JP2007051578A - Two stage supercharging system - Google Patents
Two stage supercharging system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007051578A JP2007051578A JP2005236710A JP2005236710A JP2007051578A JP 2007051578 A JP2007051578 A JP 2007051578A JP 2005236710 A JP2005236710 A JP 2005236710A JP 2005236710 A JP2005236710 A JP 2005236710A JP 2007051578 A JP2007051578 A JP 2007051578A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diameter
- engine
- small
- turbine
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/08—EGR systems specially adapted for supercharged engines for engines having two or more intake charge compressors or exhaust gas turbines, e.g. a turbocharger combined with an additional compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
- F02M26/23—Layout, e.g. schematics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明はエンジンの出力増大に用いる二段過給システムに関するものである。 The present invention relates to a two-stage supercharging system used for increasing engine output.
排気量を変えずにエンジンの出力を高めるためには、シリンダに送給すべき吸気流量を増やし、1サイクルあたりの燃料噴射量を多くする必要がある。 In order to increase the engine output without changing the exhaust amount, it is necessary to increase the intake flow rate to be supplied to the cylinder and increase the fuel injection amount per cycle.
また、エンジン排気経路から分流した排気を水冷式の管形熱交換器であるEGRクーラ(EGR:Exhaust Gas Recirculation)より冷却したうえエンジン吸気経路へ戻し、燃焼温度を下げてNOxの発生を低減させる排気再循環も一般的に行なわれている。 In addition, the exhaust gas diverted from the engine exhaust path is cooled by an EGR cooler (EGR: Exhaust Gas Recirculation), which is a water-cooled tubular heat exchanger, and then returned to the engine intake path to lower the combustion temperature and reduce NOx generation. Exhaust gas recirculation is also commonly performed.
そこで近年、シリンダに送給すべき吸気流量を増やす手段として、エンジンに二段過給システムを採用することが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 In recent years, therefore, it has been proposed to employ a two-stage supercharging system for the engine as means for increasing the intake flow rate to be supplied to the cylinder (see, for example, Non-Patent Document 1).
図2は従来の二段過給システムの一例であり、車載のエンジン1の排気マニホールド2から直に送出される排気Gによって小径タービン3を作動させ且つ小径コンプレッサ4で圧縮した吸気Aをエンジン1の吸気マニホールド5へ送給するターボチャージャ6と、小径タービン3から送出される排気G、あるいは当該小径タービン3の排気流入口の上流側から排気送出口の下流側へ至る小径タービン3用のバイパス通路7を経た排気Gによって大径タービン8を作動させ且つ大径コンプレッサ9で圧縮した吸気Aを前記小径コンプレッサ4へ送給するターボチャージャ10とを備え、前記バイパス通路7には、小径タービン3に対応するバイパスバルブ11が組み込んである。
FIG. 2 shows an example of a conventional two-stage turbocharging system. The engine 1 is configured to operate the small-
更に、大径コンプレッサ9の空気吐出口と小径コンプレッサ4の空気吸入口の間には、低圧段インタクーラ12が介装してあり、小径コンプレッサ4の空気吐出口とエンジン1の吸気マニホールド5の間には、高圧段インタクーラ13が介装してある。
Further, a low-
この他に、エンジン排気経路の小径タービン3よりも上流側(具体的には排気マニホールド2)からエンジン吸気経路の高圧段インタクーラ13よりも下流側(具体的には吸気マニホールド5)へ至るEGR管路14を設け、当該EGR管路14に、分流した排気Gを冷却するEGRクーラ15と、エンジン吸気経路へ還流すべき排気Gの流量を調整するEGRバルブ16を組み込んでいる。
In addition, an EGR pipe that extends from the upstream side (specifically, the exhaust manifold 2) of the small-
エンジン1が稼働状態であるとき、排気マニホールド2から送出される排気Gの大部分は小径タービン3へ流入して小径コンプレッサ4を駆動した後、大径タービン8へ流入して大径コンプレッサ9を駆動する。
When the engine 1 is in operation, most of the exhaust G delivered from the
大径コンプレッサ9に流入し且つ圧縮された吸気Aは、低圧段インタクーラ12を経て小径コンプレッサ4に送給され、当該小径コンプレッサ4で再び圧縮されたうえ、高圧段インタクーラ13を経て吸気マニホールド5へ送給される。
The compressed air A flowing into the large-
よって、シリンダに送給すべき吸気流量が増え、1サイクルあたりの燃料噴射量を多くすれば、エンジン1の出力を高めることができる。 Therefore, if the intake air flow rate to be supplied to the cylinder increases and the fuel injection amount per cycle is increased, the output of the engine 1 can be increased.
また、排気Gの一部が排気マニホールド2からEGR管路14へ流入し、EGRクーラ15で冷却され且つEGRバルブ16で流量調整が行なわれた排気Gが、吸気Aとともに吸気マニホールド5へ送給される。
Further, a part of the exhaust G flows from the
これにより、気筒内の燃焼温度の低下が図られ、NOxの発生が低減することになる。 Thereby, the combustion temperature in the cylinder is lowered, and the generation of NOx is reduced.
また、エンジン1が高回転数域に達した際には、小径タービン3の能力を上回るような高エネルギ(大流量で高圧力)の排気Gが当該小径タービン3に流れ込むことがないように(タービン内の圧力過上昇抑制と過回転防止のため)バイパスバルブ11を開き、排気Gの一部をバイパス通路7から大径タービン8に導くようにしている。
しかしながら、図2に示す二段過給システムでは、エンジンが高回転数域に達した際にバイパスバルブ11を開くと、小径タービン3の排気送出口の背圧が上昇してターボチャージャ6の効率低下を招く。
However, in the two-stage turbocharging system shown in FIG. 2, when the
このため、排気再循環が良好に行なわれなくなるとともにポンプ損失も増え、エンジン性能が損なわれる。 For this reason, exhaust gas recirculation is not performed well, pump loss increases, and engine performance is impaired.
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、高回転数域を維持した状態での運転が多いエンジンに適した二段過給システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a two-stage supercharging system suitable for an engine that is frequently operated in a state where a high engine speed range is maintained.
上記目的を達成するため本発明は、エンジンから直に送出される排気によって大径タービンを作動させ且つ大径コンプレッサで吸気を圧縮する第1のターボチャージャと、前記大径タービンから送出される排気によって小径タービンを作動させ且つ大径コンプレッサから送出される吸気を小径コンプレッサで圧縮してエンジンへ送給する第2のターボチャージャと、小径タービンの排気流入口の上流側から排気送出口の下流側へ至る小径タービン用バイパス通路とを備え、当該バイパス通路に、小径タービン用バイパスバルブを組み込んだ構成を採る。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first turbocharger that operates a large-diameter turbine by exhaust directly delivered from an engine and compresses intake air by a large-diameter compressor, and exhaust delivered from the large-diameter turbine. A second turbocharger that operates the small-diameter turbine and compresses the intake air sent from the large-diameter compressor by the small-diameter compressor and sends it to the engine, and from the upstream side of the exhaust inlet of the small-diameter turbine to the downstream side of the exhaust outlet And a bypass passage for small-diameter turbines, and a bypass valve for small-diameter turbines is incorporated in the bypass passage.
また、エンジン排気経路の大径タービンよりも上流側からエンジン吸気経路の小径コンプレッサよりも下流側へ至るEGR管路を設け、当該EGR管路にEGRクーラとEGRバルブを組み込んだ構成を採るようにする。 Also, an EGR pipe that extends from the upstream side of the large-diameter turbine in the engine exhaust path to the downstream side of the small-diameter compressor in the engine intake path is provided, and an EGR cooler and an EGR valve are incorporated in the EGR pipe. To do.
すなわち、エンジン高回転数域における高エネルギの排気を大径タービンに導き、大径コンプレッサの駆動力に変換して吸気を圧縮する。 That is, high-energy exhaust gas in the high engine speed range is guided to a large-diameter turbine and converted into driving force of a large-diameter compressor to compress the intake air.
エンジンが高回転数上限域を維持し続け、大径コンプレッサから送出される吸気流量が小径コンプレッサの能力を上回りそうな場合にはバイパスバルブを開き、大径タービンが送出する排気の一部をバイパス通路によって小径タービンの下流側へ導く。 When the engine continues to maintain the upper limit of the high engine speed and the intake air flow sent from the large-diameter compressor is likely to exceed the capacity of the small-diameter compressor, the bypass valve is opened and a part of the exhaust gas delivered by the large-diameter turbine is bypassed. It leads to the downstream side of the small diameter turbine by the passage.
また、エンジン低回転数域ではバイパスバルブを閉じ、大径タービンが送出する排気の全てを小径タービンに導く。 Further, in the engine low speed range, the bypass valve is closed, and all the exhaust gas delivered by the large diameter turbine is guided to the small diameter turbine.
本発明の二段過給システムによれば、下記のような優れた効果を奏し得る。 According to the two-stage supercharging system of the present invention, the following excellent effects can be obtained.
(1)エンジンから直に送出される排気を大径タービンに導くので、エンジン高回転数域における排気エネルギを有効に利用することができる。 (1) Since the exhaust gas sent directly from the engine is guided to the large-diameter turbine, the exhaust energy in the high engine speed range can be used effectively.
(2)また、エンジンが低回転数域を維持し続けている場合にはバイパスバルブを閉じ、大径タービンが送出する排気の全てを小径タービンに導くようにすれば、当該小径タービンの能力を最大限活かすことができる。 (2) If the engine continues to maintain a low engine speed range, the bypass valve is closed, and if all the exhaust gas delivered by the large-diameter turbine is guided to the small-diameter turbine, the capacity of the small-diameter turbine can be improved. You can make the most of it.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の二段過給システムの一例であり、図中、図2と同一の符号を付した部分は同一物を表している。 FIG. 1 shows an example of a two-stage supercharging system according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same parts.
この二段過給システムは、車載のエンジン1の排気マニホールド2から直に送出される排気Gによって大径タービン8を作動させ且つ大径コンプレッサ9で吸気Aを圧縮するターボチャージャ17と、大径タービン8から送出される排気Gによって小径タービン3を作動させ且つ大径コンプレッサ9から送出される吸気Aを小径コンプレッサ4で圧縮してエンジン1の吸気マニホールド5へ送給するターボチャージャ18と、小径タービン3の排気流入口の上流側から排気送出口の下流側へ至る小径タービン3用のバイパス通路19とを備え、当該バイパス通路19には、小径タービン3に対応するバイパスバルブ20が組み込んである。
This two-stage supercharging system includes a
更に、大径コンプレッサ9の空気吐出口と小径コンプレッサ4の空気吸入口の間には、低圧段インタクーラ12が介装してあり、小径コンプレッサ4の空気吐出口とエンジン1の吸気マニホールド5の間には、高圧段インタクーラ13が介装してある。
Further, a low-
この他に、エンジン排気経路の大径タービン8よりも上流側(具体的には排気マニホールド2)からエンジン吸気経路の高圧段インタクーラ13よりも下流側(具体的には吸気マニホールド5)へ至るEGR管路14を設け、当該EGR管路14に、分流した排気Gを冷却するEGRクーラ15と、エンジン吸気経路へ還流すべき排気Gの流量を調整するEGRバルブ16を組み込んでいる。
In addition, EGR from the upstream side of the large-diameter turbine 8 in the engine exhaust path (specifically, the exhaust manifold 2) to the downstream side (specifically, the intake manifold 5) of the high-
エンジン1が稼働状態であるとき、排気マニホールド2から送出される排気Gの大部分は大径タービン8へ流入して大径コンプレッサ9を駆動した後、小径タービン3へ流入して小径コンプレッサ4を駆動する。
When the engine 1 is in operation, most of the exhaust G delivered from the
大径コンプレッサ9に流入し且つ圧縮された吸気Aは、低圧段インタクーラ12を経て小径コンプレッサ4に送給され、当該小径コンプレッサ4で再び圧縮されたうえ、高圧段インタクーラ13を経て吸気マニホールド5へ送給される。
The compressed air A flowing into the large-
よって、シリンダに送給すべき吸気流量が増え、1サイクルあたりの燃料噴射量を多くすれば、エンジンの出力を高めることができる。 Therefore, if the intake air flow rate to be supplied to the cylinder is increased and the fuel injection amount per cycle is increased, the output of the engine can be increased.
また、排気Gの一部が排気マニホールド2からEGR管路14へ流入し、EGRクーラ15で冷却され且つEGRバルブ16で流量調整が行なわれた排気Gが、吸気Aとともに吸気マニホールド5へ送給される。
Further, a part of the exhaust G flows from the
これにより、気筒内の燃焼温度の低下が図られ、NOxの発生が低減することになる。 Thereby, the combustion temperature in the cylinder is lowered, and the generation of NOx is reduced.
エンジン1が高回転数上限域を維持し続け、大径コンプレッサ9から送出される吸気Aの流量が小径コンプレッサ4の能力を上回りそうな際にはバイパスバルブ20を開き、大径タービン8が送出する排気Gの一部をバイパス通路19によって小径タービン3の下流側へ導くようにし(小径コンプレッサ4の回転が大径コンプレッサ9で圧縮された吸気Aの流れを阻害しない程度に)、小径タービン3内の圧力過上昇抑制と過回転防止を図る。
When the engine 1 continues to maintain the high engine speed upper limit range and the flow rate of the intake air A sent from the large-
また、エンジン1が低回転数域を維持し続けている場合にはバイパスバルブ20を閉じ、大径タービン8が送出する排気Gの全てを小径タービン3に導くようにして、当該小径タービン3の能力を最大限活かし、大径コンプレッサ9と小径コンプレッサ4により吸気Aを逐次圧縮する。
When the engine 1 continues to maintain the low engine speed range, the
なお、本発明の二段過給システムは、上述の実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the two-stage supercharging system of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that changes can be made without departing from the gist of the present invention.
本発明の二段過給システムは、様々な内燃機関に適用できる。 The two-stage supercharging system of the present invention can be applied to various internal combustion engines.
1 エンジン
2 排気マニホールド(排気経路)
3 小径タービン
4 小径コンプレッサ
5 吸気マニホールド(吸気経路)
8 大径タービン
9 大径コンプレッサ
17 ターボチャージャ(第1のターボチャージャ)
18 ターボチャージャ(第2のターボチャージャ)
19 バイパス通路
20 バイパスバルブ
1
3 Small-diameter turbine 4 Small-
8 Large-
18 Turbocharger (second turbocharger)
19
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005236710A JP2007051578A (en) | 2005-08-17 | 2005-08-17 | Two stage supercharging system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005236710A JP2007051578A (en) | 2005-08-17 | 2005-08-17 | Two stage supercharging system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007051578A true JP2007051578A (en) | 2007-03-01 |
Family
ID=37916190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005236710A Pending JP2007051578A (en) | 2005-08-17 | 2005-08-17 | Two stage supercharging system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007051578A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007017843A1 (en) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Siemens Ag | turbocharger assembly |
JP2012132370A (en) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Mazda Motor Corp | Diesel engine with turbo-supercharger |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50145713A (en) * | 1974-05-16 | 1975-11-22 | ||
JPH03290028A (en) * | 1990-04-06 | 1991-12-19 | Toyota Motor Corp | Fuel injector for series two-stage supercharging diesel engine |
-
2005
- 2005-08-17 JP JP2005236710A patent/JP2007051578A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50145713A (en) * | 1974-05-16 | 1975-11-22 | ||
JPH03290028A (en) * | 1990-04-06 | 1991-12-19 | Toyota Motor Corp | Fuel injector for series two-stage supercharging diesel engine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007017843A1 (en) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Siemens Ag | turbocharger assembly |
JP2012132370A (en) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Mazda Motor Corp | Diesel engine with turbo-supercharger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4648941B2 (en) | Internal combustion engine with two exhaust gas turbochargers | |
CN106958489B (en) | Engine system | |
US8789370B2 (en) | Device for supporting a supercharging device | |
US20090255251A1 (en) | Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine | |
JP2013108479A (en) | Diesel engine | |
JP2007077900A (en) | Two-stage supercharging system | |
JP2005147010A (en) | Exhaust gas reflux device for turbosupercharging engine | |
WO2017169982A1 (en) | Engine with turbo supercharger | |
JP6618809B2 (en) | Two-stage turbocharging system | |
JP2009115089A (en) | Engine with supercharger and its operating method | |
JP2000220480A (en) | Miller cycle engine | |
JP2007071179A (en) | Two stage supercharging system | |
JP2007224801A (en) | Exhaust recirculating device of engine | |
JP2012197716A (en) | Exhaust loss recovery device | |
JP2007127070A (en) | Internal combustion engine with supercharger | |
JP2007077899A (en) | Two-stage supercharging system | |
JP2007051578A (en) | Two stage supercharging system | |
JP4616707B2 (en) | Exhaust gas recirculation structure for turbocharged engines | |
JP2010127126A (en) | Two-stage supercharging system | |
JP2005147030A (en) | Exhaust gas reflux device for engine with supercharger | |
JP2011007051A (en) | Diesel engine | |
JP6399043B2 (en) | Turbocharged engine | |
JP5461226B2 (en) | Two-stage turbocharging system | |
US9581079B2 (en) | Two-stage turbocharger apparatus | |
JP2010138710A (en) | Two-stage supercharging system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080717 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100713 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101221 |