JPH06137155A - 複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャ - Google Patents
複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャInfo
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- JPH06137155A JPH06137155A JP4207558A JP20755892A JPH06137155A JP H06137155 A JPH06137155 A JP H06137155A JP 4207558 A JP4207558 A JP 4207558A JP 20755892 A JP20755892 A JP 20755892A JP H06137155 A JPH06137155 A JP H06137155A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】エンジンの部分負荷時の弱い排気エネルギーに
て駆動されるタービンの性能を向上させ、さらに空間的
にも効率のよい多段のタ−ボチャ−ジャを提供すること
にある。 【構成】第１段目のタ−ビンで第１のコンプレッサを駆
動し、このコンプレッサにより圧縮された空気は駆動手
段を備えた第２のコンプレッサにより圧縮する。第１段
目のタ−ビンを含む構造体と別体に構成された第２段目
のタ−ビンは第１段目のタ−ビンから排気管により導か
れた排気ガスにより駆動される。
て駆動されるタービンの性能を向上させ、さらに空間的
にも効率のよい多段のタ−ボチャ−ジャを提供すること
にある。 【構成】第１段目のタ−ビンで第１のコンプレッサを駆
動し、このコンプレッサにより圧縮された空気は駆動手
段を備えた第２のコンプレッサにより圧縮する。第１段
目のタ−ビンを含む構造体と別体に構成された第２段目
のタ−ビンは第１段目のタ−ビンから排気管により導か
れた排気ガスにより駆動される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複列過給機を備えたタ−
ボチャ−ジャに関し、特に全負荷領域にわたってエネル
ギ回収が可能な複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャに
関する。
ボチャ−ジャに関し、特に全負荷領域にわたってエネル
ギ回収が可能な複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャに
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンの排気エネルギーを回収
して過給気圧を増大させるターボチャージャが広く利用
されている。この種タ−ボチャ−ジャシステムは、排気
ガスの熱エネルギを利用してタ−ビンに回転力を与え、
この回転力でコンプレッサを駆動するシステムである
が、エンジンを遮熱構造として熱エネルギを有効に利用
できるようにすることもできるが、このような遮熱構造
をとったとしても、エンジンの全回転領域と負荷の全領
域に対して有効に排気エネルギを回収することができな
い。
して過給気圧を増大させるターボチャージャが広く利用
されている。この種タ−ボチャ−ジャシステムは、排気
ガスの熱エネルギを利用してタ−ビンに回転力を与え、
この回転力でコンプレッサを駆動するシステムである
が、エンジンを遮熱構造として熱エネルギを有効に利用
できるようにすることもできるが、このような遮熱構造
をとったとしても、エンジンの全回転領域と負荷の全領
域に対して有効に排気エネルギを回収することができな
い。
【０００３】このような欠点を解消するために、タ−ビ
ンとコンプレッサとをそれぞれ直列に接続したものが開
発されている。図３にこの種のタ−ボチャ−ジャの構成
を示す。図３において、１０１は第１のタ−ビン、２０
１はその下流に設けられた第２のタ−ビンであり、この
間は排気管３００により結合されている。１０３は第１
のコンプレッサであり、その下流には第２のタ−ビン２
０３が設けられており、これらの間は吸気管３０１で結
合されている。第１のタ−ビン１０１と第１のコンプレ
ッサ１０３間を結合している回転軸１０２には、第１の
電動発電機１０４が結合され、第１のタ−ビン１０１に
より回転されて発電機となり、また電動機となってコン
プレッサ１０３に回転力を付与する。第２のタ−ビン２
０１と第２のコンプレッサ２０３間を結合している回転
軸２０２には、第２の電動発電機２０４が結合され、第
２のタ−ビン２０１により回転されて発電機となり、ま
た電動機となってコンプレッサ２０３に回転力を付与す
る。
ンとコンプレッサとをそれぞれ直列に接続したものが開
発されている。図３にこの種のタ−ボチャ−ジャの構成
を示す。図３において、１０１は第１のタ−ビン、２０
１はその下流に設けられた第２のタ−ビンであり、この
間は排気管３００により結合されている。１０３は第１
のコンプレッサであり、その下流には第２のタ−ビン２
０３が設けられており、これらの間は吸気管３０１で結
合されている。第１のタ−ビン１０１と第１のコンプレ
ッサ１０３間を結合している回転軸１０２には、第１の
電動発電機１０４が結合され、第１のタ−ビン１０１に
より回転されて発電機となり、また電動機となってコン
プレッサ１０３に回転力を付与する。第２のタ−ビン２
０１と第２のコンプレッサ２０３間を結合している回転
軸２０２には、第２の電動発電機２０４が結合され、第
２のタ−ビン２０１により回転されて発電機となり、ま
た電動機となってコンプレッサ２０３に回転力を付与す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような構成を持っ
ているタ−ボチャ−ジャでは、排気ガスの流れが直角に
変化するので、第１段目のタ−ボチャ−ジャＦＳと第２
段目のタ−ボチャ−ジャＳＳとを直列に並べると、吸気
側と排気側の配管が極めて複雑となり、スペ−ス上も極
めて効率が悪く構造も複雑でコストも高くなる、という
欠点がある。
ているタ−ボチャ−ジャでは、排気ガスの流れが直角に
変化するので、第１段目のタ−ボチャ−ジャＦＳと第２
段目のタ−ボチャ−ジャＳＳとを直列に並べると、吸気
側と排気側の配管が極めて複雑となり、スペ−ス上も極
めて効率が悪く構造も複雑でコストも高くなる、という
欠点がある。
【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、その目的はエンジンの部分負荷時の弱い排
気エネルギーにて駆動されるタービンの性能を向上さ
せ、さらに空間的にも効率のよい多段のタ−ボチャ−ジ
ャを提供することにある。
ものであり、その目的はエンジンの部分負荷時の弱い排
気エネルギーにて駆動されるタービンの性能を向上さ
せ、さらに空間的にも効率のよい多段のタ−ボチャ−ジ
ャ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、エンジンの排気により駆動回転さ
れる第１段目のタ−ビンと、該タ−ビンの回転軸に結合
された電動発電機と、該回転軸により駆動伝達される回
転力により回転する第１のコンプレッサと、該第１のコ
ンプレッサと同軸に回転するインペラとこれを駆動する
駆動手段を持った第２のコンプレッサと、前記第１段目
のタ−ビンの下流に設けられた第２段目のタ−ビンと、
これにより駆動される発電手段と、を具備することを特
徴とする複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャが提供さ
れる。
めに本発明によれば、エンジンの排気により駆動回転さ
れる第１段目のタ−ビンと、該タ−ビンの回転軸に結合
された電動発電機と、該回転軸により駆動伝達される回
転力により回転する第１のコンプレッサと、該第１のコ
ンプレッサと同軸に回転するインペラとこれを駆動する
駆動手段を持った第２のコンプレッサと、前記第１段目
のタ−ビンの下流に設けられた第２段目のタ−ビンと、
これにより駆動される発電手段と、を具備することを特
徴とする複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャが提供さ
れる。
【０００７】
【作用】第１段目のタ−ビンで第１のコンプレッサを駆
動し、このコンプレッサにより圧縮された空気は駆動手
段を備えた第２のコンプレッサにより圧縮する。第１段
目のタ−ビンを含む構造体と別体に構成された第２段目
のタ−ビンは第１段目のタ−ビンから排気管により導か
れた排気ガスにより駆動され、この駆動力で発電する。
動し、このコンプレッサにより圧縮された空気は駆動手
段を備えた第２のコンプレッサにより圧縮する。第１段
目のタ−ビンを含む構造体と別体に構成された第２段目
のタ−ビンは第１段目のタ−ビンから排気管により導か
れた排気ガスにより駆動され、この駆動力で発電する。
【０００８】
【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。
詳細に説明する。
【０００９】図１は本発明にかかる複列過給機を備えた
タ−ボチャ−ジャの一実施例を示す説明図であり、同図
において、１は第１段目のタ−ビンを示し、該タ−ビン
１は図には示されていないエンジンの排気口に接続した
排気取入口３とインペラ５とを有する。１０はコンプレ
ッサである。該コンプレッサ１０は、第１段目のタ−ビ
ン１のインペラ５に固着された回転軸７に固定された第
１のインペラ１１を持つ。該回転軸７は軸受１３、１４
により回転自在にケ−ス１５に軸承されている。
タ−ボチャ−ジャの一実施例を示す説明図であり、同図
において、１は第１段目のタ−ビンを示し、該タ−ビン
１は図には示されていないエンジンの排気口に接続した
排気取入口３とインペラ５とを有する。１０はコンプレ
ッサである。該コンプレッサ１０は、第１段目のタ−ビ
ン１のインペラ５に固着された回転軸７に固定された第
１のインペラ１１を持つ。該回転軸７は軸受１３、１４
により回転自在にケ−ス１５に軸承されている。
【００１０】回転軸７には永久磁石からなる回転子６と
固定子コイル８を持った電動発電機９が設けられてい
る。該回転軸７のコンプレッサ１０側には図２に示すよ
うな、軟鉄製のロ−タ１７が軸承１９を介して回転軸７
に対して回転自在に軸承されている。ロ−タ１７の外周
には圧縮比を持った形状のインペラ２１を持ち、図２に
は示されてはいないが、背面には回転磁極となる永久磁
石２３がその円周方向に複数個配置されている。そして
この永久磁石２３の着磁方向は、回転軸７の軸方向であ
る。２５は固定子磁極であり、該固定子磁極２５には回
転磁束を発生する固定子コイル２７が設けられている。
そして、ロ−タ１７が回転軸７に組み込まれたとき、イ
ンペラ１７はインペラ１１の外周に位置する。３０は第
２段目のタ−ビンであり、インペラ３１を持ち、その入
力側は第１段目のタ−ビン１の出口と排気管３３’によ
り接続されている。インペラに取り付けられた回転軸３
３には発電機の回転子３５が固定されている。この固定
子３５は永久磁石からなる。該回転子３５の外周には固
定子コイル３７が配置されていて、インペラにより固定
子３５が回転されることで、発電機３９として作用す
る。
固定子コイル８を持った電動発電機９が設けられてい
る。該回転軸７のコンプレッサ１０側には図２に示すよ
うな、軟鉄製のロ−タ１７が軸承１９を介して回転軸７
に対して回転自在に軸承されている。ロ−タ１７の外周
には圧縮比を持った形状のインペラ２１を持ち、図２に
は示されてはいないが、背面には回転磁極となる永久磁
石２３がその円周方向に複数個配置されている。そして
この永久磁石２３の着磁方向は、回転軸７の軸方向であ
る。２５は固定子磁極であり、該固定子磁極２５には回
転磁束を発生する固定子コイル２７が設けられている。
そして、ロ−タ１７が回転軸７に組み込まれたとき、イ
ンペラ１７はインペラ１１の外周に位置する。３０は第
２段目のタ−ビンであり、インペラ３１を持ち、その入
力側は第１段目のタ−ビン１の出口と排気管３３’によ
り接続されている。インペラに取り付けられた回転軸３
３には発電機の回転子３５が固定されている。この固定
子３５は永久磁石からなる。該回転子３５の外周には固
定子コイル３７が配置されていて、インペラにより固定
子３５が回転されることで、発電機３９として作用す
る。
【００１１】４０は駆動モ−タであり、その回転軸４１
にはピニオン４３が取り付けられ、このピニオン４３は
未図示のエンジンの回転軸に設けられた歯車と噛合し、
力行運転時にはエンジンの回転をアシストする。
にはピニオン４３が取り付けられ、このピニオン４３は
未図示のエンジンの回転軸に設けられた歯車と噛合し、
力行運転時にはエンジンの回転をアシストする。
【００１２】５０は電子制御装置であり、コンピュ−タ
をその主構成要素としている。そして、これには車両の
内部に設けた種々のセンサからの信号が入力されてお
り、図１にはそのうちの車速信号とアクセルペダルの踏
込量信号とエンジンの回転数信号の入力のみを示す。
をその主構成要素としている。そして、これには車両の
内部に設けた種々のセンサからの信号が入力されてお
り、図１にはそのうちの車速信号とアクセルペダルの踏
込量信号とエンジンの回転数信号の入力のみを示す。
【００１３】なお、電子制御装置５０内には、上記コン
ピュ−タの他、電動発電機９及び（又は）発電機３９に
より発電された電力を整流してバッテリ６０に蓄電した
り、これら発電機により発電された電力やバッテリ６０
の電力を用いてロ−タ１７を駆動する電動機と駆動モ−
タ４０の駆動制御を行う強電回路をも含んでいる。
ピュ−タの他、電動発電機９及び（又は）発電機３９に
より発電された電力を整流してバッテリ６０に蓄電した
り、これら発電機により発電された電力やバッテリ６０
の電力を用いてロ−タ１７を駆動する電動機と駆動モ−
タ４０の駆動制御を行う強電回路をも含んでいる。
【００１４】次に、上記実施例の運転動作の一例を説明
する。エンジンが比較的軽負荷で高速回転しているとき
には、排気エネルギを大量に含んだ排気ガスがエンジン
から排出される。この排気エネルギにより第１段目のタ
−ビン１を駆動し、発生した回転力でコンプレッサ１０
を駆動して大気を圧縮し、エンジンの吸気口に送って過
給を行う。なおも排気ガスから回収したエネルギが余る
ときは、電動発電機９を発電機として作用させ、その発
電電力をバッテリ６０に蓄電する。第１段目のタ−ビン
１から排出された排気ガスの中に余剰なエネルギが残存
している時には第２段目のタ−ビン３０を駆動し、発電
機３９に発電させて、この発電電力をバッテリ６０に蓄
電する。
する。エンジンが比較的軽負荷で高速回転しているとき
には、排気エネルギを大量に含んだ排気ガスがエンジン
から排出される。この排気エネルギにより第１段目のタ
−ビン１を駆動し、発生した回転力でコンプレッサ１０
を駆動して大気を圧縮し、エンジンの吸気口に送って過
給を行う。なおも排気ガスから回収したエネルギが余る
ときは、電動発電機９を発電機として作用させ、その発
電電力をバッテリ６０に蓄電する。第１段目のタ−ビン
１から排出された排気ガスの中に余剰なエネルギが残存
している時には第２段目のタ−ビン３０を駆動し、発電
機３９に発電させて、この発電電力をバッテリ６０に蓄
電する。
【００１５】車両が登坂の状態になるなどしてエンジン
の回転数が降下しはじめると、電子制御装置５０はこの
状態を検知して、先ず電動発電機９の発電を中止し、第
１段目のタ−ビンの回転力でコンプレッサ１０のみを駆
動する。それでもエンジンの回転数が低下するようであ
れば、ロータ１７、固定磁極２５を含む電動機に電子制
御装置５０を介してバッテリ６０などから電力を供給
し、ロ−タ１７を回転させてコンプレッサ１０で圧縮さ
れた空気を更にインペラ２１の回転で圧縮してエンジン
に送り込む。さらに吸気を要するときには、電動発電機
９を電動機運転してさらに吸気を強化する。
の回転数が降下しはじめると、電子制御装置５０はこの
状態を検知して、先ず電動発電機９の発電を中止し、第
１段目のタ−ビンの回転力でコンプレッサ１０のみを駆
動する。それでもエンジンの回転数が低下するようであ
れば、ロータ１７、固定磁極２５を含む電動機に電子制
御装置５０を介してバッテリ６０などから電力を供給
し、ロ−タ１７を回転させてコンプレッサ１０で圧縮さ
れた空気を更にインペラ２１の回転で圧縮してエンジン
に送り込む。さらに吸気を要するときには、電動発電機
９を電動機運転してさらに吸気を強化する。
【００１６】なお、平地を高速走行しているときのよう
に、電動発電機９および発電機３９がフル発電を行って
いるいるときには、電子制御装置５０が発電された電力
を変換して駆動モ−タ４０を力行運転して、エンジンの
駆動力をアシストする。なお、本発明は上記の動作に限
らず、車両の運転状態により、各部の種々な組み合わせ
運転ができる。
に、電動発電機９および発電機３９がフル発電を行って
いるいるときには、電子制御装置５０が発電された電力
を変換して駆動モ−タ４０を力行運転して、エンジンの
駆動力をアシストする。なお、本発明は上記の動作に限
らず、車両の運転状態により、各部の種々な組み合わせ
運転ができる。
【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】上述のように本発明は、第１段目のタ−
ビンで第１のコンプレッサを駆動し、このコンプレッサ
により圧縮された空気は駆動手段を備えた第２のコンプ
レッサにより圧縮し、第１段目のタ−ビンを含む構造体
と別体に構成された第２段目のタ−ビンは第１段目のタ
−ビンから排気管により導かれた排気ガスにより駆動さ
れるように構成されているので、車両のいかなる運転状
態でも過給動作と排気エネルギ回収動作を適宜実行でき
るので、エンジンを効率よく駆動することができる。ま
た、第１と第２のコンプレッサを同軸に配置し、更に第
２段目のタービンを第１段目のタービンを含む構造体と
は別体に構成したので、複列過給機を備えたタ−ボチャ
−ジャの構成をコンパクトにすることができる。
ビンで第１のコンプレッサを駆動し、このコンプレッサ
により圧縮された空気は駆動手段を備えた第２のコンプ
レッサにより圧縮し、第１段目のタ−ビンを含む構造体
と別体に構成された第２段目のタ−ビンは第１段目のタ
−ビンから排気管により導かれた排気ガスにより駆動さ
れるように構成されているので、車両のいかなる運転状
態でも過給動作と排気エネルギ回収動作を適宜実行でき
るので、エンジンを効率よく駆動することができる。ま
た、第１と第２のコンプレッサを同軸に配置し、更に第
２段目のタービンを第１段目のタービンを含む構造体と
は別体に構成したので、複列過給機を備えたタ−ボチャ
−ジャの構成をコンパクトにすることができる。
【図１】本発明にかかる複列過給機を備えたタ−ボチャ
−ジャの一実施例を示す説明図である。
−ジャの一実施例を示す説明図である。
【図２】ロータの斜視図である。
【図３】従来の多段のターボチャージャの一例を示す構
成図である。
成図である。
１…第１段目のタービン ５…インペラ ６…回転子 ７…回転軸 ８…固定子コイル ９…電動発電機 １０…コンプレッサ １１…インペラ １７…ロータ ２１…インペラ ２３…永久磁石 ２５…固定磁極 ２７…固定子コイル ３０…第２段目のタービン ３１…インペラ ３３…回転軸 ３９…発電機 ４０…駆動モータ ５０…電子制御装置 ６０…バッテリ
Claims (3)
- 【請求項１】エンジンの排気により駆動回転される第１
段目のタ−ビンと、該タ−ビンの回転軸に結合された電
動発電機と、該回転軸により駆動伝達される回転力によ
り回転する第１のコンプレッサと、該第１のコンプレッ
サと同軸に回転するインペラとこれを駆動する駆動手段
を持った第２のコンプレッサと、前記第１段目のタ−ビ
ンの下流に設けられた第２段目のタ−ビンと、これによ
り駆動される発電手段と、を具備することを特徴とする
複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャ。 - 【請求項２】前記第１のコンプレッサは遠心式インペラ
を有し、その外周に設けられた第２のコンプレッサは圧
縮比を持ったインペラを有することを特徴とする請求項
１記載の複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャ。 - 【請求項３】前記第２段目のタ−ビンは前記第１段目の
タ−ビンを含む構造体とは別体に構成されていることを
特徴とする請求項１記載の複列過給機を備えたタ−ボチ
ャ−ジャ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207558A JP2969238B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207558A JP2969238B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137155A true JPH06137155A (ja) | 1994-05-17 |
| JP2969238B2 JP2969238B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=16541728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4207558A Expired - Lifetime JP2969238B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 複列過給機を備えたタ−ボチャ−ジャ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2969238B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016166602A (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | デンソー インターナショナル アメリカ インコーポレーテッド | 内燃機関のエアシステムおよび内燃機関の運転方法 |
| US9903323B2 (en) | 2015-03-10 | 2018-02-27 | Denso International America, Inc. | Emissions reduction system for an internal combustion engine |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP4207558A patent/JP2969238B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016166602A (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | デンソー インターナショナル アメリカ インコーポレーテッド | 内燃機関のエアシステムおよび内燃機関の運転方法 |
| JP2017129136A (ja) * | 2015-03-10 | 2017-07-27 | デンソー インターナショナル アメリカ インコーポレーテッド | 内燃機関のエアシステムおよび内燃機関の運転方法 |
| US9745927B2 (en) | 2015-03-10 | 2017-08-29 | Denso International America, Inc. | Emissions reduction system for an internal combustion engine |
| US9903323B2 (en) | 2015-03-10 | 2018-02-27 | Denso International America, Inc. | Emissions reduction system for an internal combustion engine |
| DE102016101957B4 (de) * | 2015-03-10 | 2021-03-25 | Denso International America, Inc. | Luftsystem für eine Brennkraftmaschine (BKM) und Verfahren zum Betreiben der BKM |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2969238B2 (ja) | 1999-11-02 |
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