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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power turbine
- engine
- clutch
- exhaust
- passage
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/004—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
-
- 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
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/005—Exhaust driven pumps being combined with an exhaust driven auxiliary apparatus, e.g. a ventilator
-
- 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
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
- F02B41/02—Engines with prolonged expansion
- F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/16—Control of working fluid flow
- F02C9/20—Control of working fluid flow by throttling; by adjusting vanes
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Supercharger (AREA)
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。
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。
［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。
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。
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。
157941号公報記載の内燃機関がある。
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。
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。
［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。
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。
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。
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。
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。
ンジンブレーキ力を示す。
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。
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。
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。
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。
［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。
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。
［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。
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。
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。
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。
［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。
ンの好適一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
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。
ホールド、３は排気マニホールドである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
めの構成を説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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よ
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。
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よ
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。
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。
装置３２は以下のように構成される。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
作用を添付図面に基づいて説明する。
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。
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。
次に排気ブレーキ作動時について説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
［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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61228107A JPS6385222A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | タ−ボコンパウンドエンジン |
| DE19873728681 DE3728681A1 (de) | 1986-08-29 | 1987-08-27 | Turbo-verbundkraftmaschine |
| US07/091,161 US4748812A (en) | 1986-08-29 | 1987-08-31 | Turbo compound engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61228107A JPS6385222A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | タ−ボコンパウンドエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6385222A JPS6385222A (ja) | 1988-04-15 |
| JPH0519015B2 true JPH0519015B2 (ja) | 1993-03-15 |
Family
ID=16871312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61228107A Granted JPS6385222A (ja) | 1986-08-29 | 1986-09-29 | タ−ボコンパウンドエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6385222A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02123250A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-10 | Isuzu Motors Ltd | ターボリターダ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61132722A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-20 | Isuzu Motors Ltd | タ−ボコンパウンドエンジン |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP61228107A patent/JPS6385222A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6385222A (ja) | 1988-04-15 |
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