JPS602495B2 - 内燃機関への過給用装置 - Google Patents

内燃機関への過給用装置

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JPS602495B2
JPS602495B2 JP52076252A JP7625277A JPS602495B2 JP S602495 B2 JPS602495 B2 JP S602495B2 JP 52076252 A JP52076252 A JP 52076252A JP 7625277 A JP7625277 A JP 7625277A JP S602495 B2 JPS602495 B2 JP S602495B2
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exhaust
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exhaust gas
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    • 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
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/42—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with driven apparatus for immediate conversion of combustion gas pressure into pressure of fresh charge, e.g. with cell-type pressure exchangers
    • 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
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関排気の２段階に分割された圧力勾配が
燃焼用空気を２段階圧縮するために使用されている、内
燃機関への過給用装置に関する。
内燃機関の実効平均圧力を上昇させるためのこの内燃機
関への給気用には現在ほとんど例外なく排気タービン式
週給機が使用されている。この排気タービン式麹給機用
として気体動力学的な圧力波機械も公３印であり、この
圧力波機械は特に負荷変化の際の急速な応答を特徴とし
、内燃機関の順応性の改善に寄与し、それゆえ特に車両
用ディーゼル機関に使用されている。（モトールテヒニ
ツシェ−ッアィトシュリフト１９７０年第１号３１頁、
Ｍｏｔｏｎｅｃｈｎｉｓｃｈｅをｉｔｓｃｈｒｉｆｔ）
最大出力機関用にもすでに排気タービン式過給機による
粥給気が試されており（スイス国特許公報第３７１６３
３号）、その際この機関からの膨張させられる排気の圧
力勾配が高圧タービンと低圧タービンとに分配され、同
様にして燃焼用空気の圧縮が低圧段と高圧段とで行なわ
れる。この圧力勾配の２段分割が必要なのは、タービン
式過給機の１段で達成され得るブースト比がもはや充分
でないか「 または圧縮機の体積装気範囲が望ましい大
きな圧力比において極めて狭く、この圧縮機が内燃機関
に設定されている必要条件に適合しない場合である。２
段式給気においてはこのそれぞれの段がこの２段分割に
相応した小さな圧力比において「良好な効率をもって大
きな袋気範囲で作動する。
しかしながら車両用エンジンのために２箇の排気タービ
ン式過給機を直列に接続して使用する際には、エンジン
ータービン式過給機系の加速能力、およびエンジンの順
応性が損なわれる。
タービン式週給機はエンジンに排気を介してのみ、一種
の結合をなしているので、このタービン式過給機はエン
ジンでの負荷変化に、ある一定の遅延をもってのみ従い
、その際この遅延時間は何よりもまずタービン式週給機
羽根質量の慣性、給気過程自身、および経過される作動
領域に依存している。。２段式給気においては小形の高
圧タービン式週給機が衝撃圧力法で作動され得たり、そ
れ故比較的遠く負荷変化に応答する。
しかしながら大形の低圧タービン式過給機はその質量の
極めて大きな慣性モーメントを有し、さらにまた、一様
圧力法により作動されるので、極めて緩慢にしか負荷変
化に応答しない。その結果エンジンの加速と長時間の応
答の際に激しい煤の突出が生じる。車両用エンジンにお
いては負荷変化への極めて急速な応答が望ましく、それ
によって変化する交通事情に急速に適応し得るのである
が、前記２段式給気機構はその慣性が大きいので、車両
用エンジンに対して使用出来ない。それゆえ、極めて高
い平均圧力を得るこの方式は使用されない。圧力波機械
のみによる２段式給気も、この圧力波機械において膨脹
部と圧縮部とが互いに独立していないので不可能である
。
圧力波機械においては膨脹されるべきガスと圧縮される
べきガスが直接接触するためにこの両ガスの圧力水準を
任意に選択することが出釆ない。なぜならばさもないと
、この圧力波機械がその目的とする動作をなさらないか
らである。このような状況から圧力波機械を使用する２
段式給気においては特に高圧機械の低圧力段で困難な問
題が生じる。本発明の目的は、応答時間が短かく、且、
給気装置の作動特性領域が広いという必要条件に良好な
効率を持って適応している、内燃機関への過給用装置を
提供することである。
この目的は本発明において、排気タービン式過給機と、
気体動力学的な圧力波機械とが連結されて備わっており
、この排気タービン式過給機とこの圧力波機械とが排気
側と空気側とにおいて直列に接続され、且、それぞれ１
段として使用されており、その際前記排気タービン式過
給機が高圧圧縮段用に、また前記圧力波機械が低圧圧縮
段用に使用されていることにより達成される。
前記の連結機構においては、排気タービン式週給機と圧
力波機械との有利な特性が利用されており、このような
連結機構によって、特に車用エンジン用２段式給気が可
能となる。
このことは、前記排気タービン式過給機が高圧段用に、
また、前記圧力波機械が低圧段用に使用されている場合
に、特に良好に引き起される。前述した２箇の排気ター
ビン式過給機による２段式給気に比較して、本発明の連
結機構による２段式給気の最も主たる利点は、２箇の排
気タービン式週給機を用いる場合の低圧段の、一様圧力
法で作動され、この２段式給気装置の最も慣性の大きい
都材である比較的大形なタービン式週給機が、近似的に
音速で応答する圧力波機械によって置き換えられている
ことである。これによって加速の際の内燃機関の応答時
間が本質的に短縮され、煤の突出も減少し得る。圧力波
機械の掃気の際にも困難な問題は全く生じない。すなわ
ち、圧力波機械は状況によっては存在し得るフィル夕、
または消音器の抵抗にのみ打ち勝たなければならないだ
けである。前記低圧段後に燃焼用空気を中間冷却するこ
とにより給気過程の効率が改善される。前記タービン式
過給機への入口以前での高圧ガスが必要な場合には、排
出された熱の大部分を、高圧段後の排気の中間加熱によ
り再度回収し、全プロセスを維持することが可能である
。部分負荷も困難なく運転される。図面には本発明の実
施例を漠式図的に示す。
第１図と第２図とにおいて同一構成部材は同一符号によ
って示す。第１図において車両用エンジン１が１５キロ
ポンド／平方センチメータよりもはるかに大きな実効平
均圧力を有している。１段式排気タービン式過給機によ
っては、達成され得るブースト比が余りも小さく、また
サージ限界と吸収限界とによって定まっている作動領域
が余りにも狭いであろうから、この１段式排気タービン
式週給機によっては前記車両用エンジンは作動され得な
い。
２段式給気用高圧段として排気タービン式週給機２が使
用されており、この排気タービン式過給機はガスターピ
ン３と、このガスタービンによって駆動される圧縮機４
とから構成されている。
ガスタービン３には前記エンジンから排気が供給され、
この排気が部分膨脹後気体動力学的な圧力波機械５に流
入する。この圧力波機械は前記排気の膨脹用と、燃焼用
空気の圧縮用との低圧段として動作する。前記排気は引
き続いて排気消音器６を経て排出される。燃焼用空気は
吸入フィル夕７を介して前記圧力波機械５に流入し、前
述したように、この圧力波機械中で第１圧力段に圧縮さ
れる。
この燃焼用空気はさらに圧縮機４に流入し、この圧縮機
中では高圧圧縮が生じ、その後燃焼用空気はエンジン１
に到達する。前記排気タービン式週給機と前記圧力波機
械とを互いにより運動させ、この給気装置をエンジンの
前述した必要条件により良く適合させ、必要とされる燃
焼用空気量を増大させるために、目的に適っているのは
圧力波機械５と、排気タービン式過給機２の圧縮機４と
の間に中間冷却機８を配置し、この中間冷却機の冷却材
が弁１１によって調整され得ることである。
また圧縮機４の後方に燃焼用空気流方向に沿ってさらに
負荷空気冷却機９を備えることも目的に通っている。本
発明に係る２段式給気においては、排気を高圧段中での
膨脹後に中間加熱し、それによってこの排気のェンタル
ピを、即ちこの排気の低圧段における仕事能力を上昇さ
せることが可能である。
エンジンにおいて過給によって生じ得る高温度の排気温
度は状況によっては前記排気タービン式過給機のガスタ
ービンの許容入口温度を越える。この排気温度の降下は
、形式は任意であってよいが前述した排気の中間加熱と
結合して生じ得る場合に極めて有利であり、また必要で
ある。この思想の実施態様を第２図に示す。
エンジン１とガスタービン３との間の排気流路中に排気
冷却・中間加熱器１０が接続されており、この排気冷却
・中間加熱器に排気が圧力波機械５に流入する以前に、
前記ガスタービン中での膨脹後再度貫通する。
これによって高温排気が、それよりも低い圧力段にある
排気によって許容温度まで冷却され、同時に前記のより
低い圧力段の排気が中間加熱される。優れているのは、
高圧段として使用される前記排気タービン式過給機が衝
撃圧力法で、また、低圧段として使用される前記圧力波
機械が一様圧力法でそれぞれ作動されることである。
さらに原理的には前記両機械を逆に使用することも可能
であり、すなわち、圧力波機械を高圧段として、また、
排気タービン式週給機を低圧段として使用することも可
能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の装置の１実施例の簡略化した全体摸式
図であり、第２図は本発明の装置の排気中間加熱装置を
備える他の１実施例の簡略化した全体漠式図である。 図中、２・・・排気ガスタービン式過給機、５…圧力波
機械、である。 ＦＩＧＩ ＦＩＧ．２

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関排気の２段階に分割された圧力勾配が燃焼
    用空気を２段階圧縮するために使用されている、内燃機
    関への過給用装置において、排気タービン式過給機２と
    、気体動力学的な圧力波機械５とが連結されて備わって
    おり、この排気タービン式過給機と、この圧力波機械と
    が排気側と空気側とにおいて直列に接続され、且、それ
    ぞれ１段として使用されており、その際前記排気タービ
    ン式過給機２が高圧圧縮段用に、また前記圧力波機械５
    が低圧圧縮段用に使用されていることを特徴とする過給
    用装置。 ２ 前記排気タービン式過給機２が衝撃圧力法で、また
    、前記圧力波機械が一様圧力法でそれぞれ作動されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の過給
    用装置。 ３ 前記高圧圧縮段中での排気の膨脹後、この排気を中
    間加熱させる装置が備わっていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項に記載の過給用装置。 ４ 前記の中間加熱が前記高圧圧縮段中での排気の膨脹
    以前の排気によって行われていることを特徴とする特許
    請求の範囲第３項に記載の過給用装置。 。５ 燃焼空気用中間冷却機８が備わっており、この中
    間冷却器が前記圧力波機械５と、前記排気タービン式過
    給機２の圧縮機４との間に配置されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項に記載の過給用装置。 ６ 前記中間冷却機８の冷却材が弁１１によって調整さ
    れ得ることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
    過給用装置。 ７ 前記排気タービン式過給機２の圧縮機４の後方の燃
    焼空気波路中に負荷空気冷却機９が配置されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の過給装置。
JP52076252A 1976-06-29 1977-06-28 内燃機関への過給用装置 Expired JPS602495B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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CH8280/76 1976-06-29
CH828076A CH593421A5 (ja) 1976-06-29 1976-06-29

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Publication Number Publication Date
JPS534116A JPS534116A (en) 1978-01-14
JPS602495B2 true JPS602495B2 (ja) 1985-01-22

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JP52076252A Expired JPS602495B2 (ja) 1976-06-29 1977-06-28 内燃機関への過給用装置

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US (1) US4173868A (ja)
JP (1) JPS602495B2 (ja)
AR (1) AR212272A1 (ja)
BE (1) BE856136A (ja)
BR (1) BR7704182A (ja)
CA (1) CA1088327A (ja)
CH (1) CH593421A5 (ja)
CS (1) CS214744B2 (ja)
DE (1) DE2633568C2 (ja)
DK (1) DK281877A (ja)
ES (1) ES459557A1 (ja)
FR (1) FR2356814A1 (ja)
GB (1) GB1522299A (ja)
HU (1) HU176063B (ja)
IN (1) IN147190B (ja)
IT (1) IT1080604B (ja)
NL (1) NL7707115A (ja)
SE (1) SE7707321L (ja)
SU (1) SU900820A3 (ja)
YU (1) YU110477A (ja)

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