JPS61132722A - Turbo-compound engine - Google Patents

Turbo-compound engine

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JPS61132722A
JPS61132722A JP59251633A JP25163384A JPS61132722A JP S61132722 A JPS61132722 A JP S61132722A JP 59251633 A JP59251633 A JP 59251633A JP 25163384 A JP25163384 A JP 25163384A JP S61132722 A JPS61132722 A JP S61132722A
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JP
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exhaust
turbine
engine
control valve
brake
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Mitsuhiro Murata
光弘 村田
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02Engines with prolonged expansion
    • F02B41/10Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable a turbine to be used in from of an engine brake, accordingly getting an engine brake power compounded with an exhaust brake force, by installing a control valve for putting a bypass route in connection when the exhaust brake operates, in a bypass route bypassing the turbine. CONSTITUTION:During a normal operation, a control valve 12 is closed because an exhaust brake switch 10 is in ON state. Since the total quantity of the exhaust gas ejected from the turbine 5T of a supercharger 5 passes through a power turbine 6, the power is transmitted to the crankshaft 44 of an engine 1 through a power taking out unit 7, a reduction gear 9, thus the energy in the exhaust gas being recovered. During an operation in which an exhaust brake is actuated, the exhaust brake switch 10 is put on to open the control valve 12 located in a bypass pipe 8, and a control valve 11 provide for the power turbine 6 closes a flow passage on the inlet side of the power turbine 6. the exhaust gas ejected from the exhaust turbine 5T flows through the bypass pipe 8B.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はターボコンパウンドエンジンに関し、更に詳し
5くは、クランク軸に減速機構を介して連絡された排気
エネルギ回収用タービンを、制動力の優れたエンジンブ
レーキとして利用するように構成したターボコンパウン
ドエンジンに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a turbo compound engine. The present invention relates to a turbo compound engine configured to be used as an engine brake.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、クランク軸に減速ギヤ等の減速機構を介して連絡
された排気エネルギ回収用タービンを備えたターボコン
パウンドエンジン(例えば実開昭57−109230号
公報)等の過給エンジンでは、排気量当たりの出力が大
きいため、エンジンブレーキ力が相対的に小さくなるた
め、より大きなエンジンブレーキ力を発生させる方法が
大きな技術的課題となっている。そして、従来の排気ブ
レーキのみではこの大きな制動力を得ることが困難であ
った。
Conventionally, in a supercharged engine such as a turbo compound engine (for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 109230/1983) equipped with an exhaust energy recovery turbine connected to the crankshaft via a reduction mechanism such as a reduction gear, the Since the output is large, the engine braking force is relatively small, so a method to generate a larger engine braking force has become a major technical challenge. It has been difficult to obtain this large braking force using only conventional exhaust brakes.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

そこで、本発明の目的は前記従来の過給機付きエンジン
の有する問題点を解消し、特にターボコンパウンドエン
ジンにおいて、その排気エネルギ回収用タービンをエン
ジンブレーキとして使用することにより、大掛りな排気
ブレーキ装置を単独で設けることなく、制動力の大きな
エンジンブレーキ力をエンジンに作用させることができ
る優れたターボコンパウンドエンジンを提供することで
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the conventional supercharged engine, and to use the exhaust energy recovery turbine as an engine brake, especially in a turbo compound engine, thereby reducing the need for a large-scale exhaust brake system. To provide an excellent turbo compound engine capable of applying a large engine braking force to the engine without providing a single brake.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

前記目的を達成する本発明のターボコンパウンドエンジ
ンは、クランク軸に減速機構を介して連絡された排気エ
ネルギ回収用タービンを備えたターボコンパウンドエン
ジンに、前記タービンを迂回するバイパス路を設け、こ
のバイパス路に車両の排気ブレーキ作動時にこのバイパ
ス路を連通ずる制御弁を設けたことを特徴としている。
A turbo compound engine of the present invention that achieves the above object is provided with a turbo compound engine equipped with an exhaust energy recovery turbine connected to the crankshaft via a reduction mechanism, and provided with a bypass passage that bypasses the turbine. The present invention is characterized in that it is provided with a control valve that communicates with this bypass path when the exhaust brake of the vehicle is activated.

〔実施例〕〔Example〕

以下添付図面を用いて本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below using the accompanying drawings.

第1図は本発明のターボコンパウンドエンジンの第1の
実施例の構成を示すものである。
FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of a turbo compound engine of the present invention.

図において1はエンジン、2は吸気マニホルド、3は排
気マニホルド、4はギヤケース、5は排気ターボ過給機
を示しており、前記排気マニホルド3はこの排気ターボ
過給機5のタービン5Tに接続されており、前記吸気マ
ニホルド3は吸気管2Aを介して排気ターボ過給機5の
コンプレッサ5Cに接続されている。
In the figure, 1 is an engine, 2 is an intake manifold, 3 is an exhaust manifold, 4 is a gear case, and 5 is an exhaust turbo supercharger. The exhaust manifold 3 is connected to the turbine 5T of the exhaust turbo supercharger 5. The intake manifold 3 is connected to a compressor 5C of an exhaust turbo supercharger 5 via an intake pipe 2A.

そして、前記タービン5Tの下流側は、排気管8八を介
して前記タービン同様の回転翼を備えた排気エネルギ回
収用のタービン(パワータービン)6に接続されており
、このパワータービン6の下流側は排気管8Cによって
図示しないサイレンサ等に接続され、排気ガスを大気中
に放出するようになっている。
The downstream side of the turbine 5T is connected via an exhaust pipe 88 to an exhaust energy recovery turbine (power turbine) 6 equipped with rotary blades similar to the turbine, and the downstream side of the power turbine 6 is is connected to a silencer (not shown) or the like by an exhaust pipe 8C, and discharges exhaust gas into the atmosphere.

また、前記パワータービン6の回転翼の回転軸の回転力
は動力取出装置7によりパワータービン6の外部に引き
出され、減速機構である減速ギヤ9を介して前記エンジ
ン1のギヤケース4内のクランク軸4Aに伝達されるよ
うになっている。
Further, the rotational force of the rotating shaft of the rotor blades of the power turbine 6 is extracted to the outside of the power turbine 6 by a power extraction device 7, and is transmitted to the crankshaft in the gear case 4 of the engine 1 via a reduction gear 9, which is a reduction mechanism. 4A.

さらに、本発明では前記パワータービン6の上流側の排
気管8Aと下流側の排気管8Cとの間に前記タービン6
を迂回するバイパス管8Bが接続されており、このバイ
パス管8B内には車両運転室内に設置された排気ブレー
キスイッチ10のオンにより開弁し、バイパス管8Bを
連通させる制御弁12が設けられている。11は前記パ
ワータービン用の制御弁であり、この実施例のターボコ
ンパウンドエンジンには排気管路中に従来設置されてい
る排気ブレーキ弁は廃止されている。
Furthermore, in the present invention, the turbine 6 is provided between the upstream exhaust pipe 8A and the downstream exhaust pipe 8C of the power turbine 6.
A bypass pipe 8B is connected to the bypass pipe 8B, and a control valve 12 is provided in the bypass pipe 8B, which opens when an exhaust brake switch 10 installed in the vehicle cab is turned on and communicates with the bypass pipe 8B. There is. Reference numeral 11 denotes a control valve for the power turbine, and the exhaust brake valve conventionally installed in the exhaust pipe in the turbo compound engine of this embodiment is eliminated.

以上のように構成されたこの実施例のターボコンパウン
ドエンジンでは排気ブレーキが使用されない車両の通常
運転時は、排気ブレーキスイッチ10はオフ状態である
ので、前記制御弁12は閉弁している。従って、過給機
5のタービン5Tから排出された排気ガスは全量パワー
タービン6を通るので、排気ガスによりその回転翼が回
転させられ、その回転力は動力取出装置7、減速ギヤ9
を介してエンジン1のクランク軸4Aに伝達されて排気
ガスのエネルギが回収される。
In the turbo compound engine of this embodiment configured as described above, during normal operation of the vehicle when the exhaust brake is not used, the exhaust brake switch 10 is in the OFF state, so the control valve 12 is closed. Therefore, all of the exhaust gas discharged from the turbine 5T of the supercharger 5 passes through the power turbine 6, so the exhaust gas rotates its rotor blades, and the rotational force is transferred to the power extraction device 7 and the reduction gear 9.
The energy of the exhaust gas is transmitted to the crankshaft 4A of the engine 1 via the exhaust gas and recovered.

次に、車両が排気ブレーキを作動させる運転に移行する
時には、排気ブレーキスイッチ10がオンされるので、
前記バイパス管8B中に設置された制御弁12が第2図
のように開弁し、パワータービン6用の制御弁11がパ
ワータービン6の入口側の流路を塞ぐように回転する。
Next, when the vehicle shifts to operation in which the exhaust brake is activated, the exhaust brake switch 10 is turned on.
The control valve 12 installed in the bypass pipe 8B opens as shown in FIG. 2, and the control valve 11 for the power turbine 6 rotates so as to close the flow path on the inlet side of the power turbine 6.

この結果、排気タービン5Tからの排気ガスはバイパス
管8Bを流れるようになるので、パワータービン6を流
れる排気ガス量が減り、その回転翼の回転数が低下する
。また、前記制御弁11の回転により制御弁11の下流
側の圧力が低くなり、パワータービン6の出口側の排気
ガスの圧力が入口側の圧力よりも高まった時には、排気
ガスがパワータービン6を逆に流れることもある。
As a result, the exhaust gas from the exhaust turbine 5T comes to flow through the bypass pipe 8B, so the amount of exhaust gas flowing through the power turbine 6 decreases, and the rotational speed of its rotor blades decreases. Further, when the pressure on the downstream side of the control valve 11 becomes lower due to the rotation of the control valve 11 and the pressure of the exhaust gas on the outlet side of the power turbine 6 becomes higher than the pressure on the inlet side, the exhaust gas flows through the power turbine 6. Sometimes it goes the other way.

このようにして、エンジン1.のクランク軸4^に減速
ギヤ9を介して接続するパワータービン6が極めて効率
の悪いコンプレッサとして作用し、前記クランク軸4A
の回転を抑えるように働く。従って、エンジン1の回転
力はこのパワータービン6によって強制的に低減され、
エンジンブレーキが作用したと同じ大きな制動力をパワ
ータービン6から受ける。
In this way, engine 1. A power turbine 6 connected to the crankshaft 4A via a reduction gear 9 acts as an extremely inefficient compressor.
It works to suppress the rotation of. Therefore, the rotational force of the engine 1 is forcibly reduced by this power turbine 6,
The power turbine 6 receives the same large braking force as when the engine brake is applied.

このように本実施例のターボコンパウンドエンジンでは
、排気エネルギ回収用パワータービン6をエンジンブレ
ーキとして使用することにより、大掛りな排気ブレーキ
装置を設けることなく、制動力の大きな排気ブレーキ力
をエンジンに作用させることができるのである。
In this way, in the turbo compound engine of this embodiment, by using the exhaust energy recovery power turbine 6 as an engine brake, a large exhaust braking force can be applied to the engine without providing a large-scale exhaust braking device. It is possible to do so.

第3図は本発明のターボコンパウンドエンジンの第2の
実施例を示すものであり、前記第1の実施例の装置から
パワータービン6制御用の制御弁11を取り去ったもの
である。このようなターボコンパウンドエンジンにおい
てモ、バイパス管8b中に設置される制御弁12を開弁
ずれば、排気ガスが抵抗の小さいバイパス管8b内を主
に流れるようになるので、パワータービン6をエンジン
ブレーキとして使用することができる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the turbo compound engine of the present invention, in which the control valve 11 for controlling the power turbine 6 is removed from the device of the first embodiment. In such a turbo compound engine, when the control valve 12 installed in the bypass pipe 8b is opened, the exhaust gas mainly flows through the bypass pipe 8b with low resistance, so that the power turbine 6 is connected to the engine. Can be used as a brake.

第4図および第5図は本発明の第3および第4の実施例
を示しており、第4図の実施例は第1図の実施例のター
ボコンパウンドエンジンの排気管8A内に排気ブレーキ
弁13が設けられており、第5図の実施例は第3図の実
施例のターボコンパウンドエンジンの排気管8A内に排
気ブレーキ弁13が設けられているものである。このよ
うに、パワータービン6によるエンジンブレーキ力に加
えて排気ブレーキ弁13による排気ブレーキ力を得るよ
うにすれば、大きなエンジンブレーキ力がエンジンに作
用することになる。特に第4図の実施例の装置では最大
限のエンジンブレーキカを得ることができる。
FIGS. 4 and 5 show third and fourth embodiments of the present invention, and the embodiment in FIG. In the embodiment shown in FIG. 5, the exhaust brake valve 13 is provided in the exhaust pipe 8A of the turbo compound engine of the embodiment shown in FIG. In this way, by obtaining the exhaust braking force from the exhaust brake valve 13 in addition to the engine braking force from the power turbine 6, a large engine braking force will act on the engine. In particular, with the device of the embodiment shown in FIG. 4, maximum engine braking force can be obtained.

第6図(a)、 (b)はバイパス管8Aに設置する制
御弁12の変形実施例を示すものである。この実施例で
は第6図(a)に示すように排気管8Aとバイパス管8
Bとの分岐点にロータリ一式の制御弁20が設置されて
おり、この制御弁20には貫通孔21とこの貫通孔21
内に開口し、貫通孔21と直交する小穴22が設けられ
ている。前記貫通孔21は排気ブレーキが作用しない時
は、その貫通孔21が排気管8Aを連通している。
FIGS. 6(a) and 6(b) show a modified embodiment of the control valve 12 installed in the bypass pipe 8A. In this embodiment, as shown in FIG. 6(a), an exhaust pipe 8A and a bypass pipe 8
A rotary set of control valve 20 is installed at the branch point with B, and this control valve 20 has a through hole 21 and a through hole 21.
A small hole 22 that opens inward and is orthogonal to the through hole 21 is provided. The through hole 21 communicates with the exhaust pipe 8A when the exhaust brake is not applied.

そして、排気ブレーキ作動時にはこの制御弁20は第6
図(blに示すように90度回転し、排気管8Aを閉止
すると共に、前記小穴22を介してパワータービン6の
上流側をバイパス管8Bに連通ずる。この結果、エンジ
ンには制御弁20による排気ブレーキ力と、パワーター
ビン6のコンプレッサ化によるエンジンブレーキが作用
するので、全体として大きな°エンジンブレーキ力が作
用することになる。
When the exhaust brake is activated, this control valve 20 is operated by the sixth control valve 20.
The engine is rotated 90 degrees to close the exhaust pipe 8A as shown in FIG. Since the exhaust braking force and the engine braking due to the power turbine 6 acting as a compressor act, a large engine braking force acts as a whole.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明のターボコンパウンドエンジ
ンは、クランク軸に減速機構を介して連絡された排気エ
ネルギ回収用タービンを備えたターボコンパウンドエン
ジンに、前記タービンを迂回するバイパス路を設け、こ
のバイパス路に車両の排気ブレーキ作動時にこのバイパ
ス路を連通ずる制御弁を設けたことにより、排気エネル
ギ回収用パワータービンをエンジンブレーキとして使用
することができ、排気ブレーキ力と合わせれば、制動力
の大きなエンジンブレーキ力をエンジンに作用させるこ
とができるという効果がある。また、本発明のターボコ
ンパウンドエンジンにおいては、大掛りな排気ブレーキ
装置を設ける必要がなく、また、排気ブレーキは特に設
けな(でも良いので、エンジンのコストアップが少ない
という利点がある。
As explained above, the turbo compound engine of the present invention is provided with a turbo compound engine equipped with an exhaust energy recovery turbine connected to the crankshaft via a reduction mechanism, and provided with a bypass passage that bypasses the turbine. By installing a control valve that communicates this bypass path when the vehicle's exhaust brake is activated, the exhaust energy recovery power turbine can be used as an engine brake, and when combined with the exhaust brake force, it can be used as an engine brake with a large braking force. This has the effect of allowing force to act on the engine. Further, in the turbo compound engine of the present invention, there is no need to provide a large-scale exhaust brake device, and an exhaust brake may not be particularly provided, so there is an advantage that the cost increase of the engine is small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のターボコンパウンドエンジンの第1の
実施例の構成を示す概略図、第2図は第1図の装置の排
気ブレーキ作動時の排気ガスの流れを示す説明図、第3
図〜第5図はそれぞれ本発明の第2〜第4の実施例の構
成を示す概略図、第6図(al、 (b)は排気ブレー
キ弁と制御弁との機能を兼ね備えたロータリ一式の制御
弁の作動を示す説明図である。 1・・・エンジン、2・・・吸気マニホルド、3・・・
排気マニホルド、4・・・ギヤケース、5・・・排気タ
ーボ過給機、6・・・排気エネルギ回収用タービン(パ
ワータービン)、7・・・動力取出装置、8A、8C・
・・排気管、8B・・・バイパス管、9・・・減速ギヤ
、10・・・排気ブレーキスイッチ、11.12.20
・・・制御弁、13・・・排気ブレーキ弁、21・・・
貫通孔。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a first embodiment of the turbo compound engine of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the flow of exhaust gas when the exhaust brake of the device shown in FIG. 1 is activated, and FIG.
5 to 5 are schematic diagrams showing the configurations of the second to fourth embodiments of the present invention, respectively, and FIGS. It is an explanatory view showing operation of a control valve. 1... Engine, 2... Intake manifold, 3...
Exhaust manifold, 4... Gear case, 5... Exhaust turbo supercharger, 6... Exhaust energy recovery turbine (power turbine), 7... Power extraction device, 8A, 8C.
...Exhaust pipe, 8B...Bypass pipe, 9...Reduction gear, 10...Exhaust brake switch, 11.12.20
...Control valve, 13...Exhaust brake valve, 21...
Through hole.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] クランク軸に減速機構を介して連絡された排気エネルギ
回収用タービンを備えたターボコンパウンドエンジンに
、前記タービンを迂回するバイパス路を設け、このバイ
パス路に車両の排気ブレーキ作動時にこのバイパス路を
連通する制御弁を設けたことを特徴とするターボコンパ
ウンドエンジン。
A turbo compound engine equipped with an exhaust energy recovery turbine connected to the crankshaft via a speed reduction mechanism is provided with a bypass passage that bypasses the turbine, and communicates with the bypass passage when the exhaust brake of the vehicle is activated. A turbo compound engine characterized by the provision of a control valve.
JP59251633A 1984-11-30 1984-11-30 Turbo-compound engine Granted JPS61132722A (en)

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