JPS61234224A - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
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- JPS61234224A JPS61234224A JP60075495A JP7549585A JPS61234224A JP S61234224 A JPS61234224 A JP S61234224A JP 60075495 A JP60075495 A JP 60075495A JP 7549585 A JP7549585 A JP 7549585A JP S61234224 A JPS61234224 A JP S61234224A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- engine
- compressor
- turbocharger
- 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
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 9
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
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
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
- F02B29/04—Cooling of air intake supply
- F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
- F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
- F02B29/0443—Layout of the coolant or refrigerant circuit
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、エンジン内の最高圧力の上昇や燃費の悪化を
伴うことなく、エンジンに極低温の給気を供給すること
によってエンジンの高出力化を図る技術分野で利用され
る。
伴うことなく、エンジンに極低温の給気を供給すること
によってエンジンの高出力化を図る技術分野で利用され
る。
従来の技術
従来のエンジンの高出力化の技術について、第２図に従
ってその概要につき述べる。
ってその概要につき述べる。
従来の高出力化の構成を示した第２図において、符号０
１はエンジン本体、０２は排気マニホールドで、エンジ
ンＯ１からの排気を集め、０３はエンジンＯ１に給気を
供給する吸気マニホールド、０４は排気マニホールド０
２から導かれた排気により回転駆動されるタービン０４
１およびこれと同一軸上に設けられ、大気を吸入圧縮す
るコンプレッサ０４２からなる排気ターボチャージャ、
０５はコンプレッサ０４２から吐出された高圧空気を冷
却し、給気マニホールド０３に供給する空気冷却器を示
す。
１はエンジン本体、０２は排気マニホールドで、エンジ
ンＯ１からの排気を集め、０３はエンジンＯ１に給気を
供給する吸気マニホールド、０４は排気マニホールド０
２から導かれた排気により回転駆動されるタービン０４
１およびこれと同一軸上に設けられ、大気を吸入圧縮す
るコンプレッサ０４２からなる排気ターボチャージャ、
０５はコンプレッサ０４２から吐出された高圧空気を冷
却し、給気マニホールド０３に供給する空気冷却器を示
す。
エンジン０１から排出された排気は、排気マニホールド
０２を経てタービン０４１に導かれ、タービン０４１を
回転駆動させた後、大気に放出される。
０２を経てタービン０４１に導かれ、タービン０４１を
回転駆動させた後、大気に放出される。
これと同一軸上にて回転駆動されるコンプレッサ０４２
により、大気は吸入圧縮され高温高圧となって空気冷却
器０５に導びかれる。空気冷却器０５にて冷却され密度
が高められた高圧空気は、給気マニホールド０３に導か
れ、その後エンジンＯ１に供給される。
により、大気は吸入圧縮され高温高圧となって空気冷却
器０５に導びかれる。空気冷却器０５にて冷却され密度
が高められた高圧空気は、給気マニホールド０３に導か
れ、その後エンジンＯ１に供給される。
密度の高い給気を供給されたエンジン０１は、それだけ
ほぼ密度に比例した大量の燃料を燃焼させるので高出力
化される。
ほぼ密度に比例した大量の燃料を燃焼させるので高出力
化される。
上記のような従来の内燃機関のものをさらに高出力化し
ようとすると以下のような問題が生ずる欠点がある。
ようとすると以下のような問題が生ずる欠点がある。
ａ）、 給気の密度を高めるために、タービン０４１
を絞ってエネルギを増し、コンプレッサ０４２の過給圧
力を高めると、エンジン０１の機械強度の代表値である
シリンダ内最高圧力を一定値以下に保った場合、筒内の
サイクル効率が低下し、高出力化に伴って燃費が大幅に
悪化する。
を絞ってエネルギを増し、コンプレッサ０４２の過給圧
力を高めると、エンジン０１の機械強度の代表値である
シリンダ内最高圧力を一定値以下に保った場合、筒内の
サイクル効率が低下し、高出力化に伴って燃費が大幅に
悪化する。
ｂ）、 またこの時、筒内の圧力レベルの上昇に伴な
う筒内ガスと燃焼室壁の熱伝達の促進により壁温レベル
が上昇して、熱負荷信頼性を損ねる結果となる。
う筒内ガスと燃焼室壁の熱伝達の促進により壁温レベル
が上昇して、熱負荷信頼性を損ねる結果となる。
ｃ）、 給気の密度を高めるために、空気冷却器０５
の能力を向上し、給気温度を下げようとしても、外気温
や冷却水の温度レベルが一定であるために、現状高さ４
０〜５０℃までで、それ以下に下げることは困難である
。
の能力を向上し、給気温度を下げようとしても、外気温
や冷却水の温度レベルが一定であるために、現状高さ４
０〜５０℃までで、それ以下に下げることは困難である
。
ｄ）、 エンジンの過給圧を高めて高出力化した場合
のもう一つの問題は、エンジンの高速域にて高出力化で
きても低速域では排気ターボによる過給効果は小さくな
るため、低速トルクが不足し、トルク特性が悪化すると
いう欠点を有している。
のもう一つの問題は、エンジンの高速域にて高出力化で
きても低速域では排気ターボによる過給効果は小さくな
るため、低速トルクが不足し、トルク特性が悪化すると
いう欠点を有している。
上記のほかに、従来のものでは、排気中のＮＯｘを低減
し、無公害化するためには、主として燃焼のタイミング
を遅らせるなど、必然的に燃費の悪化を伴う対策で、こ
のためエンジンの性能を損ねることな（ＮＯｘを低減す
ることは困難であった。
し、無公害化するためには、主として燃焼のタイミング
を遅らせるなど、必然的に燃費の悪化を伴う対策で、こ
のためエンジンの性能を損ねることな（ＮＯｘを低減す
ることは困難であった。
発明が解決しようとする問題点
本発明は、排気ターボ過給エンジンの給気を膨張タービ
ンを用いて膨張冷却させ、エンジンに極低温の給気を供
給することにより、 イ）、エンジンの最高圧力の上昇や、燃費の悪化を伴う
ことなく、 口）、エンジンの燃焼室壁の熱負荷信頼性を損うことな
く、 ハ）、エンジンのトルク特性や部分負荷性能の悪化を伴
なうことなく、 エンジンの高出力を計る。
ンを用いて膨張冷却させ、エンジンに極低温の給気を供
給することにより、 イ）、エンジンの最高圧力の上昇や、燃費の悪化を伴う
ことなく、 口）、エンジンの燃焼室壁の熱負荷信頼性を損うことな
く、 ハ）、エンジンのトルク特性や部分負荷性能の悪化を伴
なうことなく、 エンジンの高出力を計る。
さらには、エンジンの燃費悪化を伴なうことなく排気の
ＮＯｘを低減することにある。
ＮＯｘを低減することにある。
問題点を解決するための手段
本発明は、上述の問題を解決するために、次のような手
段を採っている。すなわち、 排気ターボチャージャおよび空気冷却器を有する内燃機
関において、 １１、ｍへ空気冷
却器から出た高圧空気をさらに圧縮ｔ６コンプレツサお
よびこれと同軸で高圧空気を膨張させ、この動力をコン
プレッサに伝える膨張タービンからなる空気ターボチャ
ージャな有し、同空気ターボチャージャのコンプレッサ
から吐出された高圧空気を冷却して、上記膨張タービン
に送る中間空気冷却器を備え、上記膨張タービンにて膨
張された極低温・高圧の空気をエンジンに供給する。
段を採っている。すなわち、 排気ターボチャージャおよび空気冷却器を有する内燃機
関において、 １１、ｍへ空気冷
却器から出た高圧空気をさらに圧縮ｔ６コンプレツサお
よびこれと同軸で高圧空気を膨張させ、この動力をコン
プレッサに伝える膨張タービンからなる空気ターボチャ
ージャな有し、同空気ターボチャージャのコンプレッサ
から吐出された高圧空気を冷却して、上記膨張タービン
に送る中間空気冷却器を備え、上記膨張タービンにて膨
張された極低温・高圧の空気をエンジンに供給する。
作用
以上述べた手段によれば、したがって、中間空気冷却器
で低温化された高圧空気は膨張タービンにて膨張し、膨
張タービン動力を与えつつ、空気自体はそのエネルギ分
だけ低温化され、極低温の状態となる。また、ここで生
じた駆動力によりコンプレッサを回転駆動させる。
で低温化された高圧空気は膨張タービンにて膨張し、膨
張タービン動力を与えつつ、空気自体はそのエネルギ分
だけ低温化され、極低温の状態となる。また、ここで生
じた駆動力によりコンプレッサを回転駆動させる。
膨張タービンを出た極低温状態の空気は低温高圧の高密
度状態で給気マニホールドを経てエンジンに供給され、
この密度の高い給気を供給されたエンジンは、それだけ
ほぼ密度に比例した大量の燃料を燃焼させることが出来
るので高出力化が可能となる。
度状態で給気マニホールドを経てエンジンに供給され、
この密度の高い給気を供給されたエンジンは、それだけ
ほぼ密度に比例した大量の燃料を燃焼させることが出来
るので高出力化が可能となる。
また、筒内サイクルの温度レベルおよび火炎温度が低減
されるため、エンジンの燃焼悪化を伴なうことなく、排
気のＮＯｘを低減することが出来る。
されるため、エンジンの燃焼悪化を伴なうことなく、排
気のＮＯｘを低減することが出来る。
実施例
次に、本発明の実施例につき、第１図を参照して詳述す
る。図は例として、ディーゼルおよびガソリンエンジン
の場合を示す。
る。図は例として、ディーゼルおよびガソリンエンジン
の場合を示す。
第１図において、符号１はエンジン本体、２は排気マニ
ホールド、３は給気マニホールド、４は排気ターボチャ
ージャ、４１はタービン、４２はコンプレッサ、５はコ
ンプレッサ４２から吐出された高圧空気を冷却する空気
冷却器、６は空気ターボチャージャで、空気冷却器５か
ら出た高圧空気を圧縮するコンプレッサ６２およびこれ
と同軸にて、高圧空気を膨張させて温度を低下させ、か
つその動力をコンプレッサ６２に伝える膨張タービン６
１からなる。膨張タービン６１から出た低温高圧空気が
、給気マニホールド３へ導かれるようになっている。
ホールド、３は給気マニホールド、４は排気ターボチャ
ージャ、４１はタービン、４２はコンプレッサ、５はコ
ンプレッサ４２から吐出された高圧空気を冷却する空気
冷却器、６は空気ターボチャージャで、空気冷却器５か
ら出た高圧空気を圧縮するコンプレッサ６２およびこれ
と同軸にて、高圧空気を膨張させて温度を低下させ、か
つその動力をコンプレッサ６２に伝える膨張タービン６
１からなる。膨張タービン６１から出た低温高圧空気が
、給気マニホールド３へ導かれるようになっている。
７は中間空気冷却器で、コンプレッサ６２から吐出され
た高圧空気を冷却した後、膨張タービン６１へ送り込む
。９はバイパス管路で、空気冷却器５を出て、コンプレ
ッサ６２へ高圧空気を導（管路の途中から、開閉弁８を
介して、エンジンｌの給気マニホールド３へ直接連通す
る構造となっており、開閉弁８が開の時には、空気ター
ボチャージャ６および中間空気冷却器７をバイパスする
。
た高圧空気を冷却した後、膨張タービン６１へ送り込む
。９はバイパス管路で、空気冷却器５を出て、コンプレ
ッサ６２へ高圧空気を導（管路の途中から、開閉弁８を
介して、エンジンｌの給気マニホールド３へ直接連通す
る構造となっており、開閉弁８が開の時には、空気ター
ボチャージャ６および中間空気冷却器７をバイパスする
。
上記構成において、エンジンｌから排出された排気は排
気マニホールド２を経て、タービン４１に導かれ、ター
ビン４１を回転駆動させた後、大気に放出される。
気マニホールド２を経て、タービン４１に導かれ、ター
ビン４１を回転駆動させた後、大気に放出される。
これと同一軸上にて回転駆動されるコンプレッサ４２に
より大気は吸入圧縮され、高温高圧となって空気冷却器
５に導かれる。を気冷動量５にて冷却され、密度が高め
られた高圧空気は空気ターボチャージャ６のコンプレッ
サ６２へ導かれ、再び圧縮されて、さらに高温高圧にな
った後、再び中間空気冷却器７で冷却され低温化する。
より大気は吸入圧縮され、高温高圧となって空気冷却器
５に導かれる。を気冷動量５にて冷却され、密度が高め
られた高圧空気は空気ターボチャージャ６のコンプレッ
サ６２へ導かれ、再び圧縮されて、さらに高温高圧にな
った後、再び中間空気冷却器７で冷却され低温化する。
この時の高圧空気の温度レベルは４０〜６０℃程度とな
っている。この低温の高圧空気は膨張タービン６１にて
膨張し、膨張タービン６１に駆動力を与えつつ、空気自
体はその工、ネルギ分だけ低温化され、極低温の状態と
なる。また、ここで生じた駆動力により先のコンプレッ
サ６２を回転駆動させる。
っている。この低温の高圧空気は膨張タービン６１にて
膨張し、膨張タービン６１に駆動力を与えつつ、空気自
体はその工、ネルギ分だけ低温化され、極低温の状態と
なる。また、ここで生じた駆動力により先のコンプレッ
サ６２を回転駆動させる。
膨張タービン６１を出た極低温状態の空気は、まだ圧力
レベルも高（、低温高圧の高密度状態で給気マニホール
ド３へ導かれ、その後、エンジンｌに供給される。
レベルも高（、低温高圧の高密度状態で給気マニホール
ド３へ導かれ、その後、エンジンｌに供給される。
密度の高い給気を供給されたエンジンｌは、それだけ、
はぼ密度に比例した大量の燃料を燃焼させることが出来
るので、高出力化される。
はぼ密度に比例した大量の燃料を燃焼させることが出来
るので、高出力化される。
エンジンの低速域にて開閉弁８を開にすると、従来のも
のに比べて本発明では、排気タービンのタービン絞りが
絞られている事により、低速域でも高い過給圧力が得ら
れることから、バイパス管路９を通って、高圧の給気が
直接、給気マニホールド３に供給される。
のに比べて本発明では、排気タービンのタービン絞りが
絞られている事により、低速域でも高い過給圧力が得ら
れることから、バイパス管路９を通って、高圧の給気が
直接、給気マニホールド３に供給される。
エンジンの部分負荷時には、タービン４１を駆動する排
気エネルギが十分高くないため、コンプレッサ４２の吐
出圧力も高（な（、空気ターボチャージャ６は、抵抗と
なってエンジン性能を損ねるが、開閉弁８を開にするこ
とにより、これを避けることが出来る。
気エネルギが十分高くないため、コンプレッサ４２の吐
出圧力も高（な（、空気ターボチャージャ６は、抵抗と
なってエンジン性能を損ねるが、開閉弁８を開にするこ
とにより、これを避けることが出来る。
発明の効果
本発明によると、上記構成、作用により、次の効果が得
られる。
られる。
ａ）、エンジンに高圧で、かつ、極低温の高密度給気が
供給される事により、イ）エンジンの最高圧力上昇や燃
費の悪化を伴うことなく、口）エンジンの燃焼室壁の熱
負荷信頼性を損うことな（、高出力化が可能となる。
供給される事により、イ）エンジンの最高圧力上昇や燃
費の悪化を伴うことなく、口）エンジンの燃焼室壁の熱
負荷信頼性を損うことな（、高出力化が可能となる。
ｂ）、筒内サイクルの温度レベルおよび火炎温度が低減
されるため、エンジンの燃費悪化を伴うことな（、排気
のＮＯｘを低減することが出来る。
されるため、エンジンの燃費悪化を伴うことな（、排気
のＮＯｘを低減することが出来る。
ｄ）０部分負荷域では、開閉弁を開とすることにより部
分負荷性能を損ねることはない。
分負荷性能を損ねることはない。
第１図は本発明による内燃機関の構成を示す系統図、第
２図は従来の内燃機関の系統図である。 ｌｅｅエンジン本体、２・−排気マニホールド、３・・
給気マニホールド、４・・排気ターボチャージャ、４１
・・タービン、４２・・コンプレッサ、５・・空気冷却
器、６・・空気ターボチャージャ、６１ｅ・膨張タービ
ン、６２ｏ−コンプレッサ、７・・中間空気冷却器、８
・・開閉弁、９・・バイパス管路。 Ｃほか１名） １１４１図 −−１ｒ７＾
２図は従来の内燃機関の系統図である。 ｌｅｅエンジン本体、２・−排気マニホールド、３・・
給気マニホールド、４・・排気ターボチャージャ、４１
・・タービン、４２・・コンプレッサ、５・・空気冷却
器、６・・空気ターボチャージャ、６１ｅ・膨張タービ
ン、６２ｏ−コンプレッサ、７・・中間空気冷却器、８
・・開閉弁、９・・バイパス管路。 Ｃほか１名） １１４１図 −−１ｒ７＾
Claims (1)
- 内燃機関の排気で駆動されるタービン及び大気を吸入圧
縮するコンプレッサからなる排気ターボチャージャを有
し、さらに該圧縮空気を冷却してエンジンに供給する空
気冷却器を有する内燃機関において、上記空気冷却器か
ら出た高圧空気をさらに圧縮するコンプレッサおよびこ
れと同軸で高圧空気を膨張させ、この動力をコンプレッ
サに伝える膨張タービンからなる空気ターボチャージャ
を有し、同空気ターボチャージャのコンプレッサから吐
出された高圧空気を冷却して、上記膨張タービンに送る
中間空気冷却器を備え、上記膨張タービンにて膨張され
た極低温・高圧の空気をエンジンに供給する構成とした
内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075495A JPS61234224A (ja) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075495A JPS61234224A (ja) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | 内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61234224A true JPS61234224A (ja) | 1986-10-18 |
Family
ID=13577907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60075495A Pending JPS61234224A (ja) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | 内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61234224A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63113732U (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-22 | ||
| JPS63295817A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-12-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排気タ−ボ過給エンジン |
| JPS64322A (en) * | 1987-02-17 | 1989-01-05 | Toyota Motor Corp | Supercharging air cooling type internal combustion engine by turbo |
| FR2734324A1 (fr) * | 1995-05-18 | 1996-11-22 | Valeo Thermique Moteur Sa | Dispositif de refroidissement de l'air de suralimentation d'un moteur thermique |
-
1985
- 1985-04-11 JP JP60075495A patent/JPS61234224A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63113732U (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-22 | ||
| JPH0531221Y2 (ja) * | 1987-01-19 | 1993-08-11 | ||
| JPS64322A (en) * | 1987-02-17 | 1989-01-05 | Toyota Motor Corp | Supercharging air cooling type internal combustion engine by turbo |
| JPS63295817A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-12-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排気タ−ボ過給エンジン |
| FR2734324A1 (fr) * | 1995-05-18 | 1996-11-22 | Valeo Thermique Moteur Sa | Dispositif de refroidissement de l'air de suralimentation d'un moteur thermique |
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