JP2012087781A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】必要スペースのより小さい内燃機関を提供すること。
【解決手段】内燃機関（１；１ａ）であって、当該内燃機関の連結面（１１）と連結反対面（１２）とを形成する２つの端面（１１，１２）と、ハウジングを側面で画定して両端面を互いに接続し、その結果ハウジングの幅寸法を規定する２つの長手面（１３，１４）とを有するハウジング（１０ａ；１０ｂ）と、当該ハウジングと接続されておりかつ内燃機関を駆動するための少なくとも１つの媒体流を少なくとも部分的に実現するようになっている複数の駆動構成要素（２０）とを有する内燃機関である。本発明に係る内燃機関は、必要スペースがより小さい。これはとりわけ、駆動構成要素が両長手面の少なくとも１つに設けられていることによって達成される。
【選択図】図７

Description

本発明は、請求項１のおいて書きに記載の内燃機関に関する。

冒頭で挙げられたような内燃機関は、たとえば特許文献１から知られている。この内燃機関は、当該内燃機関の連結面と連結反対面とを形成する２つの端面と、ハウジングを側面で画定して両端面を互いに接続し、その結果ハウジングの幅寸法を規定する２つの長手面と、を有するハウジングと、該ハウジングと接続されておりかつ内燃機関を駆動するための給気流を少なくとも部分的に実現するようになっている複数の駆動構成要素と、を備えている。特許文献１に従えば、駆動構成要素は、２つの給気冷却器と、過給機群と、給気冷却器のために備えられた冷却剤循環の冷却剤パイプと、を備える。駆動構成要素は、連結反対面を形成する内燃機関の端面に、フロントエンドボックスとして設けられている支持ブラケットに取り付けられている。

この内燃機関では、連結反対面を形成する端面の駆動構成要素の構造によって、内燃機関の長手寸法が長くなり、ひいては内燃機関の必要スペースが大きくなる。しかも、連結面あるいは連結反対面の駆動構成要素の構造に依存して、さまざまな製造ヴァリエーションが必要となり、それによって製造コストが上がる。

さらなる内燃機関が、特許文献２から知られており、駆動構成要素は、内燃機関のハウジングの上面に設けられている。駆動構成要素は、複数の高圧ポンプと高圧容器とコモンレール燃料システムの燃料管とを備えている。

独国特許第１０１１８９５１号明細書 独国特許第１０３４２３８７号明細書

本発明の課題は、必要スペースのより小さい、請求項１のおいて書きに記載の内燃機関を提供することである。

それは、請求項１に記載の内燃機関によって達成される。本発明のさらなる形態は、従属請求項において定義されている。

本発明に従えば、内燃機関は、当該内燃機関の連結面と連結反対面とを形成する２つの端面と、ハウジングを側面で画定して両端面を互いに接続し、その結果ハウジングの幅寸法を規定する２つの側面の長手面と、を有するハウジングもしくはフレームと、当該ハウジングと接続されておりかつ内燃機関を駆動するための少なくとも１つの媒体流を少なくとも部分的に実現するようになっている複数の駆動構成要素と、を備えている。本発明に係る内燃機関は、駆動構成要素が両長手面の少なくとも１つに設けられているということで優れている。

本発明に従えば、連結面はまさに、内燃機関の駆動装置が備えられている、ハウジングの端面であり、駆動装置は連結を介して、内燃機関によって駆動されるべき装置と連結可能である。それに応じて、連結反対面はまさに、連結面に背向して当該連結面と向かい合う、ハウジングの端面である。

本発明に従えば、実現される媒体流として、たとえば液体の流れ、ガスの流れ、電流の流れが問題となる。本発明の実施形態に従えば、実現される媒体流は、潤滑油システム、内燃機関に送気するためのターボ過給機システム、冷却システム、燃料供給システムおよび／あるいは内燃機関の電気制御システムに適しているであろう。

本発明の実施形態に従えば、駆動構成要素は、内燃機関の潤滑油システムのオイル冷却器と、オイル洗浄装置と、サーモスタットと、パイプと、好ましくはさらに、潤滑油システムの制御装置の少なくとも１つの電気配電箱と、を備えている。

本発明に従えば、駆動構成要素による媒体流の少なくとも部分的な実現とは、内燃機関の対応するシステム、たとえば潤滑油システム、ターボ過給機システム、燃料供給システムおよび／あるいは内燃機関の電気制御システムのようなシステムのすべての構成部材が、両長手面の少なくとも１つに設けられている必要はないことを意味する。それに応じて、そのようなシステムのいくつかの構成部材は、内燃機関のほかの場所にも設けられていてよい。

本発明に従って、両長手面の少なくとも１つに駆動構成要素が設けられることによって、駆動構成要素がサイドボックスの形状で、省スペースで内燃機関の輪郭にはまることができ、それによって当該駆動構成要素は、内燃機関の必要スペースもしくは幅寸法にまったくあるいはほんのわずかしか（上げる）影響がない。特に、たとえば発電所設備あるいは船舶のジェネレータ設備のような、それぞれ長手側に互いに並列して設けられた複数の内燃機関を有する設備（マルチエンジン設備）では、それによって、駆動構成要素は、マルチエンジン設備のエンジンの中心間距離にまったくあるいはほんのわずかしか（上げる）影響がない。

本発明の実施形態に従えば、駆動構成要素は、ハウジングの最大幅寸法を超えて突出しないように設けられている。

それによって、もっぱらハウジングが内燃機関の最大幅寸法を決定し、それにより当該内燃機関の必要スペースをさらに縮小することができる。

本発明のさらなる実施形態に従えば、駆動構成要素は有利には、ハウジングの幅寸法の陥入部に設けられている。

言い換えれば、ハウジングは、その水平および／あるいは垂直の延在部もしくはその長手面に、最大幅寸法に比べて減少した幅寸法を有する領域を備え、駆動構成要素は、減少した幅寸法のこの領域に設けられている。

それによって駆動構成要素は、さらに良好に、内燃機関の輪郭にはまり込むことができる。

本発明の実施形態に従えば、内燃機関は、ハウジングの両端面の１つに設けられておりかつ給気冷却器を備えるターボチャージャー装置を備えており、給気冷却器とオイル冷却器とが、これらのために備えられた冷却剤循環において互いに直列に接続されている。

本発明に係る駆動構成要素のサイドボックス構造は、連結面あるいは連結反対面でのターボチャージャー装置の取り付け位置には依存しない。

本発明のさらなる実施形態に従えば、内燃機関は弾性の設置軸受を備えており、当該弾性の設置軸受を構造上考慮するために備えられた、ハウジングの補強材が、ハウジングのオイル槽に組み込まれている。

内燃機関の弾性の設置軸受によって、当該内燃機関のハウジングは（硬性の設置軸受と比べて）より大きなねじれ負荷を受ける。大きくなったこの負荷に耐えることができるために、従来技術に従えば給気管を受容もしくは実現する補強ケースの形状で実現され得る補強材が備えられるべきである。しかしながらこれは、不利なことに、様々な製造ヴァリエーションを生み出し、それによって製造コストが上がるであろう。さらに、そのような補強ケースは、ほぼ一定の幅寸法を有するハウジング輪郭を生み出し、それによって駆動構成要素を幅寸法に関係なく長手面に取り付けることが困難になるであろう。

それゆえ、本発明に従えば、補強材は、弾性の設置軸受のためにいずれにせよ改造されるべき、ハウジングのオイル槽（たとえばトポロジー最適化された特別オイル槽）に組み込まれ、その結果、一方では、追加の製造ヴァリエーションを生み出すことが回避され（弾性の設置軸受のための唯一の特別ヴァリエーションがあるのみである）、他方では、長手面の取り付けスペースが、そこに取り付けられるべき駆動構成要素のために最適に空けられる。好ましくは、補強材はもっぱらもしくは完全に、ハウジングのオイル槽に組み込まれている。

さらに本発明のさらなる実施形態に従えば、内燃機関は、大型ディーゼルエンジンとして形成されている。

本発明に従えば、大型ディーゼルエンジンとは、たとえば船舶駆動装置、ジェネレータ設備および／あるいは発電所の利用に使用されるような、ディーゼルエンジンのことである。

以下に本発明が、好ましい実施形態に基づきかつ添付の図に関連して、より詳細に記述される。

フロントエンドボックスの形状で連結反対面に設けられている駆動構成要素と、連結面に設けられているターボチャージャー装置とを有する内燃機関である。 フロントエンドボックスの形状で連結反対面に設けられている駆動構成要素と、連結反対面に設けられているターボチャージャー装置とを有する内燃機関である。 硬性の設置軸受と薄板製オイル槽とを有する、内燃機関のハウジングのヴァリエーションである。 弾性の設置軸受とトポロジー最適化された特別オイル槽とを有する、内燃機関のハウジングのヴァリエーションである。 硬性の設置軸受と薄板製オイル槽と補強ケースとを有する、内燃機関のハウジングのヴァリエーションである。 弾性の設置軸受とＶ−オイル槽と補強ケースとを有する、内燃機関のハウジングのヴァリエーションである。 板張りされていないサイドボックスを有する、本発明の実施形態に従った内燃機関である。 図７の内燃機関の、サイドボックスとして設けられた駆動構成要素の拡大図である。 本発明の実施形態に従った、内燃機関の巡回混合冷却システムのブロック図である。 板張りされたサイドボックスを有する、図７の内燃機関の図である。 板張りされたサイドボックスを有する、図７の内燃機関のさらなる図である。 ハウジングに組み込まれた給気管を有する、本発明のさらなる実施形態に従った内燃機関である。

図１は大型ディーゼルエンジンとして形成された内燃機関１’を示しており、当該内燃機関１’は、当該内燃機関１’の連結面１１’と連結反対面１２’とを形成する２つの端面１１’、１２’と、ハウジング１０’を側面で画定して両端面１１’、１２’を互いに接続し、その結果ハウジング１０’の幅寸法を規定する２つの長手面１３’、１４’と、を有するハウジング１０’と、当該ハウジング１０’と接続されておりかつ内燃機関１’を駆動するための複数の媒体流を少なくとも部分的に実現するようになっている複数の駆動構成要素２０’と、を備えている。

駆動構成要素２０’は内燃機関１’の潤滑油システムの構成部材として、オイルフィルタの形状のオイル洗浄装置２１’と、オイル冷却器２２’と、オイルポンプ２３’と、を備える。駆動構成要素２０’はさらに、内燃機関１’の冷却システムの構成部材として、高温冷却水ポンプ２４’と低温冷却水ポンプ２５’とを備える。さらに駆動構成要素２０’は、冷却システムおよび／あるいは潤滑油システムのための複数のサーモスタット弁２６’を備える。

図１に示されているように、駆動構成要素２０’は、フロントエンドボックスの形状で、内燃機関１’のハウジング１０’の連結反対面１２’に設けられている。

内燃機関１’はさらに、給気冷却器３１’を有するターボチャージャー装置３０’を備え、当該ターボチャージャー装置３０’は、内燃機関１’の連結面１１’に設けられている。

図１から明らかなように、駆動構成要素２０’のフロントエンドボックス構造によって、内燃機関１’の長手寸法が長くなる。その上、駆動構成要素２０’の構造は、ターボチャージャー装置３０’の構造に依存している。すなわち、ターボチャージャー装置３０’が連結反対面１２’に設けられるべきであれば、駆動構成要素２０’の構造は変化しなくてはならない。

図２は、大型ディーゼルエンジンとして形成された内燃機関１”を示しており、当該内燃機関１”は、図１の内燃機関と類似して作られている（同一の構成要素は、アポストロフィを増やされた同一の参照符合で記されている）が、ターボチャージャー装置３０”は内燃機関１”の連結反対面１２”に設けられている。その上、連結反対面１２”には、内燃機関１”を駆動するための少なくとも１つの媒体流を少なくとも部分的に実現する複数の駆動構成要素２０”が、フロントエンドボックスの形状で設けられている。

図２から明らかなように、駆動構成要素２０”のフロントエンドボックス構造によって、内燃機関１”の長手寸法が長くなる。その上、駆動構成要素２０”の構造は、ターボチャージャー装置３０”の構造に依存している。すなわち、ターボチャージャー装置３０”が連結面１１”に設けられるべきであれば、駆動構成要素２０”の構造は変化しなくてはならない。

図３から図６までは、大型ディーゼルエンジンとして形成された内燃機関のためのハウジングもしくはフレーム１０ａから１０ｄの考えられ得る複数のヴァリエーションを示している。

図３は、第１のヴァリエーションとして、硬性の設置軸受と薄板製のオイル槽１５ａとを有するハウジング１０ａを示している。図４は、第２のヴァリエーションとして、弾性の設置軸受とトポロジー最適化された、特別な実施形態のオイル槽１５ｂとを有するハウジング１０ｂを示している。図５は、第３のヴァリエーションとして、硬性の設置軸受と薄板製オイル槽１５ｃと給気管が組み込まれた補強ケース１６ｃとを有するハウジング１０ｃを示している。図６は、第４のヴァリエーションとして、弾性の設置軸受と（Ｖ−）オイル槽１５ｄと給気管が組み込まれた補強ケース１６ｄとを有するハウジング１０ｄを示している。

図７は、本発明の実施形態に従った、大型ディーゼルエンジンとして形成された内燃機関１を示している。

内燃機関１は、当該内燃機関１の連結面１１と連結反対面１２とを形成する２つの端面１１、１２と、ハウジング１０ａ、１０ｂを側面で画定して両端面１１、１２を互いに接続し、その結果ハウジング１０ａ、１０ｂの幅寸法を規定する２つの長手面１３、１４と、を有する（図３に示された第１のヴァリエーションあるいは、図４に示された第２のヴァリエーションに従った）ハウジング１０ａ、１０ｂと、当該ハウジング１０ａ、１０ｂと接続されておりかつ内燃機関１を駆動するための潤滑油流を少なくとも部分的に実現するようになっている複数の駆動構成要素２０と、を備えている。

図８には、駆動構成要素２０の詳細図が示されており、当該駆動構成要素２０は、内燃機関１の潤滑油システムの構成部材として、オイルフィルタおよび／あるいはオイル遠心分離機の形状をしたオイル洗浄装置２１と、オイル冷却器２２と、複数のパイプ２３と、潤滑油システムの制御装置の２つの電気配電箱２４，２５と、サーモスタット弁２６と、を備えている。

図８から明らかなように、駆動構成要素２０は、両長手面１３，１４の１つの長手面１４に、サイドボックスの形状で設けられており、図８のサイドボックスは板張りされずに表されている。

厳密には、駆動構成要素２０は、ハウジング１０ａ、１０ｂの最大幅寸法を超えて突出しないように設けられている。この目的のために、駆動構成要素２０は好ましくは、ハウジング１０ａ、１０ｂの幅寸法の陥入部１７ａ、１７ｂ（図３と図４参照）に設けられている。

内燃機関１はさらに、ハウジング１０ａ、１０ｂの連結面１１に設けられておりかつ給気冷却器３１（図９参照）を備えるターボチャージャー装置３０を備えている。

図９では、本発明の実施形態にしたがって、図７の内燃機関１の巡回混合冷却システムが、ブロック図として表されている。

図９から明らかなように、巡回混合冷却システムでは、給気冷却器３１とオイル冷却器２２とは、これらのために備えられた冷却剤循環において互いに直列に接続されている。

たとえば熱交換器の形状で形成された給気冷却器３１は、給気路３１ａと冷却剤路３１ｂとを備える。給気路３１ａと冷却剤路３１ｂのそれぞれは、高温部分ＨＴと低温部分ＬＴとを備える。

図９に従えば、冷却剤（たとえば冷却水のような）は、低温冷却剤ポンプ２７によって、給気冷却器３１の冷却剤路３１ｂの低温部分ＬＴに送られ、給気冷却器３１の給気路３１ａの高温部分ＨＴを冷却し、それからたとえば熱交換器として形成されたオイル冷却器２２に送られる。オイル冷却器２２において、冷却剤は、冷却剤路（符号が付されず）を介して潤滑油システムの潤滑油を冷却し、それからオイル冷却器２２から流出し、高温冷却剤ポンプ２８に達し、当該高温冷却ポンプ２８によって冷却剤が、給気冷却器３１の冷却剤路３１ｂの高温部分ＨＴに送られる。そこで冷却剤は、給気冷却器３１の給気路３１ａの低温部分ＬＴを冷却し、それから給気冷却器３１から流出し、それから熱除去装置２９に達する。潤滑油は、過圧弁が備わっているオイルポンプ２９ａによって、オイル冷却器２２の潤滑油路（符号が付されず）を通ってポンプ送りされる。

図１０と図１１とにおいては、結局、図７の内燃機関１が２つの異なる図で示されており、サイドボックスの形状で設けられている駆動構成要素２０には、ボードもしくは被覆１８が備わっている。

製造ヴァリエーションに従えば、本発明に係る内燃機関１は、弾性の設置軸受（図示されず）を備える。この場合、図４のハウジング１０ｂのヴァリエーションが用いられ、弾性の設置軸受を構造上考慮するために補強材が備えられており、当該補強材はもっぱらもしくは完全に、ハウジング１０ｂのトポロジー最適化されたオイル槽１５ｂに組み込まれている。

図１２は、結局、本発明のさらなる実施形態に従った、大型ディーゼルエンジンとして形成された内燃機関１ａを示している。図１２に記載の内燃機関１ａは側面に、ハウジングもしくはエンジンフレームに組み込まれた給気管の、１つの長手面１４に取り付けられた駆動構成要素２０を備える。

１’；１” 内燃機関
１０’；１０” ハウジング
１１’；１１” 連結面
１２’；１２” 連結反対面
１３’；１３” 長手面
１４’ 長手面
２０’；２０” 駆動構成要素
２１’ オイル洗浄装置
２２’ オイル冷却器
２３’ オイルポンプ
２４’ 高温冷却水ポンプ
２５’ 低温冷却水ポンプ
２６’ サーモスタット弁
３０’；３０” ターボチャージャー装置
３１’ 給気冷却器
１；１ａ 内燃機関
１０ａ；１０ｂ ハウジング
１０ｃ；１０ｄ ハウジング
１１ 連結面
１２ 連結反対面
１３ 長手面
１４ 長手面
１５ａ；１５ｂ オイル槽
１５ｃ；１５ｄ オイル槽
１６ｃ；１６ｄ 補強ケース
１７ａ；１７ｂ 幅寸法の陥入部
１８ 被覆
２０ 駆動構成要素
２１ オイル洗浄装置
２２ オイル冷却器
２３ パイプ
２４；２５ 配電箱
２６ サーモスタット弁
２７ 低温冷却剤ポンプ
２８ 高温冷却剤ポンプ
２９ 熱除去装置
２９ａ オイルポンプ
３０ ターボチャージャー装置
３１ 給気冷却器
３１ａ 給気路
３１ｂ 冷却剤路
ＨＴ 高温部分
ＬＴ 低温部分

Claims (9)

1. 内燃機関（１；１ａ）であって、
   該内燃機関（１；１ａ）の連結面（１１）と連結反対面（１２）とを形成する２つの端面（１１，１２）と、ハウジング（１０ａ；１０ｂ）を側面で画定して前記両端面（１１，１２）を互いに接続し、その結果前記ハウジング（１０ａ；１０ｂ）の幅寸法を規定する２つの長手面（１３，１４）と、を有するハウジング（１０ａ；１０ｂ）と、
   該ハウジング（１０ａ；１０ｂ）と接続されておりかつ前記内燃機関（１；１ａ）を駆動するための少なくとも１つの媒体流を少なくとも部分的に実現するようになっている複数の駆動構成要素（２０）と、
   を有する内燃機関（１；１ａ）において、
   前記駆動構成要素（２０）が前記両長手面（１３，１４）の少なくとも１つに設けられていることを特徴とする内燃機関（１；１ａ）。
2. 前記駆動構成要素（２０）は、前記ハウジング（１０ａ；１０ｂ）の最大幅寸法を超えて突出しないように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関（１；１ａ）。
3. 前記駆動構成要素（２０）は、前記ハウジング（１０ａ；１０ｂ）の幅寸法の陥入部（１７ａ；１７ｂ）に設けられていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の内燃機関（１；１ａ）。
4. 前記駆動構成要素（２０）は、前記内燃機関（１；１ａ）の潤滑油システムのオイル冷却器（２２）と、オイル洗浄装置（２１）と、サーモスタット（２６）と、パイプ（２３）と、を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関（１；１ａ）。
5. 前記駆動構成要素（２０）は、前記潤滑油システムの制御装置の少なくとも１つの電気配電箱（２４，２５）を備えていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関（１；１ａ）。
6. 前記内燃機関（１；１ａ）は、前記ハウジング（１０ａ；１０ｂ）の前記両端面（１１，１２）の１つに設けられておりかつ給気冷却器（３１）を備えるターボチャージャー装置（３０）を備えており、
   前記給気冷却器（３１）と前記オイル冷却器（２２）とが、これらのために備えられた冷却剤循環において互いに直列に接続されていることを特徴とする請求項４あるいは５に記載の内燃機関（１；１ａ）。
7. 前記内燃機関（１；１ａ）は弾性の設置軸受を備えており、
   該弾性の設置軸受を考慮するために備えられた、前記ハウジング（１０ｂ）の補強材が、前記ハウジング（１０ｂ）のオイル槽（１５ｂ）に組み込まれていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関（１；１ａ）。
8. 前記補強材はもっぱら、前記ハウジング（１０ｂ）の前記オイル槽（１５ｂ）に組み込まれていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関（１；１ａ）。
9. 大型ディーゼルエンジンとして形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関（１；１ａ）。

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