(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中作業船に適用される、遠心ブロワ型機械式過給機によって空気が過給されるＶ型４サイクルディーゼル機関であって、
一方のシリンダ列のバルブタイミングを、４サイクルと吸気行程および排気行程のみを繰り返す非燃焼のサイクルとに切り替える切り替え装置と、
該非燃焼サイクル時には当該一方のシリンダ列への燃料噴射を停止させる制御装置と、
上記一方のシリンダ列の排気ポートおよび他方のシリンダ列の排気ポートがともに接続された、水中へ排気するための排気管とを備えており、
非燃焼サイクル時の上記一方のシリンダ列から排出される空気と、他方のシリンダ列からの排気ガスとがまとめて上記排気管から排出されるように構成されてなる過給機付きディーゼル機関。
【請求項２】
ディーゼル機関の負荷が一定の閾値以上であるときに上記一方のシリンダ列のバルブタイミングが非燃焼サイクルから４サイクルに切り替えられるように構成されてなる請求項１記載の過給機付きディーゼル機関。
【請求項３】
ディーゼル機関の負荷を検出する負荷センサをさらに備えており、
上記制御装置が、負荷センサにより検出された負荷に基づいて上記切り替え装置を駆動するように構成されてなる請求項１または２記載の過給機付きディーゼル機関。
【請求項４】
上記排気管に固定絞りが配設されてなる請求項１記載の過給機付きディーゼル機関。
【請求項５】
上記切り替え装置が、上記一方のシリンダ列の吸気弁および排気弁を開閉するためのカム機構から構成されており、
該カム機構が、４サイクルタイミング用のカムと非燃焼サイクルタイミング用のカムとこれらのカムが直列に固設されたカムシャフトとを有しており、
上記制御装置がカムシャフトをその軸方向に移動させることによって４サイクルタイミング用のカムと非燃焼サイクルタイミング用のカムとを切り替えるように構成されてなる請求項３記載の過給機付きディーゼル機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
【０００２】
この発明は過給機付きのディーゼル機関に関する。さらに詳しくは、とくに水中作業船の主機関として使用される過給機付きのディーゼル機関に関するものである。
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に水中作業船の主機関としてディーゼル機関が採用されている。この水中作業船は船体が水中に没した状態で使用されるものであるから、ディーゼル機関の吸気管は水中から水面上の空中へ突出されている。一方、排気管は船体から水中に延設され、その出口は水中に没している。したがって、排気管の出口から水が進入する傾向にあるため、この水の進入を防ぐ必要がある。従来では排気管に進入しようとする水を排気の流れの勢いによってはき出して進入を防止している。具体的には、排気管の途中に水の逆流を防止するための絞り（以下、「排気出口絞り」という。）を設けて排気ガスの流速を増加せしめるという対策が講じられている。
【０００４】
また、一般に主機関には機械駆動式過給機が装備されている。これは、ディーゼル機関の小型軽量化および高効率化を図るためであると共に、ディーゼル機関の低負荷時、たとえば無負荷定格回転時においても排気管からの水の進入を防止するために十分な排気容量を確保して排気流速を十分なものとするためである。ここで、機械式過給機とはディーゼル機関の出力軸から動力を得て駆動されるものである。したがって、ディーゼル機関の高効率化に加えて排気流速を増加させるためにもこの機械式過給機の機能を十分に用いようとすれば、それだけ機械式過給機の出力を増大する必要がある。その結果ディーゼル機関が発生する動力の多くが過給機の駆動に消費され、ディーゼル機関の有効出力が低下することになる。
【０００５】
一方、低負荷時に過給機の出力を増加させずに排気出口絞り部の排気流速を増大させるには絞りの内径（絞り径）を小さくすることが考えられる。しかし、絞り径を小さくすればディーゼル機関の負荷が大きくなった場合には当然に排気ガスの温度が上昇し、排気ガスの体積流量も増大する。すなわち、エンジンが一定の回転数で運転されているときには原則として排気ガスの重量流量は一定であるが、排気ガスの温度が上昇すれば熱膨張によってその体積流量は増大する。したがって排気出口絞りの径を小さくした構造では、負荷が大きくなったときには必要以上に排気流速が大きくなり、背圧も非常に大きくなる。このため、ディーゼル機関の吸入空気量が相対的に不足して排気ガスの温度がさらに上昇して通常運転時よりも高くなる。その結果、ディーゼル機関の負担が増大し、その結果ディーゼル機関の出力の上限を著しく小さく設定しなければならなくなり、効率が低下する。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、出力効率の低下を回避しつつ排気管内への水の進入（排気出口絞りを通る水の逆流）を効果的に防止することができる過給機付きディーゼル機関を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者は、遠心ブロワ型機械式過給機によって加圧された空気の一部を運転中（燃焼中）のディーゼル機関のシリンダには供給せずに排気管へバイパスすればこの過給機の吐出側の圧力が低下すること、および、これにより過給機の駆動力を増加せずに吐出流量を増加することができることに着目した。すなわち、遠心ブロワの入り口圧力に対する出口圧力の比（圧力比）が小さいほど吐出量が増大する。一方、過給機にとってはディーゼル機関が過給機の吐出側の「絞り」として把握される。したがって、過給機によって吐出された空気の一部を運転中のディーゼル機関を経由せずに排気管に送給する構成とすることは、つまり、過給機の吐出側の「絞り」の内径（相当絞り径）を大きくすることと等価である。
【０００８】
この結果、過給機からの空気の一部をディーゼル機関の燃焼中のシリンダをバイパスして排気管へ送ることにより、過給機の吐出側の圧力が低下して過給機の吐出流量が増加する。
【０００９】
そこで、本願に係る過給機付きディーゼル機関は、
水中作業船に適用される、遠心ブロワ型機械式過給機によって空気が過給されるＶ型４サイクルディーゼル機関であって、
一方のシリンダ列のバルブタイミングを、４サイクルと吸気行程および排気行程のみを繰り返す非燃焼のサイクルとに切り替える切り替え装置と、
この非燃焼サイクル時には当該一方のシリンダ列への燃料噴射を停止させる制御装置と、
上記一方のシリンダ列の排気ポートおよび他方のシリンダ列の排気ポートがともに接続された、水中へ排気するための排気管とを備えており、
非燃焼サイクル時の上記一方のシリンダ列から排出される空気と、他方のシリンダ列からの排気ガスとがまとめて上記排気管から排出されるように構成されてなるものである。
【００１０】
この構成によれば、ディーゼル機関の一方のシリンダ列のバルブタイミングを吸気行程および排気行程のみを繰り返す非燃焼サイクルに切り替えることができる。そして、この非燃焼サイクルに切り替えられたシリンダ列には燃料を噴射しないようにする。こうすれば、遠心ブロワ型機械式過給機によって加圧された空気の一部を、ディーゼル機関の運転されていない非燃焼サイクルのシリンダ列、すなわち、内部で燃焼していないシリンダ列を通して（バイパスして）排気管に送ることになる。非燃焼サイクルのシリンダ列では運転中の４サイクルのシリンダ列に比べて単位時間当たり２倍の排気量となり、ディーゼル機関全体では１．５倍の排気量となる。過給機にとっての吐出側の相当絞り径はその分大きくなって過給機の吐出側圧力も低くなる。つまり過給機の上記圧力比が小さくなり、後述するブロワ特性から排気出口絞りを通過する排気流速が増大する。その結果、実際の排気出口絞り径を小さくする必要なく排気流速を増大することができる。
【００１１】
このことは、ディーゼル機関の負荷が小さいとき、たとえば無負荷定格回転時であって排気ガス温度が低いために排気管内に十分な体積流量が生じないとき、ひいては十分な排気流速を生じさせることができないときであっても、過給機から燃焼していない非燃焼サイクルのシリンダ列に空気を送ることによって排気管内流速を大きくし、水の進入を防止することが可能となる。
【００１２】
また、非燃焼サイクルのシリンダ列は単なるバイパス経路ではなく、ピストンによる強制的な空気圧送機能、いわばポンピング機能を備えている。したがって、たとえば水面の波浪などの影響によって排気管の出口の位置の水頭が大きくなったとしても、この深度圧力の変動に拘わらず大きい排気流速を得ることが可能である。
【００１３】
そして、ディーゼル機関の負荷が一定の閾値以上であるときに上記一方のシリンダ列のバルブタイミングが非燃焼サイクルから４サイクルに切り替えられるように構成されてなるディーゼル機関が好ましい。
【００１４】
このようにすれば、ディーゼル機関の負荷が一定の閾値未満の場合、すなわち、負荷が小さくディーゼル機関への過給の必要性が低い場合、一方のシリンダ列のバルブタイミングを非燃焼サイクルとしておくことにより、加圧された空気をこの非燃焼サイクルシリンダ列へ送給して上記十分な排気流速を確保することができるからである。したがって、実際の排気出口絞り径を小さくする必要がない。そして、ディーゼル機関の負荷が増大し、一定の閾値以上となったときにはこの非燃焼サイクルシリンダ列を４サイクルに切り替えるようにしている。もともと実際の排気出口絞り径を小さくしていないので、負荷運転時に排気ガスの体積流量が増大しても排気温度が必要以上に上昇することがない。
【００１５】
また、ディーゼル機関の負荷を検出する負荷センサをさらに備え、上記制御装置が、負荷センサにより検出された負荷に基づいて上記切り替え装置を駆動するように構成されてなるディーゼル機関が好ましい。
【００１６】
これによれば、負荷センサによりディーゼル機関の負荷を監視しながら上記サイクルの切り替えを行うことができるからである。したがって、ディーゼル機関の負荷が小さく、燃焼のための過給の必要性が低く、ディーゼル機関の排気温度が低い場合には一方のシリンダ列を非燃焼サイクルに切り替えて過給機からの空気を燃焼中の４サイクルシリンダ列をバイパスして排気管へ送給することができる。これにより、上述したように排気出口絞りを通過する空気の流速を十分大きくして排気管への水の進入を防止することができる。また、上記排気管に固定絞りを配設するのが好ましい。
【００１７】
また、上記切り替え装置が、上記一方のシリンダ列の吸気弁および排気弁を開閉するためのカム機構から構成されており、
該カム機構が、４サイクルタイミング用のカムと非燃焼サイクルタイミング用のカムとこれらのカムが直列に固設されたカムシャフトとを有しており、
上記制御装置がカムシャフトをその軸方向に移動させることによって４サイクルタイミング用のカムと非燃焼サイクルタイミング用のカムとを切り替えるように構成されてなるディーゼル機関が好ましい。
【００１８】
この構成によれば、所要時にカムシャフトをその軸方向に移動させることで一方のシリンダ列のサイクルを切り替えることができるので、きわめて容易且つ迅速な切り替えが可能となるからである。
【発明の実施の形態】
【００１９】
以下、本発明の過給機付きディーゼル機関の一実施形態について説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態に係るディーゼル機関（以下、単に「エンジン」という。）１が搭載された水中作業船２の構造を模式的に示したものである。エンジン１はＶ型４サイクルエンジンであり、各シリンダの吸気バルブおよび排気バルブはカムによって開閉されるものである。両バルブともにそれぞれ直接カムによって開閉するようにしたものでもよく、また、カムによりロッカーアームを介して両バルブを開閉するものでもよい。
【００２１】
この水中作業船２はたとえば港湾内の底部を一定深度以下で航行しながら清掃等するために使用され、水中に没するタイプのものである。エンジン１は空気を用いる内燃機関であるため、空気は船体３から空中へ突出された空気導入管１２を通して吸引し、排気ガスは排気管１４を通して排気出口金物５から水中に放出される。このように排気ガスを水中に放出するので排気管１４への水の進入を防ぐ必要がある。このため、この排気管１４には後述するように固定絞り（排気出口絞り）２４が配設されている。ここで、排気管１４の排気出口絞り２４より上流部分を上流排気管部１４ａと呼び、排気出口絞り２４より下流部分を下流排気管部１４ｂと呼ぶとすると、排気出口絞り２４によって上流排気管部１４ａへの水の進入を防止しようというである。
【００２２】
本実施形態の特徴とするところはエンジン１の給気機構にある。すなわち、必要に応じて給気の一部を運転中のシリンダをバイパスして排気管に送るのである。具体的には、Ｖ型二列のシリンダ列のうち一方のシリンダ列には燃料を噴射せず、他方のシリンダ列に対してのみ燃料を噴射して燃焼させる。そして、燃焼用空気として取り入れた大気（空気）の一部を、燃焼中のシリンダ列に供給し、残りの空気を燃焼させていないシリンダ列をバイパス経路として排気管１４へ送るようにしている。こうすることにより、エンジン１に大きな負担をかけることなく排気出口絞り２４内の排気流速を増大させて水の進入を防止すると共に、エンジン出力の上限を高くすることができるようになっている点である。以下、詳しく説明する。
【００２３】
水中作業船２は、船体３と、船体３の内部に搭載されたエンジン１と、エンジン１によって駆動される発電機７と、発電機７で発生した電気によって駆動される推進装置８およびその他機能部品（図示せず）とを備えている。この機能部品としては水中作業船２の作業内容により種々のものが採用される。したがって、エンジン１の負荷は推進装置８や他の機能部品を駆動するために必要な電力（発電機７の電気的出力）の大小によって決定することができる。
【００２４】
図２にはエンジン１およびその給気機構の配置がブロック線図で示されている。エンジン１は、エンジン本体１１と、空気導入管１２と、吸気管１３と、排気管１４とを備えている。エンジン本体１１には出力軸１５に連結された機械駆動式過給機（以下、単に「過給機」という。）１６が配設されている。この過給機１６は、上記出力軸１５に連結された入力軸１７と、この入力軸１７に連結されたギアトレイン１８および駆動軸１９と、駆動軸１９に連結された遠心式ブロワ２０を備えている。このブロワ２０は吸気管１３の途中に介装されており、空気導入管１２側の空気を所定の過給圧まで加圧して吸気管１３のエンジン１側へ送るようにされている。ここで、遠心ブロワ型機械式の過給機１６を用いるのは、後述のとおり、過給機１６の吐出側圧力を低下させることによってその吐出量を増大することができるからである。
【００２５】
空気導入管１２は船体１２から水面上に突出させるものであり、たとえばステンレス鋼管等により形成することができる。給気管１３は空気導入管１２とエンジン本体１１の吸気ポート２１とを連結している。また、吸気管１３の途中（前記吸気ポート２１の上流側）には冷却装置２２が配置されている。この冷却装置２２はいわゆるインタークーラであり、過給されて高温となった吸気管１３内の空気を冷却して吸気ポート２１へ送るためのものである。なお、この冷却装置２２は水冷式であり、冷却用の水は図示しないポンプによって船体外部から吸入するようになっている。
【００２６】
排気管１４は、たとえばステンレス鋼管等により構成することができ、エンジン本体１１の排気ポート２３に接続される。排気管１４の出口は排気出口金物５に接続されて船体３外へ突出している。前述のとおり、上流排気管部１４ａの下流側には排気出口絞り２４が配設されている。この排気出口絞り２４によって排気の流速を効果的に上昇させるようになっている。
【００２７】
つぎに、エンジン本体１１は前述のとおり２列のシリンダ列２５ａ、２５ｂが相互にＶ字をなして形成されたＶ型エンジンであり、原則として４サイクルで作動する。しかし、一方のシリンダ列２５ａのみはそのバルブタイミングが４サイクルと非燃焼のサイクル（後述するように吸気行程および排気行程のみを繰り返すサイクル）とに切り替えられるように構成されており、非燃焼サイクル作動時には燃料の噴射が停止させられるように構成されている。そして、この一方のシリンダ列２５ａのバルブタイミングの切り替えを行う切り替え装置２６と、一方のシリンダ列２５ａのバルブタイミングの切り替えおよび燃料噴射の停止をエンジン１の負荷に対応させて制御するための制御装置２７と、エンジン１の負荷を監視する負荷センサ２８とが配設されている。負荷センサ２８は上記発電機７の出力を監視するものであり、この出力が一定値以上となったときに負荷が大きいことを示す負荷信号Ｓ１を出力する。この負荷信号Ｓ１は制御装置２７に入力される。制御装置２７はこの負荷信号Ｓ１に基づいて切り替え装置２６を作動させて一方のシリンダ列２５ａのバルブタイミングを非燃焼サイクルから４サイクルに切り替える。
【００２８】
図３は上記切り替え装置２６の一例を示す。切り替え装置２６は一方のシリンダ列２５ａのロッカーアーム２９を押圧操作するカム３０、３１と、複数個の当該カムが配設されたカムシャフト３２と、このカムシャフト３２をその軸方向に往復動させるための図示しない移動装置とを有している。なお、この移動装置は既知のものを採用することができるので、その構成の説明は省略する。カムシャフト３２には、一本のシリンダに対して、非燃焼サイクル作動のためのプロファイルを有する吸気バルブ３３ａ用のカム３０ａおよび排気バルブ３３ｂ用のカム３０ｂの対と、４サイクル作動のためのプロファイルを有する吸気バルブ３３ａ用のカム３１ａおよび排気バルブ３３ｂ用のカム３１ｂの対とが直列に配設されている。平面図である図３（ａ）には非燃焼サイクルの状態が実線で示されており、カムシャフト３２が図中の下方に変位した４サイクルの状態が二点鎖線で示されている。なお、図３（ａ）では吸気バルブ用のカム３０ａ、３１ａ同士が近接して配設され、排気バルブ用のカム３０ｂ、３１ｂ同士が近接して配置されているが、本発明ではこの構成に限定されない。たとえば、非燃焼サイクル用のカム対３０ａ、３０ｂを相互に近接して配設し、この対と離れて４サイクル用のカム対３１ａ、３１ｂを近接させて配設してもよい。
【００２９】
図４は両シリンダ列２５ａ、２５ｂのピストン行程をそのバルブタイミングについて示すグラフである。図中の上段に示す一方のシリンダ列２５ａについては、エンジン１が定格回転数での無負荷運転およびこれに近い低負荷運転のとき（図中Ｌの範囲）は燃料噴射ぜずに非燃焼サイクルで作動しており、圧縮行程および爆発行程はない。負荷が増加して所定値を超えると（図中Ｈの範囲）負荷センサ２８からの信号Ｓ１に基づき切り替え装置２６によって４サイクルに切り替えられる。４サイクルに切り替えられると同時に所定の４サイクルのタイミングで燃料噴射が開始され、一方のシリンダ列２５ａも原動機として動力を発生させる。負荷信号Ｓ１が出力されていない状態では切り替え装置２６は常時非燃焼サイクル作動のバルブタイミングとしている。他方のシリンダ列２５ｂは常時４サイクルのバルブタイミングで燃焼している。
【００３０】
こうすれば図中Ｌの範囲では、過給機１６によって加圧された空気の一部は他方の４サイクル作動シリンダ列２５ｂで燃焼に寄与し、残りは燃焼しない一方の非燃焼サイクル作動シリンダ列２５ａに送られることになる。したがって、燃焼中の４サイクル作動シリンダ列２５ｂにとってみれば、一方の非燃焼サイクル作動シリンダ列２５ａは過給機１６からの圧縮空気の一部が通過するバイパス経路となる。非燃焼サイクル作動シリンダ列２５ａでは４サイクル作動シリンダ列２５ｂに比べると単位時間当たり二倍の回数の吸気行程・排気行程が生じる。したがって、一方のシリンダ列２５ａでは燃焼中の他方のシリンダ列２５ｂに比べて単位時間当たり２倍の排気量となる。エンジン全体では両シリンダ列が４サイクル作動しているときに比べて１．５倍の排気量となる。その結果、過給機１６にとっての吐出側の相当絞り径はその分大きくなって過給機の吐出側圧力も低くなる。また、非燃焼サイクル作動シリンダ列２５ａは単なるバイパス経路ではなく、ピストンによる強制的な空気圧送機能を備えたバイパス経路ということができる。これらの点については以下に説明する。
【００３１】
図５は本実施形態に係る過給機１６の遠心ブロワ２０の特性を示す図（ブロワ特性図）である。縦軸は圧力比（ブロワの吸入側圧力Ｐ１と吐出側圧力Ｐ２との比、Ｐ２／Ｐ１）であり、横軸はブロワからの標準状態における空気の体積流量ＱＶを示している。実線Ｋはブロワ２０のサージングラインを示しており、この実線Ｋよりも左側ではサージングが発生して実用することはできない。また、各実線Ｌ１〜Ｌ４は、ブロワ２０の回転数（エンジン１の回転数と等価）を一定として吐出側の圧力Ｐ２を変化させた場合、結果的に圧力比Ｐ２／Ｐ１を変化させた場合の圧力と体積流量との関係を示すものである。とくに、実線Ｌ２はエンジン１の定格回転数における空気の状態変化を示すものである。同図に示すように、過給機１６によって加圧された空気は吐出側の絞りが大きくなる（抵抗が小さくなる）と圧力が低下し、体積流量が増大する特性を有している。
【００３２】
ここで、過給機１６によって加圧された空気がエンジン１を経て排気管１４に至る経路について注目すると、この経路においてエンジン１が一番目の「絞り」で、排気出口絞り２４が二番目の「絞り」として把握される。また、エンジン１の絞り相当径は排気出口絞り２４の径よりはるかに小さくされているため、過給機１６によって加圧された空気の一部を一方の非燃焼サイクルのシリンダ列２５ａを通して排気管１４に送給することは、上記流路の「エンジン相当絞り」を大きくすること、すなわち絞りの径を大きくすることと等価である。したがって、前述したように過給機１６から排気管１４に至る経路において全体として絞り径が大きくなったことにより、過給機１６の吐出側圧力Ｐ２が低下して圧力比Ｐ２／Ｐ１が低下することになる。
【００３３】
これを図５を参照して説明する。図５においてＡ点は、両シリンダ列がともに４サイクル作動しているときに過給機１６から吐出された空気をこの両シリンダ列に送給した場合の作動点を示し、Ｂ点は過給機１６から吐出された空気の一部を非燃焼のサイクル作動シリンダ列２５ａを通して排気管１４に送給した場合の作動点を示している。作動点がＡ点からＢ点へ移動すること、すなわち圧力比Ｐ２／Ｐ１が低下することにより、上記ブロワ特性から排気管１４内の体積流量が増大する。
【００３４】
したがって、本実施形態では、エンジン１の負荷が小さいとき（たとえば無負荷定格回転時）であって、排気温度が低く排気出口絞り２４内に十分な排気流速を生じさせることができない場合であっても、上記加圧された空気を非燃焼サイクル作動シリンダ列２５ａを通して排気管１４へ送給することにより、排気出口絞り２４を通過する排気流速を大きくして上流排気管部１４ａへの水の進入を防止することができる。
【００３５】
また、前述したとおり、非燃焼サイクル作動シリンダ列２５ａは単なるバイパス経路ではなく、ピストンによる強制的な空気圧送機能を備えている。換言すれば、水の逆流に対してエンジンが逆止弁としての機能を果たしている。したがって、たとえば水面の波浪などの影響によって下流排気管部１４ｂの出口の位置の水頭が大きくなったとしても、この深度圧力の変動に拘わらず大きい排気流速を得ることが可能である。
【００３６】
以上説明したごとく、本実施形態では、過給機１６からの圧縮空気の一部を非燃焼サイクル作動シリンダ列２５ａを通して排気管１４へバイパスすることにより、定格回転数での無負荷運転時においても排気出口絞り２４内の排気流速を十分確保することができる。したがって、排気出口絞り２４の内径を小さくしなくても水の進入を防ぐことができる。必要に応じて排気出口絞り２４の内径を大きくすることも可能である。これにより、両シリンダ列２５ａ、２５ｂともに４サイクルで燃焼させる負荷運転時において、エンジン１の排気温が高温となり、その結果排気ガスの体積流量が増大した場合であっても、上流排気管部１４ａ内に発生する背圧が著しく大きくなることを避けることができる。その結果、エンジン１の出力の上限を大きく設定することができると共に効率も向上させることができる。
【００３７】
一般的にエンジン１は起動時から負荷の大小にかかわらず定格回転数で運転（最高回転数で運転）するのが好ましい。定格回転数における高負荷運転では排気ガスの温度が上昇することによって体積流量が増大するため、排気出口絞り２４の内径を小さくした場合には上流排気管部１４ａ内の背圧が非常に大きくなり、エンジン１の負担が大きくなる。しかし、本実施形態では、排気出口絞り２４の内径を小さくする必要がないから（大きくすることもできるから）、常時高負荷運転を行ってもエンジン１に大きな負担をかける背圧が発生することはない。
【００３８】
以上の構成を有する水中作業船２は次のような作用効果を奏する。
【００３９】
まず、一般にはエンジンの低負荷時においてはエンジン１を定格回転に維持していても排気温度が低いために排気ガスの体積流量が小さく、排気管１４内の流速、すなわち排気出口絞り２４内の流速が低い。しかし、本実施形態ではかかる低負荷時においては一方のシリンダ列２５ａが非燃焼サイクル作動をしているから、過給機１６からの圧縮空気の一部を当該シリンダ列２５ａを通して排気管１４内へ送給して排気出口絞り２４内の排気流速を大きくすることができる。また、本実施形態では、負荷が一定の閾値を超えたときに、これを負荷センサ２８で検出し、制御装置２７によって当該シリンダ列２５ａへの燃料噴射を開始し、切り替え装置２６が４サイクル作動に切り替える。これにより、高負荷運転時には最大出力を発生させることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、遠心ブロワ型機械式過給機によって加圧された空気の一部を非燃焼サイクル作動を行うシリンダ列を通して排気管へバイパスすることができる。これにより、無負荷定格回転における排気管内での排気流速を増加させることができる。かかるディーゼル機関を、たとえば排気を水中に排出する水中作業船等の主機関として採用した場合であっても、排気管への水の進入を効果的に防止することができる。また、水面の波浪などの影響によって排気管１４の出口の位置の水頭が大きくなったとしても、この深度圧力の変動に拘わらず上記シリンダ列のピストン作用によって大きい排気流速を得ることが可能である。
【００４１】
また、上記作用によって排気流速を増大することができるため排気出口絞りの内径を小さくする必要がない。したがって、過給機からの圧縮空気をすべて燃焼に供する高負荷運転時において、ディーゼル機関の排気温が高温となって排気の体積流量が増大した場合であっても、排気管内に発生する背圧が著しく大きくなることを避けることができ、ディーゼル機関の出力の上限を大きくすることができると共に効率も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】  本発明の一実施形態に係るディーゼル機関が搭載された水中作業船の構造を模式的に示す図である。
【図２】  図１のディーゼル機関およびその給気機構を示すブロック線図である。
【図３】  図３（ａ）は図１のディーゼル機関における切り替え装置の一例を示す要部平面図であり、図３（ｂ）はその正面図である。
【図４】  図１のディーゼル機関のピストン行程の一例を示すグラフである。
【図５】  図１のディーゼル機関における過給機のブロワの特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１    エンジン
２    水中作業船
３    船体
５    排気出口金物
７    発電機
８    推進装置
１１    エンジン本体
１２    空気導入管
１３    吸気管
１４    排気管
１４ａ  上流排気管部
１４ｂ  下流排気管部
１５    出力軸
１６    過給機
１７    入力軸
１８    ギアトレイン
１９    駆動軸
２０    遠心式ブロワ
２１    吸気ポート
２２    冷却装置
２３    排気ポート
２４    排気出口絞り
２５ａ、２５ｂ  シリンダ列
２６    切り替え装置
２７    制御装置
２８    負荷センサ
２９    ロッカーアーム
３０ａ  （非燃焼サイクル作動の）吸気バルブ用カム
３０ｂ  （非燃焼サイクル作動の）排気吸気バルブ用カム
３１ａ  （４サイクル作動の）吸気バルブ用カム
３１ｂ  （４サイクル作動の）排気バルブ用カム
３２    カムシャフト
３３ａ  吸気バルブ
３３ｂ  排気バルブ
【図１】
0003875067.tif 000002
【図２】
0003875067.tif 000003
【図３】
0003875067.tif 000004
【図４】
0003875067.tif 000005
【図５】
0003875067.tif 000006