JPH10299498A - スクリュ形過給機を用いたエンジン過給システム - Google Patents
スクリュ形過給機を用いたエンジン過給システムInfo
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- JPH10299498A JPH10299498A JP9112951A JP11295197A JPH10299498A JP H10299498 A JPH10299498 A JP H10299498A JP 9112951 A JP9112951 A JP 9112951A JP 11295197 A JP11295197 A JP 11295197A JP H10299498 A JPH10299498 A JP H10299498A
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- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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-
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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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-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
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-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スクリュ形過給機での圧縮空気の洩れを低減
できると共に燃費を改善し、ノッキングを抑制できるス
クリュ形過給機を用いたエンジン過給システムを提供す
る。 【解決手段】 エンジンの吸気管にスクリュ形過給機を
接続し、そのスクリュ形過給機の上流側吸気管に給水機
構を接続したものである。
できると共に燃費を改善し、ノッキングを抑制できるス
クリュ形過給機を用いたエンジン過給システムを提供す
る。 【解決手段】 エンジンの吸気管にスクリュ形過給機を
接続し、そのスクリュ形過給機の上流側吸気管に給水機
構を接続したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などのエン
ジンにスクリュ形過給機を接続したエンジン過給システ
ムに係り、特に、エンジン燃費改善とノッキングを抑制
できるスクリュ形過給機を用いたエンジン過給システム
に関するものである。
ジンにスクリュ形過給機を接続したエンジン過給システ
ムに係り、特に、エンジン燃費改善とノッキングを抑制
できるスクリュ形過給機を用いたエンジン過給システム
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車用スーパチャージャとして、非容
積形に替わって容積形のスクリュ形過給機が使用されつ
つある。
積形に替わって容積形のスクリュ形過給機が使用されつ
つある。
【０００３】スクリュ形過給機は、螺旋状に形成した雄
ロータと雌ロータとを噛み合わせ、エンジンの回転でこ
れらロータを回転して、エンジンへの吸気を圧縮するも
のである。
ロータと雌ロータとを噛み合わせ、エンジンの回転でこ
れらロータを回転して、エンジンへの吸気を圧縮するも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スクリ
ュ形過給機は、その過給機内部から圧縮空気の洩れが発
生するため、断熱温度効率は、可逆断熱圧縮の場合より
下回る問題がある。
ュ形過給機は、その過給機内部から圧縮空気の洩れが発
生するため、断熱温度効率は、可逆断熱圧縮の場合より
下回る問題がある。
【０００５】通常のガソリンエンジンの場合、過給機の
上流側にキャブレターがあり、ガソリンと空気の混合気
を、スクリュ形過給機に供給することで、ガソリンによ
り過給機内部洩れの低減、圧縮空気冷却の効果が得られ
るが、近年、燃費・出力・排気ガスの観点から、エンジ
ン直前又は内部での燃料噴射が必須な状況であることか
ら、過給機上流側への燃料噴射は、困難である。
上流側にキャブレターがあり、ガソリンと空気の混合気
を、スクリュ形過給機に供給することで、ガソリンによ
り過給機内部洩れの低減、圧縮空気冷却の効果が得られ
るが、近年、燃費・出力・排気ガスの観点から、エンジ
ン直前又は内部での燃料噴射が必須な状況であることか
ら、過給機上流側への燃料噴射は、困難である。
【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、スクリュ形過給機での圧縮空気の洩れを低減できる
と共に燃費を改善し、ノッキングを抑制できるスクリュ
形過給機を用いたエンジン過給システムを提供すること
にある。
し、スクリュ形過給機での圧縮空気の洩れを低減できる
と共に燃費を改善し、ノッキングを抑制できるスクリュ
形過給機を用いたエンジン過給システムを提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、エンジンの吸気管にスクリュ形
過給機を接続し、そのスクリュ形過給機の上流側吸気管
に給水機構を接続したスクリュ形過給機を用いたエンジ
ン過給システムである。
に、請求項１の発明は、エンジンの吸気管にスクリュ形
過給機を接続し、そのスクリュ形過給機の上流側吸気管
に給水機構を接続したスクリュ形過給機を用いたエンジ
ン過給システムである。
【０００８】請求項２の発明は、給水機構は、水タンク
と、水タンクと上流側吸気管に接続されたデューティー
ソレノイドバルブとからなる請求項１記載のスクリュ形
過給機を用いたエンジン過給システムである。
と、水タンクと上流側吸気管に接続されたデューティー
ソレノイドバルブとからなる請求項１記載のスクリュ形
過給機を用いたエンジン過給システムである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】図１において、１０は自動車等のエンジン
で、その吸気管１１に吸気を圧縮するスクリュ形過給機
１２が接続される。このスクリュ形過給機１２の軸１３
とエンジン１０のクランクシャフト１４とが、プーリ１
５，１６とベルト１７からなる伝導装置１８で連結され
る。
で、その吸気管１１に吸気を圧縮するスクリュ形過給機
１２が接続される。このスクリュ形過給機１２の軸１３
とエンジン１０のクランクシャフト１４とが、プーリ１
５，１６とベルト１７からなる伝導装置１８で連結され
る。
【００１１】スクリュ形過給機１２は、詳細は図示して
いないが、ケーシング１９内に、螺旋状に形成した雄，
雌ロータ２０が噛み合わせて設けられ、上流側吸気管１
１ａから吸入した空気を圧縮して、下流側の吸気管１１
ｂに吐出するようになっている。 上流側の吸気管１１
ａには、過給機１２の洩れを防止すると共に圧縮空気を
冷却するための給水機構２１が接続される。この給水機
構２１は、水タンク２２と、給水量を自在に調整できる
デューティーソレノイドバルブ２３とからなる。
いないが、ケーシング１９内に、螺旋状に形成した雄，
雌ロータ２０が噛み合わせて設けられ、上流側吸気管１
１ａから吸入した空気を圧縮して、下流側の吸気管１１
ｂに吐出するようになっている。 上流側の吸気管１１
ａには、過給機１２の洩れを防止すると共に圧縮空気を
冷却するための給水機構２１が接続される。この給水機
構２１は、水タンク２２と、給水量を自在に調整できる
デューティーソレノイドバルブ２３とからなる。
【００１２】デューティーソレノイドバルブ２３は、デ
ューティー比を０〜１００％に変えることで、流量を、
そのデューティー比に比例して可変することができる。
ューティー比を０〜１００％に変えることで、流量を、
そのデューティー比に比例して可変することができる。
【００１３】このデューティーソレノイドバルブ２３
は、図示していないが、エンジン１０を制御する制御装
置により、エンジン１０の負荷状態に応じてそのデュー
ティー比が決定され、給水量が制御されるようになって
いる。
は、図示していないが、エンジン１０を制御する制御装
置により、エンジン１０の負荷状態に応じてそのデュー
ティー比が決定され、給水量が制御されるようになって
いる。
【００１４】次に本発明の作用を述べる。
【００１５】エンジン１０の駆動によりスクリュ形過給
機１２が伝導装置１８で駆動されて吸気管１２ａからの
空気を圧縮してエンジン１０に供給する。この際、スク
リュ形過給機１２には空気の洩れが生じ、吸入空気に給
水を行うことで、空気の内部洩れを低減し、また圧縮空
気の冷却（水の気化潜熱等）を行うことができる。これ
により、容積・温度効率の向上、駆動仕事量の低減、吐
出温度の低減を得て、エンジン１０の燃費改善、ノッキ
ング抑制を図ることが可能となる。
機１２が伝導装置１８で駆動されて吸気管１２ａからの
空気を圧縮してエンジン１０に供給する。この際、スク
リュ形過給機１２には空気の洩れが生じ、吸入空気に給
水を行うことで、空気の内部洩れを低減し、また圧縮空
気の冷却（水の気化潜熱等）を行うことができる。これ
により、容積・温度効率の向上、駆動仕事量の低減、吐
出温度の低減を得て、エンジン１０の燃費改善、ノッキ
ング抑制を図ることが可能となる。
【００１６】この給水の効果を図２〜図７により説明す
る。
る。
【００１７】図２は、過給機仕事量をＰ−Ｖ線図で示し
たものであるスクリュ形過給機１２は、吸入工程、圧縮
工程、吐出工程を経て吸入工程に戻り、斜線で示した領
域が仕事量となる。
たものであるスクリュ形過給機１２は、吸入工程、圧縮
工程、吐出工程を経て吸入工程に戻り、斜線で示した領
域が仕事量となる。
【００１８】通常、給水が無い場合の圧縮曲線は、実線
ａで示したように圧縮率が悪くなるが、給水を行うこと
で点線ｂで示すように圧縮率が向上し、その仕事量も減
らすことが可能となる。
ａで示したように圧縮率が悪くなるが、給水を行うこと
で点線ｂで示すように圧縮率が向上し、その仕事量も減
らすことが可能となる。
【００１９】図３は、水量と過給機駆動仕事量の関係を
示し、一定の過給機の運転条件で水の量を変化させたと
きの過給機仕事（回転数・風量）を示したものである。
示し、一定の過給機の運転条件で水の量を変化させたと
きの過給機仕事（回転数・風量）を示したものである。
【００２０】図３に示すように、給水が少なくても多く
ても過給機仕事が増大し、運転条件に応じた最適水量が
ある。この最適水量は、回転数の上昇に伴い増加し、空
気に対して５〜２０％重量の範囲で変化する。
ても過給機仕事が増大し、運転条件に応じた最適水量が
ある。この最適水量は、回転数の上昇に伴い増加し、空
気に対して５〜２０％重量の範囲で変化する。
【００２１】今、通常の走行時、アイドル→加速→一定
速→減速→アイドルの運転を行った場合を考える。
速→減速→アイドルの運転を行った場合を考える。
【００２２】図４（ａ）は、通常走行時のエンジン回転
数に対するエンジン負荷の関係を示し、図示の黒丸ｃが
アイドル運転、白丸ｄが一定速運転であり、ｅは、エン
ジンの運転状態を示している。
数に対するエンジン負荷の関係を示し、図示の黒丸ｃが
アイドル運転、白丸ｄが一定速運転であり、ｅは、エン
ジンの運転状態を示している。
【００２３】このエンジンの運転状態の時の過給機の必
要負荷は、図４（ｂ）に示したようになる。図は、過給
機回転数に対する過給機負荷（空気量）を示したもの
で、ｆは給水無しの時の過給機の状態を、ｇは、給水を
最適に制御したときの過給機の状態を、ｈは給水を過剰
に行ったときの状態を示している。
要負荷は、図４（ｂ）に示したようになる。図は、過給
機回転数に対する過給機負荷（空気量）を示したもの
で、ｆは給水無しの時の過給機の状態を、ｇは、給水を
最適に制御したときの過給機の状態を、ｈは給水を過剰
に行ったときの状態を示している。
【００２４】この図４（ｂ）より明らかなように、給水
を行うことで無給水に較べてアイドルから一定走行運転
まで、過給機負荷を低減することが可能となる。但し、
過剰に給水を行うと無給水よりも負荷が大きくなるた
め、給水量を最適に制御する必要がある。
を行うことで無給水に較べてアイドルから一定走行運転
まで、過給機負荷を低減することが可能となる。但し、
過剰に給水を行うと無給水よりも負荷が大きくなるた
め、給水量を最適に制御する必要がある。
【００２５】図５は、回転数に対する最適水量となるデ
ューティーソレノイドバルブのデューティー比（水量）
の関係を示したもので、図４（ｂ）で求められる回転数
に対する過給機負荷と図３で求めた最適水量から、回転
数に対する最適給水量を求め、これをデューティーソレ
ノイドバルブのデューティー比としてその制御曲線ｉを
求めたものである。また、デューティーソレノイドバル
ブを用いず単にＯＮ−ＯＦＦバルブを用いた場合の制御
領域ｊも示した。このＯＮ−ＯＦＦ制御の場合、水過剰
となりやすく、運転条件によっては逆効果になってしま
う。
ューティーソレノイドバルブのデューティー比（水量）
の関係を示したもので、図４（ｂ）で求められる回転数
に対する過給機負荷と図３で求めた最適水量から、回転
数に対する最適給水量を求め、これをデューティーソレ
ノイドバルブのデューティー比としてその制御曲線ｉを
求めたものである。また、デューティーソレノイドバル
ブを用いず単にＯＮ−ＯＦＦバルブを用いた場合の制御
領域ｊも示した。このＯＮ−ＯＦＦ制御の場合、水過剰
となりやすく、運転条件によっては逆効果になってしま
う。
【００２６】デューティーソレノイドバルブのデューテ
ィー比の制御パラメータとしては、回転数、空気流量、
アクセル開度、ギヤポジション、空気温度（空気温度が
高いほど効果あり）等で行う。
ィー比の制御パラメータとしては、回転数、空気流量、
アクセル開度、ギヤポジション、空気温度（空気温度が
高いほど効果あり）等で行う。
【００２７】次に、ノッキング回避（エンジン出力向
上）について説明する。
上）について説明する。
【００２８】エンジン最高出力は、実際の走行ではほと
んど出す機会はない。この最大出力は過給エンジン（ガ
ソリン車）の場合は、ノッキングで決まっている。
んど出す機会はない。この最大出力は過給エンジン（ガ
ソリン車）の場合は、ノッキングで決まっている。
【００２９】ノッキングを回避するには、吸気温度（過
給機出口温度）を下げることの効果が大きい。
給機出口温度）を下げることの効果が大きい。
【００３０】図６は、エンジン回転数に対するエンジン
負荷の関係を示し、ｋは水無しの場合のノッキング限界
を、ｌは、給水を最適に制御したときのノッキング限界
を示したものである。図６に示すように、給水を最適に
制御することでノッキング限界を高めることができ、そ
の分エンジン出力を高めることが可能となる。これは、
過給機出口温度の低減効果により出口温度が下げられる
ためで、空気をよりエンジンに送り込めるため、エンジ
ン出力が向上する。特にインタークーラが無い場合に効
果が大きい。
負荷の関係を示し、ｋは水無しの場合のノッキング限界
を、ｌは、給水を最適に制御したときのノッキング限界
を示したものである。図６に示すように、給水を最適に
制御することでノッキング限界を高めることができ、そ
の分エンジン出力を高めることが可能となる。これは、
過給機出口温度の低減効果により出口温度が下げられる
ためで、空気をよりエンジンに送り込めるため、エンジ
ン出力が向上する。特にインタークーラが無い場合に効
果が大きい。
【００３１】図７は、図６の最大負荷時の過給機回転数
に対するデューティー比の特性曲線ｍを示し、最大回転
数の時のデューティー比が１００％で最適水量となるデ
ューティーソレノイドバルブを用い、回転数、空気流
量、アクセル開度、ノックセンサ（ガソリン種類も含
む）、空気温と水温（季節変化，使用場所等）などで、
その最適デューティー比を決定する。
に対するデューティー比の特性曲線ｍを示し、最大回転
数の時のデューティー比が１００％で最適水量となるデ
ューティーソレノイドバルブを用い、回転数、空気流
量、アクセル開度、ノックセンサ（ガソリン種類も含
む）、空気温と水温（季節変化，使用場所等）などで、
その最適デューティー比を決定する。
【００３２】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、吸気に水
を混入することで、スクリュ形過給機での圧縮空気の洩
れを低減できると共に燃費を改善し、ノッキングを抑制
することができる。
を混入することで、スクリュ形過給機での圧縮空気の洩
れを低減できると共に燃費を改善し、ノッキングを抑制
することができる。
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【図２】本発明において、スクリュ形過給機の仕事量を
示すＰ−Ｖ線図である。
示すＰ−Ｖ線図である。
【図３】本発明において、水量と過給機仕事量の関係を
示す図である。
示す図である。
【図４】（ａ）は、エンジン回転数に対するエンジン負
荷を、（ｂ）は過給機回転数に対する過給機負荷の関係
を示す図である。
荷を、（ｂ）は過給機回転数に対する過給機負荷の関係
を示す図である。
【図５】本発明において、回転数とデューティーソレノ
イドバルブのデューティー比（水量）の関係を示す図で
ある。
イドバルブのデューティー比（水量）の関係を示す図で
ある。
【図６】エンジン回転数とエンジン負荷の関係を示す図
である。
である。
【図７】図６のノッキング限界時の回転数とデューティ
ー比の関係を示す図である。
ー比の関係を示す図である。
１０ エンジン １１ 吸気管 １１ａ 上流側吸気管 １２ スクリュ形過給機 ２１ 給水機構
Claims (2)
- 【請求項１】 エンジンの吸気管にスクリュ形過給機を
接続し、そのスクリュ形過給機の上流側吸気管に給水機
構を接続したことを特徴とするスクリュ形過給機を用い
たエンジン過給システム。 - 【請求項２】 給水機構は、水タンクと、水タンクと上
流側吸気管に接続されたデューティーソレノイドバルブ
とからなる請求項１記載のスクリュ形過給機を用いたエ
ンジン過給システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9112951A JPH10299498A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | スクリュ形過給機を用いたエンジン過給システム |
| EP98107057A EP0875675A3 (en) | 1997-04-30 | 1998-04-17 | Engine supercharging system using screw supercharger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9112951A JPH10299498A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | スクリュ形過給機を用いたエンジン過給システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10299498A true JPH10299498A (ja) | 1998-11-10 |
Family
ID=14599619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9112951A Pending JPH10299498A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | スクリュ形過給機を用いたエンジン過給システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0875675A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10299498A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109723580A (zh) * | 2017-10-27 | 2019-05-07 | 本田技研工业株式会社 | 内燃机的水喷射装置的安装构造 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2050848A5 (ja) * | 1969-06-26 | 1971-04-02 | Saviem | |
| US4541383A (en) * | 1981-02-17 | 1985-09-17 | Chevron Research Company | Method and apparatus for minimum knock operation of an internal combustion engine on low knock-rated fuel |
| DE3142851A1 (de) * | 1981-10-29 | 1983-06-01 | Gerhard 8034 Germering Schumann | "zusatzstoffregelung fuer verbrennungskraftmaschinen" |
| IT1155952B (it) * | 1982-09-28 | 1987-01-28 | Fiat Auto Spa | Sistema di alimentazione per motori diesel sovralimentati |
| JPS6035117A (ja) * | 1983-08-05 | 1985-02-22 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用過給装置の運転制御方法 |
| US4630642A (en) * | 1984-12-03 | 1986-12-23 | Tom Mcguane Industries, Inc. | Check valve and water injection systems and fuel systems utilizing the same |
| US4993386A (en) * | 1988-12-29 | 1991-02-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Operation control system for internal combustion engine |
| SE468324B (sv) * | 1991-01-21 | 1992-12-14 | Edstroem Consulting Ab | Anordning vid en ottomotor foer framdrivning av ett fordon |
| JPH07189715A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Mitsubishi Motors Corp | エンジンの過給システム |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP9112951A patent/JPH10299498A/ja active Pending
-
1998
- 1998-04-17 EP EP98107057A patent/EP0875675A3/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109723580A (zh) * | 2017-10-27 | 2019-05-07 | 本田技研工业株式会社 | 内燃机的水喷射装置的安装构造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0875675A2 (en) | 1998-11-04 |
| EP0875675A3 (en) | 1999-06-16 |
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