JPS6013921A - 排ガス排出弁を備えた圧力波チャージャ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、排ガス排出弁を有する圧力波チャージャーで
あって、該圧力波チャージャーがロータケーシングと空
気ケーシングと排気ケーシングとを有し、この隔室ロー
タを備えたロータケーシング内で内燃機関からの排ガス
によって該内燃機関に必要な燃焼空気が圧縮され、前記
の空気ケーシングによって大気中の空気が吸込まれ隔室
ロータ内で圧縮された後に過給気として内燃機関に供給
され、また前記の排ガスケーシングが排ガス室を備え、
内燃機関から来る排ガスがこの排ガス室を介して隔室ロ
ータ内に導入され該隔室ロータ内で負荷軽減された後で
制ガス流出管片を介して排気集合管に導出されるように
なっており、しかも排ガス排出弁が前記排ガスケーシン
グの、排ガス流出管片と排ガス室とを仕切る壁部内に配
置されてフラップ弁として形成されており、このフラッ
プ弁のフラップがフラップレバーとフラップ軸とレバー
とを介して、圧力波チャージャーの制御圧によって負荷
される調節装置と作用接続されている形式のものに関す
る。

従来の技術 乗用車用の圧力波チャージャー付きモータにおいては、
高回転数範囲で各シリンダ内のピーク圧が最大許容燃焼
圧力の近くに達しなければならない。これを可能とする
ためにこのようなモータのだめの圧力波チャージャーは
、負荷のもとての最大モータ回転数において、許容可能
なぎ−り圧の形成のために必要な過給圧よりも高い過給
圧を排ガスの排出なしに形成するように設計されている
。そして続く運転範囲に亘っては例えば当該過給圧によ
って制御される排ガス排出によって、より高い許容過給
圧と延いてはより有利な回転モーメント履歴及び燃料消
費が形成される。このようなモータは融通性が高く、該
モータを備えだ車両は切換えなしに運転可能である。

実用車においてはモータがより高い過給圧を許容しかつ
乗用車よりも狭い回転数範囲内で作動するので、排ガス
排出機構の使用は必要ない。

従って実用車用モータの圧力波チャージャーは所望の運
転範囲内で最大過給圧を形成供給し、該過給圧では燃焼
圧のピーク値がまだ許容可能であるように設計されれば
十分である。

圧力波チャージャーの手前でモータ排ガスを目的に合わ
せて排出することによって過給圧を制御するだめの調節
装置はスイス特許出願Ｎｒ　２３５５　／　８３−７号
明細書で公知である。

この公知装置において使用されている弁機構は、専門的
には排出ゲートと言われる排気通路を程度に合わせて開
閉せしめる、ばね弾性的な円板弁である。まだスイス特
許第３９８１８５号明細書で公知の別の、排ガス排出に
よって過給圧を調節する装置においては、弁機構の操作
のために排ガス圧力が用いられ、この弁機構はやはりば
ね負荷されておりかつそのソール部材範囲はきのこ形に
形成されている。

上記のような円板弁及びきのこ形弁のばねは、該弁を接
触流過していく排ガスによって強く熱負荷され、長い間
にはそのばね定数が変化し、それによって当該の弁が早
期に開いてしまい、チャージャー内の排気圧力と延いて
は燃焼圧の減少が発生し得る。これによってモータの冒
頭に述べた作柴範囲における出力損失が生じる。

前記の２つの排気装置の各欠点を回避するために、前述
のばね負荷された円板弁及びきのこ形弁の代りにフラッ
プ弁を用い、このフラップ弁はばねを必要とせず例えば
前記のスイス特許出願Ｎｏ　２３５５　／　８３−７号
明細書記載のような他の適切な制御圧によって操作され
るようにすることが公知である。この場合の調節力はフ
ラップ軸と回動不能に結合されたレバーに作用せしめら
れる。このようなフラップ弁は前記の両方の弁機構より
も著しく安価に製造可能である。更にこのようなフラッ
プ弁においてはばねが不要なために弁開放特性の変化も
発生しない。

剰余の排ガスが弁縦軸線に対して対称にかつ低圧排ガス
、即ち排ガス流出管片内の排ガスの流れに対してほぼ平
行に流出するのに対し、フラップ弁においては排出され
る排ガスが該排ガスの流れ方向に対して直角な速度成分
を以って排ガス流出管片内に流入し、これによって後述
のような欠点が生じる。

圧力波チャージャーが十分かつ効果的に機能するだめに
は、圧縮作業を終えて負荷軽減された排ガスが、空気と
排ガスとの分離面範囲である混合区域内で空気と排ガス
とから形成される混合体と共に、排ガス流出管片内に完
全に排出掃気されなければならない。この掃気作用は、
排気開口と反対の側でロータ隔室内に流入する吸込み空
気によって助成され、この際同時にロータの冷却が行な
われる。しかし十分な圧縮効率を得るにはロータを更に
冷却することが必要である。このためには圧力波チャー
ジャーが、圧縮過給気としてモータに送出するよりも多
くの空気を吸い込まなければならない。この付加的に吸
込まれる空気は掃気と呼ばれ、過給気量に対するとの掃
気量の比は当該の圧力波チャージャーの所謂掃気率を示
す。この掃気率はモータ回転数の上昇とモータ負荷の減
少とに応じて減少する。

前記の排出ゲートである排気通路による排気作業は圧力
波チャージャーにおいてまず第一に、例えばターボチャ
ージャーにおけるのと同様に、その全効率と延いては固
有燃料消費を損うが掃気率をは損わない。何故なら掃気
エネルギは圧縮エネルギにほぼ比例して減少するからで
ある。

排気量が少ない内は排気通路内への排気流のＦ黄方向成
分は、当該の排気流と延いては掃気率とにあまり大きな
影響を与えない。しかし排気量が多くなるとその流入速
度の横方向成分が増大し、掃気作用が著しく悪化され延
いては圧縮効率が下げられる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は前記の公知フラップ弁における高い製造費、複
雑な構造及び排気通路への流入排ガスに発生する横方向
成分に関する問題点を解決しようとするものである。

問題点を解決するだめの手段 上記の問題点を解決するだめの本発明による手段は、排
ガス流出管片内に偏向集束シールドが配設されており、
該シールドによってフラップの周囲の少なくとも１部分
がその周面から距９ｉ＃を置いて取り囲まれており、し
かも該偏向集束シールドの壁部が排ガス流出管片の軸線
に対し７てほぼ平行に該排ガス流出管片内に形成配置さ
れていることである。

作　用 次に上記の技術的手段の作用を第１図を以って説明する
。

モータから流入管片４を介して排ガスケーシング３に流
入した排ガスは、そのロータケーシング１内での圧縮作
業による過給気形成を調節、即ち過給圧な調節するため
に排ガス排出弁８によって適時に排出される。相応する
調節装置によって制御されるこの弁８が有するフラップ
９の開閉に応じて排ガスは排気通路１８を介して流出す
る。この際に該フラップ９にぶつかって横方向に流れた
排ガスは続いて、該フラップ９を距離を置いて取囲む偏
向集束シールド１９によって、排ガス流出管片５の軸線
に対して平行に整流されてスムーズに排気装置に向って
流出する。

実施例 第４図には圧力波チャージャーのロータケーシング１と
空気ケーシング２と排ガスケーシング３とが示されてい
る。排ガスケーシング３の上側面には排ガス流入管片４
が位置し、この管片４を通って、モータから倒来した排
ガスが圧力の作用のもとて黒塗りの垂直な矢印方向で排
ガスケーシング３内に流入する。この排ガスはロータ内
で圧縮作業を行なった後、ロータ軸線に対して平行な排
ガス流出管片５を介して図示されていない排気装置に流
出する（黒塗りの平行な矢印）。空気ケーシング２は外
気圧の空気を吸込む水平な空気流入管片６（第５図参照
）と垂直な空気流出管片７（第４図参照）とを有し、こ
の空気流出管片７を介してロータ隔室内で圧縮された過
給気が流出し、そこから図示されていない過給気導管を
介してモータの入口側に供給される。この空気の流入・
流出は白塗りの矢印で両図面に示されている。空気流入
管片６は第４図では見えない。排ガスケーシング３内に
位置する排ガス排出弁８は第５図に略示されている。

第１図と第２図には排ガス゛排出弁８を有する排ガスケ
ーシング３の縦断面図と側面図とが示されている。排ガ
ス排出弁８は閉鎖部材とじてのフラップ９を有している
。このフラップ９には、プレート状のフラップレバー１
１の孔内に軸線方向及び半径方向の遊びを以って位置し
かつ座金１２とリベットヘッド１３とによってその中に
保持されたリベット２ン１ｏが配設されている。このフ
ラップ軸１４は軸受スリーブ１５内を案内されて斜め上
方へ排気がスヶーシング３を通って外部まで延びており
、そこでレバー１６と回動不能に結合されている。この
レバー１６の自由端部には、フラン７°９と前述の調節
装置とを接続する図示されていないロッ＋ｙを結合する
ためのピン１°７が配置されている。

排気通路１８を通って、排ガス流出管片５に接続された
排気装置内に流入する排ガス流に前述の（負方向成分が
発生するのを回避するが又は少なくとも極めて小さくす
るために、フラップ９の周囲に距離を置いて偏向集束シ
ールド１９が配設されている。こうして軸線対称的な流
れを形成するが高価である前述の円板弁又はきのこ形弁
の代りに安いフラップを用いた場合に生じ易く排気通路
内でのスムーズな流出と延いてはロータ隔室の掃気とを
妨害する横方向流れが、フラップによって解放形成され
た環状の流過すき間を通った直後に前記の偏向集束シー
ルド１９によって、排ガス流出管片５の軸線に対して平
行な方向に強制偏向せしめられる（第１図に矢印付きの
鎖線で図示）。図面にはフラップが閉じ状態で示されぞ
おり、鎖線の流れはフラップの解放時に生じるものであ
る。

偏向集束シールド１９はフラップ９の全周ではなくその
１部分だけを、即ちフラップ９に対して同軸的々半円形
リングとして該フラップの半周分だけを取り囲んでいる
。この半円形リングの両端部はそれぞれ尖端状に形成さ
れており、その半径方向内側の制限面はフラップレバー
１１の縦縁に対して平行に延びている。このように偏向
集束シールド１９にフラップレバー１１のだめの切欠き
範囲が形成されていることによって該偏向集束シールド
１９の矯正作用が悪化されることはなく、何故々らとの
範囲はフラップによる流過すき間の最も狭い個所に当り
、流れは排ガス排出管片５の隣接した壁部分によって十
分に軸線平行な方向に強制せしめられるからである。

第６図に示された実施例では、偏向電束シールド２０の
軸線が偏心値Ｘ分だけ所属のフラップ２１の軸線に対し
て偏心している。これによってフラップによる流過すき
間の後方により大きな流出横断面が形成されている。

また第１図、２図、６図の排ガスケーシング３において
は排ガス流入管片４が第４図、第５図の圧力波チャージ
ャーと異なり上側では々く下側に配設されている。

また偏向集束シールドを完全な円形リングとして形成し
、該リングがフラップの全周面を距離を置いて同軸的に
又は偏心的に取り囲むようにしてもよい。この場合フラ
ップレバーは相応して曲げ形成されていなければならな
い。

効果 本発明の構成によれば排ガス排出弁としての従来のフラ
ップ弁における、排ガス流への横方向の成分発生の問題
が安易かつ安価に解決さｈており、該フラップ弁からの
排ガス流によって、圧縮作業後の排ガス・空気混合体の
排出流が妨害されることが防がれ当該チャージャーの掃
気率が効果的に上昇せしめられる。

【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って、第１
図は第４図と第５図に示された圧力波チャージャーの排
ガスケーシングに本発明の第１実施例による排ガス排出
弁を備えだものを第２図のＩ−Ｉ線で示す断面図、第２
図は第１図の■−■線で示す部分断面図、第６図は第２
実施例による排ガス排出弁を備えだ圧力波チャージャー
を１部分断面して示しだ端面図、第４図及び第５図は排
ガス排出弁を有する圧力波チャージャーの側面図及び端
面図、である。 １・・・ロータケーシング、２・・・空気ケーシング、
３・・・排ガスケーシング、４・・・排ガス流入管片、
５・・・排ガス流出管片、６・・・空気流入管片、７・
・・空気流出管片、８・・・排ガス排出弁、９．２１−
０゜フラップ、１０・・・リベットピン、１１・・・フ
ラップレバー、１２・・・座金、１３・・・リベットヘ
ッド、１４・・・フラップ軸、１５・−・軸受スリーブ
、１６・・・レバー、１７・・・ピン、１８・・・排気
通路、１９゜２０・・・偏向集束シールド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　排がス排出弁を有する圧力波チャージャーであっ
   て、該圧力波チャージャーがロータケーシングと空気ケ
   ーシングと排気ケーシングとを有し、この隔室２−夕を
   備えだロータケーシング内で内燃機関からの排ガスによ
   って該内燃機関に必要な燃焼空気が圧縮され、前記の空
   気ケーシングによって大気中の空気が吸込まれ隔室ロー
   タ内で圧縮された後に過給気として内燃機関に供給され
   、また前記の排ガスケーシングが排ガス室を備え、内燃
   機関から来る排ガスがこの排ガス室を介して隔室ローフ
   内に導入され該隔室ロータ内で負荷軽減された後で排ガ
   ス流出管片を介して排気集合管に導出されるようになっ
   ており、しかも排ガス排出弁が前記排ガスケーシングの
   、排ガス流出管片と排ガス室とを仕切る壁部内に配置さ
   れてフラップ弁としで形成されており、このフラップ弁
   のフラップがフラップレバーとフラップ軸とレバーとを
   介して、圧力波チャージャーの制御圧によって負荷され
   る調節装置と作用接続されている形式のものにおいて、
   排ガス流出管片（５）内に偏向集束シールド（１９；２
   ０）が配設されており、該シールドによってフラップ（
   ９；２１　）の周囲の少なくとも１部分がその周面から
   距離を置いて取り囲まれており、しかも該偏向集束シー
   ルド（１９，２０）の壁部が排ガス流出管片（５）の軸
   線に対してほぼ平行に該排ガス流出管片（５）内に形成
   配置されていることを特徴とする、排ガス排出弁を有す
   る圧力波チャージャー。 ２、　フラップ（９）が、フラップレバー（１１）との
   結合のために働くリベットビン（１０）′！ｆ−備えた
   円板として形成されており、偏向集束シールド（１９）
   の壁部がフラップ（９）に対して同軸的である、特許請
   求の範囲第１項記載の圧力波チャージャー。 ６．　フラップ（２１）がフラップレバーとの結合のた
   めに働くリベットピンを有する円板として形式されてお
   り、偏向集束シールド（２０）の壁部の中心部分がその
   両端部分よりもフラップ（２１）の周面から遠くに位置
   するように、該偏向集束シールド（２０）の壁部がフラ
   ップ（２１）の軸線に対しである偏心値（Ｘ）を以って
   偏心して位置している、特許請求の範囲第１項記載の圧
   力波チャージャー。