JPH0571353A - エアアフタチヤージ付機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明のエアアフタチャージ付機関の目的
は、排気ターボ過給機付２ストロークディーゼル機関の
排気エネルギを有効に利用できるサイクルを実施できる
エアアフタチャージ付機関を提供することである。 【構成】 排気ターボ過給機付２ストロークディーゼル
機関において、空気吸入口が掃気室に連通した排気ター
ボ過給機と、前記排気ターボ過給機の空気吐出口に連結
された空気冷却器と、前記空気冷却器の吐出管に連結さ
れ前記機関の各気筒頭に設けられた給気弁とを有するこ
とを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエアアフタチャージ機能
を持つ２ストローク内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】過給機効率が近年大いに向上してその本
来の役目である過給給気供給で必要な空気量以上に給気
が供給されタービン出口の排気ガス温度が低い、給気エ
ネルギが十分内燃機関の性能に反映されていない等の状
況にある。排気エネルギの利用については（１）高い過
給器効率で排気エネルギを回収してその動力を出力軸に
環元するターボコンパウンドエンジンが実用化されてい
る。（２）ライナポートのマッチング等により給気エネ
ルギを利用する方法が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記（１）のコンパウ
ンドエンジンには付属のシステムが必要であり（２）に
ついては効果的な方策が見出しにくい状況にある。本発
明の目的は前記不具合を解消し排気ターボ過給機付２ス
トロークディーゼル機関の排気エネルギを有効に利用し
たサイクルを実施できるエアアフタチャージ付内燃機関
を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
機関内部に過給空気圧による動力回収の機構を設ける。
第１排気ターボ過給機付２ストロークディーゼル機関に
おいて、空気吸入口が掃気室に連通された第２排気ター
ボ過給機と、前記排気ターボ過給機の空気吐出口に連結
された空気冷却器と、前記空気冷却器の吐出口に連結さ
れた前記２ストロークディーゼル機関の各気筒頭に設け
られた給気弁とを有してなることを特徴としている。

【０００５】

【作用】掃気室に連通された排気ターボ過給機は前記掃
気室の空気を圧縮し空気冷却器を通して冷却して温度の
低い圧力の高い空気を前記給気弁へ送る。機関の圧縮行
程で従来の場合の筒内圧が前記給気弁へ送られる圧力よ
り低い或るピストン位置で制御装置の制御により前記給
気弁を開き前記空気を筒内へ供給する。これにより筒内
の圧力は上り、温度は下る。前記給気弁を閉じ機関は従
来と同じ行程を行う。圧縮行程で投入された空気圧エネ
ルギは膨張行程で正の仕事に環元されるため、投入エネ
ルギにより効率が向上するとともに高圧空気を冷却して
投入するので熱サイクル的にも効率が上る。又空気過剰
率を向上させ燃焼の改善が可能となる。

【０００６】（１）ピストンは膨張行程ではシリンダ内
のガスの膨張により仕事をするがピストンの上昇行程で
は負の圧縮仕事をする。圧縮時に筒内圧が低いと負の仕
事は軽減される。 （２）掃気圧を低目にマッチングし圧縮初期の圧力を低
くして圧縮行程の途中で給気弁を開いて追加の空気を投
入し、従来の圧力に回復させ給気弁を閉じてその後従来
と同じ行程を行うサイクルを行うことにより、圧縮行程
前部の負の圧縮仕事を軽減せしめてサイクル効率を改善
させるものである。 （３）後に投入する過給空気は温度が低いので筒内の温
度が下り熱サイクル的に冷却掃気が流入したことと同じ
になり効率が改善される。 （４）一方給気追加により筒内の空気過剰率はポート掃
気の場合に比べ追加分の空気はすべて排気弁から逃げな
いのでより高い空気過剰率となり燃焼面で有利となる。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図１〜３によって説明す
る。図１は本発明のアフタチャージサイクル系統図、図
２は実施例の機関の気筒の断面図、図３は実施例の機関
の模型化した指圧線図である。図において１１は排気集
合管で全気筒の排気管が連通している。１２は高効率過
給機で排気集合管１１に接続され吸気管は大気へ連通し
た排気ターボ過給機である。１３は空気冷却器で高効率
過給機１２の空気吐出管に結合されている。１４は掃気
室で空気冷却器１３の吐出管が接続され各気筒の掃気口
に通じている。１５はシリンダライナ、１６はシリンダ
内で機関の公知の部分である。１７は回収過給機で排気
集合管１１に連通され空気入口は掃気室１４に連結され
た排気ターボ過給機である。１８は空気冷却器で回収過
給器１７の空気吐出管に接続されている。１９はアフタ
チャージ空気のサージタンクで空気冷却器１８の吐出管
が接続されている。２０はアフタチャージ弁で各気筒頭
に設けられアフタチャージ空気サージタンク１９に連通
し図示しない制御装置で開閉される給気弁である。Ｐは
筒内圧力、Ｖはピストン位置である。図３の縦軸は筒内
圧力、横軸はピストン位置である。１′−２′−４−５
−６−７−８は従来の機関の線図、１−２−３−４は本
発明のサイクルの線図である。３はアフタチャージを行
う点、４はアフタチャージが終った点であるが体積と圧
力は従来と等しいが温度は低い。これがサイクル効率を
向上させる。図３において斜線を施した部分に相当した
仕事が正の仕事のゲインとなる。

【０００８】本実施例の作用を説明する。機関の各気筒
は時刻だけをずらして同様の作用をするので一つの気筒
についてだけ説明する。高効率過給機１２は排気集合管
１１に集められた機関排気によって排気タービンをまわ
し之に結合された空気圧縮機で大気を従来より低い圧力
に圧縮して空気冷却器１３を通して掃気室１４に送る。
回収過給機１７は排気集合管１１の排気で排気ガスター
ビンをまわし之に連結された圧縮機は掃気室１４の空気
を吸入して圧縮して空気冷却器１８を通して冷却してア
フタチャージ空気サージタンク１９へ送る。機関は掃気
室１４の空気で掃気を行い図２に示す線１−２−３に示
す如く圧縮線上の点３において図示しない制御装置によ
ってアフタチャージ弁２０が開かれ、アフタチャージ空
気サージタンク１９の空気を同じピストン位置の従来の
圧縮線１′２′４上の点の圧力まで短時間に流入させて
アフタチャージ弁２０を閉じ以後従来通りに行程を行
う。回収過給機１７の吐出圧は前記点４の圧力より高く
なければならない。

【０００９】

【発明の効果】本発明による低い掃気圧のときの圧縮
線、図３の１−２−３と従来の掃気圧のときの圧縮線、
１′２′４の間の面積即ち図３で斜線を施した部分に相
当する仕事が正の仕事のゲインとなる。アフタチャージ
空気は空気冷却器１８で冷却されているので筒内圧縮ガ
スより温度が低くこれが混合されるのでアフタチャージ
後の筒内は前記従来の状態より温度が低くなりサイクル
効率の向上になる。よってこの発明は排気ターボチャー
ジ付２ストロークディーゼル機関の排気エネルギーを有
効に利用したサイクルを実施できるエアアフタチャージ
付機関を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアフタチャージサイクル系統図

【図２】本発明に係る実施例の機関の気筒の断面図

【図３】本発明に係る実施例の機関の模型化された指圧
線図

【符号の説明】

１１…排気集合管、１２…高効率過給機（第１排気ター
ボ過給機）、１４…掃気室、１７…回収過給機（第２排
気ターボ過給機）、１８…空気冷却器、２０…アフタチ
ャージ弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１排気ターボ過給機（１２）付２スト
   ローク内燃機関において、吸入口が前記内燃機関の掃気
   室（１４）に連通された第２排気ターボ過給機（１７）
   と、該第２排気ターボ過給機の空気吐出口に連結された
   空気冷却器（１８）と、該空気冷却器の空気吐出口に連
   結された前記機関の各気筒頭に設けられた給気弁（２
   ０）とを有してなるエアアフタチャージ付機関。