JPH05508695A - Ｃｖｔ駆動機構を備えた２および４サイクル複合ディーゼル機関 - 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】 ＣＶＴ駆動機構を備えた２および ４サイクル複合ディーゼル機関 この発明は、ターボチャージされる内燃機関が連続的可変磁動装置（ＣＶＴ）を 介してその機関の出力軸に結合するターボチャージャーまたは最低圧ターボチャ ージャーを備えて、ターボチャージャーから出力軸へ過剰な動力を供給する種類 の複合動カニニットに関する。

この分野における提案の多くは、おもに理論的なものであり、その構成がそのよ うな動力部の効率を向上するであろうことが認識されているが、機関の全体的な トルク特性、特に低機関運転速度における利用可能なトルクの著しい低下を、変 えるものではない、また、主たる実用的な構成においては、ターボチャージャー によって駆動され、そしてそれ自体がＣＶＴを介して出力軸を駆動する別個の動 力タービンが必要であった。

その−面において、本発明は、出力軸と連続的可変伝動手段を介して機関出力軸 に接続する少なくとも一個のターボチャージャーとを有する往復内燃機関と、何 等かの意味においてその運転状態にしたがって、ターボチャージャーと機関出力 軸との間で動力を転送するために連続的可変伝動手段を制御する手段とを含む複 合動カニニットで構成されるものである。

好ましい実施例においては、このユニットは直列の２個以上のターボチャージャ ーで構成され、ＣＶＴ手段は最低圧ターボチャージャーに結合される。

制御手段は、エンジンブーストプレッシャー、エンジン回転数または出力軸速度 、あるいはこれらの組合せに応答するものとすることができる。また、この制御 手段は、過剰なシリンダ圧力を防ぐために、可変弁開閉時期調整機構を制御する ことができる。

既に述べたように別個の動力タービンを必要とする同等の従来の複合エンジン構 成と比較して、本構成は、以下の効果を有する。

１、第３のタービンがなくなり、著しい機械的な簡略化およびはるかにコンパク トな配置構成につながる。

２、従来の複合構成においては、最大燃料供給時における回転数の減少は、一般 に、熱力学的効率および出力トルクの対応する損失を伴った、ブーストプレッシ ャーの損失およびその結果としての別個の出力タービンの動力貢献の急速な低下 につながる。ここに提案される構成においては、ＬＰターボチャージャーを機関 出力軸に接続するＣＶＴの利用が、ユニットが高い回転速度を維持することを可 能にし、したがって、全回転数範囲にわたってブーストプレッシャーが高レベル に維持されることを確保し、ユニットが、回転数が減じるにしたがって高くかつ 継続的に増大するトルクをもたらすことを可能にしている。したがって、意外な ことに、適切な運転条件においてターボチャージャーを駆動するためにエンジン から動力を利用することが、エンジンの効率の、通宮予想されるところの低下で はなく、上昇につながる。

３、ＣＶＴは、ＬＰターボチャージャーから機関出力軸に過剰な動力を伝送する か、あるいは、ＬＰターボチャージャーにおいて動力不足が生じている場合に、 反対方向に動力を伝送する二重の機能を行うものである。しかし、いずれにしろ 、このようにして伝送される動力の大きさは、ＬＰツタ−ンにおいて生じる動力 に対して小さなものであり、対応した低損失を伴う小型でかつコンパクトなＣＶ Ｔを用いることができる。

４、本構成は、回転数の減少にしたがってトルクレベルが高くかつ継続的に増大 する結果として、ターボチャージされるものまたは別個の動力タービンを伴う従 来の複合構成よりも、はるかに大きな運転上のフレキシビリティ−を提供するも のである。このことは、必要とされる歯数比がより小さくなり、伝動システムの 簡略化を結果としてもたらす。

５、エンジン回転数に対してＬＰターボチャージャー速度を変化させる能力が、 より良い過渡応答およびより容易なエンジン始動を結果としてもたらす。

６、また、エンジン回転数に対してＬＰターボチャージャー速度を変化させる能 力が、このような機能が存在しないターボチャージされるものまたは従来の複合 機関に比較して、排出を減少させるかまたは最小にするように空燃比を制御する 手段を提供する。

別の一面において５本発明は、複合動カニニットと内燃機関と連続的可変伝動袋 ＠　（ＣＶＴ）を介して機関出力軸に接続する一個以上のターボチャージャーと で構成され、機関とターボチャージャーとの間で動力をいずれにも転送できるよ うにしている。

本発明は、多様に行うことができるものであり、可能な実施例の特定な一例を、 以下に、添付の図面と照し合わせて説明する。

図１は、図式的な構成を示し： 図２は、そのような動力プラントの性能を示すトルク−スピード曲線であり、 図３は、ＬＰターボチャージャーの概念上の制御工程表である。

図１において、１０は動力プラントの全体を示し、出力軸１２を有する２または ４サイクルの往復機関１１と、歯車箱１２ａと、その全体を１３で示すターボチ ャージングユニットと、ターボチャージングユニット１３とシャフト１２との間 において結合される連続的可変伝動装置１４と、制御ユニットＩＳとでなる。

ターボチャージングユニット１３は、管１６を介して機関１１から排気を受け、 これがタービン１７そして直列に接続される低圧タービン１８を駆動する。各タ ービンは、それぞれのシャフトを介してそれが駆動するところの付随する圧縮機 １９．２０を備え、空気が入口２３を通って低圧圧縮機１９に吸い込まれ、そし て中間冷却器２４を通って高圧圧縮機２０へと送られるようになっている。これ が、今度は、加圧空気を、後置冷却器２５を通して機関１１へ供給する０機関に 入る空気の圧力は、圧力ドランスデューサ２６によって監視される。

中間冷却器２４および後置冷却器２５は、より高い熱力学的効率および熱負荷の 低減をもたらすために設けられるものである。

出力軸１２の速度を監視するために速度トランスデユーサ２７が設けられ、この トランスデユーサと圧力ドランスデューサ２６との両方の出力が制御ユニット１ ５に入力される。好適にはマイクロプロセッサであるユニット１５は、伝送路２ ８上にＣＶＴ１４の制御信号を生成する。制御ユニット１５は、トランスデュＪ す２６．２７により示される運転状態によって、かつ例えば図３に関連して以下 に述べるような制御工程表にしたがって、低圧タービン１８と出力軸１２との間 で動力をいずれかに転送するためにＣＶＴ１４を制御する。

図２に示した出力軸トルク−スピード曲線において、曲線Ａは、６０％の定格回 転数において約２５％トルクバックアップをもたらす二段ターボチャージ機関に 一般的なものである。“従来”の複合トルク特性、曲線Ｂは、同様な割合の定格 速度において、比較的にかなり高レベルのトルクバックアップを示している。低 圧ターボチャージャーへのＣＶＴ駆動装置を備えた、この出願の主題である複合 機関は、最小と定格回転数との間のある中間回転数レベルにおいてではなく、む しろ最小の調速可能機関回転数において達成される約５０％トルクバックアップ を示す、大きく向上したトルク曲線Ｃを有する。

図３は、ＣＶＴおよび弁機構の概念上の制御工程表を示すものであり、前者は機 関回転数の減少にともなってエンジン・クランクシャフト・スプロケットへの出 力回転数ターボチャージャー・スプロケットからの入力回転数として、また負荷 のファンクシ目ンとして定義されるＣＶＴ回転数比の累加的な減少を示している 。この場合は４サイクル機関の、弁機構の制御工程表は、減少する回転数のみの ファンクシランとしての入口弁の閉止の累加的な進行を示している。

４サイクル機関に対しては、可変弁開閉時期機構２９を、制御ユニット１５の制 御の下に設けることができる。この可変的な入口の開閉が、高ブーストプレッシ ャーにおける過剰なシリンダ圧力の増大を防いでいる。

本質的に機械的なＣＶＴを示したが、同様に適用可能な油圧的または電気的な同 等のものが、説明したＣＶＴに含まれるべきことを理解すべきである。また、説 明した構成は、−個のターボチャージャーのみを有する複合機関にも活用できる 。

要　約 ＣＶＴ　えた２および ４サイクル　Ａデ　−ゼル この発明は、複合動カニニットに関する。動力プラントまたはユニット１０が、 出力軸１２を有する往復機関１１と、その全体を１３で示すターボチャージング ユニットと、ユニット１３の低圧タービン１８と軸１２との間に結合する連続的 可変伝動装置（ＣＶＴ）１４と、プラント１０の運転状態によって、タービン１ ８と軸１２との間で動力を転送するためにＣＶＴ１４を動作させる制御ユニット １５とを備える。

図１ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年１月２７日口

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．出力軸と連続的可変伝動手段を介して機関出力軸に接続する少なくとも一個 のターボチャージャーとを有する内燃機関と、その運転状態にしたがって、ター ボチャージャーと機関出力軸とをいずれかに転送するために連続的可変伝動装置 （ＣＶＴ）手段を制御する手段とを含むことを特徴とする複合動力ユニット。
2. ２．直列に接続された２個以上のターボチャージャーをさらに備え、ＣＶＴ手段 は、最低圧ターボチャージャーに結合されることを特徴とする請求項１記載のユ ニット。
3. ３．制御手段は、エンジンブーストブレッシャー、エンジン回転数または出力軸 速度、あるいはこれらの組合せに応答することを特徴とする請求項１または請求 項２記載のユニット。
4. ４．可変弁開閉時期調整機構をさらに備え、制御手段は、シリンダ圧力を制御す るために該機構を制御することを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の ユニット。
5. ５．ＣＶＴは、電気によるものあるいは電気的に動作可能なものであることを特 徴とする複合動力ユニット。
6. ６．機関とターボチャージャーとの間で動力をどちらにも転送できるようにする ことを特徴とする複合動力ユニットと内燃機関と連続的可変伝動装置（ＣＶＴ） を介して機関出力軸に接続する一個以上のターボチャージャー。
7. ７．実質的に添付の図面に照し合わせて上述した複合動力ユニット。