JPH04255528A - 内燃機関ターボシステム - Google Patents
内燃機関ターボシステムInfo
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- JPH04255528A JPH04255528A JP7595091A JP7595091A JPH04255528A JP H04255528 A JPH04255528 A JP H04255528A JP 7595091 A JP7595091 A JP 7595091A JP 7595091 A JP7595091 A JP 7595091A JP H04255528 A JPH04255528 A JP H04255528A
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- Japan
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- turbines
- generator
- turbine
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
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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】本発明は内燃機関ターボシステム
に係り、特に広い範囲のエンジンの回転速度に対応して
排気ガスでタービンを駆動し、補機に電力を供給する内
燃機関ターボシステムに関する。
に係り、特に広い範囲のエンジンの回転速度に対応して
排気ガスでタービンを駆動し、補機に電力を供給する内
燃機関ターボシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車ではエンジンの回転によって直接
駆動或いは発電機を駆動させ、得られた電力をバッテリ
ーに蓄電しながらその電力で間接的に、エアコン、冷却
ファン、冷却水ポンプ、オイルポンプスタートモータな
どの自動車の走行に必要なエネルギー以外のエネルギー
を消費する所謂補機を作動させている。一方でエンジン
の排気ガスのエネルギーを利用してタービンを回転駆動
することにより、過給機を作動させてエンジンへ過気(
密度を高めた新気)を供給し出力及び加速特性を高める
ことが行なわれている。
駆動或いは発電機を駆動させ、得られた電力をバッテリ
ーに蓄電しながらその電力で間接的に、エアコン、冷却
ファン、冷却水ポンプ、オイルポンプスタートモータな
どの自動車の走行に必要なエネルギー以外のエネルギー
を消費する所謂補機を作動させている。一方でエンジン
の排気ガスのエネルギーを利用してタービンを回転駆動
することにより、過給機を作動させてエンジンへ過気(
密度を高めた新気)を供給し出力及び加速特性を高める
ことが行なわれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の補機へ
の電力の供給では、エンジンの回転で発動機を駆動しバ
ッテリーを充電しているので、エンジンの回転エネルギ
ーで走行のエネルギーと補機を作動させるエネルギーと
を賄う必要がある。また、従来の過給機は主にエンジン
の高速回転時に作動し、広い範囲のエンジンの回転速度
で作動するものではないことが、利用者に完全な満足を
与えない難点であった。
の電力の供給では、エンジンの回転で発動機を駆動しバ
ッテリーを充電しているので、エンジンの回転エネルギ
ーで走行のエネルギーと補機を作動させるエネルギーと
を賄う必要がある。また、従来の過給機は主にエンジン
の高速回転時に作動し、広い範囲のエンジンの回転速度
で作動するものではないことが、利用者に完全な満足を
与えない難点であった。
【0004】本発明は、前述したような従来の自動車に
おける補機駆動のための電力の供給と、過給機の作動の
現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジ
ンに負荷をかけず、従来捨てられていた排気ガスのエネ
ルギーを電力に変換して利用し、該電力をエアコン、冷
却ファン、冷却水ポンプ、オイルポンプ、スタートモー
タなどの補機に供給することができ、また、エンジンの
広い回転速度で過給機を作動させ得る内燃機関ターボシ
ステムを提供することにある。
おける補機駆動のための電力の供給と、過給機の作動の
現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジ
ンに負荷をかけず、従来捨てられていた排気ガスのエネ
ルギーを電力に変換して利用し、該電力をエアコン、冷
却ファン、冷却水ポンプ、オイルポンプ、スタートモー
タなどの補機に供給することができ、また、エンジンの
広い回転速度で過給機を作動させ得る内燃機関ターボシ
ステムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明はエンジンの排気ガスにより回転駆動され、
少なくとも低速用タービンと高速用タービンとを含む複
数のタービンと、該複数のタービンによりそれぞれ駆動
される発電機と、これらの発電機で得られる電力を補機
に供給する電力供給手段と、前記エンジンの回転速度に
対応して前記エンジンの排気ガスを前記複数のタービン
へ切り替え供給する切替制御手段とを有する構成となっ
ており、前記タービンにより駆動され、かつ前記エンジ
ンへの過給動作を行なうコンプレッサーを更に設けたも
のである。
に、本発明はエンジンの排気ガスにより回転駆動され、
少なくとも低速用タービンと高速用タービンとを含む複
数のタービンと、該複数のタービンによりそれぞれ駆動
される発電機と、これらの発電機で得られる電力を補機
に供給する電力供給手段と、前記エンジンの回転速度に
対応して前記エンジンの排気ガスを前記複数のタービン
へ切り替え供給する切替制御手段とを有する構成となっ
ており、前記タービンにより駆動され、かつ前記エンジ
ンへの過給動作を行なうコンプレッサーを更に設けたも
のである。
【0006】
【作用】このように構成されているので、エンジンの回
転速度に対応して切替制御手段を作動させて、選択させ
、その回転速度に最適のタービンに排気ガスを供給して
そのタービンを回転駆動させ、前記タービンの回転によ
って発電機が回転駆動されてバッテリーへの充電と補機
への電力の供給が、エンジンへ直接負荷を与えることな
く行なわれる。またタービンにより駆動されるコンプレ
ッサーを併設することにより同時にエンジンへの過給を
行なうこともできる。
転速度に対応して切替制御手段を作動させて、選択させ
、その回転速度に最適のタービンに排気ガスを供給して
そのタービンを回転駆動させ、前記タービンの回転によ
って発電機が回転駆動されてバッテリーへの充電と補機
への電力の供給が、エンジンへ直接負荷を与えることな
く行なわれる。またタービンにより駆動されるコンプレ
ッサーを併設することにより同時にエンジンへの過給を
行なうこともできる。
【0007】
【実施例】以下本発明の実施例を図面(図1乃至図5)
を参照して説明する。ここで図1は第1の実施例の構成
を示す説明図、図2は第1の実施例の構成モデル図、図
3は第2の実施例の構成モデル図、図4は第3の実施例
の構成モデル図、図5は第1の実施例の動作特性図であ
る。
を参照して説明する。ここで図1は第1の実施例の構成
を示す説明図、図2は第1の実施例の構成モデル図、図
3は第2の実施例の構成モデル図、図4は第3の実施例
の構成モデル図、図5は第1の実施例の動作特性図であ
る。
【0008】図1に示すように、第1の実施例ではエン
ジン1の排気ガスを導く排気管2が設けられ、この排気
管2は分岐管2aと分岐管2bとに分岐され、分岐位置
には切替バルブ3が設けてある。分岐管2aには、エン
ジンにより異なるが、例えば500〜1500rpmの
回転速度で回転駆動される低速用タービン5が接続して
あり、分岐管2aから送り込まれる排気ガスによって低
速用タービン5が回転駆動されるように取り付けてある
。この低速用タービン5には、低速用タービン5の回転
によって作動する第1の発電機6が接続してあり、エン
ジンへの過給が必要な場合は第1の発電機6の回転軸に
は第1のコンプレッサー7が接続してある。同様にして
、分岐管2bには、例えば1500rpm以上の回転速
度で回転駆動される高速用タービン8が接続され、この
高速用タービン8には高速用タービン8の回転によって
作動する第2の発電機10が接続してある。なお、エン
ジンへの過給が必要な場合は第1の発電機6と同様に第
2の発電機10の回転軸に第2のコンプレッサー11を
接続する。この第1の実施例では、図2に示すようにタ
ービン(5、8)の回転軸に発電機(6、10)が接続
されており、また第2の実施例では図3に示すように発
電機(6、10)の回転軸のタービン(5、8)の相対
する端部にコンプレッサー(7、11)が接続されてい
る。
ジン1の排気ガスを導く排気管2が設けられ、この排気
管2は分岐管2aと分岐管2bとに分岐され、分岐位置
には切替バルブ3が設けてある。分岐管2aには、エン
ジンにより異なるが、例えば500〜1500rpmの
回転速度で回転駆動される低速用タービン5が接続して
あり、分岐管2aから送り込まれる排気ガスによって低
速用タービン5が回転駆動されるように取り付けてある
。この低速用タービン5には、低速用タービン5の回転
によって作動する第1の発電機6が接続してあり、エン
ジンへの過給が必要な場合は第1の発電機6の回転軸に
は第1のコンプレッサー7が接続してある。同様にして
、分岐管2bには、例えば1500rpm以上の回転速
度で回転駆動される高速用タービン8が接続され、この
高速用タービン8には高速用タービン8の回転によって
作動する第2の発電機10が接続してある。なお、エン
ジンへの過給が必要な場合は第1の発電機6と同様に第
2の発電機10の回転軸に第2のコンプレッサー11を
接続する。この第1の実施例では、図2に示すようにタ
ービン(5、8)の回転軸に発電機(6、10)が接続
されており、また第2の実施例では図3に示すように発
電機(6、10)の回転軸のタービン(5、8)の相対
する端部にコンプレッサー(7、11)が接続されてい
る。
【0009】前記第1の発電機6及び前記第2の発電機
10の出力端子が、それぞれ切替スイッチ12の切替端
子t1、t2に接続してあり、切替スイッチ12のコモ
ン端子t0には、バッテリー13が充電可能に接続して
あり、このバッテリーにはエアコン15a、冷却ファン
15b、冷却ポンプ15c、オイルポンプ15dなどの
補機が互いに並列に接続してある。そして、切替制御手
段として制御回路17が設けてあり、エンジン1の回転
数検出センサ1aの出力端子が制御回路17の入力端子
に接続してあり、制御回路17の出力端子が前記切替バ
ルブ3と前記切替スイッチ12とに接続してある。また
、前記低速用タービン5及び前記高速用タービン8の回
転速度と出力トルクの間の関係は、それぞれ図5の曲線
A、曲線Bに示すようになっている。
10の出力端子が、それぞれ切替スイッチ12の切替端
子t1、t2に接続してあり、切替スイッチ12のコモ
ン端子t0には、バッテリー13が充電可能に接続して
あり、このバッテリーにはエアコン15a、冷却ファン
15b、冷却ポンプ15c、オイルポンプ15dなどの
補機が互いに並列に接続してある。そして、切替制御手
段として制御回路17が設けてあり、エンジン1の回転
数検出センサ1aの出力端子が制御回路17の入力端子
に接続してあり、制御回路17の出力端子が前記切替バ
ルブ3と前記切替スイッチ12とに接続してある。また
、前記低速用タービン5及び前記高速用タービン8の回
転速度と出力トルクの間の関係は、それぞれ図5の曲線
A、曲線Bに示すようになっている。
【0010】図4は第3の実施例の構成モデル図であり
、この第3の実施例ではタービンに対する発電機とコン
プレッサーとの接続順序がすでに説明した第2の実施例
とは異なっていて、タービン(5、8)の回転軸にコン
プレッサー(7、11)が接続され、このコンプレッサ
ー(7、11)の回転軸に発電機(6、10)が接続さ
れている。第3の実施例のその他の部分の構成は、すで
に図2を用いて説明した第2の実施例と同一である。
、この第3の実施例ではタービンに対する発電機とコン
プレッサーとの接続順序がすでに説明した第2の実施例
とは異なっていて、タービン(5、8)の回転軸にコン
プレッサー(7、11)が接続され、このコンプレッサ
ー(7、11)の回転軸に発電機(6、10)が接続さ
れている。第3の実施例のその他の部分の構成は、すで
に図2を用いて説明した第2の実施例と同一である。
【0011】このような構成の実施例の動作を次に説明
する。エンジン1が始動されエンジン1の回転速度が5
00〜1500rpmであることを回転数検出センサ1
aが検出すると、制御回路17から切替バルブ3と前記
切替スイッチ12に第1の制御信号が与えられ、この第
1の制御信号によって切替バルブ3は排気管2を分岐管
2a側に切り替え接続し、切替スイッチ12は切替端子
t1側にコモン端子t0を切り替える。この切り替えに
よってエンジン1の排気ガスが分岐管2aに送り込まれ
、この排気ガスによって低速用タービン5が回転し、低
速用タービン5の回転によって第1の発電機6が作動す
る。前記低速用タービンは図5の曲線Aに示すように、
500〜1500rpmにトルクの最大値があるような
回転力特性を持っているので、第1の発電機6は充分な
回転力で駆動される。
する。エンジン1が始動されエンジン1の回転速度が5
00〜1500rpmであることを回転数検出センサ1
aが検出すると、制御回路17から切替バルブ3と前記
切替スイッチ12に第1の制御信号が与えられ、この第
1の制御信号によって切替バルブ3は排気管2を分岐管
2a側に切り替え接続し、切替スイッチ12は切替端子
t1側にコモン端子t0を切り替える。この切り替えに
よってエンジン1の排気ガスが分岐管2aに送り込まれ
、この排気ガスによって低速用タービン5が回転し、低
速用タービン5の回転によって第1の発電機6が作動す
る。前記低速用タービンは図5の曲線Aに示すように、
500〜1500rpmにトルクの最大値があるような
回転力特性を持っているので、第1の発電機6は充分な
回転力で駆動される。
【0012】このように第1の発電機6が作動するので
、バッテリー13は第1の発電機6により充電されると
共に、エアコン15a、冷却ファン15b、冷却ポンプ
15c、オイルポンプ15dなどの補機への電力の供給
が可能な状態となり、作動状態にある補機へバッテリー
13と共に電力が供給される。また、エンジン1への過
給のため第1の発電機6の回転軸に第1のコンプレッサ
ー7を接続すると、エンジン1に図1に仮想線で示すよ
うに、過気を供給するので500〜1500rpmの比
較的低回転速度においてもエンジン1の出力は増加され
、また加速特性は高められる。
、バッテリー13は第1の発電機6により充電されると
共に、エアコン15a、冷却ファン15b、冷却ポンプ
15c、オイルポンプ15dなどの補機への電力の供給
が可能な状態となり、作動状態にある補機へバッテリー
13と共に電力が供給される。また、エンジン1への過
給のため第1の発電機6の回転軸に第1のコンプレッサ
ー7を接続すると、エンジン1に図1に仮想線で示すよ
うに、過気を供給するので500〜1500rpmの比
較的低回転速度においてもエンジン1の出力は増加され
、また加速特性は高められる。
【0013】エンジン1の回転速度が上昇し、1500
rpmを越えると回転数検出センサ1aがこれを検出し
、その検出信号によって制御回路17から切替バルブ3
と前記切替スイッチ12に第2の制御信号が与えられ、
この第2の制御信号によって切替バルブ3は排気管2を
分岐管2b側に切り替え接続し、切替スイッチ12は切
替端子t2側にコモン端子t0を切り替える。この切り
替えによってエンジン1の排気ガスが分岐管2bに送り
込まれ、この排気ガスによって高速用タービン8が回転
し、高速用タービン8の回転によって第2の発電機10
が作動する。高速用タービン8は図5の曲線Bに示すよ
うに、1500rpm以上の回転速度でトルクが高くな
るような特性を持っているので、この場合第2の発電機
10は充分な回転力で駆動される。
rpmを越えると回転数検出センサ1aがこれを検出し
、その検出信号によって制御回路17から切替バルブ3
と前記切替スイッチ12に第2の制御信号が与えられ、
この第2の制御信号によって切替バルブ3は排気管2を
分岐管2b側に切り替え接続し、切替スイッチ12は切
替端子t2側にコモン端子t0を切り替える。この切り
替えによってエンジン1の排気ガスが分岐管2bに送り
込まれ、この排気ガスによって高速用タービン8が回転
し、高速用タービン8の回転によって第2の発電機10
が作動する。高速用タービン8は図5の曲線Bに示すよ
うに、1500rpm以上の回転速度でトルクが高くな
るような特性を持っているので、この場合第2の発電機
10は充分な回転力で駆動される。
【0014】このように第2の発電機10が作動するの
で、バッテリー13は第2の発電機10により充電され
ると共に、エアコン15a、冷却ファン15b、冷却ポ
ンプ15c、オイルポンプ15dなどの補機への電力の
供給が可能な状態となり、作動状態にある補機へバッテ
リー13と共に電力が供給される。また、エンジン1へ
の過給のため第2の発電機10の回転軸に第2のコンプ
レッサー11を接続すると、エンジン1に図1に仮想線
で示すように、過気を供給するので1500rpmの高
回転速度においてエンジン1の出力は増加され、また加
速特性は高められる。
で、バッテリー13は第2の発電機10により充電され
ると共に、エアコン15a、冷却ファン15b、冷却ポ
ンプ15c、オイルポンプ15dなどの補機への電力の
供給が可能な状態となり、作動状態にある補機へバッテ
リー13と共に電力が供給される。また、エンジン1へ
の過給のため第2の発電機10の回転軸に第2のコンプ
レッサー11を接続すると、エンジン1に図1に仮想線
で示すように、過気を供給するので1500rpmの高
回転速度においてエンジン1の出力は増加され、また加
速特性は高められる。
【0015】前述のように実施例によると、エンジン1
の500〜1500rpmの低回転速度では排気ガスに
よって低速用タービン5が回転駆動され、1500rp
m以上の高回転速度では排気ガスによって高速用タービ
ン8が回転駆動される。そして前記低回転速度では、低
速用タービン5によって第1の発電機6が駆動され、前
記高速用タービン8によって第2の発電機10が駆動さ
れるので、低回転速度から高回転速度までの広いエンジ
ン1の回転速度に対して、補機への電力の供給が安定に
行なわれる。更にエンジン1への過給のため低速用ター
ビン8によって第1のコンプレッサー7を、また高速用
タービン8によって第2のコンプレッサー11を駆動す
るよう構成すると、エンジン1への過気の供給も安定し
て行われる。従来のように、エンジンのクランク軸にベ
ルト掛けされて発電機が回転駆動されるのではなく、排
気ガスで駆動される低速用タービン5或いは高速用ター
ビン8で第1の発電機6或いは第2の発電機10が駆動
されるので、エンジン1に直接負荷が加えられることが
なく、また全体の構造も小型化される。
の500〜1500rpmの低回転速度では排気ガスに
よって低速用タービン5が回転駆動され、1500rp
m以上の高回転速度では排気ガスによって高速用タービ
ン8が回転駆動される。そして前記低回転速度では、低
速用タービン5によって第1の発電機6が駆動され、前
記高速用タービン8によって第2の発電機10が駆動さ
れるので、低回転速度から高回転速度までの広いエンジ
ン1の回転速度に対して、補機への電力の供給が安定に
行なわれる。更にエンジン1への過給のため低速用ター
ビン8によって第1のコンプレッサー7を、また高速用
タービン8によって第2のコンプレッサー11を駆動す
るよう構成すると、エンジン1への過気の供給も安定し
て行われる。従来のように、エンジンのクランク軸にベ
ルト掛けされて発電機が回転駆動されるのではなく、排
気ガスで駆動される低速用タービン5或いは高速用ター
ビン8で第1の発電機6或いは第2の発電機10が駆動
されるので、エンジン1に直接負荷が加えられることが
なく、また全体の構造も小型化される。
【0016】なお、実施例では低速用タービンと高速用
タービンとの二台のタービンを使用する場合を説明した
が、本発明は実施例に限定されるものでなく、例えば中
速用タービンを加えて三台のタービンを使用することも
可能であり、また低速用と高速用のタービンの切換時に
おけるいわゆる「トルクの谷」を防止して円滑な回転速
度の上昇が得られる。
タービンとの二台のタービンを使用する場合を説明した
が、本発明は実施例に限定されるものでなく、例えば中
速用タービンを加えて三台のタービンを使用することも
可能であり、また低速用と高速用のタービンの切換時に
おけるいわゆる「トルクの谷」を防止して円滑な回転速
度の上昇が得られる。
【0017】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明では
エンジンの排気ガスにより回転駆動され、少なくとも低
速用タービンと高速用タービンとを含む複数のタービン
と、これらのタービンにより駆動され、補機へ電力を供
給する発電機と、前記エンジンの回転速度に対応して前
記エンジンの排気ガスを前記複数のタービンへ切り替え
供給する切替制御手段とを具備しているので、エンジン
の広い回転速度範囲に対応して、エンジンに直接負荷を
かけずに補機への電力の供給とを安定に行なうことがで
き、また必要に応じ、前記タービンにより駆動されるコ
ンプレッサーを設けることによりエンジンへの過気の供
給をも安定に行なうことができる。
エンジンの排気ガスにより回転駆動され、少なくとも低
速用タービンと高速用タービンとを含む複数のタービン
と、これらのタービンにより駆動され、補機へ電力を供
給する発電機と、前記エンジンの回転速度に対応して前
記エンジンの排気ガスを前記複数のタービンへ切り替え
供給する切替制御手段とを具備しているので、エンジン
の広い回転速度範囲に対応して、エンジンに直接負荷を
かけずに補機への電力の供給とを安定に行なうことがで
き、また必要に応じ、前記タービンにより駆動されるコ
ンプレッサーを設けることによりエンジンへの過気の供
給をも安定に行なうことができる。
【図1】本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図
である。
である。
【図2】本発明の第1の実施例の構成モデル図である。
【図3】本発明の第2の実施例の構成モデル図である。
【図4】本発明の第3の実施例の構成モデル図である。
【図5】本発明の実施例の動作特性図である。
1 エンジン
2 排気管
3 切替バルブ
5 低速用タービン
6 第1の発電機
7 第1のコンプレッサー
8 高速用タービン
10 第2の発電機
11 第2のコンプレッサー
13 バッテリー
15a エアコン
15b 冷却ファン
15c 冷却水ポンプ
17 制御回路
Claims (2)
- 【請求項1】 エンジンの排気ガスにより回転駆動さ
れ、少なくとも低速用タービンと高速用タービンとを含
む複数のタービンと、該複数のタービンによりそれぞれ
駆動される発電機と、これらの発電機で得られる電力を
補機に供給する電力供給手段と、前記エンジンの回転速
度に対応して前記エンジンの排気ガスを前記複数のター
ビンへ切り替え供給する切替制御手段とを有することを
特徴とする内燃機関ターボシステム。 - 【請求項2】 前記タービンにより駆動され、かつ前
記エンジンへの過給動作を行なうコンプレッサーを更に
設けた請求項1記載の内燃機関ターボシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7595091A JPH04255528A (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 内燃機関ターボシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7595091A JPH04255528A (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 内燃機関ターボシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04255528A true JPH04255528A (ja) | 1992-09-10 |
Family
ID=13591009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7595091A Pending JPH04255528A (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 内燃機関ターボシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04255528A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006242154A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Misuzu Kogyo:Kk | 車両用エンジンユニット |
WO2011021482A1 (ja) * | 2009-08-19 | 2011-02-24 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | 機械ユニットの配置システム |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP7595091A patent/JPH04255528A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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