JPH0816480B2

JPH0816480B2 - 内燃機関のための、高圧排ガス流制御装置を備えた圧力波チヤ−ジヤ−

Info

Publication number: JPH0816480B2
Application number: JP61097021A
Authority: JP
Inventors: カレル・アルトマン; アンドレアス・マイヤー; ヨーゼフ・ペレヴツニク
Original assignee: コムプレクス・アクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: EP0210328B1; JPS61252900A; CH666521A5; US4662342A; DE3662437D1; EP0210328A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関のための、高圧排ガス流制御装置を
備えた圧力波チヤージヤーであつて、単数又は複数のサ
イクルとガスケーシングと空気ケーシングとこの両ケー
シングの間に囲まれて隔室ロータを備えたロータケーシ
ングとを有し、このガスケーシング内と空気ケーシング
内とに、高圧及び低圧排ガス又は低圧及び高圧空気のた
めの主通路及び補助通路が配置されており、この主通路
が空気ケーシング内の低圧空気通路と高圧空気通路及び
ガスケーシング内の高圧排ガス通路と低圧排ガス通路か
ら成り、また補助通路の１つがガスケーシングの、隔室
ロータに面した端面に配置されたガスポケツトであり、
このガスポケツトが、ロータの回転方向で見て高圧排ガ
ス通路の後方に位置しかつ、ガスポケツト流入通路を介
して高圧排ガス通路に接続されている形式のものに関す
る。

内燃機関のための従来の圧力波チヤージヤーにおいて
は、各高圧排ガス通路と低圧排ガス通路との間に所謂ガ
スポケツトが配置されており、機関から排出された高圧
排ガス流の１部分がこのガスポケツト内に分岐され、そ
れと空気ケーシング内に形成された所謂膨張ポケツトと
の協働によつて低圧掃気、即ちロータの各室からの負荷
解除された排ガスの掃気が良好なものとなる。この良好
な低圧掃気によつて排ガス再循環が減少され、即ち燃焼
空気内への排ガスの侵入が減少せしめられる。アイドリ
ング範囲内での大きな排ガス再循環は機関の一様な運転
を妨げるものである。

しかしガスポケツト内への高圧ガスの分岐は他方で、
過給空気圧縮のために使用可能なエネルギを減少せしめ
る。特に全負荷時は、機関出力を上昇させるために当該
エネルギが必要とされる広い回転数及び温度範囲が形成
される。全負荷時にはいずれにせよ低圧掃気は保証され
ているので、その運転範囲ではガスポケツト内への高圧
排ガスの流入を中断すれば、当該範囲内での前記エネル
ギの使用が可能になるであろう。従つてこの運転状態の
ためにはガスポケツトは不要である。

しかし変化不可能な流入横断面を有するこのようなガ
スポケツトにおいては、高圧排ガスのエネルギを機関の
全運転範囲に亘つて過給空気の圧縮のために最良に使用
することは不可能であるという不利点を強いられる。そ
れに対して、低めの全負荷範囲内でガスポケツト流入部
を閉じることによつて、機関の空気必要量への圧力波チ
ヤージヤーの過給空気供給量の適合をより良く行なうこ
とが可能となる。

本発明の課題は冒頭に述べた形式の圧力波チヤージヤ
ーを改良して、機関から到来する高圧排ガス流を、機関
のその都度の出力範囲に適合させて、高圧排ガス通路を
通るメイン流とガスポケツト内に分岐される部分流とに
可変に分配することが容易に可能であるものを提供する
ことである。

上記の課題は本発明によれば、高圧排ガス流の制御の
ための装置が、圧力波プロセスと機関作業プロセスとの
ために適した値で応動する信号媒体によつて作動せしめ
られる調節モータによつて制御可能な制御部材を有して
おり、この制御部材が、ガスポケツト流入通路を通つて
の部分流及び高圧排ガス通路を通つてのメイン流を少な
くとも部分的に遮断するように調節可能であって、高圧
排ガス通路及びガスポケツト流入通路の流過横断面を
「全開」と「全閉」との間で無段階に変化調節可能であ
ることによつて解決された。

ガスポケツトへの供給のためには２つの可能性があ
り、即ちその単純な方の構成は、高圧排ガス通路とガス
ポケツトとの間でガスケーシングの、ロータに面した端
面に狭幅な接続通路を形成することである。この場合ガ
スポケツト内には、メイン流内にある静圧力が形成さ
れ、従つてこの供給はガスポケツトへの静的な供給法と
称される。第２の可能性は所謂トータルな圧力供給法で
あり、この場合はロータ室への高圧排ガス通路の入口の
手前で、該通路からガスポケツト通路がガスポケツトま
で分岐形成されている。この場合そのガスポケツト通路
は、分岐されたガス流がメイン流の方向に対して僅かに
のみ変向され、それによつてガスポケツト内で前記静圧
の他にガス流速による動圧も作用せしめられるように配
置形成されている。ヨーロツパ特許第0039375号明細書
（特公昭62−54966号公報）で公知の、トータルな圧力
供給機構を備えた上記形式を有する装置においては、ガ
スポケツト流入の制御と延いては高圧排ガス流の分配と
をバイメタルフラツプによつて行なうことが試られてい
る。このバイメタルフラツプはガスポケツト流入通路の
始端部において、その一方端部を以つてガスケーシング
内に緊締されており、室温において該ガスポケツト流入
部を完全に解放する。運転中にはバイメタルフラツプが
排ガス温度に応じて曲げられ、それによつて良好な低圧
掃気のためにガスポケツト流入が最初は温度の上昇に応
じて僅かだけ減少せしめられ、そしてその排ガス温度の
上昇に応じて流入横断面が次第に小さくされ、最後には
高い負荷範囲において完全に閉じられるようになつてお
り、それによつて過給空気の圧縮のために可及的に多く
の排ガスエネルギが供給可能である。

しかしこの装置によつても、機関がその都度の運転状
態に応じて必要とする、フラツプ位置の理想的制御は行
なわれず、何故ならフラツプ金属の特性がその都度の温
度に十分には適合され得ず、また長い運転時間の後には
組織変化を生じ得るからである。更に別の欠点は温度変
化に対するフラツプ変形の応動が遅いことであり、それ
は同様にフラツプ調節と運転状態との間に所望の対応関
係の形成することを妨げる。しかしそのような対応関係
の形式は、マイクロプロセツサ内に記憶されさ特性領域
によつて、過給圧に応じてフラツプ位置が制御されるよ
うな機構によつても不可能である。しかしそのような制
御によつてのみ、ガスポケツト流入を機関のその都度の
運転状態に最適に適合可能である。

本発明は前記のような、機関の各運転状態に対してト
ータルな圧力供給を適合させるための有利に特性領域制
御される装置への必要から出発している。このような制
御装置によれば、圧力波チヤージヤーの過給空気流が機
関の全運転範囲に亘つて可及的に良好に最大値に近づけ
られるはずである。

前述のように高圧排ガス流を過給空気の圧縮のための
メイン流と、より良好な低圧掃気のためのガスポケツト
流入部分とに制御可能に分配することの他に、本発明の
課題は、再循環程度、即ち過給空気内に侵入する排ガス
部分量の変化を可能とする特別な構造を備え、それによ
つて場合によつては法的に規定された酸化窒素制限値の
遵守を保証することである。

ガスポケツト流入が適切に設定されかつ制御されれ
ば、ある特別な変化例において、最高過給圧又は最大圧
力比を許容可能な最高値まで引下げ、それによつて別個
のウエストゲート、即ち高過ぎる過給圧のための排気弁
を不要とすることが可能である。

実施例第１図は圧力波チヤージヤーの１サイクルのためのロ
ータ隔室と主通路及び補助通路とを、その全高の半分に
当る円筒断面を以つて示す展開図である。１サイクルと
はこの場合、第１図に示された主及び補助通路の全体を
意味し、この各通路は正規作動の１回の圧力波プロセス
のために必要なものである。現在公知の実用の圧力波チ
ヤージヤーは一般的に２つのサイクルを有し、この各サ
イクルの各通路はそれぞれガス又は空気ケーシングの半
周に亘つて配置されている。

このような１サイクルの４つの主通路が第１図には符
号１乃至４を以つて示されており、即ち外気圧の空気が
流入する低圧空気通路１と、圧縮された過給空気が機関
シリンダ内へ流れる高圧空気通路２と、機関から放出さ
れた燃焼ガスがロータ11のロータ隔室12内へ流入しそし
てそこにある低圧空気を圧縮せしめる高圧排ガス通路３
と、ロータ隔室12内で負荷軽減された燃焼ガスが外部へ
排出される低圧排ガス通路４とである。そして補助通路
としてガスケーシング９内に、高圧排ガスの１部分を受
容するガスポケツト５が配置されており、更にこのガス
ポケツト５を冒頭に述べたように膨張ポケツト６と協働
して低圧掃気作用をより良くする働きをし、また空気ケ
ーシング８内の圧縮ポケツト７は低回転数時の過給気の
予備圧縮のために働く。これによつて排ガスターボチヤ
ージヤーの場合と異なり、低回転数の範囲内でも有効な
過給圧が形成される。

ガスポケツト５への供給のためには冒頭に述べたよう
に、ガスケーシング９の端面に配置された平形のガスポ
ケツト流入通路10によつて形成される純粋に静的な圧力
供給法と、トータルな圧力供給法とが可能であり、この
後者の供給法の制御が本発明の対象である。この後者の
供給法のためには、高圧排ガス通路３から可及的に鋭い
角度を以つて分岐されたガスポケツト流入通路13が働い
ており、この際に所定の場合には前記の通路10を同時に
設けると有利である。通路10が設けられない場合は、鎖
線で示された通路の制限線が有効となる。

第２図及び第３図には本発明の第１実施例による圧力
波チヤージヤーのガスケーシング14の端面図と、第２図
のIII−III線に沿つた該ガスケーシングの断面図とが示
されている。後述する他の実施例と同様に、主通路と補
助通路には第１図に示されたのと同じ符号が付されてい
る。そして他の各部材には、個々の実施例の相異をより
明らかにするためにそれぞれ異なる符号が与えられてい
る。

第２図及び第３図の例ではガスケーシング14のフラン
ジ15に、機関から到来する排ガス導管が接続されてい
る。この排ガス流は流動矢印16によつて示されている。
排ガスは両方のサイクルのための共同の排ガス室17内に
流入し、そこで第２図に示された各高圧排ガス通路３内
に分配される。回転方向矢印18はロータ11の回転方向を
示し、該ロータ11の１部分がその隔室12と共に第３図に
示されている。この方向18で圧力波プロセスの排ガス側
部分も経過し、即ちまず各サイクルにおいて排ガスが高
圧排ガス通路３内に達つし、続いてそこから運転状態に
応じて制御された部分がガスポケツト５内に分岐せしめ
られる。ロータ11内で負荷軽減された排ガスは低圧空気
によつて低圧排ガス通路４内に放出され、そこから更に
第２図及び第３図には示されていない排気通路（その軸
線は第２図の図平面に対して垂直に位置している）から
外部へ流出する。ここまでの構造における各部材は、自
動車エンジンの過給のための公知圧力波チヤージヤーの
構成部分を成すものである。

本発明による主要部分は図示の例では、以下に述べる
制御装置との協働における回転スライダ19によつて形成
されている。この回転スライダはケーシングの両側で、
その加熱を考慮しての十分な大きさの遊びを以つて支承
されている。また例えばステツプモータの、前述の制御
装置に属するロツドに係合するためのアーム20を備え
た、該回転スライダの右端部では支承部が耐熱性のシー
ルリングによつてシールされかつ、リング溝22内に係合
するねじ23によつて軸線方向で確保されている。見易く
するために、この支承部は第２図では略示されまたアー
ム20は第３図において、その第２図における位置から90
゜ずらして示されている。

回転スライダ19の中央部分は防熱スリーブ24によつて
熱作用から守られている。更にこのスリーブによつて、
排ガス及びすす粒子がロータの隣室と延いては汚損及び
熱に弱いロータころがり軸受内に侵入することも防がれ
ている。

この回転スライダ19は、互いに180゜ずらされている
両サイクルの高圧排ガス通路３及びガスポケット流入通
路13の両方の出口横断面をほぼ通る直径線に沿ってガス
ケーシング14を貫通している。両方のガスポケツト流入
通路13の範囲内に、当該回転スライダが制御通路25を有
している。この制御通路25の、ロータに面した各出口横
断面はこの図面では一致して示されているが、実際には
この各通路の形状はその入口と出口との間で異なつてい
てもよく、それは第５図乃至第８図の該制御通路の２つ
の変化形において示されている。この図ではそれぞれ第
１と第２とのサイクルのための通路形状が示されてお
り、その非同一性は、フランジ15から両サイクルのそれ
ぞれまで案内される、相異なる長さの２つの高圧排ガス
通路（第２図に流動矢印16で図示）が互いに異なる形状
を有することに起因しかつ規定されている。第２図及び
第３図に示されたようにガスケーシングの内部が非対称
的な形状を有する場合、両サイクルのために同じ流過質
量を形成する必要に基づいて、前記のような相異なる通
路形状が形成され、これは主に相異なる長さの高圧排ガ
ス通路内の流動及び温度状態に生じる相違によつて規定
されている。更に図示の構造からの変化形として、２つ
のサイクルを１つのフランジ15に対して対称的に位置せ
しめ、それによつて回転スライダ内に配置された２つの
制御通路を同一に形成可能とすることも考えられる。し
かし本明細書では簡明化するために実施例として、実際
的に形成された圧力波チヤージヤーのガスケーシングが
選ばれている。

第２図に示された各制御通路は横断面において平行な
壁と半円形状の端部とを有している。しかし第４図に示
された回転スライダの変化実施形においては、各制御通
路27が、ロータ手前でのガスポケツト流入通路の入口横
断面にもほぼ相応した台形横断面を以つて形成されてい
る。これによつてガスポケツト流入通路の全横断面が供
給のために活用される。

第５図、第６図及び第７図、第８図に示された回転ス
ライダの２つの実施例においては、前述のように、第１
及び第２のサイクルのための各制御通路が互いに異なつ
て形成されている。角度０゜は第１のサイクルに対応
し、角度180゜は第２のサイクルに対応している。また
第５図及び第６図に示された回転スライダ28においては
制御通路29,30の各通路壁が互いに平行であり、また第
７図及び第８図に示された回転スライダ31においては制
御通路32,33がガスポケツトに向つてノズル状に狭幅形
成されている。

機関との協働のためには該機関の運転状態に応じて回
転スライダを制御しなければならない。このために原動
機構造の分野において公知の前述形式の各制御及び調節
装置が使用可能であり、またその制御及び調節運動は、
機関及びチヤージヤーのプロセスに典型的な各パラメー
タ又は機関に典型的なパラメータに応答するセンサによ
つてトリガされる。

僅かな経費によつてガスポケツト流入を所望通りに制
御可能な制御装置は第９図に略示されたステツプモータ
54であつて、このモータは電子的な特性領域式制御機構
（オツトー機関の場合は類似の特性領域制御式の点火機
構）との接続を以つて、前述の課題のために最適に適合
せしめられる。このようなステツプモータの可動子は回
転スライダの自由端面に直接に同軸的に連結されるか又
は、ロツドを介して間接的に該回転スライダと連結され
ている。図示のように旋回角度は例えば70゜に設定可能
である。このステツプモータの制御のためにプログラム
された公知構造のプロセス・コンピユータ55は例えば過
給空気圧、過給空気温度、高圧排ガス温度、機関回転数
等のための各入力部を有している。第９図に全体を符号
56で示されたこれらの各入力部の各パルスは、プロセス
・コンピユータ内でステツプモータ54の制御のための信
号に変換処理される。

この場合、始動及びアイドリング時のためにはガスポ
ケツト流入部が完全に開かれ、従来は始動補助部材とし
て必要とされた自動的なスタート弁は不要とされ得る。
圧力比は最大許容過給圧に応じてプログラムされ、即ち
安易に全回転数範囲に亘つての均一な圧力比をプログラ
ムしてはならない。従つて最大許容過給圧には達しない
部分負荷範囲においては、その圧力比の上昇によつて過
給空気温度が上昇し、これはすす除去のための粒子フイ
ルタの再生のためにも有利である。またその温度高さの
補償はガスポケツト流入の遮断によつて広い範囲で可能
である。そして更に部分負荷時には、再循環程度の上昇
によつてNO_X放出が減少せしめられる。

ガスポケツト流入部の制御機構のための別の構成は以
下に第10図乃至第17図に示されている。

その第２構成の第１実施例は第10図及び第11図に示さ
れている。

前記の第１構成と同様にこの場合もガスポケツト流入
部の制御はやはり回転スライダの原理に基づいており、
制御を行なう各通路が高圧排ガス通路とガスポケツト流
入通路とを、やはり運転状態に応じた相互関係に基づく
程度を以つて「全開」と「全閉」との間で絞る。最初に
述べた第１構成に対する相違は、各サイクルにそれぞれ
１つの独自の回転スライダ57,58が配置されており、し
かもこの両方の回転スライダ57,58が、例えばクランク
アーム59を有する一方の回転スライダ57の旋回時に他方
の回転スライダ58が前記回転スライダ57と逆方向で旋回
するように、機械的に強制連結されていることである。
この両回転スライダの機械的連結のために第１の回転ス
ライダ57がその内側端部にガイドピン60を有し、このガ
イドピン60は第２の回転スライダ58の内端部に配置され
たガイド溝61内で滑動案内されている（第10図のXI−XI
線に沿つて示した断面図である第11図を参照）。両方の
回転スライダが逆方向旋回運動することによつて、以下
に第14図乃至第17図で示されたように回転スライダの各
制御通路がローダ軸線のある点に関して軸対称となり有
利である。従つてこの回転スライダは、両方のサイクル
のための各制御通路が同じ方向に旋回される前記の第１
実施例におけるように、両サイクルに同じ流れ状態を維
持するために相異ならせて形成する必要はない。

第10図にはガイド溝61を有する回転スライダ端部の上
側部分が、第11図のＸ−Ｘ線に沿つた断面で示されてい
る。

高圧排ガス流を制御分配するためにクランクアーム59
に作用する旋回運動は第１構成と同様に、プロセスに典
型的な同じパラメータによる公知の調節装置及びセンサ
を以つて導出される。

同じことが第12図及び第13図に示された第２構成の第
２実施例にも当てはまる。この実施例が第10図及び第11
図の例と異なる点は、両方の回転スライダ62,63の強制
的な機械式連結機構の部分である。両回転スライダ62,6
3はそれぞれ１つのクアクアーム64,65を有し、このクラ
ンクアーム64,65のクランクピン66,67はガスケーシング
９を取り囲む連結リング70の、ロータ軸線に対して平行
なガイドスリット68,69内で案内されている。連結リン
グの案内部は第13図にガイドブロツク71によつて略示さ
れている。

連結リング70の外側制限面から突出した長めのクラン
クピン66には上述の制御装置のロツドが係合しており、
調節運動時に回転スライダ62を旋回せしめ、この際に同
時に連結リング70がクランクピン66によつて回転され、
それによつて第２サイクルのためのクランクアーム65と
延いては回転スライダ63が、第１サイクルのクランクア
ーム64又は回転スライダ62と同じ角度だけ旋回せしめら
れる。第10図及び第11図に示された実施例と同様に各回
転スライダは逆方向に旋回され、それによつて両サイク
ルの各制御通路とガスポケツト流入通路とが同一に形成
可能である。第13図にはクランクアーム64の両方の終位
置が示されており、この際にカツコ内に記された符号が
鎖線で示された仮想の右側終位置を示している。

この回転スライダの連結機構は、２つ以上のサイクル
を有する圧力波チヤージヤー、例えば将来に実際的に有
効となるであろう３サイクルのチヤージヤーのためにも
適している。

第14図乃至第17図に横断面で示された、前述の第２構
成の２つの実施例における回転スライダ内の制御通路に
よつて、以下の各運転範囲において十分な圧力波プロセ
スが形成可能でなければならない。即ち、アイドリング及び始動運転時であつて、この場合に従
来のスタート弁は不要である。また非常運転時であつ
て、故障などの場合に車両が自力で帰宅できる必要があ
る場合。

低い回転数範囲における部分及び全負荷による運転
時。

高い回転数範囲における部分及び全負荷による運転
時。

この各条件は第14図乃至16図に示された実施例におい
て、前記の第１構成に対して付加的な通路によつて達成
された。この場合第10図又は第12図に示された又はそれ
に準じた同様な構造の、対ごとに配置された回転スライ
ダ、及び第４図に示された回転スライダが当てはまる。
高圧排ガス通路３とほぼ同じ横断面を有するメイン制御
通路72から、比較的に狭いサブ制御通路73が分岐してい
る。しかしこの場合回転スライダの円筒体は高圧排ガス
通路３の横断面とガスポケツト流入通路13の回転スライ
ダ側開口とを被つており、これと異なり前記の第１構成
においては回転スライダ19の円筒体が全ての運転状態に
おいて高圧排ガス通路の１部分のみを被つていた。この
第２構成においても高圧排ガス通路の制御縁の形状、即
ち高圧空気通路２と場合によつては圧縮ポケツト７とに
関してその位置は変らず留まり、他方で高圧排ガス通路
３の開放縁をその都度の運転状態に応じて通路３の出口
横断面内で摺動するための回転スライダ対57＋58及び62
＋63が配置されている。この開放縁は制御通路範囲内
の、回転スライダの半月形状の残余横断面74の縁75であ
る。

第10図及び第12図に示された回転スライダ57,58,62,6
3の内の１つが第14図、第15図、第16図に、種々異なる
運転範囲のための各所定位置で示されている。第14図に
は機関のアイドリング運転及び、車両の自力での帰宅を
可能とする非常運転のための位置が示されている。この
場合には半月形状の残余横断面74が高圧排ガス通路３を
完全に閉鎖し、またガスポケツト流入通路13は開かれ、
それによつて漏損を度外視すれば、排ガスはガスポケツ
ト５のみを介してロータ内に達することになる。従つて
通路３からの排ガスは高圧空気通路２内へは流入しな
い。通路３が低圧空気通路１と僅かに重なつていること
によつて、即ちロータ隔室がロータ回転方向で見て通路
３の開放縁75＊よりも後で通路１の閉鎖縁76に達つする
ことによつて、当該機関を始動させかつアイドリングで
回転させるのに十分な量の低圧空気が通路１からロータ
隔室と通路３の、回転スライダによつて閉じられた開口
範囲によつて形成された補助ポケツト77とを介して通路
２内へ移流可能となる。ロータが故障して動かない場合
でも、通路１とロータ隔室とポケツト77とを介して吸込
まれる空気は前述のような車両の非常時運転のために十
分なものである。

補助ポケツト77を形成可能とするためには、ロータ端
面へ可及的に接近させての回転スライダの配設は、それ
が全負荷時に回避し難い漏損への対抗手段として有効で
あるにも拘わらず諦めなければならない。この点に関し
ての改良が第17図には、半月形の残余横断面の裏面に設
けられた切欠き78（鎖線で図示）によつて示されてい
る。これによつて回転スライダはロータにより近づけて
配置可能となりかつ、それでも補助ポケツト77の大きさ
は十分なものに保たれる。

第15図は回転スライダが、通路３を約３分の２位開き
かつガスポケツト５のための流入通路13を閉じた、その
中間位置にある。これは低回転数における部分負荷又は
全負荷運転のための位置である。この位置への回転スラ
イダの旋回は低い過給圧に達した後に発動され、その過
給圧の大きさは従来の圧力波チヤージヤーにおいて用い
られていたスタート弁の応答波にほぼ相応する。この位
置ではメイン制御通路72によつて排ガスがロータ隔室壁
に向つて、急角度で変向され、これは特に強制的な駆動
装置を有さない自由回転型の圧力波チヤージヤーのため
に特に有利である。また高圧排ガス通路３及び高圧空気
通路２の開放縁75,79が互いに僅かにずれていることに
よつて、低回転数における高圧側の圧力波プロセスの良
好な調整が行なわれ、従つて通路２の手前の圧縮ポケツ
ト７は不要となる。この場合ガスポケツト流入通路13は
閉じられているので、全排ガスエネルギは圧縮のために
用いられる。

第16図には高回転数範囲内での部分負荷及び全負荷時
の回転スライダの終位置が示されている。この場合、メ
イン制御通路72とガスポケツト流入通路13とが完全に開
かれている。この回転スライダの調節範囲は第15図に示
された位置とこの終位置との間にある。高圧側の圧力波
プロセスの最適な調整状態はほぼ維持され、同様に過給
空気導管内への排ガスの再循環は十分に回避されてい
る。過給圧制限は余分な排ガスをガスポケツト５内へ導
出することによつて行なわれ、これによつて低圧掃気が
助成される。

第17図には前述の制御機構の変化形が示されており、
この場合低圧掃気の助成のために高圧排ガスの１部分が
通路３からエゼクタノズル80を介して低圧排ガス通路４
へ分岐せしめられる。所属の回転スライダ81は唯１つの
制御通路72＊を有し、その実線で示された位置は第14図
の回転スライダ位置に相応し、即ちそれはアイドリング
及び非常運転時である。また鎖線で示された位置は第16
図の位置に相応し、即ち高回転数範囲における部分負荷
及び全負荷時の終位置であり、従つて通路３及び流入通
路13は完全に開かれている。また鎖線で示された切欠き
78は、回転スライダが可及的にロータに近づけて配置さ
れる場合に、補助ポケツト77を拡大するために設けられ
ている。

回転スライダの調節のためには前記の第１構成におけ
るのと同じ手段が使用可能である。機関によつて要求さ
れる運転状態にチヤージヤーを最適に適合させるため
に、この場合にもやはり特性領域制御が良好な手段であ
る。機関回転数又は自由回転型圧力波チヤージヤーの場
合はロータ回転数と、噴射ポンプの制御ロツド運動とし
て表わされる有効な平均圧力との関数として、回転スラ
イダの有利な位置が特性曲線に応じて電子制御ユニツト
内に記憶されており、この際に機関運転のために重要な
他のデータ、例えば粒子フイルタの状態、即ちその汚れ
具合に応じたパラメータも記憶され得る。

第18図乃至第20図に示されたガスポケツト流入の制御
のための第３の構成は制御部材としてピストンスライダ
97を用いており、このピストンスライダ97はガスケーシ
ング96内で高圧及び低圧排ガス通路３又は４を貫通しガ
スポケツト５の、両サイクルのために設けられた２つの
ガスポケツト流入通路13の始端部内まで摺動可能であ
る。このピストンスライダ97はガスポケツトピストン98
及びウエストゲート・ピストン99を有し、この内の前者
はガスポケツト流入部の開閉、そして後者はウエストゲ
ートの開閉のために働く。この両ピストンは、その閉鎖
位置外に位置している時にはガイドリブ100及び101によ
って案内されており、この各ガイドリブはガスポケツト
流入通路13と高圧排ガス通路３とを直角に貫通して延び
ている。

第18図にはアイドリング及び非常運転時のためのピス
トンスライダ97の位置が示されている。即ちガスポケツ
トピストン98によつてガスポケツトへの流入部が開放さ
れ、また高い過給圧に達するまで余剰な高圧排ガスを低
圧排ガス通路内に排出せしめるウエストゲート通路102
はウエストゲート・ピストン99によつて遮閉されてい
る。

また第19図に示された部分負荷及び全負荷時には、ウ
エストゲート通路102とガスポケツト流入通路13とが遮
閉されている。この場合高圧排ガスは全て圧縮作業のた
めに用いられる。

高い全負荷時において高圧排ガスが過剰に供給されて
いる場合、ウエストゲートとガスポケツト流入通路とが
開かれ（第20図参照）、その開放ストロークａとｂとに
はａ＜ｂの関係が成り立つ。

この第３構成と前記の第２構成においては圧力波プロ
セスが、両サイクルの同一形成された各通路に基づいて
左右対称的に経過する。ピストンスライダを有するこの
実施例では更に、両方のガスポケツト５が共同の流入通
路13を有する。

ピストンスライダの制御は公知構造のセンサと調節部
材によつて、最初に述べた２つの構成におけるのと同様
な方法で行なわれ得る。第21図は通路13と102の各開放
ストロークh_GTとh_WGの相互関係を示し、この際に制御は
過給圧P₂と機関の平均有効圧力Pmeとに応じて行なわれ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の複数の実施例を示すものであつて、第１
図は圧力波チヤージヤーのガス及び空気ケーシングとロ
ータの隔室とを略示する展開円筒断面図、第２図及び第
３図はガスケーシングをそのガスポケツト流入部の制御
のための装置と共に示す上から見た平面図及び側面図、
第４図は第２図及び第３図に示された装置の１部分とし
ての回転スライダを示す図、第５図、第６図、第７図、
第８図は回転スライダの２つの異なる実施例における各
制御通路を示す断面図、第９図は回転スライダのための
操作装置を示す略示図、第10図、第11図、第12図、第13
図は別の構成による回転スライダを有するガスケーシン
グを１部分破断して示す平面図、第14図、第15図、第16
図は第10図及び第12図に示されたガスケーシングのため
の回転スライダを種々異なる位置で示す断面図、第17図
は更に別の実施例による回転スライダを示す断面図、第
18図、第19図、第20図はガスケーシング内の、ピストン
スライダを有する本発明による装置を３つの相異なる位
置で示す断面図、第21図は機関の運転状態に応じてのピ
ストンスライダのストロークを略示した線図である。１……低圧空気通路、２……高圧空気通路、３……高圧
排ガス通路、４……低圧排ガス通路、５……ガスポケツ
ト、６……膨張ポケツト、７……圧縮ポケツト、８……
空気ケーシング、9,14,96……ガスケーシング、10,13…
…ガスポケツト流入通路、11……ロータ、12……ロータ
隔室、15……フランジ、16……排ガス流の流動方向、17
……排ガス室、18……ロータの回転方向矢印、19,26,2
8,31,57,58,62,63,81……回転スライダ、20……アー
ム、21……シールリング、22……リング溝、23……ね
じ、24……防熱スリーブ、25,27,29,30,32,33……制御
通路、54……ステツプモータ、55……プロセス・コンピ
ユータ、56……入力部、59,64,65……クランクアーム、
60……ガイビピン、61……ガイド溝、66,67……クラン
クピン、68,69……ガイドスリツト、70……連結リン
グ、71……ガイドブロツク、72,72＊……メイン制御通
路、73……サブ制御通路、74……残余横断面、75,75＊,
79……開放縁、76……閉鎖縁、77……補助ポケツト、78
……切欠き、80……エゼクタノズル、97……ピストンス
ライダ、98……ガスポケツトピストン、99……ウエスト
ゲート・ピストン、100,101……ガイドリブ、102……ウ
エストゲート通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のための、高圧排ガス流制御装置
を備えた圧力波チャージャーであって、単数又は複数の
サイクルとガスケーシングと空気ケーシングとこの両ケ
ーシングの間に囲まれて隔室ロータを備えたロータケー
シングとを有し、このガスケーシング（９）内と空気ケ
ーシング（８）内とに、高圧及び低圧排ガス又は低圧及
び高圧空気のための主通路及び補助通路（3,4,5又は1,
2,6,7）が配置されており、この主通路が空気ケーシン
グ（８）内の低圧空気通路（１）と高圧空気通路（２）
及びガスケーシング（９）内の高圧排ガス通路（３）と
低圧排ガス通路（４）から成り、また補助通路の１つが
ガスケーシング（９）の、隔室ロータ（11）に面した端
面に配置されたガスポケット（５）であり、このガスポ
ケット（５）が、ロータ（11）の回転方向で見て高圧排
ガス通路（３）の後方に位置しかつ、ガスポケット流入
通路（13）を介して高圧排ガス通路（３）に接続されて
いる形式のものにおいて、高圧排ガス流の制御のための
装置が、圧力波プロセスと機関作業プロセスとに典型的
なパラメータに応答する信号手段によって作動せしめら
れる調節モータによって制御可能な制御部材（19;26;2
8;31;57＋58;62＋63;81;97）を有しており、この制御部
材が、ガスポケット流入通路を通っての部分流及び高圧
排ガス通路（３）を通ってのメイン流を少なくとも部分
的に遮断するように調節可能であって、高圧排ガス通路
（３）及びガスポケット流入通路（13）の流過横断面を
「全開」と「全閉」との間で無段階に変化調節可能であ
ることを特徴とする、内燃機関のための、高圧排ガス流
制御装置を備えた圧力波チャージャー。
【請求項２】前記の制御部材が一体的な回転スライダ
（19:26:28:31）であり、この回転スライダの各制御通
路（25:27:29:30又は32,33）が、互いに平行な又はノズ
ル状に狭くされた制限壁を有している、特許請求の範囲
第１項記載の圧力波チャージャー。
【請求項３】２つのサイクルを有し、それぞれのサイク
ルのために独自の回転スライダ（57,58又は62,63,81）
が配設されており、この各回転スライダが、それぞれの
サイクルに関しての制御運動によって同方向に旋回され
ることを目的として機械的手段によって相互連結されて
おり、更に該回転スライダによって高圧排ガス通路
（３）及びガスポケット流入通路（13）の流過横断面を
「全開」と「全閉」との間で無段階に変化調節可能とす
るために、該回転スライダが高圧排ガス通路（３）内に
適切に配置されかつその制御通路（72,73;72＊）が適切
に形成されている、特許請求の範囲第１項記載の圧力波
チャージャー。
【請求項４】両方の回転スライダ（57,58）を機械的に
連結するための手段が、一方の回転スライダ（58）の内
端部に配置されたガイド溝（61）と、他方の回転スライ
ダ（57）の内端部に配置されて前記ガイド溝（61）内に
滑動可能に支承されたガイドピン（60）とから成ってお
り、このガイドピン（60）が所属の回転スライダ（57）
の軸線に対して偏心的に位置している、特許請求の範囲
第３項記載の圧力波チャージャー。
【請求項５】両方の回転スライダ（62,63）の機械的な
連結のための手段が、ロータ軸線に対して平行なガイド
スリット（68,69）を備えた１つの連結リング（70）
と、各回転スライダの、それぞれクランクピン（66又は
67）を備えた各クランクアーム（64,65）とから成って
おり、このクランクピン（66、67）が前記案内溝（68,6
9）内に案内されており、一方のクランクピンが調節モ
ータ（54）との機械的な連結のために規定されており、
更に前記連結リング（70）の案内のためのガイドブロッ
ク（71）が配設されている、特許請求の範囲第３項記載
の圧力波チャージャー。
【請求項６】回転スライダ（57,58;62,63）が高圧排ガ
ス通路（３）の流過横断面を変化させるためのメイン制
御通路（72）と、ガスポケット流入通路（13）の流過横
断面を変化させるためのサブ制御通路（73）とを有し、
更に該回転スライダが高圧排ガス通路（３）の範囲内に
半月形の残余横断面（74）を有し、この残余横断面（7
4）の１つの縁が高圧排ガス通路（３）のための調節可
能な開放縁（75）として機能する、特許請求の範囲第３
項記載の圧力波チャージャー。
【請求項７】回転スライダ（81）が、高圧排ガス通路
（３）及びガスポケット流入通路（13）と接続可能なよ
うに形成された唯１つの制御通路（72＊）を有し、また
高圧排ガス通路（３）から、先行する低圧排ガス通路
（４）まで案内されるエゼクタノズル（80）が配設され
ており、このエゼクタノズル（80）が回転スライダ（8
1）の半月形の残余横断面（74）によって遮閉可能であ
る、特許請求の範囲第３項記載の圧力波チャージャー。
【請求項８】半月形の残余横断面（74）がその外面に、
補助ポケット（77）の形成のための切欠き（78）を有し
ている、特許請求の範囲第３項記載の圧力波チャージャ
ー。
【請求項９】ローター軸線に対して同心的で低圧排ガス
通路（４）に接続するウエストゲート通路（102）を有
し、全サイクルの各ガスポケット（５）が１つの共同の
ガスポケット流入通路（13）を有し、制御部材が、ガス
ケーシング（96）をロータ（11）に対して同心的に貫通
しかつガスポケットピストン（98）とウエストゲートピ
ストン（99）とを備えたピストンスライダ（97）として
形成されており、前記の各ピストン（98,99）がガスポ
ケット（５）とウエストゲート通路（102）とに対する
流入横断面を無断式に変化させるために規定されてい
る、特許請求の範囲第１項記載の圧力波チャージャー。
【請求項１０】調節モータが、プロセスコンピュータ
（55）によって特性領域制御されるステップモータ（5
4）であって、このステップモータ（54）が制御部材（1
9;26;28;31;57＋58;62＋63;81;97）に同軸的に直接連結
されている、特許請求の範囲第１項記載の圧力波チャー
ジャー。
【請求項１１】ステップモータの特性領域制御が、高圧
空気圧力（P₂）と機関シリンダの平均有効圧力（Pme）
とから導出される信号によって制御部材を適切に制御
し、それによってガスポケット流入通路（13）の開口が
最も低いアイドリング範囲から出発して次第に上昇する
負圧に応じてゼロまで減少せしめられ、他方でこの負荷
インターバルの間にウエストゲート通路は閉じられて留
まり、次いで続く部分負荷範囲及び低い全負荷範囲にお
いてガスポケット流入通路（13）とウエストゲート通路
とが閉じられて留まり、また高い全負荷範囲ではガスポ
ケット流入通路（13）及びウエストゲート通路が開放さ
れるようになっている、特許請求の範囲第10項記載の圧
力波チャージャー。