JPS60153429A - Internal-combustion engine - Google Patents

Internal-combustion engine

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Publication number
JPS60153429A
JPS60153429A JP59009220A JP922084A JPS60153429A JP S60153429 A JPS60153429 A JP S60153429A JP 59009220 A JP59009220 A JP 59009220A JP 922084 A JP922084 A JP 922084A JP S60153429 A JPS60153429 A JP S60153429A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
turbocharger
supercharger
air
compressed
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
Application number
JP59009220A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidenobu Miyajima
宮嶋 秀伸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Tec Corp
Original Assignee
Asahi Malleable Iron Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Malleable Iron Co Ltd filed Critical Asahi Malleable Iron Co Ltd
Priority to JP59009220A priority Critical patent/JPS60153429A/en
Publication of JPS60153429A publication Critical patent/JPS60153429A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

PURPOSE:To secure such high torque as being stabilized in a range from a low speed range to a high speed range of an engine without necessitating selection from a turbocharger to a supercharger and vice versa as in the past, by leading the fluid pressurized by the turbocharger into an actuating chamber or the supercharger. CONSTITUTION:When exhaust gas out of an engine 1 passes through an exhaust pipe 2 and drives a turbocharger 4, inflow air from an air cleaner 10 to a compressor chamber 12 of the turbocharger 4 is compressed. And, it is led into each of actuating chambers 19 and 19 from intakes 20 and 20 by way of a suction pipe 11 at the primary side. Rotation output of a crankshaft 22 of the engine 1 is transmitted to the driving shaft 17 via a belt 9, rotating a rotor 16, and the air is compressed inside the actuating chamber 19. Then, the compressed air flows out into a suction pipe 13 at the secondary side from each of discharge ports 21 and 21, and is joined together, thus it is supercharged to the engine 1.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 この発明は、ターボチャージャーとスーパーチャージャ
ーを組み合わせて過給する内燃機関に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to an internal combustion engine that is supercharged using a combination of a turbocharger and a supercharger.

〔従来技術〕[Prior art]

一般に、エンジンの排気ガスを利用して駆動させるター
ボチャージャーは、第1図に示すようにエンジンの高速
回転域での過給圧は高いものの、低速回転域では充分な
吐出圧が得られないため、その過給圧の値は低いもので
ある。
In general, turbochargers that are driven using engine exhaust gas have high boost pressure in the engine's high-speed rotation range, as shown in Figure 1, but sufficient discharge pressure cannot be obtained in the low-speed rotation range. , the value of the boost pressure is low.

一方、エンジンの出力を利用して駆動されるスーパーチ
ャージャーは、第2図に示すようにエンジンの低速回転
域でのも過給圧の値が高いことで知られている。
On the other hand, a supercharger that is driven using engine output is known to have a high boost pressure value even in a low engine rotation speed range, as shown in FIG.

したがって、ターボチャージャーとスーパーチャージャ
ーとを組み合わせることにより、低速回転域から高速回
転域まで連続して高いトルクが得られるようにしたもの
が考えられている。
Therefore, it is being considered that a combination of a turbocharger and a supercharger can provide continuous high torque from a low speed rotation range to a high speed rotation range.

例えば、この種の自動車用内燃機関、特にディーゼルエ
ンジンの場合は、第3図に示すように、エンジン1から
出た排気管2は逃し弁3を介してターボチャージャー4
のタービン室5に接続され、マフラー6を介して大気に
開放されるとともに、その逃し弁3からバイパス管7が
分岐されマフラー6手前に接続される。この逃し弁3は
、第1図に示すように、エンジン1の高速回転域におい
てエンジン1への過給圧が上昇しすぎないようにするた
めのもので、そのターボチャージャー4の設定過給圧2
1以上に上昇する(点線で示したもの)と、その逃し弁
3が開口されて余分な過給圧分の排気をバイパス管7を
通してマフラー6へ逃がしてやるもの(実線で示したも
の)である。また、スーパーチャージャー8はエンジン
1の回転出力をベルト9によって伝達駆動されるもので
ある。
For example, in the case of this type of automotive internal combustion engine, especially a diesel engine, as shown in FIG.
The bypass pipe 7 is connected to the turbine chamber 5 and opened to the atmosphere via the muffler 6, and a bypass pipe 7 is branched from the relief valve 3 and connected to the front side of the muffler 6. As shown in FIG. 1, this relief valve 3 is used to prevent the supercharging pressure to the engine 1 from increasing too much in the high speed range of the engine 1, and the set supercharging pressure of the turbocharger 4. 2
1 or higher (shown by the dotted line), the relief valve 3 opens and releases the excess boost pressure to the muffler 6 through the bypass pipe 7 (shown by the solid line). be. Further, the supercharger 8 is driven by transmitting the rotational output of the engine 1 through a belt 9.

一方、エアークリーナー10から出た一次側吸気管11
は途中で分岐されてターボチャージャー4のコンプレッ
サー室12とスーパーチャージャー8に接続されるとと
もに、そのターボチャージャー4とスーパーチャージャ
ー8から出た二次側吸気管13は再び合流して切換弁1
4を介してエンジン1に接続されるものである。この切
換弁14はエンジン1の回転域に対応して、そのターボ
チャージャー4およびスーパーチャージャー8において
加圧された流体を切り換え過給させるためのものである
従来の内燃機関は以上のような構成であるため、エンジ
ンの低速回転域におけるスーパーチャージャーによる過
給から、高速回転域におけるターボチャージャーによる
過給に移行する場合に、その切換弁を作動させるタイミ
ングが難しく、早過ぎるとターボチャージャーによる充
分な吐出圧が得られずに、一時的な効率の低下を生じ、
その切り換えが遅すぎるとスーパーチャージャーの効率
が低下してエンジンの効率の低下を生じ、いずれの場合
も連続的な性能が得られないという欠点があった・ 〔発明の目的および構成〕 この発明はこのような欠点を解決するためにされたもの
で、その構成は、ターボチャージャーにより加圧された
流体を、複数の作動室を有するスーパーチャージャーの
少なくとも一つの作動室に導くことにより燃料を過給さ
せる内燃機関である〔実施例の説明〕 その実施例として自動車用ディーゼルエンジンを採り上
げ、図面に基づいて説明する。
On the other hand, the primary side intake pipe 11 coming out from the air cleaner 10
is branched in the middle and connected to the compressor chamber 12 of the turbocharger 4 and the supercharger 8, and the secondary intake pipe 13 coming out of the turbocharger 4 and the supercharger 8 joins again and connects to the switching valve 1.
It is connected to the engine 1 via 4. This switching valve 14 is for switching and supercharging the pressurized fluid in the turbocharger 4 and supercharger 8 according to the rotation range of the engine 1. Conventional internal combustion engines have the above-described configuration. Therefore, when transitioning from supercharging in the engine's low speed range to turbocharging in the high speed range, it is difficult to determine the timing to activate the switching valve, and if it is too early, the turbocharger may not be able to provide sufficient discharge. pressure is not obtained, resulting in a temporary decrease in efficiency,
If the switching is too slow, the efficiency of the supercharger decreases, resulting in a decrease in the efficiency of the engine, and in either case, there is a disadvantage that continuous performance cannot be obtained. It was developed to solve these drawbacks, and its configuration is to supercharge fuel by guiding fluid pressurized by a turbocharger to at least one working chamber of a supercharger, which has multiple working chambers. [Explanation of Embodiment] An automobile diesel engine will be taken up as an embodiment thereof and explained based on the drawings.

第4図に示すように、エンジン1の排気管2がターボチ
ャージャー4のタービン室5に接続されるとともに、そ
のタービン室5から排気管2がマフラー6に接続され、
大気中へ開放されている。
As shown in FIG. 4, the exhaust pipe 2 of the engine 1 is connected to the turbine chamber 5 of the turbocharger 4, and the exhaust pipe 2 is connected from the turbine chamber 5 to the muffler 6.
It is open to the atmosphere.

一方、スーパーチャージャー8は単独設定過給圧をPl
に設定されたもので、二部トロコイド曲線を内周面とす
るハウジング15内に略正三角形のロータ16をそのロ
ータ16の内方に配置された駆動軸17により偏心回転
させ、そのハウジング15の長軸の中央両内側に形成さ
れるくびれ部18.18を結ぶ面を境に、二つの作動室
19.19が形成され、そのくびれ部18.18を対称
に吸入口20と吐出口21をそれぞれ並設させ、そのエ
ンジンlのクランク軸22をベルト9により連動させた
ものである。また、エアクリーナ10に接続された一次
側吸気管11は、ターボチャージャー4のコンプレッサ
ー室12に接続され、さらにそのコンプレッサー室12
からスーパーチャージャー8のそれぞれの吸入口20.
20へ接続されるとともに、そのスーパーチャージャー
5− 8のそれぞれの吐出口21.21は二次側吸気管13に
よって調圧弁23を介してエンジン1に接続され、その
調圧弁23から分岐された送気管24が前記排気管2の
マフラー6手前に接続されたものである。
On the other hand, supercharger 8 sets the independently set boost pressure to Pl.
A substantially equilateral triangular rotor 16 is eccentrically rotated by a drive shaft 17 disposed inside the rotor 16 in a housing 15 whose inner peripheral surface is a two-part trochoid curve. Two working chambers 19.19 are formed with the plane connecting the constricted portions 18.18 formed on both inner sides of the center of the long axis as boundaries, and the suction port 20 and the discharge port 21 are formed symmetrically with respect to the constricted portions 18.18. The engines 1 are arranged side by side, and the crankshafts 22 of the engines 1 are interlocked by a belt 9. Further, the primary side intake pipe 11 connected to the air cleaner 10 is connected to the compressor chamber 12 of the turbocharger 4, and furthermore, the
to each suction port 20 of the supercharger 8.
20, and each discharge port 21.21 of the supercharger 5-8 is connected to the engine 1 via a pressure regulating valve 23 by a secondary intake pipe 13, and a feed branched from the pressure regulating valve 23. A trachea 24 is connected to the exhaust pipe 2 before the muffler 6.

次にその作用を説明する。Next, its effect will be explained.

エンジン1から出た排気ガスが排気管2を通ってターボ
チャージャー4を駆動すると、エアクリーナ10からタ
ーボチャージャー4のコンプレッサー室12へ流入され
た空気が圧縮され、−次側吸気管11を通ってスーパー
チャージャー8の吸入口20、20からそれぞれの作動
室19.19に導かれる。エンジン1のクランク軸22
の回転出力はベルト9を介してその駆動軸17に伝えら
れ、ロータ16が回転され、作動室19内で空気が圧縮
され、それぞれの吐出口21.21から二次側吸気管1
3へ流出され、合流してエンジンlへ過給されるもので
ある。
When the exhaust gas from the engine 1 passes through the exhaust pipe 2 and drives the turbocharger 4, the air flowing from the air cleaner 10 into the compressor chamber 12 of the turbocharger 4 is compressed, and then passes through the intake pipe 11 on the next side to the supercharger. The inlets 20, 20 of the charger 8 lead to the respective working chambers 19,19. Crankshaft 22 of engine 1
The rotational output of is transmitted to its drive shaft 17 via the belt 9, the rotor 16 is rotated, the air is compressed in the working chamber 19, and the secondary intake pipe 1 is discharged from the respective discharge ports 21, 21.
It flows out to engine 3, joins it, and supercharges engine 1.

次にエンジン1の回転速度の変化に応じた作用を説明す
る。
Next, an explanation will be given of the effects in response to changes in the rotational speed of the engine 1.

第5図にエンジン1の回転数に対する過給圧の関係を示
すように実施例(実線で示すもの)の過6一 輸率は、低速回転域であるへ区間(設定過給圧P1に達
するエンジン1の回転数R1までは、はとんどスーパー
チャージャー8による過給(一点鎖線)とほぼ同程度の
過給が行われるものであるが、設定過給圧P1となる中
高速回転域(B、C区間)になるとその調圧弁23が働
いて二次側吸気管13に流出された圧縮空気は送気管2
4を通って排気管2へも逃がされることとなり、その過
給圧は点線で示されるように一定に保持させるものであ
る。特に、B区間の中速回転域では、ターボチャージャ
ー4の吐出圧が比較的高くなり、スーパーチャージャー
8に導かれる空気がターボチャージャー4によっである
程度圧縮されるものであり、スーパーチャージャー8の
駆動軸17の回転エネルギーを軽減させる作用を有する
ものである。さらに、C区間の高速回転域においては、
スーパーチャージャー8が単独過給できるようになるに
もかかわらず、ターボチャージャー4から非常に高い吐
出圧の圧縮空気が導入されるため、その圧縮空気によっ
てロータ16の表面が押圧され、ロータ16を回転させ
る作用をするもので、その駆動軸17からベルト9を介
してクランク軸22へその回転エネルギーが伝わり、そ
のクランク軸22の回転力の補助動力となるものである
As shown in FIG. 5, which shows the relationship between the boost pressure and the rotational speed of the engine 1, the super-61 transport factor of the embodiment (shown by the solid line) is in the low speed range (where the set boost pressure P1 is reached). Up to the rotational speed R1 of the engine 1, supercharging is almost the same as supercharging by the supercharger 8 (dotted chain line), but in the medium and high speed range where the set boost pressure P1 is reached ( B, C section), the pressure regulating valve 23 operates and the compressed air that flows out to the secondary intake pipe 13 is transferred to the air supply pipe 2.
4 to the exhaust pipe 2, and its supercharging pressure is kept constant as shown by the dotted line. In particular, in the medium-speed rotation range of section B, the discharge pressure of the turbocharger 4 is relatively high, and the air introduced to the supercharger 8 is compressed to some extent by the turbocharger 4. This has the effect of reducing the rotational energy of the shaft 17. Furthermore, in the high speed rotation range of section C,
Even though the supercharger 8 can perform independent supercharging, compressed air with extremely high discharge pressure is introduced from the turbocharger 4, so the compressed air presses the surface of the rotor 16 and rotates the rotor 16. The rotational energy is transmitted from the drive shaft 17 to the crankshaft 22 via the belt 9, and serves as auxiliary power for the rotational force of the crankshaft 22.

また、その調圧弁23からマフラー6手前の排気管2へ
送気管24によって接続させであるのは、大気中に放出
される排気ガスの排煙濃度を低下させるためと、ターボ
チャージャー4から排出される排気ガスの排気作用を促
進させるためのものである。
The reason why the pressure regulating valve 23 is connected to the exhaust pipe 2 before the muffler 6 by the air pipe 24 is to reduce the concentration of exhaust gas discharged into the atmosphere, and to reduce the concentration of exhaust gas discharged from the turbocharger 4. This is to promote the exhaust action of exhaust gas.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は、以上のような構成であるから、従来のよう
にターボチャージャーとスーパーチャージャーとの切り
換えをあえて行う必要がなく、エンジンの低速回転域か
ら高速回転域まで安定した高いトルクを得ることができ
るものであり、特に高速回転域においてターボチャージ
ャーで得られた高圧流体をスーパーチャージャーに導い
たことにより、スーパーチャージャーの駆動エネルギー
の返還が可能となり、さらに高いトルクが得られるよう
になったものである。
Since this invention has the above-described configuration, there is no need to switch between a turbocharger and a supercharger as in the past, and stable high torque can be obtained from the low speed range to the high speed range of the engine. By guiding the high-pressure fluid obtained by the turbocharger to the supercharger, especially in the high-speed rotation range, it is possible to return the driving energy of the supercharger, and even higher torque can be obtained. be.

また、この発明は、スーパーチャージャーが複数の作動
室を備えているので、少なくとも一つの作動室にターボ
チャージャーからの圧縮流体を導きつつ、他の作動室に
エアークリーナーからの空気を流入させて過給すること
もできるものであるさらに、この発明のようなスーパー
チャージャーとして、二部トロコイド形のロータハウジ
ング内に略正三角形のロータを偏心回転させる圧縮機を
使用すれば、二つの作動室を同一のロータにより駆動さ
せることができるものである。
Further, since the supercharger includes a plurality of working chambers, the present invention allows compressed fluid from the turbocharger to be introduced into at least one working chamber while air from the air cleaner flows into the other working chambers. Furthermore, if a compressor in which a substantially equilateral triangular rotor is rotated eccentrically within a two-part trochoidal rotor housing is used as a supercharger as in the present invention, two working chambers can be It can be driven by a rotor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、従来のターボチャージャーのエンジン回転数
に対する過給圧を示したグラフ、第2図は、同スーパー
チャージャーのエンジン回転数に対する過給圧を示した
グラフ、第3図は、同内燃機関の概念図、第4図はこの
発明の内燃機関の概念図、第5図は同内燃機関のエンジ
ン回転数に対する過給圧を示したグラフである。  9− 1 ・・・ エンジン 2 ・・・ 排気管 4 ・・・ ターボチャージャー 6 ・・・ マフラー 8 ・・・ スーパーチャージャー 10 ・・・ エアークリーナー 11 ・・・ −次側吸気管 13 ・・・ 二次側吸気管 19 ・・・ 作動室 10− 第4図 −UnA− RI R2 工〉ジンの@堰l肛−−−十 手続補正書(睦) 昭和59年 8月27日 昭和59年特許願 第 9220号 2、発明の名称 内燃機関゛ 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 〒430 6、補正の内容 (1)明細書第2頁第7行目に「低速回転域でのも」と
あるを「低速回転域でも」と補正する。 (2) 第4図を沖駈のように補正する。 第4図
Figure 1 is a graph showing the boost pressure versus engine speed of a conventional turbocharger, Figure 2 is a graph showing the boost pressure versus engine speed of the same supercharger, and Figure 3 is a graph showing the boost pressure versus engine speed of the conventional turbocharger. FIG. 4 is a conceptual diagram of an internal combustion engine of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing supercharging pressure with respect to engine speed of the internal combustion engine. 9-1...Engine 2...Exhaust pipe 4...Turbocharger 6...Muffler 8...Supercharger 10...Air cleaner 11...-Next side intake pipe 13...2 Next side intake pipe 19... Working chamber 10- Fig. 4-UnA- RI R2 Eng. No. 9220 2. Name of the invention Internal combustion engine The phrase "even in the rotation range" has been corrected to "even in the low speed rotation range". (2) Correct Fig. 4 to look like Okigata. Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 +11 ターボチャージャーにより加圧された流体を、
複数の作動室を有するスーパーチャージャーの少なくと
も一つの作動室に導くことにより燃料を過給させること
を特徴とした内燃機関。 (2)そのスーパーチャージャーが、二部トロコイド形
のロータハウジング内に略正三角形のロータを偏心回転
させる圧縮機であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の内燃機関。
[Claims] +11 Fluid pressurized by a turbocharger,
An internal combustion engine characterized in that fuel is supercharged by introducing fuel into at least one working chamber of a supercharger having a plurality of working chambers. (2) The internal combustion engine according to claim 1, wherein the supercharger is a compressor that eccentrically rotates a substantially equilateral triangular rotor within a two-part trochoidal rotor housing.
JP59009220A 1984-01-20 1984-01-20 Internal-combustion engine Pending JPS60153429A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59009220A JPS60153429A (en) 1984-01-20 1984-01-20 Internal-combustion engine

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JP (1) JPS60153429A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5056314A (en) * 1989-10-30 1991-10-15 Paul Marius A Internal combustion engine with compound air compression

Cited By (1)

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