JPH055222Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は圧力波過給機付エンジンに関するもの
である。

（従来技術） 第２図には従来の一般的な圧力波過給機付エン
ジンのシステム図が示されており、同図において
符号１はエンジン本体、２は圧力波過給機であ
る。

圧力波過給機２は、軸方向両端面に開口する小
室（図示省略）を多数配置したロータ２１を筒状
のロータハウジング２２内に回転自在に嵌装する
とともに、該ロータハウジング２２の両端部に、
その内部に上記小室に連通するエア通路（図示省
略）を形成したエアケーシング２３とその内部に
上記小室に連通するガス通路（図示省略）を形成
したガスケーシング２４とをそれぞれ取付けて構
成されている。また、この圧力波過給機２は、そ
のエアケーシング２３をエンジン本体１の吸気ポ
ートに連通する吸気通路３に、またガスケーシン
グ２４を該エンジン本体１の排気ポートに連通す
る排気通路４にそれぞれ接続させた状態でエンジ
ン側に組付けられる。そして、この圧力波過給機
２は、上記ロータ２１の各小室内において上記エ
アケーシング２３内を流通する吸気Ａとガスケー
シング２４内を流通する排気ガスＧとを相互に接
触させることにより該排気ガスの圧力波によつて
吸気を圧縮（過給）するものである。

この場合、エンジンの始動時あるいは低速・低
負荷運転領域において圧力波過給機を作動させる
と、エンジン回転数が低いため圧力波過給機２の
各小室における排気ガスと吸気との間での圧力波
のやりとりが緩慢となり吸気の圧縮作用が極端に
低下するばかりでなく排気ガスが小室を介して吸
気通路３側に逆流して燃焼性を悪化させる等の不
具合の発生が懸念される。このため、通常、第２
図に示すように吸気通路３に圧力波過給機２をバ
イパスする吸気バイパス通路５を設け、エンジン
の始動時及び低速・低負荷運転領域においては該
バイパス通路５をこれに設けた吸気側バイパス弁
５０によつて開き該吸気バイパス通路５から吸気
導入を行なうことにより上述の如き不具合の発生
を未然に防止するようにしている。尚、この場
合、吸気側バイパス弁５０は、バイパス吸気のエ
ンジン本体側への流通を許容するチエツク弁５１
と、圧力波過給機２の下流側の吸気圧に応じて作
動し吸気通路３と上記吸気バイパス通路５とを択
一的に開閉するシヤツター弁５２とで構成されて
いる。そして、エンジン始動時及び低速・低負荷
運転領域においてはシヤツター弁５２は鎖線図示
（符号５２′）する弁位置（以下、第１の弁位置と
いう）に設定されており、吸気はエンジンの吸入
負圧により上記チエツク弁５１を開いて吸気バイ
パス通路５から直接エンジン本体１側に導入され
る。これに対して、エンジンの高速・高負荷運転
領域においては、圧力波過給機２の圧縮作用が増
大し吸気通路３内の吸気圧が上昇するため、上記
シヤツター弁５２は該吸気圧により開弁側に回動
付勢され第２図において実線する如く吸気バイパ
ス通路５を閉塞する弁位置（以下、第２の弁位置
という）に位置決めされる。従つて、この場合に
は、圧力波過給機２により加圧された吸気が吸気
通路３から直接エンジン本体１側に導入され過給
作用が実現される。尚、シヤツター弁５２は、そ
の開弁後はソレノイド５５により吸着固定される
ことによりその開弁状態が保持される。

また一方、排気通路４側においても、通常圧力
波過給機２をバイパスする排気バイパス通路６が
設けられ、さらにこの排気バイパス通路６には該
排気バイパス通路６を開閉する排気側バイパス弁
５４が設けられる。この排気側バイパス弁５４の
使用目的としては、圧力波過給機２による過過給
を防止するウエストゲート弁としての使用と、エ
ンジンのポンピングロスが増大する運転領域にお
いては圧力波過給機２の作動を無効としてポンピ
ングロスの低減を図る制御弁としての使用とが考
えられる。そして、この排気側バイパス弁５４を
ウエストゲート弁として使用する場合には、エン
ジンの高速・高負荷運転領域において適宜にこれ
を開いて排気バイパス通路６を開路させ（この弁
位置を第１の弁位置という）、それ以外の運転領
域においてはこれを閉じて排気バイパス通路６を
閉路させる（この弁位置を第２の弁位置という）
という制御特性が採用される。これに対して、排
気側バイパス弁５４を制御弁として使用する場合
には、エンジンの低速・低負荷運転領域でこれを
開いて排気バイパス通路６を開路させ、高速・高
負荷運転領域ではこれを閉じて該排気バイパス通
路６を閉路させるという制御特性が採用される。

従つて、例えばこの排気側バイパス弁５４を制
御弁として利用するようにした圧力波過給機付エ
ンジンにおいては、該排気側バイパス弁５４と上
記吸気バイパス通路５側の吸気側バイパス弁５０
との作動領域が合致することになる。即ち、第３
図において領域Ａで示す高速・高負荷運転領域に
おいては二つのバイパス弁５０，５４はともに閉
弁され、領域Ｂで示す低速・低負荷運転領域では
ともに開弁される。尚、第３図において曲線Ｌは
エンジンの最大出力線である。

ところで、このような圧力波過給機２を備えた
圧力波過給機付エンジンにおいては、圧力波過給
機２の特性上、高周波のノイズが発生する。即
ち、圧力波過給機２のロータ２１が回転する時、
該ロータ２１がこれと対向するエアケーシング２
３側のポートあるいはガスケーシング２４側のポ
ートを高速で横切るが、その場合、排気ガスのも
つエネルギーを有効に利用して吸気を効果的に加
圧するという要求上からロータ２１とエアケーシ
ング２３及びガスケーシング２４との対向隙間が
可及的に小さく設定されているところから、風切
り音に似た高周波のノイズが発生し、これが吸気
通路あるいは排気通路を通つて外部へ放射され、
運転騒音の一因となる。

このため、一般に圧力波過給機付エンジンにお
いては、吸気系と排気系の両方に吸収形の消音装
置を設け、これらの消音作用により上記ノイズの
減衰を図つている。即ち、具体的には、第２図に
示すように吸気系においてはエアクリーナ３１の
エアクリーナ本体３２の内側にパンチングメタル
で構成された内筒部材３４を二重筒状に配置する
とともに、該エアクリーナ本体３２と内筒部材３
４との間隙内にグラスウール、ストーンウール等
からなる吸音材３５を充填し、これにより上記ノ
イズの吸収減衰を図つている。尚、第２図におい
て符号３３はエアエレメントである。

又、排気系においては、排気通路４の下流位置
に排気側消音器４１を取付け、この排気側消音器
４１の消音作用により上記ノイズの減衰を図つて
いる。この排気側消音器４１も上記エアクリーナ
３１と同様に、消音器本体４２と該消音器本体４
２の内側に位置するバンチングメタル製の内筒部
材４３との間の環状隙間内に吸音材４４を充填し
て構成されている。

ところが、このような吸収形の消音装置のみで
は消音効果が得られる周波数範囲がせまく、また
吸音材に水分あるいはカーボンが付着するとその
消音効果が大きく低下するという特性があり、従
つて現行構造の消音装置では十分な消音効果が得
られているとはいえない。

又、消音効果を高めるために吸・排気系に上記
消音装置に加えて例えば共鳴形の消音装置を設け
ることも考えられるが、装置の大型化を招くおそ
れがあり、現実性に乏しい。

尚、圧力波過給機を備えたエンジンの吸気通路
に圧力波過給機をバイパスするバイパス通路を設
け且つバイパス通路にこれを開閉するバイパス弁
を取り付けたものの公知例としては、例えば特公
昭38−1153号公報に開示されるものがある。

（考案の目的） 本考案は上記従来技術の項で指摘した問題点を
解決しようとするもので、エンジンの吸気通路と
排気通路に跨つて圧力波過給機を取付けた圧力波
過給機付エンジンにおいて、装置の大形化を最大
限に抑えた状態で圧力波過給機から発生するノイ
ズを効果的に低減させ、もつてエンジン装置全体
の静粛運転を実現することを目的とするものであ
る。

（考案の技術的背景） 本考案者は、このような圧力波過給機付エンジ
ンにおけるノイズ低減方法を研究する過程におい
て、圧力波過給機に特有のノイズの成因に着目し
た。即ち、圧力波過給機に特有のノイズは、該圧
力波過給機のロータハウジング内においてロータ
とエアケーシングまたはガスケーシングが微少隙
間をもつて対向し且つ高速で相対回転する場合の
空気の粘性抵抗によるものである。従つて、ロー
タの回転速度（即ち、エンジン回転数）と流通空
気量（即ち、エンジン負荷）とノイズレベルとの
間には何等かの相関関係が存在するはずである。
この着想に基づいて、本願考案者は、エンジン負
荷とエンジン回転数及びノイズレベルの三者の相
関関係を実験により求め、これを第４図に示し
た。

第４図において曲線Ｌはエンジンの最大出力線
である。また曲線l₁〜l₅は圧力波過給機部分から
発生するノイズの等レベル曲線であり曲線l₁から
曲線l₅に向つて順次段階的にノイズレベルが高く
なつている。即ち、この第４図からは、エンジン
の始動時を含む低速・低負荷運転領域においては
ノイズレベルは低く従つてノイズ低減の要求は少
ないが、エンジンの高速・高負荷運転領域におい
ては、ノイズレベルが非常に高く従つてノイズ低
減の要求も大きいということが言える。

ここで、本願考案者らはこの第４図のノイズの
等レベル曲線と第３図に示した上記バイパス弁の
作動領域図とを比較考察した結果、エンジンの吸
気バイパス通路５と排気バイパス通路６とがとも
に閉路される高速・高負荷の運転領域Ａは高レベ
ルのノイズが発生し特にノイズ低減の要求の大き
い運転領域（例えば第４図の曲線l₁より高レベル
側領域Ｃ）と合致し、また吸気バイパス通路５と
排気バイパス通路６とがともに開路される低速・
低負荷の運転領域Ｂはノイズレベルが低くノイズ
低減の要求の少ない運転領域（例えば第４図の曲
線l₁より低レベル側領域Ｄ）と合致するというこ
と（換言すればノイズ低減の要求の大きい運転領
域においては吸気バイパス通路５と排気バイパス
通路６はともに閉路され、これら吸気バイパス通
路５と排気バイパス通路６はエンジン運転上何ら
有効に機能していないが、ノイズ低減の要求の少
ない運転領域においては吸気バイパス通路５と排
気バイパス通路６がともに開路されこれら吸気バ
イパス通路５と排気バイパス通路６は本来のバイ
パス路として有効に機能しているということ）を
知見した。

このことから、本願考案者らは、エンジンの低
速・低負荷運転領域においては、ともに閉路され
エンジン運転上何ら有効に機能していない（換言
すれば遊休状態にある）吸気バイパス通路５ある
いは排気バイパス通路６を共鳴形の消音器として
機能させもつて装置の大形化を最小限に抑えつつ
圧力波過給機に特有のノイズを可及的に低減させ
ることに想到したものである。

（目的を達成するための手段） 本考案は上記の目的を達成するための手段とし
て、軸方向両端面に開口する小室を円周方向に多
数配置したロータをロータハウジング内に回転自
在に嵌装するとともに、該ロータハウジングの軸
方向両端に上記小室に連通可能なエア通路を形成
したエアケーシングと上記小室に連通可能なガス
通路を形成したガスケーシングとをそれぞれ取付
けてなる圧力波過給機の上記エアケーシングをエ
ンジンの吸気通路にまた上記ガスケーシングをエ
ンジンの排気通路にそれぞれ接続し、さらに上記
吸気通路と排気通路のうち少なくとも上記吸気通
路において上記圧力波過給機の上流側の吸気通路
と圧力波過給機より下流側の吸気通路とを連通さ
せて該圧力波過給機をバイパスするバイパス通路
を形成するとともに、該バイパス通路にエンジン
の特定の運転領域において該バイパス通路を開く
バイパス弁を備えてなる圧力波過給機付エンジン
において、上記バイパス通路中に容積拡大室を形
成する一方、上記バイパス弁を上記バイパス通路
の上記容積拡大室の吸気下流側位置あるいは排気
上流側位置に配置したものである。

（作用） 本考案では上記の手段により、 (1) バイパス弁が開弁状態にある運転領域におい
ては、吸気はバイパス通路を介して圧力波過給
機をバイパスして流通する、 (2) バイパス弁が閉弁状態にある運転領域におい
ては、バイパス通路と該バイパス通路に形成さ
れた容積拡大室とによつて圧力波過給機よりも
吸気上流側の吸気通路にその一端が開口する共
鳴形消音装置が構成され、上記圧力波過給機か
ら発生するノイズがこの共鳴形消音装置により
効果的に減衰せしめられる、 等の作用が得られる。

（実施例） 以下、第１図を参照して本考案の好適な実施例
を説明する。

この実施例の圧力波過給機付エンジンは、吸気
通路３に設けた吸気バイパス通路５と排気通路４
に設けた排気バイパス通路６とをそれぞれ後述す
る吸気側共鳴型消音装置１１及び排気側共鳴型消
音装置１２の一部として機能させるようにしたも
のであつて、その基本構造は該各共鳴型消音装置
１１，１２にかかる部分を除いて全て前述の従来
例（第２図参照）の圧力波過給機付エンジンと同
様とされている。従つて、ここでは、この吸気側
共鳴型消音装置１１と排気側共鳴型消音装置１２
の構成並びにその作用のみを詳述し、それ以外の
構成部材については第２図の各部材に対応させて
第１図の各部材に同一の符号を付することにより
その説明を省略する。

吸気バイパス通路５は、圧力波過給機２をバイ
パスする如く吸気通路３に設けられたものであ
り、その吸気下流端部には前述の如くチエツク弁
５１とシヤツター弁５２とからなる吸気側バイパ
ス弁５０が取付けられている。尚、この吸気側バ
イパス弁５０は既述のように圧力波過給機２の下
流側の吸気圧に応じてエンジンの低速・低負荷運
転領域においては開弁して吸気バイパス通路５を
開路し、高速・高負荷運転領域においては閉弁し
て該吸気バイパス通路５を閉路するようにその作
動特性が設定されている。

さらに、この吸気バイパス通路５の上記吸気側
バイパス弁５０の配置位置より吸気上流側位置に
は、該吸気バイパス通路５の外側を囲繞するよう
にして適宜容積をもつ容積拡大室７が設けられて
いる。また、この吸気バイパス通路５の容積拡大
室７に対応する部分の通路壁には所定径をもつ開
孔９，９……が複数個形成されており、該吸気バ
イパス通路５と容積拡大室７とはこの各開孔９，
９……を介して相互に連通せしめられている。従
つて、上記吸気側バイパス弁５０の閉弁状態にお
いては、上記容積拡大室７は上記吸気バイパス通
路５の上流側のみに開口する閉空間とされる。

尚、この開孔９の径寸法並びにその形成個数は
共鳴減衰作用を利用して消音しようとするノイズ
の共鳴周波数に応じて設定される。特に、この実
施例の場合には、上記共鳴周波数をエアクリーナ
３１と排気側消音器４１により吸収減衰されるノ
イズ周波数以外の周波数域に設定し、共鳴減衰作
用と吸収減衰作用の両者を有効に利用してより広
範囲の周波数域で効果的な消音作用が得られるよ
うにしている。

即ち、この実施例においては、上記吸気側バイ
パス弁５０を閉弁させて吸気バイパス通路５をそ
の一端が閉じられた閉通路とすることにより、該
吸気バイパス通路５とその外側に位置する容積拡
大室７とで２重筒状の吸気側共鳴型消音装置１１
を構成している。

一方、排気通路４側においては、圧力波過給機
２をバイパスする排気バイパス通路６に上記吸気
バイパス通路５側の容積拡大室７と同様構造をも
つ容積拡大室８を設け且つ該排気バイパス通路６
の上記容積拡大室８に対応する部分に開孔１０，
１０……を形成している。従つて、この場合にも
上記吸気系と同様に、排気バイパス通路６の排気
上流端部に配置された排気側バイパス弁５４を閉
弁して該排気バイパス通路６をその一端が閉じら
れた閉通路とすることによつて該排気バイパス通
路６とその外側に位置する容積拡大室８とで排気
側共鳴型消音装置１２が構成される。

尚、この実施例においては、排気側共鳴型消音
装置１２をノイズ低減上において有効に利用する
という観点から、上記排気側バイパス弁５４を前
述のように制御弁として機能させるようにしてい
る。従つて、この排気側バイパス弁５４はエンジ
ンの低速・低負荷運転領域では開弁され、高速・
高負荷運転領域では閉弁される。

このように、吸気バイパス通路５と排気バイパ
ス通路６に、エンジンの高速・高負荷運転領域に
おいて共鳴型消音装置として機能する吸気側共鳴
型消音装置１１と排気側共鳴型消音装置１２をそ
れぞれ設けた圧力波過給機付エンジンにおいて
は、圧力波過給機２から発生するノイズの増大す
るエンジンの高速・高負荷運転領域においては該
吸気側共鳴型消音装置１１と該排気側共鳴型消音
装置１２がともに消音装置として有効に機能し、
圧力波過給機２から排気するノイズのうち特定周
波数のノイズが効果的に共鳴減衰せしめられる。
このため、吸気通路３に設けた吸収減衰機能を有
するエアクリーナ３１と排気通路４に設けた排気
側消音器４１とによる吸収減衰効果と上記吸気側
共鳴型消音装置１１と排気側共鳴型装置装置１２
とによる共鳴減衰効果との相乗効果によつてより
広範囲の周波数域において高水準の消音効果が得
られる。

一方、エンジンの低速・低負荷運転領域におい
ては、吸気バイパス通路５及び排気バイパス通路
６がそれぞれ開路されるため吸気側共鳴型消音装
置１１と排気側共鳴型消音装置１２はともに構成
されず、吸気バイパス通路５及び排気バイパス通
路６はそれぞれ本来のバイパス吸気及びバイパス
排気の通路として機能する。従つて、この運転領
域においては吸気側共鳴型消音装置１１と排気側
共鳴型消音装置１２は何らノイズの共鳴減衰作用
は行なわないが、元々この運転領域は圧力波過給
機２から発生するノイズのレベル自体が低い領域
であるため、エンジンの運転騒音上特に問題はな
い。

又、この実施例においては吸気側共鳴型消音装
置１１及び排気側共鳴型消音装置１２を、それぞ
れエンジンの運転特性上必要不可欠な吸気バイパ
ス通路５及び排気バイパス通路６の一部を利用
し、これに容積拡大室７あるいは容積拡大室８を
付加するという簡単且つコンパクトな構成として
いるため、吸気バイパス通路５あるいは排気バイ
パス通路６とは別に専用の共鳴型消音装置を設置
するような場合に比して装置のコンパクト化を図
ることができ（換言すれば、共鳴型消音装置を設
けたことによる装置の大型化を最小限に抑えるこ
とができ）、エンジンの車載時におけるレイアウ
トの自由度が向上する等の利点が得られる。

（考案の効果） 本考案は、軸方向両端面に開口する小室を円周
方向に多数配置したロータをロータハウジング内
に回転自在に嵌装するとともに、該ロータハウジ
ングの軸方向両端に上記小室に連通可能なエア通
路を形成したエアケーシングと上記小室に連通可
能なガス通路を形成したガスケーシングとをそれ
ぞれ取付けてなる圧力波過給機の上記エアケーシ
ングをエンジンの吸気通路にまた上記ガスケーシ
ングをエンジンの排気通路にそれぞれ接続し、さ
らに上記吸気通路と排気通路のうち少なくとも上
記吸気通路において上記圧力波過給機より上流側
の吸気通路と圧力波過給機より下流側の吸気通路
とを連通させて圧力波過給機をバイパスするバイ
パス通路を形成するとともに該バイパス通路にエ
ンジンの特定の運転領域において該バイパス通路
を開くバイパス弁を備えてなる圧力波過給機付エ
ンジンにおいて、上記バイパス通路中に容積拡大
室を形成する一方、上記バイパス弁を上記バイパ
ス通路の上記容積拡大室の吸気下流側位置に配置
したことを特徴とするものである。

従つて、本考案の圧力波過給機付エンジンによ
れば、 (1) 圧力波過給機からのノイズが大きくなるエン
ジンの高速・高付加運転領域においてバイパス
通路に設けたバイパス弁を閉じることにより該
バイパス通路とその外側に設けた容積拡大室７
とで圧力波過給機より吸気上流側の吸気通路に
その一端が開口する共鳴型消音装置が構成され
るため、上記圧力波過給機から発生するノイズ
の一部はこの共鳴部において共鳴減衰され、吸
気通路及び排気通路にそれぞれ設けられる吸収
型消音装置によるノイズの吸収減衰作用との相
乗作用によつて上記ノイズが広範囲の周波数域
に亘つて効果的に減衰消音せしめられエンジン
装置全体としての静粛運転が実現される、 (2) エンジンの運転性能上設置が不可欠なバイパ
ス通路を共鳴型消音装置の一部として利用する
ようにしているため、装置の大型化を最小限に
抑えた状態で高水準の消音効果が得られる、 等の実用的効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る圧力波過給機付
エンジンのシステム図、第２図は従来構造の圧力
波過給機付エンジンのシステム図、第３図はバイ
パス弁の作動領域図、第４図はノイズレベル特性
図である。 １……エンジン本体、２……圧力波過給機、３
……吸気通路、４……排気通路、５……吸気バイ
パス通路、６……排気バイパス通路、７，８……
容積拡大室、９，１０……開孔、２１……ロー
タ、２２……ロータハウジング、２３……エアケ
ーシング、２４……ガスケーシング、３１……エ
アクリーナ、３３……エアエレメント、４１……
排気側消音器、５０，５４……バイパス弁、５１
……チエツク弁、５２……シヤツター弁、５５…
…ソレノイド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 軸方向両端面に開口する小室を円周方向に多数
   配置したロータをロータハウジング内に回転自在
   に嵌装するとともに、該ロータハウジングの軸方
   向両端に上記小室に連通可能なエア通路を形成し
   たエアケーシングと上記小室に連通可能なガス通
   路を形成したガスケーシングとをそれぞれ取付け
   てなる圧力波過給機の上記エアケーシングをエン
   ジンの吸気通路に、また上記ガスケーシングをエ
   ンジンの排気通路に、それぞれ接続し、さらに上
   記吸気通路と排気通路のうち少なくとも上記吸気
   通路において上記圧力波過給機より上流側の吸気
   通路と圧力波過給機より下流側の吸気通路とを連
   通させて該圧力波過給機をバイパスするバイパス
   通路を形成するとともに、該バイパス通路にエン
   ジンの特定の運転領域において該バイパス通路を
   開くバイパス弁を備えてなる圧力波過給機付エン
   ジンにおいて、上記バイパス通路中に容積拡大室
   を形成する一方、上記バイパス弁を上記バイパス
   通路の上記容積拡大室の吸気下流側位置に配置し
   たことを特徴とする圧力波過給機付エンジン。