JP3160822B2 - 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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- F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
- F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの排気エネルギ
ーを２段過給ターボチャージャにより効率よく回収する
排気エネルギー回収装置に関する。
ーを２段過給ターボチャージャにより効率よく回収する
排気エネルギー回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの排気エネルギーをタービンに
導いて回転させ、このタービントルクによりコンプレッ
サを駆動してエンジンに過給気を圧送するターボチャー
ジャが広く採用されている。
導いて回転させ、このタービントルクによりコンプレッ
サを駆動してエンジンに過給気を圧送するターボチャー
ジャが広く採用されている。
【０００３】このような排気エネルギーの回収をエンジ
ンの広い作動領域で効率よく行うため、エンジンの低回
転域では小容量のターボチャージャを用い、高回転域で
は大容量のターボチャージャを作動させるシーケンシャ
ルターボが開発されている。そして、この種のターボチ
ャージャでは低速時にはタービン、コンプレッサ１基が
使用され、高速時ではタービン、コンプレッサを２基並
列にして用いている。
ンの広い作動領域で効率よく行うため、エンジンの低回
転域では小容量のターボチャージャを用い、高回転域で
は大容量のターボチャージャを作動させるシーケンシャ
ルターボが開発されている。そして、この種のターボチ
ャージャでは低速時にはタービン、コンプレッサ１基が
使用され、高速時ではタービン、コンプレッサを２基並
列にして用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のターボチャージ
ャのシステムでは高速域にて小・大容量タービンを２基
使用するため、小容量のものが過大なブースト圧とな
り、したがってブースト圧の調整のためにウエストゲー
トから排気ガスを放出せねばならないという不都合があ
る。また、タービンの切換に際しブースト圧が一時低下
するので、この防止に当りタービン側流路とコンプレッ
サ側流路とを同時に制御する必要がある。
ャのシステムでは高速域にて小・大容量タービンを２基
使用するため、小容量のものが過大なブースト圧とな
り、したがってブースト圧の調整のためにウエストゲー
トから排気ガスを放出せねばならないという不都合があ
る。また、タービンの切換に際しブースト圧が一時低下
するので、この防止に当りタービン側流路とコンプレッ
サ側流路とを同時に制御する必要がある。
【０００５】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は排気ガスの放出や切換時の手数
を省き、低速域から高速域の広い範囲で高効率に排気エ
ネルギーを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、その目的は排気ガスの放出や切換時の手数
を省き、低速域から高速域の広い範囲で高効率に排気エ
ネルギーを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。
【０００６】
【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、複数の回転電機付ターボチャージ
ャを使用し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、エンジンからの排気ガス
を複数のタービンに並列に導く排気ガス流路と、エンジ
ンの低速域には吸気取入口からの空気を複数のコンプレ
ッサに順次に導く直列流路と、該直列流路に接続した切
換弁によりエンジンの高速域では複数のコンプレッサに
吸気取入口からの空気を分岐して並列に導く並列流路
と、前記の複数の回転電機の作動を制御して吸気流路の
直／並列切換時における切換点の圧力バランスを図り過
渡特性を短縮せしめる回転電機制御手段を有する排気エ
ネルギー回収装置提供される。
めに本発明によれば、複数の回転電機付ターボチャージ
ャを使用し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、エンジンからの排気ガス
を複数のタービンに並列に導く排気ガス流路と、エンジ
ンの低速域には吸気取入口からの空気を複数のコンプレ
ッサに順次に導く直列流路と、該直列流路に接続した切
換弁によりエンジンの高速域では複数のコンプレッサに
吸気取入口からの空気を分岐して並列に導く並列流路
と、前記の複数の回転電機の作動を制御して吸気流路の
直／並列切換時における切換点の圧力バランスを図り過
渡特性を短縮せしめる回転電機制御手段を有する排気エ
ネルギー回収装置提供される。
【０００７】
【作用】エンジンの低速域ではコンプレッサを直列、高
速域では並列にして、タービン側は常に並列とし、直並
列切換時にはそれぞれの回転電機の作動させて切換点の
圧力を揃えるので、低速域から高速域の広い範囲でエネ
ルギーの回収効果が向上するとともに、直並列切換時の
経過時間の短縮が図れる。
速域では並列にして、タービン側は常に並列とし、直並
列切換時にはそれぞれの回転電機の作動させて切換点の
圧力を揃えるので、低速域から高速域の広い範囲でエネ
ルギーの回収効果が向上するとともに、直並列切換時の
経過時間の短縮が図れる。
【０００８】
【実施例】つぎに発明の実施例について図面を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
【０００９】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システム構成図である。同図にお
ける１０はエンジンで、その排気管１１からはターボチ
ャージャ１のタービンＴ1 と、ターボチャージャ２のタ
ービンＴ2 とにそれぞれ排ガス流路が接続され、これら
並列接続のそれぞれのタービンＴ1 ，Ｔ2 のガス出口は
タービン発電機３のタービンＴ3 に連通されて、排出ガ
スにより発電機Ｇ1 を作動させる。
装置の一実施例を示すシステム構成図である。同図にお
ける１０はエンジンで、その排気管１１からはターボチ
ャージャ１のタービンＴ1 と、ターボチャージャ２のタ
ービンＴ2 とにそれぞれ排ガス流路が接続され、これら
並列接続のそれぞれのタービンＴ1 ，Ｔ2 のガス出口は
タービン発電機３のタービンＴ3 に連通されて、排出ガ
スにより発電機Ｇ1 を作動させる。
【００１０】一方、エンジン１０の吸気管１２には図示
の如くコンプレッサＣ1 、コンプレッサＣ2 や３個の切
換弁Ｖ1,Ｖ2 ，Ｖ3 を備えた取入口Ｓからの空気流路が
設けられており、エンジン１０の回転に応じ低回転時は
図２に示すように取入口Ｓ→ａ→Ｃ1 →ｂ→ｃ→ｄ→ｅ
→Ｃ2 →ｆの流路を介して吸気管１２に圧気が送気され
るコンプレッサの直列流路が形成されている。
の如くコンプレッサＣ1 、コンプレッサＣ2 や３個の切
換弁Ｖ1,Ｖ2 ，Ｖ3 を備えた取入口Ｓからの空気流路が
設けられており、エンジン１０の回転に応じ低回転時は
図２に示すように取入口Ｓ→ａ→Ｃ1 →ｂ→ｃ→ｄ→ｅ
→Ｃ2 →ｆの流路を介して吸気管１２に圧気が送気され
るコンプレッサの直列流路が形成されている。
【００１１】また、エンジン１０の高回転時には取入口
Ｓからのａ→Ｃ1 →ｂ→ｃ→ｄ→ｆの流路と、ａ→ｅ→
Ｃ2 →ｆの流路とが並列となってエンジン１０に送気す
る流路が形成されている。
Ｓからのａ→Ｃ1 →ｂ→ｃ→ｄ→ｆの流路と、ａ→ｅ→
Ｃ2 →ｆの流路とが並列となってエンジン１０に送気す
る流路が形成されている。
【００１２】なお、ターボチャージャ１および２のそれ
ぞれの回転軸にはともに電動−発電機となる回転電機Ｔ
ＣＧ１およびＴＣＧ２が取付けられており、これらの電
動または発電作動は制御自在に構成されており、さらに
２基のコンプレッサＣ1,Ｃ2の出力流路にはそれぞれブ
ースト圧センサが付設されている。
ぞれの回転軸にはともに電動−発電機となる回転電機Ｔ
ＣＧ１およびＴＣＧ２が取付けられており、これらの電
動または発電作動は制御自在に構成されており、さらに
２基のコンプレッサＣ1,Ｃ2の出力流路にはそれぞれブ
ースト圧センサが付設されている。
【００１３】このように本実施例ではエンジン１０の低
回転時には２基のコンプレッサＣ1,Ｃ2 を直列接続と
し、高回転時には２基を並列接続とするが、この切換え
に際しては、流路のｃ点とｆ点との圧力差をなくすこと
が必要で、直列時は低いｃ点の圧力を、高い圧力のｆ点
と揃えるとともに、その経過時間を短縮する必要があ
る。
回転時には２基のコンプレッサＣ1,Ｃ2 を直列接続と
し、高回転時には２基を並列接続とするが、この切換え
に際しては、流路のｃ点とｆ点との圧力差をなくすこと
が必要で、直列時は低いｃ点の圧力を、高い圧力のｆ点
と揃えるとともに、その経過時間を短縮する必要があ
る。
【００１４】つぎに、このような切換作動について説明
すると、図３はコンプレッサ側の直列−並列の切換時の
圧力の説明図であり、直列時のＣ点の圧力はｐである
が、切換開始に際してターボチャージャ１のＴＣＧ１を
電動駆動しコンプレッサ回転を付勢して、出力のブース
ト圧を高めて目標圧力Ｐに近づけ、またターボチャージ
ャ２のＴＣＧ２を発電作動させ、発電負荷をかけて回転
を低下させてブースト圧を低める。
すると、図３はコンプレッサ側の直列−並列の切換時の
圧力の説明図であり、直列時のＣ点の圧力はｐである
が、切換開始に際してターボチャージャ１のＴＣＧ１を
電動駆動しコンプレッサ回転を付勢して、出力のブース
ト圧を高めて目標圧力Ｐに近づけ、またターボチャージ
ャ２のＴＣＧ２を発電作動させ、発電負荷をかけて回転
を低下させてブースト圧を低める。
【００１５】そして、両者のブースト圧が近接した時点
にて切換弁Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 の切換制御により、コンプ
レッサＣ1 ，Ｃ2 の並列運転を行わせるとともに、切換
え後はＴＣＧ１の電動駆動とＴＣＧ２の発電作動を停止
させる。したがって、切換時の圧力過渡特性が短縮でき
ることになる。
にて切換弁Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 の切換制御により、コンプ
レッサＣ1 ，Ｃ2 の並列運転を行わせるとともに、切換
え後はＴＣＧ１の電動駆動とＴＣＧ２の発電作動を停止
させる。したがって、切換時の圧力過渡特性が短縮でき
ることになる。
【００１６】なお、図４は前記の直列、並列の切換や過
ブースト時における作動を示した処理フロー図であり、
さらに過ブースト圧のときは同図右方のフローに示すよ
うにＴＣＧに発電させてエネルギーの回収を行うもので
ある。
ブースト時における作動を示した処理フロー図であり、
さらに過ブースト圧のときは同図右方のフローに示すよ
うにＴＣＧに発電させてエネルギーの回収を行うもので
ある。
【００１７】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。
【００１８】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
排気エネルギーの回収のため、２基の回転電機付ターボ
チャージャを用いてタービン側は並列接続とし、コンプ
レッサ例は低速時には直列接続、高速時には並列接続に
切換えて過給気圧を増大させるので、低速域から高速域
まで図４に示すように効率の高いところで作動して、エ
ネルギー回収の効率が向上する。
排気エネルギーの回収のため、２基の回転電機付ターボ
チャージャを用いてタービン側は並列接続とし、コンプ
レッサ例は低速時には直列接続、高速時には並列接続に
切換えて過給気圧を増大させるので、低速域から高速域
まで図４に示すように効率の高いところで作動して、エ
ネルギー回収の効率が向上する。
【００１９】また、本発明によれば過ブースト圧になっ
た場合はウエストゲートにより排気ガスを開放すること
なく、回転電機に発電作動させ負荷することによりブー
スト圧を低下させるので、排気ガスの有効化が図れ（図
６、図７）、さらに、直列、並列の切換時における切換
点の圧力の調節のため、一方の回転電機の電動と、他方
の発電とを行わせて圧力を揃えるので、短時間にて圧力
が揃って経過時間が短縮できるという利点が得られる。
た場合はウエストゲートにより排気ガスを開放すること
なく、回転電機に発電作動させ負荷することによりブー
スト圧を低下させるので、排気ガスの有効化が図れ（図
６、図７）、さらに、直列、並列の切換時における切換
点の圧力の調節のため、一方の回転電機の電動と、他方
の発電とを行わせて圧力を揃えるので、短時間にて圧力
が揃って経過時間が短縮できるという利点が得られる。
【図１】本発明の排気エネルギー回収装置の一実施例を
示すシステム構成図である。
示すシステム構成図である。
【図２】本実施例における空気流路を示す説明図であ
る。
る。
【図３】空気流路の直並列切換時の圧力の説明図であ
る。
る。
【図４】本実施例における作動を示す処理フロー図であ
る。
る。
【図５】
【図６】本実施例のコンプレッサの効率の説明図であ
る。
る。
【図７】エンジン回転数とエネルギー回収との関連を示
す曲線図である。
す曲線図である。
１，２…ターボチャージャ ３…タービン発電機 １０…エンジン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 37/10 F02B 37/007 F02B 39/10
Claims (3)
- 【請求項１】複数の回転電機付ターボチャージャを使用
し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、エンジンからの排気ガスを複数の
タービンに並列に導く排気ガス流路と、エンジンの低速
域には吸気取入口からの空気を複数のコンプレッサに順
次に導く直列流路と、該直列流路に接続した切換弁によ
りエンジンの高速域では複数のコンプレッサに吸気取入
口からの空気を分岐して並列に導く並列流路と、前記の
複数の回転電機の作動を制御して吸気流路の直／並列切
換時における切換点の圧力バランスを図り過渡特性を短
縮せしめる回転電機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】前記の回転電機制御手段はコンプレッサの
直列接続時の前段のターボチャージャの回転電機を電動
駆動するとともに、後段のターボチャージャの回転電機
に発電せしめ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】前記のターボチャージャにて過大ブースト
圧のときは、該ターボチャージャの回転電機に発電作動
せしめ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04061693A JP3160822B2 (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 排気エネルギー回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04061693A JP3160822B2 (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 排気エネルギー回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06229253A JPH06229253A (ja) | 1994-08-16 |
| JP3160822B2 true JP3160822B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=12585466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04061693A Expired - Fee Related JP3160822B2 (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 排気エネルギー回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3160822B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170058840A1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-03-02 | GM Global Technology Operations LLC | Turbocharging system with electric motor(s) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0972924A1 (de) * | 1998-07-14 | 2000-01-19 | Konotech s.r.o. | Verfahren zum Betrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine |
| JP5324961B2 (ja) | 2009-02-27 | 2013-10-23 | 三菱重工業株式会社 | 内燃機関の過給システム |
| JP5504772B2 (ja) * | 2009-09-08 | 2014-05-28 | マツダ株式会社 | 車両搭載用のターボ過給機付エンジンおよびその制御方法 |
| DE102009042283A1 (de) * | 2009-09-22 | 2011-03-31 | Abb Turbo Systems Ag | Turbocompoundsystem und Komponenten |
| JP5552983B2 (ja) * | 2010-09-16 | 2014-07-16 | いすゞ自動車株式会社 | 電動ターボシステム |
| DE102011011637A1 (de) * | 2011-02-17 | 2012-09-13 | Voith Patent Gmbh | Antriebsstrang mit aufgeladenem Verbrennungsmotor und Turbocompoundsystem |
| DE102011120337A1 (de) * | 2011-12-06 | 2013-06-06 | Daimler Ag | Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen |
| WO2017211564A1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | Jaguar Land Rover Limited | Internal combustion engine intake system and valve assembly |
-
1993
- 1993-02-04 JP JP04061693A patent/JP3160822B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170058840A1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-03-02 | GM Global Technology Operations LLC | Turbocharging system with electric motor(s) |
| US10082111B2 (en) * | 2015-08-27 | 2018-09-25 | GM Global Technology Operations LLC | Turbocharging system with electric motor(s) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06229253A (ja) | 1994-08-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |