JP2921143B2 - ２サイクルターボコンパウンドエンジン - Google Patents
２サイクルターボコンパウンドエンジンInfo
- Publication number
- JP2921143B2 JP2921143B2 JP3037976A JP3797691A JP2921143B2 JP 2921143 B2 JP2921143 B2 JP 2921143B2 JP 3037976 A JP3037976 A JP 3037976A JP 3797691 A JP3797691 A JP 3797691A JP 2921143 B2 JP2921143 B2 JP 2921143B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- valve
- engine
- exhaust gas
- turbocharger
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
-
- 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】本発明は排気ガスエネルギーを回
収する２サイクルターボコンパウンドエンジンに関す
る。
収する２サイクルターボコンパウンドエンジンに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ピストンが往復運動する通常のエンジン
は２サイクルと４サイクルとに大別され、２サイクルで
は燃料の爆発過程後、ピストンの上昇時に排気ガスの排
出と新しい空気の吸入とが同時に行われている。そして
２サイクルエンジンでは、このような掃気過程の空気の
交換量が多く、また瞬間的であることが望まれている。
は２サイクルと４サイクルとに大別され、２サイクルで
は燃料の爆発過程後、ピストンの上昇時に排気ガスの排
出と新しい空気の吸入とが同時に行われている。そして
２サイクルエンジンでは、このような掃気過程の空気の
交換量が多く、また瞬間的であることが望まれている。
【０００３】このため、例えば２サイクルエンジンのシ
リンダヘッドとシリンダライナとの間に断熱材を配置し
て高温度のシリンダヘッドからの熱伝導を断ち、シリン
ダライナ下方に設けた吸気ポートに過給機を連結した２
サイクル断熱エンジンが特開平１−１８２４４８号公報
に示されている。
リンダヘッドとシリンダライナとの間に断熱材を配置し
て高温度のシリンダヘッドからの熱伝導を断ち、シリン
ダライナ下方に設けた吸気ポートに過給機を連結した２
サイクル断熱エンジンが特開平１−１８２４４８号公報
に示されている。
【０００４】そして、吸気ポートやシリンダライナの温
度上昇を防ぐとともに過給気の圧送を行って空気密度を
増大させ、空気の交換量の大、かつ迅速化が図られてい
る。
度上昇を防ぐとともに過給気の圧送を行って空気密度を
増大させ、空気の交換量の大、かつ迅速化が図られてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の提案は吸気流路
の改善により掃気過程の効率の向上を計ったものである
が排気流路は従前のままであるので、このため本発明は
排気流路に着目し、掃気過程と排気エネルギー回収とを
改善しようとする２サイクル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ものである。
の改善により掃気過程の効率の向上を計ったものである
が排気流路は従前のままであるので、このため本発明は
排気流路に着目し、掃気過程と排気エネルギー回収とを
改善しようとする２サイクル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ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、２サイクルエンジンの排気流路に
ターボチャージャを配置して排気エネルギーを回収する
２サイクルターボコンパウンドエンジンにおいて、エン
ジンのシリンダ頭部に設けた排気弁と、ピストン下降時
に吸気ポートに先行して開口する排気ポートと、該排気
ポートからの流路に設けられピストン下降時に開弁する
開閉弁と、該開閉弁を介し排気ポートからの排気ガスに
より駆動されてエンジンに過給気を圧送するターボチャ
ージャと、該ターボチャージャからの排出ガスにより駆
動されるとともに過給気圧と該排出ガス圧との差圧に基
づき供給される前記排気弁を介する排気流にて駆動され
る回収タービンとを備えた２サイクルターボコンパウン
ドエンジンが提供される。
めに本発明によれば、２サイクルエンジンの排気流路に
ターボチャージャを配置して排気エネルギーを回収する
２サイクルターボコンパウンドエンジンにおいて、エン
ジンのシリンダ頭部に設けた排気弁と、ピストン下降時
に吸気ポートに先行して開口する排気ポートと、該排気
ポートからの流路に設けられピストン下降時に開弁する
開閉弁と、該開閉弁を介し排気ポートからの排気ガスに
より駆動されてエンジンに過給気を圧送するターボチャ
ージャと、該ターボチャージャからの排出ガスにより駆
動されるとともに過給気圧と該排出ガス圧との差圧に基
づき供給される前記排気弁を介する排気流にて駆動され
る回収タービンとを備えた２サイクルターボコンパウン
ドエンジンが提供される。
【０００７】
【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【０００８】図１は本発明にかかる２サイクルターボコ
ンパウンドエンジンの一実施例を示す構成ブロック図で
ある。
ンパウンドエンジンの一実施例を示す構成ブロック図で
ある。
【０００９】同図において、１はエンジンで、上下運動
するピストン２の１往復の間に燃焼の１サイクルが行わ
れる、いわゆる２サイクルエンジンである。
するピストン２の１往復の間に燃焼の１サイクルが行わ
れる、いわゆる２サイクルエンジンである。
【００１０】３はシリンダであり、そのシリンダヘッド
３１に設けられた排気口３２には排気弁４が配置され、
シリンダライナ３３におけるピストン２の下死点位置に
対応する外周部分には複数個の吸気ポート３４が貫設さ
れており、さらに前記の排気弁４はピストン２の運動に
応ずる吸気ポート３４の開口とほぼ同時に開弁するよう
に構成されている。
３１に設けられた排気口３２には排気弁４が配置され、
シリンダライナ３３におけるピストン２の下死点位置に
対応する外周部分には複数個の吸気ポート３４が貫設さ
れており、さらに前記の排気弁４はピストン２の運動に
応ずる吸気ポート３４の開口とほぼ同時に開弁するよう
に構成されている。
【００１１】５は排気ポートであり、前記の吸気ポート
３４の上方に設けられて、ピストン２の下降時に吸気ポ
ート３４に先行して開口し排気ガスを排出するものであ
り、該排気ポート５には排出管５１を介してターボチャ
ージャ６が接続され、該ターボチャージャ６の作動によ
る圧気は吸気管３５を介して吸気ポート３４からシリン
ダ内に圧送される。なお、５２は排出管５１に配置され
て流路の開閉弁となるロータリ弁であり、ピストン２の
往復運動に対応するアクチュエータ５３の作動により排
出管５１の流路を開閉操作するもので、ピストン２の下
降時には開、上昇時には閉となるように制御される。
３４の上方に設けられて、ピストン２の下降時に吸気ポ
ート３４に先行して開口し排気ガスを排出するものであ
り、該排気ポート５には排出管５１を介してターボチャ
ージャ６が接続され、該ターボチャージャ６の作動によ
る圧気は吸気管３５を介して吸気ポート３４からシリン
ダ内に圧送される。なお、５２は排出管５１に配置され
て流路の開閉弁となるロータリ弁であり、ピストン２の
往復運動に対応するアクチュエータ５３の作動により排
出管５１の流路を開閉操作するもので、ピストン２の下
降時には開、上昇時には閉となるように制御される。
【００１２】７は排気エネルギーの回収タービンであ
り、ターボチャージャ６からの連結管６１に接続されて
排出ガスにより駆動され、例えば発電機７１を備えて排
ガスエネルギーを電力に変換するもので、連結管６１の
途中には排気管４１を流路とする排気ガスを導く導入管
４２が取付けられ、該導入管４２の導入口には切換弁４
３が配置されている。また、４４は該切換弁４３の開閉
を操作する弁開閉器であり、切換弁４３が導入管４２を
閉鎖時は、排気管４１を流路とする排気ガスは回収ター
ビン７からの排出ガスと合流して外部に放出される。
り、ターボチャージャ６からの連結管６１に接続されて
排出ガスにより駆動され、例えば発電機７１を備えて排
ガスエネルギーを電力に変換するもので、連結管６１の
途中には排気管４１を流路とする排気ガスを導く導入管
４２が取付けられ、該導入管４２の導入口には切換弁４
３が配置されている。また、４４は該切換弁４３の開閉
を操作する弁開閉器であり、切換弁４３が導入管４２を
閉鎖時は、排気管４１を流路とする排気ガスは回収ター
ビン７からの排出ガスと合流して外部に放出される。
【００１３】なお、６２はターボチャージャ６の排出ガ
ス圧を検出する排ガス圧センサ、３６はターボチャージ
ャ６からの過給気圧を検出するブースト圧センサであ
り、これらのセンサからの検出信号はコントローラ８に
入力されて両信号に基づく圧力値の差圧の演算が行われ
る。
ス圧を検出する排ガス圧センサ、３６はターボチャージ
ャ６からの過給気圧を検出するブースト圧センサであ
り、これらのセンサからの検出信号はコントローラ８に
入力されて両信号に基づく圧力値の差圧の演算が行われ
る。
【００１４】コントローラ８はマイクロコンピュータか
らなり、演算処理を行う中央制御装置、演算処理手順や
制御手順などを格納する各種メモリ、入／出力ポートな
どを備えており、前述の各種のセンサなどからの信号が
入力されると所定の演算が行われ、格納された手順に基
づいて、例えばブースト圧センサ３６からの検出信号が
排ガス圧センサ６２からの検出信号より所定値以上に高
い場合は切換弁４３を開弁するように制御したり、ピス
トン２の往復運動に応じてロータリ弁５２や排気弁４の
開閉制御を行うように構成されている。
らなり、演算処理を行う中央制御装置、演算処理手順や
制御手順などを格納する各種メモリ、入／出力ポートな
どを備えており、前述の各種のセンサなどからの信号が
入力されると所定の演算が行われ、格納された手順に基
づいて、例えばブースト圧センサ３６からの検出信号が
排ガス圧センサ６２からの検出信号より所定値以上に高
い場合は切換弁４３を開弁するように制御したり、ピス
トン２の往復運動に応じてロータリ弁５２や排気弁４の
開閉制御を行うように構成されている。
【００１５】つぎに、このように構成された本実施例の
作動を説明する。
作動を説明する。
【００１６】エンジン１の膨張行程ではピストン２が圧
下され、まず排気ポート５が開放され、開弁タイミング
のロータリ弁５２を介して一気に高圧ガスがターボチャ
ージャ６に噴出するため、シリンダ内圧は急速に低下す
る。この場合、排気流路にはターボチャージャ６や回収
タービン７が接続されてその排圧は高いが、燃料の爆発
圧力が高圧のためターボチャージャ６や回収タービン７
を駆動し排出される。
下され、まず排気ポート５が開放され、開弁タイミング
のロータリ弁５２を介して一気に高圧ガスがターボチャ
ージャ６に噴出するため、シリンダ内圧は急速に低下す
る。この場合、排気流路にはターボチャージャ６や回収
タービン７が接続されてその排圧は高いが、燃料の爆発
圧力が高圧のためターボチャージャ６や回収タービン７
を駆動し排出される。
【００１７】ついで、ピストン２が下死点前の約２０°
にてロータリ弁５２がアクチュエータ５３により閉弁さ
れて排気ポート５からの排気は終るが、この時点にて吸
気ポート３４の開口と上方の排気弁４の開弁がほぼ同時
になされるため、ターボチャージャ６からの圧気が吸気
管３５、吸気ポート３４を介してシリンダ内に圧送され
て、残留ガスは開弁された排気口３２を介して排気管４
１に放出され、シリンダ内は新気と交換される。
にてロータリ弁５２がアクチュエータ５３により閉弁さ
れて排気ポート５からの排気は終るが、この時点にて吸
気ポート３４の開口と上方の排気弁４の開弁がほぼ同時
になされるため、ターボチャージャ６からの圧気が吸気
管３５、吸気ポート３４を介してシリンダ内に圧送され
て、残留ガスは開弁された排気口３２を介して排気管４
１に放出され、シリンダ内は新気と交換される。
【００１８】この場合、過給気圧を検出するブースト圧
センサ３６と、ターボチャージャ６の排出ガス圧を検出
する排ガス圧センサとからの両検出信号に基づく差圧の
算出がなされ、所定差圧以上に過給気圧力が高い場合
は、排気管４１の途中に設けられた切換弁４３の開弁操
作が行われて、排気管４１に排出された残留ガスは導入
管４２を介して回収タービン７に導入され、ターボチャ
ージャ６の排出ガスに合流して回収タービン７を付勢す
ることにより、排気エネルギーの回収が効率よく行われ
る。
センサ３６と、ターボチャージャ６の排出ガス圧を検出
する排ガス圧センサとからの両検出信号に基づく差圧の
算出がなされ、所定差圧以上に過給気圧力が高い場合
は、排気管４１の途中に設けられた切換弁４３の開弁操
作が行われて、排気管４１に排出された残留ガスは導入
管４２を介して回収タービン７に導入され、ターボチャ
ージャ６の排出ガスに合流して回収タービン７を付勢す
ることにより、排気エネルギーの回収が効率よく行われ
る。
【００１９】図２は本実施例における吸・排気のタイミ
ングの説明図であり、ピストンの下降に応じて吸気ポー
トに先行して開口する排気ポートを、ロータリ弁の開弁
により開放して排気ガスを排出させ、シリンダヘッドの
排気弁は吸気ポートの開口とほぼ同じタイミングで開弁
して送気を良好にするとともに、ピストンの上昇時には
ロータリ弁により排気ポートを閉鎖する状態を示したも
のである。
ングの説明図であり、ピストンの下降に応じて吸気ポー
トに先行して開口する排気ポートを、ロータリ弁の開弁
により開放して排気ガスを排出させ、シリンダヘッドの
排気弁は吸気ポートの開口とほぼ同じタイミングで開弁
して送気を良好にするとともに、ピストンの上昇時には
ロータリ弁により排気ポートを閉鎖する状態を示したも
のである。
【００２０】以上、本発明を上述の実施例を用いて説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
【００２１】
【発明の効果】上述の実施例にて説明したように本発明
によれば、２サイクルエンジンにおけるピストンの下降
時に吸気ポートに先行して開口する排気ポートを設けて
ピストンの下降時のみ開放させ、該排気ポートを介する
排気エネルギーによりターボチャージャを駆動して過給
気をエンジンに圧送するとともに、ターボチャージャか
らの排出ガスにより回収タービンを運転させ、さらに、
シリンダ頭部の排気弁を介する排気は前記過給気の圧力
とターボチャージャの排出ガスの圧力との差圧に応じて
回収タービンに供給されるように構成したので、爆発行
程における高圧ガスのブローダウンエネルギーはターボ
チャージャに導入されて効率よくターボチャージャや回
収タービンを駆動することになり、また排気弁を介する
掃気による排ガスも回収タービンの回転を付勢できるた
め、したがって２サイクルエンジンの掃気過程における
空気の交換が良好に実施できるとともに、排気エネルギ
ーの回収効果が向上するという効果が得られる。
によれば、２サイクルエンジンにおけるピストンの下降
時に吸気ポートに先行して開口する排気ポートを設けて
ピストンの下降時のみ開放させ、該排気ポートを介する
排気エネルギーによりターボチャージャを駆動して過給
気をエンジンに圧送するとともに、ターボチャージャか
らの排出ガスにより回収タービンを運転させ、さらに、
シリンダ頭部の排気弁を介する排気は前記過給気の圧力
とターボチャージャの排出ガスの圧力との差圧に応じて
回収タービンに供給されるように構成したので、爆発行
程における高圧ガスのブローダウンエネルギーはターボ
チャージャに導入されて効率よくターボチャージャや回
収タービンを駆動することになり、また排気弁を介する
掃気による排ガスも回収タービンの回転を付勢できるた
め、したがって２サイクルエンジンの掃気過程における
空気の交換が良好に実施できるとともに、排気エネルギ
ーの回収効果が向上するという効果が得られる。
【図１】本発明にかかる２サイクルターボコンパウンド
エンジンの一実施例を示す構成ブロック図である。
エンジンの一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本実施例における吸・排気のタイミングの説明
図である。
図である。
１…エンジン ２…ピストン ３…シリンダ ４…排気弁 ５…排気ポート ６…ターボチャージャ ７…回収タービン ８…コントローラ ３６…ブースト圧センサ ５２…ロータリ弁 ６２…排ガス圧センサ
Claims (2)
- 【請求項１】２サイクルエンジンの排気流路にターボチ
ャージャを配置して排気エネルギーを回収する２サイク
ルターボコンパウンドエンジンにおいて、エンジンのシ
リンダ頭部に設けた排気弁と、ピストン下降時に吸気ポ
ートに先行して開口する排気ポートと、該排気ポートか
らの流路に設けられピストン下降時に開弁する開閉弁
と、該開閉弁を介し排気ポートからの排気ガスにより駆
動されてエンジンに過給気を圧送するターボチャージャ
と、該ターボチャージャからの排出ガスにより駆動され
るとともに過給気圧と該排出ガス圧との差圧に基づき供
給される前記排気弁を介する排気流にて駆動される回収
タービンとを備えたことを特徴とする２サイクルターボ
コンパウンドエンジン。 - 【請求項２】前記開閉弁にロータリ弁を採用したことを
特徴とする請求項１記載の２サイクルターボコンパウン
ドエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3037976A JP2921143B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | ２サイクルターボコンパウンドエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3037976A JP2921143B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | ２サイクルターボコンパウンドエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04255527A JPH04255527A (ja) | 1992-09-10 |
| JP2921143B2 true JP2921143B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=12512602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3037976A Expired - Lifetime JP2921143B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | ２サイクルターボコンパウンドエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2921143B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6880500B2 (en) | 2002-10-04 | 2005-04-19 | Honeywell International, Inc. | Internal combustion engine system |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5775105A (en) * | 1997-03-27 | 1998-07-07 | Zinsmeyer; Herbert G. | Combination nozzle and valve with variable geometry for increased power recovery from internal combustion engine exhaust gas |
| JP6399043B2 (ja) | 2016-05-31 | 2018-10-03 | マツダ株式会社 | ターボ過給機付エンジン |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP3037976A patent/JP2921143B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6880500B2 (en) | 2002-10-04 | 2005-04-19 | Honeywell International, Inc. | Internal combustion engine system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04255527A (ja) | 1992-09-10 |
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