JPH01262323A - 過給機付内燃機関 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は容積型過給機と排気ターボ過給機とを備えた過
給機付内燃機関に係わり、機関の低速トルク、過渡応答
性を向上させたものに関する。

（従来の技術） 一般に容積型過給機と排気ターボ過給機とを備えた過給
機付内燃機関は第１，２図の様に構成され、排気ターボ
過給機Ｔで加圧した吸気を容積型過給機Ｓで更に加圧し
て機関Ｅへ供給し、高過給を行う様になっている。

第１図の構成は最も一般的なものであり、特に説明を要
しないと思うが、第２図の構成は主吸気弁Ｉｍは例えば
上死点前２０°で開き始め下死点後２５°で閉じ終り、
副吸気弁２ｓは例えば下死点で開き始め下死点後６５°
で閉じ終る様になっており、従って主吸気弁Ｉｓからシ
リンダー内に圧入して過給を行うものである。

さてこれら従来の構成では排気ターボ過給機Ｔは速度型
過給機であり、発生過給圧は機関回転速度の自案に比例
して増大する為、容積型過給機Ｓを備えてはいるものの
低速トレクが不足し、過渡応器性も著しく劣る欠点があ
った。

もちろん、第２図の構成は第１図の構成に比べて排気タ
ーボ過給機Ｔを通過する吸気流量は小となる為、低速ト
ルク、過渡応答性は改善されるが、排気ターボ過給機Ｔ
の固有の欠点は拭い去る事はできず、やはり相当の不満
が残るものである。

又、第２図において排気ターボ過給機Ｔからの加圧され
た吸気を容積型過給機Ｓではなく主吸気弁Ｉｍを介して
シリンダー内へ供給する構成も当然考えられているが、
やはり同様に低速トルクが不足し、過渡応答性も著しく
劣る欠点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、排気ターボ過給機から送られてくる吸
気を容積型過給機の吸入過程が完了した作動室内へ導入
する事によって機関の低速トルク、通過渡応答性を大幅
に向上させようとしたところにある。

（問題点を解決する為の手段） 本発明は従来の欠点を解決する為に、排気ターボ過給機
から送られてくる吸気を容積型過給機の作動室内へ、同
作動室の最大容積状態から同作動室の容積の縮小が若干
始まるまでの間の所定の期間内に、かつ同作動室と容積
型過給機の吸入側及び吐出側との連通が遮断された状態
で導入する様に構成したのである。

（実施例） 第３図は本発明による過給機付内燃機関の一実施例で、
排気ターボ過給機Ｔと機関の出力軸へベルト、チェーン
等を介して連結する溶積型過給機Ｓとを備えている。

容積型過給機Ｓに内蔵されたローター１，２は互いに非
接触状態で図示しない同期歯車によって同期的に互いに
反対方向へ回転し合い、ローター１，２は各々基準円筒
面３と羽根４と羽根嵌り込み部５とを有している。

線Ｃ１（実際は面であるが断面を考える）は線Ｃ２の末
部（点又は小さな丸みとする）によって創成され、ロー
ター１はケーシングに固定された固定中空体６の外周面
に密接しながら回転する様になっている。

各々のローターの羽根マによって挟まれた作動室８に注
目すると、同作動室８内に導入された吸気は同作動室８
の容積の縮小によって圧縮され、容積型過給機Ｓの吐出
側の圧力にほぼ等しくなった時点でローラー１の羽根嵌
り込み部５、固定中空体６に形成された吐出口７を介し
て固定中空体６内へ吐出され、かくして機関Ｅへ供給さ
れる様になっている。

本発明の特徴的なところは、排気ターボ過給機Ｔから送
られてくる吸気を第１図の従来の様に容積型過給機Ｓの
吸入通路１１内へそのまま導入するのではなく、吸入過
程で完了した作動室９内へ追加する如く導入する様にし
たところにある。

即ち、排気ターボ過給機Ｔから送られてくる吸気を容積
型過給機Ｓの作動室９内へ、同作動室９の最大容積状態
から同作動室９の容積の縮小が若干始まるまでの間の所
定の期間内に、かつ同作動室９と容積型過給機Ｓの吸入
側（吸入通路１１内）及び吐出側との連通が遮断された
状態で導入する様に構成したところにあるのである。

従って、排気ターポ過給機Ｔから送られてくる吸気は同
作動室９と作動室連絡通路１０とが連通している期間の
み同作動室９内へ導入されるわけである。

この時、容積型過給機Ｓは吸入通路１１から吸入した吸
気と作動室連絡通路１０から導入した吸気とを取り交ぜ
て機関Ｅに供給するのであり、かくして過給が行なわれ
る。

排気ターボ過給機Ｔが発生する過給圧の制御は一般には
ウェイストゲート弁が使用されるが、本発明においても
この手法を採用するのが良い。

又、排気ターボ過給機Ｔや容積型過給機Ｓによって吸気
が加圧されるとかなりの吸気温度上昇が見られるから、
吸気冷却器によって十分に熱を取りあってから機関Ｅへ
供給する事が望ましい。

尚、各々のローター１，２は羽根４を３枚づつ有するも
のであるが、２枚づつ有するものの場合におイテ箱動室
連絡通路１０をどの様な位置から作動室９内へ開口する
様にしても、排気ターボ過給機Ｔから送られてくる吸気
を同作動室９内へ、同作動室９の最大容積状態から同作
動室９の容積の縮小が若干始まるまでの間の所定の期間
内に、かつ同作動室９と容積型過給機Ｓの吸入側及び吐
出側との連通が遮断された状態で導入する事ができない
から、第４図に示す如くロータリー弁１２（ローター１
との回転比は１：１）により作動室９と作動室連絡通路
１０との連通状態を時期的に適宜に制御する必要がある
。

次に本発明に適する他の形式の容積型過給機に本発明を
適用した実施例を第５，６，７図に示す。

即ち第５図は、固定された固定中空体６の外周部に密接
しながら回転中空体１３と一体的に回転する羽根４を有
する上段側のローターと、下段側のローターとが互いに
非接触状態で同期的に互いに反対方向へ回転し合う容積
型過給機（特開昭６２−１３５６８１参照）に本発明を
実施したものである。

回転中空体１３に形成された開閉口１４が吐出口７に連
通した状態から吐出が開始され、吸気は回転中空体１３
内から機術へ送られる様になっている。

第６，７図は良く知られているスクリュータイプ、ルー
ツタイプ容積型過給機に各々本発明を実施したものであ
る。

いずれも排気ターボ過給機から送られてくる吸気を容積
型過給機の作動室９内へ、同作動室９の最大容積状態か
ら同作動室９の容積の縮小が若干始まるまでの間の所定
の期間内に、かつ同作動室９と容積型過給機の吸入側及
び吐出側との連通が遮断された状態で導入する様に構成
しているのである。

第８図は第２図に示す従来の過給機付内燃機関の欠点を
解決する為に本発明を実施したもので、排気ターボ過給
機Ｔから送られてくる吸気を容積型過給機Ｓの作動室内
へ、同作動室の最大容積状態から同作動室の容積の縮小
が若干始まるまでの間の所定の期間内に、かつ同作動室
と容積型過給機Ｓの吸入側及び吐出側との連通が遮断さ
れた状態で導入する様に構成してある（第３図ないし第
７図までを参照すれば容易に理解されよう）。

次に第９図は、第８図において排気ターボ過給機を２個
備え、一方を主吸気通路１５に連結させると共に他方を
作動室連絡通路１０を介して容積型過給機Ｓの吸入過程
が完了した作動室内へ連結させる時に構成したものであ
る。

即ち第９図は、図において排気ターボ過給機Ｔから送ら
れてくる吸気を第２図の如くそのまま容積型過給機Ｓの
吸入側に導入させた過給機付内燃機関の欠点を解決する
為に本発明を実施したものである。

Ｔ，Ｔ′は各々一段目、二段目の排気ターボ過給機を示
す。

（発明の効果） 本発明は以上の如く構成されており、次に第３図に戻っ
て本発明による効果を述べる。

第３図でも述べた様に本発明では、排気ターボ過給機Ｔ
から送られてくる吸気を容積型過給機Ｓの吸入過程が完
了した作動室９内へ、吸入通路１１から一杯に吸入した
吸気に進加する如く導入する様にしている。

従って、排気ターボ過給機Ｔからの吸気を吸入通路１１
へ単純に導入する従来に比較すれば、機関に全く同一の
過給圧を送る事を前提条件として、本発明によれば排気
ターボ過給機Ｔを通過する吸気流量は従来における排気
ターボ過給機を通過する吸気流量よりも遥かに小さく、
排気ターボ過給機Ｔの圧縮仕事も遥かに小さくて良い事
になる（機関に従来と全く同一の過給圧を送るには、作
動室９の圧縮過程が正に始まろうとする瞬間における同
作動室９内の圧力を従来と全く同一とすれば良い。即ち
、排気ターボ過給機Ｔが発生する過給圧を従来と全く同
一にすれば良い−もちろん容積型過給機Ｓの容量は従来
と全く同一である）。

第１０図はＰ−Ｖ線図（圧力−容積線図）で、従来にお
いては排気ターボ過給機、容積型過給機のＰ−Ｖ線図は
各々ａ→ｂ→ｃ→ｄ，ｄ→ｃ→ｅ→ｆで示され、排気タ
ーボ過給機の吸気圧縮仕事に相当するものは斜線の部分
で表わされる（縦線の部分は容積型過給機の吸気圧縮仕
事に相当する）。

一方、本発明においては排気ターボ過給機Ｔ、容積型過
給機ＳのＰ−Ｖ線図は第１１図において各々ａ′→ｂ→
ｃ′→ｄ′，ａ→ａ′→ｄ′→ｅ→ｆで示され、排気タ
ーボ過給機Ｔの吸気圧縮仕事に相当するものは縦線及び
横線による網目状の部分で表わされる。

Ｐ０は大気圧、Ｐｔは排気ターボ過給機による過給圧、
Ｐｄは両過給機による総合過給圧である。

図からも明らかな様に機関に従来と全く同一の過給圧を
送る事を前提件条として、本発明における排気ターボ過
給機Ｔの吸気圧縮仕事は従来におけるそれよりも遥かに
小さくても良い事が再確認されよう。

従って、従来よりも遥かに少ない排ガスエネルギーで機
関に従来と全く同一の過給圧を送り込む事ができるので
ある。

しかしながら実際は本発明における排気ターボ過給機Ｔ
も従来におけるそれも、各々の排気タービン部は機関の
回転速度、負荷等が同一の条件下では排ガスから全く柳
一のエネルギーを受けているのであり、従って本発明に
おける排気ターボ過給機Ｔは機関の回転速度、負荷等が
従来と同一の条件下では従来における排気ターボ過給機
よりも常時遥かに高い過給圧を発生している事になるの
である。

かくして機関の低速トルクを大幅に向上させ、過渡応答
性も著しく向上させる事ができ、更には本発明における
排気ターボ過給機Ｔのコンプレッサー部は従来よりも小
容量のもので良いから、コンプレッサー部を小型化すれ
ば、一段と機関の過渡応答性を向上させる事ができる。

かくして本発明の目的を完全に達成するのである。

同様に、第８図に示す本発明においても排気ターボ過給
機Ｔから送られてくる吸気を容積型過給機Ｓの吸入過程
が完了した作動室内へ追加する如く導入する様にしてい
るから、第２図に示す従来よりも低速トルク、過渡応答
性を大幅に向上させ本発明の目的を達成できる事が理解
されよう。

更には第８図に示す本発明においては、排気ターボ過給
機Ｔからの吸気を主吸気通路１５へ導入する様にした従
来に比較しても低速トルク、過渡応答性を大幅に向上さ
せ得る事も自と理解されよう。

又、同様に第９図に示す本発明においても、排気ターボ
過給機Ｔから送られてくる吸気を容積型過給機Ｓの吸入
過程が完了した作動室内へ追加する如く導入する様にし
ているから、排気ターボ過給機Ｔからの吸気をそのまま
容積型過給機Ｓの吸入側へ導入させた過給機付内燃機関
の場合に比較して低速トルク、過渡応答性を大幅に向上
させる事ができる。

かくして本発明の目的は完全に達成され、機関の低速ト
ルク、過渡応答性は著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１・２図は従来の過給機付内燃機関の図、第３・８・
９図は本発明による過給機付内燃機関の図、第４・５・
６・７図は本発明に適する容積型過給機に本発明を実施
した図、第１０・１１図はＰ−Ｖ線図である。 １・２はローター、３は基準円筒面、４は羽根、５は羽
根絞り込み部、６は固定中空体、７は吐出口、８・９は
作動室、１０は作動室連絡通路、１１は吸入通路、１２
はロータリ弁、１３は回転中空体、１４は開閉口、１５
は主吸気通路、Ｔ・Ｔ′は排気ターボ過給機、Ｉｍは主
吸気弁、Ｉｓは副吸気弁、Ｓは容積型過給機である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気ターボ過給機と機関の出力軸へ連結する容積
   型過給機とを備えた内燃機関において、前記排気ターボ
   過給機から送られてくる吸気を前記容積型過給機の作動
   室内へ、同作動室の最大容積状態から同作動室の容積の
   縮小が若干始まるまでの間の所定の期間内に、かつ同作
   動室と前記容積型過給機の吸入側及び吐出側との連通が
   遮断された状態で導入する様に構成した事を特徴とする
   過給機付内燃機関。