第３管路
３９　第１管路
４１　切換弁
４３　第２管路
５７　ＥＧＲ管路
【図１】
2004108192.tif 000003