JP2552497B2

JP2552497B2 - プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー

Info

Publication number: JP2552497B2
Application number: JP62217269A
Authority: JP
Inventors: 正志原田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-31
Filing date: 1987-08-31
Publication date: 1996-11-13
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: JPS6460717A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は排気ガスにより生じる圧力波が最適のタイミ
ングで作動する一定速度を確保し、空気供給量がエンジ
ンの回転数に対応出来るプレッシャーウエーブ・スーパ
ーチャージャーに関する。

一般にプレッシャーウエーブ・スーパーチャージャー
（以後PWSという）がいつでもセルの中で排気ガスによ
って生じる圧力波を最適のタイミングで作動させる手段
としては、従来から回転とセルの移動の速さを一定にす
る方法が考えられている。しかしエンジンの要求する空
気量は、回転数によって変る。つまりエンジンの回転数
を上げると空気の供給量も増加してやらなければなら
ず、ローターを速く回転して単位時間当りの作動するセ
ル数と空気の容量を増やさざるをえないという矛盾があ
る。このため近年に於てはローターの回転をクランク軸
と同期させるものもある。しかしこの方式は圧力波の役
割が重要な位置を占めており、その圧力波の伝わる速さ
は音速に等しく一定であるためローターの回転が上がる
と圧力波の伝わる前にセルの吸気側端部が吸気入口や吸
気出口を通過して空気の出入がうまく行われぬと共に圧
力波が空気を圧縮して押し出す動作が出来なくなる恐れ
があり、しかもエンジンのある一定範囲の回転数でしか
効果的に働かずPWSの有効使用範囲が極めて狭い。また
ローターはクランク軸と連結されているため、エンジン
付近で且つクランク軸と平行に取付けなければならない
等の取付けの制約があり、設計に自由度が少ない等の問
題点があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みこれを解消せんとす
るものであり、つまりローターを電動機と連結させて一
定速度に確保すると共に排気入口側に弁を設け、その開
閉によってセルに排気ガスを流れ込ませたり止めたりし
てエンジンの要求する空気量に対応させるプレッシャー
ウエーブ・スーパーチャージャーを提供することを目的
とする。

以下本発明の実施例を図面に基づき説明する。（１）
はPWSの機体であり、該機体（１）の一端にはエアーク
リーナーからの空気を吸い込む吸気入口（11）と、圧縮
された空気が吐き出される吸気出口（12）とを設け、他
端にはエンジンからの排気ガスを吹き込む排気入口（1
3）と、排気ガスをマフラーへ吐き出す排気出口（14）
とを設ける。また排気出口（14）側には後述するセル
（21）の各段に合わせて連通するポート（15）があり、
該ポート（15）は内周側からポート（15a），ポート（1
5b），ポート（15c）の順に独立している。（２）は機
体（１）の内部に取付けた回転自在なローターであり、
該ローター（２）には同芯多段状に配列したセル（21）
とローター軸（22）とがあり、前記セル（21）の内周側
から順に1,2,4倍の大きさに順次大きく成るように36個
ずつ形成させている。つまり、セル（21）は容積が小さ
い順に4ccのセル（21a）,8ccのセル（21b）,16ccのセル
（21c）とから形成されている。尚、セル（21）の容積
はエンジンによって異るので上記容積に限定されるもの
ではなく、またセル（21a），（21b），（21c）の各合
計容積が1,2,4倍の割合であれば個々の容積の大きさが
異っても良い。（３）は同一段の各ポート（15）に取付
けられた開閉可能な弁であり、該弁（３）はセル（21
a）用に取付けた仕切弁（31）と、セル（21b）用に取付
けた仕切弁（32）と、セル（21c）用に取付けた仕切弁
（33）とがあり、これらの弁（31），（32），（33）の
操作によって排気入口（13）側が可変式と成る。尚、前
記弁（３）の開閉操作機構は図示しないが、エンジンの
回転数を感知する感知部と、該感知部からのデーターに
よって弁（３）を制御する制御部と、制御部の指令によ
って作動する駆動部とから構成されている。（４）はロ
ーター軸（22）と連結してローター（２）を駆動させる
ための電動機である。（５）はベアリングで、（６）は
ボルトである。

次に本発明の作用について説明すと、予めエンジンの
回転数に対応して弁（３）の開閉を図示しない開閉操作
機構によって行っておく。先ずエンジンの回転数が1000
rpmの場合について説明すると、弁（３）の開閉は弁（3
1）が開かれ、他の弁（32），（33）は閉じられてい
る。この時、エアークリーナーからの空気は吸気入口
（11）からセル（21a），（21b），（21c）に吸い込ま
れるが、エンジンからの排気ガスは排気入口（13）から
ポート（15a）を通過してセル（21a）にのみ吹き込まれ
る。すると吹き込まれた高圧の排気ガスによる圧力波が
セル（21a）内に生じ、その圧力波が吸い込まれた空気
に音速で伝わり、この空気が圧力波によって圧縮され吸
気出口（12）から送り出される。しかし排気ガスが吹き
込まれなかったセル（21b），（21c）には圧力波が生じ
ぬので吸気出口（12）からは空気が送り出されないので
ある。また前記セル（21a）内に吹き込まれて侵入した
排気ガスはセル（21a）の吸気側端部に達する直前で、
ローター（２）の回転によって吸気出口（12）からず
れ、その結果として吸気出口（12）が閉じられるため吸
気側へ排気ガスは出ず次に開かれた排気出口（14）から
排気ガスが吐き出されるのである。この時生じる負圧を
利用して反対側にある吸気入口（11）からは新しい空気
が吸い込まれる。尚、このローター（２）は電動機
（４）で低速の一定速度に回転されるので、従来のエン
ジンのクランク軸と連結したPWSと違い、本発明ではエ
ンジンの回転数のほぼ全域に渡って空気の理想供給量を
効率良く行うことが出来る。

次にエンジンの回転数全域に於て有効にPWSが作用す
るための弁（３）の開閉について詳細に説明する。先ず
条件について設定すれば、エンジンは４サイクル４気筒
2000ccのものを用い、過給圧はエンジンの回転数全域に
於て２気圧とする。この時、クランク１回転で2000ccの
空気を供給しなければならず、１分間で2000cc×1000rp
mで2000の空気をローター（２）からエンジンに供給
しなければならない。この空気を供給するためには容積
4ccのセル（21a）が１回転で36個であるから4cc×36個
＝144ccであるのでローター（２）の回転数を14000rpm
に設定する。そして計算して求めた結果が下記に示す表
の如くになるのである。（合計容量はセル（21）容積を
示す。）つまり、エンジンの回転数が2000rpmの場合には弁（3
1），（33）が閉、弁（32）が開であり、回転数が3000r
pmの場合には弁（31），（32）が開、弁（33）が閉であ
る。回転数が4000rpmの場合には弁（31），（32）が
閉、弁（33）が開であり、回転数が5000rpmの場合には
弁（31），（33）が開、弁（32）が閉である。回転数が
6000rpmの場合には弁（31）が閉、弁（32），（33）が
開であり、回転数が7000rpmの場合には全ての弁（３）
が開である。このように弁（３）の開閉を行うことによ
りローター（２）の回転数を14000rpmという一定速度に
してもエンジンの回転数に応じた空気を供給することが
できるのである。尚、ローター（２）の実際の回転数は
エンジンの回転数やアクセルの踏み具合等に応じて多少
の補正が行われ、この補正操作は電動機（４）の回転制
御によって行う。またセル（21）の大きさの種類（段
数）を４つ,5つと増せば空気の供給量をより的確に供給
することが出来てPWSの効率を向上させることが可能と
なる。

このように本発明はローター（２）を電動機（４）と
連結させたことによりローター（２）の回転数を一定に
確保するため、従来の如きローター（２）の回転をクラ
ンク軸と同期させるものと比べ、セル（21）の中を圧力
波が最適のタイミングで動かせる範囲が極めて広くな
り、PWSの効率を著しく向上させることが可能であると
共に従来の物の如き取付位置の制約が無くなり、設計に
自由度が増加されて設計や取付け作業等が非常に簡単と
なる。

また排気入口（13）からはローター（２）の同芯多段
状に配列したセル（21）の各段に合わせて独立するポー
ト（15）を連通させると共に前記ポート（15）に開閉可
能な弁（３）をそれぞれ取付けたことにより、セル（2
1）に排気ガスを流したり止めたりさせて圧力波を生じ
る大小のセル（21a），（21b），（21c）等の様々の組
合せによりエンジンの回転数に応じた空気の供給量を調
節して理想通りの空気を供給するのでエンジンの特性も
著しく向上させることが出来るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す一部切欠いた斜視図、第
２図は平面図、第３図はローターの正面図である。（１）……機体、（11）……吸気入口（２）……ローター、（12）……吸気出口（21）……セル、（13）……排気入口（３）……弁、（14）……排気出口（４）……電動機、（15）……ポート

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機体（１）の一端には吸気入口（11）と吸
気出口（12）とを設けると共に他端には排気入口（13）
と排気出口（14）とを設け、前記機体（１）内部に回転
自在なローター（２）を取付けたプレッシャーウエーブ
・スーパーチャージャーに於て、前記排気入口（13）か
らは前記ローター（２）の同芯多段状に配列したセル
（21）の各段に合わせて独立するポート（15）を連通さ
せると共に前記ポート（15）に開閉可能な弁（３）をそ
れぞれ取付け、且つ前記ローター（２）を電動機（４）
と連結させたことを特徴とするプレッシャーウエーブ・
スーパーチャージャー。