JPS60240831A - パワ−タ−ビン動力伝達機構、並びにタ−ボコンパウンドシステム - Google Patents
パワ−タ−ビン動力伝達機構、並びにタ−ボコンパウンドシステムInfo
- Publication number
- JPS60240831A JPS60240831A JP59095743A JP9574384A JPS60240831A JP S60240831 A JPS60240831 A JP S60240831A JP 59095743 A JP59095743 A JP 59095743A JP 9574384 A JP9574384 A JP 9574384A JP S60240831 A JPS60240831 A JP S60240831A
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- JP
- Japan
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- turbine
- engine
- power turbine
- power
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
- F02B41/02—Engines with prolonged expansion
- F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
-
- 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
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、パワータービン動力伝達機構と、そノハワー
タービンによシ構成されるターボコンパウンドエンジン
のシステムに関するものである。
タービンによシ構成されるターボコンパウンドエンジン
のシステムに関するものである。
既知のパワータービン伝動機構は、高速ギヤ、流体継手
及び低速ギヤを経て、排気タービン動力をエンジンシャ
フトに回収するメカニズムになっているが、低速、低負
荷では排熱回収量よりギヤトレーンなど回収システムの
摩擦ロスの方が大き←■、エンジン軸出力を消費してし
まう欠点があった。
及び低速ギヤを経て、排気タービン動力をエンジンシャ
フトに回収するメカニズムになっているが、低速、低負
荷では排熱回収量よりギヤトレーンなど回収システムの
摩擦ロスの方が大き←■、エンジン軸出力を消費してし
まう欠点があった。
本発明パワータービン動力伝達機構は減速歯車列の最終
被動歯車とエンジンシャフトの間に一方面クラッチを介
在させ上記欠点を除くものである。
被動歯車とエンジンシャフトの間に一方面クラッチを介
在させ上記欠点を除くものである。
また既知のターボコンパウンドエンジンは、エンジンの
排気ガスでターボチャージャを作動させ過給を行うと同
時に、ターボチャージャ通過後の排気ガスによって、更
に下流の出力タービンを駆動し、前記のパワータービン
伝動機構により出方軸に駆動力を伝達するシステムであ
るが、速度型エキスパンダが二重に組み合わされている
為、加速時の遅れが増加する欠点があった。
排気ガスでターボチャージャを作動させ過給を行うと同
時に、ターボチャージャ通過後の排気ガスによって、更
に下流の出力タービンを駆動し、前記のパワータービン
伝動機構により出方軸に駆動力を伝達するシステムであ
るが、速度型エキスパンダが二重に組み合わされている
為、加速時の遅れが増加する欠点があった。
本発明ターボコンパウンドシステムはターボチャージャ
と出力タービンをウェストゲート弁を介して並列に配置
する事によシ、低速トルク不足、及び加速応答性不良を
改善するものである。この様な配列を可能にするのけ本
パワータービン動力伝達機構が排気エネルギ回収タービ
ン出力非発生領域に於いて軸出力を消費しない事による
。
と出力タービンをウェストゲート弁を介して並列に配置
する事によシ、低速トルク不足、及び加速応答性不良を
改善するものである。この様な配列を可能にするのけ本
パワータービン動力伝達機構が排気エネルギ回収タービ
ン出力非発生領域に於いて軸出力を消費しない事による
。
では先ず第１図に基づいて本発明パワータービン動力伝
達機構について説明する。
達機構について説明する。
Ｅはエンジンであり、ＥＳはエンジンシャフトである。
ＰＴは出力タービンであシ、出力タービンＰＴは歯車１
に固定されている。出力タービンＰＴの駆動力は歯車１
．２、流体継手ＦＣ，歯車３．４．５．６を介してエン
ジンシャフトＥＳに伝達される。
に固定されている。出力タービンＰＴの駆動力は歯車１
．２、流体継手ＦＣ，歯車３．４．５．６を介してエン
ジンシャフトＥＳに伝達される。
出力タービン減速歯車列の最終被動歯車６は、エンジン
と逆の回転方向のみに自由な回転を許す一方クラッチ７
を介してエンジンシャフトＥＳに結合されている。
と逆の回転方向のみに自由な回転を許す一方クラッチ７
を介してエンジンシャフトＥＳに結合されている。
本発明パワータービン動力伝達機構と既知のものとの差
異は、一方向クラッチ７を介在させた点にある。該７の
介在によりパワータービン出力非発生領域に於いてエン
ジンシャフトＥｓは最終被動歯車６に対して回転がフリ
ーとなり、軸出力のパワータービン駆動系への逆流を阻
止する事ができる。因ってパワータービン動力回収シス
テムのフリクションロス匠よる軸出力消費を防げる。
異は、一方向クラッチ７を介在させた点にある。該７の
介在によりパワータービン出力非発生領域に於いてエン
ジンシャフトＥｓは最終被動歯車６に対して回転がフリ
ーとなり、軸出力のパワータービン駆動系への逆流を阻
止する事ができる。因ってパワータービン動力回収シス
テムのフリクションロス匠よる軸出力消費を防げる。
次ぎＫ、本パワータービン動力伝達機構によって構成さ
れる本発明ターボコンパウンドシステムについて、第２
図の吸排系統図［３づき説明する。
れる本発明ターボコンパウンドシステムについて、第２
図の吸排系統図［３づき説明する。
Ｅｑエンジン、ＴＣはターボチャージャ、ＰＴは出力タ
ービンである。ターボチャージャＴＣと吸気弁の間には
インタークーラＩＣを設けるよう図示したが、過給圧が
低い場合はＩＣはなくともよい。また本システムはディ
ーゼル、並びにガソリンの両エンジンへの適用が可能で
ある為、スロットル等は省略して図示した。エンジンＥ
の排気弁から排出される排気ガスはターボチャージャＴ
Ｃのタービンに送られる。ＴＣのタービン入口にはウェ
ストゲート弁Ｗ■が設けられており、排気バイパス通路
りけ出力タービンＰＴの入口に接続されている。ウェス
トゲート弁ＷＶけアクチュエータ（図示せず）により稼
動する。尚、図に於いて排気バイパス装置をポペットパ
ルプ式で示したがスイングパルプ式でもかまわない。出
力タービンＰＴの動力伝達機構は第１図とまったく同じ
である。
ービンである。ターボチャージャＴＣと吸気弁の間には
インタークーラＩＣを設けるよう図示したが、過給圧が
低い場合はＩＣはなくともよい。また本システムはディ
ーゼル、並びにガソリンの両エンジンへの適用が可能で
ある為、スロットル等は省略して図示した。エンジンＥ
の排気弁から排出される排気ガスはターボチャージャＴ
Ｃのタービンに送られる。ＴＣのタービン入口にはウェ
ストゲート弁Ｗ■が設けられており、排気バイパス通路
りけ出力タービンＰＴの入口に接続されている。ウェス
トゲート弁ＷＶけアクチュエータ（図示せず）により稼
動する。尚、図に於いて排気バイパス装置をポペットパ
ルプ式で示したがスイングパルプ式でもかまわない。出
力タービンＰＴの動力伝達機構は第１図とまったく同じ
である。
本発明と既知のターボコンパウンドエンジンとの差異は
、出力タービンＰＴがターボチャージャＴＣの下流に配
置されているのではなく、ウェストゲート弁Ｗ■を経て
、排気バイパス通路りにより並列に置かれている点であ
る。
、出力タービンＰＴがターボチャージャＴＣの下流に配
置されているのではなく、ウェストゲート弁Ｗ■を経て
、排気バイパス通路りにより並列に置かれている点であ
る。
従来のターボコンパウンドシステムでは、ターボチャー
ジャの下流に出力タービンが配置されているので、必然
的にターボチャージャに排気ガスの全流量を通過させな
ければならない事に彦る。
ジャの下流に出力タービンが配置されているので、必然
的にターボチャージャに排気ガスの全流量を通過させな
ければならない事に彦る。
ところがタービン容量はスクロール巻きはじめのＡ／Ｒ
［よって決定され、タービンスクロール断面Ｍけ一般的
には固定である。ことＫＡはスクロール巻きはじめの通
路の断面積、Ｒはその軸心か所要の過給圧に達するよう
エンジンとターボチャージャのマツチングを図る事を余
儀なくされる。
［よって決定され、タービンスクロール断面Ｍけ一般的
には固定である。ことＫＡはスクロール巻きはじめの通
路の断面積、Ｒはその軸心か所要の過給圧に達するよう
エンジンとターボチャージャのマツチングを図る事を余
儀なくされる。
よってエンジン低速域に於いてはタービン通過ガス流量
の減少から過給圧は低下せざるを得す、低速トルク不足
、加速応答性不良忙つながってしまう。
の減少から過給圧は低下せざるを得す、低速トルク不足
、加速応答性不良忙つながってしまう。
この欠点は負荷の制御をスロットル弁によって行うガソ
リンエンジンではより顕著に現われ、ターボコンパウン
ドシステムがディーゼルのみに適用されようとしている
原因であろうと考えられる。
リンエンジンではより顕著に現われ、ターボコンパウン
ドシステムがディーゼルのみに適用されようとしている
原因であろうと考えられる。
そこで上記の欠点を是正する為、自動車用ターボチャー
シトエンジンに広く実用されている排気バイパス装置を
用いる事が提案される。排気バイパスを行えば、自動車
用エンジンの使用頻度の高い低速域に於いて、ターボチ
ャージャの効果を発揮できるようエンジンとターボチャ
ーシャツマツチングを図る事が可能となるからである。
シトエンジンに広く実用されている排気バイパス装置を
用いる事が提案される。排気バイパスを行えば、自動車
用エンジンの使用頻度の高い低速域に於いて、ターボチ
ャージャの効果を発揮できるようエンジンとターボチャ
ーシャツマツチングを図る事が可能となるからである。
つま）排気バイパス装置を組み込んだ本システムは、出
力タービンＰＴがターボチャージャＴＣ為、排気の全流
量をターボチャージャＴＣに流す必要はなくなる。従っ
てＴＣ回転体の慣性質量を減少させる、タービンスクロ
ールのＡ／Ｒ値を小さく設計する等により、少ない排気
ガス流量でコンプレッサを駆動し、低回転でインタセプ
ト点に達するようターボ過給の出力マツチングを図る事
が可能となるのである。因って本システムによシターボ
コンパウンドエンジンの低回転トルク、加速レスポンス
を改善する事ができる。
力タービンＰＴがターボチャージャＴＣ為、排気の全流
量をターボチャージャＴＣに流す必要はなくなる。従っ
てＴＣ回転体の慣性質量を減少させる、タービンスクロ
ールのＡ／Ｒ値を小さく設計する等により、少ない排気
ガス流量でコンプレッサを駆動し、低回転でインタセプ
ト点に達するようターボ過給の出力マツチングを図る事
が可能となるのである。因って本システムによシターボ
コンパウンドエンジンの低回転トルク、加速レスポンス
を改善する事ができる。
過給圧がインタセプト点に達するとウェストゲート弁Ｗ
Ｖが開らき、出力タービンＰＴはバイパスされた排気の
みによって駆動され、余剰の排気エネルギを出力軸に回
収する事になるが、ターボチャージャＴＣと出力タービ
ンＰＴを本システムの如く並列に配置すると、ウェスト
ゲート弁ＷＶの閉鎖時には、排気ガスは出力タービンＰ
Ｔに流されず出力タービンＰＴは動力を発生しない。と
ころが従来のパワータービン動力伝達機構では、１ ゆ
えｘ−４ｎ−４ｆｆｉ□−イ２□ヵオ、工。ア。
Ｖが開らき、出力タービンＰＴはバイパスされた排気の
みによって駆動され、余剰の排気エネルギを出力軸に回
収する事になるが、ターボチャージャＴＣと出力タービ
ンＰＴを本システムの如く並列に配置すると、ウェスト
ゲート弁ＷＶの閉鎖時には、排気ガスは出力タービンＰ
Ｔに流されず出力タービンＰＴは動力を発生しない。と
ころが従来のパワータービン動力伝達機構では、１ ゆ
えｘ−４ｎ−４ｆｆｉ□−イ２□ヵオ、工。ア。
述の理由からエンジン軸出力が消費されてしまう。
つｔ、ｂパワータルピン駆動系とエンジン駆動系を一方
面クラッチ７を介して結合する事にょシなる本発明パワ
ータービン動力伝達機構をもってしてはじめて、本ター
ボコンパウンドシステムの配列が可能となるのである。
面クラッチ７を介して結合する事にょシなる本発明パワ
ータービン動力伝達機構をもってしてはじめて、本ター
ボコンパウンドシステムの配列が可能となるのである。
そして本発明は、気前当りの出力増加と、熱効率の向上
の両方を同時に達成し得るターボコンパウンドシステム
を、ガソリンエンジンへも適用させる道を開らくもので
ある。
の両方を同時に達成し得るターボコンパウンドシステム
を、ガソリンエンジンへも適用させる道を開らくもので
ある。
本発明は以上の如く社会にとって有意義な発明であシ、
省エネルギ高出力エンジンを世に提供するものである。
省エネルギ高出力エンジンを世に提供するものである。
第１図は本発明パワータービン動力伝達機構の機構説明
図。第２図は本発明ターボコンパウンドシステムの吸排
系統図である。 図に於いてＤ＝排気バイパス通路、Ｅ：エンジン、ＥＳ
：エンジンシャフト、ＦＣＣ原流体継手ＩＣ：インター
クーラ、ＰＴ：出方タービン、ＴＣ：ターボチャージャ
、ＷＶ：ウェストゲート弁、１．２．３．４．５．６
：歯車、７：一方向クラッチ。
図。第２図は本発明ターボコンパウンドシステムの吸排
系統図である。 図に於いてＤ＝排気バイパス通路、Ｅ：エンジン、ＥＳ
：エンジンシャフト、ＦＣＣ原流体継手ＩＣ：インター
クーラ、ＰＴ：出方タービン、ＴＣ：ターボチャージャ
、ＷＶ：ウェストゲート弁、１．２．３．４．５．６
：歯車、７：一方向クラッチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 出力タービンの駆動力を高速ギヤ、流体継手及び
低速ギヤを介して出力軸に伝達するパワータービンの伝
動機構に於いて、パワータービン駆動系とエンジン駆動
系を、その回転方向と逆の方向にのみ自由な回転を許す
一方面クラッチを介して結合する事によシなる、パワー
タービン動力伝達機構。 ２、 ターボコンパウンドエンジンに於いて、ターボチ
ャージャのタービン入口前にウェストゲート弁を設け、
特許請求の範囲１に記載の動力伝達機構を有する出力タ
ービンの入口に、排気バイパス通路を接続する事によシ
なる、ターボコンパウンドシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59095743A JPS60240831A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | パワ−タ−ビン動力伝達機構、並びにタ−ボコンパウンドシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59095743A JPS60240831A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | パワ−タ−ビン動力伝達機構、並びにタ−ボコンパウンドシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60240831A true JPS60240831A (ja) | 1985-11-29 |
Family
ID=14145970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59095743A Pending JPS60240831A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | パワ−タ−ビン動力伝達機構、並びにタ−ボコンパウンドシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60240831A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0272680A2 (en) * | 1986-12-26 | 1988-06-29 | Isuzu Motors Limited | Turbo compound engine |
| WO2007147465A1 (de) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Daimler Ag | Turbocompound |
| US20130055711A1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Douglas C. Hofer | Method and system for a turbocharged engine |
| US20140075935A1 (en) * | 2011-03-02 | 2014-03-20 | Voith Patent Gmbh | Turbo-compound system, in particular of a motor vehicle |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856341U (ja) * | 1981-10-10 | 1983-04-16 | 松田 正道 | 未記録部検出装置 |
-
1984
- 1984-05-15 JP JP59095743A patent/JPS60240831A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856341U (ja) * | 1981-10-10 | 1983-04-16 | 松田 正道 | 未記録部検出装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0272680A2 (en) * | 1986-12-26 | 1988-06-29 | Isuzu Motors Limited | Turbo compound engine |
| WO2007147465A1 (de) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Daimler Ag | Turbocompound |
| US20140075935A1 (en) * | 2011-03-02 | 2014-03-20 | Voith Patent Gmbh | Turbo-compound system, in particular of a motor vehicle |
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| US8813494B2 (en) * | 2011-09-07 | 2014-08-26 | General Electric Company | Method and system for a turbocharged engine |
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