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Description
本発明は、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、液圧式アクチュエータによって操作可能な機構、例えば排気弁、噴射装置等と、ポンプとして機能する少なくとも一つの液圧装置集合体によって加圧媒体が供給可能なコモンレールであって、液圧式アクチュエータが連接されているコモンレールとを備える大型エンジンに関する。 The present invention is a large engine, particularly a two-cycle large diesel engine, which is pressurized by a mechanism that can be operated by a hydraulic actuator, such as an exhaust valve, an injection device, and at least one hydraulic device assembly that functions as a pump. The present invention relates to a large engine including a common rail capable of supplying a medium and a common rail connected to a hydraulic actuator.
従来使用されてきた冒頭に記載の形式の機構においては、コモンレールに圧力を付与するために設けられているポンプは、対応して設けられている電気モータによって全ての動作段階にわたって駆動される。従来、この目的のために排ガスエネルギーは利用されていなかった。 In the mechanism of the type described at the beginning which has been used in the prior art, the pump provided for applying pressure to the common rail is driven over all operating phases by a correspondingly provided electric motor. Conventionally, exhaust gas energy has not been utilized for this purpose.
冒頭に記載の形式の大型エンジンには、通常、排ガスターボチャージャが設けられている。この排ガスターボチャージャは、エンジンによって生成された排ガスによって作動させられ、かつ、この排ガスターボチャージャは、必要な過給気がエンジンによって供給される。その際、高出力範囲の運転モードでの排ガスのエネルギーは、過給気を供給するために必要とされるエネルギーよりも多いということが知られている。また、この余分なエネルギーを利用する試みも既に行われている。 A large engine of the type described at the beginning is usually provided with an exhaust gas turbocharger. The exhaust gas turbocharger is operated by exhaust gas generated by the engine, and the exhaust gas turbocharger is supplied with the necessary supercharged air by the engine. At that time, it is known that the energy of the exhaust gas in the operation mode of the high output range is larger than the energy required for supplying the supercharged air. Attempts have also been made to use this extra energy.
この目的のために、特許文献1に記載の機構では、排ガスターボチャージャのタービンと同列にパワータービンが設けられており、このパワータービンはエンジンシャフトに連結可能となっている。
For this purpose, in the mechanism described in
特許文献2には、排ガスターボチャージャのシャフトに駆動接続された液圧式ポンプが記載されている。この液圧式ポンプは、発電機および/またはエンジンのシャフト等のエネルギー消費装置に接続可能な液圧式モータを加圧する。確かに、このようにして駆動される発電機によって生成された電気エネルギーを、電気モータであって、それを用いてコモンレールに圧力を付与するために必要なポンプが駆動可能になっている電気モータに供給することもできる。しかし、この特許文献2では、コモンレールについて記載されていない。これを除くと、この特許文献2で提案されているように電気エネルギーを迂回させるには、ポンプおよびエンジンを備える液圧式の伝動装置と、損失を伴う数回にわたるエネルギー変換とが必要になる。
特許文献3からは、自動車のエンジンとして設計されているディーゼルエンジンが公知となっている。このディーゼルエンジンには、排ガスターボチャージャが対応して設けられている。この排ガスターボチャージャは、数段階を有する構成になっており、一つの段階をスイッチオンおよびオフすることができる。しかし、排ガスターボチャージャの両段階は、過給気を圧縮するためにのみ使用される。コモンレールであって、それに対応して設けられるとともに排ガスターボチャージャによって駆動可能な圧力供給装置を有するコモンレールは設けられていない。
上記の事情に鑑みて、本発明の課題は、冒頭に記載の形式の大型エンジンにおいて、コモンレールへの圧力付与を簡単かつ安価に行うことができるようにすることである。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to make it possible to easily and inexpensively apply pressure to a common rail in a large engine of the type described at the beginning.
本発明によると、上記課題は、少なくとも高出力範囲において、コモンレールに対応して設けられるとともにポンプを形成する少なくとも一つの液圧装置集合体が、排ガスによって作動可能な駆動装置によって駆動可能であることによって解決される。 According to the present invention, the above problem is that at least in the high output range, at least one hydraulic device assembly provided corresponding to the common rail and forming a pump can be driven by a drive device operable by exhaust gas. Solved by.
上記手段によって、余分な排ガスエネルギーをコモンレールへの圧力付与のために直接使用することが実現されるが、それによって、変換損失が抑止されるだけでなく、好適な様式で比較的簡単に制御を行うことができるようになる。その際、コモンレールは、比較的大きな体積流量を有する消費装置、例えば液圧式モータ等に連接可能なように構成されてもよい。したがって、ある出力範囲、たとえば高出力範囲用にポンプとして設けられている液圧装置集合体を、他の出力範囲において、たとえば排ガスターボチャージャを支援するため、モータとして作動可能にすることができる。 By the above means, it is possible to use excess exhaust gas energy directly for applying pressure to the common rail, which not only suppresses conversion losses, but also relatively easily controls in a suitable manner. Will be able to do. In this case, the common rail may be configured to be connected to a consumption device having a relatively large volume flow rate, such as a hydraulic motor. Thus, a hydraulic device assembly provided as a pump for a certain output range, for example a high output range, can be made operable as a motor in another output range, for example to support an exhaust gas turbocharger.
独立請求項に記載の手段の好適な構成および目的に適った変形形態は、従属請求項に記載されている。 Preferred configurations of the means described in the independent claims and variants suitable for the purpose are described in the dependent claims.
排ガスターボチャージャを有するエンジンにおいて、コモンレールに対応して設けられている少なくとも一つの液圧装置集合体を、排ガスターボチャージャのシャフトに駆動接続可能とすることが好適である。これによって、特に簡単な構造がもたらされ、かつ、上述したように、低出力範囲において排ガスターボチャージャを簡単な様式で支援することができる。 In an engine having an exhaust gas turbocharger, it is preferable that at least one hydraulic device assembly provided corresponding to the common rail can be driven and connected to the shaft of the exhaust gas turbocharger. This provides a particularly simple structure and, as mentioned above, can assist the exhaust gas turbocharger in a simple manner in the low power range.
他の好適な構成によると、コモンレールに対応して設けられている少なくとも一つの液圧装置集合体を、排ガスを供給可能な対応して設けられている排ガスタービンによって駆動することができる。この排ガスタービンは、排ガスの供給方向に関して排ガスターボチャージャのタービンに平行に設けられていることが好ましい。上述の手段によって、ターボチャージャを大型化しなくとも、排ガスエネルギーの収量を特に良好にすることができる。 According to another preferred configuration, at least one hydraulic device assembly provided corresponding to the common rail can be driven by a correspondingly provided exhaust gas turbine capable of supplying exhaust gas. The exhaust gas turbine is preferably provided in parallel to the exhaust gas turbocharger turbine in the exhaust gas supply direction. By the above means, the yield of exhaust gas energy can be made particularly good without increasing the size of the turbocharger.
さらなる好適な手段は、排ガスエネルギーによって駆動可能な液圧装置集合体に加えて、コモンレールに対応して設けられるとともに排ガスとは無関係に駆動可能になっている少なくとも一つの液圧装置集合体をさらに設けることである。この手段は、エンジンが低負荷範囲で動作している場合であっても、コモンレールへの圧力付与を確実に行えるようにし、よって安定した動作を可能にする。 In addition to the hydraulic device assembly that can be driven by exhaust gas energy, the further preferred means further includes at least one hydraulic device assembly that is provided corresponding to the common rail and that can be driven independently of the exhaust gas. Is to provide. This means makes it possible to reliably apply pressure to the common rail even when the engine is operating in a low load range, thereby enabling stable operation.
少なくとも高出力範囲において、液圧式アクチュエータに加えて、少なくとも一つのさらなる消費装置がコモンレールに連接可能になっていることが好適である。これによって、液圧式アクチュエータのエネルギー需要を超える余分なエネルギーを、例えば電力を生成するために簡単に利用することができるようになる。このために、少なくとも一つの液圧装置集合体を、コモンレールによって加圧媒体が供給される液圧式モータとして、簡単な方法で動作させることができる。この液圧式モータには、電気モータまたは発電機として機能し得る電気装置集合体が接続されている。 At least in the high power range, in addition to the hydraulic actuator, preferably at least one further consuming device can be connected to the common rail. This allows excess energy that exceeds the energy demand of the hydraulic actuator to be easily utilized, for example, to generate power. For this purpose, at least one hydraulic device assembly can be operated in a simple manner as a hydraulic motor to which a pressurized medium is supplied by a common rail. An electrical device assembly that can function as an electric motor or a generator is connected to the hydraulic motor.
さらなる好適な手段は、コモンレールに、少なくとも起動および/または低出力範囲用に、排ガスとは無関係に作動可能な駆動装置によって駆動可能であるとともにポンプとして機能する少なくとも一つの液圧装置集合体が対応して設けられていることである。これによって、あらゆる出力段階において安全な動作が保証される。起動するために、液圧装置集合体に接続されている少なくとも一つの電気装置集合体に電力を供給することができ、それにより、電気駆動と、よって対応して設けられている液圧装置集合体のポンプ作用とが生じる。起動後、コモンレールに対応して設けられている少なくとも一つの液圧装置集合体をエンジンに駆動接続することができる。その際、電気モータは、スイッチを切るか、または発電機として作動させることができる。 Further preferred means correspond to the common rail with at least one hydraulic device assembly that can be driven by a drive device that can be operated independently of the exhaust gas and that functions as a pump, at least for the starting and / or low power range Is provided. This ensures safe operation at every output stage. In order to be activated, power can be supplied to at least one electrical device assembly connected to the hydraulic device assembly, whereby an electrical drive and thus a corresponding hydraulic device assembly is provided. The body's pumping action occurs. After startup, at least one hydraulic device assembly provided corresponding to the common rail can be drivingly connected to the engine. The electric motor can then be switched off or operated as a generator.
排ガスによって作動可能な駆動装置には、低速ギヤ装置が後置されていることが好適である。この低速ギヤ装置は複数の出力部を有しており、各出力部にはそれぞれ液圧装置集合体を対応して設けることができる。これによって安全性が高くなり、かつ、好適な様式で、最低限必要な数以上設けられている液圧装置群のスイッチをオンおよびオフすることができるようになる。 It is preferable that a low-speed gear device is placed behind the drive device that can be operated by exhaust gas. This low-speed gear device has a plurality of output units, and each output unit can be provided with a corresponding hydraulic device assembly. As a result, safety is increased, and it is possible to turn on and off the switches of the hydraulic device group provided in a suitable manner in a suitable manner.
安全上の理由から、過給気溜めに対応して設けられるとともに電気モータによって駆動可能な少なくとも一つの補助ブロワが複数個設けられている。この補助ブロワは、排ガスターボチャージャの機能が不十分である場合に過給気を提供するものである。この種の補助ブロワが設けられる場合には、この補助ブロワは、電気装置集合体に連結可能であることが好適である。この電気装置集合体は、液圧装置集合体に連結可能であり、この液圧装置集合体は、起動および/または低出力範囲においてコモンレールに加圧媒体を供給するポンプとして機能する。このようにして、補助ブロワに対応して設ける別体の電気装置集合体を省くことができるようになる。 For safety reasons, there are provided a plurality of at least one auxiliary blower which is provided corresponding to the supercharged air reservoir and which can be driven by an electric motor. This auxiliary blower provides supercharged air when the function of the exhaust gas turbocharger is insufficient. If this type of auxiliary blower is provided, this auxiliary blower is preferably connectable to the electrical device assembly. The electrical device assembly is connectable to a hydraulic device assembly that functions as a pump that supplies a pressurized medium to the common rail in the start-up and / or low power range. In this way, a separate electric device assembly provided corresponding to the auxiliary blower can be omitted.
独立請求項に記載の好適な構成および目的に適った変形形態は、残りの従属請求項に記載されており、図面に基づいて以下で詳しく説明する。 Preferred configurations and suitable variants according to the independent claims are described in the remaining dependent claims and are explained in more detail below on the basis of the drawings.
本発明の主要適用分野は、電子制御式大型エンジン、特に、たとえば船舶用動力装置として用いられる2サイクル大型ディーゼルエンジンである。この種のエンジンにはカムシャフトがない。従来はカムシャフトにより操作可能であった機構、たとえば排気弁および噴射装置は、本例では、対応して設けられている液圧(油圧)式アクチュエータによって操作可能である。この液圧式アクチュエータには、好適には液圧油である液圧式加圧媒体が供給可能である。この場合、アクチュエータに対応して設けられる加圧媒体源としてコモンレールが設けられている。このコモンレールには、少なくとも一つのポンプによって、使用される加圧媒体が供給される。 The main field of application of the present invention is electronically controlled large engines, in particular, two-cycle large diesel engines used, for example, as marine power units. This type of engine does not have a camshaft. In the present example, a mechanism that can be operated by a camshaft, such as an exhaust valve and an injection device, can be operated by a hydraulic (hydraulic) actuator provided correspondingly. This hydraulic actuator can be supplied with a hydraulic pressurizing medium which is preferably hydraulic oil. In this case, a common rail is provided as a pressurizing medium source provided corresponding to the actuator. The common rail is supplied with a pressurized medium to be used by at least one pump.
図1は、コモンレール2を備えるこの種の大型エンジン1を示す。図面を見やすくするために、コモンレール2および該コモンレールに対応して設けられている供給装置は、大型エンジン1の側方で拡大した状態で描かれている。コモンレール2からは、ブランチライン3が、排気弁および噴射装置の詳細には図示されていないアクチュエータへと延びている。ブランチライン3内には、詳細には図示されていない制御弁が設けられている。これら制御弁は電気的または電子的に制御可能である。
FIG. 1 shows such a
コモンレール2はパイプラインとして構成できる。このパイプラインには、加圧媒体容器に接続されている少なくとも一つのポンプによって加圧媒体が供給される。その際、所望の圧力が継続的に維持される。エンジン1は、中に全ての気筒からの排ガスが流れ込む排ガス収集管4と、全ての気筒の吸入ポートに接続されている過給気分配管5とを備える。排ガス収集管4と過給気分配管5との間には排ガスターボチャージャ6が存在しており、この排ガスターボチャージャは、排ガスによって駆動可能なタービンと、それによって駆動可能であるとともに必要な過給気を供給するコンプレッサとを有する。通常、タービンおよびコンプレッサは、共通のシャフト上に設けられている。
The
排ガスターボチャージャの熱力学特性は、経験上極めて良好である。エンジンを高出力範囲で作動させる(少なくとも40%の部分負荷から全負荷まで)場合、エンジン1から排出される排ガスのエネルギーは、排ガスターボチャージャ6を作動させるために必要なエネルギーよりも多い。したがって、経験上、エンジン出力の3%から5%の余剰出力が生じることになる。
The thermodynamic characteristics of the exhaust gas turbocharger are very good from experience. When the engine is operated in a high output range (from a partial load of at least 40% to a full load), the energy of the exhaust gas discharged from the
排気弁および噴射装置等のアクチュエータを操作するためには、経験上、エンジン出力の1.5%から2%が必要である。したがって、この動力の需要は、エンジン1の広範な動作範囲内で、排ガスターボチャージャ6において生じる余剰出力によってカバーすることができる。その際、高出力範囲では、他の用途に使用され得る残余出力を残しておくことができる。
From experience, 1.5% to 2% of engine output is required to operate actuators such as exhaust valves and injectors. Therefore, this power demand can be covered by the surplus output generated in the
起動時および低出力範囲においては、排ガスターボチャージャ6には、アクチュエータの動力需要をカバーするに足る十分な余剰出力が生じない。したがって、この動作段階では、コモンレール2には他の方法で動力を供給しなくてはならない。すなわち、この場合、コモンレール2に対応して設けられている一つまたは複数のポンプを駆動するために必要な動力は、排ガスから得ることができないので他の動力源から得なくてはならない。ただし、本発明の大型エンジン1は通常高出力範囲で動作させられるため、この動作範囲は比較的短時間の動作時間内でしか存在しない。
At the time of start-up and in the low output range, the
コモンレール2に対応して設けられている一つまたは複数のポンプを形成するために、ロータリピストンが設けられている液圧装置集合体がそれぞれ一つずつ設けられている。この液圧装置集合体は、ピストンを駆動する場合にはポンプとして、また、ピストンに加圧する場合にはモータとして機能することができる。図1の例の場合には、三つのこの種の液圧装置集合体7,8,9が設けられている。これら液圧装置集合体のうち少なくとも一つは、コモンレール2に加圧媒体を供給するポンプとして機能しなくてはならない。その他の二つは、消費装置としてコモンレール2に連接することができ、よってエンジンとして機能し得る。
In order to form one or a plurality of pumps provided corresponding to the
液圧装置集合体7,8,9にはそれぞれ、該液圧装置集合体に連結可能な駆動装置が対応して設けられている。液圧装置集合体7用の駆動装置として、エンジン1のシャフト、好適にはクランクシャフト10が設けられている。このシャフトは、クラッチ11を介して増速ギヤ装置12に連結可能である。液圧装置集合体7は、クラッチ13を介して増速ギヤ装置12に連結可能である。
Each of the
液圧装置集合体8には、排ガスによって作動可能な駆動装置が対応して設けられている。ここで、駆動装置とは、図6に示されているように排ガスターボチャージャ6であってもよいし、図7に示されているように排ガスターボチャージャ6とは別体の排ガスタービン14であってもよい。図6および図7については、以下でより詳細に説明する。液圧装置集合体8は、クラッチ15を介して減速ギヤ装置16の出力部に連結可能である。この減速ギヤ装置の入力部は、クラッチ17を介して、対応して設けられている駆動装置に連結可能である。さらなる液圧装置集合体9には、駆動装置として電気装置集合体18が対応して設けられている。この電気装置集合体は、電力が供給される場合には電気モータとして機能し、駆動される場合には発電機として機能する。電気装置集合体18は、クラッチ19を介して、対応して設けられている液圧装置集合体9に連結可能であってもよい。
The
液圧装置集合体7,8,9にはそれぞれ、加圧媒体容器20が対応して設けられている。この場合、別個の容器であってもよいし、共通の容器であってもよい。液圧装置集合体7または8または9がそれぞれポンプとして駆動され得る場合には、加圧媒体が加圧媒体容器20から吸い出されて、それぞれ対応して設けられている圧力供給ライン21または22または23を介してコモンレール2に供給される。圧力供給ライン21または22または23にはそれぞれ、コモンレール2に向かって開放された戻り弁24が設けられている。ここで、戻り弁は、対応して設けられている液圧装置集合体がポンプ動作モードからモータ動作モードに切替不可能な場合は、簡単な形式の戻り弁である。ポンプ動作モードからモータ動作モードに切替可能な液圧装置集合体の圧力供給ライン内には、解除可能な戻り弁24aが設けられる。この場合、戻り弁の形態の弁であって、コモンレール2に向かって開放され、かつ、コモンレール2から対応して設けられている各液圧装置集合体に向かって流動が可能となるよう開放されたまま保持されるように制御可能となっている弁が用いられる。この目的のために、解除可能な戻り弁24aには、対応して設けられている各制御ライン25を介して制御用加圧媒体を供給することができる。制御ライン25内には制御弁26が設けられている。
A hydraulic
図示の例では、圧力供給ライン22,23には、排ガスによって作動可能な駆動装置が対応して設けられている液圧装置集合体8と、電気装置集合体18が駆動装置として対応して設けられている液圧装置集合体9とから出て延びる解除可能な戻り弁24aが設けられている。液圧装置集合体8および9は、これに対応してポンプとして使用可能であり、ポンプ駆動部が停止しかつ弁24aが開放されている場合には液圧式モータとして使用可能である。モータシャフトによって駆動可能な液圧装置集合体7から出て延びる圧力供給ライン21内には、簡単な戻り弁24が設けられていてもよい。この場合、ポンプ動作モードからモータ動作モードに切り替えることはできない。しかし、この場合でも、図1に破線で示しているように、解除可能な戻り弁を設けて、液圧装置集合体7をポンプ動作モードからモータ動作モードに切り替えることを可能にすることも考えられる。
In the illustrated example, the
エンジン1を始動すると、コモンレール2には、電気モータによって駆動可能な少なくとも一つのポンプによって圧力媒体が供給される。このために、液圧装置集合体9に対応して設けられている電気装置集合体18には電力を供給することができ、それにより、電気装置集合体8は電気モータを形成し、また、クラッチ19が締結している状態では液圧装置集合体19を駆動するので、それに対応してポンプとして機能する。これに加えてまたは代替的に、図1において液圧装置集合体15に関して破線で示したように、両液圧装置集合体7,8のどちらか一つまたは両方に対して、それぞれ、クラッチ27を介して該液圧装置集合体に連結可能な電気装置集合体28を対応して設けることができる。この形式の場合、液圧装置集合体9は、対応して設けられている電気装置集合体18ともども省略してもよい。図2は、このような実施例に基づいている。
When the
エンジン1が運転を開始すると直ちに、エンジンシャフトを介して駆動可能な液圧装置集合体7がコモンレール2への加圧媒体の供給を行うか、または、電気モータによって駆動可能な液圧装置集合体9および/または8がそれを支援することができる。この場合、ポンプとしては使用されていない各液圧装置集合体は、コモンレール2に加圧媒体を供給可能な液圧式モータとして作動することができる。このために、それぞれ対応して設けられている解除可能な各戻り弁24aを解除位置に移動させることができる。
Immediately after the
このように液圧装置集合体9が液圧式モータとして作動する場合、これによって電気装置集合体18を駆動することができる。その際、この電気装置集合体18は、電力を生成する発電機として機能する。電気装置集合体18が液圧式モータとして作動する場合、これによって、場合によっては対応して設けられている電気装置集合体28も、電力を生成するために駆動することができる。これに加えてまたは代替的に、液圧式モータとして機能する液圧装置集合体8に対して、この場合は増速ギヤ装置として機能するギヤ装置16を介して排ガスターボチャージャ6に追加の回転モーメントを与えるか、または、過給気を供給する際に排ガスターボチャージャ6を支援するために追加の排ガスタービン14を駆動することも可能である。この場合、クラッチ15および17は、当然、締結されている。この場合、クラッチ17を一方向クラッチとして構成してもよい。
Thus, when the
高出力範囲(40%の部分負荷以上)に達すると、充分な排ガスエネルギーが提供され、それにより、コモンレール2に、排ガスによって作動可能な駆動装置によって駆動可能な液圧装置集合体8によって加圧媒体を供給する。このために、対応して設けられている圧力供給ライン22内に設けられている解除可能な戻り弁24は、対応して設けられている制御弁26によって制御され、それにより、コモンレール2に向かって開放された戻り弁としてのみ機能するようになる。クラッチ15および17は、当然、締結されている。液圧装置集合体8に、対応して設けられている電気装置集合体28が設けられている場合、必要な動力が提供されると直ちに、この電気装置集合体28は、クラッチ27が締結されることによって、ここではモータとして機能する液圧装置集合体8に直接接続され得る。液圧装置集合体9は、存在する場合には、コモンレール2から加圧媒体を供給される液圧式モータとして引き続き作動する。この場合、液圧式モータは、発電機となる電気装置集合体18を駆動する。
When the high power range (above 40% partial load) is reached, sufficient exhaust gas energy is provided, so that the
液圧装置集合体7が電気装置集合体に対応して設けられている限り、液圧装置集合体7についても同様のことが当てはまる。モータとして動作している液圧装置集合体7によって、クラッチ13が締結されている状態で、この場合は減速ギヤ装置として機能する伝動装置12を介して、かつ、クラッチ11が締結されている状態で、モータシャフト、ここではクランクシャフト10に対して回転モーメントを付与することも考えられる。この場合、クラッチ11を一方向クラッチとして構成することが好ましい。
The same applies to the
起動時だけではなく低出力範囲においても、電気モータによって駆動可能な少なくとも一つのポンプによってコモンレール2に加圧媒体を供給することも当然考えられる。図3は、この種の実施例に基づいている。この例では、排ガスによって作動可能な駆動装置によって駆動可能な液圧装置集合体8の他に、電気装置集合体18に連結可能な液圧装置集合体9がさらに設けられている。この例では、エンジン1のシャフトに駆動接続可能な液圧装置集合体7は必要ない。
It is naturally conceivable to supply the pressure medium to the
図3に示されている例では、液圧装置集合体9は、エンジン1を起動する際にかつ低出力範囲において、電気モータとして機能する対応して設けられている電気装置集合体18によって駆動され、それにより、コモンレール2に加圧媒体を供給することができる。その際、液圧装置集合体8は機能停止するか、または、コモンレール2に依存する消費装置として動作し得る。この消費装置は液圧式モータとして機能する。この液圧式モータは、排ガスによって作動可能な駆動装置に向かうドライブトレーン内に存在する減速ギヤ装置16および/または場合によっては対応して設けられているさらなる装置集合体、たとえば対応して設けられている電気装置集合体23に連結することができる。
In the example shown in FIG. 3, the
高出力範囲では、コモンレール2に加圧媒体を供給することは、排ガスによって作動可能な駆動装置によって駆動可能な液圧装置集合体8によって行われる。電気装置集合体28が存在している場合、この電気装置集合体28はポンプとして機能する液圧装置集合体8に連結され得る。この場合、液圧装置集合体9はスイッチオフされ得るか、または好ましくはコモンレール2から加圧媒体を供給される液圧式モータとして動作され得る。この液圧式モータは、発電機として機能する電気装置集合体18を駆動することができる。
In the high output range, the supply of the pressurized medium to the
ここで、電気モータとして動作され得る電気装置集合体と協働するとともに電気モータによって駆動可能なポンプを形成し得る液圧装置集合体だけを設けることも当然可能である。これに対応して、電気装置集合体28を省略することもできる。しかし、液圧装置集合体8に対応して設けられている電気装置集合体28を提供しかつ液圧装置集合体9とそれに対応して設けられている電気装置集合体18とを省略することも考えられ得る。こうすると、排ガスによって作動可能な駆動装置とそれに対応して設けられている電気装置集合体とにのみ連結可能な液圧装置集合体を有する非常に簡略な構成が得られる。
Here, it is of course also possible to provide only a hydraulic device assembly which cooperates with an electrical device assembly which can be operated as an electric motor and which can form a pump which can be driven by the electric motor. Correspondingly, the
図4が示す例は、種々の動力源に対応して設けられている各液圧装置集合体7,8,9がそれぞれ複数設けられているという点で図1の実施例とは異なる。図4では、増速ギヤ装置12の各出力部に対して液圧装置集合体7が対応して設けられている。本例では遊星ギヤ機構として構成されていることが好ましい増速ギヤ装置12は、四つの出力部を有している。これに対応して、四つの液圧装置集合体7が設けられており、これら液圧装置集合体は、それぞれに対応して設けられている戻り弁24または解除可能な戻り弁24aを有する圧力供給ライン21を介してコモンレール2に接続されている。これに対応して、エンジン1によって四つの液圧装置集合体7を駆動することができる。クラッチ11が解放されている場合、これら四つの液圧装置集合体7は、増速ギヤ装置12によって互いに駆動接続され、それにより、液圧装置集合体7の一つまたは一つのグループが他のものを駆動しかつ他のものによって駆動されることができる。
The example shown in FIG. 4 is different from the embodiment of FIG. 1 in that a plurality of
同様に、減速ギヤ装置16は、複数の出力部を有し得る。ここで、各出力部には、液圧装置集合体8が対応して設けられ得る。図示の例では、減速ギヤ装置16は二つの出力部を有している。これに対応して、二つの液圧装置集合体8が設けられており、これら液圧装置集合体はそれぞれ、解除可能な戻り弁24aを有する対応して設けられている圧力供給ライン22を介してコモンレール2に接続されている。本例では、排ガスによって作動可能な駆動装置と二つの液圧装置集合体8とが互いに駆動および被駆動可能になっている。
Similarly, the
各液圧装置集合体8には、該液圧装置集合体8に連結可能な電気装置集合体28が直接対応して設けられ得る。電気装置集合体28に加えてまたはそれとは代替的に、二つのさらなる電気装置集合体18が設けられている。これら電気装置集合体には二つの液圧装置集合体9が対応して設けられている。これら液圧装置集合体は、解除可能な戻り弁24aを有する各圧力供給ライン23を介してコモンレール2に接続されている。
Each
これら四つの液圧装置集合体7は、共通してまたは別個にまたは小グループごとに作動させることができる。同様に、両液圧装置集合体8または9は、別個にまたはペアで作動させることができる。動作方法または可能な動作方法に関しては、図1の場合と同様のことが当てはまる。ただし、それぞれ一つの液圧装置集合体7または複数の液圧装置集合体7、一つの液圧装置集合体8または複数の液圧装置集合体8、および一つの液圧装置集合体9および複数の液圧装置集合体9のみを機能させることができるという前提のもとである。本例のように液圧装置集合体を複数設けることは、同様に機能する各液圧装置集合体を連続して設けることによっても好適に実施できる。
These four
図示の例では、電気装置集合体18および28は二つの接続部を有する。この接続部のうち一つは、クラッチ19または27を介して、対応して設けられている各液圧装置集合体9または8に連結可能である。第2の接続部は、対応して設けられている各クラッチ29または30を介して、選択的に駆動可能なさらなる装置集合体に連結可能である。この場合さらなる装置集合体は、たとえば安全上の理由から過給気を供給する際に必要とされる補助ブロワとすることができる。
In the example shown, the
図5には、この種の補助ブロワ31が二つ示されている。これら補助ブロワはそれぞれ、クラッチによって図4の電気装置集合体18または28に連結可能である。もちろん、この種の補助ブロワを図1ないし図3に係る実施例の場合に設けることもできる。図5は、補助ブロワ31がそれぞれ一つのクラッチ29によって図4の電気装置集合体18に連結可能になっている実施例に基づいている。補助ブロワ31は、排ガスターボチャージャ6が省略されている場合であっても過給気分配管5に充分な過給気を供給するために用いられる。図面を分かりやすくするために、図5では過給気分配管5は二つ図示されており、すなわち、エンジン1の近傍のものと、その横に拡大した状態で概略的に示されているものである。
FIG. 5 shows two
通常の場合、排ガスターボチャージャ6のコンプレッサは、フィルタを介して空気を吸入する。この空気は、コンプレッサ内で圧縮され、後置の冷却装置で冷却され、過給気供給ライン32を介して過給気分配管5に供給されるものである。過給気供給ライン32には、過給気分配管5に向かって開放された戻り弁33が設けられている。過給気供給ライン32内に設けられている戻り弁33には、二つのバイパスホース32aが対応して設けられている。これらバイパスホースは、戻り弁33の上流側で過給気供給ライン32から分岐しており、戻り弁33の下流側で過給気供給ライン32に合流する。各バイパスホース32aには、補助ブロワ31が設けられている。これら補助ブロワにはそれぞれ、過給気分配管5に向かって開放される戻り弁33aが後置されている。これに加えてまたは代替的に、補助ブロワ31には、過給気分配管5に向かって開放される戻り弁33bが設けられていてもよい。
In a normal case, the compressor of the
排ガスターボチャージャ6が運転中である限り、該排ガスターボチャージャに対して流れ方向に平行に設けられている補助ブロワ31のスイッチを切ったままにしておくことができる。このために、補助ブロワ31に対応して設けられているクラッチ、図示の例ではクラッチ29を解放する。このような動作モードでは、排ガスターボチャージャ6のコンプレッサから供給される過給気の部分流は、補助ブロワ31を通って流れる。これによってこれら補助ブロワ31が稼働させられ、これによって補助ブロワ31の軸受が保護される。排ガスターボチャージャが停止すると直ちに、補助ブロワ31が自動的に機能させられる。このために、対応して設けられている各クラッチ、ここではクラッチ29が締結される。この場合、このようにして電気的または液圧式に駆動可能な補助ブロワ31は、戻り弁33の上流側に存在する過給気供給ライン32のブランチラインを介して必要な空気を吸入することができる。その際、空気は、排ガスターボチャージャ6のコンプレッサに前置されているフィルタによって吸入されるので、補助ブロワ31に固有のフィルタを対応して設ける必要がない。このようにして吸入された空気は、排ガスターボチャージャ6のコンプレッサおよび該排ガスターボチャージャ6に後置されている過給気冷却装置を通して吸入される。当然、対応して設けられているフィルタを有する固有の空気取入口を、補助ブロワ31に対応して設けることも考えられる。
As long as the
両補助ブロワ31は同時に作動させることができる。しかしながら、補助ブロワ31は、安全性を高めるために各補助ブロワ31が単独でも必要な量の過給気を供給することができるようなサイズになっていることが好ましい。したがって、それぞれ一つの補助ブロワ31を予備のものとすることができる。
Both
上述したように、図6および図7は、少なくとも一つの液圧装置集合体8を駆動するための余分な排ガスエネルギーを得るための二つの可能な案を示している。図6に係る実施形態の場合、余分な出力は排ガスターボチャージャ6から直接得られる。排ガスターボチャージャは、それ自体既知のようにシャフト35を有し、このシャフト上には、排ガス収集管4から出てくる排ガスが供給可能なタービン36と、コンプレッサとが収容されている。このコンプレッサは、空気フィルタ37を介して空気を吸入可能であり、かつこの空気を圧縮し、過給気分配管5に供給するものである。この場合、シャフト35は、減速ギヤ装置16に駆動接続されている。その際、駆動接続のためにクラッチ17を設けることもできる。図6の実施例に示すように、排ガスターボチャージャ6から余分な動力を導き出すために直接抽出することによって、特に簡単な構成が得られる。
As mentioned above, FIGS. 6 and 7 show two possible schemes for obtaining extra exhaust gas energy for driving at least one
上述したように、図7に係る実施例の場合、余分な排ガスエネルギーを利用するために、排ガスターボチャージャ6に加えて排ガスタービン14が設けられている。この排ガスタービン14は、減速ギヤ機構16に駆動接続されるかまたはクラッチ17によって接続可能になっている。排ガスターボチャージャ6のタービン36と排ガスタービン14とは、排ガスの供給方向に関して平行に設けられている。このために、両タービンに対応して設けられている、排ガス収集管4から延びる排ガス供給ライン39または39aを、対応して設けることができる。図示の例では、排ガス収集管4から延びる排ガス供給ライン39のみが設けられている。この排ガス供給ライン39は、排ガスターボチャージャ6のタービン36に導かれ、そこから、排ガスタービン14に対応して設けられている排ガス供給ライン39aが分岐する。排ガス供給ライン39aには弁40が設けられている。この弁40は、電子制御可能な磁力式滑り弁として形成できる。この磁力式滑り弁によって、排ガスタービン14に対応して設けられている排ガス供給ライン39aを開放または閉止できる。余分な排ガスエネルギーが生じると直ちに弁40が開放される。このように弁が開放される前は排ガスタービン14は静止しているが、クラッチ15または17を適切に切り替えることによって排ガスタービンを作動させることができる。
As described above, in the embodiment according to FIG. 7, the
動作モード中に、排ガスタービン14を、不足している余分な排ガスエネルギーを用いて対応して設けられている各液圧装置集合体8によって駆動し、かつ、過給機分配管5に供給され得る追加の過給気を圧縮するための圧縮機として作動させることも考えられる。この場合、排ガスタービン14は、両動作モード(タービンまたはコンプレッサ)が可能なように構成されていなくてはならない。この場合、排ガスタービン14は、ラジアルタービンとして構成されていることが好ましい。当然、適切な弁が設けられている吸入および圧力供給ラインも設けなくてはならない。
During the operation mode, the
1 エンジン
2 コモンレール
3 ブランチライン
4 排ガス収集管
5 過給気分配管
6 排ガスターボチャージャ
7,8,9 液圧装置集合体
10 クランクシャフト
11 クラッチ
12 増速ギヤ装置
13 クラッチ
14 排ガスタービン
15 クラッチ
16 減速ギヤ装置
17 クラッチ
18 電気装置集合体
19 クラッチ
20 加圧媒体容器
21〜23 圧力供給ライン
24,24a 戻り弁
25 制御ライン
26 制御弁
27 クラッチ
28 電気装置集合体
29,30 クラッチ
31 補助ブロワ
32 過給気供給ライン
32a バイパスホース
33,33a,33b 戻り弁
35 シャフト
36 タービン
37 空気フィルタ
39,39a 排ガス供給ライン
40 弁
DESCRIPTION OF
Claims (21)
液圧式アクチュエータによって操作可能な機構、例えば排気弁、噴射装置等と、
ポンプとして機能する少なくとも一つの液圧装置集合体(7または8または9)によって加圧媒体が供給可能なコモンレール(2)であって、該コモンレールに前記液圧式アクチュエータが連接されているコモンレールと、を備える大型エンジンにおいて、
少なくとも高出力範囲においては、前記コモンレール(2)に対応して設けられるとともにポンプを形成する少なくとも一つの液圧装置集合体(8)が、排ガスによって作動可能な駆動装置によって駆動可能となっていることを特徴とする大型エンジン。 A large engine,
A mechanism operable by a hydraulic actuator, such as an exhaust valve, an injection device, etc.
A common rail (2) to which a pressurized medium can be supplied by at least one hydraulic device assembly (7, 8 or 9) functioning as a pump, the common rail connected to the hydraulic actuator; In large engines with
At least in the high output range, at least one hydraulic device assembly (8) provided corresponding to the common rail (2) and forming a pump can be driven by a drive device operable by exhaust gas. Large engine characterized by that.
過給気を圧縮するために排ガスターボチャージャ(6)を使用する際に、前記コモンレール(2)に対応して設けられている少なくとも一つの液圧装置集合体(8)が、前記排ガスターボチャージャ(6)のシャフト(35)に駆動接続可能となっていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to claim 1,
When the exhaust gas turbocharger (6) is used to compress the supercharged air, at least one hydraulic device assembly (8) provided corresponding to the common rail (2) is provided with the exhaust gas turbocharger. A large engine characterized in that it can be connected to the shaft (35) of (6).
排ガスターボチャージャ(6)に加えて、排ガスを供給可能な排ガスタービン(14)が設けられており、該排ガスタービンには、前記コモンレール(2)に対応して設けられている少なくとも一つの液圧装置集合体(8)が駆動接続可能となっていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to claim 1,
In addition to the exhaust gas turbocharger (6), an exhaust gas turbine (14) capable of supplying exhaust gas is provided, and the exhaust gas turbine includes at least one hydraulic pressure provided corresponding to the common rail (2). A large engine characterized in that the device assembly (8) can be driven and connected.
前記排ガスタービン(14)と前記排ガスターボチャージャ(6)の前記タービン(36)とは、排ガスの供給方向に関して平行に設けられていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to claim 3,
The large-sized engine, wherein the exhaust gas turbine (14) and the turbine (36) of the exhaust gas turbocharger (6) are provided in parallel with respect to a supply direction of the exhaust gas.
エンジン(1)の少なくとも高出力範囲においては、前記液圧式アクチュエータに加えて、少なくとも一つの液圧装置集合体(9または7)が、さらなる消費装置として前記コモンレール(2)に連接可能となっていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to any one of claims 1 to 4,
At least in the high output range of the engine (1), in addition to the hydraulic actuator, at least one hydraulic device assembly (9 or 7) can be connected to the common rail (2) as a further consuming device. Large engine characterized by
前記コモンレール(2)に対応して設けられている前記液圧装置集合体(7または8または9)の少なくとも一部が、ロータリピストン機として構成されており、該ロータリピストン機は、前記コモンレール(2)によって加圧する場合には液圧式モータとして機能し、かつ、対応して設けられている装置集合体用の駆動装置を形成するようになっていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to any one of claims 1 to 5,
At least a part of the hydraulic device assembly (7 or 8 or 9) provided corresponding to the common rail (2) is configured as a rotary piston machine, 2. A large-sized engine that functions as a hydraulic motor when pressurizing according to 2) and forms a drive device for a device assembly provided correspondingly.
前記コモンレール(2)によって加圧可能な液圧式モータとして作動可能な前記液圧装置集合体(7または8または9)と、前記コモンレール(2)との間の接続部には、それぞれ一つの解除可能な戻り弁(24a)が設けられていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to claim 6,
One release is provided at each connection portion between the hydraulic device assembly (7, 8 or 9) operable as a hydraulic motor capable of being pressurized by the common rail (2) and the common rail (2). Large engine characterized in that a possible return valve (24a) is provided.
前記コモンレール(2)には、少なくとも起動および/または低出力範囲用に、排ガスとは無関係に作動可能な駆動装置によって駆動可能な少なくとも一つの液圧装置集合体(9または8)が対応して設けられていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to any one of claims 1 to 7,
Corresponding to the common rail (2) is at least one hydraulic device assembly (9 or 8) which can be driven by a drive device which can be operated independently of the exhaust gas, for at least the starting and / or low power range. Large engine characterized by being provided.
少なくとも一つの液圧装置集合体(9または8)は、対応して設けられている電気装置集合体(18または28)に駆動接続可能となっており、前記電気装置集合体は、電気モータとして作動可能となっていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to claim 8,
At least one hydraulic device assembly (9 or 8) is drivably connected to a corresponding electrical device assembly (18 or 28), the electrical device assembly being an electric motor. A large engine characterized by being operable.
対応して設けられている電気装置集合体(18または28)に駆動接続可能になっている前記液圧装置集合体(9または8)の少なくとも一部が、消費装置として前記コモンレール(2)に連接可能になっており、前記液圧装置集合体(9または8)は、液圧式モータとして機能し、前記対応して設けられている電気装置集合体(18または28)は、これによって駆動可能な発電機として機能するようになっていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to claim 9,
At least a part of the hydraulic device assembly (9 or 8) that can be connected to the corresponding electric device assembly (18 or 28) is connected to the common rail (2) as a consuming device. The hydraulic device assembly (9 or 8) functions as a hydraulic motor, and the corresponding electrical device assembly (18 or 28) can be driven thereby. Large engine characterized by functioning as a powerful generator.
前記コモンレール(2)に対応して設けられている少なくとも一つの液圧装置集合体(7)は、エンジン(1)のシャフト(10)に駆動接続可能となっていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to any one of claims 1 to 10,
A large engine characterized in that at least one hydraulic device assembly (7) provided corresponding to the common rail (2) is drivably connected to the shaft (10) of the engine (1). .
排ガスによって作動可能な前記駆動装置には、減速ギヤ装置(16)が後置されており、該減速ギヤ装置は、液圧装置集合体(8)に連結可能な少なくとも一つの出力部を有することを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to any one of claims 1 to 11,
The drive device operable by the exhaust gas is followed by a reduction gear device (16), and the reduction gear device has at least one output part connectable to the hydraulic device assembly (8). Large engine characterized by
前記減速ギヤ装置(16)は複数の出力部を有しており、該出力部にはそれぞれ、液圧装置集合体(8)が対応して設けられていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to claim 12,
The reduction gear device (16) has a plurality of output portions, and each of the output portions is provided with a hydraulic device assembly (8) correspondingly.
前記エンジンシャフト(10)には増速ギヤ装置(12)が後置されており、該増速ギヤ装置は、対応して設けられている液圧装置集合体(7)に連結可能な少なくとも一つの出力部を有することを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to claim 11,
The engine shaft (10) is followed by a speed increasing gear device (12), and the speed increasing gear device is connected to a corresponding hydraulic device assembly (7). Large engine characterized by having two output parts.
前記増速ギヤ装置(12)は複数の出力部を有しており、該出力部にはそれぞれ、液圧装置集合体(7)が対応して設けられていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to claim 14,
The speed increasing gear device (12) has a plurality of output portions, and each of the output portions is provided with a corresponding hydraulic device assembly (7).
前記減速ギヤ装置(16)および/または前記増速ギヤ装置(12)の入力部にはそれぞれ、クラッチ(17または11)が前置されていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to claim 12 and claim 14,
A large engine, wherein a clutch (17 or 11) is placed in front of each of the input parts of the reduction gear device (16) and / or the speed increasing gear device (12).
排ガスによって作動可能な駆動装置によって駆動可能な少なくとも一つの液圧装置集合体(8)には、モータまたは発電機として選択的に作動可能な電気装置集合体(28)が対応して設けられていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to any one of claims 1 to 16,
At least one hydraulic device assembly (8) that can be driven by a drive device that can be operated by exhaust gas is provided with an electrical device assembly (28) that can be selectively operated as a motor or a generator. Large engine characterized by
前記液圧装置集合体(7または8または9)は、対応して設けられているクラッチ(13または15または19または27)によって、それぞれ対応して設けられている一つまたは複数の駆動装置に連結可能となっていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to any one of claims 1 to 17,
The hydraulic device assembly (7, 8 or 9) is connected to one or a plurality of drive devices provided correspondingly by correspondingly provided clutches (13, 15 or 19 or 27). A large engine that can be connected.
好ましくは軸流タービンとして構成されている前記排ガスタービン(14)および/または前記排ガスターボチャージャ(6)は、低負荷範囲において、前記コモンレール(2)に連接されるとともにモータとして機能する少なくとも一つの液圧装置集合体(8)によって駆動可能となっていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to any one of claims 3 to 18,
Preferably, the exhaust gas turbine (14) and / or the exhaust gas turbocharger (6) configured as an axial turbine is connected to the common rail (2) and functions as a motor in a low load range. A large engine characterized by being driven by a hydraulic device assembly (8).
過給気溜め(5)に対応して少なくとも一つの補助ブロワ(31)が設けられており、該補助ブロワは、電気モータとして機能する電気装置集合体(18または28)によって駆動可能であり、該電気装置集合体は、対応して設けられている前記補助ブロワ(31)と、低負荷範囲において前記コモンレール(2)に加圧媒体を供給可能な液圧装置集合体(9または8)とに駆動接続可能となっていることを特徴とする大型エンジン。 The large engine according to any one of claims 1 to 19,
Corresponding to the supercharger reservoir (5), at least one auxiliary blower (31) is provided, which can be driven by an electrical device assembly (18 or 28) functioning as an electric motor, The electric device assembly includes a corresponding auxiliary blower (31) and a hydraulic device assembly (9 or 8) capable of supplying a pressurized medium to the common rail (2) in a low load range. A large engine characterized in that it can be connected to the drive.
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