JPS61175240A - タ−ボコンパウンドエンジン - Google Patents

タ−ボコンパウンドエンジン

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Publication number
JPS61175240A
JPS61175240A JP60017384A JP1738485A JPS61175240A JP S61175240 A JPS61175240 A JP S61175240A JP 60017384 A JP60017384 A JP 60017384A JP 1738485 A JP1738485 A JP 1738485A JP S61175240 A JPS61175240 A JP S61175240A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
speed gear
clutch
gear train
power turbine
Prior art date
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Pending
Application number
JP60017384A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Yamazaki
秀雄 山崎
Yoshihiro Fujita
芳寛 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yanmar Diesel Engine Co Ltd filed Critical Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Priority to JP60017384A priority Critical patent/JPS61175240A/ja
Publication of JPS61175240A publication Critical patent/JPS61175240A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (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。

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は機関のり1気ガスで駆動されるパワータービン
の出力軸を高速ギトレインと低速1=ヤ1へレインを介
し一ト記機関のクランク軸に接続して1気1ネルA!−
を動力回収Jる形式のターボ=]ンパウンド−[ンジン
に関する。 (従来技術) 従来例を示J第4図において、過給111は排気ガスタ
ービン2とブロワ−(給気=1ンブレツ1」)3を備え
、パワータービン4は高速ギヤトレインE)、流体継丁
6、低速Vヤトレイン7を介して機関本体10のクラン
ク軸11に接続し°
【いる。又機関本体10の排気用1
」は排気管12を介して排気ガスタービン2の排気入口
に接続し、排気ガスタービン2の排気出口は排気管13
を介してパワータービン4の排気入口に接続している。 プロワ−3の給気量[−1は給気量14を介して機関本
体10の給気量[1に接続しでいる。iY A71〜レ
インb17、流体継手(iは動力伝達装置(減速歯車(
jl ) 15を形成している。 パワータービン4は通常数万同転(2〜4万回転/毎分
)、クランク軸11は1000〜2000ppm(回転
/毎分)であり、減速装買15により1111転数を合
せている。ところがクランク軸11にかかる機関負荷は
、作業機(図示せり“)の負イd1特性によって決るの
で、回転が一定(・も機関で・発生J−る熱量(燃利消
費吊)は変わる。Jなわらパワータービン4で回収でき
る出力−回転数が異4iってくるので、常に最適の作動
点でクランク軸11と連結(マツチング)されていると
は限らない。 その場合第4図では、流体継手6がスリップづ−る(発
熱を伴い効率が下がる)か、クランク軸11によってパ
ワータービン4が駆動され、1(1能が悪化づる。特に
スター何一時、加速時の応答性が悪く、又低回転低負荷
時にパワータービン4がクランク軸11により逆駆動さ
れ、機関性能が悪化1)や1い。 又動力伝達装置15はクランク軸駆動の場合パワーター
ビン4に対しで増速どなり、僅かなりランク軸変動1〜
ルクも増幅されてギヤを含めた駆りj系に多大の変動応
力を発生JるのC1通常は流体継手6により機械的結合
の縁を切り、歯車を保護1ノでいる。従って汎用機関に
おいては、前記マツチングの莫(1しざと相俟って、流
体継手6を最高効率の点で常時使用するごどが不可能な
ため不経済である。 又常用出力L’i1(回転)、用途によっ−Cパワータ
ービン4と」−ンジン回転数の微調整(マツチング)が
できない。 尚 対策として流体継手00代りにクラッチを介装置る
ことb考えられるが(例えば実公昭58−563 A 
1 、実公昭59−3151、実開昭5−/’ −10
9230) 、高速回転する高速1ごA7トレイン1j
は高精度を要し回転変動に対し強度的にも弱いので、単
にクラッチを採用しただ()では有効に変動を吸収り−
ることはできない。 (発明の1−1的) 本発明は低]「」1転時の機関性能を改善リ−ること(
パワータービンの機関による逆駆動を防ぐ、パワーター
ビンを別動力で駆動し排気系のロスを低減する等)、ク
ランク軸系よりのトルク変動の伝達を防止く吸収)71
ること、軸動力の他に電力を供給できるようにJること
、+jl気工オル1″−一の動力回収を効率良<11な
うこと(パワータービンの作動点の微調整、伝達装置t
J7の高効率化雪)・・・を「i的としている。 (発明の構成) 本発明は機関の1気ガスで駆動されるパワータービンの
出力軸を高速−1ニヤトレインと低速ギヤトレインを介
し上記機関のクランク軸に接続して排気エネル′1!−
を1liIr力回収するターボ=1ンパウンドエンジン
において高速ギヤ]・レインと低速ギヤトレインの間に
スリップを消容した伝達トルク制御iJ能のクラッチを
設り、かつ高速ギヤトレイン側に電動機として5作動可
能な発電機を設り、機関の回転、負荷に応じてクラッチ
の作動制御を可能 b − にしたことを特徴どげるターボコンパウンドエンジンで
ある1゜ (実施例) 第1実施例を示り第1図において第4図中の符号と同一
符号はり・1応部分である。第1図に承Jターボー1ン
パウンド−[ンジンにおいては、高速ギヤトレイン5と
低速ギA7トレイン7の間に、従来の流体継手の代りに
クラッチ19(湿式多板、電磁、パウダー・等)を設り
ると共に、高速ギA7トレインb側に電動機どしても作
動する発電機18を設けている。このクラッチ19は、
イの前後の平均同転数が−・致するJ、うにクラッチの
押イ」力(伝達力)を制御覆る役割を果づ。発電機18
は慣1ノ1マスの役割を果し、又クラッチ19をO[[
(切断)した状態で電動機として作動させることにより
パワータービン4を駆動することもできる。 クラッチ1ε)の伝達力を制御することにより、変動ト
ルクを吸収(スリップ)させると共に、パーノータービ
ン1とクランク1111h11の同転をある程度マツチ
ングざ1することがり能となる。クラッチ−〇 − 19の伝達力(摩I察力)は、前後の回転数が情しくな
る最少の押イ1力となるよう微調整を行なう必要があり
、前後回転数の検出IaM4と、押付力検出機構を設置
プ、両機構からの信号を=】ントローラ(図示せず)へ
送り、アクチュエータにより前述の制御を行なわせるこ
とができる。 前述の如く高速ギヤトレイン5は高fi度を要し、回転
変動に対1ノ強度的にb弱いので変動を吸収できる慣性
マスとして発電機18を設【プることににす、歯車が保
護され、パワータービン軸の設ル1が楽になる。 汎rum閣におい−(、常用出力、回転数でマツチング
させると、過負荷時パワータービンの出力、回転が1胃
可能であるにも拘らf1クランク軸に規制されるため、
機関の排気系が絞られたにう〈【形となり、圧力が上ゲ
?シ、機関の性能(特にυF気色)が悪化覆る一因とな
る。しかし第1図の椙造においてクラッチ19をハーフ
クラッチ状態にしてスリップざ1!′、発電機18にて
電ノコどして取出し、パワータービン4を効率の良いと
ころで作動させることb1i1能となる。 一般にターボ=1ンバウンドエンジンは低負荷時は従来
のディーゼル機関よりパワータービンが絞りとlJて存
在り−るI、:め抵抗大で、背圧が一トがるので、性能
が劣る。しかし舶用式のJ:うに長時間低速、低負仙が
要求される場合、第1図のシステムでは他のエンジン発
電m<補機)の電力により発電機18をモーターとして
使用し、パワータービン4を駆動すれば、吸引ポンプと
して働きエンジン側の111気系のを几を下げ、過給機
の排気ガスタービンの膨張比が大きくとれ、機関の燃焼
性能改善が191侍できる。 舶用式の場合、回転数によって−a的にプロペラ負荷(
ブ[」ペラ吸収負荷)が決る場合、第1図のシステl\
ではパワータービン4の出力を除いた機関用ツノでマツ
チングさせておき、通常時はパワータービン出力は発電
に供し、船内の電力として使用する(その場合クラッチ
19はOF F−の状態)。船を高速で走行させる必要
の生じたときは電力負荷を0とし、クラッチ19をON
にして、クランク軸11に出力をイ」加させて使用する
ことも可能な経済的な機関となる。 第2図、第3図は夫々第2、第3実施例を示しており、
第4図中の79号と同一符号は対応部分である。まず第
2図に43いて21は電磁クラッチ、22は電磁クラッ
チ作動用発電機、23はコントローラである。]]ン1
−ローラ2には機関負荷検出機構からの信号が供給され
るようになっており、機関低負荷域にて電磁クラッチO
F F指令を間欠的に発信する。すなわち発電機22に
j二り動作する電磁クラッチ21は、機関低負荷域にお
いてはパワータービン4の出力が得られない為、OFF
となる。 第2図のシステムによると、始動時おいて、OF F状
態となっているため、パワータービン4、高速ギX7ト
レイン5部分の慣性マス増加分が遮断されることになり
始動時の加速性は従来のターボコンパウンド機関に比べ
各段に向上する。 機関の加速時には、機関の回転速度に見合ったパワータ
ービンの回転速度を得るだ()の排気エネルギーが得ら
れず、加速性に問題が起こり易いが、第2図のシステム
では、パワータービン4ににる回収出力によりまず発電
機22が駆動され、発電機22により電磁クラップ21
を作動させるjこめ、パワータービン出力が得られる状
態にて1−ンジン側に伝達され、加速性の向上が図れる
。 機関負荷が高負荷から低負荷に移行する場合、電磁クラ
ッチ21がONの状態のままのため、パワータービン4
からの出力回収が落ちた場合、機関からの逆駆動で発電
122が発電()、電磁クラッチ21はON状態を持続
する。このため機関性能に悪影響を及ぼすので、低負荷
域(・は間欠的に電磁クラッチ210) OFF指令を
出し、パワータービン1の出力が得られない場合、電磁
クラッチはそのまま01−「状態となり、パワータービ
ンの出力がある場合、発電機にJ、すC)Nの状態とな
る。 従って従来のターボフンパウンド−[ンジンにみられた
低0荷域でのパワータービン逆駆動にJ、る機関出力の
低下が改善される。 低負7ii1域での電磁クラッチのo r: F指令は
、機関回転数、負荷等を検出し、=1ント[1−ラ23
を介して行なう仙、電磁クラッチ21前後の入出力軸の
ねじれ方向をひずみゲージ等で検出し、0「1−指令を
!ゴえる方法もある。 第3図において]ン1へ[]−ラ2/Iには機関0荷、
回転速度等の検出レンナーからの信月が供給される。2
5は電流二1ン1〜[−1−ラで、発電機22ど電磁ク
ラッチ21の間に設(Jられており、]ントローラ2/
Iからの信号ににす、電磁クラッチ21にに供給Jる磁
励電流を制御し、高速ギAアトレイン5)と低速ギ1ノ
ドレイン7の回転をマツチングさせる。 (発明の効果) 本発明によると低回転、低負荷時(特に機関始動時及び
低負荷時)等の機関性能が改善される。。 すなわらパワータービンの機関による逆駆動を防ぐごと
ができる。又クランク軸系よりの1ヘルク変動の伝達防
止(吸収)が図れる。軸動力の他に電力を供給すること
bできる。更に本発明ににると排気Jネルギーの動ノj
回収を効率良く行なうことができる。パワータービンを
別動力で駆動し、JJI気系の■ス 低減も01能である。パワータービンの出力白身にj:
つτ電l10クラッチの制御を行/i ”場合は、作動
域がMf実で、誤作動を防+l二することがCきる。又
励磁電流の一1ン[−[1−ルにJ、す、人出力の回転
数をマツチングさせ、又1〜ルク変動吸収が111能で
あり、特に部分で1荷での機関性能の改善に0効である
。発電I幾18が慣性マスどなり、高速ギA/トレイン
5)の保護が図られる。発電機18が慣性マスどなり、
高速ギX/1〜レイン5の保護が図られる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図はそれぞね第1、第2、負13
実流例を示1J構造略図、第1図は従来構造をシ1\す
略図である。4・・・パワータービン、5・・・高)*
ギXノドレイン、7・・・低速ギAノl−レイン、10
・・・機関本体、11・・・クランク軸、18・・・発
電機、19・・・クラッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)機関の排気ガスで駆動されるパワータービンの出
    力軸を高速ギヤトレインと低速ギヤトレインを介し上記
    機関のクランク軸に接続して排気エネルギーを動力回収
    するターボコンパウンドエンジンにおいて、高速ギヤト
    レインと低速ギヤトレインの間にスリップを許容した伝
    達トルク制御可能のクラッチを設け、かつ高速ギヤトレ
    イン側に電動機としても作動可能な発電機を設け、機関
    の回転、負荷に応じてクラッチの作動制御を可能にした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のターボコ
    ンパウンドエンジン。
  2. (2)上記クラッチが電磁クラッチであり、かつ発電機
    と接続され、パワータービンの出力自身により電磁クラ
    ッチの作動を制御するようにした特許請求の範囲第1項
    記載のターボコンパウンドエンジン。
  3. (3)上記クラッチの前後の回転数が等しくなる最適の
    押付力に微調整される特許請求の範囲第1項記載のター
    ボコンパウンドエンジン。
JP60017384A 1985-01-30 1985-01-30 タ−ボコンパウンドエンジン Pending JPS61175240A (ja)

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JPS61175240A true JPS61175240A (ja) 1986-08-06

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6345419A (ja) * 1986-08-12 1988-02-26 Yanmar Diesel Engine Co Ltd タ−ボコンパウンド機関
EP0272680A2 (en) * 1986-12-26 1988-06-29 Isuzu Motors Limited Turbo compound engine
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