JP2001515171A - 気体力学的圧力波機械 - Google Patents
気体力学的圧力波機械Info
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Abstract
Description
するロータと、低圧吸気流路と、内燃機関連結された高圧吸気流路と、内燃機関
に連結された高圧排気流路と、低圧排気流路とを備え、この低圧排気流路及び高
圧排気流路がガス・カバー内に気密に形成され、低圧吸気流路及び高圧吸気流路
が空気カバー内に気密に形成された気体力学的圧力波機械に関する。
1,738に記載されている。本発明の第1の全般的な目的は、図1に概略的に
示してあるような従来技術による気体力学的圧力波機械の効率を、異なった手段
によって向上させることにある。
するのに使用されるポケットのような付加的な制御システムを備えていない。こ
のような従来の気体力学的圧力波機械において、圧力波プロセスは、内燃機関の
単一の作動速度についてのみ、すなわち、圧力波機械のいわゆる設計ポイントに
ついてのみ調整することができるだけである。カバー壁面に設けたポケットを使
用することによって、圧力波機械のチューニング感度の低い設計が可能となり、
その負荷、速度及び体積範囲をかなり拡張することができる。この方法の不利な
点は、未チューニング性能の範囲において、圧力波プロセスが二次プロセスに転
換されてしまい最適効率を達成できないということである。その結果、ポケット
内でこれらの二次圧力プロセスによって生じた損失、たとえば、流入ガス、流出
ガスの損失が高まり、ポケット内に圧力波及び膨張波が生じることになる。
ス(すなわち、チューンド・プロセス)への移行は、圧力波プロセスに外乱を生
じさせ、これが掃気障害を生じさせ、したがって、吸気への排気の再循環量の範
囲を増大させる。これらの範囲ならびに始動時の再循環量の増大を防ぐため、ミ
ルド・シルあるいは上記の書面に開示されているような制御式入口のいずれかの
形で、ガス・ポケットに通じる入口を設けなければならないが、これは低圧プロ
セスへの高圧圧力エネルギの分流によりさらなる損失を招く。
時には、再循環感度が大きく増大する。これらの運転条件の下で、標準的な圧力
波機械は未チューニング範囲において作動するが、この場合、障害のない圧力波
プロセスを可能とするにはエネルギ・レベルが低すぎる。標準的な機械において
は、この範囲を使用可能にするために、固定供給装置あるいはCH−A−681
,738に開示されている可変供給装置によって、排気ガスの一部をガス・ポケ
ットに分岐させてから高圧排気ガスをロータに流入させ、ロータの掃気作用を向
上させている。このシステムの不利な点は、高圧プロセスについて通常利用でき
る排気ガスの一部が低圧プロセスに分岐されるので、充填圧力の増強がかなり低
減するということにある。
ずに、低流量、低温状態において効率を向上させた圧力波機械を提供することに
ある。この目的は、高圧排気流路をロータ側で拡大し、隆起を形成することなく
この拡大量を変化させることができる手段を備えた圧力波機械によって達成され
る。
を部分的あるいは完全に排除できるように圧力波機械のコールド・スタート特性
を改善することにある。この目的は、加熱装置を内燃機関の出口と高圧排気流路
との間に設けた圧力波機械によって達成される。
。
力波サイクルの数には関係なく、単一サイクルあるいは2以上のサイクルを有す
る圧力波機械にも適用可能である。
的圧力波機械2と、それぞれ掃気用空気S、個々のセル18を備えたロータ6、
吸気口8を包含する高圧排気流路3及び低圧排気流路4と、低圧吸気流路14と
、高圧吸気流路10とが示してある。この高圧吸気流路10は吸気通路11と連
通し、内燃機関1に通じている。
場合、プロセスは内燃機関の単一の作動速度に合わせてのみ調節することができ
る。これに関連して、これは圧力波機械の設計ポイントと呼ばれている。カバー
壁に設けたポケットを使用することによって、圧力波機械のよりチューニング感
度の鈍い設計が可能となり、したがって、その負荷、速度及び体積の範囲を拡張
することができる。長年にわたるこの種の圧力波機械の開発の間に、異なったポ
ケットをカバー壁に削り込んで形成してきた。たとえば、図2に示すように、圧
縮ポケット19、膨張ポケット20及びガス・ポケット21であり、これらの適
用は当業者には周知である。この種のポケットの適用の際に不利な点は、未チュ
ーニング性能の範囲で、圧力波プロセスが最適効率を決して奏しない二次プロセ
スに転換されてしまうということである。
たは全部で3つのポケットを使用して特性方法及び設計計算のような公知の方法
によって、内燃機関の製造業者によって指定されたポイントについて、普通は発
動機の公称速度で最適に作動するように設計される。
高圧排気流に影響を与える手段を持たない高圧排気流路を示している。セル18
を有するロータ6が展開図に示してあり、ガス・カバー24、高圧排気流路3及
び低圧排気流路4がさらに示してある。
気流路とガス・ポケットの間に必然的に存在する隆起21Aは、特に通常ブロー
オフが不要である内燃機関の低中速度、温度及び流量の場合に付加的な損失を生
じさせる。
とのできる装置が概略的に示してある。
、ガス・カバー34は、図3のガス・ポケットとは異なり、滑り弁49によって
矢印50で示すように変化させることができるくぼみ48を備えている。図4A
において、滑り弁49は矢印の方向に全体で係合しており、隆起を生じさせるこ
となく高圧排気流路を拡大するようになっている。当業者にとって計算可能な滑
り弁の適当な制御によって、滑り弁を変位させて高圧流路を拡大し、圧力波プロ
セスで生じた吸気圧力が所望レベルに低下するまで圧力を低下させる。
によって作動される揺動要素51の形をした、滑り弁の別の実施の形態を示して
いる。この揺動要素が高圧流路の拡大53を可能とする。
気プロセスの重要な改良を行うことができ、したがって、効率をかなり改善する
ことができる。火花点火機関の場合、この方法は、それ自体公知である適切な手
段によって、所望の充填圧力の調整を介してパワー調整を行うようにも使用でき
る。この手段、すなわち、ガス・ポケットの高圧排気流路の拡大ならびにガス・
ポケット間の隆起の発生防止により、効率を本質的に向上させることができる。
に簡略的に示してある。同一の要素は、同じ参照番号で示してある。圧力波機械
30は、高圧排気流路31及び高圧吸気流路32によって、内燃機関60(たと
えば火花点火機関)に接続されている。さらに、圧力波機械は、2つの低圧流路
35、38、吸気口8、空気濾過器9、吸気冷却器12、スロットル61ならび
に発動機出力部43を備えている。
するバーナの形をした加熱装置64が、内燃機関の出口と圧力波機械の高圧排気
流路31との間に配置されている。参照符号67は温度センサを示す。火花点火
機関からなる本実施の形態においては、ラムダ・プローブ63を包含する調整三
元触媒62が機関の出口と高圧排気流路との間に配置してあり、加熱装置64が
触媒62と圧力波機械との間に配置してある。すなわち、加熱装置は、触媒にも
圧力波機械にも作用し、したがって、冷間スタート特性を改良する。特に効果的
な排気ガス浄化作用を得るために、別の触媒を低圧排気流路と排気管68との間
に設けてある。すなわち、酸化触媒69が設けてある。
間スタート時に不充分なエネルギ・レベルで作動し、したがって、ガス・ポケッ
トを使用するかまたは高圧排気流路の拡大を必要とするようになるのを防ぐこと
ができる。したがって、加熱装置を使用することによって、ガス・ポケットに向
かう流れを減らすかまたは完全に阻止し、吸気圧力がかなり急速に確立される。
ガス・ポケットを閉じることによって、加熱エネルギの一部を使わずにブローオ
フするのを防止することができる。
、圧力波機械の上流あるいは下流の位置に先に述べた酸化触媒のみを備えたディ
ーゼルエンジンに当てはまる。
行っているが、特に、1つまたは2つの触媒あるいは触媒をまったく持たない、
高圧排気流路の拡大を行う圧力波機械においても改良を行える。
ションを概略的に示している。
ションの詳細を概略的に示している。
セクションの詳細を概略的に示している。
セクションの詳細を概略的に示している。
。
Claims (8)
- 【請求項1】 内燃機関への吸気供給用の気体力学的圧力波機械であって
、セル(18、41)を有するロータ(6、40)と、低圧吸気流路(14、3
8)と、内燃機関(1、33)に連結された高圧吸気流路(10、32)と、内
燃機関に連結された高圧排気流路(3、31)と、低圧排気流路(4、35)と
を備え、この低圧排気流路(4、35)及び高圧排気流路(3、31)がガス・
カバー(5、34)内に気密に形成されており、低圧吸気流路(14、38)及
び高圧吸気流路(10、32)が空気カバー(15、39)内に気密に形成され
ており、高圧排気流路(31)が、ロータ側で拡大してあり、隆起を形成するこ
となくこの拡大量を変化させることができる手段(49、51)を包含すること
を特徴とする気体力学的圧力波機械。 - 【請求項2】 請求項1記載の気体力学的圧力波機械において、上記手段
が制御式滑り弁(49)で構成されることを特徴とする気体力学的圧力波機械。 - 【請求項3】 請求項1記載の気体力学的圧力波機械において、上記手段
が揺動式滑り弁(51)で構成されることを特徴とする気体力学的圧力波機械。 - 【請求項4】 内燃機関への吸気供給用の気体力学的圧力波機械であって
、セル(18、41)を有するロータ(6、40)と、低圧吸気流路(14、3
8)と、内燃機関(1、33)に連結された高圧吸気流路(10、32)と、内
燃機関に連結された高圧排気流路(3、31)と、低圧排気流路(4、35)と
を備え、この低圧排気流路(4、35)及び高圧排気流路(3、31)がガス・
カバー(5、34)内に気密に形成されており、低圧吸気流路(14、38)及
び高圧吸気流路(10、32)が空気カバー(15、39)内に気密に形成され
ており、高圧排気流路(31)と内燃機関(60)との間に加熱装置(64)が
配置してあることを特徴とする気体力学的圧力波機械。 - 【請求項5】 請求項4記載の気体力学的圧力波機械において、上記加熱
装置が、空気供給源、燃料供給源(66、65)からなるバーナ(64)または
電気加熱装置であることを特徴とする気体力学的圧力波機械。 - 【請求項6】 請求項1乃至請求項5のうちいずれか1つに記載の気体力
学的圧力波機械であって、火花点火機関に接続した気体力学的圧力波機械におい
て、三元触媒(62)を、機関(60)の出口と圧力波機械の高圧排気流路(3
1)との間に配置したことを特徴とする気体力学的圧力波機械。 - 【請求項7】 請求項6記載の気体力学的圧力波機械において、酸化触媒
(69)を、低圧排気流路(35)と圧力波機械の出口(68)との間に接続し
たことを特徴とする気体力学的圧力波機械。 - 【請求項8】 請求項1〜3のうちの1つまたは請求項4〜7のうちの1
つに記載の気体力学的圧力波機械において、加熱装置(64)を、三元触媒(62
)と圧力波機械の高圧排気流路(31)との間に配置してあることを特徴とする
気体力学的圧力波機械。
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