| 【発明の名称】 |
排ガスターボ過給機を用いて過給される多気筒式の往復ピストン内燃機関の排ガス戻しのための方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】フランツ ランマー
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| 【要約】 |
【課題】排ガスターボ過給式の多気筒往復ピストン内燃機関の排ガス戻しのための方法であって、シリンダ毎に、１つの過給気マニホルドに接続された入口通路の入口弁及び、１つの排ガスマニホルドに接続された出口通路の出口弁、並びに排ガスマニホルドと過給気マニホルドとの間に配置された排ガス戻し管路を有する形式のものにおいて、従来のＡＧＲ・フラッター弁を用いることなく排ガス戻しを行って、かつ排ガス戻し機構全体の構成費用も著しく減少させる。
【解決手段】排ガス戻しを内燃機関の所定の運転段階中でのみ可能にして、排ガス戻し運転段階でシリンダ列の１つのシリンダＣ１から放出される排ガスだけを完全に若しくは部分的に排ガス戻し管路９によって過給気マニホルド２へ戻し、排ガス戻しを排ガス戻し運転段階の外側では中断して、前記シリンダから放出される排ガスを、別のシリンダからの排ガスと同様に完全に排ガスマニホルド４によって排ガスターボ過給機６へ導く。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 排ガスターボ過給機を用いて過給される多気筒式の往復ピストン内燃機関の排ガス戻しのための方法であって、往復ピストン内燃機関が各シリンダに対応してそれぞれ、過給気マニホルドに接続された入口通路に配置された少なくとも１つの入口弁及び、排ガスマニホルドに接続された出口通路に配置された少なくとも１つの出口弁、並びに排ガスマニホルドと過給気マニホルドとの間に配置された排ガス戻し管路を有している形式のものにおいて、排ガス戻しを内燃機関の所定の運転段階中でのみ可能にして、このような排ガス戻し運転段階で１つのシリンダ列の１つのシリンダ（Ｃ１）から若しくは各シリンダ列（１ａ，１ｂ）の各１つのシリンダ（Ｃ１，Ｃ７）から放出される排ガスだけを完全に若しくは調節された排ガス戻し量で部分的に、排ガス戻し管路（９，３３）によって過給気マニホルド（２，２７）へ戻し、このような排ガス戻しを該排ガス戻し運転段階の外側では中断して、前記シリンダ（Ｃ１若しくはＣ１，Ｃ７）から放出される排ガスを、別のシリンダから放出される排ガスと同様に完全に排ガスマニホルド（４，２９）によって排ガスターボ過給機（６，３６）へ導くことを特徴とする、多気筒式の往復ピストン内燃機関の排ガス戻しのための方法。
【請求項２】 ８気筒式若しくは８気筒よりも多い多気筒式の内燃機関（１）において実施する場合に、内燃機関が各シリンダ（Ｃ１〜Ｃｎ）に対応してそれぞれ、１つの出口弁（ＡＶ）若しくは共通の１つの出口通路（５）に所属して配置された２つの出口弁（ＡＶ）を有しており、唯一のシリンダ（Ｃ１）の排ガスを戻し可能であり、排ガス戻しと排ガス戻し中断との間の切換を切換機構（１２）によって行うようにして、該切換機構が出口通路（５）と排ガスマニホルド（４）との間の移行領域（１１）に配置されていて制御装置（１４）によって所定の２つの終端位置で切換可能であり、この場合、ａ）切換機構（１２）の、排ガス戻し運転段階の外側で占められる一方の終端位置において、前記シリンダ（Ｃ１）から前記出口通路（５）内へ放出される排ガスを完全に排ガスマニホルド（４）内に導入して、該排ガスマニホルドによって排ガスターボ過給機（６）へ導くのに対して、ｂ）切換機構（１２）の、排ガス戻し運転段階中に占められる他方の終端位置において、前記シリンダ（Ｃ１）から前記出口通路（５）内へ放出される排ガスを完全に排ガス戻し管路（９）内に導入して、該排ガス戻し管路によって過給気マニホルド（２，２７）へ戻し、同時に、前記出口通路（５）から排ガスマニホルド（４）内へ流出する排ガスの、排ガスターボ過給機（６）への流れを阻止し、これによって排ガス戻し量をほぼ１００／シリンダ数の％で生ぜしめる請求項１記載の方法。
【請求項３】 ６つの若しくは６つよりも多い数の一列のシリンダ並びに１つの出口弁（ＡＶ）若しくは共通の１つの出口通路（５）に所属して配置された２つの出口弁（ＡＶ）を備えた内燃機関（１）、或いはそれぞれ６つの若しくは６つよりも多い数の二列のシリンダ並びに１つの出口弁（ＡＶ）若しくは共通の１つの出口通路（５）に所属して配置された２つの出口弁（ＡＶ）を備えた内燃機関（１）において実施する場合に、シリンダ列毎に１つのシリンダ（Ｃ１）の排ガスを戻し可能であり、排ガス戻しと排ガス戻し中断との間の切換を切換機構（１２）によって行うようにして、該切換機構が出口通路（５）と排ガスマニホルド（４）との間の移行領域（１１）に配置されていて制御装置（１４）によって所定の２つの終端位置及び少なくとも１つの中間位置に位置決め可能であり、この場合、切換機構（１２）の、排ガス戻し運転段階の外側で占められる一方の終端位置において、各シリンダ列の前記シリンダ（Ｃ１）から前記出口通路（５）内へ放出される排ガスを完全に排ガスマニホルド（４）内に導入して、該排ガスマニホルドによって排ガスターボ過給機（６）へ導くのに対して、排ガス戻し運転段階中に、ａ）内燃機関（１）の部分負荷運転時に切換機構（１２）を他方の終端位置に移して、各シリンダ列の前記シリンダ（Ｃ１）から前記出口通路（５）内へ放出される排ガスを完全に排ガス戻し管路（９）内に導入して、該排ガス戻し管路によって過給気マニホルド（２）へ戻し、同時に、前記出口通路（５）から排ガスマニホルド（４）内へ流出する排ガスの、排ガスターボ過給機（６）への流れを阻止し、これによって排ガス戻し量をほぼ１００／シリンダ数の％で生ぜしめ、ｂ）内燃機関（１）の全負荷運転時に切換機構（１２）を中間位置に位置決めして、各シリンダ列の前記シリンダ（Ｃ１）から前記出口通路（５）内へ放出される排ガスを、排ガス戻し管路（９）内へ供給されて過給気マニホルド（２）内に戻される部分流と、排ガスマニホルド（４）内に流入して排ガスターボ過給機（６）へ導かれる部分流とに分割して、これによって排ガス戻し量を部分負荷運転時に比べて小さい値で生ぜしめる請求項１記載の方法。
【請求項４】 排ガス戻し運転段階中に排ガス戻し量を最大値と最小値の間で、切換機構（１２）の段階的な若しくは連続的な調節運動によって内燃機関（１）のその都度の負荷状態に適合させて調節する請求項３記載の方法。
【請求項５】 各シリンダ（Ｃ１乃至Ｃ６若しくはＣ１乃至Ｃ１２）に対してそれぞれ２つの出口弁（ＡＶ）を備えた内燃機関（１）において実施する場合に、各出口弁（ＡＶ）がそれぞれ固有の各出口通路（３０，３１）に対応して配置されたシリンダ（Ｃ１；Ｃ１，Ｃ７）で該シリンダの排ガスを戻し可能であり、該シリンダ（Ｃ１）の前記１つの出口通路（３１）が直接に、排ガスマニホルド（２９）と排ガス戻し管路（３３）との間の移行領域（３２）に開口していて、シリンダヘッド内で前記隣接の別の出口通路（３０）に対して分離して形成されており、該別の出口通路が排ガスマニホルド（２９）に開口しており、排ガス戻し運転段階中に制御装置（１４）によって操作可能な制御機構（３８，５０）を用いて、前記出口通路（３０，３１）内へ放出された排ガスを、ａ）前記制御機構の、内燃機関（１）の部分負荷運転時に占められた全流過位置で完全に排ガス戻し管路（３３）内に導入して、過給気マニホルド（２７）へ戻し、ｂ）前記制御機構の、内燃機関（１）の全負荷運転時に排ガス戻し量を減少させる中間位置で一部分は排ガス戻し管路（３３）内に導入し、かつ一部分は排ガスマニホルド（２９）内に導入し、かつ排ガス戻し運転段階の外側で前記制御機構（３８，５０）の遮断位置に基づき完全に排ガスマニホルド（２９）内に供給して、排ガスターボ過給機（３６）へ導く請求項１記載の方法。
【請求項６】 各シリンダ（Ｃ１乃至Ｃ６）に対してそれぞれ２つの出口弁（ＡＶ）を備えた内燃機関（１）において実施する場合に、各出口弁（ＡＶ）がそれぞれ固有の各出口通路（３０，３１）に対応して配置されたシリンダ（Ｃ１）で該シリンダの排ガスを戻し可能であり、該シリンダ（Ｃ１）の前記１つの出口通路（３１）が直接に、排ガスマニホルド（２９）と排ガス戻し管路（３３）との間の移行領域（４４）に開口していて、シリンダヘッド内で前記隣接の別の出口通路（３０）に対して分離して形成されており、該別の出口通路が排ガスマニホルド（２９）に開口しており、前記出口通路（３０，３１）内へ放出された排ガスを、排ガスマニホルド（２９）が制御機構（４１）によって移行領域（４４）若しくは排ガス戻し管路（３３）に対して遮断されていて、さらに前記排ガス戻し管路（３３）が該排ガス戻し管路内に組み込まれて制御装置（１４）によって操作可能な閉鎖機構（４０）を用いて開放されている排ガス戻し運転段階中に、完全に過給気マニホルド（２７）へ供給するのに対して、排ガス戻し運転段階の外側で前記閉鎖機構（４０）の閉鎖位置及び前記制御機構（４１）の流過位置に基づき完全に排ガスマニホルド（２９）内に導入して排ガスターボ過給機（３６）へ導く請求項３又は４記載の方法。
【請求項７】 排ガス戻し運転段階中に排ガス戻し量を、隣接の別の出口通路（３０）から流出する排ガスへの適当な作用によって調節し、該排ガスを制御装置（１４）で適当に位置決め可能な制御機構（３８，４１，５０）によって、ａ）内燃機関（１）の部分負荷運転時に、完全に排ガス戻し管路（３３）、ひいては過給気マニホルド（２７）へ戻し、これによって排ガス戻し量を各シリンダ列毎に最大にほぼ１００／シリンダ数の％で生ぜしめ、ｂ）内燃機関（１）の全負荷運転時に２つの部分流に分割して、一方の部分流を排ガス戻し管路（３３）によって過給気マニホルド（２７）へ戻し、かつ他方の部分流を排ガスマニホルド（２９）内に導入して排ガスターボ過給機（３６）へ導き、これによって排ガス戻し量を部分負荷運転時よりも小さくする請求項５又は６記載の方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガスターボ過給機を用いて過給される多気筒式の往復ピストン内燃機関の排ガス戻しのための方法であって、往復ピストン内燃機関が各シリンダに対応してそれぞれ、過給気マニホルドに接続された入口通路に配置された少なくとも１つの入口弁及び、排ガスマニホルドに接続された出口通路に配置された少なくとも１つの出口弁、並びに排ガスマニホルドと過給気マニホルドとの間に配置された排ガス戻し管路を有している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関（若しくは燃焼機関）のＮＯｘ・エミッションの減少のために内燃機関の排ガスを吸い込み側に戻すことは公知である。この場合、排ガスが排気管から取り出されて、当該内燃機関の吸い込み管に戻される。最適な作用のために、戻される排ガスを冷却することが必要である。過給式の内燃機関、特に過給気冷却器を備えた内燃機関において圧縮機及び過給気冷却器が排ガスの残滓で汚されてしまうことを避けるために、排ガスが有利にはタービンの上流側で取り出されて、冷却されかつ過給気冷却器の下流側で吸い込み管内に導入される。内燃機関の運転特性の多くの範囲で、タービンの上流側の平均的な排ガス圧力は過給気冷却器の下流側の平均的な過給気圧力よりも低くなっている。従って、付加的な処置なしには過給気が排ガス管内に流入してしまうことになり、排ガスが吸い込み管へ戻されなくなる。種々の方法が公知であり、これによって、流れを誤った方向に形成することが防止され、かつＮＯｘ・エミッションの申し分のない減少のために十分な排ガス量を圧力差に基づき吸い込み管に向けて確実に流過させようとするものである。このために、排ガス戻し管路内に特殊な逆止弁、いわゆるＡＧＲ・フラップ弁若しくはＡＧＲ・フラッター弁(AGR-Flatterventil)を用いることが公知である。この場合、排ガス管内に生じる圧力ピークが活用されて、ＡＧＲ・フラッター弁（排ガス戻し流・フラッター弁）が開かれて、排ガスが吸い込み側へ流される。排ガス管若しくは排ガス通路内の圧力が過給気圧力よりも降下した場合には、ＡＧＲ・フラッター弁が閉じて逆流を防止する。ＡＧＲ・フラッター弁によるこのような排ガス戻しにおいては欠点がある。ターボ過給機効率が高くなると、過給気圧力と排ガス圧力との間の平均的な圧力差が大きくなり、得られる排ガス戻し量が小さくなる。このことは、最適なターボ過給機設計によって燃料消費の改善は実現できないことを意味しており、それというのは最適な排ガス戻し量が生ぜしめられないからである。さらに、ＡＧＲ・フラッター弁は戻される排ガスによって高い熱負荷を受けるものであり、このことはＡＧＲ・フラッター弁の必要な高い耐用年数及び信頼性を保証するために高い開発費用を意味する。さらに欠点として、高い運動のために必要な極めて精密なＡＧＲ・フラッター弁の破損に際して破片が内燃機関に吸い込まれてしまうことになり、このことは機関損傷のおそれを意味する。比較的高い開発コストのほかに、ＡＧＲ・フラッター弁の煩雑で費用のかかる製造も不都合である。さらに欠点として、排ガスが耐用年数を減少させないためにフラッター弁の上流側で冷却されねばならず、従って、各排ガス系にとってタービンの上流側に、固有のＡＧＲ・冷却器、フラッター弁及び閉鎖機構を備えた別個の排ガス戻し管路が、所望の排ガス戻し量を達成するために必要である。
【０００３】さらに、MTZ Motortechnische Zeitschrift 60(1999) 4 (MTZ エンジン技術雑誌６０（１９９９）４)の２４０〜２４２頁の３．３の節に記載のシリンダ構造においては、１つのシリンダを排ガス戻しのために用いるようになっており、該シリンダから放出された排ガスが、ＡＧＲ・冷却器を備えた排ガス管路を介して直接に過給気マニホルドに戻される。このような手段は種々の理由で効果的でなく、実施に適ったものでない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、往復ピストン内燃機関の排ガス戻しのための冒頭に述べた形式の方法を改善して、該方法が問題なく簡単な手段で実施可能であり、従来ＡＧＲ・フラッター弁の使用に際して生じる問題を避けることである。前述の欠点及び問題を排除する解決手段に関連して、排ガス戻しが遮断可能であるようにし、それというのは例えばエンジンブレーキ運転時並びに低い回転数からの加速過程に際しても粒子減少のために、排ガスが吸い込み装置内に達することを防止する必要がある。従って、例えばエンジンブレーキ運転時排ガスの逆流を確実に防止する手段が講じられねばならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために本発明の手段では、排ガス戻しが内燃機関の所定の運転段階中でのみ可能にされ、このような排ガス戻し運転段階中に１つのシリンダ列の１つのシリンダ（若しくは各シリンダ列の各１つのシリンダ、若しくは幾つかのシリンダ列の各１つのシリンダ）から放出される排ガスだけが完全に、若しくは調節された排ガス戻し量で部分的に、排ガス戻し管路を介して過給気マニホルドへ戻され、このような排ガス戻しが該排ガス戻し運転段階の外側では中断されて、前記シリンダから放出される排ガスが、別のシリンダから放出される排ガスと同様に完全に排ガスマニホルドを介して排ガスターボ過給機へ導かれるようになっている。
【０００６】本発明に基づく手段（方法）の有利な実施態様が請求項２以下に記載してある。
【０００７】本発明に基づく方法の根底を成す原理は、排ガス戻し運転段階で内燃機関のシリンダ列の１つのシリンダ内のピストンの押し出し作業が直接に排ガス戻しに関与させられることにある。本発明に基づく方法は完全に、従来必要な煩雑で故障しやすく高価なＡＧＲ・フラッター弁なしに行われる。往復ピストン内燃機関（レシプロエンジン）の排ガス出口に弁構造に応じて、制御装置を用いて作動可能な少なくとも１つの制御機構（制御フラップ）が設けられるだけであり、該制御機構によって、排ガス戻し運転段階中に内燃機関の１つのシリンダからのみ放出された排ガスが、完全に若しくは調節された排ガス戻し量で部分的に、排ガス戻し管路を介して過給気マニホルドへ戻される。簡単な形式では、ＡＧＲ・開（排ガス戻し通路開放）の位置とＡＧＲ・閉（排ガス戻し通路閉鎖）の位置とだけを有する制御機構が用いられる。別の実施態様では、排ガス戻し量の調節のための中間位置をも有する、即ち中間位置にも調節可能な制御機構が用いられ、このために制御装置が高い制御能力を有していて、内燃機関のその都度の負荷状態に応答して、排ガス戻し量が内燃機関の負荷状態に正確に適合して調節される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１には、５つのシリンダＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を有する直列５気筒の往復ピストン内燃機関(Hubkolbenbrennkraftmaschine)１が示してある。各シリンダはそれぞれ、シリンダヘッド内で過給気マニホルド２に接続された入口通路３の終端部に配置された１つの入口弁ＥＶ、及びシリンダヘッド内で排ガスマニホルド４に接続された出口通路５の始端部に配置された１つの出口弁ＡＶを有している。排ガスターボ過給機６の排ガスタービン７が排ガスマニホルド４に接続されており、かつ排ガスターボ過給機の圧縮機８によって吐出された過給気が、有利には過給気冷却器（図示せず）を介して過給気マニホルド２内に送られる。排ガス戻し管路９が排ガスマニホルド４と過給気マニホルド２との間の接続通路を成していて、該排ガス戻し管路内に、戻された排ガスの冷却のためのＡＧＲ・冷却器１０が組み込まれている。図１の実施例と異なって図２の実施例では、各シリンダがそれぞれ、共通の１つの入口通路３に配置された２つの入口弁ＥＶ及び共通の１つの出口通路５に配置された２つの出口弁ＡＶを有している。さらに図２の内燃機関は６気筒である。
【０００９】図１及び図２の両方の内燃機関１においては共通して、シリンダＣ１が、排ガスを所定の運転段階中に戻すシリンダとして設けられている。この場合、所属の出口通路５の出口側で適当に形成された移行領域１１に一方で排ガスマニホルド４が接続され、かつ他方で排ガス戻し管路９が接続されており、さらに制御フラップ１２が支承されている。制御フラップ１２は実施例では、排ガス戻し運転を実施して排ガス戻し量を調節可能な制御機構として、かつ排ガス戻しを中断可能な閉鎖機構として用いられている。制御フラップ１２の操作は液圧式、空気圧式若しくは電気的な作動モータ(Stellmotor)１３を用いて行われ、該作動モータはモータ駆動部分(Motortreiberteil)１５及び電子ユニット(Elektronikeinheit)１６を備えた制御装置１４の構成部分である。電子ユニットはマイクロプロセッサー並びに、往復ピストン内燃機関１の各タイプに適合させて設定された制御プログラム及び運転特性データの格納されたデータ及びプログラムメモリーを有していて、アルゴリズムに基づき内燃機関の所定の運転段階で排ガス戻しを実施若しくは中断するようになっている。この場合、制御フラップ１２は電子ユニット１６からモータ駆動部分１５を介して適当に命令された作動モータ１３によって、ａ）第１の終端位置へ移動させられ、該終端位置では排ガス入口がシリンダＣ１の出口通路５から排ガス戻し管路９に向かっては遮断されているものの、排ガスマニホルド４に対しては開放されており、従って排ガス戻しは行われず、さらに、排ガス戻し運転段階中に、ｂ）内燃機関１の部分負荷運転（部分負荷範囲）に際して第２の終端位置に移され、該終端位置では排ガス入口がシリンダＣ１の出口通路５から排ガス戻し管路９に向かっては完全に開放されていて、排ガスマニホルド４若しくは排ガスターボ過給機６に対しては完全に遮断されており、ｃ）内燃機関１の全負荷運転（全負荷範囲）に際して両方の終端位置間の中間位置に移され、該中間位置では、出口通路５を流過する排ガスは、排ガス戻し管路９内に供給されて過給気マニホルド２に戻される部分流と、排ガスマニホルド４内に流入して排ガスターボ過給機６に導かれる部分流とに分割され、従って部分負荷運転に対して小さい値の排ガス戻し量（排ガス戻し割合）を生ぜしめる。
【００１０】図１の実施例ではシリンダ数５に基づき、内燃機関１の部分負荷運転時に最大２０％の排ガス戻し量が可能である。図２に示す６つのシリンダの場合には、最大の排ガス戻し量はほぼ１６％である。両方の排ガス戻し量は内燃機関１の特定の運転時点、例えば全負荷時には多すぎ、従って前記ｃ）で述べた手段によって適当に、例えば≦１２％の値に減少させられる。このような調節手段の助成のために絞り箇所１７が制御フラップ１２の調節運動が段階的、周期的若しくは連続的に制御装置１４によって行われる。従って、排ガス戻し量を必要に応じて内燃機関１のその都度の負荷状態に適合させて調節することが可能である。
【００１１】図３では、１０気筒式の往復ピストン内燃機関１の一方の列１ａのシリンダが符号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を付けられ、かつ他方の列１ｂのシリンダが符号Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９，Ｃ１０を付けられている。過給気マニホルド２、入口通路３、入口弁ＥＶ、出口弁ＡＶ、排ガスタービン７及び圧縮機８を備えた排ガスターボ過給機６、排ガス戻し管路９、ＡＧＲ・冷却器１０、移行領域１１、制御フラップ１２並びに、作動モータ１３、モータ駆動部分１５及び電子ユニット１６を備えた制御装置１４に関して述べると、一方（第１）のシリンダ列１ａのこれらの構成部分は図１の内燃機関の構成部分に相応している。この場合、絞り箇所１７が省略してあり、さらに制御フラップ１２がもっぱら一方の終端位置「ＡＧＲ・開」若しくは他方の終端位置「ＡＧＲ・閉」へのみ調節可能である。ここでは排ガス戻し量の調節は行われておらず、また不要である。他方（第２）のシリンダ列１ｂにも排ガスターボ過給機１８を設けてあり、該排ガスターボ過給機は通常は第１のシリンダ列１ａの排ガスターボ過給機６と同じ構造であり、排ガスタービン１９が排ガスマニホルド２０に接続されており、かつ圧縮機２１が過給気マニホルド２２に接続されている。第２のシリンダ列１ｂの各シリンダＣ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９，Ｃ１０も同じく、それぞれ過給気マニホルド２２に接続された各入口通路２３の終端部でシリンダヘッド内に配置された入口弁ＥＶを有し、かつそれぞれ排ガスマニホルド２０に接続された各出口通路２４の始端部でシリンダヘッド内に配置された出口弁ＡＶを有している。過給気マニホルド２２は該過給気マニホルドから分岐する排ガス戻し管路２５を介して、排ガス戻し管路９の、ＡＧＲ・冷却器１０と第１のシリンダ列の過給気マニホルド２との間を延びる区分９′に接続している。これによって、過給気マニホルド２２が排ガス戻し運転時に過給気マニホルド２と同様に、シリンダＣ１から放出されて排ガス戻し管路９内に導入された排ガスを供給される。この場合、排ガス戻し量は排ガス総量の最大１０％である。排ガス戻し中断運転（排ガスを戻さずに行う運転）から排ガス戻し運転（排ガスを戻して行う運転）への制御フラップ１２の切換が、制御装置１４の相応の命令によって行われる。両方のシリンダ列１ａ，１ｂに同じ量の排ガスが供給されることを保証するために有利には、排ガス戻し管路２５及び排ガス戻し管路区分９′内に流量調節弁を設けてあってよく、該流量調節弁は制御フラップ１２と同様に制御装置１４によって制御される。流量調節弁を遮断機構として用いて、重複機能を生ぜしめ、制御フラップ１２の制御の故障の影響を防止するようになっていてよい。
【００１２】図３の実施例に対する変化例として、それぞれ５つのシリンダ若しくは５つよりも多くのシリンダから成るシリンダ列１ａ，１ｂを備えたＶ型配置の内燃機関（Ｖ型多気筒エンジン）において、各シリンダ列を図１若しくは図２に示すように構成することも可能である。この場合には、シリンダＣ６の出口通路２４にも対応して制御フラップ１２並びに絞り箇所１７が配置してあり、排ガス戻し管路２５が固有のＡＧＲ・冷却器を介して排ガスマニホルド２０に接続されていることになる。同じく第２のシリンダ列１ｂの制御フラップ１２に対応して、制御装置１４内に作動モータ１３及びモータ駆動部分１５並びに共通の電子ユニット１６が配置されることになる。これによって、それぞれ５つのシリンダから成る各シリンダ列１ａ，１ｂにおいて、最大２０％の排ガス戻し量を生ぜしめることができ、該排ガス戻し量は全負荷運転時には大きすぎ、従って図１及び図２の実施例で述べたように、調節技術的に両方の制御フラップ１２を用いて適当に小さく調節される。
【００１３】図４乃至図６に示す実施例においては、各シリンダＣ１乃至Ｃ６（図４及び図５）若しくは各シリンダＣ１乃至Ｃ１２（図６）に対してそれぞれ２つの入口弁ＥＶ及び２つの出口弁ＡＶを備えた往復ピストン内燃機関１が用いられている。この場合、各シリンダ列１若しくは１ａ，１ｂの各シリンダＣ１乃至Ｃ６若しくはＣ１乃至Ｃ１２の各両方の入口弁ＥＶは、シリンダヘッド内でそれぞれ共通の１つの入口通路２６に対応して配置されており、該各入口通路は過給気マニホルド２７から分岐している。これに対して、シリンダ列の１つのシリンダＣ１（図４及び図５）若しくは各シリンダ列の各１つのシリンダＣ１，Ｃ７（図６）は、出口通路及び出口弁ＡＶに関連して、残りのシリンダと異なっている。残りのシリンダＣ２乃至Ｃ６（図４及び図５）若しくはＣ２乃至Ｃ６及びＣ８乃至Ｃ１２（図６）においては、各両方の出口弁ＡＶがシリンダヘッド内でそれぞれ、各共通の１つの出口通路２８に対応して配置されており、該出口通路は排ガスマニホルド２９に開口している。これとは逆に、シリンダ列の１つのシリンダＣ１（図４及び図５）若しくは各シリンダ列の各１つのシリンダＣ１，Ｃ７（図６）の近傍の領域は、本発明に基づき構成されている。この場合、シリンダＣ１（図４及び図５）若しくはシリンダＣ１，Ｃ７（図６）の一方の出口弁ＡＶがシリンダヘッド内でそれぞれ一方の出口通路３０に対応して配置されており、該出口通路が排ガスマニホルド２９に開口している。シリンダＣ１（図４及び図５）若しくはシリンダＣ１，Ｃ７（図６）の他方の出口弁ＡＶが、それぞれ他方の出口通路３１に対応して配置されており、該出口通路３１がシリンダヘッド内で前記一方の出口通路３０に隣接して配置されていて、かつ排ガスマニホルド２９と該排ガスマニホルドから延びる排ガス戻し管路３３との間の移行領域３２に開口している。該排ガス戻し管路３３はＡＧＲ・冷却器３４を経て延びていて、過給気マニホルド２７に接続されている。過給気マニホルド２７が排ガスターボ過給機３６の圧縮機３５に接続されており、排ガスマニホルド２９が排ガスタービン３７に接続されている。
【００１４】図４乃至図６の実施例においては、排ガス戻し運転の制御のため及び排ガス戻し量の調節のための装置が設けられている。図４の実施例では制御機構として、出口通路３１と排ガス戻し管路３３と排ガスマニホルド２９との間の移行領域３２内に組み込まれて適当に支承された制御フラップ３８設けてあり、該制御フラップが、図１及び図２の制御フラップ１２と同様に、作動モータ１３、モータ駆動部分１５及び電子ユニット１６から成る制御装置１４を用いて操作可能であって、全流過位置、閉鎖位置及び任意の中間位置へ作動可能である。この場合、シリンダＣ１からピストンによって出口通路３０，３１内へ吐出（放出）された排ガスが、内燃機関１の排ガス戻し運転段階(Abgasrueckfuehr-Betriebsphase)中に、ａ）内燃機関１の部分負荷運転(Teillastbetrieb)中に全流過位置にある制御フラップ３８を用いて完全に排ガス戻し管路３３内に導入されて過給気マニホルド２７へ戻され、これによってほぼ１６％の最大の排ガス戻し量が生ぜしめられ、若しくはｂ）内燃機関１の全負荷運転(Vollastbetrieb)時に、排ガス戻し量を減少させる中間位置にある制御フラップ３８を用いて、一部分は排ガスマニホルド２９内に導入され、かつ一部分は排ガス戻し管路３３内に導入され、これによって排ガス戻し量が１６．６％の最大値よりも小さい値に調節される。
【００１５】排ガス戻しが不要であり、若しくは所望されていない場合には、制御フラップ３８が閉鎖位置（遮断位置）へ移され、シリンダＣ１から放出された排ガスが完全に排ガスマニホルド２９内に導入されて、排ガスターボ過給機３６へ送られる。
【００１６】排ガス戻し量の微調節のために実施例では制御絞り(Steuerdrossel)３９を設けてある。該制御絞りは出口通路３０内に、若しくは該出口通路の出口側で排ガスマニホルド２９への移行部に組み込まれていて、制御フラップ３８によって操作可能であり、若しくは制御フラップ３８と同様に制御装置１４によって調節可能である。内燃機関１の排ガス戻し運転段階の外側では、制御絞り３９は全流過横断面に調節されて、即ち全開されている。排ガス戻し運転段階中には、制御絞り３９の流過横断面が最大値に調節され、若しくは最大値とゼロでない最小値との間で調節される。
【００１７】図４に示す手段と異なって図５の実施例では、排ガス戻し管路３３の、ＡＧＲ・冷却器３４と移行領域３２との間を延びる区分３３′内に組み込まれた閉鎖機構４０及び移行領域３２内に支承された制御機構４１が設けられている。制御機構４１を用いて、出口通路３０の出口部分４２から流出する排ガスが、排ガスターボ過給機３６及び／又は排ガス戻し管路３３に向けて分配可能である。閉鎖機構４０及び制御機構４１が、電子ユニット４９、該電子ユニットから命令を受けるモータ駆動部分４６，４８及び該モータ駆動部分に所属して配置された作動モータ４３，４５から成る制御装置１４によって操作可能である。電子ユニット４９のハードウエアは他の実施例の電子ユニット１６と同じに構成されており、かつソフトウェア並びに特性線は使用例に適合させて設定されている。制御機構４１は２つの終端位置、即ち閉鎖位置と流過位置（実線で示す）を占めるようになっていてよい。内燃機関１の排ガス戻し運転段階中には、排ガスマニホルド２９が制御機構４１によって移行領域３２若しくは排ガス戻し管路３３に対して遮断されており、かつ排ガス戻し管路３３が閉鎖機構４０を全流過位置へ切り換えることによって開放されており、シリンダＣ１から出口通路３０，３１内へ放出された排ガスがもっぱら排ガス戻し管路３３内に導入され、即ち排ガスマニホルド２９への流れが中断（遮断）されている。このような状態は内燃機関１の部分負荷運転時に生ぜしめられ、その結果、排ガス戻し量がほぼ１６％の最大値に達している。内燃機関１の全負荷範囲では、制御機構４１が中間位置に移されて、出口通路３０から流出した排ガス流が２つの部分流に分割され、一方の部分流が排ガス戻し管路３３を介して過給気マニホルド２７へ戻され、かつ他方の部分流が排ガスマニホルド２９内に導入されて排ガスターボ過給機３６へ導かれ、これによって排ガス戻し量が部分負荷運転時よりも小さくなっている。内燃機関１の排ガス戻し運転段階の外側では、制御機構４１が流過位置へ切り換えられて、閉鎖機構４１が閉鎖位置へ移されており、その結果、出口通路３０，３１から流出した排ガスが完全に排ガスマニホルド２９内に導入されて排ガスターボ過給機３６へ導かれる。
【００１８】図６に示す実施例においては、Ｖ型１２気筒内燃機関１の各シリンダ列１ａ，１ｂの各１つのシリンダＣ１，Ｃ７に対応してそれぞれ制御機構５０を配置してあり、該制御機構は移行領域４４内に組み込まれている。各制御機構５０は、作動モータ５１、モータ駆動部分５２及び電子ユニット５３から成る制御装置１４によって２つの閉鎖位置及び異なる中間位置に移動させられ得る。各制御機構５０は、移行領域４４内で該移行領域の側壁間を垂直に延びて該側壁に対してシールされた分離壁５４によって形成されており、該分離壁は一方の端部で支承箇所５５内に旋回可能に支承されていてかつ他方の端部で円弧状に湾曲した制御プレート５６を保持している。制御プレート５６の外側輪郭が支承箇所５５の中心を基準とした所定の半径によって規定されていて、移行領域４４の、該制御プレートに対応して形成された対向面(Gegenflaeche)と協働するようになっている。移行領域４４から排ガス戻し管路３３が延びており、移行領域４４に、互いに隣接する両方の排ガス通路３０，３１が開口している。
【００１９】制御機構５０の前述の構成及び配置に基づき、次のことが可能であり、ａ）該制御機構の第１の閉鎖位置で、各排ガス戻し管路３３が遮断されており、即ち、排ガス戻しが行われず、シリンダＣ１，Ｃ７から該シリンダのピストンによって各両方の出口通路３０，３１内に放出された排ガスが、完全に各排ガスマニホルド２９内に導入され、これに対して排ガス戻し運転段階中に、ｂ）該制御機構の、内燃機関１の部分負荷運転時に占められる第２の閉鎖位置で、各排ガスマニホルド２９が遮断されており、シリンダＣ１，Ｃ７から各両方の出口通路３０，３１内に放出された排ガスが、完全に各排ガス戻し管路３３内に導入され、即ち完全に戻され、これによって各シリンダ列毎にほぼ１６％の最大の排ガス戻し量が生ぜしめられ、ｃ）第２の閉鎖位置に対して旋回量の小さい位置若しくは中間位置で、各出口通路３０の出口横断面が多かれ少なかれ開放され、若しくは部分的に開放されており、内燃機関１の全負荷運転時に部分負荷運転時よりも小さい排ガス戻し量が生ぜしめられるようになっている。制御機構を中間位置に移すことによって、各シリンダ列の各１つのシリンダの一方の出口通路から流出する排ガスを、排ガスマニホルド内に導入すると同時に、他方の出口通路から流出する排ガスを、排ガス戻し管路内に導入してもよい。これによって任意の排ガス量が制御装置の制御量に応じて生ぜしめられる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９６０４６６６８
【氏名又は名称】シュタイル ヌッツファールツォイゲ アクチエンゲゼルシャフト
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| 【出願日】 |
平成１２年８月４日（２０００．８．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６１８１５
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 敏雄 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５３７７（Ｐ２００１−６５３７７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１３日（２００１．３．１３） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２３７４０１（Ｐ２０００−２３７４０１） |
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