JP2910610B2 - ターボコンパウンドエンジン - Google Patents
ターボコンパウンドエンジンInfo
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- JP2910610B2 JP2910610B2 JP7067536A JP6753695A JP2910610B2 JP 2910610 B2 JP2910610 B2 JP 2910610B2 JP 7067536 A JP7067536 A JP 7067536A JP 6753695 A JP6753695 A JP 6753695A JP 2910610 B2 JP2910610 B2 JP 2910610B2
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- Japan
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- engine
- turbine
- exhaust
- heat recovery
- exhaust heat
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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
- Supercharger (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等内燃機関に広
く利用されるターボコンパウンドエンジンに関するもの
である。
く利用されるターボコンパウンドエンジンに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来のターボコンパウンドエンジンとし
て、例えば図３に示すようなものがある。これは、エン
ジン１の排気管２からの排気ガスを排気ターボ過給機３
のタービン３ａへ導いてこれを回転駆動し、これにより
このタービン３ａと同軸上に装着されたコンプレッサ３
ｂを回転駆動してエンジン１への吸入空気を加圧する。
加圧することによって昇温された吸入空気はインタクー
ラ４により冷却された後、吸気管５を通ってエンジン１
に過給される。
て、例えば図３に示すようなものがある。これは、エン
ジン１の排気管２からの排気ガスを排気ターボ過給機３
のタービン３ａへ導いてこれを回転駆動し、これにより
このタービン３ａと同軸上に装着されたコンプレッサ３
ｂを回転駆動してエンジン１への吸入空気を加圧する。
加圧することによって昇温された吸入空気はインタクー
ラ４により冷却された後、吸気管５を通ってエンジン１
に過給される。
【０００３】排気ターボ過給機３のタービン３ａを出た
排気ガスはタービン下流部に設けられた排熱回収タービ
ン６に導入される。排熱回収タービン６は減速ギヤ列７
及び流体継手８を介してエンジン１のクランク軸９に連
結され、これによりタービン３ａを出た排気ガスのエネ
ルギは有効に回収されることになり、エンジン１の出力
アップと燃費低減が図られている。
排気ガスはタービン下流部に設けられた排熱回収タービ
ン６に導入される。排熱回収タービン６は減速ギヤ列７
及び流体継手８を介してエンジン１のクランク軸９に連
結され、これによりタービン３ａを出た排気ガスのエネ
ルギは有効に回収されることになり、エンジン１の出力
アップと燃費低減が図られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記排熱回
収タービン６はクランク軸９に対し、減速ギヤ列７によ
り、エンジン１側からみれば増速して接続される。従っ
て、クランク軸９のねじり振動も増速されて排熱回収タ
ービン６に伝わることになり、これに起因してタービン
軸等が折損するという虞がある。
収タービン６はクランク軸９に対し、減速ギヤ列７によ
り、エンジン１側からみれば増速して接続される。従っ
て、クランク軸９のねじり振動も増速されて排熱回収タ
ービン６に伝わることになり、これに起因してタービン
軸等が折損するという虞がある。
【０００５】そこで、通常は、排熱回収タービン６とク
ランク軸９間の動力伝達機構に流体継手８を組み込み、
排熱回収タービン６側を浮かした状態とすることで、ク
ランク軸９のねじり振動を吸収していた。また、流体継
手８は、エンジン１の低速あるいは低負荷域でエンジン
１の回転速度が排熱回収タービン６の回転速度を上回っ
た際に、そのすべりで排熱回収タービン６を連れ回りす
るのを防いで、動力損失を無くすよう機能する。
ランク軸９間の動力伝達機構に流体継手８を組み込み、
排熱回収タービン６側を浮かした状態とすることで、ク
ランク軸９のねじり振動を吸収していた。また、流体継
手８は、エンジン１の低速あるいは低負荷域でエンジン
１の回転速度が排熱回収タービン６の回転速度を上回っ
た際に、そのすべりで排熱回収タービン６を連れ回りす
るのを防いで、動力損失を無くすよう機能する。
【０００６】ところが、動力伝達機構に流体継手８を組
み込んだ場合、排熱回収タービン６がクランク軸９に対
しパワーアシストする際、流体継手８の伝達効率が９０
％程度であるため、流体継手８を用いずに機械的に直結
する場合に比べて動力伝達損失があるという問題点があ
った。また、流体継手８は、伝達トルクや回転速度によ
りサイズが決まってしまうことや油圧配管等が必要であ
るなどで搭載性の上で制約が大きいという不具合があっ
た。
み込んだ場合、排熱回収タービン６がクランク軸９に対
しパワーアシストする際、流体継手８の伝達効率が９０
％程度であるため、流体継手８を用いずに機械的に直結
する場合に比べて動力伝達損失があるという問題点があ
った。また、流体継手８は、伝達トルクや回転速度によ
りサイズが決まってしまうことや油圧配管等が必要であ
るなどで搭載性の上で制約が大きいという不具合があっ
た。
【０００７】また、前記排熱回収タービンとクランク軸
間の動力伝達機構にトルクリミッタとしての摩擦クラッ
チと振動緩衝器とを組み込んだ技術が特開平２−１２５
１１３号公報で開示されている。これによれば、エンジ
ンの極低速域などにおいて、クランク軸の過大なねじり
トルクが排熱回収タービン側に伝達されるのが防止でき
るが、エンジンの低速あるいは低負荷域でエンジンの回
転速度が排熱回収タービンの回転速度を上回った際に、
排熱回収タービンを連れ回りすることになり、動力損失
があるという問題点がある。
間の動力伝達機構にトルクリミッタとしての摩擦クラッ
チと振動緩衝器とを組み込んだ技術が特開平２−１２５
１１３号公報で開示されている。これによれば、エンジ
ンの極低速域などにおいて、クランク軸の過大なねじり
トルクが排熱回収タービン側に伝達されるのが防止でき
るが、エンジンの低速あるいは低負荷域でエンジンの回
転速度が排熱回収タービンの回転速度を上回った際に、
排熱回収タービンを連れ回りすることになり、動力損失
があるという問題点がある。
【０００８】そこで、本発明の目的は、動力伝達時の損
失が少なくねじり振動も吸収できて燃費低減が効果的に
図れるターボコンパウンドエンジンを提供することを目
的とする。
失が少なくねじり振動も吸収できて燃費低減が効果的に
図れるターボコンパウンドエンジンを提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るターボコン
パウンドエンジンは、エンジンの吸気系に介装されたコ
ンプレッサと排気系に介装され前記コンプレッサに連結
された第１タービンとを有する排気ターボ過給機と、前
記第１タービン下流の排気系に介装された排気エネルギ
回収用の第２タービンと、該第２タービンの回転軸と前
記エンジンの出力軸とを連結し前記第２タービンの回転
を減速して前記出力軸に伝達する動力伝達機構とを備
え、前記動力伝達機構は、前記回転軸側から前記出力軸
側への動力の伝達のみを許容するワンウェイクラッチ
と、前記エンジン側からの振動を減衰する振動緩衝部材
と、過大なトルクの作用下に該トルク伝達を遮断するト
ルクリミッタとを有すると共に、前記ワンウェイクラッ
チを最も回転軸側に位置して配置したことを特徴とす
る。
パウンドエンジンは、エンジンの吸気系に介装されたコ
ンプレッサと排気系に介装され前記コンプレッサに連結
された第１タービンとを有する排気ターボ過給機と、前
記第１タービン下流の排気系に介装された排気エネルギ
回収用の第２タービンと、該第２タービンの回転軸と前
記エンジンの出力軸とを連結し前記第２タービンの回転
を減速して前記出力軸に伝達する動力伝達機構とを備
え、前記動力伝達機構は、前記回転軸側から前記出力軸
側への動力の伝達のみを許容するワンウェイクラッチ
と、前記エンジン側からの振動を減衰する振動緩衝部材
と、過大なトルクの作用下に該トルク伝達を遮断するト
ルクリミッタとを有すると共に、前記ワンウェイクラッ
チを最も回転軸側に位置して配置したことを特徴とす
る。
【００１０】また、前記振動緩衝部材は、ラバーカップ
リングにより構成されたことを特徴とする。
リングにより構成されたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】前記構成によれば、下記の作用が奏される。 振動緩衝部材により、ねじり振動等が抑制される。 ワンウェイクラッチにより、エンジンの低速あるい
は低負荷域でエンジン側の回転速度が第２タービン側の
回転速度を上回った際に、その解放で第２タービンの連
れ回りが防止される。 トルクリミッタにより、エンジンの極低速域などに
おいて、エンジン側の過大なねじりトルクが第２タービ
ン側に伝達されるのが防止される。
は低負荷域でエンジン側の回転速度が第２タービン側の
回転速度を上回った際に、その解放で第２タービンの連
れ回りが防止される。 トルクリミッタにより、エンジンの極低速域などに
おいて、エンジン側の過大なねじりトルクが第２タービ
ン側に伝達されるのが防止される。
【００１２】また、ラバーカップリングにより、エンジ
ンの常用回転域でのねじり振動が抑制される。
ンの常用回転域でのねじり振動が抑制される。
【００１３】
【実施例】以下、本発明に係るターボコンパウンドエン
ジンの一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１はターボコンパウンドエンジンの概略構成図であ
る。尚、本図において図３と同一部材には同一符号を付
して重複する説明は省略する。
ジンの一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１はターボコンパウンドエンジンの概略構成図であ
る。尚、本図において図３と同一部材には同一符号を付
して重複する説明は省略する。
【００１４】図示のように、排熱回収タービン（第２タ
ービン）６とエンジン１のクランク軸９との間に介装さ
れた動力伝達機構としての減速ギヤ列７に、排熱回収タ
ービン６側から順番に、ワンウェイクラッチ１０と振動
緩衝部材としてのラバーカップリング１１とトルクリミ
ッタ１２とが組み込まれる。
ービン）６とエンジン１のクランク軸９との間に介装さ
れた動力伝達機構としての減速ギヤ列７に、排熱回収タ
ービン６側から順番に、ワンウェイクラッチ１０と振動
緩衝部材としてのラバーカップリング１１とトルクリミ
ッタ１２とが組み込まれる。
【００１５】前記ワンウェイクラッチ１０は、前記排熱
回収タービン６側から前記クランク軸９側への動力の伝
達のみを許容し、これによりエンジンの低速あるいは低
負荷域での動力損失を防止するものである。
回収タービン６側から前記クランク軸９側への動力の伝
達のみを許容し、これによりエンジンの低速あるいは低
負荷域での動力損失を防止するものである。
【００１６】これを、図３に示すワンウェイクラッチの
ＯＮ／ＯＦＦ領域を参照して説明すると、先ずエンジン
の低速あるいは低負荷域には排気ガスの流量が少なく温
度も低く排気流速が小さい。そのような領域において
は、排熱回収タービン６の回転速度が低いため、排熱回
収タービン側速度＜エンジン側回転速度となる。この場
合、排熱回収タービン６とエンジン１のクランク軸９間
が直結されていると、排熱回収タービン６をエンジン１
側から連れ回すことになり、動力の損失となる。従っ
て、このような場合には、接続を断つようにワンウェイ
クラッチ１０を設けるのである。
ＯＮ／ＯＦＦ領域を参照して説明すると、先ずエンジン
の低速あるいは低負荷域には排気ガスの流量が少なく温
度も低く排気流速が小さい。そのような領域において
は、排熱回収タービン６の回転速度が低いため、排熱回
収タービン側速度＜エンジン側回転速度となる。この場
合、排熱回収タービン６とエンジン１のクランク軸９間
が直結されていると、排熱回収タービン６をエンジン１
側から連れ回すことになり、動力の損失となる。従っ
て、このような場合には、接続を断つようにワンウェイ
クラッチ１０を設けるのである。
【００１７】前記ラバーカップリング１１は、共振点を
エンジン１の低速域側にずらすもので、これによりエン
ジン１の常用回転域でのねじり振動が抑制される。
エンジン１の低速域側にずらすもので、これによりエン
ジン１の常用回転域でのねじり振動が抑制される。
【００１８】前記トルクリミッタ１２は、エンジン１の
極低速域（始動・停止時等）などにおいて、エンジン１
側の過大なねじりトルクが排熱回収タービン６側に伝達
されるのを防止するものである。
極低速域（始動・停止時等）などにおいて、エンジン１
側の過大なねじりトルクが排熱回収タービン６側に伝達
されるのを防止するものである。
【００１９】このようにして本実施例では、排熱回収タ
ービン６とエンジン１のクランク軸９間が機械的に直結
されているため、排熱回収タービン６側からエンジン１
のクランク軸９側へ略１００％の伝達効率で動力が伝達
され、燃費が改善される。
ービン６とエンジン１のクランク軸９間が機械的に直結
されているため、排熱回収タービン６側からエンジン１
のクランク軸９側へ略１００％の伝達効率で動力が伝達
され、燃費が改善される。
【００２０】ところで、ターボコンパウンドによる燃費
改善率Δｂｅは下式で求められる。
改善率Δｂｅは下式で求められる。
【数１】 Ｌeng ：排熱回収タービンのない通常の過給エンジンの
出力 ΔＬpmp ：排熱回収タービン装着時排気圧力上昇による
エンジンのポンプ損失増大分 ＬTCP ：排熱回収タービンで回収される動力 η：回収動力をクランク軸へ伝達する際の伝達効率 ここで、Ｌeng ＝１００，ΔＬpmp ＝５，ＬTCP ＝１０
とした場合、従来の流体継手の場合で、η≒０．９５と
すれば、
出力 ΔＬpmp ：排熱回収タービン装着時排気圧力上昇による
エンジンのポンプ損失増大分 ＬTCP ：排熱回収タービンで回収される動力 η：回収動力をクランク軸へ伝達する際の伝達効率 ここで、Ｌeng ＝１００，ΔＬpmp ＝５，ＬTCP ＝１０
とした場合、従来の流体継手の場合で、η≒０．９５と
すれば、
【数２】 となる。一方、本実施例の場合で、η≒１．００とすれ
ば、
ば、
【数３】 となる。よって、本実施例では、従来方式に対し約０．
５％燃費改善率が向上する。
５％燃費改善率が向上する。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、排
気エネルギ回収用タービンの回転軸とエンジンの出力軸
とを連結する動力伝達機構を、前記回転軸側から前記出
力軸側への動力の伝達のみを許容するワンウェイクラッ
チと、前記エンジン側からの振動を減衰する振動緩衝部
材と、過大なトルクの作用下に該トルク伝達を遮断する
トルクリミッタとを有すると共に、前記ワンウェイクラ
ッチを最も回転軸側に位置して配置するよう構成したの
で、動力伝達時の損失が少なくねじり振動も吸収できて
燃費低減が効果的に図れる。
気エネルギ回収用タービンの回転軸とエンジンの出力軸
とを連結する動力伝達機構を、前記回転軸側から前記出
力軸側への動力の伝達のみを許容するワンウェイクラッ
チと、前記エンジン側からの振動を減衰する振動緩衝部
材と、過大なトルクの作用下に該トルク伝達を遮断する
トルクリミッタとを有すると共に、前記ワンウェイクラ
ッチを最も回転軸側に位置して配置するよう構成したの
で、動力伝達時の損失が少なくねじり振動も吸収できて
燃費低減が効果的に図れる。
【図１】本発明の一実施例を示すターボコンパウンドエ
ンジンの概略構成図である。
ンジンの概略構成図である。
【図２】同じくワンウェイクラッチのＯＮ／ＯＦＦ領域
のグラフである。
のグラフである。
【図３】従来例のターボコンパウンドエンジンの概略構
成図である。
成図である。
１ エンジン ２ 排気管 ３ 排気ターボ過給機 ５ 吸気管 ６ 排熱回収タービン ７ 減速ギヤ列 ９ クランク軸 １０ ワンウェイクラッチ １１ ラバーカップリング １２ トルクリミッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 41/10
Claims (2)
- 【請求項１】 エンジンの吸気系に介装されたコンプレ
ッサと排気系に介装され前記コンプレッサに連結された
第１タービンとを有する排気ターボ過給機と、前記第１
タービン下流の排気系に介装された排気エネルギ回収用
の第２タービンと、該第２タービンの回転軸と前記エン
ジンの出力軸とを連結し前記第２タービンの回転を減速
して前記出力軸に伝達する動力伝達機構とを備え、前記
動力伝達機構は、前記回転軸側から前記出力軸側への動
力の伝達のみを許容するワンウェイクラッチと、前記エ
ンジン側からの振動を減衰する振動緩衝部材と、過大な
トルクの作用下に該トルク伝達を遮断するトルクリミッ
タとを有すると共に、前記ワンウェイクラッチを最も回
転軸側に位置して配置したことを特徴とするターボコン
パウンドエンジン。 - 【請求項２】 前記振動緩衝部材は、ラバーカップリン
グにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の
ターボコンパウンドエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7067536A JP2910610B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | ターボコンパウンドエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7067536A JP2910610B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | ターボコンパウンドエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08260994A JPH08260994A (ja) | 1996-10-08 |
| JP2910610B2 true JP2910610B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=13347807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7067536A Expired - Fee Related JP2910610B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | ターボコンパウンドエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2910610B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101146988A (zh) * | 2005-03-26 | 2008-03-19 | 卢克摩擦片和离合器两合公司 | 组合传动装置 |
| US8302398B2 (en) * | 2008-08-29 | 2012-11-06 | Deere & Company | Work machine with drive train coupled turbo compounding |
| JP6307616B2 (ja) * | 2013-12-19 | 2018-04-04 | ボルボ トラック コーポレイション | 内燃機関システム |
| JP6464589B2 (ja) * | 2014-07-15 | 2019-02-06 | 日本精工株式会社 | エンジンの出力増大装置 |
| CN114294105B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-03-21 | 东风商用车有限公司 | 可提供增压补偿和扭矩辅助的动力涡轮系统及其利用方法 |
-
1995
- 1995-03-27 JP JP7067536A patent/JP2910610B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08260994A (ja) | 1996-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990309 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080409 Year of fee payment: 9 |
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