JP2007138940A - 少なくとも１基のターボチャージャを有するｖ型エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 水の乗物用のディーゼル式船外モータであって、運転特性においてガソリン・エンジンに劣っておらず、小さな重量で最大の出力が可能であるディーゼル式の船外モータの提供を課題とする。
【解決手段】 少なくとも１基のターボチャージャ（２）および少なくとも２つのシリンダ（４）を有し、ディーゼル・エンジンとして構成され、水の乗物用の船外モータとして構成されているＶ型エンジンであって、前記少なくとも２つのシリンダ（４）から前記少なくとも１基のターボチャージャ（２）へと通じる排気ガス系統（６）が、前記シリンダ（４）によって形成されるＶ字の内側（８）に配置されているＶ型エンジンである。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１基のターボチャージャおよび少なくとも２つのシリンダを有し、ディーゼル・エンジンとして構成され、水の乗物用の船外モータとして構成されているＶ型エンジンに関する。

ボートを駆動するための船外モータは、公知である。それらは、典型的には、締め付けねじにてボートの船尾に取り付けられ、したがってボートの内部に設置される船内モータと相違している。

船外モータは、高い性能、小さな重量、および可能な限り最大の動的運転特性を有することが望まれ、すなわちモータが制御の指示に迅速に反応することが望まれる。このため、水の乗物用の船外モータは、通常は、ガソリンを燃焼させる４ストロークまたは２ストロークのオットー・エンジンとして設計されている。ディーゼル式の船外モータの割合は、１パーセントに満たない。その理由の１つは、ディーゼル・エンジンの重量が、同じ出力のガソリン・エンジンに比べて大きい点にある。このより大きな重量は、通常は、より大きなストローク容積およびより複雑な材料の結果としてもたらされている。さらに、ディーゼル・エンジンは、運転特性がガソリン・エンジンよりも応答性に乏しいことが多く、これがディーゼル・エンジンを船外モータとしての使用に適さないものにしている。

一方で、ディーゼル・エンジンの使用を望ましいものと考えさせる要因が、いくつか存在している。ディーゼル・エンジンは、ガソリン・エンジンに対し、より高い効率およびより少ない燃料の消費を特徴としている。さらに、ディーゼル式の船外モータは、いかなる排気ガスの後処理を行なうことなく、ボーデンゼー湖（Bodenseeabgasstufe 2）排ガス段階２の排出しきい値を満足できる。

さらには、大型のヨットについての現行の防火法規ゆえ、ガソリンを別途船上に貯蔵することは、望ましくない。多数の大型ヨットは、船外モータを備える供給ボートを同伴しているため、船外モータがディーゼルで動作できれば好都合である。そのようにすることで、追加のガソリンの供給源を伴う必要がなくなり、船外モータを、ヨットの主たる駆動部と同じディーゼル燃料で動作させることができる。さらに、ディーゼルの燃料コストは、通常のガソリンの燃料コストよりも低い。

したがって、水の乗物用のディーゼル式船外モータであって、運転特性においてガソリン・エンジンに劣っておらず、小さな重量で最大の出力が可能であることを特徴とするディーゼル式の船外モータについて、ニーズが存在している。

したがって、本発明によれば、少なくとも１基のターボチャージャおよび少なくとも２つのシリンダを有するＶ型エンジンであって、ディーゼル・エンジンとして構成され、水の乗物用の船外モータとして構成されており、前記少なくとも２つのシリンダから前記少なくとも１基のターボチャージャへと通じる排気ガス系統が、前記シリンダによって形成されるＶ字の内側に配置されているＶ型エンジンが提案される。

本発明の一実施形態においては、Ｖ型エンジンが、それぞれが偶数個のシリンダを含む２つのシリンダ・バンクを有する。好ましくは、シリンダ・バンクのそれぞれが２つのシリンダを含む。したがって、好ましい実施形態においては、Ｖ４エンジンである。

本発明の好ましい実施形態においては、各シリンダ・バンクが、シリンダ・ヘッドを有する。

本発明の１つの特徴によれば、エンジンを、４ストロークのエンジンとして構成できる。４ストロークの原理は、最良の効率レベルを、良好な排出物特性とともにもたらす。

本発明の好ましい実施形態においては、シリンダ・ヘッドのそれぞれが、シリンダによって形成されるＶ字の内側の方向へと排気ガスが流出するように配置された排気バルブ、および供給された燃料の横断流がシリンダ内に生み出されるよう、排気バルブの反対側に配置された吸気バルブを有する。

本発明の好ましい実施形態においては、燃焼室への燃料の供給が、直接の燃料噴射によって達成される。

クランクシャフトは、モータが動作時の状態にある場合に垂直に配置することができる。好ましくは、Ｖ型エンジンが、駆動軸を囲む軸部を含み、エンジンの冷却および潤滑に使用される油の回路が、ウェット・サンプ回路として構成されており、ウェット・サンプが前記軸部に配置されている。

本発明の他の実施形態においては、エンジンの冷却および潤滑に使用される油の回路が、ドライ・サンプ回路として構成されている。

好ましくは、本発明によるＶ型エンジンには、複数のターボチャージャが存在している。本発明の一実施形態においては、ターボチャージャが、互いに流体に関して直列に配置されている。本発明の他の実施形態においては、ターボチャージャが、互いに流体に関して並列に配置されている。当然ながら、ターボチャージャの他の混合組み合わせを有することも可能である。

本発明によるＶ型エンジンの好ましい特徴によれば、過給空気の冷却のために、冷却装置が設けられる。好ましくは、この冷却装置において、海水が冷却剤として供給される。

本発明の好ましい特徴によれば、もう１つのエンジン冷却回路が、エンジンの構成部品を冷却するために設けられている。この追加のエンジン冷却回路は、好ましくは開放型である。例えば、海水が冷却剤として供給される。

本発明の一実施形態においては、エンジン冷却回路が閉鎖型であり、海水が供給される水熱交換器が、エンジン冷却回路に用意された冷却剤を冷却する。

好ましくは、本発明によるＶ型エンジンは、クランクシャフトによって駆動される２つの二次シャフトを有し、これらの二次シャフトのそれぞれが、一方のシリンダ・ヘッドに取り付けられたカムシャフトを駆動する。

好ましくは、シリンダ・ヘッドの構成が対称であり、したがって２つのシリンダ・ヘッドが同一の構成部品である。

本発明のさらなる利点および実施形態が、詳細な説明および添付の図面から明らかになるであろう。

上述した特徴および以下で説明される特徴は、説明される特定の組み合わせにおいて使用可能であるだけでなく、本発明の範囲から離れることなく、その他の組み合わせにおいても使用でき、あるいは単独でも使用できることが、理解できるであろう。

本発明は、例示としての実施形態を参照することで図面に概略的に示され、図面を参照しながら以下でさらに詳しく説明する。

図１は、本発明による好ましい実施形態のＶ型エンジン１を示す。エンジン１は、ターボチャージャ２と、４つのシリンダ４と、シリンダ４によって形成されたＶ字の内側８に配置されている排気ガス系統６と、それぞれ２つのシリンダ４からなる２つのシリンダ・バンクのそれぞれに１つずつ、合計２つのシリンダ・ヘッド１０と、図２に示されるようにクランクシャフト１１へと接続され、軸部１４によって囲まれている駆動軸１２とを含む。

エンジン１は、４つのシリンダ４を有し、それらが、それぞれ２つのシリンダ４を含む２つのシリンダ・バンクに配置されている。図３から見て取れるように、シリンダ・バンクは、互いに或る角度αにある。本発明によれば、ディーゼル燃料が、燃料として使用される。

シリンダ・バンクのそれぞれに、シリンダ・ヘッド１０が設けられている。２つのシリンダ・ヘッド１０は、同一の構成部品である。換言すると、一方のシリンダ・ヘッド１０が、１８０°回転させて反対側のシリンダ・バンクにも取り付け可能である。また、シリンダ・ヘッド１０を、折り返しに設計してもよい。シリンダ・バンクのカムシャフトのみが、互いに相違している。カムシャフトを制御するための制御チェーン（図示されていない）が、各シリンダ・バンクのシリンダ４の間の中央に配置されている。このシリンダ・ヘッド１０のさらなる対称構成によって、両方のシリンダ・バンクに同じシリンダ・ヘッド１０を使用することが可能になる。これは、２つの別個のシリンダ・ヘッド１０およびそれらに伴う多数の個々の構成部品を製造する必要がないため、組み立てをより容易にするだけでなく、エンジン１の製造コストを大きく低減する。

それぞれのシリンダ４には、吸気バルブおよび排気バルブ（図示されていない）が、新鮮な気体および排気ガスがクロス・フローで流れるよう、ヘッドの各側に位置している。この配置構成によって、配管類を制約されることなく配置できるとともに、配管類をより容易にシールできるようになる。さらに、クロス・フローは、シリンダ４内の燃焼についても有益な効果を有する。

本発明によれば、シリンダ・ヘッド１０の吸気側および排気側が、利用可能な空間に適合するように構成されている。結果として、排気ガス系統６を、Ｖ字の内側８に収容することができる。したがって、供給系統１４は、両側に設けられる。図３の角度αは、図４および５に示すように排気ガス系統６が何の問題もなくＶ字の内側８へと適合するサイズであるように選択される。

排気ガス系統６は、ターボチャージャ２へと開いている。ターボチャージャをエンジンの近くに配置することによって、より高い効率およびターボチャージャのより良好な応答特性がもたらされる。より大きな比出力を達成するため、すなわちエンジン重量に対するエンジン出力をより大きくするため、複数のターボチャージャによる過給が設けられる。それらは、並列に配置されてもよく、あるいは直列に混ぜ合わせられてもよい。ターボチャージャは、可変チャージャの形態をとってもよい（すなわち、ＶＴＧ（可変タービン・ジオメトリ）チャージャとして）。この形式のターボチャージャにおいては、タービンへの流入流中の可変のジオメトリによって、タービンの立ち上がり特性を連続的に変化させることができ、このやり方で、排気ガスのエネルギーをよりよく利用することができる。

エンジン１には、２つの冷却回路が存在しており、１つは過給空気を冷却するためのものであり、１つはエンジン１を冷却するためのものである。過給空気の冷却回路は、海水を冷却水として動作する。エンジン１は、２回路の冷却系統で冷却される。この２回路の冷却系統では、いわゆる閉ループ法が使用される。エンジン１の閉じた冷却回路が、所望の任意の冷却剤を含有する。この冷却剤が、水熱交換器によって冷却され、次いでこの水熱交換器が、海水を冷却剤として使用する。しかしながら、海水がエンジン１を通って直接流れる単一の冷却回路（開ループ）を備える構成を有することも可能である。

既知のポンプ−ライン−ノズル（ＰＬＮ）法が、ディーゼル燃料を噴射するためのインジェクション・システムとして使用される。しかしながら、所望であれば、例えば「コモンレール」法などの別のインジェクション・システムを使用してもよい。

エンジン１の駆動軸１２は、図６に示すように、モータ１の据え付け状態において垂直に起立している。エンジン１の駆動軸１２は、軸部１４によって囲まれている。したがって、エンジン１の潤滑は、ウェット・サンプ法を使用して行なうことができる。ウェット・サンプは、軸部１４に位置している。当然ながら、代案として、エンジン１を、オイル・タンクを使用してドライ・サンプ法で潤滑してもよい。

これまで説明した特徴が、極めてコンパクトな構成のエンジン１をもたらしている。エンジン１の出力／重量比は、１ｋｇ／ｋＷ未満である。したがって、過剰に大きなエンジン重量や低すぎる出力レベルによって、ボートの運転特性に悪影響がもたらされることがない。従来のガソリン駆動の船外モータと比べ、低いエンジン速度においてトルクがより大であり、より大きな出力の余地およびより良好な加速がもたらされる。本発明によるエンジン１の燃料の消費は、従来のガソリン・エンジンの燃料の消費に比べはるかに少ない。低速において、燃料消費の利点は最大３５％にのぼる。

このように、本発明によるＶ型エンジン１は、水の乗物用のディーゼル式船外モータであって、出力／重量比、取り扱い、および燃料消費の点で従来のガソリン・エンジンに比肩し、或る場合には上回るようなディーゼル式船外モータを提供する。したがって、ボートおよび他の小型の水の乗物に、好都合に使用することが可能である。

本発明の好ましい実施形態における本発明によるＶ型エンジンの等角投影の全体図を示す。 本発明の好ましい実施形態における本発明によるＶ型エンジンの側面の部分断面図を示す。 本発明によるＶ型エンジンの底面図を示し、シリンダによって形成されるＶ字をはっきりと見ることができる。 本発明の好ましい実施形態における本発明によるＶ型エンジンの正面図を示す。 本発明の好ましい実施形態における本発明によるＶ型エンジンの他の斜視図を示す。 据え付け後の本発明によるＶ型エンジンの斜視図を示す。

符号の説明

１ エンジン、モータ
２ ターボチャージャ
４ シリンダ
６ 排気ガス系統
８ Ｖ字の内側
１０ シリンダ・ヘッド
１２ 駆動軸
１４ 軸部

Claims (20)

1. 少なくとも１基のターボチャージャ（２）および少なくとも２つのシリンダ（４）を有し、ディーゼル・エンジンとして構成され、水の乗物用の船外モータとして構成されているＶ型エンジンであって、前記少なくとも２つのシリンダ（４）から前記少なくとも１基のターボチャージャ（２）へと通じる排気ガス系統（６）が、前記シリンダ（４）によって形成されるＶ字の内側（８）に配置されているＶ型エンジン。
2. それぞれが偶数個のシリンダ（４）を含む２つのシリンダ・バンクを有する請求項１に記載のＶ型エンジン。
3. シリンダ・バンクのそれぞれが２つのシリンダ（４）を含む請求項２に記載のＶ型エンジン。
4. 各シリンダ・バンクのためのシリンダ・ヘッド（１０）を有する請求項１〜３の一項に記載のＶ型エンジン。
5. ４ストローク・エンジンとして構成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のＶ型エンジン。
6. シリンダ・ヘッド（１０）のそれぞれが、シリンダ（４）によって形成されるＶ字の内側の方向に排気ガスが流出するように配置された排気バルブ、および供給された過給のクロス・フローがシリンダ（４）内に生み出されるよう、排気バルブの反対側に配置された吸気バルブを含む請求項４または５に記載のＶ型エンジン。
7. 燃料が直接噴射によって燃焼室へと供給される請求項１〜６のいずれか一項に記載のＶ型エンジン。
8. クランクシャフト（１１）を、モータ（１）が動作時の状態にあるときに垂直に配置して有する請求項１〜７のいずれか一項に記載のＶ型エンジン。
9. 駆動軸（１２）を囲む軸部（１４）を有し、前記エンジン（１）の冷却および潤滑に使用される油の回路が、ウェット・サンプ回路として形成されており、ウェット・サンプが前記軸部（１４）に配置されている請求項８に記載のＶ型エンジン。
10. 前記エンジン（１）の冷却および潤滑に使用される油の回路が、ドライ・サンプ回路として形成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載のＶ型エンジン。
11. 複数のターボチャージャ（２）が設けられている請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＶ型エンジン。
12. 前記ターボチャージャ（２）が、互いに流体に関して直列に配置されている請求項１１に記載のＶ型エンジン。
13. 前記ターボチャージャ（２）が、互いに流体に関して並列に配置されている請求項１１に記載のＶ型エンジン。
14. 冷却装置が、過給空気を冷却するために設けられている請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＶ型エンジン。
15. 海水が、前記冷却装置における冷却剤として供給される請求項１４に記載のＶ型エンジン。
16. もう１つのエンジン冷却回路が、前記エンジンの構成部品を冷却するために設けられている請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＶ型エンジン。
17. 前記追加のエンジン冷却回路が開放型であり、海水が冷却剤として供給される請求項１６に記載のＶ型エンジン。
18. 前記追加のエンジン冷却回路が閉鎖型であり、海水が供給される水熱交換器が、前記追加のエンジン冷却回路に用意された冷却剤を冷却する請求項１６に記載のＶ型エンジン。
19. クランクシャフト（１１）によって駆動される２つの二次シャフトを含み、前記二次シャフトが、シリンダ・ヘッド（１０）の１つに取り付けられた少なくとも１つのカムシャフトを駆動する請求項１〜１８のいずれか一項に記載のＶ型エンジン。
20. シリンダ・ヘッド（１０）の構成が対称であり、２つのシリンダ・ヘッド（１０）が同一の構成部品である請求項４〜１９のいずれか一項に記載のＶ型エンジン。

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