JPS63255519A

JPS63255519A - 内燃機関の特性改善装置

Info

Publication number: JPS63255519A
Application number: JP62091662A
Authority: JP
Inventors: Takashi Araki; 荒木　巍
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1988-10-21

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】し産業上の利用分野］本発明は車両に搭載する内燃機関の出力を車両の低速加
速状態から高速走行時の状態までの間で改善するために
採用する内燃機関の特性改善装置に関するものである。

［従来の技術］車両に搭載する内燃機関の出力及び効率をあげるため、
近年、内燃機関に排気タービン式過給機を装着し、内燃
機関で必要とする空気を過給する方式が採用されている
。更に、上記排気タービン式過給機を装着した内燃機関
では、該内燃機関から排出されて排気タービン式過給機
に送られる排気ガスのエネルギーを動力として回収する
ためにパワータービンを装備することが考えられている
。

このようなパワータービン付内燃機関としては、第５図
に示す如く、導入される排気カスにより翼車を回転させ
るタービンｂと該タービンｂにより軸ｄを介して扇車が
回転させられることにより吸気を圧縮して吐出するコン
プレッサＣとを備える排気タービン式過給＄４ａを、内
燃機関ｅに接続し、上記排気タービン式過給機ａのコン
プレッサＣからの圧縮空気を内燃機関ｅに、又、内燃機
関ｅからの排気カスを排気タービン式過給機ａのタービ
ンｂにぞれぞれ送るようにして内燃機関ｅに過給するに
うにした構成において、上記内燃機関ｅから排気タービ
ン式過給機ａのタービンｂに送られる排気ガスの一部を
バイパスさせるバイパスラインｆを設け、該バイパスラ
インｆの途中にパワータービンｑ１バイパス弁りを組み
込み、且つパワータービンＱの軸を内燃機関ｅの主４！
１ｌｌｉに減速装置ｊを介して連結し、排気カスのエネ
ルギーを動力として回収させるようにしである。

上記従来の方式では、内燃機関ｅから排気タービン式過
給＋ｌａのタービンｂへの排気ガスのエネルギーでパワ
ータービン９を回わずことかできて内燃機関ｅの出力を
増加させることができ、エネルギーの回収を図ることが
できる。

［発明か解決しようとする問題点］ところか、上記内燃機関を車両に塔載した場合に車両の
低速加速時に排気タービン式過給機ａは十分に作動せず
、内燃機関Ｏへの過給が十分でないため、加速性に問題
かある。

そこで、本発明は、パワータービンをコンプレッサとし
ても使用できるようにすると共に排気タービン式過給機
か十分に作動しないとぎでも内燃機関に過給できるよう
にし、又、排気タービン式過給機が作動しているときパ
ワータービンを作動させたり作動させなかったりできる
ようにして車両の低速から高速までの全範囲での出力特
性をよく覆るようにしようとするものである。

［問題点を解決り−るための手段］本発明は、上記目的を達成するために、排気タービン式
過給機を装着した内燃機関の主軸に、タービン兼コンプ
レッサを動力伝達軸を介して連結し、上記排気タービン
式過給機の］ンプレッサの吸気側及びタービンの排気側
を、上記タービン兼］ンプレツーリ−の低圧側に接続覆
ると共に、上記排気タービン式過給機と内燃機関とを接
続するラインの途中を、上記タービン兼コンブレッ］ノ
の高圧側に接続し、且つ上記機器の接続ラインの適宜個
所に切換え用のバルブを設問してなる構成とする。

［作　　用］排気タービン式過給機が十分作動しないとぎｔこターヒ
゛ン１にコンプレッサを」ンプレッザとするよう内燃機
関との動力伝達機構の回転方向を切り換えると、上記タ
ービン兼コンプレッサは内燃機関により回転さぼられて
］ンプレッサとして動き、内燃機関に圧縮された空気が
供給され、車両の低速での加速性がよくなる。又高速走
行時に、排気タービン式過給機が効率よく作動し、内燃
機関の排気エネルギーに余裕があるどきは上記タービン
兼コンプレッ１すをパワータービンとして使用するよう
動力伝達機構をりＪり換え、パワータービンにより内燃
機関の動力が加ｉｙ）され、内燃機関のパワーアップど
なって効率もよくなる。又、中速時はタービン兼コンプ
レッサの軸は内燃機関から切り離され通常の排気タービ
ン式過給機の作動となる。上記低速から高速までの運転
の切り換えはバルブ操作及び同時に変速装置の切り換え
で円滑に行うことができる。

［実　施　例１以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図は車両の低速走行時から高速走行時ま
での運転の切り換えと、内燃機関への過給の状態を示し
ている。

本発明の内燃機関の過給装置は、図示の如く、タービン
２の翼車と］ンプレッザ３の扇車とを軸４にて連結し、
内燃機関の排気ガスによりタービンが回転することによ
ってコンプレッサ３が回転し吸気が圧縮されるようにし
である排気タービン式過給機１を内燃機関５に接続し、
内燃機関５の排気ガスを排気タービン式過給機のタービ
゛ン２に導入し、排気タービン式過給機のコンプレッサ
３で圧縮された空気を内燃機関５に供給するようにした
構成において、上記内燃機関５の主軸６に、タービン兼
コンプレッサ７の軸８を、回転方向が正転、停止及び逆
転し、Ｈつ変速するようにした動力伝達機構９を介して
接続する。すなわち、動力伝達機＠９は、内燃機関５の
主軸６に変速機１０を介して連結した１１：ｌ１ｌ１１
１とタービン兼コンプレッサ７の軸８とを平行に配して
両軸８と１１をギヤ１２と１３、及びギヤ１４と１５と
１６で連結すると共に、両軸８，１１の途中にクラッチ
１７と１８を設け、該クラッチ１７と１８の切り換えに
よりタービン兼コンプレッサ７の軸８の回転方向が逆転
されるようにしてタービン兼コンプレッサ７をパワータ
ービン又は］ンプレッ１ノとして使用できるようにしで
ある。又、タービン兼コンプレッサ７の軸を内燃機関５
の主軸６と切離しできるようにしである。又、排気ター
ビン式過給機１のコンプレッサ３への吸気ライン１９よ
り分岐した分岐ライン２０を上記タービン兼コンプレツ
１ノアの低圧側、すなわち、パワータービンとして使用
するときの排出側に接続して吸気ライン１９と分岐ライ
ン２０にバルブＶ、とＶ２を設けると共に、分岐ライン
２０のバルブ■２　とタービン兼コンプレッサ７との間
の位置と排気タービン式過給槻１のタービン２の後流側
とをつなぐ排気ライン２１を設け、該排気ライン２１の
途中にもバルブ■３を設ける。更に、排気タービン式過
給機１のコンプレッサ３から内燃機関５への給気ライン
２２の途中とタービン兼コンプレッサ７の高圧側、すな
わち、パワータービンとして使用するときの入口側とを
分岐給気ライン２３で接続すると共に、内燃機関５から
タービン２への排気ガスライン２４の途中と上記分岐給
気ライン２３の途中を分岐排気ガスライン２５で接続し
、」上記排気ガスライン２４の途中をタービン２の後流
側に分岐排気ガスライン２６でバイパスさせ、上記分岐
給気ライン２３、分岐排気カスライン２５．２６、上記
分岐排気ガスライン２５．２６とタービン２との間の排
気ガスライン２４のそれぞれにバルブ＼／４、■６、Ｖ
６、Ｖ７を設（プ　る。

車両に搭載した場合において、今、車両の低速加速時は
、第１図に示す如く、バルブＶ２　とＶ４　とＶ６のみ
を開とし、更に、クラッチ１７を人、１８を切にする。

これにより内燃機関５の駆動により変速機１０、軸１１
、ギヤ１３，１２　、輔８に動力が伝えられてタービン
兼コンプレッサ７が回転させられコンプレッサとして使
用される。

このとぎ、吸気は分岐ライン２（）を経て行われ、コン
プレッサとしてのタービン兼コンプレツナ７か回転させ
られて吸気を圧縮し、圧縮された空気を分岐給気ライン
２３、給気ライン２２を経て内燃機関５に供給すること
ができ、内燃機関５の出力をあげることができて加速を
良くすることができる。

次に、車両の中高速走行における加速時は、第２図に示
す如く、バルブＶ１、■７のみを開とし、排気タービン
式過給機１を作動し、クラッチ１７．１８を切ってター
ビン並コンプレッサ７を不作動とする。これにより内燃
機関５からの排気ガスは排気タービン式過給機１のター
ビン２にのみ導入されて該タービン２が回転し、同時に
コンプレッサ３か回転して吸気ライン１９を経て吸入し
た空気を圧縮して内燃機関５に送られる過給か行われ、
内燃機関５の出力及び効率が良くなる。

更に、車両が高速走行しているとぎは、第３図に示す如
く、バルブＶ、とＶ３　とＶ５　とＶ７を開にして他の
バルブを閉にし、且つクラッチ１８を人、１７を切にし
、タービン兼コンプレッサ７をパワータービンとして使
用すると共に、排気タービン式過給機１を作動させる。

これにより内燃機関５から排出される余剰の排気ガスエ
ネルギーでパワータービン７を駆動して内燃機関５の動
力を加勢してパワーアップを図ることができる。

上記した第１図乃至第３図における低速加速時、中高速
加速時、高速走行時の各状態でのタービン兼コンプレッ
サ７の軸８の正転、停止、逆転の切換え操作、ならびに
内燃機関５の吸気、排気の配管接続を上記の各状態で切
換える操作は、車両のアクセルペダルと連動し、電子式
コントロール装置等で自動制御づるようにし、アクセル
ペダルを踏むことにより自動的に切り換えられて行くよ
うに覆る。

＝　１０− なお、本発明は上記した実施例のみに限定されるもので
はなく、たとえば、第１図乃至第３図に示した配管の接
続要領、バルブの設置位置、ならびにバルブの開閉要領
に限定されるものではなく、低速加速時はタービン兼コ
ンプレッサ７をコンプレッサとして作動させ、中高速加
速時はタービン兼コンプレッサ７を不作動とし排気ター
ビン式過給機１を作動させ、更に、高速走行時はタービ
ン兼コンプレッサ７をパワータービンとして作動させ排
気タービン式過給機１を作動させることができれば図示
以外の配列、バルブの開閉にしてもよい。又、タービン
兼コンプレッサ７をコンブレツーリ−とじＩこり、ター
ビンとしたりできるようにした場合を示したか、１個で
２つの機能をもたせるようにすることに代え、第４図に
示す如くタービン２７とコンプレッサ２８とを同一軸２
９でつなぎ、且つタービン２７とコンプレッサ２８に接
続した配管にそれぞれバルブを設け、該バルブの開閉で
タービン２７が作動したり、］コンプレッサ８か作動で
きるようにしてもよい。又、動力伝達機構は、必ずしも
歯車装置でなくても、たとえば、流体式など他の変速、
嵌脱装置でもよく、変速機１０は動力伝達機構９と入れ
換えて軸８の側に設けてもよい。

［発明の効果］以上述べた如く、本発明の内燃機関の特性改＠装置によ
れば、抽気タービン式過給機を装着した内燃機関に、タ
ービンとして機能したりコンブレラ１すとして機能する
ものを連結し、排気タービン式過給機と内燃機関を接続
する給気ラインと排気カスラインに、上記タービン又は
］ンプレッυとして使うものを接続して、バルブの開閉
にまり給気側、排気側を切り換えるようにしであるため
、車両の低速加速時、中高速加速時、高速走行時の各状
態での内燃機関の出力及び効率を向上できて加速性を良
くすることかできると共に、低速から高速走行までの運
転の切り換えを円滑に行うことかできる、という優れた
効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は低速加速時、中高速加速時、高速走
行時の作動状態を示す本発明の一実施例の概略図、第４
図は本発明の他の例を示す概略図、第５図は従来の一例
を示す概略図である。１・・・排気タービン式過給機、２・・・タービン、３
・・・コンプレッサ、５・・・内燃機関、７・・・ター
ビン兼コンプレッサ、９・・・動力伝達機構、１７．１
８・・・クラッチ、１９・・・吸気ライン、２０・・・
分岐ライン、２１・・・排気ライン、２２・・・給気ラ
イン、２３・・・分岐給気ライン、２４・・・排気ガス
ライン、２５．２６・・・分岐排気ガスライン、Ｖ　Ｉ
　＊　Ｖ２　＊　Ｖ：Ｉ　＋　Ｖ４　＊Ｖ５　、　Ｖ６
．　Ｖ７・・・バルブ。

Claims

【特許請求の範囲】

１）排気タービン式過給機を装着した内燃機関の主軸に
、タービン兼コンプレッサを動力伝達軸を介して連結し
、上記排気タービン式過給機のコンプレッサの吸気側及
びタービンの後流側を、上記タービン兼コンプレッサの
低圧側に接続すると共に、上記排気タービン式過給機と
内燃機関とを接続するラインの途中を、上記タービン兼
コンプレッサの高圧側に接続し、且つ上記機器の接続ラ
インの適宜個所に切換え用のバルブを設置してなること
を特徴とする内燃機関の特性改善装置。