JPH029915A - 過給機の圧縮機駆動方法及び過給機 - Google Patents

過給機の圧縮機駆動方法及び過給機

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JPH029915A
JPH029915A JP63143771A JP14377188A JPH029915A JP H029915 A JPH029915 A JP H029915A JP 63143771 A JP63143771 A JP 63143771A JP 14377188 A JP14377188 A JP 14377188A JP H029915 A JPH029915 A JP H029915A
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JP
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compressor
exhaust
supercharger
turbine
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JP63143771A
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Masaru Sakakida
榊田 勝
Shinya Tanaka
真也 田中
Yuichi Iguchi
井口 雄一
Kazuya Miyashita
和也 宮下
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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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] 本発明は各種ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンに
組み付けて用いる過給機においてエンジンへの過給圧を
発生させる圧縮機の駆動方法と該駆動方法を実施する過
給機に関するものである。
[従来の技術] エンジンへの過給圧を発生させる過給機における圧縮機
の駆動方法としては、エンジンの出力軸から取り出した
動力により圧縮機を駆動する機械駆動方法と、排気ター
ビンにより圧縮機を駆動する排気タービン駆動方法とが
ある。
前者の機械駆動方法は、第4図に示す如く、ケーシング
1内に2本のロータ2と3を並列に配置して各ロータ2
と3の軸両端を軸受4a、4bと5a、 5bにてそれ
ぞれ支持させてなる構成の容積形圧縮機Tの一端側に、
ギヤを内蔵したは械駆動部■を組み合わせ、エンジンの
出力軸から取り出された動力により2本のロータ2と3
を回転させるものであり、上記機械駆動部■は、上記2
本のロータ2と3に回転動力を伝達ざぜるために該ロー
タ2と3の一方の軸端部に取り付けて噛合させたタイミ
ングギヤ6.7と、上記一方のロータ2の軸端部と別の
軸10に取り付けた増速ギヤ8.9とを内蔵し、且つ外
部から回転動力を受ける軸11と上記増速ギヤ9の軸1
0とを連結したり切り離したりするためのクラッチ12
を備えた構成としてあり、図示しないエンジンの出力軸
にかけたベルト13を、上記軸11に取り付けられ且つ
軸10に支持されているプーリ14にかけ、エンジン出
力軸からベルト13、プーリ14を介して取り出される
動力を、クラッチ12、増速ギヤ8,9、タイミングギ
ヤ6.7を経てロータ2.3に伝えて圧縮機■を駆動さ
せるものでおる。
又、後者の排気タービン駆動方法は、第5図に示す如く
、遠心式の圧縮機■′ を同じ形式のタービン■で駆動
させるもので、ガス入口16からタービン車室15内に
入ったガスによりタービン翼車17を回転させ、ガスは
ガス出口18から排出させるようにしである排気タービ
ン■を、扇車20の回転により入口21から吸入される
空気を圧縮して周方向より排出できるようにしである遠
心圧縮機■′に、軸受車室22を介して組み合わせ、タ
ービン翼車17と扇車20とをタービン軸19にて結合
し、エンジンからの排気ガスエネルギーを利用してター
ビン翼車17を回転させることにより扇車20を回転さ
せて遠心圧縮II’ を駆動させるものである。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記従来の圧縮機駆動方法のうち、機械駆動
方法は、エンジンの出力軸からの動力により圧縮機を駆
動するものであるため、エンジン低回転数領域でも有効
な過給ができる利点があるが、反面、エンジンの出力軸
より動力を取るためにメカニカルロスを生じ、排気ター
ビン駆動方法に比して効率が劣るという問題がある。
又、排気タービン駆動方法は、大気中に捨てている排気
ガスエネルギーを再利用するものであるため、熱効率が
高いという利点を有するが、反面、エンジンの低回転数
領域では排気ガスエネルギーが少なく、低回転数領域か
ら有効な過給を行うのが困難であること、上記エンジン
低回転数領域で機械駆動方法を併用しようとしても、遠
心圧縮機であるため、非常に大きな増速比を必要とする
こと、等の問題がある。
更に、上記両駆動方法の利点のみ生かし、エンジンの低
回転数領域から高回転数領域まで効率の良い過給ができ
るようにするためには、容積形圧縮機と遠心圧縮機を別
々に備えた2台の過給機が必要となる、という問題かあ
る。
そこで、本発明は、1台の圧縮機を、エンジンの低回転
数領域から高回転数領域まで効率の良い過給ができるよ
うに駆動させる圧縮機駆動方法及び該駆動方法を実施す
る過給機を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成するために、過給圧を発生さ
せる1台の容積形圧縮機を、エンジン低回転数領域では
主としてエンジンの出力軸から取り出された動力により
駆動させ、エンジンからの排気ガスエネルギーが大きく
なるエンジン高回転数領域では上記圧縮機を排気タービ
ンにより駆動させる過給機の圧縮機駆動方法と該駆動方
法を実施する過給機とする。
又、容積形圧縮機として、スクリュー形圧縮機を用い、
且つ排気タービンとして、可変容量形排気タービンを用
いる構成とする。
[作  用] エンジンの排気ガスエネルギーの少ないエンジン低回転
数領域からエンジンの排気ガスエネルギーが大きくなる
エンジン高回転数領域まで1台の容積形圧縮機を駆動さ
せることができて、効率の良い過給を行うことができる
。又、圧縮機としてスクリュー形圧縮機を用い、排気タ
ービンとして可変音■形のものを用いることにより、更
に効率のアップが図れる。
[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の圧縮機駆動方法を実施する過給機の基
本構成を示すもので、1台の容積形圧縮1aIに、エン
ジンの出力軸から取り出される動力を伝達させて駆動さ
せる機械駆動部■と排気タービン■を組み合わせ、容積
形圧縮機■をエンジンの出力軸からの動力と排気ガスエ
ネルギーにて駆動させるようにする。
第2図は第1図の基本構成を具体的にした一実施例を示
すもので、2本のロータ2と3を有する容積形圧縮BI
 Iの上記ロータ2,3の各llll2aと3aを圧縮
機ケーシング1の軸受4a、4bと5a。
5bにそれぞれ支持させ、上記ロータ2と3の軸2aと
38の各一端側には、第3図に示したと同じ構成の機械
駆動部■を第3図と同様に連結し、エンジンの出力軸か
らの動力がベルト13、プーリ14を介して伝達されて
来ると、クラッチ12を入れることによりHio、増速
ギヤ9.8、タイミングギヤ6.7を介してロータ2,
3が回転させられ、圧縮ffl 王が駆動されるように
する。又、上記ロータ2と3の軸2aの他端部にはギヤ
23を取り付け、且つ圧縮機ケーシング1に連結した排
気タービン■の回転動力を上記ギヤ23に伝達させるよ
うにする。すなわち、たとえば、タービン翼車17を内
蔵して、タービン車室15のガス入口16から導入され
た排気ガスによりタービン翼車17を回転させることに
より回転動力を発生させるようにした形式の排気タービ
ン■を、軸受車室22を介して圧縮機ケーシング1に一
体的に取り付け、且つ上記軸受車室22内に回転自在に
支持させたタービン軸19の他端に、上記ロータ2の軸
2aに取り付けたギヤ23と噛合する小径のギヤ24を
取り付け、排気タービン■により生じた駆動力をギヤ2
4.23で減速させてロータ2へ伝えるようにし、ロー
タ2からタイミングギヤ6.7を介してロータ3に伝え
て容積形圧縮機工を駆動させるようにする。
エンジンの低回転数領域では、エンジンから排出される
排気ガスエネルギーが少ないので、エンジンの出力軸か
らベルト13、プーリ14を介して取り出された動力を
、クラッチ12を入れて増速ギヤ8,9、タイミングギ
ヤ6.7に伝達させるようにし、主として上記エンジン
出力軸からの動力によって容積形圧縮ta Iを駆動さ
せるようにする。容積形圧縮1aIが駆動されると、吸
気が圧縮されてエンジンへの給気が行われる。
排気エネルギーが大きいエンジン高回転数領域になると
、エンジンの排気で駆動される排気タービン■によりロ
ータ2,3を回転させて圧縮機工を駆動できるようにな
る。これにより容積形圧縮機を用いた1台の過給機でエ
ンジン回転数全域にわたり、すなわち、エンジン低速か
らエンジン高速まで効率の良い過給を行わせることがで
きる。
上記の圧縮機駆動において、クラッチ12は常に入れら
れた状態に必るので、排気タービン■による出力が圧縮
機駆動動力以上となれば、ギヤ、ベルト13等により上
記動力の一部がエンジンに戻されることになり、効率の
向上が図れることになる。因に、エンジン高回転数領域
では、タービン出力の方が圧縮機駆動動力よりも大きい
ので、タービン出力の一部がエンジンに戻される。
本発明においては、圧縮機の機械駆動部■を通してエン
ジンと圧縮は1間のエネルギーのやりとりがエンジン回
転数全域において行われるので、低速から高速まで1台
の圧縮機を自動的に且つ有効に駆動させることができる
次に、第3図は本発明の他の実施例を示すもので、第2
図に示したロータ2,3による容積形圧縮IIに代えて
、ねじロータ2’、3’による回転容積形圧縮機(スク
リューコンプレッサ)工″を用い、該回転容積形圧縮機
I ”の一端側には、クラッチ無しの機械駆動部■′を
連結し、又、上記回転容積形圧縮BI I ”の他端側
には、第2図に示した排気タービン■に代えて、ベーン
ドノズル25の傾き調整によりタービン翼車17へ供給
するガスの流速、圧力等が変えられるようにしである可
変容量形排気タービン■′を連結したものである。
かかる実施例を採用した場合には、特に、可変容量形排
気タービン■′を用いることにより、該可変容量形排気
ターヒン■′の作動域が排気タービン■より広いため、
エンジンの排ガスエネルギーを有効に回収でき、エンジ
ン低速から高速まで更に効率の良い過給を行わせること
ができる。
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、たとえば、排気タービンとしては、図示以外の容積
形あるいは軸流形の如き他の形式のタービンを用いて容
積形圧縮機に組み合わせるようにしてもよく、その他本
発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得るこ
とは勿論である。
[発明の効果] 以上述べた如く、本発明の過給機の圧縮機駆動方法及び
過給機によれば、1台の容積形圧縮機をエンジン低回転
数領域から高回転数領域まで駆動させるようにしである
ので、次の如き優れた効果を奏し得る。
(1)  従来の圧縮機駆動方法ではいずれもエンジン
回転数全域にわたり有効に過給することが困難であった
が、本発明では、エンジン回転数全域にわたって有効な
過給ができる。
(11)  従来の圧縮機駆動方法でエンジン回転数全
域にわたり有効な過給を行わせるには、容積形圧縮機を
機械駆動させる過給機と、遠心圧縮機を排気タービンで
駆動させる過給機との2台の過給機が必要となるが、本
発明では1台の過給機でエンジン回転数全域にわたる有
効な過給を行わせることができ、コストダウンが図れる
(iii)  圧縮機としてスクリュー形のものを用い
、且つ排気タービンとして可変容量形のものを用いるこ
とにより、更に効率の良い過給を行わせることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の過給機の基本構成を示す概要図、第2
図は本発明の過給機の一実施例を示す断面図、第3図は
本発明の他の実施例を示す断面図、第4図及び第5図は
いずれも従来の圧縮機駆動方法を実施する過給機の断面
図である。 ■・・・容積形圧縮機、T′・・・遠心圧縮機、I J
L・・・回転容積形圧縮機、m、 m’ ・・・機械駆
動部、■・・・排気タービン、■′・・・可変容量形排
気タービン、2,3・・・ロータ、2’、3’・・・ね
じロータ、12・・・クラッチ、13・・・ベル1〜.
14・・・プーリ、17・・・タービン翼車、19・・
・タービン軸、25・・・ベーンドノズル。 第1図 工 第2囚

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)過給圧を発生させる1台の容積形圧縮機を、エン
    ジン低回転数領域では主としてエンジンの出力軸から取
    り出された動力により駆動させ、エンジンからの排気ガ
    スエネルギーが大きくなるエンジン高回転数領域では上
    記圧縮機を排気タービンにより駆動させることを特徴と
    する過給機の圧縮機駆動方法。
  2. (2)過給圧を発生させる1台の容積形圧縮機の一方の
    軸端部を、エンジンの出力軸から取り出された動力を伝
    達する機械駆動部に連結すると共に、上記容積形圧縮機
    の他方の軸端部を、エンジンからの排気により駆動され
    る排気タービンの軸に連結してなることを特徴とする過
    給機。
  3. (3)過給圧を発生させる容積形圧縮機として、スクリ
    ュー形圧縮機を用い、且つ排気タービンとして、可変容
    量形排気タービンを用いる請求項(2)に記載の過給機
JP63143771A 1988-02-29 1988-06-13 過給機の圧縮機駆動方法及び過給機 Pending JPH029915A (ja)

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EP89301797A EP0331355A1 (en) 1988-02-29 1989-02-23 Turbochargers and method of driving same

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JP4415588 1988-02-29
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