JPH02294520A - スクリュー式過給機の過給圧制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンの軸出力によって駆動されるスクリ
ュー式過給機に係り、特にその過給不要な運転領域で過
給圧を制御する装置に関する。

〔従来技術〕

エンジンの輔出力によって駆動される機械式の過給機、
いイ〕ゆるスバーチャージャーとしては、ケーシング内
にまゆ形の二つのロータを収容したルーツ式のものが主
流を占めている。このルーツ式のスーパーチャージャー
は、使い易いといった利点を有する反面、構造上、ロー
タの先端が吐出口を通過する瞬間に、吐出側から吸入空
気の逆流が生じるため、ロータは逆流した吸入空気を押
し戻しつつ回転することになる。

したがって、その分、ロータの仕事量が増し、吸入効率
を高める上で限界があるので、本出願人は上記ルーツ式
の過給機に代って、スクリュー状をなす二本のロータを
噛み合せて吸入空気を圧送する、いわゆるスクリュー（
リショルム）式の過給機を採用することを考えている。

このスクリュー式の過給機は、一方のロータの外周面に
スクリュー状をなす凹部を有するとともに、他方のロー
タの外周面には上記凹部に噛み合うスクリュー状の凸部
を有しており、これら凹部と凸部が噛み合いながら逆方
向に回転することで、ケーシングの内面と凹部との間に
生じる空間が軸方向に移動して、このロータの一端側か
ら吸込ンだ空気を他端側に圧送するようになっている。

そして、ロータ外周の凹部と凸部はスクリュー状をなし
ているため、これらロータに挾まれた空間は吐出側に向
って徐々に小さくなり、ケーシングの内部で吸入空気を
圧縮しつつ吐出口に押し出している。このため、体積効
率および全断熱効率共に高く、効率の良い過給が可能と
なるといった利点をＨしている。

ところで、このような過給機付きエンジンにおいて、エ
ンジン始動時、低速・軽負荷運転時あるいは高速・軽負
葡運転時等は、スロットル弁の開度が小さく、過給が不
要な運転領域とされている。

このため、従来のルーツ式過給機を備えたエンジンでは
、過給不要な運転領域でのロータの駆動トルクを低減す
るため、エンジンの吸気通路に過給機を迂回するバイパ
ス通路を設け、このバイパス通路に、スロットル開度や
吸気負圧の大きさに応じて開閉駆動される制御弁を設け
ている。

〔発明が解決しようとする課届］ この場合、ルーツ式の過給機では、吸入空気の内部圧縮
が零に笠しいので、制御弁を開いて過給機の吐出側の圧
力を大気に開放すれば、過給機のロータの仕−ｊｔ　ｍ
を零に近づけることができる。

しかしながら、スクリュー式の過給機においては、上記
のように吸入空気の内部圧縮があるため、過給機の吐出
側を大気に開放するだけでは、ロータの仕事量を零に近
づけることができない。このため、過給不要な運転領域
でもロータは依然として吸入空気を圧縮するといった余
分な仕事を継続していることになり、その．分、ロータ
の駆動トルクを必要とするといった不具合がある。

本発明はこのような事情にもとづいてなされたもので、
吸入空気の内部圧縮がある場合でも、過給不要な運転領
域においてロータの仕事量を零に近づけることができ、
このロータの駆動トルクを低減してエンジンの動力損失
を少なく抑えることができるスクリュー式過給機の過給
圧制御装置の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明においては、ケーシング内に一対のロー
タを収容し、この一方のロータの外周面にスクリュー状
をなす凹部を設けるとともに、他方のロータの外周面に
は上記凹部に噛み合うスクリュー状の凸部を設け、これ
らロータをエンジンの軸出力によって逆向きに回転させ
ることにより、上記凹部とケーシングとの間の空間をロ
ータの軸方向に移動させて、このロータの一端側から吸
込んだ空気を他端側に圧送するようにしたスクリュー式
過給機において、 上記ケーシングに、上記凹部との間の空間を大気に開放
する圧力逃し通路を接続し、この圧力逃し通路にエンジ
ンの運転状況に応じて開閉作動される制御弁を設けたこ
とを特徴としている。

［作用］ この構成によると、過給不要な運転領域において制御弁
を開けば、ケーシング内の空間が大気に開放され、この
空間内で圧縮された分の吸入空気を外部に逃すことがで
きる。このため、ロータの回転に伴って、このロータの
凹部とケーシングとの間の空間が次第に狭くなるにも拘
らず、ロータの仕り１量を零に近づけることができ、過
給不要な運転領域でのロータの駆動トルクを低減するこ
とができる。

［実施例コ 以下本発明の第１実施例を、自動二輪車用の４サイクル
エンジンに適用した第１図および第３図にもとづいて説
明する。

第１図中符号ｌで示す４サイクルエンジンは、クランク
ケース２と、このクランクケース２上に立設された直立
形のシリンダブロック３およびシリンダヘヅド４を備え
ている。クランクケース２内にはピストン５によって回
転駆動されるクラレク軸Ｇやバランサ軸７が支持されて
おり、このバランサ輔７はクランク軸６と等速度で回転
駆動される。

また、シリンダヘッド４には燃焼室８に連なる吸気口９
と排気口１０が開口されており、これら吸気口９と排気
口ｌＯは吸気弁１ｌおよび排気弁ｌ２によって個別に開
閉駆動される。吸気口９の開口端にはジョイントｌ３を
介して気化器１４が接続されており、この気化器ｌ４の
吸気上流端はエアクリーナｌ５に連なっている。

ところで、エアクリ１ナ１５から気化器ｌ４に至る吸気
管路１８には、エアクリーナｌ５で浄化された吸入空気
を気化器ｌ４に圧送するスクリュー（リショルム）式の
過給機１９が設けられている。この過給機１９の外郭を
構成するケーシング２０内には、二本のロータ２１ａ，
２ｌｂが収容されている。これらロータ２１ａ，２ｌｂ
はクランク軸６と平行をなしており、その一方のロータ
２１ａの外周而には、第２図に示すようにスクリュー状
をなす六つの凹部２２が形成されている。また、他方の
ロータ２ｌｂの外周面には、スクリュー状をなす四つの
凸部２３が形成されており、これら凹部２２と凸部２３
とは互いに噛み合っている。そして、夫々の凹部２２と
凸部２３は、互いに噛み合った状態でこれら両者間の隙
間が埋められるような断面形状をなしており、この凹部
２２の開口周縁部および凸部２３の頂部とケーシング２
０の内１１′４面との間には、微小クリアランスが設け
られている。したがって、凹部２２とケーシング２０の
内面との間には、スクリュー状の空間３２が形成されて
いる。

ケーシング２０の後面には、ロータ２１ａ，２ｌｂの軸
方向一端側に位置して吸入口２４が開口されており、こ
の吸入口２４は上記吸気管路１８を構成する上流側吸気
管２５を介してエアクリーナｌ５に連なっている。

また、ケーシング２０の前面には吐出口２６が開口され
ている。この吐出口２Ｇは上記吸入口２４とはロータ２
１ａ．２ｌｂの軸方向反対側に位置しており、この吐出
口２６に下流側吸気管２７を介して気化器１４の吸気上
流端に接続されている。

ロータ２１ａ，２ｌｂの回転軸３３ａ．３３ｂは、第３
図に示すようにケーシング２０を貫通して外方に導出さ
れている。これら回転軸３３ａ，３３ｂの導出端には、
互いに噛み合う駆動歯車３４ａ，３４ｂが設けられてお
り、この噛み合いによりロータ２１ａ，２ｌｂが逆向き
に回転されるｙこなっている。

上記二本のロータ２１ａ．２ｌｂのうち、一方のロータ
２１ａの回転軸３３ａは、ケーシング２０の一端面を貫
通して外方に導出されており、この導出端に固定したブ
ーＩＪ２９と上記バランサ軸７上に固定した他のプーり
３０との間には、ベルト３１が巻回されている。したが
って、過給機ｌ９のロータ２１ａ．２ｌｂは、バランサ
軸７の軸出力によって逆向きに回転駆動される。この際
、上述のようにロータ２１ａ．２ｌｂの外周の凹部２２
と凸部２３とは互いに噛み合っているので、この凹部２
２とケーシング２０の内面との間の空間３２は、体積を
減小しつつロータ２１ａの軸方向に移動していき、上記
吸入口２４から吸込んだ吸入空気を次第に圧縮して吐出
口２Ｂから送り出すようになっている。

なお、バランサ軸７側のブーり３０は、回転軸２８側の
プーり２９よりも大径に形成されているため、バランサ
輔７の回転速度は増速されてロータ２１ａ，２ｌｂに伝
えられる。

一方、上記吸気管路１８には過給機ｌ９を迂回するバイ
パス通路３８が形成されており、このバイパス通路３８
には負圧応動式の開閉弁３９が設けられている。開閉弁
３９の駆動部３９ａには、負圧導入路２８を介して気化
器ｌ４の下流側の負圧が導入されており、この負圧が予
め設定された値を上回ると、開閉弁３９か開作動される
ようになっている。また、上記過給機１９のケーシング
２０には、このケーシング２０の内而とロータ２１ａの
凹部２２との間の空間３２に連なる逃し口３５が形成さ
れている。逃し口３５は圧力逃し通路３Ｂを介して上記
バイパス通路３８の開閉弁３９よりも上流側に連通され
ており、このバイパス通路３８には圧力逃し通路３Ｂの
連通部よりも上流側に位置して、バイパス通路３８を開
閉する制御弁３７が設けられている。本実施例の制御弁
３７はバタフライ形となっており、この制御弁３７はエ
ンジン始動時を始めとして、低速・軽負荷運転時あるい
は高速軽負荷運転時のように、気化器１４のスロットル
弁１４ａの開度が少ない運転領域で全開となるように、
このスロットル弁１４ａと連動されている。

なお、この制御弁３７の開閉制御は必ずしも気化器１４
のスロットル弁＋４８に連動させる必要はなく、例えば
吸入負圧に応じて制御しても良いとともに、これら両者
を併用して開閉制御するようにしても良い。

このような構成によれば、気化器１４のスロットル弁１
４ａの開度が少なく、過給不要な運転領域では、このス
ロットル弁１４ａに連動して制御弁３７が全開となる。

また、スロットル弁１４ａの開度が少ない運転状態では
、気化器Ｉ３の下流側の吸入負圧が大きいので、開閉弁
３９が開操作され、バイパス通路３８が開かれる。この
ため、過給機ｌ９の吐出側が大気に開放されるとともに
、ケーシング２０内の空間３２と過給機１９よりも上流
の上流側吸気管２５とが連通状態となり、この空間３２
も大気に開放される。すると、空間３２で圧縮された分
の吸入空気が圧力逃し通路３６およびバイパス通路３８
を通って過給機１９の上流側に逃されるので、互いに噛
み合うロータ２１ａ．２ｌｂは、単に吸入空気を吐出口
２６側に送り出すたけとなり、これらロータ２１ａ，２
ｌｂの仕・１１瓜を零に近づけることができる。

したがって、過給不要な運転領域において、ロータ２１
ａ．２１ｂが依然として吸入空気を圧縮しているといっ
た無駄な仕事が解消されるから、このロータ２１ａ，２
ｌｂの駆動トルクを低減することができ、その分、騒音
やエンジンｌの動力損失が少なくて済む利点がある。

なお、過給機のロータは，バランサ軸の軸出力によって
駆動するものに限らず、例えばクランク軸やカム軸の軸
出力によって駆動しても良いし、また、軸出力の伝達手
段もベルトに限らず、歯車を用いても良い。

また、本発明は上記第１実施例に制約されるものではな
く、第４図に自動二輪車用の２サイクルエンジンにスク
リュー式過給機を組み込んだ第２実施例を示す。

この第２実施例において、図中符号４１で示す２サイク
ルエンジンは、クランクケース４２と、このクランクケ
ース４２上に立設されたシリンダブロック４３およびシ
リンダヘッド４４を備えている。クランクケース４２内
のクランク室４２ａにはクランク軸４５や図示しない歯
車食速機の変速軸４６が支持されている。疫速軸４６の
一端にはクラッチの入力端となる減速大歯車４７が設け
られており、この減速大歯車４７はクランク軸４５上の
減速小歯車４８と噛み合っている。

また、シリンダブロック４３はシリンダ４９を備えてお
り、このシリンダ４９内に収容したピストン５０とシリ
ンダヘッド４４との間に燃焼室５８が形成されている。

シリンダ４９の内面にはピストン５０によって開閉され
る排気口５ｌおよび複数の掃気口５２が形成されている
。これら掃気口５２の上流端は、クランクケース４２に
設けた混合気違路５３に連なっている。混合気通路５３
はクランク室４２ａに連通ずることなく、このクランク
室４２ａとは区画されており、この混合気通路５３の上
流端はシリンダブロック４３よりも後方において、クラ
ンクケース４２の上面に開口されている。そして、混合
気通路５３の上流端には、ジョイント５４を介して気化
器５５が接続されており、この気化器５５の吸気上流端
は他のジョイント５Ｂを介してエアクリーナ５７に連な
っている。

ところで、混合気通路５３と気化器５５との間にはスク
リュー式の過給機６０が設けられている。この過給機６
０は上記第１実施例と略同様の溝造であるため、同一構
成部分については同一番号を付してその説明を省略する
。

すなわち、この第２実施例においては、二本のロータ２
１ａ，２ｌｂを収容するケーシング６ｌがクランクケー
ス４２と一体化されており、このケーシング６ｌは変速
軸４Ｇの上方に設けられている。そして、一方のロータ
２１ａの回転軸２８は中間歯車６２を介して減速大歯！
ｌｔ４７に噛み合っており、この中間歯車６２の歯数は
減速大歯車４７の爾数よりも格段に少なくなっている。

このため、過給機６０のロータ２１ａ，２ｌｂはクラン
ク軸４５の軸出゜力によって回転駆動されるとともに、
減速大歯車４７の回転速度が少なくともクランク軸４５
の回転速度と同等にまで増速されて伝えられるようにな
っている。

また、ケーシング６１にはロータ２１ａの凹部２２との
間の空間３２に連なる逃し口６３が形成されている。

逃し口６３は圧力逃し通路６４を介して気化器５５の上
流側のジョイント５６に連通されており、この圧力逃し
通路６４の途中には上記第１実施例と同様の制御弁３７
が設けられている。

なお、上述のようにクランク室４２ａと混合気道路５３
とを区画したことにより、クランク軸４５の軸受部は、
歯車嚢速機と共に潤滑されるようになっている。

このような構成によれば、気化器５５のスロットル弁５
５ａの開度が少なく、過給不要な運転領域では、このス
ロットル弁５５ａに連動して制御弁３７が全開となるた
め、ケーシング６ｌ内の空間３２と過給機１９よりも上
流のジョイント５６とが連通状態となり、この空間３２
が大気に開放される。このため、上記第１実施例と同様
に、空間３２内で圧縮された分の吸入空気が外部に逃さ
れるので、互いに噛み合うロータ２１ａ．２ｌｂは、単
に吸入空気を吐出口２Ｂ側に送り出すたけとなり、これ
らロータ２１ａ．２ｌｂの仕事量を零に近づけることが
できる。

したがって、過給不要な運転領域において、ロータ２１
ａ．２ｌｂが依然として吸入空気を圧縮しているといっ
た無駄な仕事が解消され、このロータ２１ａ．２ｌｂの
駆動トルクを低減することができる。

また、加速あるいは高負荷運転時のように、スロットル
弁５５ａが大きく開かれて過給が必要な運転状態に至る
と、制御弁３７が全閉となるから、過給機６０で過給さ
れた混合気が混合気道路５３を経て掃気口５２に｛Ｉｔ
，給される。このため、混合気通路５３にはエンジン回
転速度に応じた混合気が強制的に押し込まれるから、ピ
ストン５０の降下に伴って掃気口５２が開かれると、混
合気道路５３内に押し込まれた高圧の混合気が一気に燃
焼室５８に流れ込む。

この結果、掃気効率が大幅に向上し、エンジン出力を向
上させることができる。

また、上記構成によると、クランクケース４２側に掃気
口５２に連なる混合気通路５３を設けたので、掃気通路
長を充分に長く確保することができる。

このため、上記過給効果と相まって燃焼室５８の隅々に
まで混合気を効率良く押し込むことができ、理想的な掃
気流を得ることができる。

その上、混合気道路５３はクランク室４２ａとは区画さ
れているので、通常のクランク室圧縮形の２サイクルエ
ンジンのように、混合気中にクランク軸４５回りを潤滑
するための潤滑油を混入する必要はな《、排気の白煙化
や悪臭は勿論のこと、排気系の汚損も防止することがで
きる。

それとともに、過給機６０のケーシング６１をクランク
ケース４２と一体化すれば、過給機６０と混合気通路５
３とを結ぶ格別な配管類が不要となるとともに、過給８
ｌ６０の駆動部分をクランク軸４５の近くに集中させる
ことができ、その分、コンパクトで纏まりの良いエンジ
ンとすることができる。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、制御弁が開くと、ケーシ
ング内で圧縮された分の吸入空気が外部に逃されるので
、互いに噛み合うロータは単に吸入空気を送り出すだけ
となり、これらロータの仕事量を零に近づけることがで
きる。

したがって、過給不要な運転領域において、ロータが依
然として吸入空気を圧縮しているといった無駄な仕事が
解消されるから、このロータの駆動トルクを低減するこ
とができ、その分、騒音やエンジンの動力損失が少なく
て済む利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は４サイクルエンジンに過給機を組み込んだ状態の断
面図、第２図はロータの斜視図、第３図は過給機の概略
をエアクリーナ側から見た後面図、第４図は本発明の第
２実施例を示す断面図である。 １９．８０・・・スクリュー式過給機、２０．８１・・
・ケーシング、２１ａ．２ｌｂ・・・ロータ、２２・・
・凹部、２３・・・凸部、３２・・・空間、３６・・・
圧力逃し通路、３７・・・制御弁。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 手 続 打ｎ 正 七ｆ 平成元年１１ｆＯ日 特許庁長官　占　田　文　毅　殿 １．事件の表示 特願５μ１−１１５４８８号 ２．発明の名称 スクリュー式過給機の過給圧制御装置 ３．補正をする者 事件との関係　特許出願人 （ＡＯ７）ヤマハ発動機株式会社 ７．補正の内容 （１）明細書中第１０ページ第１５行目から第１８行目
にかけて、［このバイパス通路・・・・・・設けられて
いる。」とあるを、下記の如く訂正する。 ；己 この圧力逃し通路３Ｇにはバイパス通路３８と逃し口３
５との連通を断続する制御弁３７が設けられている。 （２）図面中第１図を別紙の通り訂正する。 ４，代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケーシング内に一対のロータを収容し、この一方のロー
   タの外周面にスクリュー状をなす凹部を設けるとともに
   、他方のロータの外周面には上記凹部に噛み合うスクリ
   ュー状の凸部を設け、これらロータをエンジンの軸出力
   によって逆向きに回転させることにより、上記凹部とケ
   ーシングとの間の空間をロータの軸方向に移動させて、
   このロータの一端側から吸込んだ空気を他端側に圧送す
   るようにしたスクリュー式過給機において、上記ケーシ
   ングに、上記凹部との間の空間を大気に開放する圧力逃
   し通路を接続し、この圧力逃し通路にエンジンの運転状
   況に応じて開閉作動される制御弁を設けたことを特徴と
   するスクリュー式過給機の過給圧制御装置。