JPH02157423A - ターボコンパウンドエンジン - Google Patents
ターボコンパウンドエンジンInfo
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- JPH02157423A JPH02157423A JP63310167A JP31016788A JPH02157423A JP H02157423 A JPH02157423 A JP H02157423A JP 63310167 A JP63310167 A JP 63310167A JP 31016788 A JP31016788 A JP 31016788A JP H02157423 A JPH02157423 A JP H02157423A
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- clutch
- engine
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- gear
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Classifications
-
- 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
- F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
- F02B37/10—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
- F02B37/105—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump exhaust drive and pump being both connected through gearing to engine-driven shaft
-
- 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
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/14—Control of the alternation between or the operation of exhaust drive and other drive of a pump, e.g. dependent on speed
-
- 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
- F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
- F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
- F02B39/04—Mechanical drives; Variable-gear-ratio drives
-
- 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
- F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
- F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
- F02B39/12—Drives characterised by use of couplings or clutches therein
-
- 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
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
- F02B41/02—Engines with prolonged expansion
- F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving 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。
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、戦車用ディーゼル機関・過給システムの過給
装置に関するもので、一般車両用、荷役運搬機械用、建
設機械用、特車用、舶用、等に使用される２サイクル、
４サイクル、内燃機関にも適用することができる。
装置に関するもので、一般車両用、荷役運搬機械用、建
設機械用、特車用、舶用、等に使用される２サイクル、
４サイクル、内燃機関にも適用することができる。
一段排気ターボ過給機をギヤ列を介してエンジン・クラ
ンク軸と連結する機械駆動過給方式（又はターボコンノ
ウンド過給方式）は、例えば、ＳＡＥ ７２０７８３
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｔｕｒｂｏｃｈａ
ｒｇｅｄＴｗｏ−Ｃｙｃｌｅ Ａｉｒ Ｃｏｏｌｅｄ
Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ 、機械学会誌第７３巻第
６１５号「過給式空冷ディーゼル機関の開発について」
に記載されているが、ギヤ列中間に断続クラッチ類を挿
入して過給モート９を制御するものは未だ知られていな
い。
ンク軸と連結する機械駆動過給方式（又はターボコンノ
ウンド過給方式）は、例えば、ＳＡＥ ７２０７８３
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｔｕｒｂｏｃｈａ
ｒｇｅｄＴｗｏ−Ｃｙｃｌｅ Ａｉｒ Ｃｏｏｌｅｄ
Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ 、機械学会誌第７３巻第
６１５号「過給式空冷ディーゼル機関の開発について」
に記載されているが、ギヤ列中間に断続クラッチ類を挿
入して過給モート９を制御するものは未だ知られていな
い。
一段排気ターボ過給機とクランク軸をギヤ列で連結した
−段高圧タービン回収型ターボコンパウンドエンジンに
おいては、次のような課題があり解決を要する。
−段高圧タービン回収型ターボコンパウンドエンジンに
おいては、次のような課題があり解決を要する。
＜１７ エンジンを高速低負荷域で運転すると、エン
ジン負担コンプレッサ駆動仕事が大きいにも拘らず、排
気タービン出力が小さいため、排気ターボ過給機駆動系
ギヤ列の伝達トルクが大きくなり、ギヤ列も大きくなる
ため、エンジンの軽量小型化が図れない。
ジン負担コンプレッサ駆動仕事が大きいにも拘らず、排
気タービン出力が小さいため、排気ターボ過給機駆動系
ギヤ列の伝達トルクが大きくなり、ギヤ列も大きくなる
ため、エンジンの軽量小型化が図れない。
（２）またエンジンを高速低負荷運転可能なように設計
すると、排気タービン出力が圧縮機（コンプレッサ）駆
動力を上まわって、ギヤ列を介して、余剰タービン出力
をクランク軸に回収するターボコンパウンド９過給モー
ドに於いて、ギヤ列伝達系の機械効率が低下し、成好な
ターボコンパウンド０性能が得られない。
すると、排気タービン出力が圧縮機（コンプレッサ）駆
動力を上まわって、ギヤ列を介して、余剰タービン出力
をクランク軸に回収するターボコンパウンド９過給モー
ドに於いて、ギヤ列伝達系の機械効率が低下し、成好な
ターボコンパウンド０性能が得られない。
（３）エンジンの部分負荷域運転では、エンジン負担コ
ンプレッサ仕事に対し、タービン出力が相対的に小さく
なるため、エンジン部分負荷域性能が低下する、即ち、
燃費率が悪化する。
ンプレッサ仕事に対し、タービン出力が相対的に小さく
なるため、エンジン部分負荷域性能が低下する、即ち、
燃費率が悪化する。
従って、ギヤ列中間に適切なクラッチ機構を設けること
により、ギヤ列伝達効率の向上、過給モード制御による
エンジン性能向上などを計っていく必要がある。
により、ギヤ列伝達効率の向上、過給モード制御による
エンジン性能向上などを計っていく必要がある。
一段排気ターボ過給機とエンジン・クランク軸を連結す
るギヤ列に於いて、 （１） 過給モート９が制御できるよう、ギヤ列中間
二軸のそれぞれに、ワンウェイクラッチ（通常機械式）
と、制御信号により断続可能なクラッチを挿入する。ワ
ンウェイクラッチは二軸ギヤの排気ターボ過給機側（以
下、ワンウェイクラッチ軸と称する）に、またクラッチ
はエンジン側（以下、クラッチ軸と称する）に配置する
。
るギヤ列に於いて、 （１） 過給モート９が制御できるよう、ギヤ列中間
二軸のそれぞれに、ワンウェイクラッチ（通常機械式）
と、制御信号により断続可能なクラッチを挿入する。ワ
ンウェイクラッチは二軸ギヤの排気ターボ過給機側（以
下、ワンウェイクラッチ軸と称する）に、またクラッチ
はエンジン側（以下、クラッチ軸と称する）に配置する
。
（２） 上記（１）項の２軸ギヤは、複列ギヤ構造と
なっており、クラッチ軸のクラッチ・ギヤはワンウェイ
クラッチ軸の、ワンウェイクラッチ・ギヤとは別の同軸
上のギヤと噛合っており、ワンウェイクラッチ軸のワン
ウェイクラッチ・ギヤはクラッチ軸のクラッチギヤとは
別の同軸上のギヤと噛合っており、ワンウェイクラッチ
はワンウェイクラッチ軸からクラッチ軸方向へのみ動力
伝達が行なわれるようになっている。
なっており、クラッチ軸のクラッチ・ギヤはワンウェイ
クラッチ軸の、ワンウェイクラッチ・ギヤとは別の同軸
上のギヤと噛合っており、ワンウェイクラッチ軸のワン
ウェイクラッチ・ギヤはクラッチ軸のクラッチギヤとは
別の同軸上のギヤと噛合っており、ワンウェイクラッチ
はワンウェイクラッチ軸からクラッチ軸方向へのみ動力
伝達が行なわれるようになっている。
２軸の複列ギヤ噛合は、クラッチ軸からワンウェイクラ
ッチ軸に対し、クラッチ側ギヤの増速比は、ワンウェイ
クラッチ側ギヤの増速比より小さくなるよう設定する。
ッチ軸に対し、クラッチ側ギヤの増速比は、ワンウェイ
クラッチ側ギヤの増速比より小さくなるよう設定する。
ワンウェイクラッチ軸には排気ターボ過給機側と噛合う
ギヤを設ける。
ギヤを設ける。
前述の手段ｆｌ） 、 （２ｊ項に基づき、高速低負荷
域では、クラッチ軸のクラッチを離脱（ＯＦＦ’ ）
Ｌ、てギヤ列に過大なトルクをかけない事によシ、コン
パクトなギヤ列となる。これによりワンウェイクラッチ
及びワンウェイクラッチ・ギヤを介して、排気ターボ過
給機の余剰タービン出力をクランク軸に回収するターボ
コンパウンド９過給モードにおけるギヤ列機械効率が向
上する。（過大トルクがかからない為、ギヤ歯巾を小さ
く出来、ギヤ列名細部のベアリングも小さく出来る為、
ギヤ列機械効率が向上する）。さらに高速低負荷域では
クラッチ離脱（ＯＦＦ）によるフルターボ運転が出来る
為、エンジン部分負荷性能悪化を防と出来る。
域では、クラッチ軸のクラッチを離脱（ＯＦＦ’ ）
Ｌ、てギヤ列に過大なトルクをかけない事によシ、コン
パクトなギヤ列となる。これによりワンウェイクラッチ
及びワンウェイクラッチ・ギヤを介して、排気ターボ過
給機の余剰タービン出力をクランク軸に回収するターボ
コンパウンド９過給モードにおけるギヤ列機械効率が向
上する。（過大トルクがかからない為、ギヤ歯巾を小さ
く出来、ギヤ列名細部のベアリングも小さく出来る為、
ギヤ列機械効率が向上する）。さらに高速低負荷域では
クラッチ離脱（ＯＦＦ）によるフルターボ運転が出来る
為、エンジン部分負荷性能悪化を防と出来る。
本発明の主要部を成す高圧タービン回収型ターボコンパ
ウンド・エンジンのギヤ列中間部クラッチ機構の系統図
を第１図に示し、その構成を説明する。
ウンド・エンジンのギヤ列中間部クラッチ機構の系統図
を第１図に示し、その構成を説明する。
１は断続クラッチ（ＯＮ−ＯＦＦクラッチ）、２はワン
ウェイクラッチ、３はコンプレッサ、４はタービン、５
はクランク軸、６は燃焼室、７は吸気、８は吸気管、９
は排気、１２はワンウェイクラッチ・ギヤ、１３はクラ
ッチ・ギヤ、１０，１１．１４．１５はギヤ（歯車）、
１６は排気ターボ過給機ギヤ、１７はクラッチ軸、１８
はワンウェイクラッチ軸、１７ａ 、 １７ｂはベアリ
ング、１８ａ 、 １８ｂはイアリングである。
ウェイクラッチ、３はコンプレッサ、４はタービン、５
はクランク軸、６は燃焼室、７は吸気、８は吸気管、９
は排気、１２はワンウェイクラッチ・ギヤ、１３はクラ
ッチ・ギヤ、１０，１１．１４．１５はギヤ（歯車）、
１６は排気ターボ過給機ギヤ、１７はクラッチ軸、１８
はワンウェイクラッチ軸、１７ａ 、 １７ｂはベアリ
ング、１８ａ 、 １８ｂはイアリングである。
断続クラッチｌはクラッチ軸１７に設けられ、制御信号
により接続されるとクラッチ軸１７とクラッチギヤ１３
は一体となって回転する構造となっている。
により接続されるとクラッチ軸１７とクラッチギヤ１３
は一体となって回転する構造となっている。
ワンウェイクラッチ２はワンウェイクラッチ軸１８に設
けられ、ワンウェイクラッチ軸１８からワンウエイクラ
ッチ２を介してワンウェイクラッチ・ギヤ１２を駆動し
、これによシフラッチ軸１７と一体となって回転するギ
ヤ１１を駆動する構造となっている（スプラグ型ワンウ
ェイクラッチ等は従来技術を使用する）。
けられ、ワンウェイクラッチ軸１８からワンウエイクラ
ッチ２を介してワンウェイクラッチ・ギヤ１２を駆動し
、これによシフラッチ軸１７と一体となって回転するギ
ヤ１１を駆動する構造となっている（スプラグ型ワンウ
ェイクラッチ等は従来技術を使用する）。
過給応答性を向上させる為、エンジンから排気ターボ過
給機を駆動する機械駆動過給時は、制御信号により断続
クラッチ１を接続させると、エンジン・クランク軸側の
ギヤ１０よりクラッチ軸１７と一体で回転するギヤ１１
が駆動され、これによりクラッチギヤ１３、ワンウェイ
クラッチ軸１８のギヤ１４゜１５と続き、排気ターボ過
給機ギヤ１６により排気ターボ過給機が駆動される。こ
の際、クラッチ軸１７のギヤ１１とワンウェイクラッチ
軸１８のワンウェイクラッチギヤ１２は同時に噛合って
いるが、クラッチギヤ１３に対するワンウェイクラッチ
軸１８のギヤ１４の増速比が、クラッチ軸１７のギヤ１
１に対するワンウェイクラッチギヤ１２の増速比よりも
低く設定されている為、ワンウェイクラッチ軸１８より
ワンウェイクラッチギヤ１２の回転速度が高くなり、ワ
ンウェイクラッチ２は噛合わず、クラッチ部で滑りを生
ずるようになっている。
給機を駆動する機械駆動過給時は、制御信号により断続
クラッチ１を接続させると、エンジン・クランク軸側の
ギヤ１０よりクラッチ軸１７と一体で回転するギヤ１１
が駆動され、これによりクラッチギヤ１３、ワンウェイ
クラッチ軸１８のギヤ１４゜１５と続き、排気ターボ過
給機ギヤ１６により排気ターボ過給機が駆動される。こ
の際、クラッチ軸１７のギヤ１１とワンウェイクラッチ
軸１８のワンウェイクラッチギヤ１２は同時に噛合って
いるが、クラッチギヤ１３に対するワンウェイクラッチ
軸１８のギヤ１４の増速比が、クラッチ軸１７のギヤ１
１に対するワンウェイクラッチギヤ１２の増速比よりも
低く設定されている為、ワンウェイクラッチ軸１８より
ワンウェイクラッチギヤ１２の回転速度が高くなり、ワ
ンウェイクラッチ２は噛合わず、クラッチ部で滑りを生
ずるようになっている。
エンジンの高速、低負荷域では機械駆動過給による駆動
系ギヤ列の過大トルクを回避する為、断続クラッチｌを
離脱すると、排気ターボ過給機はタービン出力とコンプ
レッサ仕事がノ之ランスしたフルターボ過給状態で作動
し、排気ターボ過給機の回転速度は機械駆動過給で作動
する回転速度よりも低くなり、ワンウェイクラッチ２部
は噛合わず空転する。
系ギヤ列の過大トルクを回避する為、断続クラッチｌを
離脱すると、排気ターボ過給機はタービン出力とコンプ
レッサ仕事がノ之ランスしたフルターボ過給状態で作動
し、排気ターボ過給機の回転速度は機械駆動過給で作動
する回転速度よりも低くなり、ワンウェイクラッチ２部
は噛合わず空転する。
断続クラッチ１離脱状態のまま、エンジン負荷力増大し
、エンジン高負荷域になるに従い排気ターボ過給機回転
速度が上昇し、ワンウェイクラッチ軸１８の回転速度が
クラッチ軸１７のギヤ１１と噛合っているワンウェイク
ラッチギヤ１２の回転速度と同じになるとワンウェイク
ラッチ２部は噛合い、排気ターボ過給機回転速度はギヤ
列増速比で決まる。
、エンジン高負荷域になるに従い排気ターボ過給機回転
速度が上昇し、ワンウェイクラッチ軸１８の回転速度が
クラッチ軸１７のギヤ１１と噛合っているワンウェイク
ラッチギヤ１２の回転速度と同じになるとワンウェイク
ラッチ２部は噛合い、排気ターボ過給機回転速度はギヤ
列増速比で決まる。
この状態で排気ターボ過給機のタービン余剰出力（ター
ビン出力−コンプレッサ仕事）は、ギヤ列を介して（ワ
ンウェイクラッチ２を介して）、エンジンのクランク軸
５に回収されるターボコンノセウンド状態となる。従り
て、断続クラッチ１離脱状態で、フルターボ過給状態か
らターボコンパウンド゛状態への過給モード変更は、エ
ンジン側負荷増加に従い、ギヤ列のワンウェイクラッチ
２が自動噛合する事により、自動的に行なわれる。
ビン出力−コンプレッサ仕事）は、ギヤ列を介して（ワ
ンウェイクラッチ２を介して）、エンジンのクランク軸
５に回収されるターボコンノセウンド状態となる。従り
て、断続クラッチ１離脱状態で、フルターボ過給状態か
らターボコンパウンド゛状態への過給モード変更は、エ
ンジン側負荷増加に従い、ギヤ列のワンウェイクラッチ
２が自動噛合する事により、自動的に行なわれる。
第１図に示したギヤ列中間部クラッチ機構の制御区分は
次の表の如くなる。
次の表の如くなる。
表
第２図は第１図に示すギヤ列中間部クラッチ機構をター
ボコンノウント１エンジンに適用した、エンジンの系統
図を示す。
ボコンノウント１エンジンに適用した、エンジンの系統
図を示す。
第２図では排気ターボ過給機ギヤ１６が排気ターボ過給
機、タービン４とコンプレッサ３の中間の軸上に設けら
れているが、これは排気ターボ過給機の構造上タービン
４、コンプレッサ３、の外側軸上に設けられてもよい。
機、タービン４とコンプレッサ３の中間の軸上に設けら
れているが、これは排気ターボ過給機の構造上タービン
４、コンプレッサ３、の外側軸上に設けられてもよい。
また、排気ターボ過給機とクランク軸５の間のギヤ列は
、クラッチ軸１７、ワンウェイクラッチ軸１８、の二軸
のみで構成されているように示しているが、排気ターボ
過給機の配置や、増速比により、多段ギヤ列の構成にな
る場合もある。
、クラッチ軸１７、ワンウェイクラッチ軸１８、の二軸
のみで構成されているように示しているが、排気ターボ
過給機の配置や、増速比により、多段ギヤ列の構成にな
る場合もある。
第３図は第２図系統図に対するターボコンパウンビ機関
制御システム構成の実例を示す。
制御システム構成の実例を示す。
１９は給気冷却器、肋は減速ギア列、２１は排気ターボ
過給機、ηは可変ノズル、乙は駆動リング、賞は燃料噴
射ポンプ、５は噴射タイミング変更アクチュエータ、２
６はアクチュエータ、ｎはクラッチ断続用アクチュエー
タ、あはスロットル開度センサ、四は機関回転速度セン
サ、蜀は圧力センサ、３１は温度センサ、３２はマイク
ロコンピュータ、おはクラッチ断続駆動回路、翼は可変
ノズル開閉駆動回路、あは噴射タイミング変更駆動回路
、３６．３７はＡカ変換器、関は機関である。
過給機、ηは可変ノズル、乙は駆動リング、賞は燃料噴
射ポンプ、５は噴射タイミング変更アクチュエータ、２
６はアクチュエータ、ｎはクラッチ断続用アクチュエー
タ、あはスロットル開度センサ、四は機関回転速度セン
サ、蜀は圧力センサ、３１は温度センサ、３２はマイク
ロコンピュータ、おはクラッチ断続駆動回路、翼は可変
ノズル開閉駆動回路、あは噴射タイミング変更駆動回路
、３６．３７はＡカ変換器、関は機関である。
第３図では、本発明によるターボコンパウ／ド中間部ク
ラッチ機構の制御の他に、排気ターボ過給機、及び燃料
噴射ポンプ、制御の例も含めて示している。また、本図
では燃料噴射ポンプシを判型噴射ポンプで図示されてい
るが、ユニット・インジェクタ型ポンプ等であっても基
本構成に変りはない。
ラッチ機構の制御の他に、排気ターボ過給機、及び燃料
噴射ポンプ、制御の例も含めて示している。また、本図
では燃料噴射ポンプシを判型噴射ポンプで図示されてい
るが、ユニット・インジェクタ型ポンプ等であっても基
本構成に変りはない。
可変ノズルｎを駆動する駆動リンクｎは、リンクを介し
、アクチュエータかに接続されておυ、機関回転速度、
コンプレッサ出口給気圧力、燃料噴射量、タービン入口
温度１等に対し、最適なノズル面積が得られるよう、電
子制御装置であるマイクロコンピュータ羽により演算さ
れ、駆動回路あからの制御信号により可変ノズル開度を
決定する。
、アクチュエータかに接続されておυ、機関回転速度、
コンプレッサ出口給気圧力、燃料噴射量、タービン入口
温度１等に対し、最適なノズル面積が得られるよう、電
子制御装置であるマイクロコンピュータ羽により演算さ
れ、駆動回路あからの制御信号により可変ノズル開度を
決定する。
排気ターボ過給機２１とクランク軸間を結合する減速ギ
ヤ列加に挿入された断続クラッチエトワンウェイクラッ
チ２は、機関と排気ターボ過給機の運転状態、すなわち
機関から排気ターボ過給機２１を駆動するメカニカル・
ト９ライプ（機械駆動過給）状態、排気ターボ過給機２
１から機関側へタービン排気エネルギーが回収されるタ
ーボコンパウンド状態、機関と排気ターボ過給機２１間
に機械的結合状態のないフルターボ状態、の３状態を機
関の使用条件、負荷条件に応じて制御するもので、機関
回転速度、燃料噴射量、コンプレッサ出口圧力、等に対
し、望ましい３状態の選択を、マイクロコンピュータ羽
により行い、クラッチ断続駆動回路おからの制御信号に
より、クラッチ断続用アクチュエータ苔の作用でクラッ
チ１の断続を行う。クラッチの断続を機関回転数のみに
より制御する場合は、機械的に断続が行える遠心式クラ
ッチ、又は油圧により断続が行える油圧式クラッチや電
磁クラッチ等を使用する事も出来る。燃料噴射ポンプＵ
の噴射タイミング変更アクチュエータ５は機関の使用条
件、負荷条件、に応じ、最適タイミングがマイクロコン
ピュータ３２により演算され、噴射タイミング変更駆動
回路あからの制御信号により噴射タイミングを決定する
。図示例では、燃料噴射ポンプ冴を判型噴射ポンプで示
している為、噴射タイオング変更アクチュエータゐはい
わゆる電子式タイマに相当するが燃料噴射ポンプ冴がユ
ニットインジェクタ型、又はユニットポンプ型等である
場合、それに相応する噴射タイミング変更機構であれば
本図に示す基本構成と変らない。
ヤ列加に挿入された断続クラッチエトワンウェイクラッ
チ２は、機関と排気ターボ過給機の運転状態、すなわち
機関から排気ターボ過給機２１を駆動するメカニカル・
ト９ライプ（機械駆動過給）状態、排気ターボ過給機２
１から機関側へタービン排気エネルギーが回収されるタ
ーボコンパウンド状態、機関と排気ターボ過給機２１間
に機械的結合状態のないフルターボ状態、の３状態を機
関の使用条件、負荷条件に応じて制御するもので、機関
回転速度、燃料噴射量、コンプレッサ出口圧力、等に対
し、望ましい３状態の選択を、マイクロコンピュータ羽
により行い、クラッチ断続駆動回路おからの制御信号に
より、クラッチ断続用アクチュエータ苔の作用でクラッ
チ１の断続を行う。クラッチの断続を機関回転数のみに
より制御する場合は、機械的に断続が行える遠心式クラ
ッチ、又は油圧により断続が行える油圧式クラッチや電
磁クラッチ等を使用する事も出来る。燃料噴射ポンプＵ
の噴射タイミング変更アクチュエータ５は機関の使用条
件、負荷条件、に応じ、最適タイミングがマイクロコン
ピュータ３２により演算され、噴射タイミング変更駆動
回路あからの制御信号により噴射タイミングを決定する
。図示例では、燃料噴射ポンプ冴を判型噴射ポンプで示
している為、噴射タイオング変更アクチュエータゐはい
わゆる電子式タイマに相当するが燃料噴射ポンプ冴がユ
ニットインジェクタ型、又はユニットポンプ型等である
場合、それに相応する噴射タイミング変更機構であれば
本図に示す基本構成と変らない。
機関回転速度は機関回転速度センサ四、燃料噴射量は燃
料噴射ポンプ冴のスロットル開度センサ路によυ検出さ
れマイクロコンピュータ３２に入力される。コンプレッ
サ出口圧力は圧力センナ（資）により、タービン入口排
気温度は温度センサ３１により検出され、それぞれ〜巾
変換器χ、３７を介してマイクロコンピュータ３２に入
力される。マイクロコンピュータ３２は予め定めた制御
プログラムに従ってソフトウェアによるディジタル演算
処理を実行するものでＣＰＵ 、 ＲＡＭ 、 ＲＯＭ
、 工ん回路部等を主要部として構成されている。
料噴射ポンプ冴のスロットル開度センサ路によυ検出さ
れマイクロコンピュータ３２に入力される。コンプレッ
サ出口圧力は圧力センナ（資）により、タービン入口排
気温度は温度センサ３１により検出され、それぞれ〜巾
変換器χ、３７を介してマイクロコンピュータ３２に入
力される。マイクロコンピュータ３２は予め定めた制御
プログラムに従ってソフトウェアによるディジタル演算
処理を実行するものでＣＰＵ 、 ＲＡＭ 、 ＲＯＭ
、 工ん回路部等を主要部として構成されている。
第４図は本発明による排気ターボ過給機と機関との３過
給条件に於ける運転状態のグラフで、それぞれの過給条
件に対する減速ギヤ列クラッチ状態を示す。第４図の実
施例では、車両用エンジンとして要求される発進加走性
向上の為、低中速域で排気ターボ過給機メカニカル・ド
ライブ（機械駆動過給）を行い、中高速、高負荷域で、
排気ターボ過給機タービンの余剰出力全機関側へ回収し
て、機関性能向上が計れるターボコンパウンド状態で運
転し、その他の速度、負荷域では、排気ターボ過給状態
で運転するものである。
給条件に於ける運転状態のグラフで、それぞれの過給条
件に対する減速ギヤ列クラッチ状態を示す。第４図の実
施例では、車両用エンジンとして要求される発進加走性
向上の為、低中速域で排気ターボ過給機メカニカル・ド
ライブ（機械駆動過給）を行い、中高速、高負荷域で、
排気ターボ過給機タービンの余剰出力全機関側へ回収し
て、機関性能向上が計れるターボコンパウンド状態で運
転し、その他の速度、負荷域では、排気ターボ過給状態
で運転するものである。
本発明によるターボコンノモウント°エンジンは、−段
排気ターボ過給機を、ギヤ列を介してクランク軸と連結
させた高圧タービン回収型ターボコンパウンドエンジン
において、ギヤ列中間の２軸のギヤのうちクランク軸側
に、制御信号により断続可能なクラッチ（機械式、電磁
式、油圧式を含む）を配し、排気ターボ過給機側にワン
ウェイクラッチを配して、それらを２軸２対の複列ギヤ
で組み合わせ、クランク軸から排気ターボ過給機を駆動
する機械駆動過給時は断続り２ツチを通して駆動し、フ
リーターボ過給時は断続クラッチによりギヤ列の連結を
断ち、排気ターボ過給機タービン出力がコンプレッサ仕
事を上まわり余剰タービン出力がギヤ列を介してエンジ
ンに回収するターボコンパウンド時は断続クラッチを離
脱したままで自動的にワンウェイクラッチがかみ合りて
３過給モードを制御することにより、次の効果を生ずる
。
排気ターボ過給機を、ギヤ列を介してクランク軸と連結
させた高圧タービン回収型ターボコンパウンドエンジン
において、ギヤ列中間の２軸のギヤのうちクランク軸側
に、制御信号により断続可能なクラッチ（機械式、電磁
式、油圧式を含む）を配し、排気ターボ過給機側にワン
ウェイクラッチを配して、それらを２軸２対の複列ギヤ
で組み合わせ、クランク軸から排気ターボ過給機を駆動
する機械駆動過給時は断続り２ツチを通して駆動し、フ
リーターボ過給時は断続クラッチによりギヤ列の連結を
断ち、排気ターボ過給機タービン出力がコンプレッサ仕
事を上まわり余剰タービン出力がギヤ列を介してエンジ
ンに回収するターボコンパウンド時は断続クラッチを離
脱したままで自動的にワンウェイクラッチがかみ合りて
３過給モードを制御することにより、次の効果を生ずる
。
（１） 本発明を一段高圧タービン回収型ターボコン
・セウンドエンジンに適用する事により、機械駆動過給
、フルターボ過給、及びターボコンパウンドの３運転過
給モーｒを制御できる。
・セウンドエンジンに適用する事により、機械駆動過給
、フルターボ過給、及びターボコンパウンドの３運転過
給モーｒを制御できる。
（２）ギヤ列のクラッチ離脱作用により高速低負荷域の
エンジン部分負荷性能悪化を防止出来る。
エンジン部分負荷性能悪化を防止出来る。
（３） ターボコンノ檗つンド過給モードにおけるタ
ービン出力伝達ギヤ列の機械効率を向上出来る。
ービン出力伝達ギヤ列の機械効率を向上出来る。
（４）上記（１）項によシ、特に車両用エンジン等で強
く要望されている過給応答性向上（ターボラグ解消）を
機械駆動過給により、高負荷域エンジン性能向上をター
ボコンパウンドにより、部分負荷域エンジン性能改善を
フルターボ過給により、同時に一つの過給システムで解
決する事が出来る。
く要望されている過給応答性向上（ターボラグ解消）を
機械駆動過給により、高負荷域エンジン性能向上をター
ボコンパウンドにより、部分負荷域エンジン性能改善を
フルターボ過給により、同時に一つの過給システムで解
決する事が出来る。
第１図は本発明の実施例に係るギヤ列中間部クラッチ機
構の系統図、第２図は第１図のクラッチ機構をターボコ
ンノウンドエンジンに適用した系統図、第３図は第２図
のエンジンの制御システム図、第４図は第１図のギヤ列
中間部クラッチ機構の運転状態を示す線図である。 ｌ・・・断続クラッチ ２・・・ワンウェイクラ
ッチ３・・・コンプレッサ ４．・、タービン１
２・・・ワンウェイクラッチギヤ １３・・・断続クラッチギヤ １６・・・排気ターボ過給機ギヤ
構の系統図、第２図は第１図のクラッチ機構をターボコ
ンノウンドエンジンに適用した系統図、第３図は第２図
のエンジンの制御システム図、第４図は第１図のギヤ列
中間部クラッチ機構の運転状態を示す線図である。 ｌ・・・断続クラッチ ２・・・ワンウェイクラ
ッチ３・・・コンプレッサ ４．・、タービン１
２・・・ワンウェイクラッチギヤ １３・・・断続クラッチギヤ １６・・・排気ターボ過給機ギヤ
Claims (1)
- 一段排気ターボ過給機をギヤ列を介してクランク軸と連
結させた高圧タービン回収型ターボコンパウンドエンジ
ンにおいて、ギヤ列中間の２軸のギヤのうちクランク軸
側に、制御信号により継続可能なクラッチを配し、排気
ターボ過給機側にワンウェイクラッチを配して、それら
を２軸２対の複列ギヤで組み合わせ、クランク軸から排
気ターボ過給機を駆動する機械駆動過給時は、断続クラ
ッチを通して駆動し、フリーターボ過給時は、断続クラ
ッチによりギヤ列の連結を断ち、排気ターボ過給機ター
ビン出力がコンプレッサ仕事を上まわり余剰タービン出
力がギヤ列を介してエンジンに回収するターボコンパウ
ンド時は、断続クラッチを離脱したままで自動的にワン
ウェイクラッチがかみ合うことにより３過給モードを制
御することを特徴とするターボコンパウンドエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63310167A JP2534338B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | タ―ボコンパウンドエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63310167A JP2534338B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | タ―ボコンパウンドエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02157423A true JPH02157423A (ja) | 1990-06-18 |
| JP2534338B2 JP2534338B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=18001971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63310167A Expired - Fee Related JP2534338B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | タ―ボコンパウンドエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2534338B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2723982A1 (fr) * | 1994-08-23 | 1996-03-01 | Daimler Benz Ag | Moteur a combustion interne suralimente avec possibilite d'entrainement mecanique a haut regime d'un turbocompresseur a gaz d'echappement |
| FR2876151A1 (fr) * | 2004-10-04 | 2006-04-07 | Renault Sas | Moteur comportant un compresseur entraine selectivement par une turbine ou par le vilebrequin du moteur |
| WO2007099438A1 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust heat recovery apparatus |
| WO2009090075A1 (de) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Voith Patent Gmbh | Turbolader-turbocompoundsystem |
| EP2177742A1 (de) * | 2007-02-05 | 2010-04-21 | Voith Patent GmbH | Antriebsstrang mit einer fluid- oder dampfgetriebenen Expansionsmaschine |
| US7730723B2 (en) | 2006-03-30 | 2010-06-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust heat recovery apparatus |
| US7895835B2 (en) | 2006-03-09 | 2011-03-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust heat recovery apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10570816B2 (en) * | 2017-09-19 | 2020-02-25 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Engine coupling arrangement |
-
1988
- 1988-12-09 JP JP63310167A patent/JP2534338B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2723982A1 (fr) * | 1994-08-23 | 1996-03-01 | Daimler Benz Ag | Moteur a combustion interne suralimente avec possibilite d'entrainement mecanique a haut regime d'un turbocompresseur a gaz d'echappement |
| FR2876151A1 (fr) * | 2004-10-04 | 2006-04-07 | Renault Sas | Moteur comportant un compresseur entraine selectivement par une turbine ou par le vilebrequin du moteur |
| WO2007099438A1 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust heat recovery apparatus |
| US8250869B2 (en) | 2006-03-01 | 2012-08-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust heat recovery apparatus |
| US7895835B2 (en) | 2006-03-09 | 2011-03-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust heat recovery apparatus |
| US7730723B2 (en) | 2006-03-30 | 2010-06-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust heat recovery apparatus |
| EP2177742A1 (de) * | 2007-02-05 | 2010-04-21 | Voith Patent GmbH | Antriebsstrang mit einer fluid- oder dampfgetriebenen Expansionsmaschine |
| US8261553B2 (en) | 2007-02-05 | 2012-09-11 | Voith Patent Gmbh | Drive train comprising an expander driven by fluid or steam |
| WO2009090075A1 (de) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Voith Patent Gmbh | Turbolader-turbocompoundsystem |
| DE102008005201A1 (de) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Voith Patent Gmbh | Turbolader-Turbocompoundsystem |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2534338B2 (ja) | 1996-09-11 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |