JPS6345419A - 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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Publication number
JPS6345419A
JPS6345419A JP61188951A JP18895186A JPS6345419A JP S6345419 A JPS6345419 A JP S6345419A JP 61188951 A JP61188951 A JP 61188951A JP 18895186 A JP18895186 A JP 18895186A JP S6345419 A JPS6345419 A JP S6345419A
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JP
Japan
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output
engine
exhaust
internal combustion
recovery turbine
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Pending
Application number
JP61188951A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoichi Ohashi
大橋 良一
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 JP61188951A priority Critical patent/JPS6345419A/ja
Publication of JPS6345419A publication Critical patent/JPS6345419A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/04Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using kinetic energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/16Control of the pumps by bypassing charging air
    • F02B37/164Control of the pumps by bypassing charging air the bypassed air being used in an auxiliary apparatus, e.g. in an air turbine
    • F02B37/166Control of the pumps by bypassing charging air the bypassed air being used in an auxiliary apparatus, e.g. in an air turbine the auxiliary apparatus being a combustion chamber, e.g. upstream of turbine
    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • 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)
  • Supercharger (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、排気ターボ過給機から排出される排気ガスの
エネルギを出力回収タービンで回収するターボコンパウ
ンド機関の改良に関するものである。
(従来技術及びその問題点〉 この種のターボコンパウンド機関について、従来から実
公昭54−125909号、時開[47−43606号
等が知られている。
しかしながら、実公昭54−125909号では、排気
ターボ過給機を駆動した後の余剰排気ガスエネルギを回
収するため出力増加は10%であり、高出力化に限度が
ある。
また、部分負荷時には出力回収タービンからの動力が少
なく、かえって損失を増大ざぜる。
次に、特開昭47−43606号では、内燃機関本体の
運転状態に応じて、外部燃焼器を制御する技術について
は、何等開示されていない。
(発明の目的) 本発明は、高出力化が可能で、しかも外部燃焼器を最適
制御できるターボコンパウンド機関を提供することを目
的としている。
(発明の構成) (1)技術的手段 本発明は、内燃機関の排気経路の途中に設けられた排気
ターボ過給曙から排出される13気ガスを出力回収ター
ビンに導き、この出力回収タービンの出力を内燃機関の
出力に加えるようにしたターボコンパウンドta(!1
において、前記排気ターボ過給機で圧縮された吸気を内
燃機関に尋く吸気経路の途中に、開閉自在の弁機構を設
け、弁機構と内燃機関の排気経路を繋ぐバイパス配管を
設け、このバイパス配管の途中に、噴射された燃料を燃
焼させる外部燃焼器を設け、バイパス配管に吸気の一部
が流通している時に、燃料を噴射しC前記外部燃焼器で
排気エネルギを増やし、出力回収タービンの出力を増加
させるようにしたことをVI徴とづ゛るターボコンパウ
ンド機関である。
(2)作用 外部燃焼器からの連続燃焼エネルギで排気ターボ過給機
の過給能力および出力回収タービンの出力を増大させて
、内燃機関を高出力化する。
(実施例) 本発明を採用した内燃機関を示す第1図において、10
は例えばディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジ
ン10には周知の排気ターボ過給機12が設けられてい
る。排気ターボ過給機12のタービン14にはディーゼ
ルエンジン10から排気ガスを供給する排気経路16が
繋がっている。
また排気ターボ過給機12のブロワ−18で圧縮された
過給吸気をディーゼルエンジン10へ供給する吸気経路
20が設けられている。
この吸気経路20のディーゼルエンジン10近傍には中
間冷却器22が設けられている。ブロワ−18と中間冷
却器22の間の吸気経路20には切換自在の3方切換弁
24〈弁機構)が介装されている。3方切換弁24と排
気経路16の間にはバイパス配管26が分岐接続してお
り、バイパス配管26の途中には外部燃焼器28が設け
られている。
前記タービン14から排出される排気ガスは通路30を
通って出力回収タービン32に供給され、出力回収ター
ビン32で排気ガスエネルギの一部を回収するようにな
っている。出力回収タービン32とディーゼルエンジン
10の間には減速礪34、電磁又は油圧クラッチ36、
流体継手38からなる動力伝達機構40が設けられてお
り、この動力伝達機構40で出力回収タービン32から
の回収出力をディーゼルエンジン10の出力@10aに
加える構造である。
ディーゼルエンジン10のガバナー(図示せず)にはデ
ィーゼルエンジン10の回転数を検出する回転計42(
センサー)が設けられている。
また、排気経路16のディーゼルエンジン10近傍には
排気温度計44(センサー)が設けられており、排気温
度計44でディーゼルエンジン10の出力を検知するよ
うになっている。回転計42、排気温度計44からの検
出信号42a、44aはマイクロコンピュータ−46(
信Y3処理装置)へ入力されている。
このマイクロコンピュータ−46は検出信号42a、4
4aに基づいてディーゼルエンジン10の運転状態を判
別し、予め設定された運転状態、すなわち中低速高負荷
時およびアイドリンク時に制御信号46aを出力するよ
うになっている。
制御信号46aは3方切換弁24および外部燃焼器28
の噴射弁28aに伝達され、3方切換弁24を吸気経路
20とバイパス配管26を連通するように切換えるとと
もに、噴射弁28aから燃料を噴射点火させる機能を備
えている。またtill信号46 b )、を電磁又は
油圧クラッチ36へ伝達され、出力回収タービン32か
ら大きな出力が回収されている時に、出力回収タービン
32と出力軸10aを連結するようになっている。
次に作用を謂明する。第1図の内燃別間では、例えば中
低速高負荷運転時等のマイクロコンピュータ−46から
制御信号46a、46bが出力されている時には、3方
切換弁24はバイパス配管26へ過給吸気の一部を流す
ように切換られ、噴射弁28aから燃料が噴射点火され
、更に動力伝達機構40の電磁又は油圧クラッチ36が
接続する。
この状態では排気ターボ過給11112のブロワ−18
で圧縮された″iA給吸気の一部を外部燃焼′J!12
8へ流し、噴射弁28aから噴射される燃料を燃焼させ
、バイパス配管26から後段のタービン14、出力回収
タービン32へ外部燃焼器28で発生する連続燃焼エネ
ルギを供給する。
したがって、排気ターボ過給機12のタービン14へ排
気経路16から供給される排気エネルギが増加し、ター
ビン14の出力が増えて、ブロワ−18での過給圧、過
給吸気4および出力回収タービン32で回収される回収
出力が増大する。
以上の外部燃焼器28が作動している状態では、ブロワ
−18から吸気経路20を通ってディーゼルエンジン1
0へ供給される過給吸気の過給圧および過給吸気量が増
加してディーゼルエンジン10自体の出力が増える。ま
た、出力回収タービン32で回収される出力も当然に増
えるので、出力回収タービン32から動力伝達機構40
で出力軸10aに加えられる回収出力も増大する。
ディーゼルエンジン10の回転数Rと出力Pの関係を表
す第2図に示すように、例えば外部燃焼器28が作動す
る中低速高負荷運転状1ぷ時には、ディーゼルエンジン
10自体の出力増加に出力回収タービン32からの回収
出力増大が相俟って、特性×2は外部燃焼器28、出力
回収タービン32が設けられていない場合の特性XO,
出力回収タービン32だけが設けられている場合の特性
×1と比較して大幅に高出力化される。
また第2図中の1で示すアイドリング状態時にも、tJ
l’lll信号46aだけを出力して電磁又は油圧クラ
ッチ36を開放し、ディーゼルエンジン10の燃焼状態
を安定させる。
(発明の効果〉 以上説明したように本発明によるターボコンパウンド機
関では、排気ターボ過給112 ′C″圧縮された吸気
をディーゼルエンジン10に導く吸気経路20の途中に
、開閉自在の3方切換弁24(弁機構)を設け、3方切
換弁24とディーゼル1ンジン10の排気経路16を繋
ぐバイパス配管26を設け、このバイパス配管26の途
中に、噴射された燃料を燃焼させる外部燃焼器28を設
け、バイパス配管26に吸気の一部が流通している時に
、燃料を噴射して前記外部燃焼器28で排気エネルギを
増やし、出力回収タービン32の出力を増加させるよう
にしたので、排気ターボ過給112のブロワ−18で圧
縮された過給吸気の一部を外部燃焼器28へ流し、噴射
弁28aから噴射される燃料を燃焼させ、バイパス配管
26から後段のタービン14、出力回収タービン32へ
外部燃焼器28で発生ずる連続燃焼エネルギを供給でき
る。
したがって、排気ターボ過給1112のタービン14へ
排気経路16から供給される排気エネルギが増加し、タ
ービン14の出力を増やし、ブロワ−18での過給圧、
過給吸気lおよび出力回収タービン32で回収される回
収出力を増大させることができる。
第2図に示すように、例えば外部燃焼器28が作動する
中低速高負荷運転状態時には、排気ターボ過給機12の
過給能力の向上によるディーゼルエンジン10自体の出
力増加に、出力回収タービン32からの回収出力増大が
相俟って、本発明の内! fi閏による特性X2は外部
燃焼器28、出力回収タービン32が設けられていない
場合の特性XO1出力回収タービン32だけが設けられ
ている場合の特性×1と比較して大幅に高出力化できる
特に、マイクロコンピュータ−46からの制御信号46
a、46bで3方切換弁24、外部燃焼器28、電磁又
は油圧クラッチ36の作動をゐ11111するようにし
た場合には、ディーゼルエンジン10の運転状態に応じ
て、ディーゼルエンジンの出力(トルク)を増大するこ
とが要求される中低速高負荷運転時には、外部燃焼器2
8を作動させ、電磁又は油圧クラッチ36を接続し、第
2図のアイドリンク1時には外部燃焼器28を作動させ
、電磁又は油圧クラッチ36を切断することができる。
(別の¥施例) (1) 弁礪構は3方切換弁24に限らず、吸気経路2
0から吸気の一部をバイパス配管26へ流し得る他の弁
を使用してもよい。
(2) 第3図に示すように、出力回収タービン32の
出力を発電礪70等の別の駆動装置に伝達して、機関出
カ一定の時にマイクロコンピュータ−46からの制御信
号46Gによる負荷状態の検出等で噴射弁28aからの
噴射量を制御してもよい。なお、この制御は機関出力が
変動する状態でも同様である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を採用した内燃鳴門を示づ構造略図、第
2図tよエンジン回転数−出力特性を示すグラフ、第3
図は別の実施例を示す構造略図である。10・・・ディ
ーゼルエンジン、12・・・排気ターボ過給機、16・
・・排気経路、20・・・吸気経路、24・・・3方切
換弁、26・・・バイパス配管、28・・・外部燃焼器
、32・・・出力回収タービン、46・・・マイクロコ
ンピュータ− 特許出願人 ヤンマーディーゼル株式会社第1図ア 回転数R 第3図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内燃機関の排気経路の途中に設けられた排気ター
    ボ過給機から排出される排気ガスを出力回収タービンに
    導き、この出力回収タービンの出力を内燃機関の出力に
    加えるようにしたターボコンパウンド機関において、前
    記排気ターボ過給機で圧縮された吸気を内燃機関に導く
    吸気経路の途中に、開閉自在の弁機構を設け、弁機構と
    内燃機関の排気経路を繋ぐバイパス配管を設け、このバ
    イパス配管の途中に、噴射された燃料を燃焼させる外部
    燃焼器を設け、バイパス配管に吸気の一部が流通してい
    る時に、燃料を噴射して前記外部燃焼器で排気エネルギ
    を増やし、出力回収タービンの出力を増加させるように
    したことを特徴とするターボコンパウンド機関。
  2. (2)3方切換弁で構成される弁機構の切換制御、外部
    燃焼器への燃料の噴射制御は、内燃機関の運転状態を検
    知するセンサーの信号に基づいて、制御信号を出力する
    信号処理装置によつて制御され、内燃機関がアイドリン
    グ状態および中低速高負荷状態の時に、出力回収タービ
    ンの出力を増加させる特許請求の範囲第1項記載のター
    ボコンパウンド機関。
  3. (3)出力回収タービンと内燃機関の出力軸との間に設
    けられた動力伝達機構には、外部からの信号で断続制御
    される電磁又は油圧クラッチが介装され、この電磁クラ
    ッチは、内燃機関の運転状態を検知するセンサーの信号
    に基づいて、制御信号を出力する信号処理装置によつて
    制御される特許請求の範囲第1項記載のターボコンパウ
    ンド機関。
  4. (4)出力回収タービンの出力は、内燃機関以外の別の
    駆動装置に伝達される特許請求の範囲第1項、第2項、
    第3項のいずれかに記載のターボコンパウンド機関。
JP61188951A 1986-08-12 1986-08-12 タ−ボコンパウンド機関 Pending JPS6345419A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021172253A (ja) * 2020-04-27 2021-11-01 株式会社石川エナジーリサーチ 車両駆動装置

Citations (2)

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JPS6118657A (ja) * 1984-07-05 1986-01-27 Teijin Ltd 巻取コアの旋回装置
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