JP2513221B2 - 高速タ−ビン交流機の制御装置 - Google Patents

高速タ−ビン交流機の制御装置

Info

Publication number
JP2513221B2
JP2513221B2 JP62085416A JP8541687A JP2513221B2 JP 2513221 B2 JP2513221 B2 JP 2513221B2 JP 62085416 A JP62085416 A JP 62085416A JP 8541687 A JP8541687 A JP 8541687A JP 2513221 B2 JP2513221 B2 JP 2513221B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
machine
output
power
exhaust gas
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP62085416A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63253896A (ja
Inventor
英男 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP62085416A priority Critical patent/JP2513221B2/ja
Publication of JPS63253896A publication Critical patent/JPS63253896A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2513221B2 publication Critical patent/JP2513221B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はガスタービンにより駆動される高速タービン
交流機の制御装置に関し、特に内燃機関の排気ガス系に
接続された排気ガスタービンにより駆動される高速ター
ビン交流機の位相制御装置に関する。
(従来の技術) 内燃機関の排気ガスの有するエネルギーを利用してタ
ービンを駆動し、効率的に排気ガスエネルギーを回収せ
しめるタービン式エネルギー回収装置が内燃機関に搭載
されるようになった。
かかる内燃機関において、上記タービンのシャフトに
電動−発電機等の交流機を設けた構成が特願昭59−5155
9号に記載されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記従来例に示されているものは、タ
ービン軸から得られる機械的出力を有効に回収するため
の交流器制御手段が不十分であった。
本発明は、上記の如き従来の欠点を改善しようとする
ものであり、その目的は、タービン軸に接続されたター
ビン交流機を制御してタービン軸出力を効率良く電気的
エネルギーに変換しようとするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、内燃機関の排気系に接続され排気ガ
スエネルギーにより駆動されるタービンと該タービンに
結合された過給機用のコンプレッサとタービンに結合さ
れた交流機とを有する高速タービン交流機の制御装置に
おいて、該交流機を発電機又は電動機に切り換える切り
換え手段と、タービンの機械的出力を演算する演算手段
と、交流機の電力出力を検出する検出手段と、交流機の
出力電力の位相を制御する制御手段とを備え、該制御手
段は、前記切り換え手段で前記交流機が発電機の場合
に、前記演算手段の出力と、前記交流機の電力出力とを
近づける制御を行うことを特徴とする高速タービン交流
機の発電制御装置が提供される。
(作用) 本発明は、タービン交流機の電気的出力をガスタービ
ンの機械的出力と比較し、タービンの機械的出力が常に
無駄にならないようにタービン交流機を常に最適位相に
おいて作動させるように制御がなされるものである。
(実施例) つぎに、内燃機関の排気ガス系に設けたはターボチャ
ージャを例にとり、本発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。
第1図は本発明を実現するための一実施例ブロック図
であり、第2図は排気ガスタービンの概略と、それに関
連する部分の関係を示す説明図である。
図において、1は排気ガスタービン、例えばターボチ
ャージャ、2はコンプレッサ、3はコンプレッサインペ
ラ、4はタービン、5はタービンインペラであり、ター
ビンインペラ5とコンプレッサインペラ3とはシャフト
6にて直結され、ベアリング7にて排気ガスタービン1
の内部にて回転自在となる如く支承されている。そし
て、タービン4はスクロール部4aを介して内燃機関8の
排気マニホールドと連通しているので、排気ガスのエネ
ルギーを受けてタービンインペラ5が回転し、シャフト
6を介してコンプレッサインペラ3を回転せしめる。そ
して、エアクリーナより導入した空気をディフューザ2a
にて圧力変換し、内燃機関8のシリンダ8aに圧送するよ
う動作する。
また、上記シャフト6の中央部付近には希土類元素を
含んだリング状の磁石ロータ10が配設され、強力な磁力
を保持している。そして、該磁石ロータの外周を炭素繊
維で巻き固め、磁石ロータ10の超高速度回転による遠心
力や振動を受けても強固な磁石ロータとしての耐久力を
有している。
11は磁石ロータ10に対向するステータコアであり、磁
石ロータ10の回転によりステータコイル12に交流電圧を
誘起し、さらに、ステータコイル12に所定の交流電力を
供給することにより磁石ロータ10は回転する。したがっ
て、ステータコア11、ステータコイル12、磁石ロータ10
にて構成するタービン交流機MG、例えば電動−発電機を
構成する。
第1図に示すブロック図において、13は吸気管9に設
けられたブースト圧センサであり、コンプレッサインペ
ラ3にて圧送する過給気のブースト圧を検出してコント
ローラ14に信号を発する。15は内燃機関8の本体に付設
した噴射ポンプであり、流量制御器16により燃料が制御
されてシリンダ8aに噴射される。そして、噴射される燃
料流量が流量センサ17にて検出され、その燃料流量に基
づく信号が流量センサ17によりコントローラ14に送信さ
れる。18は内燃機関8のクランクケース8bに設けた回転
センサであり、クランク軸の回転数を検出してコントロ
ーラ14に信号を送出する。
つぎに、19はバッテリ20より供給される直流を、所定
の交流に変換してステータコイル12に電力を供給するイ
ンバータであり、このため、タービン交流機MGは電動機
として作動しシャフト6を回転させ、排気エネルギーに
て回転するシャフト6を付勢するので、コンプレッサイ
ンペラ3にての過給作動を助勢せしめる。なお、ステー
タコイル12への供給電力の大小、およびON・OFFはコン
トローラ14の指示にて行われる。
PWM制御器21はタービン交流機MGが発電機として作動
時の発電電力を受け、該電力の電圧を制御してレギュレ
ータ22に送出する。そして、レギュレータ22はPWM制御
器21よりの電力をバッテリ20に整合させて充電を行う。
23はタービン交流機MGが発電機として作動時のステー
タコイル12よりPWM制御器21に流入する電力を検出する
電力検出手段となる電力センサであり、該検出電力に基
づく信号をコントローラ14に送出するよう構成されてい
る。
また、24はバッテリ20の端子部に設けた電力量計であ
り、タービン交流機MGが電動機として作動時のバッテリ
20よりの電力や、該電力の積算値が算出可能な積算手段
として、バッテリ20の端子電圧と、充放電時の電流と、
積算電力量の検出などが検出可能であり、上述の電圧、
電流、電力量に基づく信号をコントローラ14に送出す
る。また25はアクセルレベルセンサである。
コントローラ14は、その入力として流量センサ17、回
転センサ18、アクセルレベルセンサ25、ブースト圧セン
サ13、電力センサ23および、電力量計24よりの信号を受
け、流量制御器16、インバータ19、PWM制御器の制御を
行う指令を発するよう構成されている。そして流量セン
サ17と回転センサ18よりの信号が予め定めた第1の所定
領域の値の場合にはPWM制御器21に指令を発し、ステー
タコイル12よりの電力を所定値の電圧に制御して、レギ
ュレータ22を介してバッテリ20を充電せしめるよう制御
を行う。また、流量センサ17と回転センサ18よりの信号
が予め定めた第2の所定領域の値の場合には、ブースト
圧センサ13よりの信号が所定値か否かをチェックしつ
つ、インバータ19に指令を発してバッテリ20よりの直流
を所定の交流に変換せしめ、タービン交流機MGを電動機
としで作動せしめる制御を行う。そしてさらに、バッテ
リ20の端子部に設けた電力量計24からも、積算放電電力
量に基づく信号を受信し、バッテリ20が過放電状態とな
らないようインバータ19の制御を行う。
以下、本発明に特有の制御原理について説明する。排
気ガスタービン1の駆動動力LIは次式で表される。
LI=η1CpT0[(P5/P0k−1/k−1]×Gin……(1) ここで、Gin:吸気重量流量、k:混合器の断熱指数、
T0:過給器入力の吸気絶対全温度、P5,P0:吸入全圧力お
よび排出全圧力で、P5/P0は圧縮比であり、η1:全断面
効率である。
つぎに、タービンの出力LEは、 LE=η2CpT1[1−(PE2/PE1k−1/k]×GEx ……
(2) で表され、ここで、GEx:排気ガスの重量流量、k:断熱指
数、PE2,PE1:タービン4の入口および出口の全圧力、
T1:入口のガス絶対全温度、η2:タービン4の効率であ
る。
つぎに、機械的負荷出力L2は、前記LE−LIに比例して
一定の効率ηで得られるので、 η(LE−LI)=L2 ……(3) となる。なおηは、コントローラ14のCPUに内蔵され
た、回転負荷に応じて決められた効率である。このL
2と、別途電力センサ23によって測定されるタービン交
流機MGの負荷電力L1と比較した結果に応じて、タービン
交流機MGの位相を制御する。
第3図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図で
ある。ステップb,c,d,eにおいて、エンジン回転数n、
アクセルレベルAcL、タービンの回転数N、エンジン吸
気ブーストPI1が検出される。また、前記(1)式によ
り駆動動力LIが算定される。
つぎにステップf,gにおいて、タービン入口および出
口の全圧力PE2,PE1が検出され、前記(2)式によって
タービンの出力LEが算定される。
つぎのステップhにおいては、ターボチャージャ1の
負荷出力Ltcgが算定される。
ステップiにおいてタービン交流機MGの負荷電流と負
荷電圧の値が検出され、これによって負荷電力L1が算定
される。
前記式(3)によりη(LE−LI)=L2であるから、
機械的負荷L2が算定され、前記負荷電力L1との大小が比
較される(ステップk)。L2<L1であれば、タービン交
流機MGの電流と電圧間の位相角を調整し(ステップ
l)、新しい機械的出力レベルL3を測定し(ステップ
m)、電力値L1と比較される(ステップn)。依然とし
てL3<L1であれば、ステップlとは反対方向に位相角を
調整する(ステップp)。再び機械的出力レベルL4を測
定し(ステップq)、L3とL4を比較し(ステップr)、
出力が向上してL3<L4ならば位相を固定して(ステップ
s)ステップaにもどる。やはりL4が小さくてL3>L4
あれば、更に逆方向に位相角を増加させる(ステップ
t)。出力向上レベルL6を測定し(ステップu)、再び
L4、L6の比較が行われ(ステップv)、L4<L6になれば
位相を固定する。以下、前記と同様に、位相角調整と比
較とが交互に行なはれ(ステップw,x)、Ln<Ln+
なったステップで位相が固定される。なお、或る一定の
複数回繰りかえされてもLn>Ln+であるときは、異常
信号が発せられる(ステップz)。
前記ステップnからp1への分枝はL3>L1の場合で、位
相角調整(ステップp1)、機械的出力レベルL5測定(ス
テップq1)、出力比較(ステップr)を経て、L5>L3
なれば位相を固定する(ステップs1)。L5<L3ならば、
位相角調整(ステップt1)、出力L7の測定(ステップ
t2)を経て、ステップv1に移る。ステップv1では、L6
L7を比較し、L6<L7であれば位相を固定する(ステップ
y1)。L6>L7であれば、位相角調整と出力比較とが交互
に繰りかえされ(ステップw1,x1)、Ln′<Ln′+
なったステップで位相が固定される。なお、或る一定の
複数回繰りかえされても、なおLn′>Ln′+であると
きは、異常信号が発せられる(ステップz)。
上記実施例は、内燃機関の排気ガス系に設けたターボ
チャージャに本発明を実施したものであるが、本発明の
実施例はこのような例のみにとどまるものではない。即
ち、本発明において開示する如く、排気ガスタービンの
如く高速回転する回転軸に交流発電機を直結して、該排
気ガスタービンの軸出力を電気エネルギーに変換するこ
とが可能となった。
そこで、本発明の次の実施例を説明する。車両を駆動
するに十分な出力、例えば数百HPBの軸出力を有するガ
スタービンを用意し、該ガスタービンの出力軸に数百KW
の出力を要するタービン発電機を直結し、更に前記実施
例に示す如くガスタービンの機械的出力を測定する手段
とタービン発電機の電気的出力を測定する手段と、これ
ら2つの手段からの出力を比較する手段と、タービン発
電機の出力を調整する手段と、更に該タービン発電機の
出力により車両を駆動する駆動手段を設けておき、常に
タービン発電機の電気的出力とガスタービンの機械的出
力とを比較し、タービンの発電機の出力を常にガスター
ビンの機械的出力に近ずけるようにタービン発電機の出
力を制御するように構成する。
なお前記において、本発明を図示の実施例について説
明したが、本発明はこれらの実施例に示されたもののみ
に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲内にお
いて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲か
ら排除するものではない。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明は排気ガスのエネ
ルギーにより駆動される排気ガスタービンにタービン交
流機を設け、その電力出力が常に機械的負荷計算値以上
になるように出力電圧の位相差を調整することができ、
排気ガスタービンの過給効率を最適に保ち、十分な過給
気をシリンダに圧送することとなり、内燃機関の出力や
トルクの向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明を実現するための一実施例ブロック図、
第2図はターボチャージャの概略と関連部材との関係を
示す説明図、第3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……排気ガスタービン、2……コンプレッサ、 4……タービン、6……シャフト、8……内燃機関、 8a……シリンダ、14……コントローラ、 23……電力センサ、 24……電力量計、MG……タービン交流機。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気系に接続され排気ガスエネ
    ルギーにより駆動されるタービンと該タービンに結合さ
    れた過給機用のコンプレッサとタービンに結合された交
    流機とを有する高速タービン交流機の制御装置におい
    て、該交流機を発電機又は電動機に切り換える切り換え
    手段と、タービンの機械的出力を演算する演算手段と、
    交流機の電力出力を検出する検出手段と、交流機の出力
    電力の位相を制御する制御手段とを備え、該制御手段
    は、前記切り換え手段で前記交流機が発電機の場合に、
    前記演算手段の出力と、前記交流機の電力出力とを近づ
    ける制御を行うことを特徴とする高速タービン交流機の
    発電制御装置。
JP62085416A 1987-04-07 1987-04-07 高速タ−ビン交流機の制御装置 Expired - Fee Related JP2513221B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62085416A JP2513221B2 (ja) 1987-04-07 1987-04-07 高速タ−ビン交流機の制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62085416A JP2513221B2 (ja) 1987-04-07 1987-04-07 高速タ−ビン交流機の制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63253896A JPS63253896A (ja) 1988-10-20
JP2513221B2 true JP2513221B2 (ja) 1996-07-03

Family

ID=13858201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62085416A Expired - Fee Related JP2513221B2 (ja) 1987-04-07 1987-04-07 高速タ−ビン交流機の制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2513221B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2451703B (en) 2007-08-10 2012-09-26 Bowman Power Group Ltd A method of operation of an electric turbocompounding system
US20170298830A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-19 General Electric Company Oil-free gas turbine engine
CN107171494B (zh) * 2017-06-15 2018-07-20 苏州达思灵新能源科技有限公司 一种压缩空气涡轮直流发电机系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5941100U (ja) * 1982-09-09 1984-03-16 財団法人日本自動車研究所 自動車用排気タ−ビン発電装置
JPS59169395A (ja) * 1983-03-14 1984-09-25 Kansai Electric Power Co Inc:The 水力発電機の制御方法
JPS6158500A (ja) * 1984-08-30 1986-03-25 Fuji Electric Co Ltd 発電機のデイジタル制御方式
JP2538859B2 (ja) * 1984-10-19 1996-10-02 関西電力 株式会社 可変速揚水発電システムの製御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63253896A (ja) 1988-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR900001291B1 (ko) 내연기관의 보조장치
KR900007816B1 (ko) 내연기관의 과급기의 제어장치
US5088286A (en) Control system for turbocharger with rotary electric machine
KR930000319B1 (ko) 엔진의 열에너지 회수장치
EP0159146A1 (en) Turbocharger for internal combustion engines
JPH0525008B2 (ja)
JPH01177412A (ja) 回転電機付ターボチャージャの制御装置
JPH01100318A (ja) 回転電機付ターボチャージャの制御装置
JPH08121183A (ja) 電動・発電機付ターボチャージャの制御システム
JPS6248932A (ja) 内燃機関のタ−ボチヤ−ジヤの制御装置
JP2513221B2 (ja) 高速タ−ビン交流機の制御装置
CN101000013B (zh) 电辅助涡轮增压器
JPH05280385A (ja) ターボチャージャの制御装置
JPH04342828A (ja) 回転電機付ターボチャージャの制御装置
JP2903696B2 (ja) 回転電機付ターボチャージャの制御装置
JP2775899B2 (ja) 回転電機付ターボチャージャの制御装置
JP3092260B2 (ja) 回転電機付ターボチャージャの制御装置
JPH11182256A (ja) 回転電機付ターボチャージャ
JP2987851B2 (ja) 回転電機付ターボチャージャの制御装置
JP2782711B2 (ja) 回転電機付ターボチャージャの制御装置
JPS63272909A (ja) 回転電機付タ−ボチヤ−ジヤの制御装置
JPS6248931A (ja) 内燃機関のタ−ボチヤ−ジヤ
JPS63272907A (ja) 回転電機付タ−ボチヤ−ジヤの制御装置
JP2608010B2 (ja) 回転電機付ターボチャージャシステム
JP3168788B2 (ja) 排気エネルギー回収装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees