JP3094604B2 - 排気エネルギー回収装置 - Google Patents
排気エネルギー回収装置Info
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- JP3094604B2 JP3094604B2 JP03337640A JP33764091A JP3094604B2 JP 3094604 B2 JP3094604 B2 JP 3094604B2 JP 03337640 A JP03337640 A JP 03337640A JP 33764091 A JP33764091 A JP 33764091A JP 3094604 B2 JP3094604 B2 JP 3094604B2
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- Japan
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- exhaust
- turbocharger
- turbine generator
- switching valve
- energy recovery
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- 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
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- Supercharger (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンブレーキ作動時
の弱い排気エネルギーをも電力として回収しようとする
排気エネルギー回収装置に関する。
の弱い排気エネルギーをも電力として回収しようとする
排気エネルギー回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両におけるエンジンのエネルギー回収
装置として、排気エネルギーにより駆動されるタービン
発電機あるいはターボチャージャの下流に、さらにター
ビン発電機を取付け、直列二段の回収機構により排気エ
ネルギーの回収を行う提案が、例えば特開昭５９−２０
５２６号公報に開示されている。
装置として、排気エネルギーにより駆動されるタービン
発電機あるいはターボチャージャの下流に、さらにター
ビン発電機を取付け、直列二段の回収機構により排気エ
ネルギーの回収を行う提案が、例えば特開昭５９−２０
５２６号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の直列式のエネ
ルギー回収装置では、通常、エンジンの中負荷以上の比
較的に排気圧力の高い場合には、回収装置が有効に働い
て効率よくエネルギー回収が行われている。しかし、低
負荷時やエンジンブレーキ使用時のように排気圧の低い
場合では効率悪く、また、高負荷時にて初段のターボチ
ャージャがサージング状態になると、ウエストゲートに
より排気が放出され、回収効率が不良となるという問題
が生じている。
ルギー回収装置では、通常、エンジンの中負荷以上の比
較的に排気圧力の高い場合には、回収装置が有効に働い
て効率よくエネルギー回収が行われている。しかし、低
負荷時やエンジンブレーキ使用時のように排気圧の低い
場合では効率悪く、また、高負荷時にて初段のターボチ
ャージャがサージング状態になると、ウエストゲートに
より排気が放出され、回収効率が不良となるという問題
が生じている。
【０００４】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的はエンジンブレーキ時や、ウエス
トゲート開放時にも排気エネルギーを効率よく回収しよ
うとする排気エネルギー回収装置を提供することにあ
る。
ものであり、その目的はエンジンブレーキ時や、ウエス
トゲート開放時にも排気エネルギーを効率よく回収しよ
うとする排気エネルギー回収装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【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、ターボチャージャとタービン発電
機とを備えてエンジンの排気エネルギーを回収する排気
エネルギー回収装置において、前記エンジンからの排気
流を分割しターボチャージャとタービン発電機とに分岐
して導く排気流路と、該排気流路の分岐部分に設けられ
排気流の切換制御が自在な切換弁と、該切換弁の上流の
流路に配置されターボチャージャへの排気圧が過大時に
排気の一部を前記タービン発電機に導くウエストゲート
と、エンジンからの排気流の強弱に応じて前記切換弁の
切換を行う排気流路制御手段とを有する排気エネルギー
回収装置が提供される。
めに本発明によれば、ターボチャージャとタービン発電
機とを備えてエンジンの排気エネルギーを回収する排気
エネルギー回収装置において、前記エンジンからの排気
流を分割しターボチャージャとタービン発電機とに分岐
して導く排気流路と、該排気流路の分岐部分に設けられ
排気流の切換制御が自在な切換弁と、該切換弁の上流の
流路に配置されターボチャージャへの排気圧が過大時に
排気の一部を前記タービン発電機に導くウエストゲート
と、エンジンからの排気流の強弱に応じて前記切換弁の
切換を行う排気流路制御手段とを有する排気エネルギー
回収装置が提供される。
【０００６】
【作用】エンジンからの排気流を分岐して回転電機付タ
ーボチャージャとタービン発電機とに並列接続し、分岐
点には切換弁、分岐点の上流にはウエストゲートを配置
し、さらにタービン発電機には可動べーンを取付けて弱
い排気圧でも駆動されるように構成したので、車両のエ
ンジンブレーキ時には切換弁により弱い排気エネルギー
をタービン発電機に供給して発電作動を行わせ、またウ
エストゲートにより放出される排気はタービン発電機に
導いて発電させ、ターボチャージャの回転電機とともに
効率よく電力回生を行わせる。
ーボチャージャとタービン発電機とに並列接続し、分岐
点には切換弁、分岐点の上流にはウエストゲートを配置
し、さらにタービン発電機には可動べーンを取付けて弱
い排気圧でも駆動されるように構成したので、車両のエ
ンジンブレーキ時には切換弁により弱い排気エネルギー
をタービン発電機に供給して発電作動を行わせ、またウ
エストゲートにより放出される排気はタービン発電機に
導いて発電させ、ターボチャージャの回転電機とともに
効率よく電力回生を行わせる。
【０００７】
【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。
【０００８】図１は本発明にかかる排気エネルギー回収
装置の一実施例を示す構成ブロック図であり、１はエン
ジンで、その排気流路１１は分岐されてターボチャージ
ャ２およびタービン発電機３とが並列に接続され、ター
ボチャージャ２の圧気出口には吸気管１２が連結されて
エンジン１に過給気が圧送される。
装置の一実施例を示す構成ブロック図であり、１はエン
ジンで、その排気流路１１は分岐されてターボチャージ
ャ２およびタービン発電機３とが並列に接続され、ター
ボチャージャ２の圧気出口には吸気管１２が連結されて
エンジン１に過給気が圧送される。
【０００９】そして、排気流路１１の分岐部には排気流
をターボチャージャ２方向、またはタービン発電機３方
向に切換える切換弁１３が配置され、後述するコントロ
ーラからの指令により操作されるアクチュエータ１３１
により流路が切換えられるものである。なお、切換弁１
３の上流の排気流路１１にはウエストゲート１４が配置
され、排気エネルギーが過大でターボチャージャ２によ
る過給圧が設定した高圧力を超過する場合には、ターボ
チャージャ２への排気をバイパスさせるもので、本実施
例ではウエストゲート１４の開放により排気の一部はバ
イパス流路１５を介してタービン発電機３に導かれるよ
うに構成されている。
をターボチャージャ２方向、またはタービン発電機３方
向に切換える切換弁１３が配置され、後述するコントロ
ーラからの指令により操作されるアクチュエータ１３１
により流路が切換えられるものである。なお、切換弁１
３の上流の排気流路１１にはウエストゲート１４が配置
され、排気エネルギーが過大でターボチャージャ２によ
る過給圧が設定した高圧力を超過する場合には、ターボ
チャージャ２への排気をバイパスさせるもので、本実施
例ではウエストゲート１４の開放により排気の一部はバ
イパス流路１５を介してタービン発電機３に導かれるよ
うに構成されている。
【００１０】ターボチャージャ２は排気エネルギーによ
り駆動されるタービン２１の回転軸に、圧気作動を行う
コンプレッサ２２の他、回転電機４が取付けられ、その
発電作動によりタービントルクを電力として回収する。
そして、該発電電力やタービン発電機３からの発電出力
は電力変換器５に送電され、直流電力に変換されてバッ
テリ５１を充電するものである。なおタービン発電機３
のタービン部はＶＧ（バリアブル・ジオメトリ）構造の
コントロール翼を備えて比較的に低い排気圧力でも効率
よく駆動されるものであり、また電力変換器５は変圧器
や整流器などの強電用機器を有し、入力された交流電力
をバッテリ充電用の直流電力に変換するように構成され
ている。
り駆動されるタービン２１の回転軸に、圧気作動を行う
コンプレッサ２２の他、回転電機４が取付けられ、その
発電作動によりタービントルクを電力として回収する。
そして、該発電電力やタービン発電機３からの発電出力
は電力変換器５に送電され、直流電力に変換されてバッ
テリ５１を充電するものである。なおタービン発電機３
のタービン部はＶＧ（バリアブル・ジオメトリ）構造の
コントロール翼を備えて比較的に低い排気圧力でも効率
よく駆動されるものであり、また電力変換器５は変圧器
や整流器などの強電用機器を有し、入力された交流電力
をバッテリ充電用の直流電力に変換するように構成され
ている。
【００１１】６はコントローラでマイクロコンピュータ
からなり、中央制御装置、各種メモリ、入／出力ポート
などを備えている。そして、アクセルペダル７の開度を
検出するアクセル開度センサ７１、車両に装備されて加
速度を検出する加速度センサ８や、タービン発電機３に
供給される排気圧力を検出する圧力センサ１６などから
の検出信号が入力されると、所定の演算や処理が行わ
れ、アクチュエータ１３１に指令して切換弁１３を操作
し排気流の切換や、電力変換器５に指令し送電された回
収電力を効率よく充電用電力に変換させるように構成さ
れている。
からなり、中央制御装置、各種メモリ、入／出力ポート
などを備えている。そして、アクセルペダル７の開度を
検出するアクセル開度センサ７１、車両に装備されて加
速度を検出する加速度センサ８や、タービン発電機３に
供給される排気圧力を検出する圧力センサ１６などから
の検出信号が入力されると、所定の演算や処理が行わ
れ、アクチュエータ１３１に指令して切換弁１３を操作
し排気流の切換や、電力変換器５に指令し送電された回
収電力を効率よく充電用電力に変換させるように構成さ
れている。
【００１２】つぎに図２は本実施例の作動の一例を示す
処理フロー図であり、同図を用いて本実施例の作動を説
明する。
処理フロー図であり、同図を用いて本実施例の作動を説
明する。
【００１３】ステップ１にて車両の走行中、アクセルペ
ダル７の踏込みが開放されてエンジンブレーキが使用さ
れると、ステップ２から３に進んで車両に装備された加
速度センサ８が負となり、このためステップ４にて排気
流路１１に配置された切換弁１３が切換えられて排気流
をタービン発電機３に導くとともに、ステップ５では圧
力センサ１６がタービン発電機６への排気圧力を検出す
る。そして、タービン発電機のスクロールのコントロー
ル翼は該排気圧力により適正に制御され、エンジンブレ
ーキ時の低い排気圧力にても効率よく電力回生が行われ
ることになる（ステップ６）。
ダル７の踏込みが開放されてエンジンブレーキが使用さ
れると、ステップ２から３に進んで車両に装備された加
速度センサ８が負となり、このためステップ４にて排気
流路１１に配置された切換弁１３が切換えられて排気流
をタービン発電機３に導くとともに、ステップ５では圧
力センサ１６がタービン発電機６への排気圧力を検出す
る。そして、タービン発電機のスクロールのコントロー
ル翼は該排気圧力により適正に制御され、エンジンブレ
ーキ時の低い排気圧力にても効率よく電力回生が行われ
ることになる（ステップ６）。
【００１４】ステップ７にてアクセルペダル７が踏込ま
れて車速が増し、加速度センサ８が正になると、ステッ
プ９で切換弁１３がターボチャージャ２側に切換えら
れ、ターボチャージャ２が駆動されて回転電機４の発電
が行われる。ついで排気エネルギーの増大によりステッ
プ１０にてウエストゲート１４が開放されて排気の一部
がバイパス流路１５を介してタービン発電機３に供給さ
れると、圧力センサ１６によりＶＧ制御されたタービン
発電機３は効率よく駆動されて発電作動を行うととも
に、一方、ターボチャージャ２はサージ状態に達するこ
となく適切な過給気をエンジン１に供給し、さらに回転
電機４は強大なタービントルクにより発電機として作動
し、電力回生を行うことになる（ステップ１１，１
２）。
れて車速が増し、加速度センサ８が正になると、ステッ
プ９で切換弁１３がターボチャージャ２側に切換えら
れ、ターボチャージャ２が駆動されて回転電機４の発電
が行われる。ついで排気エネルギーの増大によりステッ
プ１０にてウエストゲート１４が開放されて排気の一部
がバイパス流路１５を介してタービン発電機３に供給さ
れると、圧力センサ１６によりＶＧ制御されたタービン
発電機３は効率よく駆動されて発電作動を行うととも
に、一方、ターボチャージャ２はサージ状態に達するこ
となく適切な過給気をエンジン１に供給し、さらに回転
電機４は強大なタービントルクにより発電機として作動
し、電力回生を行うことになる（ステップ１１，１
２）。
【００１５】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。
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。
【００１６】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、エンジン
からの排気流を分岐して回転電機付ターボチャージャと
タービン発電機とを接続し、分岐点には流路を切換える
切換弁を設け、該切換弁の上流にはターボチャージャへ
の排気圧の過大を防止するウエストゲートを設けて、一
部の排気をバイパス流路を介してＶＧ構造のコントロー
ル翼を備えたタービン発電機に供給するように構成した
ので、走行に際しエンジンブレーキ時には切換弁により
排気流をタービン発電機側に切換えてタービン発電機に
導き、そのＶＧ構造により低い排気圧力でも効率よくタ
ービンの駆動が行われ、したがって電力への回収効果が
向上する。
からの排気流を分岐して回転電機付ターボチャージャと
タービン発電機とを接続し、分岐点には流路を切換える
切換弁を設け、該切換弁の上流にはターボチャージャへ
の排気圧の過大を防止するウエストゲートを設けて、一
部の排気をバイパス流路を介してＶＧ構造のコントロー
ル翼を備えたタービン発電機に供給するように構成した
ので、走行に際しエンジンブレーキ時には切換弁により
排気流をタービン発電機側に切換えてタービン発電機に
導き、そのＶＧ構造により低い排気圧力でも効率よくタ
ービンの駆動が行われ、したがって電力への回収効果が
向上する。
【００１７】また本発明によれば、ウエストゲートが開
放されて放出される一部の排気をタービン発電機に導く
ので、効率のよいタービン発電機により電力として回生
され、過大な排気圧から保護されたターボチャージャの
回転電機の発電出力とともに良好な回収効率が得られる
利点がある。
放されて放出される一部の排気をタービン発電機に導く
ので、効率のよいタービン発電機により電力として回生
され、過大な排気圧から保護されたターボチャージャの
回転電機の発電出力とともに良好な回収効率が得られる
利点がある。
【図１】本発明にかかる排気エネルギー回収装置の一実
施例を示す構成ブロック図である。
施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であ
る。
る。
１…エンジン ２…ターボチャージャ ３…タービン発電機 ４…回転電機 ６…コントローラ ７…アクセルペダル ８…加速度センサ １１…排気流路 １３…切換弁 １４…ウエストゲート
Claims (4)
- 【請求項１】ターボチャージャとタービン発電機とを備
えてエンジンの排気エネルギーを回収する排気エネルギ
ー回収装置において、前記エンジンからの排気流を分割
しターボチャージャとタービン発電機とに分岐して導く
排気流路と、該排気流路の分岐部分に設けられ排気流の
切換制御が自在な切換弁と、該切換弁の上流の流路に配
置されターボチャージャへの排気圧が過大時に排気の一
部を前記タービン発電機に導くウエストゲートと、エン
ジンからの排気流の強弱に応じて前記切換弁の切換を行
う排気流路制御手段とを有することを特徴とする排気エ
ネルギー回収装置。 - 【請求項２】前記のタービン発電機はタービンスクロー
ルに可動ベーンを備え、該ベーンの開度の制御により広
範囲な排気圧に対応して駆動されることを特徴とする請
求項１記載の排気エネルギー回収装置。 - 【請求項３】前記の排気流路制御手段はアクセルペダル
踏込量や車両の加速度にも応じて切換弁を制御すること
を特徴とする請求項１記載の排気エネルギー回収装置。 - 【請求項４】前記のターボチャージャは回転軸に発電作
動する回転電機を備えたことを特徴とする請求項１記載
の排気エネルギー回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03337640A JP3094604B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 排気エネルギー回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03337640A JP3094604B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 排気エネルギー回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05149143A JPH05149143A (ja) | 1993-06-15 |
| JP3094604B2 true JP3094604B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=18310565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03337640A Expired - Fee Related JP3094604B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 排気エネルギー回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3094604B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100356050B1 (ko) * | 2000-08-10 | 2002-10-12 | 현대자동차주식회사 | 배기가스를 이용한 전기공급장치 |
| JP3738725B2 (ja) | 2001-11-02 | 2006-01-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃焼機関の排気エネルギ回収装置 |
| KR100527980B1 (ko) * | 2003-09-30 | 2005-11-09 | 현대자동차주식회사 | 배기브레이크를 겸하는 차량발전장치 |
| CN106224064A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-14 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种汽车尾气能量回收装置 |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP03337640A patent/JP3094604B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05149143A (ja) | 1993-06-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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