(57)【要約】【課題】過給機と回収タービンとを備えたターボコンパウンドエンジンに関し、低負荷時の燃費を向上させる。【解決手段】過給機２と、回収タービン４と、回収タービン４に入力側クラッチ１０ａを介して接続されたフライホイール５と、フライホイール５に出力側クラッチ１０ｂを介して接続されると共に、クランクシャフト８と連結された動力伝達機構９と、高負荷運転状態のとき、入力側クラッチ１０ａを接とすると共に出力側クラッチ１０ｂを断としてフライホイール５に動力を蓄積し、低負荷運転状態のとき、入力側クラッチ１０ａを断とすると共に出力側クラッチ１０ｂを接としてフライホイール５に蓄積された動力をエンジンＥ側に戻す制御手段とを備える。【選択図】図１
2016128677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機と回収タービンとを備えたターボコンパウンドエンジンにおいて、
前記過給機の排気タービンよりも下流側の排気通路に接続され、排気エネルギーを回収する回収タービンと、
前記回収タービンに入力側クラッチを介して接続され、前記回収タービンの動力を蓄積するフライホイールと、
前記フライホイールに出力側クラッチを介して接続されると共に、エンジンのクランクシャフトと連結して前記フライホイールに蓄積された動力を前記エンジンに伝達する動力伝達機構と、
前記エンジンが高負荷運転状態のとき、前記入力側クラッチを接とすると共に前記出力側クラッチを断として前記フライホイールに動力を蓄積し、前記エンジンが低負荷運転状態のとき、前記入力側クラッチを断とすると共に前記出力側クラッチを接として前記フライホイールに蓄積された動力を前記エンジン側に戻す制御手段と、を備えた
ことを特徴とするターボコンパウンドエンジン。
【請求項２】
前記制御手段は、車両のエンジン性能曲線のマップが記憶されると共に、エンジン回転数とエンジントルクの関係から高負荷運転領域と低負荷運転領域とが予め設定され、高負荷運転領域のとき、前記入力側クラッチを接とすると共に前記出力側クラッチを断とし、低負荷運転領域のとき、前記入力側クラッチを断とすると共に前記出力側クラッチを接とする
請求項１に記載のターボコンパウンドエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機と排気エネルギーを回収する回収タービンとを備えたターボコンパウンドエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
過給エンジンの燃費向上法の一つとして、過給機と回収タービンとを備えたターボコンパウンドエンジンがある。
【０００３】
従来のターボコンパウンドエンジンは、図４に示すように、エンジンＥの吸排気系に過給機２が接続されると共に、過給機２の排気タービン２ａの下流側の排気通路３に回収タービン４が接続され、回収タービン４の動力が流体継手４１及び減速歯車列４２を介してエンジンＥのクランクシャフト８へ伝えられる構成となっている。
【０００４】
これにより、ターボコンパウンドエンジン１では、エンジンＥの排気系からの排気により、過給機２の排気タービン２ａが駆動されてコンプレッサ２ｂが駆動されると共に、排気タービン２ａの下流側の排気エネルギーにより、回収タービン４が駆動されて動力が回収され、その回収された動力がエンジンＥ側に戻される。
【０００５】
このようなターボコンパウンドエンジンにおいては、高負荷時に、回収タービンからエンジン出力の５〜１０パーセント程度の動力が回収されるため、エンジンの燃費率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６１−１２９４３号公報
【特許文献２】特表２００８−５３４８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、エンジンの低負荷時には、排気エネルギーが少ないので、回収タービンで回収される排気エネルギーも少なくなる。このため、低負荷での運転が多い乗用車や小型トラックでは、エンジン出力の動力を十分に回収できず、燃費向上が得られなかった。
【０００８】
本発明は、エンジンの低負荷時の燃費を向上させることができるターボコンパウンドエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るターボコンパウンドエンジンは、過給機と回収タービンとを備えたターボコンパウンドエンジンにおいて、前記過給機の排気タービンよりも下流側の排気通路に接続され、排気エネルギーを回収する回収タービンと、前記回収タービンに入力側クラッチを介して接続され、前記回収タービンの動力を蓄積するフライホイールと、前記フライホイールに出力側クラッチを介して接続されると共に、エンジンのクランクシャフトと連結して前記フライホイールに蓄積された動力を前記エンジンに伝達する動力伝達機構と、前記エンジンが高負荷運転状態のとき、前記入力側クラッチを接とすると共に前記出力側クラッチを断として前記フライホイールに動力を蓄積し、前記エンジンが低負荷運転状態のとき、前記入力側クラッチを断とすると共に前記出力側クラッチを接として前記フライホイールに蓄積された動力を前記エンジン側に戻す制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るターボコンパウンドエンジンによれば、エンジンの高負荷時に回収した動力を蓄えておき、低負荷時に放出することで、低負荷時の燃費を向上させることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るターボコンパウンドエンジンの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるフライホイールの断面図である。
【図３】エンジン性能曲線のマップを示すイメージ図である。
【図４】従来のターボコンパウンドエンジンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るターボコンパウンドエンジンを説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るターボコンパウンドエンジンの概略図である。
【００１４】
図１に示すように、ターボコンパウンドエンジン１は、エンジンＥの吸排気系に接続された過給機２と、過給機２の下流側の排気通路３に接続された回収タービン４と、回収タービン４に入力側クラッチ１０ａを介して接続されたフライホイール５と、フライホイール５に出力側クラッチ１０ｂを介して接続されると共に、クランクシャフト８に連結された動力伝達機構９と、クラッチ１０ａ，１０ｂを断接制御するエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと称する）２０と、を備えている。
【００１５】
過給機２は、エンジンＥの排気系３１に接続された排気タービン２ａと、エンジンＥの吸気系３２に接続されたコンプレッサ２ｂとを有している。排気タービン２ａとコンプレッサ２ｂとは、回転軸を介して連結されている。コンプレッサ２ｂの下流側の吸気通路には、インタークーラ３３が接続されている。
【００１６】
回収タービン４は、排気タービン２ａの下流側の排気通路３に接続されている。フライホイール５は、図２に示すように、回転シャフト５ｓに固定されると共に、内部が真空の収容容器６に収容されている。回転シャフト５ｓは、一端が入力側クラッチ１０ａを介して回収タービン４の回転軸と接続され、他端が出力側クラッチ１０ｂを介して動力伝達機構９の入力軸と接続されている。
【００１７】
収容容器６には、図２に示すように、回転シャフト５ｓが挿通される孔部６ａが形成され、孔部６ａの内周面と回転シャフト５ｓの外周面との間には、収容容器６内部を真空に保つシール７が設けられている。
【００１８】
動力伝達機構９は、入力軸が出力側クラッチ１０ｂを介してフライホイール５の回転シャフト５ｓに接続されると共に、出力軸がクランクシャフト８に連結されている。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、エンジン性能曲線マップＭとフライホイールクラッチ制御部２１とを有している。
【００２０】
エンジン性能曲線マップＭは、図３に示すような、エンジン回転数に対するエンジントルクの最大性能曲線を基に予め高負荷運転領域と低負荷運転領域が設定され、記憶されたものである。
【００２１】
フライホイールクラッチ制御部２１は、ＥＣＵ２０に入力された車両の運転状態に基づいて、エンジン性能曲線マップＭを参照することで、車両の運転状態を認識すると共に、入力側クラッチ１０ａ及び出力側クラッチ１０ｂの断接制御を行うようになっている。
【００２２】
次に、本実施形態に係るターボコンパウンドエンジンの作用効果について、図１及び図３に基づいて説明する。
【００２３】
回収タービン４は、排気タービン２ａの下流側の排気によりタービンが駆動されて、排気エネルギーを回収する。
【００２４】
ここで、車両の運転状態が図３に示す高負荷運転領域であるときは、ＥＣＵ２０のフライホイールクラッチ制御部２１は、入力側クラッチ１０ａを接とし、出力側クラッチ１０ｂを断とする。これにより、回収タービン４の回転でフライホイール５が回転され、フライホイール５に動力が蓄積される。
【００２５】
一方、車両の運転状態が図３に示す低負荷運転領域であるときは、ＥＣＵ２０のフライホイールクラッチ制御部２１は、入力側クラッチ１０ａを断とし、出力側クラッチ１０ｂを接とする。これにより、フライホイール５に蓄積された動力が動力伝達機構９を介してクランクシャフト８に伝達される。
【００２６】
したがって、本実施形態に係るターボコンパウンドエンジン１によれば、エンジンＥの高負荷時には、回収タービン４で回収した排気エネルギーによる動力をフライホイール５に蓄えておき、低負荷時に、この動力をエンジン側に戻すことができるので、低負荷時の燃費を向上させることが可能になる。
【００２７】
なお、車両の運転状態が高負荷運転領域、低負荷運転領域のいずれにも該当しないとき、フライホイールクラッチ制御部２１は、クラッチ１０ａ，１０ｂの両方を断とする制御を行う。
【００２８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００２９】
例えば、動力伝達機構９は、減速歯車機構を有する減速機構であってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  ターボコンパウンドエンジン
２  過給機
２ａ  排気タービン
３  排気通路
４  回収タービン
５  フライホイール
８  クランクシャフト
９  動力伝達機構
１０ａ  入力側クラッチ
１０ｂ  出力側クラッチ
２０  制御手段（ＥＣＵ）
【図１】
2016128677.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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