JP3085076B2 - スーパーチャージャ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スーパーチャージャに
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の高出力化のために、過給を実
行するスーパーチャージャを設けることは既に公知とな
っている。このようなスーパーチャージャとして、一般
的にはルーツ型スーパーチャージャが使用される。この
ルーツ型スーパーチャージャは、通常、互いに反対方向
に回転する一対の二葉形ロータを具備し、各ロータが半
回転毎に交互に吐出を実行するものであり、構造が比較
的簡単で高い信頼性を有しているが、吐出が定期的とな
るために吐出側には圧力脈動が起こり、この圧力脈動の
振幅に応じた比較的大きな騒音が発生する。

【０００３】この騒音を低減するために、日本自動車工
業会知的財産部会により発行されている自動車技術事例
集の発行番号９２５７５号（発行日１９９２年９月３０
日）には、ルーツ型スーパーチャージャにおいて、各ロ
ータによりハウジング内の二箇所で形成される二つの押
しのけ室が、それぞれ、制御弁が設けられた連通路によ
って吐出側通路に接続されており、一方の押しのけ室に
より吐出が行われている時に、他方の押しのけ室側の制
御弁を開弁して吐出側通路内の圧力の一部をこの押しの
け室へ逃がし、吐出側通路内の圧力脈動の振幅を低減す
るものが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術は、ロ
ータ回転数が高いほど又は過給圧が高いほど、圧力脈動
の振幅が大きくなって騒音が大きくなるものとして、こ
れらの時ほど、制御弁の開弁時間を長くして、吐出側通
路内の圧力を押しのけ室へ十分に逃がすようになってい
る。確かに、傾向的には前述の時ほど圧力脈動の振幅は
大きくなるが、実際の圧力脈動は、吐出側通路長さ及び
形状により、低回転域の特定ロータ回転数においても共
鳴によって圧力脈動の振幅が異常に大きくなる可能性が
あり、従来技術の制御弁開弁時間制御では、この時に十
分に騒音を低減することができない。

【０００５】従って、本発明の目的は、吐出側通路内の
圧力脈動により発生する騒音を確実に低減することがで
きるルーツ型のスーパーチャージャを提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるスーパーチ
ャージャは、ルーツ型構造を有し、ロータによりハウジ
ング内に形成される少なくとも一つの押しのけ室を単独
で吐出側通路へ連通する連通路と、前記連通路に設けら
れた制御弁と、他の押しのけ室による吐出の実行中で前
記押しのけ室が前記ハウジングに対して密閉状態の時に
おいて、前記制御弁をスーパーチャージャ回転角度に対
する吐出圧力上昇率が大きいほど長く開弁する制御弁開
閉手段、とを具備することを特徴とする。

【０００７】

【作用】前述のスーパーチャージャは、ルーツ型構造を
有し、ロータによりハウジング内に形成される少なくと
も一つの押しのけ室を単独で吐出側通路へ連通する連通
路と、連通路に設けられた制御弁とを具備し、制御弁開
閉手段は、他の押しのけ室による吐出の実行中で前述の
押しのけ室がハウジングに対して密閉状態の時におい
て、制御弁をスーパーチャージャ回転角度に対する吐出
圧力上昇率が大きいほど長く開弁する。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明によるスーパーチャージャの
概略断面図である。同図において、１はスーパーチャー
ジャ本体である。このスーパーチャージャは、特にルー
ツ型のものであり、長円形断面のハウジング２と、その
内部を互いに反対方向に回転する一対の二葉形ロータ
３，４を有している。ハウジング２の対向する二つの側
壁には、それぞれ吸入口２ａと吐出口２ｂが設けられ、
吸入口２ａには吸入側通路５が、また吐出口２ｂには吐
出側通路６が接続されている。

【０００９】ハウジング２内には、吸入口２ａから取り
入れられた空気を吐出口２ｂから送り出すために各ロー
タ３，４によって二箇所で押しのけ室７，８が形成され
る。各押しのけ室７，８は、対応するロータの半回転毎
に形成され、交互に吐出を実行するようになっている。

【００１０】各押しのけ室７，８を単独で吐出側通路６
へ連通する第１及び第２連通路９，１０が設けられ、第
１連通路９には第１制御弁９ａが、また第２連通路１０
には第２制御弁１０ａがそれぞれ設置されている。第１
及び第２連通路９，１０とハウジング２との接続部は、
特に、ロータ３，４の二つの回転軸線を結ぶ延長線上が
選択されている。それにより、各制御弁９ａ，１０ａの
開弁によって、ハウジング２に対して密閉状態の各押し
のけ室７，８を必要に応じて長時間、吐出側通路６に連
通させることが可能となる。

【００１１】このスーパーチャージャ本体１は、一回転
毎に各ロータ３，４が一回転するようになっており、そ
れにより、一回転毎に四回の吐出が実行されるものであ
る。このような吐出が定期的となるルーツ型スーパーチ
ャージャは、一般的に吐出側通路６内において圧力脈動
が起こり、それにより比較的大きな騒音が発生する。こ
の騒音は、脈動の振幅が大きいほど大きくなることがわ
かっている。

【００１２】図２は、スーパーチャージャ本体１の特定
回転数における回転角度に対する吐出側通路６内の圧力
を示すグラフであり、一般的には、実線で示すように吐
出毎の圧力脈動が発生する。しかし、本実施例のスーパ
ーチャージャ本体１は、制御装置２０によって第１及び
第２制御弁９ａ，１０ａを開閉制御することによりこの
圧力脈動を減少させ、騒音を低減するものである。

【００１３】制御装置２０には、吐出側通路６の吐出口
２ｂ近傍に配置され、スーパーチャージャ本体１の吐出
圧力を測定するための圧力センサ２１と、スーパーチャ
ージャ本体１の回転角度位置を検出する回転角度センサ
２２等が接続されている。図３は、前述の第１及び第２
制御弁の開閉制御のためのフローチャートであり、回転
角度センサ２２からの出力を基に、例えば図１の上側の
ロータ３による吐出が開始される時から実行され、スー
パーチャージャ本体１の所定回転角度、例えば３０°毎
に繰り返されるものである。

【００１４】まずステップ１０１において、カウント値
ｎが１だけ増加される。このカウント値ｎは機関停止と
共に０にリセットされるものであり、当初カウント値ｎ
は１となってステップ１０２に進む。ステップ１０２に
おいて、カウント値ｎが７であるかどうかが判断され、
この判断が肯定される時は、ステップ１０３においてカ
ウント値ｎは１とされ、また否定される時はそのままス
テップ１０４に進む。

【００１５】ステップ１０４において、カウント値ｎが
３又は６であるかどうかが判断され、現在１であるため
に、この判断は否定され、ステップ１０５に進んで圧力
センサ２１により測定される現在の吐出圧力がＰ１とし
て記憶される。

【００１６】次にステップ１０６においてカウント値ｎ
が２であるかどうかが判断され、現在１であるために、
この判断は否定されてステップ１０７に進み、カウント
値ｎが５であるかどうかが判断される。この判断も否定
されステップ１０８に進み、ステップ１０４において記
憶された吐出圧力Ｐ１がＰ２として記憶され、終了す
る。

【００１７】次回の処理において、カウント値ｎが２と
なるために、ステップ１０５において現在の吐出圧力が
Ｐ１として記憶された後、ステップ１０６の判断が肯定
されてステップ１０９に進む。ステップ１０９におい
て、スーパーチャージャ本体１の回転角度に対する吐出
圧力上昇率Ａ（パスカル／度）が次式により算出され
る。

【００１８】Ａ＝（Ｐ１−Ｐ２）／３０ この式において、数値３０とは本フローチャートが繰り
返されるスーパーチャージャ本体１の回転角度であり、
またＰ２は前述したようにカウント値ｎが１の時の吐出
圧力である。

【００１９】次にステップ１１０に進み、ロータ３によ
り形成される押しのけ室７が吐出中であり、ロータ４に
より形成される押しのけ室８がハウジング２に対して密
閉状態である時において、この吐出圧力上昇率Ａが大き
いほど第２制御弁１０ａを長く開弁する。

【００２０】また、カウント値ｎが３又は６となってい
れば、ステップ１０４における判断は肯定され、そのま
ま終了する。また、カウント値ｎが５となっていれば、
ステップ１０５において現在の吐出圧力がＰ１として記
憶された後、ステップ１０７の判断が肯定されてステッ
プ１１１に進み、カウント値ｎが４の時にＰ２として記
憶されている吐出圧力を使用してステップ１０９と同様
に吐出圧力上昇率Ａが算出され、ロータ４により形成さ
れる押しのけ室８が吐出中であり、ロータ３により形成
される押しのけ室７がハウジング２に対して密閉状態で
ある時において、この吐出圧力上昇率Ａが大きいほど第
１制御弁９ａを長く開弁する。

【００２１】図２には、前述のカウント値ｎとスーパー
チャージャ本体１の回転角度との関係が示されており、
カウント値ｎが１の時には押しのけ室７による吐出が開
始され、またカウント値ｎが４の時には押しのけ室８に
よる吐出が開始されるようになっている。前述の第１及
び第２制御弁９ａ，９ｂの開閉制御を実施した時の吐出
側通路６内の圧力は、一方の押しのけ室により吐出が行
われている時に、ハウジング２に対して密閉状態の他方
の押しのけ室が吐出側通路６と連通され、吐出側通路６
内の圧力の一部がこの押しのけ室へ逃げるために、図２
に点線で示すように、全体的な吐出側通路６内の圧力を
低下させることなく、圧力脈動の振幅を減少させること
ができる。しかし、制御弁の開弁時間を単純に長くする
と、吐出側通路６内の圧力が下がり過ぎ、一方の押しの
け室によるさらなる吐出により一点鎖線で示すように再
び吐出側通路６内の圧力が上昇し、さらなる圧力脈動を
発生させることになり、騒音を低減させることにはなら
ない。

【００２２】図２の点線で示すような良好な圧力脈動の
減少を実現するためには、吐出側通路６の長さ及び形状
により特定スーパーチャージャ回転数において圧力脈動
の共鳴が起こることを考慮すれば、実際の圧力脈動の振
幅が大きい時ほど、各制御弁の開弁時間を長くすること
が必要である。本実施例における各制御弁９ａ，１０ａ
の開閉制御に使用されるスーパーチャージャ回転角度に
対する吐出圧力上昇率Ａは、ほぼ実際の圧力脈動の振幅
の大きさを表すものであるために、さらなる圧力脈動を
発生させることなく確実に圧力脈動の振幅を減少させ、
騒音を十分に低減することが可能となる。

【００２３】図３に示すフローチャートにおいて使用さ
れた具体的な数値は、理解を容易にするための例であ
り、これらは本発明を限定するものではない。また、本
実施例において、一対の二葉形ロータを有するスーパー
チャージャ本体が使用されているが、もちろん、三ロー
タ式等の他の形状のルーツ型スーパーチャージャ本体を
使用することも可能である。さらに、押しのけ室を単独
で吐出側通路へ連通する少なくとも一つの連通路が設け
られていれば、この押しのけ室を使用して、他の押しの
け室の吐出中に発生する圧力脈動を良好に減少させて、
この時の騒音を十分に低減させることができる。

【００２４】

【発明の効果】このように、本発明によるスーパーチャ
ージャ本体によれば、ルーツ型構造を有し、ロータによ
りハウジング内に形成される少なくとも一つの押しのけ
室を単独で吐出側通路へ連通する連通路と、連通路に設
けられた制御弁とを具備し、制御弁開閉手段は、他の押
しのけ室による吐出の実行中で前述の押しのけ室がハウ
ジングに対して密閉状態の時において、制御弁をスーパ
ーチャージャ回転角度に対する吐出圧力上昇率が大きい
ほど長く開弁するために、吐出側通路の長さ及び形状に
より特定スーパーチャージャ回転数において圧力脈動の
共鳴が起きても、前述の吐出圧力上昇率は、言わば実際
の圧力脈動の振幅を示すものであり、確実に圧力脈動の
振幅を減少させ、騒音を十分に低減することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスーパーチャージャの概略断面図
である。

【図２】スーパーチャージャ回転角度に対する吐出側通
路内の圧力を示すグラフである。

【図３】制御弁の開閉制御のためのフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…スーパーチャージャ本体 ３，４…ロータ ５…吸入側通路 ６…吐出側通路 ７，８…押しのけ室 ９…第１連通路 ９ａ…第１制御弁 １０…第２連通路 １０ａ…第２制御弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ルーツ型構造を有し、ロータによりハウ
   ジング内に形成される少なくとも一つの押しのけ室を単
   独で吐出側通路へ連通する連通路と、前記連通路に設け
   られた制御弁と、他の押しのけ室による吐出の実行中で
   前記押しのけ室が前記ハウジングに対して密閉状態の時
   において、前記制御弁をスーパーチャージャ回転角度に
   対する吐出圧力上昇率が大きいほど長く開弁する制御弁
   開閉手段、とを具備することを特徴とするスーパーチャ
   ージャ。