JPH07150956A - ターボクーリングエンジン - Google Patents

ターボクーリングエンジン

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JPH07150956A
JPH07150956A JP5319208A JP31920893A JPH07150956A JP H07150956 A JPH07150956 A JP H07150956A JP 5319208 A JP5319208 A JP 5319208A JP 31920893 A JP31920893 A JP 31920893A JP H07150956 A JPH07150956 A JP H07150956A
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JP
Japan
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air
stage compressor
exhaust
compressor
cylinder
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JP5319208A
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Yozo Tosa
陽三 土佐
Hiroyuki Ishida
裕幸 石田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 排気ターボ過給機40と空気冷却器6と膨張タ
ービン9とを具え、過給機40のコンプレッサ5で圧縮さ
れた高圧空気を膨張タービン9にて低温化してエンジン
のシリンダ1に送るようにしたターボクーリングエンジ
ンにおいて、低温空気がシリンダを吹き抜ける量を低減
して高出力、かつ、低燃費を維持しつつ低NOx 化を実現
する。 【構成】 排気ターボ過給機40のコンプレッサ5で圧縮
され空気冷却器6で冷却された空気の一部を直接掃気ポ
ート11に導き、残部を第2段コンプレッサ22、第3段コ
ンプレッサ7及び膨張タービン9を経て低温で高圧の過
給空気とし、これをシリンダ1に設けた給気弁24から掃
排気行程の直後にシリンダ1内に送入して充填量を増大
せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はターボクーリングエンジ
ンに関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジン、特に、ユニフロー
掃気式2サイクルディーゼルエンジンにおいては、掃気
ガス中の窒素酸化物(NOx) を低減するため、排気ターボ
過給機のコンプレッサにより圧縮された高圧の過給空気
を膨張タービンにより膨張させることによって低温化し
てシリンダ内に供給するターボクーリングエンジンが実
用化されつつある。
【0003】従来のターボクーリングエンジンの1例が
図2に示されている。図2において、01はエンジンのシ
リンダ、02は排気弁、03は排気管、04は排気管03からの
排気ガスにより駆動される排気ターボ過給機040 の排気
タービン、05は排気タービン04により回転駆動されるコ
ンプレッサ、06はコンプレッサ05によって圧縮された加
圧空気を冷却する空気冷却器、013 はピストン、010 は
掃気室、011 はシリンダ01の壁に周方向に沿って等間隔
に穿設された掃気ポートである。
【0004】07は空気冷却器06から空気路012 を経て送
られた空気をさらに圧縮する第2段コンプレッサ、08は
コンプレッサ07で圧縮された空気を冷却する第2空気冷
却器、09は第2空気冷却器08で冷却された高圧空気を膨
張させて低温化するとともに第2段コンプレッサ07を回
転駆動する膨張タービン、014 は膨張タービン09から送
出された低温空気を掃気室010 に送給するための空気路
である。
【0005】上記ターボクーリングエンジンにおいて、
コンプレッサ05で加圧され、空気冷却器06にて冷却され
た空気は第2段コンプレッサ07にてさらに高圧に加圧さ
れ、第2空気冷却器08にて冷却された後、膨張タービン
09にて膨張することにより低温となって掃気室010 及び
掃気ポート011 を経てシリンダ01内に供給されて燃焼に
供される。これにより、シリンダ01内のエンジン燃焼サ
イクル温度が低下してNOx 生成が抑制され、排気ガス中
のNOx を低減することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のターボクー
リングエンジンにおいては、掃気ポート011 と排気弁02
とが同時に開いている掃排気期間において、シリンダ01
内にある排気と掃気ポート011 から流入した過給空気と
の置換が行われるが、このとき、膨張タービン09で生成
された低温の過給空気の大半がシリンダ01内に留まるこ
となく素通りして排出されてしまう。このため、コンプ
レッサ05、07の駆動エネルギーとなる排気エネルギーが
不足するので、十分な量で、かつ、適切な温度の過給空
気を生成せしめることができなくなるとともに、エンジ
ンの掃排気性能が損なわれてエンジンの出力低下や燃費
( 燃料消費率) の悪化を来すという問題点がある。
【0007】本発明は、ターボクーリングエンジンにお
いて、シリンダを吹き抜ける低温の過給空気の量を低減
することにより、排気エネルギーを増大して十分な量の
低温の過給空気を生成せしめ、NOx の低減及び掃排気性
能の向上を図ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために発明されたものであって、その要旨とすると
ころは、エンジンの排気により駆動される排気タービン
(4) と、この排気タービン(4) により回転駆動されて空
気を圧縮するコンプレッサ(5) と、このコンプレッサ
(5) から送出された空気を冷却する空気冷却器(6) と、
この空気冷却器(6) の出口と上記エンジンの掃気室(10)
とを直接接続する空気路(120) と、この空気路(120) か
ら分岐された過給空気を圧縮する第2段コンプレッサ(2
2)と、この第2段コンプレッサ(22)を回転駆動する第2
排気タービン(21)と、上記第2段コンプレッサ(22)にて
加圧した過給空気を更に圧縮する第3段コンプレッサ
(7) と、この第3段コンプレッサ(7) から吐出された空
気を膨張させて低温化するとともに上記第3段コンプレ
ッサ(7) を回転駆動する膨張タービン(9) と、この膨張
タービン(9) を経た空気をシリンダ(1) 内に供給する空
気路(122) と、この空気路(122) に接続される給気孔(1
27) を開閉制御する給気弁(24)とを具えたことを特徴と
するターボクーリングエンジンにある。
【0009】
【作用】本発明においては、コンプレッサ(5) にて圧縮
され空気冷却器(6) にて冷却された過給空気の一部は空
気路(120) を経て直接エンジンの掃気室(10)に導入され
る。残部は第2排気タービン(21)により回転駆動される
第2段コンプレッサ(22)及び第3段コンプレッサ(7) で
さらに高圧に加圧された後、膨張タービン(9) にて膨張
することによって低温となり空気路(122) 、給気孔(12
7) を経て給気弁(24)から適切なタイミングでシリンダ
(1) 内に供給される。
【0010】
【実施例】図1には、本発明の実施例と係わるターボク
ーリングエンジンの系統図が示されている。図1におい
て、1はエンジンのシリンダ、2は排気弁、3は排気
管、4は排気ターボ過給機40の排気タービン、5は排気
タービン4によって回転駆動されるコンプレッサ、6は
コンプレッサ5から吐出された加圧空気を冷却する空気
冷却器、13はピストン、10は掃気室、11はシリンダ1の
壁に円周方向に沿って等間隔に多数穿設された掃気ポー
トである。
【0011】120は空気冷却器6の出口と掃気室10とを
直接接続する空気路である。21は排気管3から排気路12
5 を経て導かれた排気ガスにより駆動される第2排気タ
ービン、22は第2排気タービン21によって駆動される第
2段コンプレッサである。この第2段コンプレッサ22は
空気路120 から分岐した分岐空気路121 を経て導かれた
空気を加圧する。
【0012】23は第2段コンプレッサ22により加圧され
た空気を冷却する第2空気冷却器、7は空気冷却器23か
ら空気路123 を経て導かれた空気をさらに加圧する第3
段コンプレッサ、8はコンプレッサ7から吐出された高
圧の空気を冷却する第3空気冷却器、9は膨張タービン
であり、第3空気冷却器8で冷却された高圧空気を膨張
せしめて低温化するとともにこの膨張仕事により第3段
コンプレッサ7を駆動する。
【0013】シリンダ1の上部には給気孔127 が開口
し、この給気孔127 は空気路122 を介して膨張タービン
9に接続されている。24は給気孔127 を開閉制御する給
気弁であり、図示しない開閉制御装置によりシリンダ1
内の掃排気過程終了直後(排気弁2及び掃気ポート11の
双方が開じた直後) に開弁するように制御される。124
及び125 は第2排気タービン21及び排気タービン4から
排出された排気ガスの排出管である。
【0014】上記ターボクーリングエンジンの運転時、
排気ターボ過給機40の排気タービン4により回転駆動さ
れるコンプレッサ5により加圧された空気は空気冷却器
6により冷却された後その一部が空気路120 を経て掃気
室10に直接導入され、残部が空気路120 から分岐された
分岐空気路121 を経て第2段コンプレッサ22に入り、こ
こでさらに高圧に加圧される。
【0015】この高圧空気は第2空気冷却器23にて冷却
された後、第3段コンプレッサ7にてさらに高圧に加圧
された後、第3空気冷却器8にて冷却されて膨張タービ
ン9に導入される。膨張タービン9においては高圧空気
を膨張せしめて低温化するとともにこの膨張仕事により
第3段コンプレッサ7を回転駆動する。
【0016】膨張タービン9において低温化された高圧
空気は空気路122 を経て給気孔127に導かれ、掃排気過
程終了直後に弁開閉制御装置により給気弁24が開弁され
ると給気弁24を経てシリンダ1内に導入される。
【0017】この低温で高圧の過給空気は排気弁2及び
掃気孔11が閉じた直後にシリンダ1内に供給されるの
で、排気弁2側に吹き抜けることなく全てシリンダ1内
に充填されて燃焼に供される。従って、シリンダ1内に
は低温の燃焼用空気が充填されることとなり、燃焼サイ
クル温度が低いレベルとなってNOx が低減されるととも
に高圧に加圧された空気がシリンダ内に充分に充填され
ることにより、エンジンの出力低下及び燃費の悪化が防
止される。
【0018】
【発明の効果】本発明においては、排気ターボ過給機で
加圧されエンジンの掃気室に送られる過給空気の一部を
2段のコンプレッサにより加圧して高圧化し、膨張ター
ビンにより膨張仕事をさせて低温化し、この高圧で低温
の過給空気を給気弁からシリンダ内に供給するようにし
たので、低温空気がシリンダ内に充填されて燃焼に供さ
れ、掃排気性能を低下させることなく燃焼用空気の低温
化がなされ、NOx の発生が低減される。これにより、出
力低下、燃費の悪化が防止され、NOx の低減がなされた
ターボクーリングエンジンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わるターボクーリングエン
ジンの系統図である。
【図2】従来のターボクーリングエンジンの系統図であ
る。
【符号の説明】
1 シリンダ 2 排気弁 3 排気管 40 排気ターボ過給機 4 排気タービン 5 コンプレッサ 6 空気冷却器 7 第3段コンプレッサ 8 第3空気冷却器 9 膨張タービン 10 掃気室 11 掃気ポート 21 第2排気タービン 22 第2段コンプレッサ 23 第2空気冷却器 24 給気弁 120 、122 空気路 127 給気孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02B 37/007

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気により駆動される排気タ
    ービン(4) と、この排気タービン(4) により回転駆動さ
    れて空気を圧縮するコンプレッサ(5) と、このコンプレ
    ッサ(5) から送出された空気を冷却する空気冷却器(6)
    と、この空気冷却器(6) の出口と上記エンジンの掃気室
    (10)とを直接接続する空気路(120) と、この空気路(12
    0) から分岐された過給空気を圧縮する第2段コンプレ
    ッサ(22)と、この第2段コンプレッサ(22)を回転駆動す
    る第2排気タービン(21)と、上記第2段コンプレッサ(2
    2)にて加圧した過給空気を更に圧縮する第3段コンプレ
    ッサ(7) と、この第3段コンプレッサ(7) から吐出され
    た空気を膨張させて低温化するとともに上記第3段コン
    プレッサ(7) を回転駆動する膨張タービン(9) と、この
    膨張タービン(9) を経た空気をシリンダ(1) 内に供給す
    る空気路(122) と、この空気路(122) に接続される給気
    孔(127) を開閉制御する給気弁(24)とを具えたことを特
    徴とするターボクーリングエンジン。
JP5319208A 1993-11-26 1993-11-26 ターボクーリングエンジン Withdrawn JPH07150956A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5319208A JPH07150956A (ja) 1993-11-26 1993-11-26 ターボクーリングエンジン
EP94118046A EP0655550A1 (en) 1993-11-26 1994-11-15 Turbo-cooling engine

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JP5319208A JPH07150956A (ja) 1993-11-26 1993-11-26 ターボクーリングエンジン

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JPH07150956A true JPH07150956A (ja) 1995-06-13

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ID=18107620

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JP5319208A Withdrawn JPH07150956A (ja) 1993-11-26 1993-11-26 ターボクーリングエンジン

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JP (1) JPH07150956A (ja)

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EP0655550A1 (en) 1995-05-31

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