JPH03117626A - エンジンの排気エネルギ回収装置 - 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】

に産業上の利用分野】 本発明はエンジンの排気エネルギ回収装置に係り、とく
に排気ガスを排気タービンに導入してエネルギを回収す
るようにした排気エネルギ回収装置に関する。 Ｋ発明の概要】 排気ガスによって駆動される排気タービンをベルトを介
してスーパチャージャまたはコンプレッサと連動させる
ようにし、スーパチャージャによって準過給を行なうか
、コンプレッサによって圧縮空気をエアタンクに蓄える
ようにしたものであって、これによって排気ガスの有す
るエネルギの有効利用を図るようにしたものである。 Ｋ従来の技術】 エンジンの排気エネルギを有効に利用するために従来よ
りターボチャージャが用いられている。 すなわちターボチャージャのタービンを排気ガスによっ
て駆動するとともに、この排気タービンと直結されてい
るコンプレッサによって吸気を圧縮してエンジン内に供
給するようにしたものである。 ところが国内の山地の多いところでの走行のためには、
ターボ過給エンジンよりもむしろ無過給エンジンの方が
好ましい場合があり、このために無過給エンジンの必要
性は依然として存在している。 このような無過給エンジンの場合には、排気ガスの有す
るエネルギを有効利用することなく、大気中に熱のまま
で捨てることになる。 Ｋ発明が解決しようとする問題点】 一方デイーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物の量
を低減するために、燃料の噴射のタイミングを遅らせる
タイミングリタードを行なう傾向にある。従ってこれに
より、エンジンの出力が低下することになる。このこと
は無過給エンジンにおいてとくに著しい。さらに排気ガ
スのパティキュレート規制の適合のために、無過給エン
ジンの出力がさらに低下する傾向にあり、このような無
過給エンジンの出力の回復は極めて重要になっている。 また車両にはエア源を利用するオプションデバイスが増
加する傾向にあり、これによって車両の空気の消費量が
増加するようになっている。従来はこのようなデバイス
を駆動するために、往復式ニアコンプレッサを装備し、
このコンプレッサによって空気を圧縮してエアタンクに
蓄えるようにしていた。ところがこの種のコンプレッサ
はエンジンオイルを潤滑油として利用しているために、
コンプレッサの作動頻度が増加するとともに、オイル上
りが増加する傾向にある。 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、排気エネルギを有効に利用して無過給エンジンの出
力の向上を図り、あるいはまた車両用エアの蓄圧のため
の排気エネルギ回収装置を提供することを目的とするも
のである。 Ｋ問題点を解決するための手段】 第１の発明は、排気ガスを排気タービンに導入してエネ
ルギを回収するようにした装置において、前記排気ター
ビンをベルトを介してスーパチャージャと連動させるよ
うにし、前記スーパチャージャによって吸気を圧縮して
過給を行なうようにしたものである。 また第２の発明は、排気ガスを排気タービンに導入して
エネルギを回収するようにした装置において、前記排気
タービンをベルトを介してコンプレッサと連動させるよ
うにし、前記コンプレッサによって空気を圧縮してエア
タンクに蓄えるとともに、エアタンク内の圧縮空気によ
ってエア源を利用するデバイスを駆動するようにしたも
のである。 Ｋ作用】 従って第１の発明によれば、排気ガスによって駆動され
る排気タービンによってスーパチャージャを駆動するこ
とが可能になり、このスーパチャージ７によって吸気を
圧縮して過給を行なうことにより、無過給エンジンの準
過給が可能になる。 また第２の発明によれば、排気タービンによって駆動さ
れるコンプレッサで空気が圧縮されてエアタンクに蓄え
られることになり、この圧縮空気によってエア源を利用
するデバイスを駆動することが可能になり、排気ガスの
有するエネルギを捨てることなくエア源を利用するオプ
ションデバイスの作動源を作り出すことが可能になる。

【実施例】

第１図は本発明の第１の実施例に係る無過給ディーゼル
エンジンを示すものであって、このディーゼルエンジン
１０のシリンダブロックの１側部には排気マニホールド
１１が取付けられている。 排気マニホールド１１の出口側は排気タービン１２に接
続されている。そして排気タービン１２からは排気管１
３が引出されるとともに、この排気管１３にマフラ１４
が取付けられている。また排気タービン１２の出力軸１
５にはプーリ１６が固着されている。 このエンジン１０はスーパチャージャ１９を備えており
、その駆動軸２０にはプーリ２１が取付けられている。 そして上記空気タービン１２のプーリ１６とスーパチャ
ージャ１９のプーリ２１との間にはベルト２２が掛渡さ
れている。ベルト２２は遮熱板３０によってエンジン１
０の熱から保護されるようになっている。そして上記ス
ーパチャージャ１９は吸気管２３に接続されるとともに
、吸気管２３の先端側にはエアクリーナ２４が取付けら
れている。 またこの吸気管２３の途中には切換え弁２５が接続され
ている。一方排気タービン１２と排気管１３との間には
ウェストゲートバルブ２６が接続されている。そしてこ
れらの切換え弁２５およびウェストゲートバルブ２６は
コントローラ２７によって制御されるようになっている
。コント０−ラ２７の入力側には回転検出センサ２８と
ロードセンサ２９とがそれぞれ接続されるようになって
いる。 以上のような構成において、エンジン１０内での燃焼に
よって生じた排気ガスは排気マニホールド１１を通して
排気タービン１２に供給され、このタービン１２を駆動
することになる。この後に排気ガスは排気管１３および
マフラ１４を通して大気中に排出されるようになってい
る。 排気タービン１２の出力回転は駆動軸１５、プーリ１６
、ベルト２２、およびプーリ２１を介してスーパチャー
ジャ１９の駆動軸２０に伝達されるようになっている。 従って排気タービン１２によってスーパチャージャ１９
が駆動さ°れることになり、エアクリーナ２４および排
気管２３を通して取込まれた吸気はスーパチャージャ１
９によって圧縮されるとともに、吸気管２３によって図
外の吸気マニホールドを通してエンジン内に供給される
ようになっている。 一般にスーパチャージャ付きエンジンはターボ過給エン
ジンのカテゴリに入るが、本実施例に係るエンジン１０
は、排気エネルギを有効に利用してスライトリに、すな
わち比較的少量だけ空気団を増加するようにして、準過
給エンジンを成立させるようにしている。このために排
気タービン１２のみを用いて排気エルネギを取出し、そ
の回転エネルギをベルト２２を介してスーパチャージャ
１９に伝達するようにしている。 スーパチャージャ１９の作動範囲は第２図に示すように
、低速から最大トルク点までの間としており、その他の
領域においてはコントローラ２７によってウェストゲー
トバルブ２６を開くとともに、切換え弁２５を切換える
ようにしている。従ってこのようなエンジン１０の出力
トルクおよび体積効率は第３図に示すようになり、低速
域から最大トルク点までの間で体積効率を向上し、出力
トルクの向上を図ることが可能になる。すなわち排気エ
ネルギを利用し、スーパチャージャ１９を低速から中速
域で作動させる無過給エンジンの準過給装置が確立され
ることになる。 つぎに第２の実施例を第４図および第５図によって説明
する。ディーゼルエンジン１０のシリンダブロックの１
側部には排気マニホールド１１が取付けられるとともに
、この排気マニホールド１１の出口側には排気タービン
１２が接続されている。排気タービン１２から引出され
た排気管１３はマフラ１４と接続されている。そして排
気タービン１２の出力軸１５にプーリ１６が取付けられ
ている。 さらにこのエンジン１０においては、その側面側にコン
プレッサ１９が取付けられており、その駆動軸２０には
プーリ２１が固着されている。そして排気タービン１２
のプーリ１６とコンプレッサ１９のプーリ２１との間に
はベルト２２が掛渡されている。ベルト２２は遮熱板３
０によってエンジン１０の熱から保護されている。また
吸気管２３の先端側にはエアクリーナ２４が取付けられ
るとともに、吸気管２３には分岐して抽出管３２が接続
されており、この抽出管３２の先端が上記コンプレッサ
１９の入口側に接続されている。またコンプレッサ１９
の出口側には空気配管３３が接続されるとともに、この
空気配管３３にはエアドライヤ３４が接続されている。 そして空気配管３３の先端側はエアタンク３５と接続さ
れるようになっている。 以上のような構成において、エンジン１０の各シリンダ
内での燃焼によって生じた排気ガスは排気マニホールド
１１を通して取出されるとともに、排気タービン１２に
供給され、このタービン１２を駆動した後に排気管１３
およびマフラ１４を通して排出されるようになっている
。排気タービン１２によって取出された回転力は出力軸
１５、プーリ１６、ベルト２２、プーリ２１、駆動軸２
゜を介してコンプレッサ１９に伝達されるようになって
いる。従って抽出管３２によって抽出された吸気の一部
がコンプレッサ１９で圧縮されることになり、圧縮され
た空気が空気配管３３およびドライヤ３４を通してエア
タンク３５に蓄圧されることになる。エアタンク３５内
の圧縮空気は必要に応じて取出され、エア源を用いるデ
バイスの作動に利用されることになる。 このように本実施例に係るディーゼルエンジンにおいて
は、排気エネルギを利用するために排気タービン１２を
用いるようにし、このタービン１２で取出された回転エ
ネルギをベルト２２を介してコンプレッサ１９に伝えて
駆動するようにしている。コンプレッサ１９の使用は通
常のコンプレッサの代りに高圧段タイプ（流量範囲が狭
く高圧のみ発生するタイプ）となっている。またコンプ
レッサ１９を作動させるための排気タービン１２の作ｉ
＃範囲は、第５図に示すように、エンジン１０の低速域
から最大トルク点までに相当する範囲になっており、排
気タービン１２によってコンプレッサ１９が圧力を発生
するようにしている。そして作動範囲を設定するために
コントローラ２７が用いられるようになっている。コン
トローラ２７は回転検出センサ２８およびロードセンサ
２９によってエンジンの回転数および負荷を検出するよ
うにしており、これによってウェストゲートバルブ２６
を開閉制御するようにしている。本実施例によれば、無
過給エンジン１０の排気エネルギを利用してコンプレッ
サ１９を駆動し、圧縮空気をエアタンク３５に蓄える装
置が得られることになる。 Ｋ発明の効果】 以上のように第１の発明は、排気タービンをベルトを介
してスーパチャージャと連動させるようにし、スーパチ
ャージャによって吸気を圧縮して過給を行なうようにし
たものである。従って無過給エンジンのスーパチャージ
ャによる準過給が行なわれることになり、無過給エンジ
ンの排気エネルギを利用して空気量を増大することが可
能になる。 また第２の発明は、排気タービンをベルトを介してコン
プレッサとｉｔさせるようにし、コンプレッサによって
空気を圧縮してエアタンクに蓄えるとともに、エアタン
ク内の圧縮空気によってエア源を利用するデバイスを駆
動するようにしたものである。従って排気ガスの有する
エネルギを有効に利用してエアタンク内に圧縮空気を蓄
えることが可能になり、この圧縮空気によってエア源を
利用するデバイスの駆動が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るＨＥ気エネルギ回
収装置を備えるディーゼルエンジンの正面図、第２図は
このエンジンの排気タービンの特性を示すグラフ、第３
図は同エンジンの特性を示すグラフ、第４図は第２の実
施例の排気エネルギ回収装置を備えるディーゼルエンジ
ンの側面図、第５図は同排気タービンの特性を示すグラ
フである。 また図面中の主要な部分の名称はつぎの通りである。 １２・ １５・ １６・ １９・ ２１・ ２２・ ２３・ ３５・ ・排気タービン ・出力軸 ・プーリ ・スーパチャージャ／コンプレッサ ・プーリ ・ベルト ・吸気管 ・エアタンク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気ガスを排気タービンに導入してエネルギを回収
   するようにした装置において、前記排気タービンをベル
   トを介してスーパチャージャと連動させるようにし、前
   記スーパチャージャによつて吸気を圧縮して過給を行な
   うようにしたことを特徴とするエンジンの排気エネルギ
   回収装置。 ２、排気ガスを排気タービンに導入してエネルギを回収
   するようにした装置において、前記排気タービンをベル
   トを介してコンプレッサと連動させるようにし、前記コ
   ンプレッサによつて空気を圧縮してエアタンクに蓄える
   とともに、エアタンク内の圧縮空気によつてエア源を利
   用するデバイスを駆動するようにしたことを特徴とする
   エンジンの排気エネルギ回収装置。