(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関への吸気供給用の気体力学的圧力波機械であって、気体力学的圧力波機械は内燃機関に吸気を供給し、セル（１８、４１）を有するロータ（６、４０）と、低圧吸気流路（１４、３８）と、内燃機関（１、３３）に連結された高圧吸気流路（１０、３２）と、内燃機関に連結された高圧排気流路（３、３１）と、低圧排気流路（４、３５）とを備え、この低圧排気流路（４、３５）及び高圧排気流路（３、３１）がガス・カバー（５、３４）内に気密に形成されており、低圧吸気流路（１４、３８）及び高圧吸気流路（１０、３２）が空気カバー（１５、３９）内に気密に形成されており、連通部（４６）を介して高圧吸気流路（３２）と高圧排気流路（３１）とを連通し、
気体力学的圧力波機械は内燃機関の過給のためにのみ使用され、連通部（４６）には、有害な脈動を除去し、充填度を高め、且つ、圧縮効率を上昇させるために、調整器が設けられることを特徴とする気体力学的圧力波機械。
【請求項２】
請求項１の気体力学的圧力波機械において、上記連通部（４６）は逆止弁（４７）を備え、排気ガスが吸気に混ざるのを防ぎ、有害な圧力パルスを除去していることを特徴とする気体力学的圧力波機械。
【請求項３】
請求項２の気体力学的圧力波機械において、上記逆止弁（４７）は電子回路によって制御されることを特徴とする気体力学的圧力波機械。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つに記載の気体力学的圧力波機械において、連通部（４６）の流路面積は調整装置によって可変調整されることを特徴とする気体力学的圧力波機械。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つに記載の気体力学的圧力波機械において、連通部（４６）は、高圧吸気流路（３２）の開口縁付近から分岐されていることを特徴とする気体力学的圧力波機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、内燃機関への吸気供給用の気体力学的圧力波機械（コンプレックス過給機）であって、セルを有するロータと、低圧吸気流路と、内燃機関に連結された高圧吸気流路と、内燃機関に連結された高圧排気流路と、低圧排気流路とを備え、この低圧排気流路及び高圧排気流路がガス・カバー内に気密に形成され、低圧吸気流路及び高圧吸気流路が空気カバー内に気密に形成された気体力学的圧力波機械に関する。この種の圧力波機械は、従来、たとえば、ＣＨ−Ａ−６８１，７３８により知られている。
【０００２】
従来の圧力波機械の概念はできるだけ圧力脈動がない定圧力システムと連動して高効率を得ようとしているだけであるから、圧力波機械の上流に位置するよう所定の体積を排気マニホルドに形成し圧力脈動を減衰させている。この減衰動作がないと、特に低速回転時に厄介な圧力脈動がガス・カバーの排気流路を通してロータに入り、圧力波機械の適切な圧力波プロセスと干渉し、効率をかなり低下させると共に再循環量が増大することになる。圧力波機械の前で排気マニホルドに形成した比較的大きい容積は圧力脈動を部分的に減衰することしかできず、除去することはできない。また、このような排気マニホルド体積は、構造上の体積を大きくすると共に熱容量を増加させるので望ましくない。
【０００３】
高い吸気圧力及び高効率を得るために、標準の圧力波機械は充填度に大きく依存する。内燃機関内の流量が低い場合には、圧力波機械のロータの充填度が減少し、したがって、吸気圧力も減少することになる。実際、この性能フィールド領域においては、機械はあまりにも大きい。内燃機関内の流量が高い場合には、充填度が大きく増大し、圧縮効率が低下する。したがって、この性能フィールド領域においては、圧力波機械はとても小さい。
【０００４】
この従来技術の背景に基づいて、本発明の目的は、有害な圧力脈動を除去し、排気マニホルドの体積を小さくして圧縮効率を向上させることができる圧力波機械を提供することにある。この目的は、高圧吸気流路と高圧排気流路との間に連通部を設けた圧力波機械によって達成される。
【０００５】
以下、本発明を、実施の形態を示す図面を参照しながらさらに詳しく説明する。
【０００６】
簡略化するために、図１の展開図では単一の圧力波サイクルを示しているが、図２及び図３は２サイクルの機械を示している。しかしながら、本発明は圧力波サイクルの数には関係なく、単サイクルまたは２以上のサイクルを有する圧力波機械に適用することが可能である。
【０００７】
図１は、従来技術による圧力波機械のロータの展開図を示すと共に、内燃機関１と、気体力学的圧力波機械２と、それぞれ掃気用空気Ｓと個々のセル１８を備えたロータ６と吸気口８とを包含する高圧排気流路３及び低圧排気流路４と、低圧吸気流路１４と、高圧吸気流路１０とが示してある。この高圧吸気流路１０は吸気通路１１と連通し、内燃機関１に通じている。
【０００８】
図２及び図３は、本発明による気体力学的圧力波機械を例示しており、この圧力波機械は、全体的な効率を実質的に増やすために多くの改良を行っている。圧力波機械３０は、高圧排気流路３１及び高圧吸気流路３２によって略図として例示された内燃機関３３に接続している。ガス・カバー３４は、さらに、低圧排気流路３５を包含する。この図では、２つの流路、すなわち、高圧排気流路及び低圧排気流路が、それぞれ開口縁３６、３７を有する扇形の開口部としてロータの側方に対するようガス・カバーに形成されていることを示している。さらに、セル４１を備えたロータ４０が示されており、このロータは、カバー４２内に配置してあり、たとえばベルト・ドライブ装置４３によって駆動される。
【０００９】
既に述べたように、圧力脈動を減衰させるために従来技術の圧力波機械で使用されている排気マニホールドの体積は比較的大きくなければならないが、それにもかかわらず有害な圧力脈動を除去することができない。圧力波機械はオープン・システムである。すなわち、ロータを通して排気セクションと吸気セクションとが直結されている。しかしながら、これは、また、高圧排気セクションから高圧吸気セクションに圧力脈動が伝達される。
【００１０】
この欠点は、排気流路へ直接吸気を供給することによって除去することができる。図２及び図３は、高圧吸気流路３２から高圧排気流路３１に連通する連通部４６を示している。こうすることによって、高圧吸気流路内の正圧力パルスが高圧排気流路に伝達される。この連通部には、状況に応じて、電子調整器を備えた逆止弁４７が取り付けられる。この逆止弁は、エネルギ・レベルが高圧排気流路内の圧力よりも高い圧力パルスだけを伝えるという意味で調整器として作用する。これにより、主として負の圧力パルス、すなわち、高圧排気流路の擬似的な負圧状態を相殺し、したがって、負圧力パルスの平滑化により高圧排気流路及び高圧吸気流路両方の全体的な圧力レベルを上昇させることができる。したがって、高圧流路を開く前のロータ内の圧力レベルが充分に上昇し、そこから生じる圧力脈動が減衰される。さらに、この手段によれば、プロセス全体が減衰されるので、熱い排気ガスの給気損失を低減することができる。
【００１１】
図２または図３において、高圧吸気流路の縁部とエンジンの吸気口との間のどこかに設置した分岐部を、高圧吸気流路の開口縁部の直後に設けると、さらに改良を行うことができる。この実施の形態は、簡略化のために、図示していない。
【００１２】
先に延べたように、従来の圧力波機械は充填度に大きく依存する。圧力脈動の減少に加えて、上記の通り、連通部の存在により、圧力波機械の高圧排気側に吸気からのフィードバックを行い、したがって、機械の質量流量を高め、このことにより、充填度を高め、その結果、かなりの圧力増大を可能とする。したがって、一般的には、調節式の逆止弁による高圧吸気のフィードバック量の付加的な調節は、全体的に吸気圧力調節として使用することができ、それに加えて、火花点火機関の場合にパワー調節に使用することができる。
【００１３】
換言すれば、このことは、より高い発動機流量（motor flow rates）で圧縮効率を向上させるために、より低い発動機流量で吸気圧力を減少させることなく圧力波機械をいくぶん大きく設計することができるということを意味する。これは、また、たとえば、調節式逆止弁のような適切な公知の装置または流路面積を調節する付加的な装置によって接続流路の流路面積を調整することによっても行うことができる。これは、特に、内燃機関の低中速、温度及び負荷範囲で効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、従来技術における圧力波機械のロータのセルを通る展開円筒断面を概略的に示している。
【図２】  図２は、本発明の気体力学的圧力波機械の全体図を示している。
【図３】  図３は、図２の気体力学的圧力波機械の斜視図を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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