(57)【要約】  本発明は、ターボチャージャ（３）が、空気入口（５）から吸気路（４）を通って入口（３６）を有する曲管部（３７）の出口（３４）から、ほぼ大気圧の燃焼空気用の軸方向入口（３１）を有し、吸気路（４）が、吸気路（４）に対して内向き表面（４３）および外向き表面（４５）がある非磁気材料の少なくとも１つのアーチ状壁（４１）を有する、燃焼機関（１）から排気ガス吸入口（３５）を介してターボチャージャ（３）へ向けられる排気ガスによって駆動されるターボチャージャ（３）であって、アーチ状壁（４１）に沿って、壁（４１）に対して主に直交する方向に連続して対向する磁化方向を有する一連の少なくとも３つの磁石（６）が配設され、各磁石（６）の磁極表面（６１）が、前記壁（４１）のほぼレベルにあり、少なくとも、吸気路の断面の第１の幅の半分である限り磁石間が相互に分離されているターボチャージャである。
2012521519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−ターボチャージャ（３）が、空気入口（５）から吸気路（４）を通って入口（３６）を有する曲管部（３７）の出口（３４）から、ほぼ大気圧の燃焼空気用の軸方向入口（３１）を有し、
−前記吸気路（４）が、前記吸気路（４）に対して内向き表面（４３）および外向き表面（４５）がある非磁性材料の少なくとも１つのアーチ状壁（４１）を有する、燃焼機関（１）から排気ガス吸入口（３５）を介してターボチャージャ（３）へ向けられる排気ガスによって駆動されるターボチャージャ（３）であって、
−前記アーチ状壁（４１）に沿って、前記壁（４１）に対して主に直交する方向に連続して対向する磁化方向を有する一連の少なくとも３つの磁石（６）が配設され、各磁石（６）の磁極表面（６１）が、前記壁（４１）のほぼレベルにあり、
−少なくとも、前記吸気路の断面の第１の幅の半分である限り前記磁石間が相互に分離されていることを特徴とする、ターボチャージャ。
【請求項２】
各磁石（６）が前記壁の外向き表面（４５）に装着され、各磁石（６）の磁極表面（６１）が、前記壁（４１）の内向き表面（４３）とほぼ同一平面である、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記吸気路（４）が、ほぼ矩形状の断面を有している、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項４】
各磁石（６）が、前記壁（４１）の外向き表面（４５）に装着されたカプセル（６２）に配設されている、請求項２に記載のターボチャージャ。
【請求項５】
使用される前記燃焼空気が、ほぼ大気である、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項６】
前記アーチ状壁（４１）が、前記屈曲した吸気路（４）の内側の短い経路を構成している、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項７】
前記アーチ状壁（４１）が、前記曲管部（３７）と同じ方向に曲げられている、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項８】
前記磁石（６）が、前記吸気路（４）における空気の流速に対して前記磁石間の相互分離を調節するために、前記吸気路の方向のトラックに沿って変位されるように配設された相互に変位可能なホルダに装着されている、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項９】
前記アーチ状壁（４１）が、２０度〜９０度の角度に曲げられている、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項１０】
前記アーチ状壁（４１）が、２６度〜６０度の角度に曲げられている、請求項１に記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス吸入口を介してターボチャージャに向けて燃焼用空気を燃焼機関に供給するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャが低回転速度で高い動力を与える状況にあるエンジンには、「排気逃し弁」としても知られている圧力制限弁を備えたターボチャージャが使用されている。このターボチャージャは、モータに実際に必要とされるものより大きい。ターボチャージャは、設備過剰に形成され、低回転速度ですでに所望のチャージ圧力に達することになる。エンジンが高回転速度に達すると、ターボチャージャは非常に多くの空気を供給し、過剰圧力が非常に高い状態になる。排気逃し弁は、吸気マニホルドから弁に作用するダイヤフラムアクチュエータへ延びる空気ホースを有している。チャージ圧力が規定値を超えると、ダイヤフラムに対する圧力が高くなり、バーを介して排気逃し弁を開くことになる。次に、排気ガスは、ターボチャージャを通って排気システムへと排出されて、圧力上昇が終了する。吸入レギュレータが低減されると、ターボチャージャのタービンホイールに対する排気ガスの量が低減し、吸気マニホルド内の空気圧が低減する。排気逃し弁は閉じ、すべての排気ガスが再度ターボチャージャを通ることになる。
【０００３】
ターボチャージャを有するモータは、吸気が妨げられず、可能な限り排気システムに障害物が少ないことが重要である。ターボチャージャは、排気ガスを減速させ、ある程度、消音器として働くものである。ターボチャージャおよびターボチャージャと排気システムおよび吸入口との接続部は、特に優れた保守および検査が必要とされる。ターボチャージャの軸受を潤滑する他にも、潤滑油は、軸受ハウジングを冷却するのに重要な役割を有している。タービンハウジングからの熱は、軸受および潤滑油に伝播することになる。潤滑油は、エンジンが高負荷で掛かっているときに非常に強力に加熱されるため、すべてのターボチャージされたエンジンには、潤滑油冷却器が設けられなければならない。さらに、エンジンには、ターボチャージャを有するモータに適した潤滑油が必要とされている。
【０００４】
より多くの空気が燃焼に追加されて、作業サイクルごとに噴射され燃焼されることで、ターボチャージャはエンジン出力を増大させている。ターボチャージャがない吸入エンジンは、空気を吸引するために最大１０％の高割合の生産エネルギーを使用することもある。ディーゼルエンジンに関する問題の１つは、高回転速度範囲で十分に高い給気を有するということである。さらに、噴射システムの摩耗や著しい点火遅れが原因でエンジン状態が一般に悪ければ、スーチングを招く事態になることも多い。スーチングは、空燃比が高すぎる場合によく起こり得る現象で、いわゆる、リッチ燃焼で噴射燃料混合物の一部に対して引火点の上限値を超え、燃料の不完全燃焼を招く可能性がある。このような不完全燃焼は、排気ガス中の一酸化炭素量を増やしてしまいかねず、そのため、有害なものである。本発明は、特に、このようなスーチングの低減に努めるものである。
【０００５】
ターボチャージャは、高圧高温でエンジンから出る排気ガスによって駆動されるものである。したがって、ターボチャージャは、本来なら使い道のなかったエネルギーを利用していることになる。タービンは、空気吸込（実際には、吸気ブロー）マニホルドに空気を吹き込む空気ポンプを動かす。適応したターボチャージャの能力は、対応する吸引エンジンと同じ燃料噴射能力を有する清浄な燃焼を得るために、実際に必要とされるものよりわずかに高い。排気ガスが大きな力と速度で排気タービンを徐々に動かす高回転速度範囲において、消費量より多くの空気がモータに吐出されている。エンジン油のスーチングは油にダメージを与えてしまうことで、摩耗が増大し、ひいては、モータの寿命が短くなってしまう。また、摩耗が早く始まると、エンジン出力も落ちてしまう。排気口への煤の放出は非常に望ましくなく、特に、場所によっては、ディーゼルエンジンは、ある程度継続的に環境的配慮や保健条例に従わなければならず、頻繁にクリーニングが必要になる。発電機のディーゼルエンジンが、作業員の健康問題を脅かす程度まで煤を出す事態は、石油プラットフォームでの問題となる。現在、スーチングレベルを十分に低く保つためには、排気マニホルドの大がかりなクリーニングが必要である。この問題は、ディーゼルエンジンが摩耗状態になった場合、さらに深刻になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ターボチャージャは、すべてのエンジンに利益をもたらすものではない。モータは、ターボチャージャを利用するために十分に速い回転速度で働かなければならない。かなり低い作業毎分回転速度で動く掘削機および他の生産機械では、空気入口に磁石を使用することが適切である。
【０００７】
発電機を稼働させるための実際のディーゼルエンジンは、２４リットル以上の総排気量を有するものであってもよく、本発明によるアーチ状吸気路にターボチャージャを使用することから利益を享受し得る。実際のターボは、モータに対して約１２００ｒｐｍで約１６ｍ３／分で大量の空気を送り出している。ディーゼルモータは、一般に、電動機を稼働させ、この電動機は、海洋掘削プラットフォーム、石油生産プラットフォーム、ＦＰＳＯ船、または同様の石油設備において、油圧システム、スラスタ、および同様の出力を要する設備をさらに稼働させている。本発明によるターボチャージャはまた、陸上プラントで使用されてもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、燃焼機関（１）から排気ガス吸入口（３５）を介してターボチャージャ（３）へ向かう排気ガスによって駆動されるターボチャージャ（３）である。ターボチャージャ（３）は、空気入口（５）から吸気路（４）を通って入口（３６）を有する曲管部（３７）の出口（３４）から、ほぼ大気圧の燃焼空気用の軸方向入口（３１）を有している。吸気路（４）は、吸気路（４）に対して内面（４３）および外面（４５）がある非磁性材料の少なくとも１つのアーチ状壁（４１）を有し、アーチ状壁（４１）に沿って、前記壁（４１）に対して主に直交する方向に連続して対向する磁化方向を有する一連の少なくとも３つの磁石（６）が配設され、各磁石（６）の磁極表面（６１）が、前記壁（４１）のほぼレベルにあり、少なくとも、前記吸気路の断面の第１の幅の半分である限り前記磁石間が相互に分離されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の１つの利点は、空気が高速で通過し均等に流れることが見込まれる吸気路の空気流の半径方向内側部分に沿って磁石を配設することである。吸気路の反対側の外壁に沿って磁石を配設した場合と比べ、モータの燃焼特性が向上することを本出願人が見出した。これにより、スーチングを低減しながら、出力を落とすことなく回転速度のある程度の低下や燃料消費量の低減が実現されることになる。磁石は、空気流内へ伸びて流量断面積を低減することがないように、吸気路の壁の外側表面に沿って配設される。本発明のさらなる利点は、磁石が吸気路に沿って分離して配設されることである。すなわち、磁石を分離して配設することで、磁場が吸気路断面内に延び、隣接する磁石の反対向きの磁場に「短絡」されることがない。
【００１０】
このように、ターボチャージが、大型のディーゼルエンジンへの吸気路のアーチ状壁に磁石を有することによって、スーチングが低減し、ひいては、メンテナンスコストの削減、健康状態の改善、ならびにノイズレベルの若干の低下、および／またはエンジン出力の改善をもたらすことができる。
【００１１】
本発明は、添付の図面に例示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ディーゼルモータからの排気ガスによって駆動されるターボチャージの概略図である。ターボチャージャは、通常、従来技術の空気フィルタ（以下の図２を参照）が設けられたリング状のフランジ付きの燃焼空気用の軸方向入口を有している。
【図２】半径方向の入口にわたって配設されたグリッド（図の右側に示す）およびリング状のフランジ内の軸方向入口（図の左側に示す）を有する上述した空気フィルタのような図である。
【図３】上記に示すようなターボチャージャへ軸方向に接続するための移行部への接続の矩形断面を有する外部吸気路からの移行部を示す図である。このような外部吸気路は、燃焼空気をターボチャージャに供給するためのエンジンルームの外側からのものであってもよい。
【図４】図３において上述したような移行部へ接続するように配設された矩形断面を有する直線吸気路を示す図である。延伸する空気路に対して内側にある吸気路の外側に沿った壁に磁石が配設されている。
【図５】吸気路全体がアーチ状であり、屈曲部の内側の短い経路に沿って配設された磁石を有する、本発明による吸気路の実施形態を示す図である。磁石は、屈曲部の内側の短い経路に沿った壁上のカプセルに装着されている。
【図６】吸気路が直線の主軸を有するが、吸気路の壁の１つがアーチ状であり、アーチ状の壁の内側のアーチ状の面に沿って配設された磁石を有する、本発明による吸気路の実施形態を示す図である。磁石は、吸気路のアーチ状壁の短い内側経路に沿ってカプセルに装着されている。右端には、アーチ状の壁に対してほぼ垂直方向に磁石の磁気モーメントを向けて、磁気モーメントが壁を通して反対方向、すなわち、外向きまたは内向きに交互にそれぞれ向けられている様子が示され、さらに、吸気路の断面の少なくとも半分より大きな間隔を空けて磁石が配設されることが示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書に記載された本発明は、燃焼機関（１）から排気ガス出口（３５）を介してターボチャージャ（３）に向けられる排気ガスによって駆動されるターボチャージャ（３）である。このようなターボチャージャは、図１に示され、先行技術に属している。ターボチャージャ（３）は、空気入口（５）から吸気路（４）を通って入口（３６）を有する曲管部（３７）の出口（３４）から、主に大気圧下で燃焼空気用の軸方向入口（３１）を有している。
【００１４】
吸気路（４）の断面は、円形、緩やかな楕円、または矩形であってもよく、大型モータの場合、矩形であることが多い。図４を参照されたい。本発明の好ましい実施形態による吸気路は、吸気路の長手方向断面に形作られたような少なくとも１つのアーチ状壁（４１）を有している。図５および図６を参照されたい。アーチ状壁（４１）は、ステンレス鋼もしくは耐酸性鋼などの弱磁性材料で作られるか、または、好ましくは、プラスチック、アルミニウム、真鍮、もしくは他の非磁気材料などの非磁性材料で作られ、吸気路（４）に対して内面（４３）および外向き表面（４５）を有している。吸気路（４）の短い内側経路に沿って存在するこのアーチ状壁（４１）に沿って、アーチ状壁（４１）に対して、ひいては、流入する空気の流れにわたって、主に直角の方向に向いた連続して反対の磁化の方向を有する一連の少なくとも３つの磁石（６）が配設されている。図５および図６を参照されたい。各磁石（６）の内向きの磁極面（６１）は、壁（４１）と同一平面である。
【００１５】
ターボの空気入口にあるアーチ状表面に沿って磁石が存在することにより、ディーゼルエンジンからのスーチングが低減されることになる。スーチングが低減される可能性に関しては、空気と燃料との混合がわずかに改善されるように流入する空気の流れパターンがわずかに変更されることで説明されるが、本特許出願は、任意の流体力学的な説明を求めているわけではない。本発明により、エンジンの効果曲線がわずかに変化することで、磁石を吸気路に装着する前の状態と比較して、稼働方法がわずかに修正され、振動パターンが変更され得る。これにより、トルクを維持しながら、あるいは、わずかに出力を上げて同じ回転速度を利用しながら、モータの回転速度の許容可能な範囲でわずかに低減させることができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、各磁石（６）が、壁の外面（４５）に配設され、各磁石（６）の磁極表面（６１）が、壁（４１）の内向き表面（４３）とほぼ同一平面であり、この内向き表面から突出することはない。このように、内向き表面（４３）は滑らかなままであってもよく、形成される可能性もあった乱れが回避され、磁石の内向き面は、空気の流れを妨げない。各磁石（６）は、壁（４１）の外向き表面（４５）に配置されたカプセル（６２）に配設されてもよい。図５において、装着を良好に支持するために、カプセル（６２）のフランジを支持する壁の該当部分の材料断面図が増大していることが示されている。特に、図６の断面図を参照されたい。
【００１７】
本発明によるターボチャージャ（３）は、主に大気燃焼空気の入口に対して配設されることが好ましい。このようにして、膜ろ過にかかるエネルギーの無駄の可能性や別に蓄積した加圧空気の使用が可能となる。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、アーチ状の壁（４１）は、吸気路（４）の短い内側経路を構成している。これは、図５および図６の両方に示されている。吸気路（４）と同じ方向の曲率半径で空気を流し続けるためには、アーチ状壁（４１）は、曲管部（３７）と同じ横方向に曲げられている。このようにして、流入する空気の回転方向を不必要に変える作業が回避されることになる。
【００１９】
アーチ状壁（４１）は、２０度〜９０度の角度をもつように曲げられている。好ましい実施形態によれば、アーチ状壁（４１）は、９０度までは曲げられないが、２６度〜６０度の角度をもつように曲げられている。
【００２０】
磁石が最終的に近づかないように、ひいては、部分的に、磁石の効果を相互に打ち消さないように、磁石の間をある程度引き離す必要がある。磁石間の内側の分離間隔は、図６の断面に示すように、壁（４１）に直角にされた吸気路の第１の幅の半分と少なくとも同じ程度にすべきである。また、分離間隔は、吸気路における流速に基づいて計算されて適応するようにされてもよく、吸気路内での空気の貫流速度が高ければ、磁石は、吸気路の第１の幅の数倍の間隔に配設されてもよく、吸気路内の流量が低ければ、磁石は、吸気路の第１の幅以下であるが、吸気路の幅の半分より大きい間隔で配設されてもよい。吸気路に沿った磁石間の分離は、実施形態によって調節可能であってもよい。磁石は、本発明の実施形態によれば、部分的に重なり合っているが、気密性のパネル上の相互に変位可能なホルダに装着されてもよい。これらのパネルは、吸気チャネル内での空気流速度に応じて、磁石間での相互分離を調節するために、吸気路の方向のトラックに沿って変位されるように配設されてもよい。このようにして、磁石の分離は、空気の流量またはディーゼルエンジンの回転速度に対して調節されてもよい。
【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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【国際調査報告】
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