JPH062553A - 排気エネルギー回収装置 - Google Patents
排気エネルギー回収装置Info
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- JPH062553A JPH062553A JP4186170A JP18617092A JPH062553A JP H062553 A JPH062553 A JP H062553A JP 4186170 A JP4186170 A JP 4186170A JP 18617092 A JP18617092 A JP 18617092A JP H062553 A JPH062553 A JP H062553A
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- Japan
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- electric machine
- exhaust energy
- energy recovery
- exhaust
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Abstract
(57)【要約】
【目的】エンジンに複数の回転電機付ターボチャージャ
を取付け、接続した流路の切換えにより、排気エネルギ
ーの回収効率を向上させる。 【構成】回転電機付ターボチャージャ（ＴＣＧ）１０と
２０とのタービン側流路は並列接続して、駆動後の排出
ガスは合流させてタービン発電機３０に導き発電させ
る。両ＴＣＧ１０，２０の過給側流路はエンジン２の低
速域では直列接続、高速域では並列接続に切換えて連結
し、ともに圧気効率の高い領域で作動させるとともに、
高速域で過ブーストの場合は回転電機を発電作動させて
排気エネルギーを電力として回収する。
を取付け、接続した流路の切換えにより、排気エネルギ
ーの回収効率を向上させる。 【構成】回転電機付ターボチャージャ（ＴＣＧ）１０と
２０とのタービン側流路は並列接続して、駆動後の排出
ガスは合流させてタービン発電機３０に導き発電させ
る。両ＴＣＧ１０，２０の過給側流路はエンジン２の低
速域では直列接続、高速域では並列接続に切換えて連結
し、ともに圧気効率の高い領域で作動させるとともに、
高速域で過ブーストの場合は回転電機を発電作動させて
排気エネルギーを電力として回収する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンに接続したター
ボチャージャに回転電機を取付け、排気エネルギーを回
収して吸気圧を上昇させるとともに回転電機に発電させ
てエネルギー回収を、エンジンの低速から高速に至る広
範囲の間にて効率化を図る排気エネルギー回収装置に関
する。
ボチャージャに回転電機を取付け、排気エネルギーを回
収して吸気圧を上昇させるとともに回転電機に発電させ
てエネルギー回収を、エンジンの低速から高速に至る広
範囲の間にて効率化を図る排気エネルギー回収装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンに接続したターボチャー
ジャに電動／発電機となる回転電機を取付け、ターボチ
ャージャ本来の過給作動を行わせるとともに、エンジン
の運転状態に応じて回転電機を電動または発電駆動さ
せ、過給作動の助勢やバッテリの充電などを行わせるエ
ネルギー回収システムが開発されている。
ジャに電動／発電機となる回転電機を取付け、ターボチ
ャージャ本来の過給作動を行わせるとともに、エンジン
の運転状態に応じて回転電機を電動または発電駆動さ
せ、過給作動の助勢やバッテリの充電などを行わせるエ
ネルギー回収システムが開発されている。
【０００３】一方、エンジンの低負荷域から高負荷域の
広範囲の間にて過給作動の効率化を図るため、特開昭６
１−２９１７２７号公報には小容量と大容量の２基のタ
ーボチャージャを制御する２段式過給装置が開示されて
おり、また、いわゆるシーケンシャル・ターボとして、
小容量と大容量とのターボを備えて低速域では小容量
を、高速域では大容量ターボをともに用いることが行わ
れている。
広範囲の間にて過給作動の効率化を図るため、特開昭６
１−２９１７２７号公報には小容量と大容量の２基のタ
ーボチャージャを制御する２段式過給装置が開示されて
おり、また、いわゆるシーケンシャル・ターボとして、
小容量と大容量とのターボを備えて低速域では小容量
を、高速域では大容量ターボをともに用いることが行わ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにエンジン
の広範囲な運転に応じて２基のターボチャージャを用い
て切換えるシステムでは、タービンの切換時に過給圧が
一時低下するのを防ぐため、タービン側流路とコンプレ
ッサ側流路とを同時に切換制御する必要がある。
の広範囲な運転に応じて２基のターボチャージャを用い
て切換えるシステムでは、タービンの切換時に過給圧が
一時低下するのを防ぐため、タービン側流路とコンプレ
ッサ側流路とを同時に切換制御する必要がある。
【０００５】また、エンジンの高速域にて過給圧の適正
な制限を行う場合には、その高速域の間は過ブースト圧
を防ぐためウエストゲートを開き、排気エネルギーの一
部を開放せねばならないという欠点がある。
な制限を行う場合には、その高速域の間は過ブースト圧
を防ぐためウエストゲートを開き、排気エネルギーの一
部を開放せねばならないという欠点がある。
【０００６】本発明はこのような従来の問題に鑑みてな
されたものであり、その目的は排気エネルギーの回収に
際し、エンジンの広範囲な運転領域で効率よくエネルギ
ー回収を行おうとする排気エネルギー回収装置を提供す
ることにある。
されたものであり、その目的は排気エネルギーの回収に
際し、エンジンの広範囲な運転領域で効率よくエネルギ
ー回収を行おうとする排気エネルギー回収装置を提供す
ることにある。
【０００７】
【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、エンジンの排気流路に複数の回転
電機付ターボチャージャを取付けて排気エネルギーの回
収の効率化を図る排気エネルギー回収装置において、前
記の複数の回転電機付ターボチャージャに至るエンジン
からの排気流路は並列接続に関連するとともに、過給気
流路にはエンジンの運転状態に応じて直列／並列接続に
切換える流路切換手段を設けた排気エネルギー回収装置
が提供される。
めに本発明によれば、エンジンの排気流路に複数の回転
電機付ターボチャージャを取付けて排気エネルギーの回
収の効率化を図る排気エネルギー回収装置において、前
記の複数の回転電機付ターボチャージャに至るエンジン
からの排気流路は並列接続に関連するとともに、過給気
流路にはエンジンの運転状態に応じて直列／並列接続に
切換える流路切換手段を設けた排気エネルギー回収装置
が提供される。
【０００８】
【作用】ターボチャージャへの排気流路は並列接続と
し、過給気流路はエンジンの低速域では直列接続、高速
域では並列接続に切換えるので、広範囲な運転領域の間
にてコンプレッサが効率よく作動し、また過ブーストの
防止には回転電機の発電駆動により、排気エネルギーを
電力として回収できる。
し、過給気流路はエンジンの低速域では直列接続、高速
域では並列接続に切換えるので、広範囲な運転領域の間
にてコンプレッサが効率よく作動し、また過ブーストの
防止には回転電機の発電駆動により、排気エネルギーを
電力として回収できる。
【０００９】
【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。
詳細に説明する。
【００１０】図１は本発明にかかる排気エネルギー回収
装置の一実施例を示す構成ブロック図で、図２は本実施
例に用いる回転電機付ターボチャージャを示す説明図で
ある。
装置の一実施例を示す構成ブロック図で、図２は本実施
例に用いる回転電機付ターボチャージャを示す説明図で
ある。
【００１１】まず図２によりターボチャージャと回転電
機との関係を説明すると、１はターボチャージャ、２は
エンジン、３は電動発電機となる回転電機であり、エン
ジン２からの排気ガスは排気管２１を介してターボチャ
ージャ１に送気され、タービン１１を駆動して放出され
る。
機との関係を説明すると、１はターボチャージャ、２は
エンジン、３は電動発電機となる回転電機であり、エン
ジン２からの排気ガスは排気管２１を介してターボチャ
ージャ１に送気され、タービン１１を駆動して放出され
る。
【００１２】タービン軸１２には回転電機３とコンプレ
ッサ１３とが同軸に取付けられ、タービントルクにより
駆動されるコンプレッサ１３は空気を圧縮して吸気管２
２を介してエンジン２に過給気を圧送する。また回転電
機３はエンジン２からの排気エネルギーが大きい場合は
発電を行い、電力変換器４を介してバッテリ５を充電す
る。そして、エンジン２が低回転で高負荷を要する場合
には、バッテリ５を電源とした電力が電力変換器４によ
り回転電機３に供給されて電動機作動し、コンプレッサ
１３の圧気作動を助勢して過給気圧を高めることにな
る。なお、このような作動の制御はエンジン回転センサ
２３、ブースト圧センサ１４や負荷の検出手段となるア
クセルペダルセンサ６１などからの信号を入力するコン
トローラ６の指令により行われている。
ッサ１３とが同軸に取付けられ、タービントルクにより
駆動されるコンプレッサ１３は空気を圧縮して吸気管２
２を介してエンジン２に過給気を圧送する。また回転電
機３はエンジン２からの排気エネルギーが大きい場合は
発電を行い、電力変換器４を介してバッテリ５を充電す
る。そして、エンジン２が低回転で高負荷を要する場合
には、バッテリ５を電源とした電力が電力変換器４によ
り回転電機３に供給されて電動機作動し、コンプレッサ
１３の圧気作動を助勢して過給気圧を高めることにな
る。なお、このような作動の制御はエンジン回転センサ
２３、ブースト圧センサ１４や負荷の検出手段となるア
クセルペダルセンサ６１などからの信号を入力するコン
トローラ６の指令により行われている。
【００１３】図１の構成ブロック図はこのような回転電
機付ターボチャージャ（ＴＣＧ）１０と２０との２基
と、タービン発電機３０とを備えたシステムで、エンジ
ン２の排気流路は図示のようにＴＣＧ１０と２０とが常
に並列に接続され、それぞれの２基のタービンｔを駆動
後の排出ガスは合流されてタービン発電機３０を駆動し
て電力として回収されるように接続されている。
機付ターボチャージャ（ＴＣＧ）１０と２０との２基
と、タービン発電機３０とを備えたシステムで、エンジ
ン２の排気流路は図示のようにＴＣＧ１０と２０とが常
に並列に接続され、それぞれの２基のタービンｔを駆動
後の排出ガスは合流されてタービン発電機３０を駆動し
て電力として回収されるように接続されている。
【００１４】つぎに吸気流路を説明すると、Ｓは取入口
で、Ａ，Ｂ，ＣおよびＤはそれぞれが所定方向への開閉
自在なバルブを有する分岐路または合流路であり、エン
ジン２が低回転時にはＴＣＧ１０と２０とのコンプレッ
サｃが直列接続され、高回転時には２基のコンプレッサ
が並列接続されるものである。なお、Ｄの分岐路には一
時的に圧気をＷ方向に開放するバルブが設けられてい
る。
で、Ａ，Ｂ，ＣおよびＤはそれぞれが所定方向への開閉
自在なバルブを有する分岐路または合流路であり、エン
ジン２が低回転時にはＴＣＧ１０と２０とのコンプレッ
サｃが直列接続され、高回転時には２基のコンプレッサ
が並列接続されるものである。なお、Ｄの分岐路には一
時的に圧気をＷ方向に開放するバルブが設けられてい
る。
【００１５】図３は本実施例の作動の一例を示す処理フ
ロー図であり、同図に基づいてその作動を説明する。
ロー図であり、同図に基づいてその作動を説明する。
【００１６】まずステップ１にてエンジン回転数および
エンジン負荷を入力し、これらの信号に基づいて吸気流
路の直・並列の切換を行うか否かをステップ２にて判断
する。
エンジン負荷を入力し、これらの信号に基づいて吸気流
路の直・並列の切換を行うか否かをステップ２にて判断
する。
【００１７】ステップ２で切換の準備を行う場合はステ
ップ３に進み、ここではＤの分岐路におけるＷ方向の流
路のバルブの一時開放を行う。このことはＴＣＧ１０，
２０のコンプレッサｔの流路を直列から並列に切換を行
うと図４に示すように圧力が変化するので、切換開始か
らＣ＝Ｄとなるまでの時間を短縮させる必要があり、こ
のため切換える少し前よりＤからＷに至る流路を過渡的
に開放してその圧力を一定に保持するようにＴＣＧ１０
を電動駆動し、切換えるエンジン回転数となったら開放
した流路を閉じるとともに電動駆動を中止するものであ
る。
ップ３に進み、ここではＤの分岐路におけるＷ方向の流
路のバルブの一時開放を行う。このことはＴＣＧ１０，
２０のコンプレッサｔの流路を直列から並列に切換を行
うと図４に示すように圧力が変化するので、切換開始か
らＣ＝Ｄとなるまでの時間を短縮させる必要があり、こ
のため切換える少し前よりＤからＷに至る流路を過渡的
に開放してその圧力を一定に保持するようにＴＣＧ１０
を電動駆動し、切換えるエンジン回転数となったら開放
した流路を閉じるとともに電動駆動を中止するものであ
る。
【００１８】したがってステップ３からステップ４に進
んでＤの圧力が一定になるようにＴＣＧ１０のｇを電動
駆動し、ついで、直・並列の切換えの場合はステップ
５，６，７と進んで、Ｗ側流路閉鎖とＴＣＧ１０の電動
を中止してステップ８にて並列流路に変更する。
んでＤの圧力が一定になるようにＴＣＧ１０のｇを電動
駆動し、ついで、直・並列の切換えの場合はステップ
５，６，７と進んで、Ｗ側流路閉鎖とＴＣＧ１０の電動
を中止してステップ８にて並列流路に変更する。
【００１９】なお、ステップ２にて流路の切換準備を行
わない場合はステップ９にてブースト圧のチェックを行
い、所定の適正圧の場合はフローを終るが、過ブースト
の場合はステップ１０に進んでＴＣＧに発電作動させ、
排気エネルギーの過大分を電力に変換させて回収するこ
とになる。
わない場合はステップ９にてブースト圧のチェックを行
い、所定の適正圧の場合はフローを終るが、過ブースト
の場合はステップ１０に進んでＴＣＧに発電作動させ、
排気エネルギーの過大分を電力に変換させて回収するこ
とになる。
【００２０】図５、図６はコンプレッサ空気流量と圧力
比との関係を示す曲線図でコンプレッサ効率ηを示すも
のであり、図５の低速域にては過給流路の直列接続によ
り効率ηが増大し、図６の高速域では従来のようなウエ
ストゲートの開放による無駄がなく、また回転電機の発
電により電力として回収される。
比との関係を示す曲線図でコンプレッサ効率ηを示すも
のであり、図５の低速域にては過給流路の直列接続によ
り効率ηが増大し、図６の高速域では従来のようなウエ
ストゲートの開放による無駄がなく、また回転電機の発
電により電力として回収される。
【００２１】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
エンジンの排気流路に２基の回転電機付ターボチャージ
ャのタービン流路を並列に常に接続し、コンプレッサか
らの過給気流路はエンジンの運転状態に応じ、低速域で
は直列接続、高速域では並列接続に切換えを行うので、
広範囲な運転領域でコンプレッサが高効率に圧縮作動を
行うとともに、タービンを駆動後の排出ガスはまとめら
れてタービン発電機により電気エネルギーとして回収さ
れ、さらに高速域では過ブーストを防ぐため回転電機に
発電させ、従来はウエストゲートにより排出させていた
排気エネルギーを電力として回収できるという効果が得
られる。
エンジンの排気流路に２基の回転電機付ターボチャージ
ャのタービン流路を並列に常に接続し、コンプレッサか
らの過給気流路はエンジンの運転状態に応じ、低速域で
は直列接続、高速域では並列接続に切換えを行うので、
広範囲な運転領域でコンプレッサが高効率に圧縮作動を
行うとともに、タービンを駆動後の排出ガスはまとめら
れてタービン発電機により電気エネルギーとして回収さ
れ、さらに高速域では過ブーストを防ぐため回転電機に
発電させ、従来はウエストゲートにより排出させていた
排気エネルギーを電力として回収できるという効果が得
られる。
【図１】本発明にかかる排気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。
施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本実施例に用いる回転電機付ターボチャージャ
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図３】本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であ
る。
る。
【図４】本実施例における直・並列切換時の説明図であ
る。
る。
【図５】本実施例によるコンプレッサ効率の一例を示す
曲線図である。
曲線図である。
【図６】本実施例によるコンプレッサ効率の一例を示す
曲線図である。
曲線図である。
１…ターボチャージャ ２…エンジン ３…回転電機 １０，２０…回転電機付ターボチャージャ ３０…タービン発電機
Claims (4)
- 【請求項１】エンジンの排気流路に複数の回転電機付タ
ーボチャージャを取付けて排気エネルギーの回収の効率
化を図る排気エネルギー回収装置において、前記の複数
の回転電機付ターボチャージャに至るエンジンからの排
気流路は並列接続に連結するとともに、過給気流路には
エンジンの運転状態に応じて直列／並列接続に切換える
流路切換手段を設けたことを特徴とする排気エネルギー
回収装置。 - 【請求項２】前記の流路切換手段はエンジンの低速域で
は過給気流路を直列接続、高速域では並列接続に切換え
ることを特徴とする請求項１記載の排気エネルギー回収
装置。 - 【請求項３】前記エンジンの高速域にての過大過給圧の
制御は前記回転電機を発電作動させることを特徴とする
請求項１記載の排気エネルギー回収装置。 - 【請求項４】前記の複数の回転電機付ターボチャージャ
の排出ガス流路を纏めるとともに、該流路にタービン発
電機を接続したことを特徴とする請求項１記載の排気エ
ネルギー回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4186170A JPH062553A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 排気エネルギー回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4186170A JPH062553A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 排気エネルギー回収装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062553A true JPH062553A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=16183622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4186170A Pending JPH062553A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 排気エネルギー回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062553A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004038172A1 (de) * | 2004-08-06 | 2006-02-23 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine |
| DE102004061023A1 (de) * | 2004-12-18 | 2006-06-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Schaltbare parallele, wahlweise sequentielle Aufladung für eine Brennkraftmaschine |
| US7571608B2 (en) * | 2005-11-28 | 2009-08-11 | General Electric Company | Turbocharged engine system and method of operation |
| US8584459B2 (en) | 2006-12-09 | 2013-11-19 | Aeristech Limited | Engine induction system |
| JP2020197166A (ja) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 株式会社豊田自動織機 | 過給システム |
| JP2020197167A (ja) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 株式会社豊田自動織機 | 過給システム |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP4186170A patent/JPH062553A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004038172A1 (de) * | 2004-08-06 | 2006-02-23 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine |
| DE102004061023A1 (de) * | 2004-12-18 | 2006-06-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Schaltbare parallele, wahlweise sequentielle Aufladung für eine Brennkraftmaschine |
| US7571608B2 (en) * | 2005-11-28 | 2009-08-11 | General Electric Company | Turbocharged engine system and method of operation |
| US8584459B2 (en) | 2006-12-09 | 2013-11-19 | Aeristech Limited | Engine induction system |
| JP2020197166A (ja) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 株式会社豊田自動織機 | 過給システム |
| JP2020197167A (ja) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 株式会社豊田自動織機 | 過給システム |
| WO2020246105A1 (ja) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 株式会社豊田自動織機 | 過給システム |
| WO2020246106A1 (ja) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 株式会社豊田自動織機 | 過給システム |
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