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JPH0519015B2 - - Google Patents
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JPH0519015B2 - - Google Patents

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JPH0519015B2
JPH0519015B2 JP61228107A JP22810786A JPH0519015B2 JP H0519015 B2 JPH0519015 B2 JP H0519015B2 JP 61228107 A JP61228107 A JP 61228107A JP 22810786 A JP22810786 A JP 22810786A JP H0519015 B2 JPH0519015 B2 JP H0519015B2
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engine
clutch
exhaust
passage
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    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16Control of working fluid flow
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は高過給エンジンとしてのターボコン
パウンドエンジンに係り、特に出力が同等の無過
給エンジンに対して同等以上のエンジンブレーキ
力を得ようとしたターボコンパウンドエンジンに
関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a turbo compound engine as a highly supercharged engine, and particularly to an engine braking force equal to or greater than that of a non-supercharged engine with the same output. Regarding the turbo compound engine.

[従来の技術] 一般に過給機を備えたエンジンは、このエンジ
ンより排気量の大きい無過給エンジンに比較して
燃費性能が良い、出力性能が同等以上であ
る、エンジンが軽量コンパクトである、等の優
れた長所をもつている。この長所を更に押し進め
たものが高過給エンジン、ターボコンパウンドエ
ンジンである。ターボコンパウンドエンジンは、
第8図に示すようにエンジンbからの排気ガスを
まずターボ過給機cの過給仕事として回収し、次
いでそのターボ過給機cから排出される排気ガス
をパワータービンdの動力仕事として回収するよ
うにしたものである。これによつてエンジンbの
出力性能、燃費性能、ゲインを総合的に向上させ
ることができる。ここでターボコンパウンドエン
ジンの総合性能を更に向上させるためにはターボ
過給機cの膨張比及びパワータービンdの膨張比
を上げる必要が生じる。即ち、過給圧をさらに高
める程ターボコンパウンドエンジンの有用性を高
めることができる。
[Prior Art] In general, an engine equipped with a supercharger has better fuel efficiency than a non-supercharged engine with a larger displacement, has the same or higher output performance, and is lightweight and compact. It has excellent advantages such as Highly supercharged engines and turbo compound engines take this advantage even further. The turbo compound engine is
As shown in Figure 8, exhaust gas from engine b is first recovered as supercharging work of turbocharger c, and then exhaust gas discharged from turbocharger c is recovered as power work of power turbine d. It was designed to do so. As a result, the output performance, fuel efficiency, and gain of engine b can be comprehensively improved. In order to further improve the overall performance of the turbo compound engine, it is necessary to increase the expansion ratio of the turbo supercharger c and the power turbine d. That is, the further the boost pressure is increased, the more useful the turbo compound engine can be.

この種の先行する従来例としては実開昭60−
157941号公報記載の内燃機関がある。
As an earlier conventional example of this type,
There is an internal combustion engine described in Publication No. 157941.

この内燃機関は第9図に示されるようにターボ
過給機c1とパワータービンd1間の排気通路eに、
そのパワータービンd1を迂回するバイパス通路f
を接続し、その排気通路eとバイパス通路fとの
接続部gに、エンジン(図示せず)を操作するア
クセルペダルの踏み込み量に応じて排気通路eを
閉じてバイパス通路fを開く切換弁hを設けて構
成される。
As shown in FIG. 9, this internal combustion engine has an exhaust passage e between the turbocharger c 1 and the power turbine d 1 .
Bypass passage f that detours around the power turbine d 1
and a switching valve h that closes the exhaust passage e and opens the bypass passage f depending on the amount of depression of an accelerator pedal that operates the engine (not shown). It is configured by providing.

[発明が解決しようとする問題点] 上記の内燃機関は排ガスの流量が少なく排気ガ
スエネルギが小さいことをアクセルペダルの踏込
量の大きさから知り、排気ガスエンジンが小さい
ときに排気ガスをバイパス通路fへバイパスさせ
ることによつてターボ過給機c1のタービンに作用
する背圧を上げて出力性能の低下を防止しようと
したものである。
[Problems to be solved by the invention] The internal combustion engine described above knows from the amount of depression of the accelerator pedal that the exhaust gas flow rate is small and the exhaust gas energy is small, and when the exhaust gas engine is small, the exhaust gas is routed to the bypass passage. This is an attempt to prevent a decrease in output performance by increasing the back pressure acting on the turbine of the turbocharger c1 by bypassing it to f.

しかし、上記の内燃機関を車両に採用するにあ
たつて、出力性能の増加に見あうエンジンブレー
キ力(排気ブレーキ力)の確保が課題として残さ
れている。これは第7図に示すように、無過給エ
ンジンと高過給エンジンにおけるエンジン回転数
Neに対してのエンジン出力Pme、エンジンブレ
ーキ力Pmfとの関係から知ることができる。
However, when adopting the above-mentioned internal combustion engine in a vehicle, securing engine braking force (exhaust braking force) commensurate with the increase in output performance remains an issue. As shown in Figure 7, this is the engine speed for non-supercharged engines and highly supercharged engines.
It can be known from the relationship between engine output Pme and engine braking force Pmf with respect to Ne.

同図において実線が出力性能を示し、破線がエ
ンジンブレーキ力を示す。
In the figure, the solid line indicates output performance, and the broken line indicates engine braking force.

ここで代表回転数としての100%定格回転数
N100%での相対的ブレーキ力(エンジンブレー
キ力/エンジン出力)についてみるとBN/SN
BT/STの関係にあることがわかる。
Here, 100% rated rotation speed as representative rotation speed
Looking at the relative braking force (engine braking force/engine output) at N100%, B N /S N >
It can be seen that there is a relationship of B T /S T.

但し、 BN…無過給エンジンのエンジンブレーキ力、 SN…無過給エンジンのエンジン出力 BT…高過給エンジンのエンジンブレーキ力 ST…高過給エンジンのエンジン出力 このように、過給圧値を高めることによつて相
対的ブレーキ力は小さくなる。エンジンブレーキ
力の確保は車両の操作性はもとより、車両の安全
走行上必要不可欠な要素であり、ターボコンパウ
ンドエンジンの長所を生かすためにも重要な課題
となる。
However, B N ...Engine braking force of a non-supercharged engine, S N ...Engine output of a non-supercharged engine B T ...Engine braking force of a highly supercharged engine S T ...Engine output of a highly supercharged engine. By increasing the supply pressure value, the relative braking force becomes smaller. Securing engine braking force is an essential element not only for vehicle operability but also for safe driving, and is also an important issue for taking advantage of the advantages of turbo compound engines.

[問題点を解決するための手段] この発明は上記問題点を解決することを目的と
している。この発明は排気通路に介設されたパワ
ータービンと、一端が排気通路のパワータービン
上流に接続され他端が排気通路のパワータービン
下流に接続された流体通路と、上記パワータービ
ンとエンジンのクランク軸とを連結するギヤトレ
ーンであって、パワータービンからエンジンのク
ランク軸に動力を戻すように構成された正転用ギ
ヤトレーンと、この正転用ギヤトレーンをON・
OFFに切換える第1クラッチと、上記パワータ
ービンとクランク軸とを連結するギヤトレーンで
あって上記クランク軸の回転力を逆転させてパワ
ータービンに伝達するように構成された逆転用ギ
ヤトレーンと、この逆転用ギヤトレーンをON・
OFFに切換える第2クラッチと、排気ブレーキ
作動時で且つ上記第1クラッチがOFFに切換え
られ第2クラツチがONに切換えられたときに上
記流体通路上流の排気通路を閉成し流体通路を開
成するように構成された流路切換手段とを備えた
ものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention aims to solve the above problems. This invention relates to a power turbine interposed in an exhaust passage, a fluid passage having one end connected to an upstream side of the power turbine in the exhaust passage and the other end connected to a downstream side of the power turbine in the exhaust passage, and a crankshaft between the power turbine and the engine. A forward rotation gear train that connects the forward rotation gear train and is configured to return power from the power turbine to the engine crankshaft, and a forward rotation gear train that connects the forward rotation gear train with the
a first clutch that is switched to OFF, a gear train for reversing that connects the power turbine and the crankshaft and configured to reverse the rotational force of the crankshaft and transmit it to the power turbine; Turn on the gear train.
A second clutch that is switched OFF, and when the exhaust brake is activated and the first clutch is switched OFF and the second clutch is switched ON, the exhaust passage upstream of the fluid passage is closed and the fluid passage is opened. The apparatus is equipped with a flow path switching means configured as follows.

[作用] 通常運転時は、第1クラツチがON、第2クラ
ツチがOFFに切換えられているため、パワータ
ービンは、排気エンジンを回収しこれを正転用ギ
ヤトレーンを介してエンジンのクランク軸に伝達
する。
[Operation] During normal operation, the first clutch is switched on and the second clutch is switched off, so the power turbine collects the exhaust engine and transmits it to the engine crankshaft via the forward rotation gear train. .

排気ブレーキ時で第1クラツチがOFF、第2
クラツチがONに切換えられたときは、流路切換
手段によつて、流体通路の上流側の排気通路が閉
じられ、且つそのパワータービン直上流の排気通
路と流体通路とが絞つて開成される。これによつ
て本来エネルギ回収用のパワータービンにクラン
ク軸の回転が逆転用ギヤトレーンにより逆転され
て伝達される。このためパワータービンは、これ
より下流の排気通路から空気を採り込んで流体通
路へ圧送する負の仕事即ちポンプ仕事を行なう。
したがつて排気ブレーキ時にはエンジンのモータ
フリクシヨン、ポンプ仕事(負の仕事)と排気ブ
レーキ力が加算された大きなエンジンブレーキ力
を作り出すことができる。
When the exhaust brake is applied, the first clutch is OFF and the second clutch is OFF.
When the clutch is turned ON, the flow path switching means closes the exhaust passage on the upstream side of the fluid passage, and narrows and opens the exhaust passage and the fluid passage immediately upstream of the power turbine. As a result, the rotation of the crankshaft is reversed by the reversing gear train and transmitted to the power turbine, which is originally intended for energy recovery. For this reason, the power turbine performs negative work, that is, pump work, by taking in air from the exhaust passage downstream of the power turbine and pumping it into the fluid passage.
Therefore, during exhaust braking, a large engine braking force can be created by adding the engine motor friction, pump work (negative work), and exhaust braking force.

[実施例] 以下に、この発明のターボコンパウンドエンジ
ンの好適一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
[Embodiment] A preferred embodiment of the turbo compound engine of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図に示される1はエンジン、2は吸気マニ
ホールド、3は排気マニホールドである。
In FIG. 1, 1 is an engine, 2 is an intake manifold, and 3 is an exhaust manifold.

図示されるように排気マニホールド3には排気
通路4が接続され、吸気マニホールド2には吸気
通路5が接続されている。
As illustrated, an exhaust passage 4 is connected to the exhaust manifold 3, and an intake passage 5 is connected to the intake manifold 2.

この排気通路4には、排気通路4の途中にター
ボ過給機10のタービン10aが介設され、その
ターボ過給機10のコンプレツサ10bは吸気通
路5の途中に介設される。ターボ過給機10の下
流側の排気通路4には排気ガスエネルギを回収す
るパワータービン12が介設される。
A turbine 10a of a turbocharger 10 is disposed in the exhaust passage 4, and a compressor 10b of the turbocharger 10 is disposed in the intake passage 5. A power turbine 12 is installed in the exhaust passage 4 on the downstream side of the turbocharger 10 to recover exhaust gas energy.

ところで、この発明のターボコンパウンドエン
ジンの目的とするところは、エンジン1の出力性
能に応じたエンジンブレーキ力を確保することに
ある。エンジンブレーキ力を増大させるためには
クランク軸15に直接または間接的に回転を阻止
する抵抗を加え、クランク軸15に大きな負の仕
事を行なわせることが有効であると考えられる。
Incidentally, the purpose of the turbo compound engine of the present invention is to ensure engine braking force in accordance with the output performance of the engine 1. In order to increase the engine braking force, it is considered effective to directly or indirectly apply resistance to the crankshaft 15 to prevent its rotation, thereby causing the crankshaft 15 to perform large negative work.

このため、この発明のターボコンパウンドエン
ジンでは排気ブレーキの作動時にパワータービン
12を逆転させて、パワータービン12に大きな
負の仕事を行なわせる。
Therefore, in the turbo compound engine of the present invention, the power turbine 12 is reversed when the exhaust brake is activated, thereby causing the power turbine 12 to perform large negative work.

まずパワータービン12を正転、逆転させるた
めの構成を説明する。
First, a configuration for rotating the power turbine 12 forward and reverse will be explained.

第1図に示すように、パワータービン12の出
力軸13は複数列の正転用ギヤトレーン19を介
してエンジン1のクランク軸15に連結されてお
り、この正転用ギヤトレーン19のパワータービ
ン12側の一列には流体継手21が設けられてい
る。流体継手21を有するギヤ列22とクランク
軸15の列との間のギヤ列23には正転用電磁ク
ラツチ24aが介設される。ゆえに正転用電磁ク
ラツチ(第1クラツチ)24aが“ON”のとき
は、パワータービン12からクランク軸15へ回
転が伝達されることになる。
As shown in FIG. 1, the output shaft 13 of the power turbine 12 is connected to the crankshaft 15 of the engine 1 via a plurality of rows of forward rotation gear trains 19. A fluid coupling 21 is provided. A forward rotation electromagnetic clutch 24a is interposed in the gear train 23 between the gear train 22 having the fluid coupling 21 and the row of the crankshaft 15. Therefore, when the forward rotation electromagnetic clutch (first clutch) 24a is "ON", rotation is transmitted from the power turbine 12 to the crankshaft 15.

さらに上記パワータービン12の出力軸13
は、上記正転用ギヤトレーン19に並行に設けら
れた逆転用ギヤトレーン20によつてクランク軸
15に連結されており、この逆転用ギヤトレーン
20は正転用ギヤトレーン19に対して逆転用の
ギヤ列26が設けられている。この逆転用のギヤ
列26とクランク軸15の列の間には逆転用電磁
クラツチ(第2クラツチ)24bが介設されてい
る。逆転用電磁クラツチ24bが“ON”のとき
はクランク軸15からパワータービン12へ回転
が逆転されて伝達されるようになつている。ここ
で、正転用電磁クラツチ24aが“ON”のとき
は、逆転用電磁クラツチ24bが“OFF”とな
るように構成され、一方のギヤトレーンが連結さ
れたときに他方のギヤトレーンは断たれるように
構成される。
Furthermore, the output shaft 13 of the power turbine 12
is connected to the crankshaft 15 by a reverse gear train 20 provided in parallel to the forward gear train 19, and this reverse gear train 20 is provided with a reverse gear train 26 in contrast to the forward gear train 19. It is being A reverse electromagnetic clutch (second clutch) 24b is interposed between the reverse gear train 26 and the crankshaft 15 train. When the reversing electromagnetic clutch 24b is "ON", rotation is reversed and transmitted from the crankshaft 15 to the power turbine 12. Here, when the forward rotation electromagnetic clutch 24a is "ON", the reverse rotation electromagnetic clutch 24b is configured to be "OFF", so that when one gear train is connected, the other gear train is disconnected. configured.

各ギヤトレーン19,20のパワータービン1
2側のギヤ列にはそれぞれ流体継手21が介設さ
れており、この流体継手21は入力側(パワータ
ービン側)のポンプ車21aと出力側(クランク
軸側)のポンプ車21bとの間に作動油を行きき
するようにし、入出力側いずれかのポンプ車21
a,21bが作動されたときに他方のポンプ車2
1a,21bに作動油を供給して回転出力を伝達
するようになつている。
Power turbine 1 of each gear train 19, 20
A fluid coupling 21 is interposed in each gear train on the second side, and this fluid coupling 21 is connected between a pump car 21a on the input side (power turbine side) and a pump car 21b on the output side (crankshaft side). The pump car 21 on either the input or output side is used to circulate hydraulic oil.
a, 21b is activated, the other pump car 2
Hydraulic oil is supplied to 1a and 21b to transmit rotational output.

ここで、一般的にはパワータービン12の羽根
車の形状は、正転方向で効率よく仕事をするよう
に設計されており、このパワータービン12を逆
転したときに、クランク軸15に対して大きな抵
抗を与えるために、この実施例では以下のごとき
構成される。
Generally, the shape of the impeller of the power turbine 12 is designed to work efficiently in the forward rotation direction, and when the power turbine 12 is rotated in the reverse direction, a large amount of force is generated relative to the crankshaft 15. In order to provide resistance, this embodiment is constructed as follows.

第2図に示すように、パワータービン12とタ
ーボ過給機10のタービン10aとの間の排気通
路4には、これに一端が接続され他端がパワータ
ービン12より下流側の排気通路4に接続された
流体通路25が形成されており、この流体通路2
5のパワータービン12より上流側の接続部には
流路切換手段30が設けられる。
As shown in FIG. 2, one end is connected to the exhaust passage 4 between the power turbine 12 and the turbine 10a of the turbocharger 10, and the other end is connected to the exhaust passage 4 downstream from the power turbine 12. A connected fluid passage 25 is formed, and this fluid passage 2
A flow path switching means 30 is provided at a connection portion upstream of the power turbine 12 of No. 5.

この実施例にあつて流路切換手段30は第1
図、第2図に示されるように上記接続部に設けら
れたロータリーバルブ31と、このロータリーバ
ルブ31を動作する駆動装置32とから構成され
る。ロータリーバルブ31は第2図、第3図にも
示されるようにケーシング31a内に回動自在な
ロータ31bを収容し、このロータ31bに二つ
の第1ポートA、第2ポートBを形成して構成さ
れる。一方の第1ポートAのポート直径d1は排気
通路4の通路直径d0に等しく、他方の第2ポート
Bのポート直径d2は流体通路25の通路直径d3
り小さく形成される。一方、ケーシング31aに
は、排気通路4の一部となる通口31cが開口さ
れてる。各第1ポートA、第2ポートBの回転位
置関係は、排気通路4と第1ポートAが接続され
たときには排気通路4と流体通路25との接続が
断たれるような関係に設定される。
In this embodiment, the flow path switching means 30 is the first
As shown in FIG. 2, the rotary valve 31 includes a rotary valve 31 provided at the connection portion, and a drive device 32 that operates the rotary valve 31. As shown in FIGS. 2 and 3, the rotary valve 31 houses a rotatable rotor 31b in a casing 31a, and has two first ports A and a second port B formed in the rotor 31b. configured. The port diameter d 1 of one first port A is equal to the passage diameter d 0 of the exhaust passage 4 , and the port diameter d 2 of the other second port B is smaller than the passage diameter d 3 of the fluid passage 25 . On the other hand, a port 31c, which becomes a part of the exhaust passage 4, is opened in the casing 31a. The rotational positional relationship between the first port A and the second port B is set such that when the exhaust passage 4 and the first port A are connected, the exhaust passage 4 and the fluid passage 25 are disconnected. .

このロータリーバルブ31を切換制御する駆動
装置32は以下のように構成される。
The drive device 32 that switches and controls the rotary valve 31 is configured as follows.

第1図、第2図に示されるように、ロータ31
bにはこれに一端が固定されたレバ部材35が接
続されており、この排気通路4の径方向外方へ延
出されたレバ部材35の自由端には、アクチユエ
ータ34の動作ロツド33が接続される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotor 31
A lever member 35 having one end fixed thereto is connected to b, and the operating rod 33 of the actuator 34 is connected to the free end of the lever member 35 extending outward in the radial direction of the exhaust passage 4. be done.

第1図に示す36は、流体供給装置で、この流
体供給装置36と上記アクチユエータ34の動作
室37とは、流体送給通路39によつて結ばれて
おり、この流体送給通路39の途中には通電され
たときに上記動作室37と流体供給通路39を連
通状態にする電磁弁40が介設される。この電磁
弁40はエンジン1のニユートラルセンサスイツ
チ41、クラツチ作動スイツチ42、そして排気
ブレーキスイツチ43の全スイツチがON作動時
に通電されるようになつている。45はバツテリ
ーなどの直流電源である。
Reference numeral 36 shown in FIG. 1 is a fluid supply device, and this fluid supply device 36 and the operating chamber 37 of the actuator 34 are connected by a fluid supply passage 39. A solenoid valve 40 is interposed therein, which brings the operating chamber 37 and fluid supply passage 39 into communication when energized. This solenoid valve 40 is energized when all switches of the engine 1, including a neutral sensor switch 41, a clutch operation switch 42, and an exhaust brake switch 43, are turned on. 45 is a DC power source such as a battery.

46は正転用電磁クラツチスイツチで、47は
逆転用電磁クラツチスイツチである。正転用電磁
クラツチスイツチ46の接点は、常閉接点(b接
点)、逆転用電磁クラツチスイツチ47は常開接
点(a接点)となつている。
46 is an electromagnetic clutch switch for forward rotation, and 47 is an electromagnetic clutch switch for reverse rotation. The contact of the electromagnetic clutch switch 46 for forward rotation is a normally closed contact (b contact), and the electromagnetic clutch switch 47 for reverse rotation is a normally open contact (a contact).

次にこの発明のターボコンパウンドエンジンの
作用を添付図面に基づいて説明する。
Next, the operation of the turbo compound engine of the present invention will be explained based on the accompanying drawings.

第1図に示されるように排気ブレーキスイツチ
43がOFFのときは、電磁弁40がOFFである
から、第2図に示すようにパワータービン12の
直上流の排気通路4とロータリーバルブ31の上
流側の排気通路4とが第1ポートAを介して接続
される。エンジン1から排気ガスが排気マニホー
ルド3、排気通路4へと送られターボ過給機10
のタービン10aによつて排気ガスエネルギが回
収される。タービン10aは同軸上のコンプレツ
サ10bを回転駆動するからエンジン1の筒内に
過給された空気を送り込む。ターボ過給機10の
タービン10aを出た排気ガスは、パワータービ
ン12に回転駆動力を与える。即ち、このパワー
タービン12にて再び排気ガスエネルギが回収さ
れる。ここで、このときは正転用電磁クラツチス
イツチ46が“ON”であるからパワータービン
12により回収された排気ガスエネルギは、正転
用ギヤトレーン19、流体継手21を介してクラ
ンク軸15に伝達され、回転エネルギとして使用
される。
As shown in FIG. 1, when the exhaust brake switch 43 is OFF, the solenoid valve 40 is OFF, so as shown in FIG. The side exhaust passage 4 is connected via the first port A. Exhaust gas from the engine 1 is sent to an exhaust manifold 3 and an exhaust passage 4 to a turbo supercharger 10
Exhaust gas energy is recovered by the turbine 10a. The turbine 10a rotationally drives the compressor 10b on the same axis, so that supercharged air is sent into the cylinders of the engine 1. Exhaust gas exiting the turbine 10a of the turbocharger 10 provides rotational driving force to the power turbine 12. That is, exhaust gas energy is recovered again in this power turbine 12. Here, since the forward rotation electromagnetic clutch switch 46 is "ON" at this time, the exhaust gas energy recovered by the power turbine 12 is transmitted to the crankshaft 15 via the forward rotation gear train 19 and the fluid coupling 21, and rotates. Used as energy.

次に排気ブレーキ作動時について説明する。 Next, a description will be given of when the exhaust brake is activated.

排気ブレーキ作動時はニユートラルセンサスイ
ツチ41、クラツチ作動スイツチ42、そして排
気ブレーキスイツチ43全てがONのときであ
り、このときは逆転用電磁クラツチスイツチ47
が“ON”であるから、この時に電磁弁40が
ONとなつて流体供給装置36からアクチユエー
タ34の動作室37へ作動流体が供給される。こ
れにより動作ロツド33が、レバ部材35を介し
てロータリーバルブ31が動作し、排気通路4を
閉じて、そのロータリーバルブ31より下流の排
気通路4と流体通路25とを第2ポートBを介し
て連通する。したがつてパワータービン12には
排気ガスによる回転力が与えられなくなつた状態
で逆に、逆転用ギヤトレーン20、流体継手21
を介してクランク軸15の回転力がパワータービ
ン12へ伝達される。即ち、パワータービン12
は第5図に示すように、逆転されてパワータービ
ン12より下流の排気通路4から流体通路25の
接続部へ空気を送る効率の悪いコンプレツサとな
る。また第2ポートBによつて流体通路25へ送
るガスが絞られる流速が速められる。このパワー
タービン12の空気の掻き混ぜ仕事及びコンプレ
ツサ仕事はクランク軸15にとつて大きな負の仕
事となる。したがつて排気ブレーキ作動時にはこ
の負の仕事と排気ブレーキによる負の仕事及びエ
ンジンのフリクシヨンが加えられた大きなエンジ
ンブレーキ力が作り出される。排気ブレーキとし
ての構成は排気マニホールド3、下流に設けられ
た排気ブレーキ弁(図示せず)の動作によつてな
され、このブレーキ弁が全閉されることによる排
気抵抗の増大、即ち、ポンピング仕事の増大が排
気ブレーキ弁によるエンジンブレーキ力となる。
ここで第2ポートBの直径はパワータービン12
の形状によつて一義的に決定されるが、ポート直
径d2とエンジンブレーキ力Pmf、つまり負の仕事
との間には第4図に示す関係が確認されている。
即ち、パワータービン12によつてエンジンブレ
ーキ力が最大となるポート直径d2(第5図参照)
を得ることができる。
When the exhaust brake is activated, the neutral sensor switch 41, clutch operation switch 42, and exhaust brake switch 43 are all ON, and at this time, the reverse electromagnetic clutch switch 47 is activated.
is “ON”, so the solenoid valve 40 is turned on at this time.
When turned ON, the working fluid is supplied from the fluid supply device 36 to the operating chamber 37 of the actuator 34. As a result, the operating rod 33 operates the rotary valve 31 via the lever member 35, closes the exhaust passage 4, and connects the exhaust passage 4 downstream of the rotary valve 31 and the fluid passage 25 via the second port B. communicate. Therefore, in a state where the power turbine 12 is no longer given rotational force by the exhaust gas, the reverse gear train 20 and the fluid coupling 21
The rotational force of the crankshaft 15 is transmitted to the power turbine 12 via. That is, the power turbine 12
As shown in FIG. 5, the compressor is reversed and becomes an inefficient compressor that sends air from the exhaust passage 4 downstream of the power turbine 12 to the connection part of the fluid passage 25. Further, the flow rate at which the gas sent to the fluid passage 25 is throttled by the second port B is increased. The air stirring work and compressor work of the power turbine 12 result in large negative work for the crankshaft 15. Therefore, when the exhaust brake is activated, a large engine braking force is created by adding this negative work, the negative work of the exhaust brake, and engine friction. The configuration as an exhaust brake is achieved by the operation of an exhaust brake valve (not shown) provided downstream of the exhaust manifold 3, and when this brake valve is fully closed, the exhaust resistance increases, that is, the pumping work is reduced. The increase becomes engine braking force by the exhaust brake valve.
Here, the diameter of the second port B is the power turbine 12
The relationship shown in FIG. 4 has been confirmed between port diameter d 2 and engine braking force Pmf, that is, negative work.
That is, the port diameter d 2 at which the engine braking force is maximized by the power turbine 12 (see Fig. 5).
can be obtained.

第6図にはターボ過給機10及びパワータービ
ン12をもたないベースエンジンと、それらを装
備したターボコンパウンドエンジンのエンジンブ
レーキ力性能が示されている。
FIG. 6 shows the engine braking force performance of a base engine without the turbocharger 10 and power turbine 12 and a turbo compound engine equipped with them.

図示されるように、イはベースエンジンのモー
タフリクシヨン、ハはターボコンパウンドエンジ
ンのモータフリクシヨンを示している。
As shown in the figure, A shows the motor friction of the base engine, and C shows the motor friction of the turbo compound engine.

ロはターボコンパウンドエンジンで、ターボ過
給機10とパワータービン12間、またはパワー
タービン12より下流の排気通路4を閉じたとき
のエンジンブレーキ力性能を示し、ニはベースエ
ンジンで排気ブレーキ作動時のエンジンブレーキ
性能を示す。ホはターボコンパウンドエンジンで
排気ブレーキ作動時のエンジンブレーキ力性能を
示す。
B shows the engine braking force performance for a turbo compound engine when the exhaust passage 4 between the turbo supercharger 10 and the power turbine 12 or downstream of the power turbine 12 is closed, and D shows the engine braking force performance when the exhaust brake is activated for the base engine. Indicates engine braking performance. Ho shows the engine braking force performance of a turbo compound engine when the exhaust brake is activated.

これらからエンジンブレーキ力性能はホが優れ
ていることがわかるが、出力性能が高いターボコ
ンパウンドエンジンにとつてはエンジンブレーキ
力が小さい。そこでターボコンパウンドエンジン
でターボ過給機10とパワータービン12間の排
気通路4を閉じ且つパワータービン12に空気の
掻ぎ雑ぜ仕事を正転方向に行なわせたヘのエンジ
ンブレーキ力性能は、ホに対して向上することが
わかる。トはホにおいてパワータービン12に正
転方向のコンプレツシヨン仕事を行なわせた場合
を示し、大きなエンジンブレーキ力が得られるこ
とがわかる。これらに対し、この発明のターボコ
ンパウンドエンジンのエンジンブレーキ力性能を
示すチは立ち上り(応答性)が良く更に大きなエ
ンジンブレーキ力を得ることができることがわか
る。
From these results, it can be seen that engine braking force performance is superior in engine braking force, but the engine braking force is small for a turbo compound engine with high output performance. Therefore, in a turbo compound engine, the engine braking force performance when the exhaust passage 4 between the turbo supercharger 10 and the power turbine 12 is closed and the power turbine 12 performs the work of stirring air in the normal rotation direction is as follows. It can be seen that there is an improvement in Fig. 7 shows the case in which the power turbine 12 performs compression work in the normal rotation direction in Fig. 5, and it can be seen that a large engine braking force can be obtained. On the other hand, it can be seen that Q, which indicates the engine braking force performance of the turbo compound engine of the present invention, has a good start-up (responsiveness) and can obtain a larger engine braking force.

尚、この発明の実施例で排気通路4及び流体通
路25の切換をロータリーバルブ31で行なうよ
うに説明したが、これに限らず、排気ブレーキ作
動時で、パワータービン12にクランク軸15か
らの逆転方向の駆動力が伝達された場合には、流
体通路25の接続部より上流となる排気通路4を
全閉にする開閉弁と、流体通路25の通路径を所
定の開度絞る絞り弁とを連動させるようにしても
よい。さらに予め流体通路25を所定開度に絞つ
て形成し、流体通路25上流の排気通路4を開閉
させてもよい。
In the embodiment of the present invention, the exhaust passage 4 and the fluid passage 25 are switched by the rotary valve 31. However, the present invention is not limited to this. When a driving force in the direction is transmitted, an on-off valve that completely closes the exhaust passage 4 upstream of the connection part of the fluid passage 25 and a throttle valve that narrows the passage diameter of the fluid passage 25 to a predetermined opening are provided. They may be linked. Furthermore, the fluid passage 25 may be narrowed to a predetermined opening degree in advance, and the exhaust passage 4 upstream of the fluid passage 25 may be opened and closed.

[発明の効果] 以上説明したことから明らかなように、この発
明のターボコンパウンドエンジンによれば、次の
ごとき優れた効果を発揮できる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, the turbo compound engine of the present invention can exhibit the following excellent effects.

(1) 排ガスにより正転されてガスのエネルギを回
収するパワータービンを排気通路に介設すると
共に、該タービンより上流の排気通路にそのタ
ービンを迂回する流体通路を接続し、排気ブレ
ーキ作動時で且つ上記タービンに逆転方向の駆
動力がクランク軸から伝達されたときに流体通
路上流の排気通路を閉成し、その流体通路を開
成する流路切換手段とからターボコンパウンド
エンジンを構成したので、排気ブレーキ時にエ
ンジンのフリクシヨン、パワータービンの負の
仕事、排気ブレーキ力を加算した大きなエンジ
ンブレーキ力を発生させることができる。
(1) A power turbine that is normally rotated by exhaust gas and recovers gas energy is interposed in the exhaust passage, and a fluid passage that bypasses the turbine is connected to the exhaust passage upstream of the turbine, so that when the exhaust brake is activated, In addition, since the turbo compound engine is configured with a flow path switching means that closes the exhaust passage upstream of the fluid passage and opens the fluid passage when driving force in the reverse direction is transmitted from the crankshaft to the turbine, the exhaust gas During braking, a large engine braking force can be generated by adding engine friction, power turbine negative work, and exhaust braking force.

(2) ターボコンパウンドエンジンの高性能を発揮
させるに十分なエンジンブレーキ力が確保でき
るので、信頼性を大幅に向上できる。
(2) Sufficient engine braking force can be secured to demonstrate the high performance of the turbo compound engine, greatly improving reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明のターボコンパウンドエンジ
ンの好適一実施例を示す概略図、第2図、第3図
は第1図の要部詳細図、第4図はロータリーバル
ブの第2ポートBの直径とエンジンブレーキ力と
の関係を示すグラフ、第5図はパワータービンの
ガスの流れを示す概略図、第6図はエンジンブレ
ーキ力性能を示すグラフ、第7図は無過給エンジ
ンと高過給エンジンとのエンジンブレーキ力性能
の比較を示すグラフ、第8図、第9図は従来例を
示す概略図である。 図中、1はエンジン、4は排気通路、12はパ
ワータービン、25は流体通路、30は切換弁、
31と駆動装置32とから成る流路切換手段であ
る。
Figure 1 is a schematic diagram showing a preferred embodiment of the turbo compound engine of the present invention, Figures 2 and 3 are detailed views of the main parts of Figure 1, and Figure 4 is the diameter of the second port B of the rotary valve. Fig. 5 is a schematic diagram showing the gas flow of the power turbine, Fig. 6 is a graph showing the engine braking force performance, and Fig. 7 is a graph showing the relationship between non-supercharged engine and highly supercharged engine. Graphs showing a comparison of engine braking force performance with that of the engine, and FIGS. 8 and 9 are schematic diagrams showing conventional examples. In the figure, 1 is an engine, 4 is an exhaust passage, 12 is a power turbine, 25 is a fluid passage, 30 is a switching valve,
31 and a drive device 32.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 排気通路に介設されたパワータービンと、一
端が排気通路のパワータービン上流に接続され他
端が排気通路のパワータービン下流に接続された
流体通路と、上記パワータービンとエンジンのク
ランク軸とを連結するギヤトレーンであって、パ
ワータービンからエンジンのクランク軸に動力を
戻すように構成された正転用ギヤトレーンと、該
正転用ギヤトレーンをON・OFFに切換える第1
クラッチと、上記パワータービンとクランク軸と
を連結するギヤトレーンであって上記クランク軸
の回転力を逆転させてパワータービンに伝達する
ように構成された逆転用ギヤトレーンと、該逆転
用ギヤトレーンをON・OFFに切換える第2クラ
ッチと、排気ブレーキ作動時で且つ上記第1クラ
ッチがOFFに切換えられ第2クラツチがONに切
換えられたときに上記流体通路上流の排気通路を
閉成し流体通路を開成するように構成された流路
切換手段とを備えたことを特徴とするターボコン
パウンドエンジン。 2 上記流路切換手段が、排気ブレーキ作動時で
且つ上記第1クラツチがOFFに切換えられ第2
クラツチがONに切換えられたときに、上記排気
通路を閉成し、その流体通路を所定の開度に開成
する切換弁と、該切換弁を駆動する駆動装置とか
ら構成された上記特許請求の範囲第1項記載のタ
ーボコンパウンドエンジン。 3 上記切換弁が排気通路直径と同一の第1ポー
トと上記流体通路より小さな第2ポートを有する
ロータリーバルブであつて、排気ブレーキ作動時
で且つ上記第1クラツチがOFFに切換えられ第
2クラツチがONに切換えられたときに、上記駆
動装置により切換えられて第2ポートと流体通路
とを接続し、第1ポートと排気通路との接続を断
つように構成されたロータリーバルブから成る上
記特許請求の範囲第2項記載のターボコンパウン
ドエンジン。
[Scope of Claims] 1. A power turbine interposed in an exhaust passage, a fluid passage whose one end is connected to an upstream side of the power turbine in the exhaust passage and the other end is connected to a downstream side of the power turbine in the exhaust passage, and the above-mentioned power turbine. A gear train that connects the engine crankshaft and is configured to return power from the power turbine to the engine crankshaft, and a first gear train that switches the forward rotation gear train ON/OFF.
A clutch, a reversing gear train that connects the power turbine and the crankshaft and is configured to reverse the rotational force of the crankshaft and transmit it to the power turbine, and turning on and off the reversing gear train. and a second clutch that is switched to close the exhaust passage upstream of the fluid passage and open the fluid passage when the exhaust brake is activated and the first clutch is switched OFF and the second clutch is switched ON. A turbo compound engine characterized by comprising a flow path switching means configured to. 2 The flow path switching means operates when the exhaust brake is activated, the first clutch is switched OFF, and the second clutch is turned OFF.
The invention of the above-mentioned patent claim comprises a switching valve that closes the exhaust passage and opens the fluid passage to a predetermined opening degree when the clutch is turned ON, and a drive device that drives the switching valve. Turbo compound engine according to scope 1. 3. The switching valve is a rotary valve having a first port having the same diameter as the exhaust passage and a second port smaller than the fluid passage, and when the exhaust brake is activated and the first clutch is switched OFF and the second clutch is The above patent claim comprises a rotary valve configured to be switched by the drive device to connect the second port and the fluid passage and disconnect the first port and the exhaust passage when turned ON. Turbo compound engine according to range 2.
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