JPH04362226A - ターボコンパウンドエンジン - Google Patents
ターボコンパウンドエンジンInfo
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- JPH04362226A JPH04362226A JP3165010A JP16501091A JPH04362226A JP H04362226 A JPH04362226 A JP H04362226A JP 3165010 A JP3165010 A JP 3165010A JP 16501091 A JP16501091 A JP 16501091A JP H04362226 A JPH04362226 A JP H04362226A
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- engine
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- turbo compound
- turbine
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- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 12
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supercharger (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの排気管にター
ボチャージャを連結してエンジンの吸気圧を増大させ、
さらに排気エネルギーを利用してエンジントルクを向上
させるターボコンパウンドエンジンに関する。
ボチャージャを連結してエンジンの吸気圧を増大させ、
さらに排気エネルギーを利用してエンジントルクを向上
させるターボコンパウンドエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの排出する排気ガスをタービン
に導いて駆動させ、該タービントルクによって過給気を
エンジンに圧送するターボチャージャが広く使用され、
この種のターボチャージャの回転軸に発電機を取付けて
、クランク軸に設けた電動機を駆動し、排気エネルギー
を回収してエンジン出力に変換しようとするターボコン
パウンドエンジンが種々提案されている。
に導いて駆動させ、該タービントルクによって過給気を
エンジンに圧送するターボチャージャが広く使用され、
この種のターボチャージャの回転軸に発電機を取付けて
、クランク軸に設けた電動機を駆動し、排気エネルギー
を回収してエンジン出力に変換しようとするターボコン
パウンドエンジンが種々提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなターボコン
パウンドシステムを４サイクルエンジンに利用した場合
、タービンの効率を向上させるために膨張比を上昇させ
たときには、エンジンの排気行程における仕事量が増加
することになって、結果的に余り効率が向上しないこと
になり、またエンジンの部分負荷時における仕事量が改
善されないという問題がある。
パウンドシステムを４サイクルエンジンに利用した場合
、タービンの効率を向上させるために膨張比を上昇させ
たときには、エンジンの排気行程における仕事量が増加
することになって、結果的に余り効率が向上しないこと
になり、またエンジンの部分負荷時における仕事量が改
善されないという問題がある。
【０００４】このような仕事につき図３に示すＰ−Ｖ線
図にて説明すると、ａは大気圧でコンプレッサ入口、ｂ
はコンプレッサ出口、ｃは圧縮端、ｄは燃焼終了時点、
ｅは排気弁開、ｆはブローダウン、ｇは燃焼終了、ｈは
吸気開始、ｋはタービン出口、ｉはタービン入口の各状
態のＰ（圧力）およびＶ（容積）を示すものである。
図にて説明すると、ａは大気圧でコンプレッサ入口、ｂ
はコンプレッサ出口、ｃは圧縮端、ｄは燃焼終了時点、
ｅは排気弁開、ｆはブローダウン、ｇは燃焼終了、ｈは
吸気開始、ｋはタービン出口、ｉはタービン入口の各状
態のＰ（圧力）およびＶ（容積）を示すものである。
【０００５】この状態の場合、ｂ−ｃ−ｄ−ｅは正の仕
事、ｆ−ｇ−ｈ−ｂは吸排気行程のポンピング仕事、ｆ
−ｉ−ｋ−ａ−ｂはタービン仕事となり、このようなシ
ステムではｆ−ｇ−ｈ−ｂのポンプ仕事のマイナス面が
大となり、ｉのタービン入口状態のレベルを上昇させる
と排気の仕事が増加するという問題がある。
事、ｆ−ｇ−ｈ−ｂは吸排気行程のポンピング仕事、ｆ
−ｉ−ｋ−ａ−ｂはタービン仕事となり、このようなシ
ステムではｆ−ｇ−ｈ−ｂのポンプ仕事のマイナス面が
大となり、ｉのタービン入口状態のレベルを上昇させる
と排気の仕事が増加するという問題がある。
【０００６】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的はエンジンの排気行程におけるマ
イナス面の仕事量を減少させるとともに、排気エネルギ
ーを効率よく回収してエンジンの駆動力に変換しようと
するターボコンパウンドエンジンを提供することにある
。
ものであり、その目的はエンジンの排気行程におけるマ
イナス面の仕事量を減少させるとともに、排気エネルギ
ーを効率よく回収してエンジンの駆動力に変換しようと
するターボコンパウンドエンジンを提供することにある
。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、エンジンの排気管にターボチャー
ジャを連結してエンジンへの過給圧を増大させるととも
に、排気エネルギーを回収してエンジントルクを増大さ
せるターボコンパウンドエンジンにおいて、前記エンジ
ンに２サイクル３気筒エンジンを採用するとともに、該
エンジンの排気マニホールドに配置したメタノール噴射
器と、ターボチャージャの回転軸に取付けた発電作動す
る回転電機と、ターボチャージャの排ガスにより駆動さ
れるタービン発電機と、エンジンのクランク軸に連結し
た電動機と、前記の回転電機とタービン発電機との発電
出力により前記の電動機を力行せしめる電力変換手段と
を備えたターボコンパウンドエンジンが提供される。
めに本発明によれば、エンジンの排気管にターボチャー
ジャを連結してエンジンへの過給圧を増大させるととも
に、排気エネルギーを回収してエンジントルクを増大さ
せるターボコンパウンドエンジンにおいて、前記エンジ
ンに２サイクル３気筒エンジンを採用するとともに、該
エンジンの排気マニホールドに配置したメタノール噴射
器と、ターボチャージャの回転軸に取付けた発電作動す
る回転電機と、ターボチャージャの排ガスにより駆動さ
れるタービン発電機と、エンジンのクランク軸に連結し
た電動機と、前記の回転電機とタービン発電機との発電
出力により前記の電動機を力行せしめる電力変換手段と
を備えたターボコンパウンドエンジンが提供される。
【０００８】
【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【０００９】図１は本発明にかかるターボコンパウンド
エンジンの一実施例を示す構成ブロック図である。
エンジンの一実施例を示す構成ブロック図である。
【００１０】同図において、１はエンジンで、２サイク
ル作動する３気筒エンジンであり、そのクランク角の１
２０度毎にそれぞれの噴射ノズル１１，１２，１３から
供給される軽油の爆発が行われて運転されるもので、そ
の排気マニホールド１４および吸気マニホールド１５に
はターボチャージャ２が接続されている。
ル作動する３気筒エンジンであり、そのクランク角の１
２０度毎にそれぞれの噴射ノズル１１，１２，１３から
供給される軽油の爆発が行われて運転されるもので、そ
の排気マニホールド１４および吸気マニホールド１５に
はターボチャージャ２が接続されている。
【００１１】ターボチャージャ２はタービン２１、コン
プレッサ２２を備え、エンジン１の排気マニホールド１
４から排出される排気エネルギーによるタービン２１の
トルクによりコンプレッサ２２を駆動し、その圧気作動
によって過給気を吸気マニホールド１５に圧送するもの
で、回転軸には回転電機２３が取付けられ、排気エネル
ギーを電力として回収するようにも構成されている。
プレッサ２２を備え、エンジン１の排気マニホールド１
４から排出される排気エネルギーによるタービン２１の
トルクによりコンプレッサ２２を駆動し、その圧気作動
によって過給気を吸気マニホールド１５に圧送するもの
で、回転軸には回転電機２３が取付けられ、排気エネル
ギーを電力として回収するようにも構成されている。
【００１２】また、３はタービン発電機で、ターボチャ
ージャ２からの排出ガスにより駆動されるタービン３１
と発電機３２とを備え、ターボチャージャ２の排出ガス
の残留エネルギーを電力に回収するもので、該回収電力
と前述の回転電機２３の発電出力とは、後述する電動機
６に供給されてエンジン１の出力を付勢するように結線
されている。
ージャ２からの排出ガスにより駆動されるタービン３１
と発電機３２とを備え、ターボチャージャ２の排出ガス
の残留エネルギーを電力に回収するもので、該回収電力
と前述の回転電機２３の発電出力とは、後述する電動機
６に供給されてエンジン１の出力を付勢するように結線
されている。
【００１３】４は整流装置で、回転電機２３からの発電
出力を整流する整流回路と、発電機３２の出力を整流す
る回路とを備えて両出力を加え合わせるものであり、５
はインバータで、整流装置４の加え合せた直流電力を所
定周波数の交流電力に変換して電動機６に供給して力行
させるもので、電動機６からはその回転信号がインバー
タ５にフィードバックされている。そして電動機６の回
転軸にはピニオン６１が取付けられ、エンジン１のフラ
イホイール１６の外周部のギヤと噛合い、電動機６の力
行によってエンジン１の出力を増大させるように構成さ
れている。
出力を整流する整流回路と、発電機３２の出力を整流す
る回路とを備えて両出力を加え合わせるものであり、５
はインバータで、整流装置４の加え合せた直流電力を所
定周波数の交流電力に変換して電動機６に供給して力行
させるもので、電動機６からはその回転信号がインバー
タ５にフィードバックされている。そして電動機６の回
転軸にはピニオン６１が取付けられ、エンジン１のフラ
イホイール１６の外周部のギヤと噛合い、電動機６の力
行によってエンジン１の出力を増大させるように構成さ
れている。
【００１４】なお、７はエンジン１に燃料を供給する軽
油の噴射ポンプで、８はメタノールの噴射ポンプであり
排気マニホールド１４に付設した噴射器８１にメタノー
ルを供給し、その燃焼によって未燃ガスの燃焼を行わせ
完全燃焼を図るものである。
油の噴射ポンプで、８はメタノールの噴射ポンプであり
排気マニホールド１４に付設した噴射器８１にメタノー
ルを供給し、その燃焼によって未燃ガスの燃焼を行わせ
完全燃焼を図るものである。
【００１５】つぎに、このように構成された本実施例の
作動について説明すると、エンジン１の３個のシリンダ
の噴射ノズル１１，１２，１３にはクランク軸の１２０
度回転毎に順次に軽油が供給されてエンジン１は円滑に
運転され、軽油の燃焼による排ガスは排気マニホールド
１４を介して、ターボチャージャ２に圧送されてタービ
ン２１を駆動するが、この間、排気マニホールド１４に
付設された噴射器８１から噴出されるメタノールの燃焼
により、軽油の未燃焼分も完全燃焼することになり、燃
焼効率のよい排気ガスがタービン２１を駆動することに
なる。このため、タービン軸のコンプレッサ２２はエン
ジン１への過給気圧を増大させるとともに、同時に駆動
される回転電機２３はその発電出力を整流装置４に送電
することになり、さらに、ターボチャージャ２から排出
されるガスにより駆動されるタービン発電機３の発電機
３２の出力も合せて整流装置４に送電されることになる
。
作動について説明すると、エンジン１の３個のシリンダ
の噴射ノズル１１，１２，１３にはクランク軸の１２０
度回転毎に順次に軽油が供給されてエンジン１は円滑に
運転され、軽油の燃焼による排ガスは排気マニホールド
１４を介して、ターボチャージャ２に圧送されてタービ
ン２１を駆動するが、この間、排気マニホールド１４に
付設された噴射器８１から噴出されるメタノールの燃焼
により、軽油の未燃焼分も完全燃焼することになり、燃
焼効率のよい排気ガスがタービン２１を駆動することに
なる。このため、タービン軸のコンプレッサ２２はエン
ジン１への過給気圧を増大させるとともに、同時に駆動
される回転電機２３はその発電出力を整流装置４に送電
することになり、さらに、ターボチャージャ２から排出
されるガスにより駆動されるタービン発電機３の発電機
３２の出力も合せて整流装置４に送電されることになる
。
【００１６】ついで、回転電機２３および発電機３２か
らの電力を送電された整流装置４ではそれぞれの整流回
路により直流に変換し、これらを加え合せてインバータ
５に供給し、インバータ５では電動機６から入力される
回転信号に応じた力行させる周波数の交流電力を電動機
６に送電して力行させ、歯車機構を介してエンジン１の
出力の増大を図ることになる。
らの電力を送電された整流装置４ではそれぞれの整流回
路により直流に変換し、これらを加え合せてインバータ
５に供給し、インバータ５では電動機６から入力される
回転信号に応じた力行させる周波数の交流電力を電動機
６に送電して力行させ、歯車機構を介してエンジン１の
出力の増大を図ることになる。
【００１７】図２はこのような本実施例のシステムにお
けるＰ／Ｖ線図であり、エンジン１のように２サイクル
エンジンにおけるピストンの下死点位置では、吸気弁と
排気弁とが交叉して開口しており、ピストンの上昇にし
たがいａ点で吸気弁が閉鎖して圧縮行程となり、ｂ点で
圧縮が終わってｃ点にて主燃焼が終了する。そしてｄ点
で排気弁が開放されてｅ点までブローダウンし、吸気圧
により送気されながらａ点まで移動する。ここでｅ点に
て排出される排気ガスは排気弁が閉鎖した後、前述の排
気マニホールドに付設された噴射器８１からのメタノー
ルの燃焼によって圧力が上昇してｆ点に達し、その後、
ターボチャージャ２およびタービン発電機３の内部にて
膨張してｇ点に到達する。
けるＰ／Ｖ線図であり、エンジン１のように２サイクル
エンジンにおけるピストンの下死点位置では、吸気弁と
排気弁とが交叉して開口しており、ピストンの上昇にし
たがいａ点で吸気弁が閉鎖して圧縮行程となり、ｂ点で
圧縮が終わってｃ点にて主燃焼が終了する。そしてｄ点
で排気弁が開放されてｅ点までブローダウンし、吸気圧
により送気されながらａ点まで移動する。ここでｅ点に
て排出される排気ガスは排気弁が閉鎖した後、前述の排
気マニホールドに付設された噴射器８１からのメタノー
ルの燃焼によって圧力が上昇してｆ点に達し、その後、
ターボチャージャ２およびタービン発電機３の内部にて
膨張してｇ点に到達する。
【００１８】したがって、ターボチャージャ２での膨張
仕事は回転電機２３の発電力に変換され、タービン発電
機３にての膨張仕事は発電機３の出力に変換され、これ
らの電力は電動機６に給電されて、効率よくエンジン１
のトルクを増大させることになる。
仕事は回転電機２３の発電力に変換され、タービン発電
機３にての膨張仕事は発電機３の出力に変換され、これ
らの電力は電動機６に給電されて、効率よくエンジン１
のトルクを増大させることになる。
【００１９】なお、２サイクルエンジンでは掃気弁と排
気弁とが下死点付近で、両者の開放が交叉するので、新
気と排気との交換に当り、４サイクルエンジンのような
ポンピング仕事は不必要となり、排気のためのマイナス
の仕事は生じない。
気弁とが下死点付近で、両者の開放が交叉するので、新
気と排気との交換に当り、４サイクルエンジンのような
ポンピング仕事は不必要となり、排気のためのマイナス
の仕事は生じない。
【００２０】以上、本発明を上述の実施例によって説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２１】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
２サイクル３気筒エンジンの排気マニホールドにメタノ
ールの噴射器を取付けて供給燃料の完全燃焼を図り、そ
の排気ガスをターボチャージャ、タービン発電機に順次
に供給して、過給気圧を増大させるとともに、ターボチ
ャージャの回転電機とタービン発電機とにより発電出力
を得、これらからの電力をエンジンのクランク軸に連結
した電動機に供給してエンジン出力を付勢させるので、
燃料の燃焼エネルギーが効率よく回収出来るとともに、
エンジンの排気行程におけるマイナス面の仕事がなくな
り、非常に効率のよいターボコンパウンドエンジンが実
現できるという効果が得られる。
２サイクル３気筒エンジンの排気マニホールドにメタノ
ールの噴射器を取付けて供給燃料の完全燃焼を図り、そ
の排気ガスをターボチャージャ、タービン発電機に順次
に供給して、過給気圧を増大させるとともに、ターボチ
ャージャの回転電機とタービン発電機とにより発電出力
を得、これらからの電力をエンジンのクランク軸に連結
した電動機に供給してエンジン出力を付勢させるので、
燃料の燃焼エネルギーが効率よく回収出来るとともに、
エンジンの排気行程におけるマイナス面の仕事がなくな
り、非常に効率のよいターボコンパウンドエンジンが実
現できるという効果が得られる。
【図１】本発明にかかるターボコンパウンドエンジンの
一実施例を示す構成ブロック図である。
一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本実施例における燃焼行程のＰ／Ｖ線図である
。
。
【図３】４サイクルエンジンにおける燃焼行程のＰ／Ｖ
線図である。
線図である。
１…エンジン
２…ターボチャージャ
３…タービン発電機
４…整流装置
５…インバータ
６…電動機
１４…排気マニホールド
１６…フライホイール
２３…回転電機
３２…発電機
８１…噴射器
Claims (1)
- 【請求項１】エンジンの排気管にターボチャージャを連
結してエンジンへの過給圧を増大させるとともに、排気
エネルギーを回収してエンジントルクを増大させるター
ボコンパウンドエンジンにおいて、前記エンジンに２サ
イクル３気筒エンジンを採用するとともに、該エンジン
の排気マニホールドに配置したメタノール噴射器と、タ
ーボチャージャの回転軸に取付けた発電作動する回転電
機と、ターボチャージャの排ガスにより駆動されるター
ビン発電機と、エンジンのクランク軸に連結した電動機
と、前記の回転電機とタービン発電機との発電出力によ
り前記の電動機を力行せしめる電力変換手段とを備えた
ことを特徴とするターボコンパウンドエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3165010A JP2929329B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ターボコンパウンドエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3165010A JP2929329B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ターボコンパウンドエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362226A true JPH04362226A (ja) | 1992-12-15 |
| JP2929329B2 JP2929329B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=15804130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3165010A Expired - Lifetime JP2929329B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ターボコンパウンドエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2929329B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8808096B2 (en) | 2009-03-27 | 2014-08-19 | Ricardo Uk Limited | Flywheel |
| US9273755B2 (en) | 2009-03-27 | 2016-03-01 | Ricardo Uk Limited | Method and apparatus for balancing a flywheel |
| US9391489B2 (en) | 2010-11-17 | 2016-07-12 | Ricardo Uk Limited | Magnetic coupler having magnets with different magnetic strengths |
| US9704631B2 (en) | 2009-03-27 | 2017-07-11 | Ricardo Uk Limited | Flywheel |
| US9718343B2 (en) | 2011-04-20 | 2017-08-01 | Ricardo Uk Limited | Energy storage system having a flywheel for a vehicle transmission |
-
1991
- 1991-06-10 JP JP3165010A patent/JP2929329B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8808096B2 (en) | 2009-03-27 | 2014-08-19 | Ricardo Uk Limited | Flywheel |
| US9273755B2 (en) | 2009-03-27 | 2016-03-01 | Ricardo Uk Limited | Method and apparatus for balancing a flywheel |
| US9704631B2 (en) | 2009-03-27 | 2017-07-11 | Ricardo Uk Limited | Flywheel |
| US9391489B2 (en) | 2010-11-17 | 2016-07-12 | Ricardo Uk Limited | Magnetic coupler having magnets with different magnetic strengths |
| US9718343B2 (en) | 2011-04-20 | 2017-08-01 | Ricardo Uk Limited | Energy storage system having a flywheel for a vehicle transmission |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2929329B2 (ja) | 1999-08-03 |
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