JPS6136743Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、排気タービン過給の排ガス温度制御
装置に関するもので、詳しくは、排気タービン過
給デイーゼル機関などにおけるタービン後の排気
ガスの温度を制御する装置に関するものである。

従来の排気タービン過給デイーゼル機関は、た
とえば第１図に示すような構成からなつている。
同図において、１は過給機ブロワ、２は過給機タ
ービン、３は空気冷却器、４は給気管、５は排気
管、６は機関シリンダ、７は排ガスエコノマイザ
である。そして、その作用は、シリンダ６から出
た排気ガスが排気管５を通り、タービン２に入
る。このとき、排ガスのエネルギーによりタービ
ン２が駆動され、その回転力でタービン２と同軸
上に設けられたブロワ１が回転して空気を圧縮す
る。圧縮された空気は空気冷却器３で冷却され、
給気管４からシリンダ６へ供給される。

このような過給機デイーゼル機関では、とく
に、最近の高過給方式においては、高負荷時には
空気量が多くなり、排気温度が部分負荷より低く
なる。またブロワ入口吸入空気温度（大気温度）
が低い時も排気温度が低下する。たとえば、第２
図にその関係を示すと、同図の曲線ａは大気温度
が高い場合で、曲線ｂは大気温度が中位の場合
で、曲線ｃは大気温度が低い場合である。このよ
うに排気温度に変動があるため、排ガスエネルギ
ーを回収する排ガスエコノマイザ７や排ガスター
ボ発電機は、低い排気温度に対しても充分な容量
をもつように設計すると、大きな装置となり、高
価なものとなる。また高い排気温度に対して設計
すると、排気温度が低いとき、所望の性能が得ら
れない欠点がある。一方、排ガスエネルギー回収
装置が同じで、排ガスエネルギーの大きさも同じ
ならば、第３図に示すように、排気温度の高いほ
うが平行斜線部に示す分だけ無駄に捨てられるエ
ネルギーが減る。したがつて、排気温度は、エン
ジンの設計上許される限り高くするほうが多くの
エネルギーを回収できる。しかし、従来のシステ
ムでは排気温度を自由にコントロールできないの
で、排気温度が低い場合のエネルギー利用がむづ
かしい。そこで、空気冷却器３を調整して機関入
口の給気温度によつて排気温度を制御することが
考えられるが、これは大幅な調整ができないこと
と、給気温度を高めると給気圧力が高くなつて燃
焼圧力が高くなることと、低めると給気中に大量
のドレンが発生して機関に害を及ぼすことなど、
好ましい方法とはいえない。このようなことから
して、従来は、機関の汚れや大気温度の変化によ
り、計画値より高い排気温度になることを予想し
て排ガスエネルギー回収装置の耐熱限度に余裕を
みておく必要があつた。

本考案は、排気ガス温度を一定に保つことによ
つて、排ガスエコノマイザや排ガスターボ発電機
などの設計条件が正確になり、出力不足や出力過
剰の状態が生じにくいようにする排ガス温度制御
装置を提供することを目的とするものである。

このため、、本考案の構成は、途中に流量調整
弁を有して過給機ブロワの出口と過給機タービン
の入口とを接続した主バイパス管を備え、かつ、
途中に流量調整弁を有して前記過給機ブロワの出
口と入口とを接続した過給空気バイパス管と、途
中に流量調整弁を有して前記過給機タービンの入
口と出口とを接続した排気ガスバイパス管の、少
なくとも一つを備え、しかも、前記過給機タービ
ンの出口に設けられた排気温度センサと、この温
度センサからの温度信号を入力して設定温度との
偏差を演算するとともにその偏差がなくなるよう
に前記各バイパス管の流量調整弁を制御する制御
器とを備えていることを特徴としている。

以下、本考案の実施態様について、第４図およ
び第５図を参照しながら説明する。

第４図は本考案の第１実施例を示し、第５図は
本考案の第２実施例を示したものである。

第４図において、１〜７は第１図の場合と同様
である。８は主バイパス管で、途中に流量調整弁
１０を有して過給機ブロワ１の出口と過給機ター
ビン２の入口とを接続している。９は過給空気バ
イパス管で、途中に流量調整弁１１を有して過給
機ブロワ１の出口と入口とを接続している。１２
は排気温度センサで、過給機タービン２の出口に
設けられている。１３は制御器で、前記温度セン
サ１２からの温度信号を入力して設定温度との偏
差を演算するとともに、その偏差がなくなるよう
に流量調整弁１０と１１の開度を制御する。

第４図に示すように構成された排気タービン過
給の排ガス温度制御装置においては、過給機ター
ビン２からの出た排気温度は常に排気温度センサ
１２で計測され、その温度信号を制御器１３に送
信する。制御器１３では、その温度信号を入力し
て設定温度との偏差を演算する。ここで、その偏
差がない場合は、制御器１３は流量調整弁１０と
１１をともに閉にするが、もし、排気温度が高い
時は主バイパス管８の流量調整弁１０を開にし
て、過給機ブロワ１の出口から主バイパス管８を
通し、過給空気の一部を過給機タービン２の入口
に導く。このとき、その偏差に応じて流量調整弁
１０で流量を調整し、所定（設定）の排気温度と
なるように制御する。つまり、バイパス空気と排
気の混合により、排気温度は所定温度まで低下す
る。逆に、排気温度が低い時は過給空気バイパス
管９の流量調整弁１１を開にして、過給機ブロワ
１の出口から過給空気バイパス管９を通し、過給
空気の一部を該ブロワ１の入口側に導く。このと
き、その偏差に応じて流量調整弁１１で流量を調
整し、所定（設定）の排気温度となるように制御
する。つまり、該ブロワ１の出口からバイパスさ
れる空気は圧縮により昇温しており、これが吸入
空気に混合することにより該ブロワ１の入口空気
温度が高められることに、バイパスにより給気管
４からシリンダ６へ供給される空気量が減少する
ため、排気温度は上昇する。

第５図において、１４は排気ガスバイパス管
で、途中に流量調整弁１５を有して過給機タービ
ン２の入口と出口とを接続している。すなわち、
第４図の場合の該ブロワ１の過給空気バイパス管
９の代りに該タービン２の排気ガスバイパス管１
４を備えたいる。この第５図の場合は、排気温度
が所定値の時、つまり、偏差がない場合は、第４
図の場合と同様に、流量調整弁１０と１５はとも
に閉となつており、また排気温度が高い場合は、
第４図の場合と同様に、流量調整弁１０を開にし
て該ブロワ１の出口から該タービン２の入口へ過
給空気の一部をバイパスさせるが、逆に排気温度
が低い時は、流量調整弁１５を開にして該タービ
ン２の入口の排気ガスの一部を、排気ガスバイパ
ス管１４を通して該タービン２の出口に導く。こ
のとき、その偏差に応じて流量調整弁１５により
流量を調整し、所定（設定）の排気温度となるよ
うに制御する。つまり、該タービン２の入口から
バイパスされた高温ガスが該タービン２の出口の
低温ガスと混合することと、バイパスによりター
ビン仕事が減り、ブロワ吐出空気量が減ることと
により、排気温度は上昇する。

このように、第４図の場合および第５図の場合
とも、過給機タービン２の出口に設けられた排気
温度センサ１２により温度を計測し、制御器１３
で設定温度との偏差が演算されるとともに、その
偏差がなくなるように、該制御器１３によつて流
量制御弁１０または１１，１５が制御され、過給
機タービン２の出口の排ガス温度は、マクロ的に
みれば、第２図の水平直線ｄのように一定に保さ
れる。

したがつて、本考案は上述のような構成からな
るので、排気ガス温度を一定に保つことができ、
排ガスエコノマイザや排ガスターボ発電機などの
設計条件が正確になり、出力不足や出力過剰の状
態が生じにくくなり、しかも、常用負荷時の排ガ
ス温度を従来より高くとることが可能で、排ガス
エネルギーの利用効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排気タービン過給デイーゼル機
関の説明図、第２図は機関の負荷と排ガス温度の
関係を示した説明図、第３図はガス量とガス温度
の関係を示した説明図、第４図は本考案の第１実
施例を示した説明図、第５図は同じく第２実施例
を示した説明図である。 １……過給機ブロワ、２……過給機タービン、
３……空気冷却器、４……給気管、５……排気
管、６……機関シリンダ、７……排ガスエコノマ
イザ、８……主バイパス管、９……過給空気バイ
パス管、１０，１１……流量調整弁、１２……排
気温度センサ、１３……制御器、１４……排気ガ
スバイパス管、１５……流量調整弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 途中に流量調整弁を有して過給機ブロワの出口
   と過給機タービンの入口とを接続した主バイパス
   管を備え、かつ、途中に流量調整弁を有して前記
   過給機ブロワの出口と入口とを接続した過給空気
   バイパス管と、途中に流量調整弁を有して前記過
   給機タービンの入口と出口とを接続した排気ガス
   バイパス管の、少なくとも一つを備え、しかも、
   前記過給機タービンの出口に設けられた排気温度
   センサと、この温度センサからの温度信号を入力
   して設定温度との偏差を演算するとともにその偏
   差がなくなるように前記各バイパス管の流量調整
   弁を制御する制御器とを備えていることを特徴と
   する、排気タービン過給の排ガス温度制御装置。