JP2534338B2 - タ―ボコンパウンドエンジン - Google Patents
タ―ボコンパウンドエンジンInfo
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- engine
- gear
- gear train
- exhaust turbocharger
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
- F02B37/10—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
- F02B37/105—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump exhaust drive and pump being both connected through gearing to engine-driven shaft
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/14—Control of the alternation between or the operation of exhaust drive and other drive of a pump, e.g. dependent on speed
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
- F02B39/04—Mechanical drives; Variable-gear-ratio drives
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
- F02B41/02—Engines with prolonged expansion
- F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、戦車用デイーゼル機関・過給システムの過
給装置に関するもので、一般車両用、荷役運搬機械用、
建設機械用、特車用、舶用、等に使用される２サイク
ル、４サイクル、内燃機関にも適用することができる。
給装置に関するもので、一般車両用、荷役運搬機械用、
建設機械用、特車用、舶用、等に使用される２サイク
ル、４サイクル、内燃機関にも適用することができる。
一段排気ターボ過給機をギヤ列を介してエンジン・ク
ランク軸と連結する機械駆動過給方式（又はターボコン
パウンド過給方式）は、例えば、SAE720783 Developmen
t of a Turbocharged Two−Cycle Air Cooled Diesel E
ngine,機械学会誌 第73巻 第615号「過給式空冷デイ
ーゼル機関の開発について」に記載されているが、ギヤ
列中間に断続クラツチ類を挿入して過給モードを制御す
るものは未だ知られていない。
ランク軸と連結する機械駆動過給方式（又はターボコン
パウンド過給方式）は、例えば、SAE720783 Developmen
t of a Turbocharged Two−Cycle Air Cooled Diesel E
ngine,機械学会誌 第73巻 第615号「過給式空冷デイ
ーゼル機関の開発について」に記載されているが、ギヤ
列中間に断続クラツチ類を挿入して過給モードを制御す
るものは未だ知られていない。
一段排気ターボ過給機とクランク軸をギヤ列で連結し
た一段高圧タービン回収型ターボコンパウンドエンジン
においては、次のような課題があり解決を要する。
た一段高圧タービン回収型ターボコンパウンドエンジン
においては、次のような課題があり解決を要する。
（１） エンジンを高速低負荷域で運転すると、エンジ
ン負担コンプレツサ駆動仕事が大きいにも拘らず、排気
タービン出力が小さいため、排気ターボ過給機駆動系ギ
ヤ列の伝達トルクが大きくなり、ギヤ列も大きくなるた
め、エンジンの軽量小型化が図れない。
ン負担コンプレツサ駆動仕事が大きいにも拘らず、排気
タービン出力が小さいため、排気ターボ過給機駆動系ギ
ヤ列の伝達トルクが大きくなり、ギヤ列も大きくなるた
め、エンジンの軽量小型化が図れない。
（２） またエンジンを高速低負荷運転可能なように設
計すると、排気タービン出力が圧縮機（コンプレツサ）
駆動力を上まわつて、ギヤ列を介して、余剰タービン出
力をクランク軸に回収するターボコンパウンド過給モー
ドに於いて、ギヤ列伝達系の機械効率が低下し、良好な
ターボコンパウンド性能が得られない。
計すると、排気タービン出力が圧縮機（コンプレツサ）
駆動力を上まわつて、ギヤ列を介して、余剰タービン出
力をクランク軸に回収するターボコンパウンド過給モー
ドに於いて、ギヤ列伝達系の機械効率が低下し、良好な
ターボコンパウンド性能が得られない。
（３） エンジンの部分負荷域運転では、エンジン負担
コンプレツサ仕事に対し、タービン出力が相対的に小さ
くなるため、エンジン部分負荷域性能が低下する、即
ち、燃費率が悪化する。
コンプレツサ仕事に対し、タービン出力が相対的に小さ
くなるため、エンジン部分負荷域性能が低下する、即
ち、燃費率が悪化する。
従って、ギラ列中間に適切なクラツチ機構を設けるこ
とにより、ギヤ列伝達効率の向上、過給モード制御によ
るエンジン性能向上などを計っていく必要がある。
とにより、ギヤ列伝達効率の向上、過給モード制御によ
るエンジン性能向上などを計っていく必要がある。
一段排気ターボ過給機とエンジン・クランク軸を連結
するギヤ列に於いて、 （１） 過給モードが制御できるよう、ギヤ列中間二軸
のそれぞれに、ワンウエイクラツチ（通常機械式）と、
制御信号により断続可能なクラツチを挿入する。ワンウ
エイクラツチは二軸ギヤの排気ターボ過給機側（以下、
ワンウエイクラツチ軸と称する）に、またクラツチはエ
ンジン側（以下、クラツチ軸と称する）に配置する。
するギヤ列に於いて、 （１） 過給モードが制御できるよう、ギヤ列中間二軸
のそれぞれに、ワンウエイクラツチ（通常機械式）と、
制御信号により断続可能なクラツチを挿入する。ワンウ
エイクラツチは二軸ギヤの排気ターボ過給機側（以下、
ワンウエイクラツチ軸と称する）に、またクラツチはエ
ンジン側（以下、クラツチ軸と称する）に配置する。
（２） 上記（１）項の２軸ギヤは、複列ギヤ構造とな
っており、クラツチ軸のクラツチ・ギヤはワンウエイク
ラツチ軸の、ワンウエイクラツチ・ギヤとは別の同軸上
のギヤと噛合っており、ワンウエイクラツチ軸のワンウ
エイクラツチ・ギヤはクラツチ軸のクラツチギヤとは別
の同軸上のギヤと噛合っており、ワンウエイクラツチは
ワンウエイクラツチ軸からクラツチ軸方向へのみ動力伝
達が行なわれるようになっている。
っており、クラツチ軸のクラツチ・ギヤはワンウエイク
ラツチ軸の、ワンウエイクラツチ・ギヤとは別の同軸上
のギヤと噛合っており、ワンウエイクラツチ軸のワンウ
エイクラツチ・ギヤはクラツチ軸のクラツチギヤとは別
の同軸上のギヤと噛合っており、ワンウエイクラツチは
ワンウエイクラツチ軸からクラツチ軸方向へのみ動力伝
達が行なわれるようになっている。
２軸の複列ギヤ噛合は、クラツチ軸からワンウエイク
ラツチ軸に対し、クラツチ側ギヤの増速比は、ワンウエ
イクラツチ側ギヤの増速比より小さくなるよう設定す
る。ワンウエイクラツチ軸には排気ターボ過給機側と噛
合うギヤを設ける。
ラツチ軸に対し、クラツチ側ギヤの増速比は、ワンウエ
イクラツチ側ギヤの増速比より小さくなるよう設定す
る。ワンウエイクラツチ軸には排気ターボ過給機側と噛
合うギヤを設ける。
前述の手段（１），（２）項に基づき、高速低負荷域
では、クラツチ軸のクラツチを離脱（OFF）してギヤ列
に過大なトルクをかけない事により、コンパクトなギヤ
列となる。これによりワンウエイクラツチ及びワンウエ
イクラツチ・ギヤを介して、排気ターボ過給機の余剰タ
ービン出力をクランク軸に回収するターボコンパウンド
過給モードにおけるギヤ列機械効率が向上する。（過大
トルクがかからない為、ギヤ歯巾を小さく出来、ギヤ列
各軸部のベアリングも小さく出来る為、ギヤ列機械効率
が向上する）。さらに高速低負荷域ではクラツチ離脱
（OFF）によるフルターボ運転が出来る為、エンジン部
分負荷性能悪化を防止出来る。
では、クラツチ軸のクラツチを離脱（OFF）してギヤ列
に過大なトルクをかけない事により、コンパクトなギヤ
列となる。これによりワンウエイクラツチ及びワンウエ
イクラツチ・ギヤを介して、排気ターボ過給機の余剰タ
ービン出力をクランク軸に回収するターボコンパウンド
過給モードにおけるギヤ列機械効率が向上する。（過大
トルクがかからない為、ギヤ歯巾を小さく出来、ギヤ列
各軸部のベアリングも小さく出来る為、ギヤ列機械効率
が向上する）。さらに高速低負荷域ではクラツチ離脱
（OFF）によるフルターボ運転が出来る為、エンジン部
分負荷性能悪化を防止出来る。
本発明の主要部を成す高圧タービン回収型ターボコン
パウンド・エンジンのギヤ列中間部クラツチ機構の系統
図を第１図に示し、その構成を説明する。
パウンド・エンジンのギヤ列中間部クラツチ機構の系統
図を第１図に示し、その構成を説明する。
１は断続クラツチ（ON−OFFクラツチ）、２はワンウ
エイクラツチ、３はコンプレツサ、４はタービン、５は
クランク軸、６は燃焼室、７は吸気、８は吸気管、９は
排気、12はワンウエイクラツチ・ギヤ、13はクラツチ・
ギヤ、10,11,14,15はギヤ（歯車）、16は排気ターボ過
給機ギヤ、17はクラツチ軸、18はワンウエイクラツチ
軸、17a,17bはベアリング、18a,18bはベアリングであ
る。
エイクラツチ、３はコンプレツサ、４はタービン、５は
クランク軸、６は燃焼室、７は吸気、８は吸気管、９は
排気、12はワンウエイクラツチ・ギヤ、13はクラツチ・
ギヤ、10,11,14,15はギヤ（歯車）、16は排気ターボ過
給機ギヤ、17はクラツチ軸、18はワンウエイクラツチ
軸、17a,17bはベアリング、18a,18bはベアリングであ
る。
断続クラツチ１はクラツチ軸17に設けられ、制御信号
により接続されるとクラツチ軸17とクラツチギヤ13は一
体となって回転する構造となっている。ワンウエイクラ
ツチ２はワンウエイクラツチ軸18に設けられ、ワンウエ
イクラツチ軸18からワンウエイクラツチ２を介してワン
ウエイクラツチ・ギヤ12を駆動し、これによりクラツチ
軸17と一体となって回転するギヤ11を駆動する構造とな
っている（スプラグ型ワンウエイクラツチ等は従来技術
を使用する）。
により接続されるとクラツチ軸17とクラツチギヤ13は一
体となって回転する構造となっている。ワンウエイクラ
ツチ２はワンウエイクラツチ軸18に設けられ、ワンウエ
イクラツチ軸18からワンウエイクラツチ２を介してワン
ウエイクラツチ・ギヤ12を駆動し、これによりクラツチ
軸17と一体となって回転するギヤ11を駆動する構造とな
っている（スプラグ型ワンウエイクラツチ等は従来技術
を使用する）。
過給応答性を向上させる為、エンジンから排気ターボ
過給機を駆動する機械駆動過給時は、制御信号により断
続クラツチ１を接続させると、エンジン・クランク軸側
のギヤ10よりクラツチ軸17と一体で回転するギヤ11が駆
動され、これによりクラツチギヤ13、ワンウエイクラツ
チ軸18のギヤ14,15と続き、排気ターボ過給機ギヤ16に
より排気ターボ過給機が駆動される。この際、クラツチ
軸17のギヤ11とワンウエイクラツチ軸18のワンウエイク
ラツチギヤ12は同時に噛合っているが、クラツチギヤ13
に対するワンウエイクラツチ軸18のギヤ14の増速比が、
クラツチ軸17のギヤ11に対するワンウエイクラツチギヤ
12の増速比よりも低く設定されている為、ワンウエイク
ラツチ軸18よりワンウエイクラツチギヤ12の回転速度が
高くなり、ワンウエイクラツチ２は噛合わず、クラツチ
部で滑りを生ずるようになっている。
過給機を駆動する機械駆動過給時は、制御信号により断
続クラツチ１を接続させると、エンジン・クランク軸側
のギヤ10よりクラツチ軸17と一体で回転するギヤ11が駆
動され、これによりクラツチギヤ13、ワンウエイクラツ
チ軸18のギヤ14,15と続き、排気ターボ過給機ギヤ16に
より排気ターボ過給機が駆動される。この際、クラツチ
軸17のギヤ11とワンウエイクラツチ軸18のワンウエイク
ラツチギヤ12は同時に噛合っているが、クラツチギヤ13
に対するワンウエイクラツチ軸18のギヤ14の増速比が、
クラツチ軸17のギヤ11に対するワンウエイクラツチギヤ
12の増速比よりも低く設定されている為、ワンウエイク
ラツチ軸18よりワンウエイクラツチギヤ12の回転速度が
高くなり、ワンウエイクラツチ２は噛合わず、クラツチ
部で滑りを生ずるようになっている。
エンジンの高速、低負荷域では機械駆動過給による駆
動系ギヤ列の過大トルクを回避する為、断続クラツチ１
を離脱すると、排気バート過給機はタービン出力とコン
プレツサ仕事がバランスしたフルターボ過給状態で作動
し、排気ターボ過給機の回転速度は機械駆動過給で作動
する回転速度よりも低くなり、ワンウエイクラツチ２部
は噛合わず空転する。
動系ギヤ列の過大トルクを回避する為、断続クラツチ１
を離脱すると、排気バート過給機はタービン出力とコン
プレツサ仕事がバランスしたフルターボ過給状態で作動
し、排気ターボ過給機の回転速度は機械駆動過給で作動
する回転速度よりも低くなり、ワンウエイクラツチ２部
は噛合わず空転する。
断続クラツチ１離脱状態のまま、エンジン負荷が増大
し、エンジン高負荷域になるに従い排気ターボ過給機回
転速度が上昇し、ワンウエイクラツチ軸18の回転速度が
クラツチ軸17のギヤ11と噛合つているワンウエイクラツ
チギヤ12の回転速度と同じになるとワンウエイクラツチ
２部は噛合い、排気ターボ過給機回転速度はギヤ列増速
比で決まる。この状態で排気ターボ過給機のタービン余
剰出力（タービン出力−コンプレツサ仕事）は、ギヤ列
を介して（ワンウエイクラツチ２を介して）、エンジン
のクランク軸５に回収されるターボコンパウンド状態と
なる。従つて、断続クラツチ１離脱状態で、フルターボ
過給状態からターボコンパウンド状態への過給モード変
更は、エンジン側負荷増加に従い、ギヤ列のワンウエイ
クラツチ２が自動噛合する事により、自動的に行なわれ
る。
し、エンジン高負荷域になるに従い排気ターボ過給機回
転速度が上昇し、ワンウエイクラツチ軸18の回転速度が
クラツチ軸17のギヤ11と噛合つているワンウエイクラツ
チギヤ12の回転速度と同じになるとワンウエイクラツチ
２部は噛合い、排気ターボ過給機回転速度はギヤ列増速
比で決まる。この状態で排気ターボ過給機のタービン余
剰出力（タービン出力−コンプレツサ仕事）は、ギヤ列
を介して（ワンウエイクラツチ２を介して）、エンジン
のクランク軸５に回収されるターボコンパウンド状態と
なる。従つて、断続クラツチ１離脱状態で、フルターボ
過給状態からターボコンパウンド状態への過給モード変
更は、エンジン側負荷増加に従い、ギヤ列のワンウエイ
クラツチ２が自動噛合する事により、自動的に行なわれ
る。
第１図に示したギヤ列中間部クラツチ機構の制御区分
は次の表の如くなる。
は次の表の如くなる。
第２図は第１図に示すギヤ列中間部クラツチ機構をタ
ーボコンパウンドエンジンに適用した、エンジンの系統
図を示す。
ーボコンパウンドエンジンに適用した、エンジンの系統
図を示す。
第２図では排気ターボ過給機ギヤ16が排気ターボ過給
機、タービン４とコンプレツサ３の中間の軸上に設けら
れているが、これは排気ターボ過給機の構造上タービン
４、コンプレツサ３、の外側軸上に設けられてもよい。
機、タービン４とコンプレツサ３の中間の軸上に設けら
れているが、これは排気ターボ過給機の構造上タービン
４、コンプレツサ３、の外側軸上に設けられてもよい。
また、排気ターボ過給機とクランク軸５の間のギヤ列
は、クラツチ軸17、ワンウエイクラツチ軸18、の二軸の
みで構成されているように示しているが、排気ターボ過
給機の配置や、増速比により、多段ギヤ列の構成になる
場合もある。
は、クラツチ軸17、ワンウエイクラツチ軸18、の二軸の
みで構成されているように示しているが、排気ターボ過
給機の配置や、増速比により、多段ギヤ列の構成になる
場合もある。
第３図は第２図系統図に対するターボコンパウンド機
関制御システム構成の実例を示す。
関制御システム構成の実例を示す。
19は給気冷却器、20は減速ギア列、21は排気ターボ過
給機、22は可変ノズル、23は駆動リング、24は燃料噴射
ポンプ、25は噴射タイミング変更アクチユエータ、26は
アクチユエータ、27はクラツチ断続用アクチユエータ、
28はスロツトル開度センサ、29は機関回転速度センサ、
30は圧力センサ、31は温度センサ、32はマイクロコンピ
ユータ、33はクラツチ断続駆動回路、34は可変ノズル開
閉駆動回路、35は噴射タイミング変更駆動回路、36,37
はA/D変換器、38は機関である。
給機、22は可変ノズル、23は駆動リング、24は燃料噴射
ポンプ、25は噴射タイミング変更アクチユエータ、26は
アクチユエータ、27はクラツチ断続用アクチユエータ、
28はスロツトル開度センサ、29は機関回転速度センサ、
30は圧力センサ、31は温度センサ、32はマイクロコンピ
ユータ、33はクラツチ断続駆動回路、34は可変ノズル開
閉駆動回路、35は噴射タイミング変更駆動回路、36,37
はA/D変換器、38は機関である。
第３図では、本発明によるターボコンパウンド中間部
クラツチ機構の制御の他に、排気ターボ過給機、及び燃
料噴射ポンプ、制御の例も含めて示している。また、本
図では燃料噴射ポンプ24を列型噴射ポンプで図示されて
いるが、ユニツト・インジエクタ型ポンプ等であっても
基本構成に変りはない。
クラツチ機構の制御の他に、排気ターボ過給機、及び燃
料噴射ポンプ、制御の例も含めて示している。また、本
図では燃料噴射ポンプ24を列型噴射ポンプで図示されて
いるが、ユニツト・インジエクタ型ポンプ等であっても
基本構成に変りはない。
可変ノズル22を駆動する駆動リンク23は、リンクを介
し、アクチユエータ26に接続されており、機関回転速
度、コンプレツサ出口給気圧力、燃料噴射量、タービン
入口温度、等に対し、最適なノズル面積が得られるよ
う、電子制御装置であるマイクロコンピユータ32により
演算され、駆動回路34からの制御信号により可変ノズル
開度を決定する。排気ターボ過給機21とクランク軸間を
結合する減速ギヤ列20に挿入された断続クラツチ１トワ
ンウエイクラツチ２は、機関と排気ターボ過給機の運転
状態、すなわち機関から排気ターボ過給機21を駆動する
メカニカル・ドライブ（機械駆動過給）状態、排気ター
ボ過給機21から機関側へタービン排気エネルギーが回収
されるターボコンパウンド状態、機関と排気ターボ過給
機21間に機械的結合状態のないフルターボ状態、の３状
態を機関の使用条件、負荷条件に応じて制御するもの
で、機関回転速度、燃料噴射量、コンプレツサ出口圧
力、等に対し、望ましい３状態の選択を、マイクロコン
ピユータ32により行い、クラツチ断続駆動回路33からの
制御信号により、クラツチ断続用アクチユエータ27の作
用でクラツチ１の断続を行う。クラツチの断続を機関回
転数のみにより制御する場合は、機械的に断続が行える
遠心式クラツチ、又は油圧により断続が行える油圧式ク
ラツチや電磁クラツチ等を使用する事も出来る。燃料噴
射ポンプ24の噴射タイミング変更アクチユエータ25は機
関の使用条件、負荷条件、に応じ、最適タイミングがマ
イクロコンピユータ32により演算され、噴射タイミング
変更駆動回路35からの制御信号により噴射タイミングを
決定する。図示例では、燃料噴射ポンプ24を列型噴射ポ
ンプで示している為、噴射タイミング変更アクチユエー
タ25はいわゆる電子式タイマに相当するが燃料噴射ポン
プ24がユニツトインジエクタ型、又はユニツトポンプ型
等である場合、それに相応する噴射タイミング変更機構
であれば本図に示す基本構成と変らない。
し、アクチユエータ26に接続されており、機関回転速
度、コンプレツサ出口給気圧力、燃料噴射量、タービン
入口温度、等に対し、最適なノズル面積が得られるよ
う、電子制御装置であるマイクロコンピユータ32により
演算され、駆動回路34からの制御信号により可変ノズル
開度を決定する。排気ターボ過給機21とクランク軸間を
結合する減速ギヤ列20に挿入された断続クラツチ１トワ
ンウエイクラツチ２は、機関と排気ターボ過給機の運転
状態、すなわち機関から排気ターボ過給機21を駆動する
メカニカル・ドライブ（機械駆動過給）状態、排気ター
ボ過給機21から機関側へタービン排気エネルギーが回収
されるターボコンパウンド状態、機関と排気ターボ過給
機21間に機械的結合状態のないフルターボ状態、の３状
態を機関の使用条件、負荷条件に応じて制御するもの
で、機関回転速度、燃料噴射量、コンプレツサ出口圧
力、等に対し、望ましい３状態の選択を、マイクロコン
ピユータ32により行い、クラツチ断続駆動回路33からの
制御信号により、クラツチ断続用アクチユエータ27の作
用でクラツチ１の断続を行う。クラツチの断続を機関回
転数のみにより制御する場合は、機械的に断続が行える
遠心式クラツチ、又は油圧により断続が行える油圧式ク
ラツチや電磁クラツチ等を使用する事も出来る。燃料噴
射ポンプ24の噴射タイミング変更アクチユエータ25は機
関の使用条件、負荷条件、に応じ、最適タイミングがマ
イクロコンピユータ32により演算され、噴射タイミング
変更駆動回路35からの制御信号により噴射タイミングを
決定する。図示例では、燃料噴射ポンプ24を列型噴射ポ
ンプで示している為、噴射タイミング変更アクチユエー
タ25はいわゆる電子式タイマに相当するが燃料噴射ポン
プ24がユニツトインジエクタ型、又はユニツトポンプ型
等である場合、それに相応する噴射タイミング変更機構
であれば本図に示す基本構成と変らない。
機関回転速度は機関回転速度センサ29、燃料噴射量は
燃料噴射ポンプ24のスロツトル開度センサ28により検出
されマイクロコンピユータ32に入力される。コンプレツ
サ出口圧力は圧力センサ30により、タービン入口排気温
度は温度センサ31により検出され、それぞれA/D変換器3
6,37を介してマイクロコンピユータ32に入力される。マ
イクロコンピユータ32は予め定めた制御プログラムに従
ってソフトウエアによるデイジタル演算処理を実行する
ものでCPU,RAM,ROM,I/O回路部等を主要部として構成さ
れている。
燃料噴射ポンプ24のスロツトル開度センサ28により検出
されマイクロコンピユータ32に入力される。コンプレツ
サ出口圧力は圧力センサ30により、タービン入口排気温
度は温度センサ31により検出され、それぞれA/D変換器3
6,37を介してマイクロコンピユータ32に入力される。マ
イクロコンピユータ32は予め定めた制御プログラムに従
ってソフトウエアによるデイジタル演算処理を実行する
ものでCPU,RAM,ROM,I/O回路部等を主要部として構成さ
れている。
第４図は本発明による排気ターボ過給機と機関との３
過給条件に於ける運転状態のグラフで、それぞれの過給
条件に対する減速ギヤ列クラツチ状態を示す。第４図の
実施例では、車両用エンジンとして要求される発進加走
性向上の為、低中速域で排気ターボ過給機メカニカル・
ドライブ（機械駆動過給）を行い、中高速、高負荷域
で、排気ターボ過給機タービンの余剰出力を機関側へ回
収して、機関性能向上が計れるターボコンパウンド状態
で運転し、その他の速度、負荷域では、排気ターボ過給
状態で運転するものである。
過給条件に於ける運転状態のグラフで、それぞれの過給
条件に対する減速ギヤ列クラツチ状態を示す。第４図の
実施例では、車両用エンジンとして要求される発進加走
性向上の為、低中速域で排気ターボ過給機メカニカル・
ドライブ（機械駆動過給）を行い、中高速、高負荷域
で、排気ターボ過給機タービンの余剰出力を機関側へ回
収して、機関性能向上が計れるターボコンパウンド状態
で運転し、その他の速度、負荷域では、排気ターボ過給
状態で運転するものである。
本発明によるターボコンパウンドエンジンは、一段排
気ターボ過給機を、ギヤ列を介してクランク軸と連結さ
せた高圧タービン回収型タービンコンパウンドエンジン
において、ギヤ列中間の２軸のギヤのうちクランク軸側
に、制御信号により断続可能なクラツチ（機械式、電磁
式、油圧式を含む）を配し、排気ターボ過給機側にワン
ウエイクラツチを配して、それらを２軸２対の複列ギヤ
で組み合わせ、クランク軸から排気ターボ過給機を駆動
する機械駆動過給時は断続クラツチを通して駆動し、フ
リーターボ過給時は断続クラツチによりギヤ列の連結を
断ち、排気ターボ過給機タービン出力がコンプレツサ仕
事を上まわり余剰タービン出力がギヤ列を介してエンジ
ンに回収するターボコンパウンド時は断続クラツチを離
脱したままで自動的にワンウエイクラツチがかみ合って
３過給モードを制御することにより、次の効果を生ず
る。
気ターボ過給機を、ギヤ列を介してクランク軸と連結さ
せた高圧タービン回収型タービンコンパウンドエンジン
において、ギヤ列中間の２軸のギヤのうちクランク軸側
に、制御信号により断続可能なクラツチ（機械式、電磁
式、油圧式を含む）を配し、排気ターボ過給機側にワン
ウエイクラツチを配して、それらを２軸２対の複列ギヤ
で組み合わせ、クランク軸から排気ターボ過給機を駆動
する機械駆動過給時は断続クラツチを通して駆動し、フ
リーターボ過給時は断続クラツチによりギヤ列の連結を
断ち、排気ターボ過給機タービン出力がコンプレツサ仕
事を上まわり余剰タービン出力がギヤ列を介してエンジ
ンに回収するターボコンパウンド時は断続クラツチを離
脱したままで自動的にワンウエイクラツチがかみ合って
３過給モードを制御することにより、次の効果を生ず
る。
（１） 本発明を一段高圧タービン回収型ターボコンパ
ウンドエンジンに適用する事により、機械駆動過給、フ
ルターボ過給、及びターボコンパウンドの３運転過給モ
ードを制御できる。
ウンドエンジンに適用する事により、機械駆動過給、フ
ルターボ過給、及びターボコンパウンドの３運転過給モ
ードを制御できる。
（２） ギヤ列のクラツチ離脱作用により高速低負荷域
のエンジン部分負荷性能悪化を防止出来る。
のエンジン部分負荷性能悪化を防止出来る。
（３） ターボコンパウンド過給モードにおけるタービ
ン出力伝達ギヤ列の機械効率を向上出来る。
ン出力伝達ギヤ列の機械効率を向上出来る。
（４） 上記（１）項により、特に車両用エンジン等で
強く要望されている過給応答性向上（ターボラグ解消）
を機械駆動過給により、高負荷域エンジン性能向上をタ
ーボコンパウンドにより、部分負荷域エンジン性能改善
をフルターボ過給により、同時に一つの過給システムで
解決する事が出来る。
強く要望されている過給応答性向上（ターボラグ解消）
を機械駆動過給により、高負荷域エンジン性能向上をタ
ーボコンパウンドにより、部分負荷域エンジン性能改善
をフルターボ過給により、同時に一つの過給システムで
解決する事が出来る。
第１図は本発明の実施例に係るギヤ列中間部クラツチ機
構の系統図、第２図は第１図のクラツチ機構をターボコ
ンパウンドエンジンに適用した系統図、第３図は第２図
のエンジンの制御システム図、第４図は第１図のギヤ列
中間部クラツチ機構の運転状態を示す線図である。 １……断続クラツチ、２……ワンウエイクラツチ ３……コンプレツサ、４……タービン 12……ワンウエイクラツチギヤ 13……断続クラツチギヤ 16……排気ターボ過給機ギヤ
構の系統図、第２図は第１図のクラツチ機構をターボコ
ンパウンドエンジンに適用した系統図、第３図は第２図
のエンジンの制御システム図、第４図は第１図のギヤ列
中間部クラツチ機構の運転状態を示す線図である。 １……断続クラツチ、２……ワンウエイクラツチ ３……コンプレツサ、４……タービン 12……ワンウエイクラツチギヤ 13……断続クラツチギヤ 16……排気ターボ過給機ギヤ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−103422（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−212632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−139933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−30419（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−150540（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−75643（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−99020（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】一段排気ターボ過給機をギヤ列を介してク
ランク軸と連結させた高圧タービン回収型ターボコンパ
ウンドエンジンにおいて、ギヤ列中間の２軸のギヤのう
ちクランク軸側に、制御信号により継続可能なクラツチ
を配し、排気ターボ過給機側にワンウエイクラツチを配
して、それらを２軸２対の複列ギヤで組み合わせ、クラ
ンク軸から排気ターボ過給機を駆動する機械駆動過給時
は、断続クラツチを通して駆動し、フリーターボ過給時
は、断続クラツチによりギヤ列の連結を断ち、排気ター
ボ過給機タービン出力がコンプレツサ仕事を上まわり余
剰タービン出力がギヤ列を介してエンジンに回収するタ
ーボコンパウンド時は、断続クラツチを離脱したままで
自動的にワンウエイクラツチがかみ合うことにより３過
給モードを制御することを特徴とするターボコンパウン
ドエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63310167A JP2534338B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | タ―ボコンパウンドエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63310167A JP2534338B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | タ―ボコンパウンドエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02157423A JPH02157423A (ja) | 1990-06-18 |
| JP2534338B2 true JP2534338B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=18001971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63310167A Expired - Fee Related JP2534338B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | タ―ボコンパウンドエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2534338B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10570816B2 (en) * | 2017-09-19 | 2020-02-25 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Engine coupling arrangement |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4429855C1 (de) * | 1994-08-23 | 1995-08-17 | Daimler Benz Ag | Aufgeladene Brennkraftmaschine mit mechanischer Hochtriebsmöglichkeit eines Abgasturboladers |
| FR2876151B1 (fr) * | 2004-10-04 | 2009-09-18 | Renault Sas | Moteur comportant un compresseur entraine selectivement par une turbine ou par le vilebrequin du moteur |
| JP4816143B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2011-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | 排熱回収装置 |
| JP4706513B2 (ja) | 2006-03-09 | 2011-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 排熱回収装置 |
| JP4706536B2 (ja) | 2006-03-30 | 2011-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 排熱回収装置 |
| DE102007006420A1 (de) | 2007-02-05 | 2008-08-07 | Voith Patent Gmbh | Kraftfahrzeugantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Druckluftsystem |
| DE102008005201A1 (de) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Voith Patent Gmbh | Turbolader-Turbocompoundsystem |
-
1988
- 1988-12-09 JP JP63310167A patent/JP2534338B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10570816B2 (en) * | 2017-09-19 | 2020-02-25 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Engine coupling arrangement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02157423A (ja) | 1990-06-18 |
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| JPH0415948Y2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |