JP5924498B2

JP5924498B2 - 過給機が装備された内燃機関

Info

Publication number: JP5924498B2
Application number: JP2012534157A
Authority: JP
Inventors: ハンセン，クレイグ，エヌ．; クロス，パウル，シー．
Original assignee: ハンセンエンジンコーポレーション
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2030-10-06
Also published as: KR101723705B1; US8539769B2; US20110083647A1; CA2776812A1; EP2488724B1; KR20120106732A; CN102667061B; EP2488724A4; CA2776812C; JP2013508598A; CN102667061A; EP2488724A1; WO2011046591A1

Description

本発明は、内燃機関の要件に応じて大気圧以下から以上まで圧力範囲が選択的でありうる吸気マニホールドにエンジンの条件に応じて空気を供給して、エンジンの効率と性能を改善するための過給機が備えられた内燃機関に関する。

内燃機関に空気と燃料の供給を増やして馬力を高めるために空気置換装置が開発され、用いられている。このような空気置換装置の一例として、Ｐ．Ｈ．Ｒｏｏｔｓの米国特許第３０，１５７号とＧ．Ｓｃｈｅｅｒｅｒの米国特許第２，２０１，０１４号に紹介された“ＲｏｏｔｓＢｌｏｗｅｒ”がある。これらの装置は２個のロータを駆動するのにベルト駆動軸を利用する。ロータが１回転するごとに所定の空気量を内燃機関のような圧縮機に送る。ロータの回転速度はアンスロットルド（ｕｎｔｈｒｏｔｔｌｅｄ）空気量を決める決定的な要素である。

Ｃ．Ｎ．ＨａｎｓｅｎとＰ．Ｃ．Ｃｒｏｓｓの米国特許第６，２４１，４９８号に紹介された過給機のロータは内燃機関に連結して、燃料／空気混合物を燃焼室に供給する。このロータには半円筒形のポケットと突出部が備えられていて、空気が連続的に過給機を通過する。過給機によって排出されるアンスロットルド空気量は、過給機を駆動する内燃機関の作動速度によって左右される。一定速度で動作する過給機によって排出されるアンスロットルド空気量はほとんど変わらない。この装置には、過給機を出入する空気を調節するための制御装置がない。

Ｊ．Ｅ．Ｗｈｉｔｆｉｅｌｄの米国特許第３，１５１，８０６号は、ハウジング内で一対のロータが回転するスクリュー型圧縮機を紹介する。固定されたバルブスペーサ（ｓｐａｃｅｒ）の入口側に体積調節バルブが位置する。固定されたバルブスペーサの出口側に位置する圧縮調節バルブが出口の大きさと長さを調節する。バルブに連結したスクリューを利用してバルブの位置を調節し、流体供給量と内部圧縮比を所望のとおり調節する。

Ｆ．ＳｏｄｅｒｌｕｎｄとＫ．Ｋａｒｌｓｓｏｎの米国特許第４，５９７，７２６号は、ハウジング内で互いに噛み合って一対のロータが回転するスクリュー型圧縮機を紹介する。圧縮機の圧力比と容量は、互いに独立して動くように設置された２個のスライドで調節する。一方のスライドは圧縮機の容量を調節し、他方のスライドは圧縮機の体積比を調節する。

Ｎ．Ｔｓｕｂｏｌの米国特許第４，９５１，６３８号は、一対の雌雄ロータが備えられたスクリュー型過給機を紹介する。それぞれのロータの一端部に設置されたギアによって、ロータが同期的に回転するが、互いに接触はしない。一方のロータは内燃機関に連結して、内燃機関が過給機に動力を供給する。内燃機関の吸気マニホールドに排出される空気量を調節する吸気空気量制御装置がこの過給機にはない。

Ｊ．Ｏｓｃａｒｓｓｏｎの米国特許第４，８０２，４５７号は、過給機の圧縮室内にロータが配置された内燃機関を紹介する。内燃機関に負荷がかかって、ロータチャンバに入る空気が制限されると、過給機の入口に連結した空気スロットル装置がアクセレータによって作動する。

Ａ．Ｂ．Ｒｉａｃｈの米国特許第５，７９１，３１５号は、過給機に供給される空気を制御する制御装置を備えたスパーク点火内燃機関を紹介する。この制御装置の入口バルブは、最大エンジン負荷で開き、エンジン負荷が低くなりながら次第に閉じて、スロットルバルブは最大エンジン負荷で開き、負荷が低くなる時、順次閉じる。

Ｇ．Ｋｉｒｓｔｅｎの米国特許第６，０２２，２０３号は、可変置換スクリュー型圧縮機を紹介する。ここでは一対のロータが入口チャネルから出口チャネルに圧縮空気を送る。ロータと関連したハウジングが圧縮機の内部圧縮比を制御する。ステッパモータによって回転する制御カムによって、ハウジングがスプーリングに対して動く。

４行程ディーゼルエンジンは、始動と連続動作のために圧縮空気を供給する送風機や過給機を必要としない。１番目の行程ではピストンが下がり、シリンダに大気圧以下の空気が入る。シリンダの空気は上昇行程によって圧縮されながら燃料の点火温度以上に上昇される。シリンダに点火が起こる前に燃料が空気と混ざり合ったり、ピストンの吸気や圧縮行程の間にシリンダに燃料が噴射される。ピストンの行程上端部付近で点火プラグによる電気の火花で空気−燃料混合物が点火される。燃料の急速燃焼で閉じ込められた気体の上昇圧力によりピストンが下降しながら動作をする。続く上昇行程では気体と粒子が排気バルブを通して排気マニホールドに排出される。４行程ディーゼルエンジンの出力トルクは、シリンダ内で燃焼される空気量と燃料量を変えることによって調節される。

米国特許第３０，１５７号米国特許第２，２０１，０１４号米国特許第６，２４１，４９８号米国特許第３，１５１，８０６号米国特許第４，５９７，７２６号米国特許第４，９５１，６３８号米国特許第４，８０２，４５７号米国特許第５，７９１，３１５号米国特許第６，０２２，２０３号

本発明は、内燃機関の動力対重量比を改善することを目的とする。本発明は、過給機と４行程内燃機関を組み合わせて、与えられた最大動力条件に対するエンジンの携帯性を改善してその大きさと重量を減らすことを他の目的とする。本発明は、内燃機関の動作範囲で内燃機関に供給される空気量と空気圧を調節して、内燃機関の効率を改善してエンジンの排気量を変化させる過給機を内燃機関に結合することをまた他の目的とする。

本発明は、大気圧以下から以上まで圧力範囲が選択的でありうる吸気マニホールドを有し、自動車駆動装置やポンプや発電機のような負荷に連結する内燃機関に関し、内燃機関に供給される空気量を調節して、圧縮比と空気量の供給が可変的な過給機を併用する。このような内燃機関としては、ガソリン、圧縮天然ガス、水素を燃料とするスパーク点火エンジンがある。このようなエンジンは、負荷作動条件で所望の空気／燃料混合比を維持するために圧力が大気圧以下のスロットルド吸気マニホールドを使い、このようなエンジンを、以下、空気密度制御型のスロットルドエンジンという。吸気マニホールドの圧力が大気圧以下の場合、過給機の可変置換メカニズムは、エンジンのサイクルと一致し、スロットルメカニズムがマニホールドの体積を調節して、エンジンの動力（出力）を調節する。この場合、過給機はエンジンの吸気マニホールドの圧力を高めず、エンジンの日常的な負荷損失は過給機の影響を受けない。過給機がエンジンのサイクルよりさらに可変的であり、スロットルメカニズムが大きく開放される場合、過給機は吸気マニホールドの圧力とエンジン出力を所望のとおり上昇させる。上記の２種類の場合、昇圧レベルを変化させるので、エンジンの動作が最も効率的である。過給機はエンジンの動力対重量比を改善するようにエンジンによって稼動する空気置換装置であり、且つ気体圧縮機である。電動機のような他の動力装置を使って空気置換装置を作動させることもできる。気体圧縮機は空気を大気圧以上に高め、このような空気中の第１空気量は、第１の場所に、第２空気量は第２の場所に移動させる。過給機の空気コントローラは、可変負荷を駆動する時、過給機で圧縮される空気の圧力と空気量を調節して、エンジンの出力を調節する。過給機はエンジンの出力条件に合うようにシリンダに供給される空気量を増加させて、エンジンの全般的な効率を上げる。螺旋溝とねじ山が形成されていて、互いに協力して空気をエンジン側に移動させる一対のロータによって、過給機で空気が生成される。これらのロータは、必要な性能のためにエンジンに空気を供給するコンパクト且つ効率的な空気圧縮機の部品である。過給機が供給する空気量は、ロータの空気有効の長さによって調節される。ロータに連結したスライドアセンブリが過給機の空気移動／圧縮動作を調節する。ロータの片方に隣接して配置されて移動する長いスライドやバイパス部材が空気コントローラを構成して、余剰未圧縮空気は大気に戻し、ロータに閉じ込められた空気量は調節して、ロータと付近のハウジングを冷却し、過給機のポンピング効率を上げる。スライド部材に連結したアクチュエータがこの部材をロータに対する最大、中間、最小バイパス位置の間に動かす。この部材が最大バイパス位置にある時、エンジン速度と負荷条件に合うようにスロットルバルブがエンジンの吸気マニホールド内部の空気密度を調節する。出力がさらに必要ならば、最大、中間、最小バイパス位置の間に部材を徐々に動かして、過給機がエンジンに供給する空気の空気量と圧力を変化させる。バイパス部材を調整するアクチュエータは、エンジン速度と負荷条件に応じてスロットルバルブが開いた時、エンジンに供給される空気量を調節する。エンジン速度と負荷を示す信号に応答するプロセッサは、エンジンのシリンダに噴射される燃料量を調節するモジュールとアクチュエータを作動させる命令信号を出す。手動制御装置を利用して、操作者の出力要求入力値をプロセッサに提供したりアクチュエータを直接作動させて、スライド部材の作動位置を調節する。手動式制御装置を使って、出力要求入力値をプロセッサに提供したり、アクチュエータを直接作動して、スライド部材の作動位置を調節することができる。過給機がエンジンに供給する空気量に反応する空気量センサは、エンジンの燃焼シリンダへの燃料の供給と過給機の動作を制御する入力値をプロセッサに追加で提供する。過給機はエンジンの現在の出力条件を満たすために必要な過給機の圧縮荷重を最小化して、システムの損失を最小化する。過給機は吸収された空気を利用して、過給機で生じた熱を除去するために、圧縮されていない冷却用余剰空気を大気にバイパスする。バイパスされた空気は過給機に戻る必要がない。この場合、大気に排出された圧縮されていない余剰空気によって過給機が冷却され、エンジンに供給される圧縮空気の温度が下がる。このような冷却効果によって冷却装置が小型化されて、エンジンの吸気部の温度が下がり、与えられた空気量に対して空気圧力が低くなり、排気条件に合うように空気量を調節することができる。

本発明は、自動車、ポンプ、発電機のような負荷に動力を供給する方法も提供する。負荷にエンジンが連結する。過給機からの空気はエンジンに供給され、エンジンの圧力は動力条件に応じて大気圧以下から以上まで変わりうる。エンジンに対する空気量はエンジンに自然に吸収される空気量以下から以上まで選択的に変わることができる。燃料はエンジンの出力や負荷条件に合うように吸気マニホールドや燃焼室内の空気に噴射されて、適切な燃焼と排気性能を出すように調節されうる。過給機は過給機で生じた圧縮されていない第１空気量は大気に排出し、第２空気量はエンジンに供給する。大気に排出される第１空気量は、エンジンに向かう第２空気量を選択的に調節することができる。第１空気量は、空気がその前の圧縮過程で生じた熱をロータにより伝達して、ロータとハウジングを冷却する。このため、エンジンに向かう第２空気量の温度がさらに下降する。

本発明の過給機と負荷に連結した内燃機関の第１実施例の概略図である。本発明の過給機と負荷に連結した内燃機関の第２実施例の概略図である。本発明の過給機と負荷に連結した内燃機関の第３実施例の概略図である。本発明の過給機と負荷に連結した内燃機関の第４実施例の概略図である。図１の過給機の拡大斜視図である。図１の４−４線拡大断面図である。図３の過給機の背面上面図である。図３の６−６線拡大断面図である。過給機から最小空気量をエンジンに供給するために空気制御スライドアセンブリが最大バイパス位置にあることを示す図６の７−７線斜視断面図である。過給機から所定の空気量をエンジンに供給するために空気制御スライドアセンブリが中間バイパス位置にあることを示す図７と同一の断面図である。過給機から最大空気量をエンジンに供給するために空気制御スライドアセンブリが最小バイパス位置にあることを示す図７と同一の断面図である。ロータとスライドアセンブリが最大バイパス位置にある過給機の部分断面斜視図である。ロータとスライドアセンブリが中間バイパス位置にある過給機の部分断面斜視図である。ロータとスライドアセンブリが最小バイパス位置にある過給機の部分断面斜視図である。図２の過給機の部分断面斜視図である。本発明の負荷および改良した過給機に連結された内燃機関の第５実施例の概略図である。本発明の負荷および改良した過給機に連結された内燃機関の第６実施例の概略図である。本発明の負荷および改良した過給機に連結された内燃機関の第７実施例の概略図である。本発明の負荷および改良した過給機に連結された内燃機関の第８実施例の概略図である。図１４の過給機の斜視図である。ロータを示す図１５の過給機の斜視図である。ロータ、最大バイパス位置にあるスライドアセンブリ、および空気通路スライドアセンブリを示す図１５の過給機の部分断面上面斜視図である。ロータ、中間バイパス位置にあるスライドアセンブリ、および空気通路スライドアセンブリを示す図１５の過給機の部分断面上面図である。ロータ、最小バイパス位置にあるスライドアセンブリ、および空気通路スライドアセンブリを示す図１５の過給機の部分断面上面図である。図１５の過給機の部分断面上面図である。本発明の過給機に連結した内燃機関の吸気マニホールド空気圧とトルク出力の関係を示すグラフである。

図１に示された過給機型内燃機関１１は、シリンダ９と吸気マニホールド１２を有し、吸気マニホールドにはシリンダ９に空気を送るための通路がある。駆動軸１４は負荷１５に連結する。この内燃機関またはエンジン１１は既存の内燃機関であり、インジェクタ１３によってエンジンの燃焼室内に燃料が適時供給される。インジェクタは吸気マニホールド内でシリンダの近くに配置される。従来と同様の点火器３０がシリンダ９ごとに備えられていて、シリンダ９内の燃料−空気混合物の点火を開始する。それぞれの点火器３０はプロセッサ２６に連結して、プロセッサは点火器３０で花火を起こしてシリンダ内の空気−燃料混合物を適時点火させるようにする。エンジン１１は吸気マニホールド１２内で大気圧以下や大気圧以上で動作するエンジンを含む。負荷１５は、自動車駆動装置、ポンプ、発電機、その他駆動軸１４に連結した機械類を全て含む。エンジン１１の前方駆動軸１６はベルト−プーリパワートランスミッション１７を過給機１８に連結して、過給機は空気を圧縮して吸気マニホールド１２に送る。トランスミッション１７はチェーン−スプロケットやギア駆動装置でありうる。もちろん、電動機のような他の装置で過給機１８を駆動させることもできる。チューブ２０に連結した空気量センサ２５は吸気マニホールド１２内部の空気状態により電気信号をプロセッサ２６に提供する。マニホールドの空気温度、空気圧力、スロットル位置およびエンジン速度のような値を利用して、空気量を決めたり推論する他の方法と装置を使うこともできる。図７〜９に示すように、過給機１８の空気制御スライドアセンブリ２２は、軸方向に固定された軸２３を有するが、この軸は移動式バイパススライド７１にねじ結合されて、固定部材６４を通過する。アクチュエータ２４によって軸２３が回転すれば、バイパススライド７１が線形運動する。一方、アクチュエータ２４がリニアアクチュエータで、軸２３がバイパススライド７１と共に線形運動することもできる。軸２３が回転すれば、スライドアセンブリ２２のバイパススライド７１が空気バイパスのための最大バイパス位置、中間バイパス位置および最小バイパス位置を調節して、通路６８を通して大気にバイパスされる空気量７８とエンジン１１の吸気マニホールド１２に供給される空気量を調節する。軸２３に結合されたアクチュエータ２４は、回転式サーボモータやリニアアクチュエータであって、軸２３を作動させて、スライドアセンブリ２２のスライド７１を開放位置、中間位置および閉鎖位置の間に線形に運動させるが、このような位置が最大、中間および最小バイパス位置で、このようになれば大気にバイパスされる空気量と過給機１８によってエンジン１１の燃焼室へ向かう残りの空気量が調節されて、エンジン１１の作動条件に対応するように過給機１８の動作を効果的に調整する一方、吸気マニホールド１２は大気圧以上に維持することができる。プロセッサ２６はアクチュエータ２４、空気量センサ２５、速度センサ２７および点火器に連結する。フットペダル８１にコントローラ８０が連結して、エンジン１１の操作者がフットペダル８１を作動させれば、電気信号がプロセッサ２６に供給される。フットペダル８１は手動で動きながら、コントローラ８０を作動させて、エンジン１１の出力を増加または減少せよとの電気信号をプロセッサ２６に提供する。他の種類のコントローラ８０を使うこともできる。プロセッサ２６はコントローラ８０を通じて、操作者から動力要求信号を受ける。より大きい動力が要求されたにもかかわらず、エンジンが低い動力で作動すれば、プロセッサ２６はスロットルバルブ２０３をさらに多く開けとアクチュエータ２０７に命令する。スロットルバルブ２０３が完全に開いたにもかかわらず、より大きい動力が要求されれば、プロセッサ２６はバルブ２０５を閉じろとアクチュエータ２１１に命令する。バイパススライド７１が最大バイパス位置にあれば、エンジン１１に何の昇圧も起こさないが、スライド７１がさらに動けば過給機１８が作動を始める。アクチュエータ２４が軸２３とスライド７１を動かすことによって吸気マニホールド１２に入る空気量がますます増加する。低い動力が必要ならば反対にすればよい。プロセッサ２６は燃料量、点火時間、排気条件に合うエンジン速度のためのトランスミッションギア選択、空気量、その他最適／経済的に燃料を使うためのエンジン作動状態のような標準エンジン制御変数を調整したりもする。

過給機１８の空気調節機２００は、エンジン１１が動作する間、過給機１８からエンジン１１の吸気マニホールド１２に供給される空気圧を選択的に大気圧より低く、または高く調節する。図１に示された空気調節機２００の管状Ｔ−カップリング２０１は過給機ハウジング２８のボックス５９に連結して、過給機１８の空気を吸気マニホールド１２まで案内する。カップリング２０１の通路２０４内にある第１バルブ２０２は、完全開閉位置の間を回転しながら吸気マニホールド１２に入る空気量を調節する。バルブ２０２の板状スロットル部材２０３は通路２０４の空気流れを制限するように空気流れに直角の実線表示閉鎖位置から徐々に回転して開き,破線で表示された完全開放位置まで９０度回転する。スロットル部材２０３が完全開放位置にあれば、通路２０４での空気の流れがほとんど制限されない。リンク２０８でバルブ２０３に連結したアクチュエータ２０７によってバルブ２０３の位置が動きながら、マニホールド１２に入る空気量を調節して、マニホールド１２内部が大気圧より低い間エンジン１１の出力とマニホールドの圧力を調節する。破線で表示されているように、バルブ２０３が完全に開くと、過給機１８はエンジン１１に向かった空気量を上昇させて、エンジンはマニホールド１２を大気圧より高く作動させる。Ｔ−カップリング２０１は側面チューブ２０６を有して、側面チューブの第２通路２０９はカップリング２０１の通路２０４に連結する。第２バルブ２０５は通路２０９に対して開閉位置の間で回転する板状部材を有する。アクチュエータ２１１がプロセッサ２６に連結して、過給機１８およびエンジン１１と共にバルブ２０５の動作を調節する。バルブ２０５が閉じていれば（破線位置）、通路２０４は開き通路２０９は閉じる。エンジン１１が大気圧以上で動作する間、バルブ２０３が開き、最大空気量が過給機１８から出て行って、バルブ２０５は通路２０９を閉じて、過給機１８の空気が通路２０４とマニホールド１２に向かう。リンクでバルブ２０５に連結したアクチュエータ２１１によってバルブ２０５はバルブ２０３の位置と連係して位置が調節される。アクチュエータ２１１がプロセッサ２６に連結して、過給機１８、アクチュエータ２０７およびエンジン１１と共にアクチュエータ２４の動作を調節する。エンジン１１の吸気マニホールド１２が大気圧以下で動作すれば、バルブ２０５が完全開放位置にあって、吸気マニホールド１２が大気圧以上で動作すれば、このバルブは完全閉鎖位置にある。

図１Ａの第２実施例では、既存の内燃機関１１の駆動軸１１４が発電機、ウォーターポンプ、自動車駆動装置のような負荷１１５に連結する。内燃機関１１１によって駆動される過給機１１８はプロセッサ１２６と位置センサ１２４で調整されて、アクチュエータは負荷の動力が変わる間、エンジン１１１を作動させる。エンジン１１１は発電機のような負荷に合うように速度が変わりうる。図１と同じ部分には前に１の字を付け加えて表した。図１Ａの第２実施例のエンジン調節システムは電気式アクチュエータなしで順次機械式リンクだけを採択する。動力が高まる順序によって、順次機械式リンクは先にバルブ部材３０３を徐々に完全に開く時まで開放した後、バルブ部材３０５を完全に閉じて、続いて軸１２３を最大バイパス位置から最小バイパス位置に動かす。センサ３１２、３１３はバルブ部材３０３、３０５の位置を、位置センサ１２４は軸１２３の位置をプロセッサ１２６に知らせて、エンジンの動作変化を補助する。燃料量、点火タイミング、変速のためのトランスミッションギア選択、経済的燃料使用、排気制御のような他のエンジン制御変数をエンジンに提供するために他のセンサを使うこともできる。

図１Ａの過給機１１８の空気コントローラ３００は内燃機関マニホールド１１２に入る空気量を内燃機関１１１の動力条件に合うように大気圧以下から大気圧以上まで選択的に調節する。図２１によれば、空気／燃料比が一定である時、大気圧１００１より低い低圧部１０００では、内燃機関１１１がいかなる速度でも吸気マニホールドの圧力が増加するほどエンジントルク出力も増加して、大気圧１００１より高い高圧部１００２では、エンジントルクがさらに速く増加する。チューブ３０１の通路３０４は過給機１１８が空気を吸気マニホールド１１２に案内するためのものである。チューブ３０１に回転するように設置された可変スロットルバルブ３０２は、マニホールド１１２に行く空気量を調節して、エンジン１１１の動力が大気圧より低く作動するように調節する。スロットルバルブアセンブリ３０２は通常板状バルブ部材３０３を有する。バルブ部材３０３が破線のように開きバルブ部材３０５が破線のように閉じれば、エンジン１１１の吸気マニホールド１１２が大気圧以上に昇圧される。バルブ部材３０３の位置はバルブ部材３０３に連結した第１リンク３０８で調節される。リンク３０８はフットペダル１８１を順次リンク３１０で連結する。チューブ３０１の側面に連結する通路３０９を有するチューブ３０６内部のバルブ部材３０５は、通路３０９から大気への空気排出を調節する。順次リンク３１０はバルブ部材３０５を実線で表示された開放位置と破線で表示された閉鎖位置の間に動く。バルブ部材３０３が破線で表示された開放位置にある時、バルブ部材３０５が閉じて、過給機１１８からほとんどすべての空気が通路３０４を通じて、エンジン１１１のマニホールド１１２に向かう。リンク３１１はフットペダル１８１を順次リンク３１０で連結する。制御軸１２３は順次リンク３１１によってエンジン１１１の空気と関連動力条件を満たす。過給機１１８はマニホールド１１２に向かう空気量を高めて、空気圧を大気圧以上に高める。過給機１１８はマニホールド１１２とエンジンシリンダ内の空気量と空気圧を調節して、エンジンの動力条件を満たす。バルブ部材３０３、３０５と軸１２３は、順次リンク３０８、３１０、３１１を通じてフットペダル１８１に機械式に連結する。フットペダル１８１はリンク３０８、３１０を動かして、バルブ部材３０３、３０５をプロセッサ１２６とは関係なく開閉させる。プロセッサ１２６は空気量、エンジン速度、排気酸素、マニホールド圧力、バルブ位置のようなセンサからの入力値を根拠としてシリンダへの燃料噴射とシリンダ内での空気−燃料混合物の点火を調節する。エンジン１１１が異常速度で動作すれば、バルブ部材３０３が閉じて吸気マニホールド１１２への空気流れを制限する。フットペダル１８１を押せばリンク３１０によりバルブ部材３０３が開き、リンク３０８を通じてバルブ部材３０５は閉じて、エンジン１１１に向かった空気量が増加して、リンク３１１を通じて軸１２３を動かせばエンジン１１１に向かった空気量がさらに増える。このようになれば過給機１１８から吸気マニホールド１１２に向かった空気量が増加して、エンジン１１１の動力が増加する。エンジン速度が上昇すれば、エンジン１１１の空気量と関連動力がさらに増加する。このような機械式リンク３０８、３１０、３１１とともにバルブ部材３０３、３０５および軸１２３の動作をさらに制御するようにプロセッサ１２６に１つ以上のアクチュエータ（図示せず）をさらに連結することもできる。

図２は、３番目の実施例であり、同じ部分には頭文字に１ではなく４を付けて表した。過給機４１８は空気を圧縮し、チューブ４２０に連結したエアクーラー４１９を通じてエンジン４１１のマニホールド４１２に送る。換気機４２１は外部空気をエアクーラー４１９に送って、空気がエアクーラー４１９を通過する時、過給機４１８から空気に熱が伝導するようにする。空気コントローラ４００は過給機４１８によってマニホールド４１２に向かう空気量を調節して、マニホールドの状態を大気圧以下から以上まで選択的に調節することができる。空気コントローラ４００の管状Ｔ−カップリング４０１は、過給機４１８のエアフィルター４５６と空気入口４５２の間に連結して、過給機４１８に空気を送る。通路４０３内部のバルブ４０２はハウジング４０１で回転しながら開閉されて、過給機４１８に供給される空気量を調節する。管状ハウジング４０１の側面通路４０４は過給機のバイパス通路４７６に連結する。ハウジング４７７に旋回可能に設置される第２バルブ部材４０５を通じて、通路４７６から通路４０４に空気が流れれば、空気は過給機４１８から通路４０３に戻る。破線で表示されているように、バルブ４０２が開けば、通路４０３を通じて、過給機４１８に流れる空気量がほとんど制限されない。この時、過給機４１８は、エンジンに向かう空気量を増加させる。プロセッサ４２６に連結したアクチュエータ４０６はリンク４０７をバルブ４０２に連結して、過給機４１８への空気量を調節して、マニホールド４１２内部が大気圧より低い間、エンジンの動力を調節する。バルブ部材４０５はリンク４０９によってアクチュエータ４０８に連結する。プロセッサ４２６に連結したアクチュエータ４０８はバルブ部材４０５を動いて、開閉せよとの命令信号をアクチュエータ４０８に送る。バルブ部材４０５は過給機４１８の空気が通路４７６を通じて大気にそのまま迂回するように動くこともできる。バルブ部材４０５が破線で表示された位置にあればバルブ４０２が完全に開き、アクチュエータ４２４と軸４２３によって吸気マニホールド４１２内の圧力調節がなされる。前述した２番目の実施例と同様にアクチュエータの代わりに機械式リンクを使うこともできる。

図２Ａは４番目の実施例であり、同じ部分には頭文字に５に付けて表した。過給機５１８の入口５５２とエアフィルター５５６の間に配置された空気コントローラ５００は、過給機５１８に入る空気量を調節する。空気コントローラ５００のＴ−カップリング５０１にある空気通路５０３は、過給機５１８に空気を送る。通路５０３内にあるスロットルバルブ５０２は、実線表示閉鎖位置と破線表示開放位置の間を回転しながら過給機５１８への空気量を調節する。プロセッサ５２６には有線連結されて、バルブ５０２にはリンク５０５で連結したアクチュエータ５０４がバルブ５０２の開閉を調節する。アクチュエータ５０４はフットペダル５８１や他の制御装置の位置に対応して、プロセッサ５２６で生じた命令信号に反応する。ハウジング５０１の側面通路５０６は、通路５０３と過給機のバイパス通路５７６に連結する。チューブ５７７がハウジング５０１に連結するので、通路５７６を流れる空気は入口通路５０３と過給機５１８に戻る。チューブ５７７内に設置されたエアクーラー５０７は、通路５７６を通じて入口通路５０３と過給機５１８に戻る空気を冷却する。所望であればエアクーラーなしで、過給機５１８のバイパス空気は通路５７６を通じて入口通路５０３に向かう。バルブ５０２は過給機５１８に入る空気量を調節する。バルブ５０２が破線表示開放位置にあれば、アクチュエータ５２４と軸５２３によってマニホールド５１２内の圧力が上昇する。２番目の実施例と同様に、アクチュエータの代わりに機械式リンクを使って空気量を制御することもできる。

図６〜７に示された過給機１８のハウジング２８には、第１円筒形チャンバ３１を囲んだ第１円筒壁２９と、第２円筒形チャンバ３３を囲んだ第２円筒壁３２がある。チャンバ３１、３３は、平行に隣接した円弧区間を共有する。チャンバ３３には雌ねじ型ロータ３４が配置されて、チャンバ３１には雄ねじ型ロータ３６が配置される。図４、７〜９、１１に示されたベアリング３７、３８は端部部材３９、４１でロータ３４、３６を支持する。ロータ３４に形成された８個の螺旋溝４２は、雄ねじロータ３６と噛み合う。図６のように、ロータ３６には多数のねじ山４３が放射状に突出している。ねじ山の凸側面壁は螺旋溝４２の壁面形状と一致する。ロータ３６の６個のねじ山４３はロータ３４の８個の螺旋溝４２と噛み合いながら、チャンバ３１、３３の空気を圧縮して、移動させる。螺旋溝４２とねじ山４３の個数と大きさを異にすることもできる。図７〜９によれば、ロータの軸４７，４８に連結した同期化ギア４４、４６によって、ロータ３４、３６は互いに反対方向に同期的に回転する。軸４７は過給機１８をエンジンに連結するパワートランスミッション７のベルトと協力するプーリやスプロケットホイール４９に連結するので、ロータ３４、３６はエンジンの駆動軸１６の回転速度と関係する速度で互いに反対方向に回転する。

図３、４、および７に示すように、管状端部５２が備えられた入口端部板５１は、締結具５３で端部部材３９に固定される。管状端部５２はロータ３４、３６の入口に連結する空気引込通路５４を囲む。図１に示すように、管状端部５２に設置されたエアフィルター５６は、矢印５７のように周辺空気から異物を取り除いて清潔な空気を通路５４とロータ３４、３６に送る。

図３〜６，１３によれば、ハウジング２８上に設置されたボックス５９の内部チャンバ６１は、通路５８に連結して、矢印６３方向に空気がスリーブ６２を通じて図１の空気コントローラ２００や図２のエアクーラー４１９に行ってから、エンジンの吸気マニホールドに入るようにする。

図７〜９に示された空気制御スライドアセンブリ２２の部材６４は、ピン６６でハウジング２８に固定される。この部材６４は、部材７１の長さと動きによっては不要な場合もある。部材６４の傾斜面６７は、ハウジング２８側の空気バイパス通路６８とロータ３６の間にある。この部材６４は選択的であり、製造条件に応じて、または最大の空気量を移動させられるようにスライド部材７１の走行条件を最小化する役割だけをする。傾斜面６７はロータ３６のねじ山の螺旋角と概ね一致する。軸２３の軸６９が第２スライド部材７１に連結する。軸６９は部材７１にねじ結合されるので、軸６９が回転すれば、部材７１はハウジング２８の空気通路７３に沿って線形に動く。サーボモータ、リニアアクチュエータ、ソレノイド、フットペダルのような他の装置を使ってロータ３６に対する部材７１の位置を調節することもできる。部材７１のせん断部の傾斜面７２は部材６４の後端部の傾斜面６７と並んでいる。これら傾斜面６７，７２は、ロータ３６からバイパス通路６８に向かった矢印７５方向への空気の流れを促進する。バイパス通路６８上にハウジング２８に設置されたマニホールドキャップ７４には、図１の矢印７８方向に空気を大気に排出するようにチューブ７７内に空気を送る通路７６がある。チューブ７７は騒音を減らすためにマフラー（図示せず）に連結する。ロータ３４、３６によって動く空気はロータの表面とハウジング２８を冷却するが、これはスライドアセンブリ２２が最大や中間バイパス位置にある時は、エンジンに向かわない空気がバイパス通路６８を通じて大気に排出されるためである。スライド部材７１が通路７６を開放すれば、高温の余剰空気がロータ３４、３６の入口に戻らない。このため、エンジンに供給される圧縮空気の温度が下降する。

吸気マニホールド１２の空気圧が大気圧以上の時のエンジン１１の動力条件を満たすためには、ロータ３６に対するスライドアセンブリ２２の位置を調節して、過給機１８が供給する空気量を変化させる。エンジン１１によって駆動される過給機１８はエンジン１１の回転速度であるｒｐｍに反応して、エンジン１１に供給される空気量をエンジンが利用する空気量と一致させる。過給機１８は、大気にバイパスされる空気量を変えたり、吸気マニホールド１２に供給される空気量を増加させながら、燃焼室に向かう空気の質量と圧力を増加させる。空気制御スライドアセンブリ２２は、図７〜１２に示された最大、中間、最小バイパス位置の間をアクチュエータ２４によって動きながら、大気に排出される空気量と、過給機１８によってエンジン１１に向かう空気量を調節する。図７と１０に示すように、スライドアセンブリ２２の移動式部材７１が最大バイパス位置にあれば、最小の空気量がエンジン１１に供給されて、余剰空気は、バイパス通路６８を通じて大気に排出される。ロータ３４、３６が回転しながら流入する余剰空気は、スライド部材７１によって閉じ込められるまで通路６８を通じて大気に排出される。最大バイパス位置では、閉じ込められた空気がチャンバ６１を通じて吸気マニホールド１２に到達する前に全く圧縮されない。図８と１１のスライドアセンブリ２２は中間バイパス位置にあって、ロータ３４、３６によって圧縮されて、エンジン１１に供給される空気量を選択する。図９と１２のスライドアセンブリ２２は最小バイパス位置にあって、ロータ３４、３６によって圧縮されて、エンジン１１に供給される空気量が最大となる。スライドアセンブリ２２は最大、中間、最小バイパス位置の間を動きながら、大気に排出される空気量とロータ３４、３６によって圧縮されて、エンジン１１に供給される空気の圧力と空気量を調節する。ロータ３４、３６によってバイパス通路６８を通過して、大気へ向かう余剰空気は以前の圧縮過程で生じた熱を伝達して、ロータ３４、３６とハウジング２８を冷却する。余剰空気はロータ３４、３６に戻る必要がない。このため、エンジン１１に向かう圧縮空気の温度が下がる。このような余剰空気は、熱交換器を通して過給機１８の入口５４に戻ることもできる。

過給機１８は、マニホールド１２内部の空気圧を大気圧以下や以上に変化させる方法を具現する。ロータ３４、３６が同時に回転すれば、空気が連続的に生成される。余剰空気である第１空気量は過給機１８から大気に排出されるが、この空気はほとんど大気圧でバイパスされる。第２空気量はエンジン１１の動力条件に必要な分だけエンジンに供給される。大気に排出される第１空気量はスライドアセンブリ２２によって制御されながら、内燃機関１１に向かう第２空気量を選択的に変化させる。第２空気量は内燃機関に入る前にエアクーラーによってさらに冷却されるが、エアクーラーが使われなければエンジン１１のマニホールド１２にそのまま供給される。

図１４に示された５番目の実施例の過給機６１８は、シリンダ、吸気マニホールド６１２、インジェクタ６１３、点火器６３０および出力駆動軸６１４を有する内燃機関６１１で駆動される。駆動軸６１４は負荷６１５に連結する。負荷６１５は発電機、ポンプ、自動車駆動装置、エンジン６１１から動力を受ける機械などである。エンジン６１１の前方駆動軸６１６は、パワートランスミッション６１９に連結して、トランスミッションが過給機６１８を駆動する。エンジン６１１は既存の内燃機関である。空気は過給機６１８からチューブ６２０を通じてマニホールド６１２に連結したハウジング６０１に供給される。過給機６１８は空気制御装置６００に連結して、空気の全部や一部が吸気マニホールド６１２に向かう。必要ならば、図２の熱交換器４１９と似たエアクーラー（図示せず）が吸気マニホールド６１２とハウジング６０１の間に設置される。チューブ６２０に連結した空気量センサ６２５は、吸気マニホールド６１２内部の空気量と空気圧に対応する電気信号をプロセッサ６２６に送る。空気の温度、マニホールド圧力、エンジン速度を用いる他の装置と方法を利用して、空気量を決めることもできる。

空気圧範囲が大気圧以下から以上まで選択的な吸気マニホールド６１２を有するエンジン６１１が動作する間、過給機６１８から吸気マニホールド６１２に流れる空気量を空気制御装置６００で調節することができる。空気制御装置６００のハウジング６０１は、Ｔ−カップリング形態の管であり、過給機６１８の出口スリーブ６６２に連結して吸気マニホールド６１２まで空気を運ぶ。ハウジング６０１の通路６０３内に位置する第５バルブ６０２は通路６０３を通じて吸気マニホールド６１２に行く空気を調節する。第５バルブ６０２の平板型スロットルバルブ部材は、実線閉鎖位置と破線開放位置の間を回転しながら、過給機６１２から出る空気量を制限すれば、マニホールド６１２の作動圧力を大気圧以下に維持する。破線で表しているように、第５バルブ６０２が完全に開けば、過給機６１８はエンジンが動作する時、吸気マニホールド６１２に行く空気量を増やして吸気マニホールド６１２の作動圧力を大気圧より高くする。ハウジング６０１の側面管状部材６０６の出口通路６０７は通路６０３と大気に連結する。第２バルブ６０８は部材６０６に回転するように設置された平板型バルブであり、破線と実線で表示された開閉位置の間を動く。エンジン６１１が動作する時、プロセッサ６２６に有線連結されてバルブ６０２に連結したアクチュエータ６１０によってバルブ６０２が閉じれば、吸気マニホールド６１２の作動圧力が大気圧以下に落ちる。プロセッサ６２６に有線連結されたアクチュエータ６０９がバルブ６０８を開けば、マニホールド６１２の圧力が大気圧以下に落ちる。アクチュエータ６２４は図７〜１２に示されたスライドアセンブリ２２の最大、中間、最小バイパス位置の間に軸６２３を動かして、大気に排出される空気量と過給機６１８によってエンジン６１１に供給される空気量を調節する。図１７に示された空気制御スライドアセンブリ２８３のタイミングや位置を調節すれば、圧縮室から放出される瞬間の圧力を吸気マニホールドの平均圧力と非常に近くなるように精密に制御でき、スリップ率（ｓｌｉｐｒａｔｅ）、インタークーラーの温度偏差、音響チューニング、エンジン駆動可変駆動比、電動機変速駆動装置、その他、昇圧に影響を与える他の変数を調節することができる。圧力センサ、音響センサ、温度センサを利用して、軸６９１とスライドアセンブリ２８３を最適に調節することができる。プロセッサ６２６はアクチュエータ６９３を制御して、軸６９１とスライドアセンブリ２８３を調節する。

図１４Ａに示された６番目の実施例の過給機７１８は、シリンダ、吸気マニホールド７１２、インジェクタ７１３、点火器７３０および駆動軸７１４を有する内燃機関７１１によって駆動される。負荷７１５は軸７１４に連結する。図１４の過給機６１８に対応する過給機７１８の各部分には、頭文字に６ではなく７を付けて表す。スロットルバルブ１００２、バルブ７０８および軸７２３は、フットペダル７８１に対する順次リンク７０９で機械式に連結する。リンク７０９はプロセッサ７２６とは関係がなく順序どおりにバルブ１００２とバルブ７０８と軸７２３に連結する。バルブ１００２、７０８と軸７２３に対する位置センサ７０５、７１０、７２４がプロセッサ７２６に信号を送って、シリンダへの燃料の噴射と空気−燃料混合物の点火タイミングを制御するのを助ける。エンジン７１１が空回転する時は、バルブ１００２は実線で表示されたように閉じる。フットペダルが前進すれば、リンク７０９によってバルブ１００２が開き、バルブ７０８は閉じて、エンジン７１１の動力が増加する。吸気マニホールド７１２に向かう空気量と空気圧も増加する。必要ならば、図２の熱交換器４１９と似た熱交換器（図示せず）をハウジング１００１と吸気マニホールド７１２の間に設置する。吸気マニホールド７１２内の空気量と燃料量が増加すれば、エンジン７１１の出力も増加する。過給機７１８はエンジン７１１の動力条件に合うように吸気マニホールド７１２内の空気量と空気圧を調節する。プロセッサ７２６は空気量、エンジン速度、排気酸素、マニホールド圧力、バルブ位置センサのようなセンサの入力値に基づいてシリンダへの燃料噴射と空気−燃料混合物の点火を調節する。図１７に示された制御スライドアセンブリ２８３のタイミングや位置を調節すれば、圧縮室から放出される瞬間の圧力を吸気マニホールドの平均圧力と非常に近くなるように精密に制御できて、スリップ率（ｓｌｉｐｒａｔｅ）、インタークーラーの温度偏差、音響チューニング、エンジン駆動可変駆動比、電動機変速駆動装置、その他、昇圧に影響を与える他の変数を調節することができる。圧力センサ、音響センサ、温度センサをプロセッサ７２６に使うこともできる。プロセッサ７２６はアクチュエータ７９３を制御して、軸７９１とスライドアセンブリ２８３を調節する。

図１４Ｂに示された７番目の実施例の過給機８１８は、従来の内燃機関８１１で駆動されて、エンジン８１１の動力条件に応じて大気圧以下や以上として選択的な空気量を供給する。エンジン８１１の多数のシリンダ８０９は、吸気マニホールド８１２に連結する。プロセッサ８２６に連結したインジェクタ８１３は、シリンダ８０９で空気を圧縮する間、ガソリンや水素のような燃料をシリンダ８０９に噴射する。燃料は吸気マニホールド８１２内の空気に噴射される。エンジン８１１の出力軸８１４は負荷８１５に連結する。図１４の過給機６１８と一致する過給機８１８の部分には６ではない８を前に付けて表した。

空気コントローラ８００は過給機８１８に流れる空気量を調節し、過給機はエンジン８１１の吸気マニホールド８１２に入る空気量を調節する。過給機８１８は吸気マニホールド８１２に連結したエアクーラーすなわち熱交換器８１９にチューブ８２０を通じて空気を供給する。空気制御装置６００の管状ハウジングすなわちＴ−カップリング８０１は、過給機８１８の入口８５２とエアフィルター８５６の間に連結する。通路８０３内に位置するスロットルバルブ８０２は、この通路内で回転しながら開閉位置の間を動いて、過給機に入る空気量を調節する。管状ハウジング８０１の側面通路８０４は、過給機のバイパス通路８７６に連結する。ハウジング８７７に回転可能に設置された第２バルブ部材８０５が通路８７６は閉じて通路８０４を開けば、バイパス空気が過給機８１８から通路８０３に戻る。バルブ部材８０５が破線のように開けば、通路８０３を通じて過給機８１８に流れる空気が制限されない。過給機８１８はエンジンに向かう空気量を高める。プロセッサ８２６とリンク８０７で連結したアクチュエータ８０６はバルブ８０２を調節して過給機８１８に入る空気量を調節し、マニホールド８１２の圧力が大気圧以下にある間、エンジンの動力を制御する。バルブ部材８０５はリンク８０９を通じてアクチュエータ８０８に連結する。プロセッサ８２６はバルブ部材８０５を開閉せよとの命令信号をアクチュエータ８０８に送る。アクチュエータ８２４は図７〜１２に示されたスライドアセンブリ２２の位置を最大、中間、最小バイパス位置の間に調節して、大気に排出される空気量と過給機８１８によってエンジン８１１に供給される空気量を調節する。プロセッサ８２６は空気量、エンジン速度、排気酸素、マニホールド圧力、バルブ位置センサのようなセンサの入力値に基づいてシリンダへの燃料の噴射とシリンダ内の空気−燃料混合物の点火を調節する。図１７に示された空気制御スライドアセンブリ２８３のタイミングや位置を調節すれば、圧縮室から放出される瞬間の圧力を吸気マニホールドの平均圧力と非常に近くなるように精密に制御でき、スリップ率（ｓｌｉｐｒａｔｅ）、インタークーラーの温度偏差、音響チューニング、エンジン駆動可変駆動比、電動機変速駆動装置、その他、昇圧に影響を与える他の変数を調節することができる。圧力センサ、音響センサ、温度センサをプロセッサ８２６に使うこともできる。プロセッサ８２６はアクチュエータ８９３を制御して、軸８９１とスライドアセンブリ２８３を調節する。

図１４Ｃに示された８番目の実施例では、図面符号の前に９を付けて表した。空気コントローラ９００は過給機９１８、空気入口９５２およびエアフィルター９５６の間に配置されて、過給機９１８に入る空気量を調節する。空気コントローラ９００のＴ−カップリングである管状ハウジング９０１の空気通路９０３には過給機９１８に入る空気が流れる。通路９０３内にあるスロットルバルブ９０２は、管状ハウジング９０１に回転可能に設置されて、実線表示閉鎖位置と破線表示開放位置の間を動きながら、過給機９１８に入る空気量を調節する。プロセッサ９２６には有線連結されて、バルブ９０２にはリンク９０５で連結したアクチュエータ９０４がバルブ９０２の開閉を調節する。アクチュエータ９０４はフットペダル９８１や他の制御装置の位置センサ９８０に反応して、プロセッサ９２６で生じる命令信号に応答する。管状ハウジング９０１の側面通路９０６は、通路９０３と過給機のバイパス通路９７６に連結する。チューブ９７７が管状ハウジング９０１に連結するので、通路９７６を流れるバイパス空気は通路９０３と過給機９１８に戻る。チューブ９７７に設置されたエアクーラー９０７は、通路９７６を通じて通路９０３と過給機９１８に戻るバイパス空気を冷却する。エアクーラー９０７は、必要ならば省略してもよい。

図１４Ｃの過給機９１８や図１５〜２０の過給機２１８によってエンジン９１１に供給される空気と大気にバイパスされる空気は,図１７〜２０の空気制御スライドアセンブリ２２２によって調節される。スライドアセンブリ２２２のスライド部材２７１は、軸２２３によって最大、中間および最小バイパス位置の間を動く。軸９２３に連結したアクチュエータ９２４によって部材２７１が最大、中間および最小バイパス位置の間を動きながら、過給機９１８からエンジン９１１へ行く空気量を調節する。

軸９２３に連結したアクチュエータ９２４は、プロセッサ９２６に連結して、プロセッサはアクチュエータ９２４の動作を指示する。プロセッサ９２６は空気量センサ９２５にも連結する。駆動軸９１４の回転速度に反応する信号を出すセンサ９２７は、過給機９１８がエンジン９１１に圧縮空気を供給する空気量と大気にバイパスされる空気量を調節するために、アクチュエータ９２４がスライドアセンブリ２２２の位置を変えるようにデータ信号をプロセッサ９２６に提供する。手動で動作する装置９８０をフットペダル９８１で作動させれば、スライドアセンブリ２２２の位置を変えながら、大気にバイパスされる空気量とエンジン９１１に供給される空気量を調節するように、プロセッサ９２６に操作者の命令に関する位置入力を提供する。空気量センサ９２５はスライドアセンブリ２２２と燃焼室への燃料の供給を調節するようにする電気信号をプロセッサ９２６に提供したりもする。

図１５〜２０に示された過給機２１８のハウジング２２８には円筒形チャンバ２３１、２３３を囲む一対の円筒壁２２９，２３２が並んで形成されている。これらチャンバ２３１、２３３は、隣接する円弧区間を互いに共有する。チャンバ２３１にある雌ねじ型ロータ２３４は、チャンバ２３３にある雄ねじ型ロータ２３６と噛み合って、ロータ２３４、２３６の長さに沿って空気を移動させる。ロータ３４、３６と同様にロータ２３４、２３６にも各々ねじ山と螺旋溝が形成される。トランスミッション９１７がスパーギア２４４、２４６に結合するエンジン９１１によってロータ２３４、２３６が同期的に回転する。スパーギアはハウジング２４０に囲まれたロータの軸２４７、２４８に連結する。ロータ２３４、２３６はエンジンの駆動軸９１６の回転速度に関連した回転速度で回転する。電動機のような他の駆動装置を使ってロータ２３４、２３６を回転させることもできる。

図１９によれば、ハウジング２２８の両端部に固定された端部部材２３９、２４１に支持されるベアリング２３７、２３８にロータの軸が挿入される。管状端部２５２を有する空気引込時、２５１は締結具２５３で端部部材２３９に固定される。管状端部２５２の空気通路２５４は、ロータ２３４、２３６の空気引込端部に連結して、空気が矢印２５７方向に過給機２１８に流れる。管状端部９５２に設置された図１４Ｃのエアフィルター９５６は空気通路９５４に入る周辺空気から異物を取り除く。過給機２１８に入る空気から異物を取り除くのに他の種類のエアクリーナーを使うこともできる。

図１５、１６、２０に示すように、ハウジング２２８上に設置されたボックス２５９の内部通路２６１は、チャンバ２３１、２３３の後端部に連結して、ロータ２３４、２３６で圧縮された空気を受け取る。空気２６３は矢印２６３方向にスリーブ２６２の通路２５８とエアクーラー９１９を通じてエンジン９１１に入る。過給機９１８の空気は導管９２０に設置された空気量センサ９２５を通過する。空気量センサ９２５はマニホールド内の圧力と空気量に関する電気信号を起こして、過給機９１８はもちろん、燃焼室に供給される燃料とエンジン９１１動作中の燃料の点火を制御する。

図１７〜１９に示された空気制御スライドアセンブリ２２２の第１スライド部材２６４は、ピン２６６でハウジング２２８に固定されて、第２スライド部材２７１は、第１部材２６４と一直線に整列して配置される。これら部材２６４、２７１はスライド部材６４、７１と構造が同一である。部材２７１はロータ２３６の側面に隣接したハウジング２２２内の空気通路２７３内で動く。部材２６４を通じて延びた軸２２３は部材２７１に連結して、このため、大気中に通じる空気バイパス通路２６８に対して最大、中間、最小バイパス位置に部材２６４に対して部材２７１を動かすことができる（図１７〜１９参照）。図１４、１７のように部材２７１が最大バイパス位置にあれば、ロータ２３４、２３６によって移動する第１空気量は、矢印２７８方向に沿って通路２６８を通じて大気に排出される。第２空気量は、圧縮されずエンジンの燃焼室に供給される。バイパスされた空気はロータ２３４、２３６の入口に戻らない。一方、図１４Ｃのように、余剰空気はエアクーラー９０７を通じて過給機９１８の入口９５２に戻ることもできる。ロータ２３４、２３６によって動きながら、バイパス通路２６８を通過した空気は、ロータ２３４、２３６と隣接するハウジング２２８を冷却する。このため、エンジン９１１の燃焼室に向かう空気の温度が下降する。図１９に示されたスライドアセンブリ２２２は、最小バイパス位置にあって、このため、ロータ２３４、２３６によって最大量の空気がエンジン９１１に供給される。スライドアセンブリ２２２が図１７のように最大バイパス位置にあれば、最小量の空気がエンジン９１１に供給されて、最大量の余剰空気は矢印２７５に沿ってバイパス通路２６８を通じて排出される。図１４、１６〜１９に示すように、バイパス通路２６８がスリーブに連結したキャップ２７４で覆われれば、矢印２７８方向に空気が曲線チューブ２７７を通じて大気に排出される。チューブ２７７は騒音を減らすマフラーでありうる。スライドアセンブリ２２２の部材２７１は、アクチュエータ２２３によって最大、中間、最小バイパス位置の間を動きながら、部材２６４、２７１の間の間隔（スキ間）を変化させて、エンジンの燃焼室に向かう空気量と、バイパス通路２６８を通じて大気に排出される空気量を調節する。このように部材２７１を利用して、過給機９１８で圧縮されて、エンジン９１１に供給される空気量をエンジンの動力条件に合うように増減させることができる。

チャンバ２３１、２３３の交差点の凹部上にあるハウジング２２８のチャネル２８４に第２スライドアセンブリ２８３が軸方向に動きながら、過給機９１８で圧縮されて、エンジン９１１に供給される空気の圧力を調節する。図１７に示されたスライドアセンブリ２８３のタイミングや位置を調節すれば、圧縮室から出る時の圧力を吸気マニホールドの平均圧力と非常に近くなるように精密に制御でき、スリップ率（ｓｌｉｐｒａｔｅ）、インタークーラーの温度偏差、音響チューニング、エンジン駆動可変駆動比、電動機変速駆動装置、その他、昇圧に影響を与える他の変数を調節することができる。圧力センサ、音響センサ、温度センサをプロセッサ９２６に使うこともできる。プロセッサ９２６はアクチュエータ９９３を制御して、軸９９１とスライドアセンブリ２８３を調節する。スライドアセンブリ２８３の長い本体２８６は、上面が凸曲面で、下の面がＶ型に突出してロータ２３４、２３６の間の凹部に位置する。スライドアセンブリの後方排気端部の壁２８７は、ボックス２５９の通路２６１と向かい合って後方に行きながら、下方へ傾斜して、ロータ２３４、２３６から通路２６１に空気が流れるようにする。本体２８６の両側面と協力するガイドレール２８８、２８９のために本体２８６はハウジング２２８に支持されたままロータ２３４、２３６に対して線形に動くことができる。軸２９１を通じてアクチュエータ２９２に連結した本体２８６がロータ２３４、２３６に対して動きながら、圧縮室を出る時の空気圧がエンジン９１１の吸気マニホールド９１２の平均圧力と非常に一致するように調節する。図１４によれば、アクチュエータ６９３はプロセッサ６２６の専用プログラムによって、マニホールド圧力センサ（図示せず）の信号と配管６２０内の空気量センサ６２５の信号に応答して動作する。エンジン９１１に向かう空気量と図１７のバイパス通路２６８を通じて大気に排出される空気量が、エンジン９１１の動力条件に合うように図１７のスライドアセンブリ２２２によって調節される。

図７〜９に示された過給機１８には、一つの空気制御スライドアセンブリ２２が軸に連結して、スライドアセンブリ２２の最大、中間、最小バイパス位置を調節しながら、大気にバイパスされる第１空気量とエンジンの吸気マニホールドに供給される第２空気量を制御して、エンジンの負荷条件を合わせるようになっている。アクチュエータに連結した過給機には、最大、中間、最小バイパス位置の間に動くまた他の第２空気制御スライドアセンブリがありえる。第２スライドアセンブリは、ロータ３４に隣接し、チャンバ３３に通じるように配置されて空気を大気にバイパスする。第２スライドアセンブリの構造と機能はスライドアセンブリ２２と同じである。プロセッサ２６はコントローラを通してアクチュエータを制御して、スライドアセンブリの最大、中間、最小バイパス位置を調節する。プロセッサ２２６に連結したコントローラ２９３は、プロセッサ２２６の専用プログラムと、配管２２０内の空気量センサ２２５とマニホールドの圧力センサ２３０からの信号に応答してアクチュエータ２９２を作動させる。空気量センサはスリーブ２６２の空気通路２５８に配置されうる。エンジン２１１に向かってバイパス通路２６８を通じて大気に排出する空気量は、エンジン２１１の動力条件に合わせて、スライドアセンブリ２２２によって調節される。

以上、本発明の好ましい実施例に対して説明したが、これはあくまでも例を挙げただけであり、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ決まる。

Claims

空気を供給するための過給機が装備された内燃機関であって、
吸気マニホールド、および、空気と燃料を調節し、かつ、内部空気圧範囲が大気圧以下から以上までの吸気マニホールドから空気を受け取るための少なくとも１つの燃焼室を含み、
大気圧以下から以上まで選択的に変わりうる内燃機関の負荷条件に合うように内燃機関の吸気マニホールドに空気を供給する過給機、
吸気マニホールドへ向かう大気圧以下の空気量を調節して内燃機関の出力を調節するためのバルブ、
前記バルブを操作して内燃機関の速度を調節するようにバルブに連結した第１アクチュエータを含み、
前記過給機は、
チャンバを有し、前記チャンバと大気に連結するハウジング内の空気バイパス通路を有するハウジング、および、過給機を通して大気と吸気マニホールドに空気を供給するようにハウジング内のチャンバに位置するロータを含み、
ロータとバイパス通路に対して最大バイパス位置、中間バイパス位置および最小バイパス位置の間を動くようにハウジングに設置されたスライドアセンブリを含み、スライドアセンブリが最大および中間バイパス位置にある時は、ロータによって移動する第１空気量が前記チャンバからバイパス通路を通して空気通路に排出されるようにして、ロータによって移動する第２空気量は吸気マニホールドへ向かうようにする制御装置、
前記スライドアセンブリに連結され、スライドアセンブリを、最大バイパス位置、中間バイパス位置および最小バイパス位置の間を選択的に動かすようにして、内燃機関の燃焼室へ向かう第２空気量を調節して、ロータによって吸気マニホールドに移動する空気の空気量と関連圧縮比を高めたり低くする第２アクチュエータ、
ロータを回転させて空気を生成するための駆動装置、
過給機によって内燃機関の燃焼室に供給される空気量に対応するように燃焼室内の空気に燃料を噴射する燃料供給装置、および、
内燃機関の負荷条件に応答して第２アクチュエータでスライドアセンブリの位置を調節して、吸気マニホールドへ向かう空気量と燃焼室に噴射される燃料量を調節する制御プロセッサをさらに含み、
前記スライドアセンブリが移動式第１部材と、第２部材を含み、
前記第２アクチュエータは、前記第２部材を貫通する軸を介して前記移動式第１部材に連結され、前記移動式第１部材を前記バイパス通路と前記第２部材に対して最大バイパス位置と中間バイパス位置と最小バイパス位置に移動させ、
前記移動式第１部材および前記第２部材は、相対する面にそれぞれ傾斜面を有し、前記バイパス通路の一部分が前記移動式第１部材の傾斜面と、前記第２部材の傾斜面との間に位置し、前記移動式第１部材の傾斜面と前記第２部材の傾斜面とが接触すると前記バイパス通路が閉じられて前記最小バイパス位置となり、
前記過給機の通路内部には、前記過給機に入る大気圧以下の空気量を調節するためのスロットルバルブが設けられていることを特徴とする内燃機関。
前記ロータが雄ねじロータと雌ねじロータを含み、前記バイパス通路は雄ねじロータの側面部に連結することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記ハウジングは、空気通路と、空気通路での空気圧を調節する第２空気制御スライドアセンブリをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記ハウジングに形成されて、前記ロータを配置するための一対のチャンバ、
前記ハウジングに形成されて、前記チャンバに連結するチャネル、
空気通路、
前記チャネル内で動きながら、空気通路での空気放出タイミングや位置を制御する第２空気制御スライドアセンブリ、および
第２空気制御スライドアセンブリに連結して、第２空気制御スライドアセンブリをロータに対して動かす第３アクチュエータ、をさらに含み、
前記第３アクチュエータはプロセッサに連結して、プロセッサの命令信号によって第３アクチュエータの動作が制御されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
過給機から吸気マニホールドに向かう空気に対する空気量信号を伝達する信号伝達装置をさらに含み、前記空気量信号はプロセッサに送られ、プロセッサは燃焼室に噴射される燃料量を調節して、燃焼室内の空気／燃料比を所望のとおり維持するように信号伝達装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記バルブが、吸気マニホールドに供給される大気圧以下の空気量を調節するための第１スロットルバルブ部材、および過給機と第１スロットルバルブ部材の間で空気を大気に送るための第２バルブ部材を含み、
前記第１アクチュエータはスロットルバルブ部材と第２バルブ部材を制御して吸気マニホールドに向かう大気圧以下の空気量を調節するように第２バルブ部材に連結することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
第１スロットルバルブ部材が開放位置と閉鎖位置の間を選択的に動くことができて、
第２バルブ部材も開放位置と閉鎖位置の間を選択的に動くことができ、
前記第１アクチュエータはスロットルアクチュエータとバイパスアクチュエータを含み、
前記スロットルアクチュエータは第１スロットルバルブ部材を開閉位置の間に動かして内燃機関の出力を調節するようにプロセッサに連結し、
前記バイパスアクチュエータは第１スロットルバルブ部材が開放位置にある時は、第２バルブ部材を閉じて大気圧以上の空気が吸気マニホールドに入るようにすることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
前記バルブが過給機に供給される大気圧以下の空気量を調節するための第１スロットルバルブ部材、および空気を大気に送るための第２バルブ部材を含み、
前記第１アクチュエータはスロットルバルブ部材と第２バルブ部材を制御して過給機に向かう大気圧以下の空気量を調節するように第２バルブ部材に連結することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記駆動装置が内燃機関を過給機に連結するパワートランスミッションを含み、内燃機関によって過給機が駆動されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
内燃機関の出力条件を示す信号を供給するセンサを含み、
前記プロセッサは前記センサの信号に反応して、第２アクチュエータを作動させる命令信号を供給して、前記燃料供給装置を制御して内燃機関の燃焼室に噴射される燃料量と燃料噴射タイミングを調節することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
過給機と内燃機関との間に流れる空気を冷却する空気冷却装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。