JPH01117940A - ターボコンパウンドエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ターボコンパウンドエンジンに係り、特に過
給機の排気下流側にパワータービンを設けて、排気ガス
のエネルギを回収するターボコンパウンドエンジンに関
する。

［従来の技術］ 過給機を備えたエンジンの燃費・出力等を総合的に向上
させるものとして、本出願人が先に提案したターボコン
パウンドエンジン（特開昭６２−９３４３１号公報、他
）がある。

第６図に示すように、これら提案においては、エンジン
ａに議えられる過給機すのタービンＣに供給された排気
を、さらにその下流側に適宜導き、パワータービンｄを
駆動するようにしである。パワータービンｄの回転軸は
、クランク軸ｅの出力側に、減速歯車列ｆ、！：流体継
手りとを介して連結されており、パワータービンｄの回
転力をクランク軸ｅに伝達するようにしていた。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、本発明茜らは、このターボコンパウンドエン
ジンをさらに有効利用するために、エンジンブレーキ力
を向上させる機能を付加したシステムを種々勘案中であ
った。

このシステムは、パワーター−ビンｄより上流側の排気
通路に、そのタービンｄを迂回するバイパス路を形成し
、減速ブレーキ力が必要なときに、排気通路を遮断する
と共に、クランク軸ｅの回転を逆方向に切替えて伝達し
、パワータービンｄにバイパス路中でコンプレッサ仕事
をさ往ることにより制動力を得ようとするものである。

このように構成することで、より価値の高いターボコン
パウンドエンジンが得られる。

しかしながら、このシステムを実現させるにおいて、パ
ワータービンｄを正転から逆転に切替えることが難しか
った。即ち、クランク軸ｅとパワータービンｄとを結ぶ
減速歯車列ｆ等の動力伝達系を二基列形成して、その逆
転系へ切替える時、排気の供給を停止し−Ｃもパワータ
ービンｄはＩＩ’１性力によって高速回転し続けている
。従って、これを瞬時に逆転させようとすると、逆転伝
達系に過剰な力（オーパージコート）が加わり、損ｌに
つながるおそれが生じる。

そこで本発明は、上記事情に鑑み、動力伝達系を損傷す
ることなく、パワータービンを正転から逆転へと切替え
ることのできるターボコンパウンドエンジンを提供すべ
く創案されたものである。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明は、排気通路に設けられたタービンと、このター
ビンとクランク軸とを正逆転自在に連結する動力伝達手
段と、排気通路内の排気流が遮断された時に動力伝達手
段を所定の時間を経過させて逆転へ切替えさせる切替制
御手段とを備えたものである。

［作用］ 上記構成によって、タービンは、排気流が遮断された後
、正転状態から逆転状態に切替えられる。

切替制御手段は、この切替えをあらかじめ設定した時間
が経過してから終了するように、動力伝達手段をコント
ロールする。

し実施例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明する。

第１図は、本発明に係るターボコンパウンドエンジンの
一実論例を示したものであり、自動車のエンジン１に備
えられた過給機２の排気下流側たる排気通路３の途中に
設けられたパワータービン４と、パワータービン４とク
ランク軸５とを正逆転自在に連結する動力伝達手段６と
、動力伝達手段６に適宜正逆切替えの指令信号を出力す
る切替制御手段７とにより主として構成されている。動
力伝達手段６には正転・逆転の切替えの際に必要な駆動
力を供給するための給圧手段８が備えられている。

まず、パワータービン４の正逆転を可能にするために形
成されている排気通路３とバイパス路９とを説明する。

排気通路３は、過給ｎ２のタービン１０からパワーター
ビン４を杼で、排気が流出されるように形成されている
と共に、パワータービン４の前後に？！磁弁１１．１２
が設けられている。またバイパス路９は、過給機２の吸
気上流側からパワークーピン４の下流側且つ排気通路３
の第二電磁弁１２の上流側に至る第一のバイパス路１３
と、排気通路の第一電磁弁′１１の下流側且つパワータ
ービン４の上流側から、排気通路３の第二電磁弁１２の
下流側に至る第二のバイパス路１４とで形成されている
。これらのバイパス路１３．１４にもそれぞれ電磁弁１
５．１６が設けられている。

そしてこれらＮ磁弁１１．１２．１５．１６は、切替制
御手段７に連結されて、適宜開用されるようになってい
る。

即ち、排気通路３のｆｆｉ磁弁１１．１２が間、バイパ
ス路９の電磁弁１５．１６が閏になっているときは、パ
ワータービン４を正転させる排気が供給され、これと逆
の開開状態になっている時は、排気は第一電磁弁１１か
ら排気ブレーキ側（図示せず）へ導かれると共に、過給
機２へ流れる吸気の一部が、第一のバイパス路１３を通
ってパワータービン４へと導かれ、逆転時のコンプレッ
サ仕事に供されるようになっている。

第２図に示すように、動力伝達手段６は、パワータービ
ン４とクランク軸５との間に設けられていると共に、減
速歯車列１７と流体継手１８とを有しており、さらに、
クランク軸５からの回転を逆方向に変換するための遊里
歯車装置１９と、これを適宜作動させるための油圧クラ
ッチ２０とが備えられている。油圧クラッチ２０には、
所定の油圧を供給するための給圧手段８と、油圧クラッ
チ２０が入続されたときに発生する熱を冷却するための
冷却用オイル供給手段２１とが設番ノられてい・る。本
実施例にあっては、給圧手段８は主として油圧ポンプ２
２と、可変バルブ２３と、リターンバルブ２４とにより
形成されていると共に、その油圧を検出するための圧力
センサ２５が備えられている。これら給圧手段８と冷却
用オイル供給手段２１も、切替制御手段７に連絡されて
いる。

ｌ星歯車装置１９は、公知の反転機構を有しており、パ
ワータービン４の回転軸２６と連結された太ｌ！ｇ歯車
２７に噛合する遊里歯車２８が、腕−１１２９を介して
油圧クラッチ２０に接続されている。

即ち、油圧クラッチ２０　ｈ＜　ｙｆｉ星歯巾２８の公
転をＩｌｌ止あるいは許容することで、外周歯車３０か
らの回転方向を変換できるようになっている。この外周
歯車３０は、正転用歯車３゛１を有したワンウェイクラ
ッチ部３２と連結されたおり、正転時にあっては減速歯
車列゛１７となる正転用歯車３１によってパワータービ
ン４の回転力が伝達され、逆転時にはこの正転用歯車３
１がフリーとなって、クランク軸５からの回転力が、遊
里歯車装置１９によってパワータービン４に伝達される
ことになる。

第３図に示すように、切替制御手段７は、記憶装置３３
、入力回路３４、演算処理装置３５、△／Ｄ変換器３６
および出力回路３７を有しており、スイッチ３８の入切
、圧力センサ２５からの情報、あらかじめ入力されたデ
ータに基づいて演算処理を行い、電磁弁１１．１２．１
５．１６の開閉、可変バルブ２３の調節を含む給圧手段
８のコントロール、冷却用オイル供給手段２１の調節を
行うように形成されている。特に本実施例にあっては、
所定の時間内で、油圧クラッチ２０への供給圧を次第に
高めていくことにより、遊里歯車装置１９を適宜作動さ
せるように形成されている。

またスイッチ３８は、ブレーキ作動用スイッチ３９の他
、これと並列に排気ブレーキ用スイッチ４０、直列にク
ラッチ４゛１、アクセルスイッチ４２が結線されて形成
されている。

次に本実流例の作用を説明する。

第４図および第５図に示すように、通常のエンジン運転
時にあっては、排気通路３の電磁弁１１．１２およびリ
ターンバルブ２４を開、バイパス路９の電・磁弁１５．
１６および可変バルブ２３を閉にする。パワータービン
４は、クランク軸５と同一方向に回転（正転）されて、
排気通路３を流れる排気ガスのエネルギを回収し、エン
ジン１の燃費、出力等を向上させる。

自動車等が長い下り坂を走行する時など、減速が必要と
なったときにあっては、まず第一電磁弁１１を閉成し、
排気ブレーキを作動させる。そしてさらに減速させるべ
くスイッチ３９をＯＮにしてパワータービン４を機能さ
せる。この時、第二電磁弁１２がｔ１成さ杵ると共に、
バイパス路９の電磁弁１５．１６が開放される。これで
パワータービン４への排気流が遮断されて、吸気に対す
るコンプレッサ仕事をすることが可能になる。

切替制御手段７はこれら弁操作と同時に油圧クラッチ２
０への給圧を開始する。本実加剰にあっては、完全に逆
転となるような圧力Ｐａとなるまでステップ状に区切っ
て、それぞれ所定時間ｔＬ。

ｔ２　、ｔｓ内で到達させている。このステップ圧ＰＬ
、Ｐ２および所望の圧力Ｐａの点検は、圧力センサ２５
による検出圧Ｐｓとの比較によってなされる。

油圧クラッチ２０は、油圧上昇に従って、ｋｌ車２９と
の摩擦力で°、遊里歯車２８の公転を次第に停止させる
。これで１２星歯ｍ装置１９は、クランク軸５の回転力
を逆方向にパワータービン４へ伝達するようになる。パ
ワータービン４は、その回転によってコンプレッサ仕事
を行い、所定の制動力とし一〇クランク軸５（エンジン
１）に負荷させる。

減速の必要がなくなると、上記と逆の作動によって、パ
ワータービン４を本来の回転（正転）へど戻す。このと
き第二のバイパス路の電（１１弁１６は所定の時間遅れ
をもって閉成され、排気の急激な供給によるパワーター
ビン４の動力伝達手段６への負担を減する。

このように、パワータービン４の正転がら逆転への切替
えを、瞬時に行うことなく、所定油圧まで適宜、し昇さ
せるのに必要な時間を経過させて行うようにしたので、
動力伝達手段６に破損のおそれがある力が加わることが
なく、円滑に減速ブレーキ力が得られる。

なお、本実施例では、油圧クラッチ２０への給圧を段階
的に上昇させるようにしたが、第５図中で一点鎖線Ｐ３
にて示したように、無段階状に昇圧させるように可変パ
ルプ２３を調節するようにしてもよい。この場合、−層
オーバーシュートの危険性が減ぜられる。

さらに、動力伝達１段６の構成は、水図示例に限るもの
ではなく、正転の伝達と、逆転の伝達が適切に切替可能
に組み合わされていればどのような態様であってもよい
。

ｔｉ明の効果］ 以上型するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

タービンとクランク軸とを正逆転自在に連結する動力伝
達手段を、切替制御手段が所定の時間を経過させて逆転
へ切替えさぼるようにしたので、切替え時に動力伝達手
段が破損するおそれのない、減速ブレーキ機能を有した
ターボコンパウンドエンジンを得ることができる。

４、図面の１！１■１′Ｉな説明 第１図は本発明に係るターボコンパウンドエンジンの一
＊施例を示した構成図、第２図はその！！部構成図、第
３図はその部分詳細図、第４図は作用を説明するための
ブロック図、第５図は制御内容を示したタイミングチャ
ート図、第６図は従来のターボコンパウンドエンジンの
ＩＲ要を示した構成図である。

図中、３は排気通路、４はパワータービン、５はクラン
ク軸、６は動力伝達手段、７は切替制御手段である。

特許出願人　　いすず自ｖＪ車株式会社代理人弁理士　
絹　　谷　　信　　雄 ６動力伝達手段 第　１　図　　　　　　７切替制御手段第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気通路に設けられたタービンと、該タービンと
   クランク軸とを正逆転自在に連結する動力伝達手段と、
   上記排気通路内の排気流を所定の時間を経過させて逆転
   へ切替えさせる切替制御手段と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。
2. （２）上記動力伝達手段が、クランク軸の回転を逆方向
   に変換させるための遊里歯車装置と、該遊里歯車装置を
   作動させるための油圧クラッチとを有した上記特許請求
   の範囲第１項に記載のターボコンパウンドエンジン。
3. （３）上記切替制御手段が、上記油圧クラッチに供給さ
   れる油圧を、所定時間内で上記遊里歯車装置が作動可能
   な油圧にまで上昇させる切替信号を出力させる演算処理
   装置を有した上記特許請求の範囲第２項に記載のターボ
   コンパウンドエンジン。