JPH10317980A - 自動車用スクリュ形過給機 - Google Patents
自動車用スクリュ形過給機Info
- Publication number
- JPH10317980A JPH10317980A JP9127371A JP12737197A JPH10317980A JP H10317980 A JPH10317980 A JP H10317980A JP 9127371 A JP9127371 A JP 9127371A JP 12737197 A JP12737197 A JP 12737197A JP H10317980 A JPH10317980 A JP H10317980A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- air
- supercharger
- type supercharger
- screw
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
- F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
- F02B33/36—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of positive-displacement type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スクリュ形過給機での圧縮空気の流量を簡単
に制御できる自動車用スクリュ形過給機を提供する。 【解決手段】 エンジンの吸気管10にスクリュ形過給
機11を接続した自動車用スクリュ形過給機において、
そのスクリュ形過給機11に吸入空気の一部を上流側吸
気管10aに戻すバイパス通路21を接続すると共にそ
の戻り空気量を制御するデューティーソレノイドバルブ
22を接続したものである。
に制御できる自動車用スクリュ形過給機を提供する。 【解決手段】 エンジンの吸気管10にスクリュ形過給
機11を接続した自動車用スクリュ形過給機において、
そのスクリュ形過給機11に吸入空気の一部を上流側吸
気管10aに戻すバイパス通路21を接続すると共にそ
の戻り空気量を制御するデューティーソレノイドバルブ
22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
ジンの吸気系に接続する自動車用スクリュ形過給機に関
するものである。
ジンの吸気系に接続する自動車用スクリュ形過給機に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用スーパーチャージャとして、容
積形のスクリュ形過給機が使用されつつある。
積形のスクリュ形過給機が使用されつつある。
【0003】スクリュー形過給機は、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。
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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンが空気を必要としない場合、例えば、加速後に一定速
運転に移行する部分負荷の場合や、エンジンの低速側で
スーパーチャージャをマッチングさせた際には高速側で
空気が余ってしまい、圧力比が上がってノッキングを起
こしやすくなると共に無駄仕事となるため、空気量を調
整する必要がある。
ンが空気を必要としない場合、例えば、加速後に一定速
運転に移行する部分負荷の場合や、エンジンの低速側で
スーパーチャージャをマッチングさせた際には高速側で
空気が余ってしまい、圧力比が上がってノッキングを起
こしやすくなると共に無駄仕事となるため、空気量を調
整する必要がある。
【0005】通常、産業用スクリュ形圧縮機において
は、スライド弁機構により流量調整するものがあるが、
スライド弁機構は構造が複雑なため、コストが高く、ま
た運転条件の変動が激しい自動車用には応答性に問題が
あると共にスライド部の耐久性確保にも難点がある。
は、スライド弁機構により流量調整するものがあるが、
スライド弁機構は構造が複雑なため、コストが高く、ま
た運転条件の変動が激しい自動車用には応答性に問題が
あると共にスライド部の耐久性確保にも難点がある。
【0006】そこで、スクリュ形過給機の吐出口を出た
圧縮空気を入口側にバイパスさせる機構が提案されてい
るが、吐出空気バイパス方式は、内部圧縮された空気を
吸込側に戻すために吐出温度上昇を招き、エンジンのノ
ッキングを避けるためにはインタークーラを設置したり
エンジンの圧縮比を低減するなどの対策が必要となる。
圧縮空気を入口側にバイパスさせる機構が提案されてい
るが、吐出空気バイパス方式は、内部圧縮された空気を
吸込側に戻すために吐出温度上昇を招き、エンジンのノ
ッキングを避けるためにはインタークーラを設置したり
エンジンの圧縮比を低減するなどの対策が必要となる。
【0007】しかし、インタークーラの設置はコストア
ップとなり、またエンジン圧縮比の低減は、エンジン性
能低下の問題を生じる。
ップとなり、またエンジン圧縮比の低減は、エンジン性
能低下の問題を生じる。
【0008】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流量を簡単に制御
できる自動車用スクリュ形過給機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流量を簡単に制御
できる自動車用スクリュ形過給機を提供することにあ
る。
【0009】
【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
過給機を接続した自動車用スクリュ形過給機において、
そのスクリュ形過給機に吸入空気の一部を上流側吸気管
に戻すバイパス通路を接続すると共にその戻り空気量を
制御するデューティーソレノイドバルブを接続した自動
車用スクリュ形過給機である。
に、請求項1の発明は、エンジンの吸気管にスクリュ形
過給機を接続した自動車用スクリュ形過給機において、
そのスクリュ形過給機に吸入空気の一部を上流側吸気管
に戻すバイパス通路を接続すると共にその戻り空気量を
制御するデューティーソレノイドバルブを接続した自動
車用スクリュ形過給機である。
【0010】請求項2の発明は、吸入空気を上流側吸気
管に戻す戻し口は、スクリュ形過給機の圧縮開始点より
やや圧縮側に位置して設けられる請求項1記載の自動車
用スクリュ形過給機である。
管に戻す戻し口は、スクリュ形過給機の圧縮開始点より
やや圧縮側に位置して設けられる請求項1記載の自動車
用スクリュ形過給機である。
【0011】
【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。
【0012】図1,図2において、10は自動車等のエ
ンジン(図示せず)に接続された吸気管で、その吸気管
10に吸気を圧縮するスクリュ形過給機11が接続され
る。このスクリュ形過給機11の軸12とエンジンのク
ランクシャフトとが、プーリ13とベルト14からなる
伝導装置15で連結される。
ンジン(図示せず)に接続された吸気管で、その吸気管
10に吸気を圧縮するスクリュ形過給機11が接続され
る。このスクリュ形過給機11の軸12とエンジンのク
ランクシャフトとが、プーリ13とベルト14からなる
伝導装置15で連結される。
【0013】スクリュ形過給機11は、図2に示すよう
にケーシング16内に、螺旋状に形成した雄ロータ17
と雌ロータ18とが噛み合わせて設けられ、そのロータ
17,18間で、上流側吸気管10aからの空気を吸入
すると共に、これを圧縮し、その吐出口19から下流側
の吸気管10bに吐出するようになっている。
にケーシング16内に、螺旋状に形成した雄ロータ17
と雌ロータ18とが噛み合わせて設けられ、そのロータ
17,18間で、上流側吸気管10aからの空気を吸入
すると共に、これを圧縮し、その吐出口19から下流側
の吸気管10bに吐出するようになっている。
【0014】このスクリュ形過給機11には、その圧縮
開始点pより圧縮側に位置して空気戻し口20が形成さ
れ、その空気戻し口20と上流側吸気管10aを結ぶバ
イパス通路21が設けられ、そのバイパス通路21に戻
り空気量を自在に調整するデューティーソレノイドバル
ブ22が接続される。
開始点pより圧縮側に位置して空気戻し口20が形成さ
れ、その空気戻し口20と上流側吸気管10aを結ぶバ
イパス通路21が設けられ、そのバイパス通路21に戻
り空気量を自在に調整するデューティーソレノイドバル
ブ22が接続される。
【0015】デューティーソレノイドバルブ22は、デ
ューティー比を0〜100%に変えることで、空気流量
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、空気流量
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。
【0016】このデューティーソレノイドバルブ22
は、図示していないが、エンジンを制御する制御装置に
より、エンジンの負荷状態に応じてそのデューティー比
が決定され、戻り空気量が制御されるようになってい
る。
は、図示していないが、エンジンを制御する制御装置に
より、エンジンの負荷状態に応じてそのデューティー比
が決定され、戻り空気量が制御されるようになってい
る。
【0017】デューティーソレノイドバルブ22の制御
は、電気信号や周波数コントロールによりその開度を緻
密に制御することができる。
は、電気信号や周波数コントロールによりその開度を緻
密に制御することができる。
【0018】また、スクリュ形過給機11は、エンジン
の低回転時に、その空気量がマッチングするように、そ
の能力を設定して高速回転時に空気が余剰となるように
し、デューティーソレノイドバルブ22の制御範囲で、
高速時の空気量がマッチングできるように、そのバイパ
ス量を設定する。
の低回転時に、その空気量がマッチングするように、そ
の能力を設定して高速回転時に空気が余剰となるように
し、デューティーソレノイドバルブ22の制御範囲で、
高速時の空気量がマッチングできるように、そのバイパ
ス量を設定する。
【0019】次に本発明の作用を述べる。
【0020】エンジンの駆動によりスクリュ形過給機1
1が伝導装置15で駆動されて吸気管10aからの空気
を圧縮してエンジンに供給する。
1が伝導装置15で駆動されて吸気管10aからの空気
を圧縮してエンジンに供給する。
【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3(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aが
アイドル運転、白丸bが一定速運転であり、cは、エン
ジンの運転状態を示し、アイドル運転aから加速により
エンジン負荷が高まり、その最大負荷から一定速運転b
までエンジン回転数が上がりつつもエンジン負荷が徐々
に下がる領域dが部分負荷である。
数に対するエンジン負荷の関係を示し、図示の黒丸aが
アイドル運転、白丸bが一定速運転であり、cは、エン
ジンの運転状態を示し、アイドル運転aから加速により
エンジン負荷が高まり、その最大負荷から一定速運転b
までエンジン回転数が上がりつつもエンジン負荷が徐々
に下がる領域dが部分負荷である。
【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3(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、eは空気流量を最適に制御した時の過給機の状態を
示すが、空気流量を制御しないと斜線で示した領域f内
に過給機負荷が入り、その領域fが部分負荷の余分な仕
事となる。
要負荷は、図3(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、eは空気流量を最適に制御した時の過給機の状態を
示すが、空気流量を制御しないと斜線で示した領域f内
に過給機負荷が入り、その領域fが部分負荷の余分な仕
事となる。
【0024】この時のデューティーソレノイドバルブの
制御は、図3(c)のようになる。
制御は、図3(c)のようになる。
【0025】アイドル運転aから加速運転になるとデュ
ーティー比が100%(全開)から0%(全閉)にさ
れ、その後、一定速運転bまで曲線gのようにデューテ
ィー比が徐々に高くされて一定速運転bとなり、アイド
ル運転aに戻るときは、デューティー比を100%とし
て曲線hのように戻す。アイドル運転aから一定速運転
bまで空気量を制御しない場合は斜線の領域iが無駄な
空気となる。
ーティー比が100%(全開)から0%(全閉)にさ
れ、その後、一定速運転bまで曲線gのようにデューテ
ィー比が徐々に高くされて一定速運転bとなり、アイド
ル運転aに戻るときは、デューティー比を100%とし
て曲線hのように戻す。アイドル運転aから一定速運転
bまで空気量を制御しない場合は斜線の領域iが無駄な
空気となる。
【0026】このデューティーソレノイドバルブのデュ
ーティー比(空気量)を制御するための制御信号として
は、 (a) アクセル開度;アクセルを踏み込んだ際は、デュー
ティー比を0に、定常時は開度に応じてデューティー比
を決める。
ーティー比(空気量)を制御するための制御信号として
は、 (a) アクセル開度;アクセルを踏み込んだ際は、デュー
ティー比を0に、定常時は開度に応じてデューティー比
を決める。
【0027】(b) 空気流量(エアフローメータ);ガソ
リンエンジンの場合は、基本的には、空気量=(負荷×
回転数)なので、この信号でデューティー比が決められ
る。
リンエンジンの場合は、基本的には、空気量=(負荷×
回転数)なので、この信号でデューティー比が決められ
る。
【0028】(c) 回転数(速度)センサ;エンジン制御
に用いられている信号を使う(過給機は一般に固定プー
リ比で回転しているので可能)。
に用いられている信号を使う(過給機は一般に固定プー
リ比で回転しているので可能)。
【0029】(d) その他;ギヤポジッション、水温、セ
ルモータ、クラッチON−OFFなど上記信号を補完す
るもの。エンジン始動時は全閉にする。停止してクラッ
チOFFの時には全開にするなどに使用。
ルモータ、クラッチON−OFFなど上記信号を補完す
るもの。エンジン始動時は全閉にする。停止してクラッ
チOFFの時には全開にするなどに使用。
【0030】などで行う。
【0031】以上の制御により、通常走行時にエンジン
部分負荷での過給機の無駄仕事を減らすことができる。
部分負荷での過給機の無駄仕事を減らすことができる。
【0032】次にエンジンの出力(トルク)最適化につ
いて、図4,図5により説明する。
いて、図4,図5により説明する。
【0033】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。
【0034】ノッキング限界は、運転条件で変動する
が、吸気温度(過給機出口温度)と吸気圧力で決まる。
が、吸気温度(過給機出口温度)と吸気圧力で決まる。
【0035】今、図4(a)に示すような曲線jがノッ
キング限界であるとすると、同一圧力比の場合の過給機
回転数と空気量(一回転当たり)の関係は、図4(b)
に示した曲線kのようになる。このとき、高回転でノッ
キングしないように過給機特性を合わせると、図4
(c)のようになる。図において、曲線jはノック限
界、kは過給機特性で、最高出力でマッチングさせたと
きを示し、斜線で示した領域lがエンジン出力を上げ得
る範囲となる。
キング限界であるとすると、同一圧力比の場合の過給機
回転数と空気量(一回転当たり)の関係は、図4(b)
に示した曲線kのようになる。このとき、高回転でノッ
キングしないように過給機特性を合わせると、図4
(c)のようになる。図において、曲線jはノック限
界、kは過給機特性で、最高出力でマッチングさせたと
きを示し、斜線で示した領域lがエンジン出力を上げ得
る範囲となる。
【0036】そこで、図4(d)に示すように、過給機
特性kを低回転時のノッキング限界のエンジン負荷に合
わせ、斜線で示した領域mを、デューティーソレノイド
バルブの制御で空気をバイパスさせて逃がすことで、エ
ンジン出力を最大限上げることが可能となる。またこの
場合、インタークーラ無しでも過給機内部の圧縮前の空
気を逃がすため、吸入空気温度の上昇を抑えられる。
特性kを低回転時のノッキング限界のエンジン負荷に合
わせ、斜線で示した領域mを、デューティーソレノイド
バルブの制御で空気をバイパスさせて逃がすことで、エ
ンジン出力を最大限上げることが可能となる。またこの
場合、インタークーラ無しでも過給機内部の圧縮前の空
気を逃がすため、吸入空気温度の上昇を抑えられる。
【0037】図5は、エンジン回転数に対するデューテ
ィーソレノイドバルブのデューティー比の制御曲線nを
示したものである。通常、点線で示したON−OFF制
御oの場合、エンジン出力は、段付きが生じて好ましく
なくまたノッキングも発生し易く運転が不可能となる
が、デューティー比を制御曲線nのように制御して空気
量を制御することで、ノッキングの発生を抑え、連続的
で滑らかなエンジン出力特性を得ることができる。
ィーソレノイドバルブのデューティー比の制御曲線nを
示したものである。通常、点線で示したON−OFF制
御oの場合、エンジン出力は、段付きが生じて好ましく
なくまたノッキングも発生し易く運転が不可能となる
が、デューティー比を制御曲線nのように制御して空気
量を制御することで、ノッキングの発生を抑え、連続的
で滑らかなエンジン出力特性を得ることができる。
【0038】デューティーソレノイドバルブの制御信号
として、上述したようにノックセンサ、回転数センサ、
空気フローメータ、アクセル開度センサを用いて行う
が、季節により気温変動やレギュラー,ハイオクガソリ
ンなどで、ノッキング限界は変動するため、ノッキング
が発生したらデューティーソレノイドバルブを開の方向
へ制御するようにする。
として、上述したようにノックセンサ、回転数センサ、
空気フローメータ、アクセル開度センサを用いて行う
が、季節により気温変動やレギュラー,ハイオクガソリ
ンなどで、ノッキング限界は変動するため、ノッキング
が発生したらデューティーソレノイドバルブを開の方向
へ制御するようにする。
【0039】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【0040】(1) 構造が従来の吐出空気バイパス方式と
同様に簡単なため耐久性確保が容易である。
同様に簡単なため耐久性確保が容易である。
【0041】(2) 簡易構造で、かつデューティーソレノ
イドバルブ制御は、電気信号や周波数コントロールによ
る緻密な制御が可能で、コスト的にも有利であり、エン
ジン側もインタークーラ不要となるなどのメリットがあ
る。
イドバルブ制御は、電気信号や周波数コントロールによ
る緻密な制御が可能で、コスト的にも有利であり、エン
ジン側もインタークーラ不要となるなどのメリットがあ
る。
【0042】(3) 空気がスクリュの内部圧縮をほとんど
受けずにバイパス可能なので、過給機の吸入空気温度上
昇、吐出温度上昇がなく、エンジン側にインタークーラ
設置の必要がなくなる。
受けずにバイパス可能なので、過給機の吸入空気温度上
昇、吐出温度上昇がなく、エンジン側にインタークーラ
設置の必要がなくなる。
【0043】(4) エンジン高回転側で空気を余らせる設
定とし、低回転側への空気供給量を増やすことで、エン
ジントルク特性の平坦化も可能となる。
定とし、低回転側への空気供給量を増やすことで、エン
ジントルク特性の平坦化も可能となる。
【図1】本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【図2】図1におけるスクリュ形圧縮機のロータの概略
平面図である。
平面図である。
【図3】本発明において、通常走行時のエンジンとスク
リュ形過給機とデューティーソレノイドバルブの状態を
示し、(a)は、エンジン回転数に対するエンジン負荷
を、(b)は、その時の過給機負荷を、(c)は、デュ
ーティーソレノイドバルブの制御状態を示す図である。
リュ形過給機とデューティーソレノイドバルブの状態を
示し、(a)は、エンジン回転数に対するエンジン負荷
を、(b)は、その時の過給機負荷を、(c)は、デュ
ーティーソレノイドバルブの制御状態を示す図である。
【図4】本発明において、エンジン出力最適化を説明す
る図で、(a)は、ノッキング限界時のエンジン回転と
負荷の関係を、(b)は同一圧力比時の過給機特性を、
(c)は、高回転側で、過給機の空気量をマッチングさ
せたときを、(d)は低回転側でマッチングさせたとき
の状態を示す図である。
る図で、(a)は、ノッキング限界時のエンジン回転と
負荷の関係を、(b)は同一圧力比時の過給機特性を、
(c)は、高回転側で、過給機の空気量をマッチングさ
せたときを、(d)は低回転側でマッチングさせたとき
の状態を示す図である。
【図5】本発明において、エンジン出力最適化時におけ
る回転数とデューティーソレノイドバルブのデューティ
比(空気量)の関係を示す図である。
る回転数とデューティーソレノイドバルブのデューティ
比(空気量)の関係を示す図である。
10 吸気管 10a 上流側吸気管 11 スクリュ形過給機 21 バイパス通路 22 デューティーソレノイドバルブ
Claims (2)
- 【請求項1】 エンジンの吸気管にスクリュ形過給機を
接続した自動車用スクリュ形過給機において、そのスク
リュ形過給機に吸入空気の一部を上流側吸気管に戻すバ
イパス通路を接続すると共にその戻り空気量を制御する
デューティーソレノイドバルブを接続したことを特徴と
する自動車用スクリュ形過給機。 - 【請求項2】 吸入空気を上流側吸気管に戻す戻し口
は、スクリュ形過給機の圧縮開始点よりやや圧縮側に位
置して設けられる請求項1記載の自動車用スクリュ形過
給機。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9127371A JPH10317980A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 自動車用スクリュ形過給機 |
US09/073,397 US6055967A (en) | 1997-05-16 | 1998-05-05 | Screw supercharger for vehicle |
DE69808172T DE69808172T2 (de) | 1997-05-16 | 1998-05-15 | Schraubenrotor-Auflader für Kraftfahrzeug |
EP98108900A EP0878614B1 (en) | 1997-05-16 | 1998-05-15 | Screw supercharger for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9127371A JPH10317980A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 自動車用スクリュ形過給機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10317980A true JPH10317980A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=14958329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9127371A Pending JPH10317980A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 自動車用スクリュ形過給機 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6055967A (ja) |
EP (1) | EP0878614B1 (ja) |
JP (1) | JPH10317980A (ja) |
DE (1) | DE69808172T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105386980A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-09 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种螺杆压缩机及空调系统 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2001272678A1 (en) * | 2000-07-28 | 2002-02-13 | Visteon Global Technologies, Inc. | An air intake arrangement for an internal combustion engine |
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US6408832B1 (en) * | 2001-03-26 | 2002-06-25 | Brunswick Corporation | Outboard motor with a charge air cooler |
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JP2004148917A (ja) * | 2002-10-29 | 2004-05-27 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 小型滑走艇 |
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