JPH0121133Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、過給機付エンジン、殊にエンジン排
気通路に生じる排気圧力により吸気を圧縮して燃
焼室に導入する形式の圧力波過給機を備えたエン
ジンに関する。

（従来技術） エンジン排気通路に生じる排気圧力を利用して
吸気を圧縮し、この圧縮された吸気を燃焼室に導
入するようにした形式の圧力波過給機は、古くか
ら提唱されているが、排気タービを用いたターボ
過給機に比べて低速運転時の過給効果が高い点で
最近また注目されるようになつている。この形式
の過給機は、回転軸方向に貫通する互に分離され
た多数の気体通路を有するロータと、該ロータを
その回転軸まわりに回転自在に支持するケースと
からなり、ケースにはロータ端部に対向する位置
に排気導入口と排気吐出口、および吸気導入口と
吸気吐出口が形成され、吸気導入口からロータ内
の気体通路に導入された吸気は、排気導入口から
導入される排気の圧力により吸気吐出口に向けて
押し出されるように構成されている。このため、
排気導入口と吸気吐出口とはロータを挟んでロー
タ軸方向に相対向する位置に形成される。このよ
うな形式の圧力波過給機の一例は、実開昭55−
127839号公報に開示されている。この公開公報に
開示された過給機は、排気導入口と排気吐出口と
が同じロータ端部側に設けられ、吸気導入口と吸
気吐出口とが他方のロータ端部側に設けられ、排
気流および吸気流の各々がロータ内で流れ方向を
変える。いわゆる逆流形であるが、これらの気体
がロータを軸方向に貫通して流れるようにした、
一貫流形も知られており、その構造および作動
は、雑誌「内燃機関」VOl.15，No.179，1976.6に
詳述されている。

この圧力波過給機は、特にデイーゼルエンジン
に適すると考えられ、低速運転時にも効果を示す
が、ロータ内で吸気が排気に接触させられるた
め、吸気と排気との部分的な混合を生じることに
なる。高速時においては、排気量が増大するた
め、新気、すなわち、吸気の混入割合は、変化し
なくとも、絶対量は増大する。このような新気を
含む排気が触媒コンバータに通されると、特に高
回転時において、急激に酸化反応が促進され、触
媒が異常発熱し、触媒劣化の原因となる。

（本考案の目的） 本考案は、上述したような形式の圧力波過給機
において、触媒劣化の問題が生じることのない過
給機はエンジンの構造を提供することである。

（本考案の構成） 上記目的を達成するため、本考案は、次の構成
を有する。すなわち、本考案による過給機付エン
ジンは、圧力波過給機を備えており、その圧力波
過給機は、回転軸方向に貫通する互に分離された
多数の気体通路を有するロータと、該ロータをそ
の回転軸まわりに回転自在に支持するケースとか
らなり、該ケースには、ロータの端部に対向する
位置に、エンジン排気口に接続される排気導入口
と排気を大気に排出する排気吐出口とがロータ回
転方向に偏位して形成され、さらに排気導入口に
対し回転軸方向反対側の位置に、エンジン吸気口
に接続される吸気吐出口が、また排気吐出口に対
し回転軸方向反対側の位置に、大気を吸入する吸
気導入口がそれぞれ形成されている。そして、本
考案においては圧力波過給機の上流側の排気通路
には触媒コンバータが設けられている。好ましく
は、過給機のロータを回転駆動するために電動モ
ータが設けられる。

圧力波過給機においては、ロータの回転に伴な
つてロータ内の気体通路が排気導入口に開口した
とき、この気体通路に排気圧力が伝えられ、該気
体通路の排気通路側に圧力波を生じ、この圧力波
が音速で該通路内を伝播して通路内の吸気を圧縮
しながら他端側に達する。したがつて、排気導入
口と吸気吐出口の位置関係、ロータ内の気体通路
の長さ、ロータの回転数などを適当に定めること
により、気体通路内を伝播する圧力波を吸気導入
口に伝えることができ、過給効果が得られる。こ
の場合、圧力波過給機内では、エンジン吸気は、
排気と直接接触するので、排気と吸気とは、互い
に若干、まざり合う。従つて、過給機からは、僅
かに新気の混入した排気ガスが排出されることに
なる。

（本考案の効果） 本考案においては、上述のように触媒コンバー
タは、排気通路の圧力波過給機の上流側に配置さ
れるので、新気の混入した排気ガスが、触媒コン
バータを通過することはない。従つて、触媒コン
バータに多量に新気が導入されることによつて、
酸化反応が急激に促進され、その結果、触媒が異
常高温にさらされて劣化するといつた問題を解消
することができる。

（実施例の説明） 基本構成 第１図は本考案をデイーゼルエンジンに適用し
た例を示すものであり、エンジン１はシリンダ２
と該シリンダ２の上端部に取付けられたシリンダ
ヘツド３を有し、シリンダ２内にはピストン４が
往復運動自在に配置されて、シリンダ２内に燃焼
室１２を形成する。シリンダヘツド３には吸気口
５および排気口６が形成され、これら吸気口５お
よび排気口６にはそれぞれ吸気弁７および排気弁
８が配置されている。さらに、吸気口５は過給通
路９に、排気口６は排気通路１０にそれぞれ接続
されている。過給通路９と排気通路１０との間に
は圧力波過給機１１が設けられる。排気通路１０
の圧力波過給機１１の上流側には触媒コンバータ
１０ａが設けられる。

過給機１１は、第２図ａに示すケース１４と、
第２図ｂに示すロータ１５からなり、ロータ１５
はケース１４内に回転自在に配置されている。第
２図ｂに示すように、ロータ１５は、軸方向に貫
通する互に分離された多数の気体通路１６を有す
る。ケース１４は、ロータ１５の両端に対向する
端壁１４ａ，１４ｂを有し、一方の端壁１４ａに
は排気導入口１７と排気吐出口１８が形成され、
他方の端壁１４ｂには吸気導入口１９と吸気吐出
口２０が形成されている。第１図に示すように、
ケース１４の排気導入口１７には排気通路１０が
接続され、吸気吐出口２０には過給通路９が接続
されている。さらに、ケース１４の排気吐出口１
８には排出通路２１が接続され、吸気導入口１９
には吸気通路２２が接続されている。

ロータ１５には駆動軸２３が固定され、この駆
動軸２３はロータ１５の一端から軸方向外方に延
びている。駆動軸２３は、軸受２４，２５により
吸気ハウジング２６に回転支持され、その一端で
ロータ１５を片持支持する。駆動軸２３の他端
は、電磁クラツチ２７を介して電動モーター２８
の出力軸に結合されている。モーター２８の回転
を制御するために制御回路２９が設けられる。こ
の制御回路２９は、エンジン回転数センサ３０の
出力を入力とし、エンジン回転数に比例する出力
を発生する。たとえば電動モーター２８がパルス
モーターであれば、制御回路２９はエンジン回転
数の増加に比例してパルス数が増加するパルス出
力を発生する。制御回路２９の出力は補正回路３
１に入力され、補正回路３１の出力がモーター２
８の駆動に使用される。補正回路３１は、エンジ
ン制御部材の作動量たとえばアクセルペダル踏み
込み量センサー３２の出力を受け、エンジン負荷
に応じて制御回路２９の出力を補正し、モーター
２８の回転数を制御する。

作 動 エンジン１が始動され、クラツチ２７が接続さ
れる負荷領域では、モーター２８は補正回路３１
からの出力により回転させられて、ロータ１５を
駆動する。エンジン吸気は吸気通路２２から吸気
導入口１９を経てロータ１５内の気体通路１６に
入り、該通路１６が吸気吐出口２０に開口したと
きに、過給通路９に吐出されて吸気口５から燃焼
室１２に導入される。一方、排気口６から排出さ
れる排気は、排気通路１０を通つて排気導入口１
７からロータ１５内の気体通路１６に入り、該通
路１６が排気吐出口１８に開口したとき排出通路
２１に吐出される。ケース１４では、排気導入口
１７と吸気吐出口２０が軸方向相対向する位置に
配置されているので、気体通路１６の一端が排気
導入口１７に開口したとき、該通路１６内に発生
する圧力波は通路１６内を伝播し、該通路１６内
の吸気を圧縮しながら吸気吐出口２０に達し、過
給状態で吸気を通路９に吐出する。

第３図は、ロータ１５の通路１６内における吸
気と排気の流れを模式的に示すものである。図に
おいて、ロータ１５は説明の便宜上展開して示さ
れ、通路１６はロータ１５の回転に伴なつて上か
ら下に矢印Ａで示す方向に動くものとする。第４
図の上端付近の通路１６ａは吸気で充満された状
態で移動して来ており、この通路１６ａの位置で
は、通路両端が閉塞されているため、内部の吸気
は静止状態である。続く通路１６ｂでは一端が排
気導入口１７に開口しており、排気による圧力波
が図に３３で示すように発生する。このとき、排
気は通路１６ｂの一端に３４で示すように流入し
ていいる。ロータ１５の回転方向に位相の進んだ
通路１６ｃ，１６ｄでは圧力波が３３ａ，３３ｂ
で示すように伝播し、排気の流れも３４ａ，３４
ｂで示すように通路に沿つて進んでいるが、この
時点では通路の他端は閉じられており、該端部付
近の吸気は静止している。さらに、通路１６ｅで
は該通路の端部が吸気吐出口２０に開口してお
り、この時点では圧力波が吸気吐出口２０に達し
ており、吸気は過給状態で通路９に吐出される。
続く通路１６ｆ，１６ｇ，１６ｈでは、吸気の吐
出が継続して行なわれ、排気は該通路内を吸気の
流出方向に流動する。通路１６ｉは、排気導入口
１７から遮断され、該導入口１７側の端部に排気
の静止部３４ｃが生じる。通路１６ｊは、吸気吐
出口２０からも遮断されており、吸気および排気
は静止状態になる。通路１６ｋでは、該通路の一
端が排気吐出口１８に開口し該端部に排気の膨脹
部３５が発生し、この膨脹部は位相の進みにした
がつて図に示すように通路内で拡がつていく。通
路１６ｌでは他端側が吸気導入口１９に開口し、
大気圧の空気が通路に流入して、膨脹した排気を
排出路２１に押し出す。この場合、第３図におい
て図示されるように、吸気導入口１９から圧力波
過給機１１の気体通路１６内に導入された吸気の
一部は、排気吐出口１８に到達し排気ガスと混合
して排出路２１を通つて系外に排出される。吸気
を含む排気ガスの量は、ロータ１４の回転数すな
わち、エンジンの回転数に比例する。そして、こ
のような吸気を含む酸素濃度の高い排気ガスが多
量に触媒コンバータに導入されると、過剰の酸化
反応が生じて、触媒が発熱劣化するといつた問題
が生じる。しかるに、本例においては、触媒コン
バータ１０ａは、圧力波過給機１１の上流側に設
けられているので、吸気が多量に触媒コンバータ
１０ａに導入されることから生じる弊害が発生す
る余地はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す過給機付エン
ジンの概略図、第２図ａおよびｂは過給機のケー
スおよびロータをそれぞれ示す斜視図、第３図は
過給機の作用を示すロータの展開図である。 １…エンジン、９…過給通路、１０…排気通
路、１０ａ…触媒コンバータ、１１…過給機、１
４…ケース、１５…ロータ、１６…気体通路、１
７…排気導入口、１８…排気吐出口、１９…吸気
導入口、２０…吸気吐出口、２８…電動モータ
ー、２９…制御回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転軸方向に貫通する互に分離された多数の気
   体通路を有するロータと、前記ロータをその回転
   軸まわりに回転自在に支持するケースとからな
   り、前記ケースには、前記ロータの端部に対向す
   る位置に、エンジン排気口に接続される排気導入
   口と排気を大気に排出する排気吐出口とがロータ
   回転方向に偏位して形成され、さらに前記排気導
   入口に対し回転軸方向反対側の位置に、エンジン
   吸気口に接続される吸気吐出口が、また前記排気
   吐出口に対し回転軸方向反対側の位置に、大気を
   吸入する吸気導入口がそれぞれ形成された形式の
   圧力波過給機とを備えた過給機付エンジンにおい
   て、前記圧力波過給機の上流側の排気通路に触媒
   コンバータが設けられたことを特徴とする過給機
   付エンジン。