JP2000204957A - 過給機付き内燃機関 - Google Patents

過給機付き内燃機関

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JP2000204957A
JP2000204957A JP11006562A JP656299A JP2000204957A JP 2000204957 A JP2000204957 A JP 2000204957A JP 11006562 A JP11006562 A JP 11006562A JP 656299 A JP656299 A JP 656299A JP 2000204957 A JP2000204957 A JP 2000204957A
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JP
Japan
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supercharger
engine
air
air compressor
internal combustion
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Application number
JP11006562A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Nakanishi
孝志 中西
Yasuo Takagi
康雄 高木
Koji Kawabe
浩司 川辺
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Niigata Engineering Co Ltd
Original Assignee
Niigata Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Supercharger (AREA)
  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】過給機付き内燃機関において低負荷運転時の黒
煙の問題を解決する。 【解決手段】ディーゼル機関1は過給機2と減速機3を
有する。過給機2は排気ガスで駆動されて空気を圧縮
し、機関に供給する。機関1は減速機3を介してプロペ
ラ4を駆動する。減速機3には増速機構を介して空気圧
縮機20が連結される。空気圧縮機20で圧縮された空気は
配管28から過給機2のコンプレッサ側に与えられ、イン
ペラの回転を補助し、過給機2がからの空気量を増大さ
せる。空気圧縮機20は機関が低回転領域で駆動されてい
る間だけ作動する。本機関が回転すると、プロペラ4が
回転し、主軸12よりも高い回転数で空気圧縮機20が運転
される。機関1が低速運転している時、空気圧縮機20は
定常状態で運転される。過給機2は圧縮空気の補助を受
けて高速で回転し、十分な量の空気を機関1に送り込
む。機関1では燃料が完全燃焼し、黒煙の発生が低減す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、過給機を有する
ディーゼルエンジン等の内燃機関に設けられ、特に低回
転域で過給機を補助して給気量を補うようにした過給機
付き内燃機関に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に船舶用の高出力高速ディーゼル機
関では、低負荷時には過給機が有効に働かないために空
気量不足となって黒煙が発生する。例えば、平均有効圧
力20kg/cm2 を越える機関では、要求される過給
圧は3kgf/cm2 以上となるため、高圧力で大容量
の過給機が必要となる。このような高圧力で大容量の過
給機では、インペラを含めた慣性質量は相当に大きくな
る。また、軸受け部には高い耐久性が必要とされるた
め、軸受け部はローラーベアリングから平軸受けとな
り、このため摩擦抵抗が増加する。従って、このような
過給機を動かすための排気ガスエネルギーが少ない低負
荷域では、慣性マスや大きな摩擦抵抗により過給機が有
効に働かず、低負荷域での定常性能や瞬時の加速時の性
能が悪化し、黒煙を発生するという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、低負荷時の黒
煙発生を低減するため、次のような方法がとられていた
が、それぞれ次のような問題があった。。 燃料を制限する方法 電子制御などで、黒煙抑制のため燃料を制限する方法が
あるが、黒煙の発生量と出力が相反するため限界があ
る。
【0004】 空気を供給する 不足した空気を補う方法として、機関から直接駆動され
る空気圧縮機により、吸気管または、過給機入口に圧縮
空気を供給する方式があるが、装置が大型となる。
【0005】本発明は、過給機付き内燃機関において、
機関の低負荷時における空気量不足の問題を簡単な構成
で解決する手段を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された過
給機付き内燃機関(1)は、排気ガスでタービンを駆動
してコンプレッサを回転させることにより空気を圧縮し
て供給する過給機(2)を備え、その動力を減速機
(3)に伝達する過給機付き内燃機関において、前記減
速機の回転出力により駆動されて空気を圧縮し、前記過
給機の駆動を補助するために前記過給機のコンプレッサ
に圧縮した空気を供給する空気圧縮機(20)を備えた
ことを特徴としている。
【0007】請求項2に記載された過給機付き内燃機関
は、請求項1記載の過給機付き内燃機関(1)におい
て、前記減速機(3)には増速ギヤ(増速ギヤ列17)
が設けられ、前記空気圧縮機(20)は前記増速ギアに
連結されて前記内燃機関よりも高い回転数で駆動される
ことを特徴としている。
【0008】請求項3に記載された過給機付き内燃機関
は、請求項1又は2記載の過給機付き内燃機関(1)に
おいて、前記減速機(3)と前記空気圧縮機(20)の
間に空気圧縮機用クラッチ(18)が設けられたことを
特徴としている。
【0009】請求項4に記載された過給機付き内燃機関
は、請求項3記載の過給機付き内燃機関において、前記
内燃機関(1)の低回転領域において前記空気圧縮機
(20)は定格出力を示し、前記内燃機関の回転数が上
昇して前記空気圧縮機が設定回転数を越えると前記空気
圧縮機用クラッチ(18)が切れるように構成されたこ
とを特徴としている。
【0010】請求項5に記載された過給機付き内燃機関
は、請求項3又は4記載の過給機付き内燃機関におい
て、前記減速機(3)と前記内燃機関(1)との間には
油圧により作動するクラッチ(13)が設けられてお
り、前記空気圧縮機用クラッチ(18)も前記油圧によ
り駆動されることを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図1
〜図5を参照して説明する。本例の過給機付き内燃機関
は、高出力・高速のディーゼル機関であり、舶用主機関
として使用される。図1に示すように、本機関1は、排
気ガスで駆動して空気を圧縮して供給する過給機2を備
えている。また、本機関1は減速機3を介してプロペラ
4を駆動する。
【0012】図2に示すように、この過給機2は、ター
ビン側のロータ5とコンプレッサ側のインペラ6とをハ
ウジング7の内部に有しており、両者は共通の軸8の両
端に固定されている。機関1から供給された排気ガスで
タービン側のロータ5が駆動されると、コンプレッサ側
のインペラ6が回転する。これによってインペラ6から
取り入れられた空気が圧縮され、機関1の燃焼室に供給
される。
【0013】本例の過給機2は、空気室9に圧縮空気の
供給口10が設けられている。ここから送り込まれた圧
縮空気は、ノズル11からインペラ6に供給され、イン
ペラ6の回転を補助するとともに、過給機2が送りだす
空気量を増大させる。即ち、補助用の圧縮空気(ジェッ
トアシスト)を用意して過給機2に与えることで、過給
機2の機能を補助することができる。圧縮空気の供給元
については後述する。
【0014】図3に示すように、減速機3内において、
本機関1の主軸12にはクラッチ13を介して駆動ギア
14が取り付けられている。駆動ギア14には減速ギア
15がかみ合っている。減速ギア15の出力軸16は減
速機3の外に突出しており、プロペラ4やウォータジェ
ットなどの推進装置が取り付けられている。詳細は図示
しないが、本機関1には高油圧を発生させる油圧装置が
設けられている。前記クラッチ13は、この油圧装置に
よって駆動され。
【0015】図3に示すように、減速機3内において、
前記駆動ギア14と同軸上には増速ギヤ列17が主軸1
2とカップリングを介して連結されている。増速ギヤ列
17は、空気圧縮機用クラッチ18を介して駆動軸19
に連結されている。駆動軸19は減速機3の外に突出し
ており、空気圧縮機20に連結されている。空気圧縮機
用クラッチ18は、前記油圧装置によって駆動される。
この空気圧縮機20が、前記過給機2に補助用の圧縮空
気を与える。
【0016】増速ギヤ列17のギア比は、機関1の低回
転領域において空気圧縮機20が定格出力を示すように
構成されている。機関1の回転数が上昇して空気圧縮機
20が設定回転数を越えると、空気圧縮機用クラッチ1
8が切れるように構成されている。即ち、空気圧縮機2
0は機関が低回転領域で駆動されている間だけ作動す
る。
【0017】図4に示すように、空気圧縮機20は、圧
縮装置21とタンク22を有している。圧縮装置21で
つくられた圧縮空気はタンク22から送りだされてサー
ジタンク23に蓄えられ、必要に応じて設置された減圧
弁24で減圧され、電磁弁25を介して過給機2に供給
される。電磁弁25は制御装置26によりON/OFF
される。図4は、本例の機関1がV型であり、過給機2
が2台設けられている場合を例示している。また、機関
1の圧縮空気の消費量が少ない場合はサージタンク23
を設けなくてもよい。
【0018】次に、以上の構成における作用を説明す
る。機関1を始動する。前記クラッチ13と前記空気圧
縮機用クラッチ18が伝達状態(ON)であり、本機関
1の主軸12の回転によって駆動ギア14が回転する
と、プロペラ4が回転して船舶に推進力が与えられる。
また、主軸12よりも高い回転数で空気圧縮機20が運
転されて過給機2に圧縮空気を与える。機関1が低速運
転している状態において、空気圧縮機20は定常状態で
運転されている。
【0019】機関1に設けられた過給機2は、機関1か
らの排気ガスでタービンを駆動してコンプレッサを回転
させ、空気を圧縮して機関1に供給している。同時に、
空気圧縮機20からの圧縮空気が、前述したように供給
口10から供給されている。この圧縮空気は、過給機2
内部の空気室9に導かれ、ノズル11から過給機2のコ
ンプレッサ側のインペラ6に噴射され、圧力エネルギー
を速度エネルギーに変換してインペラ6を加速する。従
って、機関1が低速で運転されている状態でも、過給機
2は圧縮空気の補助を受けて高速で回転し、十分な量の
空気を機関1に送り込むことができる。このため、機関
1では燃料が完全燃焼するので、黒煙の発生が低減す
る。
【0020】機関1の回転数が上昇して空気圧縮機20
が設定回転数を越えると、空気圧縮機用クラッチ18が
切れる。従って、空気圧縮機20が定常運転の状態を越
えて限界回転数を越えてしまうことはない。
【0021】図5は、低速回転での運転中に、急激に回
転数を上昇させて機関出力を上昇させた時の過給機回転
数・過給圧(吸気圧力)・排気濃度の各変化を、本例と
従来例について比較して示したものである。
【0022】機関回転数の上昇に対する過給機回転数の
立ち上がりは、本例A1は、圧縮機による過給機駆動の
補助がない従来例B1に比較し、早い立ち上がりとな
る。
【0023】このため、過給圧(吸気圧力)も、従来例
B2に対し本例A2の方が立ち上がりが早い。また、排
気濃度は、従来例B3の場合、かなり悪化するが、圧縮
空気で過給機2をアシストすることにより本例A3のよ
うに大幅に黒煙は低減する。
【0024】以上説明したように、本例の過給機付きデ
ィーゼル機関によれば、減速機3によって空気圧縮機2
0を運転し、この空気圧縮機20から圧縮空気を過給機
2に供給しているので黒煙発生を防止することができ
る。
【0025】また、減速機3に増速ギヤ列17を設けて
空気圧縮機20の回転数を増したので空気圧縮機20は
小型のものでよい。
【0026】また、空気圧縮機20は、過給機2のアシ
ストが必要な機関1の低速域のみで作動し、機関1の回
転数が上がると空気圧縮機用クラッチ18が自動的に切
れるようにした。また、必要に応じクラッチ切の状態で
ツレ回りを防止するため、ブレーキ30を設けている。
【0027】もともと減速機3には、機関1と減速機3
との接続のためのクラッチ13があり、クラッチ接続用
の高油圧を発生させる油圧装置がある。本例では、空気
圧縮機用クラッチ18の駆動源として、この油圧装置を
流用した。
【0028】また、レイアウト的には、過給機2の下方
に減速機3を設けたので、減速機3に連動連結した空気
圧縮機20から過給機2への空気配管28は短くするこ
とができ、装置全体としてのコンパクト化が図れた。
【0029】
【発明の効果】本発明の過給機付き内燃機関は、減速機
により駆動されて空気を圧縮し、過給機のコンプレッサ
に圧縮した空気を供給する空気圧縮機を備えているの
で、機関が低速で回転している時並びに瞬時の加速時に
過給機の駆動を補助して十分な空気を機関に送ることが
できるので、機関低負荷時の黒煙発生を低減することが
できる。
【0030】特に、減速機と空気圧縮機の間に増速ギヤ
を設ければ、空気圧縮機を内燃機関よりも高い回転数で
駆動できるので、同性能で回転数の小さい圧縮機に比べ
て相対的に小型化することができる。
【0031】減速機と空気圧縮機の間に空気圧縮機用ク
ラッチを設け、内燃機関の回転数が上昇して空気圧縮機
が設定回転数を越えると空気圧縮機用クラッチが切れる
ようにすれば、アシストが不要になる高負荷領域では空
気圧縮機の作動が自動的に停止し、空気圧縮機による過
給機のアシストを機関の低負荷領域のみで行うことがで
きる。
【0032】空気圧縮機用クラッチの作動を、機関と減
速機のクラッチに用いている油圧装置で行えば、別途駆
動手段を設ける必要がなく、製造コストが低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例である過給機付ディ
ーゼル機関の正面図である。
【図2】本例における過給機の断面図である。
【図3】本例における減速機と空気圧縮機の動力伝達機
構を模式的に示す図である。
【図4】本例における圧縮空気の供給系統を示す配管図
である。
【図5】低速回転から急激に回転数を上昇させた場合に
おいて、過給機回転数・過給圧(吸気圧力)・排気濃度
の各変化を、本例と従来例について比較して示した図で
ある。
【符号の説明】
1 機関(ディーゼル機関) 2 過給機 3 減速機 13 クラッチ 17 増速ギア列 18 空気圧縮機用クラッチ 20 空気圧縮機
フロントページの続き (72)発明者 川辺 浩司 群馬県太田市西新町125−1 エヌ・エ ス・エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 3G005 DA02 EA16 EA19 EA24 FA04 FA35 GA13 GB17 3G031 AA11 AA17 AA18 AD03 BB09 EA08 FA01 FA05 GA01 GA11 GA16 3G092 AA02 AA16 AA18 AB03 BA03 DC05 DC07 EA11 EA26 EA27

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気ガスでタービンを駆動してコンプレ
    ッサを回転させることにより空気を圧縮して供給する過
    給機を備え、その動力を減速機に伝達する過給機付き内
    燃機関において、 前記減速機の回転出力により駆動されて空気を圧縮し、
    前記過給機の駆動を補助するために前記過給機のコンプ
    レッサに圧縮した空気を供給する空気圧縮機を備えたこ
    とを特徴とする過給機付き内燃機関。
  2. 【請求項2】 前記減速機には増速ギヤが設けられ、前
    記空気圧縮機は前記増速ギアに連結されて前記内燃機関
    よりも高い回転数で駆動されることを特徴とする請求項
    1記載の過給機付き内燃機関。
  3. 【請求項3】 前記減速機と前記空気圧縮機の間に空気
    圧縮機用クラッチが設けられたことを特徴とする請求項
    1又は2記載の過給機付き内燃機関。
  4. 【請求項4】 前記内燃機関の低回転領域において前記
    空気圧縮機は定格出力を示し、前記内燃機関の回転数が
    上昇して前記空気圧縮機が設定回転数を越えると前記空
    気圧縮機用クラッチが切れるように構成された請求項3
    記載の過給機付き内燃機関。
  5. 【請求項5】 前記減速機と前記内燃機関との間には油
    圧により作動するクラッチが設けられており、前記空気
    圧縮機用クラッチも前記油圧により駆動されることを特
    徴とする請求項3又は4記載の過給機付き内燃機関。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070063877A (ko) * 2005-12-15 2007-06-20 현대자동차주식회사 보조과급장치
KR20160013397A (ko) * 2014-07-25 2016-02-04 현대중공업 주식회사 선박엔진의 저부하 매연 저감 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070063877A (ko) * 2005-12-15 2007-06-20 현대자동차주식회사 보조과급장치
KR20160013397A (ko) * 2014-07-25 2016-02-04 현대중공업 주식회사 선박엔진의 저부하 매연 저감 장치
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