JPH02104918A - ターボチャージャの排気ブレーキ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はターボチャージャのタービン軸に取付けた発電
機の発電動作の制御により、車両を制動するターボチャ
ージャの排気ブレーキ装置に関する。

（従来の技術） エンジンの排気ガスを排気タービンに導いて高速回転さ
せ、該排気タービンと同軸に配置されたコンプレッサを
高速回転駆動してエンジンの過給を行う排気タービン駆
動過給機（ターボチャージャ）は古くから知られている
。

そして、この種のターボチャージャの回転軸に電動機構
を取付け、該電動機構の発電作動により排気エネルギー
を電力に変換してエンジンの出力軸の電動機に供給して
エンジン出力として帰還させたり、ブレーキ時には出力
軸の電動機に発電作動させバッテリを充電させてブレー
キ効果を向上させようとするエンジンのエネルギー回収
装置の提案が特開昭５９−１４１７１４号公報に開示さ
れて−いる。

（発明が解決しようとする課題） 上述の提案においては、出力軸の電動機を発電作動させ
てエンジンに制動力をかけており、排気ブレーキによる
制動力は利用されていない。

また、排気管にバルブを設け、下り坂などでこのバルブ
を閉じてエンジンの排圧上昇させる排気ブレーキは一般
に知られているが、このような排気パルプによフて排圧
を上昇させる代りに、ターボチャージャの電動機構の発
電量を増加させ、エンジンの排圧を上昇させようとする
試みもあるが、電動機構の発電量を増加させた場合、タ
ービンの回転数が低下して、第３図に示すタービン特性
図により明らかなように排圧は上昇せずに低下する傾向
を示して、排気ブレーキとしての作動は不可能となると
いう問題を有している。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的はターボチャージャに配置した電動機構の発電
動作を行わせながら、排気ブレーキとしても動作させよ
うとするターボチャージャの排気ブレーキ装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、回転軸に電動機構を備えたターボチャ
ージャによりエンジンの排圧を上昇させて車両を制動す
るターボチャージャの排気ブレーキ装置において、ター
ビンを駆動するスクロールを分割せしめ、その流路を開
閉制御するバルブと、前記電動機構の発電出力の制御と
バルブの開閉制御とにより排圧を上昇せしめる制御手段
とを備えたターボチャージャの排気ブレーキ装置が提供
される。

（作用） 本発明では、タービンのスクロールを二つに分割して開
閉制御用のバルブを設け、排気ブレーキの必要時には片
方のスクロールのみにてタービンを駆動するとともに、
電動機構の発電量も制御するので、排圧を上昇させる作
用がある。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

図において、１はターボチャージャで、タービン２、コ
ンプレッサ３、電動機構４を備え、これらは同一回転軸
１１上に配置されている。

タービン２は図示していないエンジンの排気流路に接続
された排気導入管５からの排気ガスエネルギーにより回
転駆動されるもので、排気導入管５は隔壁５０により大
流路５１および小流路５２の二つの流路に分割され、そ
れぞれ大スクロール２１および小スクロール２３を介し
て排気ガスを圧送してタービン２を駆動するよう形成さ
れている。

６１は大バルブ、６２は小バルブでそれぞれ大流路５１
、小流路５２の排気ガス流路を開閉するものであり、こ
れらの開閉動作はそれぞれ大バルブアクチュエータ７１
、小バルブアクチュエータ７２の制御により動作するも
のである。

コンプレッサ３は排気エネルギーにより駆動されるター
ビン２の出力により駆動されて、吸気口３１から取入れ
る外気を吸気スクロール３２を介してエンジンに過給す
るものである。

電動機構４は回転軸１１に配置された回転子４１と、該
回転子４１に対応する固定子４２とを有し、例えば永久
磁石型の回転子４１がタービン２のトルクにより回転駆
動されると、固定子４２から発電出力が得られ、排気ガ
スエネルギーが電力として回生できて、バッテリの充電
などが行えるものである。また、固定子４２からの発電
電力の周波数の計測により、電動機構４の回転数が検知
できるため、この検知信号はコントローラ７に送信され
る。

コントローラ７はマイクロコンピュータ構成のもので、
演算処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順
などを格納する各種メモリ、人／出力ポートなどを備え
ている。そして、電動機構４からの回転数の検知信号、
排気導入管５に設けたタービン入口圧力計５３からの圧
力信号や、排気ブレーキスイッチ８などからの信号が入
力されると、所定の演算処理が行われて格納された制御
手順に基づき大バルブアクチュエータ７１、小バルブア
クチュエータ７２などにそれぞれのバルブを開閉する制
御指令を発するよう構成されている。

このように構成された本実施例において、排気ブレーキ
が必要な場合、排気導入管５に設けた大バルブ６１を閉
じて小バルブ６２のみを開き、排気ガスを小スクロール
２２によりタービン２を回転駆動するとともに、電動機
構４により発電させて所定の負荷を与えると、タービン
２の回転は上昇するが許容回転数以内に抑えられ、排圧
の上昇による排気ブレーキ作動が得られることになる。

第２図はこのような場合の作動の一例を示す処理フロー
図であり、つぎにこの処理フロー図について説明する。

ステップ１において、排気ブレーキスイッチ８の操作を
チエツクし、スイッチオフの場合はステップ２に進んで
、電動機構４の通常の発電制御を行うが、スイッチオン
の場合はステップ３〜４に進み、電動機構４の発電量を
所定量上昇させる制御と、小バルブ６２を開いて大バル
ブ６１を閉じるよう、小バルブアクチュエータ７２と大
バルブアクチュエータ７１とに指令を発する。

ステップ５では排気ブレーキスイッチ８の状態をチエツ
クして、オンの場合はステップ６にて電動機構４からの
回転検知信号Ｎとタービン入口圧力計５３からの圧力信
号Ｐとを測定する。

そしてステップ７では圧力信号Ｐとエンジンストールを
生ずる圧力ＰＡとを比較し、圧力信号Ｐが小さいときは
ステップ８に進み、回転検知信号Ｎと電動機構破損許容
回転数ＮＡとを比較して、回転検知信号ＮがＮＡに達し
ていないときはステップ９に進む、ここではタービン入
口圧力の信号Ｐと排気ブレーキの必要とする排圧Ｐ８と
を比較し、入口圧力Ｐが排圧Ｐ、に到達していると排気
ブレーキとして作動することになり、排圧Ｐａに達して
いないときはステップ１１に進んで′ｔＩ！１３機構４
の発電量を下降する制御を行ってステップ５に戻り、フ
ローを繰返すことになる。

なお、ステップ５にて排気ブレーキスイッチ８がオフの
場合や、ステップ８にて回転検知信号Ｎが破損許容回転
数に達しているときは、ステップ１０に移行して大バル
ブ６１を開く指令を大バルブアクチュエータ７２に発令
することになる。

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で例えば電動機構の発電負荷を制御し
て発電量を変化させることにより、エンジンの排圧調整
を行って制動力を可変にするように、種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

（発明の効果） 本発明によれば、ターボチャージャの排気タービンのス
クロールを大小二つのスクロールに分割し、排気ブレー
キの必要時には小スクロールのみに排気ガスを流すとと
もに電動機構の発電量を所定値に制御してターボチャー
ジャの回転数を所望する許容回転数以下に抑えるので、
エンジンの排圧の上昇によって排気ブレーキの作動が十
分に得られる効果があり、また、ターボチャージャの回
転数が異常に上昇して破損する事故が防止できる効果も
生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図、第３
図はタービンの回転数と流量と圧力比との関連を示すタ
ービン特性図である。 １・・・ターボチャージャ、２・・・タービン、３・・
・コンプレッサ、４・・・電動機構、５・・・排気導入
管、２１・・・大スクロール、２２・・・小スクロール
、６１・・・大バルブ、６２・・・小バルブ、７１・・
・大バルブアクチュエータ、７２・・・小バルブアクチ
ュエータ。 特許出願人　　いすＸ自動車株式会社 代　　理　　人　　　弁理士　　辻　　　　　　實第３
図 イ・）；　艶Ｅ、・・久−１（ゴ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転軸に電動機構を備えたターボチャージャによりエン
   ジンの排圧を上昇させて車両を制動するターボチャージ
   ャの排気ブレーキ装置において、タービンを駆動するス
   クロールを分割せしめ、その流路を開閉制御するバルブ
   と、前記電動機構の発電出力の制御とバルブの開閉制御
   とにより排圧を上昇せしめる制御手段とを備えたことを
   特徴とするターボチャージャの排気ブレーキ装置。