JPS6155315A - 内燃機関の過給機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、大形自動車に装備されるジーゼルエンジン
等の内燃機関の過給機に関するものである。

〔背景技術〕

最近、自動車に排気タービン駆動過給機が装備されてい
る。この排気タービン駆動過給機は、排気ガス路に排気
タービンを配設し、排気ガスの力を利用して排気タービ
ンを回転させ、その回転によって、エンジンの吸気系路
に配設されたコンプレッサーを駆動して加圧し、高出力
を得るものである。ところが、この排気タービン駆動過
給機（以下「ターボ」と略す）は、元来が航空機や大型
タンカー等の一定の回転、一定の負荷条件において長時
間連続運転される機関に装備されていたものであり、そ
のような条件下において優れた性能を発揮する。自動車
のエンジンのように、発進。

走行、停止の繰り返しにより回転数が著しく変化するも
のには不適である。すなわち、ターボは、吸気系路幅コ
ンプレッサーを配設しているため、シリンダーの負圧に
より吸入される吸気の抵抗が大きくなるとともに、排気
路中に配設される排気タービンによって排気抵抗が増大
する。この吸気系、排気系のマイナスは、エンジン回転
が３００Ｑｒｐｍ　　（時速で８０〜１００ｋｍ／ｈ）
以上になって始めてターボの効果がそのマイナスを上回
るようになるため打ち消される。しかしながら、通常の
走行ではそのような高速でエンジンを回転させることは
ないため、マイナスの方が大きく、したがって、ターボ
を装備することにより、逆に、出力低下、燃費低下を招
いている。

〔発明の目的〕

この発明は、通常走行時でも高速走行時でも出力および
燃費アップを実現しうる内燃機関の過給機の提供をその
目的とするものである。

〔発明の開示〕

上記の目的を達成するため、この発明の内燃機関の過給
機は、電動機と、この電動機により駆動される給気ファ
ンと、この給気ファンにより送られる空気を内燃機関の
吸気系に導（ダクトと、内燃機関の回転数を検出するセ
ンサと、このセンサの出力信号により上記電動機の回転
数を制御する制御手段とを備え、上記給気ファンのケー
シングに吐出筒部が形成され、この吐出筒部に、上記ダ
クトの一方の開口が吐出筒部の外周面に対して一定の空
隙を保持した状態で嵌着されているという構成をとる。

すなわち、この発明の過給機は、これまでのターボとは
全く異なり、自動車等のバッテリーによって給気ファン
を駆動して極く低圧の空気を内燃機関に供給し、内燃機
関のシリンダー負圧と給気ファンによる送風とにより、
エンジンに、燃料を完全燃焼させうるに足る空気（圧力
は低い）を送り込むようにし、かつ給気ファンからの供
給空気量（給気ファン＋シリンダー負圧による送風量）
が内燃機関の回転につり合わなくなることのないよう、
内燃機関の回転数をセンサで検出して給気ファンの回転
数を制御するとともに、給気ファンのケーシングの吐出
部とダクト開口との間に空隙を形成し、そこを通って空
気が出入してつり合いを保つようにするものである。こ
のように、この発明の過給機は、ターボとは全く異なり
、シリンダー内負圧による吸引空気だけでは燃料を完全
燃焼させる空気量に足りないという事実に鑑み、その不
足分の空気に丁度対応するだけの空気を、回転数が適正
に制御される電動給気ファンによって極く低圧の空気を
供給して補うようにするものであり、それによって驚く
べき効果が得られるようになるのである。すなわち、こ
の過給機の装備前と装備後とでは、出力が大幅に異なり
、また燃費も３０〜４０％異なるようになる。そのうえ
、装備前には、特にジーゼルエンジン排気が黒煙状であ
ったものが、装備直後には薄紫色になってすぐに透明に
なるのであり、公害防止の点でも驚異的な効果が得られ
るようになるのである。特に、このような効果は、給気
ファンから高圧の空気を送るよりも低圧の空気を送る方
が大きいのであり、ターボが過給圧を高める程効果が向
上することと対比すると著しい相違をなしている。この
相違は、内燃機関に対する負荷の差となって現われる。

しかも、この発明の過給機は、電動機により給気ファン
を駆動しているため、内燃機関の低速回転時でも効率よ
（給気がなされ、従来のターボのように低速回転時には
排気タービンの出力不足によってコンプレッサーが機能
せずその羽根が反って吸気の障害になるという現象が生
じない。すなわち、この発明の過給機は低速走行時にお
いても前記のような優れた効果が得られるのでありこの
点もターボと著しく相違する。さらに、この発明の過給
機は、給気ファンからの供給空気量が内燃機関の回転に
つり合わなくなることのないよう、電動給気ファンの回
転数を制御するとともに、給気ファンのケーシングの吐
出部とダクト開口との間に空隙を形成し、そこを通して
空気の吸排を行ってつり合いを保つようにするため、低
速時における過剰空気現象（ノッキング等を生じる）や
高速時における空気欠乏現象（過給機装備の効果が生じ
ない）が全く生じず、低速から高速まで幅広い範囲で効
果を発揮しうるのである。

つぎに、この発明を一実施例にもとづいて説明する。

第１図はこの発明の過給機を自動車の内燃機関に応用し
た実施例の構成図、第２図は過給機の全体図、第３図は
同じくその要部の拡大分解斜視図である。これらの図に
おいて、１は給気ファンであり、ケーシング２内の円柱
状取付台３から植立しているボルト４に、電動機Ａ（第
１図では図示の都合上電動機を外部に取出した状態で描
いている〕を内蔵する羽根車５の中心穴を嵌合しビス６
締めすることにより構成されている。この給気ファン１
は、ねじ部７により自動車（Ｄｘン９ｙ′ｖ−ム内に着
脱自在に装着される。８は給気ファンｌの吸気口９を覆
う金網で、ビス１０により取り付は固定される。１１は
ケーシング２の下部に設けられた吐出筒部で、吸気口９
より吸い込まれた空気を吐出する。この場合、円柱状取
付台３は、羽根車５の回転によりケーシング２内に吸い
込まれた空気がその外周に沿ってまわり円滑に吐出筒部
１１に到達するようガイド作用をする。上記吐出筒部１
１の外周面には、その吐出筒部１１よりも大径の狭幅円
筒１２がスペーサ１３を介して固着されており、この狭
幅口Ｍ１２に、一端１４が大径になっているダクト１５
の一端の開口が嵌着される。このダクト１５の他端は自
動車のエアクリ−・ナー１７の吸気口１８に嵌着される
。第１図において１６は吸気管である。そして、吐出筒
部１１の外周面と狭幅円筒１２の内周面との間の空隙（
第３図参照）１９が、ダクトの空気の吸排気口となる。

この場合、吐出筒部１１の直径と、ダクト１５の小径部
１５ａとの直径が同じに設定されていて吐出筒部１１か
ら吐出される空気が拡散しないでそのままの状態でダク
ト１５内を進むようになっている。そして、ダクト１５
の大径端部１４と小径部１５ａとの接続部１５ｂがテー
パー面に形成されているとともに、狭幅円筒１２のダク
ト側の端縁が吐出筒部１１の先端よりも突出した状態に
なっていて、ダクト１５の嵌着時には、その狭幅円筒工
２のダクト側端縁が上記テーパー面１５ｂに当接して入
り止めし、吐出筒部１１の先端がテーパー面１５ｂに密
着して吸排気口（空隙）１９を閉塞しないようになって
いる。その結果、ダクト１５からの吸排気が円滑に行わ
れるようになる。前記羽根車５を回転駆動する電動機Ａ
は、内燃機関Ｂの点火パルスを配電器２ｏから拾って内
燃機関Ｂの回転数を検出するセンサ２１およびこのセン
サ２１の出力信号によって蓄電池２２の供給電力を制御
する制御回路２３により、制御され、内燃機関Ｂの回転
数に応じ適正回転数で回転し、それによって羽根車５を
適正回転数で回転駆動し内燃機関Ｂの回転数につり合う
だけの空気を内燃機関Ｂに送入するようになっている。

２４は直流チョッパー回路で、蓄電池２２の直流電流を
パルス状に変化させ、駆動制御回路２３の出力信号によ
りパルス数を変化させて電動機Ａの回転数を適宜に変え
るようになっている。

この発明の過給機は、以上のように構成されており、内
燃機関Ｂの回転数に、給気ファンｌからの供給空気量（
給気ファン１＋シリンダー負圧による送風量）がつり合
うようになっているため、第４図に示すように、給気フ
ァン１から、燃料を完全燃焼させうるに足る量の空気が
ダクト１５を経て内燃機関に供給される。仮に、給気フ
ァン１からの供給空気量がつり合わなくなっても、吸排
気口１９から空気が出入りし、そのつり合いを保つよう
にする。例えば、供給空気量が過剰になると、第５図に
示すように、給気ファン１からの送風が吸排気口１９か
ら外部へ逃げる（エアクリーナー１７およびダクト１５
内に空気が充満しているから）ため、過剰空気による弊
害を排除しうる。この場合、吸排気口１９において、ダ
クト１５の大径端部１４と小径部１５ａとの間がテーパ
ー面に形成されているため、空気が円滑に外部へ流出す
る。逆に、供給空気量が不足すると、シリンダー内負圧
によって、空気が第６図に示すよ°うに吸排気口１９か
らダクト１５内に吸引されるようになるため、この吸入
空気によって空気の不足分が補充されるようになり、空
気欠乏現象の発生が防止されるようになる。この場合、
前記のように吐出筒部１１の直径とダクト１５の小径部
１５ａの直径とが同じに設定されていて、吐出筒部１１
から吐出される空気が拡散しないでそのままの流速を保
ってダクト１５内を進み（外気吸引作用を発揮する）、
かつダクト１５の大径端部１４と小径部１５ａとの間が
流入抵抗の少ないテーパー面１５ｂに形成されているた
め空気が円滑にダクト１５内に吸入される。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の過給機によれば、電動給気フ
ァンにより極く低圧の空気を、シリンダー内負圧による
吸入空気に加えて送るため、内燃機関に大きな負荷を負
わすことなく、かつ低速から高速までの全域にわたって
燃料を完全燃焼に足るだけの量の空気を供給できる。そ
の結果、混合気が理論空燃比１：１５に近くなり、それ
によって燃焼効率が著しく向上し、シリンダー内に送り
込まれる燃料の９６％以上が燃焼されるようになる（通
常のレシプロエンジンの場合５５〜６５％位しか燃焼し
ていない）。これにより、出力が大幅に向上するととも
に燃料消費量が著しくよくなり、しかも排気が極めてク
リーンになるという画期的な効果が得られるようになる
。そのうえ、給気ファンによる空気の供給により、この
発明の過給機を装備していない内燃機関に比べ、燃料吸
入の遅れや各シリンダーへのガソリン配分の不均一さが
著しく少なくなり、各シリンダー間における燃焼のアン
バランスに起因する内燃機関の横振れや、ツインキャブ
レターの不均一作動等の問題が生じなくなる。さらに、
カーボン量の減少効果も得られるようになる。特に、こ
の過給機は、給気ファンからの供給空気量が内燃機関の
回転につり合わなくなることのないよう、内燃機関の回
転数をセンサで検出して回転数を制御するとともに、給
気ファンのケーシング吐出筒部とダクト開口との間に空
隙を設け、そこを通って空気を出入させつり合いを保つ
ようにするため、低圧空気供給による上記のような効果
が低速から高速までの全域にわたってまんべんなく得ら
れるようになる。すなわち、従来のターボが低速域では
むしろマイナス要因になることと対比すると、この発明
の過給機の著しく優れていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の過給機を自動車の内燃機関に応用し
た実施例の構成図、第２図はその過給機の全体図、第３
図は同じくその要部の拡大分解斜視図、第４図ないし第
６図は同じ（その動作説明図である。 １・・・給気ファン　２・・・ケーシング　Ａ・・・電
動機Ｂ・・・内燃機関　５・・・羽根車　９・・・吸気
口　１１・・・吐出筒部　１２・・・狭幅円筒　１３・
・・スペーサ　１４・・・大径端部　１５・・・ダクト
　１９・・・空隙（吸排気口）　　２０・・・配電器　
２１・・・センサ　２２・・・蓄電池　２３・・・制御
回路　２４・・・直流チョッパー回路 代理人　弁理士　　西　藤　征　彦 第３図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電動機と、この電動機により駆動される給気フ
   アンと、この給気フアンにより送られる空気を内燃機関
   の吸気系に導くダクトと、内燃機関の回転数を検出する
   センサと、このセンサの出力信号により上記電動機の回
   転数を制御する制御手段とを備え、上記給気フアンのケ
   ーシングに吐出筒部が形成され、この吐出筒部に、上記
   ダクトの一方の開口が吐出筒部の外周面に対して一定の
   空隙を保持した状態で嵌着されていることを特徴とする
   内燃機関の過給機。
2. （２）　ダクトの他方の開口がエアクリーナーの吸気口
   に嵌着されており、給気フアンからの供給空気がエアク
   リーナーを経て内燃機関に供給されるようになつている
   特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の過給機。