JP2608010B2 - 回転電機付ターボチャージャシステム - Google Patents
回転電機付ターボチャージャシステムInfo
- Publication number
- JP2608010B2 JP2608010B2 JP4224843A JP22484392A JP2608010B2 JP 2608010 B2 JP2608010 B2 JP 2608010B2 JP 4224843 A JP4224843 A JP 4224843A JP 22484392 A JP22484392 A JP 22484392A JP 2608010 B2 JP2608010 B2 JP 2608010B2
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- JP
- Japan
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- electric machine
- rotating electric
- voltage
- engine
- turbocharger
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はターボチャージャに回転
電機を取付けて排気エネルギーの回収を図り、特に大型
エンジンの高負荷時におけるブースト圧の上昇と、出力
を増大させようとする回転電機付ターボチャージャシス
テムに関する。
電機を取付けて排気エネルギーの回収を図り、特に大型
エンジンの高負荷時におけるブースト圧の上昇と、出力
を増大させようとする回転電機付ターボチャージャシス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンの排気エネルギーを利用
してエンジンのブースト圧力を増大させるターボチャー
ジャが広く使用されており、この種のターボチャージャ
のタービン軸に回転電機を取付け、エンジンの運転状態
に応じて回転電機の電動駆動によりターボチャージャの
過給作動を付勢したり、または、発電作動により発電出
力をバッテリの充電電力に利用するなどの試みが種々行
われている。
してエンジンのブースト圧力を増大させるターボチャー
ジャが広く使用されており、この種のターボチャージャ
のタービン軸に回転電機を取付け、エンジンの運転状態
に応じて回転電機の電動駆動によりターボチャージャの
過給作動を付勢したり、または、発電作動により発電出
力をバッテリの充電電力に利用するなどの試みが種々行
われている。
【０００３】そして、高ブースト圧で高出力の大型エン
ジン用のターボチャージャでは、タービンのノズル部に
図４に示すような可変ベーンを取付けて、排気の運動方
向を変化させ、効率の向上を図った可変ベーン型のター
ボチャージャが知られている。
ジン用のターボチャージャでは、タービンのノズル部に
図４に示すような可変ベーンを取付けて、排気の運動方
向を変化させ、効率の向上を図った可変ベーン型のター
ボチャージャが知られている。
【０００４】このような可変ベーン型ではその位置の変
化によりエンジンのトルク特性が可変でき、図５に示す
曲線図のような特性が得られるもので、Ａは絞りを与え
て面積を最小にして回転ベクトルを与えた場合であり、
Ｄは最もベーンを開放した場合である。これらの特性の
うち、Ｂはトルクの最も大きい場合で、広範囲にブース
ト圧の上昇をカバーしている。したがってこの状態にな
るようにターボチャージャを調整し、例えばベーン位置
を固定して、低速回転時は回転電機の電動駆動によりタ
ーボチャージャの回転数を上昇させて過給作動を助勢す
ればよいことになる。
化によりエンジンのトルク特性が可変でき、図５に示す
曲線図のような特性が得られるもので、Ａは絞りを与え
て面積を最小にして回転ベクトルを与えた場合であり、
Ｄは最もベーンを開放した場合である。これらの特性の
うち、Ｂはトルクの最も大きい場合で、広範囲にブース
ト圧の上昇をカバーしている。したがってこの状態にな
るようにターボチャージャを調整し、例えばベーン位置
を固定して、低速回転時は回転電機の電動駆動によりタ
ーボチャージャの回転数を上昇させて過給作動を助勢す
ればよいことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の可変ベーン型の
ターボチャージャでは、ベーンの位置を変えることによ
り効率の向上が図られるが、この場合タービンの温度が
上昇してベーンが変形したり、膨張による不具合が発生
する虞がある。
ターボチャージャでは、ベーンの位置を変えることによ
り効率の向上が図られるが、この場合タービンの温度が
上昇してベーンが変形したり、膨張による不具合が発生
する虞がある。
【０００６】また、ベーンを固定してエンジンの広範囲
な運転に応ずるには、高速回転になると回転電機の逆起
電力が大となり、高圧の電力を供給しないと十分な駆動
が行えず、高電圧の供給には昇圧比の大きい変圧器が必
要となってコストが嵩むという不都合がある。
な運転に応ずるには、高速回転になると回転電機の逆起
電力が大となり、高圧の電力を供給しないと十分な駆動
が行えず、高電圧の供給には昇圧比の大きい変圧器が必
要となってコストが嵩むという不都合がある。
【０００７】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的はタービンの駆動に際して可変ベ
ーンを使用せず、回転電機に効率よく高圧電力を供給し
てブースト圧を高めてトルクを増大させようとする回転
電機付ターボチャージャシステムを提供することにあ
る。
ものであり、その目的はタービンの駆動に際して可変ベ
ーンを使用せず、回転電機に効率よく高圧電力を供給し
てブースト圧を高めてトルクを増大させようとする回転
電機付ターボチャージャシステムを提供することにあ
る。
【０００８】
【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、ターボチャージャのタービン軸に
回転電機を取付け、該回転電機の電動駆動により過給作
動を付勢しエンジントルクを上昇させる回転電機付ター
ボチャージャシステムにおいて、前記エンジンのトルク
により駆動され回転電機の電源となる発電機を設けると
ともに、該発電機の出力電圧を前記回転電機の電動駆動
する場合の領域では車載のバッテリの電圧を重畳させて
インバータを介して回転電機の逆起電圧より高電圧に設
定しインバータを介して回転電機に供給することを特徴
とする回転電機付ターボチャージャシステムが提供され
る。
めに本発明によれば、ターボチャージャのタービン軸に
回転電機を取付け、該回転電機の電動駆動により過給作
動を付勢しエンジントルクを上昇させる回転電機付ター
ボチャージャシステムにおいて、前記エンジンのトルク
により駆動され回転電機の電源となる発電機を設けると
ともに、該発電機の出力電圧を前記回転電機の電動駆動
する場合の領域では車載のバッテリの電圧を重畳させて
インバータを介して回転電機の逆起電圧より高電圧に設
定しインバータを介して回転電機に供給することを特徴
とする回転電機付ターボチャージャシステムが提供され
る。
【０００９】
【作用】エンジンのクランク軸に連結した発電機を設
け、その出力電圧を回転電機の電動駆動時の逆起電圧よ
り常に高く設定したので、高い出力電圧が得られて高速
時でも回転電機の駆動が行えて、ブースト圧の上昇が可
能となる。
け、その出力電圧を回転電機の電動駆動時の逆起電圧よ
り常に高く設定したので、高い出力電圧が得られて高速
時でも回転電機の駆動が行えて、ブースト圧の上昇が可
能となる。
【００１０】
【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。
【００１１】図１は本発明にかかる回転電機付ターボチ
ャージャシステムの一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
ャージャシステムの一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
【００１２】同図において、１はターボチャージャ、２
は大型のエンジンであり、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を駆動して大気中に放出される。そして、タ
ービン軸１２には回転電機（ＴＣＧ）３とコンプレッサ
１３が取付けられ、タービントルクにより回転するコン
プレッサ１３は吸入した外気を圧縮して吸気管２２を介
して過給気としてエンジン２に圧送するものである。な
お、タービン１１を付勢するガス流は、前述の図５に示
すＢの特性が得られる流路に設定されている。
は大型のエンジンであり、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を駆動して大気中に放出される。そして、タ
ービン軸１２には回転電機（ＴＣＧ）３とコンプレッサ
１３が取付けられ、タービントルクにより回転するコン
プレッサ１３は吸入した外気を圧縮して吸気管２２を介
して過給気としてエンジン２に圧送するものである。な
お、タービン１１を付勢するガス流は、前述の図５に示
すＢの特性が得られる流路に設定されている。
【００１３】回転電機３は永久磁石からなる回転子３１
と、巻線を有する固定子３２とを備えて電動機または発
電機として作動するもので、例えばバッテリ４などから
の直流電力がインバータを有する電力変換器５により交
流電力に変換されて供給されると、電動駆動によりコン
プレッサ１３の圧気作動を付勢してブースト圧を高めた
り、または排気エネルギーに余裕のある場合には発電作
動して回生電力を生ずるように構成されている。
と、巻線を有する固定子３２とを備えて電動機または発
電機として作動するもので、例えばバッテリ４などから
の直流電力がインバータを有する電力変換器５により交
流電力に変換されて供給されると、電動駆動によりコン
プレッサ１３の圧気作動を付勢してブースト圧を高めた
り、または排気エネルギーに余裕のある場合には発電作
動して回生電力を生ずるように構成されている。
【００１４】６は交流発電機で、そのロータに永久磁石
を有し、ベルト６２を介してクランク軸に結合され、エ
ンジントルクにより駆動されると、回転数に応じた所定
の高い電圧の交流出力を生ずるものであり、該出力は平
滑回路を備えた整流器６１により直流に変換されて、バ
ッテリ４の端子電圧に重畳されるように結線されてい
る。なお図２に示す曲線図は交流発電機６の発電電圧と
回転電機３の逆起電圧との比較を示したもので、エンジ
ン２の運転状態に応じてそれぞれの回転数が変化して
も、常に交流発電機６の出力のほうが所定値だけ高圧と
なるように構成されている。しかし出力が増加した場
合、エンジンに取り付けた発電機６はエンジン回転速度
に応じて発電電圧が増加し、その増加割合はアイドリン
グと定格回転数の比、すなわちアイドリング６００ＲＰ
Ｍ、定格３６００ＲＰＭとすると、その比６倍の電圧上
昇が期待できる。しかるにタービンではアイドリング
時、１００００ＲＰＭに対し１５００００ＲＰＭと１５
倍に電圧上昇する。従ってタービン回転機３を駆動する
ため、エンジン発電機６の電圧をバッテリを通して、上
昇させると特にエンジンの回転速度が小さく、タービン
速度も小さい場合タービンに取り付けた回転電機３を逆
起電力に逆らって駆動させるために好都合である。とこ
ろが、エンジン負荷が大きくなり回転電機３の速度が大
幅に増加するとき、回転電機３の起電力は大きくなりエ
ンジン発電機６の電圧よりはるかに増加する。この場合
回転電機３の出力はエンジン発電機６に送られ、電動機
として作用させることができる。
を有し、ベルト６２を介してクランク軸に結合され、エ
ンジントルクにより駆動されると、回転数に応じた所定
の高い電圧の交流出力を生ずるものであり、該出力は平
滑回路を備えた整流器６１により直流に変換されて、バ
ッテリ４の端子電圧に重畳されるように結線されてい
る。なお図２に示す曲線図は交流発電機６の発電電圧と
回転電機３の逆起電圧との比較を示したもので、エンジ
ン２の運転状態に応じてそれぞれの回転数が変化して
も、常に交流発電機６の出力のほうが所定値だけ高圧と
なるように構成されている。しかし出力が増加した場
合、エンジンに取り付けた発電機６はエンジン回転速度
に応じて発電電圧が増加し、その増加割合はアイドリン
グと定格回転数の比、すなわちアイドリング６００ＲＰ
Ｍ、定格３６００ＲＰＭとすると、その比６倍の電圧上
昇が期待できる。しかるにタービンではアイドリング
時、１００００ＲＰＭに対し１５００００ＲＰＭと１５
倍に電圧上昇する。従ってタービン回転機３を駆動する
ため、エンジン発電機６の電圧をバッテリを通して、上
昇させると特にエンジンの回転速度が小さく、タービン
速度も小さい場合タービンに取り付けた回転電機３を逆
起電力に逆らって駆動させるために好都合である。とこ
ろが、エンジン負荷が大きくなり回転電機３の速度が大
幅に増加するとき、回転電機３の起電力は大きくなりエ
ンジン発電機６の電圧よりはるかに増加する。この場合
回転電機３の出力はエンジン発電機６に送られ、電動機
として作用させることができる。
【００１５】つぎに、このように構成された本実施例の
作動について説明すると、エンジン２が運転され、その
排気エネルギーによりタービン１１が駆動されてコンプ
レッサ１３を回転させ、圧気作動により過給気をエンジ
ン２に圧送するが、高負荷時では所望する十分な過給圧
が得られないため、回転電機３の電動駆動による過給作
動の助勢が必要となる。
作動について説明すると、エンジン２が運転され、その
排気エネルギーによりタービン１１が駆動されてコンプ
レッサ１３を回転させ、圧気作動により過給気をエンジ
ン２に圧送するが、高負荷時では所望する十分な過給圧
が得られないため、回転電機３の電動駆動による過給作
動の助勢が必要となる。
【００１６】この場合、エンジン２の回転に応じて回転
電機３の回転数も増加し、その逆起電力を大になるため
供給電力も高電圧を要するが、本実施例ではクランク軸
に結合された交流発電機６が、エンジン回転に応じて十
分に高圧の電力を出力するので、図３に示すように該電
力を整流した直流にバッテリ電圧を重畳した電力は逆起
電力より十分に高圧となり、これをインバータを介して
交流電力とするため、エンジンの高速サイドでも常に回
転電機３の電動駆動が行えることになる。
電機３の回転数も増加し、その逆起電力を大になるため
供給電力も高電圧を要するが、本実施例ではクランク軸
に結合された交流発電機６が、エンジン回転に応じて十
分に高圧の電力を出力するので、図３に示すように該電
力を整流した直流にバッテリ電圧を重畳した電力は逆起
電力より十分に高圧となり、これをインバータを介して
交流電力とするため、エンジンの高速サイドでも常に回
転電機３の電動駆動が行えることになる。
【００１７】以上、本発明を上述した実施例によって説
明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能で
あり、これらの変形を本発明の範囲から排除するもので
はない。
明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能で
あり、これらの変形を本発明の範囲から排除するもので
はない。
【００１８】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
ターボチャージャのタービンへのガス流を、トルクを強
大に付勢する状態に設定するとともに、クランク軸に連
結された交流発電機の出力電圧を、回転電機の逆起電力
より十分な高圧が得られるように構成したので、該交流
発電機を電源とする電力にバッテリの出力を重畳するこ
とにより高電圧が得られ、エンジンの高速時でも回転電
機の電動駆動が行えて高いブースト圧が得られ、エンジ
ン出力の向上が図れるという効果が得られる。
ターボチャージャのタービンへのガス流を、トルクを強
大に付勢する状態に設定するとともに、クランク軸に連
結された交流発電機の出力電圧を、回転電機の逆起電力
より十分な高圧が得られるように構成したので、該交流
発電機を電源とする電力にバッテリの出力を重畳するこ
とにより高電圧が得られ、エンジンの高速時でも回転電
機の電動駆動が行えて高いブースト圧が得られ、エンジ
ン出力の向上が図れるという効果が得られる。
【００１９】したがって、可変ベーンの使用による不都
合や、回転電機の駆動用電源としての昇圧変圧器による
コスト高が解消される。
合や、回転電機の駆動用電源としての昇圧変圧器による
コスト高が解消される。
【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図。
【図２】本実施例における交流発電機の出力と回転電機
の逆起電圧との対比を示す図表図。
の逆起電圧との対比を示す図表図。
【図３】本実施例における回転電機への供給電力の説明
図。
図。
【図４】可変ベーン型タービンの説明図。
【図５】可変ベーン型タービンを有するターボチャージ
ャによるエンジントルクの特性図。
ャによるエンジントルクの特性図。
１…ターボチャージャ ２…エンジン ３…回転電機 ４…バッテリ ５…電力変換器 ６…交流発電機 １１…タービン １３…コンプレッサ ６１…整流器
Claims (2)
- 【請求項１】ターボチャージャのタービン軸に回転電機
を取付け、該回転電機の電動駆動により過給作動を付勢
しエンジントルクを上昇させる回転電機付ターボチャー
ジャシステムにおいて、前記エンジンのトルクにより駆
動され回転電機の電源となる発電機を設けるとともに、
該発電機の出力電圧を前記回転電機の電動駆動する場合
の領域では車載のバッテリの電圧を重畳させてインバー
タを介して回転電機の逆起電圧より高電圧に設定しイン
バータを介して回転電機に供給することを特徴とする回
転電機付ターボチャージャシステム。 - 【請求項２】前記回転電機の高出力時にはその電気出力
をバッテリを介して前記エンジンに付設した発電機に送
り電動機として作動せしめることを特徴とする請求項１
記載の回転電機付ターボチャージャシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4224843A JP2608010B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 回転電機付ターボチャージャシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4224843A JP2608010B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 回転電機付ターボチャージャシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650161A JPH0650161A (ja) | 1994-02-22 |
| JP2608010B2 true JP2608010B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=16820045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4224843A Expired - Lifetime JP2608010B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 回転電機付ターボチャージャシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2608010B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021054155A (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-08 | いすゞ自動車株式会社 | ハイブリッド車両電力供給システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0211822A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-16 | Isuzu Motors Ltd | 回転電機付ターボチャージャの駆動装置 |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP4224843A patent/JP2608010B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0650161A (ja) | 1994-02-22 |
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