JPH0650159A - 過給機付ディーゼル機関の過給システム - Google Patents

過給機付ディーゼル機関の過給システム

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Publication number
JPH0650159A
JPH0650159A JP22351592A JP22351592A JPH0650159A JP H0650159 A JPH0650159 A JP H0650159A JP 22351592 A JP22351592 A JP 22351592A JP 22351592 A JP22351592 A JP 22351592A JP H0650159 A JPH0650159 A JP H0650159A
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JP
Japan
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supercharger
compressor
air
turbine
expander
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP22351592A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichiro Imakire
孝一郎 今給黎
Masanori Kimura
昌敬 木村
Keiichi Shiraishi
啓一 白石
Yukihiro Iwasa
幸博 岩佐
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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Publication date
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Publication of JPH0650159A publication Critical patent/JPH0650159A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • 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

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  • Supercharger (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、見掛けの過給機効率を向上
させて機関性能を向上させると共に、掃気空気の温度低
下により機関内燃焼で発生するNOX を低減させること
ができる過給機付ディーゼル機関の過給システムを提供
するにある。 【構成】 本発明に係る過給機付ディーゼル機関の過給
システムは、過給機のコンプレッサ4から吐出され空気
冷却器5を通った空気をエキスパンダタービン6に送り
膨張させることで空気温度を下げて主機関1に供給する
と共に、前記エキスパンダタービンに直結駆動されるエ
キスパンダコンプレッサ7に外気を吸入し圧縮した後、
前記過給機のコンプレッサ4に導くことにより、直列2
段のコンプレッサで圧縮した給気を機関に供給するよう
に構成されていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は過給機付ディーゼル機関
の過給システムに関する。
【0002】
【従来の技術】図3に従来技術による過給機付ディーゼ
ル機関の過給システムの系統図を示す。図を参照して本
過給システムの作用を説明する。主機関1の排気ガスを
過給機2のタービン3に送り、該タービンに直結された
コンプレッサ4を駆動し、該コンプレッサに吸入した外
気を圧縮する。圧縮した空気の温度を空気冷却器5で冷
却して低下させ、エキスパンダタービン6を駆動し膨張
させることにより空気温度をさらに低下させて主機関1
に供給する。主機関1に供給する空気温度を低くするこ
とにより排気ガス中に含まれるNOX を低減することが
できる。しかし、エキスパンダタービン6で発生した動
力は利用されることなく過給システムの外部へ放出され
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記した
従来技術による過給機付ディーゼル機関の過給システム
には次のような問題点があった。即ち、主機関1に供給
する空気温度を低下させることで排気ガス中に含まれる
NOX の低減を図るため、過給機2のコンプレッサ4か
らの吐出空気温度をまず空気冷却器5で低下させ、続い
てエキスパンダタービン6で膨張させることによりさら
に低下させている。しかし該エキスパンダタービンでの
膨張で空気温度を下げる際には空気圧も低下するので、
前記過給機のコンプレッサ4の吐出空気圧はエキスパン
ダタービン6での圧力低下分を見込んで計画掃気圧より
も高くしておく必要がある。エキスパンダタービン6に
おいて過給機2のコンプレッサ4から吐出された空気圧
が下がることは、見掛けの過給機効率、即ち(掃気圧力
を得るのに必要な過給機コンプレッサの理想仕事)/
(過給機タービンの理想仕事)を低下させるので機関性
能が低下するという問題点があった。
【0004】図4に従来技術による過給システムのI−
S(エンタルピ−エントロピ)線図を示す。このI−S
線図を参照して前述した問題点について説明する。過給
機のコンプレッサ4による外気の圧縮は→の過程で
あり、空気冷却器5による空気の冷却は→の過程と
なり、エキスパンダタービン6で空気を膨張させて温度
を下げる過程が→で表されている。この→の過
程に相当する分だけ見掛けの過給機効率が低下するの
で、この関係は次式で表される。即ち、Lc /LT1.ad
<LC1.ad /LT1.ad となる。ここで量記号は次のとお
りである。 Lc ………掃気圧力を得るのに必要な過給機コンプレッ
サの理想仕事 LT1.ad …過給機タービンの理想仕事 LC1.ad …過給機コンプレッサの理想仕事
【0005】本発明の目的は前記の問題点を解決し、見
掛けの過給機効率を向上させて機関性能を向上させると
共に、掃気空気の温度低下により機関内燃焼で発生する
NOX を低減させることができる過給機付ディーゼル機
関の過給システムを提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る過給機付デ
ィーゼル機関の過給システムは、過給機付ディーゼル機
関において、主機関1の排気で駆動される過給機のター
ビン3に直結されたコンプレッサ4から吐出され空気冷
却器5を通過した空気を膨張させて仕事を取出すと共に
空気温度を低下させて主機関1に供給するエキスパンダ
タービン6と、該エキスパンダタービンに直結駆動され
外気を吸入して圧縮した後前記過給機のコンプレッサ4
へ導くエキスパンダコンプレッサ7とを有してなり、前
記エキスパンダコンプレッサ7と過給機のコンプレッサ
4を直列に結合して2段に圧縮し給気を機関に供給する
ことを特徴としている。
【0007】
【作用】本発明においては前記のようなシステム構成と
なっているのでその作用は次のようになる。過給機2の
コンプレッサ4から吐出された計画掃気圧力より高圧の
空気は、空気冷却器5を通過することにより温度を下
げ、エキスパンダタービン6で膨張して計画掃気圧力ま
で圧力と温度を下げてから主機関1に供給される。この
際、本発明による過給システムでは、空気冷却器5を通
過してきた空気がエキスパンダタービン6で膨張する時
に発生する機械的仕事を、該エキスパンダタービンに直
結したエキスパンダコンプレッサ7に外気を吸入させて
圧縮し過給機2のコンプレッサ4へ送出することにより
回収している。このため、過給機2のコンプレッサ4入
口の空気圧力は従来技術による過給システムでの入口空
気圧力より高くなるので、過給機2のコンプレッサ4の
圧力比は吐出圧力を一定とすると、従来技術の過給シス
テムと比較して小さくなる。即ち、過給機2のコンプレ
ッサ4の理想仕事が従来システムよりも少なくなるの
で、従来技術の過給システムと同じレベルの過給機コン
プレッサ吐出圧を得るために必要な過給機タービンの出
力は小さくなる。
【0008】このことを図2に示した本発明の過給シス
テムにおけるI−S(エンタルピ−エントロピ)線図を
参照して説明する。図2において、→′はエキスパ
ンダコンプレッサ7において吸入した外気を圧縮する過
程、′→′は過給機2のコンプレッサ4でエキスパ
ンダコンプレッサ7から送出された空気を圧縮する過
程、′→′は空気冷却器5で過給機コンプレッサ4
から送出された空気を冷却し温度が下げられる過程、
′→′はエキスパンダタービン6で空気冷却機5か
ら送られた空気を膨張させエキスパンダタービン7を駆
動している過程を示している。ここで、過給機の効率は
従来技術による過給システムと同一であるとすると、L
C1.ad /LT1.ad =L′C1.ad /L′T1.ad であり、図
2からも明らかなようにLC1.ad >L′C1.ad であるか
ら、LT1.ad >L′T1.ad となって、前述したように過
給機タービンの出力は従来の過給システムより小さくな
る。
【0009】以上のように、過給機タービンの出力は従
来の過給システムより小さくなり、掃気圧力を得るのに
必要な過給機コンプレッサの理想仕事は同一であるから
(計画掃気圧力は同じとしているので)、見掛けの過給
機効率は従来の過給システムより向上し、従って機関性
能も向上することになる。
【0010】
【実施例】次に図1を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。図1は本発明の実施例に係る過給機付ディ
ーゼル機関の過給システムの系統図である。主機関1の
排気ガスは過給機2のタービン3に送出され、該タービ
ンと同軸のコンプレッサ4を駆動し煙突へ排出される。
過給機コンプレッサ4から吐出された圧縮空気は空気冷
却器5を通って冷却され、エキスパンダタービン6で膨
張し動力を発生させて後、主機関1に導かれる。なお、
前記エキスパンダタービンで発生した動力により該エキ
スパンダタービンに直結したエキスパンダコンプレッサ
7を駆動し、外気を該コンプレッサに吸込んで圧縮した
後、過給機のコンプレッサ4に送出し、エキスパンダタ
ービン直結のコンプレッサ7と過給機のコンプレッサ4
を直列につないだ2段のコンプレッサで圧縮するように
構成されている。
【0011】本発明は前記のように構成されているので
その作用は次のようになる。 過給機コンプレッサ4から吐出された計画掃気圧力
より高圧の空気は、空気冷却器5での冷却によって温度
を下げた後、エキスパンダタービン6で計画掃気圧力ま
で膨張すると共にさらに温度を下げて主機関1に供給さ
れる。この掃気空気の温度低下により機関内燃焼で発生
するNOX を低減させることができる。 エキスパンダタービン6で発生した動力により該タ
ービンに直結されたコンプレッサ7を駆動し、外気は該
コンプレッサに吸込まれ圧縮されて後、過給機のコンプ
レッサ4に送出される。従って過給機のコンプレッサ4
の圧力比は、大気圧の外気を直接吸込む従来の過給シス
テムの過給機コンプレッサの圧力比に比較して小さくな
る。この結果、過給機タービン3の出力が小さくなるの
で、見掛けの過給機効率、即ち、(掃気圧力を得るのに
必要な過給機コンプレッサの理想仕事)/(過給機ター
ビンの理想仕事)は従来の過給システムに較べて高くな
り機関性能が向上する。
【0012】前述した作用について機関性能の計算例に
より定量的に説明する。軸出力30000PSの機関で
計画掃気圧力1.55kg/cm2 ・G、掃気温度20℃を
得るものとする。空気冷却器5の出口空気温度を40℃
とすると、過給機コンプレッサ4の吐出空気圧力は2.
50kg/cm2 ・Gが必要である。従来の過給システムで
は大気圧1.03kg/cm2 ・absの外気を直接過給機
コンプレッサで圧縮しており、前記図4において→
の過程で過給機コンプレッサの動力LC1として6300
PSを要していた。しかし、本発明の過給システムで
は、過給機コンプレッサ4入口の空気はエキスパンダタ
ービン6に直結されたエキスパンダコンプレッサ7によ
って、すでに前記図2における′まで圧縮されている
ので、過給機コンプレッサ4の所要動力L′C1は570
0PSとなり、LC1より少なくて済むことになる。その
結果、本発明の過給システムでの過給機タービン3の出
力L′T1も、従来の過給システムの過給機タービン出力
T1より小さくなるので、少ない排気エネルギで過給機
タービンが駆動されることになり、見掛けの過給機効率
が従来の過給システムでの49%から57%に向上し、
それに伴って空気量は25%増加し、排気ガス温度はお
よそ100deg.低下する。
【0013】
【発明の効果】本発明は前記のとおり構成したので、見
掛けの過給機効率を向上させて機関性能を向上させると
共に、掃気空気の温度低下により機関内燃焼で発生する
NOXを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る過給機付ディーゼル機関
の過給システムの系統図。
【図2】図1の構成による本発明の過給システムにおけ
るI−S(エンタルピ−エントロピ)線図。
【図3】従来の技術による過給機付ディーゼル機関の過
給システムの系統図。
【図4】図2の構成による従来の過給システムにおける
I−S(エンタルピ−エントロピ)線図。
【符号の説明】
1…主機関、2…過給機、3…タービン、4…コンプレ
ッサ、5…空気冷却器、6…エキスパンダタービン、7
…エキスパンダコンプレッサ、 …エキスパンダコンプレッサ入口での状態、 …過給機のコンプレッサ入口での状態、 …過給機のコンプレッサ出口での状態、 …エキスパンダタービン入口での状態、 …エキスパンダタービン出口での状態、 …過給機のタービン入口での状態、 …過給機のタービン出口での状態。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩佐 幸博 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 過給機付ディーゼル機関において、主機
    関(1)の排気で駆動される過給機のタービン(3)に
    直結されたコンプレッサ(4)から吐出され空気冷却器
    (5)を通過した空気を膨張させて仕事を取出すと共に
    空気温度を低下させて主機関(1)に供給するエキスパ
    ンダタービン(6)と、該エキスパンダタービンに直結
    駆動され外気を吸入して圧縮した後前記過給機のコンプ
    レッサ(4)へ送出するエキスパンダコンプレッサ
    (7)とを有してなり、前記エキスパンダコンプレッサ
    (7)と過給機のコンプレッサ(4)を直列に結合して
    2段に圧縮した給気を機関に供給することを特徴とする
    過給機付ディーゼル機関の過給システム。
JP22351592A 1992-07-31 1992-07-31 過給機付ディーゼル機関の過給システム Withdrawn JPH0650159A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6158217A (en) * 1998-12-23 2000-12-12 The Research Foundation Of The State University Of New York Low operating-temperature supercharged engines
DE10359526A1 (de) * 2003-12-18 2005-07-28 Daimlerchrysler Ag Aufgeladene Brennkraftmaschine
DE102007012667A1 (de) * 2007-03-16 2008-09-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine
JP2010023631A (ja) * 2008-07-17 2010-02-04 National Maritime Research Institute 船舶の噴出気体供給方法及び噴出気体制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6158217A (en) * 1998-12-23 2000-12-12 The Research Foundation Of The State University Of New York Low operating-temperature supercharged engines
DE10359526A1 (de) * 2003-12-18 2005-07-28 Daimlerchrysler Ag Aufgeladene Brennkraftmaschine
DE102007012667A1 (de) * 2007-03-16 2008-09-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine
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Legal Events

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19991005