JPS6285123A - ２段過給タ−ボコンパウンド内燃機関 - Google Patents
２段過給タ−ボコンパウンド内燃機関Info
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- JPS6285123A JPS6285123A JP60226095A JP22609585A JPS6285123A JP S6285123 A JPS6285123 A JP S6285123A JP 60226095 A JP60226095 A JP 60226095A JP 22609585 A JP22609585 A JP 22609585A JP S6285123 A JPS6285123 A JP S6285123A
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- Japan
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- exhaust
- internal combustion
- combustion engine
- stage
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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
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/013—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in series
-
- 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
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- F02B37/004—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving 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)
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、過給機をそなえた内燃機関に関し、特に２段
過給ターボコンパウンド内燃機関に関する。
過給ターボコンパウンド内燃機関に関する。
従来の２段過給システムをそなえた、内燃機関は、第３
図に示すように構成されてお「）、本体１０がクランク
軸１１、排気管１２、給気管１３をそなえている。
図に示すように構成されてお「）、本体１０がクランク
軸１１、排気管１２、給気管１３をそなえている。
そして１．！、ｌｒ−℃管１２の排気が、まず高ハニ段
排）ヘターボ過給代２１のタービンを駆動ｊ−１その後
低圧段ゼト気ターボ過給代２２のタービ／を駆動して火
気へ放出されるようになっている。
排）ヘターボ過給代２１のタービンを駆動ｊ−１その後
低圧段ゼト気ターボ過給代２２のタービ／を駆動して火
気へ放出されるようになっている。
そして、低圧段排気ターボ過給機２２のコンプレッサは
、大気を吸込み圧縮して中間冷却器２３の入口へ吐出土
る。中間冷却器２３で冷却さｔ′ｔた圧縮空気は、高圧
段排気ターボ過給機２１のコンプレッサでさらに王縮さ
れ、必要な給気圧力■′ｚとなり、給ｔｌ（冷Ｊｄ’
：！：ｙ ２４で必要な給気温度、土で冷Ｊ、１１され
て、給気管１３に供給される。
、大気を吸込み圧縮して中間冷却器２３の入口へ吐出土
る。中間冷却器２３で冷却さｔ′ｔた圧縮空気は、高圧
段排気ターボ過給機２１のコンプレッサでさらに王縮さ
れ、必要な給気圧力■′ｚとなり、給ｔｌ（冷Ｊｄ’
：！：ｙ ２４で必要な給気温度、土で冷Ｊ、１１され
て、給気管１３に供給される。
」二連のよう（こ２段過給代において、大Ａ１．を代ｒ
Ｅおよび高１丁のシリ−でに配列した２段のコンプレッ
サによ１）必要な給気圧力Ｉ’ｓまで圧１縮さｊする。
Ｅおよび高１丁のシリ−でに配列した２段のコンプレッ
サによ１）必要な給気圧力Ｉ’ｓまで圧１縮さｊする。
ところで、コンプレッサの効率ηＣは第、Ｉ ＬＲＩに
示すようｉこ圧力比πＣが大きくなるとηＣが低下する
。
示すようｉこ圧力比πＣが大きくなるとηＣが低下する
。
士なわち、必要な’Ｆ＞Ｔ−圧力Ｐｓ”’ ２ 、５１
１ ｕ１４のときπＣ二３．５であり、１を父過給で（
Ｉｆｆ父のコンブレノサで）圧縮干る場合は、πｃ＝３
．５なので７ｃ＝７２５’ざとなる。そして、２段でシ
リーズ′に圧縮する場合は１段当ワπｃ”１．８７とな
りηｃ＝７８％と高くなる。
１ ｕ１４のときπＣ二３．５であり、１を父過給で（
Ｉｆｆ父のコンブレノサで）圧縮干る場合は、πｃ＝３
．５なので７ｃ＝７２５’ざとなる。そして、２段でシ
リーズ′に圧縮する場合は１段当ワπｃ”１．８７とな
りηｃ＝７８％と高くなる。
タービンについても、第３図に示す２段にシリーズに配
列する場合は、１段当りの圧力比が小さくなりタービン
効率ワＴが向上干る。
列する場合は、１段当りの圧力比が小さくなりタービン
効率ワＴが向上干る。
さらにｆ５３図に示すように、シリーズに配列したコン
プレンサの中間に、中間冷却器２３を配置すると、高圧
段のコンプレンサの吸込空気温度が低下し、１段過給に
刻して見かけ上のコンプレッサ効率が向上する。
プレンサの中間に、中間冷却器２３を配置すると、高圧
段のコンプレンサの吸込空気温度が低下し、１段過給に
刻して見かけ上のコンプレッサ効率が向上する。
以上述べたように２段過給システムではコンプレッサお
よびタービンの効率が向上し、全体として１Ｆ、２の排
気ターボ過給機の総合効率が向上したのと同じ効果が得
られる。
よびタービンの効率が向上し、全体として１Ｆ、２の排
気ターボ過給機の総合効率が向上したのと同じ効果が得
られる。
ところで、第５図に内燃機関の本体１０の筒内の圧力Ｐ
および容積■の関係をＰ−■図で示す。
および容積■の関係をＰ−■図で示す。
この第５図において１−２−３−４−５−１が圧縮およ
び燃焼、膨張行程であり、１−６−７−８−１が活気お
１び給気行程である。ここで実線の排気Ｐｅ６−１ｊ；
よび給気Ｐｓ８−１を１段過給の排気お上り給気行程と
すると、従来の２段過給システムのダ１気行程は排気タ
ーボ過給機の総合効率が向上したのと同じ効果が得られ
るので、タービンの￥Ｊ？量を拡大させるが、この場合
には排気圧力がＰｅからＰｅ、まで低下する。この結果
排気および給気行程の内燃機関本体１０のピストンの受
取る仕′Ｉ■が（Ｐｅ−Ｐｅ１）×■１１だけ増加し、
機関の燃費改善を得ることができる。
び燃焼、膨張行程であり、１−６−７−８−１が活気お
１び給気行程である。ここで実線の排気Ｐｅ６−１ｊ；
よび給気Ｐｓ８−１を１段過給の排気お上り給気行程と
すると、従来の２段過給システムのダ１気行程は排気タ
ーボ過給機の総合効率が向上したのと同じ効果が得られ
るので、タービンの￥Ｊ？量を拡大させるが、この場合
には排気圧力がＰｅからＰｅ、まで低下する。この結果
排気および給気行程の内燃機関本体１０のピストンの受
取る仕′Ｉ■が（Ｐｅ−Ｐｅ１）×■１１だけ増加し、
機関の燃費改善を得ることができる。
ここでＶｌｌはピストンの行程容積である。
」二連のように従来の２段過給システムでは排気ターボ
過給機の総合効率が向上した分だけ拡大し、排気圧力を
下げることになる。
過給機の総合効率が向上した分だけ拡大し、排気圧力を
下げることになる。
ところで、排気の有効エネルギＥ ）Ｉ Ｐは次式で示
される。
される。
ここで、Ｋ： 排気の比熱比
Ｒ： 排気の気体定数
Ｔｅ： 排気温度
Ｐｅ： 排気圧力
Ｐａ： 大気圧力
Ｇ： 排気流量
（Ｄ式から、同じ排気温度すなわち同じ排気の熱エネル
ギでも排気圧力Ｐｅの高い方が排気の有効エネルギＥ
ＨＰは大きくなることがわかる。
ギでも排気圧力Ｐｅの高い方が排気の有効エネルギＥ
ＨＰは大きくなることがわかる。
したがって、従来の２段過給システムでは、排気ターボ
過給機の総合効率が向上した分だけ排気圧力を下げ、排
気の有効エネルギＥ ＨＰを小さくして、４ＪＰ 気エ
ネルギの回収率を低下させているという不具合がある。
過給機の総合効率が向上した分だけ排気圧力を下げ、排
気の有効エネルギＥ ＨＰを小さくして、４ＪＰ 気エ
ネルギの回収率を低下させているという不具合がある。
本発明は、このような問題点の解消をはかろうとするも
ので、Ｊｄ１気圧力を下げないで、偵、気エネルギの回
収率を高く保てるようにした、２段過給ターボフンパウ
ンド内燃磯関を提供することを目的とする。
ので、Ｊｄ１気圧力を下げないで、偵、気エネルギの回
収率を高く保てるようにした、２段過給ターボフンパウ
ンド内燃磯関を提供することを目的とする。
このため、本発明の２ｆ２ｊＭ給ターボコンパウンド内
燃機関は、内燃機関において、２台以上の排気ターボ過
給機をそなえ、これらの排気ターボ過給機のコンプレッ
サおよ１タービンの何れか一方または双方が直列に連結
されるとともに、」二足排気ターボ過給磯の少なくとも
１台の回転軸が」二足内燃機関のクランク軸に連結され
たことを特徴としている。
燃機関は、内燃機関において、２台以上の排気ターボ過
給機をそなえ、これらの排気ターボ過給機のコンプレッ
サおよ１タービンの何れか一方または双方が直列に連結
されるとともに、」二足排気ターボ過給磯の少なくとも
１台の回転軸が」二足内燃機関のクランク軸に連結され
たことを特徴としている。
上述の本発明の２段過給ターボフンバウンド内燃機関で
は、２段過給システムで徘う（ターボ過給機の総合効率
が向上した分だけのあまったタービン出力が、クランク
軸に戻され、排気エネルギ回収率の低下が防止される。
は、２段過給システムで徘う（ターボ過給機の総合効率
が向上した分だけのあまったタービン出力が、クランク
軸に戻され、排気エネルギ回収率の低下が防止される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について説明Ｖると、第１図は本
発明の第１実施例としての２段過給ターボコンパウンド
内燃成閃を示すブロンク図であり、第２図は本発明の第
２実施例としての２段ｊＤ給ターボフンパウンド内燃機
関を示すブロック図であまず、本発明の第１−更、血例
について１悦明［ると、第１ズに示Ｖ上うに構成されて
Ｉ；す、高圧段朝′−（ターボ過、給（代２１＋中間冷
却＋！；２３ 、給電冷却器２・４が第３図に示ｒ従来
の２丁２過給システムとは（ｒ同様にし−Ｃ設けられて
いる。
発明の第１実施例としての２段過給ターボコンパウンド
内燃成閃を示すブロンク図であり、第２図は本発明の第
２実施例としての２段ｊＤ給ターボフンパウンド内燃機
関を示すブロック図であまず、本発明の第１−更、血例
について１悦明［ると、第１ズに示Ｖ上うに構成されて
Ｉ；す、高圧段朝′−（ターボ過、給（代２１＋中間冷
却＋！；２３ 、給電冷却器２・４が第３図に示ｒ従来
の２丁２過給システムとは（ｒ同様にし−Ｃ設けられて
いる。
そして、低圧段、ｌＩ！気ターボ過給代３１がその回転
軸を歯車列３２を介し内燃機関の本体１０のクランク４
Ｊ＋１１に連結されて〜する。
軸を歯車列３２を介し内燃機関の本体１０のクランク４
Ｊ＋１１に連結されて〜する。
本発明の第１ア施例としての２段過給ターボフンバウン
ド内燃機関は上述のごとく構成されているので、：の内
燃は関にｊ；いて徘でへ圧力は第５し１の実線Ｐｃに保
たれ、この結果、２段過給システムにより排気ターボ過
給機の総会効率が向−トし、あまったタービン出力は、
弐圧段す気ターボ過給（茂３１の出力として歯屯列３２
を経由してクランク軸１１に戻され、１凌関の出力増と
なって燃費改善がもたらされる。
ド内燃機関は上述のごとく構成されているので、：の内
燃は関にｊ；いて徘でへ圧力は第５し１の実線Ｐｃに保
たれ、この結果、２段過給システムにより排気ターボ過
給機の総会効率が向−トし、あまったタービン出力は、
弐圧段す気ターボ過給（茂３１の出力として歯屯列３２
を経由してクランク軸１１に戻され、１凌関の出力増と
なって燃費改善がもたらされる。
このとき排気圧力はＰｃと高く保たれるので、姑気エネ
ルギの回収率は高く保た７１．全体とし′ζＶし℃圧ｊ
Ｊをｆ’ ｔ・１４１て１：げ乙従火ノステムよｒ〕６
友さな燃費改！１（を実工１ｊｒろ−とがびさＳ。
ルギの回収率は高く保た７１．全体とし′ζＶし℃圧ｊ
Ｊをｆ’ ｔ・１４１て１：げ乙従火ノステムよｒ〕６
友さな燃費改！１（を実工１ｊｒろ−とがびさＳ。
二のように、本実も例のシステムは、内燃機関の本体１
０のビ人トンだけでなく、低圧１′２排気ターボ過給磯
３１のタービンからも出ｔ）を取り出すターボコンパ・
タンド機関となる。
０のビ人トンだけでなく、低圧１′２排気ターボ過給磯
３１のタービンからも出ｔ）を取り出すターボコンパ・
タンド機関となる。
また本実店例のシステムでは、第５しｌｉ：Ｐ（！、−
で。
で。
示ＦＬうに排気圧力をＰｅよりら高くし、さら１−、Ｉ
／を気エネルギの回収率を高くし、さらに大さな燃費改
善を得ることも可能となる。
／を気エネルギの回収率を高くし、さらに大さな燃費改
善を得ることも可能となる。
次に、本発明の第２実１庖例について説明すると、第２
し１に示すようＩ： ｈｔ成されており、刊ＰＩ（骨１
２からの４／［気が高圧段排気ターボ過給機・１−１の
タービンと、低圧段４１１気ターボ過給即４２のタービ
ンとにパラレルに流されるように配列されている。
し１に示すようＩ： ｈｔ成されており、刊ＰＩ（骨１
２からの４／［気が高圧段排気ターボ過給機・１−１の
タービンと、低圧段４１１気ターボ過給即４２のタービ
ンとにパラレルに流されるように配列されている。
そして、低圧段排気ターボ過給機・１２の回転軸が、歯
車列４３を仔しクランク＃Ｉ＋、１に連結されている。
車列４３を仔しクランク＃Ｉ＋、１に連結されている。
その他の部分は第１実施例とほぼ同様に構成されている
。
。
本発明の１２実施例としての２Ｊ′、２過給タ一ボコン
パウンド内燃機関は上述のごとく構成されているので、
本システムではコンプレッサは２段のンリーてに配列さ
れており、タービンを２段にする効果はないものの、コ
ンプレッサの２段過給の効！、ｌＬは（ｉトられ、この
分の機関の燃費改ｉｌ？に討−１る効果は第１実施例と
ほぼ同様にイ１）られろ９〔発明の効果〕 以−１−詳述したように、本発明の２１２過給ターボフ
ンパウンド内燃磯関によれば、内燃機関において、２台
以上の排気ターボ過給機をそなえ、これらの仙′−（タ
ーボ過給機のコンプレッサおＬびタービンの何れか一力
または双方がｉｆｆ列に連結されるととらに、」二足排
気ターボコンパの少なくとも１台の回転軸が一上記内燃
筬関のクランク軸に連結されろという簡素なＩＩＷ成で
、２段過給によりυＦ気ターボ猫給（茂の総合効率が向
−ヒした分を、排気圧力を下げることなく、タービン出
力ヒし［Ｃ！、接クランク軸に反ｒことがでさるように
なｔ）、高い４１を気エネルギ回収率を保たれて大幅な
へ費改１９を実現することかて゛きる利点がある７、 □ｔ 図面の簡１１な１：に明 第１図は本発明の第１天１布例とし″の２＃：ｔｒＡ”
）恰ターボコンパウ〕・ド内ａ代関を小ｒ′ｆ口／り図
て゛あり、第２図は本発明の第２′欠施例としての２＃
文過給ターボフンバ・ンンド内燃（穴間を示［１１７７
２図であり、第３しｌは従来の２段過給システムをホす
ブロック図、第４図は圧力比とコンプレッサ効１ドとの
関係を示−ｒグラフ、第５し１は内燃機関の筒内圧力ｌ
ゝと容積Ｖとの関係を示すグラフ″ｃｔＰＴる。
パウンド内燃機関は上述のごとく構成されているので、
本システムではコンプレッサは２段のンリーてに配列さ
れており、タービンを２段にする効果はないものの、コ
ンプレッサの２段過給の効！、ｌＬは（ｉトられ、この
分の機関の燃費改ｉｌ？に討−１る効果は第１実施例と
ほぼ同様にイ１）られろ９〔発明の効果〕 以−１−詳述したように、本発明の２１２過給ターボフ
ンパウンド内燃磯関によれば、内燃機関において、２台
以上の排気ターボ過給機をそなえ、これらの仙′−（タ
ーボ過給機のコンプレッサおＬびタービンの何れか一力
または双方がｉｆｆ列に連結されるととらに、」二足排
気ターボコンパの少なくとも１台の回転軸が一上記内燃
筬関のクランク軸に連結されろという簡素なＩＩＷ成で
、２段過給によりυＦ気ターボ猫給（茂の総合効率が向
−ヒした分を、排気圧力を下げることなく、タービン出
力ヒし［Ｃ！、接クランク軸に反ｒことがでさるように
なｔ）、高い４１を気エネルギ回収率を保たれて大幅な
へ費改１９を実現することかて゛きる利点がある７、 □ｔ 図面の簡１１な１：に明 第１図は本発明の第１天１布例とし″の２＃：ｔｒＡ”
）恰ターボコンパウ〕・ド内ａ代関を小ｒ′ｆ口／り図
て゛あり、第２図は本発明の第２′欠施例としての２＃
文過給ターボフンバ・ンンド内燃（穴間を示［１１７７
２図であり、第３しｌは従来の２段過給システムをホす
ブロック図、第４図は圧力比とコンプレッサ効１ドとの
関係を示−ｒグラフ、第５し１は内燃機関の筒内圧力ｌ
ゝと容積Ｖとの関係を示すグラフ″ｃｔＰＴる。
１〈）・・内燃へ関の本体、１１・・クランク軸、１２
・ ・ 俳５（管、 １３ ・ ・ 給′へ管、
２１ ・ ・ １ＴＩｉ ｌ：段仙′ベターボ過給磯、
２２・・低Ｆ百″λｖｌ′ペター、１で過給機、２３・
・中間冷ＪＪＩ ２’；ｉ、２１・・給′へ冷却器、３
１・・低圧段４Ｉｔ気ターボ過袷眠、；（：２・・歯１
１１列、・１１・・高圧段クトバターボ１ｔ・）給電、
・１；（・・歯１１を列。
・ ・ 俳５（管、 １３ ・ ・ 給′へ管、
２１ ・ ・ １ＴＩｉ ｌ：段仙′ベターボ過給磯、
２２・・低Ｆ百″λｖｌ′ペター、１で過給機、２３・
・中間冷ＪＪＩ ２’；ｉ、２１・・給′へ冷却器、３
１・・低圧段４Ｉｔ気ターボ過袷眠、；（：２・・歯１
１１列、・１１・・高圧段クトバターボ１ｔ・）給電、
・１；（・・歯１１を列。
複機Ｊｌｐ 、（弁理士 鈑 ７Ｉ７（１（、・蓬第１
図 第２図 第３図 第４図
図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 内燃機関において、２台以上の排気ターボ過給機をそな
え、これらの排気ターボ過給機のコンプレッサおよびタ
ービンの何れか一方または双方が直列に連結されるとと
もに、上記排気ターボ過給機の少なくとも１台の回転軸
が上記内燃機関のクランク軸に連結されたことを特徴と
する、２段過給ターボコンパウンド内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60226095A JPS6285123A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | ２段過給タ−ボコンパウンド内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60226095A JPS6285123A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | ２段過給タ−ボコンパウンド内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285123A true JPS6285123A (ja) | 1987-04-18 |
Family
ID=16839743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60226095A Pending JPS6285123A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | ２段過給タ−ボコンパウンド内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285123A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH673685A5 (ja) * | 1987-09-11 | 1990-03-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| EP1336735A2 (de) | 2002-02-14 | 2003-08-20 | AVL List GmbH | Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine |
| DE10309808B4 (de) * | 2002-03-14 | 2008-05-08 | Avl List Gmbh | Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine mit zweistufiger Aufladung |
| DE102009044779A1 (de) | 2008-12-09 | 2010-07-01 | Avl List Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems |
| DE102009038736B3 (de) * | 2009-08-27 | 2011-01-13 | Voith Patent Gmbh | Turbine und Turboverdichter, insbesondere für ein Turbo-Compound-System |
| US9759128B2 (en) | 2015-06-16 | 2017-09-12 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Compound engine assembly with exhaust pipe nozzle |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP60226095A patent/JPS6285123A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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