(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型エンジンであって、
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(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。
【請求項２】
請求項１に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項３】
請求項１に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項４】
請求項３に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項７】
請求項６に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項９】
請求項８に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項１０】
請求項９に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項１３】
請求項１２に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項１４】
請求項１１に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項１５】
請求項１４に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項１６】
請求項１２および請求項１４に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項１９】
請求項３ないし請求項１８のいずれか１項に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１９のいずれか１項に記載の大型エンジンにおいて、
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。
【請求項２１】
２サイクル大型ディーゼルエンジンであることを特徴とする請求項１ないし請求項２０のいずれか１項に記載の大型エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【特許文献１】独国特許発明第9 62 764号明細書(DE-PS 9 62 764)
【特許文献２】独国特許発明第35 32 938号明細書(DE 35 32 938 C1)
【特許文献３】国際公開第2005/068804号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】大型エンジンのアクチュエータに対応して設けられているコモンレールを、それに対応して設けられている供給装置とともに示した概略図である。
【図２】図１の一変形例を示す図である。
【図３】図１のさらなる変形例を示す図である。
【図４】図１のさらに別の変形例を示す図である。
【図５】図４に係る機構に対応して設けられている補助ブロワ機構を概略的に示す図である。
【図６】ポンプ‐動力源として排ガスターボチャージャを使用するための一例を示す図である。
【図７】ポンプ‐動力源として別体の排ガスタービンを有する図６の一変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
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
【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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