JP2598385B2 - Internal combustion engine equipment - Google Patents
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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、排気ターボ過給機を有する往復動ピスト
ン内燃機関と有用タービンとを備えた内燃機関設備に関
する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an internal combustion engine facility including a reciprocating piston internal combustion engine having an exhaust turbocharger and a useful turbine.
［従来の技術］ 排気ターボ過給機を有する往復動ピストン内燃機関と
有用タービンとを備え、この有用タービンには過給機タ
ービンの運転のために必要でない排気を、内燃機関と過
給機タービンとの間の結合管路から分かれ遮断可能な排
気分岐管路を経て供給可能であり、有用タービンは入力
の変化する被駆動機を駆動するようになっている内燃機
関設備は、欧州特許出願公開第199165号公報により知ら
れている。この内燃機関設備において被駆動機として発
電機が駆動され、この発電機は常時補助ディーゼル機関
にも有用タービンにも結合されている。この設備では補
助ディーゼル機関は発電機が電流を供給するときには常
に回転しなければならず、しかも有用タービンが発電機
の需要に見合う又はこれを超える出力を発生するときに
もそうである。この場合には有用タービンの回転速度を
一定に保つために、補助ディーゼル機関が空転状態で一
緒に回転する。なぜならば巡航のために用いられる一定
の速度による比較的長い航行の際に、必ず電流需要の変
化が生じるからである。しかしながらその際補助ディー
ゼル機関が空転運転で非常に汚れることが欠点である。
有用タービンの出力が発電機の出力需要を超えると、回
転速度が許容できないほど高まり機械装置が過速度保護
装置により遮断される。2. Description of the Related Art A reciprocating piston internal combustion engine having an exhaust turbocharger and a useful turbine are provided. The useful turbine is provided with exhaust gas not required for operation of the supercharger turbine. The internal combustion engine arrangement, which can be supplied via an exhaust branch line which can be cut off from the coupling line between the internal combustion engine and the power supply and the useful turbine is adapted to drive a driven machine of variable input, No. 199165. In this internal combustion engine installation, a generator is driven as a driven machine, and this generator is constantly connected to both the auxiliary diesel engine and the useful turbine. In this installation, the auxiliary diesel engine must rotate whenever the generator supplies current, and even when the useful turbine produces output that meets or exceeds the generator demand. In this case, in order to keep the rotation speed of the useful turbine constant, the auxiliary diesel engine rotates together in an idling state. This is because a change in current demand always occurs during a relatively long cruise at a constant speed used for cruising. The disadvantage, however, is that the auxiliary diesel engine becomes very dirty during idle running.
If the output of the useful turbine exceeds the output demand of the generator, the rotational speed will increase unacceptably and the mechanical device will be shut off by the overspeed protection device.
［発明が解決しようとする課題］ この発明は、前記の運転状態において往復動ピストン
内燃機関の運転に影響を与えることなく、補助ディーゼ
ル機関を作動停止しかつ有用タービンの出力を電流需要
に適合できるように、前記の種類の内燃機関設備を構成
することを目的とする。The present invention can shut down the auxiliary diesel engine and adapt the output of the useful turbine to the current demand without affecting the operation of the reciprocating piston internal combustion engine in the above-mentioned operating state. Thus, it is an object to configure an internal combustion engine facility of the type described above.
［課題を解決するための手段］ この目的はこの発明に基づき、排気分岐管路が排気口
に通じる副管路と有用タービンへの流入管路とに分か
れ、副管路及び流入管路には各一つの調節兼遮断弁が付
設され、副管路及び流入管路を通って流れる部分排気質
量流れの和が調節兼遮断弁の前の圧力に変化がないとき
いかなる調節位置の際にも一定であり、かつ過給機ター
ビンにとって必要でない排気量に等しいように調節兼遮
断弁が共通に制御されることにより達成される。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, an exhaust branch pipe is divided into a sub pipe leading to an exhaust port and an inlet pipe to a useful turbine. A control and shut-off valve is provided for each, so that the sum of the partial exhaust mass flows flowing through the auxiliary line and the inlet line is constant in any control position when the pressure before the control and shut-off valve does not change And the control and shut-off valves are commonly controlled to equal the displacement not required for the turbocharger turbine.
［実施例］ 次にこの発明に基づく内燃機関設備の複数の実施例を
示す図面により、この発明を詳細に説明する。Embodiment Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing a plurality of embodiments of an internal combustion engine facility based on the present invention.
第１図に示す内燃機関設備は、排気マニホルド２と給
気マニホルド３とを備えた往復動ピストン内燃機関１を
含む。排気マニホルド２は結合管路４を介して過給機タ
ービン５に結合されている。過給機タービン５は軸６を
介して圧縮機７を駆動し、圧縮機７は圧縮された空気を
場合によっては給気冷却器を介して給気マニホルド３に
送る。The internal combustion engine equipment shown in FIG. 1 includes a reciprocating piston internal combustion engine 1 having an exhaust manifold 2 and an air supply manifold 3. The exhaust manifold 2 is connected to a supercharger turbine 5 via a connection line 4. The supercharger turbine 5 drives a compressor 7 via a shaft 6, which sends the compressed air to an intake manifold 3 possibly via an intake air cooler.
結合管路４からは排気分岐管路８が分かれ、排気分岐
管路８は二つの調節兼遮断弁９、10に通じている。排気
分岐管路８から短絡管路11が分かれ、短絡管路11は通常
閉鎖された短絡弁12を備えている。調節兼遮断弁９は流
入管路13への流れを制御し、流入管路13は通常開いてい
る急速遮断弁14を介して有用タービン15へ通じている。
調節兼遮断弁10は副管路16を通る流れを制御する。短絡
管路11と副管路16とは有用タービン15に後置接続された
排気管路17に合流し、この排気管路17は更に有用タービ
ン15及び過給機タービン５を貫流した排気をも大気中へ
導く。An exhaust branch line 8 separates from the connecting line 4, and the exhaust branch line 8 leads to two regulating and shut-off valves 9, 10. A short-circuit line 11 separates from the exhaust branch line 8, and the short-circuit line 11 is provided with a normally closed short-circuit valve 12. The regulating and shut-off valve 9 controls the flow to the inlet line 13, which leads to a useful turbine 15 via a normally open quick shut-off valve 14.
The regulating and shut-off valve 10 controls the flow through the auxiliary line 16. The short-circuit line 11 and the sub-line 16 merge into an exhaust line 17 connected downstream from the useful turbine 15, and this exhaust line 17 also receives exhaust gas flowing through the useful turbine 15 and the supercharger turbine 5. Guide to the atmosphere.
有用タービン15は歯車減速機18と望ましくはクラッチ
として構成された軸継手19とを介して発電機20に駆動結
合されている。歯車減速機18からは更に調節器21のため
の駆動力が取り出される。調節器21は有用タービン15の
実際回転速度を制御量として受け入れ、実際回転速度を
回転速度の所望の目標値と比較し、両値の間に差が有る
場合には、有用タービン15に向かって流れる排気の量を
変更するために、両調節兼遮断弁９、10に作用する調節
装置22に制御命令を与える。有用タービン15の回転速度
を検出する調節器の代わりに、発電機の出力に応答する
調節器を用いることもできる。発電機には更にクラッチ
23を介して補助ディーゼル機関24を結合できる。The useful turbine 15 is drivingly connected to a generator 20 via a gear reducer 18 and a shaft coupling 19, which is preferably configured as a clutch. The driving force for the adjuster 21 is further extracted from the gear reducer 18. The controller 21 receives the actual rotation speed of the useful turbine 15 as a control amount, compares the actual rotation speed with a desired target value of the rotation speed, and, if there is a difference between the two values, moves toward the useful turbine 15. A control command is given to an adjusting device 22 acting on both adjusting and shut-off valves 9, 10 in order to change the amount of exhaust air flowing. Instead of a regulator that detects the rotational speed of the useful turbine 15, a regulator responsive to the output of the generator can be used. Additional clutch for generator
An auxiliary diesel engine 24 can be connected via 23.
短絡管路11を通る流れ抵抗は、有用タービン15及び前
置接続された管路13、16並びに調節兼遮断弁９、10の総
合流れ抵抗に等しいように設定されている。このことは
短絡管路11自体の相応に小さい寸法選定によるか、又は
絞り25の組み込みにより達成できる。かかる手段の目的
は、有用タービン15を例えば事故のために急速遮断しな
ければならないときにも、管路４と８の中の圧力を不変
に保つことである。The flow resistance through the short-circuit line 11 is set equal to the total flow resistance of the useful turbine 15 and the upstream lines 13, 16 and the regulating and shut-off valves 9, 10. This can be achieved by a correspondingly small dimensioning of the short-circuit line 11 itself or by incorporating a throttle 25. The purpose of such a measure is to keep the pressure in the lines 4 and 8 constant even when the useful turbine 15 has to be shut down rapidly, for example due to an accident.
第２図は調節兼遮断弁９、10の構成を詳細に示す。調
節兼遮断弁９は円錐形弁体26を有し、この弁体26は弁外
壁27と共に円錐面Ａの中の開放された貫流開口を決定す
る。同様に調節兼遮断弁10は円錐形弁体28を有し、この
弁体は弁外壁29と協働し円錐面Ｂの中の貫流開口の大き
さを決定する。従って両円錐形弁体26、28は、排気分岐
管路８を通って流入する排気質量流れを流入管路13及び
副管路16を通って分流する二つの部分排気質量流れにど
う配分するかを決定する。円錐形弁体26は調節棒31上に
固定して取り付けられ、この調節棒31は調節装置22によ
り矢印ａの方向に又はその逆方向に動かすことができ
る。円錐形弁体28はスリーブ32上に取り付けられ、この
スリーブ32は調節棒31上で滑ることができる。スリーブ
31、調節棒32は調節兼遮断弁９、10の共通の調節のため
の調節駆動部を形成する。スリーブ32の付加部33にはレ
バー34の一端がリンク結合され、その他端にはアングル
レバー35がリンク結合により取り付けられている。レバ
ー35は調節棒31に回動自在に支持されている。アングル
レバー35の自由端はローラ36を支持し、このローラ36は
滑りブロック38のスリット37の中で可動である。滑りブ
ロック38は固定の案内部39の中でスリット37に対し直角
に可動である。部品33ないし39は円錐形弁体26、28の相
対位置を変更するための調節装置を形成する。矢印ｂの
方向へ滑りブロック38を動かすことにより、レバー35、
34を介してスリーブ32が矢印ａと反対の方向へ調節棒31
上で移動される。それにより円錐形弁体26に対する円錐
形弁体28の位置が変化する。主として船推進設備の場合
に有利なかかる手段により、往復動ピストン内燃機関１
の出力が一定の場合に排気分岐管路８を通って流れる異
なる排気質量流れに調節兼遮断弁９、10を適合すること
ができる。船が交互に寒帯及び熱帯を航行するときにこ
のようなケースが起こる。FIG. 2 shows the construction of the regulating and shut-off valves 9, 10 in detail. The regulating and shut-off valve 9 has a conical valve body 26, which together with the valve outer wall 27 defines an open through-flow opening in the conical surface A. Similarly, the regulating and shut-off valve 10 has a conical valve body 28 which cooperates with the valve outer wall 29 to determine the size of the through-flow opening in the conical surface B. Thus, how the biconical valve bodies 26, 28 distribute the exhaust mass flow entering through the exhaust branch line 8 to the two partial exhaust mass flows diverting through the inlet line 13 and the sub-line 16 To determine. The conical valve body 26 is fixedly mounted on an adjusting rod 31 which can be moved by the adjusting device 22 in the direction of arrow a or vice versa. The conical valve body 28 is mounted on a sleeve 32, which can slide on the adjusting rod 31. sleeve
The adjusting rod 32 forms an adjusting drive for the common adjustment of the adjusting and shut-off valves 9, 10. One end of a lever 34 is linked to the additional portion 33 of the sleeve 32, and an angle lever 35 is attached to the other end by link connection. The lever 35 is rotatably supported by the adjustment rod 31. The free end of the angle lever 35 supports a roller 36, which is movable in a slit 37 of a sliding block 38. The sliding block 38 is movable at right angles to the slit 37 in a fixed guide 39. The parts 33 to 39 form an adjusting device for changing the relative position of the conical valve bodies 26, 28. By moving the slide block 38 in the direction of arrow b, the lever 35,
The sleeve 32 is moved through the adjustment rod 31 in the direction opposite to the arrow a through 34.
Moved on. As a result, the position of the conical valve body 28 with respect to the conical valve body 26 changes. Such means, which are advantageous mainly in the case of ship propulsion equipment, provide a reciprocating piston internal combustion engine 1
The regulating and shut-off valves 9, 10 can be adapted to different exhaust mass flows flowing through the exhaust branch line 8 when the output of the engine is constant. Such a case occurs when a ship alternates between the boreal and tropical regions.
調節兼遮断弁９、10は、副管路16及び流入管路13を通
って流れる部分排気質量流れの和が一定であるように設
計されかつ制御される。第２図に示す調節兼遮断弁９、
10の場合にこのことを達成するために、調節兼遮断弁９
の円錐形弁体26の所定の構成が採用される。この円錐形
弁体26に対して弁外壁27と共に相対弁直径と相対弁行程
との第３図に示す関係が生じる。その際横軸上には所定
の個所での弁行程ｙと最大弁行程ymaxとの比が記入さ
れ、一方縦軸上には円錐形弁体26の貫流面Ａの中で有効
な直径dvと円錐形弁体26の最大直径d1maxとの比が記入
されている。The regulating and shut-off valves 9, 10 are designed and controlled in such a way that the sum of the partial exhaust mass flows flowing through the auxiliary line 16 and the inlet line 13 is constant. The regulating and shut-off valve 9 shown in FIG.
In order to achieve this in the case of 10, the regulating and shut-off valve 9
The predetermined configuration of the conical valve element 26 is adopted. For the conical valve body 26, together with the valve outer wall 27, the relationship shown in FIG. 3 between the relative valve diameter and the relative valve stroke occurs. The ratio of the valve travel y at a given point to the maximum valve travel y max is plotted on the horizontal axis, while the effective diameter d in the through surface A of the conical valve body 26 is plotted on the vertical axis. The ratio between v and the maximum diameter d 1max of the conical valve body 26 is indicated.
曲線dv1から分かるように、円錐形弁体26は弁行程
「０」のときに面Ａでの最大値に達し、従って貫流開口
は閉鎖され、これに反して弁行程「１」では面Ａでの貫
流開口が完全に開放される。As can be seen from the curve d v1, cone type valve body 26 reaches a maximum at the surface A when the valve stroke "0", thus throughflow opening is closed, the valve stroke "1" in the surface A on the contrary The through-flow opening at is completely opened.
これらの両点の間では円錐形弁体26のあらゆる中間位
置で開放された貫流面積を計算することができる。この
結果が第４図に記入されている。第４図では横軸上に再
び相対弁行程が記入され、これに対して縦軸上には調節
兼遮断弁９又は10の開放された貫流面積Av1又はAv2と調
節兼遮断弁９の最大開放貫流面積Av1maxとの比が記入さ
れている。この関係を調節兼遮断弁９に対する曲線Av1
が示す。Between these two points, the flow-through area open at any intermediate position of the conical valve body 26 can be calculated. The results are entered in FIG. In Figure 4 is entered again relative valve stroke on the horizontal axis, whereas the adjusting and shut-off valve 9 or 10 is on the vertical axis opened throughflow area A v1 or A v2 and regulation and shut-off valve 9 The ratio to the maximum open through area A v1max is indicated. This relationship is represented by the curve A v1 for the adjusting and shutoff valve 9.
Indicates.
第５図に示すグラフは有用タービン15を通る流量とこ
のタービンの前の圧力との測定により知られた関係を示
す。その際横軸には有用タービンの前の圧力がbarで記
入され、縦軸上には任意の作動点における質量流量ｍと
最大質量流量mmaxとの比により表現された有用タービン
を通る相対流量が記入されている。有用タービン15に対
する関係は実線により表わされている。このグラフでは
更に複数の破線により調節兼遮断弁９の種々の相対開口
断面積Av1／Av1maxが記入されている。このグラフから
分かるように、設備の設計点として排気分岐管路８の中
の3.1barの圧力が与えられたとき、有用タービンの前の
圧力を相対開口比を小さくすることにより低減すること
ができ、それにより有用タービンを通る排気の流量ばか
りでなく同時にタービン出力が減少する。調節兼遮断弁
９の前後では完全開放の場合にほぼ同じ圧力が加わる。
なぜならば圧力の１％の程度の大きさの圧力損失が考慮
されるにすぎないからである。調節兼遮断弁10の前には
同様に排気マニホルド２の中に生じている圧力が加わ
る。しかしこの弁の後ろではほぼ大気圧が生じる。なぜ
ならば副管路16が大気へ通じているからである。しかし
ながらこの圧力差の場合に、調節兼遮断弁10の前の圧力
が上昇することなく従って過給機タービン５への反作用
が生じることなしに、過給機タービン５に必要でないす
べての排気が排気管路17に放流されるために、調節兼遮
断弁10の円錐形弁体28と弁外壁29との間の最大貫流開口
は調節兼遮断弁９の最大貫流開口の約20％の大きさで十
分である。The graph shown in FIG. 5 shows the relationship known from the measurement of the flow rate through the useful turbine 15 and the pressure before this turbine. The horizontal axis is the pressure in front of the useful turbine in bar and the vertical axis is the relative flow through the useful turbine expressed as the ratio between the mass flow m and the maximum mass flow m max at any operating point. Is filled in. The relationship to the useful turbine 15 is represented by a solid line. Different relative aperture cross-section A v1 / A v1max of adjusting and shut-off valve 9 by further plurality of dashed lines in the graph is indicated. As can be seen from this graph, when a pressure of 3.1 bar in the exhaust branch line 8 is given as a design point of the equipment, the pressure in front of the useful turbine can be reduced by reducing the relative opening ratio. , Thereby reducing the turbine output as well as the flow rate of exhaust gas through the useful turbine. Approximately the same pressure is applied before and after the adjusting and shutoff valve 9 when the valve is completely opened.
This is because pressure losses of the order of 1% of the pressure are only taken into account. The pressure occurring in the exhaust manifold 2 is likewise applied before the regulating and shut-off valve 10. However, almost atmospheric pressure is created behind this valve. This is because the sub line 16 is open to the atmosphere. However, in the case of this pressure difference, all the exhaust not required for the turbocharger turbine 5 is exhausted without the pressure in front of the regulating and shut-off valve 10 increasing and therefore without reaction to the turbocharger turbine 5. The maximum through-flow opening between the conical valve body 28 of the control and shut-off valve 10 and the valve outer wall 29 to be discharged into the line 17 is approximately 20% of the maximum through-opening of the control and shut-off valve 9. It is enough.
第５図から、調節兼遮断弁９の中間位置の場合に調節
兼遮断弁10を通って分流される排気質量流れが判明す
る。なぜならば過給機タービン５への反作用が生じるこ
とが無いように、これらの両排気質量流れの和が一定に
保たれなければならないからである。所定の中間位置の
場合に、調節兼遮断弁10を通って流れる排気質量流れと
弁10を貫流する最大の排気質量流れとの比は、それぞれ
の開放された貫流開口と開放された最大の貫流開口との
比に等しいので、このことから第４図における曲線Av2
が計算できる。そしてこの曲線から更に所定の弁行程に
関連して、第３図における曲線dv2従って円錐形弁体28
の形を計算することができる。FIG. 5 shows the exhaust mass flow diverted through the regulating and shut-off valve 10 in the intermediate position of the regulating and shut-off valve 9. This is because the sum of these two exhaust mass flows must be kept constant so that no reaction to the turbocharger turbine 5 occurs. For a given intermediate position, the ratio between the exhaust mass flow flowing through the regulating and shut-off valve 10 and the maximum exhaust mass flow flowing through the valve 10 is determined by the respective open through-flow opening and the maximum open through-flow. Since it is equal to the ratio to the aperture, the curve A v2 in FIG.
Can be calculated. From this curve, further in relation to a given valve stroke, the curve d v2 in FIG.
Can be calculated.
第４図には破線により別の曲線Avが示されている。こ
の曲線は種々の調節位置における両調節兼遮断弁９、10
の開放された貫流開口の和を示す。The Figure 4 another curve A v is indicated by broken lines. This curve shows the two control and shut-off valves 9, 10 in various control positions.
3 shows the sum of the open through-flow openings.
前記の説明から分かるように、調節兼遮断弁10は或る
絞り効果を与え、この絞り効果は、調節兼遮断弁10が完
全に開放されている場合に、結合管路４と排気管路17と
の間の圧力低下が過給機タービン５を経由する圧力低下
に等しいようになっていなければならない。そのために
もし調節兼遮断弁10の絞り効果が十分でないならば、副
管路16の中に絞り30を組み込むことができる。その際例
えば船の中に組み込まれた設備を種々の運転条件例えば
熱帯又は極寒の環境に適合できるために、絞り30の開放
された貫流開口を調節可能にするのが合目的である。な
ぜならば往復動ピストン内燃機関１から供給される排気
の量は一定の出力の場合に環境温度に関係するからであ
る。調節可能にした場合には調節装置32ないし39を省略
できる。As can be seen from the above description, the regulating and shut-off valve 10 gives a certain throttle effect, which, when the adjusting and shut-off valve 10 is completely open, the coupling line 4 and the exhaust line 17. Should be equal to the pressure drop through the turbocharger turbine 5. Therefore, if the throttling effect of the adjusting and shut-off valve 10 is not sufficient, the throttling 30 can be incorporated in the auxiliary line 16. In this case, it is expedient to make the open through-opening of the throttle 30 adjustable, for example in order to be able to adapt equipment installed in the ship to various operating conditions, for example tropical or frigid environments. This is because the amount of exhaust gas supplied from the reciprocating piston internal combustion engine 1 is related to the environmental temperature at a constant output. If the adjustment is possible, the adjustment devices 32 to 39 can be omitted.
往復動ピストン内燃機関１が所定の出力を発生し、過
給機タービン５がこの内燃機関から排出される全排気量
を必要としないときは、必要としない排気量は排気分岐
管路８へ流入する。電気負荷に給電するために、発電機
20が有用タービン15が供給できる全出力を受け入れなけ
ればならないならときには、調節兼遮断弁９は完全に開
放され調節兼遮断弁10は閉じられる。When the reciprocating piston internal combustion engine 1 generates a predetermined output and the supercharger turbine 5 does not need the total exhaust amount exhausted from the internal combustion engine, the unnecessary exhaust flows into the exhaust branch line 8. I do. Generators to supply electrical loads
When the 20 must accept the full power that the useful turbine 15 can supply, the regulating and shut-off valve 9 is completely opened and the regulating and shut-off valve 10 is closed.
負荷が遮断されると発電機は一層少ない出力しか受け
入れないので、有用タービン15はその回転速度を高めよ
うとするが、しかしこれは調節器21により検出される。
調節器21は調節装置22に制御命令を与え、調節装置自体
は調節棒31を矢印ａの方向に動かす。それにより有用タ
ービン15へ流れる部分排気質量流れは小さくなり、同時
に円錐形弁体28は副管路16への貫流開口を開く。排気分
岐管路８を通って供給される排気質量流れの合計が両貫
流開口を通って常に流出するので、過給機タービン５へ
の反作用は生じない。従って往復動ピストン内燃機関１
の運転は有用タービンの負荷変化には影響されない。When the load is interrupted, the useful turbine 15 tries to increase its rotational speed, since the generator accepts less power, but this is detected by the regulator 21.
The adjuster 21 gives a control command to the adjusting device 22, which itself moves the adjusting rod 31 in the direction of arrow a. Thereby, the partial exhaust mass flow to the useful turbine 15 is reduced, while the conical valve body 28 opens a through-flow opening to the sub-line 16. No reaction to the turbocharger turbine 5 takes place, since the total exhaust mass flow supplied through the exhaust branch line 8 always flows out through the two flow openings. Therefore, the reciprocating piston internal combustion engine 1
Operation is not affected by useful turbine load changes.
第６図に示す実施例の場合には、副管路16及び流入管
路13の中に各一つの調節兼遮断弁40、41が設けられる。
各調節兼遮断弁は調節軸44、45上に固定されたフラップ
形弁体42、43を備えている。各調節軸44、45は付加部4
6、47を支持し、この付加部にはレバー48、49の一端が
リンク結合されている。各レバー48、49の他端は各一つ
の軸50、51でローラ52、53にリンク結合されている。軸
50、51はレバー54、55に支持されている。レバー54の自
由端は固定の軸受56に保持され、一方レバー55の自由端
は調節部品57に接続され、この調節部品自体は固定の軸
受58に支持されている。両レバー54、55の間には引張り
ばね59が張られている。引張りばね59は両ローラ52、53
を制御カム60に接触保持する。制御カム60は制御軸61上
に取り付けられ、調節器により制御され図示されていな
い調節装置により制御軸61は矢印ｃの方向に又はその逆
方向に回動可能である。その際部品46ないし55、60、61
は調節駆動部を形成する。調節部品57はその自由端にラ
ッチ62を支持し、このラッチ62により自由端を種々の位
置において定置の鎖錠板63に固定することができる。そ
の際部品57、62、63は、フラップ形弁体42、43の相対位
置の変更の際の調節装置を形成する。In the case of the embodiment shown in FIG. 6, one adjusting and shutoff valve 40, 41 is provided in each of the sub-line 16 and the inflow line 13.
Each regulating and shut-off valve has a flap type valve body 42, 43 fixed on a regulating shaft 44, 45. Each adjustment shaft 44, 45 is an additional part 4
6, 47 are supported, and one end of levers 48, 49 is linked to this additional portion. The other end of each lever 48, 49 is linked to rollers 52, 53 by one shaft 50, 51, respectively. axis
50, 51 are supported by levers 54, 55. The free end of the lever 54 is held by a fixed bearing 56, while the free end of the lever 55 is connected to an adjustment component 57, which itself is supported by a fixed bearing 58. A tension spring 59 is stretched between the levers 54 and 55. The tension spring 59 is used for both rollers 52, 53
Is held in contact with the control cam 60. The control cam 60 is mounted on a control shaft 61 and is controlled by an adjuster so that the control shaft 61 can be turned in the direction of arrow c or in the opposite direction by an adjusting device (not shown). Parts 46 to 55, 60, 61
Form an adjustment drive. The adjusting part 57 bears on its free end a latch 62 by means of which the free end can be fixed at various positions to a stationary locking plate 63. The components 57, 62, 63 then form an adjusting device for changing the relative position of the flap-type valve bodies 42, 43.
第６図はこの装置を中央の調節位置で示す。制御軸61
が矢印ｃの方向に回転されると、レバー55は矢印ｄの方
向に傾く。その際フラップ形弁体43が更に開くように調
節軸45が回転する。引張りばね59の配置によりローラ52
は制御カム60の後退する輪郭に追従するので、レバー54
がレバー55と同一の方向に傾く。このことは制御軸44を
介して閉鎖方向へのフラップ形弁体42の運動をもたら
す。その際フラップ形弁体42、43はそれらの一終端位置
で流入管路13又は副管路16を完全に閉じることができる
ように配置かつ構成されている。FIG. 6 shows the device in a central adjustment position. Control axis 61
Is rotated in the direction of arrow c, the lever 55 tilts in the direction of arrow d. At that time, the adjusting shaft 45 rotates so that the flap type valve body 43 is further opened. With the arrangement of the tension spring 59, the roller 52
Follows the retreating contour of the control cam 60, so that the lever 54
Tilt in the same direction as the lever 55. This results in the movement of the flap-type valve element 42 via the control shaft 44 in the closing direction. In this case, the flap valves 42, 43 are arranged and configured in such a way that the inlet line 13 or the auxiliary line 16 can be completely closed at their one end position.
調節軸61の回転は図示されていない調節装置を介して
行われ、この調節装置は第１図に示す調節装置22と同様
に有用タービンの回転速度に関係して制御可能である。The rotation of the adjusting shaft 61 takes place via an adjusting device, not shown, which, like the adjusting device 22 shown in FIG. 1, can be controlled as a function of the rotational speed of the useful turbine.
ラッチ62の解放の後に調節部品57を傾動することによ
り、両フラップ形弁体42、43の相対位置を変更できる。
これによりここでも両調節兼遮断弁41、42が、環境温度
により決まり排気分岐管路８を通って流入する異なる排
気質量流れに適合することができる。By tilting the adjusting part 57 after the release of the latch 62, the relative position of the two flap type valve bodies 42, 43 can be changed.
In this way, too, both regulating and shut-off valves 41, 42 can be adapted to different exhaust mass flows entering through the exhaust branch line 8, depending on the environmental temperature.
第７図に示す実施例はここでも二つの調節兼遮断弁7
0、71を有し、これらの弁により排気分岐管路８の開放
された貫流断面積を流入管路13及び副管路16に対し調節
可能である。各調節兼遮断弁70、71は円錐形弁体72又は
73を有し、この弁体は固定の弁座74、75と協働する。各
円錐形弁体72、73は調節棒76、77に取り付けられてい
る。各調節棒76、77は液圧シリンダ78、79の中に突入
し、その自由端に液圧ピストン80又は81を支持する。液
圧シリンダ78の中には圧縮ばね82が配置され、このばね
は円錐形弁体72を閉鎖位置に保持しようとする。液圧シ
リンダ79の中には同様に圧縮ばね83が配置され、しかし
ながらこのばねは円錐形弁体73を完全開放位置に保持し
ようとする。The embodiment shown in FIG. 7 again has two regulating and shut-off valves 7.
0, 71, by means of which the open cross-sectional area of the exhaust branch line 8 can be adjusted with respect to the inlet line 13 and the auxiliary line 16. Each adjusting and shutoff valve 70, 71 is a conical valve body 72 or
73, which cooperates with fixed valve seats 74,75. Each conical valve body 72, 73 is attached to an adjusting rod 76, 77. Each adjusting rod 76, 77 projects into a hydraulic cylinder 78, 79 and supports a hydraulic piston 80 or 81 at its free end. A compression spring 82 is arranged in the hydraulic cylinder 78 and attempts to hold the conical valve body 72 in the closed position. A compression spring 83 is likewise arranged in the hydraulic cylinder 79, however, this spring tries to keep the conical valve body 73 in the fully open position.
この装置は更にマイクロプロセッサ84を備え、マイク
ロプロセッサ84は、第１図に示す調節器21に相応し図示
されていない調節器から導線85を介して制御され、従っ
て有用タービン15の回転速度実際値が回転速度目標値と
相違するときに制御パルスを受け取る。その際マイクロ
プロセッサ84の中には、円錐形弁体72の各位置に円錐形
弁体73の相応の位置が対応するという特性値アレイが記
憶されている。マイクロプロセッサ84は二つの切換弁8
6、87を制御する。各弁86、87には圧力流体流入管路88
又は89と圧力流体流出管路90又は91並びに液圧シリンダ
78又は79のための結合管路92又は93が取り付けられてい
る。更にマイクロプロセッサ84は導線94を介して位置検
出器95から、ピストン80の位置を呈示する信号を受け取
る。更にマイクロプロセッサは導線94を介して位置検出
器97から、ピストン81の位置を呈示する信号を受け取
る。The device further comprises a microprocessor 84 which is controlled via a line 85 from a regulator, not shown, corresponding to the regulator 21 shown in FIG. Receives a control pulse when is different from the rotation speed target value. In this case, the microprocessor 84 stores a characteristic value array in which each position of the conical valve body 72 corresponds to a corresponding position of the conical valve body 73. The microprocessor 84 has two switching valves 8
6, control 87. Each valve 86, 87 has a pressure fluid inflow line 88
Or 89 and pressure fluid outlet line 90 or 91 and hydraulic cylinder
A connecting line 92 or 93 for 78 or 79 is provided. Further, the microprocessor 84 receives a signal indicating the position of the piston 80 from the position detector 95 via the conductor 94. Further, the microprocessor receives a signal indicative of the position of the piston 81 from the position detector 97 via the conductor 94.
有用タービン15の回転速度実際値が回転速度目標値と
相違することが、導線85を通って供給された制御パルス
を介してマイクロプロセッサ84に通知されると、マイク
ロプロセッサ84は弁86を制御する。それにより圧力流体
流入管路88又は圧力流体流出管路90が結合管路92に接続
され、それによりピストン80が開放方向又は閉鎖方向に
動く。同時に弁87が制御されるので、ピストン81はピス
トン80と同一の方向に動くことができる。ピストン80、
81従って円錐形弁体72、73の実際位置がマイクロプロセ
ッサ84の特性値アレイの中に記憶された必要な目標値に
等しくなると、直ちに両弁86、87の制御が終了される。The microprocessor 84 controls the valve 86 when the microprocessor 84 is notified that the actual value of the rotational speed of the useful turbine 15 differs from the target value of the rotational speed via a control pulse supplied through the conductor 85. . This connects the pressure fluid inflow line 88 or the pressure fluid outflow line 90 to the coupling line 92, thereby moving the piston 80 in the opening or closing direction. At the same time, the valve 87 is controlled so that the piston 81 can move in the same direction as the piston 80. Piston 80,
As soon as the actual position of the conical valve bodies 81, 73 is equal to the required set point value stored in the characteristic value array of the microprocessor 84, the control of both valves 86, 87 is terminated.
往復動ピストン内燃機関が作動しなければならない種
々の環境条件を考慮するために、マイクロプロセッサの
中には種々の特性値アレイを記憶することができ、これ
らのアレイは人手により又は温度測定装置により交互に
活動化可能である。In order to take into account the various environmental conditions in which the reciprocating piston internal combustion engine must operate, various characteristic value arrays can be stored in the microprocessor, these arrays being manually or by means of a temperature measuring device. Can be activated alternately.
この発明は図示の実施例に限定されることなく、例え
ば既知の他の調節兼遮断弁を使用することもできる。ま
たこの発明は船推進設備の場合だけでなく定置の設備、
例えば発電所設備の場合にも適用可能である。The invention is not limited to the embodiment shown, but may use other known regulating and shut-off valves, for example. This invention is not only for ship propulsion equipment, but also for stationary equipment,
For example, the present invention can be applied to power plant facilities.
第１図はこの発明に基づく内燃機関設備の一実施例の配
置図、第２図は第１図に示す調節兼遮断弁の断面略図、
第３図は第２図に示す調節兼遮断弁の相対弁行程と相対
弁体有効直径との関係をグラフで示した図、第４図は同
様に相対弁行程と相対弁貫流面積との関係をグラフで示
した図、第５図は第１図に示す有用タービンの前の圧力
と有用タービンを通る相対流量と相対弁貫流面積との間
の関係をグラフで示した図、第６図及び第７図はそれぞ
れ調節兼遮断弁の第２図とは異なる実施例の略示図であ
る。 １…往復動ピストン内燃機関 ４…結合管路 ５…過給機タービン ８…排気分岐管路 ９、10、40、41、70、71…調節兼遮断弁 13…流入管路 15…有用タービン 16…副管路 20…発電機 21…調節器 26、28、72、73…円錐形弁体 30…絞り 31、32、46ないし55、60、61…調節駆動部 33ないし39、57、62、63…調節装置 42、43…フラップ形弁体 84…マイクロプロセッサFIG. 1 is a layout view of an embodiment of an internal combustion engine facility according to the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an adjusting and shutoff valve shown in FIG.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the relative valve stroke and the effective diameter of the relative valve element of the adjustment / shutoff valve shown in FIG. 2, and FIG. 4 is similarly the relationship between the relative valve stroke and the relative valve flow area. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pressure before the useful turbine shown in FIG. 1, the relative flow rate through the useful turbine, and the relative valve flow area, FIG. 6, and FIG. FIG. 7 is a schematic view of an embodiment different from FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reciprocating piston internal combustion engine 4 ... Connection line 5 ... Turbocharger turbine 8 ... Exhaust branch line 9, 10, 40, 41, 70, 71 ... Adjustment and shut-off valve 13 ... Inflow line 15 ... Useful turbine 16 ... Sub-line 20 ... Generator 21 ... Controller 26,28,72,73 ... Conical valve 30 ... Throttle 31,32,46-55,60,61 ... Adjustment drive 33-39,57,62, 63… Control device 42, 43… Flap type valve 84… Microprocessor
Claims (10)
内燃機関と有用タービンとを備え、この有用タービンに
は過給機タービンの運転のために必要でない排気を、内
燃機関と過給機タービンとの間の結合管路から分かれ遮
断可能な排気分岐管路を経て供給可能であり、有用ター
ビンは入力の変化する被駆動機を駆動するようになって
いる内燃機関設備において、排気分岐管路（８）が排気
口に通じる副管路（16）と有用タービン（15）への流入
管路（13）とに分かれ、副管路及び流入管路には各一つ
の調節兼遮断弁（９、10、40、41、70、71）が付設さ
れ、副管路及び流入管路（16、13）を通って流れる部分
排気質量流れの和が調節兼遮断弁（９、10、40、41、7
0、71）の前の圧力に変化がないときいかなる調節位置
の際にも一定であり、かつ過給機タービン（５）にとっ
て必要でない排気量に等しいように調節兼遮断弁（９、
10、40、41、70、71）が共通に制御されることを特徴と
する内燃機関設備。1. A reciprocating piston internal combustion engine having an exhaust turbocharger and a useful turbine, the exhaust gas not required for the operation of the supercharger turbine are provided for the internal combustion engine and the supercharger turbine. An exhaust branch line in an internal combustion engine installation, which can be supplied via an exhaust branch line which can be cut off from the coupling line between (8) is divided into a sub-line (16) leading to the exhaust port and an inflow line (13) to the useful turbine (15), and each of the sub-line and the inflow line has one adjusting and shutoff valve (9). , 10, 40, 41, 70, 71), and the sum of the partial exhaust mass flows flowing through the sub-line and the inlet line (16, 13) is adjusted and shut off valve (9, 10, 40, 41). , 7
0, 71), the regulating and shut-off valve (9, 9) being constant in any regulating position when there is no change in the pressure and equal to the displacement not required for the turbocharger turbine (5).
10, 40, 41, 70, 71) are commonly controlled.
（42、44、43、45）から成ることを特徴とする請求項１
記載の設備。2. The method according to claim 1, wherein each of the regulating and shut-off valves comprises a flap valve (42, 44, 43, 45).
Equipment as described.
形弁体（26、28、72、73）を備えた弁から成ることを特
徴とする請求項１記載の設備。3. The installation according to claim 1, wherein each regulating and shut-off valve (9, 10, 70, 71) comprises a valve with a conical valve body (26, 28, 72, 73). .
（15）の実際回転速度又は実際出力が制御量としてこの
調節器（21）に入力され、調節器（21）は調節兼遮断弁
（９、10、40、41、70、71）に与える制御命令によりこ
の実際値を所定の目標値に調節することを特徴とする請
求項１ないし３の一つに記載の設備。4. An adjuster (21) is provided, and the actual rotational speed or actual output of the useful turbine (15) is input as a control amount to the adjuster (21), and the adjuster (21) is an adjusting and shut-off valve. 4. The installation according to claim 1, wherein the actual value is adjusted to a predetermined target value by a control command given to (9, 10, 40, 41, 70, 71).
めの調節駆動部（31、32、46ないし55、60、61）に結合
されていることを特徴とする請求項４記載の設備。5. The method as claimed in claim 4, wherein the adjusting device is connected to an adjusting drive for changing the position of the adjusting and shut-off valve (31, 32, 46 to 55, 60, 61). Facility.
カム（60）を備えることを特徴とする請求項５記載の設
備。6. The installation according to claim 5, wherein the adjusting drive (46 to 55, 60, 61) comprises a control cam (60).
に、両調節兼遮断弁（９、10、40、41）の相対位置を変
更する調節装置（33ないし39、57、62、63）が調節駆動
部（31、32、46ないし55、60、61）に作用することを特
徴とする請求項５又は６記載の設備。7. An adjusting device (33 to 39, 57, 62, 63) for changing the relative position of the two adjusting and shut-off valves (9, 10, 40, 41) to change the sum of the two partial exhaust mass flows. 7. The installation according to claim 5, wherein the actuations act on the adjusting drive (31, 32, 46 to 55, 60, 61).
ための液圧又は空圧制御回路を操作するように、調節器
がマイクロプロセッサ（84）を制御することを特徴とす
る請求項４記載の設備。8. The regulator controls a microprocessor (84) to operate a hydraulic or pneumatic control circuit for regulating the regulator and shut-off valves (70, 71) together. The facility according to claim 4.
（70、71）の異なる相対位置に対応する種々の特性値ア
レイに切り変え可能であることを特徴とする請求項８記
載の設備。9. The installation according to claim 8, wherein the microprocessor is capable of switching to various characteristic value arrays corresponding to different relative positions of the regulating and shut-off valves.
り（30）により変更できることを特徴とする請求項１な
いし９の一つに記載の設備。10. The installation according to claim 1, wherein the flow resistance of the auxiliary line is adjustable by means of an adjustable throttle.
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