JP2013529275A - 対向ピストンエンジンのためのegr構造 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、こうしたEGR構造は、排気ガスを対向ピストンエンジン中の流入空気ストリームにポンプ輸送するような圧力差を生じさせる必要があるので、ユニフロー掃気を用いた2ストロークの対向ピストンエンジンに直ちに適用可能ではない。故に、ユニフロー掃気を用いた2ストロークの対向ピストンエンジンの設計および操作に適合される有効なEGR構造が必要とされている。
Claims (28)
- ポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン(49)であって、ピストン制御された排気および吸気ポート(54、56)を備えた少なくとも1つのシリンダ(50)と、前記エンジンの少なくとも1つの吸気ポートに給気を提供するための給気チャネルとを含み、排気ガス再循環(EGR)ループが、前記シリンダの排気ポート(54)に結合したループ入力(124)および前記給気チャネルに結合したループ出力を有し、前記エンジンが、前記EGRループに連通するポンプを含み、排気ガスを前記EGRループを通して前記給気チャネルにポンプ輸送することを特徴とするエンジン。
- 前記給気チャネルが、少なくとも1つの給気冷却器(127、129)を含み、前記ループ出力が少なくとも1つの給気冷却器と直列に結合されることを特徴とする請求項1に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 前記EGRループが、第1の状態または第2の状態に設定可能な可変バルブ(138)を含み、ここでこの第1の状態が、前記ループ出力を前記少なくとも1つの給気冷却器(127)の給気入力に結合させ、前記第2の状態が、前記ループ出力を少なくとも1つの給気冷却器の給気出力に結合させることを特徴とする請求項2に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 前記ポンプが、スーパーチャージャー(1100を含み、前記少なくとも1つの給気冷却器が、ターボチャージャー(120)のコンプレッサ出力に結合した入力および前記スーパーチャージャーの入力に結合した出力を有する給気冷却器(127)を含み、前記第1の状態が、前記ループ出力を前記給気冷却器(127)の入力に結合させ、前記第2の状態が、前記ループ出力を前記スーパーチャージャー(110)の入力に結合させることを特徴とする請求項3に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 前記少なくとも1つの給気冷却器(129)の入力に結合した給気出力を有する給気源(122)をさらに含み、ここで前記ループ出力が、第1の状態または第2の状態に設定可能なバルブ(136)、および排気ガス入力、給気入力、および少なくとも1つの給気冷却器(129)の入力に結合したミキサ出力を有するミキサ(135)を含み、ここで前記バルブの第1の状態が、前記ループ出力を前記ミキサの排気ガス入力に結合し、前記バルブの第2の状態が、前記ループ出力を前記ミキサの排気ガス入力から切断することを特徴とする請求項2に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- スーパーチャージャー入力および前記少なくとも1つの給気冷却器(129)の給気入力に結合した給気出力を有するスーパーチャージャー(110)、および前記スーパーチャージャーと平行にあるバルブ(139)をさらに含み、ここで前記バルブが、前記スーパーチャージャー入力が、前記バルブを通って前記スーパーチャージャーの給気出力に結合される第1の状態、および前記スーパーチャージャー入力が、前記バルブを通って前記スーパーチャージャーの給気出力から切断する第2の状態に設定可能であることを特徴とする請求項2に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 前記給気チャネルに結合した給気出力、前記排気ポート(54)に結合したタービン入力、およびこのタービン入力と前記排気ポートとの間に直列にあるバック圧力バルブ(140a)を有するターボチャージャー(120)をさらに含み、ここでこのバック圧力バルブが、前記排気ポートに作用するバック圧力を生じさせる状態に設定可能であることを特徴とする請求項1に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 前記ターボチャージャーが、可変幾何学形状タービン(121)を含むことを特徴とする請求項7に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 給気チャネルに結合した給気出力、前記排気ポート(54)に結合したタービン入力、排気出力(128)に結合したタービン出力、および前記タービン出力と前記排気出力との間に直列にあるバック圧力バルブ(140)を有するターボチャージャー(120)をさらに含み、ここで前記バック圧力バルブが、前記排気ポートに作用するバック圧力を生じさせる状態に設定可能であることを特徴とする請求項1に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 前記ターボチャージャーが、可変幾何学形状タービン(121)を含むことを特徴とする請求項9に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 給気チャネルに結合した給気出力、および前記排気ポート(54)に結合した入力を有するタービン(121)、および前記タービンと平行にあるタービンバイパスバルブ(144)を有するターボチャージャー(120)をさらに含み、ここで前記タービンバイパスバルブが、タービン入力が前記バルブを通ってタービン出力に結合される第1の状態、および前記タービン入力が、前記バルブを通って前記タービン出力から切断する第2の状態に設定可能であることを特徴とする請求項1に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 前記タービン(121)が可変幾何学形状のタービンであることを特徴とする請求項11に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- ピストン制御された排気および吸気ポート(54、56)およびエンジンの少なくとも1つの吸気ポート956)に結合された給気チャネルを有する少なくとも1つのシリンダ(50)を含み、ここで排気ガス再循環(EGR)ループが、前記排気ポート954)と当該シリンダの長手方向中心との間に位置するシリンダのEGRポート(55)に結合したループ入力、および前記給気チャネルに結合したループ出力を有することを特徴とするポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン(49)。
- 前記EGRループが、前記ループ入力に結合された入力、および前記給気チャネルにおけるミキサ(135)に結合した出力を有するバルブ(136)を含む、請求項13に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 前記EGRループがさらに、前記バルブと直列にあるEGR冷却器(146)を含むことを特徴とする請求項14に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 1つ以上のシリンダ(50)を有するポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン(49)を操作する方法であって、ここで給気が加圧され、次いで少なくとも1つの給気冷却器(127、129)において冷却され、エンジン排気ガスを排気ガス再循環(EGR)ループを通って、少なくとも1つの給気冷却器(127、129)の入力に提供することによって、前記1つ以上のシリンダのそれぞれの吸気ポート(56)に提供されることを特徴とする方法。
- 低エンジン負荷条件中、前記1つ以上のシリンダ(50)に排気ガスを保持することをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジンを操作する方法。
- 給気圧力を低下させることによって、排気ガスを、前記1つ以上のシリンダに保持することを特徴とする請求項17に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジンを操作する方法。
- 排気ガスバック圧力を増大させることによって、排気ガスを前記1つ以上のシリンダに保持することを特徴とする請求項17に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジンを操作する方法。
- 排気ガスがさらに、排気ガスバック圧力を増大させ、給気圧力を低下させる組み合わせによって、前記1つ以上のシリンダに保持されることを特徴とする請求項17に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジンを操作する方法。
- ピストン制御された排気および吸気ポート(54および56)を有する少なくとも1つのシリンダ(50)、および給気をエンジンの少なくとも1つの吸気ポート(56)に提供する給気チャネルを含み、ここでこの給気チャネルが、出力および空気源に結合された入力を有するスーパーチャージャー(110)、このスーパーチャージャー出力に結合された入力および少なくとも1つの吸気ポート(56)に結合された出力を有する給気冷却器(129)を含み、排気チャネルが、少なくとも1つの排気ポート(54)に結合された入力および出力を有する少なくとも1つの熱発動される排気処理デバイス(150、151)、およびこの少なくとも1つの熱発動される排気処理デバイスの出力に結合されたループ入力および前記スーパーチャージャーの入力に結合されたループ出力を有する排気ガス再循環(EGR)ループを含むことを特徴とするポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン(49)。
- 前記EGRループが、前記少なくとも1つの熱発動される排気処理デバイス(150、151)の出力に結合された入力および出力を有するEGR冷却器(142)、および第1の状態または第2の状態に設定可能な可変バルブ(147)を含み、この第1の状態が、ループ出力をスーパーチャージャー入力から切断し、この第2の状態が、前記ループ出力を前記スーパーチャージャー入力に結合させることを特徴とする請求項21に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 前記空気源が、EGRループによって提供される再循環された排気ガスと、空気源によって提供される空気との比を制御するための吸気スロットルバルブ(141)を含むことを特徴とする請求項22に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- ターボチャージャーを含まないことを特徴とする請求項23に記載のポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン。
- 冷却され、過給された空気を少なくとも1つの吸気ポート(56)に提供し、排気ガス出力を熱操作される排気処理デバイス(150、151)から再循環させ、この再循環された排気ガスを冷却し、この冷却され、再循環された排気ガスを吸気空気ストリームに導入し、冷却され、再循環された排気ガスと、新鮮な空気源によって提供される新鮮な空気との比を制御することによって、吸気空気ストリームが、過給され(110)、次いで給気冷却器(129)によって冷却されることを特徴とする1つ以上のシリンダ(50)を有するポーテッドのユニフロー掃気対向ピストンエンジン(49)の操作方法。
- 比を制御することが、新鮮な空気ストリーム中の新鮮な空気の量を自動的にスロットルで調整することを含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
- ターボチャージャーを有さず、1つ以上のポーテッドシリンダ(50)を有するユニフロー掃気対向ピストンエンジン(49)において、以下により特徴付けられる排気ガス再循環ループ:
熱操作される排気処理デバイス(151)の出力に結合した入力を有する第1の冷却器(142);
吸気空気源に結合した入力および出力を有するスーパーチャージャー(110);
スーパーチャージャーの出力に結合した入力、および少なくとも1つの吸気ポート(56)に結合した出力を有する第2の冷却器(129);および
前記第1の冷却器(142)の出力と、前記スーパーチャージャー(110)の入力との間に結合されるバルブ(147)。 - 吸気空気源に結合した入力およびスーパーチャージャー(110)の入力に結合した出力を有するスロットルバルブ(141)をさらに含み、ここで前記バルブ(147)が、前記第1の冷却器(142)の出力に結合した入力、および前記スロットルバルブ(141)の出力およびスーパーチャージャー(110)の入力と共通して結合された出力を有することを特徴とする請求項27の排気ガス再循環ループ。
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