JPH1162601A - エンジンの過給装置 - Google Patents

エンジンの過給装置

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JPH1162601A
JPH1162601A JP9222349A JP22234997A JPH1162601A JP H1162601 A JPH1162601 A JP H1162601A JP 9222349 A JP9222349 A JP 9222349A JP 22234997 A JP22234997 A JP 22234997A JP H1162601 A JPH1162601 A JP H1162601A
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exhaust gas
partition
impeller
engine
intake
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Nobukatsu Arai
信勝 荒井
Seiji Sakagami
誠二 坂上
Tsutomu Okazaki
勉 岡崎
Tetsuo Udagawa
哲男 宇田川
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンから流入した排気ガスを用いて、吸気
を昇圧しエンジンに送り込むエンジンの過給装置を提供
する。 【解決手段】外周部に複数の羽根を有する羽根車２をケ
ーシング１内に収納し、羽根の周囲にリング状の流体通
路を形成し、流体通路に第一の仕切り３と第二の仕切り
４を設けて二つの流体通路に分け、一方の排ガス流路６
にエンジンの排気ガスを流入、流出させ、他方の吸気側
流路９には吸気を流入、流出させる流体機械構成を有す
る過給装置により、解決できる。 【効果】エンジンの回転速度が低い領域から比較的高い
領域にわたって良好な吸気の昇圧、即ち、エンジンの過
給を低コストな機械構成で実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部から吸入され
た空気を圧縮してエンジンに送り込む過給機に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】自動車用エンジンの過給機としては、排
気ガスタービンと遠心形圧縮機からなるターボチャージ
ャーやスーパーチャージャーと呼ばれるルーツ形、リシ
ョルム式（スクリュー形）、スクロール形（スパイラル
形）等の容積型圧縮機が良く知られている。
【０００３】一方、排気の圧力波を利用して吸気を圧縮
する方式の圧力波式過給機とかコンプレックス装置と呼
ばれる過給機も知られている。これらは、例えば「続・
究極のエンジンを求めて」（兼坂 弘著、三栄書房、19
91.2.20刊）等で詳細な記述がある。
【０００４】ターボチャージャーは、排気ガス圧力でタ
ービンを回転させ、同軸にマウントされた遠心式羽根車
を回転させて吸気を圧縮するもので、排気ガスが持つエ
ネルギーの回収が可能だが、排気ガス流量の少ないエン
ジンの低回転域では十分な吸気の昇圧は得られない。
【０００５】一方、容積型圧縮機を用いるスーパーチャ
ージャーや圧力波式過給機は、低回転域でも十分な吸気
の昇圧が可能だが、エンジンにベルト掛け、あるいは電
動機で駆動されるため、駆動にエンジン動力の一部を費
やす。
【０００６】圧力波式過給機は通常、例えば特開昭60-1
50427号公報、特開平4-94419号公報等に記載されている
様に、複数のセルを内部に有した円筒状のロータをエン
ジン回転と同期を取って回転させ、ロータの一端の一部
より排気ガスを、他端の一部より吸気をロータ内に導入
し、圧力の交換を行わせるものである。特にディーゼル
エンジンに適するとされ、低速運転時にも有効な過給効
果が得られるが、ロータ内で吸気が排気に接するため、
吸気と排気の部分的混合は避けられない。
【０００７】圧力波式過給機には、特開平3-182628号公
報に記載されて様に、セルを半径方向に傾けたロータを
用いて、ロータに自転力を持たせる、あるいは吸気およ
び排ガスに遠心力を作用させ、掃気動作を助成するとし
たものがある。また、この様に構成する事で低コストが
可能としているが、一般にはこの形式の圧力波過給機は
高コストである。
【０００８】次に、本発明に用いられる羽根車について
述べる。本羽根車は例えば実公昭59-36715号公報、日本
機会学会論文集40巻336号（昭49-8）p2197-2208、等に
紹介されたウエスコポンプ、うず流送風機、あるいは他
の文献では再生形流体機械、ペリフェリーポンプ等の名
称で呼ばれる流体機械に用いられる羽根車と基本的には
同様の形態の羽根車である。
【０００９】即ち、円板状の基体の外周部に、基本的に
は放射状に形成された複数の流体昇圧用の羽根を備えた
羽根車で、円板外周の片面だけに羽根が設けられたもの
と両面に設けられたものがある。
【００１０】従来のポンプあるいは送風機（ブロワ）
は、これら羽根車の羽根の周囲にリング状の流体通路を
形成するケーシング内に収納され、流体通路には流体の
入口と出口を分離する１個の隔壁が羽根車の回転を阻害
しない形状に設けられている。
【００１１】羽根車はモータやエンジンにより回転させ
られ、隔壁の一方の側に設けられた流体入口より流体を
吸引し、流体は複数の羽根により数回の遠心圧縮作用を
受けて昇圧され、隔壁の他方の側に設けられた流体出口
より吐出する。流体は数回の遠心圧縮作用を受けるた
め、比較的低い回転速度でも大きな昇圧が可能である特
徴を持つ。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、エン
ジンから流入した排気ガスを用いて、吸気を昇圧しエン
ジンに送り込むエンジンの過給装置を提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外周部に複数の羽根を形成する円板状の
羽根車と、該羽根車を回転可能に収納し、前記羽根の周
囲にリング状の流体通路を形成するケーシングとを有
し、前記流体通路に第一の仕切りと第二の仕切りを設け
ることにより、前記流体通路を第一の流体通路と第二の
流体通路に分け、前記第一の流体通路には、前記第一の
仕切り近傍にエンジンの排気ガスを流入する排ガス入口
を設けると共に、前記排ガス入口と同じ側で前記第二の
仕切りの近傍に排ガス出口を設け、前記第二の流体通路
には、前記排ガス出口の前記第二の仕切りをはさんで反
対の側に空気を吸入する吸気入口を設けると共に、前記
第一の仕切りをはさんで前記排ガス入口と反対の側に吸
気出口を設けることを特徴とする。
【００１４】また、本発明の他の特徴は、前記第一の仕
切り及び前記第二の仕切りの少なくとも一方と前記羽根
車の羽根端部との間に前記排気ガスの圧力波が通過可能
な隙間を形成するように、前記第一の仕切りと前記第二
の仕切りを設けることにある。
【００１５】また、本発明の他の特徴は、前記第一の仕
切り又は第二の仕切りの幅を前記羽根車の羽根間隔より
小さく形成することにある。
【００１６】また、本発明の他の特徴として、前記羽根
車は、前記外周部の両面に前記複数の羽根を有し、一方
の面の羽根と他方の面の羽根とは交互に位置をずらせて
形成されていることにある。
【００１７】また、本発明の他の特徴として、前記排ガ
ス入口及び前記吸気入口の少なくとも一方は、前記排気
ガス又は前記空気の流れが前記羽根車の軸方向とほぼ平
行に流入するように形成され、かつ前記排ガス出口又は
前記吸気出口の少なくとも一方は、前記排気ガス又は前
記空気の流れが前記羽根車の外周方向に流出するように
形成されることにある。
【００１８】また、本発明の他の特徴は、前記ケーシン
グの前記流体通路とほぼ平行な端面外部にケーシング冷
却手段を設けることにある。
【００１９】また、本発明の他の特徴は、前記第一の仕
切り又は前記第二の仕切りに、排気ガス還流のための排
気ガス通路と該排気ガス通路の開閉を行うバルブ装置と
を設けることにある。
【００２０】また、本発明の他の特徴は、前記羽根車
に、該羽根車の回転を補助する外部駆動機構を接続する
ことにある。
【００２１】また、本発明の他の特徴は、エンジンから
流入した排気ガスを用いて、吸気を昇圧しエンジンに送
り込むエンジンの過給装置において、外周部に複数の羽
根を有する羽根車をケーシング内に収納し、前記羽根の
周囲にリング状の流体通路を形成し、前記流体通路に第
一の仕切りと第二の仕切りにを設けて前記流体通路を排
ガス流路と吸気側流路とに分け、前記排ガス流路に前記
排気ガスを流入、流出させ、前記吸気側流路に吸気を流
入、流出させる流体機械構成を有し、前記排ガス流路の
排気ガスが有する圧力エネルギーを圧力波として前記吸
気側流路の吸気に作用させ、かつ前記排気ガスが有する
流動エネルギーを前記羽根車の回転力として回収し前記
吸気を昇圧させることにある。
【００２２】本発明によれば、羽根車は外周部に複数の
羽根を形成する。ケーシングは、羽根車を回転可能に収
納し、羽根の周囲にリング状の流体通路を形成する。リ
ング状の流体通路に第一の仕切りと第二の仕切りを設け
ることにより、流体通路を第一の流体通路と第二の流体
通路に分ける。第一の流体通路には、第一の仕切り近傍
にエンジンの排気ガスを流入する排ガス入口を設けると
共に、排ガス入口と同じ側で第二の仕切りの近傍に排ガ
ス出口を設ける。第二の流体通路には、排ガス出口の第
二の仕切りをはさんで反対の側に空気を吸入する吸気入
口を設けると共に、第一の仕切りをはさんで排ガス入口
と反対の側に吸気出口を設ける。
【００２３】これにより、エンジンの回転速度が低い領
域から比較的高い領域にわたって良好な吸気の昇圧、即
ち、エンジンの過給を低コストな機械構成で実現する。
【００２４】また、第一の仕切り又は第二の仕切りの少
なくとも一方と羽根車の羽根端部との間に、排気ガスの
圧力波が通過可能な隙間（ギャップ）を設ける事によ
り、圧力波による昇圧が効果的に達成される。
【００２５】また、第一の仕切り又は第二の仕切りの少
なくとも一方の幅を羽根車の羽根間隔（ピッチ）より小
さく形成した事でも、圧力波による昇圧が効果的に達成
される。
【００２６】また、円板の外周部の両面に羽根を有する
羽根車において、一方の面の羽根と他方の面の羽根とを
交互に位置をずらせて形成した羽根車を用いる事でより
圧力波による昇圧が効果的に達成される。
【００２７】また、吸気入口又は排気ガス入口の少なく
とも一方を排気ガス又は空気の流れが羽根車の軸方向と
ほぼ平行に流入するよう形成すると共に、吸気出口又は
排気ガス出口の少なくとも一方を流れが羽根車の半径方
向に流出するよう形成する事により、吸気および排気ガ
スの流れの損失を低減でき、効果的な羽根車の回転と回
転力による昇圧が達成される。
【００２８】また、ケーシングの端面部にケーシング冷
却手段、例えば空冷フィン又は水冷ジャケット等を設け
る事で、吸気あるいは軸受（潤滑油）の温度上昇を低減
でき過給効率の向上と信頼性の向上が達成される。
【００２９】また、第一の仕切り又は第二の仕切りに排
気ガス還流（ＥＧＲ）のための排気ガス通路と排気ガス
通路の開閉を行うバルブ装置を設ける事で、ＥＧＲのた
めの別の配管が不用になり、配管の簡素化が達成され
る。
【００３０】また、羽根車に、該羽根車の回転を補助す
る外部駆動機構を接続する事により、エンジン始動の不
良や低速時の不用な吸気抵抗の排除が達成される。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係るエ
ンジンの過給装置を、図を用いて説明する。
【００３２】本発明の第一の実施例を図１〜図５を用い
て説明する。図１は第一の実施例を示す過給装置の径方
向断面図に近い構成説明図である。図２は図１のＸ−Ｘ
断面図、図３は図１のXI−XI 断面図、図４は第一の実
施例の羽根車２の部分詳細図、図５は羽根車２と第二の
仕切り４の部分の展開図である。
【００３３】羽根車２は円板の外周部の両面に複数の羽
根２ａ，２ｂを持ち、羽根と羽根の間には図４に溝と表
現した流体流路２ｃ，２ｄを持つ。ケーシング１ａ，１
ｂは羽根車２の溝２ｃ，２ｄの部分を含めて見ると断面
が卵形の二つの流体通路、すなわち第一の流体流路であ
る排ガス流路６ａ，６ｂ、第二の流体流路である吸気側
流路９ａ，９ｂを羽根車２の外周部に形成している。
【００３４】流体通路は第一の仕切り３（ａ，ｂ）と第
二の仕切り４ａ，４ｂにより分割されている。第一の仕
切り３（ａ，ｂ）、第二の仕切り４ａ，４ｂはそれぞれ
ケーシング１ａ，１ｂと一体に製作してもよいし、別体
に製作してもよい。
【００３５】第一の仕切り３の一方の側に排気ガス入口
５が、流入流れが羽根車２の軸方向ほぼ平行になるよ
う、他方の側には吸気出口１０が、流出流れが羽根車２
の外周方向になるよう設けられている。また、同様に第
二の仕切り４の一方の側に排気ガス出口７が、他方の側
には吸気入口８が設けられている。
【００３６】これにより、排ガス流路６および吸気流路
９が形成されている。第二の仕切り４にはＥＧＲ用通路
１１が設けられ、バルブ１２が設置されている。バルブ
１２の開度はモータなどの開閉機構１８で制御される。
羽根車２の回転軸１３は軸受１４、１５により支持され
ている。１６、１７は軸受箱カバーである。
【００３７】エンジンからの排ガスは、排気ダクト１０
０より排ガス入口５ａ，５ｂに流入し、排ガス流路６
ａ，６ｂを流れるが、この際の流れは、図１及び２に示
す様な挙動となり、羽根車２に回転力を与える。一方、
排気の圧力波は、図５に示す様に、羽根車２と第二の仕
切り４ａ，４ｂとの間に設けられたギャップ２４ａ，２
４ｂを通過して吸気側流路９ａ，９ｂに伝播する。
【００３８】一方、エアクリーナからの吸気は吸気ダク
ト１０１から吸気入口８ａ，８ｂに導入され、排気の圧
力波により加圧されると共に、回転する羽根車２の羽根
間で遠心力が与えられ、図１及び２に示した様な流れを
呈し、昇圧作用を受ける。この様にして加圧された吸気
は吸気出口１０よりエンジンに送られる。
【００３９】なお、本実施例のエンジンの過給装置の構
造では、排ガスの大部分は排ガス出口７より排出する
が、羽根間に閉じ込められた排ガス分とギャップ２４
ａ，２４ｂを通って漏れる排ガスもあるため、吸気側へ
の排ガスの混入はゼロには出来ないが、最近のエンジン
では広い運転範囲でＥＧＲを行うため、排ガスの混入は
このＥＧＲと同じ事であるから、許容されると考える。
また、どうしてもＥＧＲゼロの運転が必要なエンジンシ
ステムでは、本過給装置をバイパスする配管を設ければ
良い。
【００４０】図６は第二の実施例を示す。基本的な構成
は第一の実施例と同等であるが、羽根間隔（ピッチ）の
大きい羽根車３２と，羽根ピッチより幅の小さな第二の
仕切り３４ａ，３４ｂの組み合わせで、排気の圧力波の
伝播をより促進させるものである。この場合は、図５で
２４ａ，２４ｂとして示したギャップは小さくても良
い。
【００４１】図７は第三の実施例を示す。基本的な構成
は第一実施例と同等である。また、羽根ピッチの大きい
羽根車と、羽根ピッチより幅の小さな第二の仕切りの組
み合わせで、排気の圧力波の伝播をより促進させるとい
う思想は第二の実施例と同等である。
【００４２】但し、両面に羽根を有する羽根車で一方の
面の羽根と他方の面の羽根とを交互に位置をずらせて形
成した羽根車４２を用いている点が異なる。羽根を交互
にずらす事により、排気の圧力波が羽根により遮断され
る時間を半減できるという利点がある。
【００４３】図８は第四の実施例を示す。羽根ピッチの
大きい羽根車と、羽根ピッチより幅の小さな第二の仕切
り３４の組み合わせで、排気の圧力波の伝播をより促進
させるという思想は第二の実施例と同等である。但しこ
の場合、第二の仕切り３４の幅が小さいため、第一の実
施例の様にこの部分にＥＧＲバルブが設けられない。そ
こで幅の大きい第一の仕切り３３にＥＧＲバルブ４１を
設置したものである。
【００４４】図９は第五の実施例を示す。基本的な構成
は第一実施例と同等である。但し、第一実施例では排ガ
ス通路と吸気通路をほぼ同等な長さに形成しているのに
対し、本実施例では、第二の仕切り５４を排ガス入口５
５側へ近付けて設け、吸気通路５９を排ガス通路５６に
対して長くしたものである。
【００４５】排ガス流動によって得られる羽根車２の回
転力はやや減少すると思われるが、排気の圧力波の利用
は同等に可能であり、吸気通路５９が長くなった分羽根
車の回転による昇圧区間が長いので、同等以上の昇圧効
果が期待できる。
【００４６】また、排気ガスが接する羽根車およびケー
シングの面積が減少する分吸気の温度上昇が小さくでき
る利点がある。また、第二の仕切り５４の位置は、排気
側および吸気側の全体的な流動抵抗との関係に基づい
て、各種エンジン、エンジンシステムにより最適な選択
をすれば良い。
【００４７】図１０は第六の実施例を示す。基本的な構
成は第一の実施例と同等である。但し、第一実施例では
両羽根の羽根車２を用いているのに対し、本実施例では
片羽根の羽根車６２を用いている点と冷却のためのケー
シング冷却手段、例えば空冷のフィン１０３をケーシン
グ６１の端面に設けている点が異なる。
【００４８】排気量の小さいエンジンに用いる場合、こ
の様な片羽根構造でも可能であり、小型化される。勿
論、ニーズによっては大容量でも片羽根構造も有り得
る。但しこの場合、本体の厚さは比較的薄く出来るが、
径方向寸法は大きくなると思われる。
【００４９】また、図示はしないが、設計によっては片
羽根の羽根車を複数枚、あるいは両羽根の羽根車を複数
枚用いて、これらの羽根車を並列あるいは直列に配置構
成する構造も有り得る。
【００５０】図１１は第七の実施例を示す。基本的な構
成は第一の実施例と同等である。ケーシング７１ａ，７
１ｂの冷却手段としてケーシング端面に水通路１０５
ａ，１０５ｂを形成する水冷ジャケット１０４ａ，１０
４ｂを付加すると共に、軸受近傍の冷却を促進するため
の水通路１０６ａ，１０６ｂをケーシングに設けてい
る。７６ａ，７６ｂは排ガス通路であり、７９ａ，７９
ｂは吸気通路である。
【００５１】図１２は第八の実施例を示す。羽根車３
２，４２は羽根ピッチの大きい羽根車である。図８で示
した第四の実施例とは反対に、第一の仕切り８３の幅を
羽根ピッチより小さく形成し、排ガス入口８５の近傍か
ら吸気出口９０の近傍へ排気の圧力波を作用させるもの
である。
【００５２】この場合、流れに逆らっての圧力波の伝播
となるが、高い圧力の排ガスの圧力波が吸気出口９０に
作用させられれば、より効果的な加圧が達成される。排
ガス出口８７付近の排ガス圧力は排ガス入口８５での圧
力より低下しているが、吸気入口８８での吸気圧力も低
いので、第二の仕切り８４を越えての圧力波効果も期待
できる。また、第二の仕切り８４での排ガスの流体漏れ
は、仕切りの幅を大きくして低減し、第一の仕切り８３
での排ガスの流体漏れは、仕切りの幅が小さくなって
も、流れに逆らう分小さくなる。
【００５３】図１３は第九の実施例を示す。羽根車２に
モータジェネレータ１１０を接続した構成である。エン
ジンの始動時と低回転時にモータジェネレータ１１０を
モータとして用い、羽根車を強制的に回転させるもので
ある。
【００５４】今までの実施例では、エンジンの始動時に
は羽根車２は停止しており、羽根車の慣性力のため、羽
根車は吸気抵抗を増大させ、エンジンの始動が良好に行
えない恐れがある。また、低回転時にも排気ガスの量が
少ないので、羽根車２の回転速度が上がらず、同様に吸
気抵抗を増大させてしまう恐れがある。
【００５５】従って、始動時と低回転時に羽根車の回転
をモータでアシストしてやる事により、良好な過給が実
現でき、エンジンの始動不良の問題、低回転時の吸気抵
抗の問題共に解消させる事が出来る。さらに、エンジン
の回転速度が大きい運転条件では、羽根車２の回転速度
が上昇するので、ある回転速度以上でモータジェネレー
タ１１０がジェネレータとして作用するよう計画してお
けば、排気ガスエネルギーを電気として回収する事が出
来る。
【００５６】勿論、モータジェネレータ１１０はただの
モータでもよく、あるいはエンジンにベルト掛けされた
クラッチ付きプーリとする構成も有り得る。エンジンに
ベルト掛けされたクラッチ付きプーリの場合には、低速
時クラッチを接続するか、高速時クラッチを接続する
か、システム的にいろいろの場合がでてくる。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、エンジンの排気ガスが
有する圧力エネルギーを圧力波として直接吸気に作用さ
せると共に流動エネルギーを回転力として回収して吸気
を昇圧する作用の両方を利用して、エンジンの回転速度
が低い領域から比較的高い領域にわたって良好な過給が
可能な低コストなエンジンの過給装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示す過給装置の径方向
断面図に近い構成図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１のXI−XI断面図である。
【図４】第一の実施例の羽根車２の部分詳細図である。
【図５】第一の実施例の羽根車２と第二の仕切り４の部
分の展開図である。
【図６】本発明の第二の実施例の羽根車３２と第二の仕
切り３４との部分の展開図である。
【図７】本発明の第三の実施例の羽根車４２と第二の仕
切り３４との部分の展開図である。
【図８】本発明の第四の実施例を示す径方向断面図に近
い構成説明図である。
【図９】本発明の第五の実施例を示す径方向断面図に近
い構成説明図である。
【図１０】本発明の第六の実施例を示す軸方向断面図で
ある。
【図１１】本発明の第七の実施例を示す軸方向断面図で
ある。
【図１２】本発明の第八の実施例を示す径方向断面図に
近い構成説明図である。
【図１３】本発明の第九の実施例を示す軸方向断面図で
ある。
【符号の説明】
１，６１…ケーシング、２，３２，４２，６２…羽根
車、３，８３…第一の仕切り、４，８４…第二の仕切
り，５…排ガス入口、６…排ガス流路、７…排ガス出
口、８…吸気入口、９…吸気流路、１０…吸気出口、１
２，９１…ＥＧＲバルブ、１０３，１０４…冷却手段、
１１０…モータジェネレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇田川 哲男 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】外周部に複数の羽根を形成する円板状の羽
    根車と、該羽根車を回転可能に収納し、前記羽根の周囲
    にリング状の流体通路を形成するケーシングとを有し、
    前記流体通路に第一の仕切りと第二の仕切りを設けるこ
    とにより、前記流体通路を第一の流体通路と第二の流体
    通路に分け、前記第一の流体通路には、前記第一の仕切
    り近傍にエンジンの排気ガスを流入する排ガス入口を設
    けると共に、前記排ガス入口と同じ側で前記第二の仕切
    りの近傍に排ガス出口を設け、前記第二の流体通路に
    は、前記排ガス出口の前記第二の仕切りをはさんで反対
    の側に空気を吸入する吸気入口を設けると共に、前記第
    一の仕切りをはさんで前記排ガス入口と反対の側に吸気
    出口を設けることを特徴とするエンジンの過給装置。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記第一の仕切り及び
    前記第二の仕切りの少なくとも一方と前記羽根車の羽根
    端部との間に前記排気ガスの圧力波が通過可能な隙間を
    形成するように、前記第一の仕切りと前記第二の仕切り
    を設けることを特徴とするエンジンの過給装置。
  3. 【請求項３】請求項１において、前記第一の仕切り又は
    第二の仕切りの幅を前記羽根車の羽根間隔より小さく形
    成することを特徴とするエンジンの過給装置。
  4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３において、前記羽
    根車は、前記外周部の両面に前記複数の羽根を有し、一
    方の面の羽根と他方の面の羽根とは交互に位置をずらせ
    て形成されていることを特徴とするエンジンの過給装
    置。
  5. 【請求項５】請求項１において、前記排ガス入口及び前
    記吸気入口の少なくとも一方は、前記排気ガス又は前記
    空気の流れが前記羽根車の軸方向とほぼ平行に流入する
    ように形成され、かつ前記排ガス出口及び前記吸気出口
    の少なくとも一方は、前記排気ガス又は前記空気の流れ
    が前記羽根車の外周方向に流出するように形成されるこ
    とを特徴とするエンジンの過給装置。
  6. 【請求項６】請求項１において、前記ケーシングの前記
    流体通路とほぼ平行な端面外部にケーシング冷却手段を
    設けることを特徴とするエンジンの過給装置。
  7. 【請求項７】請求項１において、前記第一の仕切り又は
    前記第二の仕切りに、排気ガス還流のための排気ガス通
    路と該排気ガス通路の開閉を行うバルブ装置とを設ける
    ことを特徴とするエンジンの過給装置。
  8. 【請求項８】請求項１において、前記羽根車に、該羽根
    車の回転を補助する外部駆動機構を接続することを特徴
    とするエンジンの過給装置。
  9. 【請求項９】エンジンから流入した排気ガスを用いて、
    吸気を昇圧しエンジンに送り込むエンジンの過給装置に
    おいて、 外周部に複数の羽根を有する羽根車をケーシング内に収
    納し、前記羽根の周囲にリング状の流体通路を形成し、
    前記流体通路に第一の仕切りと第二の仕切りにを設けて
    前記流体通路を排ガス流路と吸気側流路とに分け、前記
    排ガス流路に前記排気ガスを流入、流出させ、前記吸気
    側流路に吸気を流入、流出させる流体機械構成を有し、
    前記排ガス流路の排気ガスが有する圧力エネルギーを圧
    力波として前記吸気側流路の吸気に作用させ、かつ前記
    排気ガスが有する流動エネルギーを前記羽根車の回転力
    として回収し前記吸気を昇圧させることを特徴とするエ
    ンジンの過給装置。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040144581A1 (en) * 2003-01-23 2004-07-29 Bratton William Harvey Suspension system powered supercharger
FR2875849A1 (fr) * 2004-09-28 2006-03-31 Renault Sas Procede de fonctionnement d'un moteur a combustion interne comprenant un compresseur a ondes de pression
US7555891B2 (en) 2004-11-12 2009-07-07 Board Of Trustees Of Michigan State University Wave rotor apparatus
US20060168958A1 (en) * 2005-01-02 2006-08-03 Jan Vetrovec Supercharged internal combustion engine
US7076952B1 (en) * 2005-01-02 2006-07-18 Jan Vetrovec Supercharged internal combustion engine
FR2888879B1 (fr) * 2005-07-20 2011-10-14 Renault Sas Systeme et procede d'alimentation d'un moteur
DE102006020522A1 (de) 2006-05-03 2007-11-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
ITVI20090068A1 (it) * 2009-03-24 2009-06-23 Giannino Ghiotto Turbocompressore per sovralimentazione di motori a combustione interna specialmente aeronautici
JP5273255B2 (ja) * 2009-10-30 2013-08-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の過給システム
WO2012116285A2 (en) 2011-02-25 2012-08-30 Board Of Trustees Of Michigan State University Wave disc engine apparatus
CN102606548B (zh) * 2012-03-23 2014-07-23 大连理工大学 径流式射流气波增压器
EP2977586B1 (de) * 2014-07-24 2018-05-16 Antrova AG Druckwellenlader und Verfahren zum Betrieb eines Druckwellenladers
US10375901B2 (en) 2014-12-09 2019-08-13 Mtd Products Inc Blower/vacuum
DE102016210931A1 (de) * 2016-06-20 2017-12-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
US10724450B2 (en) * 2016-07-18 2020-07-28 Aerodyn Combustion LLC Enhanced pressure wave supercharger system and method thereof
DE102019208045B4 (de) * 2019-06-03 2023-05-11 Ford Global Technologies, Llc Mittels Comprex-Lader aufgeladene Brennkraftmaschine

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6029763B2 (ja) * 1982-08-18 1985-07-12 東洋紡績株式会社 中空糸膜の製造方法
JPS60150427A (ja) * 1984-01-18 1985-08-08 Mazda Motor Corp 過給機付エンジン
CH680680A5 (ja) * 1989-12-06 1992-10-15 Asea Brown Boveri
JPH0494419A (ja) * 1990-08-08 1992-03-26 Nissan Motor Co Ltd コンプレックス装置

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US6082341A (en) 2000-07-04

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