JPH0412131A - 回転電機付ターボチャージャ - 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） 本発明はエンジンの排気ガスにより駆動されるタービン
に回転電機を取付け、排気エネルギーを電気エネルギー
として回収しようとする回転電機付ターボチャージャに
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。

そして、この種のターボチャージャの回転軸に電動−発
電機となる回転電機を配置し、エンジン回転数、アクセ
ルペダル踏込量、過給気圧などのデータに基づき、車両
の運転状態に応じて回転電機を制御しようとする回転電
機付ターボチャジャの制御装置の提案が特開平１−１０
０３１８号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の公開公報に示された提案においては、車両の運転
状態に応じて回転電機を電動機または発電機として作動
させて制御しているが、発電機作動時においても常にコ
ンプレッサが作動されており、このため排気エネルギー
の電気エネルギーへの回収効率が不十分である。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的は回転電機を発電機作動させて排気エネルギー
を電力として回収に際し、その発電出力を増大させよう
とする回転電機付ターボチャージャ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、排気エネ
ルギーにより駆動されるタービン軸に回転電機を配置し
、エンジンの運転状態に応じて回転電機を発電作動させ
て排気エネルギーを回収する回転電機付ターボチャージ
ャにおいて、ターボチャージャの圧気作動を制御してタ
ービン負荷を軽減させる負荷軽減手段と、該負荷軽減手
段により軽減されたエネルギーを前記回転電機の発電出
力に加え合わせて回収電力を増大させる電力増大手段と
を備えた回転電機付ターボチャージャが提供される。

（作用） 本発明ではタービントルクにより駆動されるコンプレッ
サの入／出力流路を制御し、コンプレッサの過給作動を
抑えてタービンの負荷を軽減させるので、タービン軸に
取付けられた発電機となる回転電機の出力は増大する。

（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。

第１図は本発明にかかる回転電機付ターボチャージャの
一実施例を示す構成ブロック図である。

同図において、１はガソリンを燃料とする内燃機関（エ
ンジン）で、車両の原動機となるものであり、その排気
管１１と吸気管１２とにはターボチャージャ２が接続さ
れており、該ターボチャージャ２はエンジン１の排気ガ
スエネルギーにより駆動されるタービン２１と、該ター
ビンのトルクにより駆動されるコンプレッサ２２とを備
えている。そして、コンプレッサ２２が回転駆動される
と、エアークリーナ１３からダクト１４を介して導入さ
れた空気は圧縮され、吸気管１２を通じて過紹気として
エンジン１に供給されるように構成されている。

図示の１５はバイパス路で、エアークリーナ１３からの
吸気をコンプレッサ２２側の流路を経由させずに吸気管
１２からエンジン１に導（ものである。そして、コンプ
レッサ２２への空気の入口となるダクト１４には入口バ
ルブ（Ｆバルブ）１６、コンプレッサ２２からの圧気の
出口には出口バルブ（Ｒバルブ）１７が配置されて、こ
れらのバルブの開閉制御によってコンプレッサ２２の負
荷が制御され、排気エネルギーにより駆動されるタービ
ン２１のトルクが調整されるものである。

なお、１６ａは入口バルブ１６を開閉駆動するＦアクチ
ュエータ、１．７　ａは出口バルブ１７を開閉駆動する
Ｒアクチュエータであり、これらのアクチュエータ１６
ａ、１７ａは後述するコントローラからの指令によって
それぞれのバルブを開閉制御するように構成されている
。

また、１８はブースト圧センサでエンジン１への吸気圧
力を検出するものであり、１９は吸気管１２に配置され
たスロットルバルブで、コントローラ４からの指令に応
じて作動するスロットルアクチュエータ１９ａにより開
閉制御される。

３は回転電機で電動機または発電機として作動するもの
で、その回転子３１はタービン２１の回転軸に直結され
ている。そしてエンジンｌの排気エネルギーによりター
ビン２１が駆動されると回転子３１も駆動されることに
なり、回転子３１に対応する固定子３２に生じた電気エ
ネルギーは電力変換器５を介してバッテリ６に充電され
る。また、この逆に、エンジンの発進時や急加速時など
では回転電機３にバッテリ６を電源として電力を供給し
てコンプレッサ２２の過給作動を付勢することにより、
吸気圧を上昇させてエンジントルクの増大が計れるもの
である。

なお、電力変換器５はインバータとコンバータとを備え
た交直両方向変換器からなり、発電作動時の回転電機３
からの交流出力を入力してバッテリ６を充電する所定電
圧の直流電力に変換したり、またはバッテリ６からの直
流電力をコントローラの指令に応じて所定周波数の交流
電力に変換し、回転電機３をカ行させる電力に変換でき
るように構成されている。

コントローラ４はマイクロコンピュータからなり、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、入／出力回路などを備えており
、入力回路には前述のブースト圧センサ１８の他、車速
の検出手段の車速センサ４１、アクセルペダルの踏込量
を検出するアクセル踏込量センサ４２などからの信号が
接続され、出力回路には前述の各種のアクチュエータや
電力変換器などへの指令ラインが接続されている。

そして、例えばアクセル踏込量センサ４２からの信号が
入力されると所定の手順に応じた指令がスロットルバル
ブアクチュエータ１９ａに発令されたり、車速センサや
ブースト圧センサなどからの信号が入力されると、所定
の手順に応じた指令が入口バルブや出口バルブのアクチ
ュエータなどに発せられるように構成されている。

つぎに第２図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー
図であり、同図を用いて本実施例の作動を説明する。

まずステップ１において車速センサ４１からの信号を読
込んで車速をチエツクし、走行中で車速が０でない場合
はステップ２に進んでＦアクチュエータ１６ａ、Ｒアク
チュエータ１７ａに指令し、入口バルブ１６、出口バル
ブ１７を共に全開にしてステップ３に移る。

ここではブースト圧センサ１８からの信号によりエンジ
ン１の吸気圧をチエツクし、ブースト圧が適正な場合は
ステップ４に進んでエンジン回転とエンジン負荷をチエ
ツクする。そして高回転、低または中負荷の場合はステ
ップ５にてＦおよびＲアクチュエータ１６ａ、１７ａに
指令して、入口および出口バルブ１６．１７を閉鎖し、
コンプレッサ２２の負荷を軽くして、電力変換器５を作
動させて回転電機３からの発電出力によってバッテリ６
の充電を行う。

また、ステップ３にてブースト圧が適正値より大きくて
過大の場合は、ステップ８に移って入口バルブ１６を少
々閉じ、出口バルブ１７は開放にしてコンプレッサ２２
の作動をやや弱め、電力変換器５に指令して発電出力を
バッテリ６に供給する。

なお、ステップ１にて車速が０で、エンジンのアイドリ
ング時には、入口バルブ、出口バルブをともに閉じてコ
ンプレッサ２２を作動させずに回転電機３を発電作動さ
せ、その出力を電力変換器５を介してバッテリ６に供給
する（ステップ７）。

以上、本発明を上述の実施例を用いて説明したが、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。

（発明の効果） 上述のように本発明によれば、ターボチャージャの回転
軸に取付けた回転電機を発電機作動させるときに、エン
ジンの運転状態に応じてコンプレッサの入／出口流路の
制御を行い、過給作動を抑えてそのエネルギーを発電用
に振り向けるので、回転電機からの発電出力は増強され
て電気エネルギーへの回収効率は向上されるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる回転電機付ターボチャージャの
一実施例を示す構成ブロック図、第２図は本実施例の作
動の一例を示す処理フロー図である。 １・・・エンジン、２・・・ターボチャージャ、３・・
・回転電機、４・・・コントローラ、５・・・電力変換
器、６・・・バッテリ、１３・・・エアークリーナ、１
６・・・入口バルブ、１７・・・出口バルブ、２１・・
・タービン、２２・・・コンプレッサ。 特許出願人　　いすｆ自動車株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気エネルギーにより駆動されるタービン軸に回
   転電機を配置し、エンジンの運転状態に応じて回転電機
   を発電作動させて排気エネルギーを回収する回転電機付
   ターボチャージャにおいて、ターボチャージャの圧気作
   動を制御してタービン負荷を軽減させる負荷軽減手段と
   、該負荷軽減手段により軽減されたエネルギーを前記回
   転電機の発電出力に加え合わせて回収電力を増大させる
   電力増大手段とを備えたことを特徴とする回転電機付タ
   ーボチャージャ。
2. （２）前記負荷軽減手段はタービントルクにより駆動さ
   れるコンプレッサの空気の入／出力流路の開閉を行う制
   御手段であることを特徴とする請求項（１）記載の回転
   電機付ターボチャージャ。