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    • 专利摘要:

    公开号:WO1990014509A1
    申请号:PCT/JP1990/000657
    申请日:1990-05-23
    公开日:1990-11-29
    发明作者:Hidetada Fukushima；Tsuneo Tanosaki；Tetsuro Oguchi
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:F02B41-00
    专利说明:
    [0001] 明 柳 タ ー ボ コ ン パ ゥ ン ド エ ン ジ ン の 動力 伝達装置 技 術 分 野
    [0002] こ の 発 明 は エ ン ジ ン の 排熱を 排熱 面 収 タ ー ビ ン に よ り 動力 と し て 回 収 す る タ ー ボ コ ン パ ゥ ン ド エ ン ジ ン の動力 伝達装置 に 係 り ， 特 に 動力 面収 を ベ ル ト に よ り 行 う タ 一 ボ コ ン パ ゥ ン ド エ ン ジ ン に 関 す る も の で あ る 。 背 景 技 術
    [0003] 従来 の タ ー ボ コ ン パ ウ ン ド エ ン ジ ン は ， エ ン ジ ン の 排 熱を 排熱 面収 タ ー ビ ン に よ り 動 力 と し て 回 収 し > こ の 動 力 を 減速 機を 介 し て ク ラ ン ク 軸 へ伝達 し て い た 。
    [0004] し か し 減速機 は 減速比が一定 の た め ， 排熱 面収 タ 一 ビ ン が最良効率 で 運転 さ れ る と き の ェ ン ジ ン 回 転数 に は 制 限 が あ り ， エ ン ジ ン の 広 い 回 転領域 で 最良効 率 が得 ら れ な い 欠点 が あ っ た 。
    [0005] 上記欠点を 改善 す る た め ， 減速機 に ト ロ イ ダ ル型無段 変速 機を 用 い る こ と に よ り ， 広 い 面 転領 域で 最良効率 が 得 ら れ る よ う に し た 動 力伝 達装置が提案 さ れ て い る 。 (例 え ば特開 昭 6 1 - 250345 号 ， 特開 昭 6卜 25 034 6 号 ： 特 開昭 62 - 3 1 3 1 号 な ど。 ）
    [0006] し か し ト ロ イ ダ ル型無段変速 機 は 制御機構 が複雑 な た め ， 実用 化 が難 し い と 共 に ， 実 用 化 さ れて も 装置 自 体 が 高価 と な る 欠点 が あ っ た 。 従 っ て こ の 発明 は上記欠点を 改善 す る 目 的 で な さ れ た も の で ， エ ン ジ ン の 広 い 面 転領域で 動力 を効率 よ く 取 出 せ る よ う に し た タ ー ボ コ ン ノ ウ ン ド エ ン ジ ン の 動力伝達 装置 を提供 し ょ う と す る も の で あ る 。 発明 の 開示
    [0007] こ の発 明 は上記 目的を達成す る た め に ， ェ ン ジ ン本体 よ り 排出 さ れ る 排気 ガ ス に よ り 回転 さ れ る 排熱面 収 タ 一 ビ ン に よ り 排熱 エ ン ジ ン を 動力 と し て 回 収 し ， こ れを 减 速手段を介 し て ェ ン ジ ン本体 の ク ラ ン ク 軸へ伝達 す る タ — ボ コ ン パ ゥ ン ド エ ン ジ ン の 動力伝達装置 に お い て ， 上 記減速手段を ェ ン ジ ン 本体 の 回転速度 に 応 じ て 変速比 を 自 動 可変す る 速度感応型 ベ ル ト 式無段変速機 よ り 構成 し た も の で あ る 。
    [0008] . こ の構成 に よ っ て ヱ ン ジ ン 本体の 広 い 面転領域で排熱 回収 タ ー ビ ン を高効率 回転領域 に維持で き る よ う に し て 排熱 エ ン ジ ン の 回 収が効率良 く 行え る よ う に な る 。
    [0009] ま た こ の 発 明 は上記 ベ ル ト 式変速装置 の ベ ル ト の切断 や は ずれを感知す る 検 出手段を 設 け ， ベ ル ト の 異常事故 が発生 し た 場合 に は こ れを 検知 し て ， 排熱面 収 タ ー ビ ン の 面 転 の 上昇を阻止す る か， 或 い は許容 面転数以 上 と な る こ と が な い よ う に構成す る こ と に よ り ， 排熱 II 収 タ ー ビ ン の破損 を 未然 に 防止す る こ と がで き る よ う に し た 。 図面 の 簡 単 な 説 明
    [0010] 第 1 図 は こ の 発 明 の 第 1 実施例 の 概略構成 図， 第 2 図 (a) , (b) , (c) は 作用 説 明 図， 第 3 図 は エ ン ジ ン 面転数 と 無 段変速機 の 減速比 の 関係を 示す 線図， 第 4 図 は こ の 発 明 の 第 2 実施例 の 概略構成図， 第 5 図 は第 4 図 の V 矢視 を 示す 部分図， 第 6 図 は こ の 発 明 の 第 3 実施例 の 概略構成 図を 示す 。 発 明.を実施す る た め の 最良 の形態
    [0011] こ の 発 明 の 実施 例を 以下 に 図面に 基づ い て 説 明 す る 。 第 1 図及び 第 2 図（a) に お い て 1 は エ ン ジ ン 本体 で ， こ の ェ ン ジ ン本体 1 よ り 排出 さ れ る 排 気 ガ ス に よ り 排熱 回 収 タ ー ビ ン 2 が駆動 さ れ る よ う に な っ て い る 。
    [0012] 3 は上記排熱回 収 タ ー ビ ン 2 の 回転を 一定 の 減速比 で 減速 す る 減速機で ， 入 力軸 3 a が上記排熱回 収 タ ー ビ ン
    [0013] 2 の 回転軸 2 a に 接続 さ れて い る 。
    [0014] ま た 減速機 3 の 出力軸 3 a に は フ ァ ン ベ ル ト を 介 し て 水 ポ ン プ 5 及 び冷却 フ ァ ン 6 を 連結 す る 回転 軸 7 が フ ァ ン ベ ル ト 8 に よ り 連動 さ れ て い て ， 減速機 3 の 出 力軸 3 a に よ り 水 ポ ン プ 5 及 び冷却 フ ァ ン 6 が 回転 さ れ る よ う に な っ て い る 。
    [0015] ま た 1 0は速度感応型 ベ ル ト 式無段変速 機で ， 入力軸 1 0 a が ヮ ン ゥ ヱ ィ ク ラ ッ チ 1 1を介 し て 上記 減速 機 3 の 出 力 軸 3 b に 接続 さ れ て い る 。
    [0016] 上 記無段変速機 1 0は 互 い に 平行す る 入 力軸 1 0 a と 出 力 軸 1 0 b を 有 し て い て ， こ れ ら 軸 1 0 a , 1 0 b に プ ー リ 1 2 , 1 3が設 け ら れ て い る 。
    [0017] こ れ ら ブ ー リ 1 2 : 1 3は入 力軸 1 0 a 及び 出 力 軸 1 0 b に そ れぞ れ固定 さ れ た 固定 プ ー リ 12 a , 13 a と ， こ れ ら 固定 プ一 リ 12 a ， 13 a の接離方 向 に 移動 自 在 な 可動プ ー リ 12 b , 13 b よ り な り ， 入力軸 10 a 側 の 可動 プ ー リ 12 b は入 力軸 10 a の 面転が高 く な る と 遠心力 に よ り 拡開 さ れ る フ ラ イ ゥ ヱ イ ト （図 示せ ず） の作用 で 固定 プ ー リ 12 a と 離 間す る 方 向 へ移動 さ れ る と 共に ， 出力軸 10 b 側の 可動 プ 一 リ 13 b は圧縮 ば ね 14に よ り 固定ブ ー リ 10側 へ付勢 さ れ て い る 。 （ 第 2 図 ）参 照）
    [0018] そ し て こ れ ら ブ ー リ 12, 13間 に は入力 軸 10 a よ り 岀 カ 軸 10 b へ 動力 を伝達す る 変速 ベ ル ト 15が捲装 さ れて い る ， ま た 上 記無段変速機 10の 出力 軸 10 b に は別 の プ 一 リ 16 が取付 け ら れて い て ， こ の プー リ 16と ク ラ ン ク 軸 ； I a に 取付 け ら れた ク ラ ン ク ブ一 リ 17の 間 に 動力伝達ベ ル ト 18 が捲装 さ れて い る 。
    [0019] 次 に 作用 を 説 明 す る と ， 排熱 面収 タ ー ビ ン 2 と ェ ン ジ ン本体 1 の ク ラ ン ク 軸 1 a 間に 設 け ら れ た 速度感応型 べ ル ト 式無段変速機 10は ヱ ン ジ ン 本体 1 の 面転 に対 し て 第 2 図（c) に 示す ブ ー リ 比 で動力 を 伝達 す る よ う に構成 さ れ て い る 。
    [0020] い ま エ ン ジ ン本体 1 が低速で 回転 し て い る と き に は入 力軸 10 a の 面転 も 低 い た め ， 入力軸 10 a に設 け ら れた 可 動プ — リ 12 b は固定 ブ ー リ 12 a 側へ移動 さ て お り ， ブ ー リ 12と 変速 ベ ル ト 15の 接す る ビ ッ チ 円径 は第 2 図（ に 示 す よ う に 大 き く ， ま た 出力 軸 10 b 側 の プ ー リ 13の ピ ッ チ 円径 は小 さ く な つ て い る 。
    [0021] こ れに よ つ て 無段変速機 10の ブ ー リ 比 は大 き く な っ て い る た め ， エ ン ジ ン本体 1 の 回転が低速 で も 排熱 面収 タ 一 ビ ン 2 の 回 転 は効率 の よ い 高効率 E 転域 に 維持 さ れ る そ の 後 エ ン ジ ン 本体 1 の 回 転 が上 る と ， ク ラ ン ク 軸 1 a の 回転 が動力伝達 ベ ル ト 1 8よ り 出 力軸 1 0 b , 変速 ベ ル ト 1 5よ り 入力 軸 1 0 a へ と 伝達 さ れて 入力 軸 1 0 a の 回転 も 上昇 し ， こ れ に よ つ て 第 2 図（b) に 示 す よ う に 入力 軸 1 0 a の 可動 プ ー リ 1 2 b が固定 プ 一 リ 1 2 a よ り 離間 し て ピ ッ チ 円径 が小 さ く な り ， 逆 に 出 力軸 1 0 b の プ ー リ 1 3の ピ ッ チ 円径 は大 き く な る 。
    [0022] 従 っ て 無段変速機 1 0の プ ー リ 比が第 2 図（c) に 示 す よ う に 減少 し ， エ ン ジ ン 本体 1 の 面 転が上 っ て も 排熱 回 収 タ — ビ ン 2 は高効率 面転域 に 維持 さ れ る た め ， エ ン ジ ン 本 体 1 の 低 速回 転か ら 高速 回 転 ま で の 広 い 回転領域 で， 排 熱回 収 タ ー ビ ン 2 に よ り 効率 の よ い 排熱 エ ネ ル ギ ー の El 収が 可能 と な る 。
    [0023] ま た 低負荷領域 （第 3 図 曲線 B ) で は 減速機 3 の 出 力 軸 3 b と 無段変速機 1 0の 入力軸 1 0 a 間 に 設 け ら れ た ヮ ン ゥ ヱ イ ク ラ ツ チ 1 1が空転 し て 排熱回 収 タ ー ビ ン 2 と ェ ン ジ ン 本体 1 間 を遮断す る た め ， 排熱 面 収 タ ー ビ ン 2 が ェ ン ジ ン 本体 1 の 負 荷 と し て 作用 す る な ど の 悪影響 を 排除 す る こ と が で き る 。
    [0024] な お第 3 図 の 曲 線 A は ヱ ン ジ ン 回 転数 に 対 す る 無段 変 速機 1 0の 減速比 （ プー リ 比 ） を 示す も の で ， 曲線 A の 下 側 の 数値 は排熱面 収 タ 一 ビ ン 2 と エ ン ジ ン 本体 1 の 回 転 比 を 示 し て い る 。
    [0025] 第 4 図 は こ の 発 明 の 第 2 実施 例 の 構成 を 示 し ， シ リ ン ダ 21 , ピ ス ト ン 22 , コ ネ ク テ ィ ン グ ロ ッ ド 23, ク ラ ン ク 軸 1 a を有す る ェ ン ジ ン 1 に ， 吸気 コ ン プ レ ッ サ 25と ， 排気 タ ー ビ ン 26と よ り な る 高圧段過給機 40が装着 さ れて い る 。
    [0026] 前記排気タ ー ビ ン 26の排気管 27の 出 口 に は排熱 回収 タ 一ビ ン 2 が配設 さ れ， 該排熱面 収 タ ー ビ ン 2 の軸 2 a は 減速機 3 を径て ブ ー リ 30に 連結 し て い る 。
    [0027] 前記 エ ン ジ ン 1 の ク ラ ン ク 軸 1 a の端部 に は プ ー リ 31 が装着 さ れて お り ， 前記 プ ー リ 30と ベ ル ト 15に よ り 連結 し て い る 。 ベ ル ト 15に は第 5 図 に 示す ご と く ， 支点 28で 支持 さ れ た レ バ 一 29の 一端 に装着 さ れた テ ン シ ョ ン ブ ー リ 32が， レ バ 一 29に取付 け ら れ た ばね 33に よ つ て 圧接 さ れて い る 。
    [0028] レ ノ 一 29の 他端 は ベ ル ト 異常 セ ン サ 34の接点 34 a に 接 し て い る 。
    [0029] 前記排気管 27に は排気開放弁 35を有す る 排気管 36が装 着 さ れ， 排気管 36の 端部 は 外気 に 開放 し て い る 。 前記 べ ル ト 異常 セ ン サ 34と 前記排気開放弁 35と は連結装置 37に よ り 連結 し て い る 。
    [0030] 次 に 作用 に つ い て 説 明す る 。 排熱面収 タ 一 ビ ン 2 は ェ ン ジ ン の 高圧段過袷機 40の 排熱を 面収 し て ， そ の 出力 を 減速機 3 を経て プ ー リ 30に 伝え ， ベ ル ト 15に よ っ て プ — リ 31を経て ク ラ ン ク 軸 1 a に伝 え て エ ン ジ ン の 出 力を 增 加 さ せ る 。 ベ ル ト 15が切断 ま た は は ずれ をお こ す と レ バ 一 29の端部 は ベ ル ト 異常 セ ン サ 34の 接点 34 b に 移動 し ， 連結 さ れて い る 排気開放弁 35を 開 い て 排気管 27の 排気 ガ ス を 外気 に 排 出 す る た め ， 排熱 面収 タ 一 ビ ン 2 の 回転 は 上昇 し な い 。
    [0031] 連結装置 37は， 機械的 な も の で あ っ て も ， 油圧的 あ る い は 空圧的 な も の で あ っ て も 差 し 支 え な い 。
    [0032] 第 6 図 は こ の 発 明 の 第 3 実施例 の 構成 を示 す。
    [0033] 第 4 図 の 実施例 と 同 一 の 構成部分 の 説 明 は 省略 す る 。 こ の 第 3 実施例 の も の は ， ベ ル ト 1 2に は電 気的 に ベ ノレ ト の 切断 ま た は は ずれ を検 出 す る セ ン サ 44が配設 さ れ， 前記 セ ン サ 44と ， 電子 制御燃料噴射装置 45と ， 表 示パ ネ ル 46と は そ れ ぞ れ コ ン ト ロ ー ラ 47と 接続 し て い る 。
    [0034] そ し て 高圧段過袷機 40の 排気管 2 7に は 排気 開放弁 3 5が 装着 さ れ て い る 。
    [0035] ベ ル ト 1 5が切断 ま た は は ずれ を お こ す と ， セ ン サ 4 4は こ れ を感知 し て 信号を コ ン ト ロ ー ラ 47に 送 る 。 コ ン ト ロ ー ラ 47は表示パ ネ ル 46に ベ ル ト 異常 の 信号 を送 る と と も に ， 電子制御燃料噴射装置 45に ア イ ド ル時 の 燃料噴射 量の 指示 を行 う 。
    [0036] こ れに よ り オ ペ レ ー タ は ベ ル ト の 異常 を知 り ， ェ ン ジ ン は ア イ ド リ ン ク 回転 と な り ， 従 っ て 排 熱面 収 タ ー ビ ン は無負荷 と な っ て も 許容回 転数 ま で 回転 は上 昇 し な い 。
    [0037] し か し な が ら こ の ま ま で は運転 に 支障 を来 す の で ， 排 気開放弁 35を 開 い て 排気管 27の 排気 ガ ス を排 出 し て 排熟 面収 タ ー ビ ン の 作 動を 停止 し ， 燧料噴射 量 を 正規 に 戻 し て 運転 を 継続 す る 。 産業上 の 利用 可能性
    [0038] こ の 発 明 は以上詳述 し た よ う に ， エ ン ジ ン の排熱ガ ス か ら 発熱 エ ネ ル ギ ー を動力 と し て 回 転す る 排熱回 収タ 一 ビ ン と ェ ン ジ ン 本体 の ク ラ ン ク 軸を 速度感応型 ベ ル ト 式 無段変速機で 接続 し た こ と に よ り ， ヱ ン ジ ン の 回 転速度 に応 じ て 変速比 が 自 動的 に 可変 す る た め ， ェ ン ジ ン の 広 い 面転領域で 排熱 面収 タ ー ビ ン を高効率 回転領域 に維持 す る こ と がで き る 。
    [0039] こ れ に よ つ て排熱 エ ネ ルギ ー を 効 率良 く 面 収す る こ と がで き る と 共 に ， 比較的構造が簡単で かつ安価な ベ ル ト 式無段変速機を採用 し た こ と に よ り ， 複雑 な 制御機構 を 必要 と し な い と 共 に ， 小型 の エ ン ジ ン に も 容易 かつ安価 に 実施す る こ と がで き る よ う に な る 。
    [0040] ま た こ の 発 明 に よ れ ばベ ル ト 式変速機 の ベ ル ト が切断 ま た は は ずれ る 等 の ベ ル ト の 異常が起 っ た 場 合で も ， こ れ ら の異常を 検知 し て 排熱 回収 を タ ー ビ ン の 回転 の上昇 を阻止す る か 或 い は許容回転数以上 の 回 転 に な ら な い よ う に す る こ と に よ り ， 排熱 回収 タ ー ビ ン の破損 を未然 に 防止で き る 。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    (1) エ ン ジ ン 本体 よ り 排 出 さ れ る 排気 ガ ス に よ り 回 転 さ れ る 排熱 面収 タ 一 ビ ン に よ り 排熱 エ ネ ル ギ ー を動力 と し て 回 収 し ， こ れを 減速手段 を 介 し て エ ン ジ ン 本体 の ク ラ ン ク 軸へ 伝達 す る タ 一 ボ コ ン パ ゥ ン ド エ ン ジ ン の 動力 伝 達装置 に お い て ， 上記減速手段 を ヱ ン ジ ン 本 体 の 回転速 度 に 応 じ て 変速比 を 自 動可変す る 速度感応型 ベ ル ト 式無 断変速機 よ り 構成 し た こ と を特徴 と す る ， タ ー ボ コ ン パ ゥ ン ド エ ン ジ ン の 動力 伝達装置。
    (2) 排熱 回収 タ 一 ビ ン の 回 転 を 減速 す る 減速機 の 出 力 軸 と ， 速度感応型 ベ ル ト 式無段変速機 の 入力軸 の 間 を ヮ ン ゥ ュ ィ ク ラ ツ チ を 介 し て 接続 し た 請求 の 範囲 第 1 項記載 の動力伝達装置。
    (3) 動力 回収 を べ ト に よ り 行 う タ ー ボ コ ン パ ゥ ン ド エ ン ジ ン に お い て ， ベ ル ト の 切断お よ び は ず れを 感知 す る 検 出手段 を 設 け ， 高圧段過給機 の タ ー ビ ン の 排気管 に 排 気 開放弁を 装着 し， 前記検出 手段 と 前 記排気開放弁 と を 連 結 し た こ と を 特徵 と す る タ ー ボ コ ン ノ、' ゥ ン ド エ ン ジ ン の 動力 伝達装置。
    (4) 電子 制御燃料噴射装置 を有 し ， 動力 面収 を ベ ル ト に よ り 行 う タ ー ボ コ ン ノ ウ ン ド ェ ン ジ シ に お い て ， ベ ル ト の 切断及 び は ずれ を 感知す る 電 気的 検 出 手段 と ， ベ ル ト の 切 断お よ び は ず れを 表示 す る 表 示パ ネ ル と ， 前記電 気 的検 出手 段か ら の 信号 を 受 け て ， 前 記電 子制御燃料噴射 装置 と 前記パ ネ ル と に 信号 を 発 す る コ ン ト ロ ー ラ を 設 け た こ と を 特徵 と す る タ ー ボ コ ン パ ゥ ン ド エ ン ジ ン の動力 伝達装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    US20080092540A1|2008-04-24|Engine apparatus with heat recovery system and relative heat recovery method
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-11-29| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): GB KR US |
    1990-11-29| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): FR |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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