JPH01318721A - 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３
１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認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
スを入力する人力管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ずるもので、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ｉｔ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そり、人／出カボートなどを備えて
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ｉ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＠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ｌ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
じ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。 特許出願人　　いすｙ自動車株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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. （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。