(57)【要約】【課題】往復ピストン燃焼機関、特に大型２ストローク・ディーゼル機関用複合拡散装置１を提供すること。【解決手段】複合拡散装置１は、拡散装置ハウジング４の内部に配置された拡散装置インサート５、５１、５２、５３で拡散装置入口２から拡散装置出口３まで長手軸Ｌに沿って分岐する拡散装置ハウジング４を備えている。拡散装置入口２は排気ガス・ターボチャージャ７の出口６に連結可能であり、拡散装置出口３は往復ピストン燃焼機関の給気冷却装置８に連結可能であり、それによって往復ピストン燃焼機関の作動状態では、新鮮な空気９を排気ガス・ターボチャージャ７から複合拡散装置１を介して給気冷却装置８内に案内することができる。本発明によると、複合拡散装置１は、長手軸Ｌに対して非対称にされている。本発明はさらに、往復ピストン燃焼機関、特に、本発明による複合拡散装置１を備えた大型２ストローク・ディーゼル機関に関する。【選択図】図３
2008025564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復ピストン燃焼機関用、特に大型２ストローク・ディーゼル機関用複合拡散装置において、拡散装置ハウジング（４）の内部に配置された拡散装置インサート（５、５１、５２、５３）で拡散装置入口（２）から拡散装置出口（３）まで長手軸（Ｌ）に沿って分岐する拡散装置ハウジングを備えた複合拡散装置であって、前記拡散装置入口（２）は排気ガス・ターボチャージャ（７）の出口（６）に連結可能であり、前記拡散装置出口（３）は前記往復ピストン燃焼機関の給気冷却装置（８）に連結可能であり、それによって前記往復ピストン燃焼機関の作動状態では、新鮮な空気（９）を前記排気ガス・ターボチャージャから前記複合拡散装置を介して前記給気冷却装置内に案内することができ、前記複合拡散装置は前記長手軸（Ｌ）に対して非対称に設計されていることを特徴とする複合拡散装置。
【請求項２】
少なくとも第１の拡散装置インサート（５１）は、前記拡散装置出口（３）に向かう方向に分岐する中空体（５１）として、特に直線又は非直線円錐（５１）の形で設計されている、請求項１に記載の複合拡散装置。
【請求項３】
第２の拡散装置インサート（５２）は、前記拡散装置出口（３）に向かう方向に分岐する小型体（５２）として、特に直線又は非直線円錐（５２）の形で設計されている、請求項１又は２の一項に記載の複合拡散装置。
【請求項４】
第３の拡散装置インサート（５３）は、金属薄板ガイド（５３）の形で設計された、請求項１から３までのいずれか一項に記載の複合拡散装置。
【請求項５】
前記拡散装置ハウジング（４）のハウジング断面（４００）、及び／又は前記拡散装置ハウジング（４）のインサート断面（５００）、及び／又は前記拡散装置インサート（５）のインサート断面（５００）は、前記拡散装置出口（３）の方向に大きくなる断面積（４００、５００）として形成されている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の複合拡散装置。
【請求項６】
前記ハウジング断面（４００）、及び／又は前記インサート断面（５００）は、円形及び／又は楕円形、及び／又は正多角形又は不規則多角形の形、特に三角形、四角形、又は五角形の形にされる、請求項１から５までのいずれか一項に記載の複合拡散装置。
【請求項７】
前記拡散装置ハウジング（４）、及び／又は拡散装置インサート（５）は、前記長手軸（Ｌ）に対して一定の開口角度（α１）、及び／又は一定に変化する開口角度（α２）、及び／又は非一定に変化する開口角度に延びている、請求項１から６までのいずれか一項に記載の複合拡散装置。
【請求項８】
前記一定の開口角度（α１）、及び／又は一定に変化する開口角度（α２）、及び／又は非連続に変化する開口角度は、前記長手軸（Ｌ）に垂直に測定した極性角度（φ）の関数である、請求項１から７までのいずれか一項に記載の複合拡散装置。
【請求項９】
少なくとも１つの拡散装置インサート（５）及び／又は前記拡散装置ハウジング（４）は、前記拡散装置ハウジング（４）の前記長手軸（Ｌ）に対して非対称に配置されている、請求項１から８までのいずれか一項に記載の複合拡散装置。
【請求項１０】
前記拡散装置ハウジング（４）及び／又は拡散装置インサート（５）は、ガイド要素（１０）、特に螺旋状ガイド要素（１０）、特にガイド羽根（１０）を備えた装置を備えており、前記ガイド要素（１０）は、前記排気ガス・ターボチャージャから排出する前記新鮮な空気（９）の周面流れを転換することができる、特に軸流に転換することができる、請求項１から９までのいずれか一項に記載の複合拡散装置。
【請求項１１】
ちょうど１つの拡散装置インサート（５）が設けられている、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の複合拡散装置。
【請求項１２】
湾曲した長手軸（Ｌ）に沿って湾曲した複合拡散装置として、前記複合装置入口（２）から前記複合装置出口（３）まで延びている、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の複合拡散装置。
【請求項１３】
往復ピストン燃焼機関、特に、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の複合拡散装置（１）を備えた大型２ストローク・ディーゼル機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復ピストン燃焼機関用の、特に、２ストローク大型ディーゼル機関用の複合拡散装置、及び独立請求項のプレアンブル部に記載の本発明による複合拡散装置を備えた往復ピストン燃焼機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電力の生成のための船舶又は固定設備用の大型ディーゼル機関などの往復ピストン燃焼機関の性能の改良を達成するため、新鮮な空気が、燃焼行程の後に、排気ガス・ターボチャージャとして普通設計された、圧力充填群又は強制吸気システムにより、高い圧力でシリンダの燃焼室内に案内される。これに関して、燃焼サイクルの後に燃焼室を出る排気ガスの熱エネルギーの一部を利用することができる。この目的で、熱い排気ガスが、出口弁を開くことによって圧力充填群にシリンダの燃焼室から運ばれる。圧力充填群は基本的に、圧力を受けて圧力充填群に入る熱い排気ガスによって駆動されるタービンからなる。その部分のため、タービンは回転子に電力を与え、この回転子により新鮮な空気が取り込まれ、圧縮される。いわゆる拡散装置、水分離装置を備えた給気冷却装置、及び入口レシーバは、しばしば単にターボチャージャと呼ばれ、この場合ではないが大きな２ストローク・ディーゼル機関の場合に、ラジアル圧縮機として設計された装置、圧縮機として回転子を備えたタービンの下流側に連結されている。圧縮機として回転子を備えたタービンから、給気又は掃気とも言われる、圧縮された新鮮な空気は最終的に、大型ディーゼル機関のシリンダの個別の燃焼室内に供給される。したがって、新鮮な空気の供給は、この種類の圧力充填群の使用により多くすることができ、シリンダの燃焼室内の燃焼過程の効率を大きくすることができる。
【０００３】
大型ディーゼル機関の場合、空気の供給はシリンダの異なる場所で起こる。したがって、例えば、長手方向に掃気された２ストローク機関では、空気は、シリンダの下側領域内の移動表面に配置された掃気スロットを介してシリンダの燃焼室内に案内される。４ストローク機関では、給気は普通、シリンダ・カバー内に配置された１つ又は複数の入口弁を介してシリンダの燃焼室内に案内される。これに関して、２ストローク機関はまた、確かに知られており、シリンダの下側領域の掃気スロットの代わりに、シリンダ・カバー内に入口弁を備えている。
【０００４】
これに関して、上で既に説明した拡散装置は、シリンダへ新鮮な空気を供給するために重要な意義を持つ。当業者によく知られているように、拡散装置は基本的に、流路の漏斗形の分散である。これは普通、遅延させる、すなわち流速を遅くするために働き、それによってよく知られているベルヌーイの法則により、圧力の増加が達成される。効率の低下につながる、動作状態における往復ピストン燃焼機関の拡散装置内で普通起こるような、拡散装置の内壁からの拡散装置内の流れの分離、及び亜音速流内の渦の形成を避けるため、拡散装置の２θの二重開口角度は、約１６°、好ましくは約８°を超えるべきではない。これは、拡散装置の長手軸を備えた拡散装置壁面によって形成された開口角度は可能であれば、約８°、好ましくは４°より小さいべきである。これに関して、特に遠心換気装置を使用して、運動エネルギーを圧力に効果的に変換することによりエネルギーを回復させる必要がある、亜音速拡散装置の下流側に回転ポンプ、噴射ポンプ、遠心圧縮機などを設けることが知られている。
【０００５】
開口角度の上記限度は、かなりの考えられる欠点がある。したがって、所定の効率に到達しようとする場合、長手軸の方向の特定の設置寸法の下であってはならない。これは、応用例、及び得られる効率の程度によって、拡散装置は、例えば、拡散装置によって連結されたターボチャージャと給気冷却装置の間で大型２ストローク・ディーゼル機関内に十分な空間が利用可能でない場合、締め付け状態で自然に極めて不利である特定の最小長さをしていなければならないということである。
【０００６】
一方、幾何的境界状態により拡散装置の特定の構成長さを超えてはならない場合、流入する新鮮な空気の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換することは、拡散装置の効率の度合いを小さくすることにつながる限られた程度にのみ可能であるということである。
【０００７】
特定の場合、この問題はいわゆる複合拡散装置の使用によって解決することができる。当業者は、複合拡散装置が、複合拡散装置を形成する複数の拡散装置の同心ネスティングであることを理解している。すなわち、同じ又は異なる開口角度を有する異なる寸法の円錐の形をした２つ以上の中空体は、互いに同心にネスティングしている。例えば、新鮮な空気がその後拡散装置の入口から拡散装置の出口まで複数の同心円錐形室に運ばれるので、複合拡散装置の外側ジャケットは、互いの内側に配置された複合拡散装置の円錐の表面上の流れを破断することなく、２θ＝１６°より大きいかなりの開口角度をしていてもよい。このように、複合拡散装置の建築上の長さが通常の拡散装置と比較して短いのにも関わらず、十分な程度の効率、又は通常の拡散装置と比較して改善された程度の効率を特定の場合にさらに得ることができる。
【０００８】
往復ピストン燃焼機関で使用するこの種類の複合拡散装置の一実施例が、ドイツ特許第１９７１０４０８Ａ１号に論じられている。
【０００９】
しかし、知られている複合拡散装置は実際は、往復ピストン燃焼機関、特に充填群、すなわちターボチャージャがラジアル圧縮機として設計されたもので使用されるのに少し適切であるだけであるということが示されている。というのは、渦の付随する悪影響による流れの分離はこれから起こり、それによって効率の度合いがかなり小さくなり、それによって往復ピストン燃焼機関、特に大型２ストローク・ディーゼル機関での知られている複合拡散装置の使用は最終的に、価値のあるものではなく、この理由により、これらはこれまで、例えばＷａｒｔｓｉｌａ社の大型ディーゼル機関でも使用されてこなかった。
【００１０】
一方では、基本的に費用、及び構造的幾何形状の理由により、往復ピストン燃焼機関、特に大型２ストローク・ディーゼル機関内の拡散装置の構造的長さを小さくする及び／又は同時に、従来から使用されている拡散装置と比較して効率の度合いを大きくする緊急の必要性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、知られている拡散装置と比較してかなり短い構造的長さを有し、またこれに関連して従来技術でこれまで使用されていた拡散装置より高い効率の度合いを有する、又は知られている拡散装置と同じ構造的長さに対するかなり改良された効率の度合いを有することが好ましい、往復ピストン燃焼機関用、特に大型２ストローク・ディーゼル機関用の改良型拡散装置を提案することである。本発明の別の目的は、往復ピストン燃焼機関、特に改良型の拡散装置を備えた大型２ストローク・ディーゼル機関を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これらの目的を満たす本発明の主題は、特許請求の範囲の独立請求項の特性によって特徴付けられる。
【００１３】
特許請求の範囲の従属請求項は、本発明の特に有利な実施例に関するものである。
【００１４】
本発明はしたがって、往復ピストン燃焼機関用、特に大型２ストローク・ディーゼル機関用複合拡散装置であって、拡散装置ハウジングの内部に配置された拡散装置インサートで拡散装置入口から拡散装置出口まで長手軸に沿って分岐する拡散装置ハウジングを備えた複合拡散装置に関する。拡散装置入口は、排気ガス・ターボチャージャの出口に連結可能であり、拡散装置出口は往復ピストン燃焼機関の給気冷却装置に連結可能であり、それによって往復ピストン燃焼機関の作動状態では、新鮮な空気を排気ガス・ターボチャージャから複合拡散装置を介して給気冷却装置内に案内することができる。本発明によると、複合拡散装置は、長手軸に関して非対称に設計されている。
【００１５】
すなわち、排気ガス・ターボチャージャの出口の直径にわたって、したがって自然に拡散装置入口の直径にもわたってターボチャージャから流出する新鮮な空気の速度分布のプロファイルは、決してかなり対称なブロック状構造を有さないことが分かった。これは、排気ガス・ターボチャージャから流出する新鮮な空気の速度ベクトルは、排気ガス・ターボチャージャの出口の断面積上で一定ではなく、むしろ噴出する新鮮な空気の速度ベクトルの速度プロファイルは排気ガス・ターボチャージャの構成により特徴的な非対称性を有するということである。
【００１６】
排気ガス・ターボチャージャが、機能の構成及び方法が長期にわたって当業者に知られてきた、例えば充填側で遠心圧縮機として設計されている場合、流出ガスの速度及び／又は方向は排気ガス・ターボチャージャの圧縮機の出口で、例えば、出口の最外縁部にあるよりも、排気ガス・ターボチャージャの出口の断面積の内側縁部での内径の領域でかなり異なることが分かった。排気ガス・ターボチャージャの出口での全断面積にわたって見ると、拡散装置内に流入する新鮮な空気の非回転対称速度プロファイルが得られる、すなわち、ラジアル圧縮機の構成によって予め決められた、又は少なくともそれによって共に決定された非対称速度プロファイルが得られる。
【００１７】
これが、例えばドイツ特許第１９７１０４０８Ａ１号に記載されたものなどの、従来の対称に構成された複合拡散装置が、複合拡散装置の構造的長さの効率及び短縮の度合いに対する改良の所望の度合いを示さない理由である。すなわち排気ガス・ターボチャージャから対称な複合拡散装置内に流出する空気の速度プロファイルの対称性は、知られている複合拡散装置の高い対称性とは比較にならないので、流入する新鮮な空気の失速により、複合拡散装置の特定領域、したがって、外乱、及び効率の度合いのかなりの低下につながる。
【００１８】
拡散装置に入る新鮮な空気の速度プロファイルにおけるこのような非対称性は、本発明による複合拡散装置が長手軸に対して非対称に設計されているという点において、本発明の複合拡散装置によって考慮される。これに関して、実際の場合では、本発明による複合拡散装置の構成は、排気ガス・ターボチャージャがその出口、したがって拡散装置入口で運ぶ、速度プロファイルに適応されている。
【００１９】
このようにして、複合拡散装置内での特定の表面積で流れが破断されるのを防ぐ、及び効率の度合いが低下するのを防ぐことが可能である。
【００２０】
本発明による複合拡散装置の好ましい一実施例では、少なくとも１つの第１の拡散装置インサートは、拡散装置出口に向かう方向に分岐する中空体として、特に直線又は非直線円錐形状に設計されている。例えば、拡散装置インサートが１つだけ設けられている場合、これは拡散装置ハウジングの長手軸に対して拡散装置ハウジング内で非対称的に設計されていることが好ましい。これは、特に、拡散装置インサート自体は円形の対称円錐ではない、及び／又は拡散装置インサートの長手軸は、拡散装置ハウジングの長手軸と平行に進んでいない、及び／又はこれと同一ではないという点において起こることができる。また、拡散装置ハウジング自体は対称に設計されていないことは自然に起こりうる。当業者は、流入する新鮮な空気の速度プロファイルに複合拡散装置の構造を適応させるため、複数の拡散装置インサートが存在する場合であっても、これ、及び本発明による複合拡散装置の非対称性を作り出すさらなる可能性を適切に使用する及び／又は組み合わせることができる方法を直ぐに理解する。
【００２１】
この装置では、拡散装置出口に向かう方向に分岐する小型本体として、特に直線又は非直線小型円錐の形に設計され、第２の拡散装置インサートとして指定された拡散装置インサートを提供することができる。したがって、新鮮な空気は、第２の拡散装置インサートを通して流れることができないが、その外表面を通して流れることしかできない。本発明による複合拡散装置では、例えば第２の拡散装置インサートだけしか存在することができず、拡散装置ハウジング内の別の拡散装置インサート、又は第２の拡散装置インサートを別の拡散装置インサートと組み合わせることができないことが分かるだろう。
【００２２】
これに関して、特別な実施例では、流入する新鮮な空気の速度プロファイルへの複合拡散装置の対称適応はまた、金属薄板ガイドの形に設計され、それによって入口側及び出口側で小型又は開口円錐ではない、第３の拡散装置インサートの設置によって達成することができる。
【００２３】
説明された、又は本発明の枠組み内で自明であるような可能性のある拡散装置インサートの全ての実施例は、それだけで、又は本発明による複合拡散装置を単独で、又は全ての適切な組合せで提供することができることが理解されるだろう。
【００２４】
実際特に重要である一実施例では、拡散装置ハウジングのハウジング断面、及び／又は拡散装置インサートのインサート断面は、拡散装置出口の方向に大きくなる断面積として形成されている。
【００２５】
ハウジング断面及び／又はインサート断面は、円形及び／又は長円形及び／又は正多角形又は不規則な多角形、特に三角形、又は四角形、又は五角形の形にすることができる。
【００２６】
拡散装置ハウジング及び／又は拡散装置インサートは、複合拡散装置の長手軸に対して一定の開口角度及び／又は一定に変化する開口角度、及び／又は不連続に変化する開口角度に延びていることが好ましい。
【００２７】
この装置では、一定の開口角度及び／又は一定に変化する開口角度、及び／又は不連続に変化する開口角度は、長手軸に垂直に測定した極性角度の関数である。
【００２８】
実際に重要である構造的設計では、少なくとも１つの拡散装置インサート及び／又は拡散装置ハウジングは、既に説明したように、拡散装置ハウジングの長手軸に対して非対称に配置されている。
【００２９】
複合拡散装置内の新鮮な空気の流れの方向にさらに影響を与えるため、拡散装置ハウジング及び／又は拡散装置インサートは、ガイド要素、特に螺旋状ガイド要素、特にガイド羽根を備えた装置を備えることができ、ガイド要素は、排気ガス・ターボチャージャから噴出する新鮮な空気の周面流れを分岐することができ、特に軸流に分岐することができるように配置及び設計されていることが好ましい。
【００３０】
本発明による複合拡散装置の特に簡単な実施例では、１つの拡散装置インサートだけが提供される。
【００３１】
所要の対称な適応例はまた、複合拡散装置が湾曲した長手軸に沿って湾曲した複合拡散装置として拡散装置入口から拡散装置出口まで延びているこのような配置で達成することができる。
【００３２】
これに関して、本応用例で記載した実施例は、例として考えるべきものであり、特に詳細に説明しない全ての適切な組合せも本発明に含まれることが理解されるだろう。
【００３３】
さらに、本発明は、往復ピストン燃焼機関、特に、上に説明した、及び図面を参照して以下に説明する複合拡散装置を備えた大型２ストローク・ディーゼル機関に関する。
【実施例】
【００３４】
本発明を、略図の助けをかりて、以下により詳細に説明する。
【００３５】
図１は、異なる構成部品の相互作用、及び以下に全体を参照番号１で示す、長手方向掃気を備えた大型２ストローク・ディーゼル機関として形成され、本発明による複合拡散装置を備えた大型ディーゼル機関の排気ガス・ターボチャージャの基本的構成を説明するための略図を示している。
【００３６】
大型ディーゼル機関は普通、シリンダ・カバー内に配置された出口弁１００１を有する複数のシリンダ１０００を備えており、シリンダ１０００内にはピストン１００２が下死点ＵＴと上死点ＯＴの間の移動表面に沿って前後に移動するように配置されている。シリンダ・カバーを備えたシリンダ１０００及びピストン１００２は、知られている方法でシリンダ１０００の燃焼空間を画定する。複数の掃気開口部１００３は、シリンダの下側領域に設けられており、掃気スロット１００３として設計されている。ピストン１００２の位置によって、掃気スロット１００３がそれによって覆われている、又はそれによって曝されている。掃気９と呼ばれる新鮮な空気９は、掃気スロット１００３を通してシリンダ１０００の燃焼空間内に流れることができる。燃焼中に発生する排気ガス１００４は、排気弁１００１に連結された排気管１００５を通してシリンダ・カバー内に配置された出口弁１００１を通して、排気ガス・ターボチャージャ７内に流れる。
【００３７】
それ自体知られている方法で、排気ガス・ターボチャージャ７は、実質的な構成部品として、空気９の圧縮用の圧縮機回転子７１１を有する圧縮機７１と、シャフトによってタービン回転子７２１に固定連結された、圧縮機回転子７１１を駆動するためのタービン回転子７２１を有するタービン７２とを備えている。タービン７２及び圧縮機７１は、ハウジング内に配置されており、排気ガス・ターボチャージャを形成し、これはこの場合圧縮機側でラジアル圧縮機として形成されている。タービン７２は、シリンダ１０００の燃焼空間からの流入する熱い排気ガス１００４によって知られている方法で駆動される。
【００３８】
シリンダ１０００の燃焼空間を掃気９で充填するためには、新鮮な空気９は誘導スタブを介して圧縮機回転子７１１によって吸入され、排気ガス・ターボチャージャ内で圧縮される。排気ガス・ターボチャージャ７から圧縮された新鮮な空気９は、本発明による下流側の複合拡散装置１を通過し、また入口レシーバ１００６内に圧力管を介して給気冷却装置８を通過し、このレシーバから圧縮された新鮮な空気９は最終的に、高い圧力で掃気スロット１００３を通してシリンダ１０００の燃焼室内まで通過する。
【００３９】
ラジアル圧縮機として構成された排気ガス・ターボチャージャ７は、図２にいくらかより詳細に示されている。ラジアル圧縮機はそれ自体知られている。これらは、ラジアル圧縮機は回転子流を備えた圧縮機であり、これから離れて、周辺構成部品は作業運搬のためのラジアル速度成分を有する。
【００４０】
したがって、空気はラジアル圧縮機内の羽根車によって圧縮される、排気ガス・ターボチャージャ７の出口６を介して、及び拡散装置入口２を介して拡散装置１内に特定の速度Ｖで運ばれる。
【００４１】
これに関して、排気ガス・ターボチャージャ７の出口６のインサート断面５００上の特定の断面座標Ｘ、及びしたがってハウジング断面４００の上の断面座標の上で考えると、排気する新鮮な空気９の速度Ｖは断面座標Ｘによって左右され、したがって断面積４００、５００の上では一定ではない。これは、特定の座標Ｘで排気ガス・ターボチャージャ７から複合拡散装置１内に入る新鮮な空気９の速度Ｖは、断面積４００、５００の少なくとも１つの座標Ｘの関数である速度プロファイルＰに従うということである。
【００４２】
排気ガス・ターボチャージャ７から噴出する新鮮な空気９の速度プロファイルＰにおけるこのような非対称性は、例えば図３に略図的に示されたような、本発明による複合拡散装置１の非対称的構造によって考慮される。図３の実施例では、新鮮な空気９は本発明により、排気ガス・ターボチャージャ７から拡散装置入口２を介して複合拡散装置１内に運ばれる。複合拡散装置１では、流入する新鮮な空気９の速度がそれ自体知られている方法で低下し、それによってベルヌーイの法則により、新鮮な空気９の圧力の増加が達成され、それによって高い圧力で給気冷却装置８に入る。図３の本発明による複合拡散装置１はこれに関して、拡散装置出口３に向かう方向に分岐する非直線円錐５１の形のまさに１つの拡散装置インサート５、５１を備えている。拡散装置ハウジング４は、拡散装置インサート５１とちょうど同じ方法で、本実施例では複合拡散装置１の長手軸Ｌに対して非対称に設計されており、それによって流入する新鮮な空気９の速度分布の速度プロファイルＰの非対称の形が理想的には考慮され、したがって本発明による複合拡散装置では、複合拡散装置１内の新鮮な空気９の流れを破断させないので高い程度の効率を達成することができるが、図３の複合拡散装置１は大きな開口角度、及び比較的短い構造的長さを有する。
【００４３】
小型拡散装置インサート５、５２を備えた、図３の本発明による複合拡散装置の第２の実施形態が図４に示されている。図４に示す装置は実質的に、既に詳細に記載された図３の装置に対応しており、しかし図４では、拡散装置インサート５、５２は図３で説明するような非直線形円錐５１の形の分岐する中空体５１ではなく、むしろ非直線小型円錐５２の形に設計された、拡散装置出口に向かう方向に分岐する小型体５２であり、それによって新鮮な空気９は小型円錐５２の周りで外側に流れることしかできず、小型円錐５２を通しては流れない。
【００４４】
小型拡散装置インサート５２又は中空拡散装置インサート５１が使用されるかどうかは、特に複合拡散装置１に流入する新鮮な空気９の速度分布の速度プロファイルの特別な形に左右される、及び／又は排気ガス・ターボチャージャ７の及び／又は給気冷却装置８の特別な設計などの別の領域状態によって、及び／又は例えば、複合拡散装置１自体の寸法及び形状で行われる要求などの他の領域状態によって決まる。
【００４５】
図５の図は、非対称に配置された２つの拡散装置インサート５を備えた複合拡散装置１の断面図を示している。複合拡散装置１の拡散装置ハウジング４自体は、複合拡散装置１の長手軸Ｌに対して非対称な楕円形状に形成されている。加えて、図５には明示しない拡散装置出口３への方向に分岐する中空な直線円錐５、５１として、図５の実施例では形成された２つの拡散装置インサート５、５１は、拡散装置ハウジング４内の複合拡散装置１の長手軸Ｌに対して非対称に配置されている。
【００４６】
図６には、非対称に形成された２つの拡散装置インサート５を備えた複合拡散装置１の別の実施例の断面が示されている。図６の実施例では、図５の実施例と同様に、拡散装置ハウジング４が楕円形状に形成され、その中に２つの拡散装置インサート５が中空の楕円形拡散装置インサート５１として形成される。すなわち、長手軸Ｌに対する複合拡散装置１の非対称性は、拡散装置ハウジング４及び拡散装置インサート５、５１の非対称成形によって生じる。
【００４７】
好ましい一実施例では、拡散装置インサート５の１つの壁面がこの装置内で穿孔することができる、すなわち孔又は開口部を備えることができ、それによって複合拡散装置１内の流れは、流入する新鮮な空気９の幾何形状及び／又は速度プロファイルＰによって、適切な方法で有利に影響される可能性がある。
【００４８】
拡散装置ハウジング４の一定に変化する開口角度α２を備えた複合拡散装置１の長手方向断面が、図７に示されており、図８は図７の実施例を斜視図で示している。
【００４９】
図７及び図８による複合拡散装置は、拡散装置出口３に向かう方向に延びている中空円錐として形成された、ちょうど１つの拡散装置インサート５を有する。明確にする理由で、拡散装置ハウジング４のみをこれに関して図８で示しており、拡散装置インサート５、５１は見えない。
【００５０】
図７は、開口角度α２が拡散装置入口２に向かって一定に小さくなり、拡散装置インサート５、５１の開口角度α１が長手軸Ｌに沿って一定である点において、どのように拡散装置ハウジング４の開口角度α２が長手軸Ｌの方向に一定に変化するかを明らかに示している。
【００５１】
加えて、一定に変化する開口角度α２は、図７及び図８による複合拡散装置１の非対称性がそれによって生じる極性角度φの関数である。
【００５２】
図９には、複合拡散装置１内に流入する新鮮な空気９の速度分布のプロファイルＰにおける非対称性が同様に、本発明の複合拡散装置１の効率の度合いを大きくするために考慮されることが好ましい、湾曲した長手軸Ｌを有する複合拡散装置１の拡散装置インサート５を備えた、本発明の別の実施例が示されている。
【００５３】
図１０及び図１１は、金属薄板ガイド５、５３を備えた本発明による複合拡散装置１の２つの実施例を示している。図１０及び図１１による複合拡散装置１の拡散装置インサート５、５３は、拡散装置出口３に向かう方向に分岐する中空体５、５１ではなく、むしろ長手軸Ｌに対して複合拡散装置１の拡散装置ハウジング４内に非対称に設けられた個別の金属薄板ガイド５３である。
【００５４】
図１２は、螺旋形状のガイド要素１０を備えた本発明による複合拡散装置１の断面を示しており、螺旋形状のガイド要素１０は、作動状態で排気ガス・ターボチャージャ７から排出する新鮮な空気９の周面流れを転換することができ、特に、軸流に転換することができるように配置及び設計されている。
【００５５】
図１３では、ガイド要素１０を備えた、本発明による複合拡散装置１の別の実施例の斜視図が最終的に示されており、ガイド要素１０は同様に流入する新鮮な空気９を有利な方法でそらし、例えば図１３に略図で示すように、複合拡散装置１の周面方向に向けられた流入する新鮮な空気の速度成分は軸方向成分に変換され、それによって複合拡散装置１から流出する新鮮な空気９は基本的に１つの軸方向速度成分を有するだけである。図１３の実施例では、ガイド要素１０が、拡散装置インサート５の外壁面と拡散装置ハウジング４の内壁面の両方に、別の適切な方法で連結される、例えば溶接又はねじ込み又は固定されるという点で、ガイド要素１０はさらに拡散装置インサートを拡散装置ハウジング４内に取り付ける、又は拡散装置インサート５を拡散装置ハウジング４で安定化させるように働く。
【００５６】
したがって、初めて、往復ピストン燃焼機関用、特に大型２ストローク・ディーゼル機関用の複合拡散装置が利用可能にされ、流入する新鮮な空気の極めて非対称な速度プロファイルでさえも、流れは内部で破断せず、それによって渦は形成されない。したがって、それによってかなり大きな開口角度が得られ、したがってかなり小さな構成長さを可能にし、同時に従来の拡散装置、又は知られている対称複合拡散装置と比較して効率の度合いで不利益に耐える必要がない、複合拡散装置が初めて利用可能である。構成長さが決定的な役割を果たさない場合、従来の拡散装置又は複合拡散装置の構成長さを維持しながら、効率の度合いのかなりの増加が本発明による複合拡散装置により達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】原則として、排気ガス・ターボチャージャの構造を示す略図である。
【図２】噴出する新鮮な空気の速度プロファイルを備えた排気ガス・ターボチャージャとしてのラジアル圧縮機を示す図である。
【図３】中空円錐状の拡散装置インサートを備えた、本発明による複合拡散装置の第１の実施例を示す図である。
【図４】小型拡散装置インサートを備えた、図３の本発明による複合拡散装置の第２の実施例を示す図である。
【図５】非対称に配置された２つの拡散装置インサートを備えた複合拡散装置の断面図である。
【図６】非対称に設計された２つの拡散装置インサートを備えた複合拡散装置の断面図である。
【図７】拡散装置ハウジングの一定に変化する開口角度を備えた複合拡散装置の長手断面図である。
【図８】周方向の変化する開口角度を備えた、図７の拡散装置ハウジングの斜視図である。
【図９】湾曲した長手軸を備えた、本発明による複合拡散装置を示す図である。
【図１０】金属薄板ガイドを備えた複合拡散装置の第１の実施例を示す図である。
【図１１】金属薄板ガイドを備えた複合拡散装置の第２の実施例を示す図である。
【図１２】螺旋形状のガイド要素を備えた複合拡散装置の断面図である。
【図１３】ガイド要素を備えた別の実施例の斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  複合拡散装置
３  拡散装置出口
４  拡散装置ハウジング
５  拡散装置インサート
６  出口
７  排気ガス・ターボチャージャ
８  給気冷却装置
９  掃気
１０  ガイド要素
５１  中空体
５２  拡散装置インサート
５３  金属薄板ガイド
７１  圧縮機
７２  タービン
４００  ハウジング断面
５００  インサート断面
７１１  圧縮機回転子
７２１  タービン回転子
１０００  シリンダ
１００１  出口弁
１００２  ピストン
１００３  掃気開口部
１００４  排気ガス
１００６  入口レシーバ
Ｌ  長手軸
ＵＴ  下死点
ＯＴ  上死点
Ｐ  速度プロファイル
Ｖ  速度
Ｘ  断面座標
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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