JP2000064868A - 遮断されるシリンダを持つ過給可能な内燃機関 - Google Patents

遮断されるシリンダを持つ過給可能な内燃機関

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の全動作範囲で動作するシリンダと
必要に応じて遮断又は接続されるシリンダとを持つ内燃
機関において、シリンダの接続の際の反応速度を改善す
る。 【構成】 内燃機関の第１のシリンダ群（２）は全運転
範囲において動作し、第２のシリンダ群（３）は必要に
応じて遮断又は接続される。本発明により、第１のシリ
ンダ群（２）の過給にのみ用いられる排気ガスターボ過
給機４が設けられ、第２のシリンダ群（３）の過給にの
み用いられる機械的過給機１１が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、第１のシリンダ群
が内燃機関の全運転範囲で動作し、第２のシリンダ群が
必要な場合接続可能である、遮断されるシリンダを持つ
内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】特に商用車両の強力な内燃機関における
燃料消費を少なくするため、これらの内燃機関は遮断さ
れるシリンダを持つことができ、１つの群のシリンダは
出力に応じて接続又は遮断可能である。更に最近の内燃
機関はその有害物質放出に関して最適化されて、比較的
高い負荷範囲で最小の放出値を持っているので、シリン
ダの遮断は有害物質の減少にも役立つ。なぜならば、遮
断されるシリンダは有害物質を発生せず、遮断されない
シリンダは、遮断のため一層強く負荷され、放出を最適
化される高い負荷範囲で動作ができるからである。これ
らの内燃機関では、例えば始動の際又はアイドリング及
び部分負荷運転において、シリンダの一部のみが出力発
生に関与する。このような内燃機関は例えばドイツ連邦
共和国特許第３３０９４３４号明細書から公知である。
【０００３】更にドイツ連邦共和国特許出願公開第３６
３３４０５号明細書から、最初にあげた種類の内燃機関
が公知であり、内燃機関の全運転範囲で動作する第１の
シリンダ群と、部分負荷範囲で遮断されかつ必要な場合
に接続可能な第２のシリンダ群とを持ち、更に内燃機関
の出力上昇のため各シリンダ群に排気ガスターボ過給機
が付属している。その際第１のシリンダ群に付属するタ
ーボ過給機は第１のシリンダ群の排気ガスにより駆動さ
れ、第２のシリンダ群の過給に用いられる他のターボ過
給機は第２のシリンダ群の排気ガスにより駆動される。
第２のシリンダ群が遮断されている部分負荷運転から、
内燃機関のすべてのシリンダが動作する全負荷運転へ移
行する際、第２のシリンダ群のシリンダはまず始動段階
を必要とし、この始動段階の間付属する排気ガスターボ
過給機もその運転を開始する。排気ガスターボ過給機の
タービンは特定の流速からその出力を発生できるので、
第２のシリンダ群のための過給空気による出力上昇は知
覚可能な時間的遅れ後に初めて始まる。従って２つの排
気ガスターボ過給機により過給されるこのような内燃機
関は、第２のシリンダ群の接続の際遅い反応特性を持っ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、最初にあげ
た種類の内燃機関を、第２のシリンダ群の接続の際反応
特性に関して改善する、という問題に関する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この問題は、本発明によ
れば請求項１の特徴を持つ内燃機関によって解決され
る。
【０００６】本発明は、第１のシリンダ群の常に動作す
るシリンダを、従来の排気ガスターボ過給機で過給し、
必要に応じて接続可能な第２のシリンダ群のシリンダの
過給のために、従来の機械的過給機を設ける、という一
般的な考えに基いている。従来の機械的過給機の使用は
既に小さい回転数において又はその接続の直後に、第２
のシリンダ群の接続されるシリンダの知覚可能な過給及
び出力上昇を行う。従って接続可能なシリンダはすでに
その接続の直後に必要な出力を発生することができる。
本発明により構成される内燃機関は従って高い反応速度
を持っているので、必要な付加出力はほぼ時間遅れなし
に利用可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明による内燃機関の有利な実
施形態によれば、機械的過給機が、第２のシリンダ群の
遮断される場合にも駆動される内燃機関の駆動系に切離
し可能に連結されている。この手段により、部分負荷範
囲で機械的過給機を切離すことができ、その際必要とさ
れない過給機の駆動に不必要な出力を消費しなくてよ
い。更に第２のシリンダ群が遮断される場合にも駆動さ
れる内燃機関の駆動系への連結は、機械的過給機の接続
の直後にこの過給機が第２のシリンダ群のシリンダのた
めに過給空気の効果的な過給を行うのを可能にする。
【０００８】内燃機関の本発明による構成のため、更に
排気ガスターボ過給機の寸法を第１のシリンダ群の全行
程容積の流量に合わせて設計するのが可能で、それによ
り第１のシリンダ群が内燃機関の大きい運転範囲で最大
の出力発生を示す。同じように機械的過給機の寸法を第
２のシリンダ群の全行程容積の流量に合わせて設計する
ことが可能で、それにより全負荷範囲で両方のシリンダ
群の最大出力発生を保証することができる。
【０００９】本発明による内燃機関のそれ以外の重要な
特徴及び利点は、従属請求項、以下図面及び図面につい
ての以下の説明から明らかになる。
【００１０】前記の特徴及び以下更に説明する特徴が、
本発明の範囲を離れることなく、それぞれ示される組合
わせにおいてだけではなく別の組合わせ又は個々にも使
用可能なことは明らかである。
【００１１】本発明の好ましい実施例が図面に示されて
おり、以下詳細に説明される。
【００１２】図１，２及び３によれば、本発明による内
燃機関は複数のシリンダ１を持っており、これらのシリ
ンダは、シリンダ２をハツチングなしで示されている第
１のシリンダ群（２）と、シリンダ３にハツチングをつ
けて示されている第２のシリンダ群（３）とに区分され
ている。
【００１３】第１のシリンダ群（２）のシリンダ２は、
内燃機関のすべての運転段階で動作する。これとは異な
り第２のシリンダ群（３）のシリンダ３は、必要に応じ
て遮断又は接続可能である。遮断可能なシリンダ３は、
例えば部分負荷運転で、制動運転で、アイドリングで又
は内燃機関の始動の際遮断されて、一方では燃料を節約
し、他方では少なくともデイーゼル機関において炭化水
素放出を少なくする。なぜならば、第２のシリンダ群
（３）のシリンダ３の遮断により、第１のシリンダ群
（２）の遮断されないシリンダ２が一層強く負荷され、
有害物質放出値に関して最適化される運転でこれらのシ
リンダ２が動作できるからである。
【００１４】第１のシリンダ群（２）のシリンダ２は、
排気ガスターボ過給機４により過給される。その際第１
の吸入導管５を介して外気が吸入され、排気ガスターボ
過給機４の圧縮機６において圧縮されて、過給空気の圧
力レベルへもたらされる。排気ガスターボ過給機４の圧
縮機６の後で、発生される過給空気は、過給空気供給部
としての第１の過給空気導管７を経て第１のシリンダ群
（２）のシリンダ２へ供給される。燃焼後排気ガスは、
排気ガス排出部としての第１の排気ガス導管８を経て排
気ガスターボ過給機４のタービン９へ供給され、このタ
ービン９において膨張せしめられる。排気ガスターボ過
給機４のタービン９の後で、膨張せしめられた排気ガス
は、導管１０により、例えば図示してない排気系へ導入
される。排気ガスにより駆動されるタービン９は、圧縮
機６を駆動する。
【００１５】第１の吸入導管５、第１の過給空気導管
７、第１の排気ガス導管８及び導管１０における流れ方
向は、実線の矢印により示されている。
【００１６】第２のシリンダ群（３）のシリンダ３の過
給のため、機械的過給機１１が設けられている。機械的
過給機１１は内燃機関の駆動系１２に連結されているの
で、過給機１１はこの駆動系１２により駆動可能であ
る。その際駆動系１２は、第２のシリンダ群（３）のシ
リンダ３が遮断される場合にも駆動出力を持つか又は与
えることができるように、内燃機関に連結されている。
その際駆動系１２への機械的過給機１１の連結は切換え
可能なクラツチ１３を介して行われ、このクラツチ１３
により機械的過給機１１を始動又は停止することができ
る。
【００１７】通常駆動系１２は、発電機、水ポンプのよ
うな内燃機関の図示しない別の機器を駆動する。駆動系
１２が機械的過給機１１の駆動のためにのみ設けられて
いる場合、クラツチ１３を駆動系１２の出力側でなくそ
の入力側に設けることができる。
【００１８】機械的過給機１１が始動されていると、こ
の機械的過給機１１は第２の吸入導管１４を介して外気
を吸入する。外気は機械的過給機１１で圧縮されて、過
給空気を形成し、この過給空気が第２の過給空気導管１
５（図３の実施例では２つの第２の過給空気導管１５が
設けられている）を経て、第２のシリンダ群（３）のシ
リンダ３へ供給される。第２のシリンダ群（３）のシリ
ンダ３における燃焼後、排気ガスは第２の排気ガス導管
１６で集められ、図示しない排気ガス浄化装置へ導かれ
る（図３の第２実施例では２つの第２の排気ガス導管１
６が設けられている）。第１のシリンダ群（２）及び第
２のシリンダ群（３）の排気ガスは、なるべく共通な排
気ガス浄化装置で浄化される。
【００１９】第２の吸入ガス導管１４、第２の過給空気
導管１５及び第２の排気ガス導管１６におけるガスの流
れ方向は、白抜きの矢印で示されている。
【００２０】図１の第１実施例によれば、本発明による
内燃機関は４シリンダ直列形機関として構成され、シリ
ンダ１は１つの列１７内で交互に第１のシリンダ群
（２）と第２のシリンダ群（３）とに属している。シリ
ンダ１の別の従属関係及び区分も同様に可能である。
【００２１】機械的過給機１１の駆動のために設けられ
る駆動系１２は、シリンダ列１７の記号的に示されるク
ランク軸１８を介して永続的に駆動される。こうして、
第２のシリンダ群（３）のシリンダ３が遮断される場合
にも、駆動系１２は駆動出力を利用可能にすることがで
きる。この装置のため、必要な場合遮断されているシリ
ンダ３を急速に高い出力で接続することが可能で、その
時クラツチ１３を介して接続される機械的過給機１１に
より、大きな時間遅れなしに必要な過給圧力が確立可能
なので、接続されるシリンダ３は非常に速やかに必要な
付加出力を生じることができる。従って本発明による内
燃機関は、遮断されているシリンダ３を接続する際、特
に高い反応速度を持っている。
【００２２】図２の第２実施例によれば、本発明による
内燃機関は、２つの列１９及び２０に設けられる８つの
シリンダ１を持っている。このような８シリンダ機関は
なるべくＶ形機関として構成され、その際シリンダ列１
９及び２０は通常第１のシリンダバンク１９及び第２の
シリンダバンク２０と称される。
【００２３】この特別な実施例では、第１のシリンダ群
（２）のシリンダ２は第１のシリンダ列又は第１のシリ
ンダバンク１９に属し、第２のシリンダ群（３）のシリ
ンダ３は第２のシリンダ列又は第２のシリンダバンク２
０に属している。この場合駆動系１２は、第１のシリン
ダバンク１９の記号的に示すクランク軸２１を介して駆
動される。こうして、機械的過給機１１を駆動するのた
めの駆動動力を常に利用可能にすることができる。
【００２４】本発明による内燃機関の図３に示す実施例
では、図２による実施例のように８シリンダ機関であ
り、そのシリンダ１は２つの列２２及び２３で設けられ
るか又はＶ形機関では２つのシリンダバンク２２及び２
３で設けられている。図２に示す実施例とは異なり図３
による実施例では、各シリンダ列又はシリンダバンク２
２及び２３に、永続的に動作するシリンダ２と遮断可能
なシリンダ３が設けられている。図示した実施例では、
第１のシリンダバンク２２の遮断可能なシリンダ３と第
２のシリンダバンク２３の遮断可能なシリンダ３は、別
々の第２の過給空気導管１５により過給空気を供給され
る。１つの中央の第２の過給空気導管を適当に分岐する
実施例も同様に可能である。両方のシリンダバンク２２
及び２３が遮断可能なシリンダの排気ガスも、特にまと
めることができる２つの第２の排気ガス導管１６で排出
することができる。
【００２５】図３による実施例では、機械的過給機１１
の駆動に使用される駆動系１２は、両方のシリンダ列の
１つ２２又は２３ここではシリンダ列２２の記号的に示
すクランク軸２４により駆動される。
【図面の簡単な説明】
【図１】直列に配置される４つのシリンダを持つ本発明
による内燃機関の原理図である。
【図２】２つの列にそれぞれ４つのシリンダを配置され
る８つのシリンダを持つ本発明による内燃機関の別の実
施例の原理図である。
【図３】２つの列にそれぞれ４つのシリンダを配置され
る８つのシリンダを持つ本発明による内燃機関の別の実
施例の原理図である。
【符号の説明】
１，２，３ シリンダ （１），（２） シリンダ群 ４ 排気ガスターボ過給機 １１ 機械的過給機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｃ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１のシリンダ群が内燃機関の全運転範
    囲で動作し、第２のシリンダ群が必要に応じて遮断され
    るか又は接続されるものにおいて、第１のシリンダ群
    （２）の過給にのみ用いられる排気ガスターボ過給機
    （４）が設けられ、第２のシリンダ群（３）の過給にの
    み用いられる機械的過給機（１１）が設けられているこ
    とを特徴とする、遮断されるシリンダを持つ過給可能な
    内燃機関。
  2. 【請求項２】 機械的過給機（１１）が、第２のシリン
    ダ群（３）の遮断される場合にも駆動される内燃機関の
    駆動系（１２）に切離し可能に連結されていることを特
    徴とする、請求項１に記載の内燃機関。
  3. 【請求項３】 駆動系（１２）への機械的過給機（１
    １）の連結が、切換え可能なクラツチ（１３）により行
    われることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関。
  4. 【請求項４】 第１のシリンダ群（２）が第１の過給空
    気供給部（７）及び第１の排気ガス排出部（８）を持
    ち、第２のシリンダ群（３）が第２の過給空気供給部
    （１５）及び第２の排気ガス排出部（１６）を持ってい
    ることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の内燃
    機関。
  5. 【請求項５】 ２列（１９，２０）に設けられるシリン
    ダ（１）を持つ内燃機関において、第１のシリンダ列
    （１９）が第１のシリンダ群（２）を含み、第２のシリ
    ンダ列（２０）が第２のシリンダ群（３）を含んでいる
    ことを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の内燃機
    関。
  6. 【請求項６】 排気ガスターボ過給機（４）が、第１の
    シリンダ群（２）の全行程容積に関して大きさを定めら
    れていることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載
    の内燃機関。
  7. 【請求項７】 機械的過給機（１１）が第２のシリンダ
    群（３）の全行程容積に関して大きさを定められている
    ことを特徴とする、請求項１〜６の１つに記載の内燃機
    関。
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