JPH03115739A - 回転電機付ターボチャージャ - Google Patents

回転電機付ターボチャージャ

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JPH03115739A
JPH03115739A JP1253266A JP25326689A JPH03115739A JP H03115739 A JPH03115739 A JP H03115739A JP 1253266 A JP1253266 A JP 1253266A JP 25326689 A JP25326689 A JP 25326689A JP H03115739 A JPH03115739 A JP H03115739A
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    • 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

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、ターボチャージャの回転軸に電動−発電機と
して作動する回転電機を備えた回転電機付ターボチャー
ジャに関する。
（従来の技術） エンジンの排気エネルギーにより駆動されるタービンの
回転軸に、コンプレッサを取付けて吸気を圧縮し、エン
ジンに過給気を圧送してエンジン出力を増大させるター
ボチャージャが多用されている。そして、この種のター
ボチャージャの回転軸に電動−発電機として作動する回
転電機を取付け、エンジンの運転状態に応じて該回転電
機を電動機あるいは発電機として作動させる回転電機付
ターボチャージャの提案が種々なされている。
このような提案として本出願人により、エンジンが低速
高負荷の運転領域では回転電機に電力を供給し、電動機
として作動させてターボチャージャの過給作動を助勢し
、エンジンの高回転時には発電機として作動する回転電
機からの発電電力をバッテリーに供給する内燃機関のタ
ーボチャージャの提案が特開昭６２−４８９３１号公報
に開示されている。
（発明が解決しようとする課題） このような従来のターボチャージャでは、エンジンから
排出される排気ガスの変化により大ぎく影響を受ける。
すなわち、エンジンが低速部分負荷時においては、エン
ジンから排出される排気ガスの圧力及び流量が共に低下
し、特にアイドリング状態時においては排気ガスのエネ
ルギが小となり、ターボチャージャのタービンを駆動さ
せることはほとんど不可能な状態となる。よって、回転
電機から発電電力を取出すことができないという問題が
ある。
一方、上記タービンを排気ガスが低圧小流量状態で作動
するようにセツティングすると、排気ガスの高圧大流量
時には排気抵抗が増大するため排気エネルギを有効に回
収できないばかりかエンジンの出力を低下させてしまう
。
また、タービンへ排気ガスを導入するスクロール及び該
スクロールからタービンブレードへのノズルを２系統に
分割し、低速部分負荷時には該ノズルの一方を閉鎖し排
気ガスの流速を増加させると、上記問題は若干改善させ
るものの、タービンブレードへの排気ガス吹付は位置が
排気ガスの増減により変動しタービンの性能を充分に発
揮させることができないという問題が残る。
本発明は、上記の点に鑑みてな令れたもので、エンジン
の低速部分負荷状態から高速前負荷状態までのいかなる
状態においても有効に排気ガスの有するエネルギを回収
することのできる回転電機付ターボチャージャを提供し
ようとするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、エンジンが所定回転数以上の場合に作
動する第１のタービンと、該第１のタービンの回転軸に
接続されエンジンへの吸気を過給するコンプレッサと、
該回転軸を回転自在に軸承する中空回転軸と、該中空回
転軸に連結し、エンジンが上記所定回転数以下の場合に
作動する第２のタービンと、該中空回転軸に連結する電
動−発電機作動自在な回転電機と、上記回転軸と中空回
転軸とを接断する電磁クラッチとを有することを特徴と
する回転電機付ターボチャージャを提供できる。
（作用） 本発明の回転電機付ターボチャージャでは、エンジンの
回転数が所定回転数以上の場合にはエンジンからの排気
ガスを第１のタービンに導き、該第１のタービンにより
駆動されるコンプレッサにより過給すると共に、電磁ク
ラッチを接続し第１のタービンに連結する回転電機を発
電機として作動させる。そして、エンジンの回転数が上
記所定の回転数以下の場合には、エンジンからの排気ガ
スを低圧小流量時に作動する第２のタービンに導くと共
に電磁クラッチを切断し、該第２のタービンにより回転
電機を発電機として作動させ排気ガスの有するエネルギ
を磁気エネルギに変換して回収する。更に、電磁クラッ
チを接続し上記回転電機を電動機作動させることにより
コンプレッサによる過給を付勢する。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。
図は、本発明の一実施例を示す断面図である。
１はエンジン（図示せず）の中高回転時、例えば１．５
０ＯＲＰＭ以上時に相当する排気ガス流量で高効率にて
作動する第１タービンである。該第１タービン１の回転
は第１回転軸１１に伝達される。また、該第１タービン
１は第１スクロール１２から導入される排気ガスによっ
て駆動される。
上記第１回転軸１１はコンプレッサ２に連結しており、
排気ガスにより得た回転力で該コンプレッサ２を駆動し
エンジンへの過給を行なう。
また、上記第１回転軸１１には電磁クラッチ３が接続さ
れている。該電磁クラッチ３は、磁性体から形成される
円環の内周に設けられた互いに対向する一対の磁極３１
と、上記第１回転軸１１にスプラインにより摺動自在に
固定されている磁気通路体３２、及び該磁気通路体３２
と対向して後述する第２回転軸４１に連結されている磁
性体板３３から構成されている。該電磁クラッチ３は、
磁ｇｉ３１に捲設されているコイルに通電し該磁極３１
を互いに異なる極性に励磁すると、磁極３１と磁性体板
３３との間に磁気通路体３２を介して磁路が形成される
ため、摺動自在な磁気通路体３２が磁性体板３３に吸引
され密着するものである。
上記第１回転軸１１の外周には、該第１回転軸１１を回
転自在に軸承する中空の第２回転軸４１が配設されてい
る。該第２回転軸４１には、エンジンの低回転時、例え
ば１５００ＲＰＭ以下時に相当する排気ガス流量で高効
率にて作動する第２タービン４が連結している。該第２
タービン４は第２スクロール４２から導入される排気ガ
スによって駆動される。
上記第２回転軸４１には、第２タービン４の他に、電動
−発電機として作動する回転電機５が連結している。該
回転電機５は、外周部に固定されているステータ５１と
、第２回転軸４１に連結し該第２回転軸４１と共に回転
する回転子５２とから構成されている。更に、該回転子
５２は永久磁石からなるコア５３と該コア５３が遠心力
により破壊するのを防止する金属環５４とから構成され
ている。
次に、本発明によるターボチャージャの作動について説
明する。
エンジンが低回転時、例えば１５００ＲＰＭ以下の場合
には電磁コイル３１は励磁されておらず、よって磁気通
路体３２と磁性板３３とは密着していない。該状態にて
エンジンからの排気ガスを排気マニホールド（図示せず
）に配設されたバルブにて制限し、第２スクロール４２
のみに導入する。すると、該排気ガスにより第２タービ
ン４が回転駆動され、該第２回転軸４１を介して回転電
機５は発電機として駆動される。該回転電機５からの発
電電力は整流され、−旦車載バッテリに充電もしくは直
接車載電装部品に供給される。
尚、該第２タービン４から排出される流体、すなわち排
気ガスは第１タービン１に導かれ、該第１タービン１が
デイフユーザ−として作用するので、第２タービン４は
高効率で作動することができる。
エンジンの回転数が増加し１５００ＲＰＭ以上になると
、排気ガスの排出量が増加するので、磁極３１を励磁し
電磁クラッチ３を接続状態にする。そして、第２スクロ
ール４２に供給されている排気ガスを第１スクロール１
２へ切換える。すると、該第１スクロール１２からの排
気ガスは第１タービン１を回転駆動し、該第１タービン
１の回転軸である第１回転軸１１を介してコンプレッサ
２を駆動し、同時に電磁クラッチ３を介して回転電機５
を発電機として駆動する。該発電機作動する回転電機５
からの発電電力は上記と同じく整流され、−旦車載バッ
テリに充電もしくは直接車載電装部品に供給される。
尚、エンジンが高負荷状態となり過給圧力の増加が必要
な場合、あるいは直ちに加速しなければならない場合等
には、電磁クラッチ３を接続状態とし、回転電機５に電
力を供給し電動機作動させ、第１回転軸１１を介してコ
ンプレッサ２の回転を付勢することができる。
ところで、上記回転電機５の回転子５２を永久磁石から
なる構成にて説明したが、回転電機５はかご型回転子を
有する誘導式回転電機でもよい。
以上本発明の一実施例について詳細に説明したが、本発
明の精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は
容易に構成できるので、本発明は前記特許請求の範囲に
おいて記載した限定以外、特定の実施例に制約されるも
のではない。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、エンジンの回転
数が所定回転数以上の場合にはエンジンからの排気ガス
を第１のタービンに導き、該第１のタービンにより駆動
されるコンプレッサによりｉＭ給すると共に、電磁クラ
ッチを接続することにより第１のタービンと連結する回
転電機を発電機として作動させる。そして、エンジンの
回転数が上記所定の回転数以下の場合には、エンジンか
らの排気ガスを低圧小流量時に作動する第２のタービン
に導くと共に電磁クラッチを切断し、該第２のタービン
により回転電機を発電機として作動させ排気ガスの有す
るエネルギを電気エネルギに変換して回収する。更に、
電磁クラッチを接続し上記回転電機を電動機作動させる
ことによりコンブレッサによる過給を付勢する回転電機
付ターボチャージャを提供できる。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明の一実施例を示す断面図である。 １・・・第１タービン、２・・・コンプレッサ、３・・
・電磁クラッチ、４・・・第２タービン、５・・・回転
電機、１１・・・第１回転軸、１２・・・第１スクロー
ル、４１・・・第２回転軸、４２・・・第２スクロール
。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. コンプレッサと連結しエンジンが所定回転数以上の場合
    に作動する第１タービンと、回転電機と連結し該第１タ
    ービンの回転軸を回転自在に軸承する中空回転軸を有し
    所定回転数以下の場合に作動する第２タービンと、第１
    タービンと第２タービンとの回転軸を接断する電磁クラ
    ッチとを有する回転電機付ターボチャージャ。
JP1253266A 1989-09-28 1989-09-28 回転電機付ターボチャージャ Granted JPH03115739A (ja)

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US07/589,682 US5074115A (en) 1989-09-28 1990-09-28 Turbocharger with rotary electric machine
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