JP2017194061A - 船外機用の内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関を取り囲むカバーフードの内室内に、冷却空気及び吸気の供給に用いられる空気案内系を設ける。【解決手段】船外機1用の内燃機関2の空気案内系31は、内燃機関及び補機9,10,11の表面を取り囲むカバーフード12を有し、カバーフードに吸気開口15及び排気開口が、カバーフードの内室13内の空気流用に設けられており、内燃機関により駆動される送風機18が、カバーフードの内室内の空気流に作用する。吸気開口と、吸気開口に接続する第1の案内装置32とを介して、空気流が内室に流入し、空気案内系は送風機の助力を得て、空気流の一部を内燃機関及び補機の表面に吹き付け、かつ空気流の別の一部が、吸気として第2の案内装置33により内燃機関の吸気装置に到達し、内燃機関の表面及び補機により温められた空気流が、送風機と第3の案内装置とにより、カバーフードに設けられた排気開口を介して外側に排出される。【選択図】図3
Description
本発明は、請求項1の上位概念部に記載の、空気案内系を備える船外機用の内燃機関に関する。
米国特許第6302749号明細書(US 6,302,749 B1)において、水の乗り物(Wasserfahrzeug)を駆動する船外機として作動する内燃機関が公知である。この内燃機関は、内室を画定するカバーフードに取り囲まれる。内室に対して空気の供給及び排出あるいは換気を行うために、内燃機関を大部分囲繞するカバーフードに、内室内を流動し、内燃機関のハウジング表面に吹き当てるために用いられる空気流用の吸・排気装置が設けられている。内燃機関は、複数のピストンと協働する直立したクランク軸を有し、クランク軸は、上側の端部領域において無端伝動機構によりバランサ軸を駆動する。直立した回転軸線を有する発電機には、送風機が設けられており、送風機は、フード状の無端伝動機構カバーの内室に対して空気の供給及び排出を行う。
独国特許発明第10205109号明細書(DE 102 05 109 B4)も、船外機を示しており、この船外機には、垂直に方向付けられたクランク軸と、船外機の機関ハウジングの外側に取り付けられた複数の補機とが設けられている。カバーフードが、船外機あるいは補機を囲繞している。カバーフードの後側には、吸気スリットが設けられており、吸気スリットは、隣接する空気案内装置と協働する。空気案内装置は、新気がカバーフードの内室の上下の領域内にあるいは機関ハウジング及び補機に沿って案内されるようにする。
本発明の課題は、内燃機関を取り囲むカバーフードの内室内に、内燃機関用の冷却空気及び吸気の供給に用いられ、基準となる空気案内系が設けられた、船舶を駆動する船外機用の内燃機関を提案することである。しかし、その際、空気案内系は、是認できる手段にて実現可能であることが保証されていることが望ましい。
本発明により、上記課題は、請求項1の特徴により解決される。本発明を構成するさらなる特徴は、従属請求項に含まれている。
本発明により主として達成される利点は、空気案内系が、船外機の、カバーフードにより覆われる内燃機関との関連で、模範的な機能と容易な実現性との点で優れていることに見出せる。例えば、吸気開口及び排気開口が設けられたカバーフードの内室内に設けられた空気案内系と、送風機によるアシストにより、空気流は、上述の内室内で適切に制御される。その際、吸気開口を介して流入する空気流は、容易に実現可能な第1の案内装置を介して空気案内系に促進されて内室に向かって変向される。この空気流の一部は、模範的な冷却のために内燃機関及びその補機のハウジングの表面に吹き付ける。そして空気流の別の一部は、簡単な第2の案内装置を介して吸気装置に供給される。さらに空気案内系は、空気流が、内燃機関あるいは内燃機関に取り付けられた補機の表面を好適に冷却することを保証する。すなわち、上述の空気流が創意に富んだ方法で送風機により吸い込まれ、排気として排気開口を介して大気中に到達する。容易に実現可能であるのは、船外機の中央長手方向平面内、具体的には、カバーフードの後側の直立したフード壁の上側の端部領域に設けられた吸気開口であり、第1の案内装置は、吸気開口から内燃機関の下面に向かって延在し、内室への越流領域を有する。強調すべきは、案内装置が、直立したフード壁の一部のフード部分と、内壁とにより形成され、フード壁及び内壁が一種の通路をなすことである。
換気系の、上記課題を解決する途を示す1つの手段は、送風機が、内燃機関の上面から突出した直立した内燃機関のクランク軸を介して駆動されることである。機能にとって好ましいのは、船舶の航行方向で見て、吸気開口が、後側のフード壁に配置され、送風機が、カバーフードの前側のフード壁に隣接して配置されていることであり、このことは、空気流が所望の通り表面を掠め、表面から熱を奪う。有意義であるのは、送風機を駆動するクランク軸が、このクランク軸に対して平行に延びる別のクランク軸と相俟って、内燃機関のクランク軸系を形成し、このクランク軸系においてクランク軸が、2つのコンロッドを介して少なくとも1つの往復動ピストンと作用結合していることである。この構造は、航行方向に対して横方向に配置されるクランク軸が、クランク軸の、内燃機関の端壁から突出した上側の端部に、第1及び第2の弾み車を有し、第1及び第2の弾み車が、クランク軸の高さ方向で見て隣接するように互いにずらされて配置され、かつ互いにオーバラップし、送風機が、上側の第1の弾み車と統合されていると、最適化されている。これにより、上側の第1の弾み車は、回転エネルギのアキュムレータとしての機能の他に、送風機のための駆動手段としても機能する。
1つの利点を、送風機を有する上側の第1の弾み車と、下側の第2の弾み車とが、上側のフード部分と下側のフード部分とに覆われており、上側のフード部分と下側のフード部分とが、一体に製造される又は複数の部分からなる送風機・弾み車カバーとして形成されている技術的解決手段が提供する。特に、送風機を覆う第1の円筒状のフード部分に第3の案内装置を設け、第3の案内装置が、渦巻き状の接線方向通路部分を介して、送風機により圧送される排気を、排気開口を介して大気中に案内することも可能である。これに加えて、下側のフード部分が、水平のカバー壁に単数又は複数の貫通開口、例えば換気スリットの形態の貫通開口を有するにしてもよい。送風機の良好な機能は、送風機が、混合型の流動、半径方向流動又はこれに類する流動を伴う羽根車系を有すると、達成される。
構造的かつ機能的に好適であるのは、第2の案内装置が、内燃機関の吸気装置に向かって管要素を有し、管要素が、カバーフードの内室の下側と、内燃機関の上面に位置する吸気装置との間を延在することである。このことは、管要素として形成される第2の案内装置が、内燃機関の排ガスターボチャージャ装置の、吸気装置に接続されている圧縮機に接続されており、かつカバーフードの内室の下側に隣接して延びる管部分に、少なくとも1つの流入開口が設けられていることで促進される。
最後に、船外機のカバーフードの内室内の空気案内系を運転する方法は、カバーフードに設けられた吸気開口及び排気開口と、作用を奏するように使用される案内装置と、クランク軸の弾み車に設けられた送風機とを介して、高い効率の点で優れているため、創意に富んだ成果である。
図面に本発明の一実施例を示し、以下に詳細に説明する。
詳細は図示しない船舶を水域において駆動する船外機1は、内燃機関2を有し、内燃機関2は、船舶の航行方向Aで見て後面3及び前面4を備え、高さ方向B−Bで見て上面5及び下面6を備えている。さらに内燃機関2は、左側の長手方向側面7及び右側の長手方向側面8により画定される。長手方向側面7及び8には、詳細には論じない複数の補機あるいは周辺機器、例えば9,10及び11(図3)が取り付けられている。
カバーフード12は、内燃機関2をその補機9,10及び11とともにあるいはそれらの表面を取り囲み、内室13を形成する。カバーフード12の、後面3に隣接し直立した第1の後側のフード壁14には、吸気開口15が設けられており、吸気開口15を介して全空気流Lgesが、カバーフード12の内室13に流入する。これに加えてカバーフード12は、さらに排気流ALのための排気開口16(図1及び8)を有し、排気開口16は、直立した左側方のフード壁17内に、具体的には、後側のフード壁14に対して所定の間隔を置いて設けられている。空気流Lgesを流動させるために、内燃機関2の上面5に配置される送風機18(図1、3及び4)が用いられ、送風機18は、内燃機関2により駆動される。前側のフード壁には、符号14’を付した(図1及び2)。
往復動ピストン形の内燃機関2は、少なくとも1つの往復動ピストンを備え、往復動ピストンは、2つのコンロッドを介して、互いに平行に方向付けられ、逆向きの回転方向で回転する2つの第1及び第2のクランク軸19及び20と作用結合している。クランク軸系21の第1及び第2のクランク軸19及び20(図2及び6)は、船舶の図示しない水線に対して概ね直立しており、駆動軸22により水線の下で船舶スクリュ23(図1)を駆動する。クランク軸19及び20は、内燃機関2の上面5から突出し、航行方向Aに対して横方向に内燃機関2の中央長手方向平面C−C(図2)に対して対称に並んで位置する。クランク軸19及び20の端部領域には、第1及び第2の弾み車24及び25(図1及び2)が設けられている。高さ方向B−Bで見て、第1の弾み車24と第2の弾み車25とは、互いにずらされてクランク軸19及び20に取り付けられており、省スペース化の理由から一部において互いにオーバラップしている。第1の弾み車24は、第2の弾み車25より上に位置し、送風機18を支持している(図1)。
内燃機関2は、ハウジング26によりクランク軸19及び20を収容する。内燃機関2は、ディーゼル噴射法で作動し、内燃機関2の運転を最適化すべく、圧縮機28及び排ガスタービン29を有する排ガスターボチャージャ装置27が設けられている。排ガスターボチャージャ装置27は、内燃機関2の吸気装置30に接続されており、排ガスターボチャージャ装置27及び吸気装置30は、内燃機関2の上面5に、具体的には、カバーフード12の後側のフード壁14から遠くないところに配置されている。内燃機関2のより詳細については、類似の内燃機関を扱う欧州特許出願公開第2980374号明細書(EP 2 980 374 A1)を参照されたい。
吸気開口15、排気開口16及び送風機18とともに、カバーフード12の内室13内で、空気案内系31が機能するようになっている。その際、吸気開口15を介して流入した全空気流Lgesは、この吸気開口15に接続する第1の案内装置32内に到達し、第1の案内装置32から、送風機18の助力を得て、空気流の第1の部分TdL1が、内燃機関2あるいは補機9,10及び11の、運転によって昇温した表面、例えばOfL1,OfL2,OfL3及びOfL4に吹き付けられる。空気流の別の第2の部分TdL2は、吸気として第2の案内装置33により内燃機関2の吸気装置30に到達する。内燃機関2あるいは補機9,10及び11の表面OfL1乃至OfL4により温められた空気流Lsw(図3及び7)は、送風機18及び第3の案内装置34により排気ALとして、カバー12のフード壁17に設けられた排気開口16を介して、カバー12の外側Ausあるいは大気中に圧送される。
吸気開口15は、上側の端部領域Eboにおいてフード壁14の上側の天板外装Dvに隣接して配置されており、第1の案内装置32は、吸気開口15から直立状態で内燃機関2の下面6に向かって延在している。この下面6に隣接して、案内装置32は、越流領域35(図1及び3)を内室13に向かって有している。第1の案内装置32は、フード壁14のフード壁部分37と、カバーフード12の直立した内壁38とにより形成され、フード壁部分37と内壁38とは、流入通路39を形成する(図1及び3)。
送風機18を駆動するには、クランク軸19あるいは弾み車24が用いられ、クランク軸19及び弾み車24は、内燃機関2の上面5から突出している。送風機18と弾み車24とは、構造的に統合されている。換言すれば、送風機18と弾み車24とは、例えば1つのモジュールの形態でプレハブ形の構成ユニットを形成する。空気流Lges;TdL1及びTdL2に対して効率的に影響を及ぼすべく、船舶の航行方向Aで見て吸気開口15は、第1の後側のフード壁14内に配置され、クランク軸19及び弾み車24を有する送風機18は、前側のフード壁14’に隣接するように配置されている。この配置により、流入通路39と送風機18との間に、原理的な作用範囲Wb(図3)が、カバーフード12の内室13内に生じる。この作用範囲Wb内では、空気流の部分TdL1が、送風機18により引き起こされて、所定の圧力でもって内燃機関2あるいは補機の表面OfL1乃至OfL4を通過するように案内され、その結果、好適な冷却作用が、上述の表面OfL1乃至OfL4において生じる。このために送風機18は、吸気圧が内燃機関2の吸気装置30の吸気圧より約2乃至3倍高くなるように設計されている。
送風機18を有する第1の上側の弾み車24は、第1の上側の円筒状のフード部分40によりカバーされており、第2の弾み車25は、下側の円筒状のフード部分41によりカバーされている。上側のフード部分40には、第1のカバープレート42が設けられており、第1のカバープレート42は、送風機18の給気のための流入開口43を有している。送風機18は、混合型の流動、半径方向流動又はこれに類する流動を伴う羽根車系44を有している。下側のフード部分41は、第2のカバープレート45を有し、第2のカバープレート45には、ラジアルスリットとして構成された複数の貫通開口46が設けられている。弾み車24及び25を覆う上側のフード部分40及び下側のフード部分41は、一体に製造される又は複数の部分からなる送風機・弾み車カバー47として形成されている。送風機・弾み車カバー47は、例えば4つの取り付けアイ48を有し、ねじを介して内燃機関2の様々な箇所で所定の位置に保持される。
送風機18と統合された第1の上側の弾み車24用の第1の上側の円筒状のフード部分40に、第3の案内装置49が設けられている。第3の案内装置49には、渦巻き状の接線方向通路部分50が一体成形されており、接線方向通路部分50は、送風機18により吸い込まれ、圧送される排気流ALを、接線方向通路部分50の流出通路51と、カバーフード12に設けられた排気開口16とを介して大気中あるいは外側Ausに案内する。
吸気装置30に通じる第2の案内装置33は、本実施例では、管要素52を有し、管要素52は、直立した管要素部分53と、水平の管要素部分54とを有している(図4)。一体に製造される管要素部分53及び54は、内燃機関2に対して間隔を置いて延び、T字形の形状を呈している。水平の管要素部分54を有する管要素52は、接続要素55(図7)を介して吸気装置30に接続されている。接続要素55は、排ガスターボチャージャ装置27の、排ガスタービン29により駆動される圧縮機28に接続されている。直立した管要素部分53は、内燃機関2の下面6に隣接する流入領域56で始端する。
空気案内系を運転する方法は、以下のステップ:
a.)空気流Lgesを、カバーフード12の後側のフード壁14の上側の端部領域Eboに位置する吸気開口15を介して、第1の案内装置32に流入させ、第1の案内装置32から当該第1の案内装置32により下面6及びカバーフード12の内室13に向かって案内し、
b.)空気案内系31により、前側のフード壁14’に隣接して内燃機関2に取り付けられた送風機18の助力を得て、空気流Lgesを圧送し、
c.)空気流の第1の部分TdL1を、送風機18の作用により、内燃機関2あるいは補機9,10及び11の表面OfL1乃至OfL4を通過するように案内し、送風機18により、温められた空気流Lswを吸い込み、第3の案内装置34と、カバーフード12に設けられた排気開口16とを介して排気ALとしてカバーフード12の外側Ausあるいは大気中に送り出し、
d.)空気流の第2の部分TdL2を、吸気として第2の案内装置33を介して内燃機関2の吸気装置30に供給する、
ステップを有する。
a.)空気流Lgesを、カバーフード12の後側のフード壁14の上側の端部領域Eboに位置する吸気開口15を介して、第1の案内装置32に流入させ、第1の案内装置32から当該第1の案内装置32により下面6及びカバーフード12の内室13に向かって案内し、
b.)空気案内系31により、前側のフード壁14’に隣接して内燃機関2に取り付けられた送風機18の助力を得て、空気流Lgesを圧送し、
c.)空気流の第1の部分TdL1を、送風機18の作用により、内燃機関2あるいは補機9,10及び11の表面OfL1乃至OfL4を通過するように案内し、送風機18により、温められた空気流Lswを吸い込み、第3の案内装置34と、カバーフード12に設けられた排気開口16とを介して排気ALとしてカバーフード12の外側Ausあるいは大気中に送り出し、
d.)空気流の第2の部分TdL2を、吸気として第2の案内装置33を介して内燃機関2の吸気装置30に供給する、
ステップを有する。
Claims (15)
- 船舶を駆動する船外機用の内燃機関であって、
空気案内系を備え、
前記空気案内系は、前記内燃機関及び補機の表面を取り囲むカバーフードを介して機能し、前記カバーフードに単数又は複数の吸気開口及び排気開口が、前記カバーフードの内室内を流動する空気流用に設けられており、前記内燃機関を介して駆動される送風機が、前記カバーフードの前記内室内の前記空気流に少なくとも部分的に影響を及ぼすようになっている、
内燃機関において、
吸気開口(15)と、前記吸気開口(15)に接続する第1の案内装置(32)とを介して、空気流(Lges)が、前記カバーフード(12)の前記内室(13)に流入し、前記空気案内系(31)は、
前記送風機(18)の助力を得て、前記空気流の一部(TdL1)を、前記内燃機関(2)及び前記補機(9,10及び11)の前記表面(OfL1,OfL2,OfL3及びOfL4)に吹き付け、かつ前記空気流の別の一部(TdL2)が、吸気として第2の案内装置(33)により前記内燃機関(2)の吸気装置(30)に到達し、前記内燃機関(2)の前記表面(OfL1乃至OfL4)及び前記補機(9,10及び11)により温められた前記空気流(Lsw)が、前記送風機(18)と第3の案内装置(34)とにより排気(AL)として、前記カバーフード(12)に設けられた排気開口(16)を介して前記カバーフード(12)の外側(Aus)あるいは大気中に圧送される、
ように機能することを特徴とする内燃機関。 - 前記吸気開口(15)は、前記カバーフード(12)の直立したフード壁(14)において上側の端部領域(Ebo)に配置されており、前記第1の案内装置(32)は、前記内燃機関(2)の下面(6)に向かって延在し、前記内室(13)への前記空気流(Lges)用の越流領域(35)を有することを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関。
- 前記第1の案内装置(32)は、前記フード壁(14)のフード壁部分(37)と、前記カバーフード(12)の内壁(38)とにより形成され、前記フード壁部分(37)と、直立した内壁(38)とは、前記空気流(Lges)用の流入通路(39)を形成することを特徴とする、請求項2に記載の内燃機関。
- 前記送風機(18)は、前記内燃機関(2)の上面(5)から突出した直立したクランク軸(19)を介して駆動されることを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関。
- 前記船舶の航行方向(A)で見て、前記吸気開口(15)は、後側に位置する前記フード壁(14)に配置され、前記送風機(18)は、前側のフード壁(14’)に隣接して前記クランク軸(19)に配置されていることを特徴とする、請求項1、2及び4に記載の内燃機関。
- 前記送風機を駆動する前記クランク軸(19)としての第1のクランク軸(19)は、前記第1のクランク軸(19)に対して平行に延びる第2のクランク軸(20)と相俟って、前記内燃機関(2)のクランク軸系(21)を形成し、前記クランク軸系(21)において前記クランク軸(19及び20)は、2つのコンロッドを介して少なくとも1つの往復動ピストンと作用結合していることを特徴とする、請求項4に記載の内燃機関。
- 前記航行方向(A)に対して横方向に配置される前記クランク軸(19及び20)は、前記クランク軸(19及び20)の、前記上面(5)から突出した上側の端部に、第1及び第2の弾み車(24及び25)を有し、前記第1及び第2の弾み車(24及び25)は、前記クランク軸(19及び20)の高さ方向(B−B)で見て互いにずらされて配置され、一部オーバラップしており、前記送風機(18)は、上側の前記第1の弾み車(24)と構造的に統合されていることを特徴とする、請求項6に記載の内燃機関。
- 送風機(18)を有する上側の前記第1の弾み車(24)と、下側の前記第2の弾み車(25)とは、上側の第1のフード部分(40)あるいは下側の第2のフード部分(41)によりカバーされており、前記第1のフード部分(40)と前記第2のフード部分(41)とは、一体に製造される又は複数の部分からなる送風機・弾み車カバー(47)として形成されていることを特徴とする、請求項2及び4に記載の内燃機関。
- 前記送風機(18)を覆う前記第1のフード部分(40)に第3の案内装置(49)が設けられており、前記第3の案内装置(49)は、前記送風機・弾み車カバー(47)の渦巻き状の接線方向通路部分(50)を含み、前記接線方向通路部分(50)は、前記送風機(18)により圧送される前記排気(AL)を、前記排気開口(16)により前記カバーフード(12)の外側(Aus)あるいは大気中に案内することを特徴とする、請求項1、4及び6に記載の内燃機関。
- 下側の前記第2のフード部分(41)は、水平の第2のカバープレート(45)を有し、前記第2のカバープレート(45)は、ラジアルスリットの形態の単数又は複数の貫通開口(46)を有することを特徴とする、請求項7及び8に記載の内燃機関。
- 前記送風機(18)は、混合型の流動、半径方向流動又はこれに類する流動を伴う羽根車系(44)を有することを特徴とする、請求項1乃至5に記載の内燃機関。
- 前記第2の案内装置(33)は、前記内燃機関(2)の前記吸気装置(30)に向かって管要素(52)を有し、前記管要素(52)は、前記内燃機関(2)の下面(6)と、前記内燃機関の上面(5)に位置する吸気装置(30)との間を延在することを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関。
- 前記第2の案内装置(33)の前記管要素(52)は、開口装置により、前記内燃機関(2)の排ガスターボチャージャ装置(27)の、前記吸気装置(30)に接続されている圧縮機(28)に接続されていることを特徴とする、請求項12に記載の内燃機関。
- 前記管要素(52)の、前記内燃機関(2)の前記下面(6)に隣接して始端する直立した管要素部分(53)に、少なくとも1つの流入領域(56)が設けられていることを特徴とする、請求項10及び11に記載の内燃機関。
- 船舶を駆動する内燃機関を有する船外機を囲繞するカバーフードの内室内の空気案内系を運転する方法であって、
前記カバーフードは、空気流を前記カバーフードの前記内室に流入あるいは前記内室から流出させる吸気開口及び排気開口を有し、前記内燃機関及び前記内燃機関の補機は、表面及び吸気装置を有し、さらに、前記内燃機関により駆動される送風機によって、前記空気流に影響が及ぼされる、
方法において、
a.)前記空気流(Lges)を、前記カバーフード(12)の後側のフード壁(14)の上側の端部領域(Ebo)に位置する吸気開口(15)を介して、第1の案内装置(32)に流入させ、前記第1の案内装置(32)から前記第1の案内装置(32)により下面(6)及び前記カバーフード(12)の内室(13)に向かって案内し、
b.)前記空気案内系(31)により、前側のフード壁(14’)に隣接して前記内燃機関(2)に取り付けられた前記送風機(18)の助力を得て、前記空気流(Lges)に影響を及ぼし、
c.)前記空気流の第1の部分(TdL1)を、前記送風機(18)の作用により、前記内燃機関(2)あるいは補機の表面(OfL1乃至OfL4)を通過するように案内し、前記送風機(18)により、温められた前記空気流(Lsw)を吸い込み、第3の案内装置(34)と、前記カバーフード(12)に設けられた排気開口(16)とを介して排気(AL)として前記カバーフード(12)の外側(Aus)あるいは大気中に送り出し、
d.)前記空気流の第2の部分(TdL2)を、前記送風機(18)の作用により、吸気として第2の案内装置(33)を介して前記内燃機関(2)の吸気装置(30)に供給する、
ことを特徴とする方法。
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