JPH0650059B2 - ねじ空気圧縮機の形式の過給機を備えた絞り制御内燃エンジンにおける装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧縮室内に設置されたねじロータ（雄ロータお
よび雌ロータ）を含みかつ車両のエンジンのクランクシ
ャフトに伝動装置を介して連結された空気圧縮機の形式
の過給機を備えた絞り制御内燃エンジン装置に関するも
のであある。

この種の公知の装置は圧縮機が部分負荷で運転するとき
低効率の欠点に悩んでいた。そのような装置の他の欠点
は過給機と燃料供給方式との間の相互の共働作用に関す
る困難に遭遇することである。さらに、部分負荷から全
負荷に移行するとき、全装入圧力に達するまでに遅れが
存在する。

本発明の目的はこれらの欠点を回避した前記種類の簡単
な装置を提供することにある。

この目的は本発明によれば請求の範囲に記載された特徴
を有する装置によつて達成される。

本発明はもしねじ圧縮機の形式の過給機が圧縮機入口側
の、ねじ圧縮機にとつて普通の（例えばスエーデン特許
第198,588 号明細書参照）、容量調整または制御装置と
ともに設けられそして容量が低下するならば、圧縮機は
ガス絞弁がエンジン吸込み口を絞り、かつエンジンに動
力を伝達するのを同じような方法で膨脹機械として作用
するという概念に基づいている。このことは伝動装置を
通して直接に、または膨脹機械を減速することにより、
たとえば充電発電機により、間接的に達成される。膨脹
効果はエンジンとねじロータ機械との間の伝動比を、機
械が膨脹機として作用するときそれが圧縮機として作用
するときより伝動比が低くなるように、変化することに
よつて増大することができる。このことは雄ロータを通
して、さもなくば、雌ロータを通して駆動を実施するこ
とにより容易に達成することができる。機械が圧縮機と
して運転されかつエンジンから駆動されるときは、駆動
は雄ロータを通して実施される。機械が膨脹機として運
転されかつ駆動力をエンジンに伝達するときは、駆動は
雌ロータを通して実施される。このことはエンジンの部
分負荷で運転しているときおよびアイドリングのとき燃
料消費量の減少をもたらす。ガス絞弁の必要はなくな
り、燃料は通常の気化器の必要をなくするような方法で
エンジンに供給することができる。とくに重要な利点は
装置が入口ポートの完全開放に向かうその運動中容量調
節スライドによつて連続的に露出されるように配置され
た多数の燃料供給孔を備えた燃料供給装置に関連すると
き得られる。このことはエンジン負荷の増大に比例して
燃料供給のよく釣り合った増加をもたらす。本発明によ
つて与えられる他の特殊な利点は、燃焼空気がエンジン
の部分負荷において生ずる膨脹により、屡々その膨脹機
械の通過の間冷却されることである。したがつて、もし
エンジン負荷が突然急激に増大するならば、機械がエン
ジンの部分負荷において以前に膨脹機として作用したこ
とに続いて、なお冷たい（膨脹機の下流の冷たい面によ
つて冷却された）燃焼空気がこの段階的上昇期間中燃焼
室におけるノックに対抗することができる。

本発明を図面を参照して詳細に説明するが、その中で、 第１図は第２図のＩ−Ｉ線に沿う従来技術による過給内
燃エンジンの断面図； 第２図は第１図のII−II線に沿う断面図； 第３図は第４図のIII−III線に沿う本発明の実施例の断
面図； 第４図は第３図のIV−IV線に沿う断面図； 第５図は第３図のＶ−Ｖ線に沿う断面図； 第６図はエンジン全負荷に設定された容量調整装置を示
す同様の断面図。

第１図および第２図に示された従来技術によるこの種の
装置は、シリンダヘッド２、吸込みマニホルド３、吸込
み導管４、吸込み弁５および排気弁６を備えた、４シリ
ンダ内燃エンジン１を含んでいる。

エンジンは実際の気化器またはそのようなガス絞弁を有
しない。その代わり、ねじロータ機械１０が吸込みマニ
ホルド３に連結されている。さらに、燃料ジェット１１
が、ベンチュリ管として形成された、吸込み導管４内に
設置され、ジェット１１が管１２を通して燃料含有浮子
室１３に連結されている。

ねじロータ機械は二つのねじロータ、すなわち雄ねじ１
４および雌ねじ１５を備え、それらは圧縮室１６内に回
転可能に軸受されかつ一方のロータ軸１７に取付けられ
たベルト調車１８、および調車の周りを通る駆動ベルト
１９を介して（図示しない）エンジンクランクシャフト
に連結されている。機械は入口ポート２１に通ずる入口
２０を含み、その有効面積はスライド２２によつて調節
され、スライド２２は、ロータ１４、１５の軸線に平行
に摺動するため、室１６の壁に取付けられかつその一部
を形成し前記スライドは下記で容量調整スライドとして
参照するが、リンク方式２３を介して車両のガスペダル
または加速ペダル２４に連結されている。

入口ポート近くに容量調整弁を備えたこの種のねじロー
タ機械はこの技術において公知であり、かつ特許明細書
に記載され図示されているのが見出される。特許明細書
については、同じ目的の弁装置を教示するスエーデン特
許第219 243 号を参照することができる。

エンジンが部分負荷で、すなわちガスペダルをアイドリ
ング位置に離して運転中、ねじロータ機械は、理論的
に、ガス絞弁として作用し、燃焼空気は入口２０を通り
また、スライド２２によりその最小有効面積に調節され
た、入口ポート２１を通つて吸込まれ、機械１０の作動
室にそして前記室に形成されたロータ溝に侵入し、空気
は引続いて前記溝内で膨脹しそして出口２５を通つてエ
ンジンの吸込みマニホルド３に流れ去る。燃焼空気はマ
ニホルド３から、燃料がジェット１１から吸込みによつ
て捕捉される、ベンチュリ入口導管４を介して、エンジ
ンのシリンダ室内に吸込まれる。

絞り制御がガス絞弁によつて実施されるときとは反対
に、この場合のエネルギは、膨脹機械として作用しした
がつて伝導装置１８、１９を通してクランクシャフトの
回転に寄与する、機械１０から得られる。

また空気はそれが膨脹するとき冷却される。それによつ
て、またクランクシャフトの駆動に対する前記寄与によ
つて、きわめて穏やかな効果しか達成されないが、その
効果は圧力条件の上昇とともに、例えば高エンジン回転
におけるエンジン速度に対応して、増大する。エンジン
負荷が（ガスペダルの圧下により）迅速に増大するとき
冷たい燃焼空気は瞬間的にエンジンに供給され、そこで
加速中のエンジンノックの傾向に反作用する。さらに、
ガスペダルが圧下されると直ぐに、第１図の右へのスラ
イド２２の移動により、ポート２１の有効面積が引続い
て拡大され、全装入圧力がエンジンに加えられるという
別の利点が得られる。通常、従来の方法でエンジンを過
給するとき、過給機は、ガスペダルが圧下されるとき係
合または作動され、装入圧力が発生するまで１ないし２
秒の遅れが存在する。第１図および第２図の公知の装置
において燃料はねじロータ機械１０の下流に供給され、
そのことは燃料ジェット１１を吸込み弁５の近くに設置
することを可能にする利点を有する。第３図ないし第６
図の本発明による装置は、燃料がねじロータ機械の上流
に供給されるため、この点において相違する。このこと
はねじロータ機械が湿つた空気で作用し、それはとくに
機械が非同期ロータ１４，１５すなわち、一方のロータ
が他方を駆動するように配置された、機械において特に
有利であることを意味している。この種の機械は同期ロ
ータを備えた機械より一層簡単でしかも所要空間が少な
くて済む。また湿つた状態は機械の冷却および或る場合
には、ロータ相互の接触面の潤滑を改善する。また燃料
は機械を通る間燃焼空気と完全に混合する。

下記の記載から分かるように、燃料供給がエンジン負荷
に応じて、エンジンアイドリング速度まで、容易かつ簡
単に調整することができ、それは付加的効果である。

第３図および第４図に示す実施例において、調整スライ
ド２２が設置された、このスライドの端面を含む、入口
２０の部分は、燃焼空気が通る方向に見て、ベンチュリ
ノズル３０の形式を有する。ノズル３０のもつとも狭い
部分またはのど部で、スライドの縦方向に延びているも
のは、浮子室１３と連通する燃料導管３２を通る、燃料
吐出管３１である。管３１はそれに対して或る大きさの
間隙をもつて孔３３内に延びており、それに沿つて分布
された一連の燃料ジェット３４，35，３６または燃料出
口開口を有する。スライド２２がそのエンジンアイドリ
ング位置を占めるとき（第５図）、ノズル３０はその最
小有効面積に調節されジェット３５、３６は孔３３の壁
によつてカバーされる。単位時間当たりの燃焼空気流入
量が最小であるのも係わらず、ノズル３０における空気
流量は、ベンチュリノズル装置のもつとも良い位置に設
置された、ジェット３４からの燃料吸込みを有効に捕捉
するため十分に大きい。エンジン負荷が増大すると、ス
ライド２２は第５図で僅かに右に、並んだつぎのジェッ
ト３５が露出される位置まで移動しねじロータの内部に
通ずるポートは機械に対して十分に大きくなり、ベルト
１９およびベルト調車１８を介して、エンジンのクラン
クシャフトによつて駆動される圧縮機として作用し始
め、この効果は、スライド２２がポートが最大まで開か
れ三つのジェット３４〜３６のすべてが露出される位置
を占めるときに達成される、エンジン全負荷に対して一
層適用可能である。

ねじロータ機械は(1)に等しい発生圧力比で作用しその
ことは機械が圧縮機としては最適に作用していないこと
を意味する。しかしながら、車両用エンジンは最大５％
以上の時間全出力で、すなわち過給下で運転はしないた
め、このことは重要ではない。もしエンジンが一層長い
時間全負荷で運転することを期待されるならば、機械
は、公知の方法で、第３図および第４図に示すように、
適当な圧力比を設定する制御スライド４０を備えること
が有利である。

もし付加的燃料が加速中必要であるならば、このことは
機械の圧縮機モードにおいて低圧でねじに付加的燃料を
供給することにより達成することができ、通常の気化器
方式の加速ポンプによつて達成される効果と同様であ
る。上記利点に加えて、本発明による装置はまた車両を
エンジン部分負荷で運転しているときまたはエンジンが
アイドリングしているとき、燃料を節約するものであ
り、そのことはまた大気汚染の見地からも有益である。
気化器の機能は多かれ少なかれ本発明の実際の装置と関
連し、そのことは第１図および第２図による実施例がと
くに各シリンダ用の個々の気化器の設置に匹敵するた
め、かなりの節約を生ずる。

本発明はまた、それぞれ２衝程および４衝程エンジンの
設計による、燃料噴射エンジンおよびディーゼルエンジ
ンにも適用可能である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮室内にねじロータ(14，15)を設けられ
   たねじ空気圧縮機(10)の形式の過給機を備えた絞り制御
   内燃エンジンにおける装置において、圧縮機(10)はその
   入口(20)側にエンジン(1，2)のガス制御装置(24)にまた
   はエンジン出力を調整する制御装置に連結された容量調
   整装置(22)を有し、ガス制御装置または出力制御装置は
   エンジンの部分負荷に対応する位置において容量調整装
   置(22)を対応する位置に調整し、その位置において圧縮
   機(10)の機能はガス絞り調整に代えてエンジン吸込み入
   口側(3)の絞り効果を変化する膨脹機モードに切換えら
   れ、前記膨脹機はエンジン(1，2)に動力を伝達し、容量
   調整装置はロータ(14，15)に対して軸方向に移動するよ
   うに設置されかつ圧縮室のおよびねじ圧縮機入口ポート
   (21)の半径方向可動壁部分を形成するスライド(22)を有
   し、入口ポート(21)は面積可変のノズル装置(30)の形式
   を有しまた前記面積可変ノズル装置(30)に開口する燃料
   供給装置(31)を有し、前記燃料供給装置(31)は複数の燃
   料供給開口(34，35，36)を有し、それらの開口は入口ポ
   ートが完全に開放される位置に向かって移動する間容量
   調整スライド(22)によって順次露出されるように配置さ
   れていることを特徴とするねじ空気圧縮機の形式の過給
   機を備えた絞り制御内燃エンジンにおける装置。
2. 【請求項２】ねじ圧縮機はその出口側(25)に内燃エンジ
   ン内部圧力比を設定する制御スライド(40)を備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のねじ空
   気圧縮機の形式の過給機を備えた絞り制御内燃エンジン
   における装置。
3. 【請求項３】ねじロータ機械とエンジンは駆動装置(18,
   19)によって連結され、前記駆動装置(18，19)は機械が
   圧縮機モードで運転するときは前記雄ロータ(14)に連結
   され、そのモードにおいて駆動力がエンジンからねじロ
   ータに伝達され、機械が膨脹機モードで運転するときは
   前記雌ロータ(15)に連結され、駆動力はねじロータ機械
   からエンジンに伝達されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載のねじ空気圧縮機の形式
   の過給機を備えた絞り制御内燃エンジンにおける装置。