JPH0517382B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0517382B2
JPH0517382B2 JP60243752A JP24375285A JPH0517382B2 JP H0517382 B2 JPH0517382 B2 JP H0517382B2 JP 60243752 A JP60243752 A JP 60243752A JP 24375285 A JP24375285 A JP 24375285A JP H0517382 B2 JPH0517382 B2 JP H0517382B2
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JP
Japan
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engine
exhaust
clutch
crankshaft
way clutch
Prior art date
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Application number
JP60243752A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62103422A (en
Inventor
Juichi Nakamura
Nobuhiko Yasuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP60243752A priority Critical patent/JPS62103422A/en
Publication of JPS62103422A publication Critical patent/JPS62103422A/en
Publication of JPH0517382B2 publication Critical patent/JPH0517382B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02Engines with prolonged expansion
    • F02B41/10Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、デイーゼル機関用の過給機システム
に関し、特に一般車両用、荷役運搬機械用、建設
機械用、特車用、舶用等に使用される2サイク
ル、4サイクル内燃機関に広く利用可能な、ター
ボコンパウンド機関に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a supercharger system for diesel engines, particularly for use in general vehicles, cargo handling machines, construction machines, special vehicles, ships, etc. The present invention relates to a turbo compound engine that can be widely used in 2-stroke and 4-stroke internal combustion engines.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図に示すように、従来のターボコンパウン
ド機関の一例が構成されており、排気ガスは機関
1の排気管2より排気ターボ過給機10のタービ
ン9に導かれ、これによりコンプレツサ8を駆動
し、吸入空気を加圧する。加圧することにより、
温度上昇した加圧空気は、給気冷却器3により冷
却された後、給気管4を通つて機関1に過給され
る。
As shown in FIG. 4, an example of a conventional turbo compound engine is configured, and exhaust gas is guided from an exhaust pipe 2 of an engine 1 to a turbine 9 of an exhaust turbo supercharger 10, which drives a compressor 8. and pressurize the intake air. By applying pressure,
The pressurized air whose temperature has increased is cooled by the charge air cooler 3 and then supercharged to the engine 1 through the charge air pipe 4.

そして、通常の排気ターボ過給機関では、排気
ターボ過給機10のタービン9から出た排気ガス
のエネルギーは大気中に排棄されるが、ターボコ
ンパウンド機関では、タービン後流部に低圧回収
タービン7を設け、これを、減速ギヤ列6を介し
て機関1のクランク軸5に機械的に結合する事に
より、排気エネルギーを低圧回収タービン7によ
り有効に回収して機関の性能向上がはかられてい
る。
In a normal exhaust turbocharged engine, the energy of the exhaust gas emitted from the turbine 9 of the exhaust turbocharger 10 is exhausted into the atmosphere, but in a turbo compound engine, a low pressure recovery turbine is installed downstream of the turbine. 7 and is mechanically coupled to the crankshaft 5 of the engine 1 via the reduction gear train 6, the exhaust energy can be effectively recovered by the low pressure recovery turbine 7 and the performance of the engine can be improved. ing.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述のように構成された従来の機関による場合
には、次のような問題点がある。
The conventional engine configured as described above has the following problems.

(1) 回収排気エネルギー量の多い高負荷域でター
ボコンパウンド機関としての性能向上は可能で
あるが、回収排気エネルギー量の少ない低速域
や中低負荷域では、回収タービン7や減速ギヤ
列6による機関ポンピング損失、摩擦損失等の
デメリツトを上まわる性能向上を期待できず、
機関の広い速度、負荷範囲での性能向上が困難
である。
(1) It is possible to improve the performance of a turbo compound engine in the high load range where the amount of recovered exhaust energy is large, but in the low speed range and medium to low load range where the amount of recovered exhaust energy is small, it is possible to improve the performance by using the recovery turbine 7 and the reduction gear train 6. We cannot expect performance improvements to outweigh the disadvantages such as engine pumping loss and friction loss.
It is difficult to improve performance over a wide engine speed and load range.

(2) 回収タービンが低圧型のため、タービン外径
が大きくなり、しかも排気ターボチヤージヤと
回収タービンとの間の配管等、機関本体を軽量
コンパクトにまとめる事ができない。
(2) Since the recovery turbine is a low-pressure type, the outer diameter of the turbine is large, and the engine itself cannot be made lightweight and compact due to piping between the exhaust turbocharger and the recovery turbine.

(3) 排気ターボチヤージヤ・タービン後流側に回
収タービン7が設置されているため、排気ター
ボチヤージヤ・タービンの後流側が絞られる過
渡的負荷条件に対し排気ターボチヤージヤの吹
上りが悪く、機関過渡特性が良くない。
(3) Since the recovery turbine 7 is installed on the downstream side of the exhaust turbocharger turbine, the exhaust turbocharger blows up poorly under transient load conditions where the downstream side of the exhaust turbocharger turbine is throttled, resulting in good engine transient characteristics. do not have.

本発明は、これらの問題点の解消をはかろうと
するもので、内燃機関の運転状態に対応した過給
を行えるようにした、ターボコンパウンド機関を
提供することを目的とする。
The present invention attempts to solve these problems, and aims to provide a turbo compound engine that can perform supercharging in accordance with the operating state of the internal combustion engine.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このため、本発明のターボコンパウンド機関
は、内燃機関において、排気ターボ過給機と、同
排気ターボ過給機と上記内燃機関のクランク軸と
の間にギヤ列をそなえて介装された動力伝達系と
をそなえ、同動力伝達系が、上記の排気ターボ過
給機から上記クランク軸へ動力を伝達させうる第
1のワンウエイクラツチ8aと、上記クランク軸
から上記排気ターボ過給機へ動力を伝達させうる
第2のワンウエイクラツチ8bと、上記第1のワ
ンウエイクラツチを介する動力伝達路と上記第2
のワンウエイクラツチを介する動力伝達路とをそ
れぞれ断続しうる第1および第2のクラツチ7
a,7bとをそなえて構成され、上記内燃機関の
運転状態を検出するセンサと、同センサの検出信
号に基づき上記第1および第2のクラツチへそれ
ぞれ制御信号を出力して低中速低負荷状態では第
2のクラツチ7bを接続して排気ターボ過給機を
クラツチ軸にて駆動するメカニカルドライブ運転
となし、中高速高負荷状態では第2のクラツチ7
bを断、第1のクラツチ7aを接として排気ター
ボ過給機の動力の一部をクランク軸に回収するタ
ーボコンパウンド運転となし、上記以外の運転状
態時には第1、第2のクラツチをともに断として
排気ターボ過給運転となすコントローラとが設け
られたことを特徴としている。
For this reason, the turbo compound engine of the present invention provides a power transmission system in which an exhaust turbo supercharger is provided in an internal combustion engine, and a gear train is provided between the exhaust turbo supercharger and the crankshaft of the internal combustion engine. a first one-way clutch 8a capable of transmitting power from the exhaust turbo supercharger to the crankshaft; and a first one-way clutch 8a capable of transmitting power from the crankshaft to the exhaust turbo supercharger. a second one-way clutch 8b that can be
The first and second clutches 7 can respectively connect and disconnect the power transmission path via the one-way clutch.
a, 7b, and a sensor that detects the operating state of the internal combustion engine, and outputs control signals to the first and second clutches respectively based on the detection signal of the sensor to control the engine at low to medium speeds and under low load. In this state, the second clutch 7b is connected and the exhaust turbo supercharger is driven by the clutch shaft, resulting in mechanical drive operation.
b is disconnected, the first clutch 7a is connected, and a part of the power of the exhaust turbo supercharger is recovered to the crankshaft. It is characterized by being equipped with a controller for exhaust turbo supercharging operation.

〔作用〕[Effect]

上述の本発明のターボコンパウンド機関では、
コントローラからの制御信号にもとづき、第1お
よび第2のクラツチがそれぞれ断続され、第2の
クラツチが接続された排気ターボ過給機メカニカ
ルドライブ状態と、第1のクラツチが接続された
ターボコンパウンド状態と、第1および第2のク
ラツチをいずれも接続されない排気ターボ過給状
態とが切り換えられる。
In the turbo compound engine of the present invention described above,
Based on control signals from the controller, the first and second clutches are respectively engaged and engaged, and the exhaust turbo supercharger mechanical drive state is in which the second clutch is connected, and the turbo compound state is in which the first clutch is connected. , and an exhaust turbocharging state in which both the first and second clutches are not connected.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面により本発明の実施例について説明
すると、第1〜3図は本発明の一実施例としての
ターボコンパウンド機関を示すもので、第1図は
その全体構成を示す模式図、第2図はその制御系
を示すブロツク図、第3図はその作動を示すグラ
フである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Figures 1 to 3 show a turbo compound engine as an embodiment of the present invention, Figure 1 is a schematic diagram showing its overall configuration, and Figure 2 is a schematic diagram showing the overall configuration. is a block diagram showing its control system, and FIG. 3 is a graph showing its operation.

第1図に示すように、排気ターボ過給機9のタ
ービン部において、タービン動翼11の外側に可
変静翼である可変ノズル12が円周上に配置さ
れ、この可変ノズル12の開度を変更させる駆動
リング13が、リンクを介して可変ノズル12に
連結されている。
As shown in FIG. 1, in the turbine section of the exhaust turbo supercharger 9, variable nozzles 12, which are variable stator blades, are arranged on the circumference outside of the turbine rotor blades 11. A variable drive ring 13 is connected to the variable nozzle 12 via a link.

排気ターボ過給機9は減速ギヤ列6をそなえた
動力伝達系を介して機関クランク軸5に結合され
ている。この減速ギヤ列6は、排気ターボ過給機
9とクランク軸5との間の動力伝達において、2
系列の並列ギヤ列を有して構成されている。これ
らのギヤ列相互間には、機関回転速度、負荷等の
制御信号により機械的、電気的油圧的に断続可能
な第1のクラツチ7a、第2のクラツチ7bと、
このクラツチ7a,7bとそれぞれシリーズに連
結された第1のワンウエイクラツチ8a、第2の
ワンウエイクラツチ8bが介装されている。二つ
のワンウエイクラツチ8a,8bは、ギヤ列6を
介しての排気ターボ過給機9とクランク軸5との
間の動力伝達方向を、相互に逆向きになるよう構
成されている。すなわち、図中ワンウエイクラツ
チ8a,8bの矢印方向は、動力伝達方向を示し
ており、矢印と逆方向への動力伝達は行われない
ようになつている。なお、それぞれのギヤ列6に
挿入されるワンウエイクラツチ8a,8bは不可
欠の構成要素であるが、クラツチ7a,7bは必
要に応じ、その一方を省略することができる。従
つて、本ギヤ列においてクラツチ7a,7b、ワ
ンウエイクラツチ8a,8bの作用により一方の
ギヤ列を接続状態にし動力伝達を行なわせる場
合、他方のギヤ列を切断状態にすることができ、
また、両ギヤ列を切断状態とする事もできるよう
になつている。その他の構成は第4図と同様に、
機関1、排気管2、給気冷却器3、給気管4等よ
り成つている。
The exhaust turbo supercharger 9 is connected to the engine crankshaft 5 via a power transmission system including a reduction gear train 6 . This reduction gear train 6 is used for power transmission between the exhaust turbocharger 9 and the crankshaft 5.
It is configured with a series of parallel gear trains. Between these gear trains, there are a first clutch 7a and a second clutch 7b that can be mechanically, electrically, or hydraulically disconnected according to control signals such as engine speed and load.
A first one-way clutch 8a and a second one-way clutch 8b are interposed, which are connected in series with the clutches 7a and 7b, respectively. The two one-way clutches 8a and 8b are configured so that the directions of power transmission between the exhaust turbocharger 9 and the crankshaft 5 via the gear train 6 are opposite to each other. That is, the direction of the arrow of the one-way clutches 8a and 8b in the figure indicates the direction of power transmission, and the power is not transmitted in the direction opposite to the arrow. Although the one-way clutches 8a and 8b inserted into each gear train 6 are essential components, one of the clutches 7a and 7b can be omitted if necessary. Therefore, in this gear train, when one gear train is connected and power is transmitted by the action of clutches 7a, 7b and one-way clutches 8a, 8b, the other gear train can be brought into a disconnected state,
It is also possible to put both gear trains in a disconnected state. The rest of the configuration is the same as in Figure 4.
It consists of an engine 1, an exhaust pipe 2, an air supply cooler 3, an air supply pipe 4, etc.

そして、本実施例における制御システムは第2
図に示すように構成されており、可変ノズル12
を駆動する駆動リング13にリンクを介し、アク
チユエータ16が接続されている。アクチユエー
タ16は、可変ノズル開閉駆動回路24を介しコ
ントローラとしてのマイクロコンピユータ22に
連結されており、マイクロコンピユータ22にお
いて機関回転速度、コンプレツサ出口給気圧力、
燃料噴射量、タービン入口温度等に対し最適なノ
ズル面積が得られるよう演算され、可変ノズル開
閉駆動回路24に出力されて、駆動回路24から
の制御信号によりアクチユエータ16が駆動さ
れ、可変ノズル開度を調整しうるようになつてい
る。
The control system in this embodiment is
It is configured as shown in the figure, and the variable nozzle 12
An actuator 16 is connected to a drive ring 13 via a link. The actuator 16 is connected to a microcomputer 22 as a controller via a variable nozzle opening/closing drive circuit 24, and the microcomputer 22 controls engine rotational speed, compressor outlet air supply pressure,
The optimum nozzle area is calculated for the fuel injection amount, turbine inlet temperature, etc., and is output to the variable nozzle opening/closing drive circuit 24. The actuator 16 is driven by the control signal from the drive circuit 24, and the variable nozzle opening is controlled. It is now possible to adjust the

排気ターボ過給機9とクランク軸5とを結合す
る減速ギヤ列6に介装されたクラツチ7a,7b
は、機関1と排気ターボ過給機9の運転状態、す
なわち、機関1が排気ターボ過給機9を駆動する
メカニカルドライブ状態、排気ターボ過給機9か
ら機関1側へタービン排気エネルギーが回収され
るターボコンパウンド状態、機関1と排気ターボ
過給機9との間に機械的結合状態のないフルター
ボ状態の3状態を機関の使用条件、負荷条件に応
じて制御するもので、機関回転速度、燃料噴射
量、コンプレツサ出口圧力等に対応して望ましい
状態の選択が3状態の中からコントローラとして
のマイクロコンピユータ22により行なわれ、ク
ラツチ断続駆動回路23からの制御信号により、
クラツチ断続用アクチユエータ17a,17bが
作動してクラツチ7a,7bの断続が行なわれる
ようになつている。
Clutches 7a and 7b are interposed in the reduction gear train 6 that connects the exhaust turbocharger 9 and the crankshaft 5.
is the operating state of the engine 1 and the exhaust turbo supercharger 9, that is, the mechanical drive state in which the engine 1 drives the exhaust turbo supercharger 9, and the turbine exhaust energy is recovered from the exhaust turbo supercharger 9 to the engine 1 side. This system controls three states according to engine usage conditions and load conditions: a turbo compound state with no mechanical connection between the engine 1 and the exhaust turbo supercharger 9, and a full turbo state with no mechanical connection between the engine 1 and the exhaust turbo supercharger 9. A microcomputer 22 serving as a controller selects a desired state from among three states depending on the injection amount, compressor outlet pressure, etc., and a control signal from a clutch intermittent drive circuit 23 selects a desired state from among three states.
Clutch disengagement actuators 17a and 17b are operated to engage and disengage the clutches 7a and 7b.

なお、クラツチ7a,7bの断続を機関回転数
のみにより制御する場合は、機械的に断続を行な
える遠心式クラツチまたは機関潤滑油圧により断
続を行なえる油圧式クラツチ等を使用する事もで
きる。そして、燃料噴射ポンプ14の噴射タイミ
ング変更アクチユエータ15は、機関の使用条
件、負荷条件に応じ、最適タイミングがマイクロ
コンピユータ22により演算され、噴射タイミン
グ変更駆動回路25からの制御信号により噴射タ
イミング変更アクチユエータ15が作動して燃料
噴射ポンプ14が調整され、噴射タイミングが決
定されるようになつている。
When the engagement and engagement of the clutches 7a and 7b is controlled solely by the engine speed, a centrifugal clutch that can be engaged and engaged mechanically or a hydraulic clutch that can be engaged and engaged using engine lubricating oil pressure can also be used. The optimum timing of the injection timing change actuator 15 of the fuel injection pump 14 is calculated by the microcomputer 22 according to the usage conditions and load conditions of the engine, and the injection timing change actuator 15 is controlled by a control signal from the injection timing change drive circuit 25. is operated, the fuel injection pump 14 is adjusted, and the injection timing is determined.

図示例では燃料噴射ポンプ14を列型噴射ポン
プで示しているため、噴射タイミング変更アクチ
ユエータ15は、いわゆる電子式タイマに相当す
るが、燃料噴射ポンプ14がユニツトインジエク
タ型、またはユニツトポンプ型等である場合、そ
れに相応する噴射タイミング変更機構で構成され
る。
In the illustrated example, the fuel injection pump 14 is shown as a row-type injection pump, so the injection timing change actuator 15 corresponds to a so-called electronic timer. In some cases, it is configured with a corresponding injection timing changing mechanism.

ところで、マイクロコンピユータ22において
機関の運転状態を検出するためスロツトル開度セ
ンサ18、機関回転速度センサ19が設けられて
おり、機関回転速度は機関回転速度センサ19、
燃料噴射量は燃料噴射ポンプ14のスロツトル開
度センサ18により検出され、マイクロコンピユ
ータ22に入力されるようになつている。
By the way, the microcomputer 22 is provided with a throttle opening sensor 18 and an engine rotation speed sensor 19 to detect the operating state of the engine, and the engine rotation speed is determined by the engine rotation speed sensor 19,
The fuel injection amount is detected by the throttle opening sensor 18 of the fuel injection pump 14 and is input to the microcomputer 22.

そして、コンプレツサ出口圧力は圧力センサ2
0により、タービン入口排気温度は温度センサ2
1により検出され、それぞれA/D変換器26,
27を介してマイクロコンピユータ22に入力さ
れるようになつている。マイクロコンピユータ2
2は、予め定めた制御プログラムに従つてソフト
ウエアによるデイジタル演算処理を実行するよう
に構成されており、CPU,RAM,ROM,I/
O回路部等を主要部として構成されている。
Then, the compressor outlet pressure is determined by pressure sensor 2.
0, the turbine inlet exhaust temperature is measured by temperature sensor 2.
1 and A/D converters 26, 26, respectively.
The data is inputted to the microcomputer 22 via 27. Microcomputer 2
2 is configured to execute digital arithmetic processing by software according to a predetermined control program, and includes a CPU, RAM, ROM, and I/O.
It is constructed with the O circuit section etc. as the main part.

そして、マイクロコンピユータ22には、第3
図に示すような運転状態判断のマツプが内蔵され
ており、そのマツプに従つて演算を行なうように
なつている。
Then, the microcomputer 22 has a third
A map for determining driving conditions as shown in the figure is built-in, and calculations are performed according to the map.

本発明の一実施例としてのターボコンパウンド
機関は、上述のごとく構成されているので、第3
図に示すような排気ターボ過給機と機関との3過
給状態A,B,Cのうち、どの状態に対応するか
がマイクロコンピユータ22において演算され
る。そして、それぞれの過給状態に対応するよう
に減速ギヤ列クラツチ、タービンノズル面積、噴
射ポンプ進角特性が調整される。
Since the turbo compound engine as an embodiment of the present invention is configured as described above, the third
The microcomputer 22 calculates which state corresponds to the three supercharging states A, B, and C of the exhaust turbo supercharger and the engine as shown in the figure. Then, the reduction gear train clutch, turbine nozzle area, and injection pump advance angle characteristics are adjusted to correspond to each supercharging state.

すなわち、車両用エンジンとして要求される発
進加走性向上のため、低中速低中負荷域Cでは第
2のクラツチ7bがON状態となり排気ターボ過
給機メカニカルドライブが行なわれる。一方中高
速、高負荷域Aでは、第2のクラツチ7bが
OFF、第1のクラツチ7aがON状態になり、排
気ターボ過給機9タービンのターボコンパウンド
状態で運転され、余剰出力が機関側へ回収され
て、機関性能向上がもたらされる。このとき、タ
ービンノズル面積は図に実線で示すようなワンウ
エイクラツチ8a,8bがOFF状態の排気ター
ボ過給状態に対し鎖線で示す位置まで小さく調整
され、噴射ポンプも排気ターボ過給状態に対し鎖
線で示すように遅角される。そして、その他の速
度、負荷域ではクラツチ7a,7bがOFF状態
に調整され、排気ターボ過給状態で運転される。
That is, in order to improve the start-up acceleration required for a vehicle engine, the second clutch 7b is turned on in the low-medium speed and low-medium load range C, and mechanical drive of the exhaust turbo supercharger is performed. On the other hand, in medium-high speed and high load range A, the second clutch 7b
OFF, the first clutch 7a is turned ON, the exhaust turbo supercharger 9 turbine is operated in a turbo compound state, surplus output is recovered to the engine side, and engine performance is improved. At this time, the turbine nozzle area is adjusted to be small to the position shown by the chain line in the exhaust turbo supercharging state where the one-way clutches 8a and 8b are OFF, as shown by the solid line in the figure, and the injection pump is also adjusted to the position shown by the chain line in the exhaust turbo supercharging state. The angle is delayed as shown in . In other speed and load ranges, the clutches 7a and 7b are adjusted to the OFF state, and the engine is operated in an exhaust turbocharged state.

このような本実施例の機関によれば、次のよう
な効果ないし利点が得られる。
According to the engine of this embodiment, the following effects or advantages can be obtained.

(1) 機関1より減速ギヤ列6を介して排気ターボ
過給機9を機械駆動する事ができる。
(1) The exhaust turbo supercharger 9 can be mechanically driven from the engine 1 via the reduction gear train 6.

(2) 排気ターボ過給機9タービンの余剰エネルギ
ーをギヤ列6を介し、機関1へ回収する事がで
きる。
(2) Excess energy of the exhaust turbocharger 9 turbine can be recovered to the engine 1 via the gear train 6.

(3) 減速ギヤ列6に挿入されているクラツチ7
a,7bをOFF状態にする事により、排気タ
ーボ過給機9は、機関との機械的結合なく、フ
ル・ターボ状態で運転する事ができる。
(3) Clutch 7 inserted in reduction gear train 6
By turning off a and 7b, the exhaust turbo supercharger 9 can be operated in a full turbo state without being mechanically coupled to the engine.

(4) 減速ギヤ列6に挿入されたクラツチ7a,7
bを機関制御信号により接断する事により上記
(1)、(2)、(3)の排気ターボ過給機9の運転条件
を、機関に必要な条件に応じて制御する事がで
きる。そしてこの場合、動力伝達系がワンウエ
イクラツチとクラツチとからなる動力伝達路の
2組みを並設して構成されていて、上記(1)、
(2)、(3)の運転の切換えがこれら2組みの動力伝
達路のクラツチを各別に操作することによつて
行なわれるため、誤作動のおそれがなく、各運
転モード切換えを簡素な装置により正確に行な
うことができる。
(4) Clutches 7a and 7 inserted into the reduction gear train 6
The above can be achieved by connecting and disconnecting b by the engine control signal.
The operating conditions of the exhaust turbo supercharger 9 (1), (2), and (3) can be controlled according to the conditions necessary for the engine. In this case, the power transmission system is constructed by arranging two sets of power transmission paths each consisting of a one-way clutch and a clutch, and the above (1).
(2) and (3) are operated by operating the clutches of these two sets of power transmission lines separately, so there is no risk of malfunction, and each operation mode can be switched using a simple device. Can be done accurately.

(5) 排気ターボ過給機9におけるタービンの可変
ノズル12の面積を機関制御信号により制御す
る事により(4)項は、よりきめ細かく制御する事
ができる。
(5) By controlling the area of the variable nozzle 12 of the turbine in the exhaust turbocharger 9 using an engine control signal, item (4) can be controlled more precisely.

(6) 低圧タービン回収ターボコンパウンド機関よ
り機関をコンパクトにまとめられる。
(6) The engine can be made more compact than the low-pressure turbine recovery turbo compound engine.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、本発明のターボコンパウ
ンド機関によれば、簡素な構成で、機関に要求さ
れる回転速度、負荷条件に応じメカニカルドライ
ブ、フル・ターボ、ターボコンパウンドの三つの
状態にて運転する事ができるようになり、次のよ
うな効果ないし利点が得られる。
As detailed above, the turbo compound engine of the present invention has a simple configuration and can be operated in three states: mechanical drive, full turbo, and turbo compound depending on the rotational speed and load conditions required for the engine. You will be able to do this, and the following effects and benefits will be obtained.

(1) 排気ターボチヤージヤのメカニカルドライブ
により、車両用エンジンとして発進加速性に優
れるようになる。
(1) The mechanical drive of the exhaust turbocharger provides excellent start-up acceleration as a vehicle engine.

(2) 中高速、高負荷域でターボコンパウンド運転
により機関高性能化(高出力、低燃費化)がも
たらされる。
(2) Engine performance (high output, low fuel consumption) is achieved by turbo compound operation at medium to high speeds and high load ranges.

(3) (1)、(2)項の過給条件が機関にとつて性能上不
利となる回転速度、負荷範囲では、フル・ター
ボ状態にて運転できるため、(1)、(2)項の過給を
上記の不利な範囲において行なわざるを得ない
場合に生ずるデメリツトをカバーする事ができ
る。
(3) In the rotation speed and load range where the supercharging conditions in paragraphs (1) and (2) are disadvantageous to the engine performance, it is possible to operate in a full turbo state, so paragraphs (1) and (2) It is possible to compensate for the disadvantages that arise when supercharging is forced to take place within the disadvantageous range described above.

(4) 一段排気ターボチヤージヤであるため、ター
ボチヤージヤを含めた機関全体が、多機能過給
運転に拘わらずコンパクトにまとめる。
(4) Since it is a single-stage exhaust turbocharger, the entire engine including the turbocharger can be kept compact despite multi-function supercharging operation.

(5) 動力伝達系がワンウエイクラツチとクラツチ
とからなる動力伝達路の2組みで構成されてい
て、運転モードの切換えが上記各組みのクラツ
チを各別に接、断操作して行なわれるので、運
転モードの切換えを正確かつ簡素な装置により
行なうことができる。
(5) The power transmission system is composed of two sets of power transmission paths consisting of a one-way clutch and a clutch, and the operation mode is switched by individually engaging and disengaging the clutches of each set. Mode switching can be performed accurately and with a simple device.

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

第1〜3図は本発明の一実施例としてのターボ
コンパウンド機関を示すもので、第1図はその全
体構成を示す模式図、第2図はその制御系を示す
ブロツク図、第3図はその作動を示すグラフであ
り、第4図は従来の低圧タービン回収ターボコン
パウンド機関のシステム構成図である。 1……機関、2……排気管、3……給気冷却
器、4……給気管、5……クランク軸、6……減
速ギヤ列、7a……第1のクラツチ、7b……第
2のクラツチ、8a……第1のワンウエイクラツ
チ、8b……第2のワンウエイクラツチ、9……
排気ターボ過給機、10……コンプレツサ、11
……タービン動翼、12……可変ノズル、13…
…駆動リング、14……燃料噴射ポンプ、15…
…噴射タイミング変更アクチユエータ、16……
アクチユエータ、17a,17b……クラツチ断
続用アクチユエータ、18……スロツトル開度セ
ンサ、19……機関回転速度センサ、20……圧
力センサ、21……温度センサ、22……コント
ローラとしてのマイクロコンピユータ、23……
クラツチ断続駆動回路、24……可変ノズル開閉
駆動回路、25……噴射タイミング変更駆動回
路、26,27……A/D変換器。
Figures 1 to 3 show a turbo compound engine as an embodiment of the present invention. Figure 1 is a schematic diagram showing its overall configuration, Figure 2 is a block diagram showing its control system, and Figure 3 is a This is a graph showing its operation, and FIG. 4 is a system configuration diagram of a conventional low pressure turbine recovery turbo compound engine. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...engine, 2...exhaust pipe, 3...supply air cooler, 4...supply air pipe, 5...crankshaft, 6...reduction gear train, 7a...first clutch, 7b...first 2 clutches, 8a...first one-way clutch, 8b...second one-way clutch, 9...
Exhaust turbo supercharger, 10... Compressor, 11
...Turbine rotor blade, 12...Variable nozzle, 13...
...Drive ring, 14...Fuel injection pump, 15...
...Injection timing change actuator, 16...
Actuator, 17a, 17b... Actuator for clutch engagement, 18... Throttle opening sensor, 19... Engine rotation speed sensor, 20... Pressure sensor, 21... Temperature sensor, 22... Microcomputer as controller, 23 ……
Clutch intermittent drive circuit, 24... Variable nozzle opening/closing drive circuit, 25... Injection timing change drive circuit, 26, 27... A/D converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 内燃機関において、排気ターボ過給機と、同
排気ターボ過給機と上記内燃機関のクランク軸と
の間にギヤ列をそなえて介装された動力伝達系と
をそなえ、同動力伝達系が、上記の排気ターボ過
給機から上記クランク軸へ動力を伝達させうる第
1のワンウエイクラツチ8aと、上記クランク軸
から上記排気ターボ過給機へ動力を伝達させうる
第2のワンウエイクラツチ8bと、上記第1のワ
ンウエイクラツチを介する動力伝達路と上記第2
のワンウエイクラツチを介する動力伝達路とをそ
れぞれ断続しうる第1および第2のクラツチと7
a,7bとをそなえて構成され、上記内燃機関の
運転状態を検出するセンサと、同センサの検出信
号に基づき上記第1および第2のクラツチへそれ
ぞれ制御信号を出力して低中速低負荷状態では第
2のクラツチ7bを接続して排気ターボ過給機を
クランク軸にて駆動するメカニカルドライブ運転
となし、中高速高負荷状態では第2のクラツチ7
bを断、第1のクラツチ7aを接として排気ター
ボ過給機の動力の一部をクランク軸に回収するタ
ーボコンパウンド運転となし、上記以外の運転状
態時には第1、第2のクラツチをともに断として
排気ターボ過給運転となすコントローラとが設け
られたことを特徴とする、ターボコンパウンド機
関。
1. An internal combustion engine is equipped with an exhaust turbo supercharger and a power transmission system with a gear train interposed between the exhaust turbo supercharger and the crankshaft of the internal combustion engine, and the power transmission system is , a first one-way clutch 8a capable of transmitting power from the exhaust turbocharger to the crankshaft, and a second one-way clutch 8b capable of transmitting power from the crankshaft to the exhaust turbocharger; A power transmission path via the first one-way clutch and the second one-way clutch.
first and second clutches capable of connecting and disconnecting the power transmission path via the one-way clutch;
a, 7b, and a sensor that detects the operating state of the internal combustion engine, and outputs control signals to the first and second clutches respectively based on the detection signal of the sensor to control the engine at low to medium speeds and under low load. In this state, the second clutch 7b is connected and the exhaust turbo supercharger is driven by the crankshaft, resulting in mechanical drive operation.
b is disconnected, the first clutch 7a is connected, and a part of the power of the exhaust turbo supercharger is recovered to the crankshaft. A turbo compound engine, characterized in that it is provided with a controller for exhaust turbocharging operation.
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