JPH01262324A - 回転電機付ターボチャージャの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの排気エネルギーにより駆動されるタ
ーボチャージャに回転電機を取付け、エンジンの低速時
のトルクを向上させる回転型機付はターボチャージャの
駆動装置に関する。

（従来の技術） ターボチャージャのタービンシャフトに電動−発′ＦＭ
、ｍとなる回転電機を取付け、エンジンの負荷や回転数
の検出手段からの信号に応じて回転電機を制御する内燃
機関のターボチャージャの提案が特開昭６２−４８９３
１５号公報に開示されている。

また、エンジンの排気タービンに回転電機と吸気コンプ
レッサとを取付けるとともに、エンジンの回転軸に回転
電機を取付け、エンジンの低速重負荷時にエンジンに取
付けた回転電機の電気出力を排気タービンに取付けた回
転電機に給電して吸気コンプレッサを駆動し、エンジン
の吸気を過給する提案がエンジンのエネルギー回収装置
として特開昭５９−１４１７１１号公報に開示されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上述の前者の内燃機関のターボチャージャの提案におい
ては、エンジンの低速運転時にバッテリからの電力を回
転電機に供給してターボチャージャによる過給気をエン
ジンに送って低速運転時のエンジントルクの増大を計っ
ている。

また、後者のエンジンのエネルギー回収装置の提案にお
いては上述のように吸気コンプレッサを駆動してエンジ
ンに過給しているが、前者の提案の場合はバッテリから
の電力消費が大となり、後者の提案の場合はエンジンが
低回転のため、取付けた回転電機の発電力が弱く、十分
な電力が排気タービンの回転電機に供給できないという
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、
その目的はエンジンに取付けた回転電機の出力と、ター
ボチャージャを駆動後の排気エネルギーとをともに利用
して、低速運転時のエンジントルクの向上を計ろうとす
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、電動−発電機となる第１の回転ＴＬ機
をターボチャージャに取付け、該回転電機を電動機駆動
してエンジンへの過給作動を助勢する回転電機付ターボ
チャージャの駆動装置において、前記ターボチャージャ
の排気口に発電機を備えた２段タービンを取付けるとと
もに、前記エンジンの回転軸に結合する第２の回転電機
を設け、エンジンの低回転重負荷時に前記発電機と第２
の回転電機との発電出力をともに第１の回転電機に給電
す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） 本発明ではエンジンの低回転重負荷時には、２段タービ
ンに設けた発電機と、エンジンの回転軸に取付けた回転
電機との発電電力が重畳されてターボチャージャの回転
電機に給電され、ターボチャージャの過給作動を助勢す
ること゛によりエンジン出力の向上が計られる作用があ
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を示す構成ブロック図である
。

同図において、１はエンジンで、排気管１ａにはターボ
チャージャ２が接続され、エンジン１の排気エネルギー
により駆動されるタービン軸に設けたコンプレッサの作
動により、図示していない吸気管を介してエンジン１の
吸気を過給するものである。

３は電動−発電機となる第１の回転電機で、ターボチャ
ージャ２のタービン軸に取付けられ、エンジン１が低回
転にて重負荷時には電力が供給されて電動機作動となり
、コンプレッサの回転を付勢することによりターボチャ
ージャ２の過給作動を助勢し、エンジン１の低速時のト
ルクを増大させるものである。なお、定常運転時にてエ
ンジン１の排気エネルギーに余力のあるときは、第１の
回転電機３を発電機作動させて、その発電電力にてバッ
テリの充電を行うことが可能である。

４は第２のタービンで、そのタービン軸に発電機５を有
してターボチャージャ２の排気管２ａに接続され、ター
ボチャージャ２が排出する排気エネルギーを発電機５の
作動により電力に回生ずるものである。５ａはスイッチ
、６は整流器で、発電機５からの発電電力を整流後、イ
ンバータ７を介して第１の回転電機３に供給するもので
あり、スイッチ５ａの開閉制御や、インバータフの交流
電力への変換作動はコントローラ８からの指令により制
御される。なお、スイッチ５ａがオフのときは、発電機
５からの発電電力は電力変換器９により直流に変換され
たのち、バッテリ１ｏを充電したり、またインバータ１
１を介して所定の交流電力に変換され、第２の回転電機
１２に供給されて電動機作動させるものである。

第２の回転電機１２はエンジン１の回転軸に例えば歯車
機構を介して結合されて、電動−発電機として作動する
ものであり、上述の２段タービン４に設けた発電機５の
電力により回転駆動される外、エンジン１のトルクによ
り発電機として作動して整流器１３とインバータ７とを
介して送電し、ターボチャージャ２に設けた第１の回転
電機３を電動ｍ駆動するよう構成されている。なお、整
流器１３の人力の一部は周波数信号としてコントローラ
８に送出され、第２の回転電機１２の出力周波数により
エンジン１の回転数が検知できるものである。

１４はラック位置センサで、エンジン１の燃料噴射器の
ラック位置を検出してエンジン１の負荷を検知するもの
であり、検知された負荷信号はコントローラ８に送信さ
れる。

コントローラ８はマイクロコンピュータよりなり、プロ
セッサ、各種メモリ、人／出力装置などを備え、インバ
ータ７．１１や電力変換器９などの制御プログラムを有
している。そして、エンジン１の回転数信号や、負荷信
号などの検知により、制御プログラムにしたがって各種
の接続された機器などに制御指令を発するよう構成され
ている。

第２図は二つの整流した電力を重畳する回路説明図であ
り、発電機５の出力を整流器６にて整流した直流電力と
、第２の回転電機１２の圧力を整流した直流電力とを直
列接続することにより重畳し、高い電圧の直流電力にす
るものである。

つぎに上述のような構成になる本実施例の作動を説明す
る。

整流器１３からの周波数信号により、第２の回転電機１
２の交流出力の周波数が低くてエンジンｌの回転が低速
度であり、またラック位置センサ１４からの負荷信号よ
りエンジン１の重負荷が検知されたときは、コントロー
ラ８はスイッチ５ａに指令を発して発電機５からの電路
をオンにする′。

スイッチ５ａが閉じられると、２段タービン４に設けら
れた発電機５からの交流電力は整流器６に導かれて直流
電力に変換される。

また一方、エンジン１の回転軸に設けられた第２の回転
電機１２からの交流電力も整流器６の作動によって直流
電力となり、第２図に示したように整流器６からの直流
電力と重畳されて、それぞれの直流電圧が加算されイン
バータフに給電される。

上述の重畳された電力を供給されたインバータ７はコン
トローラ８からの指令によって、所定の周波数の交流電
力に変換し、第１の回転電機３に送電して電動機として
カ行させることにより、ターボチャージャ２のコンプレ
ッサを付勢してエンジンの低速重負荷時におけるターボ
チャージャ２の過給作動を助勢することになる。

以上のように本発明を一実施例によって説明したが、本
発明の主旨の範囲内で独々の変形が可能であり、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、ターボチャージャの排出ガスにより駆
動される２段タービンに発電機を設けるとともに、エン
ジンの回転軸に回転電機を結合させ、エンジンの低速重
負荷時にはこれらの発電機と回転電機との発ｉ電力を加
え合せて、ターボチャージャに取付けた回転電機に給電
して電動機としてカ行させるので、エンジンが低回転時
でもバッテリからの電力を使用することなく、２段ター
ビンからの排気エネルギーとエンジントルクの一部エネ
ルギーとにより十分な電力が給電でき、コンプレッサを
付勢することによりエンジンへの過給気を増大させ、エ
ンジントルクを向上させる効果が生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第
２図は、整流出力を重畳する回路説明図である。 １・・・エンジン、２・・・ターボチャージャ、３・・
・第１の回転電機、４・・・２段タービン、５・・・発
ＴＬｉ１１．６．１３・・・整流器、８・・・コントロ
ーラ、１２・・・第２の回転電機。 特許出願人　いす＼自動車株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動−発電機となる第１の回転電機をターボチャ
   ージャに取付け、該回転電機を電動機駆動してエンジン
   への過給作動を助勢する回転電機付ターボチャージャの
   駆動装置において、前記ターボチャージャの排気口に発
   電機を備えた２段タービンを取付けるとともに、前記エ
   ンジンの回転軸に結合する第２の回転電機を設け、エン
   ジンの低回転重負荷時に前記発電機と第２の回転電機と
   の発電出力をともに第１の回転電機に給電することを特
   徴とする回転電機付ターボチャージャの駆動装置。
2. （２）前記発電機と第２の回転電機との発電出力を直流
   電力にして重畳させ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。