JP6062277B2 - Engine exhaust gas energy recovery system - Google Patents

Engine exhaust gas energy recovery system Download PDF

Info

Publication number
JP6062277B2
JP6062277B2 JP2013025847A JP2013025847A JP6062277B2 JP 6062277 B2 JP6062277 B2 JP 6062277B2 JP 2013025847 A JP2013025847 A JP 2013025847A JP 2013025847 A JP2013025847 A JP 2013025847A JP 6062277 B2 JP6062277 B2 JP 6062277B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
pressure
pipe
exhaust
engine
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.)
Active
Application number
JP2013025847A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014152764A (en
Inventor
祐介 今森
祐介 今森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2013025847A priority Critical patent/JP6062277B2/en
Publication of JP2014152764A publication Critical patent/JP2014152764A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6062277B2 publication Critical patent/JP6062277B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

本発明は、排ガスに含まれるＰＭやＮＯｘ等の有害物質を低減・除去して排ガスを浄化する排ガス後処理装置を備えるエンジンの排ガスエネルギー回収システムに関する。   The present invention relates to an engine exhaust gas energy recovery system including an exhaust gas aftertreatment device that purifies exhaust gas by reducing and removing harmful substances such as PM and NOx contained in the exhaust gas.

発電用・汎用エンジンの排ガスの持つエネルギーをタービンで回収して、排ガスエネルギーとして有効活用する技術が開発されている。当該排ガスエネルギーを回収してエンジンの燃費率を改善する技術として、ターボコンパウンドやハイブリッドターボ、発電用パワータービンがある。ターボコンパウンドに関する従来技術として、例えば、変速機とターボコンパウンドを組み合わせターボコンパウンドエンジンの制御装置が特許文献１に開示されている。また、過給機付きエンジンの排ガスエネルギーをパワータービンで回収する従来技術として、例えば、回収装置エンジンの回転数及び負荷に応じて排気圧を制御可能にして、燃費や煙を改善した過給機付エンジンの排気ガス再循環装置が特許文献２に開示されている。   Technology has been developed to recover the energy of exhaust gas from power generation and general-purpose engines with a turbine and effectively use it as exhaust gas energy. Technologies for recovering the exhaust gas energy and improving the fuel efficiency of the engine include a turbo compound, a hybrid turbo, and a power turbine for power generation. As a conventional technique related to turbo compound, for example, Patent Document 1 discloses a control apparatus for a turbo compound engine by combining a transmission and a turbo compound. In addition, as a conventional technique for recovering exhaust gas energy of an engine with a supercharger with a power turbine, for example, a turbocharger that can control exhaust pressure according to the rotational speed and load of the recovery device engine to improve fuel consumption and smoke An exhaust gas recirculation device for an attached engine is disclosed in Patent Document 2.

実公昭６３−０３５１６８号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-035168 特開平０８−２４０１５６号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-240156

近年では、排ガスに含まれるＰＭやＮＯｘ等の有害物質を低減・除去する要請があり、エンジンの排気管にＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ：ディーゼル微粒子捕集フィルター）や尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：選択還元触媒）等の排ガス後処理装置が設置されるようになっている。従来では、図６に示すように、排ガス後処理装置１０は、排気管１２の最下流側となるパワータービン１４の下流側に設置されることが多い。しかしながら、パワータービン１４の下流側では、一般的に排ガス温度が２５０〜３００℃程度と低く、適正な排ガスの後処理性能が発揮できないことが問題となっている。特に、ターボコンパウンドシステムの場合、排ガスエネルギーが小さいため、排ガス温度が１００〜２００℃程度まで下がり、かかる問題が顕著となっている。   In recent years, there has been a demand to reduce and remove harmful substances such as PM and NOx contained in exhaust gas, and DPF (Diesel Particulate Filter: diesel particulate filter) and urea SCR (Selective Catalytic Reduction: selective reduction) are contained in the exhaust pipe of the engine. An exhaust gas aftertreatment device such as a catalyst) is installed. Conventionally, as shown in FIG. 6, the exhaust gas aftertreatment device 10 is often installed on the downstream side of the power turbine 14 which is the most downstream side of the exhaust pipe 12. However, on the downstream side of the power turbine 14, the exhaust gas temperature is generally as low as about 250 to 300 ° C., and it is a problem that proper exhaust gas aftertreatment performance cannot be exhibited. In particular, in the case of a turbo compound system, since the exhaust gas energy is small, the exhaust gas temperature is lowered to about 100 to 200 ° C., and this problem is remarkable.

一方、温度が高い過給機１６のタービン部１６ａの手前の上流側に設置すると、当該上流側が一般的に高圧部であり、排ガス後処理装置の耐圧性を高める必要があるので当該装置が高コストになってしまう。また、排ガス後処理装置をタービン部１６ａ手前の上流側に設置すると、排ガス後処理装置が破損時に下流側のパワータービンを破壊するリスクもある。前述の特許文献１及び特許文献２に開示の従来技術では、エンジンの燃費を改善できるものの、排ガス後処理装置の排ガス処理機能を確保するための対策に課題が残る。   On the other hand, when installed upstream of the turbine section 16a of the turbocharger 16 having a high temperature, the upstream side is generally a high-pressure section, and the pressure resistance of the exhaust gas aftertreatment device needs to be increased. It becomes cost. If the exhaust gas aftertreatment device is installed upstream of the turbine section 16a, there is a risk that the exhaust gas aftertreatment device may destroy the downstream power turbine when the exhaust gas aftertreatment device is damaged. Although the conventional techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above can improve the fuel efficiency of the engine, there remains a problem in measures to ensure the exhaust gas treatment function of the exhaust gas aftertreatment device.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、排ガス後処理装置の排ガス処理機能を確保することの可能な、新規かつ改良されたエンジンの排ガスエネルギー回収システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a new and improved engine exhaust gas energy recovery system capable of ensuring the exhaust gas treatment function of an exhaust gas aftertreatment device. .

本発明の一態様は、エンジンの排ガスエネルギー回収システムであって、エンジン本体から導かれた排気ガスによって駆動されるタービン部と、該タービン部により駆動されて前記エンジン本体に外気を圧送するコンプレッサ部とを有する排気タービン過給機と、前記エンジン本体から導かれた前記排気ガスによって駆動されるパワータービンと、前記パワータービンの駆動により前記排気ガスのエネルギーを回収するエネルギー回収装置と、前記エンジン本体の排気マニホールドと前記パワータービンとを前記タービン部を経由しながら連通して外部に前記排気ガスを導く排気管と、前記排気管のうち前記タービン部と前記パワータービンとの間に有する中段排気管に設けられ、前記排気管中を流れる前記排ガスを浄化する排ガス後処理装置と、前記中段排気管の管内が、前記排ガス後処理装置にとって排ガス浄化性能を発揮するために要求される高温雰囲気になるように、前記中段排気管の管内圧力を適正値に制御する中段圧力制御部と、を備えることを特徴とする。 One aspect of the present invention is an exhaust gas energy recovery system for an engine, which is a turbine section driven by exhaust gas guided from the engine body, and a compressor section that is driven by the turbine section and pumps outside air to the engine body. An exhaust turbine supercharger, a power turbine driven by the exhaust gas guided from the engine body, an energy recovery device that recovers energy of the exhaust gas by driving the power turbine, and the engine body An exhaust manifold that communicates with the power turbine through the turbine section and guides the exhaust gas to the outside, and a middle-stage exhaust pipe between the turbine section and the power turbine in the exhaust pipe Exhaust gas aftertreatment device for purifying the exhaust gas flowing in the exhaust pipe When the tube of the middle exhaust pipe, said to be a high temperature atmosphere that is required to exhibit the exhaust gas purification performance for exhaust gas aftertreatment device, the middle pressure control for controlling the pressure within the pipe of the middle exhaust pipe to a proper value And a section.

本発明の一態様によれば、排ガス後処理装置を中段排気管に設けるために好適な管内圧力を設定してから、高温排ガス雰囲気中に排ガス後処理装置が設けられるので、排ガス後処理装置の排ガス処理機能を確保でき、かつ、排ガス後処理装置の耐圧性を向上させるためのコストを削減できる。   According to one aspect of the present invention, an exhaust gas aftertreatment device is provided in a high-temperature exhaust gas atmosphere after setting a suitable pipe pressure for providing the exhaust gas aftertreatment device in the middle exhaust pipe. The exhaust gas treatment function can be ensured, and the cost for improving the pressure resistance of the exhaust gas aftertreatment device can be reduced.

また、本発明の一態様では、前記中段圧力制御部は、前記中段排気管に設けられ、該中段排気管の管内圧力を推定する中段圧力推定部と、前記中段圧力推定部で推定された前記管内圧力に基づいて、前記パワータービンの回転数を制御する回転数制御部と、を備えることとしてもよい。   Further, in one aspect of the present invention, the middle-stage pressure control unit is provided in the middle-stage exhaust pipe, and the middle-stage pressure estimation unit that estimates a pressure inside the middle-stage exhaust pipe and the middle-stage pressure estimation unit It is good also as providing the rotation speed control part which controls the rotation speed of the said power turbine based on the pressure in a pipe | tube.

このようにすれば、パワータービンの回転数を制御することによって、中段排気管の管内圧力を適正値に設定できる。   In this way, the internal pressure of the intermediate exhaust pipe can be set to an appropriate value by controlling the rotational speed of the power turbine.

また、本発明の一態様では、前記エネルギー回収装置は、前記エンジンの駆動軸に前記パワータービンの回転力を伝達し、前記パワータービンの回転数を変更する変速機を含む動力伝達機構であり、前記回転数制御部は、前記中段排気管の管内が、前記排ガス後処理装置にとって排ガス浄化性能を発揮するために要求される高温雰囲気になるように、前記変速機を制御することとしてもよい。 In one aspect of the present invention, the energy recovery device is a power transmission mechanism including a transmission that transmits a rotational force of the power turbine to a drive shaft of the engine and changes a rotational speed of the power turbine, The rotation speed control unit may control the transmission so that the inside of the middle exhaust pipe has a high temperature atmosphere required for the exhaust gas aftertreatment device to exhibit exhaust gas purification performance .

このようにすれば、変速機を制御することによって、中段排気管の管内圧力を適正値に設定できる。   In this way, the internal pressure of the middle exhaust pipe can be set to an appropriate value by controlling the transmission.

また、本発明の一態様では、前記中段圧力制御部は、前記中段排気管に設けられ、該中段排気管の管内圧力を推定する中段圧力推定部と、前記中段圧力推定部で推定された前記管内圧力に基づいて、前記中段排気管の管内が、前記排ガス後処理装置にとって排ガス浄化性能を発揮するために要求される高温雰囲気になるように、前記パワータービンの上流側の管内圧力と前記パワータービンの下流側の管内圧力との圧力比を制御する圧力比制御部と、を備えることとしてもよい。 Further, in one aspect of the present invention, the middle-stage pressure control unit is provided in the middle-stage exhaust pipe, and the middle-stage pressure estimation unit that estimates a pressure inside the middle-stage exhaust pipe and the middle-stage pressure estimation unit Based on the pressure in the pipe, the pressure in the pipe on the upstream side of the power turbine and the power so that the inside of the middle stage exhaust pipe has a high temperature atmosphere required for the exhaust gas aftertreatment device to exhibit exhaust gas purification performance. It is good also as providing the pressure ratio control part which controls the pressure ratio with the pipe internal pressure of the downstream of a turbine.

このようにすれば、パワータービンの上流側の管内圧力と下流側の管内圧力との圧力比を制御することによって、中段排気管の管内圧力を適正値に設定できる。   In this way, by controlling the pressure ratio between the upstream pipe pressure and the downstream pipe pressure of the power turbine, the pipe pressure of the middle exhaust pipe can be set to an appropriate value.

また、本発明の一態様では、前記圧力比制御部は、前記排ガス後処理装置と前記パワータービンとの間に設けられるウェイストゲートバルブを制御することによって、前記中段排気管の管内が、前記排ガス後処理装置にとって排ガス浄化性能を発揮するために要求される高温雰囲気になるように、前記パワータービンの上流側の管内圧力と前記パワータービンの下流側の管内圧力との圧力比を制御することとしてもよい。
In one aspect of the present invention, the pressure ratio control unit controls a waste gate valve provided between the exhaust gas aftertreatment device and the power turbine, so that the inside of the middle exhaust pipe is in the exhaust gas. Controlling the pressure ratio between the pressure inside the pipe upstream of the power turbine and the pressure inside the pipe downstream of the power turbine so that the aftertreatment device has a high-temperature atmosphere required to exhibit exhaust gas purification performance. Also good.

このようにすれば、ウェイストゲートバルブを制御することによって、中段排気管の管内圧力を適正値に設定できる。   In this way, the internal pressure of the middle exhaust pipe can be set to an appropriate value by controlling the waste gate valve.

以上説明したように本発明によれば、中段排気管に設けるために好適な管内圧力を設定することによって、高温排ガス雰囲気の中段排気管に排ガス後処理装置が設けられるので、排ガス後処理装置の排ガス処理機能を確保できる。   As described above, according to the present invention, the exhaust gas aftertreatment device is provided in the middle exhaust pipe of the high temperature exhaust gas atmosphere by setting a suitable internal pressure for provision in the middle exhaust pipe. An exhaust gas treatment function can be secured.

本発明の一実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas energy recovery system for an engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exhaust gas energy recovery system of the engine which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムによる中段圧力の制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the middle stage pressure by the exhaust gas energy recovery system of the engine which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exhaust gas energy recovery system of the engine which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムによる中段圧力の制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the middle stage pressure by the exhaust gas energy recovery system of the engine which concerns on other embodiment of this invention. 従来のエンジンの排ガスエネルギー回収システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exhaust gas energy recovery system of the conventional engine.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are essential as means for solving the present invention. Not necessarily.

（第１の実施形態）
まず、本発明の一実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムの構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムの概略構成図である。 (First embodiment)
First, the configuration of an exhaust gas energy recovery system for an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas energy recovery system for an engine according to an embodiment of the present invention.

本実施形態のエンジンの排ガスエネルギー回収システム１００は、過給機付きエンジンの排ガスからのエネルギーを回収するシステムであって、排ガス後処理装置の排ガス処理機能を確保するために、排ガス後処理装置を排気管の中段側に設けたことを特徴とする。本実施形態の排ガスエネルギー回収システム１００は、図１に示すように、エンジン本体１０２と、排気タービン過給機１０４と、パワータービン１０６と、エネルギー回収装置１０８と、排ガス後処理装置１１０と、中段圧力制御部１１２とを備える。   The engine exhaust gas energy recovery system 100 of the present embodiment is a system that recovers energy from exhaust gas of an engine with a supercharger, and in order to ensure the exhaust gas treatment function of the exhaust gas aftertreatment device, the exhaust gas aftertreatment device is used. It is provided on the middle side of the exhaust pipe. As shown in FIG. 1, the exhaust gas energy recovery system 100 of the present embodiment includes an engine main body 102, an exhaust turbine supercharger 104, a power turbine 106, an energy recovery device 108, an exhaust gas aftertreatment device 110, and a middle stage. Pressure control unit 112.

エンジン本体１０２は、ディーゼルエンジンであり、クランク軸１１４には、プロペラ軸（図示せず）を介してスクリュープロペラ（図示せず）が直接的又は間接的に取り付けられている。エンジン本体１０２には、シリンダライナ（図示せず）、シリンダカバー（図示せず）等からなるシリンダ部１１６が設けられており、各シリンダ部１１６内には、クランク軸１１４と連結されたピストン（図示せず）が配置されている。各シリンダ部１１６の排気ポート１１８は、排気マニホールド１２０と接続されている。   The engine body 102 is a diesel engine, and a screw propeller (not shown) is directly or indirectly attached to the crankshaft 114 via a propeller shaft (not shown). The engine body 102 is provided with a cylinder portion 116 including a cylinder liner (not shown), a cylinder cover (not shown), and the like. In each cylinder portion 116, a piston ( (Not shown) is arranged. The exhaust port 118 of each cylinder part 116 is connected to the exhaust manifold 120.

排気マニホールド１２０は、エンジン本体１０２に搭載され、第１の排気管Ｌ１を介して排気タービン過給機１０４のタービン部１０４ａの入口側と接続される。そして、第２の排気管Ｌ２を介してパワータービン１０６の入口側と接続され、パワータービン１０６の出口側から第３の排気管Ｌ３を介して外部に排気ガスが導かれる。すなわち、排気マニホールド１２０から排出された排気ガスは、第１の排気管Ｌ１、タービン部１０４ａ、第２の排気管Ｌ２、パワータービン１０６、及び第３の排気管Ｌ３を経由して外部に排出される。なお、本実施形態では、第２の排気管Ｌ２には、排気管Ｌ１、Ｌ２中を流れる排ガスを浄化する排ガス後処理装置１１０が設けられている。   The exhaust manifold 120 is mounted on the engine body 102 and is connected to the inlet side of the turbine section 104a of the exhaust turbine supercharger 104 via the first exhaust pipe L1. And it connects with the inlet side of the power turbine 106 via the 2nd exhaust pipe L2, and exhaust gas is guide | induced outside from the exit side of the power turbine 106 via the 3rd exhaust pipe L3. That is, the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 120 is discharged to the outside via the first exhaust pipe L1, the turbine section 104a, the second exhaust pipe L2, the power turbine 106, and the third exhaust pipe L3. The In the present embodiment, the second exhaust pipe L2 is provided with an exhaust gas aftertreatment device 110 that purifies the exhaust gas flowing through the exhaust pipes L1 and L2.

一方、各シリンダ部１１６の給気ポート１２２は、給気マニホールド１２４と接続されており、給気マニホールド１２４は、給気管Ｌ４を介して排気タービン過給機１０４のコンプレッサ部１０４ｂと接続されている。コンプレッサ部１０４ｂの入口側に接続された給気管Ｌ３の途中には、消音器（図示せず）がそれぞれ配置されており、この消音器を通過した外気がコンプレッサ部１０４ｂに導かれるようになっている。また、コンプレッサ部１０４ｂの出口側に接続された給気管Ｌ４の途中には、空気冷却器（インタークーラ）１２６や図示しないサージタンク等が接続されている。コンプレッサ部１０４ｂを通過した空気は、これら空気冷却器１２６やサージタンク等を通過した後、エンジン本体１０２の給気マニホールド１２４に供給されるようになっている。   On the other hand, the air supply port 122 of each cylinder part 116 is connected to the air supply manifold 124, and the air supply manifold 124 is connected to the compressor part 104b of the exhaust turbine supercharger 104 via the air supply pipe L4. . A silencer (not shown) is disposed in the middle of the air supply pipe L3 connected to the inlet side of the compressor unit 104b, and the outside air that has passed through the silencer is guided to the compressor unit 104b. Yes. In addition, an air cooler (intercooler) 126, a surge tank (not shown), and the like are connected in the middle of an air supply pipe L4 connected to the outlet side of the compressor unit 104b. The air that has passed through the compressor section 104b is supplied to the air supply manifold 124 of the engine body 102 after passing through the air cooler 126, the surge tank, and the like.

排気タービン過給機１０４は、ターボチャージャーであり、第１の排気管Ｌ１を介してエンジン本体１０２から導かれた排気ガス（燃焼ガス）によって駆動されるタービン部１０４ａと、このタービン部１０４ａにより駆動されてエンジン本体１０２に外気を圧送するコンプレッサ部１０４ｂと、これらタービン部１０４ａとコンプレッサ部１０４ｂとの間に設けられて、これらを支持するケーシング（図示せず）とを備えている。ケーシングには、一端部をタービン部１０４ａ側に突出させ、他端部をコンプレッサ部１０４ｂに突出させた回転軸１０４ｃが挿通されている。回転軸１０４ｃの一端部は、タービン部１０４ａを構成するタービン・ロータ（図示せず）のタービン・ディスク（図示せず）に取り付けられており、回転軸１０４ｃの他端部は、コンプレッサ部１０４ｂを構成するコンプレッサ羽根車（図示せず）のハブ（図示せず）に取り付けられている。   The exhaust turbine supercharger 104 is a turbocharger, and is driven by an exhaust gas (combustion gas) guided from the engine main body 102 via the first exhaust pipe L1, and driven by the turbine unit 104a. The compressor unit 104b that pumps outside air to the engine body 102 and a casing (not shown) that is provided between the turbine unit 104a and the compressor unit 104b and supports them are provided. The casing is inserted with a rotating shaft 104c having one end projecting toward the turbine section 104a and the other end projecting to the compressor section 104b. One end of the rotating shaft 104c is attached to a turbine disk (not shown) of a turbine rotor (not shown) constituting the turbine portion 104a, and the other end of the rotating shaft 104c is connected to the compressor portion 104b. It is attached to a hub (not shown) of a compressor impeller (not shown).

パワータービン１０６は、第１の排気管Ｌ１及び第２の排気管Ｌ２を介して、エンジン本体１０２から導かれた排気ガスによって駆動される。パワータービン１０６は、排ガスによって回転駆動することによって、排気ガスのエネルギーがエネルギー回収装置１０８に回収される。本実施形態では、エネルギー回収装置１０８は、ロータシャフト１０７の回転力により電力を生成する発電機である。   The power turbine 106 is driven by the exhaust gas introduced from the engine body 102 via the first exhaust pipe L1 and the second exhaust pipe L2. The power turbine 106 is rotationally driven by exhaust gas, whereby the energy of the exhaust gas is recovered by the energy recovery device 108. In the present embodiment, the energy recovery device 108 is a generator that generates electric power by the rotational force of the rotor shaft 107.

本実施形態では、排気タービン過給機１０４のタービン部１０４ａとパワータービン１０６との間の中段に位置する中段排気管（第２の排気管）Ｌ２にＤＰＦや尿素ＳＣＲ、酸化触媒等の排ガス後処理装置１１０を設置することを特徴とする。すなわち、排ガス後処理装置１１０は、排気管のうちタービン部１０４ａとパワータービン１０６との間に有する中段排気管Ｌ２に設けられ、排気管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３中を流れる排ガスを浄化する。   In the present embodiment, after the exhaust gas such as DPF, urea SCR, oxidation catalyst, etc. is placed in the middle stage exhaust pipe (second exhaust pipe) L2 located in the middle stage between the turbine section 104a of the exhaust turbine supercharger 104 and the power turbine 106. A processing apparatus 110 is installed. That is, the exhaust gas aftertreatment device 110 is provided in a middle exhaust pipe L2 included between the turbine section 104a and the power turbine 106 in the exhaust pipe, and purifies the exhaust gas flowing through the exhaust pipes L1, L2, and L3.

排ガス後処理装置１１０がＤＰＦの場合では、排ガス浄化性能を発揮するためには、６００℃程度の特殊な排気温度の制御（再生制御）が必要となる。一方、排ガス後処理装置１１０が尿素ＳＣＲや酸化触媒の場合では、再生制御が不要なので、２００℃程度の温度で排ガス浄化性能を発揮する。すなわち、排ガス後処理装置１１０がＤＰＦの場合では、特に排ガス浄化性能を発揮するために、排ガス後処理装置１１０を６００℃程度の高温雰囲気下に設置することが好ましい。   In the case where the exhaust gas aftertreatment device 110 is a DPF, special exhaust gas temperature control (regeneration control) of about 600 ° C. is required in order to exhibit exhaust gas purification performance. On the other hand, when the exhaust gas aftertreatment device 110 is a urea SCR or an oxidation catalyst, regeneration control is not required, so that the exhaust gas purification performance is exhibited at a temperature of about 200 ° C. That is, when the exhaust gas aftertreatment device 110 is a DPF, it is preferable to install the exhaust gas aftertreatment device 110 in a high-temperature atmosphere of about 600 ° C., in particular, in order to exhibit exhaust gas purification performance.

本発明者の検討結果によると、タービン部１０４ａ手前の第１の排気管Ｌ１の管内圧力が３ｂａｒ程度と高圧であるのに対して、同じ高温雰囲気下の中段排気管Ｌ２の管内圧力は、１．４ｂａｒ程度と第１の排気管Ｌ１の管内圧力より低いことが分かった。このため、排ガス後処理装置１１０を中段排気管Ｌ２に設置することによって、排ガス浄化性能を確保できる同じ高温雰囲気下でありながら、管内圧力を低く抑えられるので、排ガス処理機能を確保しつつ、耐圧性向上に伴うコストアップを必要最低限に抑えられる。   According to the examination result of the present inventor, the internal pressure of the first exhaust pipe L1 before the turbine section 104a is as high as about 3 bar, whereas the internal pressure of the middle exhaust pipe L2 in the same high-temperature atmosphere is 1 It was found that the pressure was about 4 bar, which was lower than the pressure in the first exhaust pipe L1. For this reason, by installing the exhaust gas aftertreatment device 110 in the middle exhaust pipe L2, the pressure in the pipe can be kept low while maintaining the exhaust gas treatment function while maintaining the exhaust gas treatment function while maintaining the exhaust gas purification performance. The cost increase associated with the improvement in performance can be minimized.

また、パワータービン１０６の回転数が増加すると、中段排気管Ｌ２の管内圧力が上昇してしまうので、本実施形態では、中段排気管Ｌ２の管内圧力を１．４ｂａｒ程度の適正値となるように、中段圧力制御部１１２が設けられることを特徴とする。すなわち、中間排気管Ｌ２に排ガス後処理装置１１０を設置するために、中段排気管Ｌ２の管内圧力を適正値に制御する中段圧力制御部１１２を設けることによって、排ガス後処理装置１１０の耐圧性向上のニーズを低減させる。   Further, if the rotational speed of the power turbine 106 is increased, the pressure in the middle exhaust pipe L2 increases, so in this embodiment, the pressure in the middle exhaust pipe L2 is set to an appropriate value of about 1.4 bar. Further, a middle pressure control unit 112 is provided. That is, in order to install the exhaust gas aftertreatment device 110 in the intermediate exhaust pipe L2, the pressure resistance of the exhaust gas aftertreatment device 110 is improved by providing the middle pressure control unit 112 that controls the internal pressure of the middle exhaust pipe L2 to an appropriate value. Reduce the need for

さらに、排ガス後処理装置１１０がＤＰＦの場合において、ＤＰＦを強制再生時に排ガス後処理装置１１０内で燃料を燃焼させると、上昇した温度の分だけ下流側のパワータービン１０６でエネルギー回収が可能となる。従来では、ＤＰＦをパワータービン１０６の下流側に設けていたので、強制再生時に追加投入した燃料からの発熱エネルギーを無駄に捨てていた。これに対して、本実施形態では、ＤＰＦ（排ガス後処理装置１１０）を中段排気管Ｌ２に設置するので、強制再生時に追加投入した燃料からの発熱エネルギーをパワータービン１０６で回収できるため、システム全体の燃費率が改善される。   Further, when the exhaust gas aftertreatment device 110 is a DPF, if the fuel is burned in the exhaust gas aftertreatment device 110 during the forced regeneration of the DPF, energy can be recovered by the power turbine 106 on the downstream side by the increased temperature. . Conventionally, since the DPF is provided on the downstream side of the power turbine 106, the heat generation energy from the fuel additionally supplied at the time of forced regeneration is wasted. On the other hand, in this embodiment, since the DPF (exhaust gas aftertreatment device 110) is installed in the middle exhaust pipe L2, the heat turbine 106 can recover the heat generation energy from the fuel additionally charged at the time of forced regeneration. The fuel consumption rate is improved.

（第２の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、本発明の他の実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムの概略構成図である。 (Second Embodiment)
Next, the configuration of an exhaust gas energy recovery device for an engine according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas energy recovery system for an engine according to another embodiment of the present invention.

本実施形態のエンジンの排ガスエネルギー回収システム２００は、エネルギー回収装置２４０をエンジン駆動軸２１４にパワータービン２０６の回転力を伝達する動力伝達機構２４０とするターボコンパウンドに適用したものである。本実施形態も第１の実施形態と同様に、排ガス後処理装置２１０の排ガス処理機能を確保するために、排ガス後処理装置２１０を排気管の中段側排気管Ｌ２に設けたことを特徴とする。本実施形態の排ガスエネルギー回収システム２００は、図２に示すように、エンジン本体２０２と、排気タービン過給機２０４と、パワータービン２０６と、エネルギー回収装置２４０と、排ガス後処理装置２１０と、中段圧力制御部２１２とを備える。また、本実施形態は、エンジン本体２０２から排出された排ガスを吸気管Ｌ４に供給する排ガス再循環装置２３０が設けられるＥＧＲ機能が備わる過給機付きエンジンに適用したものである。   The engine exhaust gas energy recovery system 200 according to the present embodiment is applied to a turbo compound in which an energy recovery device 240 is used as a power transmission mechanism 240 that transmits the rotational force of a power turbine 206 to an engine drive shaft 214. Similarly to the first embodiment, this embodiment is also characterized in that the exhaust gas aftertreatment device 210 is provided in the middle exhaust pipe L2 of the exhaust pipe in order to ensure the exhaust gas treatment function of the exhaust gas aftertreatment device 210. . As shown in FIG. 2, the exhaust gas energy recovery system 200 of the present embodiment includes an engine main body 202, an exhaust turbine supercharger 204, a power turbine 206, an energy recovery device 240, an exhaust gas aftertreatment device 210, and a middle stage. A pressure control unit 212. The present embodiment is applied to an engine with a supercharger equipped with an EGR function in which an exhaust gas recirculation device 230 that supplies exhaust gas discharged from the engine body 202 to the intake pipe L4 is provided.

本実施形態のエネルギー回収装置２４０は、エンジンの駆動軸２１４にパワータービン２０６の回転力を伝達する動力伝達機構である。エネルギー回収装置２４０は、パワータービン２０６の回転エネルギーをエンジン駆動軸２１４に伝達するための複数の歯車２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄが設けられ、歯車２４０ｂと歯車２４０ｃとの間に、パワータービン２０６の回転数を変更する変速機２４２が含まれている。   The energy recovery device 240 of this embodiment is a power transmission mechanism that transmits the rotational force of the power turbine 206 to the drive shaft 214 of the engine. The energy recovery device 240 is provided with a plurality of gears 240a, 240b, 240c, 240d for transmitting the rotational energy of the power turbine 206 to the engine drive shaft 214, and between the gear 240b and the gear 240c, A transmission 242 for changing the rotational speed is included.

本実施形態では、中段排気管Ｌ２の管内圧力を適正値に保つために、中段圧力制御部２１２は、変速機２４２を調整することによってパワータービン２０６の回転数を制御して、中段排気管Ｌ２の管内圧力を適正値に設定する。中段圧力制御部２１２は、図２に示すように、中段圧力推定部２１１と、回転数制御部２１３とを備える。中段圧力推定部２１１は、中段排気管Ｌ２に設けられる圧力センサ等の管内圧力を推定・測定できる装置であり、当該中段排気管Ｌ２の管内圧力を推定する。回転数制御部２１３は、中段圧力推定部２１１で推定された管内圧力に基づいて、変速機２４２を調整してパワータービン２０６の回転数を制御することによって、中段排気管Ｌ２の管内圧力を適正値に設定する。   In the present embodiment, in order to keep the in-pipe pressure of the intermediate exhaust pipe L2 at an appropriate value, the intermediate pressure control unit 212 controls the rotational speed of the power turbine 206 by adjusting the transmission 242 to thereby control the intermediate exhaust pipe L2. Set the pressure in the pipe to an appropriate value. As shown in FIG. 2, the middle pressure control unit 212 includes a middle pressure estimation unit 211 and a rotation speed control unit 213. The middle-stage pressure estimation unit 211 is a device that can estimate and measure a pipe pressure such as a pressure sensor provided in the middle-stage exhaust pipe L2, and estimates the pipe pressure of the middle-stage exhaust pipe L2. The rotation speed control unit 213 adjusts the transmission 242 to control the rotation speed of the power turbine 206 based on the pipe pressure estimated by the middle stage pressure estimation unit 211, thereby appropriately adjusting the pipe pressure of the middle exhaust pipe L2. Set to value.

次に、本実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムによる中段圧力の制御方法について、図面を使用しながら説明する。図３は、本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムによる中段圧力の制御方法を示すフローチャートである。   Next, a method for controlling the middle pressure by the engine exhaust gas energy recovery system according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a flowchart showing a control method of the middle pressure by the engine exhaust gas energy recovery system according to another embodiment (second embodiment) of the present invention.

中段排気管Ｌ２の管内圧力を適正値にするために、まず、中段圧力推定部２１１で中段排気管Ｌ２の管内圧力（中段圧力）を測定し（工程Ｓ１０）、中段圧力が適正値（１．４ｂａｒ）であるか否かを中段圧力制御部２１２で判定する（工程Ｓ１２）。中段圧力制御部２１２で中段圧力が適正値でないと判定されると、回転数制御部２１３が変速機２４２を制御することによって、パワータービン２０６の回転数を調整して（工程Ｓ１４）、中段圧力が適正値になるように制御する。   In order to set the internal pressure of the intermediate exhaust pipe L2 to an appropriate value, first, the intermediate pressure estimation unit 211 measures the internal pressure (intermediate pressure) of the intermediate exhaust pipe L2 (step S10). 4 bar), the middle pressure control unit 212 determines (step S12). When the middle pressure control unit 212 determines that the middle pressure is not an appropriate value, the rotation speed control unit 213 controls the transmission 242 to adjust the rotation speed of the power turbine 206 (step S14), and the middle pressure Is controlled to be an appropriate value.

このように、本実施形態では、環境変化等によって、中段排気管Ｌ２の管内圧力が適正値から外れた場合でも、中段圧力を適正値に設定されるように制御できる。すなわち、排ガス後処理装置２１０を中段排気管Ｌ２に設置することによって、排ガス浄化性能を確保できる同じ高温雰囲気下でありながら、管内圧力を低く抑えられるので、排ガス処理機能を確保しつつ、耐圧性向上に伴うコストアップを必要最低限に抑えられる。   As described above, in this embodiment, even when the internal pressure of the intermediate exhaust pipe L2 deviates from an appropriate value due to an environmental change or the like, the intermediate pressure can be controlled to be set to an appropriate value. That is, by installing the exhaust gas post-treatment device 210 in the middle exhaust pipe L2, the pressure in the pipe can be kept low while maintaining the exhaust gas treatment function while maintaining the exhaust gas treatment function while maintaining the same high-temperature atmosphere that can ensure the exhaust gas purification performance. Cost increase accompanying improvement can be suppressed to the minimum necessary.

（第３の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図４は、本発明の他の実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムの概略構成図である。 (Third embodiment)
Next, the configuration of an exhaust gas energy recovery device for an engine according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas energy recovery system for an engine according to another embodiment of the present invention.

本実施形態のエンジンの排ガスエネルギー回収システム３００は、エネルギー回収装置３０８がロータシャフト３０７の回転力により電力を生成する発電機に適用して、中段側排気管Ｌ２の管内圧力の調整をウェイストゲートバルブ３４０で行うことを特徴とする。すなわち、中段圧力制御部３１２は、排ガス後処理装置３１０とパワータービン３０６との間に設けられるウェイストゲートバルブ３４０を制御することによって、中段排気管Ｌ２の管内圧力（中段圧力）を制御する。   The engine exhaust gas energy recovery system 300 according to the present embodiment is applied to a generator in which the energy recovery device 308 generates electric power by the rotational force of the rotor shaft 307 to adjust the internal pressure of the middle exhaust pipe L2 to the waste gate valve. 340 is performed. That is, the middle stage pressure control unit 312 controls the internal pressure (middle stage pressure) of the middle stage exhaust pipe L2 by controlling the waste gate valve 340 provided between the exhaust gas aftertreatment device 310 and the power turbine 306.

本実施形態の排ガスエネルギー回収システム３００は、図４に示すように、エンジン本体３０２と、排気タービン過給機３０４と、パワータービン３０６と、エネルギー回収装置３０８と、排ガス後処理装置３１０と、中段圧力制御部３１２とを備える。また、本実施形態は、エンジン本体３０２から排出された排ガスを吸気管Ｌ４に供給する排ガス再循環装置３３０が設けられるＥＧＲ機能が備わる過給機付きエンジンに適用したものである。   As shown in FIG. 4, the exhaust gas energy recovery system 300 of the present embodiment includes an engine main body 302, an exhaust turbine supercharger 304, a power turbine 306, an energy recovery device 308, an exhaust gas aftertreatment device 310, and a middle stage. A pressure control unit 312. This embodiment is applied to an engine with a supercharger equipped with an EGR function in which an exhaust gas recirculation device 330 that supplies exhaust gas discharged from the engine main body 302 to the intake pipe L4 is provided.

本実施形態では、中段排気管Ｌ２の管内圧力を適正値に設定するために、中段圧力制御部３１２は、ウェイストゲートバルブ３４０を制御する。中段圧力制御部３１２は、図４に示すように、中段圧力推定部３１１と、圧力比制御部３１３とを備える。中段圧力推定部３１１は、中段排気管Ｌ２に設けられる圧力センサ等の管内圧力を推定・測定できる装置であり、当該中段排気管Ｌ２の管内圧力を推定する。圧力比制御部３１３は、中段圧力推定部３１１で推定された管内圧力に基づいて、パワータービン３０６の上流側の排気管Ｌ２の管内圧力とパワータービン３０６の下流側の排気管Ｌ３の管内圧力との圧力比をウェイストゲートバルブ３４０で調整して、中段圧力を制御する。すなわち、本実施形態では、ウェイストゲートバルブ３４０を調整することによって、パワータービン３０６の上流側の管内圧力と下流側の管内圧力との圧力比を調整しながら、中段排気管Ｌ２の管内圧力を適正値に設定する。   In the present embodiment, the intermediate pressure control unit 312 controls the waste gate valve 340 in order to set the in-pipe pressure of the intermediate exhaust pipe L2 to an appropriate value. As shown in FIG. 4, the middle stage pressure control unit 312 includes a middle stage pressure estimation unit 311 and a pressure ratio control unit 313. The middle-stage pressure estimation unit 311 is a device that can estimate and measure a pipe pressure such as a pressure sensor provided in the middle-stage exhaust pipe L2, and estimates the pipe pressure of the middle-stage exhaust pipe L2. Based on the in-pipe pressure estimated by the middle-stage pressure estimation unit 311, the pressure ratio control unit 313 determines the in-pipe pressure of the exhaust pipe L 2 upstream of the power turbine 306 and the in-pipe pressure of the exhaust pipe L 3 downstream of the power turbine 306. Is adjusted by a waste gate valve 340 to control the middle stage pressure. In other words, in the present embodiment, by adjusting the waste gate valve 340, the pressure ratio between the upstream pipe pressure and the downstream pipe pressure of the power turbine 306 is adjusted, and the pipe pressure of the middle exhaust pipe L2 is adjusted appropriately. Set to value.

次に、本実施形態に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムによる中段圧力の制御方法について、図面を使用しながら説明する。図５は、本発明の他の実施形態（第３の実施形態）に係るエンジンの排ガスエネルギー回収システムによる中段圧力の制御方法を示すフローチャートである。   Next, a method for controlling the middle pressure by the engine exhaust gas energy recovery system according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a flowchart showing a control method of the middle pressure by the engine exhaust gas energy recovery system according to another embodiment (third embodiment) of the present invention.

中段排気管Ｌ２の管内圧力を適正値にするために、まず、中段圧力推定部３１１で中段排気管Ｌ２の管内圧力（中段圧力）を測定し（工程Ｓ２０）、中段圧力が適正値（１．４ｂａｒ）であるか否かを中段圧力制御部３１２で判定する（工程Ｓ２２）。中段圧力制御部３１２で中段圧力が適正値でないと判定されると、圧力比制御部３１３がウェイストゲートバルブ３４０を調整することによって（工程Ｓ２４）、中段排気管Ｌ２の管内圧力が適正値になるように制御する。   In order to set the internal pressure of the intermediate exhaust pipe L2 to an appropriate value, first, the intermediate pressure estimation unit 311 measures the internal pressure (intermediate pressure) of the intermediate exhaust pipe L2 (step S20), and the intermediate pressure is determined to be an appropriate value (1. 4 bar), the middle pressure control unit 312 determines whether or not (step S22). If the intermediate pressure control unit 312 determines that the intermediate pressure is not an appropriate value, the pressure ratio control unit 313 adjusts the waste gate valve 340 (step S24), so that the internal pressure of the intermediate exhaust pipe L2 becomes an appropriate value. To control.

このように、本実施形態では、環境変化等によって、中段排気管Ｌ２の管内圧力が適正値から外れた場合でも、中段圧力を適正値に設定されるように制御できる。すなわち、排ガス後処理装置３１０を中段排気管Ｌ２に設置することによって、排ガス浄化性能を確保できる同じ高温雰囲気下でありながら、管内圧力を低く抑えられるので、排ガス処理機能を確保しつつ、耐圧性向上に伴うコストアップを必要最低限に抑えられる。   As described above, in this embodiment, even when the internal pressure of the intermediate exhaust pipe L2 deviates from an appropriate value due to an environmental change or the like, the intermediate pressure can be controlled to be set to an appropriate value. That is, by installing the exhaust gas aftertreatment device 310 in the middle exhaust pipe L2, the pressure inside the pipe can be kept low while maintaining the exhaust gas purification function while maintaining the exhaust gas purification performance while maintaining the exhaust gas purification performance. Cost increase accompanying improvement can be suppressed to the minimum necessary.

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。   Although the present embodiment has been described in detail as described above, those skilled in the art can easily understand that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Let's go. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present invention.

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、エンジンの排ガスエネルギー回収システムの構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。   For example, a term described with a different term having a broader meaning or the same meaning at least once in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Further, the configuration and operation of the engine exhaust gas energy recovery system are not limited to those described in the present embodiment, and various modifications can be made.

１００ 排ガスエネルギー回収システム
１０２ エンジン本体
１０４ 排気タービン過給機
１０４ａ タービン部
１０４ｂ コンプレッサ部
１０６、２０６、３０６ パワータービン
１０８、３０８ エネルギー回収装置
１１０ 排ガス後処理装置
１１２、２１２、３１２ 中段圧力制御部
１２０ 排気マニホールド
２１１、３１１ 中段圧力推定部
２１３ 回転数制御部
２１４ （エンジンの）駆動軸
２４０ 動力伝達機構（エネルギー回収装置）
２４２ 変速機
３１３ 圧力比制御部
３４０ ウェイストゲートバルブ
Ｌ１ 排気管（第１の排気管）
Ｌ２ 中段排気管（第２の排気管）
Ｌ３ 排気管（第３の排気管）
Ｌ４ 吸気管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Exhaust gas energy recovery system 102 Engine main body 104 Exhaust turbine supercharger 104a Turbine part 104b Compressor part 106,206,306 Power turbine 108,308 Energy recovery apparatus 110 Exhaust gas post-processing apparatus 112,212,312 Middle pressure control part 120 Exhaust manifold 211, 311 Middle pressure estimation unit 213 Rotational speed control unit 214 (Engine) drive shaft 240 Power transmission mechanism (energy recovery device)
242 Transmission 313 Pressure ratio control unit 340 Wastegate valve L1 Exhaust pipe (first exhaust pipe)
L2 Middle exhaust pipe (second exhaust pipe)
L3 exhaust pipe (third exhaust pipe)
L4 Intake pipe

Claims (6)

エンジン本体から導かれた排気ガスによって駆動されるタービン部と、該タービン部により駆動されて前記エンジン本体に外気を圧送するコンプレッサ部とを有する排気タービン過給機と、
前記エンジン本体から導かれた前記排気ガスによって駆動されるパワータービンと、
前記パワータービンの駆動により前記排気ガスのエネルギーを回収するエネルギー回収装置と、
前記エンジン本体の排気マニホールドと前記パワータービンとを前記タービン部を経由しながら連通して外部に前記排気ガスを導く排気管と、
前記排気管のうち前記タービン部と前記パワータービンとの間に有する中段排気管に設けられ、前記排気管中を流れる前記排ガスを浄化する排ガス後処理装置と、
前記中段排気管の管内が、前記排ガス後処理装置にとって排ガス浄化性能を発揮するために要求される高温雰囲気になるように、前記中段排気管の管内圧力を適正値に制御するための中段圧力制御部と、を備えることを特徴とするエンジンの排ガスエネルギー回収システム。 An exhaust turbine supercharger having a turbine section driven by exhaust gas guided from the engine body, and a compressor section driven by the turbine section to pump outside air to the engine body;
A power turbine driven by the exhaust gas guided from the engine body;
An energy recovery device that recovers the energy of the exhaust gas by driving the power turbine;
An exhaust pipe that communicates the exhaust manifold of the engine body and the power turbine via the turbine section and guides the exhaust gas to the outside;
An exhaust gas aftertreatment device that is provided in a middle stage exhaust pipe between the turbine section and the power turbine of the exhaust pipe and purifies the exhaust gas flowing in the exhaust pipe;
Middle pressure control for controlling the pressure in the middle exhaust pipe to an appropriate value so that the inside of the middle exhaust pipe has a high temperature atmosphere required for the exhaust gas aftertreatment device to exhibit exhaust gas purification performance. And an exhaust gas energy recovery system for an engine. 前記中段圧力制御部は、
前記中段排気管に設けられ、該中段排気管の管内圧力を推定する中段圧力推定部と、
前記中段圧力推定部で推定された前記管内圧力に基づいて、前記パワータービンの回転数を制御する回転数制御部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排ガスエネルギー回収システム。 The middle pressure controller is
A middle-stage pressure estimating unit that is provided in the middle-stage exhaust pipe and estimates a pressure inside the middle-stage exhaust pipe;
The engine exhaust gas energy recovery system according to claim 1, further comprising: a rotation speed control unit that controls a rotation speed of the power turbine based on the in-pipe pressure estimated by the middle-stage pressure estimation unit. . 前記エネルギー回収装置は、前記エンジンの駆動軸に前記パワータービンの回転力を伝達し、前記パワータービンの回転数を変更する変速機を含む動力伝達機構であり、
前記回転数制御部は、前記中段排気管の管内が、前記排ガス後処理装置にとって排ガス浄化性能を発揮するために要求される高温雰囲気になるように、前記変速機を制御することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排ガスエネルギー回収システム。 The energy recovery device is a power transmission mechanism including a transmission that transmits a rotational force of the power turbine to a drive shaft of the engine and changes a rotational speed of the power turbine,
The rotation speed control unit controls the transmission so that the inside of the middle stage exhaust pipe has a high temperature atmosphere required for the exhaust gas aftertreatment device to exhibit exhaust gas purification performance. The engine exhaust gas energy recovery system according to claim 2. 前記中段圧力制御部は、
前記中段排気管に設けられ、該中段排気管の管内圧力を推定する中段圧力推定部と、
前記中段圧力推定部で推定された前記管内圧力に基づいて、前記中段排気管の管内が、前記排ガス後処理装置にとって排ガス浄化性能を発揮するために要求される高温雰囲気になるように、前記パワータービンの上流側の管内圧力と前記パワータービンの下流側の管内圧力との圧力比を制御する圧力比制御部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排ガスエネルギー回収システム。 The middle pressure controller is
A middle-stage pressure estimating unit that is provided in the middle-stage exhaust pipe and estimates a pressure inside the middle-stage exhaust pipe;
Based on the in-pipe pressure estimated by the middle-stage pressure estimation unit, the power of the middle-stage exhaust pipe is set to a high temperature atmosphere required for the exhaust gas aftertreatment device to exhibit exhaust gas purification performance. 2. The engine exhaust gas energy recovery system according to claim 1, further comprising: a pressure ratio control unit configured to control a pressure ratio between a pipe internal pressure upstream of the turbine and a pipe internal pressure downstream of the power turbine. 前記圧力比制御部は、前記排ガス後処理装置と前記パワータービンとの間に設けられるウェイストゲートバルブを制御することによって、前記中段排気管の管内が、前記排ガス後処理装置にとって排ガス浄化性能を発揮するために要求される高温雰囲気になるように、前記パワータービンの上流側の管内圧力と前記パワータービンの下流側の管内圧力との圧力比を制御することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの排ガスエネルギー回収システム。 The pressure ratio control unit controls a waste gate valve provided between the exhaust gas aftertreatment device and the power turbine, so that the inside of the middle exhaust pipe exhibits exhaust gas purification performance for the exhaust gas aftertreatment device. The pressure ratio between the pipe pressure upstream of the power turbine and the pipe pressure downstream of the power turbine is controlled so as to obtain a high-temperature atmosphere required for the operation. Engine exhaust gas energy recovery system. 前記排ガス後処理装置は再生可能なＤＰＦであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエンジンの排ガスエネルギー回収システム。The exhaust gas energy recovery system for an engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the exhaust gas aftertreatment device is a renewable DPF.
JP2013025847A 2013-02-13 2013-02-13 Engine exhaust gas energy recovery system Active JP6062277B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013025847A JP6062277B2 (en) 2013-02-13 2013-02-13 Engine exhaust gas energy recovery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013025847A JP6062277B2 (en) 2013-02-13 2013-02-13 Engine exhaust gas energy recovery system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014152764A JP2014152764A (en) 2014-08-25
JP6062277B2 true JP6062277B2 (en) 2017-01-18

Family

ID=51574852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013025847A Active JP6062277B2 (en) 2013-02-13 2013-02-13 Engine exhaust gas energy recovery system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6062277B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105464769B (en) * 2015-12-30 2017-11-17 东风商用车有限公司 A kind of dual channel power turbine system and its control method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01116245A (en) * 1987-10-28 1989-05-09 Isuzu Motors Ltd Turbo compound internal combustion engine control device
JP3501894B2 (en) * 1996-02-19 2004-03-02 日野自動車株式会社 Control device for turbo compound engine
DE102004062492A1 (en) * 2004-12-24 2006-07-13 Daimlerchrysler Ag Method for operating an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger and a power turbine
JP2011163176A (en) * 2010-02-08 2011-08-25 Hino Motors Ltd Fuel consumption reducing system
US20120227397A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Willi Martin L Gaseous fuel-powered engine system having turbo-compounding

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014152764A (en) 2014-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101826571B1 (en) Engine system
BRPI0823287B1 (en) method and arrangement for reducing a nox content in the exhaust gas of an internal combustion engine in a vehicle
JP2015108330A (en) Turbo compound system control device
WO2013183153A1 (en) Engine system
JP2008231966A (en) Exhaust emission control device for compression-ignition internal combustion engine
JP2010121521A (en) After treatment system for engine
EP1550796B1 (en) Method for controlling the temperature of the exhaust gases in an engine and the relative engine apparatus
JP2008157188A (en) Emission purifying device
US20090282816A1 (en) Fresh Air Bypass to Cool Down Hot Exhaust in DPF Regeneration Mode at Low Vehicle Speed and Idle
JP6062277B2 (en) Engine exhaust gas energy recovery system
JP4858023B2 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP5964260B2 (en) Engine exhaust gas energy recovery system
JP2018080595A (en) Regeneration control device for exhaust emission control device
JP5737161B2 (en) Control device for supercharged engine
EP3396131B1 (en) Internal combustion engine arrangement and operation thereof
WO2015029900A1 (en) Exhaust pressure reduction mechanism and exhaust pressure reduction method for internal combustion engine
EP3115574B1 (en) A system for treating exhaust gases (ats) and supercharging of an internal combustion engine in particular of an agricultural vehicle and agricultural vehicle comprising the system
JP6183170B2 (en) Engine heat removal control system
GB2533157B (en) Thermal energy management system and method
JP2019152140A (en) Catalyst temperature drop suppression system
JP2003314375A (en) Engine with egr device
JP2010116895A (en) Control device of internal combustion engine
JP5791960B2 (en) Internal combustion engine with a supercharger
KR102375164B1 (en) Control method for turbo compound
JP2011149402A (en) Auxiliary system for starting vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150804

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160603

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160729

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161118

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161214

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6062277

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151