JP6344407B2 - ターボ過給機付エンジンの排気装置 - Google Patents
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Description
ネレータおよび前記発電用タービンを回転させるのが好ましい(請求項4)。
前記のように、本発明では、発電用タービンに効率よく発電を行わせてより高い電力を確保することができる。従って、消費電力の大きいハイブリッド車に適用されれば、効果的である。
図1は、本発明の一実施形態に係るターボ過給機付エンジンの排気装置2が適用されるハイブリッド車3の概略システム図である。このハイブリッド車3は、エンジン本体1とモータ(以下、駆動用モータという)5とをそれぞれ車輪4,4を駆動する駆動源として有し、モータ5がエンジン本体1による車輪4,4の駆動をアシストするように構成されている。具体的には、車輪4,4には、駆動軸等を介してエンジン本体1の出力と駆動用モータ5の出力とがそれぞれ入力されるようになっており、運転条件に応じて、エンジン本体1のみで車輪4,4が駆動される場合と、エンジン本体1と駆動用モータ5とによって車輪4,4が駆動される場合とに切り替えられる。
次に、図7を用いて、エンジンシステムの制御系について説明する。当実施形態のエンジンシステムは、車両に搭載されたECU(エンジン制御ユニット、制御手段)500によって制御される。ECU500は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM、I/F等から構成されるマイクロプロセッサである。
以上のように、本実施形態では、排気管50に、上流側から順に、コンプレッサ62を駆動する過給用タービン64と、モータ・ジェネレータ72を回転駆動して発電させることが可能な発電用タービン74とが配置されているとともに、過給用タービン64を流下した排気の全量が発電用タービン74に流入するよう構成されている。そのため、過給用タービン64から導出された全ての排気のエネルギを発電用タービン74で利用することができる。すなわち、過給用タービン64で利用しなかった排気をそのまま外部に排出するのではなく、発電用タービン74で発電に利用することができる。従って、発電用タービン74での発電量すなわち電力をより多く確保することができる。
前記実施形態では、過給用タービン64としてVGTを用い、ノズルベーンの開度を変更することで過給用タービン64に流入する排気が通過する通路の流路面積を変更した場合について説明したが、この流路面積を変更するための具体的構成はこれに限らない。例えば、過給用タービンとして、VGTに代えて、過給用タービンに排気を導入する通路が2つに分岐されたツインスクロールタービンを用い、一方の通路を開閉することで、前記流路面積を変更してもよい。この場合には、例えば、低速高負荷領域A1において、一方の通路を閉鎖し、領域A2において両方の通路を開放する。ただし、VGTを用いれば、各ノズルベーン64bの角度を変更することで過給用タービン64に流入する排気の流速を容易に変更することができる。
64 過給用タービン
64b ノズルベーン
72 モータ・ジェネレータ(発電機)
74 発電用タービン
75 MG制御装置(発電量変更手段、モータ駆動装置)
130 排気通路
500 ECU(制御手段)
Claims (7)
- エンジン本体と、当該エンジン本体にそれぞれ接続される吸気通路および排気通路と、前記排気通路に設けられる過給用タービンおよび前記吸気通路に設けられるコンプレッサを含むターボ過給機とを備え、車両に設けられるターボ過給機付エンジンの排気装置であって、
前記排気通路に設けられて排気のエネルギを受けて回転する発電用タービンと、
前記発電用タービンと連結されて、当該発電用タービンによって回転駆動されることで発電する発電機と、
前記過給用タービンに流入する排気の流路面積を変更することにより当該排気の流速を変更可能な排気流速変更手段と、
前記発電機の発電量を変更可能な発電量変更手段と、
前記排気流速変更手段と前記発電量変更手段とを制御する制御手段とを備え、
前記発電用タービンは、軸流式のタービンであって、前記排気通路のうち前記過給用タービンの下流側に、当該過給用タービンを通過した排気の全量が導入されるように、かつ、前記過給用タービンと対向して前記発電用タービンの回転軸と前記過給用タービンの回転軸とが同軸となるように配置されており、
前記制御手段は、エンジン回転数が基準回転数よりも低くかつエンジン負荷が基準負荷よりも高い低速高負荷領域では、前記排気流速変更手段によって前記流路面積を最小面積にするとともに前記発電量変更手段によって前記発電機による発電を停止させることを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気装置。 - 請求項1に記載のターボ過給機付エンジンの排気装置において、
前記過給用タービンは、周流式のタービンであり、
前記排気流速変更手段は、前記過給用タービンの周囲に角度変更可能に設けられた複数のノズルベーンを備えることを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気装置。 - 請求項1または2に記載のターボ過給機付エンジンの排気装置において、
前記制御手段は、前記低速高負荷領域を除く運転領域において前記発電機に対して発電の要求があった場合には、前記発電量変更手段によって前記発電機に発電を行わせるとともに、当該発電機の発電に伴って過給圧が低下すると前記排気流速変更手段によって前記流路面積を小さくすることを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のターボ過給機付エンジンの排気装置において、
前記発電機は、モータ・ジェネレータであり、
前記モータ・ジェネレータをモータとして回転駆動させるモータ駆動装置を備え、
前記制御手段は、前記低速高負荷領域において、前記モータ駆動装置によって、前記排気通路のうち前記発電用タービンと前記過給用タービンとの間の部分の圧力が低下する方向に前記モータ・ジェネレータおよび前記発電用タービンを回転させることを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のターボ過給機付エンジンの排気装置において、
前記発電用タービンの最大回転数は、前記過給用タービンの最大回転数よりも小さいことを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のターボ過給機付エンジンの排気装置において、
前記車両は、車両の駆動源として前記エンジン本体と駆動用モータとを備えるハイブリ
ッド車であることを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気装置。 - エンジン本体と、当該エンジン本体にそれぞれ接続される吸気通路および排気通路と、前記排気通路に設けられる過給用タービンおよび前記吸気通路に設けられるコンプレッサを含むターボ過給機とを備え、車両に設けられるターボ過給機付エンジンの排気装置であって、
前記排気通路に設けられて排気のエネルギを受けて回転する発電用タービンと、
前記発電用タービンと連結されて、当該発電用タービンによって回転駆動されることで発電するモータ・ジェネレータと、
前記モータ・ジェネレータをモータとして回転駆動させるモータ駆動装置とを備え、
前記発電用タービンは、軸流式のタービンであって、前記排気通路のうち前記過給用タービンの下流側に、当該過給用タービンを通過した排気の全量が導入されるように、かつ、前記過給用タービンと対向して前記発電用タービンの回転軸と前記過給用タービンの回転軸とが同軸となるように配置されており、
前記モータ駆動装置は、エンジン回転数が基準回転数よりも低くかつエンジン負荷が基準負荷よりも高い低速高負荷領域において、前記排気通路のうち前記発電用タービンと前記過給用タービンとの間の部分の圧力が低下する方向に前記モータ・ジェネレータおよび前記発電用タービンを回転させることを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気装置。
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