JPS58214615A - エンジンの排気エネルギ−回収装置 - Google Patents
エンジンの排気エネルギ−回収装置Info
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- JPS58214615A JPS58214615A JP57096490A JP9649082A JPS58214615A JP S58214615 A JPS58214615 A JP S58214615A JP 57096490 A JP57096490 A JP 57096490A JP 9649082 A JP9649082 A JP 9649082A JP S58214615 A JPS58214615 A JP S58214615A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- motor
- generator
- output
- exhaust
- 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.)
- Granted
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
本発明は、エンジンにおける排気エネルギー回収装置に
関する。
関する。
内燃機関であるガソリンエンジンやディーゼルエンジン
は、燃料をシリンダ内で燃焼させて発生するエネルギー
によってピストンを押し下げて出力を発生し、シリンダ
内での燃焼により発生した排気ガスはそのまま杉１気マ
ニホールドから外気方向に排出される。この排気ガスは
高温かつ高圧であり、今だかなりのエネルギーを保持し
ている。
は、燃料をシリンダ内で燃焼させて発生するエネルギー
によってピストンを押し下げて出力を発生し、シリンダ
内での燃焼により発生した排気ガスはそのまま杉１気マ
ニホールドから外気方向に排出される。この排気ガスは
高温かつ高圧であり、今だかなりのエネルギーを保持し
ている。
ところで、最近内燃機関の各部たと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、
排気バルブ、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。この内燃機関は、従
来の如くその内部に発生した熱を放熱して内燃機関を冷
却するということを行はず、従来のものよりも高熱の排
気ガスを取り出してこのエネルギーをクランク軸に帰還
させて運転効率を高めようとするものであって、従来か
ら行なわれているものを説明すると、排気ガスにより回
転されるタービンを排気口近くに配設せしめておき、こ
のタービンから得られた余剰の回転力を多段のギヤによ
る速度変換により減速し、クランク軸に帰還させるもの
であるが、かかる装置はエネルギー回収装置全体の構造
が複雑であり、かつ伝達効率が悪いため、内燃機関全体
の（＋／ｊ段を高価なものにするばかりか運転効率もあ
まり良くはなく、部分負荷では使用できないという欠点
もあって、あまり有効なものではなかった。
ドの外壁、シリンダライナー、シリンダヘッド断熱板、
排気バルブ、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。この内燃機関は、従
来の如くその内部に発生した熱を放熱して内燃機関を冷
却するということを行はず、従来のものよりも高熱の排
気ガスを取り出してこのエネルギーをクランク軸に帰還
させて運転効率を高めようとするものであって、従来か
ら行なわれているものを説明すると、排気ガスにより回
転されるタービンを排気口近くに配設せしめておき、こ
のタービンから得られた余剰の回転力を多段のギヤによ
る速度変換により減速し、クランク軸に帰還させるもの
であるが、かかる装置はエネルギー回収装置全体の構造
が複雑であり、かつ伝達効率が悪いため、内燃機関全体
の（＋／ｊ段を高価なものにするばかりか運転効率もあ
まり良くはなく、部分負荷では使用できないという欠点
もあって、あまり有効なものではなかった。
本発明は、このような従来の欠点を改善せんとするもの
であり、そのＬｌ ｎ（１１Ｊ、内燃機関の排気ガスが
保））シているエネルギーを効率良く回収してクランク
輔に効率良く帰苦１−Ｉｔ Ｌめることができるような
１ノ１気工ネルギー回１１ｙ装置１°／１をＩｆ、！供
することにある。
であり、そのＬｌ ｎ（１１Ｊ、内燃機関の排気ガスが
保））シているエネルギーを効率良く回収してクランク
輔に効率良く帰苦１−Ｉｔ Ｌめることができるような
１ノ１気工ネルギー回１１ｙ装置１°／１をＩｆ、！供
することにある。
次に本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の構成図であり、同図中１は断熱形式の
エンジンである。このエンジンは、前述のように、シリ
ンダラ−（−Ｊ−−、シリンダヘッド断熱４ｊ７、ＪＪ
Ｉ気八ルへ、ピヌトンなどにセラミックスを使用した断
熱式のものである。２はｔＪｌ気で二ホールドであり、
外壁はセラミフクスで構成されて、断熱構造となってい
る。４Ｊｌ気マニホールド２の先端には、１）１気ター
ビン３か接＆ｄされている。３ａはタービン渦室であり
、内部にタービンブレード３ｂが回転可能に配設されて
いる。４は高圧の交流発電機であり、その回転軸は排気
タービン３のタービン軸３Ｃと直結している。交流発電
機４は、回転子が永久磁石で構成され、固定側に′７１
ｆ、機子巻線を配設した２極交流発電機である。この交
Ｍｔ発電機４は、排気タービン３により、最高１分間に
約１０万回程度の回転数で駆動されるので、回転子は細
くかつ回転軸方向に長く形成されており、高速回転によ
り生ずる遠心力を極力少なくして、回転子の破壊を防止
している。また、この交ｌｌ仁発電機４は高速回転であ
るため、自動車用としては高電圧の約２００Ｖ程度、周
波数的３・５ＫＨｚ程度の交流電圧を発生する。５はサ
イリスタ・ブリッジにより構成されているコンへ−夕で
あり、交流発電機４により発電された交流を直流（脈流
）に変換する。このコンへ−夕を構成するサイリスクは
、３・５ＫＨｚ程度の周波数でも十分に作動する高周波
用のサイリスクである。６はコンバータ５のサイ□リス
タゲートを制御するゲート制御回路である。７は直流電
動機であり、その回転軸は２枚の歯車７ａと７ｂを介し
てエンジンｌの回転軸１ａと連結している。この直流電
動機７はエンジンｌの回ＩＩす：数とほぼ同一回転数に
て動作する直がｒ、直捲電動機がよい。８は直流電動機
７の駆動電流を検１１１する電流検出器である。
エンジンである。このエンジンは、前述のように、シリ
ンダラ−（−Ｊ−−、シリンダヘッド断熱４ｊ７、ＪＪ
Ｉ気八ルへ、ピヌトンなどにセラミックスを使用した断
熱式のものである。２はｔＪｌ気で二ホールドであり、
外壁はセラミフクスで構成されて、断熱構造となってい
る。４Ｊｌ気マニホールド２の先端には、１）１気ター
ビン３か接＆ｄされている。３ａはタービン渦室であり
、内部にタービンブレード３ｂが回転可能に配設されて
いる。４は高圧の交流発電機であり、その回転軸は排気
タービン３のタービン軸３Ｃと直結している。交流発電
機４は、回転子が永久磁石で構成され、固定側に′７１
ｆ、機子巻線を配設した２極交流発電機である。この交
Ｍｔ発電機４は、排気タービン３により、最高１分間に
約１０万回程度の回転数で駆動されるので、回転子は細
くかつ回転軸方向に長く形成されており、高速回転によ
り生ずる遠心力を極力少なくして、回転子の破壊を防止
している。また、この交ｌｌ仁発電機４は高速回転であ
るため、自動車用としては高電圧の約２００Ｖ程度、周
波数的３・５ＫＨｚ程度の交流電圧を発生する。５はサ
イリスタ・ブリッジにより構成されているコンへ−夕で
あり、交流発電機４により発電された交流を直流（脈流
）に変換する。このコンへ−夕を構成するサイリスクは
、３・５ＫＨｚ程度の周波数でも十分に作動する高周波
用のサイリスクである。６はコンバータ５のサイ□リス
タゲートを制御するゲート制御回路である。７は直流電
動機であり、その回転軸は２枚の歯車７ａと７ｂを介し
てエンジンｌの回転軸１ａと連結している。この直流電
動機７はエンジンｌの回ＩＩす：数とほぼ同一回転数に
て動作する直がｒ、直捲電動機がよい。８は直流電動機
７の駆動電流を検１１１する電流検出器である。
次に本発明の動作について説明する。
エンジン１が回転を始めて、１ノド気タービン３から高
１品のＪＪＩ気ガスが１ノ１出されると、ｔＪＩ気ター
ビン３のタービンブレード３ｂが回転を始め、交流発電
機４が駆動されて、発電を始める。ゲート制御回路６は
当初、コンバータ５を構成するサイリスクのゲートを大
きく開き、交流発電機４で発生した電力を直流７ｔ！；
動機７に供給してこれを駆動しようとするが、ＪＪＩ気
タービン３の回転数が少ないため、交流発電機４の出力
電圧も小さく、直流電動機７を駆動するに至らない。
１品のＪＪＩ気ガスが１ノ１出されると、ｔＪＩ気ター
ビン３のタービンブレード３ｂが回転を始め、交流発電
機４が駆動されて、発電を始める。ゲート制御回路６は
当初、コンバータ５を構成するサイリスクのゲートを大
きく開き、交流発電機４で発生した電力を直流７ｔ！；
動機７に供給してこれを駆動しようとするが、ＪＪＩ気
タービン３の回転数が少ないため、交流発電機４の出力
電圧も小さく、直流電動機７を駆動するに至らない。
一方、直流１１ｒ、動機７はエンジンｌにより回転され
、発゛Ｉｌｆ機となって直流電圧を発生するが、ゲート
制御回路６はコンバータ５を「直流電動機７力行」状態
にゲート制御しているので、直流電動機７で発電された
電力ｌ」逆流しない。
、発゛Ｉｌｆ機となって直流電圧を発生するが、ゲート
制御回路６はコンバータ５を「直流電動機７力行」状態
にゲート制御しているので、直流電動機７で発電された
電力ｌ」逆流しない。
エンジンｌの回転数が漸次上背してＪｕｌｉ気ガスの量
も多くなり、その温度も上昇すると、交流発電機４の出
力電圧も上昇し、遂に直流電動機７を駆動するようにな
る。そして、直流電動機７はエンジンｌの回転軸１ａを
その出力が増加する方向に駆動するため、排気ガスが有
するエネルギーが回収ネれてエンジンｌの回転軸に帰還
される。エンジンの回転数が変化してもゲート制御回路
６がサイリスタのゲートを制御して常に直流電動機７を
＠適負荷条件のもとで駆動できるように制御するまた、
何かの原因で直流電動機７に過大な負荷がかかり、定格
以」−の電流が流れようとすると、これを電流検出器８
が検出し、ゲート制御回路６がコンバータ５のサイリス
タのゲートを絞り込んで、電流を抑制し、常に直流電動
機７を最適負荷条件のもとで駆動できるように制御する
。
も多くなり、その温度も上昇すると、交流発電機４の出
力電圧も上昇し、遂に直流電動機７を駆動するようにな
る。そして、直流電動機７はエンジンｌの回転軸１ａを
その出力が増加する方向に駆動するため、排気ガスが有
するエネルギーが回収ネれてエンジンｌの回転軸に帰還
される。エンジンの回転数が変化してもゲート制御回路
６がサイリスタのゲートを制御して常に直流電動機７を
＠適負荷条件のもとで駆動できるように制御するまた、
何かの原因で直流電動機７に過大な負荷がかかり、定格
以」−の電流が流れようとすると、これを電流検出器８
が検出し、ゲート制御回路６がコンバータ５のサイリス
タのゲートを絞り込んで、電流を抑制し、常に直流電動
機７を最適負荷条件のもとで駆動できるように制御する
。
このような回路構成にすれば、回路全体を高電圧の回路
系にて構成出来るので、自動車で通常使用されている１
２Ｖあるいは２４Ｖ系の回路構成に比べて、損失も少な
くなる。
系にて構成出来るので、自動車で通常使用されている１
２Ｖあるいは２４Ｖ系の回路構成に比べて、損失も少な
くなる。
第２図は本発明のｆｐ、 ゛、実施例を示す４１協成図
であり、ｉｌ図と同一部分にｌ；ｌ： ｉｌ−の省略を
伺し、その説明を省略する。
であり、ｉｌ図と同一部分にｌ；ｌ： ｉｌ−の省略を
伺し、その説明を省略する。
第２図において、１５はシリコン整流素子をブリッジ結
合せしめた整ｌｉｅ回路である。１８はスイッチングレ
キュレータであり、整ノＱ回路１５の直流出力型ｌ／ｌ
、の安定化を１１１１、直り、電動機７を効率良く安定
して駆動できるように１′１動する。
合せしめた整ｌｉｅ回路である。１８はスイッチングレ
キュレータであり、整ノＱ回路１５の直流出力型ｌ／ｌ
、の安定化を１１１１、直り、電動機７を効率良く安定
して駆動できるように１′１動する。
この実施例の動作は、交流発電機４にて発電された交流
を直接整流回路１５で整流する。整流回路１５の出力は
電圧の変動も激しいため、一旦スイツチング１／ギュ］
／−夕１８に人力し、これで安定化した後直流電動機７
に印加される。
を直接整流回路１５で整流する。整流回路１５の出力は
電圧の変動も激しいため、一旦スイツチング１／ギュ］
／−夕１８に人力し、これで安定化した後直流電動機７
に印加される。
この実施例の変形例として、交流発電機４の出力端に７
（を圧の’ｉｔ Ｊ’Ｅ装置１イ１を設げるとともに、
整流回路１５とレギュレータ１８とを直流電動機７近傍
に配設し、交流発↑１１： ４？Ｊ ４の出力電圧なＡ
圧装性によりさらにｙ１圧した後、これを’ｔ’＋Ｂ
）Ｉｔ回路１５にて整流し、レギュレータ１８により直
流電動機に最適な電圧に変換し、直流電動機７を駆動す
るように構成してもよい。
（を圧の’ｉｔ Ｊ’Ｅ装置１イ１を設げるとともに、
整流回路１５とレギュレータ１８とを直流電動機７近傍
に配設し、交流発↑１１： ４？Ｊ ４の出力電圧なＡ
圧装性によりさらにｙ１圧した後、これを’ｔ’＋Ｂ
）Ｉｔ回路１５にて整流し、レギュレータ１８により直
流電動機に最適な電圧に変換し、直流電動機７を駆動す
るように構成してもよい。
以４−詳細に説明したように、本発明は、エンジンの排
気マニホールド先端に配設した排気タービンのタービン
軸に交流発電機の回転軸を直結するとともに前記エンジ
ンの回転軸に直流電動機の回転軸を結合し、交流発電機
から発生する電気エネルギーを直流電動機に与えてこれ
を駆動し、交流電動機の出力をエンジンの出力軸に帰還
せしめるように構成したので、従来の装置のように全負
荷状態のみしか排気エネルギーを回収してエンジンに帰
還させることができないものと異なり、エンジンの部分
出力時において排気エネルギーのエンタルピーか低い時
でも容易に回収できる。また、従来の機械系にてυ１−
気エネルキーな回収するものに比べて摩擦損失が小さく
また電気回路抵抗損失を回路電圧を高くするなどして減
少せしめることができるので、従来のものに比べてエン
ジンの燃焼効率を飛躍的に増進させることができる。
気マニホールド先端に配設した排気タービンのタービン
軸に交流発電機の回転軸を直結するとともに前記エンジ
ンの回転軸に直流電動機の回転軸を結合し、交流発電機
から発生する電気エネルギーを直流電動機に与えてこれ
を駆動し、交流電動機の出力をエンジンの出力軸に帰還
せしめるように構成したので、従来の装置のように全負
荷状態のみしか排気エネルギーを回収してエンジンに帰
還させることができないものと異なり、エンジンの部分
出力時において排気エネルギーのエンタルピーか低い時
でも容易に回収できる。また、従来の機械系にてυ１−
気エネルキーな回収するものに比べて摩擦損失が小さく
また電気回路抵抗損失を回路電圧を高くするなどして減
少せしめることができるので、従来のものに比べてエン
ジンの燃焼効率を飛躍的に増進させることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は他の
実施例を小ず構成図である。 １・Φエンジン ２・・ＪＪＩ気マニホールド３・
・４Ｊｌ気タービン ４・・交流発電機５・・コンバー
タ ６争・ゲート制御回路７・・直流電動機 ８・
・電流検出器４）詐出願人 いすぐ自動車株式会社代
理人 弁理士 辻 實 （外１名）
実施例を小ず構成図である。 １・Φエンジン ２・・ＪＪＩ気マニホールド３・
・４Ｊｌ気タービン ４・・交流発電機５・・コンバー
タ ６争・ゲート制御回路７・・直流電動機 ８・
・電流検出器４）詐出願人 いすぐ自動車株式会社代
理人 弁理士 辻 實 （外１名）
Claims (1)
- 内部で発生する熱の放熱を抑制し、排気タービンを備え
たエンジンにおいて、前記排気タービンのタービン軸に
交流発電機の回転軸を直結するとともに前記エンジンの
回転軸に直流電動機の回転軸を結合し、交流発電機から
発生する電気エネルギーを直流電動機に与えてこれを駆
動し、交流電動機の出力をエンジンの出力軸に帰還せし
めることを特徴とするエンジンの排気エネルギー回収装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57096490A JPS58214615A (ja) | 1982-06-05 | 1982-06-05 | エンジンの排気エネルギ−回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57096490A JPS58214615A (ja) | 1982-06-05 | 1982-06-05 | エンジンの排気エネルギ−回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58214615A true JPS58214615A (ja) | 1983-12-13 |
| JPH0211722B2 JPH0211722B2 (ja) | 1990-03-15 |
Family
ID=14166516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57096490A Granted JPS58214615A (ja) | 1982-06-05 | 1982-06-05 | エンジンの排気エネルギ−回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58214615A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4745755A (en) * | 1985-07-26 | 1988-05-24 | Isuzu Motors Limited | Control system for supercharged internal combustion engine |
| US4805409A (en) * | 1987-04-24 | 1989-02-21 | Hitachi. Ltd. | Method of and apparatus for recovering exhaust gas energy of internal combustion engine |
| US5024057A (en) * | 1988-06-29 | 1991-06-18 | Isuzu Motors Limited | Exhaust-driven electric generator system for internal combustion engines |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5789828U (ja) * | 1980-11-21 | 1982-06-02 |
-
1982
- 1982-06-05 JP JP57096490A patent/JPS58214615A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5789828U (ja) * | 1980-11-21 | 1982-06-02 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4745755A (en) * | 1985-07-26 | 1988-05-24 | Isuzu Motors Limited | Control system for supercharged internal combustion engine |
| US4805409A (en) * | 1987-04-24 | 1989-02-21 | Hitachi. Ltd. | Method of and apparatus for recovering exhaust gas energy of internal combustion engine |
| US5024057A (en) * | 1988-06-29 | 1991-06-18 | Isuzu Motors Limited | Exhaust-driven electric generator system for internal combustion engines |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0211722B2 (ja) | 1990-03-15 |
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