JPH0341659B2 - - Google Patents
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- JPH0341659B2 JPH0341659B2 JP60229757A JP22975785A JPH0341659B2 JP H0341659 B2 JPH0341659 B2 JP H0341659B2 JP 60229757 A JP60229757 A JP 60229757A JP 22975785 A JP22975785 A JP 22975785A JP H0341659 B2 JPH0341659 B2 JP H0341659B2
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- internal combustion
- combustion engine
- gas turbine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
- F02B37/10—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/005—Exhaust driven pumps being combined with an exhaust driven auxiliary apparatus, e.g. a ventilator
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/14—Control of the alternation between or the operation of exhaust drive and other drive of a pump, e.g. dependent on speed
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
- F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
- 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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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
-
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、排気ガスタービン過給機を有する内
燃機関のための制御装置に関する。
燃機関のための制御装置に関する。
共通の軸の上に配置された排気ガスタービンお
よび圧縮機から成つており電動機により駆動され
る排気ガスタービン過給機を有する内燃機関にお
いて、排気ガス中の動力過剰の際に電動機を電動
機運転から発電機運転へ移行させて電気エネルギ
ーを電力用変換装置を介して電気エネルギー蓄積
装置に供給するために用いられる制御装置であつ
て、１つの検出器から排気ガスタービン過給機の
回転数実際値を、１つの検出器から電気エネルギ
ー蓄積装置の電圧実際値を、また１つの発信器か
ら加速信号値を供給され、また供給された信号値
から電力用変換装置に対して、電動機の電動機運
転では内燃機関の急速な加速が生ずるように、ま
た発電機運転では電動機から供給されたエネルギ
ーが整流されるようにする制御値を形成する制御
装置はヨーロツパ特許第Ａ−0079100号明細書か
ら公知である。この公知の制御装置では電気エネ
ルギーが電動機の発電機運転では、排気ガスター
ビン過給機の後続の加速過程で再び利用するた
め、蓄電池として構成されている電気エネルギー
蓄積装置に供給される。電動機運転から発電機運
転への切換およびその逆の切換は、排気ガスター
ビン過給機の回転数値、蓄電池の電圧値および加
速信号値に関係して機械的または電子的リレーに
より行われ、発電機運転ではエネルギーは制御さ
れない整流器ブリツジを介して蓄電池に供給さ
れ、また電動機運転ではエネルギーは蓄電池から
制御装置により制御されるインバータを介して電
動機の固定子巻線に注入される。その際に整流器
ブリツジおよびインバータは２方向に作動可能な
電力用変換装置によつても置換され得る。公知の
運転形式により確かに内燃機関の迅速な加速が可
能である。しかし、その際、下記の理由から、排
煙の少ない燃焼は望ましい燃料消費と同様に達成
可能でない。加速発信器から発せられる信号に直
接比例して内燃機関に燃料が相応の量で供給され
る。しかし、この供給された燃料量は排煙の少な
い燃料に対しては、すなわち最適な燃料−空気比
では完全に特定の燃焼空気量を必要とする。しか
し、公知の制御装置の場合に過剰なエネルギーを
有する排気ガスが発生されるべきであれば、この
ことは内燃機関への過大に高められた燃料供給を
甘受してのみ可能であり、必然的に燃料にとつて
望ましくない燃料−空気比、従つてまた排気ガス
の濁りに通ずる。この過大に高められた燃料供給
もそれに伴う燃料−空気比も他の所で利用可能な
排気ガス過剰エネルギーの発生のために望ましく
ない。高められた燃料量は運転コストを高める。
悪化された排気ガス組成は一般に特に現行の排気
ガス規定の見地から許容可能でない。
よび圧縮機から成つており電動機により駆動され
る排気ガスタービン過給機を有する内燃機関にお
いて、排気ガス中の動力過剰の際に電動機を電動
機運転から発電機運転へ移行させて電気エネルギ
ーを電力用変換装置を介して電気エネルギー蓄積
装置に供給するために用いられる制御装置であつ
て、１つの検出器から排気ガスタービン過給機の
回転数実際値を、１つの検出器から電気エネルギ
ー蓄積装置の電圧実際値を、また１つの発信器か
ら加速信号値を供給され、また供給された信号値
から電力用変換装置に対して、電動機の電動機運
転では内燃機関の急速な加速が生ずるように、ま
た発電機運転では電動機から供給されたエネルギ
ーが整流されるようにする制御値を形成する制御
装置はヨーロツパ特許第Ａ−0079100号明細書か
ら公知である。この公知の制御装置では電気エネ
ルギーが電動機の発電機運転では、排気ガスター
ビン過給機の後続の加速過程で再び利用するた
め、蓄電池として構成されている電気エネルギー
蓄積装置に供給される。電動機運転から発電機運
転への切換およびその逆の切換は、排気ガスター
ビン過給機の回転数値、蓄電池の電圧値および加
速信号値に関係して機械的または電子的リレーに
より行われ、発電機運転ではエネルギーは制御さ
れない整流器ブリツジを介して蓄電池に供給さ
れ、また電動機運転ではエネルギーは蓄電池から
制御装置により制御されるインバータを介して電
動機の固定子巻線に注入される。その際に整流器
ブリツジおよびインバータは２方向に作動可能な
電力用変換装置によつても置換され得る。公知の
運転形式により確かに内燃機関の迅速な加速が可
能である。しかし、その際、下記の理由から、排
煙の少ない燃焼は望ましい燃料消費と同様に達成
可能でない。加速発信器から発せられる信号に直
接比例して内燃機関に燃料が相応の量で供給され
る。しかし、この供給された燃料量は排煙の少な
い燃料に対しては、すなわち最適な燃料−空気比
では完全に特定の燃焼空気量を必要とする。しか
し、公知の制御装置の場合に過剰なエネルギーを
有する排気ガスが発生されるべきであれば、この
ことは内燃機関への過大に高められた燃料供給を
甘受してのみ可能であり、必然的に燃料にとつて
望ましくない燃料−空気比、従つてまた排気ガス
の濁りに通ずる。この過大に高められた燃料供給
もそれに伴う燃料−空気比も他の所で利用可能な
排気ガス過剰エネルギーの発生のために望ましく
ない。高められた燃料量は運転コストを高める。
悪化された排気ガス組成は一般に特に現行の排気
ガス規定の見地から許容可能でない。
フランス特許出願公開第2183337号明細書によ
れば、排気ガスタービン過給機を有する内燃機関
が公知であり、排気ガスタービン過給機の制御よ
り内燃機関の出力の交番負荷への適応が得られ
る。そのため制御装置が設けられ、内燃機関の回
転数および過給空気圧力の実際値との加速目標値
とから、タービン過給機と連結されと電動機に対
する制御信号が形成される。この方法により、電
動機の出力は、過給空気圧力の実際値と目標値と
が等しくなるまで調整される。排気ガス過剰エネ
ルギーが利用される場合には、電動機は制御装置
により発電機運転に切り換えられる。この発電機
により得られた電気エネルギーは、電動機運転の
ために駆動エネルギーを供給する電池に導かれ
る。排気ガスタービン過給機は大きい運転範囲で
動作しなければならないから、全運転範囲にわた
つて圧縮機のいわゆるポンピングが生じることの
ないように適当な改善策が講じられる。この公知
の内燃機関はトラツクの原動機として用いられ
る。それ故、過給空気圧力の上昇およびそれによ
り可能なより高い燃料供給により低回転数領域に
おけるトルク特性を改善しなければならない。こ
の公知の内燃機関においては、目標量として加速
信号が調節器に加えられず、したがつて内燃機関
には無制限に燃料が導かれる可能性がある。した
がつて必要な最適燃焼空気混合比が得られないた
め、排煙の少ない燃焼が行われない。
れば、排気ガスタービン過給機を有する内燃機関
が公知であり、排気ガスタービン過給機の制御よ
り内燃機関の出力の交番負荷への適応が得られ
る。そのため制御装置が設けられ、内燃機関の回
転数および過給空気圧力の実際値との加速目標値
とから、タービン過給機と連結されと電動機に対
する制御信号が形成される。この方法により、電
動機の出力は、過給空気圧力の実際値と目標値と
が等しくなるまで調整される。排気ガス過剰エネ
ルギーが利用される場合には、電動機は制御装置
により発電機運転に切り換えられる。この発電機
により得られた電気エネルギーは、電動機運転の
ために駆動エネルギーを供給する電池に導かれ
る。排気ガスタービン過給機は大きい運転範囲で
動作しなければならないから、全運転範囲にわた
つて圧縮機のいわゆるポンピングが生じることの
ないように適当な改善策が講じられる。この公知
の内燃機関はトラツクの原動機として用いられ
る。それ故、過給空気圧力の上昇およびそれによ
り可能なより高い燃料供給により低回転数領域に
おけるトルク特性を改善しなければならない。こ
の公知の内燃機関においては、目標量として加速
信号が調節器に加えられず、したがつて内燃機関
には無制限に燃料が導かれる可能性がある。した
がつて必要な最適燃焼空気混合比が得られないた
め、排煙の少ない燃焼が行われない。
排気ガスタービン過給機を有する内燃機関用の
ドイツ連邦共和国特許第A2206450号明細書から
公知の制御装置では、共通の軸の上に排気ガスタ
ービンおよび圧縮機が配置されている。共通の軸
は、排気ガス内の動力上過剰の際に電動機が電動
機運転から発電機運転へ移行し、電気エネルギー
が供給源から給電される系統へ供給されるように
制御されている電動機により駆動可能である。そ
の際に決定的な評価および比較規範は、そこに設
けられている調節可能な電動機が相応の制御によ
り連結された排気ガスタービン過給機の回転数を
内燃機関の全負荷範囲内で一定に保つことであ
る。このことは、排気ガスタービン過給機の圧縮
機が常に、すなわち内燃機関のそのつどの負荷に
無関係に一定の高い動力を提供し、その結果とし
て内燃機関が常に一定の高い過給空気圧力を有す
る一定の高い空気量を提供されることを意味す
る。いま内燃機関がたとえば無負荷運転から加速
されるべきであれば、下側および中央負荷範囲で
与えられる空気過剰は、内燃機関内で必要な燃料
−空気比を保証するため、高められた燃料供給を
強制する。
ドイツ連邦共和国特許第A2206450号明細書から
公知の制御装置では、共通の軸の上に排気ガスタ
ービンおよび圧縮機が配置されている。共通の軸
は、排気ガス内の動力上過剰の際に電動機が電動
機運転から発電機運転へ移行し、電気エネルギー
が供給源から給電される系統へ供給されるように
制御されている電動機により駆動可能である。そ
の際に決定的な評価および比較規範は、そこに設
けられている調節可能な電動機が相応の制御によ
り連結された排気ガスタービン過給機の回転数を
内燃機関の全負荷範囲内で一定に保つことであ
る。このことは、排気ガスタービン過給機の圧縮
機が常に、すなわち内燃機関のそのつどの負荷に
無関係に一定の高い動力を提供し、その結果とし
て内燃機関が常に一定の高い過給空気圧力を有す
る一定の高い空気量を提供されることを意味す
る。いま内燃機関がたとえば無負荷運転から加速
されるべきであれば、下側および中央負荷範囲で
与えられる空気過剰は、内燃機関内で必要な燃料
−空気比を保証するため、高められた燃料供給を
強制する。
もう１つの規範に相応して、この公知の解決で
は、制御装置は、電動機が排気ガスタービンにお
ける動力過剰の際には発電機運転に切換可能であ
り、その後は電気エネルギーがエネルギー源から
給電される系統に供給可能であるように構成され
ている。電動機が電動機運転中に排気ガスタービ
ン過給機を内燃機関の全負荷範囲にわたり一定の
高い回転数で、すなわち一定の高い過給空気圧力
および一定の高い過給空気量に対して駆動すると
いう前提のもとに、電動機運転から発電機運転へ
の切換を生ぜしめる（排気ガスタービンに供給さ
れる）排気ガス中の動力過剰は電気エネルギーへ
の変換に対して過大に高められた燃料供給によつ
てのみ達成され得る。
は、制御装置は、電動機が排気ガスタービンにお
ける動力過剰の際には発電機運転に切換可能であ
り、その後は電気エネルギーがエネルギー源から
給電される系統に供給可能であるように構成され
ている。電動機が電動機運転中に排気ガスタービ
ン過給機を内燃機関の全負荷範囲にわたり一定の
高い回転数で、すなわち一定の高い過給空気圧力
および一定の高い過給空気量に対して駆動すると
いう前提のもとに、電動機運転から発電機運転へ
の切換を生ぜしめる（排気ガスタービンに供給さ
れる）排気ガス中の動力過剰は電気エネルギーへ
の変換に対して過大に高められた燃料供給によつ
てのみ達成され得る。
従つて、本発明の目的は、冒頭に記載した種類
の制御装置を、公知の構成にくらべて燃料消費の
少ない内燃機関の運転中に部分負荷範囲、特に始
動時および下側負荷範囲における一層良好な加速
も、公知の制御装置の場合のように蓄電池にでは
なく、それによつて供給すべき内燃機関の環境内
に存在しその特有の所与の状態が制御装置の設計
の際に同じく考慮されなければならない負荷に供
給されるべき電気エネルギーへの過剰排気ガスエ
ネルギーの最も望ましい変換も可能であるように
改良することである。
の制御装置を、公知の構成にくらべて燃料消費の
少ない内燃機関の運転中に部分負荷範囲、特に始
動時および下側負荷範囲における一層良好な加速
も、公知の制御装置の場合のように蓄電池にでは
なく、それによつて供給すべき内燃機関の環境内
に存在しその特有の所与の状態が制御装置の設計
の際に同じく考慮されなければならない負荷に供
給されるべき電気エネルギーへの過剰排気ガスエ
ネルギーの最も望ましい変換も可能であるように
改良することである。
上述の目的を達成するため、本発明において
は、排気ガスタービン過給機は共通の軸の上に配
置された排気ガスタービンおよび圧縮機から成つ
ており選択的に電動機又は発電機として動作し得
る回転機と連結され、回転機は排気ガス中の動力
過剰の際は電動機運転から発電機運転へ移行し電
力用変換装置を介して電気エネルギーを電気エネ
ルギー蓄積装置に供給し、制御装置はプログラミ
ング可能な制御要素を含み、この制御要素の送出
要素により排気ガスタービン過給機の回転数実際
値、電気エネルギー蓄積装置の電圧実際値および
内燃機関の加速目標値が導かれ、制御要素はあら
かじめプログラミングされて導かれた値からの電
力用変換装置に対する制御値を形成し、これらの
制御値により、回転機の電動機運転においては内
燃機関の急速な加速が形成され、発電機運転にお
いては電気エネルギーの逆供給が制御される内燃
機関用制御装置において、 (a) 電気エネルギー蓄積装置が交流電気系統であ
り、 (b) 制御要素は計算装置であり、この計算装置に
は測定検出器により過給空気圧力の実際値と交
流電気系統の周波数の実際値とが導かれてお
り、 (c) 計算装置は、前記各実際値および内燃機関の
出力に関する過給空気圧力特性曲線又は内燃機
関の出力に関する回転機の電動機運転における
出力特性曲線から、電力用変換装置に対する制
御値を計算し、その制御値により、回転機の電
動機運転においては排煙の少ない最適燃焼空気
比でもつて内燃機関の急速な加速が行われ、回
転機の発電機運転においては排気ガスから最大
の電気エネルギーが得られるようになつてお
り、 (d) 電動機運転と発電機運転との間の切換は、予
め設定可能なもしくは計算装置により計算され
た過給空気圧力の値に関係して、又は内燃機関
の出力に関係して行われ、 (e) 排気ガスタービン過給機は、排気ガスタービ
ンおよび圧縮機のブレードが高い効率を得られ
るように構成され、かつ内燃機関の上部負荷範
囲において必要とされ最適な燃焼空気比を表す
過給空気圧力を有する過給空気量の発生のため
にすべての利用可能な排気ガス量を必要としな
いように構成され、燃料供給を高めることな
く、電気エネルギーへの変換のために過剰排気
ガスエネルギーを利用し得るようになつてい
る。
は、排気ガスタービン過給機は共通の軸の上に配
置された排気ガスタービンおよび圧縮機から成つ
ており選択的に電動機又は発電機として動作し得
る回転機と連結され、回転機は排気ガス中の動力
過剰の際は電動機運転から発電機運転へ移行し電
力用変換装置を介して電気エネルギーを電気エネ
ルギー蓄積装置に供給し、制御装置はプログラミ
ング可能な制御要素を含み、この制御要素の送出
要素により排気ガスタービン過給機の回転数実際
値、電気エネルギー蓄積装置の電圧実際値および
内燃機関の加速目標値が導かれ、制御要素はあら
かじめプログラミングされて導かれた値からの電
力用変換装置に対する制御値を形成し、これらの
制御値により、回転機の電動機運転においては内
燃機関の急速な加速が形成され、発電機運転にお
いては電気エネルギーの逆供給が制御される内燃
機関用制御装置において、 (a) 電気エネルギー蓄積装置が交流電気系統であ
り、 (b) 制御要素は計算装置であり、この計算装置に
は測定検出器により過給空気圧力の実際値と交
流電気系統の周波数の実際値とが導かれてお
り、 (c) 計算装置は、前記各実際値および内燃機関の
出力に関する過給空気圧力特性曲線又は内燃機
関の出力に関する回転機の電動機運転における
出力特性曲線から、電力用変換装置に対する制
御値を計算し、その制御値により、回転機の電
動機運転においては排煙の少ない最適燃焼空気
比でもつて内燃機関の急速な加速が行われ、回
転機の発電機運転においては排気ガスから最大
の電気エネルギーが得られるようになつてお
り、 (d) 電動機運転と発電機運転との間の切換は、予
め設定可能なもしくは計算装置により計算され
た過給空気圧力の値に関係して、又は内燃機関
の出力に関係して行われ、 (e) 排気ガスタービン過給機は、排気ガスタービ
ンおよび圧縮機のブレードが高い効率を得られ
るように構成され、かつ内燃機関の上部負荷範
囲において必要とされ最適な燃焼空気比を表す
過給空気圧力を有する過給空気量の発生のため
にすべての利用可能な排気ガス量を必要としな
いように構成され、燃料供給を高めることな
く、電気エネルギーへの変換のために過剰排気
ガスエネルギーを利用し得るようになつてい
る。
このような制御装置により、常に最適化された
燃焼−空気比において所望の運転形態に合わせら
れた各任意の内燃機関の加速が達成され得る。さ
らに、常に最適化された燃焼−空気比により燃料
消費の特記すべき低減が達成される。発電機運転
中にも、排気ガス中に含まれているエネルギーの
一層良好な利用によりシステム効率が顕著に改善
される。なぜならば、内燃機関の一層高い回転数
範囲および負荷範囲でも常に最も望ましい燃焼−
空気比が与えられているからである。後者は特
に、制御装置が、排気ガスタービンおよび圧縮機
のブレードの最適化された設計に基づいて内燃機
関の上側負荷範囲で必要とされ最適な燃焼空気比
に対して必要な過給空気圧力を有する過給空気量
の発生のためにすべての利用可能な排気ガス量が
利用し尽くされなくてもよく、また高められた燃
料供給なしに得られる過剰排気ガスエネルギーが
電気エネルギーへの変換のために利用可能である
ように高い効率を有する排気ガスタービン過給機
と結びつけて応用されることにより保証される。
従つて、この決定的な進歩は排気ガスタービン過
給機の最適化により初めて可能にされ、その際に
この進歩は、たとえば本発明による制御装置の使
用のもとに船舶上の駆動装置としての内燃機関の
応用の際に、多くの場合に過剰な排気ガスエネル
ギーから相応の変換により得られる電気エネルギ
ーが単独で船内の全電気系統およびそれに接続さ
れている負荷を給電するのに既に十分であるとい
う理由で、特に有利である。このことは再び、船
内に内燃機関設備と無関係に存在し、船内に存在
する電気系統およびそれに接続されている負荷の
基本需要を保証する電気エネルギーを発生するデ
イーゼル発電機設備の動力を比較的小さく設計す
ることを可能にする。
燃焼−空気比において所望の運転形態に合わせら
れた各任意の内燃機関の加速が達成され得る。さ
らに、常に最適化された燃焼−空気比により燃料
消費の特記すべき低減が達成される。発電機運転
中にも、排気ガス中に含まれているエネルギーの
一層良好な利用によりシステム効率が顕著に改善
される。なぜならば、内燃機関の一層高い回転数
範囲および負荷範囲でも常に最も望ましい燃焼−
空気比が与えられているからである。後者は特
に、制御装置が、排気ガスタービンおよび圧縮機
のブレードの最適化された設計に基づいて内燃機
関の上側負荷範囲で必要とされ最適な燃焼空気比
に対して必要な過給空気圧力を有する過給空気量
の発生のためにすべての利用可能な排気ガス量が
利用し尽くされなくてもよく、また高められた燃
料供給なしに得られる過剰排気ガスエネルギーが
電気エネルギーへの変換のために利用可能である
ように高い効率を有する排気ガスタービン過給機
と結びつけて応用されることにより保証される。
従つて、この決定的な進歩は排気ガスタービン過
給機の最適化により初めて可能にされ、その際に
この進歩は、たとえば本発明による制御装置の使
用のもとに船舶上の駆動装置としての内燃機関の
応用の際に、多くの場合に過剰な排気ガスエネル
ギーから相応の変換により得られる電気エネルギ
ーが単独で船内の全電気系統およびそれに接続さ
れている負荷を給電するのに既に十分であるとい
う理由で、特に有利である。このことは再び、船
内に内燃機関設備と無関係に存在し、船内に存在
する電気系統およびそれに接続されている負荷の
基本需要を保証する電気エネルギーを発生するデ
イーゼル発電機設備の動力を比較的小さく設計す
ることを可能にする。
以下、図面に示されている実施例により本発明
を一層詳細に説明する。
を一層詳細に説明する。
図において１はたとえばデイーゼルエンジンと
して構成されている内燃機関であり、この内燃機
関に、共通の軸３の上に配置された排気ガスター
ビン４および圧縮機５から成る排気ガスタービン
過給機２が対応付けられている。排気ガスタービ
ン過給機は電動機又は発電機として選択的に動作
し得る回転機６により駆動可能であり、また継手
７を介して軸３と結合されている。
して構成されている内燃機関であり、この内燃機
関に、共通の軸３の上に配置された排気ガスター
ビン４および圧縮機５から成る排気ガスタービン
過給機２が対応付けられている。排気ガスタービ
ン過給機は電動機又は発電機として選択的に動作
し得る回転機６により駆動可能であり、また継手
７を介して軸３と結合されている。
内燃機関１は燃料噴射システム２５を介しての
燃料供給を調節するための調節器２４を設けられ
ている。エンジン動力は目標値発生器２６を介し
て指令量として予め与えられる。
燃料供給を調節するための調節器２４を設けられ
ている。エンジン動力は目標値発生器２６を介し
て指令量として予め与えられる。
適当な調節装置により制御される回転機６は電
力用変換装置８を介して、デイーゼル発電機セツ
ト１０，１１により給電される系統９と接続され
ている。系統９には加熱装置、空気調和装置、変
圧器、照明装置などのような負荷１２が接続され
ている。
力用変換装置８を介して、デイーゼル発電機セツ
ト１０，１１により給電される系統９と接続され
ている。系統９には加熱装置、空気調和装置、変
圧器、照明装置などのような負荷１２が接続され
ている。
電動機６に対する調節装置は、内燃機関の調節
器２４に供給される指令量を目標値として与えら
れる調節装置１３として構成されている。調節装
置１３はさらに検出器から制御量を、詳細には、
たとえば回転計発電機として構成された検出器１
４から排気ガスタービン過給機２の回転数に比例
する値を実際値として、かつ（または）検出器１
５から過給空気圧力pLに比例する値を実際値とし
て与えられる。さらに、検出器１６から系統９の
電圧および（または）周波数に比例する実際値が
計算装置１３に供給される。
器２４に供給される指令量を目標値として与えら
れる調節装置１３として構成されている。調節装
置１３はさらに検出器から制御量を、詳細には、
たとえば回転計発電機として構成された検出器１
４から排気ガスタービン過給機２の回転数に比例
する値を実際値として、かつ（または）検出器１
５から過給空気圧力pLに比例する値を実際値とし
て与えられる。さらに、検出器１６から系統９の
電圧および（または）周波数に比例する実際値が
計算装置１３に供給される。
計算装置１３は供給された目標値および実際値
から、また記憶された値から、特に過給圧力の経
過または回転機６の供給された動力の経過から、
内燃機関１の動力の関数として電力用変換装置８
の制御装置Ｓに対して、回転機６の電動機運転中
に内燃機関１のできるかぎり迅速な加速が生じ、
それにもかかわらず排煙の少ない燃焼のために最
適な燃焼空気比λが保たれるようにする制御値を
計算する。電力用変換装置に制御装置Ｓを介して
供給される制御値は回転機６の動力、従つてまた
回転数を決定する。
から、また記憶された値から、特に過給圧力の経
過または回転機６の供給された動力の経過から、
内燃機関１の動力の関数として電力用変換装置８
の制御装置Ｓに対して、回転機６の電動機運転中
に内燃機関１のできるかぎり迅速な加速が生じ、
それにもかかわらず排煙の少ない燃焼のために最
適な燃焼空気比λが保たれるようにする制御値を
計算する。電力用変換装置に制御装置Ｓを介して
供給される制御値は回転機６の動力、従つてまた
回転数を決定する。
排気ガス中の動力過剰の際には回転機は電力用
変換装置の相応の駆動により電動機運転から発電
機運転へ移行させられる。
変換装置の相応の駆動により電動機運転から発電
機運転へ移行させられる。
電力用変換装置８は好ましくは、直流電圧中間
回路付きパルスインバータとして構成されてお
り、また直流電圧中間回路１８を介して電源転流
形逆変換装置１９と接続されている負荷転流形イ
ンバータ１７を含んでいる。インバータ１７は、
計算装置１３から相応の制御値を供給される制御
装置２０により駆動される。類似の仕方で、電源
転流形逆変換装置１９には、計算装置１３から相
応の制御値を、また系統９から参照値を供給され
る制御装置２１が対応付けられている。
回路付きパルスインバータとして構成されてお
り、また直流電圧中間回路１８を介して電源転流
形逆変換装置１９と接続されている負荷転流形イ
ンバータ１７を含んでいる。インバータ１７は、
計算装置１３から相応の制御値を供給される制御
装置２０により駆動される。類似の仕方で、電源
転流形逆変換装置１９には、計算装置１３から相
応の制御値を、また系統９から参照値を供給され
る制御装置２１が対応付けられている。
回転機６の発電機運転では最大限の過剰な排気
ガスエネルギーが電気エネルギーとして系統９に
注入され、または系統に無関係な負荷２７に供給
され得る。
ガスエネルギーが電気エネルギーとして系統９に
注入され、または系統に無関係な負荷２７に供給
され得る。
電動機運転から発電機運転への切換またはその
逆の切換は、予め設定可能な値に関係して、また
は計算装置１３により計算された内燃機関１の過
給空気圧力または動力の値に関係して制御され
る。その際、電力用変換装置８に供給される制御
値が、発電機として動作する回転機６から出力さ
れる電力を決定する。
逆の切換は、予め設定可能な値に関係して、また
は計算装置１３により計算された内燃機関１の過
給空気圧力または動力の値に関係して制御され
る。その際、電力用変換装置８に供給される制御
値が、発電機として動作する回転機６から出力さ
れる電力を決定する。
制御装置が、タービン４および圧縮機５のブレ
ードの最適化された設計に基づいて内燃機関の上
側負荷範囲で必要な過給空気量および過給空気圧
力の発生のためにすべての利用可能な排気ガスエ
ネルギーが使用されず、またそれにより高められ
た燃料供給なしに過剰排気ガスエネルギーが電気
エネルギーへの変換のために利用可能であるよう
な効率を有する排気ガスタービン過給機２と結び
つけて応用されることは特に有利である。最適化
はたとえば後方に湾曲したブレードおよび（また
は）変位可能な案内装置を有する圧縮機車の応用
により達成される。
ードの最適化された設計に基づいて内燃機関の上
側負荷範囲で必要な過給空気量および過給空気圧
力の発生のためにすべての利用可能な排気ガスエ
ネルギーが使用されず、またそれにより高められ
た燃料供給なしに過剰排気ガスエネルギーが電気
エネルギーへの変換のために利用可能であるよう
な効率を有する排気ガスタービン過給機２と結び
つけて応用されることは特に有利である。最適化
はたとえば後方に湾曲したブレードおよび（また
は）変位可能な案内装置を有する圧縮機車の応用
により達成される。
内燃機関１の動力およびシリンダ数に関係して
複数個の排気ガスタービン過給機が使用され得
る。いまの場合には内燃機関１に排気ガスタービ
ン過給機２に追加して、計算装置１３により共通
に駆動され、かつ共通の電力用変換装置８を介し
て回転機６を運転される別の排気ガスタービン過
給機２２，２３が対応付けられている。
複数個の排気ガスタービン過給機が使用され得
る。いまの場合には内燃機関１に排気ガスタービ
ン過給機２に追加して、計算装置１３により共通
に駆動され、かつ共通の電力用変換装置８を介し
て回転機６を運転される別の排気ガスタービン過
給機２２，２３が対応付けられている。
回転機６が非同期機として構成されている場合
には、電動機６は電圧および周波数の調整の際に
共通の系統における通常の非同期機のように挙動
する。
には、電動機６は電圧および周波数の調整の際に
共通の系統における通常の非同期機のように挙動
する。
回転機６は同期機、特に永久磁石励磁の同期機
として構成されていてもよい。
として構成されていてもよい。
回転機６に噴霧油冷却装置を装備することは目
的にかなつている。それにより小形化が達成さ
れ、また排気ガスタービン過給機２または２２ま
たは２３をたとえば吸込み音減衰器のなかに組込
むことが可能にされる。
的にかなつている。それにより小形化が達成さ
れ、また排気ガスタービン過給機２または２２ま
たは２３をたとえば吸込み音減衰器のなかに組込
むことが可能にされる。
図面は本発明の実施例の概要図である。
１……内燃機関、２……排気ガスタービン過給
機、３……軸、４……排気ガスタービン、５……
圧縮機、６……回転機、７……継手、８……電力
用変換装置、９……系統、１０，１１……デイー
ゼル発電機セツト、１２……負荷、１３……計算
装置、１４，１５，１６……検出器、１７……イ
ンバータ、１８……直流電圧中間回路、１９……
逆変換装置、２０，２１……制御装置、２２，２
３……排気ガスタービン過給機、２４……調節
器、２５……燃料噴射システム、２６……目標値
発生器、Ｓ……制御装置、pL……過給空気圧力。
機、３……軸、４……排気ガスタービン、５……
圧縮機、６……回転機、７……継手、８……電力
用変換装置、９……系統、１０，１１……デイー
ゼル発電機セツト、１２……負荷、１３……計算
装置、１４，１５，１６……検出器、１７……イ
ンバータ、１８……直流電圧中間回路、１９……
逆変換装置、２０，２１……制御装置、２２，２
３……排気ガスタービン過給機、２４……調節
器、２５……燃料噴射システム、２６……目標値
発生器、Ｓ……制御装置、pL……過給空気圧力。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 排気ガスタービン過給機を有する内燃機関の
制御装置であつて、排気ガスタービン過給機２は
共通の軸の上に配置された排気ガスタービン４お
よび圧縮機５から成つており選択的に電動機又は
発電機として動作し得る回転機６と連結され、回
転機６は排気ガス中の動力過剰の際は電動機運転
から発電機運転へ移行し電力用変換装置を介して
電気エネルギーを電気エネルギー蓄積装置に供給
し、制御装置はプログラミング可能な制御要素１
３を含み、この制御要素の送出要素１４，１６，
２６により排気ガスタービン過給機２の回転数実
際値、電気エネルギー蓄積装置９の電圧実際値お
よび内燃機関１の加速目標値が導かれ、制御要素
１３はあらかじめプログラミングされて導かれた
値から電力用変換装置８に対する制御値を形成
し、これらの制御値により、回転機６の電動機運
転においては内燃機関１の急速な加速が形成さ
れ、発電機運転においては電気エネルギーの逆供
給が制御される内燃機関用制御装置において、 (a) 電気エネルギー蓄積装置が交流電気系統９で
あり、 (b) 制御要素は計算装置１３であり、この計算装
置には測定検出器１５，１６により過給空気圧
力の実際値と交流電気系統の周波数の実際値と
が導かれており、 (c) 計算装置１３は、前記各実際値および内燃機
関１の出力に関する過給空気圧力特性曲線又は
内燃機関１の出力に関する回転機６の電動機運
転における出力特性曲線から、電力用変換装置
に対する制御値を計算し、その制御値により、
回転機６の電動機運転においては排煙の少ない
最適燃焼空気比λでもつて内燃機関１の急速な
加速が行われ、回転機６の発電機運転において
は排気ガスから最大の電気エネルギーが得られ
るようになつており、 (d) 電動機運転と発電機運転との間の切換は、予
め設定可能なもしくは計算装置１３により計算
された過給空気圧力の値に関係して、又は内燃
機関１の出力に関係して行われ、 (e) 排気ガスタービン過給機２は、排気ガスター
ビン４および圧縮機５のブレードが高い効率を
得られるように構成され、かつ内燃機関１の上
部負荷範囲において必要とされ最適な燃焼空気
比λを表す過給空気圧力を有する過給空気量の
発生のためにすべての利用可能な排気ガス量を
必要としないように構成され、燃料供給を高め
ることなく、電気エネルギーへの変換のために
過剰排気ガスエネルギーを利用し得るようにな
つていることを特徴とする内燃機関用制御装
置。 ２ 電動機６が非同期機として構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制御
装置。 ３ 電動機６が同期機、特に永久磁石励磁の同期
機として構成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3437872.3 | 1984-10-16 | ||
| DE3437872A DE3437872C1 (de) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | Steuereinrichtung fuer einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasturbolader |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6198934A JPS6198934A (ja) | 1986-05-17 |
| JPH0341659B2 true JPH0341659B2 (ja) | 1991-06-24 |
Family
ID=6247999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60229757A Granted JPS6198934A (ja) | 1984-10-16 | 1985-10-15 | 内燃機関用制御装置 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4680933A (ja) |
| EP (1) | EP0178534B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6198934A (ja) |
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| DE (2) | DE3437872C1 (ja) |
| ES (1) | ES8609588A1 (ja) |
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| PL (1) | PL145731B1 (ja) |
| RO (1) | RO94033B (ja) |
| SU (1) | SU1382408A3 (ja) |
| YU (1) | YU165485A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE3667811D1 (de) * | 1985-08-28 | 1990-02-01 | Isuzu Motors Ltd | Kraftgenerator zur benutzung mit einem verbrennungsmotor. |
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| JPS63272907A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-10 | Isuzu Motors Ltd | 回転電機付タ−ボチヤ−ジヤの制御装置 |
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1984
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-
1985
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