JPH03160181A - 機械駆動式リショルム型過給機の動力低減方法 - 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、過給不要時には圧縮性流体を各圧縮行程を全
て経由させて圧縮を行わないようにした機械駆動式リシ
ョルム型過給機の動力低減方法に関する． 〔従来技術〕 従来、エンジンの高出力化及び高トルク化を図るために
、エンジンの出力軸に連結されて駆動される機械駆動式
過給機を用いて燃焼用空気の過給を行っているが、この
ような機械駆動式のりシッルム型過給機においては、エ
ンジンの負荷即ちエンジンが必要とする空気圧力とは関
係無く、構造的に過給機として設定された内部圧縮を行
っているので、内部圧縮に要する動力を過給機が消費し
てしまうため、低負荷時におけるエンジンの燃料消費率
を悪化させるという問題があった．このため上記の低負
荷時におけるエンジンの燃料消費率の悪化を防ぐ方法と
して、クラッチを有する機械駆動式リショルム型過給機
が知られている（第１０図参照）． この機械駆動式リショルム型過給機１は、エンジン２の
出力軸に設けられたプーり４にヘルトで連結されて駆動
されるプーリ４１とｔｉｆｆクラソチ３を介して連結さ
れ、エンジン低負荷時には’ｒｊｉ磁クラ・冫チ３を切
り離して過給機１を非駆動状態として、別に設けた給気
用バイパス配管（図示せず）を通して燃焼用空気の供給
を行っている。

ここで、リショルム型過給機１は、ケーシング内に軸方
向に並列で、側面で相互に一部が相交わる円柱状空間か
ら成る一対のロータ室が形成されていて、該ロータ室内
に互いに噛み合う一対のスクリュウロータが配置され、
ロータ室の壁面に吸込口と吐出口とがそれぞれ設けられ
ており、スクリュウロータの回転により、吸込口から吸
い込んだ空気を歯溝部に閉じ込め、両スクリュウロータ
の噛合部が吐出口側に移動することによって圧縮し、該
歯溝部を吐出口に開口させて圧縮空気を吐出口に吐出す
るものである。

〔発明が解決する課題］ 上記公知の１１クラソチを有する機械駆動式リショルム
型過給機は、通常の運転状態において、電磁クラッチの
嵌脱の頻度が高いために、電磁クランチの信頼性、嵌脱
時の騒音及び耐久性等の問題があった． この問題を解決するために、本出願人は先に機械駆動式
リショルム型過給機において、吐出口の壁面の少なくと
も一部を形成し、且つスクリュウロータに対して進退自
在にピストンを設け、該ピストンをスクリュウロータか
ら離間させることにより、過給機内部の圧ＩＩｉ！過程
をなくし、圧縮を行わないようにしたものをすでに提案
した（特願平１−１２０５４４号参照）． しかしながら、この方法によると、ピストンをスクリュ
ウロータとベアリングとの間に配置するため、整備が困
難になるとともに、軸方向の寸法の増大に伴い、軸の剛
性を増大させる必要があるという問題があった． 本発明の目的は、上記問題点を解決し、機械駆動式リシ
ヲルム型過給機付自動車用エンジンにおいて、エンジン
低負荷時に過給機の駆動動力を低減させ、エンジン高負
荷時にのみ過給を行うことのできる機械駆動式リショル
ム型過給機を提供することである． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達威するために本発明の機械駆動式リショル
ム型過給機の動力低減方法は、自動車用等のエンジンの
出力軸に連結され、一対のスクリエウロー夕を有する機
械駆動式リショルム型通給ＩＩ（以下、過給機という）
において、ケース周壁にケース内周面の少なくとも一部
を形成するとともに、スクリュウロータに対して進退自
在としたプレートを設け、過給時に該プレートをスクリ
ュウロータに接近させてケース内周面の少なくとも一部
を形成させ、過給不要時に該プレートをスクリュウロー
タから離間させるようにしたものである． 過給機の吸入側の負圧または吐出側の高圧の何れかと大
気圧、或いは吸入側の負圧及び吐出側の高圧の両方をダ
イヤプラム室に切換自在に導き、吸入側の負圧または吐
出側の高圧の何れかと大気圧との圧力差、或いは吸入側
の負圧と吐出側の高圧との圧力差によってダイヤプラム
を駆動し、ダイヤフラムの駆動によりプレートを進退さ
せると良い． また、ソレノイドを設置し、ソレノイドの励磁によりプ
レートを進退させても良い。

さらに、プレートをスクリュウロータから離間させるよ
うに付勢するスプリングと、プレートをスクリュウロー
タに接近するように押圧するカムとを配設し、カムの操
作によってプレートを進退させても良いものである． 〔作用〕 上記のように構成された本発明の機械駆動式リショルム
型過給機の動力低減方法は、エンジン低負荷時或いは冷
却水温度が低い時等の過給を行わないと設定された条件
下においては、ケース周壁に設けられた進退自在のプレ
ートをスクリュウロータから離間させてケース周壁のサ
イドボートを開口させることにより、吐出側と吸入側と
をサイドボートで連通させ、吐出側の圧縮流体を吸入側
に導くものである． これにより、吐出側と吸入側の圧力を等しくして、過給
機による圧縮を行わないようにするものである． 次に、過給を行う場合は、プレートをスクリュウロータ
に接近させることにより、プレートでケース内周面を形
成し、吐出側の圧縮流体圧力を高圧に保持して高圧流体
を吐出させ、過給を行うものである． プレートをスクリュウロータに対して進退させる駆動手
段として、過給機の吸入側の負圧または吐出側の高圧の
何れかと大気圧、或いは吸入例の負圧及び吐出側の高圧
の両方をダイヤフラム室に切換自在に導き、吸入側の負
圧または吐出側の高圧の何れかと大気圧との圧力差、或
いは吸入側の負圧と吐出側の高圧との圧力差によってダ
イヤフラムを駆動し、ダイヤフラムの作動によりプレー
トを駆動することにより過給時及び過給不要時のプレー
ト位置の制御を行うものである．また、ソレノイドを設
置し、ソレノイドの励磁ニヨリフレートを進退させても
良い． さらに、プレートをスクリエウロー夕から離間させるよ
うに付勢するスプリングと、プレートをスクリュウロー
タに接近するように押圧するカムとを配設し、カムの操
作によってプレートを進退させても良いものである． 〔実施例］ 本発明の実施例を図面に基づいて説明する．第１図及び
第２図は本発明を適用した過給機の斜視図であり、過給
機１のケース１００内に軸方向に並列で、側面で相互に
一部が相交わる円柱状空間から或る一対のロータ室７１
．　７１が形成されており、該ロータ室内に互いに噛み
合って回転する一対のスクリュウロータ７、７が配置さ
れ、ロータ室７１．　７１の端面に吸込口が、反対ｔＩ
Ｊ端のｇｊ壁に吐出口がそれぞれ設けられ、スクリュウ
ロータ７．７の回転により、吸込口から吸い込んだ空気
（矢印５）をスクリュウロータ７．７の歯溝部に閉じ込
め、両スクリエウロータ７．７の噛合部が吐出口側に移
動することによって圧縮し、該歯溝部を吐出口に開口さ
せて圧縮空気を吐出口に吐出する（矢印５ａ）ものであ
る． 一方のロータ室７１の側壁を、スクリエウロータ７の軸
方向に沿った開口を設け、該開口の両側緑を外側に折曲
して、互いに平行なガイド壁１ｃ，　１ｄを形成し、ガ
イド壁１ｃ，　ｌｄの間にプレート６をスクリュウロー
タフに対して進退自在に設ける．プレート６は、スクリ
エウロータ７に最も接近した位置においてケース１００
の内周面の一部を形成し（第１図参照）、スクリュウロ
ータ７から離間した位置において吐出側を吸入側に連通
させるサイドボートを開口させる（第２図参照）もので
ある． 第１図に示すプレート６がスクリュウロータ７に最も接
近してケース１００の内周面の一部を形成した状態にお
いて、スクリュウロータ７．７が噛み合いながら、矢印
で示すように、反対方向に回転して吸入側から空気を吸
い込み（矢印５）、スクリュウロータ７．７の歯溝部に
閉し込め、両スクリュウロータ７．７の噛合部が吐出側
に移動することによって圧縮し、該歯溝部を吐出口に開
口させて圧縮空気をロータ室７１．　７１側壁に開口さ
せた吐出口に吐出する（矢印５ａ）． この時の過給機の駆動動力ＬＬは、次式で与えられる． ηＬ　　ｋ−Ｉ　　　　　　　　Ｐ＋ ここで、η、：全断熱効率 Ｐｌ：吸い込み圧力 Ｖ　：吸い込み体積 Ｐ２：吐出圧力 ｋ　：圧縮性気体の比熱比 第２図に示す過給不要時にプレート６がスクリュウロー
タ７から遠ざかった状態においては、吸入側と吐出側と
を連通させるサイドボートが開口しており、スクリュウ
ロータ７，７の歯溝部に閉じ込められた空気は、歯溝部
が吐出口に開口した時に、ガイド壁１ｃ，　ｌｄとプレ
ート６とにより形成されたサイドボートの通路を介して
吐出側から吸入側に空気が還流される（矢印５ｂ）ため
に、吐出側と吸入側との圧力が略等しくなり、圧縮空気
として吐出されることなく、攪拌されるだけで昇圧され
ることがなく、吐出側から高圧空気が吐出されず、過給
が行われない． この時の過給機の駆動動力Ｌ，は上述の式において、Ｐ
ｌ＝Ｐ！となるから、ＬＬ＝Ｏとなるが、実際には攪拌
に要する僅かな駆動動力を必要とするが無視できる程度
である． 第３図に示す実測値の一例において、曲線■は過袷時の
回転数に対する駆動動力Ｌ，であり、曲線■は過給不要
時の回転数に対する駆動動力Ｌ１である。

上述の構成によると、電磁クラソチを用いることなく、
過給不要時に過給機の駆動動力を低減させることができ
るものであるから、電磁クラッチの作動音による騒音の
発生が無く、エンジンと過給機との連結構造の自由度が
高くなり、配置自由度を向上させることができるもので
ある．また、エンジン低負荷時の過給不要時には、過給
機のケース周壁に形成されたサイドボートを介して空気
を循環させるために、別個の外部バイパス配管を必要と
せず、軸方向の寸法が大きくなることが無いから、過給
機全体をコンパクトに形成することができるものである
． 次６こ、第４図及び第５図に基づいて本発明を適用した
過給システムの第１実施例について説明すると、過給機
ｌの吸入側圧力ＰＳ　（負圧となっている）を吸入管路
１ａから導管ｌ１により、逆止弁ｌ３を介して真空タン
ク１２に導き、低圧側として真空タンクｌ２内の負圧を
導管８ｂを介して切換弁８に導き、高圧側として他の導
管８ａから大気圧Ｐ１を切換弁８に導いている． 切換弁８の切換操作により、ダイヤフラム室９のダイヤ
フラムで区切られ、その両側に形成された圧力室９ａ，
　！ｌｂに上記真空タンク１２からの負圧即ち吸入側圧
力Ｐ，と大気圧Ｐ．とを、それぞれ切換自在に導入する
． ダイヤフラム室９のダイヤフラムは、ストローク増幅機
能を有する作動シリンダｌＯ内を摺動するピストンに連
結されており、作動シリンダ１０はイ１動流体が充填さ
れた導管１０ａによりプレート６に連結されている． 過給不要時においては、第４図に示すように、切換弁８
の切換操作により、大気圧Ｐ．をダイヤフラム室９の圧
力室９ｂに導入し、真空タンクｌ２からの負圧即ち吸入
側圧力Ｐ，を圧力室９ａに導入して両圧力の差（Ｐ．　
一ｐ，）により作動シリンダ１０を作動させ、作動流体
を介してプレート６をスクリュウロータ７から離間させ
、サイドボートを開くことにより、空気５が圧縮されず
に単に循環流５ｂとなり、過給機１の駆動動力が低下す
る。

過給時においては、第５図に示すように、切換弁８の切
換操作により、大気圧Ｐ．をダイヤフラム室９の圧力室
９ａに導入し、真空タンクｌ２からの負圧即ち吸入側圧
力Ｐ，を圧力室９Ｍこ導入して作動シリンダ１０を過給
不要時と逆方向に作動させ、作動流体を介してプレート
６をスクリュウロータフに接近させ、サイドボートを閉
してプレート６によりケース１００の一部を形或するこ
とにより、空気５を圧縮して高圧空気５ａを吐出口から
吐出管路１ｂを介してエンジン２に供給する。

なお、真空タンク１２は設けなくても良いものであるが
、真空タンクｌ２を設けることにより、充分な負圧を真
空タンク１２内に確保することができ、確実に作動させ
ることができるものである。

第６図に示す第２実施例について説明すると、過給を行
っている時に、吐出管路１ｂから吐出圧力Ｐ４の高圧空
気を導管１１１により逆止弁１５を介して高圧タンク１
４に導いて貯溜しておき、高圧タンク１４内に貯溜した
高圧空気を高圧側として導管８ａにより切換弁８に導く
とともに、導管８ｂを介して大気圧Ｐ．を低圧側として
切換弁８に導くものである。

過給不要時においては、切換弁８の切換操作により、大
気圧Ｐ．をダイヤフラム室９の圧力室９ｂに導入し、高
圧クンク１４からの高圧を圧力室９ａに導入して両圧力
の差（ｐ，−ｐ．）により作動シリンダ１０を作動させ
、作動流体を介してプレート６をスクリュウロータ７か
ら離間させ、サイドボートを開くことにより、空気５が
圧縮されずに単に循環流５ｂとなり、過給機１の駆動動
力が低下する． 過給時には、切換弁８の切換操作により、大気圧Ｐ．を
ダイヤフラム室９の圧力室９ａに導入し、高圧タンクｌ
４からの高圧を圧力室９ｂに導入して作動シリンダ１０
を過給不要時と逆方向に作動させ、作動流体を介してプ
レート６をスクリュウロータフに接近させ、サイドボー
トを閉じてプレート６によりケース１００の一部を形戒
することにより、空気５を圧縮して高圧空気５ａを吐出
口から吐出管路１ｂを介してエンジン２に供給する。

第マ図に示す第３実施例について説明すると、過給を行
っている時に、吐出管路１ｂから吐出圧力Ｐ，の高圧空
気を導管１１１により逆止弁１５を介して高圧タンクｌ
４に導いて貯溜しておき、高圧タンク１４内に貯溜した
高圧空気を高圧側として導管８ａにより切換弁８に導く
とともに、過給ａｌの吸入側圧力Ｐ，を吸入管路１ａか
ら導管１１により、逆止弁ｌ３を介して真空タンク１２
に導き、真空タンク１２内の負圧を低圧側として導管８
ｂを介して切換弁８に導くものである。

この実施例においては、第１及び第２実施例のものより
も、低圧側と高圧側との圧力差が大きくなり、作動を一
層確実にすることができるものである． なお、上記第１乃至第３実施例において、ストローク増
幅機能を有する作動シリンダ１０を用いているが、ダイ
ヤフラムの作動力で充分にプレート６を駆動できる場合
は、ストローク増幅機能を省いても良く、作動シリンダ
１０に代えてリンク機構を用いても良いものである。

また、第８図に示す第４実施例について説明すると、ガ
イド壁１ｃ．　ｌｄとプレート６との軸方向両端にソレ
ノイド１６．　１６を設置したものであり、ソレノイド
１６．　１６を励磁することにより、プレート６を進退
させるものである． さらに、第９図に示す第５実施例について説明すると、
プレート６のスクリュウロータ７と反対側の面にスプリ
ング１７を設け、プレート６をスクリュウロータ７から
離間する方向に付勢するととともに、同しくプレート６
のスクリュウロータ７と反対側の面にカムｌ８を当接さ
せたものである．これは、カムｌ８を回転させることに
よりプレート６とスクリュウロータ７と間の距離を１！
節するもので、過給時には、カムｌ８がプレート６を押
圧し、スプリング１７に抗してプレート６をスクリュウ
ロータフに接近させてサイドポートを閉鎖し、過給不要
時には、カム１８によるプレート６の押圧を解除し、ス
プリングｌ７によってプレート６をスクリュウロータ７
から離間させてサイドポートを開放するものである． これらの構威によると、圧力用導管、切換弁或いはダイ
ヤフラム等が不要となり、構戒を簡略化することができ
、一層コンパクトに形戒できるものである。

以上、自動車用エンジンに用いた場合について述べてき
たが、産業用エンジンにも適用することができ、コンプ
レソサ或いは真空ポンプに適用することもできるもので
ある。

また、外気圧と応じて制御することにより、航空機用エ
ンジンに適した過給機とすることもできるものである。

〔発明の効果〕

本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載
する効果を奏する。

上述の構成によると、電磁クラソチを用いることなく、
過給不要時に過給機の駆動動力を低滅させることができ
るものであるから、電磁クラ・冫チの作動音による騒音
の発生が無く、エンジンと過給機との連結構造の自由度
が高くなり、配置自由度を向上きせることかできるもの
である。

また、エンジン低負荷時の過給不要時には、過給機のケ
ース周壁に形成されたサイドボートを介して空気を循環
させるために、別個の外部バイパス配管を必要とせず、
軸方向の寸法が大きくなることが無いから、過給機全体
をコンパクトに形戒することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明を適用した過給機の動作説明斜視図、第
２図は同じく過給機の動作説明斜視図、第３図は実測値
の一例を示すグラフ、第４図及び第５図は本発明を通用
した過給システムの第１実施例の概略構威図、第６図は
同じく第２実施例の概略横威図、第７図は同じく第３実
施例の概略構成図、第８図は同じく第４実施例の概略構
成図、第９図は同じく第５実施例の概略構成図、第１０
図は従来の過給機付エンジンの概略図である。 ｌ・・・過給機、２・・・エンジン、 ｌｃ，　ｌｄ・　・　・ガイド壁、６・　・　・プレー
ト、７・・・スクリュウロータ、８・・・切換弁、９・
・・ダイヤフラム室、１０・・・作動シリンダ、１６・
・・ソレノイド、ｌ７・・・スプリング、１Ｂ・ ・カム。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの出力軸に連結され、一対のスクリュウ
   ロータを有する機械駆動式リシュルム型過給機において
   、ケース内周面の少なくとも一部を形成するとともに、
   スクリュウロータに対して進退自在にプレートを設け、
   過給不要時に該プレートをスクリュウロータから離間さ
   せるようにしたことを特徴とする機械駆動式リショルム
   型過給機の動力低減方法。
2. （２）過給機の吸入側の負圧または吐出側の高圧の何れ
   かと大気圧、或いは吸入側の負圧及び吐出側の高圧の両
   方をダイヤフラム室に切換自在に導き、その圧力差によ
   ってプレートを進退させることを特徴とする請求項（１
   ）記載の機械駆動式リショルム型過給機の動力低減方法
   。
3. （３）ソレノイドによりプレートを進退させることを特
   徴とする請求項（１）記載の機械駆動式リショルム型過
   給機の動力低減方法。
4. （４）プレートをスクリュウロータから離間させるよう
   に付勢するスプリングと、プレートをスクリュウロータ
   に接近するように押圧するカムとによりプレートを進退
   させることを特徴とする請求項（１）記載の機械駆動式
   リショルム型過給機の動力低減方法。