JP4388529B2 - 大型エンジン - Google Patents

Description

本発明は、大型のエンジン、特に２サイクル大型ディーゼルエンジンであって、気体媒体を流通させることのできる１つの流路系を有し、この流路系が、付設された１つのフラップによって閉鎖可能な少なくとも１つの流れ通路を有するものに関する。

この種の配置は特許文献１により公知である。その際、流路系はシリンダに付設された給気供給機構に付属しており、この給気供給機構は１つの排気ターボチャージャとこれに対して選択的に作動可能な、１つの電動機で駆動可能な少なくとも１つの補助送風機とを含む。補助送風機の圧力嵌め管は空気フィルタから分岐する排気ターボチャージャの吸込嵌め管に注ぐ。注ぎ口に１つのフラップが設けられており、このフラップが２つの端位置に揺動可能であり、これらの端位置において補助送風機と排気ターボチャージャとの間の結合または空気フィルタと排気ターボチャージャとの間の結合が選択的に遮断され、またその逆となる。補助送風機が作動するとフラップは補助送風機によって生成される流れ圧力によって補助送風機の圧力嵌め管の注ぎ口から持ち上げられ、空気フィルタから来る流れ枝を閉鎖する端位置に移される。排気ターボチャージャが作動するとフラップは排気ターボチャージャによって生成される誘引通風によって他方の端位置に移され、この端位置のとき補助送風機から来る流れ枝（分岐路）は閉鎖されている。従って、ここでは２つの交互に開放もしくは閉鎖される流れ枝（分岐路）に付設されたフラップは専ら流れ圧力もしくは誘引通風によって操作される。これは誤位置を生じることがある。それに加えて、フラップはエンジン停止時にその都度所在する位置に留まる。それゆえに、公知の配置は十分には確実でないことが判明した。
米国特許第６０７９２１１号公報 独国特許第１９９１１２５２号公報

それゆえに、その点から出発して本発明の課題は、簡単かつ安価な手段でもって冒頭に指摘した種類の配置を各フラップが確実に閉じられるように改良することである。

この課題は、本発明によれば、各流れ通路に１つの独自のフラップが付設されており、このフラップの揺動軸の傾きは、枠側当接領域全体に当たり、このフラップ全体は閉位置のとき垂直平面に対して斜めに設けられて、垂直方向とは異なる縁側の前記揺動軸を有し、フラップがその開放運動の過程で持ち上がることによって解決される。

請求項１の発明は、エンジンであって、気体媒体を流通させることのできる流路系を有し、この流路系が、付設されたフラップ（２３）によって閉鎖可能な少なくとも１つの流れ通路（２２）を有するものにおいて、前記流れ通路（２２）に独自のフラップ（２３）が付設されており、このフラップの揺動軸（２６）の傾きは、枠側当接領域全体に当たり、このフラップ（２３）全体は閉位置のとき垂直平面に対して斜めに設けられて、垂直方向とは異なる縁側の前記揺動軸を有し、前記フラップ（２３）がその開放運動の過程で持ち上がることである。

請求項２の発明は、前記流れ通路（２２）が固定壁（２５）の領域に設けられており、付設された前記フラップ（２３）の前記縁側揺動軸が前記固定壁（２５）に対して傾いていることである。

請求項３の発明は、フラップ（２３）の前記縁側揺動軸の傾きが垂直方向に対して約１０度であることである。

請求項４の発明は、少なくとも１群のシリンダに付設された給気容器（６）を備えた給気供給機構が設けられており、この給気容器が排気ターボチャージャ（１）および、電動機（９）で駆動可能な少なくとも１つの補助送風機（１０）からの給気を付加可能であり、前記流れ通路（２２）をそれぞれ有する区画（１１）と送風機空間（１２）とによりそれぞれ分離された前記排気ターボチャージャ（１）と少なくとも１つの補助送風機（１０）の前記給気の流れは、前記フラップ（２３）を付設された前記流れ通路（２２）を介して、前記給気管路（６）と連通した後段の室（２４）に通じ、前記流れ通路（２２）が前記固定壁（２５）の領域に配置されており、前記フラップの前記縁側揺動軸が垂直方向に対して傾いていることである。

これらの措置は、各フラップがその重量に基づいて開放位置から付属する流れ通路を閉鎖する閉鎖位置へと自動的に戻ることを確保する。それゆえに、付設された流れ通路が確実に閉鎖されることがこれにより達成される。

上位の諸措置の有利な諸構成および望ましい諸展開は従属請求項に明示されている。望ましくは、流れ通路は主に垂直な１つの固定壁の領域に設けておくことができ、この壁に対してフラップの横方向揺動軸は僅かに傾いており、これによりフラップ開放時にフラップ重心の所要の行程が生じる。そのことから、特別簡単かつ安価な実施が得られる。これにより同時に、比較的僅かな開放圧力がフラップを開放するのに既に間に合うことが確保されている。

本発明に係る諸措置の特別望ましい応用は大型エンジンの給気供給機構の領域で生じ、その給気容器は１つの排気ターボチャージャまたは少なくとも１つの補助送風機によって選択的に給気を付加可能である。その際望ましくは、排気ターボチャージャと各補助送風機とから来る分離された流れ枝は独自のフラップを付設された各１つの通路を介して、給気管路と結合された後段の１つの室に接続されており、前記通路は１つの固定壁にそれぞれ配置されており、フラップの揺動軸はこの壁に対して傾いている。その際、本発明に係る諸措置は間違った空気が吸入されないことを確保する。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

上位の諸措置のその他の有利な諸構成および望ましい諸展開は残りの従属請求項に明示されており、図面を基に以下の実施例の説明から詳しく読み取ることができる。

図１は本発明に係る大型エンジンを示す。これは２サイクル大型ディーゼルエンジンとすることができる。例えば船舶エンジンまたは発電機エンジンとして使用することのできるこのようなエンジンの基本構造および作用様式はそれ自体公知である。

図１の基礎にあるエンジンは１つの排気ターボチャージャ１を備えており、そのタービン２はエンジンシリンダ内での燃焼時に発生する排気で作動され、またそのコンプレッサ３は１つの空気フィルタ４を介して吸入される空気を圧縮し、この空気は給気としてシリンダに供給される。タービン２は１つの供給管路を介して、それぞれに付設されたシリンダを介して連続した１つの排気マニホルド５と結合されており、付設されたシリンダの排気排出口がこの排気マニホルド５に接続されている。図示実施例において排気マニホルド５はエンジンの１列に並べて配置されるすべてのシリンダを介して連続している。コンプレッサ３で圧縮された空気は給気容器６に送り込まれ、少なくとも１群の付設されたシリンダがこの給気容器６に接続されている。図示実施例においてエンジンのシリンダはすべて、エンジン全長にわたって連続した管として構成される同じ給気容器６に接続されている。

コンプレッサ３の出口は１つのディフューザ７を介して後段の１つの給気冷却器と結合されており、この給気冷却器は圧縮の結果として暖められた空気を冷却する。その際に溜まる凝縮液は引き続き１つの液滴分離器において分離され、この液滴分離器は給気冷却器と一緒に組み立てられている。この種の配置はそれ自体公知である（例えば特許文献２）。液滴分離器の出口は給気容器６と結合されている。給気冷却器と液滴分離器が事実上１つの状態調節機構を形成する。この状態調節機構は１つの共通する状態調節ハウジング８内に収容されており、この状態調節ハウジング８は排気ターボチャージャ１の下方でエンジンの横長手方向の長辺面に配置されており、図２から明らかとなるように少なくとも１つの給気冷却器用の区画１９と少なくとも１つの液滴分離器用の区画１１とを有する。排気ターボチャージャ１と状態調節機構をエンジンの１つの正面に配置することも当然に考えられる。

始動段階のとき、無負荷運転時、もしくは最も低い負荷範囲のとき、排気ターボチャージャ１から提供される空気はしばしば給気として十分でない。こうした運転様式のときに十分な給気を提供するために、電動機９で駆動可能な少なくとも１つの補助送風機１０が設けられており、この補助送風機１０によって給気容器６は排気ターボチャージャ１を補足して、またはその代わりに、圧縮された給気を付加可能である。図示実施例では、状態調節ハウジング８の相向き合う両側に配置されて各１つの付設された電動機９で駆動可能な２つの補助送風機１０が設けられている。補助送風機１０の作動時、その出口は給気容器６と結合されている。

補助送風機１０は、ここで図２から読み取ることができるように、液滴分離器に付設された状態調節ハウジング８の区画１１の直接横に配置され、吸込側でこれと結合されている。しかし、補助送風機を状態調節ハウジング８から離間させ、吸入管等によってこれと結合することも考えられる。

補助送風機１０はここでラジアル送風機として構成されており、渦巻ハウジングで限定された送風機空間１２内に配置される１つのインペラ１３をそれぞれ含み、このインペラ１３に１つの同軸な吸入ノズル１４が付設されている。区画１１および直接隣接する送風機空間１２の共通する壁１５は送風機空間１２の入口を含み、それに応じて吸入ノズル１４を壁１５に挿通させている。この吸入ノズル１４は一方で区画１１内に突出し、他方で付設されたインペラ１３にまで達している。吸入ノズル１４は１つのフランジ２０を備えており、共通する壁１５の付設された孔状の凹部の縁にこのフランジ２０で固着されている。共通する壁１５に向き合う送風機ハウジング１６の壁１８がやはり孔状の１つの凹部を備えており、この凹部を介してインペラ１３は送風機空間１２に挿入可能である。この凹部が１つの蓋２１で閉鎖されており、この蓋２１は付設された凹部の縁に固着されており、それぞれ隣接するインペラ１３に付設された電動機９がこの蓋２１にフランジ結合されている。

液滴分離器に付設された各区画１１と各送風機空間１２とは、給気容器６に通じる少なくとも１つの出口２２をそれぞれ有する。圧力損失等を避けるために、それぞれ１つの独自の圧力制御式閉鎖部材が出口２２に付設されている。逆流防止用弁の作用をなす閉鎖部材はここでは扉状の単板フラップ２３として構成されている。出口２２はそれぞれ１つの周設枠によって限定され、付設されたフラップ２３は閉位置のときこの枠に当接し、当接領域に１つの周設シールを設けておくことができる。送風機空間１２とその横にある区画１１との出口２２は共通するハウジングブロックの１つの共通する排出室２４に注ぎ、この排出室２４は区画１１とその横にある送風機空間１２との側面に並び、かつ給気容器６と結合されている。

排出室２４は、ここでは両方の出口２２を含む主に垂直な１つの固定壁２５によって区画１１および送風機空間１２から区切られている。出口２２に付設されて閉鎖部材として機能するフラップ２３はここでは１つの固定軸２６の周りを揺動可能に縁の領域で支承されている。フラップ２３の軸２６は、図３から最も良く認めることができるように、開放運動時にフラップ２３の重心が多少持ち上がるように垂直方向に対して傾いている。軸２６の傾きは枠側当接領域全体に妥当し、フラップ２３全体は閉位置のとき垂直平面に対して、またそれに応じて垂直壁（垂直な１つの固定壁）２５に対して斜めにされている。若干の角度の傾きで間に合う。図示実施例では１０°前後の傾きが設けられている。尚、図４における角度Ａは８０度を示している。軸２６の傾きのゆえにその下端は上端を含む垂線に対して多少押し出されている。内部からの、すなわち区画１１もしくは送風機空間１２からの、フラップ２３を開放位置にもたらす十分な背圧が存在しなくなるや、フラップ２３がその重力に基づいて自動的に閉じることがこれにより確保されている。これにより、補助送風機１０が運転中のとき、送風機空間１２に付設されたフラップ２３が自動的に開き、隣接区画１１に付設されたフラップ２３が自動的に閉じ、またその逆となることが達成される。送風機空間１２に連通する出口２２に設けられた単板フラップ２３においては、送風機空間１２から給気容器６へのみ空気が流れるようになっており、一方液滴分離用の区画１１に連通する出口２２に設けられた単板フラップ２３においては、区画１１から給気容器６へのみ空気が流れるようになっている。

最も単純な場合、１つの補助送風機で間に合う。図示実施例ではそれぞれ２つの補助送風機１０が設けられている。図１と図２に示唆した実施では排気ターボチャージャ１と状態調節ハウジング８がエンジン長辺面の領域に配置されている。両方の補助送風機１０はここでは状態調節ハウジング８の相向き合う両側に位置決めされている。インペラ１３は管状給気容器６と軸線平行に配置されている。すなわち、インペラ１３の軸線と管状給気容器６における長手方向軸線は垂直に交差して配置されている。図２による実施では、給気容器６は１つの末端で状態調節ハウジング８の排出室２４に続いている。このような編成が生じるのは、排気ターボチャージャ１と状態調節ハウジング８との配置がエンジン正面の領域に設けられている場合である。図２から読み取ることのできる種類の実施では、両方の補助送風機１０は液滴分離器に付設された区画１１の同じ側で軸線平行に上下に配置しておくことができる。

図示実施例において補助送風機１０のハウジングは状態調節ハウジング８に一体化されており、かつこれとで１つの共通するハウジングブロックを形成する。しかし、既に上で示唆したように、補助送風機の個別実施も考えられよう。そのような場合、補助送風機は吸込側および圧力側に結合フランジを備えた接続嵌め管を有することができ、これでもって状態調節ハウジングにフランジ結合しておくことができる。圧力側接続嵌め管の注ぎ口によって形成される流れ通路に、本発明に係る１つのフラップを付設しておくことができ、このフラップは液滴分離器の出口に付設されたフラップの代わりに開閉する。

以上のように、前記実施例では、大型のエンジン、特に往復動ピストンエンジンである２サイクル大型ディーゼルエンジンであって、気体媒体を流通させることのできる１つの流路系を有し、この流路系が、付設された１つのフラップ（２３）によって閉鎖可能な少なくとも１つの流れ通路（２２）を有するものにおいて、各流れ通路（２２）に１つの独自のフラップ（２３）が付設されており、このフラップの揺動軸（２６）の傾きは、枠側当接領域全体に当たり、このフラップ（２３）全体は閉位置のとき垂直平面に対して斜めに設けられて、垂直方向とは異なる縁側の前記揺動軸を有し、フラップ（２３）がその開放運動の過程で持ち上がることにより、簡単かつ安価な手段でもって、各フラップが確実に開閉可能となる。

また、各流れ通路２２が１つの固定壁２５の領域に設けられており、付設された各フラップ２３の揺動軸が壁２５に対して傾いていることにより、各フラップがその重量に基づいて開放位置から付属する流れ通路を閉鎖する閉鎖位置へと自動的に戻ることを確実にし、付設された流れ通路が確実に閉鎖される。

さらに、フラップ（２３）の揺動軸の傾きが垂直方向に対して約１０度、主に１０度であることにより、特別簡単かつ安価な実施が可能となるとともに、同時に、比較的僅かな開放圧力でもフラップを開放可能とする。

また、少なくとも１群のシリンダに付設された１つの給気容器（６）を備えた１つの給気供給機構が設けられており、この給気容器が１つの排気ターボチャージャ（１）および、１つの電動機（９）で駆動可能な少なくとも１つの補助送風機（１０）からの給気を付加可能であり、前記流れ通路（２２）をそれぞれ有する区画（１１）と送風機空間（１２）とによりそれぞれ分離された排気ターボチャージャ（１）と少なくとも１つの補助送風機（１０）の前記給気の流れは、各１つの独自のフラップ（２３）を付設された各１つの流れ通路（２２）を介して、給気管路（６）と連通した後段の１つの室（２４）に通じ、各流れ通路（２２）が１つの固定壁（２５）の領域に配置されており、フラップの揺動軸が垂直方向に対して傾いていることにより、大型エンジンの給気供給機構の領域で生じ、その給気容器は１つの排気ターボチャージャまたは少なくとも１つの補助送風機によって選択的に給気を付加可能である。その際望ましくは、排気ターボチャージャと各補助送風機とから来る分離された流れ枝は独自のフラップを付設された各１つの通路を介して、給気管路と結合された後段の１つの室に接続されており、前記通路は１つの固定壁にそれぞれ配置されており、フラップの揺動軸はこの壁に対して傾いている。その際、本発明に係る諸措置は間違った空気が吸入されないことを確保する。

以上のように本発明に係る大型エンジンは、各種の用途に適用できる。

横に配置される排気ターボチャージャと後段の状態調節機構と２つの補助送風機とを備えて２サイクル大型ディーゼルエンジンとして構成される大型エンジンの側面図である。 片側に配置される補助送風機を備えた本発明における別の実施例の水平断面図である。 閉鎖部材として構成される図２のフラップの断面図である。

符号の説明

１ 排気ターボチャージャ
６ 給気容器
９ 電動機
１０ 補助送風機
１２ 送風機空間
２２ 流れ通路（出口）
２３ フラップ
２５ 固定壁
２６ 固定軸

Claims (4)

1. 大型エンジン、特に２サイクル大型ディーゼルエンジンであって、気体媒体を流通させることのできる流路系を有し、この流路系が、付設されたフラップ（２３）によって閉鎖可能な少なくとも１つの流れ通路（２２）を有するものにおいて、前記流れ通路（２２）に独自のフラップ（２３）が付設されており、このフラップの揺動軸（２６）の傾きは、枠側当接領域全体に当たり、このフラップ（２３）全体は閉位置のとき垂直平面に対して斜めに設けられて、垂直方向とは異なる縁側の前記揺動軸を有し、前記フラップ（２３）がその開放運動の過程で持ち上がることを特徴とする大型エンジン。
2. 前記流れ通路（２２）が固定壁（２５）の領域に設けられており、付設された前記フラップ（２３）の前記縁側揺動軸が前記固定壁（２５）に対して傾いていることを特徴とする、請求項１記載の大型エンジン。
3. フラップ（２３）の前記縁側揺動軸の傾きが垂直方向に対して約１０度であることを特徴とする、請求項２記載の大型エンジン。
4. 少なくとも１群のシリンダに付設された給気容器（６）を備えた給気供給機構が設けられており、この給気容器が排気ターボチャージャ（１）および、電動機（９）で駆動可能な少なくとも１つの補助送風機（１０）からの給気を付加可能であり、前記流れ通路（２２）をそれぞれ有する区画（１１）と送風機空間（１２）とによりそれぞれ分離された前記排気ターボチャージャ（１）と少なくとも１つの補助送風機（１０）の前記給気の流れは、前記フラップ（２３）を付設された前記流れ通路（２２）を介して、前記給気管路（６）と連通した後段の室（２４）に通じ、前記流れ通路（２２）が前記固定壁（２５）の領域に配置されており、前記フラップの前記縁側揺動軸が垂直方向に対して傾いていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の大型エンジン。

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