JPH033051B2 - - Google Patents

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JPH033051B2
JPH033051B2 JP55018625A JP1862580A JPH033051B2 JP H033051 B2 JPH033051 B2 JP H033051B2 JP 55018625 A JP55018625 A JP 55018625A JP 1862580 A JP1862580 A JP 1862580A JP H033051 B2 JPH033051 B2 JP H033051B2
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turbine
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Kuriiru Georuku
Nagibu Musutafua
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ABB AB
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Asea Brown Boveri AB
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    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の高過給のための二段式排
気タービン過給装置であつて、低圧タービン過給
機および少なくとも１つの高圧タービン過給機を
有しており、これらの各タービン過給機が、別個
の軸に配置されてそれぞれタービンによつて駆動
される１つの圧縮機を備えており、高圧タービン
過給機のタービンが排気ガスの流過方向で低圧タ
ービン過給機のタービン上流側に接続されてお
り、高圧タービン過給機は低圧タービン過給機よ
りも小型であつて、両方のタービンが向き合つて
配置されている形式のものに関する。
［従来の技術］ この種の二段式排気タービン過給装置が
“MTZ誌（Motortechnische Zeitschrift）”39
（1978）５、第212頁、第１０図によつて公知であ
る。この公知例の場合、大きさの異なる２つのタ
ービン過給機がそのタービン側の端部を互いに向
き合わせにして組み付けられている。このような
配置によつて高効率のコンパクトな構造形式が得
られる。というのは、両方のタービン間に溢流お
よび方向変換による損失が生じないからである。
しかしながらこの公知例は、２つのタービン過
給機相互のコンパクトな構造という要求には適う
ものの、例えば排気導管、中間冷却器、最終冷却
器、バイパス路、燃焼室のような補機を併せ備え
ている過給ユニツトの場合当てはまらない。この
公知例の場合補機はタービン過給機の側方又は下
側に配置することになる。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の二段式排
気タービン過給装置において、機械的かつ空気力
学的に接続すべきすべての構成要素にとつての最
適のスペース利用を達成することである。
［課題を解決するための手段］ このような課題を本発明は特許請求の範囲第１
項の特徴事項に示す構成によつて解決した。
大きさの異なる２つの排気タービン過給機が互
いにその軸線をずらして相前後して接続されてい
る例がたしかに公知である（前記“MTZ誌”第
210頁第３図参照）。しかし、この公知例の場合機
関への付加的な接続導管の使用をまぬかれないた
めに機関の構造体積の点でも接近の容易さの点で
も不利である。加えて、高圧タービン過給機と低
圧タービン過給機との間の長い接続導管が不都合
な流れ損失を生ずる。
本発明の場合に、低圧圧縮機の圧力比が最低で
３：１、有利には４：１であり、高圧圧縮機の圧
力比が最高で３：１、有利には２：１であると効
果的である。この場合排気タービン過給装置の全
圧力比は少なくとも６：１、有利には８：１であ
る。
前記“MTZ誌”第213頁〜第214頁所載の「4.1.
Verdichterwirkungsgrad」においてこのような
圧力勾配の配分についても示唆されているが、こ
れはあくまでも最適効率を目的としたことであつ
て、過給機縦軸線を互いにずらすことによる最大
スペース利用という本発明の目的には適していな
い。
例えばＶ形機関を高過給するためには、少なく
とも２つの高圧タービン過給機を備えると有利で
ある。この場合両方の高圧タービン過給機の軸線
が低圧タービン過給機の軸線に対して互いに少な
くともほぼ対称的であるとよい。
高圧タービン過給機および低圧タービン過給機
の内少なくとも一方のタービンおよび圧縮機の内
の少なくとも一方が多段に構成されていると効果
的である。
［実施例］ 次に図面につき本発明の実施例を説明する。
第１図からわかるように、図示の二段式排気タ
ービン過給装置は接続片１１によつて互いに接続
された低圧タービン過給機１および高圧タービン
過給機２を有している。いずれのタービン過給機
１，２も、それぞれタービン１′もしくは２′によ
つて駆動されて別個の軸３もしくは４に配置され
ている各１つの圧縮機１″もしくは２″を備えてい
る。この場合高圧タービン過給機２のタービン
２′は排気ガスの流過方向で見て低圧タービン過
給機１のタービン１′の上流側に接続されている。
この低圧圧縮機１″と高圧圧縮機２″との間には、
その圧縮された空気を冷却するための低圧過給空
気冷却器５が配置されている。
前記高圧圧縮機２″の出口６はバイパス兼調整
弁装置７に開口している。このバイパス兼調整弁
装置７は高圧圧縮機２″からの過給空気の一部を、
過給すべき内燃機関から排気導管８を介して供給
された排気ガスに混合するために役だち、混合さ
れた空気は１つの燃焼室装置９を用いて中間加熱
されてから高圧タービン２′に供給され、このよ
うにしていわゆるハイパーバー過給
（Hyperbaraufladung）が得られる。
前記の高圧圧縮機２″からの過給空気の内、排
気導管８を介して供給された排気ガスに混合され
なかつた部分は、高圧過給空気冷却器１０を介し
て過給すべき内燃機関に供給される。
このような排気タービン過給装置における高圧
タービン過給機２と低圧タービン過給機１との間
の全圧力比の配分は、できるだけ大きい圧力比が
低圧タービン過給機内で処理されるように選ばれ
ている。低圧圧縮機１″では容易に４：１ないし
５：１の圧力比を得ることができる。このように
して高圧圧縮機２″では圧力比を比較的低く、即
ちほぼ２：１ないし３：１におさえることがで
き、それによつて高圧圧縮機の外部寸法を低圧圧
縮機と比べて比較的小さくすることができる。高
圧タービン過給機２の外部寸法が小さいために、
該高圧タービン過給機２の軸４の位置を低圧ター
ビン過給機１の軸３よりも上側へずらすことがで
き、その結果、低圧過給機１の外部寸法によつて
決められた縦方向のスペースを超過することなし
に、バイパス兼調整弁装置７および燃焼室９のた
めの十分なスペースを高圧タービン過給機２の下
側に用意することが可能である。前記の低圧過給
空気冷却器５および高圧過給空気冷却器１０は、
低圧タービン過給機１の外部寸法によつて決まる
このようなスペース内で、高圧タービン過給機２
の端面側に配置されており、従つて二段式排気タ
ービン過給装置全体が、最良のスペース活用を保
証する極めてコンパクトな構造ユニツトを形成し
ている。
単数又は複数の前述の補機５，７，９，１０と
高圧タービン過給機２および低圧タービン過給機
１との、コンパクトな過給ユニツトとしての組み
合わせは過給すべき機関およびその要求次第で任
意に適合させることができる。
第２図では第２の実施例として、補機を必要と
しない点で第１図に示した実施例と異なる二段式
排気タービン過給装置が図示されている。この場
合低圧タービン過給機１の軸３に対する高圧ター
ビン過給機２の軸４の位置のずらしは排気導管８
の所要スペースのために活用される。
このようにして、過給すべき機関に直接隣り合
わせて低圧タービン過給機１を配置することが可
能である。何故ならば本発明による構造形式によ
り高圧タービン過給機２のそばに常に排気導管８
のための十分なスペースが残つていることになる
からである。もちろんこの高圧タービン過給機２
の下のスペースを排気導管８のためにだけではな
く１つかあるいは２つの過給空気冷却器のために
も活用することが可能である。
第３図に示した実施例は第１図および第２図に
示した実施例と主に次の点で異なつている。即ち
低圧タービン過給機１が二段式軸流・半径流圧縮
機１″および二段式軸流タービン１′から成つてお
り、両方の高圧タービン過給機２ａ，２ｂがそれ
ぞれ低圧タービン過給機１の軸線から間隔をおい
ており、これによつて、両方の高圧タービン過給
機２ａ，２ｂがそれらの軸を通る平面内で見て低
圧タービン過給機１の外部輪郭１２から極めて僅
かしか突出しないように、これらの両高圧タービ
ン過給機２ａ，２ｂ相互間のスペースを、単一ブ
ロツクにまとめられている低圧過給空気冷却器５
および高圧過給空気冷却器１０を配置するために
活用することができる。
もちろん本発明による排気タービン過給装置で
は、たとえば軸流式、半径流式、斜め流れ式、軸
流・半径流式、軸流・斜め流れ式等のあらゆるタ
ービンおよび圧縮機を一段又は多段で使用可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明による排気タービン過給装置の複
数の実施例を示したものであつて、第１図はその
第１実施例の縦断面図、第２図はその第２実施例
の縦断面図、第３図は第３実施例の水平縦断面図
である。 １……低圧タービン過給機、１′……タービン、
１″……圧縮機、２，２ａ，２ｂ……高圧タービ
ン過給機、２′……タービン、２″……圧縮機、
３，４……軸、５……低圧過給空気冷却器、６…
…出口、７……バイパス兼調整弁装置、８……排
気導管、９……燃焼室、１０……高圧過給空気冷
却器、１１……接続部、１２……外部輪郭、１
３，１４……中心軸線、１５……入口。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の高過給のための二段式排気タービ
    ン過給装置であつて、低圧タービン過給機および
    少なくとも１つの高圧タービン過給機を有してお
    り、各タービン過給機が、別個の軸に配置されて
    それぞれタービンによつて駆動される１つの圧縮
    機を備えており、高圧タービン過給機のタービン
    が排気ガスの流過方向で低圧タービン過給機のタ
    ービンの上流側に接続されており、高圧タービン
    過給機は低圧タービン過給機よりも小型であつ
    て、両方のタービンが向き合つて配置されている
    形式のものにおいて、排気ガス流過方向で順次に
    １つの接続片１１を介して機械的に接続されてい
    る高圧タービン過給機２と低圧タービン過給機１
    との両方の軸線１３，１４が互いにずらされてお
    り、高圧タービン過給機２の下側か端面側に補機
    ５，１０，７，９をコンパクトに組み付けるため
    に、高圧タービン過給機２および低圧タービン過
    給機１の、過給機ケーシングの外部寸法を決定す
    る圧力比が、低圧タービン過給機の縦軸線１４の
    方向で見て小さい方の高圧タービン過給機２およ
    び上記補機が大きい方の低圧タービン過給機１の
    外部輪郭内に位置するか又はこの外部輪郭から極
    めて僅かにしか突出していないように選ばれてい
    ることを特徴とする二段式排気タービン過給装
    置。 ２ 低圧タービン過給機１と接続されている少な
    くとも２つの高圧タービン過給機２ａ，２ｂを有
    しており、しかもこれらの高圧タービン過給機の
    軸線４が低圧タービン過給機の軸線３に対して少
    なくともほぼ互いに対称的に配置されている特許
    請求の範囲第１項記載の二段式排気タービン過給
    装置。 ３ 高圧タービン過給機２および低圧タービン過
    給機１の内少なくとも一方のタービン２′，１′お
    よび圧縮機２″，１″の内少なくとも一方が多段に
    構成されている特許請求の範囲第１項又は第２項
    記載の二段式排気タービン過給装置。
JP1862580A 1979-02-19 1980-02-19 Method of twoostage supercharging for internal combustion engine* and exhaust turbine supercharger for executing said method Granted JPS55117032A (en)

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