JPH01116230A - ターボコンパウンドエンジン - Google Patents

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］ この発明は、排気ガスのエネルギを回収しエンジンのク
ランク軸に戻すパワータービンを有したターボコンパウ
ンドエンジンに係り、特にエンジンの制動時にクランク
軸でパワータービンを逆転させ大きな制動力を作るよう
に構成したターボコンパウンドエンジンに関する。

［従来の技術］ エンジンの排気系にパワータービンを有し、そのパワー
タービンを逆転させて制動力を得るように構成したター
ボコンパウンドエンジンとしては本出願人の先の提案（
特願昭６１−２２８１０７号）がある。

この提案は第３図に示されるように排気ガスエネルギを
回収するパワータービンａを排気通路ｂ１に介設すると
共に、そのタービンａより上流の排気通路ｂ２にそのタ
ービンａを迂回する流体通路Ｃを接続し、排気ブレーキ
作動時で且つ上記タービンａにクランク軸ｄから駆動力
が伝達された逆転時に流体通路Ｃ上流の排気通路ｂ２を
閉成し、その流体通路Ｃを開成する流路切換手段ｅを設
けてターボコンパウンドエンジンを構成したものである
。ところで提案にあっては、流路切換手段として大小２
つのボートを有したロータリーバルブで構成し、クラン
ク軸とパワータービンとを歯車反転機構でで接続し、正
転時にはパワータービンｄでエネルギ回収の正の仕事、
反転時にはパワータービンでエネルギを消費させる他の
仕事を行えるようにしである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の構成にあって、パワータービンが効率良く排気エ
ネルギを回収されるためは正転・逆転時に８〜１０万ｒ
ｐｌの回転数を要求されるが、しかし、これらの仕事を
全体的にみると、クランク軸とパワータービンとを接続
するなめに採用される歯車反転機構ｆにおいても正転時
に効率良く回転されて各回転摺動部の潤滑冷却を施し、
結果としてエネルギ回収効率を上げること、逆転時には
即ち潤滑油を掻混ぜてを負の仕事を増加させてクランク
軸に制動力を与えることが求められている。

［問題点を解決するための手段］ この発明は上記問題点を解決することを目的としており
、この発明は摩擦クラッチの接続時に回転方向を逆転さ
せる歯車反転機構で排気通路のパワータービンとクラン
ク軸とを接続ル、上記機構に潤滑油を供給する潤滑油路
に、逆転時に潤滑油を増加させる潤滑油供給手段を接続
してターボコンパウンドエンジンを構成している。

［作　用］ パワータービンとクランク軸を接続する歯車反転機構の
摩擦クラッチを接続方向に動作すると、事前に排気通路
の排気ガスで正転方向に駆動されていたパワータービン
が、クランク軸によって逆転方向に駆動されてクランク
軸に対して負の仕事を負荷し制動力を作り出す。

一方、潤滑油供給手段は、正転時に歯車反転機構へ送る
潤滑油を、正転時の効率を最大とする量に定め、反転時
にその量に対して増量して供給するようにしであるから
、歯車反転機構は供給されオイルを掻き回すことにより
エネルギを消費してクランク軸に制動力を負荷する。

［実施例］ 以下に、この発明の好適一実施例を添付図面に基づいて
説明する。

第１Ｂ図に示す１はエンジン、２はエンジン１の吸気ボ
ート、３はエンジン１の排気ボートである。

図示されるように、吸気ボート２には吸気通路４が接続
され、排気ボート３には排気通路５が接続される。

排気通路５の上流５ａにはターボ過給機６のタービン６
ａが介設されると共に、そのタービン６ａよりさらに下
流の排気通路５ｂには排気エネルギを回収するパワータ
ービン７が介設される。ターボ過給機６のコンプレッサ
６ｂは吸気通路４の上流に介設される。

排気通路５は一端がパワータービン７の上流の排気通路
５ａに接続され他端がパワータービン７の下流の排気通
路５ｂに接続された排気バイパス通路８で結ばれている
と共に、一端が吸気通路４の上流に他端がパワータービ
ン７より下流で且つ上記排気バイパス通路８の接続部よ
り上流の排気通路５ｂに接続された吸気バイパス通路９
で結ばれている。

排気バイパス通路８の下流には、流れ方向に沿って順に
排気バイパス通路８の排気ガス流量を絞る絞り部１０、
排気バイパス通路８を開閉する開閉弁１１が設けられ、
吸気バイパス通路９の上流には吸気バイパス通路９を開
閉する開閉弁１２が設けられる。

また、排気バイパス通路８の接続部上流の排気通路５ａ
、５ｂには、それぞれ排気通路５ａ。

５ｂ＠−開閉する開閉弁１３．１４が設けられる。

これら開閉弁１１，１２，１３．１４は実施例にあって
は電磁切換弁から成る。

パワータービン７の出力軸１５とエンジン１のクランク
軸１６とは、パワータービン１５の回転駆動力をクラン
ク軸１６に戻すと共に、逆にクランク軸１６の回転駆動
力をパワータービン７に伝達する歯車反転機［１７で接
続される。

歯車反転機構１７は第１Ａ図に示しであるように構成さ
れる。

図示されるように、パワータービン７のタービン軸１５
の出力端には、出力歯車１８が固定されており、その出
力歯車１８には遊星歯車１９゜１９が噛合されている。

これらの遊星歯車１９゜１９はロックアツプ機構２０を
備えた流体継手２１の出力ボン１車２１ｂと一体になっ
て回転さる環状歯車２２と噛合される。即ち、出力歯車
１８は遊星歯車１９．１９及び環状歯車２２から成る遊
星歯車ＲＭ４２３によって流体継手２１に接続され、パ
ワータービン７から流体継手２１の出力ポンプ車２１ａ
に回転駆動力を伝達するように梢成しである。

出力ポンプ車２１ａには、この出力ポンプ車２１ａと一
体となって回転する第１伝達歯車２４が固定される。

次に歯車反転機構１７を主体的に構成する遊星歯車機構
２５を説明する。

遊星歯車機構２５は大別して上記出力ポンプ車２１ａの
軸端に太陽歯車２６を固定した太陽歯車軸２７と、太陽
歯車２６の円周方向に等間隔を有し、その太陽歯車に噛
合された複数の遊星歯車２８と、これら遊星歯車２８と
噛合される内ｉを有した環状歯車２９と、上記遊星歯車
２８の、太陽歯車２６周りに遊星歯車２８を自転させつ
つ公転させるキャリア３０と、上記第１伝達歯車２４に
噛合された第２伝達歯車３１と、この第２伝達歯車３１
に同軸上に設けられてワンウェイクラッチ３２で上記ク
ランク軸１６のクランク軸歯車３４の回転駆動力を第２
伝達歯車３１へ伝達する第３伝達歯車３３と、上記キャ
リア３０をフリーまたは固定する油圧クラッチ手段３５
とから構成される。

油圧クラッチ手段は、この実施例にあってはキャリア３
０の半径方向外方へ延出して形成したフランジ部分、即
ちクラッチ部３６に断続自在で、接続時にキャリア３０
の回転を止める摩擦クラッチとしての油圧クラッチ３７
と、この油圧クラッチ３７に供給する作動油の吐出量を
調節することで油圧クラッチ３７のホールド力を可変さ
せる能力可変自在に構成された付勢手段たるポンプ３８
と、ポンプ３８と油圧クラッチ３７とを結ぶ作動油通路
３９に介設した開閉弁４０とで構成する。

実施例に於ける歯車反転機構１７にあってキャリア３０
を回転自在に軸支する軸部材４５内には、その軸を上に
、上記太陽歯車２６、遊星歯車２８側へ冷却潤滑用の潤
滑油を供給する潤滑油路４６が形成してあり、この潤滑
油路４６は軸部材４５の半径方向に分岐された上記キャ
リア３０を固定支持する胴部４７に開口した潤滑油穴４
８から、上記油圧クラッチ３７とクラッチ部３６との間
に潤滑油を供給しクラッチ板４９を冷却するようになっ
ている。

さて、上記潤滑油路４６へ潤滑油を供給する潤滑油供給
手段７５はその潤滑油路４６とポンプ４８とを接続し、
途中に絞り部４９を有した第１供給通路５０と、絞り部
４９を迂回すると共に、途中に後述するコントローラ４
２で制御される開閉弁６１を有した第２供給通路５１と
から構成される。ここで、絞り部４９の絞り面積は、通
過する潤滑油の油量が上記遊星歯車８１構２５の正転時
に必要とする最低油量であるように定める一方、第２供
給通路５１の通路面積は、上記歯車反転機構１７が逆転
時に、歯車反転機構１７が全体的に大きな潤滑油掻混ぜ
仕事を行える量のオイルを供給できる面積であるように
定められる。

なお、遊星歯車機構２５は、全体的にケーシング５２で
囲繞し、外部へのオイルの漏れを防ぐと共に正転時には
、ケーシング５２内へ貯えるオイルを排出し、逆転時に
はオイルを貯えるようにして逆転時に大きな掻混ぜ仕事
を行えるようにしても梢わない、以下、上記ポンプ３８
等を制御するコントローラ４２を以下の如く構成する。

コントローラ４２は、その入力部にエンジン１のクラッ
チスイッチ（図示せず）の０Ｎ−ＯＦＦ信号、アクセル
スイッチ（図示せず）の０Ｎ−ＯＦＦ信号、エンジン１
の回転数信号（センサ８０による）、ブレーキコントロ
ールスイッチ信号、パワータービン７の回転をパルス数
で検出するセンサ４１の回転パルス信号、そして上記開
閉弁４０と油圧クラッチ３７間の作動油通路３９内の作
動油圧力を検出する油圧センサ４３の油圧信号が入力さ
れるように構成され、出力部が上記ポンプ４８及び上記
開閉弁６１にＭ御信号を出力すると共に上記切換弁１１
，１２，１３．１４及び歯車反転ｍ梢１７の開閉弁４０
に制御信号を出力するように構成される。

次にコントローラ４２の制御内容を第１Ｂ図に基づいて
説明する。

まず、コントローラ４２は、ステップ６５でキースイッ
チがＯＮになると次ステツプ６６で開閉弁６１をＯＦＦ
にし、判断６７、判断６８、判断６９でブレーキコント
ロールスイッチ（図示せず）、アクセルスイッチ（図示
せず）、クラッチスイッチ（図示せず）の０１４−ＯＦ
Ｆを判定し、これらのスイッチが全てＯＮのときに開閉
弁６１をＯＮにして、第２供給通路５１からの増量され
た潤滑油を遊星歯車機構へ供給する。このときコントロ
ーラ４２は制動時と判断して開閉弁１３．１４に閉信号
を出力し、開閉弁１１に開信号を出力するステップ７１
を実行した後、ステップ７２で開閉弁４０に開信号を出
力して油圧クラッチ３５の接続を実行させる。すると反
転機構１７によつ゛てパワータービン７にクランク軸１
６の回転駆動力が伝達され、パワータービン７は正転か
ら逆転に切換えられ遊星歯車機構２５の潤滑油掻回し抵
抗の増加に応じてクランク軸１６へ加える制動力が増加
する。尚、コントローラ４２はステップ７２以降、開閉
弁１２に開信号を出力して吸気バイパス通路９を開くか
らパワータービン７の回転数に応じて吸気バスバス通路
９がら空気が導入され、パワータービン７は導入空気量
に応じたコンプレッサ仕事を行い、クランク軸１６に制
動力を加える。

通常運転時は、コントローラ４２は開閉弁１３゜１４は
開で、開閉弁１１．１２．４０．６１は閉となるように
制御するから遊星歯車１１１！４２５は効率良く回転す
る。、尚、絞り部１０はタービン７の前後の圧力比を適
正にするために設けられたものである。

ところで開閉弁１１〜１４．４０．６１及び油圧ポンプ
３８．４８を実施例にあってはコントローラ４２で制御
する説明をしたが、この開閉弁１１〜１４，４０．６１
をタイマで開閉するように構成し、このタイマで上記ボ
ールド油圧を制御するようにリレー回路で構成された油
圧コントローラを連動するように構成しても構わない。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように、この発明によれ
ば次の如き優れた効果を発揮する。

摩擦クラッチの接続時に回転方向を逆転させる反転歯車
機構で排気通路のパワータービンとクランク軸とを接続
し、上記歯車機構に潤滑油を供給する潤滑油路に、逆転
時に潤滑油を増加させる潤滑油供給手段を接続したので
パワータービンの正転時に効率良くエネルギ回収を行い
、逆転時に大きな制動力を作り出すことができるという
優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は反転Ｉｌ構の一例を示す要部詳細図、第１Ｂ
図はこの発明の好適一実施例を示すシステムの全体図、
第２図はコントローラの制御内容の一例を示すフローチ
ャート、第３図は関連技術としてのターボコンパウンド
エンジンを示す概略図である。 図中、１はエンジン、４は吸気通路、５は排気通路、６
はターボ過給機、７はパワータービン、８は排気バイパ
ス通路、９は吸気バイパス通路、１１〜１４は開閉弁、
１６はクランク軸、１７は歯車反転機構、３７は油圧ク
ラッチ、３８は付勢手段たるポンプ、４７は潤滑油供給
手段である。 特許出願人　　いすｆ自動車株式会社 代理人弁理士　　絹　　谷　　信　　雄第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　摩擦クラッチの接続時に回転方向を逆転させる歯車反
   転機構で排気通路のパワータービンとクランク軸とを接
   続し、上記機構に潤滑油を供給する潤滑油路に、逆転時
   に潤滑油を増加させる潤滑油供給手段を接続したことを
   特徴とするターボコンパウンドエンジン。