(57)【要約】少なくとも１つの入口（４２）と少なくとも１つの出口（４４）を有する過給装置（２８）と、過給装置（２８）と流体接続する少なくとも１つのアイドルバルブ（３０）とを備えた過給システム（４０）が設けられている。アイドルバルブ（３０）は、出口（４４）に隣接して設けられると共に、使用中にアイドルバルブ（３０）を通過して過給装置（２８）に向かう方向への流体の流れを選択的に制限するように配置された。また過給システムを備えた、対応する過給キットと内燃機関とが開示されている。
2009526156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給システムであって、
少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口を有する過給装置と、
前記過給装置と流体接続する少なくとも１つのアイドルバルブであって、前記出口に隣接して設けられると共に、使用中に前記アイドルバルブを通過して前記過給装置に向かう方向への流体の流れを選択的に制限するように配置されたアイドルバルブと、
を備えたことを特徴とする過給システム。
【請求項２】
前記アイドルバルブは、前記過給装置に一体に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の過給システム。
【請求項３】
前記アイドルバルブは、前記過給装置から分離すると共に、前記過給装置に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載の過給システム。
【請求項４】
前記アイドルバルブは、流体流れが前記過給装置から前記アイドルバルブを通過することを可能にし、及び流体流れが前記アイドルバルブを通過して前記過給装置に至ることを制限するように配置された一方向弁であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の過給システム。
【請求項５】
前記アイドルバルブが、バタフライ弁であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の過給システム。
【請求項６】
前記アイドルバルブが、リード弁であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の過給システム。
【請求項７】
前記アイドルバルブは、閉鎖位置と開放位置との間を移動可能なアイドルバルブ部材を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の過給システム。
【請求項８】
前記アイドルバルブ部材は、前記アイドルバルブが閉じた状態にあるとき、アイドリングしているエンジンに十分な量の空気が前記アイドルバルブを通過するように配置された少なくとも１つの開口を有することを特徴とする請求項７に記載の過給システム。
【請求項９】
前記個々の開口は、前記アイドルバルブ部材に隣接して設けられたことを特徴とする請求項８に記載の過給システム。
【請求項１０】
前記過給システムは、ユーザからの入力、及び/又は、少なくとも１つのセンサからの入力に応じて、前記アイドルバルブ部材の位置を制御するように配置されたことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の過給システム。
【請求項１１】
前記過給装置の入口から前記過給装置の出口までの流体流れを選択的に許可する、または制限するように配置された流体迂回機構を更に備え、使用中に選択的に、流体が過給装置を迂回するのを可能にすることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の過給システム。
【請求項１２】
前記迂回用配置は、バイパス導管と、開放位置と閉鎖位置との間を移動可能なバイパスバルブ部材を有するバイパスバルブとを備えたことを特徴とする請求項１１に記載の過給システム。
【請求項１３】
前記バイパスバルブ部材の位置は、ユーザからの入力、及び/又は少なくとも１つのセンサからの入力に応じて制御されることを特徴とする請求項１２に記載の過給システム。
【請求項１４】
内燃機関用過給キットであって、
少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口を有する過給装置と、
前記過給装置に一体に設けられる、または連結されることで前記過給装置に流体接続されると共に、前記出口に隣接して設けられる少なくとも１つのアイドルバルブと、
を備え、前記アイドルバルブは、使用中に選択的に、流体流れが前記アイドルバルブを通過して前記過給装置に向かうのを制限することを特徴とする内燃機関用過給キット。
【請求項１５】
内燃機関であって、
少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口を有する過給装置と、
前記過給装置の出口と流体接続すると共に、前記過給装置と前記機関の少なくとも１つのシリンダとの間に連結される少なくとも１つのアイドルバルブと
を備え、前記アイドルバルブは、使用中に選択的に、流体流れが前記少なくとも１つのシリンダから前記アイドルバルブを通過して前記過給装置に向かうのを制限することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の過給システムに関し、特に長い吸気バルブ開口持続時間を有する形式の高性能エンジンと共に使用する過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダ内部で燃焼する空気濃度を増加するように作用し、その結果、燃料を効果的に燃焼すると共にエンジン出力を向上する過給装置を備えた内燃機関は公知である。
【０００３】
公知の過給用配置１０が、図１に示されている。過給用配置１０は、１以上のシリンダ１２に結合されており、個々のシリンダ１２は、使用中にシリンダ１２のヘッド部１６に向かう、または離れるように移動可能なピストン１４を内蔵する。吸気バルブ１８と排気バルブ２０とは、シリンダ１２の内方及び外方への気体の流れを制御するために設けられ、吸気バルブ１８は吸気路２２に関連付けされ、排気バルブ２０は排気路２４に関連付けされている。
【０００４】
過給用配置１０はまた、シリンダ１２内部への空気の流れを制御し、それによりシリンダ１２によって生み出される出力を制御するように配置された従来のスロットルバルブ２６を備える。
【０００５】
過給装置２８は、吸気路２２を備えたラインのスロットルバルブ２６とシリンダ１２との間に設けられ、また過給装置２８は、一対の噛合する螺旋状のスクリュー部材(helical screw members)を有するスクリュー型式の過給装置など、いずれの型式であってもよい。
【０００６】
使用中、過給装置２８は制御可能にシリンダ１２内部に向かう空気の流量を増加し、これによりシリンダ１２内部の空気密度とシリンダ１２により供給される出力を増加させると同時に、過給装置２８に利用可能な空気量がスロットルバルブ２６により制御されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この配置は従来の性能の車両や、高い回転数で高性能を発する車両にとってはうまく作用する一方で、前記配置では一般的に、比較的低い回転数で高性能を発する車両にとっては、うまく働かなかった。
【０００８】
理論による拘束を望まずに、本発明の発明者は、以下のように信じている。つまり、比較的低い回転数で高性能な車両用の図１に示す型式による過給用配置の性能不足は、高性能な車両は一般的に、比較的長い吸気バルブ開口持続時間を有し、それにより吸気バルブ１８と排気バルブ２０とが所定時間に同時に開口すると共に、吸気バルブ１８が圧縮行程の初期に開口することによるからである。エンジンが比較的低い回転数であると、矢印Ａ方向に吸気側導管２２を通過する空気圧が低いので、シリンダ１２内の気体は、矢印Ｂ方向に吸気側導管２２内を逆流することができる。これにより、シリンダ１２内の燃焼に使用できる酸素量の大幅な減少と、シリンダ１２により生み出される出力の減少が引き起こされる。また、エンジンが滑らかにアイドリングすることを妨げる。高回転時には、矢印Ａ方向に進む空気圧が十分に高いので、吸気バルブ１８と排気バルブ２０とが同時に開口するにも関わらず、シリンダ１２内の気体は吸気側導管２２内を逆流することができない。
【０００９】
本出願のクレーム、及び発明の詳細な説明の中で、明示された言葉、または必要な意味合いにより、文脈が他の意味を求める箇所を除いて、”備える（comprise）”の単語、または”からなる(comprises)”、”備えている(comprising)”等の変形例は、包括的な意味合いで使用されている。すなわち、示された特徴の実態を明確に述べるために使用されており、本発明の変形例に係る実施形態における更なる特徴の実態、または追加を排除するために使用されているのではない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、過給システムであって、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口を有する過給装置と、前記過給装置と流体接続する少なくとも１つのアイドルバルブであって、前記出口に隣接して設けられると共に、使用中に前記アイドルバルブを通過して前記過給装置に向かう方向への流体の流れを選択的に制限するように配置されたアイドルバルブと、を備えたものである。
【００１１】
１つの配置において、前記アイドルバルブは前記過給装置と共に一体に設けられている。代案の配置において、前記アイドルバルブは、前記過給装置から分離すると共に、接続可能である。
【００１２】
１つの実施形態において、前記アイドルバルブは、流体流れが前記過給装置から前記アイドルバルブを通過することを可能にし、及び流体流れが前記アイドルバルブを通過して前記過給装置に至ることを制限するように配置された一方向弁(one way valve)である。
【００１３】
１つの実施形態において、前記アイドルバルブはバタフライ弁である。代案の実施形態において、前記アイドルバルブはリード弁である。
【００１４】
前記アイドルバルブ部材は、前記アイドルバルブが閉じた状態にあるとき、アイドリングしているエンジンに十分な空気が前記アイドルバルブを通過するように配置された少なくとも１つの開口（aperture）を有してもよい。また、前記アイドルバルブは、閉鎖位置と開放位置との間を移動可能なアイドルバルブ部材を有してもよく、更に、前記個々の開口は、前記アイドルバルブ部材に隣接して設けられてもよい。そして、ある実施形態において、２つの開口が設けられている。
【００１５】
前記過給システムは更に、前記過給装置の入口から前記過給装置の出口までの流体流れを選択的に許可する、または制限するように配置された流体迂回機構を備えることで、エンジンがアイドリング状態にある間、または比較的エンジンが低負荷の間、流体が過給装置を迂回することを可能にしてもよい。
【００１６】
前記迂回する配置は、迂回する導管と、バタフライ弁でもよいバイパスバルブとを備えることができる。
【００１７】
前記過給システムは更に、前記アイドルバルブ、及び/又はバイパスバルブの位置を、ユーザからの入力、及び/又は少なくとも１つのセンサからの入力に応じて制御するように配置されてもよい。
【００１８】
ある配置において、前記アイドルバルブ部材の位置は、ユーザによるエンジンスロットルの作動に応じて、加速センサに応じて、または圧力センサに応じて制御される。
【００１９】
ある配置において、前記バイパスバルブ部材の位置は、ユーザによるエンジンスロットルの作動に応じて、加速センサに応じて、または圧力センサに応じて制御される。
【００２０】
本発明の第２の態様によれば、内燃機関用過給キットであって、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口を有する過給装置と、前記過給装置に一体に設けられる、または連結されることで前記過給装置に流体接続されると共に、前記出口に隣接して設けられる少なくとも１つのアイドルバルブと、を備え、前記アイドルバルブは、使用中に選択的に、流体流れが前記アイドルバルブを通過して前記過給装置に向かうのを制限することを特徴とする内燃機関用過給キットを設けたものである。
【００２１】
本発明の第３の態様によれば、内燃機関であって、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口を有する過給装置と、前記過給装置の出口と流体接続すると共に、前記過給装置と前記機関の少なくとも１つのシリンダとの間に連結される少なくとも１つのアイドルバルブとを備え、前記アイドルバルブは、使用中に選択的に、流体流れが前記少なくとも１つのシリンダから前記アイドルバルブを通過して前記過給装置に向かうのを制限することを特徴とする内燃機関を設けたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図２から図４を参照すると、本発明の実施形態に係る過給システム４０が示されており、この過給システム４０は、従来の内燃機関に組み込まれて示されている。前記システム４０は、図１に示す従来技術の過給システム１０で示された特徴と同様の特徴を有している。従って、同じ特徴は同じ参照番号で図示している。
【００２３】
過給システム４０は、過給装置２８とシリンダ１２との間の吸気側導管２２を有するラインに設けられたアイドルバルブ３０を備えている。好適な実施形態において、個々のシリンダ１２が関連のアイドルバルブ３０を有しているが、他の配置も可能である。例えば、１つのアイドルバルブ３０が全てのシリンダ１２のために設けられてもよい。
【００２４】
本実施例において、本発明に係る過給システム４０を含有する内燃機関は、比較的高い回転数で作動するように配置された高性能のＶツインモータサイクルエンジンであり、また前記内燃機関は、比較的長い吸気バルブ開口持続時間を有している。結果的に、吸気バルブ１８及び排気バルブ２０が開口する所定の瞬間に、吸気バルブが圧縮行程の初期に開口して、エンジンはシリンダ１２から吸気側導管２２まで空気を逆流する傾向がある。
【００２５】
本実施例におけるアイドルバルブ３０はバタフライ弁形式であり、図２に示す閉鎖位置と図３及び図４に示す全開位置との間を回転することができるアイドルバルブ部材３２を備えている。本実施例において、アイドルバルブ部材３２は少なくとも１つの開口を有するので、アイドルバルブ３０が閉鎖位置にあるときでさえも、比較的少量の空気がアイドルバルブ３０を通ってチャンバ１２まで到達することができる。本実施例において２つの開口が設けられ、個々の開口はアイドルバルブ部材３２の端部に隣接して配置されている。
【００２６】
アイドルバルブ３０が所望の機能を行うことを確実にするために、本実施例において、アイドルバルブ部材３２の位置は、適切なアクチュエータと、このアクチュエータを制御するために配置されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）を利用して制御されており、これによりアイドルバルブ部材３２の位置は、車両に連結された１以上のセンサに反応する。例えば、アイドル制御弁(idle control valve)は、ユーザが車両のスロットルを作動させることに応じて、加速センサに応じて、または吸気側導管２２内に設けられた圧力センサ等に応じて制御されてもよい。
【００２７】
アイドルバルブ３０の機能は、比較的低回転時にシリンダから吸気側導管（inlet conduit）２２まで気体が流れることを制限すると共に、比較的高回転時に吸気側導管２２とシリンダ１２との間の気体の流れを制限しないことであると理解すべきである。そのように、前記機能を発することができるいずれの適切なアイドルバルブも想定される。例えば、図５に示すように、変形例のアイドルバルブ４８は、リード弁の形態を採ってもよい。アイドルバルブ４８は、係止部材５２に向かって、及び係止部材５２から離れるようにピボット連結部５１周りに回転移動可能なバルブ５０を有する。変形例のアイドルバルブ４８にあっては、前記アイドルバルブ４８の一方向弁としての作動は自動的であることと、前記アイドルバルブ４８の開口する度合いは、アイドルバルブ４８を通過して流れる空気圧に依存することを理解すべきである。従って、アイドルバルブ４８用の制御機構は不要である。
【００２８】
従来のエンジンと同様に、スロットルバルブ２６は過給装置２８の上流に設けられており、スロットルバルブ２６は、図２から図４に示すように、閉鎖位置と全開位置との間で移動可能なスロットルバルブ部材３６を備えているので、燃焼のためにチャンバ１２に供給する空気の量と、それによるエンジンによって生み出される出力を修正する。スロットルバルブ部材３６の位置は、例えばユーザのスロットル操作に反応する等、ユーザの入力に応じて制御されてもよいことを理解すべきである。
【００２９】
本実施例はまた、バタフライ弁形式のバイパスバルブ３８を備えている。このバイパスバルブ３８は、過給装置２８のそれぞれ入口と出口４２、４４の間に延びるバイパス導管４０を備えたラインに設けられている。バイパスバルブ３８は、バイパスバルブ部材４６を有し、このバイパスバルブ部材４６は図４に示す閉鎖位置と、図２及び図３に示す開放位置との間を移動可能である。
【００３０】
エンジンがアイドル状態、又は比較的負荷が軽い状態では、バイパスバルブ３８とバイパス導管４０とにより、スロットルバルブ２６を通過する空気は、過給装置２８を迂回する。この補助装置は、追加のエンジン出力を必要としない比較的低回転時に、過給装置２８により実行される不要な仕事を最小限にしている。
【００３１】
バイパスバルブの位置は、車両のセンサから受け取る情報に応じて制御されることができ、そのセンサは、アイドルバルブ３０を作動するために使用される車両のセンサと同じであってもよく、又は違ってもよいことを理解すべきである。
【００３２】
使用中に、過給装置２８を備えたエンジンが図２に示すアイドル状態で作動する場合には、スロットルバルブ２６がわずかに開いた状態に設けられることにより、比較的少量の空気がスロットルバルブ２６を通過すると共に、バイパスバルブ３８が全開位置に設けられることにより、バイパスバルブ３８を通過する空気は過給装置２８を迂回する。また、アイドルバルブ３０は全閉位置に設けられて、開口３４により、ほんの比較的少量の空気がアイドルバルブ３０を通過することができる。
【００３３】
アイドルバルブ部材３２が、空気の流れに対して有効な抵抗になるので、吸気バルブ１８と排気バルブ２０との両者が開口する、及び吸気バルブ１８が圧縮行程の初期段階で開口するにも関わらず、使用中、過給装置２８とシリンダ１２との間の閉じたアイドルバルブ３０の存在により実質的に、シリンダ１２から吸気側導管２２への気体の逆流を防止することを理解すべきである。結果として、アイドリング状態の間、シリンダ１２内には十分な酸素濃度が維持されると共に、エンジン出力も維持して、エンジンは比較的低回転で滑らかにアイドリングする。
【００３４】
図３に示すように比較的負荷が軽い状態では、スロットルバルブ２６はアイドル状態よりも更に少し開いた位置に設けられ、バイパスバルブ３８は全開位置に設けられることで、空気はスロットルバルブ２６を通過して過給装置２８を迂回すると共に、アイドルバルブ３０は全開位置に設けられる。空気が吸気側導管２２を通過することにより十分な圧力が生み出されて、シリンダ１２内の背圧（back pressure）に打ち勝つので、アイドルバルブ３０の全開時に発生する逆流への対抗力が必要にならない。
【００３５】
過給システム４０を備えたエンジンが、比較的高負荷な状態で作動するときも状況は同じであり、そのような状況においては、吸気側導管２２を通過する空気により生み出される圧力が十分高いので、シリンダ１２内の背圧に打ち勝つことができる。図３に示す軽負荷な状態と同様に、アイドルバルブ３０は全開状態に設けられている。スロットルバルブ２６もまた全開位置に設けられるので、スロットルバルブ２６を通過する酸素の量を最大にすると共に、バイパスバルブ３８を全閉状態に設けることで、空気がバイパスバルブ３８とバイパス導管４０を通過せず、代わりに過給装置２８を通過する。過給装置２８はシリンダ１２に至る空気流量を増加して、それによりシリンダ１２内の酸素濃度を増加し、効率のよい燃焼と出力を増加させる。
【００３６】
当業者にとって明確なように、改良例や変形例は本発明の範囲内にあると考える。
【００３７】
本発明は、例示することにより添付図面を参照して詳述されている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来技術の過給用配置の概略図。
【図２】本発明の実施形態に係る過給システムであって、アイドリング状態で使用される過給システムを示す概略図。
【図３】図２に示す過給システムであって軽負荷状態で使用される過給システムの概略図。
【図４】図２及び図３に示す過給システムであって高負荷状態で使用される過給システムの概略図。
【図５】図２から図４の過給システムと共に使用するアイドルバルブの変形例を示す図表示。
【符号の説明】
【００３９】
２８  過給装置
３０,４８  アイドルバルブ
３２  アイドルバルブ部材
３８  バイパスバルブ
４０  過給システム
４２  入口
４４  出口
４６  バイパスバルブ部材
【図１】
2009526156.tif 000003
【図２】
2009526156.tif 000004
【図３】
2009526156.tif 000005
【図４】
2009526156.tif 000006
【図５】
2009526156.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月6日(2009.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本実施例はまた、バタフライ弁形式のバイパスバルブ３８を備えている。このバイパスバルブ３８は、過給装置２８のそれぞれ入口と出口４２、４４の間に延びるバイパス導管４１を備えたラインに設けられている。バイパスバルブ３８は、バイパスバルブ部材４６を有し、このバイパスバルブ部材４６は図４に示す閉鎖位置と、図２及び図３に示す開放位置との間を移動可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
エンジンがアイドル状態、又は比較的負荷が軽い状態では、バイパスバルブ３８とバイパス導管４１とにより、スロットルバルブ２６を通過する空気は、過給装置２８を迂回する。この補助装置は、追加のエンジン出力を必要としない比較的低回転時に、過給装置２８により実行される不要な仕事を最小限にしている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
過給システム４０を備えたエンジンが、比較的高負荷な状態で作動するときも状況は同じであり、そのような状況においては、吸気側導管２２を通過する空気により生み出される圧力が十分高いので、シリンダ１２内の背圧に打ち勝つことができる。図３に示す軽負荷な状態と同様に、アイドルバルブ３０は全開状態に設けられている。スロットルバルブ２６もまた全開位置に設けられるので、スロットルバルブ２６を通過する酸素の量を最大にすると共に、バイパスバルブ３８を全閉状態に設けることで、空気がバイパスバルブ３８とバイパス導管４１を通過せず、代わりに過給装置２８を通過する。過給装置２８はシリンダ１２に至る空気流量を増加して、それによりシリンダ１２内の酸素濃度を増加し、効率のよい燃焼と出力を増加させる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
２８  過給装置
３０,４８  アイドルバルブ
３２  アイドルバルブ部材
３８  バイパスバルブ
４０  過給システム
４１  バイパス導管
４２  入口
４４  出口
４６  バイパスバルブ部材
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2009526156.tif 000008
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2009526156.tif 000009
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2009526156.tif 000010
【国際調査報告】
2009526156.tif 000011
2009526156.tif 000012