JPH08246892A - 過給器付き内燃機関 - Google Patents
過給器付き内燃機関Info
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- JPH08246892A JPH08246892A JP8036560A JP3656096A JPH08246892A JP H08246892 A JPH08246892 A JP H08246892A JP 8036560 A JP8036560 A JP 8036560A JP 3656096 A JP3656096 A JP 3656096A JP H08246892 A JPH08246892 A JP H08246892A
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- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/11—Thermal or acoustic insulation
- F02B77/13—Acoustic insulation
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
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- F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
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- F02M35/10091—Air intakes; Induction systems characterised by details of intake ducts: shapes; connections; arrangements
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- F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 重貨物車の通常のエンジンルームに搭載する
ことのできる単純な手段で、快適性を損なわないように
騒音を抑制する。 【解決手段】 直列に接続された機械駆動式過給器
（５）と排気タービン過給器（４）とを有し、該機械駆
動式過給器の圧力側が該排気タービン過給器の吸い込み
側に接続されている過給器付きディーゼル機関（１）。
該機械駆動式過給器及び該排気タービン過給器は、各
々、共通の膨張室（２２）から出る吸気導管（２０、２
５）を有する。該機械駆動式過給器（５）の吸い込み側
に通じる該導管（２５）はノズル（２８）を含んでお
り、その圧力側からの導管（２６）は、中間膨張室（３
０）のある複ノズルを含んでおり、この複ノズルは、該
膨張室（２２）及び最初に述べたノズル（２８）と共同
して該機械駆動式過給器からの騒音を抑制する。
ことのできる単純な手段で、快適性を損なわないように
騒音を抑制する。 【解決手段】 直列に接続された機械駆動式過給器
（５）と排気タービン過給器（４）とを有し、該機械駆
動式過給器の圧力側が該排気タービン過給器の吸い込み
側に接続されている過給器付きディーゼル機関（１）。
該機械駆動式過給器及び該排気タービン過給器は、各
々、共通の膨張室（２２）から出る吸気導管（２０、２
５）を有する。該機械駆動式過給器（５）の吸い込み側
に通じる該導管（２５）はノズル（２８）を含んでお
り、その圧力側からの導管（２６）は、中間膨張室（３
０）のある複ノズルを含んでおり、この複ノズルは、該
膨張室（２２）及び最初に述べたノズル（２８）と共同
して該機械駆動式過給器からの騒音を抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気駆動される排
気タービン過給器と、該機関により機械的に駆動される
過給器と、バルブ装置とから成る過給器付き内燃機関に
関するものであり、該過給器の圧力側は該排気タービン
過給器の吸い込み側に結合されており、該バルブ装置
は、該排気タービン過給器の該吸い込み側に結合された
導管に配置されていて、第１バルブ位置では該排気ター
ビン過給器の該吸い込み側を該機械駆動式過給器の該圧
力側のみに結合させ、第２バルブ位置では該機械駆動式
過給器を経由しての該排気タービン過給器への給気を可
能にするようになっている。
気タービン過給器と、該機関により機械的に駆動される
過給器と、バルブ装置とから成る過給器付き内燃機関に
関するものであり、該過給器の圧力側は該排気タービン
過給器の吸い込み側に結合されており、該バルブ装置
は、該排気タービン過給器の該吸い込み側に結合された
導管に配置されていて、第１バルブ位置では該排気ター
ビン過給器の該吸い込み側を該機械駆動式過給器の該圧
力側のみに結合させ、第２バルブ位置では該機械駆動式
過給器を経由しての該排気タービン過給器への給気を可
能にするようになっている。
【０００２】
【従来の技術】排気タービン過給器付きディーゼル機関
には、排気タービン過給器が高速時に原動機に大馬力を
与えるように大ブースト・プレッシャに対して最適化さ
れている場合には低速域及び中速域でのトルクが低いと
いう欠点が常にあるということが知られている。また、
上記したように、即ち圧力側を排気タービン過給器の吸
い込み側に接続した機械的に駆動される過給器を該排気
タービン過給器と直列に接続することによって、排気タ
ービン過給器の低回転数で割合に低いブースト・プレッ
シャを補償することができることも知られている。この
ようにして、該過給器の所産であるブースト・プレッシ
ャが排気タービン過給器の圧力側で得られる。
には、排気タービン過給器が高速時に原動機に大馬力を
与えるように大ブースト・プレッシャに対して最適化さ
れている場合には低速域及び中速域でのトルクが低いと
いう欠点が常にあるということが知られている。また、
上記したように、即ち圧力側を排気タービン過給器の吸
い込み側に接続した機械的に駆動される過給器を該排気
タービン過給器と直列に接続することによって、排気タ
ービン過給器の低回転数で割合に低いブースト・プレッ
シャを補償することができることも知られている。この
ようにして、該過給器の所産であるブースト・プレッシ
ャが排気タービン過給器の圧力側で得られる。
【０００３】しかし、公道を走る車両に機械駆動式過給
器を用いると、特に中間空気冷却を行う長大な空気系統
を持つ機関に用いた場合には、機械駆動式過給器は容認
しがたいほどに大きな騒音を生じさせるので、騒音抑制
に伴う問題即ち正に排気タービン過給器付き機関におけ
る問題が生じることになる。オーバーラン時には、即ち
無負荷でスロットルを閉じているときには、最大ブース
ト・プレッシャは全負荷時の最大ブースト・プレッシャ
を大幅に上回るので、騒音の問題はオーバーラン時に最
大となる。もし後者が１．４バールであれば、無負荷の
オーバーラン時に機関の圧力は約１．７バールもの大き
さとなる可能性がある。
器を用いると、特に中間空気冷却を行う長大な空気系統
を持つ機関に用いた場合には、機械駆動式過給器は容認
しがたいほどに大きな騒音を生じさせるので、騒音抑制
に伴う問題即ち正に排気タービン過給器付き機関におけ
る問題が生じることになる。オーバーラン時には、即ち
無負荷でスロットルを閉じているときには、最大ブース
ト・プレッシャは全負荷時の最大ブースト・プレッシャ
を大幅に上回るので、騒音の問題はオーバーラン時に最
大となる。もし後者が１．４バールであれば、無負荷の
オーバーラン時に機関の圧力は約１．７バールもの大き
さとなる可能性がある。
【０００４】従って、機械駆動式過給器が特に出口導管
から発生させる大振幅の騒音を抑制しなければならな
い。例えば冷却プラントにおいて、ねじ圧縮機から発す
る騒音を、その圧縮機の入り口又は出口のポートに接続
したラバル管によって抑制するという技術がＳＥ−Ａ−
４６３ ２２３から公知となっている。
から発生させる大振幅の騒音を抑制しなければならな
い。例えば冷却プラントにおいて、ねじ圧縮機から発す
る騒音を、その圧縮機の入り口又は出口のポートに接続
したラバル管によって抑制するという技術がＳＥ−Ａ−
４６３ ２２３から公知となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した公知の騒音抑制技術から出発して、重貨物車の通常
のエンジンルームに搭載することのできる単純な手段
で、快適性を損なわないように騒音を抑制する、冒頭に
記載した種類の機関を開発することである。
した公知の騒音抑制技術から出発して、重貨物車の通常
のエンジンルームに搭載することのできる単純な手段
で、快適性を損なわないように騒音を抑制する、冒頭に
記載した種類の機関を開発することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、エアフィルタ
ーから膨張室に延び込む給気導管を設け、該膨張室から
該バルブ装置を含む前記導管を該排気タービン過給器の
圧縮機の吸い込み側に通じさせ、該膨張室から第２の導
管を該機械駆動式過給器の吸い込み側に通じさせ、第１
のノズルを含む導管により該機械駆動式過給器の圧力側
を該排気タービン過給器の吸い込み側に接続することに
よって上記目的を達成する。
ーから膨張室に延び込む給気導管を設け、該膨張室から
該バルブ装置を含む前記導管を該排気タービン過給器の
圧縮機の吸い込み側に通じさせ、該膨張室から第２の導
管を該機械駆動式過給器の吸い込み側に通じさせ、第１
のノズルを含む導管により該機械駆動式過給器の圧力側
を該排気タービン過給器の吸い込み側に接続することに
よって上記目的を達成する。
【０００７】行程容積６リッターのディーゼル機関で行
った実験により、吸い込み側の膨張室と機械駆動式過給
器の圧力側のノズルとのこのような組み合わせで、機械
駆動式過給器から発する騒音を１〜４ ＤＢ（Ａ）抑制
できることが証明された。
った実験により、吸い込み側の膨張室と機械駆動式過給
器の圧力側のノズルとのこのような組み合わせで、機械
駆動式過給器から発する騒音を１〜４ ＤＢ（Ａ）抑制
できることが証明された。
【０００８】本発明の発展形では、該ノズルは円錐形の
膨張室中に延び、その最大直径は、該入り口より前の該
導管の内径より大きい。該膨張室からの出口は、入り口
ノズルと同一のノズルの形を取る。この２個のノズルを
中間膨張室とともに備えた上記の６リッター機関で行っ
た実験により、オーバーラン状態の機関の８００−１５
００ｒｐｍの範囲での騒音レベルを、圧縮機の騒音を抑
制しない機関と比べると４−８ＤＢ（Ａ）だけ低下させ
ることができることが証明された。
膨張室中に延び、その最大直径は、該入り口より前の該
導管の内径より大きい。該膨張室からの出口は、入り口
ノズルと同一のノズルの形を取る。この２個のノズルを
中間膨張室とともに備えた上記の６リッター機関で行っ
た実験により、オーバーラン状態の機関の８００−１５
００ｒｐｍの範囲での騒音レベルを、圧縮機の騒音を抑
制しない機関と比べると４−８ＤＢ（Ａ）だけ低下させ
ることができることが証明された。
【０００９】次に、添付図面に示されている実施例を参
照して本発明を詳細に説明する。
照して本発明を詳細に説明する。
【００１０】
【実施例】図１において、参照符１は、排気マニホール
ド２及びインレットマニホールド３を有する例えばディ
ーゼル機関等の内燃機関を表している。参照符４で包括
的に表されている排気タービン過給器と機械的に駆動さ
れる容積形過給器５とは、導管６を通して排気タービン
過給器４の圧縮機側７からエアーインタークーラー８を
介して機関のインレットマニホールド３へ空気を供給す
る。排気タービン過給器４のタービン部分９は、入り口
側では導管１０を介して排気マニホールド２に接続さ
れ、出口側では導管１１を介して排気系１２に接続され
ている。機械駆動式過給器５はトランスミッションを介
して機関のクランク軸１３により駆動される。該トラン
スミッションは、図の実施例では、クランク軸と一緒に
回転するプーリー１４と、軸１５と一緒に回転するプー
リー１６と、軸１５及び過給器５の入力軸１７との間に
配置されたクラッチ機構１８と、プーリー１４、１６の
間を走る駆動ベルト１９とから成るベルト駆動装置であ
る。
ド２及びインレットマニホールド３を有する例えばディ
ーゼル機関等の内燃機関を表している。参照符４で包括
的に表されている排気タービン過給器と機械的に駆動さ
れる容積形過給器５とは、導管６を通して排気タービン
過給器４の圧縮機側７からエアーインタークーラー８を
介して機関のインレットマニホールド３へ空気を供給す
る。排気タービン過給器４のタービン部分９は、入り口
側では導管１０を介して排気マニホールド２に接続さ
れ、出口側では導管１１を介して排気系１２に接続され
ている。機械駆動式過給器５はトランスミッションを介
して機関のクランク軸１３により駆動される。該トラン
スミッションは、図の実施例では、クランク軸と一緒に
回転するプーリー１４と、軸１５と一緒に回転するプー
リー１６と、軸１５及び過給器５の入力軸１７との間に
配置されたクラッチ機構１８と、プーリー１４、１６の
間を走る駆動ベルト１９とから成るベルト駆動装置であ
る。
【００１１】排気タービン過給器４の圧縮機部分７の吸
い込み側は、該吸い込み側に開いている逆止め弁２１を
含む導管２０に接続されている。導管２０は膨張室２２
から延びており、この膨張室に、機関のエアフィルター
２４から給気導管２３が延び込んでいる。別の導管２５
が膨張室２２から延びていて、機械駆動式過給器５の入
り口に接続されている。過給器５の出口からの導管２６
は逆止め弁の下流側で導管２０の分岐点２７へ延びてい
る。
い込み側は、該吸い込み側に開いている逆止め弁２１を
含む導管２０に接続されている。導管２０は膨張室２２
から延びており、この膨張室に、機関のエアフィルター
２４から給気導管２３が延び込んでいる。別の導管２５
が膨張室２２から延びていて、機械駆動式過給器５の入
り口に接続されている。過給器５の出口からの導管２６
は逆止め弁の下流側で導管２０の分岐点２７へ延びてい
る。
【００１２】導管２５は過給器５の入り口側にノズル２
８を含んでおり、これを通して膨張室２２から空気が過
給器５の入り口へ流れる。参照符３０で包括的に表され
ているノズル装置が過給器の出口側で導管２５に含まれ
ている。このノズル装置について、図２に示されている
好ましい実施例を参照して詳しく説明する。
８を含んでおり、これを通して膨張室２２から空気が過
給器５の入り口へ流れる。参照符３０で包括的に表され
ているノズル装置が過給器の出口側で導管２５に含まれ
ている。このノズル装置について、図２に示されている
好ましい実施例を参照して詳しく説明する。
【００１３】図においてノズル装置３０の右端は機械駆
動式過給器の出口からの導管２６ａに接続され、左端
は、導管２０の分岐点２７に通じる導管２６ｂに接続さ
れている。ノズル装置３０は、本質的に互いに連続的に
移行する３部分に分けることのできるものである。その
３部分とは、即ち、図において該装置の右端から分割線
「ａ」まで延びる第１ノズル３１と、図示の実施例では
ノズル３１と同じテーパ角度αを持っていて分割線
「ａ」から分割線「ｂ」まで延びている円錐形の膨張室
３２と、第１ノズル３１と同一でノズル装置３０の左端
で終端する第２ノズル３３とである。一般に、空気の速
度はノズル３１、３３の横断面最小の位置でなるべく大
きくなければならず、同時に膨張比は膨張室においてな
るべく大きくなければならない。しかし、許容される最
大圧力降下、利用できるスペース、ベルト駆動装置１
４、１６、１９の能力、等々から制限が課される。テー
パ角度を約１２゜としたノズル３１、３３及び膨張室３
２で実験が行われた。その実験において、膨張室は１：
２の膨張比を与えた、即ち膨張室の最大直径「ｄ」は入
り口の前の導管２６ａの内径「ｅ」の約１．４倍であっ
た。その実験は、与えられた機関について、即ち行程容
積６リッターの６気筒ディーゼル機関について、騒音抑
制及び性能に関して最善の結果をもたらした。機関の種
類と、騒音抑制のために優先される騒音周波数範囲とに
より、上記の値は変化する。テーパ角度αは約１０゜と
１５゜の間の値であり、膨張比は１：約１．７−２．３
である。即ち、膨張室の最大直径は、導管２６ａの直径
の１．３−１．５倍である。
動式過給器の出口からの導管２６ａに接続され、左端
は、導管２０の分岐点２７に通じる導管２６ｂに接続さ
れている。ノズル装置３０は、本質的に互いに連続的に
移行する３部分に分けることのできるものである。その
３部分とは、即ち、図において該装置の右端から分割線
「ａ」まで延びる第１ノズル３１と、図示の実施例では
ノズル３１と同じテーパ角度αを持っていて分割線
「ａ」から分割線「ｂ」まで延びている円錐形の膨張室
３２と、第１ノズル３１と同一でノズル装置３０の左端
で終端する第２ノズル３３とである。一般に、空気の速
度はノズル３１、３３の横断面最小の位置でなるべく大
きくなければならず、同時に膨張比は膨張室においてな
るべく大きくなければならない。しかし、許容される最
大圧力降下、利用できるスペース、ベルト駆動装置１
４、１６、１９の能力、等々から制限が課される。テー
パ角度を約１２゜としたノズル３１、３３及び膨張室３
２で実験が行われた。その実験において、膨張室は１：
２の膨張比を与えた、即ち膨張室の最大直径「ｄ」は入
り口の前の導管２６ａの内径「ｅ」の約１．４倍であっ
た。その実験は、与えられた機関について、即ち行程容
積６リッターの６気筒ディーゼル機関について、騒音抑
制及び性能に関して最善の結果をもたらした。機関の種
類と、騒音抑制のために優先される騒音周波数範囲とに
より、上記の値は変化する。テーパ角度αは約１０゜と
１５゜の間の値であり、膨張比は１：約１．７−２．３
である。即ち、膨張室の最大直径は、導管２６ａの直径
の１．３−１．５倍である。
【００１４】図１に関して説明した実施例は、膨張室２
２と、機械駆動式過給器の入り口側のノズル２８と、出
口側の、中間膨張室のある複ノズルを備えた装置３０と
を持っており、機械駆動式過給器５からの騒音を大幅に
抑制する。膨張室２２と、出口側の第１ノズル３１は、
円錐形の膨張室とともに騒音抑制に最大の貢献をするも
のであることが証明されているので、騒音抑制要求と、
エンジンルーム内の利用可能なスペースなどを考慮して
入り口側のノズル２８と、円錐形の膨張室３２の後のノ
ズル３３とを省略することができる。
２と、機械駆動式過給器の入り口側のノズル２８と、出
口側の、中間膨張室のある複ノズルを備えた装置３０と
を持っており、機械駆動式過給器５からの騒音を大幅に
抑制する。膨張室２２と、出口側の第１ノズル３１は、
円錐形の膨張室とともに騒音抑制に最大の貢献をするも
のであることが証明されているので、騒音抑制要求と、
エンジンルーム内の利用可能なスペースなどを考慮して
入り口側のノズル２８と、円錐形の膨張室３２の後のノ
ズル３３とを省略することができる。
【００１５】排気タービン過給器４の吸気要件が機械駆
動式過給器の最大空気容量を上回るときは、排気タービ
ン過給器４が膨張室２２から空気を直接引き込むことが
できるように、逆止め弁２１が開かれる。この位置で、
機械駆動式過給器５をクラッチ１８を介して切り離すこ
とができる。
動式過給器の最大空気容量を上回るときは、排気タービ
ン過給器４が膨張室２２から空気を直接引き込むことが
できるように、逆止め弁２１が開かれる。この位置で、
機械駆動式過給器５をクラッチ１８を介して切り離すこ
とができる。
【図１】本発明の機関の一実施例の略図である。
【図２】騒音抑制装置の好ましい実施例の縦断面図であ
る。
る。
【符号の説明】 ４…排気タービン過給器 ５…機械駆動
式過給器 ７…圧縮機 ２０…導管 ２２…膨張室 ２３…吸気導
管 ２４…エアフィルター ２５…導管 ２６…導管 ３１…第１の
ノズル
式過給器 ７…圧縮機 ２０…導管 ２２…膨張室 ２３…吸気導
管 ２４…エアフィルター ２５…導管 ２６…導管 ３１…第１の
ノズル
Claims (8)
- 【請求項１】 排気駆動される排気タービン過給器と、
該機関により機械的に駆動される過給器と、バルブ装置
とから成る過給器付き内燃機関において、該機械駆動式
過給器の圧力側は該排気タービン過給器の吸い込み側に
結合されており、該バルブ装置は、該排気タービン過給
器の該吸い込み側に結合された導管に配置されていて、
第１バルブ位置では該排気タービン過給器の該吸い込み
側を該機械駆動式過給器の該圧力側のみに結合させ、第
２バルブ位置では該機械駆動式過給器を経由しての該排
気タービン過給器への給気を可能にするようになってお
り、エアフィルター（２４）から膨張室（２２）中に延
びる給気導管（２３）を設け、該膨張室から該バルブ装
置（２１）を含む前記導管（２０）を該排気タービン過
給器（４）の圧縮機（７）の吸い込み側に通じさせ、該
膨張室から第２の導管（２５）を該機械駆動式過給器の
吸い込み側に通じさせ、第１のノズル（３１）を含む導
管（２６）により該機械駆動式過給器の圧力側を該排気
タービン過給器の吸い込み側に接続したことを特徴とす
る内燃機関。 - 【請求項２】 前記導管（２５）内で該機械駆動式過給
器（５）の吸い込み側と該膨張室（２２）との間に第２
のノズル（２８）が設けられていることを特徴とする請
求項１に記載の内燃機関。 - 【請求項３】 該バルブ装置（２１）は、該機械駆動式
過給器（５）の圧力側に作用する圧力が該膨張室（２
２）内の圧力より低いときに前記第２バルブ位置をとる
逆止め弁であることを特徴とする請求項１又は２に記載
の内燃機関。 - 【請求項４】 該出口側の該第１ノズル（３１）は円錐
形の室（３２）に通じており、その最大直径（ｄ）は、
該ノズルの入り口の前の該導管（２６）の内径（ｅ）よ
り大きいことを特徴とする請求項１ないし３のうちのい
ずれか一つに記載の内燃機関。 - 【請求項５】 該ノズル（３１）及び該室（３２）は約
１０゜−１５゜のテーパ角度を有し、該室の最大直径
（ｄ）は、該ノズルの入り口の前の該導管（２６）の内
径（ｅ）の約１．３−１．５倍であることを特徴とする
請求項４に記載の内燃機関。 - 【請求項６】 該ノズル（３１）及び該室（３２）は約
１２゜のテーパ角度を有し、該室の最大直径（ｄ）は該
ノズルの入り口の前の該導管の内径（ｅ）の約１．４倍
であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。 - 【請求項７】 該室（３２）は、第３のノズル（３３）
から成る出口を有することを特徴とする請求項１−６の
うちのいずれか一つに記載の内燃機関。 - 【請求項８】 該第３ノズルは、該室の入り口を形成す
る該第１ノズル（３１）と同じテーパ角度及び同じ最小
直径を有することを特徴とする請求項７項に記載の内燃
機関。
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