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JP2006299938A - Turbo compound system - Google Patents

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JP2006299938A
JP2006299938A JP2005123117A JP2005123117A JP2006299938A JP 2006299938 A JP2006299938 A JP 2006299938A JP 2005123117 A JP2005123117 A JP 2005123117A JP 2005123117 A JP2005123117 A JP 2005123117A JP 2006299938 A JP2006299938 A JP 2006299938A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coupling
engine
turbine
crankshaft
hub
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
JP2005123117A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Yano
博幸 矢野
Yasushi Horiuchi
裕史 堀内
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 JP2005123117A priority Critical patent/JP2006299938A/en
Publication of JP2006299938A publication Critical patent/JP2006299938A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Supercharger (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To support driving force of an engine by recovering energy of exhaust gas, without imparting a large shock to a shift transmission device, by securing a relatively small space, by adding a relatively little part. <P>SOLUTION: A power turbine 17 is arranged in an exhaust passage 14 on the exhaust gas downstream side of a main turbine 15b of a turbocharger 15, and a power shaft 17a of the power turbine and a crankshaft 10a are connected via a viscous coupling 21. A hub for a coupling is connected to the power shaft, and a case for a coupling is connected to the crankshaft, and a sealed space is formed by relatively rotatably inserting the hub for a coupling into the case for a coupling. An inner plate is relatively nonrotatably stored in the sealed space to the hub for a coupling, and an outer plate is stored in the sealed space so as to be relatively nonrotatable to the hub for a coupling and to be alternately arranged with the inner plate, and a hydraulic fluid is also sealed in the sealed space. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンの排出する排ガスのエネルギを回収し、この回収エネルギによりエンジンの駆動力を支援するターボコンパウンドシステムに関するものである。   The present invention relates to a turbo compound system that recovers energy of exhaust gas discharged from an engine and supports the driving force of the engine by the recovered energy.

従来、排気管に設けられたターボチャージャの排ガス下流側にパワータービンが設けられ、パワータービンとエンジンのクランク軸とが変速伝達装置を介して結合され、ターボチャージャの出口とパワータービンの入口を結ぶ排気管の途中にパワータービンを迂回するバイパス通路の分岐部が接続され、更にこのバイパス通路の分岐部にバイパス弁が設けられたターボコンパウンドエンジンの制御装置(例えば、特許文献1参照。)が開示されている。このターボコンパウンドエンジンの制御装置では、変速伝達装置が有段ギヤ変速機構又は遊星歯車機構を有し、この変速伝達装置に電磁又は油圧クラッチが設けられる。またエンジンの運転状況に基づいてコンピュータがバイパス弁と電磁又は油圧クラッチを制御するように構成される。
このように構成されたターボコンパウンドエンジンの制御装置では、エンジンの広範囲の運転状況に基づいて、コンピュータがバイパス弁を開閉し、電磁又は油圧クラッチを接続又は遮断することにより、パワータービンのタービン効率の高い状態でエネルギの回収を行うことができる。この結果、エネルギの回収効率を向上できるようになっている。
特開平9−222026号公報(請求項1、段落[0028])
Conventionally, a power turbine is provided on the exhaust gas downstream side of a turbocharger provided in an exhaust pipe, and the power turbine and an engine crankshaft are coupled via a transmission transmission device to connect the outlet of the turbocharger and the inlet of the power turbine. A turbo compound engine control device (see, for example, Patent Document 1), in which a branch portion of a bypass passage that bypasses the power turbine is connected in the middle of the exhaust pipe, and a bypass valve is provided in the branch portion of the bypass passage, is disclosed. Has been. In this turbo compound engine control device, the transmission transmission device has a stepped gear transmission mechanism or a planetary gear mechanism, and this transmission transmission device is provided with an electromagnetic or hydraulic clutch. The computer is configured to control the bypass valve and the electromagnetic or hydraulic clutch based on the operating condition of the engine.
In the turbo compound engine control apparatus configured as described above, the computer opens and closes the bypass valve and connects or disconnects the electromagnetic or hydraulic clutch based on a wide range of operating conditions of the engine. Energy recovery can be performed in a high state. As a result, energy recovery efficiency can be improved.
JP 9-2222026 A (Claim 1, paragraph [0028])

しかし、上記従来の特許文献1に示されたターボコンパウンドエンジンの制御装置では、電磁又は油圧クラッチに加えてバイパス通路やバイパス弁を必要とするため、部品点数が増大し、これらの部品の設置スペースが増大する不具合があった。
また、上記従来の特許文献1に示されたターボコンパウンドエンジンの制御装置では、電磁又は油圧クラッチの制御が接続又は遮断の2値制御であるため、接続から遮断への切換え時又は遮断から接続への切換え時に、エンジンにエネルギが急激に伝達又は遮断されたり、或いは運転操作不良によるエンスト時に、クランク軸の回転速度が急激に変化すると、変速伝達装置に比較的大きな衝撃が作用する問題点があった。
更に、上記従来の特許文献1に示されたターボコンパウンドエンジンの制御装置では、電磁又は油圧クラッチの接続時に、パワータービンとクランク軸が機械的に繋がっているため、即ちパワータービンとクランク軸が全て剛体で連結されているため、エンジンのねじり振動がパワータービンに伝達されてしまい、パワータービンの耐久性を低下させる問題点もあった。
本発明の目的は、比較的僅かな部品の追加で、かつ比較的小さなスペースの確保で、変速伝達装置に大きな衝撃が作用することなく、排ガスのエネルギを回収してこのエネルギによりエンジンの駆動力を支援できるとともに、パワータービンの耐久性の低下を防止できる、ターボコンパウンドシステムを提供することにある。
However, the conventional turbo compound engine control device disclosed in Patent Document 1 requires a bypass passage and a bypass valve in addition to the electromagnetic or hydraulic clutch, so the number of parts increases, and the installation space for these parts is increased. There was a problem that increased.
Further, in the turbo compound engine control device disclosed in the above-mentioned conventional patent document 1, since the electromagnetic or hydraulic clutch control is a binary control of connection or disconnection, when switching from connection to disconnection or from disconnection to connection. When the engine speed is switched, energy is suddenly transmitted to or cut off from the engine, or when the crankshaft rotational speed changes suddenly at the time of engine malfunction, there is a problem that a relatively large impact acts on the transmission. It was.
Furthermore, in the turbo compound engine control apparatus disclosed in the above-mentioned conventional patent document 1, the power turbine and the crankshaft are mechanically connected when the electromagnetic or hydraulic clutch is connected, that is, the power turbine and the crankshaft are all connected. Since they are connected by a rigid body, the torsional vibration of the engine is transmitted to the power turbine, and there is a problem that the durability of the power turbine is lowered.
It is an object of the present invention to recover the energy of exhaust gas by adding relatively few parts and ensuring a relatively small space without causing a large impact to the transmission, and to drive the engine power using this energy. It is an object to provide a turbo compound system capable of supporting the above and preventing a decrease in durability of the power turbine.

請求項1に係る発明は、図1及び図2に示すように、エンジン10の排ガスが通る排気通路14にターボ過給機15の主タービン15bが設けられ、この主タービン15bより排ガス下流側の排気通路14にパワータービン17が設けられ、このパワータービン17のパワーシャフト17aとエンジン10のクランク軸10aとが変速伝達装置18を介して連結されたターボコンパウンドシステムの改良である。
その特徴ある構成は、変速伝達装置18がビスカスカップリング21を備え、このビスカスカップリング21が、パワーシャフト17a又はクランク軸に直接又は歯車列19を介して連結されたカップリング用ハブ28と、クランク軸10a又はパワーシャフトに直接又は歯車列22を介して連結されたカップリング用ケース29と、カップリング用ケース29にカップリング用ハブ28を相対回転可能に挿入することにより形成された密閉空間31と、カップリング用ハブ28に対して相対回転不能であってカップリング用ハブ28の中心線方向に所定の間隔をあけて密閉空間31に収容された複数枚のインナプレート32と、カップリング用ケース29に対して相対回転不能であってカップリング用ケース29の中心線方向に所定の間隔をあけかつ複数枚のインナプレート32と交互に配設されるように密閉空間31に収容された複数枚のアウタプレート33と、密閉空間31に封入された作動油34とを有するところにある。
In the invention according to claim 1, as shown in FIGS. 1 and 2, the main turbine 15b of the turbocharger 15 is provided in the exhaust passage 14 through which the exhaust gas of the engine 10 passes, and the exhaust gas downstream of the main turbine 15b. This is an improvement of a turbo compound system in which a power turbine 17 is provided in the exhaust passage 14, and a power shaft 17 a of the power turbine 17 and a crankshaft 10 a of the engine 10 are connected via a transmission device 18.
The characteristic configuration is that the transmission 18 includes a viscous coupling 21, which is coupled to the power shaft 17 a or the crankshaft directly or via a gear train 19, and a coupling hub 28. A coupling case 29 connected to the crankshaft 10a or the power shaft directly or via the gear train 22, and a sealed space formed by inserting a coupling hub 28 into the coupling case 29 so as to be relatively rotatable. 31, a plurality of inner plates 32 that are non-rotatable relative to the coupling hub 28 and that are accommodated in the sealed space 31 at a predetermined interval in the center line direction of the coupling hub 28, and the coupling A predetermined interval in the direction of the center line of the coupling case 29 that cannot rotate relative to the case 29 A plurality of outer plates 33 accommodated in the closed space 31 to be disposed in Akekatsu alternately with a plurality of inner plates 32, there is to have the hydraulic oil 34 enclosed in the enclosed space 31.

この請求項1に記載されたターボコンパウンドシステムでは、主タービン15bから排出された排ガスがパワータービン17に流入し、排ガスの持つエネルギによりパワータービン17が回転すると、この回転力はパワーシャフト17a及び歯車列19を介してインナプレート32に伝達され、インナプレート32がアウタプレート33に対して相対的に回転する。このときインナプレート32及びアウタプレート33は作動油34を剪断し、両プレート32,33間に粘性トルクが発生するので、アウタプレート33がインナプレート32に追従してインナプレート32と同一の方向に回転する。このアウタプレート33の回転力は歯車列22を介してクランク軸10aに伝達される。またインナプレート32とアウタプレート33は直接接触していないので、インナプレート32及びアウタプレート33間に回転差があっても、インナプレート32やアウタプレート33が摩耗しない。また排ガスの流量が急激に変化したり、或いは運転操作不良によりエンストしてクランク軸10aの回転速度が急激に変化しても、インナプレート32及びアウタプレート33間に介在する作動油34により上記急激な変化を吸収できる。更にパワーシャフト17aとクランク軸10aの連結部の一部が剛体により機械的に繋がっていないので、即ちインナプレート32とアウタプレート33が粘性流体からなる作動油34により連結されているので、エンジン10のねじり振動を作動油34で吸収できる。   In the turbo compound system described in claim 1, when the exhaust gas discharged from the main turbine 15b flows into the power turbine 17, and the power turbine 17 rotates by the energy of the exhaust gas, this rotational force is generated by the power shaft 17a and the gears. This is transmitted to the inner plate 32 via the row 19, and the inner plate 32 rotates relative to the outer plate 33. At this time, the inner plate 32 and the outer plate 33 shear the hydraulic oil 34 and a viscous torque is generated between the plates 32 and 33, so that the outer plate 33 follows the inner plate 32 in the same direction as the inner plate 32. Rotate. The rotational force of the outer plate 33 is transmitted to the crankshaft 10 a through the gear train 22. Further, since the inner plate 32 and the outer plate 33 are not in direct contact, even if there is a rotational difference between the inner plate 32 and the outer plate 33, the inner plate 32 and the outer plate 33 are not worn. Even if the exhaust gas flow rate changes abruptly or the engine shaft stalls due to poor operation and the crankshaft 10a rotates rapidly, the hydraulic oil 34 interposed between the inner plate 32 and the outer plate 33 causes the abrupt Can absorb changes. Further, since a part of the connecting portion between the power shaft 17a and the crankshaft 10a is not mechanically connected by the rigid body, that is, the inner plate 32 and the outer plate 33 are connected by the hydraulic oil 34 made of a viscous fluid, the engine 10 Can be absorbed by the hydraulic oil 34.

以上述べたように、本発明によれば、パワーシャフト又はクランク軸にカップリング用ハブを直接又は歯車列を介して連結し、クランク軸又はパワーシャフトにカップリング用ケースを直接又は歯車列を介して連結し、カップリング用ケースにカップリング用ハブを相対回転可能に挿入して密閉空間を形成し、カップリング用ハブに対して相対回転不能にインナプレートを密閉空間に収容し、カップリング用ケースに対して相対回転不能であってインナプレートと交互に配設されるようにアウタプレートを密閉空間に収容し、更に密閉空間に作動油を封入したので、排ガスによりパワータービンが回転すると、インナプレート又はアウタプレートが回転し、作動油の粘性トルクによりインナプレート又はアウタプレートの回転に追従してアウタプレート又はインナプレートがインナプレート又はアウタプレートと同一方向に回転する。この結果、アウタプレート又はインナプレートの回転力が直接又は歯車列を介してクランク軸に伝達され、エンジンの駆動力が支援されるので、燃費を向上できるとともに、エンジントルクを増大できる。
また排ガスの流量が急激に変化したり、或いは運転操作不良によりエンストしてクランク軸の回転速度が急激に変化しても、インナプレート及びアウタプレート間に介在する作動油により上記急激な変化が吸収される。この結果、変速伝達装置に大きな衝撃が作用することはない。
更にパワーシャフトとクランク軸の連結部の一部が剛体により機械的に繋がっていないので、即ちインナプレートとアウタプレートが粘性流体からなる作動油により連結されているので、エンジンのねじり振動を作動油で吸収することができる。この結果、エンジンのねじり振動がパワータービンに伝達されないので、パワータービンの耐久性の低下を防止できる。
As described above, according to the present invention, the coupling hub is connected to the power shaft or the crankshaft directly or via a gear train, and the coupling case is connected to the crankshaft or the power shaft directly or via the gear train. The coupling hub is inserted into the coupling case so as to be capable of relative rotation to form a sealed space, and the inner plate is accommodated in the sealed space so that it cannot be rotated relative to the coupling hub. Since the outer plate is accommodated in the sealed space so that it cannot rotate relative to the case and is arranged alternately with the inner plate, and the hydraulic oil is sealed in the sealed space, The plate or outer plate rotates and follows the rotation of the inner plate or outer plate by the viscous torque of the hydraulic oil. Plate or inner plate rotates in the same direction as the inner plate or outer plate. As a result, the rotational force of the outer plate or the inner plate is transmitted to the crankshaft directly or via the gear train, and the driving force of the engine is supported, so that the fuel consumption can be improved and the engine torque can be increased.
In addition, even if the exhaust gas flow rate changes suddenly or the crankshaft rotation speed changes suddenly due to poor operation, the sudden change is absorbed by the hydraulic oil interposed between the inner plate and the outer plate. Is done. As a result, a large impact does not act on the transmission device.
Further, since a part of the connecting portion between the power shaft and the crankshaft is not mechanically connected by the rigid body, that is, the inner plate and the outer plate are connected by the hydraulic fluid composed of the viscous fluid, the torsional vibration of the engine is suppressed by the hydraulic fluid. Can be absorbed. As a result, the torsional vibration of the engine is not transmitted to the power turbine, so that it is possible to prevent a decrease in durability of the power turbine.

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、車両のエンジン10の吸気ポートには吸気マニホルド12aを介して吸気管12bが接続され、排気ポートには排気マニホルド14aを介して排気管14bが接続される。吸気管12bにはターボ過給機15のコンプレッサ15aが設けられ、このコンプレッサ15aより吸気下流側の吸気管12bにはインタクーラ16が設けられる。また排気管14bにはターボ過給機15の主タービン15bが設けられ、この主タービン15bより排ガス下流側の排気管14bにはパワータービン17が設けられる。コンプレッサ15aの回転翼15cと主タービン15bの回転翼15dとは主シャフト15eにより連結される。エンジン10から排出される排ガスのエネルギにより主タービン15bの回転翼15d及び主シャフト15eを介してコンプレッサ15aの回転翼15cが回転し、このコンプレッサ15aの回転翼15cの回転により吸気管12b内の吸気が圧縮されるように構成される。またターボ過給機15により圧縮された吸気は上記インタクーラ16により冷却されるようになっている。なお、吸気マニホルド12a及び吸気管12bにより吸気通路12が構成され、排気マニホルド14a及び排気管14bにより排気通路14が構成される。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an intake pipe 12b is connected to an intake port of an engine 10 of a vehicle via an intake manifold 12a, and an exhaust pipe 14b is connected to an exhaust port via an exhaust manifold 14a. The intake pipe 12b is provided with a compressor 15a of the turbocharger 15. The intake pipe 12b is provided with an intercooler 16 on the intake pipe downstream side of the compressor 15a. A main turbine 15b of the turbocharger 15 is provided in the exhaust pipe 14b, and a power turbine 17 is provided in the exhaust pipe 14b on the exhaust gas downstream side of the main turbine 15b. The rotor blades 15c of the compressor 15a and the rotor blades 15d of the main turbine 15b are connected by a main shaft 15e. The energy of exhaust gas discharged from the engine 10 causes the rotor blades 15c of the compressor 15a to rotate via the rotor blades 15d and the main shaft 15e of the main turbine 15b, and the intake air in the intake pipe 12b is rotated by the rotation of the rotor blades 15c of the compressor 15a. Are configured to be compressed. The intake air compressed by the turbocharger 15 is cooled by the intercooler 16. The intake manifold 12a and the intake pipe 12b constitute an intake passage 12, and the exhaust manifold 14a and the exhaust pipe 14b constitute an exhaust passage 14.

パワータービン17の回転翼17bはパワーシャフト17a及び変速伝達手段18を介してエンジン10のクランク軸10aに連結される。変速伝達手段18は、タービン側歯車列19と、ビスカスカップリング21と、エンジン側歯車列22とを備える。タービン側歯車列19は、パワーシャフト17aに嵌着された第1タービン側歯車19aと、この第1タービン側歯車19aに噛合しパワーシャフト17aに平行なタービン側平行軸23に回転可能に嵌入された第2タービン側歯車19bとを有する(図2)。第2タービン側歯車19bは第1タービン側歯車19aより大径に形成され、タービン側平行軸23はエンジンブロックに回転不能に取付けられる。またエンジン側歯車列22は、クランク軸10aに嵌着されたフライホイール23外周面に固着された第1エンジン側歯車22aと、この第1エンジン側歯車22aに噛合しクランク軸10aに平行なアイドル軸26に嵌着された第2エンジン側歯車22bと、この第2エンジン側歯車22bに噛合しアイドル軸26に平行なカップリング軸27に嵌着された第3エンジン側歯車22cとを有する(図1)。第3エンジン側歯車22cは第1エンジン側歯車22aより小径に形成され、アイドル軸26はエンジンブロックに回転可能に取付けられる。またカップリング軸27はタービン側平行軸23と軸線が一致しかつタービン側平行軸23と所定の間隔をあけて対向するようにエンジンブロックに回転可能に取付けられる。   The rotating blades 17b of the power turbine 17 are connected to the crankshaft 10a of the engine 10 through a power shaft 17a and a transmission transmission means 18. The transmission transmission means 18 includes a turbine side gear train 19, a viscous coupling 21, and an engine side gear train 22. The turbine side gear train 19 is rotatably fitted on a first turbine side gear 19a fitted on the power shaft 17a and a turbine side parallel shaft 23 which meshes with the first turbine side gear 19a and is parallel to the power shaft 17a. And a second turbine side gear 19b (FIG. 2). The second turbine side gear 19b is formed to have a larger diameter than the first turbine side gear 19a, and the turbine side parallel shaft 23 is non-rotatably attached to the engine block. The engine-side gear train 22 is engaged with a first engine-side gear 22a fixed to the outer peripheral surface of a flywheel 23 fitted to the crankshaft 10a, and an idle gear that meshes with the first engine-side gear 22a and is parallel to the crankshaft 10a. A second engine-side gear 22b fitted to the shaft 26, and a third engine-side gear 22c fitted to the coupling shaft 27 that meshes with the second engine-side gear 22b and is parallel to the idle shaft 26 ( FIG. 1). The third engine side gear 22c is formed with a smaller diameter than the first engine side gear 22a, and the idle shaft 26 is rotatably attached to the engine block. The coupling shaft 27 is rotatably attached to the engine block so that its axis coincides with the turbine-side parallel shaft 23 and faces the turbine-side parallel shaft 23 at a predetermined interval.

一方、ビスカスカップリング21は、図1及び図2に示すように、パワーシャフト17aにタービン側歯車列19を介して連結されたカップリング用ハブ28と、クランク軸10aにエンジン側歯車列22を介して連結されたカップリング用ケース29と、カップリング用ケース29にカップリング用ハブ28を相対回転可能に挿入することにより形成された密閉空間31と、カップリング用ハブ28に対して相対回転不能に密閉空間31に収容された複数枚のインナプレート32と、カップリング用ケース29に対して相対回転不能に密閉空間31に収容された複数枚のアウタプレート33と、密閉空間29に封入された作動油34とを備える。カップリング用ハブ28は、カップリング軸27にニードル軸受36を介して回転可能に嵌入されかつ第2タービン側歯車19bがボルト37にて固定される小径部28aと、この小径部28aと一体的に形成され外周面にハブ用スプライン外歯28cが形成された大径部28bとを有する(図2)。またカップリング用ケース29は、カップリング軸27にスプライン嵌合されたフランジ部29aと、内周面にケース用スプライン内歯29cが形成されカップリング用ハブ28を挿入可能であってフランジ部29aにボルト38にて固定される筒部29bとを有する。複数枚のインナプレート32の内周面にはハブ用スプライン外歯28cに噛合するハブ用スプライン内歯32aが形成され、複数枚のアウタプレート33の外周面にはケース用スプライン内歯29cに噛合するケース用スプライン外歯33aが形成される。更に作動油34としては、シリコーンオイルが用いられる。なお、図2中の符号29dは密閉空間31に作動油34を給排するために筒部29bに形成された給排孔であり、符号29eは給排孔29dを閉止する栓である。また図2の符号39及び40は密閉空間31に封入された作動油34の漏れを防止するためのオイルシールである。   On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the viscous coupling 21 includes a coupling hub 28 connected to the power shaft 17a via a turbine side gear train 19, and an engine side gear train 22 on the crankshaft 10a. The coupling case 29 connected to each other, the sealed space 31 formed by inserting the coupling hub 28 into the coupling case 29 so as to be relatively rotatable, and the relative rotation with respect to the coupling hub 28. A plurality of inner plates 32 that are impossiblely accommodated in the sealed space 31, a plurality of outer plates 33 that are accommodated in the sealed space 31 so as not to rotate relative to the coupling case 29, and the sealed space 29 are enclosed. Hydraulic oil 34. The coupling hub 28 is rotatably fitted to the coupling shaft 27 via a needle bearing 36, and a small diameter portion 28a to which the second turbine-side gear 19b is fixed by a bolt 37, and the small diameter portion 28a. And a large-diameter portion 28b having a hub spline external tooth 28c formed on the outer peripheral surface (FIG. 2). Further, the coupling case 29 has a flange portion 29a that is spline-fitted to the coupling shaft 27 and a case spline inner tooth 29c formed on the inner peripheral surface, into which the coupling hub 28 can be inserted, and the flange portion 29a. And a cylindrical portion 29b fixed by a bolt 38. Hub inner splines 32a meshing with the hub spline external teeth 28c are formed on the inner peripheral surface of the plurality of inner plates 32, and the outer spline inner teeth 32c mesh with the case spline inner teeth 29c. Case spline external teeth 33a are formed. Further, silicone oil is used as the hydraulic oil 34. Note that reference numeral 29d in FIG. 2 is a supply / discharge hole formed in the cylindrical portion 29b for supplying and discharging the hydraulic oil 34 to and from the sealed space 31, and reference numeral 29e is a plug for closing the supply / discharge hole 29d. Reference numerals 39 and 40 in FIG. 2 are oil seals for preventing leakage of the hydraulic oil 34 sealed in the sealed space 31.

上記ビスカスカップリング21を組立てるには、先ずカップリング用ハブ28の小径部28aをカップリング用ケース29の筒部29bにその内側から挿入した後に、インナプレート32とアウタプレート33を1枚ずつ交互にかつ隣接するインナプレート32及びアウタプレート33間に所定の隙間をあけて挿入する(図2)。このときインナプレート32のハブ用スプライン内歯32aをカップリング用ハブ28のハブ用スプライン外歯28cに噛合させ、アウタプレート33のケース用スプライン外歯33aをカップリング用ケース29のケース用スプライン内歯29aに噛合させる。次にカップリング用ケース29の筒部29bの開口部をフランジ部29aにより閉止した後に、フランジ部29aをボルト38にて筒部29bに固定する。これにより密閉空間32が形成されるとともに、複数枚のインナプレート32はカップリング用ハブ28に対して相対回転不能であってカップリング用ハブ28の中心線方向に所定の間隔をあけて密閉空間31に収容され、複数枚のアウタプレート33はカップリング用ケース29に対して相対回転不能であってカップリング用ケース29の中心線方向に所定の間隔をあけて密閉空間31に収容される。更に給排孔29dから作動油34を密閉空間31に注入した後に、給排孔29dを栓29eにより閉止する。なお、上記密閉空間31に注入された作動油34は、隣接するインナプレート32及びアウタプレート33間の所定の隙間にも侵入する。   In order to assemble the viscous coupling 21, first, the small diameter portion 28a of the coupling hub 28 is inserted into the cylindrical portion 29b of the coupling case 29 from the inside thereof, and then the inner plate 32 and the outer plate 33 are alternately arranged one by one. And with a predetermined gap between the adjacent inner plate 32 and outer plate 33 (FIG. 2). At this time, the hub spline inner teeth 32 a of the inner plate 32 are engaged with the hub spline outer teeth 28 c of the coupling hub 28, and the case spline outer teeth 33 a of the outer plate 33 are engaged with the case splines of the coupling case 29. Engage with teeth 29a. Next, after the opening of the cylindrical portion 29 b of the coupling case 29 is closed by the flange portion 29 a, the flange portion 29 a is fixed to the cylindrical portion 29 b with the bolt 38. As a result, a sealed space 32 is formed, and the plurality of inner plates 32 are not rotatable relative to the coupling hub 28 and are sealed at a predetermined interval in the center line direction of the coupling hub 28. The plurality of outer plates 33 are not rotatable relative to the coupling case 29 and are accommodated in the sealed space 31 at a predetermined interval in the center line direction of the coupling case 29. Further, after the hydraulic oil 34 is injected into the sealed space 31 from the supply / discharge hole 29d, the supply / discharge hole 29d is closed by the plug 29e. The hydraulic oil 34 injected into the sealed space 31 also enters a predetermined gap between the adjacent inner plate 32 and outer plate 33.

このように構成されたターボコンパウンドシステムの動作を説明する。
エンジン10を始動してエンジン10から排ガスが排出されると、この排ガスは排気マニホルド14a及び排気管14bを通ってターボ過給機15の主タービン15bに流入し、排ガスの持つエネルギにより主タービン15bの回転翼15dが回転する。この回転力は主シャフト15eを介してコンプレッサ15aの回転翼15cに伝達され、コンプレッサ15aの回転翼15cの回転により吸気管12b内の吸気が圧縮される。主タービン15bから排出された排ガスはパワータービン17に流入し、排ガスの持つエネルギによりパワータービン17の回転翼17bが回転する。この回転力はパワーシャフト17a、第1タービン側歯車19a、第2タービン側歯車19b及びカップリング用ハブ28を介してインナプレート32に伝達され、インナプレート32がアウタプレート33に対して相対的に回転する。このときインナプレート32及びアウタプレート33は作動油34を剪断し、両プレート32,33間に粘性トルクが発生するので、アウタプレート33がインナプレート32に追従してインナプレート32と同一の方向に回転する。このアウタプレート33の回転力はカップリング軸27、第3エンジン側歯車22c、第2エンジン側歯車22b、第1エンジン側歯車22a及びフライホイール23を介してクランク軸10aに伝達される。アウタプレート33の回転方向はクランク軸10aの回転方向と同一であるので、アウタプレート33の回転力はエンジン10の駆動力を支援する。これにより燃費を向上できるとともに、エンジントルクを増大できる。
The operation of the turbo compound system configured as described above will be described.
When the engine 10 is started and exhaust gas is discharged from the engine 10, the exhaust gas flows into the main turbine 15b of the turbocharger 15 through the exhaust manifold 14a and the exhaust pipe 14b, and the energy of the exhaust gas causes the main turbine 15b. Rotating blade 15d rotates. This rotational force is transmitted to the rotary blade 15c of the compressor 15a via the main shaft 15e, and the intake air in the intake pipe 12b is compressed by the rotation of the rotary blade 15c of the compressor 15a. The exhaust gas discharged from the main turbine 15b flows into the power turbine 17, and the rotating blades 17b of the power turbine 17 are rotated by the energy of the exhaust gas. This rotational force is transmitted to the inner plate 32 via the power shaft 17 a, the first turbine side gear 19 a, the second turbine side gear 19 b, and the coupling hub 28, and the inner plate 32 is relative to the outer plate 33. Rotate. At this time, the inner plate 32 and the outer plate 33 shear the hydraulic oil 34 and a viscous torque is generated between the plates 32 and 33, so that the outer plate 33 follows the inner plate 32 in the same direction as the inner plate 32. Rotate. The rotational force of the outer plate 33 is transmitted to the crankshaft 10a through the coupling shaft 27, the third engine side gear 22c, the second engine side gear 22b, the first engine side gear 22a, and the flywheel 23. Since the rotation direction of the outer plate 33 is the same as the rotation direction of the crankshaft 10 a, the rotation force of the outer plate 33 supports the driving force of the engine 10. This can improve fuel efficiency and increase engine torque.

またインナプレート32とアウタプレート33は直接接触していないので、インナプレート32及びアウタプレート33間に回転差があっても、インナプレート32やアウタプレート33が摩耗することはない。
また排ガスの流量が急激に変化したり、或いは運転操作不良によりエンストしてクランク軸10aの回転速度が急激に変化しても、インナプレート32及びアウタプレート33間に介在する作動油34により上記急激な変化が吸収される。この結果、変速伝達装置18に大きな衝撃が作用することはない。
更にパワーシャフト17aとクランク軸10aの連結部の一部が剛体により機械的に繋がっていないので、即ちインナプレート32とアウタプレート33が粘性流体からなる作動油34により連結されているので、エンジン10のねじり振動を作動油34で吸収することができる。この結果、エンジン10のねじり振動がパワータービン17に伝達されないので、パワータービン17の耐久性の低下を防止できる。
Further, since the inner plate 32 and the outer plate 33 are not in direct contact, even if there is a rotational difference between the inner plate 32 and the outer plate 33, the inner plate 32 and the outer plate 33 are not worn.
Even if the exhaust gas flow rate changes abruptly or the engine shaft stalls due to poor operation and the crankshaft 10a rotates rapidly, the hydraulic oil 34 interposed between the inner plate 32 and the outer plate 33 causes the abrupt Changes are absorbed. As a result, a large impact does not act on the transmission device 18.
Further, since a part of the connecting portion between the power shaft 17a and the crankshaft 10a is not mechanically connected by the rigid body, that is, the inner plate 32 and the outer plate 33 are connected by the hydraulic oil 34 made of a viscous fluid, the engine 10 Can be absorbed by the hydraulic oil 34. As a result, the torsional vibration of the engine 10 is not transmitted to the power turbine 17, so that the durability of the power turbine 17 can be prevented from being lowered.

なお、上記実施の形態では、アウタプレートがエンジン側歯車列の第3エンジン側歯車と一体的に回転し、インナパネルがタービン側歯車列の第2タービン側歯車と一体的に回転するように構成したが、アウタプレートがタービン側歯車列の第2タービン側歯車と一体的に回転し、インナプレートがエンジン側歯車列の第3エンジン側歯車と一体的に回転するように構成してもよい。
また、上記実施の形態では、パワーシャフトにタービン側歯車列を介してカップリング用ハブを連結したが、パワーシャフトに直接カップリング用ハブを連結してもよい。
更に、上記実施の形態では、クランク軸にエンジン側歯車列を介してカップリング用ケースを連結したが、クランク軸に直接カップリング用ケースを連結してもよい。
In the above embodiment, the outer plate rotates integrally with the third engine side gear of the engine side gear train, and the inner panel rotates integrally with the second turbine side gear of the turbine side gear train. However, the outer plate may rotate integrally with the second turbine side gear of the turbine side gear train, and the inner plate may rotate integrally with the third engine side gear of the engine side gear train.
In the above embodiment, the coupling hub is connected to the power shaft via the turbine side gear train. However, the coupling hub may be directly connected to the power shaft.
Further, in the above embodiment, the coupling case is connected to the crankshaft via the engine side gear train, but the coupling case may be directly connected to the crankshaft.

本発明第1実施形態の渦電流式カップリングを含むターボコンパウンドシステムの構成図である。It is a block diagram of the turbo compound system containing the eddy current type coupling of 1st Embodiment of this invention. 図1のA部拡大断面図である。It is the A section expanded sectional view of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン
10a クランク軸
14 排気通路
15 ターボ過給機
15b 主タービン
17 パワータービン
17a パワーシャフト
18 変速伝達手段
19 タービン側歯車列
21 ビスカスカップリング
22 エンジン側歯車列
28 カップリング用ハブ
29 カップリング用ケース
31 密閉空間
32 インナプレート
33 アウタプレート
34 作動油
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 10a Crankshaft 14 Exhaust passage 15 Turbo supercharger 15b Main turbine 17 Power turbine 17a Power shaft 18 Shift transmission means 19 Turbine side gear train 21 Viscous coupling 22 Engine side gear train 28 Coupling hub 29 Coupling case 31 Sealed space 32 Inner plate 33 Outer plate 34 Hydraulic oil

Claims (2)

エンジン(10)の排ガスが通る排気通路(14)にターボ過給機(15)の主タービン(15b)が設けられ、この主タービン(15b)より排ガス下流側の排気通路(14)にパワータービン(17)が設けられ、前記パワータービン(17)のパワーシャフト(17a)と前記エンジン(10)のクランク軸(10a)とが変速伝達装置(18)を介して連結されたターボコンパウンドシステムにおいて、
前記変速伝達装置(18)がビスカスカップリング(21)を備え、
前記ビスカスカップリング(21)が、
前記パワーシャフト(17a)又は前記クランク軸(10a)に直接又は歯車列(19)を介して連結されたカップリング用ハブ(28)と、
前記クランク軸(10a)又は前記パワーシャフト(17a)に直接又は歯車列(22)を介して連結されたカップリング用ケース(29)と、
前記カップリング用ケース(29)に前記カップリング用ハブ(28)を相対回転可能に挿入することにより形成された密閉空間(31)と、
前記カップリング用ハブ(28)に対して相対回転不能であって前記カップリング用ハブ(28)の中心線方向に所定の間隔をあけて前記密閉空間(31)に収容された複数枚のインナプレート(32)と、
前記カップリング用ケース(29)に対して相対回転不能であって前記カップリング用ケース(29)の中心線方向に所定の間隔をあけかつ前記複数枚のインナプレート(32)と交互に配設されるように前記密閉空間(31)に収容された複数枚のアウタプレート(33)と、
前記密閉空間(31)に封入された作動油(34)と
を有することを特徴とするターボコンパウンドシステム。
The main turbine (15b) of the turbocharger (15) is provided in the exhaust passage (14) through which the exhaust gas of the engine (10) passes, and the power turbine is connected to the exhaust passage (14) on the exhaust gas downstream side of the main turbine (15b). (17) is provided, and in the turbo compound system in which the power shaft (17a) of the power turbine (17) and the crankshaft (10a) of the engine (10) are connected via a transmission transmission device (18),
The transmission (18) includes a viscous coupling (21);
The viscous coupling (21)
A coupling hub (28) connected to the power shaft (17a) or the crankshaft (10a) directly or via a gear train (19);
A coupling case (29) coupled to the crankshaft (10a) or the power shaft (17a) directly or via a gear train (22);
A sealed space (31) formed by inserting the coupling hub (28) into the coupling case (29) so as to be relatively rotatable;
A plurality of inner members which are not rotatable relative to the coupling hub (28) and are accommodated in the sealed space (31) at a predetermined interval in the center line direction of the coupling hub (28). Plate (32),
Relative to the coupling case (29) is non-rotatable, with a predetermined interval in the direction of the center line of the coupling case (29), and alternately disposed with the plurality of inner plates (32). A plurality of outer plates (33) accommodated in the sealed space (31),
A turbo compound system comprising: hydraulic oil (34) sealed in the sealed space (31).
作動油(34)がシリコーンオイルである請求項1記載のターボコンパウンドシステム。   The turbo compound system according to claim 1, wherein the hydraulic oil (34) is silicone oil.
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