JPH04116229A - エンジンの過給装置 - Google Patents
エンジンの過給装置Info
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- JPH04116229A JPH04116229A JP2234128A JP23412890A JPH04116229A JP H04116229 A JPH04116229 A JP H04116229A JP 2234128 A JP2234128 A JP 2234128A JP 23412890 A JP23412890 A JP 23412890A JP H04116229 A JPH04116229 A JP H04116229A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- turbine generator
- stage supercharger
- exhaust
- driven
- Prior art date
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- 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
- F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
- F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
- F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
- F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
- F01N5/04—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using kinetic energy
-
- 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
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
- F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
- F02B33/40—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of non-positive-displacement type
-
- 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
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/44—Passages conducting the charge from the pump to the engine inlet, e.g. reservoirs
-
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- 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)
- 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）
本発明は低速時のエンジントルクを格段に増大させよう
とするエンジンの過給装置に関する。
とするエンジンの過給装置に関する。
（従来の技術）
エンジンの排気エネルギーをタービンに導いて高速回転
させ、タービン軸に接続したコンプレッサを駆動してエ
ンジンに過給気を圧送するターボチャージャが広く使用
されている。
させ、タービン軸に接続したコンプレッサを駆動してエ
ンジンに過給気を圧送するターボチャージャが広く使用
されている。
このようなターボチャージャを設けたエンジンにおいて
は、排気エネルギーの少ない低速回転域では過給気圧が
低くてトルクの向上が不十分のため、ターボチャージャ
の回転軸に電動機構を取付け、エンジンの低回転高負荷
時には電動機構を電動機として駆動し、過給気圧を上昇
させる提案が内燃機関のターボチャージャとして特開昭
６０−１９５３２９号公報に開示されている。
は、排気エネルギーの少ない低速回転域では過給気圧が
低くてトルクの向上が不十分のため、ターボチャージャ
の回転軸に電動機構を取付け、エンジンの低回転高負荷
時には電動機構を電動機として駆動し、過給気圧を上昇
させる提案が内燃機関のターボチャージャとして特開昭
６０−１９５３２９号公報に開示されている。
そして、エンジンの低回転時におけるタービントルクの
不足によるバッテリ充電能力やタービン効率の低下を補
うため、排気ガス流速の制御手段によりガス流速を増速
させる提案が特開平１−１１７９２５号公報に示されて
いる。
不足によるバッテリ充電能力やタービン効率の低下を補
うため、排気ガス流速の制御手段によりガス流速を増速
させる提案が特開平１−１１７９２５号公報に示されて
いる。
（発明が解決しようとする課題）
上記のこれらの公開公報に示された提案では、エンジン
の低回転時には通電された電動機構のトルクによる付勢
や、また、排気ガス流速の増加によりコンプレッサの圧
気作動が活発となってエンジンへの過給気圧が増大し、
第２図の鎖線のようにエンジントルクが向上する。
の低回転時には通電された電動機構のトルクによる付勢
や、また、排気ガス流速の増加によりコンプレッサの圧
気作動が活発となってエンジンへの過給気圧が増大し、
第２図の鎖線のようにエンジントルクが向上する。
しかし、このようなターボチャージャのコンプレッサで
はその回転数を上昇させても低流量高圧力比しか得られ
ないので、第３図の鎖線にて示す例えば直流直巻電動機
の低速特性のような優れたトルク特性が得られないとい
う問題がある。
はその回転数を上昇させても低流量高圧力比しか得られ
ないので、第３図の鎖線にて示す例えば直流直巻電動機
の低速特性のような優れたトルク特性が得られないとい
う問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的はエンジンの低速トルクを飛躍的に改善しよう
とするエンジンの過給装置を提供することにある。
その目的はエンジンの低速トルクを飛躍的に改善しよう
とするエンジンの過給装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
上述の目的を達成するために本発明によれば、エンジン
の排気流路に配置され排気エネルギーを電力として回収
するタービン発電機と、該エンジンの吸気流路に配置さ
れ電動駆動による直列接続の二段過給機とを有し、該二
段過給機を前記タービン発電機からの回生電力により駆
動せしめるエンジンの過給装置が提供される。
の排気流路に配置され排気エネルギーを電力として回収
するタービン発電機と、該エンジンの吸気流路に配置さ
れ電動駆動による直列接続の二段過給機とを有し、該二
段過給機を前記タービン発電機からの回生電力により駆
動せしめるエンジンの過給装置が提供される。
（作用）
本発明ではエンジンの排気流路にタービン発電機を設け
て排気エネルギーを電力として回収し、エンジンの吸気
流路には電動駆動による直列の二段過給機を取付けてタ
ービン発電機からの回生電力により高速回転させて二段
の過給機構により高圧の過給気をエンジンに供給する。
て排気エネルギーを電力として回収し、エンジンの吸気
流路には電動駆動による直列の二段過給機を取付けてタ
ービン発電機からの回生電力により高速回転させて二段
の過給機構により高圧の過給気をエンジンに供給する。
（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。
する。
第１図は本発明にかかるエンジンの過給装置の一実施例
を示す構成ブロック図である。
を示す構成ブロック図である。
同図において、１はエンジンで、例えばディーゼルエン
ジンであり、その排気管１１にはタービン発電機２が取
付けられ、エンジン１の排気エネルギーにより回転駆動
されるタービン２１の回転軸には、超高速駆動によって
効率よく発電を行う発電機２２が配置され、該発電機２
２の固定子巻線２３からの出力は電力変換器４１に導か
れている。なお、２４はタービン発電機２のガス排出口
に設けられたサイレンサである。
ジンであり、その排気管１１にはタービン発電機２が取
付けられ、エンジン１の排気エネルギーにより回転駆動
されるタービン２１の回転軸には、超高速駆動によって
効率よく発電を行う発電機２２が配置され、該発電機２
２の固定子巻線２３からの出力は電力変換器４１に導か
れている。なお、２４はタービン発電機２のガス排出口
に設けられたサイレンサである。
１２はエンジン１の吸気管であり、その上流方向にはイ
ンタークーラ１３を介して二段過給機３が取付けられて
いる。該二段過給機３は高圧コンプレッサ３１と、低圧
コンプレッサ３２との直列接続の二段を同軸上に備えて
おり、両者を接続する回転軸には駆動用の電動機３３が
配置され、前述の電力変換器４１を介する発電機２２の
発電出力によって高速駆動されるように構成されている
。
ンタークーラ１３を介して二段過給機３が取付けられて
いる。該二段過給機３は高圧コンプレッサ３１と、低圧
コンプレッサ３２との直列接続の二段を同軸上に備えて
おり、両者を接続する回転軸には駆動用の電動機３３が
配置され、前述の電力変換器４１を介する発電機２２の
発電出力によって高速駆動されるように構成されている
。
そして、エアークリーナ３４から吸入された外気はまず
低圧コンプレッサ３２の圧気作動により一段目の圧気と
なってインタークーラ３５に達し、ここで冷却されたイ
ンタークーラ３５からの圧気はさらに高圧コンプレッサ
３１の圧気作動により二段目の高圧の圧気となり、イン
タークーラ１３を介して冷却されてエンジン１に高圧過
給気が圧送されるものである。
低圧コンプレッサ３２の圧気作動により一段目の圧気と
なってインタークーラ３５に達し、ここで冷却されたイ
ンタークーラ３５からの圧気はさらに高圧コンプレッサ
３１の圧気作動により二段目の高圧の圧気となり、イン
タークーラ１３を介して冷却されてエンジン１に高圧過
給気が圧送されるものである。
４はコントローラであり、マイクロコンピュタからなり
、中央制御装置、各種メモリ、入／出力回路などを備え
たもので、例えばエンジン回転数やエンジン負荷、二段
過給機の回転数などの所定の信号が入力されると、電力
変換器４１に指令を発し、タービン発電機２からの出力
を二段過給機３の電動機３３を高速駆動する周波数の電
力に変換せしめ、二段過給機を作動させるように構成さ
れている。
、中央制御装置、各種メモリ、入／出力回路などを備え
たもので、例えばエンジン回転数やエンジン負荷、二段
過給機の回転数などの所定の信号が入力されると、電力
変換器４１に指令を発し、タービン発電機２からの出力
を二段過給機３の電動機３３を高速駆動する周波数の電
力に変換せしめ、二段過給機を作動させるように構成さ
れている。
つぎに、このように構成された本実施例の作動を説明す
ると、エンジン１への吸気はエアークリーナ３４を介し
て二段過給機３の低圧コンプレッサ３２にまず導入され
る。
ると、エンジン１への吸気はエアークリーナ３４を介し
て二段過給機３の低圧コンプレッサ３２にまず導入され
る。
そして、エンジン１の排気エネルギーにより駆動されて
発電するタービン発電機２からの出力が、電力変換器４
１を介して二段過給機３の電動機３３に供給されるため
、低圧コンプレッサ３２は導入された空気を圧縮してイ
ンタークーラ３５を介して高圧コンプレッサ３１に一段
目の圧気として送気する。
発電するタービン発電機２からの出力が、電力変換器４
１を介して二段過給機３の電動機３３に供給されるため
、低圧コンプレッサ３２は導入された空気を圧縮してイ
ンタークーラ３５を介して高圧コンプレッサ３１に一段
目の圧気として送気する。
ついで、電動機３３と同軸の高圧コンプレッサ３１は圧
送された一段目の圧気をさらに圧縮し、インタークーラ
１３を介し冷却してエンジン１の吸気管１２に高ブース
ト圧の過給気を圧送する。
送された一段目の圧気をさらに圧縮し、インタークーラ
１３を介し冷却してエンジン１の吸気管１２に高ブース
ト圧の過給気を圧送する。
したがって、エンジンへの供給燃料の増加により、第３
図の鎖線にて示すトルク特性のような優れた低速時のト
ルクアップが図られることになる。
図の鎖線にて示すトルク特性のような優れた低速時のト
ルクアップが図られることになる。
第４図は一般のコンプレッサの圧縮特性を示す曲線図で
あり、エンジンの低速時には空気流量が少なく、圧力比
を大にすると容易にサージラインに達してしまい、−段
の圧縮機では高圧の圧縮が困難であることを示したもの
である。
あり、エンジンの低速時には空気流量が少なく、圧力比
を大にすると容易にサージラインに達してしまい、−段
の圧縮機では高圧の圧縮が困難であることを示したもの
である。
第５図は本発明の他の実施例を示す構成ブロック図であ
り、第１図と同一の部分には同一の符号を付し、その説
明は省略する。
り、第１図と同一の部分には同一の符号を付し、その説
明は省略する。
第５図において、５はエンジン１の排気管１１に接続さ
れた回転電機付ターボチャージャで、エンジン１の排気
エネルギーにより駆動されるタービン５１には同軸上に
回転電機５３とコンプレッサ５２とが設けられている。
れた回転電機付ターボチャージャで、エンジン１の排気
エネルギーにより駆動されるタービン５１には同軸上に
回転電機５３とコンプレッサ５２とが設けられている。
そして、タービン５１を駆動後の排出ガスはタービン発
電機２に導かれ、その発電機２２の出力は電力変換器４
１に送電されて、二段過給機３の電動機３３の電力源と
なり、また、回転電機５３からの発電出力も電力変換器
４１を介して電動機３３に供給される。なお、タービン
５１のトルクにより駆動されるコンプレッサ５２はエア
ークリーナ５４から外気を取入れて圧縮し、連結管５５
およびインタークーラ５６を介して二段過給機３の低圧
コンプレッサ３２に送気される。
電機２に導かれ、その発電機２２の出力は電力変換器４
１に送電されて、二段過給機３の電動機３３の電力源と
なり、また、回転電機５３からの発電出力も電力変換器
４１を介して電動機３３に供給される。なお、タービン
５１のトルクにより駆動されるコンプレッサ５２はエア
ークリーナ５４から外気を取入れて圧縮し、連結管５５
およびインタークーラ５６を介して二段過給機３の低圧
コンプレッサ３２に送気される。
６はバイパス管で、エンジン１の吸気管１２と連結管５
５との間をバイパスするように配管されており、該バイ
パス管６の途中にはバイパス弁６１が配置されて、コン
トローラ４の指令によってバイパス管６の開／閉を行う
ように構成されている。
５との間をバイパスするように配管されており、該バイ
パス管６の途中にはバイパス弁６１が配置されて、コン
トローラ４の指令によってバイパス管６の開／閉を行う
ように構成されている。
このような第５図に示した実施例においては、前述の第
１図の実施例の二段過給機３の前段としてコンプレッサ
５２が配置されたもので、二段過給機３の高圧縮作動に
よる高ブースト圧力より、さらに高圧力の過給気が得ら
れて、エンジンの低回転高負荷時のトルク増大が図られ
ることになる。なお、バイパス管６に設けたバイパス弁
６１の開度により、エンジン１の運転状態に応じた過給
気圧に制御されることになる。
１図の実施例の二段過給機３の前段としてコンプレッサ
５２が配置されたもので、二段過給機３の高圧縮作動に
よる高ブースト圧力より、さらに高圧力の過給気が得ら
れて、エンジンの低回転高負荷時のトルク増大が図られ
ることになる。なお、バイパス管６に設けたバイパス弁
６１の開度により、エンジン１の運転状態に応じた過給
気圧に制御されることになる。
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種々の変形が可能であり、これらの
変形を本発明の範囲から排除するものではない。
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらの
変形を本発明の範囲から排除するものではない。
（発明の効果）
上述のように本発明によれば、エンジンの排気流路にタ
ービン発電機を設けて排気エネルギーにより駆動して電
力回生を行い、吸気流路には電動駆動による二段過給機
を取付けて前記の回生電力により高速駆動するので、二
段の過給機によってサージラインに達することな（高圧
の圧気が得られ、低回転時のエンジンのトルクアップが
行える。
ービン発電機を設けて排気エネルギーにより駆動して電
力回生を行い、吸気流路には電動駆動による二段過給機
を取付けて前記の回生電力により高速駆動するので、二
段の過給機によってサージラインに達することな（高圧
の圧気が得られ、低回転時のエンジンのトルクアップが
行える。
また本発明によれば、前記のタービン発電機とエンジン
との間に回転電機付ターボチャージャを介在させて該タ
ーボチャージャからの排出ガスによりタービン発電機を
駆動し、またターボチャージャの作動による圧気は前記
の二段過給機の入口に供給するとともに、回転電機から
の発電出力は前記のタービン発電機の回生電力に加えて
二段過給機を駆動させるので、エンジンへの過給は三段
の過給機構により十分に圧縮されることになって、低速
回転時の飛躍的なトルクアップが可能となる。
との間に回転電機付ターボチャージャを介在させて該タ
ーボチャージャからの排出ガスによりタービン発電機を
駆動し、またターボチャージャの作動による圧気は前記
の二段過給機の入口に供給するとともに、回転電機から
の発電出力は前記のタービン発電機の回生電力に加えて
二段過給機を駆動させるので、エンジンへの過給は三段
の過給機構により十分に圧縮されることになって、低速
回転時の飛躍的なトルクアップが可能となる。
第１図は本発明にががるエンジン過給装置の一実施例の
構成ブロック図、第２図は通常の電動機付ターボチャー
ジャのトルク特性曲線図、第３図は所望するトルク特性
曲線図、第４図は一般のコンプレッサの圧縮特性を示す
曲線図、第５図は本発明の他の実施例を示す構成ブロッ
ク図である。 １・・・エンジン、２・・・タービン発電機、３・・・
二段過給機、４・・・コントローラ、５・・・回転電機
付ターボチャージャ、６・・・バイパス管、１１・・・
排気管、１２・・・吸気管、３１・・・高圧コンプレッ
サ、３２・・・低圧コンプレッサ、３３・・・電動機、
４１・・・電力変換器、５３・・・回転電機、５５・・
・連結管。 第１ 図 特許出願人 いすｆ自動車株式会社 代 理 人 弁理士 辻 實エソダ
シ旧■スＲ→ ェ、シ゛ニノｃａｔ；ン；Ｊｙ二一−ｍ−−−っ−ｑ敷
５えｔ。
構成ブロック図、第２図は通常の電動機付ターボチャー
ジャのトルク特性曲線図、第３図は所望するトルク特性
曲線図、第４図は一般のコンプレッサの圧縮特性を示す
曲線図、第５図は本発明の他の実施例を示す構成ブロッ
ク図である。 １・・・エンジン、２・・・タービン発電機、３・・・
二段過給機、４・・・コントローラ、５・・・回転電機
付ターボチャージャ、６・・・バイパス管、１１・・・
排気管、１２・・・吸気管、３１・・・高圧コンプレッ
サ、３２・・・低圧コンプレッサ、３３・・・電動機、
４１・・・電力変換器、５３・・・回転電機、５５・・
・連結管。 第１ 図 特許出願人 いすｆ自動車株式会社 代 理 人 弁理士 辻 實エソダ
シ旧■スＲ→ ェ、シ゛ニノｃａｔ；ン；Ｊｙ二一−ｍ−−−っ−ｑ敷
５えｔ。
Claims (2)
- （１）エンジンの排気流路に配置され排気エネルギーを
電力として回収するタービン発電機と、該エンジンの吸
気流路に配置され電動駆動による直列接続の二段過給機
とを有し、該二段過給機を前記タービン発電機からの回
生電力により駆動せしめることを特徴とするエンジンの
過給装置。 - （２）前記タービン発電機は該タービン発電機とエンジ
ンとの間に介在配置された回転電機付ターボチャージャ
からの排出ガスにて駆動されるとともに該回転電機付タ
ーボチャージャの作動による圧気は前記二段過給機に供
給せられ、さらに回転電機の発電出力は前記タービン発
電機の回生電力に加えて二段過給機に供給されることを
特徴とする請求項（１）記載のエンジンの過給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2234128A JPH04116229A (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | エンジンの過給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2234128A JPH04116229A (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | エンジンの過給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116229A true JPH04116229A (ja) | 1992-04-16 |
Family
ID=16966079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2234128A Pending JPH04116229A (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | エンジンの過給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04116229A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1023530A4 (en) * | 1997-05-30 | 2002-08-07 | Honeywell Int Inc | BOOSTER SYSTEMS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
| US7043916B2 (en) * | 2002-11-20 | 2006-05-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for turbocharger with electric motor and control method of same |
| JP2016538473A (ja) * | 2013-11-29 | 2016-12-08 | トロトラク（ディベロップメント）リミテッド | 過給装置 |
-
1990
- 1990-09-04 JP JP2234128A patent/JPH04116229A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1023530A4 (en) * | 1997-05-30 | 2002-08-07 | Honeywell Int Inc | BOOSTER SYSTEMS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
| US7043916B2 (en) * | 2002-11-20 | 2006-05-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for turbocharger with electric motor and control method of same |
| JP2016538473A (ja) * | 2013-11-29 | 2016-12-08 | トロトラク（ディベロップメント）リミテッド | 過給装置 |
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