JPH0650160A - ターボチャージャの過回転防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】タービン軸に回転電機を取付けたターボチャー
ジャの過大な回転を、回転数と電流の位相との検出に基
づき、制動磁界を生じさせて回転を低下させる。 【構成】回転電機３に接続された電力変換器４は整流回
路やインバータなどを有し、位相検出回路、中央処理装
置、メモリーなどを備えたコントローラ６には回転数や
位相などが入力されている。そして最大回転数の範囲で
遅れ力率の場合にはコントローラ６からインバータに指
令が発せられ、回転電機３の固定子に制動磁界を発生さ
せる位相の電流を通じさせて回転子を制動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転軸に回転電機を備え
たターボチャージャの過大な回転を防ぐターボチャージ
ャの過回転防止装置に関する。

【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、タービン軸に取付けたコンプレッサを
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
が広く使用されている。この種のターボチャージャのタ
ービン軸に電動発電機となる回転電機を取付け、エンジ
ンの運転状態に応じ、回転電機の電動駆動により過給作
動の助勢を行ったり、または回転電機に発電作動させて
排気エネルギーを電力として回収するなど、通常は大気
に放出されている排気の活用が図られている。

【０００３】そして、このような回転電機を備えたター
ボチャージャの共振回転数における振動発生などの弊害
を防止するため、共振回転数近傍に到達時に回転電機の
運転制御により共振点の通過を早めるターボチャージャ
の回転制御装置が特願平３−２８４０４６号として本出
願人により出願されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の出願されたター
ボチャージャの回転制御装置は共振回転数における弊害
を防止するには有効であるが、車両の走行モードにての
ターボチャージャの最大回転数を超過するような過渡現
象や故障モードの場合には対応できず、この様な場合に
は直ちに制御しないと重大な事故が発生するという問題
がある。

【０００６】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は回転電機付ターボチャージャが
規定の最大回転数を越える場合は直ちに制動制御して過
大な回転を防ごうとするターボチャージャの過回転防止
装置を提供することにある。

【０００７】

【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、タービン軸に回転電機を配置した
ターボチャージャの過大回転を防止するターボチャージ
ャの過回転防止装置において、前記の回転電機の回転数
と電流の位相を入力して力率を検出し、最大回転数にて
遅れ力率の場合は前記回転電機に制動磁界を生ぜしめる
制御手段を設けたターボチャージャの過回転防止装置が
提供される。

【０００８】

【作用】回転数と位相を入力する制御手段が最大回転時
に遅れ力率を検出したときは回転電機の回転子を制動す
る磁界を固定子に発生させるので、回転電機の回転が制
動を受けて低下し、事故を招くような過大な回転が防止
される。

【０００９】

【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。

【００１０】図１は本発明にかかるターボチャージャの
過回転防止装置の一実施例の回路を示す構成図であり、
図２は本実施例が適用されるターボチャージャとエンジ
ンとの関連を示すブロック図である。

【００１１】まず図２において、１はターボチャージャ
であり、エンジン２とは排気管２１と吸気管２２とによ
り接続され、排気ガスにより駆動されるタービン１１
と、その回転軸１２に取付けられたコンプレッサ１３と
を備えている。

【００１２】そしてタービントルクによりコンプレッサ
１３が駆動されると、その圧気作動によってエンジン２
に過給気を圧送する。

【００１３】３は電動または発電作動する回転電機（Ｔ
ＣＧ）で、回転軸１２にその回転子３１が直結され、該
回転子３１に対応する固定子３２は三相巻線がなされて
ターボチャージャ１のハウジング１４に取付けられてい
る。また１５はベアリングで高速回転する回転軸１２を
軸支するものである。

【００１４】４は電力変換器で、図１に示す整流回路や
インバータなどの強電回路を備え、入力されるバッテリ
５からの直流電力を所定周波数の交流電力に変換して回
転電機３の駆動電力にしたり、または発電作動時の回転
電機３からの交流出力を整流してバッテリ５の充電電力
に変換するものであり、本実施例では特に後述するコン
トローラからの指令により回転電機３の過大回転時の駆
動状態を制御するように構成されている。

【００１５】コントローラ６は電子制御装置からなるも
ので、図１に示すように、位相検出回路、中央制御装
置、メモリー、Ｄ／Ａ変換回路、オペアンプ、Ａ／Ｄ変
換回路などを備えており、電力変換器４から入力された
回転電機３の回転数や電流の位相に基づいて力率をチェ
ックし、その力率に応じて回転電機３の通常の制御処理
か、過大回転を防止するような制御処理かの判断を行
い、制動の場合には電力変換器４のインバータを制御し
て、回転電機３の固定子３２に対し制動磁界を発生させ
る位相の電流を通ずるように構成されている。

【００１６】図３は本実施例の作動の一例を示す処理フ
ロー図であり、同図によってその処理を説明すると、ま
ずステップ１では入力された回転電機３の回転数をチェ
ックし、予め設定された最大回転数に未達の場合は回転
電機３の通常制御に移るが、最大回転数を超過のときは
ステップ２にて力率のチェックを行う。そして遅れ力率
の場合はステップ３に進んで電動駆動を停止し、位相検
出回路により回転数および位相を図４に示すように検出
して対応する交流周波数をステップ４にて設定する。つ
いでステップ５では回転電機３の回転子３１の磁極に合
わせて制動する磁界を生じさせる制動電流を設定すると
ともに、ステップ６では位相が検出されたパルス信号の
立下りと同位相に出力して図５（ｂ）に示すように固定
子３２を励磁して回転子３１の回転を制動する。

【００１７】なお、固定子の励磁は通常は図５（ａ）の
矢印Ａに示す方向の回転磁界を固定子に生じさせるが、
制動に際しては回転子の磁極に対して図５（ｂ）のよう
な磁界を固定子に発生させて磁気力により回転子を制動
することになる。

【００１８】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。

【００１９】

【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
回転電機を取付けたターボチャージャが走行モードにお
ける過渡現象や故障時などで規定された最大回転数を超
える場合には、回転数や位相が入力されるコントローラ
が回転子を制動する電流を固定子に通じて回転数を低下
させるので、過大回転が短時間に制御されて、ターボチ
ャージャや回転電機の重大な事故の発生が防止される効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるターボチャージャの過回転防止
装置の一実施例を回路を示す構成図である。

【図２】本実施例が適用されるターボチャージャとエン
ジンとの関連を示すブロック図である。

【図３】本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であ
る。

【図４】本実施例における位相検出回路の入力および出
力波形図である。

【図５】制動時の磁界を示す説明図である。

【符号の説明】

１…ターボチャージャ ２…エンジン ３…回転電機 ４…電力変換器 ６…コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タービン軸に回転電機を配置したターボチ
   ャージャの過大回転を防止するターボチャージャの過回
   転防止装置において、前記の回転電機の回転数と電流の
   位相を入力して力率を検出し、最大回転数にて遅れ力率
   の場合は前記回転電機に制動磁界を生ぜしめる制御手段
   を設けたことを特徴とするターボチャージャの過回転防
   止装置。