JPH042781B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば自動車用エンジン、船舶用
エンジン、一般産業用エンジンに適用するスクリ
ユ形機械式過給機に関するものである。

（従来の技術） 従来、第５図に示すようにエンジン１のクラン
ク軸２により、機械的に駆動するようにしたスク
リユ形機械式過給機２１が公知である（特開昭51
−37316号公報）。

この過給機２１は互いに噛み合う雌雄一対のス
クリユロータ３，４を有し、駆動プーリ５、ベル
ト６、従動プーリ７を介してクランク軸２により
駆動され、吸気フイルタ８を介して吸込んだ空気
をエンジン１に送込むようにしたものである。そ
してこのスクリユロータ３，４を用いた過給機２
１は、容積形であり、スクリユロータ３，４の回
転数はエンジン１の回転数に比例するため、エン
ジンからの排気ガスにより駆動するいわゆる排気
式過給機（ターボチヤージヤ）を用いた場合に生
じる始動時や、加速時のタイムラグを生じないと
いう利点を有している。

また、上記過給機２１は内部圧縮機構を有する
ため、ルーツ形機械式過給機に比べて、圧縮ロス
が小さく、断熱効率が良いという特徴を有してい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 第６図に示すようにエンジン１の有する特性か
ら、その発生トルクを一定にする場合、エンジン
１の回転数が増加してもその燃焼室に吸込むべき
１回当りの必要空気量Ｑ２は略一定である（した
がつて、単位時間当りの必要空気量Ｑ１はエンジ
ン１の回転数に略比例して増大する。）が回転数
の増加とともに空気の流動抵抗、吸気弁の抵抗等
が増大することにより上記必要空気量Ｑ２を満た
すためには過給圧力を上昇させてゆく必要があ
る。

しかしながら、過給機２１は上述した優れた面
を備える反面、内部圧力比がその装置固有の値と
して固定されたものになつている。このため、エ
ンジン１の回転数に対応して過給機２１の下流側
の圧力、すなわち過給圧力が変化した場合に、圧
縮ロスが生じ、消費動力が増加するという問題、
および過給機２１の吐出ポート部内外の圧力差か
ら、吐出空気の急激な圧力変動に伴つて生じる脈
動による騒音が大きくなる等の問題が生じてい
る。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は、エン
ジンの吸気流路に直接通じる吐出口の他に、この
吐出口より適宜距離だけ離して吸込口側に設けた
少なくとも一つの補助吐出口と、この補助吐出口
を、ここからの空気を大気中へ放出可能に形成し
た切換弁を介して、上記吸気流路の上記吐出口下
流側に通じさせるバイパス流路とを設けて、かつ
上記切換弁を、その上記補助吐出口側のＡポー
ト、上記吐出口の下流側のＢポートおよび上記大
気側のＣポートの各々に関し、上記エンジンが必
要空気量の多い高負荷状態にある場合において、
低速回転時にはＡ−Ｂポート間を連通させ、高速
回転時にはＡ−Ｂポート間、Ａ−Ｃポート間の
各々を遮断する一方、中負荷，低負荷状態の場合
にはＡ−Ｃポート間を連通させるものとして形成
した。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１図は、本発明の第１実施例に係るスクリユ
形機械式過給機１１ａを適用したエンジンを示
し、第５図に示す過給機２１と互いに共通する部
分には同一番号を付して重複説明を省略し、従来
の過給機２１と異なる部分についてのみ説明す
る。

まず、この過給機１１ａには吸気流路１２に直
接通じる吐出口１３の他にこの吐出口１３より適
宜距離だけ離して、ケーシング１４を貫通させて
補助吐出口１３ａが形成してある。また、この補
助吐出口１３ａには三方切換弁１５を介して吐出
口１３の下流側の吸気流路１２に通じるバイパス
流路１６が設けてある。この三方切換弁１５は３
つのＡ，Ｂ，Ｃポートを有し、Ａポートは補助吐
出口１３ａに、Ｂポートはバイパス流路１６に通
じるとともに、Ｃポートはリリーフ弁１７を介し
て大気に通じ、リリーフ弁１７のパイロツト弁部
の一方はＣポートに、他方は吐出口１３の下流側
に通じ、この下流側の圧力の方がＣポート側より
高くなると、リリーフ弁１７が開になるようにな
つている。

そして、エンジン１の作動が開始すると、適宜
手段によりアクセル踏み込み量、エンジン回転
数、エンジン内部圧、燃料供給量等を示す信号か
らエンジンが必要空気量の多い高負荷状態にある
か否かを判定する。

ついで、高負荷状態の場合には、さらににエン
ジンが低速、高速のいずれの回転状態にあるかを
判定し、低速回転時にはＡ−Ｂポートを連通させ
て、補助吐出口を働かせることにより内部圧力比
を小さく（例えば1.5に）し、高速回転時にはＡ
−Ｂポート，Ａ−Ｃポートともしや断状態にし
て、吐出口を働かせることにより内部圧力比を大
きく（例えば2.0に）する。したがつて高負荷で
低速回転時には過給機１１ａからは内部圧力比が
1.5の状態で圧縮された空気がエンジン１に向け
て吐出され、高負荷で高速回転時には過給機１１
ａから吐出される空気は内部圧力比が2.0の状態
で圧縮され、低速回転時より圧力が高く、高速回
転時の上述した流動抵抗の増大等に対処可能なよ
うになつている。

ただし、この低速、高速回転時のいずれの状態
においても内部圧力比が異なるだけで、吐出され
る空気量は同じである。

一方、エンジン１が必要空気量の少ない中負
荷、低負荷状態の場合にはＡ−Ｃポートを連通さ
せて、吐出空気量が必要空気量に比べて過大でＣ
ポートにおける圧力、すなわち補助吐出口１３ａ
における圧力より吐出口１３の下流側の圧力が高
い場合には、リリーフ弁より大気に放出するよう
にしてある。

そこで、このように運転状態に対応して、過給
機の内部圧力比を変えること、すなわち、高負
荷、低速回転時に内部圧力比を小さくすることに
よる所要動力の変化を、例えば上記のように、２
種類の内部圧力比2.0と1.5の場合にはついて示し
た第３図に基いて説明する。

まず、高負荷、低速回転時において、Ａ−Ｂポ
ート間をしや断して補助吐出口１３ａを閉じ、吐
出口１３を働かせた場合には、過給機１１ａ内の
空気閉込み空間の状態は第３図中点ａ→ｂ→ｆ→
ｃ→ｄ→ｅ→ａに沿つて変化し、１サイクル当り
の所要動力は点ａ，ｂ，ｆ，ｃ，ｄ，ｅにより囲
まれた部分の面積で表わされる。これに対して、
エンジン１の運転状態が同じ場合において、Ａ−
Ｂポートを連通させて、補助吐出口１３ａを働か
せた本実施例の場合には、上記状態は同図中点ａ
→ｂ→ｆ→ｄ→ｅ→ａに沿つて変化し、上記同様
これらの点により囲まれた部分の面積が１サイク
ル当りの所要動力を表わしている。

また、上記いずれの場合においても点ａ，ｇ，
ｄ，ｅにより囲まれた部分の面積で表わされる動
力はエンジン動力として回収されるものであるか
ら、正味必要な動力は内部圧力比が2.0の場合に
は点ｇ，ｂ，ｃで囲まれた部分の面積で表わされ
るのに対して、内部圧力比を1.5にすると少なく
ともこのうちの点ｄ，ｆ，ｃで囲まれた部分だけ
が減少する。

計算によれば、この減少分は内部圧力比が2.0
の場合の約22％にも達する。

第４図は、本発明の第２実施例に係るスクリユ
形機械式過給機１１ｂを適用したエンジン１を示
し、第１図に示す第１実施例とは、新たにタンク
１８および逆止弁１９を設けた点を除き、他は実
質的に同一であり、互いに対応する部分には同一
番号を付して説明を省略する。

この第２実施例は第１実施例と異なりＣポート
側へ逃がした空気をそのまま大気へ放出すること
はせずに、一旦タンク１８にためて、このためた
空気を、例えばエンジン１の起動時等、高負荷低
速回転時に使用できるようにしたものである。

なお、Ｃポートからの空気がタンク１８の容量
を越える場合には、タンク内の空気は上記同様リ
リーフ弁１７から大気へ放出される。

（発明の効果） 以上の説明により明らかなように、本発明によ
ればエンジンの吸気流路に直接通じる吐出口の他
に、この吐出口より適宜距離だけ離して吸込口側
に設けた少なくとも一つの補助吐出口と、この補
助吐出口を、ここからの空気を大気中へ放出可能
に形成した切換弁を介して、上記吸気流路の上記
吐出口下流側に通じさせるバイパス流路とを設け
て、かつ上記切換弁を、その上記補助吐出口側の
Ａポート、上記吐出口の下流側のＢポートおよび
上記大気側のＣポートの各々に関し、上記エンジ
ンが必要空気量の多い高負荷状態にある場合にお
いて、低速回転時にはＡ−Ｂポート間を連通さ
せ、高速回転時にはＡ−Ｂポート間、Ａ−Ｃポー
ト間の各々を遮断する一方、中負荷，低負荷状態
の場合にはＡ−Ｃポート間を連通させるものとし
て形成してある。

このため、エンジンの負荷状況および回転数に
応じて内部圧力比を調整することが可能となり、
不必要な空気圧縮を減少させて消費動力を小さく
することができるとともに、過給機の吐出口、補
助吐出口部分と吸気流路側との圧力差を縮小して
騒音を軽減することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図は本発明の第１，第２実施例に
係るスクリユ形機械式過給機を適用したエンジン
部分のガス系統図、第２図は第１図に示す過給機
の概略横断面図、第３図は閉込み空気容積と内部
圧力比との関係を示す図、第５図は従来のスクリ
ユ形機械式過給機を適用したエンジン部分のガス
系統図、第６図はエンジン回転数と過給圧力、必
要空気量、１回転当り必要空気量との関係を示す
図である。 １１ａ，１１ｂ……スクリユ形機械式過給機、
１２……吸気流路、１３……吐出口、１３ａ……
補助吐出口、１５……三方切換弁、１６……バイ
パス流路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの吸気流路に直接通じる吐出口の他
   に、この吐出口より適宜距離だけ離して吸込口側
   に設けた少なくとも一つの補助吐出口と、この補
   助吐出口を、ここからの空気を大気中へ放出可能
   に形成した切換弁を介して、上記吸気流路の上記
   吐出口下流側に通じさせるバイパス流路とを設け
   て、かつ上記切換弁を、その上記補助吐出口側の
   Ａポート、上記吐出口の下流側のＢポートおよび
   上記大気側のＣポートの各々に関し、上記エンジ
   ンが必要空気量の多い高負荷状態にある場合にお
   いて、低速回転時にはＡ−Ｂポート間を連通さ
   せ、高速回転時にはＡ−Ｂポート間、Ａ−Ｃポー
   ト間の各々を遮断する一方、中負荷，低負荷状態
   の場合にはＡ−Ｃポート間を連通させるものとし
   たことを特徴とするスクリユ形機械式過給機。