JPS6231633Y2 - - Google Patents
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- JPS6231633Y2 JPS6231633Y2 JP1980047907U JP4790780U JPS6231633Y2 JP S6231633 Y2 JPS6231633 Y2 JP S6231633Y2 JP 1980047907 U JP1980047907 U JP 1980047907U JP 4790780 U JP4790780 U JP 4790780U JP S6231633 Y2 JPS6231633 Y2 JP S6231633Y2
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- Japan
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- exhaust
- turbine
- engine
- inflow side
- turbocharger
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- Expired
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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
- Control Of Turbines (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
従来のターボチヤージヤ付エンジンにおいて、
低回転数域のトルクを向上させるには小容量型タ
ービンを用いる。ところが、このタービンは容量
が小さいためエンジン回転数が増大して排ガス圧
が大きくなると、タービンが過回転してしまうた
め、タービンにウエストゲートを設け、排ガス圧
が一定以上になると排ガスの一部をタービンを通
さないで大気へ放出させていた。このため、第1
図破線で示すようにエンジン高回転域において十
分排ガスエネルギを回収できず、またトルクも十
分増大していないという不具合があつた。[Detailed explanation of the invention] In a conventional turbocharged engine,
A small-capacity turbine is used to improve torque in the low rotation speed range. However, since this turbine has a small capacity, when the engine speed increases and the exhaust gas pressure increases, the turbine overspeeds. Therefore, a waste gate is installed on the turbine, and when the exhaust gas pressure exceeds a certain level, a part of the exhaust gas is removed. It was released into the atmosphere without passing through a turbine. For this reason, the first
As shown by the broken line in the figure, there were problems in that exhaust gas energy could not be recovered sufficiently in the high engine speed range, and torque was not sufficiently increased.
本考案は上記不具合を解消するもので、エンジ
ン本体のエキゾーストマニホルドに排気流入側を
接続されたターボチヤージヤの排気タービン、上
記エキゾーストマニホルドと上記排気タービンの
流入側との間に排気流入側を接続された容量可変
型出力タービン、同出力タービンの翼車軸とエン
ジン本体の出力軸とを連結する伝動機構、および
上記出力タービンの上記排気流入側に設けたガイ
ドベーンをエンジン本体の排ガス圧、吸入空気圧
力、回転数、負荷等に応じて回動させ上記ガイド
ベーンにより形成されるノズルの噴出口面積を変
動させる駆動機構を有し、エンジンの低速低負荷
時上記噴出口面積が減少するように、高速高負荷
時上記噴出口面積が増大するように上記駆動機構
を作動させるように構成したことを特徴とするタ
ーボチヤージヤ付ターボコンパウンドエンジンに
係るものである。よつて、エンジン本体の排ガス
圧、吸入空気圧、回転数、負荷等が小さいときに
は駆動機構によりガイドベーンが回動されて、同
ガイドベーンにより形成されるノズルの噴射口面
積を小さくして、出力タービンへ流れる排ガス量
を減らし、ターボチヤージヤの排気タービンへ十
分排ガスを送りターボチヤージヤによる過給効果
を得ることができる。また、エンジン本体の排ガ
ス圧、吸入空気圧、回転数、負荷等が大きくなる
と、駆動機構によりガイドベーンが回動されてノ
ズルの噴射口面積を大きくして、ターボチヤージ
ヤの排気タービンに過剰な排ガスが流入するのを
防止してターボチヤージヤの破損を防ぎ、かつ出
力タービンへ過剰分の排ガスを流して同タービン
を回転させ、この回転力を伝動機構を介して出力
軸に伝達するので過剰分の排ガスエネルギを回収
できるため、エンジン高回転時の出力を増大させ
ることができるものである。 The present invention solves the above problems, and includes an exhaust turbine of a turbocharger whose exhaust inflow side is connected to the exhaust manifold of the engine body, and an exhaust inflow side connected between the exhaust manifold and the inflow side of the exhaust turbine. A variable capacity output turbine, a transmission mechanism that connects the blade axle of the output turbine and the output shaft of the engine main body, and a guide vane provided on the exhaust inflow side of the output turbine to control the exhaust gas pressure of the engine main body, the intake air pressure, It has a drive mechanism that changes the nozzle nozzle area formed by the guide vane by rotating it according to the rotation speed, load, etc. The present invention relates to a turbo compound engine with a turbocharger, characterized in that the drive mechanism is configured to operate so that the area of the ejection port increases under load. Therefore, when the exhaust gas pressure, intake air pressure, rotational speed, load, etc. of the engine body are small, the guide vane is rotated by the drive mechanism, reducing the injection opening area of the nozzle formed by the guide vane, and increasing the output power of the turbine. It is possible to reduce the amount of exhaust gas flowing into the engine, and to send enough exhaust gas to the exhaust turbine of the turbocharger to obtain the supercharging effect of the turbocharger. In addition, when the exhaust gas pressure, intake air pressure, rotation speed, load, etc. of the engine body increase, the guide vane is rotated by the drive mechanism to increase the nozzle injection port area, allowing excess exhaust gas to flow into the exhaust turbine of the turbocharger. This system prevents the turbocharger from being damaged, and also allows the excess exhaust gas to flow into the output turbine, causing the turbine to rotate, and transmitting this rotational force to the output shaft via the transmission mechanism, so the excess exhaust gas energy is absorbed. Since it can be recovered, it is possible to increase the output at high engine speeds.
以下本考案の一実施例について具体的に説明す
る。第2図〜第4図において、ターボチヤージヤ
付ターボコンパウンドエンジンのエンジン本体1
はインテークマニホルド2とエキゾーストマニホ
ルド3とを有している。小容量型のターボチヤー
ジヤ4はコンプレツサ5と排気タービン6とを有
し、コンプレツサ5の吐出側はインテークマニホ
ルド2に接続され、排気タービン6の流入側はエ
キゾーストマニホルド3に接続されている。出力
タービン7は容量可変型で、流入側をエキゾース
トマニホルド3に接続されている。また、この出
力タービン7は第3図および第4図に示すように
ケーシング8、ガイドベーン9、羽根10、翼車
軸11、レバー12、作動リング13からなり、
渦巻き状のケーシング8の中心に周面に羽根10
を植立した翼車軸11が軸支され、同翼車軸11
の外周のケーシング8に枢支されたピン22にガ
イドベーン9は固定されている。上記ピン22の
ケーシング8の外部に突出した部分は第4図に示
すようにレバー12の一端を枢着している。上記
レバー12の他端には長孔14が形成されてい
る。上記作動リング13は円周上に等間隔に突起
を有し、この突起は上記長孔14に移動可能に挿
入されている。また、上記作動リング13は図示
しないガイド機構により翼車軸11を中心に回転
可能に形成されている。駆動機構15は作動リン
グ13に一端を枢支されたロツド16、同ロツド
16の他端に固着されたダイヤフラム17、同ダ
イヤフラム17により大気と仕切られエキゾース
トマニホルド3の圧力が伝わる圧力応動室18、
および上記ダイヤフラム17を第4図左方へ付勢
するスプリング19からなつている。2組の歯車
からなる歯車列20は翼車軸11とエンジン本体
1の出力軸21との間を連結し、翼車軸11の回
転を減速して出力軸21にに伝達するものであ
る。上記構造により、全負荷を与えてエンジンを
運転し、エンジン回転数が低いときにはエキゾー
ストマニホルド3に排出されるガス圧が低いた
め、圧力応動室18は低圧となり、スプリング1
9の付勢力によりダイヤフラム17は第4図の状
態から左方へ移動する。よつて、作動リング13
は反時計方向に回転し、レバー12を回動させて
ガイドベーン9を傾動させる。したがつて、隣り
合うガイドベーン9により形成されるノズルの噴
出口面積は減少してほとんど閉塞され、排ガスは
出力タービン7の羽根10には送られない。この
ため、エキゾーストマニホルド3からの排ガスは
ターボチヤージヤ4の排気タービン6にすべて導
かれ、同排気タービン6を回転させ、コンプレツ
サ5を回わし、ターボチヤージヤを行ない大きな
トルクを得るものである。 An embodiment of the present invention will be described in detail below. In Figures 2 to 4, the engine body 1 of a turbo compound engine with turbocharger is shown.
has an intake manifold 2 and an exhaust manifold 3. The small-capacity turbocharger 4 has a compressor 5 and an exhaust turbine 6. The discharge side of the compressor 5 is connected to the intake manifold 2, and the inflow side of the exhaust turbine 6 is connected to the exhaust manifold 3. The output turbine 7 is of a variable capacity type and is connected to the exhaust manifold 3 on the inflow side. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, this output turbine 7 is composed of a casing 8, guide vanes 9, blades 10, a blade axle 11, a lever 12, and an operating ring 13.
A blade 10 is provided on the circumferential surface at the center of the spiral casing 8.
A wing axle 11 on which the blade axle 11 is planted is supported.
The guide vane 9 is fixed to a pin 22 that is pivotally supported on the casing 8 on the outer periphery of the casing 8 . The portion of the pin 22 that protrudes to the outside of the casing 8 is pivotally connected to one end of the lever 12, as shown in FIG. A long hole 14 is formed at the other end of the lever 12. The actuating ring 13 has protrusions arranged at equal intervals on its circumference, and these protrusions are movably inserted into the elongated hole 14. Further, the operating ring 13 is formed to be rotatable about the blade axle shaft 11 by a guide mechanism (not shown). The drive mechanism 15 includes a rod 16 whose one end is pivotally supported by the actuation ring 13, a diaphragm 17 fixed to the other end of the rod 16, a pressure responsive chamber 18 which is separated from the atmosphere by the diaphragm 17 and to which the pressure of the exhaust manifold 3 is transmitted.
and a spring 19 that biases the diaphragm 17 to the left in FIG. A gear train 20 consisting of two sets of gears connects the blade axle shaft 11 and the output shaft 21 of the engine main body 1, and reduces the rotation speed of the blade axle shaft 11 and transmits the rotation to the output shaft 21. With the above structure, when the engine is operated with full load and the engine speed is low, the gas pressure discharged to the exhaust manifold 3 is low, so the pressure response chamber 18 becomes low pressure, and the spring 1
Due to the biasing force 9, the diaphragm 17 moves to the left from the state shown in FIG. Therefore, the actuation ring 13
rotates counterclockwise to rotate the lever 12 and tilt the guide vane 9. Therefore, the outlet area of the nozzle formed by the adjacent guide vanes 9 is reduced and almost blocked, and the exhaust gas is not sent to the blades 10 of the power turbine 7. Therefore, all of the exhaust gas from the exhaust manifold 3 is guided to the exhaust turbine 6 of the turbocharger 4, which rotates the exhaust turbine 6, rotates the compressor 5, performs turbocharging, and obtains a large torque.
また、エンジン回転数が上昇して第1図A点を
越えると排ガス圧が大きくなり、圧力応動室18
の付勢力によりダイヤフラム17はスプリング1
9に抗して第4図右方へ移動して同図の状態にも
なり、作動リング13の回動によりガイドベーン
9が時計方向に回転する。よつて、ガイドベーン
9により形成されるノズルの噴出口が開かれ、エ
ンジン回転の上昇に伴なつて上記噴出口面積が増
大する。これにより、出力タービン7の羽根10
に排ガスが送られて翼車軸11を回転させ、この
回転力は歯車列20を介して出力軸21に伝達さ
れ、第1図実線で示すようにA点より上の回転数
におけるトルクを増大させる。 In addition, when the engine speed increases and exceeds point A in FIG. 1, the exhaust gas pressure increases, and the pressure response chamber 18
The diaphragm 17 is biased by the spring 1
4 against the rotation of the actuation ring 13, the guide vanes 9 rotate clockwise. As a result, the nozzle opening formed by the guide vanes 9 opens, and the area of the opening increases with the increase in engine speed. As a result, the blades 10 of the power turbine 7
Exhaust gas is sent to the impeller shaft 11 to rotate it, and the rotational force is transmitted to the output shaft 21 via the gear train 20, increasing the torque at rotation speeds above point A as shown by the solid line in FIG.
したがつて、ターボチヤージヤの容量が小さい
ため排ガス圧の低い、低回転、低負荷時において
十分な、ターボチヤージヤ効果が十分得られ、ま
た排ガス圧の高い、高回転、高負荷においてはタ
ーボチヤージヤ4に過剰な排ガスを出力タービン
7に導いて排ガスエネルギを回収するので高回転
高負荷域においてもトルクの増大を得られるもの
である。なお、上記実施例において、作動リング
13は排ガス圧でコントロールされているが、イ
ンテークマニホルド2に供給される吸入空気の圧
力、およびエンジン回転数と負荷等により制御さ
れるようにしてもよいものである。 Therefore, since the capacity of the turbocharger is small, a sufficient turbocharge effect can be obtained when the exhaust gas pressure is low, at low speeds, and at low loads, and at high exhaust gas pressures, high speeds, and high loads, the turbocharger 4 has no excess Since the exhaust gas is guided to the output turbine 7 and the exhaust gas energy is recovered, torque can be increased even in the high rotation and high load range. In the above embodiment, the actuation ring 13 is controlled by the exhaust gas pressure, but it may also be controlled by the pressure of the intake air supplied to the intake manifold 2, the engine speed, the load, etc. be.
第1図はエンジンのトルク一回転数を示すグラ
フ、第2図は本考案の一実施例を示す概略図、第
3図は上記実施例の出力タービン3の断面図、第
4図は上記出力タービン3の正面図である。
1……エンジン本体、4……ターボチヤージ
ヤ、7……出力タービン、9……ガイドベーン、
10……羽根、11……翼車軸、13……作動リ
ング、15……駆動機構、20……歯車列、21
……出力軸。
Fig. 1 is a graph showing engine torque per revolution, Fig. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a sectional view of the output turbine 3 of the above embodiment, and Fig. 4 is the above output power. FIG. 3 is a front view of the turbine 3. FIG. 1...Engine body, 4...Turbocharger, 7...Output turbine, 9...Guide vane,
10... Vane, 11... Blade axle, 13... Operating ring, 15... Drive mechanism, 20... Gear train, 21
...Output shaft.
Claims (1)
流入側を接続されたターボチヤージヤの排気ター
ビン、上記エキゾーストマニホールドと上記排気
タービンの流入側との間に排気流入側を接続され
た容量可変型出力タービン、同出力タービンの翼
車軸とエンジン本体の出力軸とを連結する伝動機
構、および上記出力タービンの上記排気流入側に
設けたガイドベーンをエンジン本体の排ガス圧、
吸入空気圧力、回転数、負荷等に応じて回動させ
上記ガイドベーンにより形成されるノズルの噴出
口面積を変動させる駆動機構を有し、エンジンの
低速低負荷時上記噴出口面積が減少するように、
高速高負荷時上記噴出口面積が増大するように上
記駆動機構を作動させるように構成したことを特
徴とするターボチヤージヤ付ターボコンパウンド
エンジン。 An exhaust turbine of a turbocharger whose exhaust inflow side is connected to the exhaust manifold of the engine body, a variable capacity output turbine whose exhaust inflow side is connected between the exhaust manifold and the inflow side of the exhaust turbine, and blades of the output turbine. A transmission mechanism that connects the axle and the output shaft of the engine body, and a guide vane provided on the exhaust inflow side of the output turbine are connected to the exhaust gas pressure of the engine body,
It has a drive mechanism that rotates according to intake air pressure, rotational speed, load, etc. to vary the nozzle nozzle nozzle area formed by the guide vane, so that the nozzle nozzle area decreases when the engine is at low speed and low load. To,
A turbo compound engine with a turbocharger, characterized in that the drive mechanism is configured to operate so that the area of the ejection port increases at high speeds and high loads.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1980047907U JPS6231633Y2 (en) | 1980-04-08 | 1980-04-08 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1980047907U JPS6231633Y2 (en) | 1980-04-08 | 1980-04-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56149036U JPS56149036U (en) | 1981-11-09 |
JPS6231633Y2 true JPS6231633Y2 (en) | 1987-08-13 |
Family
ID=29642908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1980047907U Expired JPS6231633Y2 (en) | 1980-04-08 | 1980-04-08 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6231633Y2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60178333U (en) * | 1984-05-08 | 1985-11-27 | 三菱自動車工業株式会社 | Engine with turbocharger |
JPS60228708A (en) * | 1985-03-27 | 1985-11-14 | Hitachi Ltd | Variable nozzle driving device for expansion turbine |
CH674549A5 (en) * | 1987-05-16 | 1990-06-15 | Man B & W Diesel Gmbh | Turbocharged piston engine - has radial flow power turbine connected parallel to that of turbocharger |
WO2014199643A1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-12-18 | 川崎重工業株式会社 | Engine system, and ship |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5312908B2 (en) * | 1972-06-16 | 1978-05-06 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5823942Y2 (en) * | 1976-07-15 | 1983-05-23 | 株式会社小松製作所 | Turbo compound equipment for high supercharging low compression ratio diesel engines |
-
1980
- 1980-04-08 JP JP1980047907U patent/JPS6231633Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5312908B2 (en) * | 1972-06-16 | 1978-05-06 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56149036U (en) | 1981-11-09 |
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