(57)【要約】  本発明は、主として横置きのエンジン、特に、横置きの直列４気筒エンジン用の最適化されたターボ圧縮機に関する。本発明の主要な主題は、タービン（３’）および結合手段（５’）ならびに圧縮機（７’）を備えるターボ圧縮機（１’）であって、圧縮機（７’）からタービン（３’）に向かう方向（Ｘ−Ｘ’）で見たときに、圧縮機の回転部分が、正の三角法方向に回転することを特徴とする、ターボ圧縮機（１’）である。本発明の別の主題は、タービン（３’）、圧縮機（７’）、タービン（３’）と圧縮機（７’）を結合する手段、を備えるターボ圧縮機（１’）であって、圧縮機（７’）からタービン（３’）に向かう方向（Ｘ−Ｘ’）で見たときに、タービンの回転部分が正の三角法方向に回転することを特徴とする、ターボ圧縮機（１’）である。本発明は、特に、自動車産業に応用される。本発明は、内燃エンジン吸気ターボ圧縮機産業に主として適用される。
2012506970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン（３’）、および結合手段（５’）、および圧縮機（７’）を備えるターボ圧縮機（１’）であって、前記圧縮機（７’）から前記タービン（３’）に向かう方向（Ｘ−Ｘ’）で見たときに、前記圧縮機の回転部分が、正の三角法方向に回転することを特徴とする、ターボ圧縮機（１’）。
【請求項２】
タービン（３’）、圧縮機（７’）、前記タービン（３’）と前記圧縮機（７’）を結合する手段を備える、ターボ圧縮機（１’）であって、前記圧縮機（７’）から前記タービン（３’）に向かう方向（Ｘ−Ｘ’）で見たときに、前記タービンの回転部分が正の三角法方向に回転することを特徴とする、ターボ圧縮機（１’）。
【請求項３】
前記タービン（３’）と前記圧縮機（７’）を結合する前記手段が直線状であることを特徴とする、請求項１または２に記載のターボ圧縮機。
【請求項４】
前記タービン（３’）および前記圧縮機（７’）それぞれの回転軸が整列していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のターボ圧縮機。
【請求項５】
内燃エンジンであって、前記圧縮機（７’）の圧縮空気出口を前記エンジンの空気吸気口に接続する手段と、前記エンジンから出る燃焼ガスを前記タービン（３’）の入口（１３’）に接続する手段（２９’）とを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ圧縮機（１’）を備えることを特徴とする、内燃エンジン。
【請求項６】
前記排気マニホルド（２９’）を前記タービン（３’）の下部接線方向入口（１３’）に連結する、直線状または実質的に直線状の接続手段を備えることを特徴とする、請求項５に記載のエンジン。
【請求項７】
前記圧縮機の上部接線方向圧縮空気出口（１９’）を前記エンジン（２３）の前記空気吸気入口に連結する、直線状または実質的に直線状の接続手段を備えることを特徴とする、請求項５または６に記載のエンジン。
【請求項８】
前記エンジン（２３）が直列４気筒エンジンであることを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ圧縮機、および／または請求項５から８のいずれか一項に記載のエンジンを備えることを特徴とする、車両。
【請求項１０】
横置きされた、請求項５から８のいずれか一項に記載のエンジンを備えることを特徴とする、請求項９に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明の主題は、横置きエンジン用、特に、横置き直列４気筒エンジン用の最適化されたターボ圧縮機である。
【０００２】
しかしながら、任意の数の気筒を含み、これらの気筒の配置によらないエンジン、有利には内燃エンジン（例えば、直列エンジン、横型エンジン、Ｖ型エンジン、横向きＶ型エンジン、フラットエンジン、水平対向エンジン、放射型エンジン、Ｗ型エンジン、Ｕ型エンジン、ロータリエンジン、その他の形態のエンジン）での本発明によるターボ圧縮機の使用は、もちろんのこと、本発明の範囲から逸脱するものではない。例えば、本発明によれば、１から３６の気筒、好ましくは２から１８の気筒、より好ましくは３から１２の気筒、例えば３、４、５、６、８または１２の気筒を備えるエンジンが使用される。
【０００３】
これらの気筒の少なくとも一部は、本発明によるターボ圧縮機によって過給されている。
【０００４】
１気筒に対して１ターボ圧縮機、好ましくは気筒群に対して１ターボ圧縮機、有利には、エンジンの気筒のすべてに対して単一のターボ圧縮機が使用される。
【０００５】
本発明は、任意の形式の内燃エンジン、好ましくは自動車、オートバイ、および／またはトラック用の内燃エンジンに適用される。
【０００６】
ターボ圧縮機の使用は、特に、以下の文献に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４０６８６１２号
【特許文献２】米国特許第５０９５７０４号
【特許文献３】英国特許第１６０３５７５号
【特許文献４】米国特許第３９４８０５２号
【特許文献５】米国特許第５４０６７９５号
【０００８】
周知の種類のターボ圧縮機は、燃焼エンジンの排気ガスによって回転するタービンを接続する直線状の剛性軸と、内燃エンジンに空気（酸化剤）を供給する圧縮機とを備える。排気ガスの膨張によって、機械的な連結手段、通常はタービンの回転軸に沿って配設された棒材、を備えるタービンが駆動されて、圧縮機を回転駆動する。これらタービン、棒材、および圧縮機のそれぞれの回転軸は一致している。本明細書の残部において、これらの軸を、回転軸Ｘ−Ｘ’と呼ぶ。周知の種類のターボ圧縮機をＸ−Ｘ’に沿って、圧縮機からタービンに向かって見ると、回転部分は時計回りの方向に（すなわち、正の幾何学的方向の反対方向に）回転する。
【０００９】
本件出願人の会社は、本明細書の残部では左旋性（levo rotator）アーキテクチャと呼び、また図２を参照して以下で説明する、このアーキテクチャが、横向きに配設されたエンジン中に大きな圧力低下を導入することを発見した。さらに、そのような場合には、流体がとる経路はより長くなり、このことによって第１には寸法が大きくなり、第２には、より長い管状導管を使用することが必要となり、したがって高価である。さらに、排気ガスを運搬する管状導管が長くなるほど、これらのガスが大きく冷却され、これによって第１にはターボ圧縮機効率が低下し、第２には排気ガスから汚染物質を除去することをねらいとする後処理が、より困難かつ／または非効率になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、特に、横置き直列４気筒を備えるエンジンに、より適するターボ圧縮機を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、直列シリンダを備えるエンジン、好ましくは直列４気筒を備えるエンジン、さらに好ましくは横置きされた、そのようなエンジンに、より適するターボ圧縮機を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、特に上記のエンジンに対して良好な効率を示す、すなわち最適化された流体力学特性を有する、ターボ圧縮機を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、エンジン室において少ないスペースを占める、ターボ圧縮機を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、短い管状導管を使用して、特に上記のエンジンに対しての接続を行うことを可能にする、ターボ圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の主要な主題は、タービン、および結合手段、および圧縮機を備えるターボ圧縮機であって、圧縮機からタービンに向かう方向で見たときに、圧縮機の回転部分が正の三角法方向（positive trigonometric direction）に回転することを特徴とする、ターボ圧縮機である。
【００１６】
本発明の別の主題は、タービン、圧縮機、タービンと圧縮機の結合手段を備える、ターボ圧縮機であって、圧縮機からタービンに向かう方向で見たときに、タービンの回転部分が正の三角法方向に回転することを特徴とする、ターボ圧縮機である。
【００１７】
本発明の別の主題は、前記タービンと前記圧縮機を結合する前記手段が直線状であることを特徴とする、ターボ圧縮機である。
【００１８】
本発明の別の主題は、前記タービンおよび前記圧縮機それぞれの回転軸が整列していることを特徴とする、ターボ圧縮機である。
【００１９】
本発明の別の主題は、内燃エンジンであって、圧縮機の圧縮空気出口を前記エンジンの空気吸気口に接続する手段と、前記エンジンから出る燃焼ガスを前記タービンの入口に接続する手段とを含む、ターボ圧縮機を備えることを特徴とする、内燃エンジンである。
【００２０】
本発明の別の主題は、排気マニホルドをタービンの下部接線方向入口に連結する、直線状または実質的に直線状の接続手段を備えることを特徴とする、エンジンである。
【００２１】
本発明の別の主題は、圧縮機の上部接線方向圧縮空気出口をエンジンの空気吸気入口に連結する、直線状または実質的に直線状の接続手段を備えることを特徴とする、エンジンである。
【００２２】
本発明の別の主題は、前記エンジンが直列４気筒エンジンであることを特徴とする、エンジンである。
【００２３】
本発明の別の主題は、ターボ圧縮機および／またはエンジンを備えることを特徴とする、車両である。
【００２４】
本発明の別の主題は、横置きのエンジンを備えることを特徴とする車両である。
【００２５】
本発明は、以下の説明と、非限定の例として示される添付の図面とによって、より詳細に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、周知の種類のターボ圧縮機の概略等角図である。
【図２】図２は、横置きの直列４気筒エンジンに関連する、周知の種類の圧縮機の概略等角図である。
【図３】図３は、本発明によるターボ圧縮機の概略等角図である。
【図４】図４は、周知の種類のターボ圧縮機と比較したときの、本発明によるターボ圧縮機のアーキテクチャにおける変更を示す、概略等角図である。
【図５】図５は、本発明によるターボ圧縮機と、車両（図示せず）上に横置きされた、直列の４気筒を備えるエンジンとの組合せを示す概略等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１〜５においては、同一の要素を示すのに、同一の参照記号が使用されている。
【００２８】
図１は、タービン３を備える、周知の種類のターボ圧縮機１を示しており、このタービン３は、機械的連結要素５、通常はシャフトを介して、燃焼エンジン空気吸気圧縮機７を駆動する。
【００２９】
位置９で圧縮機７の回転軸を通過し、結合手段５の旋回軸を介して、１１の位置でタービン３の回転軸を通過する直線をＸ−Ｘ’とする。タービンは、排気ガスの、１３の位置の接線方向吸気口を有し、この排気ガスは、一旦その運動エネルギーの一部をタービンの回転部分に付与すると、軸Ｘ−Ｘ’に沿って、１５の位置で軸方向にタービン３から出る。大気圧または実質的に大気圧の吸気空気は、軸Ｘ−Ｘ’に沿って１７の位置で軸方向に圧縮機７に入る。圧縮機７によって圧縮された、圧縮空気は位置１９において接線方向に出る。
【００３０】
矢印２１．１は、圧縮機７の回転部分の軸Ｘ−Ｘ’まわりの回転の方向を示す。矢印２１．２は、結合手段５の軸Ｘ−Ｘ’まわりの回転の方向を示す。矢印２１．３は、タービン３の回転部分の軸Ｘ−Ｘ’まわりの回転の方向を示す。
【００３１】
既知の方法においては、これらの回転部分の組は羽根を備え、高速度で回転する。Ｘ−Ｘ’方向、すなわち圧縮機からタービンに向かって見たときに、周知の種類のターボ圧縮機の運動部分は、時計方向（正の三角法方向に反対の方向）に回転する。しかしながら、図２でわかるように、この配設は、横置き直列４気筒エンジンに圧縮空気を供給するためには、まったく最適とはいえない。
【００３２】
車両の前部は、図２および５の右側部分に対応する。
【００３３】
エンジン２３は、エンジン室内で横方向に配設され、変速機２５によってエンジン室の左側部分に延長されている。
【００３４】
変速機用の制御器２７は、変速機上に配置されている。排気マニホルド２９は、エンジン２３の後部の当該技術において酸化触媒（oxi-cat）として知られている触媒コンバータ３１の上方に位置している。スペースの理由で、ターボ圧縮機１は、排気マニホルド２９の上方に配設されている。すなわち、排気ガス出口１５は、触媒コンバータ３１の入口に直接的に接続することができる。しかしながら、タービン３への吸気口１３は、それが回転する方向の理由で湾曲部３３を有し、この湾曲部３３はタービン効率に有害であるとともに、タービン吸気口を形成する管状導管の長さを延長する。同様に、圧縮機７が回転する方向の理由で、圧縮空気出口１９は、エンジン２３方向への湾曲部３５を有する。
【００３５】
図３は、図１のターボ圧縮機１としての同一の構成要素が都合よく装着されているが、最適化された配置で配設されている、本発明によるターボ圧縮機１’を示す。すなわち、本発明によるターボ圧縮機１’は、機械式連結要素５’、通常はシャフト、を介して燃焼エンジンの吸気空気用の圧縮機７’を駆動する。
【００３６】
位置９’で圧縮機の回転の軸を通過し、結合手段５’の旋回軸を通過し、そして位置１１’で、タービン３’の回転軸を通過する、直線をＸ−Ｘ’とする。タービンは位置１３’において排気ガスを接線方向に供給され、この排気ガスは、軸Ｘ−Ｘ’に沿って、位置１５’において軸方向にタービン３’から出る。大気圧または実質的に大気圧の吸気空気が、軸Ｘ−Ｘ’に沿って、位置１７’において軸方向に圧縮機７’に入る。圧縮機７’によって圧縮された空気は、１９’において接線方向に出る。
【００３７】
矢印２１．１’は、圧縮機７’の運動部分の軸Ｘ−Ｘ’まわりの回転の方向を示す。矢印２１．２’は、結合手段５’の軸Ｘ−Ｘ’まわりの回転の方向を示す。矢印２１．３’は、タービン３’の回転部分の軸Ｘ−Ｘ’まわりの回転の方向を示す。
【００３８】
これらの回転部分の組は羽根を備え、周知の種類のターボ圧縮機の部分とまったく同じように高速で回転する。Ｘ−Ｘ’の方向、すなわち圧縮機からタービンに向かう方向で見たとき、本発明によるターボ圧縮機の運動部分は、正の三角法方向（反時計方向）に回転する。
【００３９】
図４でわかるように、ターボ圧縮機１および１’は、直線Ｘ−Ｘ’に直交する面Ｐに対して対称である。左旋性圧縮機と名付けられた、周知の種類の圧縮機との類比によって、本発明による圧縮機１’を右旋性圧縮機と名付けることができる。ここで、左手と右手は、空間内のいかなる方位においても重ねることができないように、ターボ圧縮機１および１’も重ねることができない。
【００４０】
図５は、本発明によるターボ圧縮機１が、特に、横方向に配設された気筒を有する直列４気筒エンジンに適合するように、最適化されている程度を示している。具体的には、ターボ圧縮機１’の回転方向と固有配置の場合であれば、排気ガス入口１３’は、湾曲部なしに排気マニホルドに直接的に接続すること（正常方向において、タービン３の底部での直接接続）が可能である。同様に、圧縮機７’の頂部に位置する空気吸気口１９’は、湾曲部を必要とすることなく、エンジン２３の空気吸気口に接続することができる。すなわち、本発明による車両は、より高密度であり、より軽量で、汚染が少なく、少ない燃料消費を享受する。
【００４１】
もちろんのこと、本発明は、タービン３’、結合手段５’および圧縮機７’のそれぞれの回転軸が整列しているターボ圧縮機に限定されるものではない。
【００４２】
タービンによる圧縮機の駆動は、有利には、必須要件ではないが有利には剛性があり、必須要件ではないが有利には直線状である、機械的な連結手段によって行われる。しかしながら、空圧式、電気式、磁気式またはその他の駆動形態も、本発明の範囲から逸脱するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、特に、自動車産業に応用される。
【００４４】
本発明は、内燃エンジン吸気ターボ圧縮機産業に主として応用される。
【符号の説明】
【００４５】
１、１’  ターボ圧縮機
３、３’  タービン
５、５’  結合手段
７、７’  圧縮機
９、９’  圧縮機回転軸
１１、１１’  タービン回転軸
１３、１３’  タービン吸気口
１５、１５’  排気ガス出口
１７、１７’  空気入口
１９、１９’  圧縮空気
２１．１、２１．１’  圧縮機回転方向
２１．２、２１．２’  結合手段回転方向
２１．３、２１．３’  タービン回転方向
２３  エンジン
２５  変速機
２７  変速機制御器
２９  排気マニホルド
３１  酸化触媒
３３  排気ガス入口湾曲部
３５  圧縮空気湾曲部
【図１】
2012506970.tif 000003
【図２】
2012506970.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2012506970.tif 000009
2012506970.tif 000010
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