特表 2024-522651 内燃エンジン用の強制誘導システム及び強制誘導の方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-21

(54)【発明の名称】内燃エンジン用の強制誘導システム及び強制誘導の方法

(51)【国際特許分類】

   F02B 29/02 20060101AFI20240614BHJP

   F02M 35/024 20060101ALI20240614BHJP

   F02M 35/10 20060101ALI20240614BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20240614BHJP

【ＦＩ】

F02B29/02 Z

F02M35/024

F02M35/10 101Z

F02B37/00 301

F02B29/02 E

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023576080

(86)(22)【出願日】2022-05-25

(85)【翻訳文提出日】2024-01-29

(86)【国際出願番号】 IB2022054902

(87)【国際公開番号】W WO2022259070

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】2108284.7

(32)【優先日】2021-06-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521450458

【氏名又は名称】オーギャブ エルティーディー

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】エロギャブ，オサマ

(72)【発明者】

【氏名】エロギャブ，ザカリー

【テーマコード（参考）】

3G005

【Ｆターム（参考）】

3G005EA14

3G005EA20

3G005EA24

(57)【要約】

様々なタイプの強制誘導システムは、通常、車で使用されるターボチャージャー及びスーパーチャージャーを含む様々なタイプの内燃機関エンジンとして知られている。本発明のシステムは、第１のガス流（３）を生成するように構成された第１の圧縮機（２）と、第１のガス流（３）を受けて、コアンダ表面上にわたって第１のガス流（３）を噴出するように配置されたエアマルチプライヤー（４）であって、噴出された第１のガス流と共に周囲空気（５）を取り込み、第２のガス流（８）を生成するように構成される、エアマルチプライヤー（４）と、第２のガス流（８）を受けるように配置され、内燃エンジンへの供給のための第２のガス流（８）を圧縮するように構成された、第２の圧縮機（９）と、を含む。このように、内燃エンジンに導入された空気質量は、第２の圧縮機（９）の上流にあるエアマルチプライヤー（４）によって増加できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃エンジン用の強制誘導システムであって、
第１のガス流を生成するように構成された第１の圧縮機と、
前記第１のガス流を受けて、コアンダ表面上にわたって前記第１のガス流を噴出するように配置されたエアマルチプライヤーであって、前記噴出された第１のガス流と共に周囲空気を取り込み、第２のガス流を生成するように構成される、エアマルチプライヤーと、
前記第２のガス流を受けるように配置され、内燃エンジンへの供給のための前記第２のガス流を圧縮するように構成された、第２の圧縮機と、
を備える、強制誘導システム。

【請求項2】

前記エアマルチプライヤーによる前記取り込み前に、前記周囲空気をろ過するためのスクリーンをさらに含む、請求項１に記載の強制誘導システム。

【請求項3】

内燃エンジンシステムであって、
請求項１または２に記載の強制誘導システムと、
前記圧縮された第２のガス流を前記第２の圧縮機から受けるように配置された内燃エンジンと、
を備える、内燃エンジンシステム。

【請求項4】

前記第１の圧縮機及び／または第２の圧縮機は、前記内燃エンジンの排出によって駆動される、請求項３に記載の内燃エンジンシステム。

【請求項5】

内燃エンジン用の強制誘導システムの方法であって、
請求項１または２に記載のシステムを提供することと、
前記第１の圧縮機を使用して、前記第１のガス流を生成することと、
前記エアマルチプライヤーを使用して、コアンダ表面上にわたって前記第１のガス流を噴出し、前記噴出された第１のガス流と共に周囲空気を取り込み、第２のガス流を生成することと、
前記第２の圧縮機を使用して、前記第２の空気流を圧縮することと、
を含む、方法。

【請求項6】

前記圧縮された第２の空気流を内燃エンジンに供給することをさらに含む、請求項５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、内燃エンジン用の強制誘導システム及び強制誘導の方法に関し、排他的ではないけれども、特に、スポーツカーにおける有用性を見出すものである。

【背景技術】

【0002】

様々なタイプの強制誘導システムは、通常、車で使用されるターボチャージャー及びスーパーチャージャーを含む様々なタイプの内燃機関エンジンとして知られている。しかしながら、他の形態の内燃エンジンは、また、多くの形態のジェットエンジン等の強制誘導も使用する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本発明の第１の態様によると、内燃エンジン用の強制誘導システムが提供され、強制誘導システムは、第１のガス流を生成するように構成された第１の圧縮機と、第１のガス流を受けて、コアンダ表面上にわたって第１のガス流を噴出するように配置されたエアマルチプライヤーであって、噴出された第１のガス流と共に周囲空気を取り込み、第２のガス流を生成するように構成される、エアマルチプライヤーと、第２のガス流を受けるように配置され、内燃エンジンへの供給のための第２のガス流を圧縮するように構成された、第２の圧縮機と、を備える。

【0004】

このように、内燃エンジンに導入された空気質量は、第２の圧縮機の上流にあるエアマルチプライヤーによって増加できる。

【0005】

第１の圧縮機は、ポンプ、例えば空気ポンプを含み得る。第１のガス流は第１の空気流を含み得る。第１のガス流は周囲よりも上回る値であり得、圧縮された空気流を含み得る。

【0006】

エアマルチプライヤーは空気増幅器を含み得る。エアマルチプライヤーは、第１の圧縮空気の量を使用して、第１の量よりも大きい第２の空気フローを生成するデバイスを含み得る。エアマルチプライヤーは、「コアンダ効果」として知られている空気力学的効果を利用することによって動作し得る。コアンダ表面は湾曲面であり得る。エアマルチプライヤーは、最大４０倍、具体的には５～１８倍の倍数で、エアフローを増加させ得る。

【0007】

エアマルチプライヤーは複数の空気増幅器を含み得る。例えば、第１のエアマルチプライヤーは通路に沿って第１の場所に位置し得、第２のエアマルチプライヤーは通路に沿って第２の場所に位置し得る。

【0008】

エアマルチプライヤーは、第１のガス流を取り、それを「コアンダ」表面に隣接する空気出口を通って噴出し得ることによって、周囲空気を取り込む。具体的には、空気出口は、実質的にコアンダ表面上にわたってガスを噴出するように構成され得る。

【0009】

コアンダ表面は、通路の内部境界の周りに位置し得る。具体的には、コアンダ表面は、通路の内部境界の周りに閉ループを形成し得る。同様に、空気出口は、通路の内部境界の周りに位置し得る。具体的には、空気出口は、通路の内部境界の周りに閉ループを形成し得る。空気出口はリングノズルを備え得る。

【0010】

第１のガス流は１ｂａｒ～４ｂａｒ、具体的には２ｂａｒ～３ｂａｒ、より具体的には約２．５ｂａｒの圧力を有し得る。

【0011】

第１のガス流は、フィードラインを介してエアマルチプライヤーに搬送され得る。

【0012】

第１のガス流は周囲よりも低い温度を有し得る。このように、エアマルチプライヤーに供給された空気は周囲空気よりも高密度であり得る。しかしながら、代替の配置では、圧縮空気流は、周囲を上回る温度、または周囲に実質的に等しい温度を有し得る。

【0013】

本システムは、さらに、圧縮空気流を供給するように構成された渦管を含み得る。渦管は、例えばＲａｎｑｕｅ－Ｈｉｌｓｃｈ渦管であり得る。

【0014】

第２のガス流は、第１のガス流及び取り込まれた周囲空気の組み合わせであり得る。

【0015】

第２の圧縮機は、既存の強制誘導システムで現在使用されている、または想到される任意の従来の形態の圧縮機を含み得る。

【0016】

強制誘導システムは、さらに、エアマルチプライヤーによる取り込み前に、周囲空気をろ過するためのスクリーンを含む。このように、砂粒及び／または微粒子からのエアマルチプライヤーへの損傷を防止できる。スクリーンはグリル及び／またはメッシュを含み得る。

【0017】

本発明の第２の態様によると、内燃エンジンシステムが提供され、内燃エンジンシステムは、第１の態様の強制誘導システムと、圧縮された第２のガス流を第２の圧縮機から受けるように配置された内燃エンジンと、を備える。

【0018】

内燃エンジンは、そのようなエンジンのいずれかの形態を含み得、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、ジェットエンジン等を含む。

【0019】

第１の圧縮機及び／または第２の圧縮機は、内燃エンジンの排出によって駆動され得る。

【0020】

具体的には、本システムは、さらに、車両の排出ガスによって駆動されたタービンを含み得、タービンは、第１の圧縮機及び／または第２の圧縮機に動力を供給するように構成され得る。このように、エンジンからの廃棄エネルギーを使用して、システムに動力を供給し得る。タービンは、第２の圧縮機を含む従来のターボチャージャーの一部を形成し得る。したがって、ターボからの廃棄エネルギーを使用して、システムに動力を供給し得る。

【0021】

タービンは、第１の圧縮機及び／もしくは第２の圧縮機を機械的に駆動するように構成され得る、または、代替手段を用いて、例えば交流機及び／もしくは他の電気構成要素等を用いて、第１の圧縮機及び／もしくは第２の圧縮機を駆動し得る。

【0022】

代替として、または追加的に、圧縮機は、車両のエンジンによって、エンジンの駆動軸によって、または電池によって、動力が供給された電気モータによって駆動され得る。

【0023】

本発明の第３の態様によると、内燃エンジン用の強制誘導の方法が提供され、本方法は、第１の態様のシステムを提供することと、第１の圧縮機を使用して、第１のガス流を生成することと、エアマルチプライヤーを使用して、コアンダ表面上にわたって第１のガス流を噴出し、噴出された第１のガス流と共に周囲空気を取り込み、第２のガス流を生成することと、第２の圧縮機を使用して、第２の空気流を圧縮することと、を含む。

【0024】

本方法は、さらに、圧縮された第２の空気流を内燃エンジンに供給するステップを含み得る。

【0025】

本発明の上記の及び他の特性、特徴、及び利点は、例として、本発明の原理を示す添付図と併せて理解される以下の詳細な説明から明らかになる。この説明は、本発明の範囲を制限することなく、単なる例のために与えられる。下記に引用される参照図は、添付図を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】強制誘導システムの概略図である。

【図2】図１のシステムで使用する可能性があるエアマルチプライヤーの斜視図である。

【図3】図２のエアマルチプライヤーの平面図を示す。

【図4】図２のラインＡ－Ａに沿って取られた、図２及び図３のエアマルチプライヤーの断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明は特定の図面に関して説明されるが、本発明は、その図面に制限されないが、「特許請求の範囲」だけによって制限される。説明される図面は単に概略的であり、非限定的である。各図面は、本発明の特徴の全てを含まない場合があり、ひいては、必ずしも、本発明の実施形態であると考えるべきではない。図面では、要素の一部のサイズを強調し、例示の目的のために縮尺どおりに描かれていない場合がある。寸法及び相対寸法は、本発明の実施に合わせて実際の縮図に対応していない。

【0028】

さらに、明細書及び「特許請求の範囲」における「第１の」、「第２の」、「第３の」等の用語は、同様の要素を区別するために使用され、必ずしも、時間的に、空間的に、順位付け方式、または任意の他の方式のいずれかで、順序を説明するために使用されない。そのように使用される用語は適切な状況下で交換可能であることと、動作は本明細書に説明されるまたは示される以外の順序で可能であることとを理解されたい。同様に、特定の順序で説明または特許請求される方法のステップは、異なる順序で動作することが理解され得る。

【0029】

さらに、明細書及び「特許請求の範囲」における「上面」、「底面」、「～の上に」、「～の下に」等の用語は、説明の目的のために使用され、必ずしも、相対位置を説明するために使用されない。そのように使用される用語は適切な状況下で交換可能であることと、動作は本明細書に説明されるまたは示される以外の配向で可能であることと、を理解されたい。

【0030】

「特許請求の範囲」に使用される「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、以下に列挙される手段に限定されるように解釈するべきではなく、それは、他の要素またはステップを除外しないことに留意されたい。したがって、言及されるような記述された特徴、整数、ステップ、または構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップもしくは構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を除外しないものとして解釈するべきである。したがって、「手段Ａ及び手段Ｂを備えるデバイス」という語句の範囲は、構成要素Ａ及び構成要素Ｂだけから成るデバイスに制限するべきではない。本発明に関して、デバイスの関連構成要素だけがＡ及びＢであることを意味する。

【0031】

同様に、明細書に使用される「接続される」という用語は、直接接続だけに限定されるものとして解釈するべきではないことに留意されたい。したがって、「デバイスＢに接続されたデバイスＡ」という語句の範囲は、デバイスＡの出力がデバイスＢの入力に直接接続されるデバイスまたはシステムに制限するべきではない。他のデバイスまたは手段を含む経路であり得るＡの出力とＢの入力との間の経路が存在することを意味する。「接続される」は、２つ以上の要素が直接的物理的接触もしくは電気接触のいずれかであること、または２つ以上の要素が、相互に直接接触しないが、それでも相互に協働するまたは相互作用することを意味し得る。例えば、無線接続が想到される。

【0032】

本明細書全体にわたる「実施形態」または「態様」への言及は、実施形態または態様に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態または態様に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる様々な箇所における語句「一実施形態では」、「ある実施形態では」、または「ある態様では」の出現は、必ずしも、全て、同じ実施形態または態様を指すわけではないが、異なる実施形態または態様を指し得る。さらに、本発明の任意の１つの実施形態または態様の特定の特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施形態または態様では、本開示から当業者に明らかであろうように、本発明の別の実施形態または態様の任意の他の特定の特徴、構造、または特性と任意の適切な様式で組み合わされ得る。

【0033】

同様に、明細書では、本発明の様々な特徴は、時々、本開示を簡略化し、様々な発明に関する態様の１つ以上の理解を助ける目的のために、単一の実施形態、図、またはそれらの説明において一緒にグループ化されることを認識するべきである。しかしながら、本開示の方法は、請求項に係る発明は、各請求項で明示的に列挙されるものよりも多い特徴を要求する意図を反映するものとして解釈されない。さらに、任意の個々の図面または態様の説明は、必ずしも、本発明の実施形態と考えるべきではない。むしろ、以下の「特許請求の範囲」が反映されるとき、発明に関する態様は、単一の前述の開示した実施形態の全ての特徴よりも少なく存在する。したがって、「発明を実施するための形態」に続く「特許請求の範囲」は、本明細書によって、この「発明を実施するための形態」に明示的に組み込まれ、各請求項は、本発明の独立した実施形態として、その請求項自体を主張する。

【0034】

さらに、本明細書に説明されるいくつかの実施形態は他の実施形態に含まれるいくつかの特徴を含むが、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内にあることを意味し、当業者によって理解されるように、またさらなる実施形態を形成する。例えば、以下の請求項では、請求される実施形態のいずれかを任意の組み合わせで使用できる。

【0035】

本明細書に提供される説明では、多くの特定の詳細が説明される。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細がなくても実践され得ることが理解される。他の場合、周知の方法、構造、及び技術は、この説明の理解を不明瞭にしないために、詳細に示されていない。

【0036】

本発明の説明では、反対の主旨が記述されない限り、該値の１つが他のものよりもかなり好ましい指標と合わせられたパラメータの許容範囲の上限または下限に関する代替値の開示は、該代替のより好ましい値と、好ましくない値との間に存在する該パラメータの中間値のそれぞれ自体が、該好ましくない値に対する好ましい値として、また、該好ましくない値と該中間値との間に存在する値のそれぞれに対する好ましい値として読み取れる情報として解釈されたい。

【0037】

「少なくとも１つ」という用語の使用は、特定の状況において１つだけを意味し得る。「いずれかの、任意の」という用語の使用は、特定の状況において「全て」及び／または「それぞれ」を意味し得る。

【0038】

本発明の原理は、ここで、例示的な特徴に関して、少なくとも１つの図面の詳細な説明によって説明される。他の配置は、基本的概念または技術的教示から逸脱することなく、当業者の知識に従って構成できることは明らかであり、本発明は添付の「特許請求の範囲」の用語だけによって制限される。

【0039】

図１は、空気が第１の圧縮機２に提供され１、第１の（圧縮空気）ガス流３に圧縮される、強制誘導システムの概略図である。エアマルチプライヤー４は、第１のガス流３を受けて、コアンダ表面上にわたって第１のガス流３を噴出するように配置され、エアマルチプライヤーは、噴出された第１のガス流３と共に周囲空気５を取り込み、第２のガス流８を生成するように構成される。

【0040】

周囲空気５は、外部供給源７（例えば、車両の外にある）からフィルター６を通して提供され得る。

【0041】

第２の圧縮機９は、第２のガス流８を受けるように配置され、内燃エンジン（図示せず）に１０において供給するために、第２のガス流８を圧縮するように構成される。

【0042】

図２は、図１のシステムで使用する可能性があるエアマルチプライヤーの斜視図である。エアマルチプライヤーは閉ループ１１を含む。具体的には、閉ループ１１は、実質的に角柱の形態であり、実質的にひし形である軸方向断面を有し、すなわち、実質的に平坦かつ平行な上側及び下壁によって接続された半円である２つの対向端を有する。

【0043】

閉ループ１１の内部表面に、内部表面の内部周縁全体の周りで延在するコアンダ表面１３が提供される。内部表面の１つの軸端において、コアンダ表面１３に隣接して、圧縮空気出口１５がある。圧縮空気出口１５は、内部表面の内部周縁全体の周りで延在するリングの形態で配置され、コアンダ表面１３の上にわたって空気を噴出するように構成される。

【0044】

図３（ａ）は、図２のエアマルチプライヤーの前面からの軸方向の平面図を示す。図３（ｂ）は、図２のエアマルチプライヤーの底面からの軸方向の平面図を示す。圧縮空気入口１７はその右側に示され、閉ループ１１の内部に圧縮空気流を供給するためのものである。典型的な測定値はミリメートルで示されるが、これらの測定値のいずれかまたは全ては、示される値から最大で１桁分変わり、依然として、効果的であり得る。

【0045】

図４は、図２のラインＡ－Ａに沿って取られた、図２及び図３のエアマルチプライヤーの断面図を示す。内部体積１９は中空で示される。これは、圧縮空気が圧縮空気入口１７によって供給できるためである。しかしながら、圧縮空気が圧縮空気出口１５に直接送られる他の内部装置も可能である。

【0046】

圧縮空気出口１５の内側に、表面１３の上にわたって流れるように、圧縮空気出口１５から外に圧縮空気のフローの方向性を確実にするための案内羽根がある。

【図1】

【図2】

【図3(a)】

【図3(b)】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃エンジン用の強制誘導システムであって、
第１の圧縮空気流を生成するように構成された第１の圧縮機と、
前記第１の圧縮空気流を受けて、コアンダ表面上にわたって前記第１の圧縮空気流を噴出するように配置されたエアマルチプライヤーであって、前記噴出された第１の圧縮空気流と共に周囲空気を取り込み、第２のガス流を生成するように構成される、エアマルチプライヤーであって、前記第１の圧縮空気流は、渦管によって、前記第１の圧縮機から前記エアマルチプライヤーに供給される、エアマルチプライヤーと、
前記第２のガス流を受けるように配置され、内燃エンジンへの供給のための前記第２のガス流を圧縮するように構成された、第２の圧縮機と、
を備える、強制誘導システム。

【請求項2】

前記エアマルチプライヤーによる前記取り込み前に、前記周囲空気をろ過するためのスクリーンをさらに含む、請求項１に記載の強制誘導システム。

【請求項3】

内燃エンジンシステムであって、
請求項１または２に記載の強制誘導システムと、
前記圧縮された第２のガス流を前記第２の圧縮機から受けるように配置された内燃エンジンと、
を備える、内燃エンジンシステム。

【請求項4】

前記第１の圧縮機及び／または第２の圧縮機は、前記内燃エンジンの排出によって駆動される、請求項３に記載の内燃エンジンシステム。

【請求項5】

内燃エンジン用の強制誘導システムの方法であって、
請求項１または２に記載のシステムを提供することと、
第１の圧縮機を使用して、第１の圧縮空気流を生成することと、
エアマルチプライヤーを使用して、コアンダ表面上にわたって前記第１の圧縮空気流を噴出し、前記噴出された第１の圧縮空気流と共に周囲空気を取り込み、第２のガス流を生成することと、
前記第２の圧縮機を使用して、前記第２のガス流を圧縮することと、
を含む、方法。

【請求項6】

前記圧縮された第２のガス流を内燃エンジンに供給することをさらに含む、請求項５に記載の方法。

【国際調査報告】