JPS62271988A - 機械式過給装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は機械式過給装置に係り、詳しくは、エンジンに
設けられた過給機の上流から、粉末状潤滑材を供給する
ようにした機械式過給装置に関する。

〔従来技術〕

自動車などに搭載されるエンジンには、吸気の充虜効率
を向上させるために過給機が設けられるようになった。

機械式の過給機としては、例えば、実開昭５５−３０９
０８号公報に示されるようなルーツブロアがある。ルー
ツブロアは２軸式送風機の一種で、ハウジング内に一対
のロータを互いに位相をずらせて取付け、これを逆方向
に回転させて吸気を圧送する。ロータの回転運動は同じ
軸に取付けられた同期歯車によりなされ、ロータおよび
ハウジング相互間は常に一定の隙間を保つように構成さ
れている。

ところで、車載用の機械式過給機に要求される重要な条
件として、以下の３点がある。すなわち、（１）低速回
転時から高体積効率を発揮できること、（２）あらゆる
運転条件下においてポンプ駆動ｔＲ失抵抗が小さいこと
、（３）耐久性を有すること等である。

ルーツブロアは高能力な送風機であり、エンジンの回転
速度の変化によく順応するので、車載用としてすでに利
用されているが、上記したように、低速回転時にても高
い体積効率を発揮し、かつ耐久性にも優れるという二つ
の特性を兼備させることは難しい。それは以下の理由に
よる。高体積効率を得ようとすると、ロータとハウジン
グ間の隙間をできるだけ小さくする必要があり、耐久性
を得ようとすれば、高負荷時などにおけるロータの熱膨
張と弾性変形とによるハウジングとの接触、焼き付きな
どを回避するために、上記隙間はできるだけ大きくとる
必要がある。したがって、使用条件の如何により、上記
した両者の折り合い点が異なるため、最も有利に隙間を
決定することは容易でないからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、このような技術的課題を解決するために、ロー
タの外周上またはハウジング内周上に固体潤滑材をコー
ティングし、前記（１）の条件を満足させつつ、仮に高
負荷時にロータがハウジングに接触するようなことがあ
っても、焼き付きを防止できるようにした方法が採用さ
れている。この固体潤滑材としては、一般にフッ素主体
の材料が使用され、ポンピング性能と耐久性の向上はあ
る程度達成されているが、高温などの酷しい条件にさら
されると、固体潤滑材をロータに接着させているバイン
ダが軟化し、これがロータ、ハウジング間に付着し、焼
き付きを発生させるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたも
ので、運転条件の如何を問わず、焼き付きが発生しない
ような機械式過給装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明の手段は、エンジン
に設けられた機械式過給機と、この機械式過給機の上流
に設けられ、粉末状潤滑材を供給する潤滑材供給手段と
、上記機械式過給機の負荷状態に応じてこの潤滑材供給
手段を作動させて４末状潤滑材を該過給機に供給する制
御手段を備えたことである。

〔作　　　用〕

機械式過給機の上流に設けられた潤滑材供給手段から供
給される粉末状潤滑材の供給量が、制御手段により、上
記機械式過給機の負荷状態に応じて調整され、過給機の
要所での潤滑が充分に行われる。

〔発明の効果〕

本発明の機械式過給装置は、エンジンに設けられた機械
式過給機と、この機械式過給機の上流に設けられ、粉末
状潤滑材を供給する潤滑材供給手段と、上記機械式過給
機の負荷状態に応じてこの潤滑材供給手段を作動させて
粉末状潤滑材を該過給機に供給する制御手段を備えたの
で、作動条件の如何を問わず、過給機の要所に潤滑が充
分に行われ、過給機が焼き付きを発生することなく、耐
久性の向上が図れる。

〔実　施　例〕

以下に、本発明をその実施例に基づき詳細に説明する。

本実施例の機械式過給装置は、高負荷運転の割合が多く
、潤滑材粒子が比較的に多量に必要とされる場合に採用
される。第１図に示すように、エンジン１への吸気通路
２に設けられる機械式過給機３の上流側に粉末状潤滑材
供給手段４が設けられ、制御手段５により、過給機３の
作動状惑に応じて過給機３へ粉末状潤滑材が供給される
ようになっている。

吸気通路２の入口には吸入した外気を浄化するエアクリ
ーナ１４が設けられ、その下流に吸気の流量を計測する
エアフローメータ１５、吸気の流量を調整するスロット
ルバルブ１６が設けられる。

機械式過給機３は、スロットルバルブ１６の下流に配置
され、図示しないが、エンジン１のクランク軸からベル
トなどを介して駆動される。一方、例えば温度センサな
どが過給機３に取付けられ、その検出温度により過給機
３の負荷状態が、またエンジンの回転数などによりエン
ジン１の負荷状態が、それぞれ制御手段５に入力される
ようになっている。吸気通路２は、スロ・２トルバルブ
１６と過給機３との間で分岐して負圧通路２ａおよび潤
滑材供給通路２ｂが形成される。そして、過給機３の下
流に、粉末潤滑材を捕捉する吸気フィルタ１０が張設さ
れ、その下流にエンジン１が配置される。

潤滑材供給手段４は、上記吸気フィルタ１０と、潤滑材
回収器６、トラップフィルタ７、潤滑材供給バルブ８、
負圧バルブ９、トラップボリューム１１、シャッター１
２、再循環バルブ１３などより構成され、エンジン１お
よび過給機３の作動状態に応じて上記過給機３に粒径５
〜１０μのグラファイトなどの粉末状２１Ｉ滑材を供給
する。上記吸気フィルタ１０は、孔径２〜３ｍｍ程度の
磁性を帯有したメツシュ構造とし、上記粉末状潤滑粒子
を捕捉して吸気を濾過するために設けられ、その下部に
潤滑粒子を貯留するトラップボリューム１１が配設され
る。上記程度の孔径を有する吸気フィルタ１０は、通気
抵抗が充分小さく、吸気の充填効率の向上を図る上で支
障を与えることはなく、かつ上流から流過してくる上記
グラファイトは極めて強い反磁性体であることから、吸
気フィルタ１０に反発し、これを通過することなく捕捉
され、トラップボリューム１１に滞留されることになる
。

トラップボリューム１１の底部には、潤滑材回収通路２
Ｃが接続される一方、吸気フィルタ１０とトラップボリ
ューム１１間には、制御手段５の指令信号により電磁力
で開閉するシャッター１２が設けられ、潤滑材回収通路
２Ｃと吸気通路２とを遮断できるようになっている。潤
滑材回収通路２Ｃは再循環バルブ１３を介して潤滑材回
収器６の／ＩＪ滑材回収ロ６ａに接続され、前記負圧通
路２ａが負圧バルブ９を介して負圧口６Ｃに、前記潤滑
材供給通路２ｂが潤滑材供給バルブ８を介して潤滑材供
給口６ｂにそれぞれ接続される。そして、潤滑材供給口
６ｂと負圧口６Ｃの間にはトラップフィルタ７が張設さ
れ、潤滑材回収口６ａから導入された粉末状潤滑材の流
出が防止され、潤滑材回収器６内に貯留されるようにな
っている。

制御手段５は、マイクロコンピュータによｉ’＋　＋ｉ
成され、各種演算を行う演算処理部（ＣＰ　Ｕ）、読取
専用メモリ　（ＲＯＭ）および各種データを一時記憶す
る随時書込みメモリ　（ＲＡＭ）を含んでいる。そして
、エンジン１の回転数、吸入空気量、冷却水や吸入空気
の温度などを各種センサで検知し、燃料の供給量を精密
に制御すると共に、上記過給機３の負荷の状態に応じて
、潤滑材供給手段４を作動させて粉末状潤滑材を過給機
３に供給する。

前記機械式過給機３は過渡応答性の良好な２軸式のルー
ツプロアで、第２図（ａ）および（１））に示すように
、縦断面が長楕円形状をなすセンターハウジングエフ内
に一対のロータ１８．１９を互いに位相をずらせて配置
し、これを逆方向に回転させて吸気を圧送する。ロータ
１８，１９の回転運動は同じ軸に取付けられた同期歯車
２０．２１によりなされ、ロータ１８，１９およびセン
タ−ハウジング１７相互間は常に一定の隙間を保つよう
に構成されている。隙間の大きさは、工作精度、軸のた
わみ、および熱膨張を考慮して、過給機３が低速回転の
時にも高体積効率が発揮できるように設定され、過給機
３が高速回転になる時には、前述した粉末状潤滑材を導
入して、高体積効率を発揮しつつ耐焼付き性の向上を図
り、駆動時の損失抵抗を低減させると共に、耐久性を良
好なものとしている。

上記センターハウジング１７の両側には、ロータ１８，
１９を回転自在に支承するサイドハウジング１７ａ、１
７ｂが密着して配設され、内部に閉込め空間を形成して
いる。ロータ１８，１９の両側に突設された支軸１８ａ
、１８ｂおよび１９ａ、１９ｂは、それぞれ絶縁材２２
　ａ、　　２２　ｂおよび２２ｃ、２２ｄを介して、サ
イドハウジング１７ａ、１７ｂに取付けられたベアリン
グ２３ａ。

２３ｂおよび２３Ｃ，２３ｄに軸支される。支軸１８ａ
の外端には、エンジン１から図示しないベルトなどを介
して回転させられるプーリ２４がボルト２５により固着
される。プーリ２４は、サイドハウジング１７ａに取付
けられたハブ２６に支承されるベアリング２７に絶縁材
２８を介して回動自在に支持される。したがゲで、上記
センターハウジング１７およびサイドハウジング１７ａ
。

１７ｂと、ロータ１８，１９とは、相互に絶縁された状
態となっている。支軸１８ｂには、上記同３０′Ｉ歯車
２０が固着されると共に、その外端には外部から給電を
受けるためのスリップリング２９が取付けられる一方、
支軸１９ｂの端部には上記同期歯車２０と噛合する同期
歯車２１が固着される。

そして、サイドハウジング１７ｂから突出した同期歯車
２０．２１およびスリップリング２９はサイドカバー３
０によって覆われ、外部に配置された電源３１に接続さ
れた導線３２がサイドカバー３０を貫通して設けられ、
図示しないブラシを介して上記スリップリング２９に給
電される一方、センターハウジング１７、号イドハウジ
ング１７ａ、１７ｂは接地される。

ところで、ロータ１８，１９と、センターハウジング１
７およびサイドハウジング１７ａ、１７ｂ間にバインダ
を使用することな（、潤滑材を定着させれば、一段と潤
滑効果が向上する。とりわけ、ロータ１８，１９とサイ
ドハウジング１７ａ。

１７ｂ間のいわゆるサイドクリアランスが体積効率を決
定する最大の要因となり、かつその周辺部が最も焼き付
きが発生し易いことから、この部分にｉａ滑材を多量に
滞留させることが有効である。

そこで、本実施例にあっては、上記のように、ロータ１
８，１９と、センターハウジング１７およびサイドハウ
ジングＬ７ａ、１７ｂ間に強力な電界を発生させ、そこ
に導電性の良好な潤滑材を荷電粒子状として導入する゛
ようにしている。電源３１により内部に強い電界が形成
された上記過給機３に吸気と共に荷電した潤滑材粒子が
導入されると、比較的に圧力が低（、かつ強電界の発生
するロータ１８，１９の側面とサイドハウジング１７ａ
、１７ｂ間のいわゆるサイドクリアランスに最も多（滞
留する。また、その一部は圧力の高いロータ１８，１９
の外周とセンターハウジング１７間に形成される圧縮部
にも回流し、過給機３内全般に潤滑材粒子が行き渡りか
つよく定着する。したがって、高体積効率を発揮できる
よう、ロータ１８．１９と、センターハウジング１７お
よびサイドハウジング１７ａ、１７ｂ間のクリアランス
をできるだけ小さくし、あらゆる負荷条件下においてロ
ータ駆動損失抵抗を小さくできると共に、良好な耐久性
を得ることができる。

なお、グラファイトを潤滑材として採用する場合、予め
、第３図に示すように、金属板３５上に重合されたグラ
ファイトＧと電極３６間にアークを発生させ、荷電微粒
子状としたものを使用する。

過給機３の、電界Ｅが発生しているロータ１８゜１９と
、サイドハウジング１７ａ、１７ｂ　　（センターハウ
ジング１７）間に導入された荷電グラファイト粒子は、
第４図に示すように、即座にサイドハウジング１７ａ、
１７ｂ　　（センターハウジング１７）側に密着する。

グラファイトＧは非常に電導性が良く、比較的早期に電
荷を失い、サイドハウジング１７ａ、１７ｂ（ケーシン
グ１７）側から離脱することがあるが、電導性の良好で
ない窒化ボロンなどを用いると、電荷を失いにくく、定
着性が向上する。窒化ボロンの荷電粒子を形成するには
、金属板３５上に窒化ボロンをコーティングし、これと
電極３６間にアークを発生させるようにする。

以上のように構成される機械式過給装置は、以下のよう
に作動する。

過給機３の負荷が大きくない時は、潤滑材供給バルブ８
、負圧バルブ９および再循環バルブ１３は閉じられ、潤
滑材の供給は行われない。過給機３の温度、あるいは、
エンジン１の回転数を検出することにより、潤滑材の供
給が必要な状態となると、制御手段５からの指令信号を
受けて、潤滑材供給バルブ８が開かれ、潤滑材回収器６
内に貯留されている潤滑材粒子が負圧になっている潤滑
材供給通路２ｂを経て吸気通路２に至り、過給機３内に
導入される一方、過給機３はスリップリング２９を介し
て電源３１から給電され、ロータ１８．１９と、センタ
ーハウジング１７およびサイドハウジング１７ａ、１７
ｂ間に高い電位差が生じて強電界が形成される。したが
って、過給機３内に導入された荷電潤滑材粒子は主とし
て、前述したように、比較的に圧力が低く、かつ強電界
が発生しているロータ１８．１９の側面とサイドハウジ
ング１７３．１７ｂ間のいわゆるサイドクリアランスに
多量に滞留し、一部は圧力の高いロータ１８，１９の外
周とセンターハウジング１７間に形成される圧縮部にも
回流し、過給機３内全般に行き渡り、かつよく定着し、
良好な潤滑作用が発揮される。

過給機３を通過した潤滑材粒子は下流に流過し、吸気フ
ィルタ１０に至るとその磁性に反発して捕捉される。こ
の潤滑材粒子は、エンジン１が運転状態にある時には吸
気の流通により吸気通路２中に滞留しているが、エンジ
ンｌが停止すると、トラップボリューム１１内に落下し
て貯留される。

そして、制御手段５の指令信号を受けて、シャッター１
２が閉じ、潤滑材回収回路２Ｃが吸気通路２と遮断され
、再循環バルブ１３および負圧バルブ９が開き、負圧と
なった潤滑材回収通路２Ｃ内を経て潤滑材粒子が潤滑材
回収器６内に回収され、以後、前記と同様の供給作動が
繰り返される。

ところで、電界を形成しない通常のルーツブロアにあっ
ても、前記したサイドクリアランスが比較的に低圧とな
るため、機内に導入される潤滑材粒子はサイドクリアラ
ンスに最も多く滞留する傾向となる。したがって、本発
明は通常のルーツブロアにも適用することができる。な
お、吸気フィルタ１０は、例えば孔径５μ程度の非磁性
体のメソシュ構造のものを採用し、５〜１０μ程度の潤
滑材粒子を捕捉するようにしてもよい。

また、使用できる固体潤滑材としては、特に限定しない
が、上記のグラファイト（Ｇ）および窒化ポロン（ＢＮ
）の他にフン素（Ｆ）などがある。

これらの潤滑材は極めて良質であり、エンジンのシリン
ダ内へ進入してもピストンリングやバルブなどを損傷さ
せることはなく、潤滑材粒子の放出量は１　ｍｇ／　ｍ
ｉｎ程度で、しかも高負荷時のみｌ閏滑が必要とされる
ので、その頻度を考慮すれば、過給機を流過した潤滑材
粒子を回収することなく、いわゆる使い捨てにする非回
収式の潤滑材供給方法も採用できる。

本実施例で採用したルーツブロアに限らず、ベーンポン
プなどの一般の機械式のエアポンプにおいても、サイド
クリアランスが体積効率を決定する最大の要因であり、
かつこの部分が最も焼き付きの発生しやすい個所である
ことから、本発明は機械式のエアポンプ全般に適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に示す機械式過給装置を備えた
エンジンの過給制御系統図、第２図（ａｌは過給機の縦
断面図、第２図（ｂｌは第２図（ａｌのＸ−Ｘ線矢視断
面図、第３図は荷電粒子を得る方法を示し、第４図はロ
ータとケーシング間に導入された荷電粒子がケーシング
側に移動する状態を示している。 １−・−エンジン、３−・・機械式過給機、４−潤滑材
供給手段、５−・制御手段、Ｃ−粉末状潤滑材（グラフ
ァイト）。 特許出願人　　　マ　ツ　ダ　株式会社代理人　弁理士
　吉村　勝俊（ほか１名）第２図（ａ） ニ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに設けられた機械式過給機と、この機械
   式過給機の上流に設けられ、粉末状潤滑材を供給する潤
   滑材供給手段と、 上記機械式過給機の負荷状態に応じてこの潤滑材供給手
   段を作動させて粉末状潤滑材を該過給機に供給する制御
   手段を備えたことを特徴とする機械式過給装置。