(57)【要約】  本発明は、コンプレッサ吸気ダクト（１２）内に回転可能に取り付けられたコンプレッサホイール（１８）と、前記コンプレッサホイール（１８）のレベルでコンプレッサ吸気ダクト（１２）に開口している追加ダクト（１３）とを有するコンプレッサ（１０）に関する。コンプレッサ吸気ダクト（１２）及び追加ダクト（１３）へのガス供給は、アクチュエータによって調節される。コンプレッサホイール（１８）は、電動機（１６）によって駆動され、回転慣性質量（１８）に結合される。
2007527970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ吸気ダクト（１２）に回転可能に取り付けられたコンプレッサホイール（１５）と、前記コンプレッサホイール（１５）の近傍で前記コンプレッサ吸気ダクト（１２）に開口する追加ダクト（１３）と、前記コンプレッサ吸気ダクト（１２）内への及び前記追加ダクト（１３）内へのガス供給を調節するアクチュエータとを備えた、特に内燃機関（１）用の、コンプレッサにおいて、
前記コンプレッサホイール（１５）が電動機（１６）によって駆動され、前記コンプレッサホイール（１５）に、回転慣性質量（１８）に連結することを特徴とするコンプレッサ。
【請求項２】
前記電動機（１６）は、２００Ｗの最大出力を有する低出力モータであることを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサ。
【請求項３】
前記電動機（１６）を、前記コンプレッサホイールの背面側に配置することを特徴とする請求項１あるいは２に記載のコンプレッサ。
【請求項４】
前記電動機（１６）のロータ（３４）を、前記コンプレッサホイール（１５）を支えるコンプレッサホイールシャフト（１７）に取り付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンプレッサ。
【請求項５】
前記コンプレッサホイールシャフト（１７）を、油潤滑式の封止箇所（３６、３７）近傍のベアリングハウジング（３０）に回転可能に取り付け、
前記コンプレッサホイール（１５）の背面に隣接して、前記封止箇所によりコンプレッサハウジング（２５）及び前記ベアリングハウジング（３０）に対して封止された緩衝空間を、コンプレッサハウジング（２５）とベアリングハウジング（３０）との間に設け、  
前記電動機（１６）を、前記緩衝空間（３３）内に配置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンプレッサ。
【請求項６】
前記回転慣性質量（１８）を、前記コンプレッサホイール（１５）の背面側に伸びる前記コンプレッサホイールシャフト（１７）に取り付けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンプレッサ。
【請求項７】
調整可能なスワール格子（２４）を、前記追加ダクト（１３）の前記コンプレッサ吸気ダクト（１２）内への開放領域に配置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のコンプレッサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のコンプレッサを備えた内燃機関。
【請求項９】
前記コンプレッサホイール（１５）を迂回する、調整可能な閉鎖要素（１１）を備えたバイパス（１４）を設けることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１０】
排気ライン（４）内の排気タービン（３）と吸気ライン（６）内のターボ圧縮機（５）とを備えた排気ターボ過給機（２）を設け、前記ターボ圧縮機（５）を前記コンプレッサ（１０）の上流に配置することを特徴とする請求項８あるいは９に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記排気タービン（３）は、タービン入口の有効断面積を調整するための可変ベーン構造（８）を備えることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
ターボ圧縮機（５）と排気タービン（３）とを備えた排気ターボ過給機（２）と、前記ターボ圧縮機（５）の下流に配置された追加コンプレッサ（１０）とを備え、
該コンプレッサホイール（１５）が、電動機（１６）によって駆動され、回転慣性質量（１８）に結合され、前記追加コンプレッサ（１０）の前記コンプレッサホイール（１５）が、調整可能な閉鎖要素（１１）を備えたバイパス（１４）によって迂回することができる内燃機関（１）の運転方法において、
より低い部分負荷運転においては、冷風タービン運転を生じさせるために、前記コンプレッサホイール（１５）に追加ダクト（１３）を介して燃焼用空気が供給され、前記コンプレッサ速度が、前記電動機（１６）を作動させることによって調節されるステップと、
前記機関が加速されると、前記コンプレッサホイール（１５）に前記コンプレッサ吸気ダクト（１２）を介して燃焼用空気が供給されるステップと、
全負荷運転においては、前記コンプレッサホイール（１５）を迂回するために、前記バイパス（１４）が開放されるステップと
によって特徴づけられる内燃機関の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサ、コンプレッサを有する内燃機関、及び内燃機関の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気ライン内のコンプレッサと排気ライン内の排気タービンとを有する内燃機関用ターボ過給機が記述されており、このタービンホイールは、シャフトにより回転可能に固定してコンプレッサホイールに結合されているので、内燃機関の排気によって生成されたタービンホイールの回転運動がコンプレッサホイールに伝達され、次いで、周囲からの燃焼用空気を高い給気圧力へと圧縮する。排気ターボ過給機にはまた電動機が付けられており、このため、過給機は、ある動作段階においてさらに電気駆動される。電動機は、ハウジングに固定されたスタータと、タービンホイールとコンプレッサホイールとの間の領域内でシャフトに回転可能に固定して配置されたロータとを有する。
【０００３】
特許文献２には、内燃機関用排気ターボ過給機が記述されており、このコンプレッサは、コンプレッサホイールが回転可能に取り付けられた軸方向のコンプレッサ吸気ダクトに平行に、コンプレッサホイールのレベルでコンプレッサ吸気ダクトに開口しているコンプレッサハウジング内に追加ダクトを有する。燃焼用空気が、コンプレッサ吸気ダクトを介して及び追加ダクトを介してコンプレッサホイールに供給されるが、追加ダクトを介する経路は、低い負荷及び速度を有する内燃機関の動作状態において特に選択され、内燃機関のシリンダ入口の領域内でこのような動作状態において低圧が優勢である場合に、コンプレッサ全体に圧力降下が起き、これにより、コンプレッサホイールの外部駆動なしで、追加ダクト及びコンプレッサホイールを介する流れが生じる。追加ダクトを介して供給された燃焼用空気は、半径方向にコンプレッサホイールブレードと出会い、これらに駆動回転を与える。したがって、低い負荷及び速度の場合、コンプレッサは、タービンの形で操作される（冷風タービン運転）。この動作モードにより、内燃機関のすべての動作状態において排気ターボ過給機の最小速度レベルを維持することができる。
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公表第６９２  １９  ８２２Ｔ２号明細書                  （対応する日本特開平５−３９７２７号公報）
【特許文献２】独国特許発明第１９９  ５５  ５０８Ｃ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、低いエネルギ経費で、コンプレッサホイール速度を最小レベルに保つという課題に基づく。特に内燃機関においてコンプレッサが使用される場合に、一方では、内燃機関内の無負荷運転において及びより低い部分負荷範囲においてコンプレッサの最小速度が維持され、他方では、機関の加速が行われた場合に可能な最小の時間遅延で過給が利用可能となる。
る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、請求項１の特徴を有するコンプレッサにより、請求項８の特徴を有するコンプレッサを備えた内燃機関により、請求項１２の特徴を有する内燃機関の運転方法により解決される。
【０００７】
特に内燃機関に好適な、本発明によるコンプレッサは、コンプレッサホイールが回転可能に取り付けられたコンプレッサ吸気ダクトに加えて、コンプレッサホイールの近傍でコンプレッサ吸気ダクトに開口する追加ダクトを備える。さらに、コンプレッサ吸気ダクト内への、また追加ダクト内へのガス供給を調節するためのアクチュエータが設けられる。必要に従って、アクチュエータは、供給されるべきガスがコンプレッサ吸気ダクトを介して又は追加ダクトを介して流れるよう調整される。追加ダクトを介して流れる場合には、追加ダクトがコンプレッサ吸気ダクトに放射状に開口していることにより、ガスが衝突して、駆動回転をコンプレッサホイールに与える。コンプレッサ全体に圧力降下がある場合には、これは、コンプレッサホイールを駆動するのに使用される。
【０００８】
さらに、コンプレッサには、コンプレッサホイールを駆動する電動機が装備される。その上、コンプレッサホイールには回転慣性質量が連結される。この構成により、コンプレッサは、コンプレッサ出力が必要ない段階において回転エネルギを蓄えことができ、コンプレッサ出力が再び必要な段階で、その出力を解放し得る。コンプレッサの残りの段階においては、適宜、損失を減少するために回転慣性質量から切り離すための手段が講じられる。この場合、電動機は、速度を望ましい速度レベルに安定化するよう働く。しかし、回転エネルギは主にコンプレッサへの排気ガス流から得られるので、望ましいコンプレッサホイール速度を維持するためには、低い消費電力を有する小型の電動機を設ければ十分である。このことにより、先行技術に基づく公知の設計の場合には、コンプレッサ出力が必要な場合に、コンプレッサの出力を直ちに得られるようにするために、通常、比較的大型の電動機が使用されなければならないので、この点において、小さい電動機ですむ本発明によるコンプレッサは、先行技術と異なる。
【０００９】
本発明によるコンプレッサにおいて、コンプレッサ出力が必要でない段階において回転エネルギは回転慣性質量内に蓄えられ、また再び直ちに解放される。望ましい低い大気摩擦損失により、回転慣性質量が多く取り除かれる。コンプレッサの作業を解放する必要が生じると直ぐに、コンプレッサ吸気ダクトを通る流れの流入が開放されて、コンプレッサホイールを回転することにより、供給されたガスが望ましい高い給気圧力へと圧縮される。
【００１０】
電動機は、コンプレッサホイールの背面側に、特にコンプレッサハウジングとコンプレッサホイールシャフトが油潤滑式の封止箇所に回転可能に取り付けられたベアリングハウジングとの間にある緩衝空間内に配置されることが好ましい。この緩衝空間は、ベアリングハウジングとコンプレッサホイールとの間の隔離量として重要であり、この結果、効果的な油による封止が生じる。コンプレッサホイールの領域内の圧力状況は、緩衝空間内の大気圧へと中和されるので、コンプレッサホイールの下流で負圧が優勢である場合にも、吸込み圧力が伝達されず、コンプレッサのシャフトの封止箇所から油が吸い込まれることもない。電動機は、組立経費が低く、新たな組立空間の必要もなく、この緩衝空間内に配置される。その上、コンプレッサホイールシャフトに取り付けられた電動機のロータによって、コンプレッサホイールから遠い側の封止箇所で望ましくない吸込み効果を生成し得る遠心力の形成が回避され、圧力増加によってそれが補償されるよう構造化される。
【００１１】
回転慣性質量は、コンプレッサホイールシャフトに、特にコンプレッサホイールの背面に隣接して配置されることが好ましい。電動機及び回転慣性質量は、コンプレッサホイールの同じ側に、好ましくはコンプレッサホイールの背面に配置されるが、好ましい実施形態においては、電動機は、既に示されているように、コンプレッサホイールの背面に直接隣接する逃げ量として機能する緩衝空間内に配置され、回転慣性質量は、コンプレッサホイールシャフトの同じ側であるが、その背面からより大きい距離を置いて取り付けられる。
【００１２】
本発明による内燃機関には、シリンダのすぐ入口で優勢な低圧（負圧）を使用して、内燃機関の無負荷運転において及びより低い部分負荷範囲内で冷風タービンとして操作される、上述した種類のコンプレッサが装備される。この場合、コンプレッサホイールを駆動するための燃焼用空気が追加ダクトを介して伝わり、回転エネルギが回転慣性質量内に蓄えられる。負荷及び速度が増加し、したがって大気圧を超える給気圧力が必要な場合には、コンプレッサは圧縮作業を実施しなければならず、このため、燃焼用空気用の流路が追加ダクトからコンプレッサ吸気ダクトに切り換えられるので、コンプレッサは、回転慣性質量の回転エネルギによって送られるコンプレッサの作業を実施することができる。
【００１３】
このようなコンプレッサが、内燃機関内で排気ターボ過給機に組み合わせられることが好ましく、この場合、ターボ圧縮機が内燃機関の吸気ライン内に配置され、排気タービンが排気ライン内に配置される。排気ターボ過給機のターボ圧縮機、及び、回転慣性質量と電動機が装備されたコンプレッサが、直列に接続され、特に回転慣性質量と電動機を備えたコンプレッサは、ターボ圧縮機の下流であってシリンダ吸気口の直前に配置される。この形態において、回転慣性質量及び電動機を備えたコンプレッサは、出力を短時間増加するのに使用される、いわゆるブースト機能を有する。このブースト機能は、排気ターボ過給機のいわゆるターボラグを補償するために使用されることが好ましく、これは、内燃機関が比較的低速であるために、排気ターボ過給機を駆動するための十分な排気がまだ利用できないことによって生じる。コンプレッサは、このように、短時間の加速を助ける機能を有する。
【００１４】
電動機及び回転慣性質量を備えたコンプレッサは、コンプレッサ単体として設計されることが好ましく、内燃機関のアイドリング時や、低い負荷領域内での駆動源は、上述の電気モータと吸気ラインの排気ガス圧の組み合わせである。しかし、コンプレッサはまた、排気ターボ過給機の一部でもあり、電動機によって内燃機関の動作範囲内の過給機の速度が確実に安定化させることができ、過給機の好ましい最小速度を維持するための十分に高い排気の背圧が生成されない。
【００１５】
コンプレッサのコンプレッサホイールを迂回する、調整可能な閉鎖要素を有するバイパスが設けられることが好ましく、このバイパスは、通常、追加コンプレッサを迂回するために内燃機関の高い負荷及び速度で開放され、より低い及び中間の部分負荷範囲内で閉じられる。バイパスが閉じられると、燃焼用空気は追加コンプレッサを通って伝わり、流路によって、冷風タービン運転（追加ダクトを通る流れ）が設定されるか、又は給気圧力（コンプレッサ吸気ダクトを通る流れ）が生成される。他方、負荷が高い場合、上流の排気ターボ過給機はその全能力に達し、必要な高い給気圧力が、排気ターボ過給機のターボ圧縮機によって生成される。これらの動作範囲内においては、追加コンプレッサは、もはや給気圧力の生成に寄与せず、望ましくない絞りを生じさせるだけであるが、これは、バイパスを開放することによって迂回される。
【００１６】
他の請求項、図についての記述、及び図面から、さらなる利点及び好ましい実施形態が推測される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示されている内燃機関１、オットー機関又はディーゼル機関には、内燃機関の排気ライン４内の排気タービン３と吸気ライン６内のターボ圧縮機５とを有する排気ターボ過給機２が装備され、ターボ圧縮機５のコンプレッサホイールは、シャフト７により回転可能に固定して排気タービン３のタービンホイールに連結される。排気タービン３のタービンホイールは、内燃機関１の排気ガスの圧力によって駆動され、回転運動がシャフト７によりターボ圧縮機５内のコンプレッサホイールに伝達され、次いで、大気圧下にある周囲から燃焼用空気を吸い込み、これを高い給気圧力へと圧縮する。排気タービン３は可変ベーン構造８を備え、これにより、最小保持位置と最大解放開放位置との間で、効果的なタービン入口断面積が、調整される。
【００１８】
燃焼用空気は、ターボ圧縮機５の下流のインタクーラ９内で冷却され、次いで、吸気ライン６のさらなる過程において、追加コンプレッサ１０に供給される。この追加コンプレッサ１０は、コンプレッサ単体として設計されており、給気圧力を短時間増加するためのものである。このコンプレッサ１０は機関の近くに配置され、したがって、基本的に、吸気ライン内のスロットル弁を省くことができる。
【００１９】
コンプレッサ１０には閉鎖要素１１が付けられており、これにより、コンプレッサ吸気ダクト１２内への、コンプレッサ吸気ダクトに平行に走る追加ダクト１３内への、及びコンプレッサのコンプレッサホイール１５を迂回するバイパス１４内への給気が、調整される。コンプレッサホイールシャフト１７に取り付けられたコンプレッサホイール１５は、コンプレッサ吸気ダクト１２内に回転可能に取り付けられる。燃焼用空気は、１つの追加コンプレッサ１０が給気圧力を生成する動作段階において、コンプレッサ吸気ダクトを介して供給される。追加ダクト１３は、コンプレッサ吸気ダクト１２に平行に走り、コンプレッサホイール１５付近でコンプレッサ吸気ダクト１２に半径方向に開放され、追加スワールを、コンプレッサホイール１５に当たる流入燃焼用空気に与える調整可能なスワール格子２４が、開放断面積内に配置される。内燃機関１の無負荷運転時や、より低い部分負荷運転の２つの動作範囲内の内燃機関のシリンダ入口での負圧が優勢であるので、この時、追加ダクト１３を介する経路が開放され、この結果、コンプレッサ１０全体に圧力降下が生じ、コンプレッサホイール１５を駆動するのに使用される（冷風タービン運転）。
【００２０】
バイパス１４を介する流路は、内燃機関１の高い負荷及び速度の場合に選択される。これは、これらの動作状態においては、コンプレッサ１０を介する経路では、供給されるべき燃焼用空気の絞り効果しか生じないためであり、望ましいものではない。必要とされる給気圧力は、より上の負荷及び速度範囲内の排気ターボ過給機２のターボ圧縮機５によって提供される。
【００２１】
コンプレッサ１０には、駆動用の電動機１６が装備され、このロータは、コンプレッサホイール１５のコンプレッサホイールシャフト１７に回転可能に固定して置かれ、このスタータは、コンプレッサハウジングに配置される。さらに、回転エネルギを蓄えるよう働く回転慣性質量１８が、回転可能に固定してコンプレッサホイールシャフト１７に結合される。電動機１６は、コンプレッサホイールの背面に直接隣接して配置され、回転慣性質量１８は、電動機１６より遠くの、コンプレッサホイールの背面側に設置される。
【００２２】
燃焼用空気が追加ダクト１３を介してコンプレッサホイール１５に供給され、ホイールが駆動される、冷風タービン運転においては、回転エネルギが回転慣性質量１８内に蓄えられる。コンプレッサホイールの最小速度レベルが、電動機１６の追加駆動により確実に維持される。
【００２３】
無負荷速度から加速が行われると、閉鎖要素１１が切り換えられて、燃焼用空気がコンプレッサ吸気ダクト１２を介して供給される。次いで、コンプレッサ１０は、コンプレッサ運転モードで動作し、供給された燃焼用空気は、高い給気圧力へと圧縮される。この運転モードは、低い負荷及び速度の場合に、排気ターボ過給機２のいわゆるターボラグを補償するのを助ける。この場合、回転慣性質量１８内に蓄えられた回転エネルギにより、コンプレッサの作業が提供される。
【００２４】
さらに、内燃機関１には、排気タービン３の上流側の排気ライン４とインタクーラ９の下流側の吸気ライン６との間に、再循環ライン２０を有する排気再循環設備１９が装備され、調整可能なＥＧＲバルブ２１及びその下流に接続されたＥＧＲクーラ２２が、再循環ライン２０内に配置される。
【００２５】
内燃機関の調整可能な各部分は、エンジンコントロールユニット２３を用いて、状態変数及び動作変数に基づいて調整される。調整可能な各部分とは、特に、排気タービン３の可変ベーン構造８、コンプレッサ１０の閉鎖要素１１、コンプレッサ１０のスワール格子２４、及び排気再循環設備１９のＥＧＲバルブ２１である。
【００２６】
図２は、追加のコンプレッサ１０を示す断面図である。コンプレッサ運転においては、コンプレッサホイール１５には、コンプレッサ吸気ダクト１２を介して燃焼用空気が供給され、コンプレッサホイール１５は、そのコンプレッサホイールシャフト１７を中心として回転可能に取り付けられる。コンプレッサ吸気ダクト１２には、オーバーフロー開口部２７を介してコンプレッサ吸気ダクト１２と連通する、上流の空気収集空間２６を介して燃焼用空気が供給される。例示的実施形態においては、オーバーフロー開口部２７は、軸方向に変位可能な閉鎖要素１１によって閉じられ、閉位置において、コンプレッサ吸気ダクト１２を封止する。
【００２７】
その上、空気収集空間２６は、さらなるオーバーフロー開口部２８を介して追加ダクト１３に接続され、この追加ダクト１３は、コンプレッサ吸気ダクト１２に平行に走り、半径方向にコンプレッサ吸気ダクト１２を囲む。追加ダクト１３は、コンプレッサホイール１５の近傍で、半径方向にコンプレッサ吸気ダクト１２に開口している。図１２の例示的実施形態においては、開放断面積は、軸スライド３１として設計された、軸方向に変位可能なアクチュエータによって閉じられる。軸スライド３１は、コンプレッサ吸気ダクト１２内へと追加ダクト１３の開放断面積を解放するその開放位置の方向に、コンプレッサハウジング２５に支持されたバネ設備３２によって作用するが、この例示的実施形態においては、バネ設備３２の力に対抗する閉鎖要素１１により、開放断面積を封止するその閉位置へと変位する。軸スライド３１の開放位置において、追加ダクト１３の開放断面積は、コンプレッサ吸気ダクト１２に開口しており、コンプレッサホイールブレードに当たる流入燃焼用空気にスワールを与えるよう働くスワール格子２４は、開放断面積内に配置される。
【００２８】
コンプレッサホイール１５を通過する燃焼用空気は、ディフューザを介して排気口ダクト２９内へと半径方向に伝わり、その後、燃焼用空気はこれを介して吸気ライン内へと導入される。
【００２９】
コンプレッサホイールシャフト１７は、コンプレッサハウジング２５にしっかりと接続されたベアリングハウジング３０に回転可能に取り付けられる。コンプレッサホイールシャフトの油潤滑式の封止箇所とコンプレッサホイールの清浄空気側との間の圧力差により、潤滑油がベアリングハウジングからコンプレッサホイール領域へと通過し得ないような、大気圧が優勢であり圧力隔離及び空力隔離を生じさせる機能を有する環状の緩衝空間が、ベアリングハウジング３０とコンプレッサホイール１５の背面との間に形成される。その上、電動機１６は、緩衝空間内に収容される。
【００３０】
コンプレッサホイールシャフトに回転可能に取り付けられた回転慣性質量１８は、点線で示されたコンプレッサホイールシャフト１７の延在部の領域内で取り付けられる。
【００３１】
図３の拡大詳細図から分かるように、この環状のロータ３４がコンプレッサホイールシャフト１７に回転可能に取り付けられ、スタータ３５がロータ３４の両端部側を取り囲むようにしてコンプレッサハウジングに支持され、このようにして電動機１６が環状の緩衝空間３３内に配置される。そこに収容されている電動機１６を含む緩衝空間３３は、ベアリングハウジング３０とコンプレッサホイール１５の後部の壁との間に軸方向に置かれる。
【００３２】
緩衝空間３３の範囲を定める封止箇所３６及び３７がまた、図３に示されている。封止箇所３６は、緩衝空間３３に対するコンプレッサホイール１５の封止箇所を示しており、この軸方向の端部側は、コンプレッサホイールの後部の壁によって形成される。封止箇所３６及び３７は、油がコンプレッサホイールの清浄空気領域内へと通過することを防止する。
【００３３】
磁気軸受構造は、コンプレッサホイールシャフトを取り付けるのに使用される。この結果、出力損失が極端に低く抑えられる。コンプレッサは、コンプレッサ単体として設計されるので、たとえばタービン側での熱の生成により、排気ターボ過給機の場合に優勢である、磁気軸受構造に影響を及ぼす状況が存在しない。その上、磁気軸受構造は、油の潤滑を省くことができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】排気ターボ過給機と、電動機及び回転慣性質量が装備された追加コンプレッサとを備えた内燃機関を示す概略図である。
【図２】追加コンプレッサを示す断面図である。
【図３】コンプレッサホイールシャフトに取り付けられた電動機の領域を示す図２の拡大詳細図である。
【図１】
2007527970.tif 000003
【図２】
2007527970.tif 000004
【図３】
2007527970.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年9月2日(2005.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ吸気ダクト（１２）に回転可能に取り付けられたコンプレッサホイール（１５）と、前記コンプレッサホイール（１５）の近傍で前記コンプレッサ吸気ダクト（１２）に開口する追加ダクト（１３）と、前記コンプレッサ吸気ダクト（１２）内への及び前記追加ダクト（１３）内へのガス供給を調節するためのアクチュエータとを備え、前記コンプレッサホイール（１５）が電動機（１６）によって駆動されるコンプレッサを有する内燃機関（１）において、
前記コンプレッサ（１０）がコンプレッサ単体として設計され、該駆動源が前記電動機（１６）又は、前記内燃機関（１）の吸気ライン（６）に生ずる負圧であり、
前記コンプレッサホイール（１５）に、回転慣性質量（１８）を連結することを特徴とする内燃機関（１）。
【請求項２】
前記電動機（１６）は、２００Ｗの最大出力を有する低出力モータであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記電動機（１６）を、前記コンプレッサホイールの背面側に配置することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記電動機（１６）のロータ（３４）を、前記コンプレッサホイール（１５）を支えるコンプレッサホイールシャフト（１７）に取り付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記コンプレッサホイールシャフト（１７）を、油潤滑式の封止箇所（３６、３７）近傍のベアリングハウジング（３０）に回転可能に取り付け、
前記コンプレッサホイール（１５）の背面に隣接して、前記封止箇所によりコンプレッサハウジング（２５）及び前記ベアリングハウジング（３０）に対して封止された緩衝空間を、コンプレッサハウジング（２５）とベアリングハウジング（３０）との間に設け、
前記電動機（１６）を、前記緩衝空間（３３）内に配置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記回転慣性質量（１８）を、前記コンプレッサホイール（１５）の背面側に伸びる前記コンプレッサホイールシャフト（１７）に取り付けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項７】
調整可能なスワール格子（２４）を、前記追加ダクト（１３）の前記コンプレッサ吸気ダクト（１２）内への開放領域に配置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記コンプレッサホイール（１５）を迂回する、調整可能な閉鎖要素（１１）を備えたバイパス（１４）を設けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項９】
排気ライン（４）内の排気タービン（３）と吸気ライン（６）内のターボ圧縮機（５）とを備えた排気ターボ過給機（２）を設け、前記ターボ圧縮機（５）を前記コンプレッサ（１０）の上流に配置することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記排気タービン（３）は、タービン入口の有効断面積を調整するための可変ベーン構造（８）を備えることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１１】
ターボ圧縮機（５）と排気タービン（３）とを備えた排気ターボ過給機（２）と、前記ターボ圧縮機（５）の下流に配置された追加コンプレッサ（１０）とを備え、
該コンプレッサホイール（１５）が、電動機（１６）によって駆動され、回転慣性質量（１８）に結合され、前記追加コンプレッサ（１０）の前記コンプレッサホイール（１５）が、調整可能な閉鎖要素（１１）を備えたバイパス（１４）によって迂回することができる内燃機関（１）の運転方法において、
より低い部分負荷運転においては、冷風タービン運転を生じさせるために、前記コンプレッサホイール（１５）に追加ダクト（１３）を介して燃焼用空気が供給され、前記コンプレッサ速度が、前記電動機（１６）を作動させることによって調節されるステップと、
前記機関が加速されると、前記コンプレッサホイール（１５）に前記コンプレッサ吸気ダクト（１２）を介して燃焼用空気が供給されるステップと、
全負荷運転においては、前記コンプレッサホイール（１５）を迂回するために、前記バイパス（１４）が開放されるステップと
によって特徴づけられる内燃機関の運転方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、コンプレッサを有する内燃機関、及び内燃機関の運転方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
特許文献２には、内燃機関用排気ターボ過給機が記述されており、このコンプレッサは、コンプレッサホイールが回転可能に取り付けられた軸方向のコンプレッサ吸気ダクトに平行に、コンプレッサホイールのレベルでコンプレッサ吸気ダクトに開口しているコンプレッサハウジング内に追加ダクトを有する。燃焼用空気が、コンプレッサ吸気ダクトを介して及び追加ダクトを介してコンプレッサホイールに供給されるが、追加ダクトを介する経路は、低い負荷及び速度を有する内燃機関の動作状態において特に選択され、内燃機関のシリンダ入口の領域内でこのような動作状態において低圧が優勢である場合に、コンプレッサ全体に圧力降下が起き、これにより、コンプレッサホイールの外部駆動なしで、追加ダクト及びコンプレッサホイールを介する流れが生じる。追加ダクトを介して供給された燃焼用空気は、半径方向にコンプレッサホイールブレードと出会い、これらに駆動回転を与える。したがって、低い負荷及び速度の場合、コンプレッサは、タービンの形で操作される（冷風タービン運転）。この動作モードにより、内燃機関のすべての動作状態において排気ターボ過給機の最小速度レベルを維持することができる。
吸気ライン内に排気ターボ過給機と追加コンプレッサとを備えた過給内燃機関が、特許文献３より公知である。排気ターボ過給機のコンプレッサは、コンプレッサ吸気ダクトに平行に走り、コンプレッサホイールブレードのレベルでコンプレッサ吸気ダクトに開口している追加ダクトを備える。アクチュエータにより、軸方向にコンプレッサ吸気ダクトを介してコンプレッサホイールに、また半径方向に追加ダクトを介してコンプレッサホイールブレードに、給気を設定することができる。排気ターボ過給機のシャフトはまた、電動機を用いても直接駆動される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公表第６９２  １９  ８２２Ｔ２号明細書
【特許文献２】独国特許発明第１９９  ５５  ５０８Ｃ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２  ２１  ０１４Ａ１号明細書
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題は、請求項１の特徴を有する内燃機関により、請求項１１の特徴を有する内燃機関の運転方法により解決される。
【国際調査報告】
2007527970.tif 000006
2007527970.tif 000007
2007527970.tif 000008
2007527970.tif 000009
2007527970.tif 000010
2007527970.tif 000011