JPH0552407B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0552407B2
JPH0552407B2 JP61245066A JP24506686A JPH0552407B2 JP H0552407 B2 JPH0552407 B2 JP H0552407B2 JP 61245066 A JP61245066 A JP 61245066A JP 24506686 A JP24506686 A JP 24506686A JP H0552407 B2 JPH0552407 B2 JP H0552407B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
power turbine
valve
bypass valve
load
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61245066A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63100225A (ja
Inventor
Yoshio Sekyama
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.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP61245066A priority Critical patent/JPS63100225A/ja
Publication of JPS63100225A publication Critical patent/JPS63100225A/ja
Publication of JPH0552407B2 publication Critical patent/JPH0552407B2/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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

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機関に関するもの
である。
[従来の技術] 内燃機関の排気管にターボ過給機を接続して、
ターボ過給機により吸気過給を行うとともに、タ
ーボ過給機の後段に回収タービンを接続して、回
収タービンの吸収動力を機関のクランク軸へ伝達
するものが、例えば実開昭60−157941号公報や特
開昭61−38127号公報に開示されている。
前者のものでは、ターボ過給機と回収タービン
を接続する管の途中に設けたバイパス弁を、アク
セルペダルを踏み込んだ時にのみ閉じて回収ター
ビンへ排気を供給し、アクセルペダルを離した時
にはバイパス弁を開いてターボ過給機を出た排気
を直接外部へ放出している。これにより、排気エ
ネルギが小さい無負荷運転で回収タービンを駆動
することの無駄を省いている。
後者のものでは、ターボ過給機に設けた可変ノ
ズルを、機関の回転数、スロツトル弁開度、過給
圧(ブースト圧)の信号に基づいて制御し、機関
の低負荷域ではバイパス弁を開いて回収タービン
の駆動を停止する一方、機関の高負荷域ではバイ
パス弁を閉じてターボコンパウンド機関として作
動させる。しかし、ターボ過給機に可変ノズルを
設けることは構造が複雑になり、また機関の軽負
荷時バイパス弁を開いて回収タービン排気が流れ
ないようにしても、クランク軸から歯車機構を経
て回収タービンが逆駆動されると、排気管の出口
から回収タービンへ外気が逆流し、回収タービン
のポンプ損失が生じ、燃費向上には寄与しない。
[発明が解決しようとする問題点] そこで、本発明の目的はバイパス弁を機関の回
転数と負荷に関連して開閉し、高負荷運転でパワ
ータービンを駆動して排気エネルギを有効に回収
するとともに、軽負荷運転でのパワータービンの
運転による動力損失を抑える、ターボコンパウン
ド機関を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明の構成は内
燃機関の排気管にターボ過給機とパワータービン
を順に接続し、パワータービンの回転軸と機関の
クランク軸とを流体継手により結合し、ターボ過
給機の出口とパワータービンの入口とを結ぶ接続
管の途中に、接続管を大気へ開放するバイパス弁
を設け、パワータービンの出口に電磁開閉弁を設
け、機関の負荷が所定値以下の時バイパス弁を開
きかつ電磁開閉弁を閉じ、機関の負荷が所定値以
上の時バイパス弁を閉じかつ電磁開閉弁を開くよ
う制御する制御装置を備えたものである。
[作用] 機関の低速域では、バイパス弁が開き、電磁開
閉弁が閉じ、ターボ過給機だけが駆動され、ター
ボ過給機のタービン出口から排気が外部へ排出さ
れる。
この時、パワータービンの出口が電磁開閉弁に
より閉じられているので、機関のクランク軸によ
りパワータービンが逆駆動されても、外気の吸い
込みによる空気の掻き回し損失が減じられ、パワ
ータービンの動力損失は出口が開いている場合よ
りも少ない。
機関の高速域では、機関の負荷が大きい場合に
バイパス弁が閉じられ、パワータービンが駆動さ
れ、排気エネルギが機関のクランク軸へ回収され
る。しかし、機関の負荷が小さい場合は、機関の
排気流量が少なく、排気エネルギも小さいのでバ
イパス弁が開かれ、パワータービンは駆動されな
い。
[発明の実施例] 第1図に示すように、機関2の排気マニホール
ド3に連なる排気管4は、ターボ過給機5のター
ビン8の入口へ接続され、タービン8の出口は接
続管9を介してパワータービン12の入口へ接続
される。パワータービン12の出口は電磁開閉弁
31を有する排気管26に接続され、消音器を経
て外部へ開放される。ターボ過給機5は軸7によ
りタービン8の翼車とブロア6の翼車とを結合さ
れ、ブロア6により吸気が加圧されて機関2へ供
給される。
パワータービン12の軸13は遊星歯車減速機
14の太陽歯車に結合され、リング歯車の軸15
は流体継手16の入力側へ結合される。流体継手
16の出力側は軸17を介して歯車機構18の入
力歯車21に結合され、出力歯車24が機関2の
クランク軸19に結合される。歯車機構18は軸
17の歯車21とクランク軸19の歯車24とに
歯車27を噛み合される。
ターボ過給機5のタービン8の出口とパワータ
ービン12の入口との接続管9の途中に、バイパ
ス弁10が設けられ、バイパス弁10を開くとタ
ービン8の出口がバイパス管20に連通され、排
気が直接外部へ排出され、パワータービン12へ
は送られない。バイパス弁10は機関の回転数と
負荷に関連して、マイクロコンピユータを含む電
子制御装置36により制御される。
次に、本発明によるターボコンパウンド機関の
作動について説明する。電子ガバナまたは電子タ
イマを備えたデイーゼル機関の場合は、燃料噴射
ポンプ33の噴射量調節ラツク杆にラツクセンサ
34が、機関2のクランク軸19に回転数センサ
35がそれぞれ配設され、各センサ34,25の
検出信号は電子制御装置36へ加えられ、所要の
演算を行つた結果の出力信号によりバイパス弁1
0を開閉する。
機関2が低速域にあつてもパワータービン12
が有効に動力を発生し得る状態(第3図aにおけ
る圧力PneがC点よりも高い場合)にあれば、バ
イパス弁10が閉じられ、電磁開閉弁31が開か
れ、パワータービン12へ排気が供給される。
また、機関2が高速域にあつてパワータービン
12が有効に動力を発生し得るC点の圧力を超え
ると、バイパス弁10が閉じられ、電磁開閉弁3
1が開かれる。圧力PneがC点以下の機関の軽負
荷時にはバイパス弁10が開かれ、電磁開閉弁3
1が閉じられ、ターボ過給機5を経た排気は全量
がバイパス管20を経て外部へ排出され、パワー
タービン12は駆動されない。この時、パワータ
ービン12がクランク軸19により逆駆動されて
も、パワータービン12の出口が電磁開閉弁31
により閉じられているので、外気の吸い込みによ
る空気の掻き回し損失が減じられる。
第2図は上述の制御プログラムの流れ図を示
し、同図においてp11〜p16は各ステツプを示す。
p11で機関回転数Nを入力し、p12で機関回転数
Nに対応してパワータービン12を作動させるべ
き下限の負荷Rcoを決定する。下限の負荷Rcoの決
定は予めマイクロコンピユータのROMに記憶さ
れたマツプをルツクアツプして決定される。
p13で現在の負荷Rを入力する。p14で現在の
負荷Rがパワータービン12を作動させるべき下
限の負荷Rcoよりも大きいか否かを判別し、現在
の負荷Rがパワータービン12を作動させるべき
下限の負荷Rcoよりも大きい場合は、p15でバイ
パス弁10を閉じ、電磁開閉弁31が開き、ター
ボ過給機5からの排気をパワータービン12へ導
入し、終了する。
p14で現在の負荷Rがパワータービン12を作
動させるべき下限の負荷Rcoよりも小さい場合は、
p16でバイパス弁10を開き、電磁開閉弁31を
閉じ、ターボ過給機5からの排気をバイパス管2
0を経て外部へ放出し、終了する。
なお、現在の負荷Rが下限のRcoとほぼ等しい
状態にある場合に、バイパス弁10が頻繁に開閉
するのを避けるために、上述のプログラムは例え
は5秒程度の時間間隔をおいて繰り返し実行され
る。
[発明の効果] 本発明は上述のように、内燃機関の排気管にタ
ーボ過給機とパワータービンを順に接続し、パワ
ータービンの回転軸と機関のクランク軸とを流体
継手により結合し、ターボ過給機の出口とパワー
タービンの入口とを結ぶ接続管の途中に、接続管
を大気へ開放するバイパス弁を設け、パワーター
ビンの出口に電磁開閉弁を設け、機関の負荷が所
定値以下の時バイパス弁を開きかつ電磁開閉弁を
閉じ、機関の負荷が所定値以上の時バイパス弁を
閉じかつ電磁開閉弁を開くよう制御する制御装置
を備えたものであるから、次のような効果を奏す
る。
機関が低速域にあつても負荷が大きく排気流量
が多い場合は、バイパス弁を閉じ、電磁開閉弁を
開いて、排気ターボ過給機を経た後にパワーター
ビンへ導入して動力を回収できる。
機関が高速域にあつても負荷が小さく排気流量
も少い場合は、バイパス弁を開き、電磁開閉弁を
閉じ、機関によりパワータービンが逆駆動されて
も、外気の吸い込みによる空気の掻き回し損失を
抑制できる。
機関が高速域にあつて負荷が大きい場合は、バ
イパス弁を閉じ、電磁開閉弁を開いて、パワータ
ービンを駆動し、これによりパワータービンによ
り排気エネルギを余すところなく回収、燃費を向
上できる。
パワータービンとクランク軸とを回転結合する
歯車機構から一方向クラツチをなくしたことによ
り、機構を簡単化し、製造経費を節減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るターボコンパウンド機関
の概略構成図、第2図はバイパス弁と電磁開閉弁
を制御するマイクロコンピユータのプログラムの
流れ図、第3図は同機関の運転範囲を表す線図で
ある。 2:内燃機関、4:排気管、5:ターボ過給
機、8:タービン、9:接続管、10:バイパス
弁、12:パワータービン、14:遊星歯車減速
機、16:流体継手、18:歯車機構、19:ク
ランク軸、31:電磁開閉弁、33:燃料噴射ポ
ンプ、34:ラツクセンサ、35:回転数セン
サ、36:電子制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 内燃機関の排気管にターボ過給機とパワータ
    ービンを順に接続し、パワータービンの回転軸と
    機関のクランク軸とを流体継手により結合し、タ
    ーボ過給機の出口とパワータービンの入口とを結
    ぶ接続管の途中に、接続管を大気へ開放するバイ
    パス弁を設け、パワータービンの出口に電磁開閉
    弁を設け、機関の負荷が所定値以下の時バイパス
    弁を開きかつ電磁開閉弁を閉じ、機関の負荷が所
    定値以上の時バイパス弁を閉じかつ電磁開閉弁を
    開くよう制御する制御装置を備えたことを特徴と
    する、ターボコンパウンド機関。
JP61245066A 1986-10-15 1986-10-15 タ−ボコンパウンド機関 Granted JPS63100225A (ja)

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JP61245066A JPS63100225A (ja) 1986-10-15 1986-10-15 タ−ボコンパウンド機関

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JPS63100225A JPS63100225A (ja) 1988-05-02
JPH0552407B2 true JPH0552407B2 (ja) 1993-08-05

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JP61245066A Granted JPS63100225A (ja) 1986-10-15 1986-10-15 タ−ボコンパウンド機関

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AT505717A2 (de) 2008-12-09 2009-03-15 Avl List Gmbh Verfahren zum betreiben eines antriebssystems
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