JPH0627504B2 - エンジンのエネルギ−回収装置 - Google Patents
エンジンのエネルギ−回収装置Info
- Publication number
- JPH0627504B2 JPH0627504B2 JP61107889A JP10788986A JPH0627504B2 JP H0627504 B2 JPH0627504 B2 JP H0627504B2 JP 61107889 A JP61107889 A JP 61107889A JP 10788986 A JP10788986 A JP 10788986A JP H0627504 B2 JPH0627504 B2 JP H0627504B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- exhaust
- generator
- power
- energy recovery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Supercharger (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの排気エネルギーを電力として回収す
るエンジンのエネルギー回収装置に関する。
るエンジンのエネルギー回収装置に関する。
（従来の技術） 近年、内燃機関の各部、例えば排気マニホールドの外
壁、シリンダライナー、シリンダヘッド断熱板、ピスト
ンなどにセラミックスを使用した断熱式の内燃機関が開
発されている。この内燃機関によれば、その内部に発生
した熱を放熱して内燃機関を冷却する必要がなく、発生
した高温度の排気ガスの持つエネルギーを回生させて内
燃機関の出力軸に帰還させ、内燃機関の出力の向上に利
用できる。
壁、シリンダライナー、シリンダヘッド断熱板、ピスト
ンなどにセラミックスを使用した断熱式の内燃機関が開
発されている。この内燃機関によれば、その内部に発生
した熱を放熱して内燃機関を冷却する必要がなく、発生
した高温度の排気ガスの持つエネルギーを回生させて内
燃機関の出力軸に帰還させ、内燃機関の出力の向上に利
用できる。
この種、排気エネルギーの回生方法として、従来から排
気ガスにより回転されるタービンの回転力を、多段の歯
車機構により減速してクランク軸に帰還させるものが知
られている。
気ガスにより回転されるタービンの回転力を、多段の歯
車機構により減速してクランク軸に帰還させるものが知
られている。
また、エンジンの排気管内に発電機を有する排気タービ
ンを設け、該発電機からの電力を、エンジンの回転軸に
設けた電動機に供給して駆動するターボコンパウンドエ
ンジンの提案が特願昭６０−２３３９３５号に示されて
いる。
ンを設け、該発電機からの電力を、エンジンの回転軸に
設けた電動機に供給して駆動するターボコンパウンドエ
ンジンの提案が特願昭６０−２３３９３５号に示されて
いる。
（発明が解決しようとする問題点） このような排気エネルギーの回生方法において、前者の
歯車機構を用いてクランク軸に回転力を帰還させる方法
は、歯車の伝達効率を考慮すると、例えば通常一段でそ
の効率は０．９〜０．９５であるので、三段の減速では
約８０％に効率が低下し、また、歯車機構が複雑にな
り、そのコストも高くなる。なお、小型乗用車ではエン
ジンルームの空間が狭いので、歯車機構の設備場所に問
題を生ずる。
歯車機構を用いてクランク軸に回転力を帰還させる方法
は、歯車の伝達効率を考慮すると、例えば通常一段でそ
の効率は０．９〜０．９５であるので、三段の減速では
約８０％に効率が低下し、また、歯車機構が複雑にな
り、そのコストも高くなる。なお、小型乗用車ではエン
ジンルームの空間が狭いので、歯車機構の設備場所に問
題を生ずる。
後者のターボコンパウンドエンジンの提案においては、
ターボチャージャと排気タービンとの２段タービンのそ
れぞれに発電機を設け、エンジンの回転軸に設けた電動
機に発電電力を供給して駆動しているが、発電機の電圧
の制御方法が機械的作動のタップ選択器を用いて複雑の
ため、その保守や信頼性に弱点を有し、さらにそれぞれ
の発電機の電力の合成や、交流出力への変換に際し具体
的な措置を欠いている問題がある。
ターボチャージャと排気タービンとの２段タービンのそ
れぞれに発電機を設け、エンジンの回転軸に設けた電動
機に発電電力を供給して駆動しているが、発電機の電圧
の制御方法が機械的作動のタップ選択器を用いて複雑の
ため、その保守や信頼性に弱点を有し、さらにそれぞれ
の発電機の電力の合成や、交流出力への変換に際し具体
的な措置を欠いている問題がある。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は２段タービンに設けた発電機の電力の合成や、
周波数の変換に機械的に作動する手段を使用せず半導体
を用いて効率化を計るエンジンのエネルギー回収装置を
提供するにある。
の目的は２段タービンに設けた発電機の電力の合成や、
周波数の変換に機械的に作動する手段を使用せず半導体
を用いて効率化を計るエンジンのエネルギー回収装置を
提供するにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、排気タービンブレードと過給用のコン
プレッサブレードとを連結する回転軸には交流発電機の
回転子を取付けたターボチャージャの排気タービンにエ
ンジンの排気マニホールドを接続し、前記排気タービン
の排気口にさらに交流発電機を有する排気タービンを設
けるとともに、前記各交流発電機からの発電電力を互い
に直流に交換する交換手段と、これら交換された直流を
同一周波数の脈流に変換するインバータと、これらイン
バータからの出力を加算・合成する合成手段を設けたこ
とを特徴とするエンジンのエネルギー回収装置が提供さ
れる。
プレッサブレードとを連結する回転軸には交流発電機の
回転子を取付けたターボチャージャの排気タービンにエ
ンジンの排気マニホールドを接続し、前記排気タービン
の排気口にさらに交流発電機を有する排気タービンを設
けるとともに、前記各交流発電機からの発電電力を互い
に直流に交換する交換手段と、これら交換された直流を
同一周波数の脈流に変換するインバータと、これらイン
バータからの出力を加算・合成する合成手段を設けたこ
とを特徴とするエンジンのエネルギー回収装置が提供さ
れる。
（作用） エンジンの排気管に回転電機と発電機とをそれぞれ有す
る２段タービンを設け、これからの発電電力を半導体素
子を用いた電力の加算・合成する手段にて制御するの
で、正弦波に近似した電力波形が得られる作用がある。
る２段タービンを設け、これからの発電電力を半導体素
子を用いた電力の加算・合成する手段にて制御するの
で、正弦波に近似した電力波形が得られる作用がある。
（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。
明する。
第１図は本発明に係るエンジンのエネルギー回収装置の
一実施例を示す構成ブロック図である。
一実施例を示す構成ブロック図である。
第１図において、エンジンＡの排気管Ａ１にはターボチ
ャージャＢの排気ハウジングＢ１が取付けられ、エンジ
ンＡの排出する排気ガスのエネルギーによって、タービ
ンブレードＢ２を駆動する。そして、タービンブレード
Ｂ２と同軸に設けたコンプレッサブレードＢ３を駆動す
ることにより、生じた圧気を吸入管Ａ２を介してエンジ
ンＡに圧送し給気圧を高めるように構成されている。
ャージャＢの排気ハウジングＢ１が取付けられ、エンジ
ンＡの排出する排気ガスのエネルギーによって、タービ
ンブレードＢ２を駆動する。そして、タービンブレード
Ｂ２と同軸に設けたコンプレッサブレードＢ３を駆動す
ることにより、生じた圧気を吸入管Ａ２を介してエンジ
ンＡに圧送し給気圧を高めるように構成されている。
また、タービンブレードＢ２とコンプレッサブレードＢ
３との間には回転電機となる交流機Ｃが設けてあり、排
気ガスのエネルギーによりタービンブレードＢ２が駆動
されると、交流機Ｃは発電機として作動して、発電され
た電力は整流素子を有する整流装置Ｄに送電される。
３との間には回転電機となる交流機Ｃが設けてあり、排
気ガスのエネルギーによりタービンブレードＢ２が駆動
されると、交流機Ｃは発電機として作動して、発電され
た電力は整流素子を有する整流装置Ｄに送電される。
Ｅは発電機Ｆを有する排気タービンであり、ターボチャ
ージャＢの排気ハウジングＢ１の排気口に接続され、タ
ービンブレードＢ２を駆動した後の残留エネルギーによ
りブレードＥ１が駆動される。そして、ブレードＥ１に
直結された発電機Ｆが駆動され、発電電力が整流素子を
有する整流装置Ｇに送電されるものである。
ージャＢの排気ハウジングＢ１の排気口に接続され、タ
ービンブレードＢ２を駆動した後の残留エネルギーによ
りブレードＥ１が駆動される。そして、ブレードＥ１に
直結された発電機Ｆが駆動され、発電電力が整流素子を
有する整流装置Ｇに送電されるものである。
Ｈ、およびＩはインバータであり、整流装置Ｄ、および
Ｇよりそれぞれ直流電力が入力され、後述するコントロ
ーラＪからの指令信号に応じて、例えば、サイリスタ制
御装置を用い、入力された直流電力を所定の周波数の多
相の脈流電力に変換するものである。
Ｇよりそれぞれ直流電力が入力され、後述するコントロ
ーラＪからの指令信号に応じて、例えば、サイリスタ制
御装置を用い、入力された直流電力を所定の周波数の多
相の脈流電力に変換するものである。
なお、インバータＨに使用のサイリスタ制御装置は、高
圧の排気エネルギーにより発電する交流機Ｃからの電力
を扱うため、インバータＩに使用のサイリスタ制御装置
より大容量のものが使用されている。
圧の排気エネルギーにより発電する交流機Ｃからの電力
を扱うため、インバータＩに使用のサイリスタ制御装置
より大容量のものが使用されている。
Ｋは電力の加算装置であり、インバータＨ、およびＩか
らの脈流電力を入力し、コントローラＪの指令信号に応
じて、入力された脈流電力を合成して電動機Ｌに送電す
るものである。
らの脈流電力を入力し、コントローラＪの指令信号に応
じて、入力された脈流電力を合成して電動機Ｌに送電す
るものである。
電動機Ｌは、エンジンＡの図示してない出力軸や、エン
ジンＡを原動力として駆動される車輪の駆動軸などに動
力を伝達する電動機であり、電動機Ｌの力行により、車
両の走行力が助勢されるよう構成されている。そして、
電動機Ｌの回転数を検出する回転センサＬ１が設けら
れ、検出した信号をコントローラＪに送信する。
ジンＡを原動力として駆動される車輪の駆動軸などに動
力を伝達する電動機であり、電動機Ｌの力行により、車
両の走行力が助勢されるよう構成されている。そして、
電動機Ｌの回転数を検出する回転センサＬ１が設けら
れ、検出した信号をコントローラＪに送信する。
コントローラＪはマイクロコンピュータにて構成され、
演算装置、メモリ、入出力装置などを有するものであ
り、電動機Ｌに設けた回転センサＬ１からの回転数に基
づく検出信号を受信すると、インバータＨ，Ｉに対して
は電動機Ｌを力行させる所定周波数および位相の脈流電
力に変換する指令を送信するよう構成されている。また
該指令と同時に加算装置Ｋに対して、インバータＨ、お
よびＩからの所定の脈動電力を合成させる指令信号を発
する。
演算装置、メモリ、入出力装置などを有するものであ
り、電動機Ｌに設けた回転センサＬ１からの回転数に基
づく検出信号を受信すると、インバータＨ，Ｉに対して
は電動機Ｌを力行させる所定周波数および位相の脈流電
力に変換する指令を送信するよう構成されている。また
該指令と同時に加算装置Ｋに対して、インバータＨ、お
よびＩからの所定の脈動電力を合成させる指令信号を発
する。
第２図は脈流電力の合成の一例を示す説明図であり、
（ａ）および（ｂ）図は交流機Ｃ系統の電力を示し、
（ｅ）および（ｄ）図は発電機Ｆ系統の電力、（ｃ）図
はこれらの合成電力を氏名、いずれも多相電力の一相分
を示したものである。
（ａ）および（ｂ）図は交流機Ｃ系統の電力を示し、
（ｅ）および（ｄ）図は発電機Ｆ系統の電力、（ｃ）図
はこれらの合成電力を氏名、いずれも多相電力の一相分
を示したものである。
そして、交流機Ｃの発電電力が整流装置Ｄにて直流に変
換され、コントローラＪの指令にてインバータＨにて脈
流に変換され（ａ）、さらに一部の極性が反転されると
（ｂ）図の如くなる。
換され、コントローラＪの指令にてインバータＨにて脈
流に変換され（ａ）、さらに一部の極性が反転されると
（ｂ）図の如くなる。
また、発電機Ｆからの発電電力が整流装置Ｇにて直流に
変換され、コノトローラＪの指令にてインバータＩにて
（ｂ）図に示す脈流と同周波数脈流に変換され（ｅ）、
さらに一部の極性が反転されると（ｄ）図の如くなる。
変換され、コノトローラＪの指令にてインバータＩにて
（ｂ）図に示す脈流と同周波数脈流に変換され（ｅ）、
さらに一部の極性が反転されると（ｄ）図の如くなる。
そして、（ｂ）および（ｄ）図の両者の電力を加算装置
Ｋにて合成すると（ｃ）図の如く正弦波形に近似した交
流電力が得られることを示している。
Ｋにて合成すると（ｃ）図の如く正弦波形に近似した交
流電力が得られることを示している。
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。
る。
エンジンＡの運転により排出される排気ガスのエネルギ
ーによって、ターボチャージャＢのタービンブレードＢ
２と排気タービンＥのブレードＥ１が回転駆動される
と、それぞれの同軸上に設けられた交流機Ｃと発電機Ｆ
は交流電力を発電する。そして交流機Ｃからの発電電力
は整流装置Ｄにより直流となり、発電機Ｆからの発電電
力は整流装置Ｇによって直流に変換される。
ーによって、ターボチャージャＢのタービンブレードＢ
２と排気タービンＥのブレードＥ１が回転駆動される
と、それぞれの同軸上に設けられた交流機Ｃと発電機Ｆ
は交流電力を発電する。そして交流機Ｃからの発電電力
は整流装置Ｄにより直流となり、発電機Ｆからの発電電
力は整流装置Ｇによって直流に変換される。
ついで、直流となった交流機Ｃの電力は、コントローラ
Ｊの指令を受けて作動するインバータＨによって、内蔵
したサイリスタの制御作動にて第２図（ａ→ｂ）の如く
交番する脈流電力に変換される。一方、直流となった発
電機Ｆの電力はコントローラＪの指令を受けて作動する
インバータＩに内蔵のサイリスタによって第２図（ｅ→
ｄ）の如く交番する脈流電力に変換される。
Ｊの指令を受けて作動するインバータＨによって、内蔵
したサイリスタの制御作動にて第２図（ａ→ｂ）の如く
交番する脈流電力に変換される。一方、直流となった発
電機Ｆの電力はコントローラＪの指令を受けて作動する
インバータＩに内蔵のサイリスタによって第２図（ｅ→
ｄ）の如く交番する脈流電力に変換される。
そして、これらの脈流電力はコントローラＪの指令を受
けて作動する加算装置Ｋに導かれ、第２図（ｃ）の如く
正弦波形に近似した交流電力に合成されて電動機Ｌに送
電される。
けて作動する加算装置Ｋに導かれ、第２図（ｃ）の如く
正弦波形に近似した交流電力に合成されて電動機Ｌに送
電される。
なお、上記の直流→脈流→合成の交換作動に際し、コン
トローラＪからの指令信号は、常に回転センサＬ１の回
転信号に対応して電動機Ｌを常に力行させる如くインバ
ータＨ，Ｉおよび加算装置Ｋを制御するので、電動機Ｌ
は常に力行作動するよう制御される。
トローラＪからの指令信号は、常に回転センサＬ１の回
転信号に対応して電動機Ｌを常に力行させる如くインバ
ータＨ，Ｉおよび加算装置Ｋを制御するので、電動機Ｌ
は常に力行作動するよう制御される。
したがって、電動機Ｌを例えば車輪の駆動軸、またはエ
ンジンＡの出力軸に設けた場合には、排気エネルギーを
回生した電気エネルギーにより、車両の走行力を増強す
るよう作動する。
ンジンＡの出力軸に設けた場合には、排気エネルギーを
回生した電気エネルギーにより、車両の走行力を増強す
るよう作動する。
なお、本発明を一実施例により説明したが、本発明の主
旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらの本発明
の範囲から排除するものではない。
旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらの本発明
の範囲から排除するものではない。
（発明の効果） 本発明のエンジンの排気管に交流発電機を設けた排気タ
ービンを２段に設け各交流発電機からの発電電力をＤＣ
−ＡＣに変換する際にインバータにより周波数、電圧等
を自由にコントロールして互いに加算することができる
ので信頼性のあるエネルギー回収を行なうことができ
る。
ービンを２段に設け各交流発電機からの発電電力をＤＣ
−ＡＣに変換する際にインバータにより周波数、電圧等
を自由にコントロールして互いに加算することができる
ので信頼性のあるエネルギー回収を行なうことができ
る。
第１図は本発明に係るエンジンのエネルギー回収装置の
一実施例を示す構成ブロック図、第２図は脈流電力の合
成の一例を示す説明図である。 Ａ…エンジン、Ａ１…排気管、Ｂ…ターボチャージャ、
Ｃ…交流機、Ｄ…整流装置、Ｅ…排気タービン、Ｆ…発
電機、Ｇ…整流装置、Ｈ，Ｉ…インバータ、Ｋ…加算装
置。
一実施例を示す構成ブロック図、第２図は脈流電力の合
成の一例を示す説明図である。 Ａ…エンジン、Ａ１…排気管、Ｂ…ターボチャージャ、
Ｃ…交流機、Ｄ…整流装置、Ｅ…排気タービン、Ｆ…発
電機、Ｇ…整流装置、Ｈ，Ｉ…インバータ、Ｋ…加算装
置。
Claims (1)
- 【請求項１】排気タービンブレードと過給用のコンプレ
ッサブレードとを連結する回転軸には交流発電機の回転
子を取付けたターボチャージャの排気タービンにエンジ
ンの排気マニホールドを接続し、前記排気タービンの排
気口にさらに交流発電機を有する排気タービンを設ける
とともに、前記各交流発電機からの発電電力を互いに直
流に交換する交換手段と、これら交換された直流を同一
周波数の脈流に変換するインバータと、これらインバー
タからの出力を加算・合成する合成手段を設けたことを
特徴とするエンジンのエネルギー回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61107889A JPH0627504B2 (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | エンジンのエネルギ−回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61107889A JPH0627504B2 (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | エンジンのエネルギ−回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62265417A JPS62265417A (ja) | 1987-11-18 |
| JPH0627504B2 true JPH0627504B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=14470643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61107889A Expired - Lifetime JPH0627504B2 (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | エンジンのエネルギ−回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627504B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101504082B1 (ko) | 2010-12-27 | 2015-03-19 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | 발전 설비 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5920526A (ja) * | 1982-07-26 | 1984-02-02 | Isuzu Motors Ltd | エンジンの排気ガスエネルギ−回収装置 |
| JPS59141713A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-14 | Isuzu Motors Ltd | 排気エネルギ回生装置 |
-
1986
- 1986-05-12 JP JP61107889A patent/JPH0627504B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62265417A (ja) | 1987-11-18 |
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