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JPH11200870A - Turbo compound engine - Google Patents

Turbo compound engine

Info

Publication number
JPH11200870A
JPH11200870A JP10002741A JP274198A JPH11200870A JP H11200870 A JPH11200870 A JP H11200870A JP 10002741 A JP10002741 A JP 10002741A JP 274198 A JP274198 A JP 274198A JP H11200870 A JPH11200870 A JP H11200870A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
clutch
exhaust turbocharger
rotation
rotation speed
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
JP10002741A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Shiraishi
昌広 白石
Kazuo Aoyama
和夫 青山
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 JP10002741A priority Critical patent/JPH11200870A/en
Publication of JPH11200870A publication Critical patent/JPH11200870A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbo compound engine wherein the case of having a turbo compound mode recovering power from an exhaust turbo supercharger, its sufficient rotation is obtained even in a low or intermediate speed region and output torque of the engine can be high sufficiently maintained. SOLUTION: An engine 1 and an exhaust turbo supercharger 12 are connected by a hear train 13 through an on/off clutch 14, also the exhaust turbo supercharger 12 is formed as a variable nozzle type supercharger, an opening of a variable nozzle 12d is adjusted, so as to synchronize rotation of an intermediate shaft 16 in both sides of the on/off clutch 14 based on a rotational speed of the engine 1 and a rotational speed of the exhaust turbo supercharger 12, and also timing of connection of the exhaust turbo supercharger 12 and the engine 1 by the on/off clutch 14 is arbitrarily controlled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はターボコンパウンド
機関に関し、特に一般車両用、荷役運搬機械用、建設機
械用、特車用、船用に使用される2サイクル又は4サイ
クルの内燃機関に広く適用して有用なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbo compound engine, and more particularly to a two-cycle or four-cycle internal combustion engine used for general vehicles, cargo handling machines, construction machines, special vehicles, and ships. And useful.

【0002】[0002]

【従来の技術】ターボコンパウンド機関は機関の排気エ
ネルギを給気の過給に利用するものであるが、その一種
として機関のクランク軸と排気ターボ過給機の回転軸と
を、途中にON/OFFクラッチを介在させたギヤ列を
介して機械的に連結するとともに、排気ターボ過給機で
機関を回転し得るように前記ギヤ列の途中に、排気ター
ボ過給機側から機関側への動力伝達のみを許容するワン
ウェイクラッチを介在させたものがある。従来技術に係
るこの種のターボコンパウンド機関を図4に示す。
2. Description of the Related Art A turbo compound engine utilizes the exhaust energy of the engine to supercharge the air supply. As one type of the turbo compound engine, a crankshaft of the engine and a rotating shaft of an exhaust turbocharger are turned on / off. The power from the exhaust turbocharger side to the engine side is provided in the middle of the gear train so that the engine can be rotated by the exhaust turbocharger while being mechanically connected via a gear train with an OFF clutch interposed. In some cases, a one-way clutch that allows only transmission is interposed. FIG. 4 shows such a turbo compound engine according to the prior art.

【0003】図4に示すように、当該ターボコンパウン
ド機関は、機関1の排気管からの排ガスを排気ターボ過
給機2のタービン2aに導いてこれを回転駆動し、これ
によりこのタービン2aと同軸上に装着されたコンプレ
ッサ2bを駆動して機関1への吸入空気を加圧する。こ
のとき、機関1のクランク軸1aと排気ターボ過給機2
の回転軸2cとはギヤ列3により機械的に連結してあ
り、このギヤ列3の途中にON/OFFクラッチ4及び
ワンウェイクラッチ5が介在させてある。さらに詳言す
ると、ギヤ列3はクランク軸1aに固着したクランクギ
ヤ3a、第1中間軸6に固着したギヤ3b,3c、第2
中間軸7に固着したギヤ3d、3e、3f及び回転軸2
cに固着したギヤ3gとを有しており、ギヤ3b、3c
の間にON/OFFクラッチ4が、またギヤ3d、3e
の間にワンウェイクラッチ5がそれぞれ介在させてあ
る。ここでON/OFFクラッチ4は制御部7の制御信
号により断続され、ワンウェイクラッチ5は排気ターボ
過給機2側の回転数が大きいとき機関1側に排気ターボ
過給機2の回転を伝達するように機能する。
As shown in FIG. 4, the turbo compound engine guides exhaust gas from the exhaust pipe of the engine 1 to a turbine 2a of an exhaust turbocharger 2 to rotate the turbine 2a, thereby coaxially with the turbine 2a. The compressor 2b mounted above is driven to pressurize the intake air to the engine 1. At this time, the crankshaft 1a of the engine 1 and the exhaust turbocharger 2
Is mechanically connected to the rotary shaft 2c by a gear train 3, and an ON / OFF clutch 4 and a one-way clutch 5 are interposed in the middle of the gear train 3. More specifically, the gear train 3 includes a crank gear 3a fixed to the crankshaft 1a, gears 3b and 3c fixed to the first intermediate shaft 6, and a second
Gears 3d, 3e, 3f fixed to intermediate shaft 7 and rotating shaft 2
c, and gears 3b, 3c
Between the ON / OFF clutch 4 and the gears 3d, 3e
One-way clutches 5 are interposed therebetween. Here, the ON / OFF clutch 4 is interrupted by a control signal from the control unit 7, and the one-way clutch 5 transmits the rotation of the exhaust turbocharger 2 to the engine 1 when the rotation speed of the exhaust turbocharger 2 is high. Works like that.

【0004】制御部7は、センサ8が送出した信号を処
理して回転検出部9が検出する機関1の回転数情報に基
づいて予め記憶しておくマップ等に基づきON/OFF
クラッチ4の断続を制御する。
The control unit 7 processes a signal sent from the sensor 8 and turns ON / OFF based on a map or the like stored in advance based on information on the number of revolutions of the engine 1 detected by the revolution detection unit 9.
The on / off of the clutch 4 is controlled.

【0005】図5は上述の如き従来技術に係るターボコ
ンパウンド機関のエンジン回転数/負荷(エンジンの出
力トルク)特性の一例を示すものである。同図に示すよ
うに、当該ターボコンパウンド機関はMD(メカドライ
ブ)モード、FT(フリーターボ)モード及びTCP
(ターボコンパウンド)モードの3種類の動作モードを
有する。MDモードとは、ギヤ列3を介して機関1の動
力を排気ターボ過給機2に伝達するモードで、制御部7
からの制御信号によりON/OFFクラッチ4を接続す
ることにより当該モードとする。このMDモードでは、
排気ターボ過給機2が排気ガスのみならず機関1によっ
ても駆動され、機関1の出力トルクを増すことができ
る。このため、車両の過渡応答性を向上させるべく、車
両の加速時に機関1の過渡的な出力トルクを増すために
用いる。ここで車両の過渡応答性とは、ドライバがアク
セルを踏んだ時点から車両が任意の速度に達するまでの
時間の長短のことである。FTモードとは、通常の排気
ターボ過給機2の動作モードであり、制御部7からの制
御信号によりON/OFFクラッチ4を断とすることに
より当該モードとする。TCPモードとは、排気ターボ
過給機2の動力の一部を機関1の動力として利用するモ
ードであり、その分燃費が向上する。当該モードは、O
N/OFFクラッチ4を断とした状態で、ワンウェイク
ラッチ5の排気ターボ過給機2側におけるこの排気ター
ボ過給機2の回転に基づく回転数が機関1におけるこの
機関1の回転に基づく回転数よりも大きくなったときワ
ンウェイクラッチ5により自動的に実現される。
FIG. 5 shows an example of an engine speed / load (engine output torque) characteristic of a turbo compound engine according to the prior art as described above. As shown in the figure, the turbo compound engine has an MD (mechanical drive) mode, an FT (free turbo) mode, and a TCP.
(Turbo compound) mode. The MD mode is a mode in which the power of the engine 1 is transmitted to the exhaust turbocharger 2 via the gear train 3, and the control unit 7
The mode is set by connecting the ON / OFF clutch 4 in response to a control signal from the CPU. In this MD mode,
The exhaust turbocharger 2 is driven not only by the exhaust gas but also by the engine 1, and the output torque of the engine 1 can be increased. Therefore, it is used to increase the transient output torque of the engine 1 during acceleration of the vehicle in order to improve the transient response of the vehicle. Here, the transient response of the vehicle refers to the length of time from when the driver steps on the accelerator to when the vehicle reaches an arbitrary speed. The FT mode is a normal operation mode of the exhaust turbocharger 2, which is set by disengaging the ON / OFF clutch 4 by a control signal from the control unit 7. The TCP mode is a mode in which a part of the power of the exhaust turbocharger 2 is used as the power of the engine 1, and the fuel efficiency is improved accordingly. The mode is O
With the N / OFF clutch 4 disconnected, the rotation speed of the one-way clutch 5 on the exhaust turbocharger 2 side based on the rotation of the exhaust turbocharger 2 is changed to the rotation speed of the engine 1 based on the rotation of the engine 1. When it becomes larger, the one-way clutch 5 automatically realizes it.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
おいては、図5に示すように、機関1の低速域での過渡
的なトルクはMDモードとすることにより十分なものが
得られるが、ワンウェイクラッチ5の接続により自動的
にTCPモードとなった場合には、低速・高負荷域の定
常的なトルクが低く制限されてしまうという問題があ
る。ワンウェイクラッチ5は排気ターボ過給機2側と機
関1側との相対回転数の差によって自動的に断続される
のに対し、機関1の低速域でワンウェイクラッチ5が接
続された場合には、この機関1の回転数に合わせて排気
ターボ過給機2の回転数が低く制限され、排気ターボ過
給機2の過給機能が減殺されるからである。
In the prior art as described above, as shown in FIG. 5, sufficient transient torque in the low speed range of the engine 1 can be obtained by using the MD mode. When the one-way clutch 5 is connected to automatically switch to the TCP mode, there is a problem that steady torque in a low-speed / high-load region is limited to a low level. While the one-way clutch 5 is automatically turned on and off due to a difference in the relative rotation speed between the exhaust turbocharger 2 and the engine 1, when the one-way clutch 5 is connected in the low-speed range of the engine 1, This is because the rotation speed of the exhaust turbocharger 2 is limited to a low value in accordance with the rotation speed of the engine 1, and the supercharging function of the exhaust turbocharger 2 is reduced.

【0007】本発明は、上記従来技術に鑑み、排気ター
ボ過給機から動力を回収するターボコンパウンドモード
を有する場合において、低速域又は中速域でも十分な排
気ターボ過給機の回転が得られ機関の出力トルクを十分
高く保持することができるターボコンパウンド機関を提
供する。
The present invention has been made in view of the above prior art, and in the case where a turbo compound mode for recovering power from an exhaust turbocharger is provided, sufficient rotation of the exhaust turbocharger can be obtained even in a low speed range or a medium speed range. Provided is a turbo compound engine capable of maintaining a sufficiently high output torque of the engine.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、内燃機関の排気エネルギを給気の過給に利
用するとともに機械的に回収するように構成したターボ
コンパウンド機関において、排ガス導入口のタービンノ
ズル面積を調節する可変ノズルを有して回転数を制御し
得るように構成した可変ノズル式の排気ターボ過給機
と、この排気ターボ過給機の回転軸を機関のクランク軸
へ連結するギヤ列と、このギヤ列の途中に介装されて前
記クランク軸への動力伝達を断続するクラッチと、排気
ターボ過給機の回転数及び機関の回転数を検出する回転
数検出部と、回転数検出部からの各回転数情報に基づき
クラッチの断続を制御するとともに、クラッチの一方と
他方における排気ターボ過給機に基づく回転と機関の回
転に基づく回転とが同期するように可変ノズルの開度を
調節して排気ターボ過給機の回転数を制御する制御部と
を有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a turbo compound engine configured to utilize exhaust energy of an internal combustion engine for supercharging and mechanically recover the exhaust gas. A variable nozzle type exhaust turbocharger having a variable nozzle that adjusts the turbine nozzle area of the inlet so as to be able to control the number of revolutions, and a rotating shaft of the exhaust turbocharger is used as a crankshaft of an engine. A gear train connected to the gear train, a clutch interposed in the middle of the gear train to intermittently transmit power to the crankshaft, and a rotation speed detection unit for detecting the rotation speed of the exhaust turbocharger and the rotation speed of the engine. And controlling the on / off of the clutch based on each piece of information on the number of revolutions from the number of revolutions detecting section, and the rotation based on the exhaust turbocharger and the rotation based on the rotation of the engine in one and the other of the clutches. And having a control unit which adjusts the degree of opening of the variable nozzle control the rotational speed of the exhaust turbocharger as sake.

【0009】上述の如き本発明によれば、制御部の制御
によりクラッチの接続のタイミングを任意に設定するこ
とができ、またクラッチの接続に先立ち可変ノズルの開
度を調節することによりクラッチの機関側と排気ターボ
過給機側との回転を同期させることができる。したがっ
て、MDモードのみならず、TCPモードに入るタイミ
ングを自由に調節することができ、十分な高トルクが得
られる高速・高トルク域で選択的にTCPモードにする
とともに、低速・中速の高負荷域ではFTモードとして
可変ノズルの調節による排気ターボ過給機の回転数制御
により定常的な高出力トルクを確保する。
According to the present invention as described above, the clutch connection timing can be arbitrarily set under the control of the control unit, and the clutch opening can be adjusted by adjusting the opening of the variable nozzle prior to the clutch connection. The rotation of the side and the exhaust turbocharger side can be synchronized. Therefore, not only the MD mode but also the timing of entering the TCP mode can be freely adjusted, and the TCP mode can be selectively set in a high-speed / high-torque range where a sufficiently high torque can be obtained. In the load region, a steady high output torque is secured by controlling the rotation speed of the exhaust turbocharger by adjusting the variable nozzle in the FT mode.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の実施の形態に係るターボコ
ンパウンド機関を示すブロック図である。同図に示すよ
うに、本形態に係る排気ターボ過給機12は、排気管か
らの排ガスにより回転駆動されるタービン12a、これ
により駆動されて機関1への吸入空気を加圧するコンプ
レッサ12b及びこれらタービン12aとコンプレッサ
12bとで共用する回転軸12cを有するとともに、排
ガス導入口のタービンノズル面積を調節する可変ノズル
12dを有してその回転数を制御し得るように構成した
可変ノズル式のものである。この排気ターボ過給機12
はON/OFFクラッチ14を介在させたギヤ列13を
介して機関1のクランク軸と機械的に連結してある。ギ
ヤ列13は、機関1のクランク軸に固着したクランクギ
ヤ13a、中間軸16の一端に固着してクランクギヤ1
3aと噛合させたギヤ13b、中間軸16の他端に固着
したギヤ13c、排気ターボ過給機12の回転軸12c
に固着してギヤ13cに噛合させたギヤ13dからな
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a turbo compound engine according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, an exhaust turbocharger 12 according to the present embodiment includes a turbine 12a that is driven to rotate by exhaust gas from an exhaust pipe, a compressor 12b that is driven by the turbine 12a to pressurize intake air to the engine 1, and A variable nozzle type having a rotary shaft 12c shared by the turbine 12a and the compressor 12b, and having a variable nozzle 12d for adjusting the turbine nozzle area of the exhaust gas inlet so as to be able to control the number of rotations. is there. This exhaust turbocharger 12
Is mechanically connected to the crankshaft of the engine 1 via a gear train 13 with an ON / OFF clutch 14 interposed. The gear train 13 includes a crank gear 13 a fixed to the crankshaft of the engine 1 and a crank gear 1 a fixed to one end of the intermediate shaft 16.
3a, a gear 13c fixed to the other end of the intermediate shaft 16, a rotating shaft 12c of the exhaust turbocharger 12.
And a gear 13d fixedly engaged with the gear 13c.

【0012】制御部17は、センサ18が送出した信号
を処理して回転検出部19が検出する機関1の回転数情
報と、センサ20が送出した信号を処理して回転検出部
21が検出する排気ターボ過給機12の回転数情報とを
入力し、予め定められている手順で所定の情報処理を行
うことによりON/OFFクラッチ14の断続を制御す
るとともに、アクチュエータ22を介して可変ノズル1
2dの開度を調節するように構成してある。すなわち、
制御部17には、機関1の回転数、出力トルク及び排気
ターボ過給機12の回転数、可変ノズル12dの開度等
をパラメータとするこれらの相互関係をマップ情報とし
て記憶している。。
The control unit 17 processes the signal sent by the sensor 18 and detects the rotation speed information of the engine 1 detected by the rotation detecting unit 19, and processes the signal sent by the sensor 20 and detects by the rotation detecting unit 21. By inputting rotation speed information of the exhaust turbocharger 12 and performing predetermined information processing according to a predetermined procedure, the ON / OFF clutch 14 is controlled to be connected and disconnected, and the variable nozzle 1 is controlled via the actuator 22.
It is configured to adjust the opening of 2d. That is,
The control unit 17 stores, as map information, the interrelationship of the rotation speed of the engine 1, the output torque, the rotation speed of the exhaust turbocharger 12, the opening degree of the variable nozzle 12d, and the like as parameters. .

【0013】排気ターボ過給機12のタービン部は、そ
の詳細を図2に示すように、タービン動翼12eの外側
に可変静翼である可変ノズル12dが円周上に配置さ
れ、この可変ノズル12dにはリンクを介して駆動リン
グ12fが連結され、この駆動リング12fを制御する
ことにより可変ノズル12dの開度を変更してノズル面
積を変更することができる。このため、機関1の回転数
の低い場合にノズル面積を絞って排気ガスの流速を高
め、排気ターボ過給機12の応答性を向上させることが
できる。
As shown in FIG. 2 in detail, the turbine section of the exhaust turbocharger 12 has a variable nozzle 12d, which is a variable stationary blade, disposed on the circumference of a turbine rotor blade 12e. A drive ring 12f is connected to 12d via a link, and by controlling the drive ring 12f, the opening degree of the variable nozzle 12d can be changed to change the nozzle area. Therefore, when the rotation speed of the engine 1 is low, the nozzle area can be reduced to increase the flow rate of the exhaust gas, and the responsiveness of the exhaust turbocharger 12 can be improved.

【0014】上述の如き本形態によれば、制御部17の
制御によりON/OFFクラッチ14の接続のタイミン
グを任意に設定することができ、またON/OFFクラ
ッチ14の接続に先立ち可変ノズル12dの開度を調節
することによりON/OFFクラッチ14の機関1側と
排気ターボ過給機12側との回転を同期させることがで
きる。したがって、MDモードのみならず、TCPモー
ドに入るタイミングを自由に調節することができ、十分
な高トルクが得られる高速・高トルク域で選択的にTC
Pモードにするとともに、低速・中速の高負荷域ではF
Tモードとして可変ノズルの調節による排気ターボ過給
機12の回転数制御により定常的な高出力トルクを確保
することができる。ちなみに、MDモードは、車両の加
速時に車両の過渡応答性を向上させるべく、機関1の過
渡的なトルクを増すために用いられ、ON/OFFクラ
ッチ14を接続することにより実現する。FTモード
は、制御部17の制御によりON/OFFクラッチ14
を断状態とすることにより実現する。当該FTモードに
おける排気ターボ過給機12の回転数は、制御部17で
アクチュエータ22を制御して可変ノズル12dの開度
を調節することにより制御し得る。TCPモードは、高
速・高負荷域においてON/OFFクラッチ14の機関
1側と排気ターボ過給機12側の回転数が同じになると
いう条件の下で、制御部17の制御によりON/OFF
クラッチ14を接続することにより実現する。ON/O
FFクラッチ14の接続に際しては、このON/OFF
クラッチ14の機関1側の回転数と排気ターボ過給機1
2側の回転数とがほぼ同一である必要があるが、かかる
回転数の調節は、機関1の回転数情報と排気ターボ過給
機12の回転数情報とを処理して制御部17で可変ノズ
ル12dの開度を調節することにより行う。
According to the present embodiment as described above, the connection timing of the ON / OFF clutch 14 can be arbitrarily set under the control of the control unit 17, and the variable nozzle 12d can be set prior to the connection of the ON / OFF clutch 14. By adjusting the opening, the rotation of the ON / OFF clutch 14 on the engine 1 side and the rotation of the exhaust turbocharger 12 side can be synchronized. Therefore, the timing for entering the TCP mode as well as the MD mode can be freely adjusted, and the TC mode can be selectively selected in a high-speed / high-torque range where a sufficiently high torque is obtained.
In the P mode, F
In the T mode, a steady high output torque can be secured by controlling the rotation speed of the exhaust turbocharger 12 by adjusting the variable nozzle. Incidentally, the MD mode is used to increase the transient torque of the engine 1 in order to improve the transient response of the vehicle when the vehicle is accelerating, and is realized by connecting the ON / OFF clutch 14. In the FT mode, the ON / OFF clutch 14 is controlled by the control unit 17.
Is realized by turning off the switch. The rotation speed of the exhaust turbocharger 12 in the FT mode can be controlled by controlling the actuator 22 by the control unit 17 and adjusting the opening of the variable nozzle 12d. The TCP mode is ON / OFF controlled by the control unit 17 under the condition that the rotational speeds of the ON / OFF clutch 14 on the engine 1 side and the exhaust turbocharger 12 side are the same in a high speed / high load range.
This is realized by connecting the clutch 14. ON / O
When connecting the FF clutch 14, this ON / OFF
Number of rotations of clutch 14 on engine 1 side and exhaust turbocharger 1
The rotation speed on the second side needs to be substantially the same, but the adjustment of the rotation speed can be changed by the control unit 17 by processing the rotation speed information of the engine 1 and the rotation speed information of the exhaust turbocharger 12. This is performed by adjusting the opening of the nozzle 12d.

【0015】図3は上述の如き実施の形態に係るターボ
コンパウンド機関のエンジン回転数/負荷(エンジンの
出力トルク)特性の一例を示すものである。同図に示す
ように、当該ターボコンパウンド機関では低速乃至中速
・高トルク域の定常的な機関1の高出力トルク状態を実
現することができる。MDモードのみならず、TCPモ
ードに入るタイミングも任意に設定することができると
ともに、低速乃至中速・高トルク域における排気ターボ
過給機12の回転数は可変ノズル12dの開度を調節す
ることにより所望の回転に保持することができるからで
ある。本実施の形態によれば、従来技術のワンウェイク
ラッチ5(図4参照)をなくしてTCPモードへの切り
替えをON/OFFクラッチ14と排気ターボ過給機1
2の可変ノズル12dの開度調節により行うことができ
る。一方、低速乃至中速域の過渡的なトルクはON/O
FFクラッチ14の接続によるMDモードで、また定常
的なトルクはON/OFFクラッチ14を断状態とした
FTモードにおける可変ノズル12dの開度調節により
それぞれ十分な出力トルクを得ることができる。さらに
高速・高負荷域では、可変ノズル12dの開度調節によ
り機関1の回転と排気ターボ過給機12の回転を同期さ
せてON/OFFクラッチ14を接続し、TCPモード
にするとともに、TCPモードに入った後可変ノズル1
2dの開度を絞って回収仕事を増大させることにより更
なる燃費の向上を図ることができる。
FIG. 3 shows an example of the engine speed / load (engine output torque) characteristic of the turbo compound engine according to the above-described embodiment. As shown in the figure, the turbo compound engine can realize a steady high output torque state of the engine 1 in a low to medium to high torque range. The timing for entering the TCP mode as well as the MD mode can be set arbitrarily, and the rotation speed of the exhaust turbocharger 12 in the low to medium speed / high torque range is adjusted by adjusting the opening of the variable nozzle 12d. Thereby, the desired rotation can be maintained. According to the present embodiment, the switching to the TCP mode without the one-way clutch 5 (see FIG. 4) of the related art is performed by the ON / OFF clutch 14 and the exhaust turbocharger 1.
The adjustment can be performed by adjusting the opening of the second variable nozzle 12d. On the other hand, the transient torque in the low to medium speed range is ON / O
Sufficient output torque can be obtained in the MD mode by connecting the FF clutch 14 and the steady torque by adjusting the opening of the variable nozzle 12d in the FT mode in which the ON / OFF clutch 14 is disconnected. Further, in a high-speed and high-load range, the ON / OFF clutch 14 is connected by synchronizing the rotation of the engine 1 and the rotation of the exhaust turbocharger 12 by adjusting the opening of the variable nozzle 12d, and the TCP mode is set. After entering the variable nozzle 1
The fuel efficiency can be further improved by narrowing the opening of 2d to increase the collection work.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、本発明は、内燃機関の排気エネルギを給気の過給
に利用するとともに機械的に回収するように構成したタ
ーボコンパウンド機関において、排ガス導入口のタービ
ンノズル面積を調節する可変ノズルを有して回転数を制
御し得るように構成した可変ノズル式の排気ターボ過給
機と、この排気ターボ過給機の回転軸を機関のクランク
軸へ連結するギヤ列と、このギヤ列の途中に介装されて
前記クランク軸への動力伝達を断続するクラッチと、排
気ターボ過給機の回転数及び機関の回転数を検出する回
転数検出部と、回転数検出部からの各回転数情報に基づ
きクラッチの断続を制御するとともに、クラッチの一方
と他方における排気ターボ過給機に基づく回転と機関の
回転に基づく回転とが同期するように可変ノズルの開度
を調節して排気ターボ過給機の回転数を制御する制御部
とを有するように構成したので、制御部の制御によりク
ラッチの接続のタイミングを任意に設定することがで
き、またクラッチの接続に先立ち可変ノズルの開度を調
節することによりクラッチの機関側と排気ターボ過給機
側との回転を同期させることができる。したがって、M
Dモードのみならず、TCPモードに入るタイミングを
自由に調節することができ、十分な高トルクが得られる
高速・高トルク域で選択的にTCPモードにするととも
に、低速・中速の高負荷域ではFTモードとして可変ノ
ズルの調節による排気ターボ過給機の回転数制御により
定常的な高出力トルクを確保する。この結果、MDモー
ド、FTモード及びTCPモードの3種類のモードが最
もその特長を発揮するように各モードの運転領域を任意
に選定して低速域から高速域に至る全ての領域で定常ト
ルクも十分に高く保持した状態で効率的な機関の運転を
行うことができる。
As described in detail with the above embodiments, the present invention relates to a turbo compound engine configured to utilize exhaust energy of an internal combustion engine for supercharging of supply air and mechanically recover the exhaust gas. A variable nozzle type exhaust turbocharger having a variable nozzle that adjusts the turbine nozzle area of the inlet so as to be able to control the number of revolutions, and a rotating shaft of the exhaust turbocharger is used as a crankshaft of an engine. A gear train connected to the gear train, a clutch interposed in the middle of the gear train to intermittently transmit power to the crankshaft, and a rotation speed detection unit for detecting the rotation speed of the exhaust turbocharger and the rotation speed of the engine. And controls the on / off of the clutch based on the information on the number of revolutions from the number of revolutions detection unit, and the rotation based on the exhaust turbocharger and the rotation based on the rotation of the engine in one and the other of the clutches. And a control unit for controlling the rotation speed of the exhaust turbocharger by adjusting the opening of the variable nozzle so as to synchronize, so that the timing of clutch connection can be arbitrarily set by control of the control unit. The rotation of the clutch on the engine side and the rotation on the exhaust turbocharger side of the clutch can be synchronized by adjusting the opening of the variable nozzle prior to the connection of the clutch. Therefore, M
In addition to the D mode, the timing to enter the TCP mode can be freely adjusted, and the TCP mode can be selectively set in the high speed / high torque range where a sufficiently high torque can be obtained. In the FT mode, a steady high output torque is secured by controlling the rotation speed of the exhaust turbocharger by adjusting the variable nozzle. As a result, the operating range of each mode is arbitrarily selected so that the three modes of the MD mode, the FT mode, and the TCP mode exhibit the most features, and the steady torque is also reduced in all the ranges from the low speed range to the high speed range. Efficient operation of the engine can be performed in a state where the engine is kept sufficiently high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るターボコンパウンド
機関を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a turbo compound engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の排気ターボ過給機12の可変ノズル12
d及びその近傍部分を示す部分拡大図。
FIG. 2 shows a variable nozzle 12 of the exhaust turbocharger 12 shown in FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged view showing d and its vicinity.

【図3】図1に示すターボコンパウンド機関のエンジン
回転数/トルク特性を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an engine speed / torque characteristic of the turbo compound engine shown in FIG. 1;

【図4】従来技術に係るターボコンパウンド機関を示す
ブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a turbo compound engine according to the related art.

【図5】図4に示すターボコンパウンド機関のエンジン
回転数/トルク特性を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an engine speed / torque characteristic of the turbo compound engine shown in FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 機関 12 排気ターボ過給機 12a タービン 12b コンプレッサ 12c 回転軸 12d 可変ノズル 13 ギヤ列 14 ON/OFFクラッチ 17 制御部 18 センサ 19 回転検出部 20 センサ 21 回転検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 12 Exhaust turbocharger 12a Turbine 12b Compressor 12c Rotating shaft 12d Variable nozzle 13 Gear train 14 ON / OFF clutch 17 Control unit 18 Sensor 19 Rotation detecting unit 20 Sensor 21 Rotation detecting unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気エネルギを給気の過給に
利用するとともに機械的に回収するように構成したター
ボコンパウンド機関において、 排ガス導入口のタービンノズル面積を調節する可変ノズ
ルを有して回転数を制御し得るように構成した可変ノズ
ル式の排気ターボ過給機と、 この排気ターボ過給機の回転軸を機関のクランク軸へ連
結するギヤ列と、 このギヤ列の途中に介装されて前記クランク軸への動力
伝達を断続するクラッチと、 排気ターボ過給機の回転数及び機関の回転数を検出する
回転数検出部と、 回転数検出部からの各回転数情報に基づきクラッチの断
続を制御するとともに、クラッチの一方と他方における
排気ターボ過給機に基づく回転と機関の回転に基づく回
転とが同期するように可変ノズルの開度を調節して排気
ターボ過給機の回転数を制御する制御部とを有すること
を特徴とするターボコンパウンド機関。
1. A turbo compound engine configured to utilize exhaust energy of an internal combustion engine for supercharging air supply and to mechanically recover the air supply. The turbo compound engine includes a variable nozzle for adjusting a turbine nozzle area of an exhaust gas introduction port. A variable nozzle type exhaust turbocharger configured to control the number of revolutions, a gear train connecting a rotating shaft of the exhaust turbocharger to a crankshaft of an engine, and an intervening part in the gear train A clutch for interrupting the transmission of power to the crankshaft, a rotation speed detection unit for detecting the rotation speed of the exhaust turbocharger and the rotation speed of the engine, and a clutch based on each rotation speed information from the rotation speed detection unit. Of the variable nozzle so as to synchronize the rotation of one of the clutches based on the exhaust turbocharger with the rotation of the engine based on the rotation of the engine. Turbocompound engine and having a controller for controlling the rotational speed of the ball supercharger.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001098641A1 (en) * 2000-05-31 2001-12-27 Volvo Lastvagnar Ab Method for controlling air flow to an engine
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