JP4499961B2 - Multi-cylinder supercharged engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、排気タービン過給機と給気冷却器を備えた多気筒過給機関に関し、主として大形の舶用主機関として使用される動圧式排気タービン多気筒過給機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の排気タービン多気筒過給機関において、従来、低速回転時における排気色の低減を図る手段として、タービンハウジングの容量を小さく絞り込む方法が多く採用されており、これにより排気圧力及び給気圧力を増大させて、空気量を増大させ、排気色を低減させている。ところがタービンハウジングの容量を絞り込むと、過給機効率の悪化により燃費が悪化したり、NOxが増えると共に、機関によっては最高筒内圧力が機関の許容最高筒内圧力値を越えるため、燃料噴射時期をリタードさせることによりNOxの低減及び最高筒内圧力の低下を図っているが、そうすると今度は排気色の低減効果が薄れてしまう。すなわち、排気色の低減と、NOxの増大防止と、最高筒内圧力の増大防止を同時に達成することが困難である。
【0003】
上記のような排気色低減手段とは別の手段として、給気の一部を排気管にバイパスさせて過給機に供給する方法があり、たとえば特開平5−86877号公報に記載されており、図9のような構造となっている。
【0004】
図9において、本願と関連する構造のみを簡単に説明すると、この機関は複数の気筒C1,C2,C3,C4,C5,C6を有する多気筒過給機関であって、動圧式排気タービン過給機101の圧縮部101bに接続する単一の給気管104と、過給機101のタービン部101aに個々に接続する2本の排気管102,103を備えており、給気管104の給気冷却器105より上流側の部分に1本の給気バイパス管110の一端を接続し、該給気バイパス管110を途中で2つの給気バイパス枝管110a、110bに分岐し、各給気バイパス枝管110a、110bの他端を個々に排気管102,103に接続している。
【0005】
このような構造を採用していると、過給機圧縮部101bで加圧された給気の一部が、給気バイパス管110及び給気バイパス枝管110a、110bを介して排気と合流して過給機タービン部101aに供給されるので、排気圧力の増加及び給気圧力の増加により空気量が増加し、また、排気が給気で希釈されることにより、NOxの増大化を抑えつつ、排気色を低減できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが図9のように、単一の給気管104と2本の排気管102,103を接続する場合、1本の給気バイパス管110を2つのバイパス枝管110a,110bに分岐して各排気管102,103に接続する構造を採用していると、分岐部において両排気管102、103からの排気が干渉し、排気圧が乱れることにより、各排気管102,103への給気の供給が妨げられると共に、過給機タービン部101aを回転させる排気圧力も安定せず、安定した過給圧を得ることがむつかしくなることがある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本願請求項1記載の発明は、排気タービン過給機と給気冷却器を備えた多気筒過給機関において、前記過給機の圧縮部に接続されると共に各気筒に至る単一の給気経路と、前記過給機のタービン部に個々に接続される複数の排気経路を備え、前記給気冷却器は、前記給気経路の途中に接続されており、前記給気経路には、前記給気冷却器よりも給気上流側の位置に、複数の給気バイパス管の各一端が、互いに異なる箇所で接続し、前記各給気バイパス管の各他端を、それぞれ異なる前記排気経路に接続していることを特徴としている。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の多気筒過給機関において、各給気バイパス管を、各排気経路の排気マニホールドの上流側の端部にそれぞれ接続している。
【0009】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の多気筒過給機関において、給気バイパス管に該給気バイパス管を開閉する切換弁を設け、該切換弁を、所定の負荷範囲で開き、該所定負荷範囲より大きい負荷又は小さい負荷の時に閉じるように制御している。
【0010】
請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載の多気筒過給機関において、給気バイパス管に、排気経路側から給気経路側への排気の流れを阻止する逆止弁を設けている。
【0011】
請求項5記載の発明は、請求項1記載の多気筒過給機関において、排気経路を囲むと共に排気経路に沿って延びる環状給気バイパス通路を形成し、該環状給気バイパス通路の上流部に前記各給気バイパス管を接続し、環状給気バイパス通路の下流部を排気経路内に連通している。
【0012】
【参考例1】
[多気筒過給機関の全体の構造]
図1は本発明の参考例1であり、多気筒過給機関をクランク軸3の軸芯O1方向から見た正面略図であり、機関本体は複数の気筒C1〜C6を有するシリンダブロック1及びシリンダヘッド2等から構成されており、クランク軸芯O1方向と直角方向の一方側(図1の右側)に、給気ダクト6や給気管7等からなる給気経路10と、排気マニホールド8,9等からなる2つの排気経路11,12が配設されると共に、動圧式排気タービン過給機13及び給気冷却器14が配置されている。
【0013】
図2は、給気経路10及び排気経路11,12の配管略図であり、便宜上、給気経路10と排気経路11,12とを機関本体の両側に分けて描いてあるが、実際には図1で説明しているように同一側に配置されている。
【0014】
図2において、該多気筒過給機関は6つの気筒C1,C2,C3,C4,C5,C6を有する舶用ディーゼル主機関であり、上記2つの排気経路11,12のうち、第1の排気経路11は、第1,第2及び第3気筒C1,C2,C3の排気口を集合する第1の排気マニホールド8と、該第1の排気マニホールド8の集合部に接続された第1の排気管18から構成されている。第2の排気経路12は、第4,第5及び第6気筒C4,C5,C6の排気口を集合する第2の排気マニホールド9と該第2の排気マニホールド9の集合部に接続された第2の排気管19から構成されている。両排気管18,19はそれぞれ独立して過給機13のタービン部13aに接続している。
【0015】
過給機13は周知のようにタービン部13aと圧縮部13bを有しており、前記2つの排気管18,19から供給される排気の圧力(動圧)によってタービン羽根車を回転し、これにより圧縮部13bのコンプレッサ羽根車を駆動し、空気入口31から吸入した空気を加圧圧縮して給気管7内に圧送するようになっている。タービン部13aの排気は排気出口32から排気マフラ等に排出される。
【0016】
[給気バイパス構造]
各気筒C1,C2,C3,C4,C5,C6の給気口に接続する前記給気ダクト6と第1の排気管18の間、並びに給気ダクト6と第2の排気管19の間を、第1の給気バイパス管21と第2の給気バイパス管22によりそれぞれ独立に接続している。すなわち、第1の給気バイパス管21はその一端が給気ダクト6に接続し、他端が第1の排気管18の途中(過給機近傍)に接続しており、一方、第2の給気バイパス管22はその一端が上記第1の給気バイパス管21とは別の個所で給気ダクト6に接続し、他端が第2の排気管19に接続している。
【0017】
各給気バイパス管21,22の途中には、各給気バイパス管21,22を開閉する第1,第2の切換弁25,26が設けられている。各切換弁25,26は、たとえば機関の負荷検出部(機関出力検出部)にコントローラ等を介して連結しており、所定の負荷範囲(たとえば機関出力が20〜80%の範囲)で開き、所定負荷範囲より大きい負荷又は小さい負荷(すなわち80%より大きい負荷又は20%未満の負荷)の時に、閉じるようになっている。
【0018】
、各給気バイパス管21,22の内径は、たとえばバイパス管全断面積が1気筒当たりの排気弁シート全断面積の30%〜70%の範囲に入るように設定されている。
【0019】
過給機13の諸元は、上記給気バイパス管21,22を有する機関と組み合わせた場合に、圧縮部13bの過給圧力比と送風量との関係が、切換弁25,26を開いた所定負荷範囲(20%〜80%)において、その圧縮機特性曲線上の最高効率付近にくるように、すなわちマッチングするように設計される。
【0020】
【作用】
図2において、機関運転中、過給機13の圧縮部13bで加圧された給気は、白抜きの矢印で示すように、給気管7及び給気冷却器14を通って給気ダクト6に至り、各気筒C1,C2,C3,C4,C5,C6に供給される。各気筒C1,C2,C3,C4,C5,C6から排出される排気は、実線の矢印で示すように、第1,第2,第3気筒C1,C2,C3については第1の排気マニホールド8で集合され、第1の排気管18を通って過給機13のタービン部13aに供給され、第4,第5,第6気筒C4,C5,C6については第2の排気マニホールド9で集合され、第2の排気管19を通って過給機13のタービン部13aに供給される。両排気管18,19から個々に供給される排気により、排気タービン羽根車を回転し、それにより圧縮部13bを駆動して空気を圧縮する。
【0021】
機関負荷(機関出力)が20%〜80%の所定負荷範囲内においては、給気バイパス管21,22の両切換弁25,26は開いており、したがって給気ダクト6内の給気の一部は第1,第2の給気バイパス管21,22をそれぞれ通って第1,第2の排気管18,19に供給され、排気と混ざって過給機13のタービン部13aに供給される。
【0022】
このように給気の一部を排気中に混入させて過給機13のタービン部13aに供給することにより、排気圧が増大し、過給機回転数が増加し、それにより給気圧が増大し、気筒C1,C2,C3,C4,C5,C6への空気供給量が増大し、また、排気管18,19中の排気が希釈される。これらにより、NOxの増大や切換を行なうことで最高筒内圧力の増大を抑えながら、排気色を効果的に低減でき、また、排気を冷却することができる。特に、給気冷却器14で冷却された低温度の給気を排気に混入することになるので、排気は効果的に冷却される。また、容積の大きな給気ダクト6に給気バイパス管21,22が接続されるので、給気ダクト6の容積効果により、給気バイパス管21,22を短くでき、コンパクト性を保つことができる。
【0023】
しかも、各排気管18,19の途中を第1,第2の給気バイパス管21,22により独立して給気ダクト6に接続しているので、給気バイパス管21,22内で両排気管18,19からの排気が干渉することはなく、安定した状態の高い排気圧を過給機13に供給でき、給気圧増大効果が安定する。
【0024】
機関負荷が80%より大きい高負荷時においては、両切換弁25,26は閉じており、過給機13は各気筒C1,C2,C3,C4,C5,C6の排気口から排出される排気のみによって駆動する。これにより最高筒内圧力が機関の許容最高圧力値より高くなるのを防ぐことができる。
【0025】
図6は給気バイパス管を有しない場合と図2のような給気バイパス管21,22を有する場合とで機関性能を比較したグラフであり、破線で示す各曲線は給気バイパス管がない場合の各種性能を示し、実線で示す各曲線は図2のような給気バイパス管を有する場合であって、負荷20%〜80%の範囲で切換弁25,26を開いた場合の機関性能を示している。切換弁25,26を開いている20%〜80%の所定負荷範囲では、破線で示す従来例と比べてNOxの増加はなく、排気圧力、給気圧力、過給機回転数及び最高筒内圧力が増大し、一方、排気色、排気温度及び燃費が減少している。
【0026】
図7は「バイパス管全断面積/1気筒当たりの排気弁シート全断面積=α」と「給気圧の増加率」との関係を示す特性曲線図であり、給気バイパス管の径が、上記αの30%程度の場合には、給気バイパス管をコンパクトに保ちながらも給気圧をある程度増加させることができ、70%程度まではバイパス径を増加させるにつれて給気圧の増加率を大きくさせることができ、一方、70%を越えるとバイパス径を増加させても給気圧の増加率は低下し、ここでは省略するが排気温度の上昇を招く結果となる。したがって、適用する機関の使用条件及び配置スペース等を考慮して、バイパス径をαの30%〜70%の間で選択すると、コンパクト性を保ちながら効率良く給気バイパス管を利用することができる。
【0027】
たとえば2本の給気バイパス管21,22を備え、1気筒当たりの排気弁の数が2個の場合、バイパス管21,22の1本当たりの断面積をABP、排気弁シート1個当たりの断面積をAVSとすると、所定範囲は、
α=2ABP/2AVS=0.3〜0.7となる。
要するに、給気バイパス管の本数をNBP、1気筒当たりの排気弁の個数をNVSとすると、α=NBP・ABP/NVS・AVSとなり、このαが0.3〜0.7の範囲に入るようにバイパス管の径を設定する。
【0028】
【発明の第1の実施の形態】
図3は本発明の第1の実施の形態であり、給気冷却器14より上流側の給気管7部分と各排気管18,19とをそれぞれ第1、第2の給気バイパス管21,22により接続した構造となっている。上記以外の構造は図2と同様であり、同じ機能及び名称の部品には同じ符号を付し、重複説明は省略する。
【0029】
作用も基本的には図2の場合と同様であるが、給気冷却器14より上流側の給気管7から給気の一部を取り出し、各給気バイパス管21,22を介して各排気管18,19に供給するので、給気冷却器14の負担を減らすことができると共に、冷却前の高い圧力の給気を排気に供給することができ、排気圧及び給気圧の増大効果が向上する。
【0030】
【発明の実施の形態2】
図4は本発明の第2の実施の形態であり、給気冷却器14より上流側の給気管7部分にそれぞれ第1、第2の給気バイパス管21,22の一端を接続し、各給気バイパス管21,22の他端を、各排気マニホールド8,9の排気上流側の端部、すなわち過給機13側とは反対側の端部P1,P2にそれぞれ接続した構造となっている。上記以外の構造は図2の構造と同様であり、同じ機能及び名称の部品には同じ符号を付し、重複説明は省略する。
【0031】
作用も基本的には図2の場合と同様であるが、給気冷却器14より上流側の給気管7から給気の一部を取り出し、各給気バイパス管21,22を介して各排気マニホールド8,9の上流側の端部P1,P2に供給するので、各気筒C1,C2,C3,C4,C5,C6の排気口近傍部分を効果的に冷却できると共に、排気と混合した後、過給機13に至るまでの道程が長くなるため、給気が排気中に均一に混ざり、排気の冷却効果及び希釈効果が向上する。
【0032】
【参考例2】
図5は本発明の参考例2であり、図2と同様な構造において、給気バイパス管21,22に配置する弁として、切換弁の代わりに逆止弁45,46を設けた構造となっている。該逆止弁45,46は排気管18,19側から給気ダクト6側への排気の流れを阻止するように配置されている。
【0033】
また、図5の過給機13の諸元は、たとえば高負荷時にマッチングするように設定されている。
【0034】
図5の構造によると、排気圧の変動に対して、排気圧が給気圧よりも低い時に給気ダクト6の給気の一部が排気管18,19に供給され、排気圧が給気圧よりも高い時には排気管18,19から給気ダクト側への排気の逆流は阻止される。
【0035】
【発明の第3の実施の形態】
図8は本発明の第3の実施の形態であり、各排気管18,19並びに排気マニホールド8、9の外周壁を二重壁構造とすることにより、排気経路11,12を囲むと共に排気経路11,12に沿って延びる環状給気バイパス通路58,59を形成し、該環状給気バイパス通路58,59の上流部に前記各給気バイパス管21,22を接続し、環状給気バイパス通路58,59の下流部を、バイパス孔58a,59aを介して排気管18,19内に連通している。
【0036】
その他の構造は、たとえば図4と同様であり、同じ部品には同じ符号を付してある。
【0037】
図8の構造によると、排気経路11,12の冷却効果が増大する。なお、図2、図3又は図5のような給気バイパス管構造に、図8のような環状給気バイパス通路58,59を有する二重壁構造の排気経路11,12を適用することも可能である。
【0038】
【その他の発明の実施の形態】
(1)本願発明は6気筒過給機関には限定されず、4気筒過給機関あるいは8気筒過給機関等、各種多気筒過給機関に適用することができる。
【0039】
(2)排気経路を3つ以上備えた多気筒過給機関に対して、排気経路に応じてそれぞれ給気バイパス管を接続する構造とすることもできる。
【0040】
(3)給気バイパス管に切換弁を備えた多気筒過給機関において、切換弁の開閉制御及び過給機のマッチングについては、図2又は図5で説明したような所定負荷範囲(20%〜80%)でのマッチングあるいは高負荷マッチングには限定されず、機関の使用目的あるいは使用環境に応じて、適宜切換弁の開閉時期を設定し、あるいは過給機をマッチングさせることができる。
(4)図3に示すように冷却器14の給気上流側に給気バイパス管21,22を接続した構成において、図5の参考例1で説明した逆止弁の構造を適用することも可能である。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によると、
(1)排気タービン過給機13と給気冷却器14を備えた多気筒過給機関において、前記過給機13の圧縮部13bに接続されると共に各気筒に至る単一の給気経路と、前記過給機13のタービン部13aに個々に接続される複数の排気経路11,12を備え、前記給気冷却器14は、前記給気経路の途中に接続されており、前記給気経路には、前記給気冷却器14よりも給気上流側の位置に、複数の給気バイパス管21,22の各一端が、互いに異なる箇所で接続し、前記各給気バイパス管21、22の各他端が、それぞれ異なる前記排気経路11,12に接続しているので、排気圧が増大し、過給機回転数が増加し、それにより給気圧が増大し、気筒への空気供給量が増大し、また、排気が希釈させられる。これらにより、NOxの増大を抑えながら、排気色を効果的に低減でき、また、排気を冷却することができる。また、一方で過給機13のサージマージンを増加させることができ、たとえば低速高トルク時等に機関出力に余裕が生まれる。
【0042】
(2)各排気経路11,12の途中を第1,第2の給気バイパス管21,22により独立して給気経路10に接続しているので、給気バイパス管21,22内で両排気経路11,12からの排気が干渉することはなく、給気の一部を各排気経路11,12に均等に、かつ、円滑に供給できると共に、安定した高い排気圧を過給機13に供給でき、給気圧増大効果が安定する。
【0043】
(3)給気冷却器14より上流側の給気経路10部分に各給気バイパス管21,22を接続していると、給気冷却器14の負担を減らすことができると共に、冷却前の高い圧力の給気を排気に供給することができ、排気圧及び給気圧の増大効果が向上する。勿論、給気による排気の冷却効果も維持できる。
【0044】
(4)請求項2記載の発明のように、各給気バイパス管21,22を、各排気経路1,12内の排気マニホールド8,9の上流側の端部P1,P2にそれぞれ接続していると、各気筒C1,C2,C3,C4,C5,C6の排気口近傍部分を効果的に冷却できると共に、排気と混合した後、過給機13に至るまでの道程が長くなるため、給気が排気中に均一に混ざり、排気の冷却効果及び希釈効果が向上する。また、排気管等からの放熱を少なくできることにより、冷却ファン等の換気容量を小さくすることができ、さらに、排気管等の熱膨張を防止できることにより、前記同様に排気フレキシブル管等の耐久性を向上させることができる。
【0045】
(5)請求項3記載の発明のように、給気バイパス管21,22に該給気バイパス管21,22を開閉する切換弁25,26を設け、該切換弁25,26を、所定負荷範囲の時に開き、所定負荷範囲より大きい負荷又は小さい負荷の時に閉じるように制御すると、空気が不足気味になる負荷範囲(たとえば20〜80%内の特に低負荷範囲)に対応させて上記所定負荷範囲を設定することにより、上記所定負荷範囲での運転時に給気量を増大させることができ、機関を全回転域に亘って効率よく作動させることができ、燃費を低減できると共に排気色を低減することができる。
【0046】
(6)請求項3記載の発明のように、給気バイパス管21,22に設けた該切換弁25,26を、所定負荷範囲より大きい高負荷時に切換弁25,26を閉じるようにすると、最高筒内圧力が機関の許容値をこえないように抑制することができ、また、最高過給機回転数上昇も抑制することができる。
【0047】
(7)請求項4記載の発明のように、給気バイパス管21,22に、排気経路11,12側から給気経路10側への排気の流通を阻止する逆止弁45,46を設けていると、簡単な構造で給気経路10への排気の逆流を防ぎ、排気中のカーボンが給気冷却器14内に付着するのを防ぎ、給気冷却器14の目詰まりを防止して、冷却効果の低下を防ぐことができる。また、給気管や過給機が汚れるのも防止し、給気の流れが阻害されるのを防止する。
【0048】
(8)請求項5記載の発明のように、排気経路11,12を囲むと共に排気経路11,12に沿って延びる環状給気バイパス通路58,59を形成し、該環状給気バイパス通路58,59の上流部に各給気バイパス管21,22を接続し、環状給気バイパス通路58,59の下流部を排気経路11,12内に連通していると、排気経路11,12の冷却効果が増大する。これにより、冷却ファン等の換気容量を小さくすることができ、さらに、排気管等の熱膨張を防止できることにより、前記同様に排気フレキシブル管等の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明の参考例1であり、多気筒過給機関の正面略図である。
【図2】 図1の多気筒過給機関の配管略図である。
【図3】 本願発明が適用された多気筒過給機関の第1の実施の形態を示す配管略図である。
【図4】 本願発明が適用された多気筒過給機関の第2の実施の形態を示す配管略図である。
【図5】 本願発明の参考例2を示す配管略図である。
【図6】 給気バイパス管を有する多気筒過給機関と給気バイパス管を有しない多気筒過給機関との性能を比較した性能曲線図である。
【図7】 給気バイパス管全断面積/1気筒当たりの排気弁シート全断面積と給気圧の増加率との関係をグラフで示す図である。
【図8】 本願発明が適用された多気筒過給機関の第3の実施の形態を示す配管略図である。
【図9】 従来例の簡略配管図である。
【符号の説明】
6 給気ダクト
7 給気管
8,9 排気マニホールド
10 給気経路
11,12 排気経路
13 動圧式排気タービン過給機
13a タービン部
13b 圧縮部
14 給気冷却器
18,19 排気管
21,22 給気バイパス管
25,26 切換弁
45,46 逆止弁
58,59 環状給気バイパス通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-cylinder supercharged engine including an exhaust turbine supercharger and a charge air cooler, and more particularly to a dynamic pressure exhaust turbine multi-cylinder supercharged engine used as a large marine main engine.
[0002]
[Prior art]
In this type of exhaust turbine multi-cylinder supercharged engine, conventionally, as a means for reducing the exhaust color at the time of low speed rotation, a method of reducing the capacity of the turbine housing to a small extent has been adopted. Is increased, the amount of air is increased, and the exhaust color is reduced. However, if the capacity of the turbine housing is reduced, the fuel efficiency deteriorates due to the deterioration of the turbocharger efficiency, the NOx increases, and depending on the engine, the maximum in-cylinder pressure exceeds the allowable maximum in-cylinder pressure value of the engine. Although the reduction of NOx and the reduction of the maximum in-cylinder pressure are attempted by retarding the engine, the effect of reducing the exhaust color is diminished. That is, it is difficult to simultaneously achieve reduction of exhaust color, prevention of increase of NOx, and prevention of increase of the maximum in-cylinder pressure.
[0003]
As a means different from the exhaust color reducing means as described above, there is a method in which a part of the supply air is bypassed to the exhaust pipe and supplied to the supercharger, which is described in, for example, JP-A-5-86877. 9 has a structure as shown in FIG.
[0004]
In FIG. 9, only the structure related to the present application will be briefly described. This engine is a multi-cylinder supercharged engine having a plurality of cylinders C1, C2, C3, C4, C5, and C6. A single
[0005]
If such a structure is adopted, a part of the supply air pressurized by the supercharger compressor 101b merges with the exhaust via the supply
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 9, when a single
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the multi-cylinder supercharged engine according to the first aspect, each air supply bypass pipe is connected to an upstream end portion of the exhaust manifold of each exhaust path.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the multi-cylinder supercharged engine according to the first or second aspect, a switching valve for opening and closing the air supply bypass pipe is provided in the air supply bypass pipe, and the switching valve is set within a predetermined load range. It is controlled to open and close when the load is larger or smaller than the predetermined load range.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the multi-cylinder supercharged engine according to the first or second aspect, the check valve for preventing the flow of exhaust from the exhaust path side to the supply path side is provided in the supply bypass pipe. Yes.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the multi-cylinder supercharged engine according to the first aspect, an annular air supply bypass passage is formed that surrounds the exhaust passage and extends along the exhaust passage, and is formed upstream of the annular air supply bypass passage. The air supply bypass pipes are connected to each other, and the downstream portion of the annular air supply bypass passage is communicated with the exhaust path.
[0012]
[Reference Example 1]
[Overall structure of multi-cylinder supercharged engine]
FIG. 1 shows a front view of a multi-cylinder supercharged engine as viewed from the direction of the axis O1 of a
[0013]
FIG. 2 is a schematic diagram of the piping of the
[0014]
In FIG. 2, the multi-cylinder supercharged engine is a marine diesel main engine having six cylinders C1, C2, C3, C4, C5, and C6.
[0015]
As is well known, the
[0016]
[Air supply bypass structure]
Between the air supply duct 6 and the
[0017]
In the middle of each air
[0018]
The inner diameters of the air
[0019]
When the specifications of the
[0020]
[Action]
In FIG. 2, during engine operation, the supply air pressurized by the
[0021]
When the engine load (engine output) is within a predetermined load range of 20% to 80%, both the switching
[0022]
In this way, by mixing a part of the supply air into the exhaust gas and supplying it to the
[0023]
In addition, since the middle of each
[0024]
When the engine load is higher than 80%, both switching
[0025]
FIG. 6 is a graph comparing engine performance between the case where the air supply bypass pipe is not provided and the case where the air
[0026]
FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing a relationship between “total cross-sectional area of bypass pipe / total cross-sectional area of exhaust valve seat per cylinder = α” and “increase rate of supply air pressure”. When α is about 30%, the supply air pressure can be increased to some extent while keeping the supply air bypass pipe compact, and the increase rate of the supply air pressure is increased as the bypass diameter is increased to about 70%. On the other hand, if it exceeds 70%, even if the bypass diameter is increased, the rate of increase of the supply air pressure decreases, and although omitted here, it results in an increase in the exhaust gas temperature. Therefore, when the bypass diameter is selected between 30% and 70% of α in consideration of the use conditions of the engine to be applied, the arrangement space, and the like, the air supply bypass pipe can be used efficiently while maintaining compactness. .
[0027]
For example, when two air
α = 2A BP / 2A VS = 0.3 to 0.7.
In short, if the number of supply bypass pipes is N BP and the number of exhaust valves per cylinder is N VS , then α = N BP · A BP / N VS · A VS , where α is 0.3-0. The diameter of the bypass pipe is set to fall within the range of 7.
[0028]
First Embodiment of the Invention
FIG. 3 shows a first embodiment of the present invention, in which a portion of the
[0029]
The operation is basically the same as in the case of FIG. 2, but a part of the intake air is taken out from the
[0030]
Second Embodiment of the Invention
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention . One end of each of the first and second air
[0031]
The operation is basically the same as in the case of FIG. 2, but a part of the intake air is taken out from the
[0032]
[Reference Example 2]
FIG. 5 shows a reference example 2 of the present invention . In the same structure as in FIG. 2, check valves 45 and 46 are provided instead of switching valves as valves arranged in the air
[0033]
Further, the specifications of the
[0034]
According to the structure of FIG. 5, when the exhaust pressure is lower than the supply air pressure, a part of the supply air of the supply duct 6 is supplied to the
[0035]
Third Embodiment of the Invention
FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention , wherein the
[0036]
The other structure is the same as that of FIG. 4, for example, and the same components are denoted by the same reference numerals.
[0037]
According to the structure of FIG. 8, the cooling effect of the
[0038]
[Other Embodiments]
(1) The present invention is not limited to a six-cylinder supercharged engine, and can be applied to various multi-cylinder supercharged engines such as a four-cylinder supercharged engine or an eight-cylinder supercharged engine.
[0039]
(2) A multi-cylinder supercharged engine having three or more exhaust paths may be configured such that a supply bypass pipe is connected in accordance with the exhaust path.
[0040]
(3) In a multi-cylinder supercharged engine having a switching valve in an air supply bypass pipe, the switching valve opening / closing control and the matching of the supercharger are performed in a predetermined load range (20%) as described in FIG. It is not limited to matching at 80%) or high load matching, and it is possible to appropriately set the opening / closing timing of the switching valve or match the supercharger according to the purpose or environment of use of the engine.
(4) In the configuration in which the supply
[0041]
【The invention's effect】
As explained above, according to the present invention,
(1) In a multi-cylinder supercharged engine provided with an
[0042]
(2) Since the middle of each
[0043]
(3) When each of the supply
[0044]
(4) As in the second aspect of the invention, the air
[0045]
(5) As in the third aspect of the present invention, the
[0046]
(6) When the switching
[0047]
(7) As in the invention described in claim 4 , the
[0048]
(8) As in the fifth aspect of the invention, the annular air
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of a multi-cylinder supercharged engine, which is Reference Example 1 of the present invention .
FIG. 2 is a schematic piping diagram of the multi-cylinder supercharged engine of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic piping diagram showing a first embodiment of a multi-cylinder supercharged engine to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a schematic piping diagram showing a second embodiment of a multi-cylinder supercharged engine to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a schematic piping diagram showing Reference Example 2 of the present invention.
FIG. 6 is a performance curve diagram comparing the performances of a multi-cylinder supercharged engine having an air supply bypass pipe and a multi-cylinder supercharged engine not having an air supply bypass pipe.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the total cross-sectional area of the supply air bypass pipe / the total cross-sectional area of the exhaust valve seat per cylinder and the increase rate of the supply air pressure.
FIG. 8 is a schematic piping diagram showing a third embodiment of a multi-cylinder supercharged engine to which the present invention is applied.
FIG. 9 is a simplified piping diagram of a conventional example.
[Explanation of symbols]
6
Claims (5)
前記過給機(13)の圧縮部(13b)に接続されると共に各気筒に至る単一の給気経路と、前記過給機(13)のタービン部(13a)に個々に接続される複数の排気経路(11,12)を備え、
前記給気冷却器(14)は、前記給気経路の途中に接続されており、
前記給気経路には、前記給気冷却器(14)よりも給気上流側の位置に、複数の給気バイパス管(21,22)の各一端が、互いに異なる箇所で接続し、
前記各給気バイパス管(21、22)の各他端が、それぞれ異なる前記排気経路(11,12)に接続していることを特徴とする多気筒過給機関。In a multi-cylinder supercharged engine equipped with an exhaust turbine supercharger (13) and a charge air cooler (14),
Connected to the compression section (13b) of the supercharger (13) and a single air supply path to each cylinder, and a plurality of individually connected to the turbine section (13a) of the supercharger (13) The exhaust path (11, 12) of
The air supply cooler (14) is connected in the middle of the air supply path,
Each end of the plurality of supply bypass pipes (21, 22) is connected to the supply passage at a position different from each other at a position upstream of the supply air cooler (14).
The multi-cylinder supercharged engine, wherein the other ends of the air supply bypass pipes (21, 22) are connected to the different exhaust paths (11, 12).
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