JPS63100225A - タ−ボコンパウンド機関 - Google Patents

タ−ボコンパウンド機関

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JPS63100225A
JPS63100225A JP61245066A JP24506686A JPS63100225A JP S63100225 A JPS63100225 A JP S63100225A JP 61245066 A JP61245066 A JP 61245066A JP 24506686 A JP24506686 A JP 24506686A JP S63100225 A JPS63100225 A JP S63100225A
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JP
Japan
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power turbine
engine
turbine
bypass valve
load
Prior art date
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JP61245066A
Other languages
English (en)
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JPH0552407B2 (ja
Inventor
Yoshio Sekiyama
惠夫 関山
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
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Publication of JPS63100225A publication Critical patent/JPS63100225A/ja
Publication of JPH0552407B2 publication Critical patent/JPH0552407B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • 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

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] 本発明はターボコンパウンド機関に関するものである。
[従来の技術] 内燃機関の排気管にターボ過給機を接続して、これによ
り吸気過給を行うとともに、ターボ過給機の後段に回収
タービンを接続して、この吸収動力を機関のクランク軸
へ伝達するものが、例えば実開昭60−157941号
公報や特開昭61−38127号公報に開示されている
前者のものでは、ターボ過給機と回収タービンを接続す
る管の途中に設けたバイパス弁を、アクセルペダルを跨
み込んだ時にのみ閉じて回収タービンへ排気を供給し、
アクセルペダルを離した時にはバイパス弁を開いてター
ボ過給機を出た排気を直接外部へ放出している。これに
より、排気エネルギが小さい無負荷運転で回収タービン
を駆動することの無駄を省いている。
後者のものは、ターボ過給機に設けた可変ノズルを、機
関の回転数、スロットル弁rM度および過給圧(ブース
ト圧)の信号に基づいてEl illし、機関の低負荷
域ではバイパス弁を開いて回収タービンの駆動を停止す
る一方、機関の高負荷域ではバイパス弁を閉じてターボ
コンパウンド機関としてて勤せるものである。しかし、
ターボ過給機に可変ノズルを設けることは構造が複連に
なり、また機関の軽負荷時バイパス弁を開いて回収ター
ビンへ排気が流れないようにしても、クランク軸から1
!am改構を経て回収タービンが逆駆動されると、排気
管の出口から回収タービンへ外気が逆流し、回収タービ
ンのポンプ損失が生じ、燃費向上には寄与しない。
[発明が解決しようとする問題点] そこで、本発明の目的はバイパス弁を機関の回転数と負
荷に関連して開閉し、主として低速・高負荷運転でもパ
ワータービンを駆動して排気エネルギを有効に回収する
とともに、高速・軽負荷運転での無駄なパワータービン
の運転を回避し、燃費の向上を図るターボコンパウンド
機関を提供することにある。
[問題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明の構成は内燃機関の
排気管にターボ過給機とパワータービンを直列に接続し
、パワータービンの回転を機関のクランク軸へ伝達する
とともに、ターボ過給機とパワータービンとの接続管に
設けたバイパス弁を、81rlOの回転数と負荷に関連
してalltlllする手段を備えたものである。
[作用] 機関の低速域では、バイパス弁が開かれてターボ過給機
だけが駆動され、ターボ過給機のタービン出口から排気
が外部へ排出される。
機関の高速域では、機関の負荷が大きい場合にバイパス
弁が閉じられ、パワータービンが駆動され、排気エネル
ギが機関のクランク軸へ回収される。しかし、機関の負
荷が小さい場合には、機関の排気流量が少なく、排気エ
ネルギも小さいのでバイパス弁が開かれ、パワータービ
ンは駆動されない。これにより、パワータービンを駆動
することによるI擦損失やポンプ損失が避けられる。
[発明の実施例] 第1図に示すように、機関2の排気マニホールド3に連
なる排気管4は、ターボ過@機5のタービン8の入口に
接続され、この出口は接続管9を介してパワータービン
12の入口へ接続される。
このパワータービン12の出口は排気管26に接続され
、消音器を経て外部に開放される。ターボ過給機5は軸
7によりタービン8の翼車とブロア6の翼車とが結合さ
れ、このブロア6により吸気が加圧されて機関2へ供給
される。
パワータービン120軸13は遊星歯車減速機14の太
陽歯車と結合される一方、リング歯車の軸15が流体継
手16の入力側に結合される。流体継手16の出力側は
軸17を介して歯1i機構18の入力歯車21に結合さ
れ、この出力歯車24がF3閏2のクランク軸19に結
合される。
歯車機構18は軸17の歯車21に噛み合う歯車22と
クランク軸19の歯車24に噛み合う歯車23が同軸に
支持され、かつ一方向クラッチ25を介して結合される
。この一方向クラッチ25は歯車22の回転を歯車23
へ伝達するが、歯車23の回転が歯車22へ伝達されな
いように構成され、クランク軸19からパワータービン
12が逆駆動されるのを防ぐ。
ターボ過給機5のタービン8の出口とパワータービン1
2の入口との接続管9の途中に、バイパス弁10が設け
られ、これを開くとタービン8の出口側がバイパス管2
0に連通され、排気が直接外部へ排出され、パワーター
ビン12へは送られない。このバイパス弁10は機関の
回転数と負荷に関連して、マイクロコンピュータを含む
電子副tIl装置!36により制御される。
次に、本発明によるターボコンパウンド機関のの肋につ
いて説明する。電子ガバナまたは電子タイマを備えたデ
ィーゼル機関の場合は、燃料噴射ポンプ33の噴射ff
i’1節ラック杆にラックセンサ34が、機関2のクラ
ンク軸19に回転数センサ35が配設され、これらの検
出信号が電子制tlIl装置36へ加えられ、所要の演
鋒を行って、この出力信号によりバイパス弁10が開閉
される。
機関2が低速域にあってもパワータービン12が有効に
動力を発生する状態(第3図(a)における圧力Pme
が0点よりも高い場合)にあればバイパス弁10が閉じ
られ、パワータービン12へ排気が供給される。
゛ また、機関2が高速域にあってもパワータービン1
2が有効に作動する0点の圧力を超えると、バイパス弁
10が閉じられる。圧力Pmeが0点以下の機関の軽負
荷時にはバイパス弁10が開かれ、ターボ過給機5を経
た排気は全量がバイパス管20を経て外部へ排出され、
パワータービン12は駆動されない。この時、パワータ
ービン12がクランク軸19により逆駆動され、パワー
タービン12の翼車により外気が掻き回され、動力の損
失とならないように、一方向クララチ25の作用により
パワータービン12の逆駆動が阻止される。
第4図は上述のtIII御プログラムの流れ図を示し、
同図においてp11〜p16は各ステップを示す。pl
lで機関の回転数Nを入力し、p12で回転数Nに対応
してパワータービン12を作動させるべき下限の負荷R
cnを決定する。この決定は予めマイクロコンピュータ
のROMに記憶されたマツプをルックアップして決定さ
れる。
p13で現在の負荷Rを入力する。p14で現在の負荷
Rがバイパス弁10を作動させるべき下限の負荷Rcn
よりも大きいか否かを判別し、負荷Rがバイパス10弁
を作動させるべき下限の負荷Rcnよりも大きい場合に
は、915でバイパス弁10を閉じてターボ過給機5か
らの排気をパワータービン12へ導入する。逆に、負荷
Rがバイパス弁10を作動させるべき下限の負荷Rcn
よりも小さい場合には、p16でバイパス弁10を開い
てターボ過給機5からの排気をバイパス管20を経て外
部へ故山する。
なお、現在の負荷RがRcnとほぼ等しい状態にある場
合に、バイパス弁10が頓繁に開閉するのを避けるため
に、上述のプログラムは例えは5秒程度の時間間隔をお
いて繰り返し実行される。
上述の実施例において、負荷を検出するラックセンサを
用いる代りに、アクセルペダルの踏込量を検出するアク
セルセンサ、またはスロットル弁の開度を検出するスロ
ットルセンサを用いることができる。
第2図の実施例では、一方向クラッチ25を設けないで
、歯車21と歯車24の間にアイドル歯車27を噛み合
せるとともに、パワータービン12の出口の管26に電
磁開閉弁31を設け、バイパス弁10が開くと電磁開閉
弁31が閉じ、これによりパワータービン12が逆駆動
されても、外気の吸い込みによる空気の掻き回し損失が
減じられる。
バイパス弁10はマイクロコンピュータにより機関の回
転数と燃料噴射ポンプのラック位It(またはアクセル
ペダルの踏込量)に関連してIb1JIH1される。電
磁開閉弁31はバイパス弁10が開くと、これに連動し
て閉じる。これにより、クランク軸19によりパワータ
ービン12が逆駆動されても、外気の逆流が阻止され、
パワータービン12における翼車の空気のかき回し損失
が減じられるとともに、sin構18における一方向ク
ラッチをなくすことができ、機構が簡単化される。
[発明の効果] 本発明は上述のように、ターボ過給機の後段にバイパス
弁を経てパワータービンを接続してターボコンパウンド
機関を構成するものにおいて、バイパス弁を機関の回転
数と負荷に関連して間開するものであるから、機関が低
速域にあっても負荷が大きく排気流量が多い場合には、
バイパス弁を閉じて排気をターボ過給機を経た後パワー
タービンへ導入して動力を回収することができるととも
に、機関が高速域にあっても負荷が小ざく排気流量も少
ない場合には、バイパス弁を開いてパワータービンを停
止し、負荷が大きい場合にだけバイパス弁を閉じてパワ
ータービンを駆動し、これによりパワータービンの無駄
な運転による燃費低下を防止するとともに、パワーター
ビンにより排気エネルギを余すところなく回収し、燃費
の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係るターボコンパウンド
機関の概略構成図、第2図は本発明の第2実施例に係る
ターボコンパウンド機関の要部を示す構成図、第3図は
同機関の運転範囲を表す線図、第4図はバイパス弁を制
御するマイクロコンピュータのプログラムの流れ図であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 内燃機関の排気管にターボ過給機とパワータービンを直
    列に接続し、パワータービンの回転を機関のクランク軸
    へ伝達するとともに、ターボ過給機とパワータービンと
    の接続管に設けたバイパス弁を、機関の回転数と負荷に
    関連して制御する手段を備えたことを特徴とするターボ
    コンパウンド機関。
JP61245066A 1986-10-15 1986-10-15 タ−ボコンパウンド機関 Granted JPS63100225A (ja)

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JP61245066A JPS63100225A (ja) 1986-10-15 1986-10-15 タ−ボコンパウンド機関

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JP61245066A JPS63100225A (ja) 1986-10-15 1986-10-15 タ−ボコンパウンド機関

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JPS63100225A true JPS63100225A (ja) 1988-05-02
JPH0552407B2 JPH0552407B2 (ja) 1993-08-05

Family

ID=17128084

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JP61245066A Granted JPS63100225A (ja) 1986-10-15 1986-10-15 タ−ボコンパウンド機関

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JPH0552407B2 (ja) 1993-08-05

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