JP2004515704A - 異なる燃料で選択的に作動可能な、特に自動車駆動用の内燃機関 - Google Patents

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Abstract

本発明は例えばガソリンまたは天然ガスなど異なるエネルギ密度の種々の燃料で動作可能な内燃機関（１）に関する。本発明は、特にこの種類の内燃機関が自動車の駆動システムで使用される場合に、異なる出力発生を補償するため、天然ガスモードでは内燃機関が増強されて動作されることを提案する。この目的のため、それ自体は公知であるターボチャージャ（５）、または外部駆動式の給気コンプレッサを使用することができる。このようにして、エネルギ密度が異なる代替燃料を使用した場合でも、自動車の走行特性を一定に保つことが可能である。

Description

【０００１】
本発明は、燃料が例えば天然ガスとガソリンなど異なるエネルギ密度を有する種々の燃料で選択的に作動可能な、特に自動車駆動用の内燃機関に関する。
【０００２】
天然ガスで動作する通常のピストン・エンジンの出力はガソリンで動作する場合よりも約１５％低いことは良く知られている。このことは基本的に内燃機関の出力範囲全体に当てはまる。
【０００３】
このような内燃機関を自動車の駆動エンジンとして導入した場合、フル出力が必要であるが、たまたまエネルギ密度が低い燃料で走行する場合には、上記のような異なる出力発生はドライバには不快に感じられる。
【０００４】
ドイツ特許明細書第１９５ ３９ １７０ Ａ１号によれば、このような欠点を除去するために、出力要求が高い場合には内燃機関はエネルギ密度がより高い燃料による動作に自動的に切り換わり、その燃料が供給されることが提案されている。
【０００５】
しかしこれは、双方のエネルギ密度の燃料を充分に蓄えてある場合しか成功しない。エネルギ密度がより高い燃料が消費し尽くされると、この種類の燃料への切換えによって出力不足を補償することができない。
【０００６】
本発明の目的は、使用できる燃料で比較的安定した出力を発生できる、異なるエネルギ密度の異なる燃料によって選択的に動作可能な内燃機関を提供することにある。
【０００７】
本発明によれば上記の目的は、内燃機関はエネルギ密度が低い燃料を使用する場合は、少なくとも出力要求が高い場合に内燃機関が過給機関として動作するように接続される給気コンプレッサを備え、一方、該給気コンプレッサはエネルギ密度が高い燃料を使用する場合は遮断されることによって達成される。
【０００８】
その際に、給気コンプレッサを、内燃機関の排気によって駆動されるタービンにより駆動されるターボチャージャとして形成することができる（排気ターボ過給機）。
【０００９】
更に、給気コンプレッサを内燃機関自体によっても、または例えば電動モータのような別個の駆動装置によっても駆動することができる。
【００１０】
本発明によれば、エネルギ密度が異なる代替燃料による選択的な動作の際に、ほぼ安定した出力特性を有する内燃機関が提供される。このことは自動車を駆動するために内燃機関を利用する場合、このような自動車の走行性が使用される燃料とはかかわりなく安定するので極めて有意義である。したがって、このような自動車でオートマギヤを使用する場合、そのつど使用される燃料の種類ごとに異なる切換え特性を備える必要がない。
【００１１】
次に本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
ピストン・エンジン１は吸気管２と排気管３とを備えている。排気管３の延長には排気タービン４が設けられている。吸気管２の延長には給気ブロワ５が設けられている。排気タービン４と給気ブロワ５とは点線６で示された共通軸に支承されることで、公知の排気ターボ過給機が形成される。排気タービン４は排気用バイパス管７が備えられ、その延長には排気バイパス弁８が配設されている。ターボチャージャ５は吸気バイパス管９が備えられ、その延長に吸気バイパス弁１０が配設されている。
【００１２】
例えばガソリンなどの液体燃料を収容するために燃料タンク１１が備えられている。この燃料タンク１１は燃料管１２を介して燃料計量システム１３と連結されている。燃料計量システム１３から燃料管の更に別の部分１４がピストン・エンジン１の吸気管２へと繋がっている。燃料管のこの部分１４には燃料管１２を遮断、もしくは開放する手段１５が備えられている。
【００１３】
更に、例えば天然ガスのような気体燃料を収納するためのガスタンク１６が備えられている。このガスタンク１６はガス管１７を介してガス計量システム１８と連結されている。ガス計量システム１８からガス管の別の部分１９がピストン・エンジン１の吸気管２へと繋がっている。ガス管のこの部分１９にはガス管１７を遮断、もしくは開放する手段２０が備えられている。
【００１４】
前記手段１５もしくは２０は好ましくは電気的に制御可能な弁として実施される。
【００１５】
排気管３の延長には排気タービン４の下流側に排ガスの有害成分を低減するための触媒２１が配設されている。
【００１６】
排気バイパス弁８、吸気バイパス弁１０、および燃料管１２もしくはガス管１７内に設けられた、これらの管を遮断し、または開放する手段１５、もしくは２０は、センサを介してピストン・エンジン１のそのつど所望の動作状態を検知する電子エンジン制御システム（図示せず）によって制御される。
【００１７】
ピストン・エンジン１をガソリンで動作させる場合は、吸気バイパス弁１０並びに排気バイパス弁８が開かれる。ガス管１７内の手段２０は閉じられる。燃料管１２内の手段１５は開かれる。このようにしてピストン・エンジン１は燃料タンク１１からのガソリンで純粋な自然吸気エンジンとして動作する。
【００１８】
しかし、ピストン・エンジンを天然ガスによって更に動作させる場合は、燃料管１２内の手段１５が閉じられ、ガス管１７内の手段２０が開かれる。天然ガス動作の場合に、ガソリンと比較してエネルギ密度が低いために低減する内燃機関の出力を補償するために、排気バイパス弁８並びに吸気バイパス弁１０が閉じられる。排気タービン４が始動し、ターボチャージャ５が作動する。それによって、ピストン・エンジン１には自然吸気動作の場合よりも大きい吸気が供給されるので、燃料として天然ガスを使用しても出力はガソリン動作の場合の通常値へと再び上昇する。
【００１９】
それによって、このような内燃機関を自動車に使用する場合、燃料としてガソリンの他に代用として天然ガスを使用した場合でも通常の走行性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に基づいて搭載された内燃機関の概略構成図である。

Claims (5)

  1. 異なるエネルギ密度の種々の燃料で選択的に作動可能な、特に自動車駆動用の内燃機関であって、該内燃機関はエネルギ密度が低い燃料を使用する場合は、少なくとも出力要求が高い場合に内燃機関が過給機関として動作するように接続される給気コンプレッサを備え、一方、該給気コンプレッサはエネルギ密度が高い燃料を使用する場合は遮断され、前記内燃機関は自然吸気機関として動作することを特徴とする内燃機関。
  2. 前記給気コンプレッサは排気タービン（４）によって駆動されるターボチャージャ（５）として形成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
  3. 前記給気コンプレッサは切換え可能な継手を介して前記内燃機関によって直接駆動されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
  4. 前記給気コンプレッサは別個の駆動装置によって駆動されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
  5. 前記給気コンプレッサを駆動する前記別個の駆動装置は電動モータから形成されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
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