JPH11315726A - 舶用エンジンの過給方法 - Google Patents
舶用エンジンの過給方法Info
- Publication number
- JPH11315726A JPH11315726A JP10134678A JP13467898A JPH11315726A JP H11315726 A JPH11315726 A JP H11315726A JP 10134678 A JP10134678 A JP 10134678A JP 13467898 A JP13467898 A JP 13467898A JP H11315726 A JPH11315726 A JP H11315726A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- torque
- speed
- supercharging
- driven
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/32—Miller cycle
-
- 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
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】始動容易で、巡航時燃費率を低下し且つ高速航
行時出力を高めると共に、漁労時等は低速トルクを増大
する舶用高比出力ディーゼル機関の過給方法を提供す
る。 【解決手段】ミラーサイクル利用の低圧縮比、高膨張比
の機関１に小容量ターボチャージャ（ＴＣ）２、大容量
ＴＣ３及び可変速駆動のスーパチャージャ（ＳＣ）４を
備え、低トルク必要時は小容量ＴＣのみ駆動し、高トル
ク必要時は両ＴＣ又はこれらとＳＣを併せ駆動すると共
に、中速回転数以下で定常以上のトルクが突発的に必要
の時は、両ＴＣの一方とＳＣを駆動し、又回転数を上昇
するよう制御する。始動時は、ＳＣで給気圧力比を高め
て高比出力、低圧縮比機関の始動を容易にし、巡航時
は、膨張比の高い機関にＴＣ過給して燃費率を低下さ
せ、高速航行時は、ＴＣとＳＣにより出力を高め、船舶
の作業時には、ＴＣとＳＣにより低速トルクを高めら
る。
行時出力を高めると共に、漁労時等は低速トルクを増大
する舶用高比出力ディーゼル機関の過給方法を提供す
る。 【解決手段】ミラーサイクル利用の低圧縮比、高膨張比
の機関１に小容量ターボチャージャ（ＴＣ）２、大容量
ＴＣ３及び可変速駆動のスーパチャージャ（ＳＣ）４を
備え、低トルク必要時は小容量ＴＣのみ駆動し、高トル
ク必要時は両ＴＣ又はこれらとＳＣを併せ駆動すると共
に、中速回転数以下で定常以上のトルクが突発的に必要
の時は、両ＴＣの一方とＳＣを駆動し、又回転数を上昇
するよう制御する。始動時は、ＳＣで給気圧力比を高め
て高比出力、低圧縮比機関の始動を容易にし、巡航時
は、膨張比の高い機関にＴＣ過給して燃費率を低下さ
せ、高速航行時は、ＴＣとＳＣにより出力を高め、船舶
の作業時には、ＴＣとＳＣにより低速トルクを高めら
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、舶用エンジンの過
給方法、殊に過給機としてターボチャージャー（以下Ｔ
Ｃと称す）とスーパーチャージャ（以下ＳＣと称す）を
併設した舶用高比出力ディーゼルエンジンの過給方法に
関するものである。
給方法、殊に過給機としてターボチャージャー（以下Ｔ
Ｃと称す）とスーパーチャージャ（以下ＳＣと称す）を
併設した舶用高比出力ディーゼルエンジンの過給方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】前記舶用高比出力ディーゼルエンジン
（以下舶用エンジンという）においては、従来から出力
増大の目的で複数のＴＣを直列に配設した２段ＴＣ過給
が採用され、これにより給気圧力比を高めて平均有効圧
力（以下ＢＭＥＰという）を３０ｋｇ／ｃｍ2程度まで
に高めて高比出力化を図っている。
（以下舶用エンジンという）においては、従来から出力
増大の目的で複数のＴＣを直列に配設した２段ＴＣ過給
が採用され、これにより給気圧力比を高めて平均有効圧
力（以下ＢＭＥＰという）を３０ｋｇ／ｃｍ2程度まで
に高めて高比出力化を図っている。
【０００３】即ち、上記高比出力エンジンでは、給気圧
力比が高いため、図４のｐ−ｖ線図におけるエンジンの
許容最高圧力（線１１−１２）を越えないよう圧縮比を
８程度と低くせざるを得ず、このため燃料消費率（以下
ＢＳＦＣという）が増大するが、圧縮比が低いため膨張
比も小さくなり、排気のエネルギは図４の面積５−１０
−１に示されるように大きく得られ、これによって前記
２段ＴＣ過給が可能と成り、前記の如く給気圧力比を高
めることが可能となったのである。
力比が高いため、図４のｐ−ｖ線図におけるエンジンの
許容最高圧力（線１１−１２）を越えないよう圧縮比を
８程度と低くせざるを得ず、このため燃料消費率（以下
ＢＳＦＣという）が増大するが、圧縮比が低いため膨張
比も小さくなり、排気のエネルギは図４の面積５−１０
−１に示されるように大きく得られ、これによって前記
２段ＴＣ過給が可能と成り、前記の如く給気圧力比を高
めることが可能となったのである。
【０００４】この場合、上記構成のエンジンに公知のミ
ラーサイクルを応用して、例えば圧縮比は８とするも膨
張比を１２とし、図４で点５であった膨張行程を点８に
まで増大すれば、エンジンのシリンダ内部で行われてい
る仕事量は、図４の面積５−８−９−１分だけ増加して
熱効率は向上するものの、排気エネルギは面積８−１０
−９と減少し、２段ＴＣ過給によっても給気圧力比を高
めることができず、ＢＭＥＰは２０ｋｇ／ｃｍ2程度に
留まる。
ラーサイクルを応用して、例えば圧縮比は８とするも膨
張比を１２とし、図４で点５であった膨張行程を点８に
まで増大すれば、エンジンのシリンダ内部で行われてい
る仕事量は、図４の面積５−８−９−１分だけ増加して
熱効率は向上するものの、排気エネルギは面積８−１０
−９と減少し、２段ＴＣ過給によっても給気圧力比を高
めることができず、ＢＭＥＰは２０ｋｇ／ｃｍ2程度に
留まる。
【０００５】一方、船舶を推進するプロペラの抵抗トル
クは、プロペラの回転速度の２乗に比例して増大し、ま
た速度型の機械であるＴＣの圧縮機も流量即ちエンジン
速度の２乗に比例して給気圧力比を高め、該圧力比にほ
ぼ比例してエンジンのトルクを高めることはよく知られ
ている。従って理論的には、図５に示すＴＣの特性曲線
において、最高効率曲線１−２を利用することが可能
で、図３の線１−３に示すトルク曲線とすることが可能
の筈であり、点３において高トルクの発生を期待でき
る。
クは、プロペラの回転速度の２乗に比例して増大し、ま
た速度型の機械であるＴＣの圧縮機も流量即ちエンジン
速度の２乗に比例して給気圧力比を高め、該圧力比にほ
ぼ比例してエンジンのトルクを高めることはよく知られ
ている。従って理論的には、図５に示すＴＣの特性曲線
において、最高効率曲線１−２を利用することが可能
で、図３の線１−３に示すトルク曲線とすることが可能
の筈であり、点３において高トルクの発生を期待でき
る。
【０００６】ところが、船舶ではその加速中における船
舶の姿勢の変化等によって図３の斜線部４に示されるハ
ンプ（ｈｕｍｐ）が生じ、これはエンジンの発生するト
ルク以上の抵抗トルクを起生することがある。また、漁
船等における漁網の曳航の際には更に大きな抵抗トルク
が発生するが、これらを克服する低速トルクを発生させ
ることは従来の高比出力エンジンでは本質的に不可能で
あり、これが高比出力の舶用エンジンの普及を妨げてい
た。また、一般にディーゼルエンジンの圧縮率は、始動
性を確保することを一義に決定され、１０００馬力（Ｐ
Ｓ）以下のエンジンでは１３〜１６とされているが、前
記高比出力エンジンとするためには圧縮比を下げねばな
らず、こうすると高価な特別の始動補助装置が必要とな
り、これも高比出力の舶用エンジンの普及を阻害する要
因となっている。
舶の姿勢の変化等によって図３の斜線部４に示されるハ
ンプ（ｈｕｍｐ）が生じ、これはエンジンの発生するト
ルク以上の抵抗トルクを起生することがある。また、漁
船等における漁網の曳航の際には更に大きな抵抗トルク
が発生するが、これらを克服する低速トルクを発生させ
ることは従来の高比出力エンジンでは本質的に不可能で
あり、これが高比出力の舶用エンジンの普及を妨げてい
た。また、一般にディーゼルエンジンの圧縮率は、始動
性を確保することを一義に決定され、１０００馬力（Ｐ
Ｓ）以下のエンジンでは１３〜１６とされているが、前
記高比出力エンジンとするためには圧縮比を下げねばな
らず、こうすると高価な特別の始動補助装置が必要とな
り、これも高比出力の舶用エンジンの普及を阻害する要
因となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑み案
出されたもので、発明の課題は、前記ミラーサイクルを
応用した低圧縮比、高膨張比のディーゼルエンジンをベ
ースに、始動が容易で、船舶の巡航時のＢＳＦＣを低下
させ、かつ高速航行時の出力を高めるとともに、漁労時
等において必要な低速トルクを増大し得る舶用高比出力
ディーゼルエンジンによる舶用エンジンの過給方法を提
供することにある。
出されたもので、発明の課題は、前記ミラーサイクルを
応用した低圧縮比、高膨張比のディーゼルエンジンをベ
ースに、始動が容易で、船舶の巡航時のＢＳＦＣを低下
させ、かつ高速航行時の出力を高めるとともに、漁労時
等において必要な低速トルクを増大し得る舶用高比出力
ディーゼルエンジンによる舶用エンジンの過給方法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明舶用エンジンの過給方法は、ミラーサイクルを
応用した低圧縮比、高膨張比の舶用ディーゼルエンジン
に小容量ターボチャージャ、大容量ターボチャージャ及
び可変速駆動されるスーパチャージャを備え、所定低ト
ルク必要時には小容量ターボチャージャのみを駆動し、
所定高トルク必要時には小容量ターボチャージャと大容
量ターボチャージャまたはこれらと前記スーパチャージ
ャを併せて駆動せしめるとともに、中速回転数以下にお
いて定常以上のトルクを突発的に必要とするときは、該
突発事態を捉えて必要トルクとなるよう前記両ターボチ
ャージャの少なくとも一方と前記スーパチャージャを回
転し、またはその回転数を上昇するよう制御することを
特徴とする。
の本発明舶用エンジンの過給方法は、ミラーサイクルを
応用した低圧縮比、高膨張比の舶用ディーゼルエンジン
に小容量ターボチャージャ、大容量ターボチャージャ及
び可変速駆動されるスーパチャージャを備え、所定低ト
ルク必要時には小容量ターボチャージャのみを駆動し、
所定高トルク必要時には小容量ターボチャージャと大容
量ターボチャージャまたはこれらと前記スーパチャージ
ャを併せて駆動せしめるとともに、中速回転数以下にお
いて定常以上のトルクを突発的に必要とするときは、該
突発事態を捉えて必要トルクとなるよう前記両ターボチ
ャージャの少なくとも一方と前記スーパチャージャを回
転し、またはその回転数を上昇するよう制御することを
特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１乃至図
５により詳細に説明する。図１は本発明舶用エンジンの
過給方法に使用されるＴＣ及びＳＣを備えた舶用ディー
ゼルエンジンと、該エンジン及び前記ＴＣ及びＳＣを制
御する機器類の配置図であるが、図１において１はミラ
ーサイクルを応用した低圧縮比、高膨張比の舶用ディー
ゼルエンジンであり、該エンジンには、並列に接続され
た小容量のＴＣ２及び大容量のＴＣ３と、ＳＣ４が搭載
されている。
５により詳細に説明する。図１は本発明舶用エンジンの
過給方法に使用されるＴＣ及びＳＣを備えた舶用ディー
ゼルエンジンと、該エンジン及び前記ＴＣ及びＳＣを制
御する機器類の配置図であるが、図１において１はミラ
ーサイクルを応用した低圧縮比、高膨張比の舶用ディー
ゼルエンジンであり、該エンジンには、並列に接続され
た小容量のＴＣ２及び大容量のＴＣ３と、ＳＣ４が搭載
されている。
【００１０】前記ＴＣ２及びＴＣ３は各々タービン５、
７、とこれにより駆動されるコンプレッサ６、８からな
り、前記エンジン１及びＳＣ４と次のように管連結され
ている。即ち、ａ．エンジン１の排気系統とタービン５
の入口とを排気管９により、ｂ．該排気管９とタービン
７の入口とをアクチュエータ１０付き切換え弁１１を備
えた排気管１２により、ｃ．前記ＳＣ４の後記吐出ダク
ト２７とコンプレッサ６の入口とをアクチュエータ１３
付き切換え弁１４を備えた給気管１５により、ｄ．コン
プレッサ６の出口と前記エンジン１の吸気系統とを圧力
センサ１６を備えた給気管１７により、ｅ．該給気管１
７における前記圧力センサ１６よりコンプレッサ６側
と、コンプレッサ８の出口とをアクチュエータ１８付き
切換え弁１９を備えた給気管２０により、ｆ．前記アク
チュエータ１３付き切換え弁１４とコンプレッサ８の入
口とを給気管２１により各々接続するとともに、前記タ
ービン５、７の出口にはそれぞれアクチュエータ２２付
き切換え弁２３を備えた排気管２４及び排気管２５を接
続している。
７、とこれにより駆動されるコンプレッサ６、８からな
り、前記エンジン１及びＳＣ４と次のように管連結され
ている。即ち、ａ．エンジン１の排気系統とタービン５
の入口とを排気管９により、ｂ．該排気管９とタービン
７の入口とをアクチュエータ１０付き切換え弁１１を備
えた排気管１２により、ｃ．前記ＳＣ４の後記吐出ダク
ト２７とコンプレッサ６の入口とをアクチュエータ１３
付き切換え弁１４を備えた給気管１５により、ｄ．コン
プレッサ６の出口と前記エンジン１の吸気系統とを圧力
センサ１６を備えた給気管１７により、ｅ．該給気管１
７における前記圧力センサ１６よりコンプレッサ６側
と、コンプレッサ８の出口とをアクチュエータ１８付き
切換え弁１９を備えた給気管２０により、ｆ．前記アク
チュエータ１３付き切換え弁１４とコンプレッサ８の入
口とを給気管２１により各々接続するとともに、前記タ
ービン５、７の出口にはそれぞれアクチュエータ２２付
き切換え弁２３を備えた排気管２４及び排気管２５を接
続している。
【００１１】前記ＳＣ４は吸気ダクト２６及び吐出ダク
ト２７を備えるとともに、その回転軸２８に、例えばア
クチュエータ２９付きの無段変速機（以下ＣＶＴとい
う）３０が配設されている。上記回転軸２８の軸端には
プーリ３１が固着され、該プーリ３１は前記エンジン１
のクランク軸３２の軸端に固着されたプーリ３３により
ベルト３４を介して駆動されるよう構成されている。な
お、３５は前記クランク軸３２に設置された回転セン
サ、３６は前記吸気ダクト２６に設置された流量セン
サ、また３７は前記吐出ダクト２７に設置された圧力セ
ンサである。
ト２７を備えるとともに、その回転軸２８に、例えばア
クチュエータ２９付きの無段変速機（以下ＣＶＴとい
う）３０が配設されている。上記回転軸２８の軸端には
プーリ３１が固着され、該プーリ３１は前記エンジン１
のクランク軸３２の軸端に固着されたプーリ３３により
ベルト３４を介して駆動されるよう構成されている。な
お、３５は前記クランク軸３２に設置された回転セン
サ、３６は前記吸気ダクト２６に設置された流量セン
サ、また３７は前記吐出ダクト２７に設置された圧力セ
ンサである。
【００１２】図１において３８は電子制御器で、前記回
転センサ３５、流量センサ３６及び圧力センサ１６、３
７に結線されてそれぞれエンジン回転数、ＳＣ４の吸気
流量コンプレッサ６の出口圧力及びＳＣ４の吐出圧力を
入力し、この情報に基づいて所定の演算を行い、エンジ
ン１の運転状態に応じて前記アクチュエータ１０、２
２、１３、１８及び２９に作動乃至停止指令を出力すべ
く結線されている。図２は前記アクチュエータ付き切換
え弁の一例を示すもので、実線はアクチュエータ１０、
１８及び２２付き切換え弁１１、１９、及び２３を表
し、仮想線で表した給気管２１をもつものは、アクチュ
エータ１３付き切換え弁１４を表している。
転センサ３５、流量センサ３６及び圧力センサ１６、３
７に結線されてそれぞれエンジン回転数、ＳＣ４の吸気
流量コンプレッサ６の出口圧力及びＳＣ４の吐出圧力を
入力し、この情報に基づいて所定の演算を行い、エンジ
ン１の運転状態に応じて前記アクチュエータ１０、２
２、１３、１８及び２９に作動乃至停止指令を出力すべ
く結線されている。図２は前記アクチュエータ付き切換
え弁の一例を示すもので、実線はアクチュエータ１０、
１８及び２２付き切換え弁１１、１９、及び２３を表
し、仮想線で表した給気管２１をもつものは、アクチュ
エータ１３付き切換え弁１４を表している。
【００１３】次に、前記装置による本発明舶用エンジン
の過給方法を説明する。まず始動時には、例えば１００
ｒｐｍとエンジン速度が低いが、これを回転センサ３５
が電子制御器３８に伝え、この情報に基づき電子制御器
３８はアクチュエータ２９に指令を送り、ＣＶＴ３０の
変速比を高めるようにし、ＳＣ４の回転数を上げてＳＣ
４からの給気量と給気圧力を大とし、エンジン１の始動
を容易にするのである。
の過給方法を説明する。まず始動時には、例えば１００
ｒｐｍとエンジン速度が低いが、これを回転センサ３５
が電子制御器３８に伝え、この情報に基づき電子制御器
３８はアクチュエータ２９に指令を送り、ＣＶＴ３０の
変速比を高めるようにし、ＳＣ４の回転数を上げてＳＣ
４からの給気量と給気圧力を大とし、エンジン１の始動
を容易にするのである。
【００１４】船舶の巡航時には、通常のＴＣ過給エンジ
ンと全く同様で、このときＳＣ４は吐出ダクト２７内の
圧力が大気圧のままであるように、圧力センサ３７の信
号に応じて電子制御器３８を介して前記アクチュエータ
２９に指令し、ＣＶＴ３０の速度比を制御するととも
に、エンジン１は前記小容量ＴＣ２のみによって過給さ
れる。即ち、回転センサ３５はエンジン１の回転速度が
１４００ｒｐｍ以下であることを感知してこれを電子制
御器３８に伝え、該電子制御器３８はこの情報に基づ
き、アクチュエータ１０及び１８に命じて大容量ＴＣ３
の流路（排気管１２及び給気管２０）を切換え弁１１及
び１９によって閉じ、大容量ＴＣ３の機能を停止させる
とともに、アクチュエータ１３及び２２に命じて小容量
ＴＣ２の流路（給気管１５及び排気管２４）を切換え弁
１４及び２３によって開き、小容量ＴＣ２のみを駆動し
てエンジン１に過給し、更にアクチュエータ２９に命じ
てＣＶＴ３０を制御し、ＳＣ４の回転が、前記圧力セン
サ３７が感知する吐出ダクト２７内の圧力が大気圧を保
持する回転となるように制御するのである。
ンと全く同様で、このときＳＣ４は吐出ダクト２７内の
圧力が大気圧のままであるように、圧力センサ３７の信
号に応じて電子制御器３８を介して前記アクチュエータ
２９に指令し、ＣＶＴ３０の速度比を制御するととも
に、エンジン１は前記小容量ＴＣ２のみによって過給さ
れる。即ち、回転センサ３５はエンジン１の回転速度が
１４００ｒｐｍ以下であることを感知してこれを電子制
御器３８に伝え、該電子制御器３８はこの情報に基づ
き、アクチュエータ１０及び１８に命じて大容量ＴＣ３
の流路（排気管１２及び給気管２０）を切換え弁１１及
び１９によって閉じ、大容量ＴＣ３の機能を停止させる
とともに、アクチュエータ１３及び２２に命じて小容量
ＴＣ２の流路（給気管１５及び排気管２４）を切換え弁
１４及び２３によって開き、小容量ＴＣ２のみを駆動し
てエンジン１に過給し、更にアクチュエータ２９に命じ
てＣＶＴ３０を制御し、ＳＣ４の回転が、前記圧力セン
サ３７が感知する吐出ダクト２７内の圧力が大気圧を保
持する回転となるように制御するのである。
【００１５】例えば、エンジン１の最高回転速度が２０
００ｒｐｍの場合には、１／√２の１４００ｒｐｍまで
は公知のＴＣ過給エンジンと同様に、小容量ＴＣ２のみ
によってエンジン１に過給し、図３の線１−３に示すよ
うにエンジン速度とともに吸気量を増大し、この間、流
量の２乗に比例して給気圧力を発生する特性を持つ小容
量ＴＣ２は順次給気圧力を高め、これによって給気圧力
に比例してＢＭＥＰを高め得るエンジン１のトルク曲線
は図３の線１−３となるのである。因に、図３の線１−
２は無過給時のエンジン１のトルク曲線を表している。
００ｒｐｍの場合には、１／√２の１４００ｒｐｍまで
は公知のＴＣ過給エンジンと同様に、小容量ＴＣ２のみ
によってエンジン１に過給し、図３の線１−３に示すよ
うにエンジン速度とともに吸気量を増大し、この間、流
量の２乗に比例して給気圧力を発生する特性を持つ小容
量ＴＣ２は順次給気圧力を高め、これによって給気圧力
に比例してＢＭＥＰを高め得るエンジン１のトルク曲線
は図３の線１−３となるのである。因に、図３の線１−
２は無過給時のエンジン１のトルク曲線を表している。
【００１６】船舶のプロペラの抵抗トルクもまた、回転
速度の２乗に比例して増大する特性を有しており、この
意味で図３の線１−３は舶用エンジンとして好ましいト
ルク曲線といえるが、プロペラの回転速度即ちエンジン
の回転速度を、例えば１４００ｒｐｍから２０００ｒｐ
ｍと約√２倍にして船舶の速度を早めるようとすると、
図３の線３−９とエンジン速度の２乗、即ちトルクを２
倍に高めなければならず、これはＴＣのみの過給によっ
ては不可能である。
速度の２乗に比例して増大する特性を有しており、この
意味で図３の線１−３は舶用エンジンとして好ましいト
ルク曲線といえるが、プロペラの回転速度即ちエンジン
の回転速度を、例えば１４００ｒｐｍから２０００ｒｐ
ｍと約√２倍にして船舶の速度を早めるようとすると、
図３の線３−９とエンジン速度の２乗、即ちトルクを２
倍に高めなければならず、これはＴＣのみの過給によっ
ては不可能である。
【００１７】そこで本発明過給方法では、エンジン１の
回転速度が１４００ｒｐｍに達したとき、これを回転セ
ンサ３５が感知して電子制御器３８に伝え、電子制御器
３８よりアクチュエータ１０、１８に指令を発して切換
え弁１１、１９を開き、大容量ＴＣ３の流路（排気管１
２及び給気管２０）を開いて小容量ＴＣ２と並列に大容
量ＴＣ３を駆動し、エンジン１に大容量の給気を過給す
るのである。大小のＴＣ２、３が並列に作動するときの
ＴＣの最大能力は、図５の最高効率曲線１−２における
点２によって表されるが、本発明における前記エンジン
１の例では４０００ｒｐｍにおいて最大能力が発揮され
る。
回転速度が１４００ｒｐｍに達したとき、これを回転セ
ンサ３５が感知して電子制御器３８に伝え、電子制御器
３８よりアクチュエータ１０、１８に指令を発して切換
え弁１１、１９を開き、大容量ＴＣ３の流路（排気管１
２及び給気管２０）を開いて小容量ＴＣ２と並列に大容
量ＴＣ３を駆動し、エンジン１に大容量の給気を過給す
るのである。大小のＴＣ２、３が並列に作動するときの
ＴＣの最大能力は、図５の最高効率曲線１−２における
点２によって表されるが、本発明における前記エンジン
１の例では４０００ｒｐｍにおいて最大能力が発揮され
る。
【００１８】エンジン４０００ｒｐｍ時のＴＣ２、３の
流量を、エンジンの最高回転速度である２０００ｒｐｍ
においてエンジン１に給気させるには、サイクル当りの
エンジン１への給気量を２倍にすることであるが、これ
はＴＣ２、３が図３の点８で吐出する流量を変えること
なくＳＣ４によって給気圧力を２倍に高めることによっ
て可能となる。これを図３で示すと点９であり、点８で
あった圧力比は点９において「７」と高められ、２０ｋ
ｇ／ｃｍ2であったＢＭＥＰは４０ｋｇ／ｃｍ2にまで高
めることができ、図３の線１−３−９とエンジン速度の
２乗に比例したトルクを発生し得る高比出力の舶用エン
ジンとすることができるのである。
流量を、エンジンの最高回転速度である２０００ｒｐｍ
においてエンジン１に給気させるには、サイクル当りの
エンジン１への給気量を２倍にすることであるが、これ
はＴＣ２、３が図３の点８で吐出する流量を変えること
なくＳＣ４によって給気圧力を２倍に高めることによっ
て可能となる。これを図３で示すと点９であり、点８で
あった圧力比は点９において「７」と高められ、２０ｋ
ｇ／ｃｍ2であったＢＭＥＰは４０ｋｇ／ｃｍ2にまで高
めることができ、図３の線１−３−９とエンジン速度の
２乗に比例したトルクを発生し得る高比出力の舶用エン
ジンとすることができるのである。
【００１９】前記ハンプが原因の、プロペラ抵抗による
図３の面積４で示すトルクの変動時及び漁船における漁
網の曳航時またはタグボート等の作業時に生ずる高トル
クの必要時等、図３の点３以下エンジン速度において発
生する、通常の必要トルクを越える抵抗トルクに対応す
るため、エンジン１に図３の線１−３以上のトルクが要
求されるときは、小容量ＴＣ２のみを作動した状態で、
吸気ダクト９に配設された流量センサ３６により図３の
点３におけるエンジン１の吸気量を感知せしめて前記電
子制御器３８に伝え、電子制御器３８はこの情報に基づ
きアクチュエータ２９に指令を発してＣＶＴ３０の変速
比を変えて駆動し、エンジン１の回転速度が図２の点３
以下となっても、流量センサ３６に感知されるＳＣ４に
よる流量が点３の流量で一定となるように制御するので
ある。これによって、小容量ＴＣ２は図５の前記最高効
率曲線における点２のみにて作動することになり、図３
の点６では前記の如く給気圧力比は「７」となり、ＢＭ
ＥＰは４０ｋｇ／ｃｍ2に保つことができる。
図３の面積４で示すトルクの変動時及び漁船における漁
網の曳航時またはタグボート等の作業時に生ずる高トル
クの必要時等、図３の点３以下エンジン速度において発
生する、通常の必要トルクを越える抵抗トルクに対応す
るため、エンジン１に図３の線１−３以上のトルクが要
求されるときは、小容量ＴＣ２のみを作動した状態で、
吸気ダクト９に配設された流量センサ３６により図３の
点３におけるエンジン１の吸気量を感知せしめて前記電
子制御器３８に伝え、電子制御器３８はこの情報に基づ
きアクチュエータ２９に指令を発してＣＶＴ３０の変速
比を変えて駆動し、エンジン１の回転速度が図２の点３
以下となっても、流量センサ３６に感知されるＳＣ４に
よる流量が点３の流量で一定となるように制御するので
ある。これによって、小容量ＴＣ２は図５の前記最高効
率曲線における点２のみにて作動することになり、図３
の点６では前記の如く給気圧力比は「７」となり、ＢＭ
ＥＰは４０ｋｇ／ｃｍ2に保つことができる。
【００２０】前記構成によれば、エンジン１の回転速度
が図３の点６以下になった場合に、更に給気圧力比を高
め給気量を一定にしようとして給気圧力比が図３の点６
を越え、シリンダ内圧力がエンジンの許容最高圧力を越
えようとするが、前記圧力センサ１６が異常な給気圧力
を感知して電子制御器３８に伝え、電子制御器３８はこ
の情報に基づきアクチュエータ２９に指令を発して、図
３の点６の給気圧力比を越えぬようにＣＶＴ３０の変速
比を変え、ＳＣ４のエンジン１に対する速度比を制御す
る。これによって、給気圧力比が図３の線６−１４に抑
えられ、ＢＭＥＰも点６以上には高まらないのである。
が図３の点６以下になった場合に、更に給気圧力比を高
め給気量を一定にしようとして給気圧力比が図３の点６
を越え、シリンダ内圧力がエンジンの許容最高圧力を越
えようとするが、前記圧力センサ１６が異常な給気圧力
を感知して電子制御器３８に伝え、電子制御器３８はこ
の情報に基づきアクチュエータ２９に指令を発して、図
３の点６の給気圧力比を越えぬようにＣＶＴ３０の変速
比を変え、ＳＣ４のエンジン１に対する速度比を制御す
る。これによって、給気圧力比が図３の線６−１４に抑
えられ、ＢＭＥＰも点６以上には高まらないのである。
【００２１】次に、図３の点３〜６間のエンジン回転速
度において、線３−６を越える抵抗トルクが発生したと
きのそれに対応する過給方法について述べる。この場合
は、例えば点３のエンジン速度において点３以上のトル
クを発生させるために、まずエンジン燃料制御装置（図
示せず）により燃料供給量を増量することを信号として
電子制御器３８に伝える。これにより、電子制御器３８
はアクチュエータ１３、２２に指令を発して切換え弁１
４、２３を閉じ、小容量ＴＣ２の作動を停止させるとと
もに、アクチュエータ１０、１８に命じて切換え弁１
１、１９を開き、大容量ＴＣ３のみを作動させ、ＳＣ４
と協動して過給するのである。
度において、線３−６を越える抵抗トルクが発生したと
きのそれに対応する過給方法について述べる。この場合
は、例えば点３のエンジン速度において点３以上のトル
クを発生させるために、まずエンジン燃料制御装置（図
示せず）により燃料供給量を増量することを信号として
電子制御器３８に伝える。これにより、電子制御器３８
はアクチュエータ１３、２２に指令を発して切換え弁１
４、２３を閉じ、小容量ＴＣ２の作動を停止させるとと
もに、アクチュエータ１０、１８に命じて切換え弁１
１、１９を開き、大容量ＴＣ３のみを作動させ、ＳＣ４
と協動して過給するのである。
【００２２】前述の如く前記大小容量のＴＣ２、３は、
合わせてエンジン１の４０００ｒｐｍに相当する給気量
を供給し得るように構成されている（小容量ＴＣ２は１
４００ｒｐｍ、大容量ＴＣ３は２６００ｒｐｍ）ので、
大容量ＴＣ３の給気量は２６００ｒｐｍのとき図３の点
１５において最大能力を発揮し、前述の方法によりエン
ジン回転速度が点１５以下では線１５−１６−６のトル
ク曲線とすることができ、実用的には線１７−１６−６
がのトルク曲線が利用できる。同様にして、図３の点１
６以上のエンジン回転速度において線１７−１６以上の
トルクが要求される場合は、電子制御器３８がアクチュ
エータ１３、２２に指令を発して切換え弁１４、２３を
開き、大容量ＴＣ３及び小容量ＴＣ２を共に作動させ、
これによって前述の如く、図３の線９−１６のトルクを
発生させることができ、本発明に係るエンジン１では、
エンジン１の全速度範囲にわたって図３の線９−１６−
６−１４なる高いトルク曲線とすることができる。
合わせてエンジン１の４０００ｒｐｍに相当する給気量
を供給し得るように構成されている（小容量ＴＣ２は１
４００ｒｐｍ、大容量ＴＣ３は２６００ｒｐｍ）ので、
大容量ＴＣ３の給気量は２６００ｒｐｍのとき図３の点
１５において最大能力を発揮し、前述の方法によりエン
ジン回転速度が点１５以下では線１５−１６−６のトル
ク曲線とすることができ、実用的には線１７−１６−６
がのトルク曲線が利用できる。同様にして、図３の点１
６以上のエンジン回転速度において線１７−１６以上の
トルクが要求される場合は、電子制御器３８がアクチュ
エータ１３、２２に指令を発して切換え弁１４、２３を
開き、大容量ＴＣ３及び小容量ＴＣ２を共に作動させ、
これによって前述の如く、図３の線９−１６のトルクを
発生させることができ、本発明に係るエンジン１では、
エンジン１の全速度範囲にわたって図３の線９−１６−
６−１４なる高いトルク曲線とすることができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の舶用エンジンの過給方法は、ミ
ラーサイクルを利用した低圧縮比、高膨張比の舶用ディ
ーゼルエンジンに小容量ターボチャージャ、大容量ター
ボチャージャ及び可変速駆動されるスーパチャージャを
備え、所定低トルク必要時には小容量ターボチャージャ
のみを駆動し、所定高トルク必要時には小容量ターボチ
ャージャと大容量ターボチャージャまたはこれらと前記
スーパチャージャを併せて駆動せしめるとともに、中速
回転数以下において定常以上のトルクを突発的に必要と
するときは、該突発事態を捉えて必要トルクとなるよう
前記両ターボチャージャの少なくとも一方と前記スーパ
チャージャを回転し、またはその回転数を上昇するよう
制御することを特徴とするので、エンジンの始動時に
は、ＳＣによって給気圧力比を高めて高比出力、低圧縮
比エンジンの始動を容易にし、船舶の巡航時には、膨張
比の高いエンジンにＴＣ過給して燃料消費率を低下さ
せ、高速航行においては、ＴＣと直列配置したＳＣによ
って出力を高め、船舶の作業時には、ＴＣとＳＣによっ
て低速トルクを高めることができ、これによって船舶の
みでなく、車両にも適用できる。そして車両に適用した
場合、車両のゼロ発進時にはＳＣによって過給できるの
でターボラグの弊害が避けられ、したがって、ターボラ
グの影響を少しでもなくそうとして公知の動圧過給方式
を採用し、結果的にタービン効率を下げてエンジンの熱
効率と出力を低下させてしまうという弊害をなくすこと
ができるという効果がある。また、本発明によれば、低
速トルクは専らＳＣによって充分得られるから、従来車
両用過給機において低速トルク増大のために採用されて
いなかったタービン、コンプレッサにおけるベーンを採
用でき、過給効率を一層高めることができる効果もあ
る。
ラーサイクルを利用した低圧縮比、高膨張比の舶用ディ
ーゼルエンジンに小容量ターボチャージャ、大容量ター
ボチャージャ及び可変速駆動されるスーパチャージャを
備え、所定低トルク必要時には小容量ターボチャージャ
のみを駆動し、所定高トルク必要時には小容量ターボチ
ャージャと大容量ターボチャージャまたはこれらと前記
スーパチャージャを併せて駆動せしめるとともに、中速
回転数以下において定常以上のトルクを突発的に必要と
するときは、該突発事態を捉えて必要トルクとなるよう
前記両ターボチャージャの少なくとも一方と前記スーパ
チャージャを回転し、またはその回転数を上昇するよう
制御することを特徴とするので、エンジンの始動時に
は、ＳＣによって給気圧力比を高めて高比出力、低圧縮
比エンジンの始動を容易にし、船舶の巡航時には、膨張
比の高いエンジンにＴＣ過給して燃料消費率を低下さ
せ、高速航行においては、ＴＣと直列配置したＳＣによ
って出力を高め、船舶の作業時には、ＴＣとＳＣによっ
て低速トルクを高めることができ、これによって船舶の
みでなく、車両にも適用できる。そして車両に適用した
場合、車両のゼロ発進時にはＳＣによって過給できるの
でターボラグの弊害が避けられ、したがって、ターボラ
グの影響を少しでもなくそうとして公知の動圧過給方式
を採用し、結果的にタービン効率を下げてエンジンの熱
効率と出力を低下させてしまうという弊害をなくすこと
ができるという効果がある。また、本発明によれば、低
速トルクは専らＳＣによって充分得られるから、従来車
両用過給機において低速トルク増大のために採用されて
いなかったタービン、コンプレッサにおけるベーンを採
用でき、過給効率を一層高めることができる効果もあ
る。
【図１】本発明舶用エンジンの過給方法に使用されるＴ
Ｃ及びＳＣを備えた舶用ディーゼルエンジンと、該エン
ジン及び前記ＴＣ及びＳＣを制御する機器類の全体構成
図
Ｃ及びＳＣを備えた舶用ディーゼルエンジンと、該エン
ジン及び前記ＴＣ及びＳＣを制御する機器類の全体構成
図
【図２】アクチュエータ付き切換え弁の一例を示す部分
的断面図
的断面図
【図３】本発明過給方法によるエンジンの回転速度と、
平均有効圧力及び給気圧力比トルク及び給気圧力比との
関係を示す線図
平均有効圧力及び給気圧力比トルク及び給気圧力比との
関係を示す線図
【図４】本発明過給方法によるエンジンと従来エンジン
を比較するｐ−ｖ線図
を比較するｐ−ｖ線図
【図５】ターボチャージャの性能曲線図
１ エンジン ２ 小容量ターボチャージャ（小容量ＴＣ） ３ 大容量ターボチャージャ（大容量ＴＣ） ４ スーパチャージャ（ＳＣ） ５、７ タービン ６、８ コンプレッサ ９、１２、２４、２５ 排気管 １０、１３、１８、２２、２９ アクチュエータ １１、１４、１９、２３ 切換え弁 １５、１７、２０、２１ 給気管 １６、３７ 圧力センサ ２６ 吸気ダクト ２７ 吐出ダクト ２８ 回転軸 ３０ 無段変速機（ＣＶＴ） ３１ プーリ ３２、３３ クランク軸 ３４ ベルト ３５ 回転センサ ３６ 流量センサ ３８ 電子制御器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０１Ｃ
Claims (4)
- 【請求項１】 ミラーサイクルを利用した低圧縮比、高
膨張比の舶用ディーゼルエンジンに小容量ターボチャー
ジャ、大容量ターボチャージャ及び可変速駆動されるス
ーパチャージャを備え、所定低トルク必要時には小容量
ターボチャージャのみを駆動し、所定高トルク必要時に
は小容量ターボチャージャと大容量ターボチャージャま
たはこれらと前記スーパチャージャを併せて駆動せしめ
るとともに、中速回転数以下において定常以上のトルク
を突発的に必要とするときは、該突発事態を捉えて必要
トルクとなるよう前記両ターボチャージャの少なくとも
一方と前記スーパチャージャを回転し、またはその回転
数を上昇するよう制御することを特徴とする舶用エンジ
ンの過給方法。 - 【請求項２】 始動時に前記スーパチャージャを駆動す
ることを特徴とする請求項１記載の舶用エンジンの過給
方法。 - 【請求項３】 前記突発事態を、小容量ターボチャージ
ャの給気流量の変化で捉えることを特徴とする請求項１
または請求項２記載の舶用エンジンの過給方法。 - 【請求項４】 前記突発事態を、小容量ターボチャージ
ャの給気圧力の変化で捉えることを特徴とする請求項１
または請求項２記載の舶用エンジンの過給方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10134678A JPH11315726A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 舶用エンジンの過給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10134678A JPH11315726A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 舶用エンジンの過給方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11315726A true JPH11315726A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=15134022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10134678A Pending JPH11315726A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 舶用エンジンの過給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11315726A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7178492B2 (en) | 2002-05-14 | 2007-02-20 | Caterpillar Inc | Air and fuel supply system for combustion engine |
| US7191743B2 (en) | 2002-05-14 | 2007-03-20 | Caterpillar Inc | Air and fuel supply system for a combustion engine |
| US7201121B2 (en) | 2002-02-04 | 2007-04-10 | Caterpillar Inc | Combustion engine including fluidically-driven engine valve actuator |
| US7204213B2 (en) | 2002-05-14 | 2007-04-17 | Caterpillar Inc | Air and fuel supply system for combustion engine |
| US7222614B2 (en) | 1996-07-17 | 2007-05-29 | Bryant Clyde C | Internal combustion engine and working cycle |
| JP2007138940A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Weber Technology Ag | 少なくとも１基のターボチャージャを有するｖ型エンジン |
| US7252054B2 (en) | 2002-05-14 | 2007-08-07 | Caterpillar Inc | Combustion engine including cam phase-shifting |
| US7281527B1 (en) | 1996-07-17 | 2007-10-16 | Bryant Clyde C | Internal combustion engine and working cycle |
| CN102128079A (zh) * | 2011-02-22 | 2011-07-20 | 孙敏超 | 一种引射/引流补气涡轮增压系统 |
| WO2013069675A1 (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-16 | いすゞ自動車株式会社 | 発進加速補助装置 |
| CN113968306A (zh) * | 2020-07-24 | 2022-01-25 | 大宇造船海洋株式会社 | 用于船舶的空气润滑系统 |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP10134678A patent/JPH11315726A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7222614B2 (en) | 1996-07-17 | 2007-05-29 | Bryant Clyde C | Internal combustion engine and working cycle |
| US7281527B1 (en) | 1996-07-17 | 2007-10-16 | Bryant Clyde C | Internal combustion engine and working cycle |
| US7201121B2 (en) | 2002-02-04 | 2007-04-10 | Caterpillar Inc | Combustion engine including fluidically-driven engine valve actuator |
| US7178492B2 (en) | 2002-05-14 | 2007-02-20 | Caterpillar Inc | Air and fuel supply system for combustion engine |
| US7191743B2 (en) | 2002-05-14 | 2007-03-20 | Caterpillar Inc | Air and fuel supply system for a combustion engine |
| US7204213B2 (en) | 2002-05-14 | 2007-04-17 | Caterpillar Inc | Air and fuel supply system for combustion engine |
| US7252054B2 (en) | 2002-05-14 | 2007-08-07 | Caterpillar Inc | Combustion engine including cam phase-shifting |
| JP2007138940A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Weber Technology Ag | 少なくとも１基のターボチャージャを有するｖ型エンジン |
| CN102128079A (zh) * | 2011-02-22 | 2011-07-20 | 孙敏超 | 一种引射/引流补气涡轮增压系统 |
| WO2013069675A1 (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-16 | いすゞ自動車株式会社 | 発進加速補助装置 |
| JP2013096398A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Isuzu Motors Ltd | 発進加速補助装置 |
| CN113968306A (zh) * | 2020-07-24 | 2022-01-25 | 大宇造船海洋株式会社 | 用于船舶的空气润滑系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5724813A (en) | Compressor by-pass and valving for a turbocharger | |
| US7490594B2 (en) | Super-turbocharger | |
| EP2042705B1 (en) | Supercharged turbocompound engine | |
| JP5155980B2 (ja) | ターボコンパウンドシステムおよびその運転方法 | |
| US6405692B1 (en) | Outboard motor with a screw compressor supercharger | |
| KR940001921B1 (ko) | 과급형 박용 디젤기관 | |
| US6408832B1 (en) | Outboard motor with a charge air cooler | |
| US20070074513A1 (en) | Turbo charging in a variable displacement engine | |
| JPH10238354A (ja) | ハイブリッド過給エンジン | |
| KR19990036017A (ko) | 모터보조 가변기하학 터보차저 시스템 | |
| JP2011501043A (ja) | ターボチャージャ及びインタクーラを備えた内燃機関 | |
| US6378305B1 (en) | Internal combustion engine having an exhaust-gas turbocharger and a method for operating same | |
| JP7642674B2 (ja) | 船舶のための空気供給装置、この装置を含む船舶、及び空気潤滑デバイスに空気を供給する方法 | |
| JPH11315726A (ja) | 舶用エンジンの過給方法 | |
| JP2004068816A (ja) | 過給式内燃機関 | |
| EP2341225A1 (en) | Method for controlling a turbocompound engine apparatus | |
| GB2143580A (en) | Supercharging arrangement for multi-cylinder internal combustion engine | |
| JPH08240156A (ja) | 過給機付エンジンの排気ガス再循環装置 | |
| JPH05508695A (ja) | 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 | |
| JPS62118089A (ja) | 過給用ねじ圧縮機 | |
| JP2521272B2 (ja) | エンジンの過給装置 | |
| JPH09287462A (ja) | エンジンの高過給システム | |
| JPS6116229A (ja) | 過給内燃機関 | |
| JP5449509B2 (ja) | 排気エネルギー回収方法および排気エネルギー回収装置 | |
| JPS5843568B2 (ja) | 内燃機関の排気タ−ボ過給装置 |