JP2008506071A - 内燃機関を備えた装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つのターボチャージャ（２０）のタービン（２１）が第１の排気系統（１）に付設されている、複数のシリンダ（１３，１４，１５，１６，１９）と、少なくとも１つのターボチャージャ（２０）と、第１と第２の排気系統（１，２）とを有する内燃機関（１０）を備えた装置に関する。高いトルクと高い出力は、バイパス排気ライン（２４）が、第１の排気系統（１）に付設されている少なくとも１つのシリンダ（１４，１９）から始まり、少なくとも１つのターボチャージャ（２０）を迂回して第１の排気系統（１）と接続されている場合に得ることができる。

Description

本発明は、請求項１の上位概念による内燃機関を備えた装置に関する。

特許文献１には、２つの排気系統を備えた２つのシリンダバンクを有する内燃機関の装置が記載されており、これら排気系統は、１つの排気マニホールドを介して接続されている。この接続は、負荷に依存して形成又は中断することができる。一方の排気系統には、ターボチャージャが配設されている。
欧州特許第０ ７１６ ２２１号明細書

本発明の課題は、トルク及び出力の高い内燃機関を備えた装置を提供することにある。

この課題は、本発明によれば請求項１の特徴を有する装置によって解決される。

複数のシリンダと、少なくとも１つのターボチャージャとを有する内燃機関を備えた本発明による装置は、第１の排気系統に付設されている少なくとも１つのシリンダのバイパス排気ラインを備え、このバイパス排気ラインは、少なくとも１つのターボチャージャを迂回して第１の排気系統と接続されている。ターボチャージャの排気タービンは、内燃機関の全てのシリンダよりも少ないシリンダによって、特に半分の数のシリンダによって作用を受ける。内燃機関がガソリンエンジンであることが特に好ましい。ガソリンエンジンを過給することにより、ガソリンエンジンの出力は、上昇させることができる。燃費低減のため、システムは、有利なことにシリンダ遮断装置と組み合わせることができる。１つ又は複数のターボチャージャを特別に配設することにより、１つ又は複数のターボチャージャの応答時間は小さくすることができる。

本発明の有利な発展構成は、下位の請求項に記載されている。

特に、第１の排気系統に付設されたシリンダは第１のシリンダバンク内に配設され、第２の排気系統に付設されたシリンダは第２のシリンダバンク内に配設されている。これは、内燃機関に対して出力要求が高い時又は低い時の場合によっては遮断可能なシリンダの制御を容易にする。少なくとも１つのターボチャージャのコンプレッサが、それぞれ要求されるトルクのために両シリンダバンクの全てのシリンダに相応の空気の質量流を供給する場合が有利である。その場合には、有利なことに、内燃機関が必要な空気の全質量流を吸入する唯一の絞り装置で十分である。タービンに排気の作用を与えないシリンダは、負荷及び／又は回転数が低い場合、シリンダの遮断装置によって遮断するか、少なくともその貫流を低減することができる。特に、圧縮比は、シリンダ毎に、例えば遮断可能であるシリンダには高い圧縮比が、他のシリンダには低い圧縮比が適合される。

有利な形成では、バイパス排気ライン内に第２のターボチャージャが配設されている。好ましい発展構成では、第２のターボチャージャは、第１のターボチャージャとは異なった寸法設定を備える。これは、内燃機関の種々の出力領域及び回転数領域への有利な調整を可能にする。

有利な形成では、各シリンダバンクに独立したターボチャージャが付設されており、この場合、第２の排気系統に付設されている少なくとも１つのシリンダのバイパス排気ラインは、第２のターボチャージャを迂回して第２の排気系統と接続されている。吸気側は、両シリンダバンクのために共通としてもよい。選択的に、内燃機関の吸気側も排気装置も、特にその全作動長さにおいて少なくともダブルフロー型に分離することができるので、両シリンダバンクは、それぞれ１つの固有の空気供給部を備える。負荷要求が相応に低い場合、シリンダの一部を遮断することができるので、一方のシリンダバンクで一部のシリンダから全てのシリンダに至るまで遮断されるか、選択的に両バンクでそれぞれいくつかのシリンダ、特に同じ数のシリンダが遮断される。従って、両ターボチャージャは、一方のシリンダバンクの全てのシリンダよりも少ないシリンダによって排気の作用を受ける。残りのシリンダの排気は、それぞれのターボチャージャのそれぞれのタービンを迂回してそれぞれの排気系統に導入可能である。

内燃機関が直接噴射装置を備えるガソリンエンジンとして形成される場合が好ましい。

本発明の更なる実施形及び様相を、請求の範囲の要約に依存せずに普遍性を限定することなく以下で図面を基にして詳細に説明する。

図１は、本発明を具体的に説明するために、本発明による装置の第１の好ましい形成を示す。１２気筒ガソリンエンジンとして形成された内燃機関１０は、複数のシリンダ１３及び１４もしくは１５を有する２つの分離されたシリンダバンク１１及び１２を備える。機能的に１つのグループを構成するこのようなシリンダは、それぞれ同じ符号を備えている。第１の排気系統１と第２の排気系統２は、その全作動長さに沿ってダブルフロー型に分離されている。ターボチャージャ２０は、第１の排気系統１内に配設され、そのコンプレッサ２２は、吸気ライン１７内に配置されている。コンプレッサ２２は、吸気ライン１７を介して両シリンダバンク１１，１２に共通の空気分配器１８に空気の質量流を供給する。

第２のシリンダバンク１２のシリンダ１５の詳細には示されてない排気ラインは、第２の排気系統２の排気集合ライン４０に合流し、この排気集合ライン内には、その作動長さに沿って、第１の触媒４１、特に一次触媒と、第２の触媒４２、特に主触媒と、消音器４３とが配設されている。シリンダ１５は、特に遮断可能であるか、少なくともその貫流を低減可能に形成されている。

第１の排気系統１内で、ターボチャージャ２０のタービン２１は排気ライン２３内に配設されており、この排気ラインは、シリンダ１３の詳細には支持されてない排気ラインから排気を集めて、第１の排気系統１の排気集合ライン２６に案内する。排気集合ライン２６内には、その作動長さに沿って第１の触媒２７、特に一次触媒と、第２の触媒２８、特に主触媒と、消音器２９とが配設されている。第１の触媒２７の上流で、合流部２５に排気ライン２４が合流し、この排気ラインは、詳細には示されてない排気ラインを介して第１のシリンダバンク１１のシリンダ１４の排気を集め、ターボチャージャ２０を迂回して排気集合ライン２６に供給する。シリンダ１４は、特に遮断可能又は少なくともその貫流を低減可能に形成されている。

図２ａ，２ｂには、図１の装置の有利な発展構成が図示されており、この装置の場合、別のターボチャージャ５０が排気系統１内に配設されている。この装置は、十分に図１における装置に対応しており、その説明については図１のものを参照されたい。図１におけるのとは違って、排気ライン２４内にターボチャージャのタービン５１が配設されており、このタービンは、シリンダ１９の排気によって作用可能である。図２ａから分かるように、両ターボチャージャ２０と５０が同様に寸法設定されているのに対し、図２ｂによれば、両ターボチャージャ２０と５０は異なるように寸法設定されている。シリンダ１９は、合目的に遮断不能に形成されている。ターボチャージャ５０のコンプレッサ５２は、圧縮した空気を共通の吸気ライン１７に供給し、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２２と共に共通の空気分配器１８に供給する。第１の排気系統１に付設されている第１のシリンダバンク１１のシリンダ１３及び１９の一部は、第１のシリンダバンク１１もしくは第１の排気系統１に付設されたそれぞれ１つのターボチャージャ２０及び５０もしくはそのタービン２１，５１を迂回する。シリンダ１３の排気が第２のターボチャージャ５０を迂回するのに対し、シリンダ１９の排気は第１のターボチャージャ２０を迂回する。

図３は、該略図で本発明の別の好ましい発展構成を図示する。１２気筒ガソリンエンジンとして形成された内燃機関１０は、複数のシリンダ１３及び１４もしくは１５を有する分離された２つのシリンダバンク１１および１２を備える。第１の排気系統１と第２の排気系統２は、その全作動長さにそってダブルフロー型に分離されて延在する。第１のターボチャージャ２０は、そのタービン２１が第１の排気系統１内に配設され、そのコンプレッサ２２が吸気ライン１７ａ内に配置されている。コンプレッサ２２は、第１のシリンダバンク１１の空気分配器１８ａに空気の質量流を供給する。第２のターボチャージャ３０は、そのタービン３１が第２の排気系統２内に配設され、そのコンプレッサ３２が吸気ライン１７ｂ内に配置されている。コンプレッサ３２は、第２のシリンダバンク１２の空気分配器１８ｂに空気の質量流を供給する。

第１のシリンダバンク１１のシリンダ１４の詳細には示されてない排気ラインは、そのバイパス排気ライン２４が第１の排気系統１の排気集合ライン２６に合流し、この排気集合ライン内に、その作動長さに沿って第１の触媒２７、特に一次触媒と、第２の触媒２８、特に主触媒と、消音器２９とが配設されている。シリンダ１４は、特に遮断可能に形成されている。シリンダ１３の別のグループは、その排気を、詳細には示されてない排気ラインを介して排気集合ライン２３に導き、この排気集合ラインは、第１のターボチャージャ２０のタービン２１へと排気を導く。バイパス排気ライン２４は、タービン２１の下流のその合流部２５で排気集合ライン２６に合流する。

第２のシリンダバンク１２の配設は、この図では第１のシリンダバンク１１に対して鏡面対称に構成されている。第２のシリンダバンク１２のシリンダ１５の詳細には示されてない排気ラインは、バイパス排気ライン４６を介して第２の排気系統２の排気集合ライン４０に案内され、この排気集合ラインに、バイパス排気ラインが合流部４５で合流する。排気集合ライン４０の作動長さに沿って、第１の触媒４１、特に一次触媒と、第２の触媒、特に主触媒と、消音器４３とが配設されている。シリンダ１５は、特に遮断可能に形成されている。シリンダ１６の別のグループは、その排気をその詳細には示されてない排気ラインを解して排気集合ライン４４に導き、この排気集合ラインは、排気を第２のターボチャージャ３０のタービン３１に案内する。バイパス排気ライン４６は、タービン３１の下流のその合流部４５で排気集合ライン４０に合流する。

１２個のシリンダと、一方の排気系統から排気を作用可能である１つのターボチャージャとを有する内燃機関を備えた装置を示す。 １２個のシリンダと、各排気系統に同じように寸法設定されたターボチャージャとを有する内燃機関を備えた装置を示す。 １２個のシリンダと、各排気系統に異なるように寸法設定されたターボチャージャとを有する内燃機関を備えた装置を示す。 それぞれ全てのシリンダの一部から作用を受ける２つのターボチャージャを有する内燃機関を備えた装置を示す。

符号の説明

１ 第１の排気系統
２ 第２の排気系統
１０ 内燃機関
１１ 第１のシリンダバンク
１２ 第２のシリンダバンク
１３〜１５ シリンダ
１６ シリンダ
１７ 吸気ライン
１７ａ 吸気ライン
１７ｂ 吸気ライン
１８ 空気分配器
１８ａ 空気分配器
１８ｂ 空気分配器
１９ シリンダ
２０ ターボチャージャ
２１ タービン
２２ コンプレッサ
２３ 排気ライン
２４ 排気ライン
２５ 合流部
２６ 排気集合ライン
２７ 第１の触媒
２８ 第２の触媒
２９ 消音器
３０ ターボチャージャ
３１ タービン
３２ コンプレッサ
４０ 排気集合ライン
４１ 第１の触媒
４２ 第２の触媒
４３ 消音器
４４ 排気集合ライン
４５ 合流部
４６ 排気ライン
５０ ターボチャージャ
５１ タービン
５２ コンプレッサ

Claims (14)

1. 少なくとも１つのターボチャージャ（２０）のタービン（２１）が第１の排気系統（１）に付設されている、複数のシリンダ（１３，１４，１５，１６，１９）と、少なくとも１つのターボチャージャ（２０）と、第１と第２の排気系統（１，２）とを有する内燃機関（１０）を備えた装置において、
   バイパス排気ライン（２４）が、第１の排気系統（１）に付設されている少なくとも１つのシリンダ（１４，１９）から始まり、少なくとも１つのターボチャージャ（２０）を迂回して第１の排気系統（１）と接続されていることを特徴とする装置。
2. シリンダ（１３，１４，１５，１６，１９）が、少なくとも１つの第１のシリンダバンク（１１）と第２のシリンダバンク（１２）内に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 第１の排気系統（１）に付設されたシリンダ（１３，１４，１９）が第１のシリンダバンク（１１）内に配設され、第２の排気系統（２）に付設されたシリンダ（１５，１６）が第２のシリンダバンク（１２）内に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. バイパス排気ライン（２４）内に第２のターボチャージャ（５０）が配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
5. 第２のターボチャージャ（５０）が、第１のターボチャージャ（２０）とは異なった寸法設定を備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 各シリンダバンク（１１，１２）に独立したターボチャージャ（２０，３０）が付設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
7. 第２の排気系統（２）に付設されている少なくとも１つのシリンダ（１６）のバイパス排気ライン（４６）が、第２のターボチャージャ（３０）を迂回して第２の排気系統（２）と接続されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 両シリンダバンク（１１，１２）が、それぞれ１つの固有の空気供給部（１８ａ，１８ｂ）を備えることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の装置。
9. 両シリンダバンク（１１，１２）が、共通の空気供給部（１８）を備えることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の装置。
10. 両排気系統（１，２）が、その作動長さに沿って少なくともダブルフロー型に分離されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置。
11. ターボチャージャ（２０，３０，５０）のタービン（２１，３１，５１）を迂回して排気系統（１，２）にその排気を案内可能であるシリンダ（１４，１５，１９）が、その貫流を少なくとも低減可能に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. シリンダ（１４，１５，１９）が、その貫流を完全に遮断可能に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 遮断可能な１つ又は複数のシリンダ（１４，１５，１９）が、遮断不能のシリンダ（１３，１６）よりも高い圧縮比を備えることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１つに記載の装置を有する直接噴射装置を備えるガソリンエンジン。

Images