JP2011111988A - 過給エンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ターボ圧縮機への吸気に旋回流を発生させることが可能な過給エンジンシステムにおいて、簡単な構造でターボ圧縮機の効率の低下を招くことなくエンジン負荷の調整を可能にする。
【解決手段】ターボコンプレッサ３０下流の吸気通路５２には、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量を調整するためのスロットル弁が設けられておらず、ターボコンプレッサ３０上流の吸気通路５１に設けられた流量調整装置１０が、コンプレッサインペラ３１と同一回転方向の旋回流をターボコンプレッサ３０への吸気に発生させつつ、ターボコンプレッサ３０への吸入吸気流量を調整することで、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンへの吸気をターボ圧縮機で加圧する過給エンジンシステムに関する。

エンジンへの吸気を加圧する過給装置として、ターボチャージャーが用いられている。ターボチャージャーは、エンジンからの排気のエネルギーを利用してタービンの動翼を回転駆動することで、タービンの動翼に連結されたターボ圧縮機の動翼を回転駆動してエンジンへの吸気を加圧する。

また、ターボ圧縮機は、ターボチャージャーの他に、ガスタービンやターボ冷凍機等にも用いられている。ガスタービンやターボ冷凍機のターボ圧縮機において、ターボ圧縮機の動翼に流入する流体に対して予旋回流を発生させる技術が下記特許文献１，２に開示されている。ターボ圧縮機の動翼に流入する流体に対して動翼と同一回転方向の予旋回流を発生させることで、動翼がする圧縮仕事を減少させることが可能となる。

特開平６−６６３００号公報 特開２００８−１４４７２５号公報 特許第４３０６６４２号公報

エンジンへの吸気をターボ圧縮機で加圧する過給エンジンシステムにおいても、ターボ圧縮機の動翼に流入する吸気に対して動翼と同一回転方向の予旋回流を発生させることで、動翼がする過給仕事を減少させることが可能となる。ただし、この過給エンジンシステムにおいて、エンジン負荷を調整するためには、ターボ圧縮機下流の吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を調整することで、エンジンの燃焼室への吸入吸気量を調整する必要がある。しかし、エンジン負荷を調整するために、ターボ圧縮機下流でスロットル弁の開度を調整すると、ターボ圧縮機の効率が変化する。例えばエンジンの全負荷運転時（スロットル弁の全開時）にターボ圧縮機の効率が高くなる条件で運転を行う場合は、スロットル弁の開度が小さいエンジンの部分負荷運転時に、ターボ圧縮機の効率が低下する。その結果、ターボ圧縮機の動翼を回転駆動する動力が増加する。

本発明は、ターボ圧縮機への吸気に旋回流を発生させることが可能な過給エンジンシステムにおいて、簡単な構造でターボ圧縮機の効率の低下を招くことなくエンジン負荷の調整を可能にすることを目的とする。

本発明に係る過給エンジンシステムは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る過給エンジンシステムは、動翼の回転によりエンジンへの吸気を吸入して加圧するターボ圧縮機を備え、ターボ圧縮機からの吸気をエンジンの燃焼室に導入して間欠的に燃焼させる過給エンジンシステムであって、動翼と同一回転方向の旋回流をターボ圧縮機への吸気に発生させつつ、ターボ圧縮機への吸入吸気流量を調整する流量調整装置を備え、ターボ圧縮機下流の吸気通路には、エンジンの燃焼室への吸入吸気量を調整するためのスロットル弁が設けられておらず、流量調整装置が、ターボ圧縮機への吸入吸気流量を調整することで、エンジンの燃焼室への吸入吸気量を調整することを要旨とする。

本発明の一態様では、流量調整装置は、動翼の回転方向に関して互いに間隔をおいてターボ圧縮機上流の吸気通路に配置され、動翼の回転軸方向に対する傾斜角度が可変な複数の案内翼を含み、動翼の回転軸方向に対する案内翼の傾斜角度を調整することで、動翼の回転方向に関して互いに隣接する可動翼間の流路を通ってターボ圧縮機へ流れる吸気に発生させる旋回流を調整しつつ、該隣接する可動翼間の流路面積を調整してエンジンの燃焼室への吸入吸気量を調整することが好適である。

本発明の一態様では、流量調整装置は、ターボ圧縮機上流の主吸気通路から分岐する分岐吸気通路を形成する分岐管と、分岐吸気通路及びターボ圧縮機入口と連通し、動翼の回転方向に沿って旋回する旋回吸気通路を形成する旋回管と、主吸気通路を流れる吸気流量と、分岐吸気通路及び旋回吸気通路を流れる吸気流量との割合を変化させることが可能な吸気通路調整弁と、を含み、主吸気通路を流れる吸気流量と、分岐吸気通路及び旋回吸気通路を流れる吸気流量との割合を吸気通路調整弁により調整することで、ターボ圧縮機への吸気に発生させる旋回流を調整しつつ、エンジンの燃焼室への吸入吸気量を調整することが好適である。

本発明によれば、ターボ圧縮機への吸気に旋回流を発生させることが可能な過給エンジンシステムにおいて、簡単な構造でターボ圧縮機の効率の低下を招くことなくエンジン負荷を調整することができる。

本発明の実施形態に係る過給エンジンシステムの概略構成を示す図である。 流量調整装置の構成例を示す図である。 流量調整装置の構成例を示す図である。 流量調整装置の構成例を示す図である。 流量調整装置の構成例を示す図である。 流量調整装置の構成例を示す図である。 ターボ圧縮機の性能特性の一例を示す図である。 ターボ圧縮機下流側で吸気流量を調整する場合の作動ラインを示す図である。 ターボ圧縮機上流側で吸気流量を調整する場合の作動ラインを示す図である。 ターボ圧縮機への吸気に旋回流が発生していない場合の吸気流れを説明する図である。 ターボ圧縮機への吸気に旋回流が発生している場合の吸気流れを説明する図である。 流量調整装置の他の構成例を示す図である。 流量調整装置の他の構成例を示す図である。 流量調整装置の他の構成例を示す図である。 流量調整装置の他の構成例を示す図である。 流量調整装置の他の構成例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る過給エンジンシステムの概略構成を示す図である。本実施形態に係る過給エンジンシステムは、エンジン（内燃機関）５３と、ターボチャージャー（ターボ過給機）２０と、を備える。本実施形態に係る過給エンジンシステムについては、例えば車両を駆動するための動力源として用いることができる。

ターボチャージャー２０は、タービン４０及びターボコンプレッサ（ターボ圧縮機）３０を含んで構成される。タービン４０は、例えば遠心タービンにより構成され、エンジン５３からの排気のエネルギーを利用してタービンインペラ（タービン動翼）４１を回転駆動する。ターボコンプレッサ３０は、例えば遠心圧縮機により構成され、コンプレッサインペラ（コンプレッサ動翼）３１がシャフト（回転軸）を介して連結されたタービンインペラ４１とともに回転駆動することで、ターボコンプレッサ３０上流の吸気通路５１からの吸気（エンジン５３への吸気）を入口から吸入し、吸入した吸気を加圧して出口から吐出する。コンプレッサインペラ３１の回転駆動によりターボコンプレッサ３０で加圧された吸気は、ターボコンプレッサ３０下流の吸気通路５２を通り、エンジン５３の吸気弁が開いているときに（吸気行程において）エンジン５３の燃焼室５８内に導入される。エンジン５３は、例えば火花点火機関等の容積型機関により構成することができ、燃焼室５８内に導入された吸気を間欠的に燃焼させることで動力を発生する。その際には、燃料を吸気通路５１または吸気通路５２に噴射することも可能であるし、燃料を燃焼室５８内に直接噴射することも可能である。燃焼室５８内における燃焼後の排気は、エンジン５３の排気弁が開いているときに（排気行程において）タービン４０上流の排気通路５４へ排出され、さらに、タービンインペラ４１を回転駆動するためにタービン４０へ供給される。タービンインペラ４１の回転駆動に利用された排気は、タービン４０下流の排気通路５５へ排出される。

本実施形態では、ターボコンプレッサ３０上流の吸気通路５１には、コンプレッサインペラ３１の回転方向と同一回転方向の予旋回流をターボコンプレッサ３０への吸気に発生させつつ、ターボコンプレッサ３０への吸入吸気流量（質量流量）を調整するための流量調整装置１０が設けられている。そして、ターボコンプレッサ３０下流の吸気通路５２（ターボコンプレッサ３０の出口から燃焼室５８の入口に到る吸気通路５２）には、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量（吸気質量）を調整してエンジン負荷を調整するためのスロットル弁が設けられておらず省略されている。本実施形態では、エンジン負荷を調整する場合には、流量調整装置１０が、ターボコンプレッサ３０への吸入吸気流量（質量流量）を調整することで、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量（吸気質量）を調整する。以下、流量調整装置１０の構成例について説明する。

流量調整装置１０の構成例を図２〜６に示す。図２はコンプレッサインペラ３１の回転軸方向と垂直方向から見た内部構成図を示し、図３はコンプレッサインペラ３１の回転軸方向と平行方向から見た内部構成図を示し、図４〜６はコンプレッサインペラ３１の回転方向（円周方向）に沿って展開した図を示す。図２〜６に示す流量調整装置１０の構成例では、ターボコンプレッサ３０上流の吸気通路５１（ターボコンプレッサ３０の入口付近）には、複数の案内翼１１がコンプレッサインペラ３１の回転方向（円周方向）に関して互いに間隔をおいた状態で配置されている。コンプレッサインペラ３１の回転方向に関して互いに隣接する案内翼１１間には、ターボコンプレッサ３０への吸気が通る翼間流路１６が形成されている。各案内翼１１には案内翼回転軸１３がそれぞれ連結されており、各案内翼回転軸１３はケーシング１５に回転自在に支持されていることで、各案内翼１１は案内翼回転軸１３を中心に回転することができる。各案内翼回転軸１３はターボコンプレッサ３０の径方向に沿って延びており、各案内翼回転軸１３を回転させることで、コンプレッサインペラ３１の回転軸方向に対する各案内翼１１の傾斜角度θを０°から９０°の範囲で変化させることができる。各案内翼１１の傾斜角度θ（各案内翼回転軸１３の回転駆動）は、エンジンコントロールユニット６０により制御される。案内翼１１が配置されていない吸気通路５１の中心部には、案内翼ハブ１２が設けられており、案内翼ハブ１２はハブ支柱１４を介してケーシング１５に連結されている。コンプレッサインペラ３１の入口側の形状は、図４〜６に示すように、吸気流れの上流側から下流側へ向かうにつれて、コンプレッサインペラ３１の回転軸方向に対してコンプレッサインペラ３１の回転方向後方へ傾斜している。

図４に示すように、コンプレッサインペラ３１の回転軸方向に対する各案内翼１１の傾斜角度θが０°である場合は、翼間流路１６における吸気の主流方向がコンプレッサインペラ３１の回転軸方向と平行になるため、翼間流路１６からの吸気は、その主流方向がコンプレッサインペラ３１の回転軸方向と平行になる状態でコンプレッサインペラ３１へ流入する。つまり、翼間流路１６を通ってターボコンプレッサ３０のコンプレッサインペラ３１へ流れる吸気に旋回流（コンプレッサインペラ３１の回転方向の速度成分）は発生しない。また、各案内翼１１の傾斜角度θが０°である場合は、隣接する案内翼１１間の距離が最大となり、翼間流路１６の流路面積が最大となるため、翼間流路１６を通ってターボコンプレッサ３０へ流れる吸気流量（質量流量）が最大となる。この場合は、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量（吸気質量）が最大となり、エンジン負荷が最大となる。

一方、図５に示すように、各案内翼１１が、吸気流れの上流側から下流側へ向かうにつれて、コンプレッサインペラ３１の回転軸方向に対してコンプレッサインペラ３１の回転方向前方へ傾斜している場合（０°＜θ＜９０°の場合）は、翼間流路１６における吸気の主流方向が、コンプレッサインペラ３１の回転軸方向に対してコンプレッサインペラ３１の回転方向前方へ偏向する。そのため、翼間流路１６を通ってターボコンプレッサ３０のコンプレッサインペラ３１へ流れる吸気にコンプレッサインペラ３１と同一回転方向の予旋回流１７が発生する。そして、各案内翼１１の傾斜角度θが大きくなるほど、翼間流路１６を通ってターボコンプレッサ３０へ流れる吸気に発生する予旋回流１７が強くなる。また、０°＜θ＜９０°の場合は、θ＝０°の場合と比較して、隣接する案内翼１１間の距離が小さくなり、翼間流路１６の流路面積が小さくなるため、翼間流路１６を通ってターボコンプレッサ３０へ流れる吸気流量が減少する。この場合は、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量が減少し、エンジン負荷が減少する。そして、各案内翼１１の傾斜角度θが大きくなるほど、翼間流路１６の流路面積が小さくなり、翼間流路１６を通ってターボコンプレッサ３０へ流れる吸気流量が減少するため、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量が減少し、エンジン負荷が減少する。このように、エンジンコントロールユニット６０により各案内翼１１の傾斜角度θを制御することで、翼間流路１６を通ってターボコンプレッサ３０へ流れる吸気に発生させる予旋回流１７を制御しつつ、翼間流路１６の流路面積を制御してエンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量（エンジン負荷）を制御することができる。

また、図６に示すように、コンプレッサインペラ３１の回転軸方向に対する各案内翼１１の傾斜角度θが９０°である場合は、隣接する案内翼１１同士が重なることで、翼間流路１６の流路面積が０となるため、ターボコンプレッサ３０への吸気流量が最小となる。この場合は、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量が最小となり、エンジン負荷が最小となる。また、ターボコンプレッサ３０への吸気に旋回流も発生しない。

ターボコンプレッサ３０の性能特性は、例えば図７に示す入口体積流量Ｖｉｎと圧力比Ｐｒとの関係で表される。ここでの入口体積流量Ｖｉｎは、ターボコンプレッサ３０を通過する質量流量Ｇａを入口密度ρｉｎで割った値Ｇａ／ρｉｎで表される。図７に示すように、ターボコンプレッサ３０の効率は、入口体積流量Ｖｉｎや圧力比Ｐｒに応じて変化し、コンプレッサインペラ３１を回転駆動する要求動力に対してターボコンプレッサ３０の効率が最も高くなる最適効率ラインが存在する。ここで、ターボコンプレッサ３０下流の吸気通路５２にスロットル弁が設けられており、エンジン負荷を調整するために、このスロットル弁の開度を調整することで、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量をターボコンプレッサ３０下流で調整する場合を考える。その場合は、ターボコンプレッサ３０下流でスロットル弁の開度を変化させても、ターボコンプレッサ３０の入口密度ρｉｎは変化しないため、入口体積流量ＶｉｎがＧａに比例して変化することで、ターボコンプレッサ３０の効率が変化する。例えば図８に示すように、エンジン５３の全負荷運転時（ターボコンプレッサ３０下流のスロットル弁の全開時）における作動ラインが最適効率ラインにほぼ一致する条件で運転を行う場合は、スロットル弁の開度が小さいエンジン５３の部分負荷運転時における作動ラインが、最適効率ラインより入口体積流量Ｖｉｎが小さい側に移動して、ターボコンプレッサ３０の効率が低下する。その結果、コンプレッサインペラ３１を回転駆動する動力が増加する。

これに対して本実施形態では、ターボコンプレッサ３０下流の吸気通路５２にスロットル弁が設けられておらず、エンジン負荷を調整する場合は、各案内翼１１の傾斜角度θを調整することで、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量を、ターボコンプレッサ３０下流ではなく、ターボコンプレッサ３０上流で調整する。その場合は、エンジン負荷を減少（または増加）させるために、各案内翼１１の傾斜角度θを増加（または減少）させることで、翼間流路１６の流路面積をターボコンプレッサ３０上流で減少（または増加）させても、質量流量Ｇａの減少（または増加）とともに入口密度ρｉｎも減少（または増加）することで、入口体積流量Ｖｉｎはあまり変化しないので、ターボコンプレッサ３０の効率はほとんど変化しない。例えば図９に示すように、エンジン５３の全負荷運転時（θ＝０°）における作動ラインが最適効率ラインにほぼ一致する条件で運転を行う場合でも、エンジン５３の部分負荷運転時（０°＜θ＜９０°）における作動ラインが、最適効率ラインからほとんど移動しない。したがって、本実施形態によれば、ターボコンプレッサ３０の効率の低下を招くことなく、エンジン負荷を調整することができる。ターボコンプレッサ３０の効率が高ければ、コンプレッサインペラ３１を回転駆動する動力を減少させることができる。コンプレッサインペラ３１を回転駆動する動力が減少すれば、タービン４０の負荷を減少させることができ、エンジン５３の背圧を低下させることができる。エンジン５３の背圧が低下すれば、排気損失低減によりエンジン５３の燃費を向上させることができる。

また、ターボコンプレッサ３０への吸気に予旋回流が発生していない場合は、図１０に示すように、コンプレッサインペラ３１への吸気の流量（絶対流速）が小さくなると、コンプレッサインペラ３１に対する吸気の相対流速の方向が大きな迎え角を持ち、吸気流れの剥離が発生しやすくなる。吸気流れの剥離が発生して吸気流れが不安定となると、サージングと呼ばれる流体振動が発生し、サージングが発生する少流量領域では、ターボコンプレッサ３０で過給を行うことが困難となる。

これに対して本実施形態では、コンプレッサインペラ３１の回転軸方向に対して各案内翼１１を傾斜させることで、翼間流路１６を通ってコンプレッサインペラ３１へ流れる吸気にコンプレッサインペラ３１と同一回転方向の予旋回流１７を与えることができる。この予旋回流１７によって、図１１に示すように、コンプレッサインペラ３１への吸気流量が小さくなっても、コンプレッサインペラ３１に対する吸気の相対流速の迎え角を小さくすることができるので、吸気流れの剥離の発生を抑制してサージングの発生を抑制することができる。その結果、ターボコンプレッサ３０での過給をより少流量側で行うことができ、エンジン５３の低速運転時のトルクを向上させることができる。さらに、ターボコンプレッサ３０への吸気にコンプレッサインペラ３１と同一回転方向の予旋回流１７を与えることによっても、コンプレッサインペラ３１を回転駆動する動力を減少させることができる。

さらに、本実施形態では、ターボコンプレッサ３０への吸気に予旋回流１７を与える構造と、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量を調整してエンジン負荷を調整する構造とを、共通の流量調整装置１０（案内翼１１）により実現することができる。したがって、構造の複雑化を招くことなく簡単な構造で、サージングの発生を抑制しつつコンプレッサインペラ３１を回転駆動する動力を減少させることができるとともに、ターボコンプレッサ３０の効率の低下を招くことなくエンジン負荷を調整することができる。

流量調整装置１０の他の構成例を図１２，１３に示す。図１２はコンプレッサインペラ３１の回転軸方向と垂直方向から見た内部構成図を示し、図１３はコンプレッサインペラ３１の回転軸方向と平行方向から見た外観図を示す。図１２，１３に示す流量調整装置１０の構成例では、ターボコンプレッサ３０上流の吸気管１１２とターボコンプレッサ３０の入口との間には曲り管１１４が接続されており、ターボコンプレッサ３０上流の曲り管１１４内には、吸気管１１２内の吸気通路５１とターボコンプレッサ３０の入口とを繋ぐための主吸気通路１２４が形成されている。そして、曲り管１１４の上流部には分岐管１１３が接続されており、分岐管１１３内には、ターボコンプレッサ３０上流の主吸気通路１２４から分岐する分岐吸気通路１２３が形成されている。さらに、分岐管１１３の下流部にはスワールダクト（旋回管）１１５が接続されており、スワールダクト１１５内には、分岐吸気通路１２３と連通し、コンプレッサインペラ３１の回転方向（円周方向）に沿って旋回して延びる旋回吸気通路１２５が形成されている。スワールダクト１１５は、ターボコンプレッサ３０の入口の外周部と開口部をもって全周（３６０°）に渡って接続されており、旋回吸気通路１２５は、ターボコンプレッサ３０の入口と全周（３６０°）に渡って連通している。旋回吸気通路１２５の流路径は、ターボコンプレッサ３０の入口との連通開始位置で最大径となっており、コンプレッサインペラ３１の回転方向に向かって下流側に行くにつれて小さくなり、１周した位置（３６０°）で０になる。吸気が旋回吸気通路１２５を通過することで、コンプレッサインペラ３１と同一回転方向の旋回流が発生する。また、分岐管１１３（分岐吸気通路１２３）の直ぐ上流側には、円盤状の吸気通路調整弁１１１が設置されており、吸気管１１２の軸線１１２ａに対する吸気通路調整弁１１１の傾斜角度αを０°から９０°の範囲で変化させることで、吸気通路調整弁１１１の開度を変化させることができる。吸気通路調整弁１１１の傾斜角度α（開度）は、エンジンコントロールユニット６０により制御される。

図１４に示すように、吸気管１１２の軸線１１２ａに対する吸気通路調整弁１１１の傾斜角度αが０°である場合は、吸気通路調整弁１１１の開度が全開となるため、吸気通路５１からターボコンプレッサ３０へ流れる吸気流量（質量流量）が最大となる。この場合は、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量（吸気質量）が最大となり、エンジン負荷が最大となる。また、吸気通路調整弁１１１の傾斜角度αが０°である場合は、吸気通路調整弁１１１付近を通過する吸気の主流方向が吸気管１１２の軸線１１２ａと平行になるため、吸気通路５１からの吸気は、分岐吸気通路１２３及び旋回吸気通路１２５を通過することなく、主吸気通路１２４を通過してターボコンプレッサ３０へ流入する。この場合は、ターボコンプレッサ３０のコンプレッサインペラ３１への吸気に旋回流は発生しない。

一方、図１５に示すように、吸気通路調整弁１１１が、吸気流れの上流側から下流側へ向かうにつれて、吸気管１１２の軸線１１２ａに対して分岐吸気通路１２３側へ傾斜している場合（０°＜α＜９０°の場合）は、α＝０°の場合と比較して、吸気通路調整弁１１１の開度が小さくなるため、吸気通路５１からターボコンプレッサ３０へ流れる吸気流量が減少する。この場合は、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量が減少し、エンジン負荷が減少する。そして、吸気通路調整弁１１１の傾斜角度αが大きくなる（開度が小さくなる）ほど、吸気通路５１からターボコンプレッサ３０へ流れる吸気流量が減少するため、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量が減少し、エンジン負荷が減少する。また、０°＜α＜９０°の場合は、吸気通路調整弁１１１付近における吸気流れ方向が、吸気管１１２の軸線１１２ａに対して分岐吸気通路１２３側へ偏向する。そのため、吸気通路５１からの吸気は、主吸気通路１２４だけでなく分岐吸気通路１２３及び旋回吸気通路１２５も通過してターボコンプレッサ３０へ流入する。その際には、分岐吸気通路１２３及び旋回吸気通路１２５を通過してターボコンプレッサ３０のコンプレッサインペラ３１へ流入する吸気にコンプレッサインペラ３１と同一回転方向の予旋回流が発生する。そして、吸気通路調整弁１１１の傾斜角度αが大きくなる（開度が小さくなる）ほど、主吸気通路１２４を流れる吸気流量が減少して分岐吸気通路１２３及び旋回吸気通路１２５を流れる吸気流量が増加するため、ターボコンプレッサ３０へ流入する吸気に発生する予旋回流が強くなる。このように、吸気通路調整弁１１１の傾斜角度α（開度）を変化させることで、主吸気通路１２４を流れる吸気流量と、分岐吸気通路１２３及び旋回吸気通路１２５を流れる吸気流量との割合を変化させることができる。そして、主吸気通路１２４を流れる吸気流量と、分岐吸気通路１２３及び旋回吸気通路１２５を流れる吸気流量との割合を吸気通路調整弁１１１の傾斜角度α（開度）により調整することで、ターボコンプレッサ３０へ流れる吸気に発生させる予旋回流を制御しつつ、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量（エンジン負荷）を調整することができる。

また、図１６に示すように、吸気管１１２の軸線１１２ａに対する吸気通路調整弁１１１の傾斜角度αが９０°である場合は、吸気通路調整弁１１１の開度が全閉となるため、吸気通路５１からターボコンプレッサ３０へ流れる吸気流量が最小となる。この場合は、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量が最小となり、エンジン負荷が最小となる。また、ターボコンプレッサ３０への吸気に旋回流も発生しない。

以上説明した図１２，１３に示す流量調整装置１０の構成例においても、エンジン負荷を減少（または増加）させるために、吸気通路調整弁１１１の傾斜角度αをターボコンプレッサ３０上流で増加（または減少）させても、質量流量Ｇａの減少（または増加）とともに入口密度ρｉｎも減少（または増加）することで、入口体積流量Ｖｉｎはあまり変化しないので、ターボコンプレッサ３０の効率はほとんど変化しない。さらに、ターボコンプレッサ３０への吸気に予旋回流を与える構造と、エンジン５３の燃焼室５８への吸入吸気量を調整してエンジン負荷を調整する構造とを、共通の流量調整装置１０により実現することができる。したがって、構造の複雑化を招くことなく簡単な構造で、サージングの発生を抑制しつつコンプレッサインペラ３１を回転駆動する動力を減少させることができるとともに、ターボコンプレッサ３０の効率の低下を招くことなくエンジン負荷を調整することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１０ 流量調整装置、１１ 案内翼、１２ 案内翼ハブ、１３ 案内翼回転軸、１４ ハブ支柱、１５ ケーシング、１６ 翼間流路、１７ 予旋回流、２０ ターボチャージャー、３０ ターボコンプレッサ、３１ コンプレッサインペラ、４０ タービン、４１ タービンインペラ、５１，５２ 吸気通路、５３ エンジン、５４，５５ 排気通路、５８ 燃焼室、６０ エンジンコントロールユニット、１１１ 吸気通路調整弁、１１２ 吸気管、１１３ 分岐管、１１４ 曲り管、１１５ スワールダクト、１２３ 分岐吸気通路、１２４ 主吸気通路、１２５ 旋回吸気通路。

Claims (3)

1. 動翼の回転によりエンジンへの吸気を吸入して加圧するターボ圧縮機を備え、ターボ圧縮機からの吸気をエンジンの燃焼室に導入して間欠的に燃焼させる過給エンジンシステムであって、
   動翼と同一回転方向の旋回流をターボ圧縮機への吸気に発生させつつ、ターボ圧縮機への吸入吸気流量を調整する流量調整装置を備え、
   ターボ圧縮機下流の吸気通路には、エンジンの燃焼室への吸入吸気量を調整するためのスロットル弁が設けられておらず、
   流量調整装置が、ターボ圧縮機への吸入吸気流量を調整することで、エンジンの燃焼室への吸入吸気量を調整する、過給エンジンシステム。
2. 請求項１に記載の過給エンジンシステムであって、
   流量調整装置は、
   動翼の回転方向に関して互いに間隔をおいてターボ圧縮機上流の吸気通路に配置され、動翼の回転軸方向に対する傾斜角度が可変な複数の案内翼を含み、
   動翼の回転軸方向に対する案内翼の傾斜角度を調整することで、動翼の回転方向に関して互いに隣接する可動翼間の流路を通ってターボ圧縮機へ流れる吸気に発生させる旋回流を調整しつつ、該隣接する可動翼間の流路面積を調整してエンジンの燃焼室への吸入吸気量を調整する、過給エンジンシステム。
3. 請求項１に記載の過給エンジンシステムであって、
   流量調整装置は、
   ターボ圧縮機上流の主吸気通路から分岐する分岐吸気通路を形成する分岐管と、
   分岐吸気通路及びターボ圧縮機入口と連通し、動翼の回転方向に沿って旋回する旋回吸気通路を形成する旋回管と、
   主吸気通路を流れる吸気流量と、分岐吸気通路及び旋回吸気通路を流れる吸気流量との割合を変化させることが可能な吸気通路調整弁と、
   を含み、
   主吸気通路を流れる吸気流量と、分岐吸気通路及び旋回吸気通路を流れる吸気流量との割合を吸気通路調整弁により調整することで、ターボ圧縮機への吸気に発生させる旋回流を調整しつつ、エンジンの燃焼室への吸入吸気量を調整する、過給エンジンシステム。

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