JP6400686B2 - 内燃機関及び内燃機関の駆動方法 - Google Patents

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。さらに本発明は、内燃機関の駆動方法に関する。

実践から、排ガス過給をする内燃機関と排ガス過給をしない内燃機関とが知られている。過給内燃機関では、内燃機関のシリンダから出る排ガスは、少なくとも１つのタービンにおいて減圧され、ここで得られたエネルギーは、内燃機関のシリンダに供給されるべき過給空気を圧縮するために、少なくとも１つの圧縮機で利用される。

内燃機関を始動させる際に、モータはまず、回転数を上げなくてはならない。このためには、内燃機関の構造に応じて、所定の時間が必要である。その際、内燃機関の回転数上昇に必要な時間が可能な限り短くなると、有利である。これは、極めて短時間の内に確実に船舶を操縦可能にするために、特にいわゆるオフショア船に当てはまる。

以上のことから、本願発明の課題は、新式の内燃機関を提供することである。この課題は、請求項１に記載の内燃機関によって解決される。本発明に係る内燃機関は、弁によって遮断可能な少なくとも１つの圧縮空気容器を備え、内燃機関の回転数を上げるために、圧縮空気容器に貯蔵された圧縮空気を、弁の開放によってシリンダに向かって誘導可能であり、これにより内燃機関の回転数上昇を加速させる。

本発明に係る内燃機関によって、内燃機関の回転数上昇に必要な時間を最小限に抑えることができる。

排ガス過給をしない内燃機関では、圧縮空気は、内燃機関のシリンダに至る過給空気管に及び／又は直接内燃機関のシリンダに送り込むことが可能である。

排ガス過給をする内燃機関では、圧縮空気は、付加的に又は選択的に、過給装置の圧縮機と過給装置の過給空気冷却器との間に延在する過給空気管に及び／又は直接過給装置の圧縮機に送り込むことが可能である。

内燃機関を駆動するための方法は、請求項８で定義されている。

好適には、圧縮空気容器の弁を開放すると同時に、内燃機関への燃料供給が増え、これにより内燃機関の回転数上昇を加速させる。

本発明の好ましい発展形態は、従属請求項と以下の記述とからもたらされる。本発明の実施例は、図面に基づいてより詳細に説明されるが、これに限定されるものではない。図面は以下の通りである。

本発明に係る第１の内燃機関の概略図である。 本発明に係る第２の内燃機関の概略図である。 本発明に係る第３の内燃機関の概略図である。 本発明に係る第４の内燃機関の概略図である。 本発明に係る第５の内燃機関の概略図である。 本発明に係る第６の内燃機関の概略図である。

本願発明は、内燃機関及び内燃機関の駆動方法に関する。

図１は、複数のシリンダ１１と１つの過給装置１２とを含む、本発明に係る内燃機関１０の第１の実施例を示している。過給装置１２は、内燃機関１０のシリンダ１１から出る排ガスを中で減圧するタービン１３を有する。タービン１３内での排ガスの減圧の際に得られるエネルギーは、シリンダ１１に供給されるべき過給空気を圧縮機１４で圧縮するために、過給装置１２の圧縮機１４で利用される。その際、圧縮された過給空気を内燃機関１０のシリンダ１１へ導入する前にこの過給空気を冷却するために、過給装置１２の圧縮機１４と内燃機関１０のシリンダ１１との間に、過給装置１２の過給空気冷却器１５が設置されている。

図１の内燃機関１０は、弁１７が配設されている圧縮空気容器１６を有しており、弁１７が閉じていると、圧縮空気容器１６に用意されている圧縮空気は圧縮空気容器１６から出てこられない。これに対して、弁１７が開いていると、圧縮空気容器１６に貯蔵されている圧縮空気は圧縮空気容器１６から出てくることができる。

本願発明の主旨において、内燃機関１０の回転数を上げるために、圧縮空気容器１６に貯蔵された圧縮空気を、弁１７の開放によって内燃機関１０のシリンダ１１に向かって誘導可能であり、これにより内燃機関１０の回転数上昇を加速させる。その際、図１の実施例において意図されているのは、圧縮空気を直接的に過給装置１２の圧縮機１４に送り込むことである。

圧縮空気容器１６の弁１７を開放すると同時に、内燃機関１０への燃料供給が増え、これにより内燃機関の回転数上昇を加速させる。

圧縮空気容器１６の弁１７の開放と、それによる内燃機関１０のシリンダ１１に向かう圧縮空気の誘導と、内燃機関１０への燃料供給の増加とは、好適には内燃機関１０の始動装置の作動と同時に又はその直後に行われる。

図２は、本発明に係る内燃機関１０の代替的な一態様を示しており、当該態様では、内燃機関１０の回転数上昇を加速させるために、圧縮空気容器１６に貯蔵された圧縮空気が弁１７の開放によって、過給装置１２の圧縮機１４と過給空気冷却器１５との間に延伸する過給空気管１８に送り込み可能である。圧縮空気容器１６の弁１７を開放すると同時に、内燃機関１０への燃料供給が増え、これにより内燃機関１０の回転数上昇を加速させる。

図３は、本発明に係る内燃機関１０のさらなる一の変形例を示しており、当該変形例では、圧縮空気容器１６に貯蔵された圧縮空気は、内燃機関１０の回転数上昇を加速させるために弁１７の開放時に、一方では、過給空気冷却器１５と内燃機関のシリンダ１１との間に延伸する過給空気管１９に送り込み可能であり、他方では間接的に内燃機関１０のシリンダ１１に送り込まれてよい。代替的には、圧縮空気をもっぱら間接的にシリンダ１１に又は過給空気管１９に送り込むことも可能である。圧縮空気容器１６の弁１７を開放すると同時に、内燃機関１０への燃料供給が増え、これにより内燃機関１０の回転数上昇を加速させる。

図４は、本発明の一の変形例を示しており、当該変形例では、圧縮空気容器１６に貯蔵された圧縮空気は、弁１７の開放時に、一方では直接的に過給装置１２の圧縮機１４に送り込まれてよく、他方では過給空気冷却器１５とシリンダ１１との間に延伸する過給空気管１９に送り込まれてよく、これにより内燃機関の回転数上昇を加速させる。代替的には、圧縮空気をもっぱら間接的に圧縮機１４に又は過給空気管１９に送り込むことも可能である。圧縮空気容器１６の弁１７を開放すると同時に、内燃機関１０への燃料供給が増え、これにより内燃機関１０の回転数上昇を加速させる。

図５は、一の変形例を示しており、当該変形例では、圧縮空気容器１６に貯蔵された圧縮空気は、弁１７の開放時に、４つの通路を介してシリンダ１１に向かって誘導されてよく、つまり直接過給装置１２の圧縮機１４と過給空気管１８、１９と、直接内燃機関１０のシリンダ１１に誘導されてよい。この場で指摘しておくべきは、圧縮空気のためのこれらの供給場所の任意の組み合わせを利用してよいということである。これにより、圧縮空気容器１６に貯蔵された圧縮空気を、図５に示された１つの又は任意の２つの又は任意の３つの又は４つすべての供給場所で過給空気に誘導もしくは送り込むことが可能であり、それから圧縮空気を、内燃機関１０の回転数上昇を加速させるために、内燃機関１０のシリンダ１１に向かって誘導する。圧縮空気容器１６の弁１７を開放すると同時に、内燃機関１０への燃料供給が増える。

図１から図５の内燃機関はそれぞれ、過給装置１２が１つのタービン１３と１つの圧縮機１４とを有する排ガスターボチャージャーを１つだけ含む、過給内燃機関である。これとは異なって、過給装置１２が多段式に形成されていることも可能であり、つまり複数の排ガスターボチャージャーを、ひいては複数のタービン及び複数の圧縮機を含むことも可能である。

同様に、図６に記載の本発明は、非過給内燃機関１０に使用可能であり、そのような非過給内燃機関１０では、当該内燃機関１０の回転数上昇を加速させるために、圧縮空気容器１６に用意されている圧縮空気は、弁１７の開放時に、内燃機関１０のシリンダ１１に向かって、つまり図６に従えば、シリンダ１１に至る過給空気管２０に及び／又は直接シリンダ１１に誘導される。

図示された実施例とは異なって、圧縮空気容器１６が１つより多くあってもよい。これにより、圧縮空気のための各供給場所に、別体の弁１７を有する別体の圧縮空気容器１６を配設することも可能である。複数の圧縮空気容器１６に、１つの共通の弁１７を配設することも可能である。

従って、複数のシリンダ１１を有する内燃機関１０の回転数上昇を加速させるために、少なくとも１つの圧縮空気容器１６に貯蔵されている圧縮空気が、内燃機関１０のシリンダ１１に向かって誘導される。圧縮空気容器１６の弁１７を開放すると同時に、好適には、内燃機関１０のシリンダ１１への燃料供給が増える。

内燃機関１０の回転数上昇を加速させるために当該内燃機関１０のシリンダ１１に向かって誘導される圧縮空気の圧縮レベルは、特に５バールから３０バールの間である。

１０ 内燃機関
１１ シリンダ
１２ 過給装置
１３ タービン
１４ 圧縮機
１５ 過給空気冷却器
１６ 圧縮空気容器
１７ 弁
１８ 過給空気管
１９ 過給空気管
２０ 過給空気管

Claims (8)

1. 複数のシリンダ（１１）と、弁（１７）によって遮断可能な少なくとも１つの圧縮空気容器（１６）とを備えている内燃機関において、
   前記内燃機関の回転数を上げるために、前記弁（１７）又は前記弁（１７）それぞれの開放によって、前記圧縮空気容器（１６）又は前記圧縮空気容器（１６）それぞれに貯蔵された圧縮空気を前記内燃機関の前記シリンダ（１１）に向かって誘導し、これにより前記内燃機関の回転数上昇を加速させ、
   前記内燃機関は、少なくとも１段の過給装置（１２）を備えており、
   前記過給装置（１２）は、前記シリンダ（１１）に供給されるべき過給空気を圧縮するための少なくとも１つの圧縮機（１４）と、過給空気冷却器（１５）とを備えており、
   前記圧縮機（１４）が、前記圧縮空気容器（１６）の下流に且つ前記過給空気冷却器（１５）の上流に配置されており、
   前記圧縮空気容器（１６）からの圧縮空気のみが、前記圧縮空気容器（１６）と前記シリンダ（１１）とを直接連結している管を介して、前記シリンダ（１１）に送り込まれることを特徴とする内燃機関。
2. 前記過給装置（１２）は、前記シリンダ（１１）から出る排ガスを減圧するための少なくとも１つのタービン（１３）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 圧縮空気を前記シリンダ（１１）に至る過給空気管（１９、２０）に送り込むことが可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
4. 圧縮空気を前記過給装置（１２）の前記圧縮機（１４）に直接送り込むことが可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関。
5. 圧縮空気を、前記過給装置（１２）の前記圧縮機（１４）と前記過給装置（１２）の前記過給空気冷却器（１５）との間に延在している過給空気管（１８）に送り込むことが可能であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の内燃機関。
6. 前記内燃機関は、船舶用ディーゼル内燃機関であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の複数のシリンダ（１１）を有する内燃機関（１０）を駆動するための方法であって、前記内燃機関の回転数を上げるために、前記圧縮空気容器（１６）又は前記圧縮空気容器（１６）それぞれに貯蔵された圧縮空気が、前記内燃機関（１０）の前記シリンダ（１１）に向かって誘導され、これにより前記内燃機関（１０）の回転数上昇を加速させる方法。
8. さらに前記内燃機関（１０）への燃料供給が増え、これにより前記内燃機関（１０）の回転数上昇を加速させることを特徴とする請求項７に記載の方法。

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