JP2658194B2 - 回転電機付ターボチャージャの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は回転電機を有するターボチャージャを用いエ
ンジントルクを増大させる回転電機付ターボチャージャ
の駆動装置に関する。

（従来の技術） 近年、車両のエンジンから排出される排気ガスをター
ビンに導いて排気エネルギーを回収し、エンジントルク
を増大させようとする提案が種々なされている。

そしてこの種の提案として本出願人により、エンジン
の排気管に直流発電機を備えた複数の排気タービンを順
次に配設するとともに、エンジンの回転軸に直流電動機
を結合させ、前記の直流発電機からの電力を直流電動機
に供給して、排気エネルギーをエンジン出力として回収
しようとするエンジンの排気ガスエネルギー回収装置が
特開昭59−20526号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の提案においては、エンジンの排気ガスエネルギ
ーは直流発電機を有する排気タービンによって電気エネ
ルギーに変換され、ついでこの電気エネルギーはエンジ
ンに結合の直流電動機に供給され回転力としてエンジン
出力を助勢している。この場合、エンジン回転が低速の
ときは排出される排気ガスエネルギーが少なく、これを
電力に回生してエンジンの出力軸を駆動することはトル
ク向上の効果が十分でないという問題が生じている。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
り、その目的は発電機を有する排気タービンにより回生
した電力エネルギーを用いてエンジンに過給気を圧送す
ることによりエンジン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の駆動装置を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、エンジンの排気管に電動機を備えた
ターボチャージャと、発電機を備えた排気タービンとを
順次に接続するとともに、前記エンジンの運転状態に応
じて少なくともエンジンの低速回転時に前記発電機の出
力とバッテリ出力とをともに前記電動機に供給して力行
せしめる回転電機付ターボチャージャの駆動装置が提供
される。

（作用） 本発明では、排気タービンに設けた発電機の出力をタ
ーボチャージャの電動機にバッテリからの電力とともに
供給して力行させ、ターボチャージャの過給作動を助勢
してエンジントルクを増大させる作用がある。

（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。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成ブロック
図、第２図は本実施例に用いるターボチャージャの構成
を示す断面図である。

これらの図面において、１はエンジンで、吸気管11を
通じて吸入する空気と、供給される燃料との燃焼エネル
ギーによって、図示していない車両を駆動するもので、
燃焼後の排気ガスは排気管12を介してターボチャージャ
２に供給されて、タービン21を回転駆動する。22はコン
プレッサで、タービン21の回転軸23に直結され、排気エ
ネルギーにより回転駆動されるタービン21のトルクによ
り空気を圧縮するものであり、スクロール24を介して吸
気管11よりエンジンへの空気を過給するもので、コンプ
レッサ22の作動によりエンジン出力を増大するよう構成
されている。なお、13は過給気圧を検出するブースト圧
センサで、吸気管11の内面に取付けられており、14はエ
ンジンの回転数を検出するエンジン回転センサであり、
これらのセンサからの信号は後述するコントローラに送
信される。

３は回転電機であり、回転軸23に直結された回転子31
と、ターボチャージャ２のハウジング25の内壁に取付け
られた固定子32とを有し、回転子31は例えばカゴ型コイ
ルを備えた誘導型回転電機を構成している。そして、排
気エネルギーによるタービン21の駆動力にて十分なコン
プレッサ22の過給作動が得られないときは、回転電機３
に電力を供給して力行させることにより、コンプレッサ
22の過給作動を助勢させるものである。なお、33はター
ビン回転センサで、例えばコンプレッサ22の回転数を検
出してターボチャージャ２の回転数を検知するもので、
検知した回転信号をコントローラ６に送信する。

４は排気タービンで、ターボチャージャ２から排出さ
れる排出ガスエネルギーにより駆動されるもので、排出
ガスを入力する入力管41はターボチャージャ２に接続さ
れている。そして排気タービン４には交流発電機42が直
結され、ターボチャージャ２の排出ガスエネルギーを交
流電力として回生するもので、回生した電力は電力変換
器５に送電される。なお、43は排出管で、排気タービン
４からの排ガスを外部に放出するものである。

電力変換器５は交流発電機42からの発電電力とバッテ
リ７からの電力とを入力して、回転電機３を力行せしめ
る所定の交流電力に変換するものである。そして、交流
発電機42の出力の交流出力を整流する整流器、該整流器
の出力とバッテリ７の直流電力を加え合せて所要周波数
の交流電力に変換するインバータなどの強電用機器を備
え、変換させる交流周波数の制御指令はコントローラ６
から受令するものである。

なお、排気タービン４に設けた交流発電機42からの出
力が大きい場合はバッテリ７からの電力は用いずに、交
流発電機42の出力のみにて回転電機３を駆動するよう構
成されている。

８はアクセルペダルで運転者の操作により、エンジン
１への燃料供給量を制御するものであり、アクセルペダ
ル８の踏込量を検出するアクセルセンサ81が取付けら
れ、コントローラ６に検出信号を送出する。

コントローラ６はマイクロコンピュータからなり、演
算処理を行う中央制御装置、演算結果や制御プログラム
などを格納する各種メモリ、入／出力ポートなどを備え
ており、前記のブースト圧センサ13、エンジン回転セン
サ14、タービン回転センサ33、アクセルセンサ81などか
らの検出信号が入力されると演算処理が行われ、制御プ
ログラムにしたがって、インバータ５に対して交流電力
の周波数を変換する制御指令を発するよう構成されてい
る。

このように構成された本実施例の作動をつぎに説明す
る。

エンジンが低速回転にてエンジントルクの増大の必要
がある場合は、アクセルセンサ81、エンジン回転センサ
14、タービン回転センサ33からの検出信号によりコント
ローラ６が検知し、電力変換器５に対して交流発電機42
の出力とバッテリ７からの電力とを回転電機３に供給す
るよう指令する。このため、電力変換器５は交流発電機
42からの交流電力を整流してバッテリ７からの直流電力
に加えるとともに、回転電機３を電動機として力行させ
る所要周波数の交流電力に変換して回転電機３に供給す
ることになる。なおこの所要周波数は、タービン回転セ
ンサ33からの検出信号がコントローラ６に入力されるた
め、回転電機３の現回転数が検知できることになり、こ
の回転数を上回わる回転数の得られる交流電力の周波数
の設定がコントローラ６より電力変換器５に指令される
ものである。

したがって、回転電機３の力行によりターボチャージ
ャ２の回転軸は増速され、コンプレッサ22の過給作動も
増大して、昇圧された過給気がエンジン１に供給される
ことによりエンジントルクが増大することになる。

なお、エンジントルクの増大の程度に応じて、バッテ
リ７からの電力供給は取りやめ、交流発電機42の出力の
み変換して供給してもよい。

以上、本発明を上述の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や応用が可能であり、
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） 本発明によれば、交流発電機を備えた排気タービンに
より回生された電気エネルギーを、バッテリからの電力
とともに回転電機付ターボチャージャに供給してターボ
チャージャを増速させ、エンジンへの過給気をさらに昇
圧させるので、エンジン出力が増大することになり、回
生した電気エネルギーを機械的な回転力としてエンジン
出力を助勢する場合に比して、エンジントルクが効率よ
く増大される効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成ブロック
図、第２図は本実施例に用いるターボチャージャの断面
図である。 １……エンジン、２……ターボチャージャ、３……回転
電機、４……排気タービン、５……電力変換器、６……
コントローラ、７……バッテリ、８……アクセルペダ
ル、21……タービン、22……コンプレッサ、42……交流
発電機。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気管に電動機を備えたターボ
   チャージャと、発電機を備えた排気タービンとを順次に
   接続するとともに、前記エンジンの運転状態に応じて少
   なくともエンジンの低速回転時に前記発電機の出力とバ
   ッテリ出力とをともに前記電動機に供給して力行せしめ
   ることを特徴とする回転電機付ターボチャージャの駆動
   装置。
2. 【請求項２】前記電動機に発電機の発電出力のみ供給し
   て力行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の駆動装置。