JP2012505988A

JP2012505988A - プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーを有する内燃機関、および、内燃機関を運転する方法

Info

Publication number: JP2012505988A
Application number: JP2011531348A
Authority: JP
Inventors: グリッツ・ゲオルク; スマトロホ・クリスティアン
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2009-10-10
Publication date: 2012-03-08
Also published as: US20110203557A1; DE102008052113A1; WO2010045918A1; EP2337935A1

Abstract

プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー（２）を有する内燃機関（１）であって、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー（２）により発生させられる加給気流内の空気量が、この手段において内燃機関（１）により取り入れ可能な空気量より多い、前記内燃機関において、加給気流（７）の、内燃機関（１）により取り入れられない部分が、内燃機関（１）の少なくとも一つのサブユニット（８，９，１０，１１）に供給されることを意図されているか、内燃機関（１）の部品を少なくとも間接的に冷却することを意図されていることが提案される。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の特徴に従うプレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーを有する内燃機関と、請求項６に記載の特徴に従う内燃機関のサブユニットを運転する方法に関する。

加給される内燃機関において、特にプレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーを使用することにより、燃料消費を減少することが可能であることが知られている。さらに、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーは、その高い効率に基づいて、基本的に、この手段においてエンジンにより燃焼空気として取り入れることができるよりも高い加給圧を発生することが知られている。過剰分の空気量は、適切な手段によりコントロールされなければならない。これは、例えば加給スロットルフラップ及び／又はウェイストゲートを用いて行われる（特許文献１）。目下、公知であるプレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーにおいては、内燃機関の所定の作動ポイントのために必要な各空気量は、ローター回転数の調整、加給スロットルフラップ、ウェイストゲートおよびハウジング調節角度の調節によって、調節することができる。これによって排気ガス流中に含まれるエネルギーの大部分が、使用されずに排ガストレイン中に導き出されることとなる。

欧州特許第０８８５３５２号明細書

本発明の課題は、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーを有する内燃機関の全体効率を向上させることである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する内燃機関によって解決される。対応する方法は、請求項６に示されている。

本発明の思想の有利な改良形は、従属請求項の主題である。

本発明に係る内燃機関においては、加給気流の、内燃機関により取り入れられない部分が、内燃機関の少なくとも一つのサブユニットに供給されることを意図されているか、内燃機関の部品を少なくとも間接的に冷却することを意図されている。これは、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーを、その最適な作動ポイントで運転することを可能とし、その際、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーを駆動する排ガスの、最大可能なエネルギーポテンシャルを利用しつくすことが、過剰な空気量を排出することなく可能である。加給気流の、内燃機関により取り入れられない部分を利用可能とすることは、エネルギー損失の著しい減少へと通じ、特に、加給気流が、複数のサブユニットにとって利用されることが可能となる。サブユニットとは、本発明の意味においては、特にタービンの形式のコンプレッサーであると解される。このようなタービンは、電気発電機の駆動のために使用されるか、または、特にコンプレッサー、空調装置、もしくは操舵サポートポンプのポンプの駆動のためにも使用される。サブユニットはまた、ブレーキ力ブースターでもあり得る。

さらに、加給気流の、内燃機関により取り入れられない部分は、内燃機関の排気ガス装置の熱い部品の冷却することを意図されることが可能である。

本発明に係る内燃機関の利点は、向上された全体効率にあり、これは減少された燃料消費という結果となる、というのは、排気ガス中に含まれるエネルギーの大部分が利用し尽くされることが可能である。

さらに本発明は、ローター回転数のゆっくりとした運転切替と、制御角のゆっくりとした移動が可能であるという利点をも有している。

本発明の主題は、請求項６に記載の特徴を有する方法でもある。この方法において、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーにより発生させられる加給気流は、この手段において、内燃機関により取り入れられるよりも多い。その際、加給気流の、内燃機関により取り入れられない部分は、内燃機関の少なくとも一つのサブユニットに供給されるか、または、内燃機関を、少なくとも間接的に冷却するために使用される。

本発明に係るプレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー２を有する内燃機関１の図

本発明を、以下に、簡略的に表わした図中の実施例に基づき、詳細に説明する。

図１は、前段接続されたプレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー２を有する内燃機関１を示す。プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー２は、インレットパイプ３を介して、新気を吸入し、そしてこれを圧縮する。圧縮された加給気流４は、内燃機関１に供給される。内燃機関１からの排気ガス５は、排気ガス配管を介して、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー２に供給され、これによってプレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー２は、駆動される。排気ガス５は、その後、排気管６に供給される。

本発明に係る内燃機関においては、加給空気４の部分流７が、サブユニット８，９，１０，１１に供給される点が、重要である。サブユニットは、例えば、自動車の電気バッテリーを充電するための、例えば電気発電機８であり得る。サブユニット９は、空調装置のコンプレッサーであることが可能である。サブユニット１０は、加給気流の部分７により駆動される操舵サポートポンプであることが可能である。サブユニット１１は、ブレーキ力ブースターであることが可能である。詳細に表わされていない更なるサブユニットが、加給気流によって駆動可能である。本発明は、サブユニットの所定の構造形式に限定されない。本発明の意味におけるサブユニットとは、内燃機関によって間接的にエネルギーを供給され、そして加給空気による駆動に適している、自動車のあらゆるコンポーネントである。

著しく簡略化された、本発明の思想は、これらにより、内燃機関によって取り入れられない部分流７が調整され、一または複数のサブユニット８−１１に供給される、詳細に表わされていない制御手段および調整手段が設けられることを排除するものではない。もちろん本発明の枠内で、内燃機関１の取り入れられる加給気量が、詳細に表わされていない調節要素および調節要素によって変更されることが可能である（加給気フラップ、ウェイストゲート）。

１内燃機関
２プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー
３インレットパイプ
４加給気流の取り入れられた部分
５排気ガス
６排気管
７加給気流の取り入れられなかった部分
８サブユニット
９サブユニット
１０サブユニット
１１サブユニット

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の特徴に従うプレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーを有する内燃機関と、請求項４に記載の特徴に従う内燃機関を運転する方法に関する。

特許文献２から、多流路のセルローターを有するプレッシャーウェーブ装置と加給空気が公知である。これは、一つの回転駆動装置と接続され、そして一つの調整装置に接続されている。加給空気の過剰容量は、プレッシャーウェーブ装置の圧力充填のためと、プレッシャーウェーブ装置の効率改善のために提供されることができ、そしてこれは需要に応じて供給されることが可能である。個々のコンプレッサー通風装置は、予め冷却された加給空気のリリースのために使用可能であり、これらの冷気は、例えば組み込まれた空調装置に、車両の客室の冷却のために供給される。

欧州特許第０８８５３５２号明細書国際公開第９７／２０１３４号パンフレット

本発明に係る内燃機関においては、加給気流の、内燃機関により取り入れられない部分が、内燃機関の部品を少なくとも間接的に冷却することを意図されている。これは、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーを、その最適な作動ポイントで運転することを可能とし、その際、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーを駆動する排ガスの、最大可能なエネルギーポテンシャルを利用しつくすことが、過剰な空気量を排出することなく可能である。加給気流の、内燃機関により取り入れられない部分を利用可能とすることは、エネルギー損失の著しい減少へと通じる。

特に、加給気流の、内燃機関により取り入れられない部分は、内燃機関の排気ガス装置の熱い部品の冷却することを意図されることが可能である。

本発明の主題は、請求項４に記載の特徴を有する方法でもある。この方法において、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャーにより発生させられる加給気流は、この手段において、内燃機関により取り入れられるよりも多い。その際、加給気流の、内燃機関により取り入れられない部分は、内燃機関の部品を、少なくとも間接的に冷却するために使用される。

もちろん本発明の枠内で、内燃機関１の取り入れられる加給気量が、詳細に表わされていない調節要素および調節要素によって変更されることが可能である（加給気フラップ、ウェイストゲート）。

１内燃機関
２プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー
３インレットパイプ
４加給気流の取り入れられた部分
５排気ガス
６排気管
７加給気流の取り入れられなかった部分

Claims

プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー（２）を有する内燃機関（１）であって、プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー（２）により発生させられる加給気流内の空気量が、この手段において内燃機関（１）により取り入れ可能な空気量より多い、前記内燃機関において、
加給気流（７）の、内燃機関（１）により取り入れられない部分が、内燃機関（１）の少なくとも一つのサブユニット（８，９，１０，１１）に供給されることを意図されているか、内燃機関（１）の部品を少なくとも間接的に冷却することを意図されていることを特徴とする前記内燃機関（１）。
サブユニット（８，９，１０）が、電気発電気、ポンプ、特に空調装置のコンプレッサー、または操舵サポートポンプを駆動するためのタービンを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関（１）。
サブユニット（１１）が、ブレーキ力ブースターであることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関（１）。
加給気流の取り入れられない部分が、内燃機関（１）の排気ガス装置の熱い部品を冷却することを意図されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関（１）。
加給気フラップが、内燃機関により取り入れられない部分のコントロールのために設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関（１）。
プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー（２）と接続される内燃機関（１）のサブユニット（８，９，１０，１１）を運転するための方法において、
プレッシャーウェーブ・スーパーチャージャー（２）により発生させられる加給気流が、この手段において、内燃機関（１）により取り入れられるよりも多く、その際、加給気流の、内燃機関（１）により取り入れられない部分が、内燃機関（１）の少なくとも一つのサブユニット（８，９，１０，１１）に供給されるか、または、内燃機関（１）の部品を、少なくとも間接的に冷却することを特徴とする前記方法。
サブユニット（８，９，１０）が、電気発電機、ポンプ、特に空調装置のコンプレッサー、または操舵サポートポンプを駆動するタービン備え、その際、このタービンが、加給気流（７）の、内燃機関（１）により取り入れられない部分によって駆動されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
サブユニット（１１）が、ブレーキ力ブースターであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
加給気流（７）の、取り入れられない部分により、内燃機関（１）の排気ガス装置の熱い部品が冷却されることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
加給気流（７）の、内燃機関（１）により取り入れられない部分のコントロールが、加給気フラップにより行われることを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。
加給気流の取り入れられない部分によって、エンジンルーム内の、電気および電子部品が冷却されることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項に記載の方法。