JPH06229253A - 排気エネルギー回収装置 - Google Patents

排気エネルギー回収装置

Info

Publication number
JPH06229253A
JPH06229253A JP5040616A JP4061693A JPH06229253A JP H06229253 A JPH06229253 A JP H06229253A JP 5040616 A JP5040616 A JP 5040616A JP 4061693 A JP4061693 A JP 4061693A JP H06229253 A JPH06229253 A JP H06229253A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
parallel
electric machine
engine
switching
exhaust energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5040616A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3160822B2 (ja
Inventor
Kazuo Miyajima
宮島和夫
Yoshihiro Nishi
芳弘 西
Shigeki Fujita
藤田茂樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP04061693A priority Critical patent/JP3160822B2/ja
Publication of JPH06229253A publication Critical patent/JPH06229253A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3160822B2 publication Critical patent/JP3160822B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/007Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in parallel, e.g. at least one pump supplying alternatively
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/001Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust using exhaust drives arranged in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/004Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/013Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10Engines 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジンの排気エネルギーを効率よく回収する
ため、回転電機付ターボチャージャのコンプレッサの流
路を低速では直列に、高速では並列に切換え、回転電機
を作動させて切換経過時間を短縮する。 【構成】エンジン10からの排気流路はターボチャージ
ャ1のタービンT1 と、ターボチャージャ2のタービン
T2 とに並列に供給し、コンプレッサ側は低速域では直
列に、高速域では並列とし、その切換に際して空気流路
のc点とf点との圧力差を近づけるため、TCG1 を電
動、TCG2 を発電作動させて切換過渡時間の短縮を図
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの排気エネルギ
ーを2段過給ターボチャージャにより効率よく回収する
排気エネルギー回収装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの排気エネルギーをタービンに
導いて回転させ、このタービントルクによりコンプレッ
サを駆動してエンジンに過給気を圧送するターボチャー
ジャが広く採用されている。
【0003】このような排気エネルギーの回収をエンジ
ンの広い作動領域で効率よく行うため、エンジンの低回
転域では小容量のターボチャージャを用い、高回転域で
は大容量のターボチャージャを作動させるシーケンシャ
ルターボが開発されている。そして、この種のターボチ
ャージャでは低速時にはタービン、コンプレッサ1基が
使用され、高速時ではタービン、コンプレッサを2基並
列にして用いている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のターボチャージ
ャのシステムでは高速域にて小・大容量タービンを2基
使用するため、小容量のものが過大なブースト圧とな
り、したがってブースト圧の調整のためにウエストゲー
トから排気ガスを放出せねばならないという不都合があ
る。また、タービンの切換に際しブースト圧が一時低下
するので、この防止に当りタービン側流路とコンプレッ
サ側流路とを同時に制御する必要がある。
【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、その目的は排気ガスの放出や切換時の手数
を省き、低速域から高速域の広い範囲で高効率に排気エ
ネルギーを回収しようとする排気エネルギー回収装置を
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、複数の回転電機付ターボチャージ
ャを使用してエンジンの排気エネルギーを回収する排気
エネルギー回収装置において、エンジンからの排気ガス
を複数のタービンに並列に導く排気ガス流路と、エンジ
ンの低速域には吸気取入口からの空気を複数のコンプレ
ッサに順次に導く直列流路と、該直列流路に接続した切
換弁によりエンジンの高速域では複数のコンプレッサに
吸気取入口からの空気を分岐して並列に導く並列流路
と、前記の複数の回転電機の作動を制御して吸気流路の
直/並列切換時における切換点の圧力バランスを図り過
渡特性を短縮せしめる回転電機制御手段を有する排気エ
ネルギー回収装置提供される。
【0007】
【作用】エンジンの低速域ではコンプレッサを直列、高
速域では並列にして、タービン側は常に並列とし、直並
列切換時にはそれぞれの回転電機の作動させて切換点の
圧力を揃えるので、低速域から高速域の広い範囲でエネ
ルギーの回収効果が向上するとともに、直並列切換時の
経過時間の短縮が図れる。
【0008】
【実施例】つぎに発明の実施例について図面を用いて詳
細に説明する。
【0009】図1は本発明にかかる排気エネルギー回収
装置の一実施例を示すシステム構成図である。同図にお
ける10はエンジンで、その排気管11からはターボチ
ャージャ1のタービンT1 と、ターボチャージャ2のタ
ービンT2 とにそれぞれ排ガス流路が接続され、これら
並列接続のそれぞれのタービンT1 ,T2 のガス出口は
タービン発電機3のタービンT3 に連通されて、排出ガ
スにより発電機G1 を作動させる。
【0010】一方、エンジン10の吸気管12には図示
の如くコンプレッサC1 、コンプレッサC2 や3個の切
換弁V1,V2 ,V3 を備えた取入口Sからの空気流路が
設けられており、エンジン10の回転に応じ低回転時は
図2に示すように取入口S→a→C1 →b→c→d→e
→C2 →fの流路を介して吸気管12に圧気が送気され
るコンプレッサの直列流路が形成されている。
【0011】また、エンジン10の高回転時には取入口
Sからのa→C1 →b→c→d→fの流路と、a→e→
C2 →fの流路とが並列となってエンジン10に送気す
る流路が形成されている。
【0012】なお、ターボチャージャ1および2のそれ
ぞれの回転軸にはともに電動−発電機となる回転電機T
CG1およびTCG2が取付けられており、これらの電
動または発電作動は制御自在に構成されており、さらに
2基のコンプレッサC1,C2の出力流路にはそれぞれブ
ースト圧センサが付設されている。
【0013】このように本実施例ではエンジン10の低
回転時には2基のコンプレッサC1,C2 を直列接続と
し、高回転時には2基を並列接続とするが、この切換え
に際しては、流路のc点とf点との圧力差をなくすこと
が必要で、直列時は低いc点の圧力を、高い圧力のf点
と揃えるとともに、その経過時間を短縮する必要があ
る。
【0014】つぎに、このような切換作動について説明
すると、図3はコンプレッサ側の直列−並列の切換時の
圧力の説明図であり、直列時のC点の圧力はpである
が、切換開始に際してターボチャージャ1のTCG1を
電動駆動しコンプレッサ回転を付勢して、出力のブース
ト圧を高めて目標圧力Pに近づけ、またターボチャージ
ャ2のTCG2を発電作動させ、発電負荷をかけて回転
を低下させてブースト圧を低める。
【0015】そして、両者のブースト圧が近接した時点
にて切換弁V1 ,V2 ,V3 の切換制御により、コンプ
レッサC1 ,C2 の並列運転を行わせるとともに、切換
え後はTCG1の電動駆動とTCG2の発電作動を停止
させる。したがって、切換時の圧力過渡特性が短縮でき
ることになる。
【0016】なお、図4は前記の直列、並列の切換や過
ブースト時における作動を示した処理フロー図であり、
さらに過ブースト圧のときは同図右方のフローに示すよ
うにTCGに発電させてエネルギーの回収を行うもので
ある。
【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。
【0018】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
排気エネルギーの回収のため、2基の回転電機付ターボ
チャージャを用いてタービン側は並列接続とし、コンプ
レッサ例は低速時には直列接続、高速時には並列接続に
切換えて過給気圧を増大させるので、低速域から高速域
まで図4に示すように効率の高いところで作動して、エ
ネルギー回収の効率が向上する。
【0019】また、本発明によれば過ブースト圧になっ
た場合はウエストゲートにより排気ガスを開放すること
なく、回転電機に発電作動させ負荷することによりブー
スト圧を低下させるので、排気ガスの有効化が図れ(図
6、図7)、さらに、直列、並列の切換時における切換
点の圧力の調節のため、一方の回転電機の電動と、他方
の発電とを行わせて圧力を揃えるので、短時間にて圧力
が揃って経過時間が短縮できるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排気エネルギー回収装置の一実施例を
示すシステム構成図である。
【図2】本実施例における空気流路を示す説明図であ
る。
【図3】空気流路の直並列切換時の圧力の説明図であ
る。
【図4】本実施例における作動を示す処理フロー図であ
る。
【図5】
【図6】本実施例のコンプレッサの効率の説明図であ
る。
【図7】エンジン回転数とエネルギー回収との関連を示
す曲線図である。
【符号の説明】
1,2…ターボチャージャ 3…タービン発電機 10…エンジン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の回転電機付ターボチャージャを使用
    してエンジンの排気エネルギーを回収する排気エネルギ
    ー回収装置において、エンジンからの排気ガスを複数の
    タービンに並列に導く排気ガス流路と、エンジンの低速
    域には吸気取入口からの空気を複数のコンプレッサに順
    次に導く直列流路と、該直列流路に接続した切換弁によ
    りエンジンの高速域では複数のコンプレッサに吸気取入
    口からの空気を分岐して並列に導く並列流路と、前記の
    複数の回転電機の作動を制御して吸気流路の直/並列切
    換時における切換点の圧力バランスを図り過渡特性を短
    縮せしめる回転電機制御手段とを有することを特徴とす
    る排気エネルギー回収装置。
  2. 【請求項2】前記の回転電機制御手段はコンプレッサの
    直列接続時の前段のターボチャージャの回転電機を電動
    駆動するとともに、後段のターボチャージャの回転電機
    に発電せしめることを特徴とする請求項1記載の排気エ
    ネルギー回収装置。
  3. 【請求項3】前記のターボチャージャにて過大ブースト
    圧のときは、該ターボチャージャの回転電機に発電作動
    せしめることを特徴とする請求項1記載の排気エネルギ
    ー回収装置。
JP04061693A 1993-02-04 1993-02-04 排気エネルギー回収装置 Expired - Fee Related JP3160822B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04061693A JP3160822B2 (ja) 1993-02-04 1993-02-04 排気エネルギー回収装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04061693A JP3160822B2 (ja) 1993-02-04 1993-02-04 排気エネルギー回収装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06229253A true JPH06229253A (ja) 1994-08-16
JP3160822B2 JP3160822B2 (ja) 2001-04-25

Family

ID=12585466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04061693A Expired - Fee Related JP3160822B2 (ja) 1993-02-04 1993-02-04 排気エネルギー回収装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3160822B2 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0972924A1 (de) * 1998-07-14 2000-01-19 Konotech s.r.o. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine
JP2010196681A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の過給システム
JP2011058401A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Mazda Motor Corp 車両搭載用のターボ過給機付エンジンおよびその制御方法
WO2011036083A1 (de) * 2009-09-22 2011-03-31 Abb Turbo Systems Ag Turbocompoundsystem und komponenten
JP2012062823A (ja) * 2010-09-16 2012-03-29 Isuzu Motors Ltd 電動ターボシステム
WO2012110217A1 (de) * 2011-02-17 2012-08-23 Voith Patent Gmbh Antriebsstrang mit aufgeladenem verbrennungsmotor und turbocompoundsystem
WO2013083211A1 (de) * 2011-12-06 2013-06-13 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen kraftwagen
US20170058840A1 (en) * 2015-08-27 2017-03-02 GM Global Technology Operations LLC Turbocharging system with electric motor(s)
WO2017211564A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Jaguar Land Rover Limited Internal combustion engine intake system and valve assembly

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0972924A1 (de) * 1998-07-14 2000-01-19 Konotech s.r.o. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine
JP2010196681A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の過給システム
US8635869B2 (en) 2009-02-27 2014-01-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbocharging system for internal combustion engine
JP2011058401A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Mazda Motor Corp 車両搭載用のターボ過給機付エンジンおよびその制御方法
WO2011036083A1 (de) * 2009-09-22 2011-03-31 Abb Turbo Systems Ag Turbocompoundsystem und komponenten
JP2012062823A (ja) * 2010-09-16 2012-03-29 Isuzu Motors Ltd 電動ターボシステム
WO2012110217A1 (de) * 2011-02-17 2012-08-23 Voith Patent Gmbh Antriebsstrang mit aufgeladenem verbrennungsmotor und turbocompoundsystem
WO2013083211A1 (de) * 2011-12-06 2013-06-13 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen kraftwagen
US20170058840A1 (en) * 2015-08-27 2017-03-02 GM Global Technology Operations LLC Turbocharging system with electric motor(s)
CN106481443A (zh) * 2015-08-27 2017-03-08 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有一个或多个电动机的涡轮增压系统
US10082111B2 (en) * 2015-08-27 2018-09-25 GM Global Technology Operations LLC Turbocharging system with electric motor(s)
WO2017211564A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Jaguar Land Rover Limited Internal combustion engine intake system and valve assembly

Also Published As

Publication number Publication date
JP3160822B2 (ja) 2001-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2526100B2 (ja) 過給機の制御装置
JP2640757B2 (ja) 過給機の制御装置
JPH055419A (ja) 回転電機付ターボチヤージヤの制御装置
US5577385A (en) Electropneumatic engine supercharger system
CN1090284C (zh) 带助动器的可变几何形状的涡轮增压系统
US6922996B2 (en) Method for controlling an electrically driven compressor
CN107002599B (zh) 用于内燃发动机的增压装置以及用于所述增压装置的操作方法
EP0782663B1 (en) Turbocharged internal combustion engine arrangement
IL109352A0 (en) Modification of heavy duty combustion turbine into higher efficiency multi-shaft reheat turbine with intercooling and recuperation
JP3367050B2 (ja) 燃料電池用プロセス空気の2段過給方法及び装置
KR20180068005A (ko) 엔진 시스템
US20190363381A1 (en) Device For The Air Supply Of A Fuel Cell, Preferentially Of A Fuel Cell Operated With Hydrogen
JPH06229253A (ja) 排気エネルギー回収装置
US3570240A (en) Supercharging apparatus for diesel and multifuel engines
JP2884725B2 (ja) ツインターボチャージャの制御装置
JP2004068816A (ja) 過給式内燃機関
US6604362B2 (en) Turbocharger electric preheater for exhaust gases with integrated generator and storage device
EP0349211B1 (en) Exhaust-driven electric generator system for internal combustion engines
JPH062553A (ja) 排気エネルギー回収装置
JPH06229250A (ja) 排気エネルギー回収装置
JPS59141709A (ja) タ−ボ過給機付エンジンの排気浄化装置
JPH0261392A (ja) ターボコンプレッサの起動方法および起動装置
JP3136857B2 (ja) ツインターボチャージャ制御装置
JP3094604B2 (ja) 排気エネルギー回収装置
JPH0565830A (ja) 2サイクルターボコンパウンドエンジンの制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees