JP4551810B2 - ターボコンパウンドエンジン - Google Patents

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Description

本発明は、ターボコンパウンドエンジンに関するものである。
従来より、排気ガスから動力回収するターボチャージャと、該ターボチャージャのタービンを経た排気ガスから更に動力回収するパワータービンとを備え、ターボチャージャで回収した動力を吸気を加圧するための過給動力として、パワータービンで回収した動力をエンジン駆動力として有効利用し得るようにしたターボコンパウンドエンジンが知られている。
図２は一般的なターボコンパウンドエンジンの一例を示すもので、ここに図示する例においては、エンジン本体１から排出された排気ガス２の持つエネルギーをターボチャージャ３のタービン４で動力として回収し、該タービン４により駆動されるコンプレッサ５でエンジン本体１に入る吸気６を加圧する一方、タービン４を経た排気ガス２からパワータービン７で更にエネルギーを動力として回収し、その回収した動力を第一ギアトレーン８、流体継手９、第二ギアトレーン１０を介してエンジン本体１のクランクシャフト１１に伝達するようにしてある。
ここで、パワータービン７からクランクシャフト１１への動力伝達系に流体継手９が含まれているのは、エンジン本体１のねじり振動やエンスト等の急激な回転変動が伝達されないようにするためである。
尚、図２中における１２は第一ギアトレーン８の一要素を成す流体継手９の入力ギア、１３は第二ギアトレーン１０の一要素を成す流体継手９の出力ギア、１４はフライホイールを示す。
他方、ここに図示しているターボコンパウンドエンジンでは、直噴式のディーゼル機関に採用した場合を例示しており、エンジン本体１の各気筒への燃料噴射が、複数のインジェクタ（図中には説明の便宜上から二つだけを図示）から成る燃料噴射装置１５により実行されるようになっている。
そして、この燃料噴射装置１５による燃料噴射の噴射タイミング及び噴射量は、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置１６からの燃料噴射信号１５ａにより適切に制御されるようになっており、より具体的には、燃料噴射装置１５を成すインジェクタの電磁弁が前記燃料噴射信号１５ａにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング及び噴射量（開弁時間）が制御されるようになっている。
また、この制御装置１６には、アクセル開度をエンジン負荷として検出するアクセルセンサ１７からのアクセル開度信号１７ａと、エンジン本体１の機関回転数を検出する回転センサ１８からの回転数信号１８ａとが入力されるようになっており、これらの信号に基づき燃料噴射制御マップから適切な燃料噴射量が読み出されて燃料噴射信号１５ａとして出力されるようになっている。
尚、この種のターボコンパウンドエンジンに関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
特開平９−２２２０２６号公報
しかしながら、斯かる従来のターボコンパウンドエンジンにおいては、特に冷間での始動直後にアクセルが深く踏み込まれて急激にエンジン回転が高くなると、未だ潤滑系統に十分な油圧が立ち上がっていない状況下でパワータービン７がエンジン本体１側から強引に駆動されてしまい、パワータービン７のフローティングメタルやスラストメタルの損傷を招くという問題があった。
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、始動時に潤滑系統の油圧が十分に立ち上がっていない状況下でアクセルが深く踏み込まれても、パワータービンを確実に保護し得るようにした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。
本発明は、排気ガスから動力回収するターボチャージャと、該ターボチャージャのタービンを経た排気ガスから更に動力回収するパワータービンとを備え、該パワータービンで回収した動力をクランクシャフトに伝達し得るようにしたターボコンパウンドエンジンにおいて、始動時に潤滑系統の油圧及び水冷系統の水温の少なくとも何れか一方に基づいて給油遅れ時間マップからパワータービンへの給油遅れ時間を読み出し且つその給油遅れ時間が経過するまで燃料噴射量を絞り続ける制御装置を備えたことを特徴とするものである。
而して、このようにすれば、始動時に制御装置により潤滑系統の油圧及び水冷系統の水温の少なくとも何れか一方に基づいて給油遅れ時間マップからパワータービンへの給油遅れ時間が読み出され、その給油遅れ時間が経過するまで燃料噴射量が絞り続けられることになるので、この給油遅れ時間が経過するまでの間にアクセルが深く踏み込まれても、その燃料噴射が制限されて急激な吹け上がりが防止され、これによりエンジン回転の急激な上昇が未然に回避されてパワータービンが保護されることになる。
上記した本発明のターボコンパウンドエンジンによれば、始動時に未だ潤滑系統に十分な油圧が立ち上がっていない状況下でアクセルが深く踏み込まれても、その燃料噴射を制限して急激な吹け上がりを防止するようにしているので、エンジン回転の急激な上昇を未然に回避することができてパワータービンをフローティングメタルやスラストメタル等の損傷から確実に保護することができるという優れた効果を奏し得る。
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
図１に示す如く、本形態例においては、前述した図２と略同様に構成したターボコンパウンドエンジンに関し、始動時に潤滑系統の油圧を検出する油圧センサ１９からの油圧信号１９ａと、水冷系統の水温を検出する温度センサ２０からの温度信号２０ａと、スタータ２１からの始動信号２１ａとが制御装置１６に入力されるようにしてある。
そして、この制御装置１６では、前記始動信号２１ａによりエンジン本体１の始動が確認された時に、前記油圧信号１９ａ及び温度信号２０ａに基づいて給油遅れ時間マップからパワータービン７への給油遅れ時間が読み出され、その給油遅れ時間が経過するまで燃料の噴射量を絞り続けるような燃料噴射信号１５ａが燃料噴射装置１５へ向けて出力されるようになっている。
即ち、制御装置１６では、アクセル開度信号１７ａ及び回転数信号１８ａに基づき通常モードの燃料噴射信号１５ａが決定されるようになっている一方、始動信号２１ａによりエンジン本体１の始動が確認されてから油圧信号１９ａ及び温度信号２０ａに基づく給油遅れ時間が経過するまでの間で始動モードに切り替わり、この始動モードに切り替わった際には、各気筒への燃料の噴射量を通常モードの場合よりも抑制した別の燃料噴射制御マップが採用されるようになっている。
而して、このように構成すれば、始動時に制御装置１６により潤滑系統の油圧及び水冷系統の水温に基づいて給油遅れ時間マップからパワータービン７への給油遅れ時間が読み出され、その給油遅れ時間が経過するまで始動モードの燃料噴射制御マップが採用されて燃料の噴射量が絞り続けられることになるので、この給油遅れ時間が経過するまでの間にアクセルが深く踏み込まれても、その燃料噴射が制限されて急激な吹け上がりが防止され、これによりエンジン回転の急激な上昇が未然に回避されてパワータービン７が保護されることになる。
従って、上記形態例によれば、始動時に未だ潤滑系統に十分な油圧が立ち上がっていない状況下でアクセルが深く踏み込まれても、その燃料噴射を制限して急激な吹け上がりを防止するようにしているので、エンジン回転の急激な上昇を未然に回避することができてパワータービン７をフローティングメタルやスラストメタル等の損傷から確実に保護することができる。
尚、本発明のターボコンパウンドエンジンは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、燃料噴射の形式は必ずしも直噴式でなくて良いこと、また、潤滑系統の油圧及び水冷系統の水温の何れか一方を用いて給油遅れ時間マップからパワータービンへの給油遅れ時間を読み出すようにしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。 従来例を示す概略図である。
符号の説明
２ 排気ガス
３ ターボチャージャ
４ タービン
７ パワータービン
１１ クランクシャフト
１５ 燃料噴射装置
１５ａ 燃料噴射信号
１６ 制御装置
１９ 油圧センサ
１９ａ 油圧信号
２０ 温度センサ
２０ａ 温度信号
２１ スタータ
２１ａ 始動信号

Claims (1)

  1. 排気ガスから動力回収するターボチャージャと、該ターボチャージャのタービンを経た排気ガスから更に動力回収するパワータービンとを備え、該パワータービンで回収した動力をクランクシャフトに伝達し得るようにしたターボコンパウンドエンジンにおいて、始動時に潤滑系統の油圧及び水冷系統の水温の少なくとも何れか一方に基づいて給油遅れ時間マップからパワータービンへの給油遅れ時間を読み出し且つその給油遅れ時間が経過するまで燃料噴射量を絞り続ける制御装置を備えたことを特徴とするターボコンパウンドエンジン。
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