JPH0618043Y2 - 断熱エンジン装置 - Google Patents

断熱エンジン装置

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JPH0618043Y2
JPH0618043Y2 JP1987163066U JP16306687U JPH0618043Y2 JP H0618043 Y2 JPH0618043 Y2 JP H0618043Y2 JP 1987163066 U JP1987163066 U JP 1987163066U JP 16306687 U JP16306687 U JP 16306687U JP H0618043 Y2 JPH0618043 Y2 JP H0618043Y2
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JP
Japan
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engine
energy recovery
heat insulating
recovery device
adiabatic
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JP1987163066U
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JPH0169142U (ja
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英男 河村
寛 松岡
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、自動車等のエンジン、更に詳しくはエネル
ギー回収装置を備えた断熱エンジンを包囲するハウジン
グを有する断熱エンジン装置に関する。ここでいうエネ
ルギー回収装置としてのターボチャージャゼネレータ
は、タービンとコンプレッサを有し、両ブレード間に交
流機を設けており、ターボチャージャの機能と発電・電
動機の機能を有するものである。
〔従来の技術〕
従来より、内燃機関の排気ガスエネルギーを回収するた
めの提案が種々なされている。
排気ガスのエネルギー回収装置として、内燃機関の排気
ガスのエネルギーによって駆動されるタービンと、該タ
ービンによって駆動される回転軸に取り付けられシリン
ダ内に吸気過給するコンプレッサと、前記回転軸に配設
された交流機である電動・発電機を有し、前記電動・発
電機を内燃機関の運転状態に応じて電動機又は発電機と
して作動させるようにした、所謂ターボチャージャゼネ
レータが、例えば特開昭60−195329号公報に開
示されている。
また、内燃機関の排気ガスのエネルギーを有効に利用す
るために、燃焼室壁等を断熱構造に構成した断熱エンジ
ンも例えば、実開昭60−36539号公報に開示され
ている。
一方、内燃機関の騒音を低減するために、内燃機関を遮
音板によって包囲する所謂エンクロジャエンジンが、例
えば実開昭52−26032号公報に開示されている。
〔考案が解決しよとする問題点〕
しかるに、排気ガスエネルギー回収装置は、内燃機関本
体の側方に配設されるため、特に、左右バンクが上方の
向けて横方向に広がるV型エンジンにおいては、エネル
ギー回収装置を含めた内燃機関の横方向寸法が大きく、
これを遮音板によってエンクロジャすると装置全体が大
きくなるため、例えば、車両に搭載に支障をきたすとと
もに、他の車載装置、部品等と干渉するという問題があ
る。
また、通常の内燃機関を遮音板によってエンクロジャす
ると、遮音板内部の温度が上昇するので、これを冷却す
るための冷却装置を装備する必要がある。
〔考案の目的〕
この考案の目的は、エンジンの排気ガスのエネルギーを
エネルギー回収装置によって有効に回収することがで
き、且つエンジン及びエネルギー回収装置を小型コンパ
クトにエンクロージャ構成することができるとともに、
冷却装置を装備する必要がない断熱エンジン装置を提供
することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本考案は、燃焼室壁及び
排気系をセラミック材等で断熱構造にしてクーリングレ
スに構成したV型断熱エンジンと、前記排気系に設けら
れ前記V型断熱エンジンを構成するバンクの外壁面に沿
って配設されたエネルギー回収装置と、前記V型断熱エ
ンジン及び前記エネルギー回収装置をくるみ込んだほぼ
円筒状の鉄板等からなるハウジングと、を具備したこと
を特徴とする断熱エンジン装置が提供される。
また、この断熱エンジン装置において、前記エネルギー
回収装置は、前記V型断熱エンジンを構成する左右バン
クの側方に各々配設され、該各バンクに対応する排気系
に設けられているものである。
〔作用〕
この考案は、以上のように構成されており、次のように
作用する。即ち、この断熱エンジン装置は、燃焼室回り
及び排気系を断熱構造に構成したので、排気ガス熱がシ
リンダヘッド、排気系等から流出することなく、排気ガ
スが高温の状態でエネルギー回収装置に作用するため、
排気ガスエネルギーを有効に回収することができる。
また、燃焼室回り及び排気系が断熱構造に構成されてお
り、エンジン外壁は高温になることがなく、ハウジング
でくるみ込んでも該ハウジングとエンジン外壁との間に
熱エネルギーが蓄積されることがないため、冷却装置を
装備する必要がない。
更に、V型エンジンを構成するバンクの外壁面に沿って
エネルギー回収装置を配設し、V型断熱エンジン及びエ
ネルギー回収装置をほぼ円筒状の鉄板等からなるハウジ
ングによってくるみ込んだので、小型かつコンパクトな
エンクロージャ構成となる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、この考案による断熱エンジン装
置の一実施例を詳述する。
第1図はこの考案を説明するための断熱エンジンの一例
を示す概略断面図である。第1図において、ターボチャ
ージャゼネレータ等のエネルギー回収装置25と断熱エ
ンジン1から成る断熱エンジン装置が符号10によって
全体的に示されている。エネルギー回収装置25は、こ
こではタービン4、コンプレッサ及び交流機から成るも
のとし、排気ガスの排気エネルギーによってエンジンに
吸気を送り込むと共に、交流機によって排気エネルギー
を電気エネルギーとして回収するものである。
タービンブレード22はタービンスクロール28に送込
まれる排気ガスの流れ即ち排気ガスエネルギーを受けて
回転し、排気ガスは矢印Cの方向に流れる。また、吸気
は、矢印Aで示すように、吸気管48からエネルギー回
収装置25のコンプレッサ(図示省略)に導入され、該
コンプレッサから送り込まれる吸気は、更に矢印Aで示
すように、空気通路29を通じて断熱エンジン1の吸気
マニホルド11に送込む作用を果たす。
断熱エンジン装置10における断熱エンジン1について
は、エンジンの燃焼室13を構成するシリンダヘッド1
2のシリンダヘッド下面15及びシリンダライナ上部1
9を窒化珪素、炭化珪素等のセラミック材料で形成する
と共に、シリンダヘッド12との間にチタン酸カリウム
ウイスカー、アルミナファイバ等のセラミック材料、カ
ーボン等から成る断熱材23を介在させて断熱構造に構
成している。更に、シリンダボディ7には同様にセラミ
ック材料等から成るシリンダライナ8を嵌合している。
また、ピストン9については、断熱構造に構成したもの
であり、ピストンヘッド31を窒化珪素、炭化珪素等の
セラミック材料で構成してセラミック材料、カーボン等
から成る断熱材32を介してピストンスカート33に固
定している。図では、ピストンヘッド31に燃焼室を形
成しているが、この構造に限らずピストンヘッドを薄型
円板によって構成することもできることは勿論である。
また、断熱エンジン1の各シリンダヘッド12には、各
排気ポート6を介して排気マニホルド5、次いでタービ
ンスクロール28に連通している。排気ポート6を構成
する排気ポートライナ30は、セラミック材料、断熱材
等によって断熱構造に構成されている。
また、排気ポート6には、同様にセラミック部材、断熱
材34等によって断熱構造に構成した排気マニホルド5
が接続されている。更に、排気マニホルド5には、同様
にセラミック部材、断熱材36等によって断熱構造に構
成したタービンスクロール28が接続されている。そし
て、排気マニホルド5からの排気ガスは、タービンスク
ロール28を通じてターボチャージャゼネレータ25の
タービン4に送込まれるように構成されている。タービ
ン4には、同様にセラミック部材、断熱材37等によっ
て断熱構造に構成した排気パイプ35が接続され、該排
気パイプ35は、場合によっては、第2図又は第3図に
示すように、二段目のエネルギー回収装置40のタービ
ン38に接続することもできる。
以上のように構成した断熱エンジン1及びエネルギー回
収装置25から成る断熱エンジン装置10については、
ピストンヘッド上面31、シリンダヘッド下面15及び
シリンダライナ上部19から成る燃焼室壁、並びに排気
ポート6、排気マニホルド5、タービンスクロール28
及び排気パイプ35から成る排気系を断熱構造に構成す
ることによって、エンジン外壁が高温になることを防止
できるので、水ジャケット、フィン等の冷却系を排除し
たクーリングレスに構成することができ、断熱エンジン
1及び排気系に設けたエネルギー回収装置25から成る
全体を小型且つ軽量にコンパクトな構造に構成できる。
従って、断熱エンジン装置10は、断熱エンジン1とエ
ネルギー回収装置25とから成る全体を、鉄板等の遮音
板から成る一種のカプセルであるハウジング50によっ
て簡単にくるみ込む構造に構成することができる。
しかも、断熱エンジン1の外壁部は高温になることがな
いのでハウジング50によってくるみ込んだとしても、
断熱エンジン1とハウジング50との間に熱が蓄積して
高温になることがなく、熱の悪影響を受けることがな
い。この場合に、排気パイプ35及び吸気を導入する吸
気管48がハウジング50を貫通する部分には、シール
用ラバー39によって排気パイプ35及び吸気管48の
回りをシールする。
なお、クランク室を構成するオイルパン41内のオイル
のクーリングシステムについては、図示していないが、
オイルをオイルパイプ等によってハウジング50外に導
いてオイルクーラ等によって冷却するように構成するこ
とができる。なお、図中、24は排気バルブを示す。
次に、この考案による断熱エンジン装置10の一実施例
を、第2図及び第3図を参照して説明する。なお、第2
図及び第3図では、第1図に示した断熱エンジン装置1
0と同一の部品に対しては同一の符号を付し、それらの
説明は省略する。
本実施例における断熱エンジン装置10は、右バンクに
3気筒及び左バンクに3気筒を備えている6気筒エンジ
ンである。第2図では、1つの左バンクの気筒46(図
の右側)と2つの右バンクの気筒47(図の左側と中
央)を示している。第3図において、V型エンジンの側
面図が示され、左バンクの気筒46と右バンクの気筒4
7とが示されている。
この断熱エンジン装置10では、上記と同様に、断熱エ
ンジン1の燃焼室壁及び排気系、並びにターボチャージ
ャゼネレータであるエネルギー回収装置25及びコンプ
レッサ部を備えていないエネルギー回収装置40が設け
られた排気系をセラミック材、カーボン等の断熱材等で
断熱構造に構成し、断熱エンジン1をクーリングレスに
構成すると共に、断熱エンジン1と該排気系に設けたエ
ネルギー回収装置25,40との全体を、一種のカプセ
ルである鉄板等のハウジング50によってくるみ込んだ
ことを特徴とするものである。エンジンの燃焼室壁をピ
ストンヘッド上面31、シリンダヘッド下面15及びシ
リンダライナ上部19によって構成しており、クーリン
グレスに構成するこによって、第3図において、二点鎖
線Hで示す部分を排除でき、エンジンそのものを更に小
型、軽量に構成することもできる。
上記排気系は排気ポート6、排気マニホルド5、エネル
ギー回収装置25のタービンスクロール28、排気パイ
プ35、エネルギー回収装置40のタービンスクロール
45及び排気パイプから成るものである。しかも、V型
エンジンの左右バンクの外壁面に沿ってエネルギー回収
装置25及びエネルギー回収装置40を各々配置して断
熱エンジン1及びエネルギー回収装置25,40との全
体をくるみ込んだハウジング50をほぼ円筒状に形成
し、コンパクトに且つ小型軽量に構成したものである。
ターボチャージャゼネレータであるエネルギー回収装置
25は、主として、断熱エンジン1の排気ガスによって
駆動されるタービン4、タービン4の駆動によって過給
するコンプレッサ2、及びタービン4によって駆動され
る交流機3から成り、エンジンに吸気を送り込むターボ
チャージャの機能と排気エネルギーを回収する発電・電
動機の機能を有するものである。タービン4については
タービンハウジング18内にタービンブレード22が配
置されたものであり、またコンプレッサ2についてはコ
ンプレッサハウジング17内にコンプレッサインペラ2
1が配置されたものである。更に、コンプレッサインペ
ラ21とタービンブレード22とはシャフト20の両端
に固定されている。
また、交流機3については、上記特開昭60−1953
29号公報等に開示された内燃機関のターボチャージャ
と同様に、電動・発電機として作用できるものである。
交流機3は、センタハウジング16内を貫通するシャフ
ト20の中央部に配置された軸方向に伸長する永久磁石
である磁石ロータ、ステータコイル等から成る。
シャフト20はセンタハウジング16に固定されたベア
リングに回転自在に支持されている。図示していない
が、ベアリングの配置位置はタービン4と交流機3との
間で一対で支持する構造に構成できることは勿論であ
る。
交流機3は、タービン4によって駆動され、ステータコ
イルに電流を誘起し、この電流を電源側に戻す機能を果
たすものであり、即ち回生電流をバッテリに充電したり
又は負荷として利用できるものである。
次に、エネルギー回収装置40については、タービン3
8と交流機42から構成されており、コンプレッサは設
けられていないものである。このエネルギー回収装置4
0におけるタービン38のタービンスクロール45に
は、ターボチャージャゼネレータ25の排気パイプ35
が接続されている。
従って、断熱エンジン1の排気ガスの排気エネルギー
を、まず一段目のエネルギー回収装置25によって回収
するが、更に二段目のエネルギー回収装置40によって
残りの排気エネルギーを回収できるように構成されてい
る。即ち、タービン38の回転軸43には交流機42の
永久磁石が取付けられ、回転軸43の回転に応じて、上
記エネルギー回収装置25と同様に電気エネルギーとし
て回収できる。図中、44はクランクシャフトである。
上記のように断熱エンジン装置10を構成することによ
って、断熱エンジン1の燃焼室壁及びシリンダヘッド1
2からタービン4或いはタービン38までの排気系を完
全に断熱構造に構成することができる。
このような構成によって、断熱エンジン1から排気され
る排気ガスの排気エネルギーがシリンダヘッド、排気系
の途中経路等を通じて流出することを防止でき、排気エ
ネルギーを下流に設置した一段目のエネルギー回収装置
25及び二段目のエネルギー回収装置40によって全て
回収できるようになる。また、潤滑オイルを冷却する必
要のある時には、第1図の説明で行ったと同様に、ハウ
ジング50である上記カプセルから冷却装置をカプセル
外部に出してもよいことは勿論である。
〔考案の効果〕
この考案による断熱エンジン装置は、以上のように構成
されているので、次のような特有の効果を奏する。即
ち、この考案は、燃焼室回り及び排気系を断熱構造に構
成したので、排気ガス熱がシリンダヘッド、排気系等か
ら流出することなく、排気ガスが高温の状態でエネルギ
ー回収装置に作用するため、排気ガスエネルギーを有効
に回収することができる。
また、燃焼室回り及び排気系が断熱構造に構成されてお
り、エンジン外壁は高温になることがなく、ハウジング
でくるみ込んでも該ハウジングとエンジン外壁との間に
熱エネルギーが蓄積されることがないため、冷却装置を
装備する必要がないエンクロージャ式断熱エンジン装置
を得ることができる。
更に、V型エンジンを構成するバンクの外壁面に沿って
エネルギー回収装置を配設し、V型断熱エンジン及びエ
ネルギー回収装置をほぼ円筒状の鉄板等からなるハウジ
ングによってくるみ込んだので、小型かつコンパクトな
エンクロージャ式断熱エンジン装置を得ることができ
る。
従って、車両等内の小さなスペースにも極めて好都合に
配置することができるとともに、ハウジングの外面が滑
らかな局面によって形成されるので、審美性にも優れた
断熱エンジン装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は断熱エンジン装置の一例を示す概略断面図、第
2図はこの考案による断熱エンジン装置の一実施例を示
す概略図、及び第3図は第2図の側面図である。 1……断熱エンジン、2……コンプレッサ、3,42…
…交流機、4,38……タービン、5……排気マニホル
ド、6……排気ポート、8……シリンダライナ、9……
ピストン、10……断熱エンジン装置、12……シリン
ダヘッド、13……燃焼室、15……シリンダヘッド下
面、19……シリンダライナ上部、23,30,34,
36,37……断熱材、25,40……エネルギー回収
装置、28……タービンスクロール、50……ハウジン
グ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02B 61/00 E 7541−3G 75/22 A 7541−3G 77/11 D 7541−3G

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼室壁及び排気系をセラミック材等で断
    熱構造にしてクーリングレスに構成したV型断熱エンジ
    ンと、前記排気系に設けられ前記V型断熱エンジンを構
    成するバンクの外壁面に沿って配設されたエネルギー回
    収装置と、前記V型断熱エンジン及び前記エネルギー回
    収装置をくるみ込んだほぼ円筒状の鉄板等からなるハウ
    ジングと、を具備したことを特徴とする断熱エンジン装
    置。
  2. 【請求項2】前記エネルギー回収装置は、前記V型断熱
    エンジンを構成する左右バンクの側方に各々配設され、
    該各バンクに対応する排気系に設けられている、ことを
    特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項に記載の断熱
    エンジン装置。
JP1987163066U 1987-10-27 1987-10-27 断熱エンジン装置 Expired - Lifetime JPH0618043Y2 (ja)

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JPH0169142U JPH0169142U (ja) 1989-05-08
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