JP2959143B2 - Turbocharger with generator / motor - Google Patents

Turbocharger with generator / motor

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JP2959143B2
JP2959143B2 JP3029184A JP2918491A JP2959143B2 JP 2959143 B2 JP2959143 B2 JP 2959143B2 JP 3029184 A JP3029184 A JP 3029184A JP 2918491 A JP2918491 A JP 2918491A JP 2959143 B2 JP2959143 B2 JP 2959143B2
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generator
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    • F02B37/02Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は,発電・電動機を
持つターボチャージャに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbocharger having a generator / motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来,発電・電動機を持つターボチャー
ジャは,例えば,図6に示すように構成されている。図
6において,エンジン1にはターボチャージャ2が設け
られ,エンジン1の排気マニホルド4は排気管6を通じ
てターボチャージャ2のタービン5に連通している。タ
ーボチャージャ2のシャフト10にはコンプレッサ8及
び発電・電動機9が設けられている。コンプレッサ8か
らの吸入空気は,吸気管11及びクーラ12を通じて吸
気マニホルド3へ送り込まれ,エンジン1に吸気されて
いる。このようなエンジン1において,排気ブレーキを
作動させるため,タービン5の上流側又は下流側の排気
管6に排気遮断弁7が設けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a turbocharger having a generator / motor is constructed, for example, as shown in FIG. In FIG. 6, an engine 1 is provided with a turbocharger 2, and an exhaust manifold 4 of the engine 1 communicates with a turbine 5 of the turbocharger 2 through an exhaust pipe 6. A compressor 8 and a generator / motor 9 are provided on a shaft 10 of the turbocharger 2. The intake air from the compressor 8 is sent to the intake manifold 3 through the intake pipe 11 and the cooler 12, and is taken into the engine 1. In such an engine 1, an exhaust shut-off valve 7 is provided in an exhaust pipe 6 upstream or downstream of the turbine 5 in order to operate an exhaust brake.

【0003】近年,発電・電動機を持つターボチャージ
ャは,排気エネルギーを回収することでその実用性が評
価され,利用されるようになっている。このようなター
ボチャージャとして,例えば,実開平1−119836
号公報に開示された回転電機付ターボチャージャの駆動
装置がある。
[0003] In recent years, a turbocharger having a generator / motor has been evaluated for its utility by recovering exhaust energy, and has been used. As such a turbocharger, for example, Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 1-119836
There is a drive device for a turbocharger with a rotating electric machine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-163,878.

【0004】前掲実開平1−119836号公報に開示
された回転電機付ターボチャージャの駆動装置は,ター
ボチャージャの回転軸に回転電機を設けてバッテリから
の電力により回転電機を駆動させるものであり,直流電
力を交流電力に変換する半導体制御素子から成る電力変
換手段と,交流電力を昇圧する変圧器とを備えるととも
に,バッテリからの電力を前記電力変換手段により交流
電力に変換後,前記変圧器を介して回転電機に給電する
ものである。
[0004] The driving device for a turbocharger with a rotating electric machine disclosed in the above-mentioned Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 1-119836 is provided with a rotating electric machine on a rotating shaft of the turbocharger and drives the rotating electric machine with electric power from a battery. Power conversion means comprising a semiconductor control element for converting DC power to AC power, and a transformer for boosting AC power, and after converting power from a battery into AC power by the power conversion means, The electric power is supplied to the rotating electric machine through the electric motor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記の
ような発電・電動機を持つターボチャージャ2について
は,排気エネルギーの回生の面で問題点を有している。
トラック等の車両では,社会問題になるほど排気ブレー
キは常識化されている。ところが,発電・電動機を持つ
ターボチャージャは,排気ブレーキの作動時には回転す
ることができないから,発電・電動機9は発電機として
機能できず,エネルギー回生はできない状態である。
However, the turbocharger 2 having the above-described generator / motor has a problem in the regeneration of exhaust energy.
In vehicles such as trucks, exhaust brakes are becoming common sense so that they become a social issue. However, since the turbocharger having the generator / motor cannot rotate when the exhaust brake is operated, the generator / motor 9 cannot function as a generator and cannot recover energy.

【0006】一般に,発電・電動機を持つターボチャー
ジャを備えたエンジンでは,エンジン回転数ENと正味
平均有効圧Pme(kg/cm2 )との関係は,図9の
曲線Eで示すような値を示す。エンジンブレーキをかけ
た場合には,エンジンブレーキ分による機械損失平均有
効圧Pmf(kg/cm2 )とエンジン回転数ENとの
関係は,図9の曲線Hで示すような値を示す。更に,排
気管6に設けた排気遮断弁7を全閉状態にして排気ブレ
ーキを作動させた場合には,機械損失平均有効圧Pmf
(kg/cm2 )とエンジン回転数ENとの関係は,図
9の曲線Fで示すような値を示す。
Generally, in an engine provided with a turbocharger having a generator / motor, the relationship between the engine speed EN and the net average effective pressure Pme (kg / cm 2 ) is expressed by a value as shown by a curve E in FIG. Show. When the engine brake is applied, the relationship between the average mechanical loss effective pressure Pmf (kg / cm 2 ) due to the engine brake and the engine speed EN indicates a value as shown by a curve H in FIG. Further, when the exhaust brake is operated with the exhaust shut-off valve 7 provided in the exhaust pipe 6 fully closed, the mechanical loss average effective pressure Pmf
The relationship between (kg / cm 2 ) and the engine speed EN shows a value as shown by a curve F in FIG.

【0007】また,発電・電動機を持つターボチャージ
ャのエンジン回転数ENとタービン回転数TNの関係を
図10を参照して説明する。図10は横軸にエンジン回
転数ENを且つ縦軸にタービンのシャフトの回転数TN
をとって両者の関係を示すグラフである。図10に示す
ように,ターボチャージャ2が通常の作動をしている時
には,エンジン回転数ENとタービン回転数TNとの関
係は,曲線Dで示すように,エンジン回転数ENが上昇
して定格回転数EN0 でタービン回転数TNも全負荷時
定格回転数TN0 付近まで上昇する。そして,エンジン
1に燃料が供給されず,発電・電動機9がモータリング
時で且つ排気遮断弁7が開放して排気ブレーキを作動さ
せない時には,曲線Bで示すように,エンジン回転数E
Nが大きくなると,タービン5のシャフト10の回転数
TNもある程度上昇する。しかしながら,排気遮断弁7
が閉鎖して排気ブレーキが作動する時には,曲線Aで示
すように,エンジン回転数ENが大きくなっても,ター
ビン5のシャフト10即ちタービン回転数TNはほとん
ど回転数が上昇しない状態である。
The relationship between the engine speed EN and the turbine speed TN of a turbocharger having a generator / motor will be described with reference to FIG. In FIG. 10, the horizontal axis represents the engine speed EN and the vertical axis represents the turbine shaft speed TN.
5 is a graph showing the relationship between the two. As shown in FIG. 10, when the turbocharger 2 is operating normally, the relationship between the engine speed EN and the turbine speed TN is, as shown by a curve D, as the engine speed EN increases and the rated speed increases. At the rotation speed EN 0 , the turbine rotation speed TN also rises to around the full load rated rotation speed TN 0 . When the fuel is not supplied to the engine 1 and the generator / motor 9 is motoring and the exhaust shut-off valve 7 is opened and the exhaust brake is not operated, as shown by the curve B, the engine speed E is increased.
When N increases, the rotation speed TN of the shaft 10 of the turbine 5 also increases to some extent. However, the exhaust shutoff valve 7
Is closed and the exhaust brake is operated, as shown by the curve A, the shaft 10 of the turbine 5, that is, the turbine speed TN hardly increases even if the engine speed EN increases.

【0008】ところで,ターボチャージャは,排気ガス
の流量が少ないときにも,タービンのシャフトの回転数
を上昇させて,エネルギー回生を向上させることが試み
られている。例えば,図7又は図8に示すように,ター
ビン5のタービンスクロール15,16又は17,18
をツインタイプに構成し,エンジンからの排気ガスが少
量の時には,図7における一方のタービンスクロール1
5を閉鎖し且つ他方のタービンスクロール16のみに排
気ガスを流してタービン5のシャフトの回転数を上昇さ
せるか,或いは図8における流量断面積の大きい方のタ
ービンスクロール17を閉鎖し且つ流量断面積の小さい
方の他方のタービンスクロール18のみに排気ガスを流
してタービン5のシャフトの回転数を上昇させている。
しかしながら,いずれのターボチャージャでも,排気管
の排気遮断弁を閉鎖して排気ブレーキを作動させるとき
には,ターボチャージャのタービン5への排気ガスの流
れはほとんど無くなり,発電・電動機でのエネルギー回
生の効果はなくなるのが現状である。
By the way, in the turbocharger, even when the flow rate of the exhaust gas is small, an attempt has been made to improve the energy regeneration by increasing the rotation speed of the turbine shaft. For example, as shown in FIG. 7 or FIG.
Is configured as a twin type, and when the exhaust gas from the engine is small, one of the turbine scrolls 1 in FIG.
5 and the exhaust gas is allowed to flow only through the other turbine scroll 16 to increase the rotation speed of the shaft of the turbine 5, or to close the turbine scroll 17 having a larger flow cross section in FIG. The exhaust gas flows only through the other turbine scroll 18 of the smaller one to increase the rotation speed of the shaft of the turbine 5.
However, in any of the turbochargers, when the exhaust brake is operated by closing the exhaust shutoff valve of the exhaust pipe, the flow of the exhaust gas to the turbine 5 of the turbocharger is almost eliminated, and the effect of the energy regeneration in the power generation / motor is reduced. It is currently gone.

【0009】この発明の目的は,上記の課題を解決する
ことであり,発電・電動機を持つターボチャージャにお
いて,タービンより上流側の排気管に排気ブレーキを働
かせる排気遮断弁を設け,該排気遮断弁をバイパスする
流量断面積を絞り込んだバイパス管を排気マニホルドと
タービンのタービンブレードとを連通するように設け,
タービンブレードに排気ガスを直接吹き付け,エンジン
に対して排気ブレーキを作動させているときでも,排気
エネルギーの回生を良好に行うことができる発電・電動
機を持つターボチャージャを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. In a turbocharger having a generator / motor, an exhaust shutoff valve for operating an exhaust brake is provided in an exhaust pipe upstream of a turbine, and the exhaust shutoff valve is provided. A bypass pipe with a reduced flow cross-sectional area for bypassing the exhaust manifold is provided so as to communicate the exhaust manifold with the turbine blades of the turbine.
An object of the present invention is to provide a turbocharger having a generator / motor capable of satisfactorily regenerating exhaust energy even when exhaust gas is directly blown onto a turbine blade and an exhaust brake is applied to an engine.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明は,エンジンの
排気エネルギーによって駆動されるターボチャージャに
おいて,タービンが取り付けられたシャフトに設けられ
た発電・電動機,エンジンの排気マニホルドと前記ター
ビンとを連結する排気管,前記タービンより上流側の前
記排気管に設けられた排気ブレーキの機能を有する排気
遮断弁,及び該排気遮断弁の閉鎖状態で排気ガスを前記
排気マニホルドから前記タービンへ流すことができる前
記排気管に比較して通路断面積が絞り込まれた排気通路
手段を有し,前記排気通路手段が前記排気遮断弁をバイ
パスして前記排気マニホルドと前記タービンとを連通す
るバイパス管で構成され,前記バイパス管から吹き出さ
れる排気ガスが前記タービンのタービンブレードに直接
吹き付けられることを特徴とする発電・電動機を持つタ
ーボチャージャに関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a turbocharger driven by the exhaust energy of an engine, which connects a generator / motor provided on a shaft on which the turbine is mounted, an exhaust manifold of the engine, and the turbine. An exhaust pipe, an exhaust shutoff valve provided on the exhaust pipe upstream of the turbine, the exhaust shutoff valve having a function of an exhaust brake, and the exhaust gas can flow from the exhaust manifold to the turbine when the exhaust shutoff valve is closed. Exhaust passage means having a passage cross-sectional area narrowed as compared with an exhaust pipe, wherein the exhaust passage means is constituted by a bypass pipe which bypasses the exhaust cutoff valve and communicates the exhaust manifold with the turbine; The exhaust gas blown out of the bypass pipe is blown directly to the turbine blades of the turbine. On turbocharger with a motor-generator according to claim.

【0011】更に,この発電・電動機を持つターボチャ
ージャにおいて,前記バイパス管は1又は複数の管から
構成されているものである。
Further, in the turbocharger having the generator / motor, the bypass pipe is constituted by one or a plurality of pipes.

【0012】この発明による発電・電動機を持つターボ
チャージャは,上記のように構成されているので,排気
遮断弁が閉鎖して排気ブレーキが働く時には,排気マニ
ホルドからの排気ガスは流速を上昇してバイパス管を流
れ,該排気ガスの流れはタービンのタービンブレードに
直接吹き付けられ,排気ガスの流れが最も有効にタービ
ンブレードに作用し,タービンのシャフトを回転させ,
効果的にエネルギー回生を行うことができる。また,前
記バイパス管は,1又は複数の管から構成することがで
きるものである。
Since the turbocharger having the generator / motor according to the present invention is configured as described above, when the exhaust shut-off valve is closed and the exhaust brake operates, the flow rate of the exhaust gas from the exhaust manifold increases. The exhaust gas flows through a bypass pipe, and is directly blown to the turbine blades of the turbine. The exhaust gas flow most effectively acts on the turbine blades and rotates the turbine shaft.
Energy regeneration can be performed effectively. Further, the bypass pipe can be composed of one or a plurality of pipes.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
による発電・電動機を持つターボチャージャの一実施例
を説明する。図1はこの発明による発電・電動機を持つ
ターボチャージャの一実施例を示す概略説明図,及び図
2は図1の符号Iにおける部分の拡大説明図である。図
1及び図2に示すターボチャージャは,図6のものと比
較して,排気遮断弁の配置位置及びバイパス管を設けた
以外の構成に関しては同一の構成であるので,図1及び
図2に示す部品に付した符号は,図6に示す部品と同一
の部品には同一の符号を付している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a turbocharger having a generator / motor according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of a turbocharger having a generator / motor according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a portion denoted by reference numeral I in FIG. The turbocharger shown in FIGS. 1 and 2 has the same configuration as that of FIG. 6 except for the position of the exhaust cutoff valve and the provision of the bypass pipe. In the reference numerals given to the parts shown, the same parts as those shown in FIG. 6 are given the same reference numerals.

【0014】図1及び図2に示すように,この発電・電
動機を持つターボチャージャは,エンジン1の排気エネ
ルギーによって駆動されるターボチャージャ2であり,
エンジン1からの排気ガスを排気管6を通じてタービン
5に送り込み,タービン5を回転させることによってシ
ャフト10を通じてコンプレッサ8を回転させて吸入空
気をエンジン1に過給すると共に,発電・電動機9を回
転させて発電・電動機9を発電機として働かせてエネル
ギー回生を行うものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the turbocharger having the generator / motor is a turbocharger 2 driven by the exhaust energy of an engine 1.
The exhaust gas from the engine 1 is sent to the turbine 5 through the exhaust pipe 6, and the turbine 5 is rotated to rotate the compressor 8 through the shaft 10 to supercharge the intake air to the engine 1 and to rotate the generator / motor 9 The power generation / motor 9 is used as a generator to perform energy regeneration.

【0015】この発電・電動機を持つターボチャージャ
は,特に,エンジン1の排気マニホルド4とタービン5
とを連結する排気管6,言い換えれば,タービン5より
上流側の排気管6に排気ブレーキの機能を有する排気遮
断弁7を設けると共に,排気遮断弁7をバイパスして排
気マニホルド4とタービン5とを連通するバイパス管2
0を接続したものである。図では,バイパス管20は排
気遮断弁7の上流側の排気管6と排気遮断弁7の下流側
の排気管6に接続されている。
The turbocharger having this generator / motor is particularly equipped with an exhaust manifold 4 and a turbine 5 of the engine 1.
In other words, the exhaust pipe 6 upstream of the turbine 5 is provided with an exhaust shutoff valve 7 having an exhaust brake function, and the exhaust manifold 4 and the turbine 5 are bypassed by bypassing the exhaust shutoff valve 7. Pipe 2 that communicates with
0 is connected. In the figure, the bypass pipe 20 is connected to the exhaust pipe 6 upstream of the exhaust shutoff valve 7 and the exhaust pipe 6 downstream of the exhaust shutoff valve 7.

【0016】また,このバイパス管20は,排気管6に
比較して通路断面積が絞り込まれたものであり,排気遮
断弁7が開放しているときには,エンジン1からの排気
ガスはほとんど排気管6を流れ,バイパス管20には僅
かな排気ガスが流れる状態である。しかしながら,排気
遮断弁7が閉鎖されると,エンジン1からの排気ガスは
排気管6を流れて排気されることができず,排気マニホ
ルド4及び排気遮断弁7の上流側の排気管6内の圧力
は,例えば,2.5〜5kg/cm2 に上昇する。そし
て,通常は,高圧の排気ガスは出口を求めてエンジンサ
イクルを経由して吸気管11の方へ逆流しているが,こ
の発電・電動機を持つターボチャージャはバイパス管2
0を備えているので,バイパス管20を流れるようにな
るが,バイパス管20を流れる排気ガスは高圧によって
流速を上昇させられて高速で流れ,タービン5のタービ
ンブレード13に吹き付けられるようになる。排気ガス
はバイパス管20を通じてタービン5のノズルへと吹き
出され,タービンブレード13に作用してタービン5の
シャフト10を回転させ,発電・電動機9を発電機とし
て働かせ,エネルギー回生を行う。それ故,この発電・
電動機を持つターボチャージャは,排気遮断弁7が閉鎖
されることで,十分に排気ブレーキの機能を発揮すると
共に,エネルギー回生を行うことができる。
The bypass pipe 20 has a narrow passage cross-sectional area as compared with the exhaust pipe 6, and when the exhaust shut-off valve 7 is open, almost no exhaust gas from the engine 1 is exhausted. 6 and a small amount of exhaust gas flows into the bypass pipe 20. However, when the exhaust shutoff valve 7 is closed, the exhaust gas from the engine 1 cannot flow through the exhaust pipe 6 and is exhausted, and the exhaust manifold 4 and the exhaust pipe 6 in the exhaust pipe 6 on the upstream side of the exhaust shutoff valve 7 are disposed. The pressure rises, for example, to 2.5-5 kg / cm 2 . Normally, high-pressure exhaust gas flows backward through the engine cycle toward the intake pipe 11 in search of an outlet.
0, the exhaust gas flows through the bypass pipe 20, but the flow rate of the exhaust gas flowing through the bypass pipe 20 is increased by the high pressure, flows at high speed, and is blown to the turbine blade 13 of the turbine 5. The exhaust gas is blown out to the nozzle of the turbine 5 through the bypass pipe 20, acts on the turbine blade 13 to rotate the shaft 10 of the turbine 5, causes the power generation / motor 9 to function as a power generator, and performs energy regeneration. Therefore, this power generation
The turbocharger having the electric motor can sufficiently exhibit the function of the exhaust brake and perform the energy regeneration by closing the exhaust cutoff valve 7.

【0017】この発電・電動機を持つターボチャージャ
について,例えば,エンジン回転数ENに対してタービ
ン5のシャフト10のタービン回転数TNは,従来の発
電・電動機を持つターボチャージャが図10の曲線Aに
示すように小さくほとんど回転していなかったものが,
この発電・電動機を持つターボチャージャでは,図10
に曲線Cで示すように,タービン回転数TNは相当に大
きくなり,発電・電動機9の発電力も大きくなる。この
時,機械損失平均有効圧Pmf(kg/cm2)とエン
ジン回転数ENとの関係は,図9における曲線Gの軌跡
が示す値となる。即ち,エンジン回転数ENが小さい時
には,機械損失平均有効圧Pmfは従来のものに比較し
て小さいものとなる。
With respect to the turbocharger having this generator / motor, for example, the turbine speed TN of the shaft 10 of the turbine 5 with respect to the engine speed EN is obtained by the curve A in FIG. What was small and hardly rotated as shown
In the turbocharger having this generator / motor, FIG.
As shown by the curve C, the turbine speed TN is considerably increased, and the power generated by the generator / motor 9 is also increased. At this time, the relationship between the mechanical loss average effective pressure Pmf (kg / cm 2 ) and the engine speed EN is a value indicated by the locus of the curve G in FIG. That is, when the engine speed EN is small, the mechanical loss average effective pressure Pmf is smaller than that of the conventional one.

【0018】従来の発電・電動機を持つターボチャージ
ャでは,排気ブレーキ時には,発電・電動機での発電は
不可能であったが,この発明による発電・電動機を持つ
ターボチャージャによると,排気ブレーキのブレーキ力
そのものをほとんど犠牲にすることなく,発電・電動機
9による発電を行うことができ,エネルギー回生を行っ
て該電力をバッテリに蓄電することが可能になり,バッ
テリに十分な電力を蓄えることができる。そこで,次に
予測される車両の加速時に,該蓄電した電力を消費して
ターボチャージャ2の発電・電動機9を電動機として運
転させて加速時のエネルギー需要に応えることができる
ようにする。
In a conventional turbocharger having a generator / motor, power cannot be generated by the generator / motor during exhaust braking. However, according to the turbocharger having a generator / motor according to the present invention, the braking force of the exhaust brake is reduced. The power can be generated by the power generation / motor 9 without sacrificing the power itself, energy can be regenerated and the power can be stored in the battery, and sufficient power can be stored in the battery. Therefore, when the vehicle is predicted to accelerate next time, the stored electric power is consumed, and the generator / motor 9 of the turbocharger 2 is operated as a motor so as to meet the energy demand during acceleration.

【0019】また,バイパス管20の管径等を最適化す
ることに,エンジンのサイクルを経由して吸気管への吸
気吹き返し分を低減させ,しかも排気ブレーキ等の低騒
音化を達成することもできる。
Further, by optimizing the diameter of the bypass pipe 20 and the like, it is also possible to reduce the amount of air blown back to the intake pipe via the engine cycle and to reduce noise such as exhaust brake. it can.

【0020】更に,この発明による発電・電動機を持つ
ターボチャージャは,バイパス管20をタービン5に対
して種々の構成で接続することができる。例えば,バイ
パス管20は,図3,図4或いは図5に示すように構成
することができる。図3は図1のターボチャージャにお
けるバイパス管の接続構造の一例を示す説明図,図4は
図1のターボチャージャにおけるバイパス管の接続構造
の別の例を示す説明図,及び図5は図1のターボチャー
ジャにおけるバイパス管の接続構造の更に別の例を示す
説明図である。
Further, in the turbocharger having the generator / motor according to the present invention, the bypass pipe 20 can be connected to the turbine 5 in various configurations. For example, the bypass pipe 20 can be configured as shown in FIG. 3, FIG. 4 or FIG. 3 is an explanatory view showing an example of a connection structure of a bypass pipe in the turbocharger of FIG. 1, FIG. 4 is an explanatory view showing another example of a connection structure of a bypass pipe in the turbocharger of FIG. 1, and FIG. FIG. 10 is an explanatory view showing still another example of the connection structure of the bypass pipe in the turbocharger of FIG.

【0021】図3には,バイパス管の接続構造の一例が
示されている。タービン5はツインスクロール型に形成
され,タービンハウジング14で囲まれるタービンスク
ロールを隔壁板19で2分割することによって大小のタ
ービンスクロール17,18が形成されている。バイパ
ス管20は隔壁板19を貫通し,バイパス管20の排気
ガス吹出口22がタービンブレード13のノズル21に
対向して配置されている。従って,バイパス管20の排
気ガス吹出口22から吹き出される排気ガスは,タービ
ンブレード13に直接吹き付けられ,最も有効にタービ
ンブレード13に作用し,タービン5を駆動してシャフ
ト10を回転させる。シャフト10に回転によって発電
・電動機9は発電機として働き,エネルギー回生を行う
ことになる。
FIG. 3 shows an example of a connection structure of the bypass pipe. The turbine 5 is formed in a twin scroll type, and large and small turbine scrolls 17 and 18 are formed by dividing a turbine scroll surrounded by a turbine housing 14 into two by a partition plate 19. The bypass pipe 20 penetrates the partition plate 19, and the exhaust gas outlet 22 of the bypass pipe 20 is arranged to face the nozzle 21 of the turbine blade 13. Therefore, the exhaust gas blown out from the exhaust gas outlet 22 of the bypass pipe 20 is directly blown to the turbine blade 13, acts on the turbine blade 13 most effectively, drives the turbine 5, and rotates the shaft 10. The rotation of the shaft 10 causes the generator / motor 9 to function as a generator and perform energy regeneration.

【0022】図4には,バイパス管の接続構造の別の例
が示されている。図4に示すバイパス管20の接続構造
は,バイパス管20がタービンハウジング14の側方か
らタービンブレード13のノズル21に対向して配置さ
れている。そして,バイパス管20の排気ガス吹出口2
2から吹き出される排気ガスはタービンブレード13の
形成方向へ吹き出されるように構成されている。
FIG. 4 shows another example of the connection structure of the bypass pipe. In the connection structure of the bypass pipe 20 shown in FIG. 4, the bypass pipe 20 is arranged to face the nozzle 21 of the turbine blade 13 from the side of the turbine housing 14. And the exhaust gas outlet 2 of the bypass pipe 20
The exhaust gas blown out of the turbine blade 2 is blown in the direction in which the turbine blade 13 is formed.

【0023】図5には,バイパス管の接続構造の更に別
の例が示されている。図5に示すバイパス管20の接続
構造は,1本又は複数本のバイパス管(図では四本)か
ら構成されている。バイパス管20の接続構造は,図3
又は図4と同様に構成されており,重複する説明は省略
する。
FIG. 5 shows still another example of the connection structure of the bypass pipe. The connection structure of the bypass pipe 20 shown in FIG. 5 includes one or a plurality of bypass pipes (four in the figure). The connection structure of the bypass pipe 20 is shown in FIG.
Alternatively, the configuration is the same as that of FIG. 4, and a duplicate description will be omitted.

【0024】[0024]

【発明の効果】この発明による発電・電動機を持つター
ボチャージャは,上記のように構成されているので,排
気遮断弁が閉鎖して排気ブレーキが働く時には,前記排
気マニホルドからの排気ガスは流速を上昇して前記排気
通路手段を流れ,該排気ガスの流れは前記タービンのタ
ービンブレードに作用して前記タービンのシャフトを回
転させることができる。また,前記バイパス管は1又は
複数の管から成り,前記バイパス管から吹き出される排
気ガスは前記タービンのタービンブレードに直接吹き付
けられるので,排気ガスの流れは,最も有効に前記ター
ビンブレードに作用し,効果的にエネルギー回生を行
う。
Since the turbocharger having the generator / motor according to the present invention is constructed as described above, when the exhaust shut-off valve is closed and the exhaust brake operates, the exhaust gas from the exhaust manifold has a reduced flow rate. Ascending and flowing through the exhaust passage means, the exhaust gas flow can act on turbine blades of the turbine to rotate the shaft of the turbine. Further, the bypass pipe includes one or a plurality of pipes, and the exhaust gas blown out of the bypass pipe is directly blown to the turbine blade of the turbine, so that the flow of the exhaust gas most effectively acts on the turbine blade. , Performs effective energy regeneration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明による発電・電動機を持つターボチャ
ージャの一実施例を示す概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a turbocharger having a generator / motor according to the present invention.

【図2】図1の符号Iにおける部分の拡大説明図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a portion denoted by reference numeral I in FIG.

【図3】図1のこの発電・電動機を持つターボチャージ
ャにおけるバイパス管の連結部分の一実施例を示す説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing one embodiment of a connecting portion of a bypass pipe in the turbocharger having the power generating / motor of FIG. 1;

【図4】図1のこの発電・電動機を持つターボチャージ
ャにおけるバイパス管の連結部分の別の実施例を示す説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing another embodiment of a connecting portion of a bypass pipe in the turbocharger having the generator / motor of FIG. 1;

【図5】図1のこの発電・電動機を持つターボチャージ
ャにおけるバイパス管の連結部分の更に別の実施例を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing still another embodiment of a connecting portion of a bypass pipe in the turbocharger having the generator / motor of FIG. 1;

【図6】従来の発電・電動機を持つターボチャージャの
一例を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a conventional turbocharger having a generator / motor.

【図7】従来の発電・電動機を持つターボチャージャの
タービンスクロールの一例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of a turbine scroll of a conventional turbocharger having a generator / motor.

【図8】従来の発電・電動機を持つターボチャージャの
タービンスクロールの別の例を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of a turbine scroll of a conventional turbocharger having a generator / motor.

【図9】発電・電動機を持つターボチャージャを備えた
エンジンのエンジン回転数と正味平均有効圧及び機械損
失平均有効圧との関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a relationship between an engine rotation speed, a net average effective pressure, and a mechanical loss average effective pressure of an engine including a turbocharger having a generator / motor.

【図10】発電・電動機を持つターボチャージャを備え
たエンジンのエンジン回転数とタービンのシャフトの回
転数の関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between an engine speed of an engine including a turbocharger having a generator / motor and a speed of a turbine shaft.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 ターボチャージャ 4 排気マニホルド 5 タービン 6 排気管 7 排気遮断弁 9 発電・電動機 10 シャフト 13 タービンブレード 20 バイパス管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Turbocharger 4 Exhaust manifold 5 Turbine 6 Exhaust pipe 7 Exhaust shutoff valve 9 Generator / motor 10 Shaft 13 Turbine blade 20 Bypass pipe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02B 37/10 F02B 37/00 302 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F02B 37/10 F02B 37/00 302

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エンジンの排気エネルギーによって駆動
されるターボチャージャにおいて,タービン付け
られたシャフトに設けられた発電・電動機,エンジンの
排気マニホルドと前記タービンとを連結する排気管,前
記タービンより上流側の前記排気管に設けられた排気ブ
レーキの機能を有する排気遮断弁,及び該排気遮断弁の
閉鎖状態で排気ガスを前記排気マニホルドから前記ター
ビンへ流すことができる前記排気管に比較して通路断面
絞り込まれた排気通路手段を有し,前記排気通路手
段が前記排気遮断弁をバイパスして前記排気マニホルド
と前記タービンとを連通するバイパス管で構成され,前
記バイパス管から吹き出される排気ガスが前記タービン
のタービンブレードに直接吹き付けられることを特徴と
する発電・電動機を持つターボチャージャ。
1. A turbocharger driven by the exhaust energy of the engine, attach the turbine
Was motor-generator provided in the shaft, an exhaust pipe for connecting the exhaust manifold of an engine turbine, exhaust cutoff valve having a function of an exhaust brake disposed on the exhaust pipe upstream of the turbine, and the the exhaust gas in the closed state of the exhaust cutoff valve has a comparison passage sectional area is narrowing down Mareta exhaust passage means to the exhaust pipe can flow from the exhaust manifold to the turbine, the exhaust passage hands
A stage bypasses the exhaust shutoff valve and the exhaust manifold
And a bypass pipe that communicates with the turbine.
The exhaust gas blown out of the bypass pipe is
It can be sprayed directly on turbine blades.
Turbocharger with a motor-generator to be.
【請求項2】 前記バイパス管は1又は複数の管から構
成されていることを特徴とする請求項1に記載の発電・
電動機を持つターボチャージャ。
2. The bypass pipe comprises one or a plurality of pipes.
The power generation system according to claim 1,
Turbocharger with electric motor.
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