JPS6346249B2 - - Google Patents
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- JPS6346249B2 JPS6346249B2 JP57130074A JP13007482A JPS6346249B2 JP S6346249 B2 JPS6346249 B2 JP S6346249B2 JP 57130074 A JP57130074 A JP 57130074A JP 13007482 A JP13007482 A JP 13007482A JP S6346249 B2 JPS6346249 B2 JP S6346249B2
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- Japan
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- engine
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- generator
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- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 10
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
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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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、エンジンにおける排気ガスエネルギ
ー回収装置に関する。
ー回収装置に関する。
内燃機関であるガソリンエンジンやデイーゼル
エンジンは、空気と燃料の混合気体をシリンダ内
で燃焼させて発生するエネルギーによつてピスト
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排気マニホ
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、まだかなりのエネルギー
を保持している。
エンジンは、空気と燃料の混合気体をシリンダ内
で燃焼させて発生するエネルギーによつてピスト
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排気マニホ
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、ま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
ヘツド断熱板、排気バルブ、ピストンなどにセラ
ミツ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
ことを行わず、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つて、
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
値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
欠点もあつて、あまり有効なものではなかつた。
ニホールドの外壁、シリンダライナー、シリンダ
ヘツド断熱板、排気バルブ、ピストンなどにセラ
ミツ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
ことを行わず、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つて、
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
値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
欠点もあつて、あまり有効なものではなかつた。
また、一台のタービンで排気ガスのエネルギー
を有効に取り出すようにしているので、タービン
には多数のタービンブレードを有するものを用い
ており、高価なものとなつていた。
を有効に取り出すようにしているので、タービン
には多数のタービンブレードを有するものを用い
ており、高価なものとなつていた。
また、エンジンから排出される排気ガス流によ
つて、回転駆動されるタービンを備えた発電機
と、該発電機にて発生される電力によつて回転さ
れるモータと、前記発電機に接続され、エンジン
回転数検出器により、検出されたエンジン回転数
に応じて前記モータの回転を制御するコントロー
ラと、前記モータとエンジンとの間に介在されて
該モータの回転力をエンジンに断続伝達するとと
もに、前記コントローラによつてその断続が制御
される電磁クラツチと、からなることを特徴とす
る排気エネルギー回収装置が、実開昭58−30727
号公報に記載されている。この装置は、前記従来
例のものとは異り、排気タービンにて駆動される
発電機にてエンジンに結合されたモータを駆動
し、エンジンを助成するものであるが、該排気タ
ービン１個のみでは、排気ガスが有する余剰のエ
ネルギーを完全に回収することが困難である。ま
た、２つのタービンを配置して、通常の運転状態
では排気タービン１のみを使用し、出力増大時１
及び１′を直列に併用する手段も考えられている
が、２段回収システムを機械的に構成するには、
軸出力の和を損失を少なくして取り出すことが、
非常に困難であつた。
つて、回転駆動されるタービンを備えた発電機
と、該発電機にて発生される電力によつて回転さ
れるモータと、前記発電機に接続され、エンジン
回転数検出器により、検出されたエンジン回転数
に応じて前記モータの回転を制御するコントロー
ラと、前記モータとエンジンとの間に介在されて
該モータの回転力をエンジンに断続伝達するとと
もに、前記コントローラによつてその断続が制御
される電磁クラツチと、からなることを特徴とす
る排気エネルギー回収装置が、実開昭58−30727
号公報に記載されている。この装置は、前記従来
例のものとは異り、排気タービンにて駆動される
発電機にてエンジンに結合されたモータを駆動
し、エンジンを助成するものであるが、該排気タ
ービン１個のみでは、排気ガスが有する余剰のエ
ネルギーを完全に回収することが困難である。ま
た、２つのタービンを配置して、通常の運転状態
では排気タービン１のみを使用し、出力増大時１
及び１′を直列に併用する手段も考えられている
が、２段回収システムを機械的に構成するには、
軸出力の和を損失を少なくして取り出すことが、
非常に困難であつた。
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、その目的は、内燃機関の排気ガ
スが保持しているエネルギーを効率良く回収して
クランク軸に効率良く帰還せしめることができる
とともに、タービンとして構造の簡単な二台のタ
ービンを設けることによつてコストの低減を図る
ようにする排気ガスエネルギー回収装置を提供す
ることにある。
するものであり、その目的は、内燃機関の排気ガ
スが保持しているエネルギーを効率良く回収して
クランク軸に効率良く帰還せしめることができる
とともに、タービンとして構造の簡単な二台のタ
ービンを設けることによつてコストの低減を図る
ようにする排気ガスエネルギー回収装置を提供す
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。
明する。
第１図は本発明の構成図であり、同図中１はセ
ラミツクライナである。２は排気ポートライナで
あり、内壁はセラミツクスまたは、空気層を有す
るステンレス中空材で構成されて、断熱構造とな
つている。排気ポートライナ２の先端には排気マ
ニホールドインシユレータ３を設けた排気マニホ
ールド１３が接続され、その先端には高圧用排気
タービン６のタービンインシユレータ４が接続さ
れている。高圧用排気タービン６には一方に吸気
用コンプレツサを他方にジエネレータ（直流）を
配設し、それらの回転軸を排気タービン６の軸と
直結させる。高圧用排気タービン６の排気側には
配管を介してさらに低圧用排気タービン７を接続
する。低圧用排気タービン７にジエネレータ（直
流）を配設し、該ジエネレータの回転軸を排気タ
ービン７の軸と直結させる。この場合、高圧用排
気タービン６および低圧用排気タービン７として
はタービンブレードの段数の少ない構造の簡単
な、製作の容易なものを用いる。８は吸気ダクト
であり、一端は吸気コンプレツサに、他端はエン
ジンの吸気ポートに接続されている。９は排気バ
ルブであり、セラミツクスで構成されている。１
０はシリンダヘツドであり、燃焼室形成部分には
シリンダヘツド断熱板５が張設されている。１１
はピストンであり、セラミツクスで構成され、上
述のセラミツクライナ１、シリンダヘツド断熱板
５および排気バルブ９とで燃焼室を断熱構造に形
成する。１４はクランク軸であり、歯車を介して
直流モータ１５と連結されている。直流モータ１
５は上述の高圧用排気タービン６、低圧用排気タ
ービン７により駆動される２つのジエネレータに
より発電された電力でもつて駆動される。
ラミツクライナである。２は排気ポートライナで
あり、内壁はセラミツクスまたは、空気層を有す
るステンレス中空材で構成されて、断熱構造とな
つている。排気ポートライナ２の先端には排気マ
ニホールドインシユレータ３を設けた排気マニホ
ールド１３が接続され、その先端には高圧用排気
タービン６のタービンインシユレータ４が接続さ
れている。高圧用排気タービン６には一方に吸気
用コンプレツサを他方にジエネレータ（直流）を
配設し、それらの回転軸を排気タービン６の軸と
直結させる。高圧用排気タービン６の排気側には
配管を介してさらに低圧用排気タービン７を接続
する。低圧用排気タービン７にジエネレータ（直
流）を配設し、該ジエネレータの回転軸を排気タ
ービン７の軸と直結させる。この場合、高圧用排
気タービン６および低圧用排気タービン７として
はタービンブレードの段数の少ない構造の簡単
な、製作の容易なものを用いる。８は吸気ダクト
であり、一端は吸気コンプレツサに、他端はエン
ジンの吸気ポートに接続されている。９は排気バ
ルブであり、セラミツクスで構成されている。１
０はシリンダヘツドであり、燃焼室形成部分には
シリンダヘツド断熱板５が張設されている。１１
はピストンであり、セラミツクスで構成され、上
述のセラミツクライナ１、シリンダヘツド断熱板
５および排気バルブ９とで燃焼室を断熱構造に形
成する。１４はクランク軸であり、歯車を介して
直流モータ１５と連結されている。直流モータ１
５は上述の高圧用排気タービン６、低圧用排気タ
ービン７により駆動される２つのジエネレータに
より発電された電力でもつて駆動される。
第２図は本発明エンジンの排気ガスエネルギー
回収装置を示すブロツク構成図であり、エンジン
Ｅ、高圧用排気タービン６、低圧用排気タービン
７、およびモータ１５は第１図に示した構成を有
している。６１はその回転軸が上述のように高圧
用排気タービン６の軸と直結した吸気コンプレツ
サであり、該吸気用コンプレツサ６１には一般に
用いられている構造のものを用いる。６２，７２
はその回転軸が上述のように高圧用排気タービン
６および低圧用排気タービン７の軸とそれぞれ直
結したジエネレータ（直流）であり、ジエネレー
タ６２，７２には高速回転用のものを用いる。１
６はエネルギ加算システムであり、電圧を重畳す
るように作用するものであり、従来用いられてい
る構成のものを用いる。１７は電流制御回路であ
り、電流検出器１８からの制御信号により電流の
制御をする。電流検出器１８はエンジンＥ、ジエ
ネレータ６２および７２からの信号を検出し、そ
れらの信号に基づいて、制御すべき信号が電流制
御回路１７へ発信される。また、電流制御回路１
７は低速回転時の電流の逆流の防止も行うもので
ある。
回収装置を示すブロツク構成図であり、エンジン
Ｅ、高圧用排気タービン６、低圧用排気タービン
７、およびモータ１５は第１図に示した構成を有
している。６１はその回転軸が上述のように高圧
用排気タービン６の軸と直結した吸気コンプレツ
サであり、該吸気用コンプレツサ６１には一般に
用いられている構造のものを用いる。６２，７２
はその回転軸が上述のように高圧用排気タービン
６および低圧用排気タービン７の軸とそれぞれ直
結したジエネレータ（直流）であり、ジエネレー
タ６２，７２には高速回転用のものを用いる。１
６はエネルギ加算システムであり、電圧を重畳す
るように作用するものであり、従来用いられてい
る構成のものを用いる。１７は電流制御回路であ
り、電流検出器１８からの制御信号により電流の
制御をする。電流検出器１８はエンジンＥ、ジエ
ネレータ６２および７２からの信号を検出し、そ
れらの信号に基づいて、制御すべき信号が電流制
御回路１７へ発信される。また、電流制御回路１
７は低速回転時の電流の逆流の防止も行うもので
ある。
次に本発明の動作について説明する。
エンジンＥが回転を始めて、エンジンＥから高
温の排気ガスが排出されると、高圧用排気タービ
ン６、ついで低圧用排気タービン７のタービンブ
レードが回転を始め、ジエネレータ６２，７２が
駆動されて、発電を始める。ジエネレータ６２，
７２で発生した電力を直流モータ１５に供給して
これを駆動しようとするが、高圧用排気タービン
６および低圧用排気タービン７の回転数が少ない
ため、ジエネレータ６２，７２の出力電圧も小さ
く、直流モータ１５を駆動するに至らない。
温の排気ガスが排出されると、高圧用排気タービ
ン６、ついで低圧用排気タービン７のタービンブ
レードが回転を始め、ジエネレータ６２，７２が
駆動されて、発電を始める。ジエネレータ６２，
７２で発生した電力を直流モータ１５に供給して
これを駆動しようとするが、高圧用排気タービン
６および低圧用排気タービン７の回転数が少ない
ため、ジエネレータ６２，７２の出力電圧も小さ
く、直流モータ１５を駆動するに至らない。
一方、直流モータ１５はエンジンＥにより回転
され、発電機となつて直流電圧を発生するが、電
流制御回路１７により逆流が防止されるので、直
流モータ１５で発電された電力は逆流しない。
され、発電機となつて直流電圧を発生するが、電
流制御回路１７により逆流が防止されるので、直
流モータ１５で発電された電力は逆流しない。
エンジンＥの回転数が漸次上昇して排気ガスの
量も多くなり、その温度も上昇すると、ジエネレ
ータ６２，７２の出力電圧も上昇し、遂に直流モ
ータ１５を駆動するようになる。そして、直流モ
ータ１５はエンジンＥのクランク軸をその出力が
増加する方向に駆動するため、排気ガスが有する
エネルギーが回収されてエンジンＥのクランク軸
に帰還される。エンジンの回転数が変化しても電
流制御回路１７は電流検出器からの制御信号に応
じて常に直流モータ１５を最適負荷条件のもとで
駆動できるように制御する。
量も多くなり、その温度も上昇すると、ジエネレ
ータ６２，７２の出力電圧も上昇し、遂に直流モ
ータ１５を駆動するようになる。そして、直流モ
ータ１５はエンジンＥのクランク軸をその出力が
増加する方向に駆動するため、排気ガスが有する
エネルギーが回収されてエンジンＥのクランク軸
に帰還される。エンジンの回転数が変化しても電
流制御回路１７は電流検出器からの制御信号に応
じて常に直流モータ１５を最適負荷条件のもとで
駆動できるように制御する。
また、何かの原因で直流モータ１５に過大な負
荷がかかり、定格以上の電流が流れようとする
と、これを電流検出器１８が検出し、この検出信
号により電流制御回路１７を最適負荷条件のもと
で駆動できるように制御する。
荷がかかり、定格以上の電流が流れようとする
と、これを電流検出器１８が検出し、この検出信
号により電流制御回路１７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12Vあるいは24V系の回路構成に比
べて、損失も少なくなる。
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12Vあるいは24V系の回路構成に比
べて、損失も少なくなる。
以上詳細に説明したように、本発明は、第１の
タービンにより回転駆動される発電機の外に、第
１のタービンの下流に、該第１のタービンの作動
圧力よりも低い圧力にて作動する第２のタービン
とこれにより回転される発電機とを設け、これら
発電機から発生する電気エネルギーを直流モータ
に与えてこれを駆動してエンジンの排気ガスエネ
ルギーを回収するように構成したことにより、コ
ストの低減を図りつつ、エンジンから排出される
エネルギーを有効に回収して、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排気ガスエ
ネルギー回収装置を提供できる。
タービンにより回転駆動される発電機の外に、第
１のタービンの下流に、該第１のタービンの作動
圧力よりも低い圧力にて作動する第２のタービン
とこれにより回転される発電機とを設け、これら
発電機から発生する電気エネルギーを直流モータ
に与えてこれを駆動してエンジンの排気ガスエネ
ルギーを回収するように構成したことにより、コ
ストの低減を図りつつ、エンジンから排出される
エネルギーを有効に回収して、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排気ガスエ
ネルギー回収装置を提供できる。
第１図は本発明の実施例の要部を一部断面で示
す側面図、第２図は本発明の実施例を示すブロツ
ク構成図である。 Ｅ……エンジン、６……排気タービン（高圧
用）、７……排気タービン（低圧用）、１３……排
気マニホールド、１４……クランク軸、１５……
直流モータ、６２，７２……ジエネレータ（直
流）。
す側面図、第２図は本発明の実施例を示すブロツ
ク構成図である。 Ｅ……エンジン、６……排気タービン（高圧
用）、７……排気タービン（低圧用）、１３……排
気マニホールド、１４……クランク軸、１５……
直流モータ、６２，７２……ジエネレータ（直
流）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ エンジンの排気系に第１のタービンとこのタ
ービン軸に直結され回転する第１の発電機、さら
に該第１のタービンの下流に、該第１のタービン
の作動圧力よりも低い圧力にて作動する第２のタ
ービンとこれにより回転される第２の発電機を設
け、排気ガスが有するエネルギーをタービンの回
転力として取り出すエンジンの排気ガスエネルギ
ー回収装置において、 前記第１と第２の発電機から出力される電力を
加算するエネルギー加算システムと、前記エンジ
ンに回収エネルギーを帰還するべく加算された電
力により駆動されるモータとを具備してなること
を特徴とするエンジンの排気ガスエネルギー回収
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57130074A JPS5920526A (ja) | 1982-07-26 | 1982-07-26 | エンジンの排気ガスエネルギ−回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57130074A JPS5920526A (ja) | 1982-07-26 | 1982-07-26 | エンジンの排気ガスエネルギ−回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5920526A JPS5920526A (ja) | 1984-02-02 |
| JPS6346249B2 true JPS6346249B2 (ja) | 1988-09-14 |
Family
ID=15025366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57130074A Granted JPS5920526A (ja) | 1982-07-26 | 1982-07-26 | エンジンの排気ガスエネルギ−回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5920526A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6293429A (ja) * | 1985-10-19 | 1987-04-28 | Isuzu Motors Ltd | タ−ボコンパウンドエンジン |
| JPS6293421A (ja) * | 1985-10-19 | 1987-04-28 | Isuzu Motors Ltd | タ−ボコンパウンドエンジン |
| JPS62195420A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-28 | Agency Of Ind Science & Technol | ハイブリツドエンジン |
| JPH0627504B2 (ja) * | 1986-05-12 | 1994-04-13 | いすゞ自動車株式会社 | エンジンのエネルギ−回収装置 |
| JPS62284923A (ja) * | 1986-06-04 | 1987-12-10 | Isuzu Motors Ltd | 排気タ−ビンによるエネルギ−の回収装置 |
| GB0624599D0 (en) | 2006-12-09 | 2007-01-17 | Aeristech Ltd | Engine induction system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5789828U (ja) * | 1980-11-21 | 1982-06-02 |
-
1982
- 1982-07-26 JP JP57130074A patent/JPS5920526A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5920526A (ja) | 1984-02-02 |
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