JPH04246237A - 発電・電動機を持つターボチャージャ - Google Patents
発電・電動機を持つターボチャージャInfo
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- JPH04246237A JPH04246237A JP3029184A JP2918491A JPH04246237A JP H04246237 A JPH04246237 A JP H04246237A JP 3029184 A JP3029184 A JP 3029184A JP 2918491 A JP2918491 A JP 2918491A JP H04246237 A JPH04246237 A JP H04246237A
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- turbine
- turbocharger
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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
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
- F02B37/025—Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
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- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、発電・電動機を持つ
ターボチャージャに関する。
ターボチャージャに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、発電・電動機を持つターボチャー
ジャは、例えば、図６に示すように構成されている。図
６において、エンジン１にはターボチャージャ２が設け
られ、エンジン１の排気マニホルド４は排気管６を通じ
てターボチャージャ２のタービン５に連通している。タ
ーボチャージャ２のシャフト１０にはコンプレッサ８及
び発電・電動機９が設けられている。コンプレッサ８か
らの吸入空気は、吸気管１１及びクーラ１２を通じて吸
気マニホルド３へ送り込まれ、エンジン１に吸気されて
いる。このようなエンジン１において、排気ブレーキを
作動させるため、タービン５の上流側又は下流側の排気
管６に排気遮断弁７が設けられている。
ジャは、例えば、図６に示すように構成されている。図
６において、エンジン１にはターボチャージャ２が設け
られ、エンジン１の排気マニホルド４は排気管６を通じ
てターボチャージャ２のタービン５に連通している。タ
ーボチャージャ２のシャフト１０にはコンプレッサ８及
び発電・電動機９が設けられている。コンプレッサ８か
らの吸入空気は、吸気管１１及びクーラ１２を通じて吸
気マニホルド３へ送り込まれ、エンジン１に吸気されて
いる。このようなエンジン１において、排気ブレーキを
作動させるため、タービン５の上流側又は下流側の排気
管６に排気遮断弁７が設けられている。
【０００３】近年、発電・電動機を持つターボチャージ
ャは、排気エネルギーを回収することでその実用性が評
価され、利用されるようになっている。このようなター
ボチャージャとして、例えば、実開平１−１１９８３６
号公報に開示された回転電機付ターボチャージャの駆動
装置がある。
ャは、排気エネルギーを回収することでその実用性が評
価され、利用されるようになっている。このようなター
ボチャージャとして、例えば、実開平１−１１９８３６
号公報に開示された回転電機付ターボチャージャの駆動
装置がある。
【０００４】前掲実開平１−１１９８３６号公報に開示
された回転電機付ターボチャージャの駆動装置は、ター
ボチャージャの回転軸に回転電機を設けてバッテリから
の電力により回転電機を駆動させるものであり、直流電
力を交流電力に変換する半導体制御素子から成る電力変
換手段と、交流電力を昇圧する変圧器とを備えるととも
に、バッテリからの電力を前記電力変換手段により交流
電力に変換後、前記変圧器を介して回転電機に給電する
ものである。
された回転電機付ターボチャージャの駆動装置は、ター
ボチャージャの回転軸に回転電機を設けてバッテリから
の電力により回転電機を駆動させるものであり、直流電
力を交流電力に変換する半導体制御素子から成る電力変
換手段と、交流電力を昇圧する変圧器とを備えるととも
に、バッテリからの電力を前記電力変換手段により交流
電力に変換後、前記変圧器を介して回転電機に給電する
ものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような発電・電動機を持つターボチャージャ２について
は、排気エネルギーの回生の面で問題点を有している。 トラック等の車両では、社会問題になるほど排気ブレー
キは常識化されている。ところが、発電・電動機を持つ
ターボチャージャは、排気ブレーキの作動時には回転す
ることができないから、発電・電動機９は発電機として
機能できず、エネルギー回生はできない状態である。
ような発電・電動機を持つターボチャージャ２について
は、排気エネルギーの回生の面で問題点を有している。 トラック等の車両では、社会問題になるほど排気ブレー
キは常識化されている。ところが、発電・電動機を持つ
ターボチャージャは、排気ブレーキの作動時には回転す
ることができないから、発電・電動機９は発電機として
機能できず、エネルギー回生はできない状態である。
【０００６】一般に、発電・電動機を持つターボチャー
ジャを備えたエンジンでは、エンジン回転数ＥＮと正味
平均有効圧Ｐｍｅ（ｋｇ／ｃｍ２ ）との関係は、図９
の曲線Ｅで示すような値を示す。エンジンブレーキをか
けた場合には、エンジンブレーキ分による機械損失平均
有効圧Ｐｍｆ（ｋｇ／ｃｍ２ ）とエンジン回転数ＥＮ
との関係は、図９の曲線Ｈで示すような値を示す。更に
、排気管６に設けた排気遮断弁７を全閉状態にして排気
ブレーキを作動させた場合には、機械損失平均有効圧Ｐ
ｍｆ（ｋｇ／ｃｍ２ ）とエンジン回転数ＥＮとの関係
は、図９の曲線Ｆで示すような値を示す。
ジャを備えたエンジンでは、エンジン回転数ＥＮと正味
平均有効圧Ｐｍｅ（ｋｇ／ｃｍ２ ）との関係は、図９
の曲線Ｅで示すような値を示す。エンジンブレーキをか
けた場合には、エンジンブレーキ分による機械損失平均
有効圧Ｐｍｆ（ｋｇ／ｃｍ２ ）とエンジン回転数ＥＮ
との関係は、図９の曲線Ｈで示すような値を示す。更に
、排気管６に設けた排気遮断弁７を全閉状態にして排気
ブレーキを作動させた場合には、機械損失平均有効圧Ｐ
ｍｆ（ｋｇ／ｃｍ２ ）とエンジン回転数ＥＮとの関係
は、図９の曲線Ｆで示すような値を示す。
【０００７】また、発電・電動機を持つターボチャージ
ャのエンジン回転数ＥＮとタービン回転数ＴＮの関係を
図１０を参照して説明する。図１０は横軸にエンジン回
転数ＥＮを且つ縦軸にタービンのシャフトの回転数ＴＮ
をとって両者の関係を示すグラフである。図１０に示す
ように、ターボチャージャ２が通常の作動をしている時
には、エンジン回転数ＥＮとタービン回転数ＴＮとの関
係は、曲線Ｄで示すように、エンジン回転数ＥＮが上昇
して定格回転数ＥＮ０ でタービン回転数ＴＮも全負荷
時定格回転数ＴＮ０ 付近まで上昇する。そして、エン
ジン１に燃料が供給されず、発電・電動機９がモータリ
ング時で且つ排気遮断弁７が開放して排気ブレーキを作
動させない時には、曲線Ｂで示すように、エンジン回転
数ＥＮが大きくなると、タービン５のシャフト１０の回
転数ＴＮもある程度上昇する。しかしながら、排気遮断
弁７が閉鎖して排気ブレーキが作動する時には、曲線Ａ
で示すように、エンジン回転数ＥＮが大きくなっても、
タービン５のシャフト１０即ちタービン回転数ＴＮはほ
とんど回転数が上昇しない状態である。
ャのエンジン回転数ＥＮとタービン回転数ＴＮの関係を
図１０を参照して説明する。図１０は横軸にエンジン回
転数ＥＮを且つ縦軸にタービンのシャフトの回転数ＴＮ
をとって両者の関係を示すグラフである。図１０に示す
ように、ターボチャージャ２が通常の作動をしている時
には、エンジン回転数ＥＮとタービン回転数ＴＮとの関
係は、曲線Ｄで示すように、エンジン回転数ＥＮが上昇
して定格回転数ＥＮ０ でタービン回転数ＴＮも全負荷
時定格回転数ＴＮ０ 付近まで上昇する。そして、エン
ジン１に燃料が供給されず、発電・電動機９がモータリ
ング時で且つ排気遮断弁７が開放して排気ブレーキを作
動させない時には、曲線Ｂで示すように、エンジン回転
数ＥＮが大きくなると、タービン５のシャフト１０の回
転数ＴＮもある程度上昇する。しかしながら、排気遮断
弁７が閉鎖して排気ブレーキが作動する時には、曲線Ａ
で示すように、エンジン回転数ＥＮが大きくなっても、
タービン５のシャフト１０即ちタービン回転数ＴＮはほ
とんど回転数が上昇しない状態である。
【０００８】ところで、ターボチャージャについては、
排気ガスの流量が少ないときにも、タービンのシャフト
の回転数を上昇させて、エネルギー回生を向上させるこ
とが試みられている。例えば、図７又は図８に示すよう
に、タービン５のタービンスクロール１５，１６又は１
７，１８をツインタイプに構成し、エンジンからの排気
ガスが少量の時には、図７における一方のタービンスク
ロール１５を閉鎖し且つ他方のタービンスクロール１６
のみに排気ガスを流してタービン５のシャフトの回転数
を上昇させるか、或いは図８における流量断面積の大き
い方のタービンスクロール１７を閉鎖し且つ流量断面積
の小さい方の他方のタービンスクロール１８のみに排気
ガスを流してタービン５のシャフトの回転数を上昇させ
ている。しかしながら、いずれのターボチャージャでも
、排気管の排気遮断弁を閉鎖して排気ブレーキを作動さ
せるときには、ターボチャージャのタービン５への排気
ガスの流れはほとんど無くなり、発電・電動機でのエネ
ルギー回生の効果はなくなるのが現状である。
排気ガスの流量が少ないときにも、タービンのシャフト
の回転数を上昇させて、エネルギー回生を向上させるこ
とが試みられている。例えば、図７又は図８に示すよう
に、タービン５のタービンスクロール１５，１６又は１
７，１８をツインタイプに構成し、エンジンからの排気
ガスが少量の時には、図７における一方のタービンスク
ロール１５を閉鎖し且つ他方のタービンスクロール１６
のみに排気ガスを流してタービン５のシャフトの回転数
を上昇させるか、或いは図８における流量断面積の大き
い方のタービンスクロール１７を閉鎖し且つ流量断面積
の小さい方の他方のタービンスクロール１８のみに排気
ガスを流してタービン５のシャフトの回転数を上昇させ
ている。しかしながら、いずれのターボチャージャでも
、排気管の排気遮断弁を閉鎖して排気ブレーキを作動さ
せるときには、ターボチャージャのタービン５への排気
ガスの流れはほとんど無くなり、発電・電動機でのエネ
ルギー回生の効果はなくなるのが現状である。
【０００９】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、発電・電動機を持つターボチャージャにお
いて、タービンより上流側の排気管に排気ブレーキを働
かせる排気遮断弁を設け、該排気遮断弁をバイパスする
流量断面積を絞り込んだバイパス管を排気マニホルドと
タービンのタービンブレードとを連通するように設け、
エンジンに対して排気ブレーキを作動させているときに
も、排気エネルギーの回生を良好に行うことができる発
電・電動機を持つターボチャージャを提供することであ
る。
ことであり、発電・電動機を持つターボチャージャにお
いて、タービンより上流側の排気管に排気ブレーキを働
かせる排気遮断弁を設け、該排気遮断弁をバイパスする
流量断面積を絞り込んだバイパス管を排気マニホルドと
タービンのタービンブレードとを連通するように設け、
エンジンに対して排気ブレーキを作動させているときに
も、排気エネルギーの回生を良好に行うことができる発
電・電動機を持つターボチャージャを提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、エンジンの排気エネルギーによって駆動さ
れるターボチャージャにおいて、タービンを取付けたシ
ャフトに設けた発電・電動機、エンジンの排気マニホル
ドと前記タービンとを連結する排気管、前記タービンよ
り上流側の前記排気管に設けた排気ブレーキの機能を有
する排気遮断弁、及び該排気遮断弁の閉鎖状態で排気ガ
スを前記排気マニホルドから前記タービンへ流すことが
できる前記排気管に比較して通路断面積を絞り込んだ排
気通路手段、を有する発電・電動機を持つターボチャー
ジャに関する。
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、エンジンの排気エネルギーによって駆動さ
れるターボチャージャにおいて、タービンを取付けたシ
ャフトに設けた発電・電動機、エンジンの排気マニホル
ドと前記タービンとを連結する排気管、前記タービンよ
り上流側の前記排気管に設けた排気ブレーキの機能を有
する排気遮断弁、及び該排気遮断弁の閉鎖状態で排気ガ
スを前記排気マニホルドから前記タービンへ流すことが
できる前記排気管に比較して通路断面積を絞り込んだ排
気通路手段、を有する発電・電動機を持つターボチャー
ジャに関する。
【００１１】更に、この発電・電動機を持つターボチャ
ージャにおいて、前記排気通路手段は、前記排気遮断弁
をバイパスして前記排気マニホルドと前記タービンとを
連通するバイパス管で構成するか、或いは、前記排気遮
断弁を通過できる通孔で構成したものである。
ージャにおいて、前記排気通路手段は、前記排気遮断弁
をバイパスして前記排気マニホルドと前記タービンとを
連通するバイパス管で構成するか、或いは、前記排気遮
断弁を通過できる通孔で構成したものである。
【００１２】また、この発電・電動機を持つターボチャ
ージャにおいて、前記バイパス管は１又は複数の管から
成り、前記バイパス管から吹き出される排気ガスは前記
タービンのタービンブレードに直接吹き付けられるもの
である。
ージャにおいて、前記バイパス管は１又は複数の管から
成り、前記バイパス管から吹き出される排気ガスは前記
タービンのタービンブレードに直接吹き付けられるもの
である。
【００１３】
【作用】この発明による発電・電動機を持つターボチャ
ージャは、上記のように構成されており、次のように作
用する。即ち、この発電・電動機を持つターボチャージ
ャは、エンジンの排気マニホルドとタービンとを連結す
る排気管に前記タービンより上流側に排気ブレーキの機
能を有する排気遮断弁を設け、該排気遮断弁をバイパス
する通路断面積を絞り込んだバイパス管を設けたので、
前記排気遮断弁が閉鎖して排気ブレーキが働く時には、
前記排気マニホルドからの排気ガスは流速を上昇して前
記バイパス管を流れ、該排気ガスの流れは前記タービン
のタービンブレードに作用して前記タービンのシャフト
を回転させる。
ージャは、上記のように構成されており、次のように作
用する。即ち、この発電・電動機を持つターボチャージ
ャは、エンジンの排気マニホルドとタービンとを連結す
る排気管に前記タービンより上流側に排気ブレーキの機
能を有する排気遮断弁を設け、該排気遮断弁をバイパス
する通路断面積を絞り込んだバイパス管を設けたので、
前記排気遮断弁が閉鎖して排気ブレーキが働く時には、
前記排気マニホルドからの排気ガスは流速を上昇して前
記バイパス管を流れ、該排気ガスの流れは前記タービン
のタービンブレードに作用して前記タービンのシャフト
を回転させる。
【００１４】また、前記バイパス管は１又は複数の管か
ら成り、前記バイパス管から吹き出される排気ガスは前
記タービンのタービンブレードに直接吹き付けられるの
で、排気ガスの流れは、最も有効に前記タービンブレー
ドに作用し、効果的にエネルギー回生を行う。
ら成り、前記バイパス管から吹き出される排気ガスは前
記タービンのタービンブレードに直接吹き付けられるの
で、排気ガスの流れは、最も有効に前記タービンブレー
ドに作用し、効果的にエネルギー回生を行う。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明による発電
・電動機を持つターボチャージャの一実施例を説明する
。図１はこの発明による発電・電動機を持つターボチャ
ージャの一実施例を示す概略説明図、及び図２は図１の
符号Ｉにおける部分の拡大説明図である。図１及び図２
に示すターボチャージャは、図６のものと比較して、排
気遮断弁の配置位置及びバイパス管を設けた以外の構成
に関しては同一の構成であるので、図１及び図２に示す
部品に付した符号は、図６に示す部品と同一の部品には
同一の符号を付している。
・電動機を持つターボチャージャの一実施例を説明する
。図１はこの発明による発電・電動機を持つターボチャ
ージャの一実施例を示す概略説明図、及び図２は図１の
符号Ｉにおける部分の拡大説明図である。図１及び図２
に示すターボチャージャは、図６のものと比較して、排
気遮断弁の配置位置及びバイパス管を設けた以外の構成
に関しては同一の構成であるので、図１及び図２に示す
部品に付した符号は、図６に示す部品と同一の部品には
同一の符号を付している。
【００１６】図１及び図２に示すように、この発電・電
動機を持つターボチャージャは、エンジン１の排気エネ
ルギーによって駆動されるターボチャージャ２であり、
エンジン１からの排気ガスを排気管６を通じてタービン
５に送り込み、該タービン５を回転させることによって
シャフト１０を通じてコンプレッサ８を回転させて吸入
空気をエンジン１に過給すると共に、発電・電動機９を
回転させて発電・電動機９を発電機として働かせてエネ
ルギー回生を行うものである。この発電・電動機を持つ
ターボチャージャは、特に、エンジン１の排気マニホル
ド４とタービン５とを連結する排気管６、言い換えれば
、タービン５より上流側の排気管６に排気ブレーキの機
能を有する排気遮断弁７を設けると共に、排気遮断弁７
をバイパスして排気マニホルド４とタービン５とを連通
するバイパス管２０を接続したものである。図では、バ
イパス管２０は排気遮断弁７の上流側の排気管６と排気
遮断弁７の下流側の排気管６に接続されている。
動機を持つターボチャージャは、エンジン１の排気エネ
ルギーによって駆動されるターボチャージャ２であり、
エンジン１からの排気ガスを排気管６を通じてタービン
５に送り込み、該タービン５を回転させることによって
シャフト１０を通じてコンプレッサ８を回転させて吸入
空気をエンジン１に過給すると共に、発電・電動機９を
回転させて発電・電動機９を発電機として働かせてエネ
ルギー回生を行うものである。この発電・電動機を持つ
ターボチャージャは、特に、エンジン１の排気マニホル
ド４とタービン５とを連結する排気管６、言い換えれば
、タービン５より上流側の排気管６に排気ブレーキの機
能を有する排気遮断弁７を設けると共に、排気遮断弁７
をバイパスして排気マニホルド４とタービン５とを連通
するバイパス管２０を接続したものである。図では、バ
イパス管２０は排気遮断弁７の上流側の排気管６と排気
遮断弁７の下流側の排気管６に接続されている。
【００１７】また、このバイパス管２０は、排気管６に
比較して通路断面積が絞り込まれたものであり、排気遮
断弁７が開放しているときには、エンジン１からの排気
ガスはほとんど排気管６を流れ、バイパス管２０には僅
かな排気ガスが流れる状態である。しかしながら、排気
遮断弁７が閉鎖されると、エンジン１からの排気ガスは
排気管６を流れて排気されることができず、排気マニホ
ルド４及び排気遮断弁７の上流側の排気管６内の圧力は
、例えば、２．５〜５ｋｇ／ｃｍ２ に上昇する。そし
て、通常は、この高圧の排気ガスは出口を求めてエンジ
ンサイクルを経由して吸気管１１の方へ逆流しているが
、この発電・電動機を持つターボチャージャはバイパス
管２０を備えているので、バイパス管２０を流れるよう
になるが、バイパス管２０を流れる排気ガスは高圧によ
って流速を上昇させられて高速で流れ、タービン５のタ
ービンブレード１３に吹き付けられるようになる。排気
ガスはバイパス管２０を通じてタービン５のノズルへと
吹き出され、タービンブレード１３に作用してタービン
５のシャフト１０を回転させ、発電・電動機９を発電機
として働かせ、エネルギー回生を行う。それ故、この発
電・電動機を持つターボチャージャは、排気遮断弁７が
閉鎖されることで、十分に排気ブレーキの機能を発揮す
ると共に、エネルギー回生を行うことができる。
比較して通路断面積が絞り込まれたものであり、排気遮
断弁７が開放しているときには、エンジン１からの排気
ガスはほとんど排気管６を流れ、バイパス管２０には僅
かな排気ガスが流れる状態である。しかしながら、排気
遮断弁７が閉鎖されると、エンジン１からの排気ガスは
排気管６を流れて排気されることができず、排気マニホ
ルド４及び排気遮断弁７の上流側の排気管６内の圧力は
、例えば、２．５〜５ｋｇ／ｃｍ２ に上昇する。そし
て、通常は、この高圧の排気ガスは出口を求めてエンジ
ンサイクルを経由して吸気管１１の方へ逆流しているが
、この発電・電動機を持つターボチャージャはバイパス
管２０を備えているので、バイパス管２０を流れるよう
になるが、バイパス管２０を流れる排気ガスは高圧によ
って流速を上昇させられて高速で流れ、タービン５のタ
ービンブレード１３に吹き付けられるようになる。排気
ガスはバイパス管２０を通じてタービン５のノズルへと
吹き出され、タービンブレード１３に作用してタービン
５のシャフト１０を回転させ、発電・電動機９を発電機
として働かせ、エネルギー回生を行う。それ故、この発
電・電動機を持つターボチャージャは、排気遮断弁７が
閉鎖されることで、十分に排気ブレーキの機能を発揮す
ると共に、エネルギー回生を行うことができる。
【００１８】この発電・電動機を持つターボチャージャ
について、例えば、エンジン回転数ＥＮに対してタービ
ン５のシャフト１０のタービン回転数ＴＮは、従来の発
電・電動機を持つターボチャージャが図１０の曲線Ａに
示すように小さくほとんど回転していなかったものが、
この発電・電動機を持つターボチャージャでは、図１０
に曲線Ｃで示すように、タービン回転数ＴＮは相当に大
きくなり、発電・電動機９の発電力も大きくなる。この
時、機械損失平均有効圧Ｐｍｆ（ｋｇ／ｃｍ２）とエン
ジン回転数ＥＮとの関係は、図９における曲線Ｇの軌跡
が示す値となる。即ち、エンジン回転数ＥＮが小さい時
には、機械損失平均有効圧Ｐｍｆは従来のものに比較し
て小さいものとなる。
について、例えば、エンジン回転数ＥＮに対してタービ
ン５のシャフト１０のタービン回転数ＴＮは、従来の発
電・電動機を持つターボチャージャが図１０の曲線Ａに
示すように小さくほとんど回転していなかったものが、
この発電・電動機を持つターボチャージャでは、図１０
に曲線Ｃで示すように、タービン回転数ＴＮは相当に大
きくなり、発電・電動機９の発電力も大きくなる。この
時、機械損失平均有効圧Ｐｍｆ（ｋｇ／ｃｍ２）とエン
ジン回転数ＥＮとの関係は、図９における曲線Ｇの軌跡
が示す値となる。即ち、エンジン回転数ＥＮが小さい時
には、機械損失平均有効圧Ｐｍｆは従来のものに比較し
て小さいものとなる。
【００１９】従来の発電・電動機を持つターボチャージ
ャでは、排気ブレーキ時には、発電・電動機での発電は
不可能であったが、この発明による発電・電動機を持つ
ターボチャージャによると、排気ブレーキのブレーキ力
そのものをほとんど犠牲にすることなく、発電・電動機
９による発電を行うことができ、エネルギー回生を行っ
て該電力をバッテリに蓄電することが可能になり、バッ
テリに十分な電力を蓄えることができる。そこで、次に
予測される車両の加速時に、該蓄電した電力を消費して
ターボチャージャ２の発電・電動機９を電動機として運
転させて加速時のエネルギー需要に応えることができる
ようにする。
ャでは、排気ブレーキ時には、発電・電動機での発電は
不可能であったが、この発明による発電・電動機を持つ
ターボチャージャによると、排気ブレーキのブレーキ力
そのものをほとんど犠牲にすることなく、発電・電動機
９による発電を行うことができ、エネルギー回生を行っ
て該電力をバッテリに蓄電することが可能になり、バッ
テリに十分な電力を蓄えることができる。そこで、次に
予測される車両の加速時に、該蓄電した電力を消費して
ターボチャージャ２の発電・電動機９を電動機として運
転させて加速時のエネルギー需要に応えることができる
ようにする。
【００２０】また、バイパス管２０の管径等を最適化す
ることに、エンジンのサイクルを経由して吸気管への吸
気吹き返し分を低減させ、しかも排気ブレーキ等の低騒
音化を達成することもできる。
ることに、エンジンのサイクルを経由して吸気管への吸
気吹き返し分を低減させ、しかも排気ブレーキ等の低騒
音化を達成することもできる。
【００２１】更に、この発明による発電・電動機を持つ
ターボチャージャについては、バイパス管２０はタービ
ン５に対して種々の構成で接続することができる。例え
ば、バイパス管２０は、図３、図４或いは図５に示すよ
うに構成することができる。図３は図１のターボチャー
ジャにおけるバイパス管の接続構造の一例を示す説明図
、図４は図１のターボチャージャにおけるバイパス管の
接続構造の別の例を示す説明図、及び図５は図１のター
ボチャージャにおけるバイパス管の接続構造の更に別の
例を示す説明図である。
ターボチャージャについては、バイパス管２０はタービ
ン５に対して種々の構成で接続することができる。例え
ば、バイパス管２０は、図３、図４或いは図５に示すよ
うに構成することができる。図３は図１のターボチャー
ジャにおけるバイパス管の接続構造の一例を示す説明図
、図４は図１のターボチャージャにおけるバイパス管の
接続構造の別の例を示す説明図、及び図５は図１のター
ボチャージャにおけるバイパス管の接続構造の更に別の
例を示す説明図である。
【００２２】図３には、バイパス管の接続構造の一例が
示されている。タービン５はツインスクロール型に形成
され、タービンハウジング１４で囲まれるタービンスク
ロールを隔壁板１９で２分割することによって大小のタ
ービンスクロール１７，１８が形成されている。バイパ
ス管２０は隔壁板１９を貫通し、バイパス管２０の排気
ガス吹出口２２がタービンブレード１３のノズル２１に
対向して配置されている。従って、バイパス管２０の排
気ガス吹出口２２から吹き出される排気ガスは、タービ
ンブレード１３に直接吹き付けられ、最も有効にタービ
ンブレード１３に作用し、タービン５を駆動してシャフ
ト１０を回転させる。シャフト１０に回転によって発電
・電動機９は発電機として働き、エネルギー回生を行う
ことになる。
示されている。タービン５はツインスクロール型に形成
され、タービンハウジング１４で囲まれるタービンスク
ロールを隔壁板１９で２分割することによって大小のタ
ービンスクロール１７，１８が形成されている。バイパ
ス管２０は隔壁板１９を貫通し、バイパス管２０の排気
ガス吹出口２２がタービンブレード１３のノズル２１に
対向して配置されている。従って、バイパス管２０の排
気ガス吹出口２２から吹き出される排気ガスは、タービ
ンブレード１３に直接吹き付けられ、最も有効にタービ
ンブレード１３に作用し、タービン５を駆動してシャフ
ト１０を回転させる。シャフト１０に回転によって発電
・電動機９は発電機として働き、エネルギー回生を行う
ことになる。
【００２３】図４には、バイパス管の接続構造の別の例
が示されている。図４に示すバイパス管２０の接続構造
は、バイパス管２０がタービンハウジング１４の側方か
らタービンブレード１３のノズル２１に対向して配置さ
れている。そして、バイパス管２０の排気ガス吹出口２
２から吹き出される排気ガスはタービンブレード１３の
形成方向へ吹き出されるように構成されている。
が示されている。図４に示すバイパス管２０の接続構造
は、バイパス管２０がタービンハウジング１４の側方か
らタービンブレード１３のノズル２１に対向して配置さ
れている。そして、バイパス管２０の排気ガス吹出口２
２から吹き出される排気ガスはタービンブレード１３の
形成方向へ吹き出されるように構成されている。
【００２４】図５には、バイパス管の接続構造の更に別
の例が示されている。図５に示すバイパス管２０の接続
構造は、１本又は複数本のバイパス管（図では四本）か
ら構成されている。バイパス管２０の接続構造は、図３
又は図４と同様に構成されており、重複する説明は省略
する。
の例が示されている。図５に示すバイパス管２０の接続
構造は、１本又は複数本のバイパス管（図では四本）か
ら構成されている。バイパス管２０の接続構造は、図３
又は図４と同様に構成されており、重複する説明は省略
する。
【００２５】この発明による発電・電動機を持つターボ
チャージャは、上記のように構成されているが、上記実
施例に限らず種々の変更を行うことができる。例えば、
上記実施例では、排気管６に設けた排気遮断弁７をバイ
パスするバイパス管２０を設けたが、バイパス管２０の
代わりに排気遮断弁７を排気ガスが通過できるように排
気遮断弁７の閉鎖状態で排気ガスを排気マニホルド４か
らタービン５へ流すことができ且つ排気管６に比較して
通路断面積を絞り込んだ排気通路手段である通孔（図示
せず）を設けることによって、発電・電動機９を発電機
として機能させることができる。
チャージャは、上記のように構成されているが、上記実
施例に限らず種々の変更を行うことができる。例えば、
上記実施例では、排気管６に設けた排気遮断弁７をバイ
パスするバイパス管２０を設けたが、バイパス管２０の
代わりに排気遮断弁７を排気ガスが通過できるように排
気遮断弁７の閉鎖状態で排気ガスを排気マニホルド４か
らタービン５へ流すことができ且つ排気管６に比較して
通路断面積を絞り込んだ排気通路手段である通孔（図示
せず）を設けることによって、発電・電動機９を発電機
として機能させることができる。
【００２６】
【発明の効果】この発明による発電・電動機を持つター
ボチャージャは、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、この発電・電動機を持つター
ボチャージャは、タービンを取付けたシャフトに設けた
発電・電動機、エンジンの排気マニホルドと前記タービ
ンとを連結する排気管、前記タービンより上流側の前記
排気管に設けた排気ブレーキの機能を有する排気遮断弁
、及び該排気遮断弁の閉鎖状態で排気ガスを前記排気マ
ニホルドから前記タービンへ流すことができる前記排気
管に比較して通路断面積を絞り込んだ排気通路手段を有
するので、前記排気遮断弁が閉鎖して排気ブレーキが働
く時には、前記排気マニホルドからの排気ガスは流速を
上昇して前記排気通路手段を流れ、該排気ガスの流れは
前記タービンのタービンブレードに作用して前記タービ
ンのシャフトを回転させる。
ボチャージャは、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、この発電・電動機を持つター
ボチャージャは、タービンを取付けたシャフトに設けた
発電・電動機、エンジンの排気マニホルドと前記タービ
ンとを連結する排気管、前記タービンより上流側の前記
排気管に設けた排気ブレーキの機能を有する排気遮断弁
、及び該排気遮断弁の閉鎖状態で排気ガスを前記排気マ
ニホルドから前記タービンへ流すことができる前記排気
管に比較して通路断面積を絞り込んだ排気通路手段を有
するので、前記排気遮断弁が閉鎖して排気ブレーキが働
く時には、前記排気マニホルドからの排気ガスは流速を
上昇して前記排気通路手段を流れ、該排気ガスの流れは
前記タービンのタービンブレードに作用して前記タービ
ンのシャフトを回転させる。
【００２７】また、この発電・電動機を持つターボチャ
ージャにおいて、前記排気通路手段は、前記排気遮断弁
をバイパスして前記排気マニホルドと前記タービンとを
連通するバイパス管で構成することができる。場合によ
っては、前記排気通路手段は、排気ガスが前記排気遮断
弁を通過できる通孔を前記排気遮断弁に直接形成するこ
ともできる。
ージャにおいて、前記排気通路手段は、前記排気遮断弁
をバイパスして前記排気マニホルドと前記タービンとを
連通するバイパス管で構成することができる。場合によ
っては、前記排気通路手段は、排気ガスが前記排気遮断
弁を通過できる通孔を前記排気遮断弁に直接形成するこ
ともできる。
【００２８】また、この発電・電動機を持つターボチャ
ージャにおいて、前記バイパス管は１又は複数の管から
成り、前記バイパス管から吹き出される排気ガスは前記
タービンのタービンブレードに直接吹き付けられるので
、排気ガスの流れは、最も有効に前記タービンブレード
に作用し、効果的にエネルギー回生を行う。
ージャにおいて、前記バイパス管は１又は複数の管から
成り、前記バイパス管から吹き出される排気ガスは前記
タービンのタービンブレードに直接吹き付けられるので
、排気ガスの流れは、最も有効に前記タービンブレード
に作用し、効果的にエネルギー回生を行う。
【図１】この発明による発電・電動機を持つターボチャ
ージャの一実施例を示す概略説明図である。
ージャの一実施例を示す概略説明図である。
【図２】図１の符号Ｉにおける部分の拡大説明図である
。
。
【図３】図１のこの発電・電動機を持つターボチャージ
ャにおけるバイパス管の連結部分の一実施例を示す説明
図である。
ャにおけるバイパス管の連結部分の一実施例を示す説明
図である。
【図４】図１のこの発電・電動機を持つターボチャージ
ャにおけるバイパス管の連結部分の別の実施例を示す説
明図である。
ャにおけるバイパス管の連結部分の別の実施例を示す説
明図である。
【図５】図１のこの発電・電動機を持つターボチャージ
ャにおけるバイパス管の連結部分の更に別の実施例を示
す説明図である。
ャにおけるバイパス管の連結部分の更に別の実施例を示
す説明図である。
【図６】従来の発電・電動機を持つターボチャージャの
一例を示す説明図である。
一例を示す説明図である。
【図７】従来の発電・電動機を持つターボチャージャの
タービンスクロールの一例を示す説明図である。
タービンスクロールの一例を示す説明図である。
【図８】従来の発電・電動機を持つターボチャージャの
タービンスクロールの別の例を示す説明図である。
タービンスクロールの別の例を示す説明図である。
【図９】発電・電動機を持つターボチャージャを備えた
エンジンのエンジン回転数と正味平均有効圧及び機械損
失平均有効圧との関係を示すグラフである。
エンジンのエンジン回転数と正味平均有効圧及び機械損
失平均有効圧との関係を示すグラフである。
【図１０】発電・電動機を持つターボチャージャを備え
たエンジンのエンジン回転数とタービンのシャフトの回
転数の関係を示すグラフである。
たエンジンのエンジン回転数とタービンのシャフトの回
転数の関係を示すグラフである。
１ エンジン
２ ターボチャージャ
４ 排気マニホルド
５ タービン
６ 排気管
７ 排気遮断弁
９ 発電・電動機
１０ シャフト
１３ タービンブレード
２０ バイパス管
Claims (3)
- 【請求項１】 エンジンの排気エネルギーによって駆
動されるターボチャージャにおいて、タービンを取付け
たシャフトに設けた発電・電動機、エンジンの排気マニ
ホルドと前記タービンとを連結する排気管、前記タービ
ンより上流側の前記排気管に設けた排気ブレーキの機能
を有する排気遮断弁、及び該排気遮断弁の閉鎖状態で排
気ガスを前記排気マニホルドから前記タービンへ流すこ
とができる前記排気管に比較して通路断面積を絞り込ん
だ排気通路手段、を有する発電・電動機を持つターボチ
ャージャ。 - 【請求項２】 前記排気通路手段は、前記排気遮断弁
をバイパスして前記排気マニホルドと前記タービンとを
連通するバイパス管で構成されるか、或いは前記排気遮
断弁を通過できる通孔で構成されている請求項１に記載
の発電・電動機を持つターボチャージャ。 - 【請求項３】 前記バイパス管は１又は複数の管から
成り、前記バイパス管から吹き出される排気ガスは前記
タービンのタービンブレードに直接吹き付けられる請求
項２に記載の発電・電動機を持つターボチャージャ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3029184A JP2959143B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 発電・電動機を持つターボチャージャ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3029184A JP2959143B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 発電・電動機を持つターボチャージャ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04246237A true JPH04246237A (ja) | 1992-09-02 |
| JP2959143B2 JP2959143B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=12269124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3029184A Expired - Fee Related JP2959143B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 発電・電動機を持つターボチャージャ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2959143B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0770772A1 (de) * | 1995-10-27 | 1997-05-02 | Mercedes-Benz Ag | Motorbremsvorrichtung |
| EP0821147A1 (de) * | 1996-07-26 | 1998-01-28 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Motorbremsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Turbolader |
| CN102301105A (zh) * | 2009-02-19 | 2011-12-28 | 沃尔沃拉斯特瓦格纳公司 | 用于控制涡轮机效率的方法和设备 |
| WO2013099461A1 (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | 三菱重工業株式会社 | ツインスクロールターボチャージャ |
| CN106438058A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-02-22 | 东风商用车有限公司 | 一种带排气制动碟阀的发动机排气管 |
-
1991
- 1991-01-31 JP JP3029184A patent/JP2959143B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0770772A1 (de) * | 1995-10-27 | 1997-05-02 | Mercedes-Benz Ag | Motorbremsvorrichtung |
| US5839281A (en) * | 1995-10-27 | 1998-11-24 | Mercedes-Benz Ag | Motor braking arrangement |
| EP0821147A1 (de) * | 1996-07-26 | 1998-01-28 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Motorbremsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Turbolader |
| US6101812A (en) * | 1996-07-26 | 2000-08-15 | Daimlerchrysler Ag | Motor brake arrangement for a turbocharged engine |
| CN102301105A (zh) * | 2009-02-19 | 2011-12-28 | 沃尔沃拉斯特瓦格纳公司 | 用于控制涡轮机效率的方法和设备 |
| WO2013099461A1 (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | 三菱重工業株式会社 | ツインスクロールターボチャージャ |
| JP2013136993A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ツインスクロールターボチャージャ |
| US9587554B2 (en) | 2011-12-28 | 2017-03-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Twin-scroll turbocharger |
| CN106438058A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-02-22 | 东风商用车有限公司 | 一种带排气制动碟阀的发动机排气管 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2959143B2 (ja) | 1999-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |