JP2004028104A - ターボ過給する内燃エンジン用のエンジンブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はターボ過給する内燃エンジン用のエンジンブレーキ装置に関するものである。
【解決手段】エンジンは少なくとも二段式で構成した過給システムを備えており、そのシステムは、少なくとも一つの高圧段及び排気ガス側で高圧段の後ろで給気側の前に連結した少なくとも一つの低圧段と、内燃エンジンの排気チャネルと接続し内燃エンジン１の排気ガス側の後ろに配置した排気ガス配管２０、２１と、シャッター体が排気ガスの貫流そしてそれに基づき排気ガス配管内の圧力を調整できそれによりエンジン出力を必要に応じて可変調整できるように構成した状況で、高圧段及び／又は低圧段の排気ガス側後ろの排気ガス配管の範囲に配置している少なくとも一つのシャッター体３０を備えている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ターボ過給する内燃エンジン用のエンジンブレーキ装置、エンジンブレーキ装置を働かせるための方法、及びそのようなエンジンブレーキ装置を備えた内燃エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ターボ過給する内燃エンジンの分野では、内燃エンジンのエンジンブレーキに加えてターボチャージャーに独自の補助ブレーキ装置を設けることが知られている。代表的な方法では、そのような補助ブレーキ装置では、補助ブレーキ動作を必要とするときに、ターボチャージャーを出力装置又は駆動装置からブレーキ装置に切り替える。これは一般的に、ターボチャージャーの排気及び／又は吸気時間コントロールを調整して、ターボチャージャーのブレーキが効くことにより、シリンダーピストンの動きを最も少ない出力損失状態から最も大きな出力損失状態に切り替える。そのような出力吸収はエアコンプレッサの原理を使用している、即ち、ブレーキが必要なときに、エンジンのシリンダー内に閉じこめた空気にシリンダーピストンが作用する。
【０００３】
このときに、ターボチャージャーを使って、内燃エンジン用の補助ブレーキ装置を実現するためには、根本的に異なった二つのコンセプトがある。
【０００４】
第一のコンセプトでは、内燃エンジンのシリンダーにあるガスに伝えられる反対圧力をつくるために、排気ガス側の有効断面を小さくすることにより、排気ガス配管内の圧力を高めることが試みられている。シリンダー内の高圧により、シリンダーピストンはより大きな仕事をせねばならず、それが最終的にブレーキとなる。これは実際には色々な形に変換されている。
【０００５】
ＤＥ　１９５　４３　１９０　Ａ１には、ターボ過給する内燃エンジン用の補助ブレーキ装置が記述されており、調整可能なガイド格子により可変調整できるタービン形状の排気ガスタービンを備えている。ガイド格子には、調整部材によりタービンの有効すなわち効果的な可変調整タービン形状のインペラー翼がある。これにより、内燃エンジンのそれぞれの運転状態に従い、シリンダーとターボチャージャーとの間の部分で高い排気ガスの反対圧力を実現し、それによりタービン出力とコンプレッサーの出力を必要に応じて調整することができる。
【０００６】
内燃エンジン用のブレーキを働かせるときに、エンジンブレーキ効果を達成するために、これらのガイド格子を有効なタービン断面が非常に小さくなる状態にする。シリンダーとタービンとの間の配管の部分では高い排気ガスの反対圧力が生じ、排気ガスは高速度でタービンインペラー翼の間のチャネルを流れ、強い衝撃でタービンインペラーに当たる。タービン出力がコンプレッサーに伝達され、エンジンに供給される給気はコンプレッサーにより、高められた給気圧力下におかれる。それによりシリンダーには給気側では高くなった給気圧力があたり、排気ガス側ではシリンダー排気口とターボチャージャーの間で、開いたバルブを通ってシリンダー内で圧縮した空気が排気系に排出するのに反対に作用する排気ガス対抗圧力が存在する。エンジンブレーキが働く時にピストンは排気ガス配管での高い過圧に対して圧縮作業をせねばならず、それによりガイド格子の位置により力の大小のあるブレーキ効果を達成する。
【０００７】
このガイド格子を設けたタービンに加えて、あるいは代わりに、排気ガス配管の中でタービンの下流方向に配置したトラップを設けることがある。
【０００８】
このトラップは、エンジンブレーキ装置のブレーキ動作により排気ガス配管内で横切る方向に、或いは完全に直角に旋回し、排気ガス配管の有効断面を小さくし、それにより流れの上流方向のシリンダー排気口の方向で排気ガス配管内の圧力を高めてブレーキ効果を達成する。そのようなトラップのあるターボチャージャーは、例えばＤＥ　４０　２４　５７２に記載されている。
【０００９】
第二のコンセプトにより、エンジンブレーキの出力を向上させるために、エンジンブレーキ作動時に働く排気ガス戻しを設けることがある。その場合、排気ガス配管からの排気ガスは、エンジンブレーキ作動中は一般的に燃焼しておらずシリンダー内での圧縮により高い温度レベルにある燃焼空気を有しており、再び内燃エンジンのシリンダーに供給される。
【００１０】
ＤＥ　１９８　５３　１２７　Ａ１では、そのような排気ガス戻りのあるエンジンブレーキ装置が記載されている。そこでは、排気ガスはターボチャージャーの前で枝分かれし、上流側のシリンダー吸気口の方向で、ターボチャージャーのコンプレッサーで圧縮された給気系の燃焼空気と混合されてシリンダーに供給される。排気ガスを戻すための配管には戻り圧バルブが設けられている。排気ガス側と給気側の配管間の圧力差を均衡させるために、この戻り圧バルブがここでは必要である。
【００１１】
しかしながら、ターボ過給する内燃エンジンの前述の補助ブレーキ装置すべては、いわゆる一段式ターボチャージャーに搭載されている。最近のターボチャージャーでは二段階での過給を備えていることがある。
【００１２】
そのような二段式で構成した過給システムを備えた内燃エンジンが、例えばドイツの公開公報ＤＥ　１９８　３７　９７８　Ａ１とＤＥ　１９５　１４　５７２　Ａ１に記述されている。そのような二段式で過給する内燃エンジンは、ターボチャージャーがグループとしてそれぞれ一列に前後して配置した高圧段と低圧段を有している。エンジンからの排気ガスは、まず高圧タービンを貫流し、続いて低圧タービンを貫流する。同様に、シリンダーに過給するために備えている給気がまず低圧コンプレッサーに、引き続いて高圧コンプレッサーにより圧縮され、そして場合によっては、内燃エンジンの吸気側にある熱交換器で給気を冷却した後に供給される。典型的な運転モードでは、ターボチャージャーは低い回転数範囲で二段階運転する。回転数の上昇により、低圧コンプレッサーを除いて一段圧縮に切り替えられ、例えば排気ガス側のバイパス配管により、完全にあるいは少なくとも部分的に高圧タービンを迂回する。この場合、高圧コンプレッサーが給気側に設けたパイプ切替装置で完全に迂回することも意味がある。
【００１３】
そのような二段式のターボチャージャーでは、それぞれが一列に配置されたタービンとコンプレッサーが、色々な給気圧力に対して備えている。前述の補助ブレーキ装置を実現するためには、実際においてこれは構造的に非常な無駄を必要とするという結果になる。例えば、二段式のターボチャージャーで種々の運転モードに対して最適の補助ブレーキモードを得るためには、排気ガス配管と給気配管内でそれぞれ必要な圧力を達成するために、数多くのパイプ切替装置が避けられない。だから、そのようなブレーキ装置は製造では非常に高価となるにも拘わらず、その割にブレーキの品質は改善されないという結果になる。中でも小さな排気量の内燃エンジンに使用されるような非常に小さいターボチャージャーでは、特にそのような補助ブレーキ装置が今まで満足する状態で出てきたことはなかった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明の課題は、内燃エンジンの二段式ターボチャージャーで改良したブレーキ装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明により、この課題は請求項１の特徴をもつブレーキ装置により解決される。更にこの課題は請求項１８の特徴をもつブレーキ装置の作動方法により、そして請求項２４の特徴をもつ内燃エンジンにより解決している。即ち、
ターボ過給する内燃エンジン用のエンジンブレーキ装置で、少なくとも二段式で構成した過給システムを備えており、そのシステムは少なくとも一つの高圧段と、高圧段及び／又は低圧段の排気ガス側の後に連結そして給気側の前に連結された少なくとも一つの低圧段を有しており、内燃エンジンの排気口チャネルと接続し、内燃エンジン排気ガス側の後に連結された少なくとも一つの排気ガス配管を備えており、低圧段の排気側の後に接続した排気ガス配管の範囲に配置された少なくとも一つのシャッター体を備えており、そのとき、排気ガスの貫流、そしてそれに基づき排気ガス配管内の圧力を変え、必要に応じてエンジンブレーキ出力を可変調整できるようにシャッター体を構成している。（請求項１）
ターボ過給する内燃エンジン用のエンジンブレーキ装置を作動するための方法で、コントロール装置により、高圧タービンの前に配置した排気ガス配管内の第一の圧力をブレーキモードに基づいて、事前に決めた値に設定する。（請求項１８）
少なくとも一つのシリンダーを有し、少なくとも一つの吸気口と少なくとも一つの排気口を有するエンジンブロックを備えた内燃エンジンで、ブレーキ装置を構成した過給システムを備えている。（請求項２４）
図面を引用したなかでの記述や従属クレームから、本発明による長所ある構成及びそれに続く構成を引き出すことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるブレーキ装置の第１の実施例を概略的に示したものである。なお、総ての図において、同じないしは同じ機能をする要素は、別に何も指示しない限り、同じ引用符号をつけている。さらに、総ての図面において、排気ガスの流れ及び給気空気の流れの方向は、流れに相当する場所でそれぞれ矢印により示している。
【００１７】
図１で引用符号１により内燃エンジンを表している。実施例で呈示している内燃エンジン１は、直列６気筒のディーゼルエンジンで構成されており、前後に一列に配置したシリンダー２を備えている。内燃エンジン１には新鮮な空気側３と排気ガス側４があり、内燃エンジン１の吸気口７は新鮮な空気側３で給気集合配管５と、そして排気口８は排気ガス側４で二つの排気ガス集合配管６と接続している。
【００１８】
内燃エンジン１は引用符号１０で示すターボチャージャーにより過給される。ターボチャージャー１０は呈示している実施例では二段で構成されている。そのような二段式ターボチャージャー１０には高圧段１１と低圧段１２がある。高圧段１１は高圧タービン１３と高圧コンプレッサー１４からなり、それらは共通のシャフト１５を介してお互いに連結されている。同様に、低圧段１２は低圧タービン１６と低圧コンプレッサー１７からなり、同じく共通のシャフト１８を介してお互いに連結されている。高圧段１１は低圧段の前に連結されている。
【００１９】
低圧タービン１６のタービンインペラーの直径は、呈示している実施例では、高圧タービン１３より大きく構成されており、そのとき、低圧タービンと高圧タービンでのインペラー直径の割合は、必要とするものではないが代表的には、１．２〜１．８の範囲にある。同様に、高圧コンプレッサー１４のインペラーは、低圧コンプレッサー１７のインペラーよりも小さい直径を有している。
【００２０】
上流方向にある排気ガス集合配管６は排気ガス配管２０、２１、２２と繋がっており、それを通じて排気ガスが内燃エンジン１のシリンダー２から流れ出るようになっている。同じように、給気配管２３、２４、２５が設けられており給気集合配管５と繋がっている。給気配管２３、２４、２５及びコンプレッサー１４、１７を通して、内燃エンジン１のシリンダー２に空気を供給するようになっている。
【００２１】
両方のタービン１３、１６は一列に並んで配置され、高圧タービン１３は排気ガス配管２１を通じて低圧タービン１６と繋がっており、そして、排気ガスの流れ方向で低圧タービン１６の前に繋がって配置されている。同様に、低圧コンプレッサー１７と高圧コンプレッサー１４は一列に前後に配置され、給気配管２４を通してお互いに繋がっており、低圧コンプレッサー１７は給気の流れ方向で高圧コンプレッサー１４の前に繋がって配置されている。
【００２２】
さらに、第一の給気クーラー２６を設けており、両方のコンプレッサー１４、１７の間の給気配管２４に配置されている。第二の給気クーラー２７は、高圧コンプレッサー１４と内燃エンジン１の給気口７間の給気配管２５に配置されている。状況に応じて、一つ又は極端な場合には両方の給気クーラー２６、２７を省くこともある。
【００２３】
本発明によれば、調整あるいはコントロール可能なバルブで構成する可変のシャッター装置３０を設けている。しかし、シャッター装置を、ブレーキトラップ、絞りトラップ、スライドあるいは類似のもので構成することもある。調整バルブ３０と繋がっている調整部材３１により、バルブ３０は調整可能である。シャッター装置３０は、図１に示していない調整装置又はコントロール装置により、調整又はコントロール可能なように構成している。この調整又はコントロールの機能については、後に図６を使って更に詳細に記述する。
【００２４】
図１と違って、図２による配置では加えて排気ガス戻り配管３２がある。排気ガス戻り配管３２は、排気ガス集合配管６から来る排気ガス配管２０から枝分かれし、高圧コンプレッサー１４を給気集合配管５と接続している給気配管２５に繋がっている。図２に示した配置の長所は特に、排気ガス配管６、２０及び給気配管５、２５における圧力状況から、戻り防止バルブを設けていないことであり、後にも説明するように必要としない。
【００２５】
図１の配置と違って、図３でのターボ過給する内燃エンジン１は、高圧タービン１３が可変のタービン形状（ＶＴＧ）をしたターボチャージャー１０を有している。タービン形状が可変の機能を有していることを、総ての図においては矢印で示している。
【００２６】
図１の配置と違って、図４でのターボ過給する内燃エンジン１は、二連流れタービンで構成した高圧タービン１３を有している。この二連流れ高圧タービン１３は、平行に前後して配置しお互いに固く結合した二つのタービンホイル１３Ａ、１３Ｂからなっている。必ず必要とはしないが典型的には、この両方のタービンホイル１３Ａ、１３Ｂでは、タービンチャネルが同じ貫流断面を有している。
【００２７】
図１の配置と違って、図５の第５の実施例では、高圧段と低圧段１１、１２の間にシャッター装置３０を配置している。ここではブレーキトラップ３０が高圧段に直接作用するので、図１の配置と比べて、この配置は高圧段１１をより正確に迅速に制御できるという特徴がある。
【００２８】
二段式ターボチャージャー１０を内燃エンジン１の運転状態に最適に合わせるために、流れが二つある二連流タービン１３のチャネル１３Ａ、１３Ｂのそれぞれは、長所を活かすために対称的に連結したバイパス配管を備えている。これらはそれぞれ、排気ガス曲げ配管として設けている別々のパイプ配管２０Ａ、２０Ｂから枝分かれし、二連流タービン１３を迂回して、単流の低圧タービン１６に同じように当たるように共通の配管２１に合流している。それぞれのバイパス配管３３Ａ、３３Ｂには、分岐の下流に配置したパイプ切替装置３４Ａ、３４Ｂがついており、それは例えば調整バルブで構成してもよい。これらのパイプ切替装置３４Ａ、３４Ｂは、高圧タービン１３のハウジング又は排気ガス曲げ配管と一体化するとメリットがあり、スライド、トラップ、絞り又は類似のもので実施し、そして例えばＣＰＵのようなプログラム制御ユニットにより、また個別でも一緒でも制御することができる。
【００２９】
二連流れ高圧タービン１３のタービンインペラー１３Ａ、１３Ｂを同期して運転すると、必ずしも必要ではないがメリットがある。
【００３０】
図６は、本発明による二段で過給する内燃エンジンの、とくに好ましい第６の実施例を概略図で示している。図６の好ましい配置は基本的に、図１〜４に相当する内燃エンジン１の色々な構成の組合せからなっている。ここでは、内燃エンジン１は、調整バルブ３０、排気ガス戻り配管３２、パイプ切替装置３４Ａ、３４Ｂを設けたバイパス配管３３Ａ、３３Ｂを備えている。加えて、高圧段１１には二連流高圧タービン１３があり、高圧タービン１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ可変のタービン形状を有している。
【００３１】
ここで注意しておくことは、低圧タービン１２も勿論、二連流高圧タービンで構成していることもあるということである。このことから、追加してあるいは代替として、低圧タービン１２も可変のタービン形状を有していることもある。
【００３２】
加えて図６ではコントロール装置４０を示している。コントロール装置４０にはデータインプット４１とデータアウトプット４２がある。データインプット４１を通じて、例えばアナログの測定量、さらに云えば排気ガスや吸気の温度や圧力、エンジンの回転数など、あるいはデジタルデータを接続できる。これらのデータにより、そしてコントロール装置４０に事前に入力したプログラムにより、コントロール装置４０のアウトプット４２で把握できるコントロール信号を発生する。
【００３３】
データアウトプット４２は、多数のコントロール配線４３−４６を通じて、調整バルブ３４Ａ、３４Ｂと、二連流れタービン１３と、低圧タービン１２と、そして調整バルブ３０の調整部材３１と接続している。
【００３４】
さらに、排気ガス戻り配管３２に繋がって配置した絞り３５を設けている。これも同様に、コントロール装置４０を通して調整あるいは作動する。
【００３５】
加えて、図６には示していない別の排気ガス戻りを設けることもあり、戻す排気ガスの一部の量を別の任意の給気側位置に供給する。典型的な場合、必ずしも必要ではないが、内燃エンジン１の排気ガスの約５０％までを給気側３に戻す。
【００３６】
ターボ過給する内燃エンジン１の作動方法については一般的に知られており、また例えば、最初に取り上げた文書に詳細に記述されており、以下においては簡単に述べるにとどめる。
【００３７】
６気筒のディーゼル内燃エンジン１は、ターボチャージャー１０により二段階で過給される。そのために、二つの流れをもつ高圧段１１が単流の低圧段１２の前に置かれている。二連流れタービン１３Ａ、１３Ｂ及び低圧タービン１６により駆動されるコンプレッサー１４又は１７により給気を圧縮し、両方の給気クーラー２６、２７で冷却し、特定の割合（≧０）で排気ガス戻り配管３２からの排気ガスと混合し、内燃エンジン１の給気側３に供給する。
【００３８】
運転識別量（Ｂｅｔｒｉｅｂｓｋｅｎｎｇｒｏｓｅｎ）Ａ１−Ａｎに基づいて、パイプ切替装置３０、３３Ａ、３３Ｂ、シャッター体、及び可変形状調整タービン１３、１６をコントロールするために、排気ガス流量を運転状態に最適に合わせるエレクトロニクスのエンジンコントロール４０、例えばＣＰＵと、これらは接続している。バイパス割合、通過流量割合、タービン調整を色々に調整できるという可能性により、排気ガスの全量を配分するための自由度が余分にできるという長所が得られ、ターボチャージャー１０の補助ブレーキ作動に特に意味を持つ。
【００３９】
以下に、補助ブレーキ装置として作動する本発明によるターボチャージャー１０の機能について、図６を使って詳細に説明する。
【００４０】
閉止状態のバイパスバルブ３４Ａ、３４Ｂと調整可能な排気ブレーキトラップ３０で高められたエンジンブレーキ出力が得られ、高められた排気ガス圧力が原因となり小さな高圧段１１により可能となる。二連流れ高圧タービン１３の色々な大きさのチャネル１３Ａ、１３Ｂを使用することで、そしてそれぞれのバイパス３４Ａ、３４Ｂを個別に調整することで、ブレーキ作動での対応する回転数範囲を最適に適合させることができる。両方の高圧タービン１３Ａ、１３Ｂのチャネル直径の違いは、可変のタービン形状であるために、エンジンコントロール４０を適切にコントロールすることにより任意に調整することができる。それにより、高圧段と低圧段１１、１２に排気ガス流量に差をつけて分配することができる。
【００４１】
この排気ガス流は以下のような影響を与える。
１．調整バルブ３０を適切に調整するときに、排気ガス配管２２の有効断面を任意に調整できる。
２．高圧タービン１３Ａ、１３Ｂ、そして長所を活かすためには低圧タービン１６も可　変のタービン形状をしている。適切なコントロールにより、それぞれのター　ビンの有効チャネル断面の大きさを大きくしたり小さくしたり選ぶことがで　きる。
３．バイパスバルブ３４Ａ、３４Ｂにより、高圧タービン１３Ａ、１３Ｂを通過する排気　　ガスの割合、高圧タービン１３Ａ、１３Ｂを迂回する割合を調整できる。
【００４２】
述べたような処置、即ちここに挙げている要素を適切にコントロール及び／又は調整することにより、排気ガス配管６、２０内の、そしてそれによりシリンダー２内の排気ガス側圧力Ｐ１を調整できる。とくにメリットのある構成、殊に図６に相当する排気ガス戻り配管３２が設けられているとき、排気ガス配管２０内の排気ガス側圧力Ｐ１が、給気配管２５内の給気側圧力Ｐ２より常に大きいということが確保される。それにより、排気ガス戻り配管３２の排気ガス側範囲と吸気側範囲の間には圧力差があるので、有利なことに排気ガス戻り配管３２には戻り防止バルブを必要としない。
【００４３】
別のメリットある構成では、排気ガス側圧力Ｐ１を常に一定に確実に保てる。加えて、二連流タービン１３のチャネル１３Ａ、１３Ｂの大きさの違いにより、バイパスバルブ３４Ａ、３４Ｂを個別に調整して、戻り排気ガス量（ＥＧＲ量）をそれぞれの任意の運転状態に最適化して配分することが可能になる。最初に述べた技術の現状で止むを得ず必要とするような、追加のＥＧＲバルブはここでは必要とはしない。
【００４４】
図６では排気ガス戻り配管３２に絞り３５が配置されており、それにより、適切にコントロールしている時には、排気ガス戻り配管３２を通して排気ガス流を追加的に配分することができる。それによりエンジン特性に影響を与え、例えば、汚染物質（ＮＯｘ、ＣＯ、ＣＯ_２）の排出に関する、そして燃料消費に関するエンジン運転値を極めて最適に調整することができる。本発明により排気ガスを戻すことの長所は、排気ガスの流れが排気ガス側と吸気側の間の圧力差によってだけで保証されるということにある。だから、排気ガス戻り配管３２に貫流絞りを設けるだけで充分であるが、既に述べているように、補助ブレーキ装置機能に言及するような影響なしでこれを省くことも可能である。
【００４５】
勿論、本発明は二段階で構成したターボチャージャーに制限されるものではなく、それどころか３段階あるいは多段のターボチャージャーにも拡大されるものである。
【００４６】
二つのターボチャージャーの段は、前述の実施例で単一のターボチャージャーのメリットある構成要素であり、このターボチャージャーのハウジングに一体化されている。しかしながら、メリットある二つのターボチャージャーの段を一つのターボチャージャーへの一体化は、無条件に必要なものではなく、組立技術の上から、そして高コストのために好ましくないとしても、別個の二つのターボチャージャーを前後に連結して同じ機能を達成することもできる。
【００４７】
最後に、本発明は６気筒直列のディーゼル内燃エンジンだけに制限されるものではなく、任意の一般的に配置されている任意数のシリンダーの内燃エンジンにも拡大できる。
【００４８】
前述の実施例では、低圧段では高圧段と比べてタービンインペラーが大きな直径を有している。しかしながら、これは無条件に必要なものではなく、両方のタービン段が同じタービンインペラー直径を有する、あるいは高圧段が大きいインペラー直径を有することも考えられる。
【００４９】
前述の実施例において、エンジンコントロールによるタービン形状やシャッター体（バルブ、トラップ、パイプ切替装置など）のコントロールについて記述している。勿論、これらの要素の一つ又は総てを別の方法でコントロール、あるいは独自に設けた調整装置により任意の運転状態に適合させることもできる。シャッター体ないしはタービン形状の調整は、電気的、空圧的、油圧的、あるいは機械的に行う。
【００５０】
まとめると、記述したように構成した２段階のターボチャージャーにより、現在まで知られている解決方法とは完全に異なり、現在の技術では構造的に手間がかかり高価な方法を仕方なく受け入れることなく、非常に簡単な方法で意図どおりに、殊に一定に調整できることが分かる。
【００５１】
本発明の原理と実際の利用についてできるだけ説明するために、本発明を前述の記述により説明しているが、勿論、適切に変えることにより別の種々の実施形態で本発明を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排気ガス集合配管にコントロールバルブのある二段式に過給する内燃エンジンの第１の実施例概略図である。
【図２】本発明による排気ガス戻りを設けた二段式に過給する図１に相当する内燃エンジンの第２の実施例を示す図である。
【図３】本発明による可変のタービン形状を備えた二段式に過給する図１に相当する内燃エンジンの第３の実施例示す図である。
【図４】本発明による二連流タービンで構成した高圧タービンを備えた二段式に過給する図１に相当する内燃エンジンの第４の実施例を示す図である。
【図５】本発明による二段式に過給する図１に相当する内燃エンジンの第５の実施例で、高圧段と低圧段間にシャッター体を配置している状態を示す図である。
【図６】本発明による二段式に過給する内燃エンジンで特に好ましい第６の実施例概略図である。
【符号の説明】
１　内燃エンジン　　　　　　　　　　　２　シリンダー
３　給気側　　　　　　　　　　　　　　４　排気ガス側
５　給気集合配管　　　　　　　　　　　６　排気ガス集合配管
７　吸気口　　　　　　　　　　　　　　８　排気口
１０　ターボチャージャー　　　　　　　１１　高圧段
１２　低圧段　　　　　　　　　　　　　１３　高圧タービン
１３Ａ、１３Ｂ　二連流高圧タービンのタービンインペラー、チャネル
１４　高圧コンプレッサー　　　　　　　１５　シャフト
１６　低圧タービン　　　　　　　　　　１７　低圧コンプレッサー
１８　シャフト　　　　　　　　　　　　２０、２０Ａ、２０Ｂ　　　排気ガス配管
２１、２２　排気ガス配管　　　　　　　２３、２４、２５　排気パイプ
２６、２７　給気クーラー　　　　　　　３０　バルブ
３１　調整部材　　　　　　　　　　　　３２　排気ガス戻り配管
３３Ａ、３３Ｂ　バイパスバルブ
３４Ａ、３４Ｂ　バイパスバルブ、パイプ切替装置
３５　貫流絞り
４０　コントロール調整、エンジンコントロール
４１　データインプット　　　　　　　　４２　データアウトプット
４３−４６　コントロール配線
Ｐ１　排気ガス側圧力　　　　　　　　　Ｐ２　給気側圧力

Claims (27)

1. 少なくとも二段式で構成した、少なくとも一つの高圧段（１１）と、高圧段（１１）の排気ガス側の後に連結しそして給気側の前に連結された少なくとも一つの低圧段（１２）を有した過給システム（１０）と、
   内燃エンジン（１）の排気口チャネル（８）と接続し、内燃エンジン（１）の排気ガス側の後に連結された少なくとも一つの排気ガス配管（２０、２０Ａ、２０Ｂ、２１、２２）と、
   排気ガスの貫流、そしてそれに基づき排気ガス配管（２０、２０Ａ、２０Ｂ、２１、２２）内の圧力（Ｐ１）を変え、必要に応じてエンジンブレーキ出力を可変調整できるようにシャッター体（３０）を構成するような状態で、高圧段（１１）及び／又は低圧段（１２）の排気側後で排気ガス配管（２２）の範囲に接続して配置した少なくとも一つのシャッター体（３０）
   を有していることを特徴とするターボ過給する内燃エンジン用のエンジンブレーキ装置（１）。
2. シャッター体（３０）をコントロール又は調整可能なように構成していることを特徴とする請求項１に記載のエンジンブレーキ装置
3. 第一のシャッター体（３０）を、調整バルブ（３０）又は排気ブレーキトラップ又は排気絞りトラップで構成していることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンブレーキ装置。
4. 高圧段（１１）のタービン（１３、１３Ａ、１３Ｂ）の前にある排気ガス配管（２０、２０Ａ、２０Ｂ）により、排気ガスの一部の量を高圧段（１１）のコンプレッサー（１４）の後ろにある給気配管（２５）に供給できるようになっている、少なくとも一つの排気ガス戻り配管（３２）を有する排気ガス戻り装置（３２、３５）を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエンジンブレーキ装置。
5. 排気ガス戻り配管（３２）には戻り圧バルブを設けず、タービン（１３、１３Ａ、１３Ｂ）の前の排気ガス配管（２０、２０Ａ、２０Ｂ）での第一圧力（Ｐ１）が、コンプレッサー（１４）の後ろにある給気配管（２５）での第二圧力（Ｐ２）より常に大きいことを特徴とする請求項４に記載のエンジンブレーキ装置。
6. 排気ガス戻り配管（３２）に配置され、排気ガス戻り配管（３２）を通じて給気配管（２５）に戻し供給する排気ガスの量を決める貫流絞り（３５）を設けていることを特徴とする請求項４又は５に記載のエンジンブレーキ装置。
7. ターボチャージャー（１０）が、
   少なくとも一つの排気ガス側に配置した高圧タービン（１３、１３Ａ、１３Ｂ）と少なくとも一つの給気側に配置した高圧コンプレッサー（１４）、及びそれらの間に配置してそれらをお互いに繋ぐ共通の第一シャフト（１５）有する高圧段（１１）と、
   少なくとも一つの排気ガス側に配置した低圧タービン（１６）と少なくとも一つの給気側に配置した低圧コンプレッサー（１７）、及びそれらの間に配置してそれらをお互いに繋ぐ共通の第二シャフト（１８）有する低圧段（１２）と、
   コンプレッサー（１４、１７）の間と内燃エンジン（１）の吸気口（７）の給気側に配置して設けた給気クーラー（２６、２７）と、
   の要素を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のエンジンブレーキ装置。
8. タービン（１３、１６）の少なくとも一つを可変のタービン形状で構成していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のエンジンブレーキ装置。
9. ターボチャージャー（１０）の少なくとも一つのタービン（１３、１３Ａ、１３Ｂ）を、二つのタービンインペラー（１３Ａ、１３Ｂ）が平行に連結して配置された二連流タービン（１３Ａ、１３Ｂ）で構成していることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のエンジンブレーキ装置。
10. 二連流れタービン（１３Ａ、１３Ｂ）の両タービンインペラー（１３Ａ、１３Ｂ）が、異なった貫流断面の排気ガスチャネルを有していることを特徴とする請求項９に記載のエンジンブレーキ装置。
11. いずれの高圧タービン（１３、１３Ａ、１３Ｂ）にもそれぞれ、配管内に配置したシャッター体（３４Ａ、３４Ｂ）を備えたバイパス配管（３３Ａ、３３Ｂ）を平行に連結して配置していることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のエンジンブレーキ装置。
12. 二連流れタービン（１３）のバイパス配管（３３Ａ、３３Ｂ）のいずれにも配置した第二のシャッター体（３４Ａ、３４Ｂ）を、お互いに独立してコントロール又は調整できるように構成していることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載のエンジンブレーキ装置。
13. 少なくともシャッター体（３０、３４Ａ、３４Ｂ）をバルブ及び／又は絞り及び／又はトラップ及び／又はスライドで構成していることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のエンジンブレーキ装置。
14. 第一のシャッター体（３０）及び／又は第二のシャッター体（３４Ａ、３４Ｂ）及び／又は貫流絞り（３５）及び／又は可変タービン形状をもつタービン（１３、１６）をコントロール又は調整するコントロール又は調整信号を出すコントロール装置を備えていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載のエンジンブレーキ装置。
15. コントロール装置（４０）が、プログラムでコントロールするユニット、殊にマイクロプロセッサー又はマイクロコントローラを備えているエンジンコントロールの構成要素であることを特徴とする請求項１４に記載のエンジンブレーキ装置。
16. コントロール又は調整信号が、電気的又は空圧的又は油圧的信号であることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載のエンジンブレーキ装置。
17. シャッター体（３０、３４Ａ、３４Ｂ）の少なくとも一つ又は貫流絞り（３５）がターボチャージャー（１０）のハウジングに一緒に一体化されていることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載のエンジンブレーキ装置。
18. コントロール装置（４０）により、高圧タービン（１３）の前に配置した排気ガス配管（２０、２０Ａ、２０Ｂ）内の第一の圧力（Ｐ１）をブレーキモードに基づいて事前に決めた値に設定することを特徴とする、請求項１ないし１７のいずれかに記載のターボ過給する内燃エンジン（１）用のエンジンブレーキ装置を作動させる方法。
19. 第一の圧力（Ｐ１）が高圧コンプレッサー（１４）の後ろに配置した給気配管の第二の圧力（Ｐ２）より常に大きいようにブレーキ作動で第一の圧力を調整することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 第一の圧力（Ｐ１）及び／又は第二の圧力（Ｐ２）をターボチャージャー（１０）のブレーキ作動で常に一定に調整すること特徴とする請求項１８又は１９に記載の方法。
21. 第一の圧力（Ｐ１）及び／又は第二の圧力（Ｐ２）の調整を、シャッター体（３０）が必要な貫流断面に従い大小に開口する状況で、低圧タービン（１６）の後ろに配置した排気ガス配管（２２）の貫流断面に基づいて行うことを特徴とする請求項１８ないし２０のいずれかに記載の方法。
22. 第一の圧力（Ｐ１）及び／又は第二の圧力（Ｐ２）の調整を、タービンチャネルが必要な貫流断面に従い大小に開口する状況で、少なくとも一つのタービン（１３、１３Ａ、１３Ｂ）のチャネルの貫流断面に基づいて行うことを特徴とする請求項１８ないし２１のいずれかに記載の方法。
23. 第一の圧力（Ｐ１）及び／又は第二の圧力（Ｐ２）の調整を、第二のシャッター体（３４Ａ、３４Ｂ）が必要な貫流断面に従い大小に開口する状況で、少なくとも別のシャッター体（３４Ａ、３４Ｂ）の貫流断面に基づいて行うことを特徴とする請求項１８ないし２１のいずれかに記載の方法。
24. 少なくとも一つのシリンダー（２）を有し少なくとも一つの吸気口（７）と少なくとも一つの排気口（８）とを有するエンジンブロックを備え、請求項１ないし１７のいずれかに記載のブレーキ装置を構成した過給システム（１０）を備えている内燃エンジン（１）。
25. 過給システム（１６）をターボチャージャー（１０）で構成していることを特徴とする請求項２４に記載の内燃エンジン（１）。
26. 内燃エンジン（１）をオットーエンジン又はディーゼルエンジンで構成していることを特徴とする請求項２４又は２５に記載の内燃エンジン。
27. ターボチャージャー（１０）の排気ガス側に一列に連結された少なくとも一つの第一の触媒装置を備えていることを特徴とする請求項２４ないし２６のいずれかに記載の内燃エンジン。

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