JPH05256152A - ２サイクルターボコンパウンドエンジン - Google Patents
２サイクルターボコンパウンドエンジンInfo
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- JPH05256152A JPH05256152A JP4086424A JP8642492A JPH05256152A JP H05256152 A JPH05256152 A JP H05256152A JP 4086424 A JP4086424 A JP 4086424A JP 8642492 A JP8642492 A JP 8642492A JP H05256152 A JPH05256152 A JP H05256152A
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- JP
- Japan
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- engine
- turbocharger
- cycle
- electric machine
- turbine generator
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- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
-
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】回転電機付ターボチャージャを吸排気流路に取
付け、クランク軸に電動機構を配置した２サイクルエン
ジンを効率よく運転させる。 【構成】ユニフロー型の２サイクルのエンジン１の吸排
気流路に回転電機３を備えたターボチャージャ２を取付
け、その排ガス流路にタービン発電機４を配置する。そ
してエンジン１の出力軸にはモータ・ゼネレータ５を結
合させ、エンジンの運転状態に応じ、部分負荷時にはエ
ンジン１への過給圧を高め、大出力運転時にはモータ・
ゼネレータ５を電動駆動するように、上述の回転電機
３、タービン発電機４、モータ・ゼネレータ５を制御す
る。
付け、クランク軸に電動機構を配置した２サイクルエン
ジンを効率よく運転させる。 【構成】ユニフロー型の２サイクルのエンジン１の吸排
気流路に回転電機３を備えたターボチャージャ２を取付
け、その排ガス流路にタービン発電機４を配置する。そ
してエンジン１の出力軸にはモータ・ゼネレータ５を結
合させ、エンジンの運転状態に応じ、部分負荷時にはエ
ンジン１への過給圧を高め、大出力運転時にはモータ・
ゼネレータ５を電動駆動するように、上述の回転電機
３、タービン発電機４、モータ・ゼネレータ５を制御す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はタービン軸に回転電機を
備えたターボチャージャを取付け、２サイクルエンジン
における排気エネルギーの効率のよい回収を図り、エン
ジントルクを増大させる２サイクルターボコンパウンド
エンジンに関する。
備えたターボチャージャを取付け、２サイクルエンジン
における排気エネルギーの効率のよい回収を図り、エン
ジントルクを増大させる２サイクルターボコンパウンド
エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】通常のピストン往復型のエンジンでは、
ピストンの２行程で、吸入、圧縮、爆発、排気の過程を
行う２サイクルエンジンと、ピストンの４行程で前記の
４過程を行う４サイクルエンジンとに大別されている。
そして、２サイクルエンジンではクランク軸１回転毎に
爆発が行われるので、出力軸の回転変動が少なくて高ト
ルクが発生できるという利点がある。
ピストンの２行程で、吸入、圧縮、爆発、排気の過程を
行う２サイクルエンジンと、ピストンの４行程で前記の
４過程を行う４サイクルエンジンとに大別されている。
そして、２サイクルエンジンではクランク軸１回転毎に
爆発が行われるので、出力軸の回転変動が少なくて高ト
ルクが発生できるという利点がある。
【０００３】しかし、２サイクルエンジンでは何等かの
過給手段が必要であり、このためエンジンにターボチャ
ージャを取付けて掃気用の圧気を得る方式が用いられて
おり、さらにこの種のターボチャージャに電動−発電機
を配置して、エンジンの低速高負荷時にはバッテリを電
源として電動作動させ、ターボチャージャの圧気作動を
付勢する試みが種々なされている。
過給手段が必要であり、このためエンジンにターボチャ
ージャを取付けて掃気用の圧気を得る方式が用いられて
おり、さらにこの種のターボチャージャに電動−発電機
を配置して、エンジンの低速高負荷時にはバッテリを電
源として電動作動させ、ターボチャージャの圧気作動を
付勢する試みが種々なされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにターボチ
ャージャに電動−発電機を取付けて、バッテリにより給
電して過給圧の付勢を行うものでは、電動駆動時間が長
いとバッテリの上りを生じて過給圧の増大が不能となる
問題がある。
ャージャに電動−発電機を取付けて、バッテリにより給
電して過給圧の付勢を行うものでは、電動駆動時間が長
いとバッテリの上りを生じて過給圧の増大が不能となる
問題がある。
【０００５】また、エンジンの出力軸に電動機を結合さ
せ、エンジンの大出力時の排気エネルギーによるターボ
チャージャの電動−発電機の発電出力を該電動機に供給
してエンジントルクを増大させることも行われている
が、ターボチャージャを駆動後の排ガスの回収がなされ
ていないという欠点がある。
せ、エンジンの大出力時の排気エネルギーによるターボ
チャージャの電動−発電機の発電出力を該電動機に供給
してエンジントルクを増大させることも行われている
が、ターボチャージャを駆動後の排ガスの回収がなされ
ていないという欠点がある。
【０００６】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は上述のバッテリの上りを防止す
るとともに、ターボチャージャからの排ガスのエネルギ
ーを効率よく回収してエンジントルクを増大させようと
する２サイクルターボコンパウンドエンジンを提供する
ことにある。
ものであり、その目的は上述のバッテリの上りを防止す
るとともに、ターボチャージャからの排ガスのエネルギ
ーを効率よく回収してエンジントルクを増大させようと
する２サイクルターボコンパウンドエンジンを提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、ユニフロー式２サイクルエンジン
に接続したターボチャージャのタービン軸に回転電機を
取付けエンジンの運転状態に応じて発電作動時の回転電
機の出力をエンジンの出力軸に結合した電動機構に供給
してエンジントルクを付勢する２サイクルターボコンパ
ウンドエンジンにおいて、前記ターボチャージャからの
排ガスにより駆動されるタービン発電機と、エンジンの
部分負荷時に前記電動機構を発電作動せしめ前記回転電
機に給電してターボチャージャの圧気作動を助勢させる
過給圧増大手段と、エンジンの全負荷時にターボチャー
ジャの圧気作動を大にするとともに発電作動させた回転
電機と前記タービン発電機との出力を前記電動機構に供
給するトルク増大手段とを備えた２サイクルターボコン
パウンドエンジンが提供される。
めに本発明によれば、ユニフロー式２サイクルエンジン
に接続したターボチャージャのタービン軸に回転電機を
取付けエンジンの運転状態に応じて発電作動時の回転電
機の出力をエンジンの出力軸に結合した電動機構に供給
してエンジントルクを付勢する２サイクルターボコンパ
ウンドエンジンにおいて、前記ターボチャージャからの
排ガスにより駆動されるタービン発電機と、エンジンの
部分負荷時に前記電動機構を発電作動せしめ前記回転電
機に給電してターボチャージャの圧気作動を助勢させる
過給圧増大手段と、エンジンの全負荷時にターボチャー
ジャの圧気作動を大にするとともに発電作動させた回転
電機と前記タービン発電機との出力を前記電動機構に供
給するトルク増大手段とを備えた２サイクルターボコン
パウンドエンジンが提供される。
【０００８】
【作用】エンジンの部分負荷時には出力軸に結合させた
電動機構の発電出力を回転電機に供給するので、ターボ
チャージャの過給作動が助勢されてエンジンの掃気が十
分に行われるとともにバッテリの上りが免かれることに
なり、エンジンが大出力を要するときはターボチャージ
ャの過給作動を増大させるとともに回転電機に発電さ
せ、タービン発電機の出力と加え合せて電動機構に供給
してエンジントルクを向上させる。
電動機構の発電出力を回転電機に供給するので、ターボ
チャージャの過給作動が助勢されてエンジンの掃気が十
分に行われるとともにバッテリの上りが免かれることに
なり、エンジンが大出力を要するときはターボチャージ
ャの過給作動を増大させるとともに回転電機に発電さ
せ、タービン発電機の出力と加え合せて電動機構に供給
してエンジントルクを向上させる。
【０００９】
【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１０】図１は本発明にかかる２サイクルターボコ
ンパウンドエンジンの一実施例を示す構成ブロック図
で、図２はそのエンジンとターボチャージャなどの上面
からの説明図である。
ンパウンドエンジンの一実施例を示す構成ブロック図
で、図２はそのエンジンとターボチャージャなどの上面
からの説明図である。
【００１１】これらの図面において、１は２サイクル作
動を行うエンジンで、頭上部に排気弁１１を、ピストン
１２の下死点近傍のシリンダ１３には吸気ポート１４を
備えたもので、ターボチャージャ２とは遮熱構造を有す
る排気管２１と吸気管２２とにより連結されて吸排気が
行われる。
動を行うエンジンで、頭上部に排気弁１１を、ピストン
１２の下死点近傍のシリンダ１３には吸気ポート１４を
備えたもので、ターボチャージャ２とは遮熱構造を有す
る排気管２１と吸気管２２とにより連結されて吸排気が
行われる。
【００１２】ターボチャージャ２は、そのタービン軸に
電動−発電機となる回転電機３を有するもので、エンジ
ン１からの排気エネルギーによりタービン２Ｔが駆動さ
れて同軸上のコンプレッサ２Ｃの圧気作動により過給気
を吸気管２２を介して圧送するとともに、エンジン１の
運転状態に応じては回転電機３の発電作動による電力を
エンジン１のフライホイール１５に結合された電動機構
となるモータ・ゼネレータ（ＭＧ）５に供給して力行さ
せたり、またはこの逆にエンジントルクにより発電作動
するＭＧ５からの電力が回転電機３に供給されると、タ
ービン２Ｔのトルクを助勢してコンプレッサ２Ｃの圧気
作動を付勢し、エンジン１への過給圧を高めて吸気ポー
ト１４を介して圧送するように構成されている。
電動−発電機となる回転電機３を有するもので、エンジ
ン１からの排気エネルギーによりタービン２Ｔが駆動さ
れて同軸上のコンプレッサ２Ｃの圧気作動により過給気
を吸気管２２を介して圧送するとともに、エンジン１の
運転状態に応じては回転電機３の発電作動による電力を
エンジン１のフライホイール１５に結合された電動機構
となるモータ・ゼネレータ（ＭＧ）５に供給して力行さ
せたり、またはこの逆にエンジントルクにより発電作動
するＭＧ５からの電力が回転電機３に供給されると、タ
ービン２Ｔのトルクを助勢してコンプレッサ２Ｃの圧気
作動を付勢し、エンジン１への過給圧を高めて吸気ポー
ト１４を介して圧送するように構成されている。
【００１３】４はタービン発電機であり、ターボチャー
ジャ２の排ガスの出口２３に接続されタービン２Ｔの駆
動後の円滑な流れのガスエネルギーにより駆動され発電
するものである。そして、図３にその縦断面図を示す
が、タービン翼４１と発電機の回転子４２とを備えた回
転軸４３は基台４４に対して垂直に配置されており、基
台４４には円盤状の磁石４５が取付けられ、該磁石４５
に対応する磁石４６が回転軸４３の下端に水平に配置さ
れている。そして、これらの磁石４５と磁石４６とは相
対する面が互いに同じ磁極性となるように着磁され、そ
の反発力によりタービン翼４１や回転子４を押上げるよ
うに働かせてフリクションを減少させている。
ジャ２の排ガスの出口２３に接続されタービン２Ｔの駆
動後の円滑な流れのガスエネルギーにより駆動され発電
するものである。そして、図３にその縦断面図を示す
が、タービン翼４１と発電機の回転子４２とを備えた回
転軸４３は基台４４に対して垂直に配置されており、基
台４４には円盤状の磁石４５が取付けられ、該磁石４５
に対応する磁石４６が回転軸４３の下端に水平に配置さ
れている。そして、これらの磁石４５と磁石４６とは相
対する面が互いに同じ磁極性となるように着磁され、そ
の反発力によりタービン翼４１や回転子４を押上げるよ
うに働かせてフリクションを減少させている。
【００１４】６はコントローラでマイクロコンピュータ
からなるもので、中央制御装置、各種メモリ、入出力回
路や、交流電力の電圧や周波数などを変換する電力変換
装置などを備えている。そして、エンジン１の回転数を
検出する回転センサ１６からの回転信号が入力されると
その運転状態に応じ、ターボチャージャ２の回転電機３
の電動または発電作動や、ＭＧ５の電動または発電作動
などを制御し、排気エネルギーの回収効率のよいエンジ
ン運転を実施するように構成されており、さらにエンジ
ン１の逆回転を要する場合にはＭＧ５への供給電力の位
相の制御や燃料噴射のタイミングなどを変えて、ＭＧ５
の逆転とともに２サイクルのエンジン１の逆回転が行え
るものである。
からなるもので、中央制御装置、各種メモリ、入出力回
路や、交流電力の電圧や周波数などを変換する電力変換
装置などを備えている。そして、エンジン１の回転数を
検出する回転センサ１６からの回転信号が入力されると
その運転状態に応じ、ターボチャージャ２の回転電機３
の電動または発電作動や、ＭＧ５の電動または発電作動
などを制御し、排気エネルギーの回収効率のよいエンジ
ン運転を実施するように構成されており、さらにエンジ
ン１の逆回転を要する場合にはＭＧ５への供給電力の位
相の制御や燃料噴射のタイミングなどを変えて、ＭＧ５
の逆転とともに２サイクルのエンジン１の逆回転が行え
るものである。
【００１５】つぎにこのように構成された本実施例の作
動について説明すると、コントローラ６が回転センサ１
６からの回転信号により、エンジン１の部分負荷運転で
あることを検知すると、発電作動するＭＧ５からの電力
を回転電機３に供給してターボチャージャ２の回転を助
勢し、コンプレッサ２Ｃの圧気作動を付勢して過給気圧
を高め、吸気管２２を介して吸気ポート１４から圧気を
シリンダに送り、効率よく部分負荷時の運転が行われる
ことになる。
動について説明すると、コントローラ６が回転センサ１
６からの回転信号により、エンジン１の部分負荷運転で
あることを検知すると、発電作動するＭＧ５からの電力
を回転電機３に供給してターボチャージャ２の回転を助
勢し、コンプレッサ２Ｃの圧気作動を付勢して過給気圧
を高め、吸気管２２を介して吸気ポート１４から圧気を
シリンダに送り、効率よく部分負荷時の運転が行われる
ことになる。
【００１６】ついでエンジン負荷が大の場合には、排気
エネルギーが大になってターボチャージャ２の駆動力が
大となり、掃気用のコンプレッサ２Ｃからの圧力も増大
するとともに、発電作動する回転電機３の出力も増え
て、この電力が供給されるＭＧ５が力行してエンジント
ルクを増大させる。さらに、ターボチャージャ２からの
排ガスにより駆動されるタービン発電機４は排ガスエネ
ルギーを効率よく電力に回生し、回転電機３の前記の発
電出力とともにＭＧ５に通電されて大出力を要するエン
ジン１を付勢することになる。この場合は、恰も２サイ
クルエンジンは燃焼器として作動し、ターボチャージャ
２とタービン発電機４は結合された２段の多段タービン
で、ターボチャージャ２は燃焼器となるエンジン１への
燃焼用空気の送気を行うとともに、発電出力はタービン
発電機４の出力と加え合されて軸出力を増大するように
作動することになる。
エネルギーが大になってターボチャージャ２の駆動力が
大となり、掃気用のコンプレッサ２Ｃからの圧力も増大
するとともに、発電作動する回転電機３の出力も増え
て、この電力が供給されるＭＧ５が力行してエンジント
ルクを増大させる。さらに、ターボチャージャ２からの
排ガスにより駆動されるタービン発電機４は排ガスエネ
ルギーを効率よく電力に回生し、回転電機３の前記の発
電出力とともにＭＧ５に通電されて大出力を要するエン
ジン１を付勢することになる。この場合は、恰も２サイ
クルエンジンは燃焼器として作動し、ターボチャージャ
２とタービン発電機４は結合された２段の多段タービン
で、ターボチャージャ２は燃焼器となるエンジン１への
燃焼用空気の送気を行うとともに、発電出力はタービン
発電機４の出力と加え合されて軸出力を増大するように
作動することになる。
【００１７】なお、車両の後進の場合にはコントローラ
６によりＭＧ５に供給する三相交流のラインを切換える
とともに、エンジン１に噴射する燃料の噴射タイミング
を変えればエンジンの逆転が得られることになる。
６によりＭＧ５に供給する三相交流のラインを切換える
とともに、エンジン１に噴射する燃料の噴射タイミング
を変えればエンジンの逆転が得られることになる。
【００１８】以上、本発明を上述の実施例によって説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
【００１９】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
エンジンの部分負荷時にはクランク軸の回転によるＭＧ
からの発電出力を回転電機に供給してターボチャージャ
からの過給気を吸気ポートを介してエンジンに圧送させ
るので、バッテリからの電力は不要となりバッテリの上
りは防止でき、またエンジン負荷の大きい場合は回転電
機を発電作動させるとともに、ターボチャージャからの
排ガスを円滑にタービン発電機に導き、その出力を回転
電機からの出力とともにＭＧに供給するので、エンジン
トルクが大幅に増大して効率のよい運転が行われるとい
う効果がある。
エンジンの部分負荷時にはクランク軸の回転によるＭＧ
からの発電出力を回転電機に供給してターボチャージャ
からの過給気を吸気ポートを介してエンジンに圧送させ
るので、バッテリからの電力は不要となりバッテリの上
りは防止でき、またエンジン負荷の大きい場合は回転電
機を発電作動させるとともに、ターボチャージャからの
排ガスを円滑にタービン発電機に導き、その出力を回転
電機からの出力とともにＭＧに供給するので、エンジン
トルクが大幅に増大して効率のよい運転が行われるとい
う効果がある。
【００２０】また本発明によれば、ＭＧへの供給電力の
位相を変えるとともに、燃料の噴射タイミングを変える
ことによりエンジンを逆回転させることができ、逆転用
の変速機が不要となる利点も生ずる。
位相を変えるとともに、燃料の噴射タイミングを変える
ことによりエンジンを逆回転させることができ、逆転用
の変速機が不要となる利点も生ずる。
【図１】本発明にかかる２サイクルターボコンパウンド
エンジンの一実施例を示す構成ブロック図である。
エンジンの一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本実施例におけるエンジンとターボチャージャ
などの上面からの説明図である。
などの上面からの説明図である。
【図３】本実施例におけるタービン発電機の縦断面図で
ある。
ある。
１…エンジン ２…ターボチャージャ ３…回転電機 ４…タービン発電機 ５…電動発電機 ６…コントローラ ２１…排気管 ２２…吸気管 ４３…回転軸 ４４…基台 ４５，４６…磁石
Claims (3)
- 【請求項１】ユニフロー式２サイクルエンジンに接続し
たターボチャージャのタービン軸に回転電機を取付けエ
ンジンの運転状態に応じて発電作動時の回転電機の出力
をエンジンの出力軸に結合した電動機構に供給してエン
ジントルクを付勢する２サイクルターボコンパウンドエ
ンジンにおいて、前記ターボチャージャからの排ガスに
より駆動されるタービン発電機と、エンジンの部分負荷
時に前記電動機構を発電作動せしめ前記回転電機に給電
してターボチャージャの圧気作動を助勢させる過給圧増
大手段と、エンジンの全負荷時にターボチャージャの圧
気作動を大にするとともに発電作動させた回転電機と前
記タービン発電機との出力を前記電動機構に供給するト
ルク増大手段とを備えたことを特徴とする２サイクルタ
ーボコンパウンドエンジン。 - 【請求項２】前記の２サイクルエンジンとターボチャー
ジャを接続する排気流路と吸気流路とは遮熱構造を備え
たことを特徴とする請求項１記載の２サイクルターボコ
ンパウンドエンジン。 - 【請求項３】前記のタービン発電機はタービン翼と回転
子を備えた回転軸が垂直になるように配置され、磁気反
発力により回転部分の重量を支える永久磁石の組を下方
に設けるとともに、前記のターボチャージャからの排ガ
スを円滑に受入れるガス流路を備えたことを特徴とする
請求項１記載の２サイクルターボコンパウンドエンジ
ン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4086424A JPH05256152A (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | ２サイクルターボコンパウンドエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4086424A JPH05256152A (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | ２サイクルターボコンパウンドエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256152A true JPH05256152A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=13886518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4086424A Pending JPH05256152A (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | ２サイクルターボコンパウンドエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05256152A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0709559A1 (en) * | 1994-10-27 | 1996-05-01 | Isuzu Motors Limited | Control system for motor/generator turbocharger |
-
1992
- 1992-03-10 JP JP4086424A patent/JPH05256152A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0709559A1 (en) * | 1994-10-27 | 1996-05-01 | Isuzu Motors Limited | Control system for motor/generator turbocharger |
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