JPH07208187A - ターボ過給エンジン - Google Patents

ターボ過給エンジン

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Publication number
JPH07208187A
JPH07208187A JP6015805A JP1580594A JPH07208187A JP H07208187 A JPH07208187 A JP H07208187A JP 6015805 A JP6015805 A JP 6015805A JP 1580594 A JP1580594 A JP 1580594A JP H07208187 A JPH07208187 A JP H07208187A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
exhaust gas
turbocharger
turbine
exhaust
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.)
Pending
Application number
JP6015805A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Sugihara
啓之 杉原
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.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors 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 Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP6015805A priority Critical patent/JPH07208187A/ja
Publication of JPH07208187A publication Critical patent/JPH07208187A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Supercharger (AREA)

Abstract

(57)【要約】 [目的] 高速・高負荷領域であってウエストゲートバ
ルブが開かれたときの余剰排気ガスのエネルギを回収で
きるようにしたターボ過給エンジンを供給することを目
的とする。 [構成] ウエストゲートバルブ21の下流に主ターボ
チャージャ11の排気タービン12と並列に接続される
ようにパワータービン22を設け、その出力をディーゼ
ルエンジン10の出力軸23に戻すようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はターボ過給エンジンに係
り、とくにエンジンの排気ガスによってターボチャージ
ャの排気タービンを駆動し、このターボチャージャのコ
ンプレッサによって吸気を圧縮するようにしたターボ過
給エンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの出力の向上を図るとともに、
とくに排気ガスの有するエネルギを有効に利用するため
に、ターボ過給エンジンが広く用いられている。ターボ
過給エンジンは排気ガスによってその排気タービンを駆
動するとともに、この排気タービンと直結されているコ
ンプレッサによって吸気を圧縮し、より多くの吸気をエ
ンジンに充填するようにしたものである。このような排
気タービンを有するターボチャージャを装備することに
より、排気ガスが有するエネルギの有効利用によるエン
ジンの出力の向上が可能になる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなターボ過給
エンジンにおいて、エンジンの回転数が次第に高くなる
とこれによって排気タービンも高速で駆動されるように
なり、エンジンの吸気圧が過度に上昇する。またターボ
チャージャの回転数が過度に高まり、吸気が必要以上に
エンジンに供給されるようになり、シリンダ内の圧力が
過度に上昇することになる。このようなターボチャージ
ャの過回転やシリンダ内の圧力の過度の上昇を防止する
ために、ウエストゲートバルブが設けられており、吸気
圧が過度に高まった場合には、ウエストゲートバルブを
開き、排気ガスをウエストゲートバルブを通して逃がす
ようにしており、ターボチャージャへの排気ガスの供給
を抑えるようにしている。
【0004】このように従来のターボ過給エンジンにお
いて、吸気圧のコントロールを目的とするウエストゲー
トバルブを装着した場合には、ウエストゲートバルブに
よって逃がされた排気ガスは直接排気管に導かれ、大気
中に捨てられていた。すなわちウエストゲートバルブに
よって排気ガスを逃がすと、排気ガスの有効利用がなさ
れず、これによってとくにエンジンの高速・高負荷領域
における燃費が悪化する問題があった。
【0005】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、ウエストゲートバルブが開かれる高速
・高負荷領域における排気ガスの有するエネルギの有効
利用を図り、これによって上記の領域における燃費の改
善を図るようにしたターボ過給エンジンを提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンの排
気ガスによってターボチャージャの排気タービンを駆動
し、該ターボチャージャのコンプレッサによって吸気を
圧縮するようにしたターボ過給エンジンにおいて、吸気
圧が所定の圧力を越えたときまたはエンジンの回転数が
所定の回転数を越えたときに開いて排気ガスを逃がすよ
うに前記ターボチャージャの排気タービンの上流側に設
けられているウエストゲートバルブと、エンジンの出力
軸と伝動されかつ前記ウエストゲートバルブを通して供
給される排気ガスで駆動されるパワータービンと、をそ
れぞれ具備するターボ過給エンジンに関するものであ
る。
【0007】
【作用】従って吸気圧が所定の圧力を越えたときまたは
エンジンの回転数が所定の回転数を越えたときには、ウ
エストゲートバルブが開かれるとともに、このウエスト
ゲートバルブを通して排気ガスがパワータービンに供給
される。従ってパワータービンを通して排気ガスの有す
るエネルギが回収されることになり、とくに高速・高負
荷領域における余剰排気ガスのエネルギを回収すること
が可能になる。
【0008】
【実施例】図1および図2は本発明の第1の実施例に係
るターボ過給エンジンを示すものであって、ディーゼル
エンジンから成るエンジン本体10にはターボチャージ
ャ11が装備されている。ターボチャージャ11は排気
タービン12とコンプレッサ13とから成り、これらが
互いに回転軸14によって直結された構造をなしてい
る。そしてコンプレッサ13はエアクリーナ15を通し
て取込まれた吸気を圧縮するとともに、その下流側には
インタクーラ16が接続され、このインタクーラ16に
よって圧縮された吸気の冷却を図るようにしている。
【0009】上記エンジン本体10の排気管の途中であ
ってターボチャージャ11の排気タービン12よりも上
流側にはウエストゲートバルブ21が接続されている。
そしてこのウエストゲートバルブ21の開閉を行なうた
めのアクチュエータ20が設けられている。このアクチ
ュエータ20は例えばダイヤフラムを有するエアアクチ
ュエータであって、ターボチャージャ11のコンプレッ
サ13とインタクーラ16との間から吸気圧を取出して
作動させるようにしている。
【0010】さらにこのエンジンはパワータービン22
を備えている。パワータービン22はエンジン本体10
の出力軸23に固着されている歯車24と噛合う歯車2
5と、流体継手26を介して連動されるようになってお
り、ウエストゲートバルブ21が開かれたときに排気ガ
スのエネルギを回収するためのものである。
【0011】以上のような構成において、エンジン本体
10が運転されると、その排気ガスがターボチャージャ
11の排気タービン12に供給され、このタービン12
を駆動する。従って回転軸14を介してコンプレッサ1
3が回転駆動され、エアクリーナ15で取込まれた吸気
が圧縮される。そして圧縮された吸気がインタクーラ1
6によって冷却されるとともに、エンジン本体10の吸
気マニホールドを通して各シリンダに供給される。
【0012】エンジンの高速・高負荷領域であってコン
プレッサ13の出力側の吸気圧が高くなると、この吸気
圧がアクチュエータ20に供給され、ダイヤフラムが押
されてウエストゲートバルブ21を開くようになる。ウ
エストゲートバルブ21が開かれるとエンジン本体10
から排出された排気ガスの少なくとも一部は排気タービ
ン12に供給されることなく、このウエストゲートバル
ブ21を通してパワータービン22に供給されるように
なる。従ってターボチャージャ11がその作動を次第に
低下するとともに、パワータービン22がこれに代って
駆動される。パワータービン22の出力は流体継手26
および歯車25、24を介してエンジン10の出力軸2
3に伝達され、エンジン10の出力に重畳されることに
なる。
【0013】このように本実施例に係るディーゼルエン
ジンは、ウエストゲートバルブ21の下流に主ターボチ
ャージャ11の排気タービン12と並列に配されるよう
にパワータービン22を設け、その出力をディーゼルエ
ンジン10の出力軸23に戻すようにしている。過給圧
制御のためにウエストゲートバルブ21が開かれると余
剰の排気ガスがパワータービン22を駆動し、これによ
って排気ガスの有するエネルギが回収される。
【0014】従来のウエストゲートバルブ付きのディー
ゼルエンジンにおいては、ウエストゲートバルブ21が
作動する高速・高負荷領域の燃費の悪化が問題になって
いた。そして従来排気していたウエストゲートバルブか
らの余剰の排気ガスエネルギを本実施例においてはパワ
ータービン22で回収することによって、高速・高負荷
領域の燃費の改善が図られる。
【0015】図2はこのような高速・高負荷領域におけ
る燃費の改善を示すものであって、エンジンの回転数が
所定の値を過ぎてウエストゲートバルブが開かれると、
従来は悪化していた燃料消費率がパワータービン22に
よって改善されることが明確に示されている。なおこの
グラフにおいて縦軸は正味燃料消費率(BSFC Br
ake specific fuel consump
tion)を示している。
【0016】次に第2の実施例を図3によって説明す
る。この実施例は、ウエストゲートバルブ21の開閉を
行なうためのエアアクチュエータ20の作動をより正確
に行なうためにECU32によって制御するようにした
ものである。ウエストゲートバルブ21の開閉を制御す
るアクチュエータ20はエアタンク30と接続されると
ともに、その空気管路の途中には電磁弁31が接続さ
れ、この電磁弁31は回転検出センサ33からの信号を
受けるECU32に制御されるようになっている。
【0017】エンジンの回転数が所定の回転数以下の場
合には上述の如くウエストゲートバルブ21は閉じられ
ており、通常のターボ過給エンジンとして作動する。す
なわち排気ガスがターボチャージャ11の排気タービン
12を駆動し、この排気タービン12と直結されたコン
プレッサ13によって吸気の圧縮を行なうようにしてい
る。
【0018】エンジン本体10の回転数は回転検出セン
サ33によって検出されるとともに、エンジン10の回
転数が所定の回転数を越えたことがECU32によって
検出されると、電磁弁31が開かれ、エアタンク30か
ら圧縮空気がアクチュエータ20に供給される。すると
そのダイヤフラムが押されてウエストゲートバルブ21
が開かれ、排気ガスがパワータービン22に供給され
る。すなわち所定の回転数を越えた場合には、余剰の排
気ガスがパワータービン22に供給され、このパワータ
ービン22で排気ガスが有するエネルギを回収すること
になる。従ってこの実施例によっても、上記第1の実施
例と同様の作用効果を奏することが可能になる。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明は、吸気圧が所定の
圧力を越えたときまたはエンジンの回転数が所定の回転
数を越えたときにウエストゲートバルブが開かれるよう
になり、このウエストゲートバルブを通してパワーター
ビンに排気ガスが供給され、これによってエンジンの出
力軸と伝動されているパワータービンが駆動されるよう
になる。従ってエンジンが高速・高負荷領域における余
剰の排気ガスをパワータービンで回収することが可能に
なり、高速域におけるエンジンの燃費の改善が図られる
ことになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例のターボ過給エンジンを示す配管
図である。
【図2】エンジンの回転数に対する正味燃料消費率を示
すグラフである。
【図3】第2の実施例のターボ過給エンジンの配管図で
ある。
【符号の説明】
10 エンジン本体 11 ターボチャージャ 12 排気タービン 13 コンプレッサ 14 回転軸 15 エアクリーナ 16 インタクーラ 20 アクチュエータ 21 ウエストゲートバルブ 22 パワータービン 23 出力軸 24、25 歯車 26 流体継手 30 エアタンク 31 電磁弁 32 ECU 33 回転検出センサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02B 41/10 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排気ガスによってターボチャー
    ジャの排気タービンを駆動し、該ターボチャージャのコ
    ンプレッサによって吸気を圧縮するようにしたターボ過
    給エンジンにおいて、 吸気圧が所定の圧力を越えたときまたはエンジンの回転
    数が所定の回転数を越えたときに開いて排気ガスを逃が
    すように前記ターボチャージャの排気タービンの上流側
    に設けられているウエストゲートバルブと、 エンジンの出力軸と伝動されかつ前記ウエストゲートバ
    ルブを通して供給される排気ガスで駆動されるパワータ
    ービンと、 をそれぞれ具備するターボ過給エンジン。
JP6015805A 1994-01-14 1994-01-14 ターボ過給エンジン Pending JPH07208187A (ja)

Priority Applications (1)

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JP6015805A JPH07208187A (ja) 1994-01-14 1994-01-14 ターボ過給エンジン

Applications Claiming Priority (1)

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JP6015805A JPH07208187A (ja) 1994-01-14 1994-01-14 ターボ過給エンジン

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JPH07208187A true JPH07208187A (ja) 1995-08-08

Family

ID=11899062

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JP6015805A Pending JPH07208187A (ja) 1994-01-14 1994-01-14 ターボ過給エンジン

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007198383A (ja) * 2006-01-28 2007-08-09 Man Diesel As 大型エンジン
EP2169196A2 (en) * 2008-09-24 2010-03-31 Deere & Company Internal Combustion Engine, Working Machine and Method
CN104314649A (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 东风商用车有限公司 一种废气旁通动力涡轮***
CN105888821A (zh) * 2014-12-09 2016-08-24 曹悦胜 气动助力发动机

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