JPS598646B2 - 燃焼室を形成する内燃機関の運転方法 - Google Patents

燃焼室を形成する内燃機関の運転方法

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JPS598646B2
JPS598646B2 JP51082617A JP8261776A JPS598646B2 JP S598646 B2 JPS598646 B2 JP S598646B2 JP 51082617 A JP51082617 A JP 51082617A JP 8261776 A JP8261776 A JP 8261776A JP S598646 B2 JPS598646 B2 JP S598646B2
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exhaust gas
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internal combustion
combustion engine
supercharger
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JP51082617A
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オツト・ヘルシユマン
ノルベルト・ツエルニヒ
デイ−テル・ホルトハウゼン
フ−ゴ・シユトツク
パウル・ト−レン
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • 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
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  • 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】 本発明は、内燃機関が並列接続された複数の排気ガスタ
ービン過給機を有し、内燃機関の始動後特定の運転条件
に達した際、少なくとも１つの排気ガスタービン過給機
の排気ガスタービンが内燃機関の排気ガスを供給され、
他の排気ガスタ了ビン過給機か、内燃機関の運転条件に
関係して開閉素子を介して接続および遮断可能であるが
、個々の排気ガスタービン過給機が内燃機関の運転条件
に応じて排気ガス側および空気側で遮断および接可能で
あシ、排気ガス側開閉素子が流れの方向において排気ガ
スタービンの前に設けられ、空気側開閉素子が流れの方
向において過給機の後に設けられている、燃焼室を形成
する内燃機関の運転方法に関する。
このような内燃機関では、往復ピストン機関の場合シリ
ンダとピストンにより、また回転ピストン機関の場合ハ
ウジングと回転ピストンとによって、燃焼室が形成され
る。
排気ガス過給機によって過給されかつ広い運転回転数範
囲を持つ内燃機関では、過給圧力が低回転数範囲では非
常に低いため、加速動作に関して困難が生ずる。
低回転数範囲におけるトルクを考慮して、排気ガスター
ビンを中位の回転数に設計していた。
その結果、高回転数範囲では、過給圧力が不必要に高く
上昇し、駆動機構および構造部品がそれに応じて大きい
荷重を受けることになる，その対策として、高回転数範
囲においてはバイパス調整を利用し、排気ガスの一部が
タービンヲ迂回するようにしている。
しかしこの方法は、燃料消費を高めるので、不経済であ
る。
ドイツ連邦共和国特許第８５０９６５号明細書により、
最初に述べた種類の方法は既に公知であり、この方法に
よって、排気ガスタービン過給機を内燃機関の運転状態
へ一層よく適合させることができる。
しかしこの方法は成功しなかった。
なぜならば、排気ガスタービン過給機を接続する際、過
給機の圧縮脈動限界を通過せねばならず、それによシ寿
命が限られるからである。
本発明の課題は、最初にあげた種類の方法において、内
燃機関の加速動作を改善し、排気ガスタービン過給機の
接続および遮断の際の有害な影響量をできるだけ小さく
することにある。
本発明によれば、この課題は、排気ガスタービンを接続
する際、ガス側開閉素子をできるだけ急速に開き、遮断
の際はゆつくシ閉じることによって解決される。
本発明の方法によって、圧力波が全部タービンへ作用す
ることができるので、接続される排気ガスタービンの加
速を促進することができる。
さらに複数の小さい過給機を使用することによって、系
内における圧力低下は小さく保たれ、過給機群の慣性モ
ーメントは小さくなるので、数分の１秒たとえば約０．
４秒で圧縮脈動限界を通過することが可能である。
それにより逆流過程は非常に短い時間内に生ずることが
でき、従って羽根を損傷しない。
遮断の際開閉素子はゆっくり閉じ、それにより負圧振動
のためタービン羽根が損傷を受けることがない。
本発明によれば、遮断過程より内燃機関の高い回転数で
接続過程を行なうことが提案される。
それにより接続されたタービンの加速過程に対して、定
常運転から得られるよりも高い排気ガスエネルギーが利
用される。
さらに開閉範囲において内燃機関がほぼ一定な回転数で
回転する場合、永続的な接続および遮断が行なわれるの
を回避できる。
始動中および低回転数範囲における一層良好な加速を行
なうために、排気系に付力ｍｌな燃暁室を設けるのがよ
い。
構造費および運転費を考慮して、燃焼室を１つの排気ガ
スタービン過給機に対してのみ設計し、１つの排気ガス
タービンへのミ、燃焼室の燃焼ガスを付加的に入れると
、有利である。
この場合内燃機関の始動前に少なくとも１つの排気ガス
タービン過給機の排気ガスタービンへ付加的な燃焼室の
燃焼ガスを供給し、この排気ガスタービン過給機により
特定の過給圧力に達した後内燃機関を始動し、他の排気
ガスタービン過給機を接続する際、排気ガス側開閉素子
をできるだけ急速に開き、遮断の際はゆつくシ閉じる。
本発明による方法のすべての利点を完全に利用するため
に、調整に対して高度の要求が課される。
従って本発明によれば、接続過程と遮断過程および営焼
室の操作を、主要な影響量に関係して、運転特性曲線領
域における内燃機関の動作点に応じて、電気、液圧ある
いは空気圧閉閉素子により電子的に調整することが提案
される。
図面について本発明の実施例を以下に説明する。
燃焼室を形成する内燃機関１は、４つの並列接続される
排気ガスタービン過給機２によシ過給される。
その際排気ガスタービン過給機２の圧縮機３は共通な吸
込み管路４を介して外気を吸込んで、共通の吐出管路５
へ供給する。
そこから、圧縮された空気は、運転状態に応じて、中間
冷却器６を介するか排気ガス熱交換器７を介して、内燃
機関１内へ達する。
排気ガス側で、排気ガスタービン８は共通な吐出管路９
および共通な排出管路１０に接続されている。
内燃機関１の排気ガスに加えて、排気ガスタービン３に
付加的な燃焼室１１の燃焼ガスも入る。
この燃燃室１１は、燃焼室１１と圧縮空気系５との接続
管路１３中にある調整弁１２により制御される。
圧縮機３の吐出管路中には逆止め弁１６が設けられ、送
出し圧力の低下の際、共通な吐出管路５へ至るそれぞれ
の接続管路を閉じる。
排気ガス側吐出管路９には、各排気ガスタービン８の前
に制御弁１４が設けられ、この制御弁により排気ガスタ
ービン８を通る排気ガスの流れを絞るか遮断することが
できる。
これらの制御弁１４は、通過断面をゆつ＜．ｂ減少する
が急速に開くように、設計されている。
本発明による方法は、次のように行なわれる。
付加的な燃焼室１１を使用する場合、まず内燃機関１の
始動前に、燃焼室１１が動作を開始し、これに接続され
た排気ガスタービン８を駆動する。
この排気ガスタービン８は対応する圧縮機３を駆動する
が、他の排気ガスタービン過給機２は空気側および排気
ガス側を遮断されている。
充分な過給圧力に達すると、内燃機関１が始動される。
その際予め圧縮された空気が、排気ガス熱交換器７を経
て導かれる。
内燃機関１の始動後予め定めることのできる回転数、あ
るいは他の主要な影響量たとえば排気ガス温度、燃焼室
温度、排気ガス圧力等に達すると、隣接する排気ガス過
給機２０制御弁１４が急激に開かれる。
排気ガス圧力波によシ排気ガスタービン８は急速に加速
され、対応する圧縮機３は数分の１秒内に共通な吐出管
路５内の圧力に達するので、逆止め弁１６が開く。
内燃機関１のその都度の運転特注値に応じて、多くある
いは少ない数の排気ガスタービン過給機２が接続される
。
その際接続過程は、遮断過程より高い内燃機関回転数で
行なわれる。
遮断過程は、制御弁１４をゆつくシ閉じることによって
行なわれ、それにより排気ガスタービン８０回転数はゆ
っくり低下し、対応する圧縮機３の送出し圧力も小さく
なる。
圧縮機３の送出し圧力が共通な吐出管路５の圧力を下回
ると、逆止め弁１６が閉じて、排気ガスタービン過給機
２は空気側を遮断される。
内燃機関の運転中所望の過給空気温度を得るために、予
め圧縮された空気は、迂回滑り弁１５により、一部ある
いは全部排気ガス熱交換器７を通る代シに、過給空気冷
却器６を通して導かれる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による方法を実施する排気ガスタービン過給
機を有する内燃機関の柳格構成図である。 １・・・内燃機関、２・・・排気ガスタービン過給機、
３・・・圧縮機、８・・・排気ガスタービン、１４・・
・制御弁、１６・・・逆止め弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関が並列接続された複数の排気ガスタビン過
    給機を有し、内燃機関の始動後特定の運転条件に達した
    際、少なくとも１つの排気ガスタービン過給機の排気ガ
    スタービンが内燃機関の排気ガスを供給され、他の排気
    ガスタービン過給機が、内燃機関の運転条件に関係して
    開閉素子を介して接続および遮断可能であシ、排気ガス
    側開閉素子が流れの方向において排気ガスタービンの前
    に設けられ、空気側開閉素子が流れの方向において過給
    機の後に設けられているものにおいて、排気ガスタービ
    ン過給機２を接続する際、排気ガス側開閉素子１４をで
    きるだけ急速に開き、遮断の際はゆっくり閉じることを
    特徴とする、燃焼室を形成する内燃機関の運転方法。 ２ 遮断過程よシ内燃機関１の高い回転数において他の
    排気ガスタービン過給機の接続過程を実施することを特
    徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 内燃機関の並列接続された複数の排気ガスタービン
    過給機を有し、個々の排気ガスタービン過給機が内燃機
    関の運転条件に応じて排気ガス側および空気側で遮断お
    よび接続可能であり、排気ガス側開閉素子が流れの方向
    において排気ガスタービンの前に設けられ、空気側開閉
    素子が流れの方向において過給機の後に設けられている
    ものにおいて、内燃機関１の始動前に少なくとも１つの
    排気ガスタービン過給機２の排気ガスタービン８へ付加
    的な燃焼室１１の燃焼ガスを供給し、排気ガスタービン
    過給機２により特定の過給圧力に達した後内燃機関を始
    動し、他の排気ガスタービン過給機２を接続する際、排
    気ガス側開閉素子１４をできるだけ急速に開き、遮断の
    際はゆっくり閉じることを特徴とする、燃焼室を形成す
    る内燃機関の運転方法。 ４ 遮断過程より内燃機関１の高い回転数において他の
    排気ガスタービン過給機の接続過程を実施することを特
    徴とする、特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 接続過程と遮断過程および付加的な燃焼室１１の操
    作を主要な影響量に関係して、運転特性曲線領域におけ
    る内燃機関の動作へに応じて、電気、液圧あるいは空便
    圧開閉素子により電子的に調整することを特徴とする、
    特許請求の範囲第３項に記載の方法。
JP51082617A 1975-08-26 1976-07-13 燃焼室を形成する内燃機関の運転方法 Expired JPS598646B2 (ja)

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DE000P25378636 1975-08-26
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JPS52134915A JPS52134915A (en) 1977-11-11
JPS598646B2 true JPS598646B2 (ja) 1984-02-25

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GB (1) GB1518014A (ja)
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