JPH04353221A - Engine equipped with turbocharger and recovery turbine - Google Patents

Engine equipped with turbocharger and recovery turbine

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JPH04353221A
JPH04353221A JP15621091A JP15621091A JPH04353221A JP H04353221 A JPH04353221 A JP H04353221A JP 15621091 A JP15621091 A JP 15621091A JP 15621091 A JP15621091 A JP 15621091A JP H04353221 A JPH04353221 A JP H04353221A
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JP
Japan
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exhaust
turbocharger
cylinder
engine
turbine
Prior art date
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Application number
JP15621091A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Matsuoka
寛 松岡
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an engine equipped with a turbocharger and a recovery turbine which reduces the compression work of a piston. CONSTITUTION:As for an engine equipped with a turbocharger and a recovery turbine, the effective area of an exhaust passage is increased by forming an exhaust port 11 on a cylinder head 1 and forming an exhaust hole 4 in the lower part of a cylinder 10. In particular, the high pressure exhaust gas supplied from the exhaust hole 4 is sent into a turbocharger 5 in a short time, overwhelming the back pressure, and the exhaust work of a piston 7 is reduced, and the rest exhaust gas supplied from an exhaust port 3 is sent into the upstream side of an energy recovering turbine 6 having a low exhaust pressure. Accordingly, the exhaust energy can be sufficiently recovered by the turbocharger 5 and the energy recovering turbine 6, and the reduction of the engine efficiency can be prevented, and the stay gas left in the cylinder 10 is reduced, and the intake efficiency is improved.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの排気エネ
ルギーによって駆動されるターボチャージャと回収ター
ビンを持つエンジンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to an engine having a turbocharger and a recovery turbine driven by engine exhaust energy.

【0002】0002

【従来の技術】一般に、エンジンの作動については、爆
発行程(即ち、膨張行程)、排気行程、吸入行程及び圧
縮行程の作動を順次繰り返して行うものであり、4サイ
クルエンジンと2サイクルエンジンの2つの方式がある
。4サイクルエンジンは、シリンダヘッドに吸排気ポー
トを形成し、該吸排気ポートには吸排気バルブが設けら
れ、ピストンの1ストークで各行程が行われ、排気行程
ではピストンの上昇で排気バルブが開放してシリンダ内
の排気ガスが排出される。従来、排気エネルギーで駆動
されるターボチャージャとエネルギー回収タービンを持
つエンジンは、排気ポートに連結した排気マニホルド等
の排気管の下流にターボチャージャ、エネルギー回収タ
ービン等が連結され、エンジンで発生する排気エネルギ
ーをターボチャージャ、エネルギー回収タービン等で回
収し、コンプレッサを駆動したり、或いは発電・電動機
で電気エネルギーとしてバッテリに蓄電している。
2. Description of the Related Art In general, an engine operates by sequentially repeating an explosion stroke (that is, an expansion stroke), an exhaust stroke, an intake stroke, and a compression stroke. There are two methods. A 4-cycle engine has an intake and exhaust port formed in the cylinder head, and each intake and exhaust port is equipped with an intake and exhaust valve. Each stroke is performed by one stroke of the piston, and in the exhaust stroke, the exhaust valve opens as the piston rises. The exhaust gas inside the cylinder is then discharged. Conventionally, engines with a turbocharger and an energy recovery turbine that are driven by exhaust energy use a turbocharger, an energy recovery turbine, etc. connected downstream of an exhaust pipe such as an exhaust manifold connected to an exhaust port, and the exhaust energy generated by the engine is is recovered by a turbocharger, energy recovery turbine, etc. to drive a compressor, or stored in a battery as electrical energy by a generator or electric motor.

【0003】また、4サイクルエンジンでは、爆発行程
(即ち、膨張行程)、排気行程、吸入行程及び圧縮行程
の作動において、シリンダ内圧力、排気バルブと吸気バ
ルブの開口面積及びバルブタイミングは、図7に示すよ
うな軌跡を示す。図7はエンジンの作動サイクルに対す
る筒内圧力即ちシリンダ内圧力と排気バルブ及び吸気バ
ルブの開口面積とバルブタイミングを説明するグラフで
ある。図7において、縦軸にシリンダ内圧力、排気バル
ブ開口面積及び吸気バルブ開口面積をとり、横軸に作動
サイクルをとる。この時、排気バルブの開放時期を、例
えば、爆発行程終端即ちクランク角180°とすると、
排気バルブ開口面積は符号EPSで示すようになり、ま
た、吸気バルブ開口面積は符号IPSで示すようになる
。この時、シリンダ内圧力は、点線で示すように、符号
Pの軌跡を描く。マニホルド内に発生する排気圧は、符
号MPで示すようになっている。
In addition, in a four-stroke engine, during the explosion stroke (that is, expansion stroke), exhaust stroke, intake stroke, and compression stroke, the cylinder internal pressure, the opening area of the exhaust valve and the intake valve, and the valve timing are as shown in FIG. The trajectory shown in is shown. FIG. 7 is a graph illustrating the cylinder pressure, the opening area of the exhaust valve and the intake valve, and the valve timing with respect to the engine operating cycle. In FIG. 7, the vertical axis represents the cylinder internal pressure, the exhaust valve opening area, and the intake valve opening area, and the horizontal axis represents the operating cycle. At this time, if the opening timing of the exhaust valve is, for example, the end of the explosion stroke, that is, the crank angle is 180°, then
The exhaust valve opening area is now indicated by the symbol EPS, and the intake valve opening area is now indicated by the symbol IPS. At this time, the cylinder internal pressure draws a locus of symbol P, as shown by the dotted line. The exhaust pressure generated within the manifold is designated by the symbol MP.

【0004】また、シリンダヘッドに形成した排気ポー
トを通じて排気ガスが排出される従来のエンジンにおい
て、例えば、爆発行程終端即ちクランク角180°で排
気バルブが開放するならば、シリンダ内の排気ガスの排
出は排気ポートを通じてのみであり、排気通路有効面積
は排気バルブの開放による通路面積である。また、上記
のようなエンジンにおいて、例えば、爆発行程終端即ち
クランク角180°で排気バルブが開放するならば、図
7に示すように、シリンダ内圧力Pは、爆発行程初期で
燃料が着火して最大になり、ピストンを押し下げて仕事
を行ってシリンダ内圧力Pは低下し、排気バルブの開放
(例えば、クランク角180°)でシリンダ内の排気ガ
スはシリンダヘッドに形成した排気ポートを通じて排気
され、シリンダ内圧力Pは低下する。次いで、排気行程
でピストン上昇で排気ポートを通じて排気されるが、排
気行程の終端で排気マニホルドの排気圧MPがターボチ
ャージャ等を配置しているため上昇し、シリンダ内圧力
Pがマニホルドガス圧即ちマニホルド排気圧MPとの間
で圧力差がなくなり、シリンダ内圧力Pが急激に上昇し
、排気行程終端(クランク角360°)近傍では、符号
HPで示すように上昇する。
In a conventional engine in which exhaust gas is discharged through an exhaust port formed in the cylinder head, for example, if the exhaust valve opens at the end of the explosion stroke, that is, at a crank angle of 180°, the exhaust gas in the cylinder is discharged. is only through the exhaust port, and the effective exhaust passage area is the passage area due to the opening of the exhaust valve. Furthermore, in the above engine, for example, if the exhaust valve opens at the end of the explosion stroke, that is, at a crank angle of 180°, the cylinder pressure P will change as shown in FIG. When the piston is pushed down to perform work, the cylinder pressure P decreases, and when the exhaust valve is opened (for example, at a crank angle of 180°), the exhaust gas in the cylinder is exhausted through the exhaust port formed in the cylinder head. The cylinder pressure P decreases. Next, during the exhaust stroke, the piston rises and the exhaust is exhausted through the exhaust port, but at the end of the exhaust stroke, the exhaust pressure MP of the exhaust manifold increases due to the arrangement of a turbocharger, etc., and the cylinder internal pressure P increases to the manifold gas pressure, that is, the manifold gas pressure. There is no pressure difference between the pressure and the exhaust pressure MP, and the cylinder internal pressure P rapidly rises, as shown by HP near the end of the exhaust stroke (crank angle 360°).

【0005】また、ターボコンパウンドエンジンとして
は、特開昭63−9617号公報に開示されたものがあ
る。該ターボコンパウンドエンジンは、エンジンの主排
気通路に直列にターボチャージャ及びタービンを接続し
、該ターボチャージャとタービン間の主排気通路に、該
主排気通路より遅れて開放される副排気通路を接続し、
該副排気通路にエンジンの運転状態に基づいて開度調節
される開閉弁を設けたものである。
[0005] Further, as a turbo compound engine, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-9617. The turbo compound engine has a turbocharger and a turbine connected in series to a main exhaust passage of the engine, and a auxiliary exhaust passage that opens later than the main exhaust passage is connected to the main exhaust passage between the turbocharger and the turbine. ,
The auxiliary exhaust passage is provided with an on-off valve whose opening degree is adjusted based on the operating state of the engine.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ターボ
チャージャとエネルギー回収タービンを持つエンジンで
は、ターボチャージャのタービンとエネルギー回収ター
ビンを回転させるための負荷がかかるため、排気ポート
に連結した排気マニホルド等の排気管内の排気圧MPは
上昇し、排気ガスの吐き出しに対抗する背圧は高くなる
。そのため、ピストンの上昇に従ってシリンダ内の燃焼
ガス圧Pとマニホルド内のガス圧との圧力差が小さくな
り、燃焼ガスがシリンダ内からマニホルドへ完全に排気
されないという現象が発生する。特に、シリンダヘッド
に形成した排気ポートから排気バルブの開放でシリンダ
内の排気ガスを排出するエンジンでは、ピストンの上昇
に伴って排気ガスを排出すると、ターボチャージャ、エ
ネルギー回収タービン等の存在で、排気マニホルド内の
排気圧MPが大きくなり、排気ガスの排気マニホルドへ
の排出に対抗すう背圧が高くなり、ピストンの排気仕事
の増大を招くと共に、排気バルブを通じての時間当たり
の流出量が減少し、筒内圧力即ちシリンダ内圧力Pの上
昇を招き、エンジン効率が低下するという問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in an engine having a turbocharger and an energy recovery turbine, since a load is applied to rotate the turbocharger turbine and the energy recovery turbine, the exhaust gas such as the exhaust manifold connected to the exhaust port is The exhaust pressure MP within the pipe increases, and the back pressure that opposes the discharge of exhaust gas increases. Therefore, as the piston rises, the pressure difference between the combustion gas pressure P in the cylinder and the gas pressure in the manifold becomes smaller, and a phenomenon occurs in which the combustion gas is not completely exhausted from the cylinder to the manifold. In particular, in engines that discharge exhaust gas from the cylinder by opening an exhaust valve from an exhaust port formed in the cylinder head, if the exhaust gas is discharged as the piston rises, the presence of a turbocharger, energy recovery turbine, etc. The exhaust pressure MP in the manifold increases, and the back pressure that opposes the discharge of exhaust gas into the exhaust manifold increases, causing an increase in the exhaust work of the piston, and reducing the amount of outflow per hour through the exhaust valve. There is a problem in that the cylinder pressure, that is, the cylinder pressure P increases, and the engine efficiency decreases.

【0007】また、排気行程の上死点近傍になると、排
気バルブのリフトも小さくなるため、ピストン上昇に伴
うシリンダ内容積の減少に対し、排気バルブを通過して
排出可能になる燃焼ガス流量の方が小となり、シリンダ
内圧力Pが、図7で符号HPで示すように、急激に上昇
する。その結果、ピストンは圧縮仕事をエンジンの排気
圧以上に行うことになり、エンジン効率の低下、シリン
ダ内に残留する残留ガスの増加による吸入効率の低下等
が発生する。また、排気ガスの流出スピードはシリンダ
内圧/排気圧の比に比例し、排気圧が高いと排気ガスの
流出スピードは低下するものである。特に、断熱エンジ
ン、高出力ディーゼルエンジン等のエンジンでは、ブー
ストを高め、作動ガス量の大きい場合には、通常の排気
バルブを通じて排気ガスの排出は十分には行われないも
のとなる。
Furthermore, near the top dead center of the exhaust stroke, the lift of the exhaust valve becomes smaller, so the flow rate of combustion gas that can be discharged through the exhaust valve decreases in response to the decrease in cylinder internal volume as the piston rises. becomes smaller, and the cylinder internal pressure P rises rapidly, as shown by the symbol HP in FIG. As a result, the piston performs compression work at a pressure higher than the exhaust pressure of the engine, resulting in a decrease in engine efficiency and a decrease in suction efficiency due to an increase in residual gas remaining in the cylinder. Further, the outflow speed of exhaust gas is proportional to the ratio of cylinder internal pressure/exhaust pressure, and when the exhaust pressure is high, the outflow speed of exhaust gas decreases. In particular, in engines such as adiabatic engines and high-output diesel engines, when the boost is increased and the amount of working gas is large, the exhaust gas is not sufficiently exhausted through the normal exhaust valve.

【0008】前掲特開昭63−9617号公報に開示さ
れたターボコンパウンドエンジンは、エンジンの運転状
態に応じて開閉弁の開度を調節して副排気通路を通じて
排気ガスを排出するが、排気行程の上死点近傍では、上
記と同様に、シリンダ内の圧力が上昇して結果的にピス
トンが圧縮仕事を行うことになり、上記の問題点を解決
することはできない。
The turbo compound engine disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-9617 discharges exhaust gas through the sub-exhaust passage by adjusting the opening degree of the on-off valve according to the operating condition of the engine. In the vicinity of the top dead center of the piston, the pressure inside the cylinder increases as described above, and as a result, the piston performs compression work, making it impossible to solve the above problem.

【0009】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、排気ポートをシリンダヘッドに且
つ排気孔をシリンダ下部に設け、排気通路の有効面積を
増大し、特に、排気行程初期における排気有効面積をシ
リンダ下部に形成した排気孔から排気される十分に高速
で且つ高圧の排気ガスの大部分をターボチャージャに送
り込み、シリンダ内の排気ガス量を低減して引き続く排
気行程即ちピストン上昇行程でピストンの圧縮仕事を低
減させ、エンジン効率の低下を防止すると共に、シリン
ダ内に残留する残留ガスを低減して吸入効率を向上させ
るターボチャージャと回収タービンを持つエンジンを提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems by providing an exhaust port in the cylinder head and an exhaust hole in the lower part of the cylinder to increase the effective area of the exhaust passage. Most of the sufficiently high-speed and high-pressure exhaust gas exhausted from the exhaust hole formed at the bottom of the cylinder is sent to the turbocharger to reduce the amount of exhaust gas in the cylinder, and the subsequent exhaust stroke, that is, the piston rises. To provide an engine having a turbocharger and a recovery turbine that reduce the compression work of a piston during a stroke, prevent a decrease in engine efficiency, and improve suction efficiency by reducing residual gas remaining in a cylinder.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、シリンダヘッドに形成し且つ排気バルブを
配置した排気ポート、ピストン下死点近傍で開口するシ
リンダ下部に形成した排気孔、該排気孔を第1排気管を
通じて連通したターボチャージャ、該ターボチャージャ
の下流に第2排気管を通じて連通したエネルギー回収タ
ービン、及び前記排気ポートを前記第2排気管に連通す
る第3排気管を有するエンジンの排気エネルギーによっ
て駆動されるターボチャージャと回収タービンを持つエ
ンジンに関する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention is constructed as follows. That is,
This invention relates to an exhaust port formed in a cylinder head and provided with an exhaust valve, an exhaust hole formed in the lower part of the cylinder that opens near the bottom dead center of the piston, a turbocharger in which the exhaust hole is communicated through a first exhaust pipe, and the turbocharger. An engine having a turbocharger and a recovery turbine driven by engine exhaust energy, the engine having an energy recovery turbine communicating downstream of the charger through a second exhaust pipe, and a third exhaust pipe communicating the exhaust port with the second exhaust pipe. Regarding.

【0011】また、このターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンにおいて、前記排気ポートに配置した
前記排気バルブの開放時期は前記排気孔の開口より遅れ
て開放するものである。
[0011] Furthermore, in this engine having a turbocharger and a recovery turbine, the timing at which the exhaust valve disposed at the exhaust port opens is delayed from the opening of the exhaust hole.

【0012】また、このターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンには、吸入行程時に前記排気孔を閉鎖
する開閉バルブが設けられている。
[0012] Furthermore, this engine having the turbocharger and the recovery turbine is provided with an opening/closing valve that closes the exhaust hole during the intake stroke.

【0013】[0013]

【作用】この発明によるターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンは、上記のように構成されており、次
のように作用する。即ち、このターボチャージャと回収
タービンを持つエンジンは、シリンダヘッドに形成した
排気ポートに加えて、ピストン下死点近傍で開口する排
気孔をシリンダ下部に形成し、前記排気ポートを第3排
気管を通じてエネルギー回収タービンに連通し且つ前記
排気孔を第1排気管を通じてターボチャージャに連通し
たので、ピストン下死点近傍で前記排気孔が開口するこ
とで、該排気孔分だけ排気ガスを排出する排気有効面積
が増大すると共に、前記排気孔を通じてシリンダ内の排
気ガスはターボチャージャのタービン上流側に排気され
、排気圧が大きくても前記排気孔からはエンジンのブロ
ーダウンの高圧ガスが短時間に流出するので、ターボチ
ャージャのタービンを駆動でき、コンプレッサを駆動す
ると共に、前記ターボチャージャに発電・電動機を設け
た場合には該発電・電動機で電気エネルギーとして回収
することができる。
[Operation] The engine having a turbocharger and a recovery turbine according to the present invention is constructed as described above, and operates as follows. That is, in addition to an exhaust port formed in the cylinder head, this engine with a turbocharger and a recovery turbine has an exhaust port formed in the lower part of the cylinder that opens near the bottom dead center of the piston, and the exhaust port is connected through a third exhaust pipe. Since it communicates with the energy recovery turbine and the exhaust hole communicates with the turbocharger through the first exhaust pipe, the exhaust hole opens near the bottom dead center of the piston, thereby effectively discharging exhaust gas by the amount of the exhaust hole. As the area increases, the exhaust gas in the cylinder is exhausted to the upstream side of the turbine of the turbocharger through the exhaust hole, and even if the exhaust pressure is high, high-pressure gas from engine blowdown flows out of the exhaust hole in a short time. Therefore, the turbine of the turbocharger can be driven, the compressor can be driven, and if the turbocharger is provided with a generator/motor, the generator/motor can recover electrical energy.

【0014】更に、前記第3排気管である排気マニホル
ドをエネルギー回収タービンに連通して前記排気ポート
から排気される残りの排気ガスをエネルギー回収タービ
ンに送り込み、排気行程の上死点近傍でシリンダ内の排
気ガス圧が低下してもターボチャージャの下流側即ちエ
ネルギー回収タービンの上流側では排気圧が相当低いの
で、排気ガスは十分に排出され、排気エネルギーをエネ
ルギー回収タービンで十分に回収される。従って、排気
行程の初期に相当量、例えば、70%の排気ガスが前記
排気孔から排出されるので、シリンダ内の排気ガス量は
低減して排気ガス圧は低くなり、ピストンの圧縮行程に
は既に燃焼ガス圧は低下し、排気行程即ちピストン上昇
時のピストンの圧縮仕事が低減する。
Furthermore, the exhaust manifold, which is the third exhaust pipe, is connected to an energy recovery turbine, and the remaining exhaust gas exhausted from the exhaust port is sent to the energy recovery turbine, so that the remaining exhaust gas exhausted from the exhaust port is fed into the energy recovery turbine, and is discharged into the cylinder near the top dead center of the exhaust stroke. Even if the exhaust gas pressure decreases, the exhaust pressure is considerably low downstream of the turbocharger, that is, upstream of the energy recovery turbine, so the exhaust gas is sufficiently exhausted and the exhaust energy is sufficiently recovered by the energy recovery turbine. Therefore, a considerable amount, for example, 70% of the exhaust gas is discharged from the exhaust hole at the beginning of the exhaust stroke, so the amount of exhaust gas in the cylinder is reduced and the exhaust gas pressure is low, so that during the compression stroke of the piston, The combustion gas pressure has already decreased, and the compression work of the piston during the exhaust stroke, that is, when the piston rises, is reduced.

【0015】また、このターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンでは、前記排気ポートに配置した前記
排気バルブの開放時期は前記排気孔の開口より遅れて開
放するので、シリンダ内の排気ガス圧力は分散して低下
することなく、高圧で且つ高速を維持した状態でターボ
チャージャを良好に駆動することができる。
Furthermore, in this engine having a turbocharger and a recovery turbine, the exhaust valve disposed at the exhaust port opens later than the opening of the exhaust hole, so that the exhaust gas pressure in the cylinder is dispersed. The turbocharger can be driven satisfactorily while maintaining high pressure and high speed without any drop in pressure.

【0016】また、このターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンには、吸入行程時に前記排気孔を閉鎖
する開閉バルブを設けたので、吸入行程時に前記第1排
気管から前記排気孔を通じて前記シリンダ内に排気ガス
が逆流することがない。
[0016] Furthermore, since the engine having this turbocharger and recovery turbine is provided with an opening/closing valve that closes the exhaust hole during the intake stroke, air flows from the first exhaust pipe through the exhaust hole into the cylinder during the intake stroke. Exhaust gas will not flow back.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるター
ボチャージャと回収タービンを持つエンジンの一実施例
を説明する。図1はこの発明によるターボチャージャと
回収タービンを持つエンジンの一実施例を示す概略断面
図、図2は図1のエンジンに設けたターボチャージャを
示す説明図、図3は図1のエンジンに設けたエネルギー
回収タービンを示す説明図、図4は図1のエンジンのシ
リンダブロックに形成したシリンダ下部の詳細を示す断
面図、図5は図4の線A−Aにおける断面図及び図6は
このターボチャージャと回収タービンを持つエンジンの
作動サイクルに対するシリンダ内圧力と排気バルブ及び
吸気バルブの開口面積とバルブタイミングを説明するグ
ラフである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an engine having a turbocharger and a recovery turbine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an engine having a turbocharger and a recovery turbine according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing a turbocharger installed in the engine of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a sectional view showing details of the lower part of the cylinder formed in the cylinder block of the engine in FIG. 1, FIG. 5 is a sectional view taken along line A-A in FIG. 4, and FIG. 2 is a graph illustrating cylinder pressure, exhaust valve and intake valve opening areas, and valve timing for an operating cycle of an engine having a charger and a recovery turbine.

【0018】図示するように、このターボチャージャと
回収タービンを持つエンジンは、4サイクルエンジンで
あり、エンジンの排気エネルギーによって駆動されるタ
ーボチャージャ5及びエネルギー回収タービン6を有し
ている。この4サイクルエンジンは、シリンダブロック
2、該シリンダブロック2に固定したシリンダヘッド1
、シリンダブロック2に形成したシリンダ10、該シリ
ンダ10内を往復運動するピストン7、及び該ピストン
7の往復運動を回転運動に変換するコンロッド27とク
ランクシャフト18を有している。図1では、シリンダ
ブロック2に形成されるシリンダ10については概略が
示されている。シリンダヘッド1には排気ポート11と
吸気ポート12が形成され、排気ポート11には排気バ
ルブ9が配置され、また、吸気ポート12には吸気バル
ブ13が配置されている。シリンダヘッド1に形成した
排気ポート11は、マニホルドガスケット19を介在し
て第3排気管である排気マニホルド3に連結されている
As shown in the figure, this engine having a turbocharger and a recovery turbine is a four-cycle engine, and includes a turbocharger 5 and an energy recovery turbine 6 that are driven by engine exhaust energy. This four-stroke engine consists of a cylinder block 2, a cylinder head 1 fixed to the cylinder block 2, and a cylinder head 1 fixed to the cylinder block 2.
, a cylinder 10 formed in a cylinder block 2, a piston 7 that reciprocates within the cylinder 10, and a connecting rod 27 and a crankshaft 18 that convert the reciprocating movement of the piston 7 into rotational movement. In FIG. 1, a cylinder 10 formed in a cylinder block 2 is schematically shown. An exhaust port 11 and an intake port 12 are formed in the cylinder head 1, an exhaust valve 9 is arranged in the exhaust port 11, and an intake valve 13 is arranged in the intake port 12. An exhaust port 11 formed in the cylinder head 1 is connected to an exhaust manifold 3, which is a third exhaust pipe, with a manifold gasket 19 interposed therebetween.

【0019】このターボチャージャと回収タービンを持
つエンジンは、特に、シリンダ10の下部で且つピスト
ン下死点近傍で開口する排気孔4を形成し、該排気孔4
を第1排気管である排気管8を通じてターボチャージャ
5におけるタービン20のタービンスクロール14に連
結し、更に、排気マニホルド3の出口25をタービン2
0の出口15に連結したことを特徴としている。また、
ターボチャージャ5におけるタービン20の出口15は
第2排気管である排気管16を通じてエネルギー回収タ
ービン6のタービンスクロール17に連結されている。 従って、ピストン7がシリンダ10内を下降してピスト
ン下死点近傍(図6では、爆発行程でクランク角125
°)になると、排気孔4が開口し、シリンダ10内の燃
焼ガスは排気孔4から排気管8とタービンスクロール1
4を通じてターボチャージャ5のタービン20に送り込
まれる。排気バルブ9は、排気孔4の開口より遅れて開
放され(図6では、爆発行程終端即ちクランク角180
°)、排気ガスは排気ポート11から排気マニホルド3
に排気され、ターボチャージャ5の下流側で且つエネル
ギー回収タービン6の上流側のタービンスクロール17
に送り込まれる。
In particular, this engine having a turbocharger and a recovery turbine has an exhaust hole 4 that opens at the bottom of the cylinder 10 and near the bottom dead center of the piston.
is connected to the turbine scroll 14 of the turbine 20 in the turbocharger 5 through an exhaust pipe 8 which is a first exhaust pipe, and furthermore, the outlet 25 of the exhaust manifold 3 is connected to the turbine scroll 14 of the turbine 20 in the turbocharger 5.
It is characterized in that it is connected to the outlet 15 of 0. Also,
An outlet 15 of the turbine 20 in the turbocharger 5 is connected to a turbine scroll 17 of the energy recovery turbine 6 through an exhaust pipe 16 that is a second exhaust pipe. Therefore, the piston 7 descends inside the cylinder 10 and approaches the piston bottom dead center (in FIG. 6, the crank angle is 125 during the explosion stroke).
°), the exhaust hole 4 opens and the combustion gas in the cylinder 10 flows from the exhaust hole 4 to the exhaust pipe 8 and the turbine scroll 1.
4 to the turbine 20 of the turbocharger 5. The exhaust valve 9 opens later than the opening of the exhaust hole 4 (in FIG. 6, at the end of the explosion stroke, that is, at a crank angle of 180
°), exhaust gas flows from exhaust port 11 to exhaust manifold 3
a turbine scroll 17 downstream of the turbocharger 5 and upstream of the energy recovery turbine 6;
sent to.

【0020】更に、このターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンは、図4及び図5に示すように、吸入
行程時に排気孔4を閉鎖する開閉バルブ29が設けられ
ている。シリンダブロック2に形成された孔部にはシリ
ンダライナ2Lが嵌合されており、該シリンダライナ2
Lにシリンダ10が形成されている。シリンダライナ2
L即ちシリンダ10の下部には、複数個(図4では3個
)の排気孔4が形成されている。排気孔4に設けられた
開閉バルブ29は、リードバルブ、ロータリバルブ等で
構成することができるが、ここでは図示のような開閉バ
ルブの一例を示す。開閉バルブ29にはリンク31の一
端が固定され、該リンク31は枢支点32で枢動可能に
取付けられている。これらのリンク31の他端は、アク
チュエータ28に取付けられたリンク30に枢着されて
いる。従って、アクチュエータ28が矢印方向に伸縮す
ると、開閉バルブ29は枢支点32で枢動し、排気孔4
が開閉される。排気孔4に開閉バルブ29を設けること
によって、吸入行程時に、アクチュエータ28を作動し
て開閉バルブ29で排気孔4を閉鎖することができる。 従って、吸入行程時に排気管8に存在する排気ガスが排
気孔4を通じてシリンダ10内へ逆流することが防止さ
れる。
Furthermore, the engine having this turbocharger and recovery turbine is provided with an opening/closing valve 29 that closes the exhaust hole 4 during the intake stroke, as shown in FIGS. 4 and 5. A cylinder liner 2L is fitted into a hole formed in the cylinder block 2.
A cylinder 10 is formed in L. cylinder liner 2
A plurality of (three in FIG. 4) exhaust holes 4 are formed in L, that is, in the lower part of the cylinder 10. The opening/closing valve 29 provided in the exhaust hole 4 can be composed of a reed valve, a rotary valve, etc., but here, an example of the opening/closing valve shown in the figure is shown. One end of a link 31 is fixed to the opening/closing valve 29, and the link 31 is attached to be pivotable at a pivot point 32. The other ends of these links 31 are pivotally connected to a link 30 attached to the actuator 28. Therefore, when the actuator 28 expands and contracts in the direction of the arrow, the opening/closing valve 29 pivots at the pivot point 32 and the exhaust hole 4
is opened and closed. By providing the opening/closing valve 29 in the exhaust hole 4, the actuator 28 can be actuated to close the exhaust hole 4 with the opening/closing valve 29 during the intake stroke. Therefore, the exhaust gas present in the exhaust pipe 8 during the intake stroke is prevented from flowing back into the cylinder 10 through the exhaust hole 4.

【0021】従って、このターボチャージャと回収ター
ビンを持つエンジンは、ピストン下死点近傍で排気孔4
が開口することで、該排気孔4を通じてシリンダ10内
の燃焼ガスは、ターボチャージャ5のタービン20の上
流側に排気され、該排気ガスはタービン20を駆動した
後にタービン20の出口15からエネルギー回収タービ
ン6のタービン23に送り込まれ、該排気ガスはタービ
ン23を駆動した後に外部へ排気される。従って、排気
孔4分だけ排気ガスを排出する排気有効面積が増大する
と共に、排気孔4を通じてシリンダ10内の排気ガスは
ターボチャージャ5のタービン20上流側に排気され、
排気圧が大きくても排気孔4からはエンジンのブローダ
ウンの高圧ガスが短時間に流出するので、ターボチャー
ジャ5のタービン20を駆動でき、コンプレッサ22を
駆動すると共に、ターボチャージャ5に設けた発電・電
動機21によって電気エネルギーとして回収することが
できる。
Therefore, in the engine having this turbocharger and recovery turbine, the exhaust hole 4 closes to the bottom dead center of the piston.
is opened, the combustion gas in the cylinder 10 is exhausted through the exhaust hole 4 to the upstream side of the turbine 20 of the turbocharger 5, and after the exhaust gas drives the turbine 20, energy is recovered from the outlet 15 of the turbine 20. The exhaust gas is sent to the turbine 23 of the turbine 6, and after driving the turbine 23, it is exhausted to the outside. Therefore, the effective exhaust area for discharging exhaust gas increases by 4 times the exhaust hole, and the exhaust gas in the cylinder 10 is exhausted to the upstream side of the turbine 20 of the turbocharger 5 through the exhaust hole 4.
Even if the exhaust pressure is high, high-pressure gas from engine blowdown flows out from the exhaust hole 4 in a short time, so the turbine 20 of the turbocharger 5 can be driven, and the compressor 22 can be driven, as well as the power generation installed in the turbocharger 5. - Can be recovered as electrical energy by the electric motor 21.

【0022】更に、排気マニホルド3は排気管16を通
じてエネルギー回収タービン6に連通しているので、排
気ポート11から排気される残りの排気ガスを排気管1
6を通じてエネルギー回収タービン6におけるタービン
23のタービンスクロール17へ送り込まれる。排気行
程の上死点近傍でシリンダ10内の燃焼ガス圧が低下し
てもターボチャージャ5の下流側即ちエネルギー回収タ
ービン6の上流側では排気圧が相当低いので、排気ガス
は十分に排出され、排気エネルギーをエネルギー回収タ
ービン6で十分に回収される。即ち、排気行程の初期に
相当量、例えば、70%の排気ガスが排気孔4から排出
されるので、シリンダ10内の排気ガス量は低減して排
気ガス圧は低くなり、ピストン7の排気行程には既に燃
焼ガス圧は低下し、排気ガスに対するピストン7の圧縮
仕事が低減する。
Further, since the exhaust manifold 3 communicates with the energy recovery turbine 6 through the exhaust pipe 16, the remaining exhaust gas exhausted from the exhaust port 11 is transferred to the exhaust pipe 1.
6 to the turbine scroll 17 of the turbine 23 in the energy recovery turbine 6 . Even if the combustion gas pressure in the cylinder 10 decreases near the top dead center of the exhaust stroke, the exhaust pressure is considerably low on the downstream side of the turbocharger 5, that is, on the upstream side of the energy recovery turbine 6, so the exhaust gas is sufficiently exhausted. The exhaust energy is sufficiently recovered by the energy recovery turbine 6. That is, since a considerable amount, for example, 70% of the exhaust gas is discharged from the exhaust hole 4 at the beginning of the exhaust stroke, the amount of exhaust gas in the cylinder 10 is reduced and the exhaust gas pressure is lowered, so that during the exhaust stroke of the piston 7. The combustion gas pressure has already decreased, and the compression work of the piston 7 on the exhaust gas is reduced.

【0023】即ち、このターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンは、図6に示すように、符号EPSで
示す排気ポート11の排気有効面積に加えて、符号EH
Sで示す排気孔4分の排気有効面積だけ排気有効面積が
増大し、排気ポート11の排気有効面積EPSと排気孔
4の排気有効面積EHSとの合計の排気有効面積となり
、排気有効面積が大幅に増大されることになる。しかも
、シリンダ10下部に設けた排気孔4は、シリンダ10
の周囲方向に多数(図4では3個)設けることができ、
短時間で大量の排気ガスを排気孔4から排気管8を通じ
てターボチャージャ5のタービン20に送り込むことが
できる。
That is, as shown in FIG. 6, the engine having this turbocharger and recovery turbine has an effective exhaust area of the exhaust port 11 indicated by the symbol EPS, as well as an effective exhaust area of the exhaust port 11 indicated by the symbol EH.
The effective exhaust area increases by the effective exhaust area of 4 exhaust holes shown by S, and becomes the total effective exhaust area of the effective exhaust area EPS of the exhaust port 11 and the effective exhaust area EHS of the exhaust hole 4, and the effective exhaust area increases significantly. It will be increased to Moreover, the exhaust hole 4 provided at the bottom of the cylinder 10 is
A large number (three in FIG. 4) can be provided in the circumferential direction of the
A large amount of exhaust gas can be sent from the exhaust hole 4 through the exhaust pipe 8 to the turbine 20 of the turbocharger 5 in a short time.

【0024】従って、このターボチャージャと回収ター
ビンを持つエンジンは、シリンダヘッド1に形成した排
気ポート11とシリンダ10の下部に形成した排気孔4
を通じてシリンダ10内の排気ガスを排出することで、
図6の点線PとPX で示すように、シリンダ10内の
燃焼ガス圧は低下し、ほとんどマニホルド排気圧MPに
まで低下し、引き続く排気行程には、既にシリンダ内の
燃焼ガス圧は低下しているので、シリンダ10内のシリ
ンダ内圧力Pからシリンダ内圧力PX へと低下し、排
気行程でのピストン7の圧縮仕事が斜線で示す符号WX
 分だけ低減されることになる。即ち、従来のターボチ
ャージャと回収タービンを持つエンジンは、図7に示す
ように、排気ポート11のみの開放ではシリンダ内圧力
P0 であるのに対して、この発明によるターボチャー
ジャと回収タービンを持つエンジンは、排気ポート11
と排気孔4の開放ではシリンダ内圧力PX となり、こ
のターボチャージャを持つ4サイクルエンジンでは斜線
で示す符号WX だけ、ピストン7の圧縮仕事が低減さ
れることになる。
Therefore, the engine with this turbocharger and recovery turbine has an exhaust port 11 formed in the cylinder head 1 and an exhaust hole 4 formed in the lower part of the cylinder 10.
By discharging the exhaust gas in the cylinder 10 through
As shown by dotted lines P and PX in FIG. 6, the combustion gas pressure in the cylinder 10 decreases, almost reaching the manifold exhaust pressure MP, and in the subsequent exhaust stroke, the combustion gas pressure in the cylinder has already decreased. Therefore, the cylinder pressure inside the cylinder 10 decreases from the cylinder pressure P to the cylinder pressure PX, and the compression work of the piston 7 during the exhaust stroke is indicated by the shaded symbol WX.
It will be reduced by that amount. That is, as shown in FIG. 7, in a conventional engine having a turbocharger and a recovery turbine, when only the exhaust port 11 is open, the cylinder pressure is P0. is exhaust port 11
When the exhaust hole 4 is opened, the cylinder pressure becomes PX, and in this four-stroke engine with a turbocharger, the compression work of the piston 7 is reduced by the shaded symbol WX.

【0025】更に、このターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンでは、排気孔4を通じてシリンダ10
内の排気ガスは、ターボチャージャ5のタービン20に
送り込まれるので、排気エネルギーはターボチャージャ
5の発電・電動機21で回収されると共に、コンプレッ
サ22を作動して回収される。ターボチャージャ5のタ
ービン20を通過した排気ガス、及び排気ポート11か
ら排気マニホルド3を通じて排気された排気ガスは、引
き続き排気管16とタービンスクロール17を通じてエ
ネルギー回収タービン6に送り込まれ、エネルギー回収
タービン6のタービン23を駆動する。
Furthermore, in this engine having a turbocharger and a recovery turbine, the cylinder 10 is
The exhaust gas inside is sent to the turbine 20 of the turbocharger 5, so that the exhaust energy is recovered by the generator/motor 21 of the turbocharger 5 and also by operating the compressor 22. The exhaust gas that has passed through the turbine 20 of the turbocharger 5 and the exhaust gas that has been exhausted from the exhaust port 11 through the exhaust manifold 3 is subsequently sent to the energy recovery turbine 6 through the exhaust pipe 16 and the turbine scroll 17. The turbine 23 is driven.

【0026】即ち、このターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンにおいて、ターボチャージャ5につい
ては、エンジンからの排気ガスを排気孔4を通じてター
ビン20に送り込み、該タービン20を回転させること
によってシャフト26を回転させ、コンプレッサ22を
回転させて吸入空気をエンジンに過給すると共に、発電
・電動機21を回転させて発電・電動機21を発電機と
して働かせてエネルギー回生を行うものである。また、
エネルギー回収タービン6におけるタービン23のター
ビンスクロール17に送り込まれた排気ガスは、タービ
ン23を駆動し、タービン23の回転運動はシャフト3
3を通じて発電・電動機24を作動し、該発電・電動機
24によって排気ガスが有する排気エネルギーは電気エ
ネルギーとして十分に回収される。
That is, in this engine having a turbocharger and a recovery turbine, the turbocharger 5 sends exhaust gas from the engine to the turbine 20 through the exhaust hole 4, and rotates the turbine 20 to rotate the shaft 26. The compressor 22 is rotated to supercharge the engine with intake air, and the generator/motor 21 is rotated to operate the generator/motor 21 as a generator to regenerate energy. Also,
The exhaust gas sent to the turbine scroll 17 of the turbine 23 in the energy recovery turbine 6 drives the turbine 23, and the rotational movement of the turbine 23 is caused by the shaft 3.
3, the generator/motor 24 is operated, and the exhaust energy contained in the exhaust gas is sufficiently recovered as electrical energy by the generator/motor 24.

【0027】[0027]

【発明の効果】この発明によるターボチャージャと回収
タービンを持つエンジンは、上記のように構成されてお
り、次のような効果を有する。即ち、このターボチャー
ジャと回収タービンを持つエンジンは、シリンダヘッド
に形成し且つ排気バルブを配置した排気ポート、ピスト
ン下死点近傍で開口するシリンダ下部に形成した排気孔
、該排気孔を第1排気管を通じて連通したターボチャー
ジャ、該ターボチャージャの下流に第2排気管を通じて
連通したエネルギー回収タービン、及び前記排気ポート
を前記第2排気管に連通する第3排気管を有するので、
ピストン下死点近傍で前記排気孔が開口することで該排
気孔分だけ排気有効面積が増大し、前記排気孔を通じて
シリンダ内の排気ガスはターボチャージャのタービン上
流側に排気され、該排気ガスはタービンを駆動してコン
プレッサを駆動すると共に、発電・電動機で排気エネル
ギーを回収する。前記排気孔から排出された排気ガスが
ターボチャージャを駆動した後、該排気ガスはエネルギ
ー回収タービンに送り込まれると共に、排気バルブを通
じてシリンダヘッドに形成した排気ポートから排気され
た残りの排気ガスは前記第3排気管即ち排気マニホルド
からターボチャージャの下流側で且つエネルギー回収タ
ービンの上流側に送り込まれ、該残りの排気ガスは前記
エネルギー回収タービンのタービンを駆動して外部へ排
気される。
Effects of the Invention The engine having a turbocharger and a recovery turbine according to the present invention is constructed as described above, and has the following effects. That is, an engine with this turbocharger and recovery turbine has an exhaust port formed in the cylinder head and equipped with an exhaust valve, an exhaust hole formed at the bottom of the cylinder that opens near the bottom dead center of the piston, and the exhaust hole connected to the first exhaust port. a turbocharger communicating through a pipe, an energy recovery turbine communicating downstream of the turbocharger through a second exhaust pipe, and a third exhaust pipe communicating the exhaust port with the second exhaust pipe;
When the exhaust hole opens near the bottom dead center of the piston, the effective exhaust area increases by the amount of the exhaust hole, and the exhaust gas in the cylinder is exhausted to the upstream side of the turbine of the turbocharger through the exhaust hole. The turbine is driven to drive the compressor, and the exhaust energy is recovered by the generator and electric motor. After the exhaust gas discharged from the exhaust hole drives the turbocharger, the exhaust gas is sent to the energy recovery turbine, and the remaining exhaust gas is exhausted from the exhaust port formed in the cylinder head through the exhaust valve. 3 exhaust pipes or exhaust manifolds downstream of the turbocharger and upstream of the energy recovery turbine, and the remaining exhaust gas drives the turbine of the energy recovery turbine and is exhausted to the outside.

【0028】従って、このターボチャージャと回収ター
ビンを持つエンジンは、シリンダ内の排気ガスは前記排
気ポート及び前記排気孔を通じて爆発行程終端及び排気
行程初期において絶対量が低減して排気ガス圧は低くな
り、ピストンの上昇時の排気行程では、既にシリンダ内
の排気ガス量は低減しているので、ピストン上昇時のピ
ストンの圧縮仕事が低減し、特に、排気行程終端でのシ
リンダ内圧力が低下し、残留排気ガスは少量であるので
、引き続く吸入行程で十分の吸入空気がシリンダ内に導
入され、吸入効率を向上させることができる。
Therefore, in the engine having this turbocharger and recovery turbine, the absolute amount of exhaust gas in the cylinder is reduced through the exhaust port and the exhaust hole at the end of the explosion stroke and at the beginning of the exhaust stroke, resulting in a low exhaust gas pressure. During the exhaust stroke when the piston rises, the amount of exhaust gas in the cylinder has already been reduced, so the compression work of the piston when the piston rises is reduced, and in particular, the pressure inside the cylinder at the end of the exhaust stroke is reduced. Since the residual exhaust gas is small, sufficient intake air is introduced into the cylinder during the subsequent intake stroke, making it possible to improve intake efficiency.

【0029】特に、ターボチャージャを持つ4サイクル
エンジンが断熱エンジン、或いは高出力のディーゼルエ
ンジン等に適用された場合には、該エンジンでブースト
を高めて作動ガス量が大きくなっている時でも、シリン
ダ内の排気ガスは良好に排出されて、シリンダ内圧力が
低下するので、ピストンの圧縮仕事を低減することがで
き、吸入効率も向上できる。しかも、シリンダ内から排
出される排気エネルギーは、排気マニホルドの下流に設
けたターボチャージャ、エネルギー回収タービン等で十
分に回収され、エンジン効率を高め、燃費を低減できる
In particular, when a 4-cycle engine with a turbocharger is applied to an adiabatic engine or a high-output diesel engine, even when the boost of the engine is increased and the amount of working gas is increased, the cylinder Since the exhaust gas inside the cylinder is effectively discharged and the pressure inside the cylinder is lowered, the compression work of the piston can be reduced and the suction efficiency can also be improved. Furthermore, the exhaust energy discharged from the cylinder is sufficiently recovered by a turbocharger, an energy recovery turbine, etc. provided downstream of the exhaust manifold, increasing engine efficiency and reducing fuel consumption.

【0030】また、このターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンでは、前記排気ポートに配置した前記
排気バルブの開放時期は前記排気孔の開口より遅れて開
放するので、前記シリンダ内の排気ガスは排気行程にな
るまで前記排気バルブを通じて排出されない。それ故、
前記シリンダ内の排気ガス圧力は分散して低下すること
なく、シリンダ内の排気ガスは高圧で且つ高速で爆発行
程終端近傍では大部分が前記排気孔を通じて前記第1排
気管へ排出され、高圧で且つ高速の状態を維持したまま
で前記第1排気管から前記ターボチャージャに送り込ま
れ、前記ターボチャージャのタービンを良好に駆動する
ことができる。
Furthermore, in this engine having a turbocharger and a recovery turbine, the exhaust valve disposed at the exhaust port opens later than the opening of the exhaust hole, so that the exhaust gas in the cylinder is released during the exhaust stroke. It is not exhausted through the exhaust valve until . Therefore,
The exhaust gas pressure in the cylinder is dispersed and does not decrease, and the exhaust gas in the cylinder is at high pressure and high speed near the end of the explosion stroke, and most of it is discharged to the first exhaust pipe through the exhaust hole, and the exhaust gas is at high pressure and high speed. In addition, the fuel is fed into the turbocharger from the first exhaust pipe while maintaining a high-speed state, and the turbine of the turbocharger can be favorably driven.

【0031】また、このターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンには、吸入行程時に前記排気孔を閉鎖
する開閉バルブを設けたので、吸入行程時に前記ターボ
チャージャに連通する前記第1排気管から前記排気孔を
通じて前記シリンダ内に排気ガスが逆流することがなく
、作動サイクルはスムースに繰り返し行うことができる
[0031] Furthermore, since the engine having this turbocharger and recovery turbine is provided with an opening/closing valve that closes the exhaust hole during the intake stroke, the exhaust gas is removed from the first exhaust pipe communicating with the turbocharger during the intake stroke. Exhaust gas does not flow back into the cylinder through the holes, and operating cycles can be repeated smoothly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】この発明によるターボチャージャと回収タービ
ンを持つエンジンの一実施例を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an engine having a turbocharger and a recovery turbine according to the present invention.

【図2】図1のエンジンに設けたターボチャージャを示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a turbocharger provided in the engine of FIG. 1.

【図3】図1のエンジンに設けたエネルギー回収タービ
ンを示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an energy recovery turbine provided in the engine of FIG. 1;

【図4】図1のエンジンのシリンダブロックに形成した
シリンダ下部の詳細を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing details of a lower portion of a cylinder formed in the cylinder block of the engine shown in FIG. 1;

【図5】図4の線A−Aにおける断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line AA in FIG. 4;

【図6】このターボチャージャと回収タービンを持つエ
ンジンの作動サイクルに対するシリンダ内圧力と排気バ
ルブ及び吸気バルブの開口面積とバルブタイミングを説
明するグラフである。
FIG. 6 is a graph illustrating the cylinder pressure, the opening area of the exhaust valve and the intake valve, and the valve timing for the operating cycle of the engine having the turbocharger and the recovery turbine.

【図7】従来のエンジンの作動サイクルに対するシリン
ダ内圧力と排気バルブ及び吸気バルブの開口面積とバル
ブタイミングを説明するグラフである。
FIG. 7 is a graph illustrating cylinder pressure, exhaust valve and intake valve opening areas, and valve timing with respect to the operating cycle of a conventional engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    シリンダヘッド 2    シリンダブロック 3    排気マニホルド(第3排気管)4    排
気孔 5    ターボチャージャ 6    エネルギー回収タービン 7    ピストン 8    排気管(第1排気管) 9    排気バルブ 10  シリンダ 11  排気ポート 16  排気管(第2排気管) 20  タービン 28  アクチュエータ 29  開閉バルブ
1 Cylinder head 2 Cylinder block 3 Exhaust manifold (third exhaust pipe) 4 Exhaust hole 5 Turbocharger 6 Energy recovery turbine 7 Piston 8 Exhaust pipe (first exhaust pipe) 9 Exhaust valve 10 Cylinder 11 Exhaust port 16 Exhaust pipe (second exhaust pipe) Exhaust pipe) 20 Turbine 28 Actuator 29 Opening/closing valve

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  シリンダヘッドに形成し且つ排気バル
ブを配置した排気ポート、ピストン下死点近傍で開口す
るシリンダ下部に形成した排気孔、該排気孔を第1排気
管を通じて連通したターボチャージャ、該ターボチャー
ジャの下流に第2排気管を通じて連通したエネルギー回
収タービン、及び前記排気ポートを前記第2排気管に連
通する第3排気管を有するエンジンの排気エネルギーに
よって駆動されるターボチャージャと回収タービンを持
つエンジン。
1. An exhaust port formed in a cylinder head and provided with an exhaust valve, an exhaust hole formed in the lower part of the cylinder that opens near the bottom dead center of the piston, and a turbocharger in which the exhaust hole is communicated through a first exhaust pipe. an energy recovery turbine that communicates downstream of the turbocharger through a second exhaust pipe; and a third exhaust pipe that communicates the exhaust port with the second exhaust pipe; the turbocharger and recovery turbine are driven by the exhaust energy of the engine; engine.
【請求項2】  前記排気ポートに配置した前記排気バ
ルブの開放時期は前記排気孔の開口より遅れて開放する
請求項1に記載のターボチャージャと回収タービンを持
つエンジン。
2. The engine having a turbocharger and a recovery turbine according to claim 1, wherein the exhaust valve disposed at the exhaust port opens later than the opening of the exhaust hole.
【請求項3】  吸入行程時に前記排気孔を閉鎖する開
閉バルブが設けられている請求項1に記載のターボチャ
ージャと回収タービンを持つエンジン。
3. The engine with a turbocharger and recovery turbine according to claim 1, further comprising an on-off valve that closes the exhaust hole during an intake stroke.
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