JPS59141712A - Engine equipped with exhaust energy recovering device - Google Patents

Engine equipped with exhaust energy recovering device

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JPS59141712A
JPS59141712A JP58015117A JP1511783A JPS59141712A JP S59141712 A JPS59141712 A JP S59141712A JP 58015117 A JP58015117 A JP 58015117A JP 1511783 A JP1511783 A JP 1511783A JP S59141712 A JPS59141712 A JP S59141712A
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exhaust turbine
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PURPOSE:To make available the efficient recovery of exhaust energy, by directly coupling a generator with a first exhaust turbine recovering the exhaust energy and an intake compressor with a second exhaust turbine recovering the remaining exhaust energy. CONSTITUTION:The top end of exhaust manifold 2 of an engine 1 is provided with a first exhaust turbine 3 which has an alternating current generator directly coupled with the turbine shaft 3c thereof, in order that a power may be supplied to an induction electric motor 7 directly coupled with the rotatable shaft 1a of engine via a converter 5, a DC-DC converter 9, an inverter 6 and a phase advancing condenser 8 for thereby recovering an exhaust energy. A second exhaust turbine 14 having an intake compressor 15 directly coupled therewith is provided at the downstream of first exhaust turbine 3 in order to utilize the remaining exhaust energy in a supercharging operation. A main valve 20 closes and a bypass valve 23 opens during a high load and low speed operation, so that a supercharging effect may be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排気エネルギー回収装置を有するエンジンに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an engine having an exhaust energy recovery device.

内礁機関であるガソリンエンジンやディーゼルエンジン
は、燃料をシリンダ内で燃焼させて発生するエネルギー
によってピストンを押し下げて出力を発生し、シリンダ
内での燃焼により発生した排気ガスはそのまま排気マニ
ホールドから外気方向に排出される。この排気ガスは高
温かつ高圧であり、今だかなりのエネルギーを保持して
いる。
Gasoline engines and diesel engines, which are inner reef engines, use the energy generated by burning fuel in the cylinder to push down the piston to generate output, and the exhaust gas generated by combustion in the cylinder is directly directed to the outside air from the exhaust manifold. is discharged. This exhaust gas is high temperature and high pressure, and still retains a considerable amount of energy.

ところで、最近内燃機関の各部たとえば排気マニホール
ドの外壁、シリンダライナー、シリンダヘッド断熱板、
排気バルブ、ピストンなどにセラミックスを使用した断
熱式の内燃機間が開発されている。この内燃機関は、従
来の如くその内部に発生した熱を放熱して内燃機関を冷
却するということを行はず、従来のものよりも高熱の排
気ガスを取り出してこのエネルギーを回収してエンジン
の運転効率を高めようとするものである。従来から行な
われているものを説明すると、排気ガスにより回転され
るタービンを排気口近くに配設せしめておき、このター
ビンから得られた余剰の回転力を多段のギヤによる速度
変換により減速し、クランク軸に帰還させるものである
が、かがる装置はエネルギー回収装置全体の構造が複雑
であり、かつ伝、速効率が悪いため、内燃機関全体の値
段を高価なものにするばかりか運転効率もあまり良くは
なく、部分負荷では使用できないという欠点もあって、
あまり有効なものではなかった。また、前記の如き断熱
エンジンではなく、冷熱装置を設けた通常のエンジンに
おいて、排気ガスにより回転されるタービンを排気口近
くに配設せしめておき、このタービンによって空気コン
プレッサを回転させ、エンジンの高速回転高負荷時に不
足しがちな燃焼用空気を吸気マニホールドに圧送し、エ
ンジンの運転効率を高めようとするものもあったが、こ
の装置においては、タービンを高速回転時に有効な圧縮
空気を生ずる高速型とする必要があり、従って、このタ
ービンによっては、排気ガスの流速が低速の時には有効
な圧縮空気を発生することかできず、エンジンの低速回
転高負荷時に不足する空気を有効にエンジンに送り込む
ことができず、低速回転高負荷時のエンジンの運転効率
な向上させることはできない。また、この装置にあって
は、エンジンの高速回転時に、タービンで発生する圧縮
空気の全てをエンジンに供給すると供給量が過大となる
ため、排気ガスの一部をバイパスして大気中に直接放出
する必要が生ずることとなり、さらに低速回転時の排気
エネルギーはすべて大気中に直接放出することとなり、
これらのエネルギーを有効に利用することができなかっ
た。
By the way, recently various parts of internal combustion engines such as the outer wall of the exhaust manifold, cylinder liner, cylinder head insulation plate, etc.
A thermally insulated internal combustion engine using ceramics for exhaust valves, pistons, etc. has been developed. This internal combustion engine does not cool the internal combustion engine by dissipating the heat generated inside it, as in the past, but extracts hotter exhaust gas and recovers this energy to operate the engine. This is an attempt to increase efficiency. To explain what has been done in the past, a turbine rotated by exhaust gas is placed near the exhaust port, and the surplus rotational power obtained from this turbine is reduced by speed conversion using multi-stage gears. The energy recovery device is used to return energy to the crankshaft, but the overall structure of the energy recovery device is complex and the transmission and speed efficiency is poor. is also not very good, and has the disadvantage that it cannot be used under partial load.
It wasn't very effective. In addition, instead of the adiabatic engine as described above, in a normal engine equipped with a cooling device, a turbine rotated by exhaust gas is placed near the exhaust port, and this turbine rotates an air compressor, causing the engine to operate at high speed. Some systems attempted to improve engine operating efficiency by forcefully feeding combustion air, which tends to be insufficient during high rotational loads, to the intake manifold. Therefore, depending on the turbine, it is not possible to generate effective compressed air when the flow velocity of exhaust gas is low, and the air that is insufficient when the engine rotates at low speed and under high load is effectively sent to the engine. Therefore, it is not possible to improve the operating efficiency of the engine at low speeds and high loads. In addition, with this device, when the engine rotates at high speed, supplying all of the compressed air generated by the turbine to the engine would result in an excessive supply amount, so some of the exhaust gas is bypassed and released directly into the atmosphere. Furthermore, all the exhaust energy during low-speed rotation is released directly into the atmosphere.
These energies could not be used effectively.

本発明は、このような従来の欠点を改善せんとするもの
であり、その目的は、断熱エンジンにおいてその排気ガ
スが保持しているエネルギーを効率良く回収してエンジ
ンの運転効率を高めるとともに過給動作を有効となし得
ることができるような排気エネルギー回収装置伺きエン
ジンを提供することにある。
The present invention aims to improve these conventional drawbacks, and its purpose is to efficiently recover the energy held in the exhaust gas in an adiabatic engine, thereby increasing the engine operating efficiency and supercharging the engine. An object of the present invention is to provide an engine with an exhaust energy recovery device that can be operated effectively.

次に本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。Next, one embodiment of the present invention will be described in detail using the drawings.

図は本発明の構成図であり、同図中1は断熱形式のエン
ジンである。このエンジンは、前述のように、シリンダ
ライナー、シリンダヘッド断熱板、排気バルブ、ピスト
ンなどにセラミ・ンクスを使用した断熱式のものである
。2は排気マニホールドであり、外壁はセラミックスで
構成されて、断熱構造となっている。排気マニホールド
2の先端には、第1の排気タービン3が接続されている
。第1の排気タービン3には排気マニホールド2から直
接高温Φ高速の排気ガスが通過するため、該排気タービ
ン3は高速回転で有効な出力を生じるいわゆる高速型の
タービンとする。3aはタービン渦室であり、内部にタ
ービンブレード3bが回転可能に配設されている。4は
高圧の交流発電機であり、その回転軸は排気タービン3
のタービン軸3Cと直結している。交流発電機4は、回
転子が永久磁石で構成され、固定側に電機子巻線を配設
した2極交流発電機である・。この交流発電機4は、第
1の排気タービン3により、最高1分間に約lO万回程
度の回転数で駆動されるので、回転子は細くかつ回転軸
方向に長く形成されており、高速回転により生ずる遠心
力を極力少なくして、回転子の破壊を防止している。ま
た、この交流発電機4は高速回転であるため、自動車用
としては高電圧の約200V程度、周波数的3・5 K
Hz程度の交流電圧を発生する。5はサイリスタ・ブリ
ッジにより構成されているコンバータであり、交流発電
機4により発電された交流を直流(除垢)に変換する。
The figure is a block diagram of the present invention, and numeral 1 in the figure is an adiabatic type engine. As mentioned above, this engine is a heat-insulating type that uses Ceraminx for the cylinder liner, cylinder head insulation plate, exhaust valve, piston, etc. 2 is an exhaust manifold whose outer wall is made of ceramics and has a heat insulating structure. A first exhaust turbine 3 is connected to the tip of the exhaust manifold 2 . Since high-temperature Φ high-speed exhaust gas directly passes through the first exhaust turbine 3 from the exhaust manifold 2, the exhaust turbine 3 is a so-called high-speed turbine that generates effective output at high speed rotation. Reference numeral 3a denotes a turbine vortex chamber, in which a turbine blade 3b is rotatably disposed. 4 is a high-pressure alternator, whose rotating shaft is connected to the exhaust turbine 3.
It is directly connected to the turbine shaft 3C. The alternator 4 is a two-pole alternator whose rotor is composed of a permanent magnet and has an armature winding on the fixed side. This alternator 4 is driven by the first exhaust turbine 3 at a maximum rotation speed of about 10,000 times per minute, so the rotor is thin and long in the direction of the rotation axis, and rotates at high speed. The resulting centrifugal force is minimized to prevent rotor damage. In addition, since this alternator 4 rotates at high speed, it is suitable for use in automobiles at a high voltage of about 200 V and a frequency of 3.5 K.
Generates an alternating current voltage of about Hz. A converter 5 is composed of a thyristor bridge, and converts the alternating current generated by the alternating current generator 4 into direct current (for descaling).

このコンバータを構成するサイリスタは、3φ5 KH
z程度の周波数でも十分に作動する高周波用のサイリス
タである。6はインバータであり、上記コンバータ5に
よって変換された直流を交流に変換する。なお該インバ
ータ6は、後述する制御装置21から送られて来る指令
偶号vCにより指令される周波数の交流を出力し、その
周波数はエンジンlの回転数に依存し、はぼ数10Hz
から数100Hzの間にある。7は誘導電動機であり、
その回転軸は2枚の歯車7aと7bを介してエンジン1
の出力軸1aと連結している。8は進相用のコンデンサ
である。9は制御装置21から送られて来る制御信号C
8によりオン・オフ制御されるスイッチング回路、lO
は高圧型のバッテリーである。
The thyristor that makes up this converter is 3φ5 KH
This is a high frequency thyristor that operates satisfactorily even at frequencies around Z. 6 is an inverter, which converts the DC converted by the converter 5 into AC. Note that the inverter 6 outputs an alternating current at a frequency commanded by a command even number vC sent from a control device 21 to be described later, and the frequency depends on the rotation speed of the engine l and is approximately 10 Hz.
to several hundred Hz. 7 is an induction motor,
The rotating shaft is connected to the engine 1 through two gears 7a and 7b.
It is connected to the output shaft 1a of. 8 is a phase advance capacitor. 9 is a control signal C sent from the control device 21
A switching circuit controlled on/off by 8, lO
is a high voltage type battery.

第1の排気タービン3の出口部には第2の排気タービン
14が接続され、残余の排気ガスエネルギーを回収する
。この第2の排気タービン14は、比較的低速の空気流
速でもっとも有効な圧縮空気を生ずる特性を有するいわ
ゆる低速型のものとする。14aはタービン渦室であり
、内部にタービンブレード14bが回転可能に配設され
ている。15は吸気用コンプレッサであり、その回転軸
は第2の排気タービン14のタービン軸14cと直結し
ている。吸気用コンプレッサ15によって圧縮された圧
縮空気は導入管16を通じて吸気マニホールド17に圧
送される。22は排気バイパス回路であり、排気マニホ
ールド2がらの排気ガスを直接第2の排気タービン14
に送るために設けられている。20はメインバルブ、2
3はバイパスバルブであり、各々のバルブには該バルブ
を開閉するためアクチュエータ24.25が設けられて
いる。18は、たとえば歯車7bの歯数をピーツクアッ
プコイルにて計数するような構造を有する回転数検出器
である。19はラック位置やアクセル踏込量などからエ
ンジン1の負荷を検出する負荷検出器である。21は制
御装置であり、回転数検出器18、負荷検出器19のデ
ータから第1のJjE気タービン3に送るべき排気ガス
の量と12の排気タービン14に直接送るべき排気ガス
のblを、+132. L、その44号を7クチユエー
タ24,25に送す、メインバルブ20.バイパスバル
ブ23の開度を制御するものである。また、該制御装置
21は、電流検出器26.27の出力を見ながらインバ
ータ6をカ行又は回生状態で運転するための指令信号V
Cを出力するとともに、スイッチング回路9をオン会オ
フ制御する制御信号C8を出力する。28は空気圧セン
サである。
A second exhaust turbine 14 is connected to the outlet of the first exhaust turbine 3 to recover residual exhaust gas energy. This second exhaust turbine 14 is of the so-called low-speed type, which has the characteristic of producing the most effective compressed air at relatively low air flow velocities. Reference numeral 14a denotes a turbine vortex chamber, in which a turbine blade 14b is rotatably disposed. Reference numeral 15 designates an intake compressor, and its rotating shaft is directly connected to the turbine shaft 14c of the second exhaust turbine 14. Compressed air compressed by the intake compressor 15 is sent under pressure to the intake manifold 17 through the introduction pipe 16. 22 is an exhaust bypass circuit, which directs the exhaust gas from the exhaust manifold 2 to the second exhaust turbine 14.
It is set up for sending to. 20 is the main valve, 2
3 is a bypass valve, and each valve is provided with actuators 24 and 25 for opening and closing the valve. Reference numeral 18 denotes a rotation speed detector having a structure such that, for example, the number of teeth of the gear 7b is counted by a peak-up coil. Reference numeral 19 denotes a load detector that detects the load on the engine 1 from the rack position, the amount of accelerator depression, and the like. 21 is a control device that determines the amount of exhaust gas to be sent to the first JJE turbine 3 and the BL of exhaust gas to be sent directly to the exhaust turbines 12 from the data of the rotation speed detector 18 and the load detector 19; +132. L, the main valve 20. which sends No. 44 to the 7 cutout units 24 and 25. This controls the opening degree of the bypass valve 23. The control device 21 also sends a command signal V to operate the inverter 6 in the power or regenerative state while monitoring the outputs of the current detectors 26 and 27.
C, and also outputs a control signal C8 for controlling the switching circuit 9 on-off. 28 is an air pressure sensor.

次に本発明の動作について説明する。Next, the operation of the present invention will be explained.

まず、エンジン1を始動するにあたって、メインバルブ
20は全開の状態、バイパスバルブ23は全開の状態に
おかれ、エンジン1から吐出される排気ガスは全て排気
タービン3に流入せしめる。
First, when starting the engine 1, the main valve 20 is fully opened, the bypass valve 23 is fully opened, and all exhaust gas discharged from the engine 1 is allowed to flow into the exhaust turbine 3.

エンジンlが回転を始めて、第1の排気タービン3に高
温Φ高圧の排気ガスが送入されると、第1の排気タービ
ン3のタービンブレード3bが回転を始め、交流発電機
4が駆動されて、発電を始める。交流発電機4で発生し
た高い周波数を有する交流電力はいったんコンバータ5
で直流に変換され、この直流゛電力はインバータ6で誘
導電動機7を駆動するような低周波の交流に変換され、
これを駆動しようとするが、第1の排気タービン3の回
転数が少ないため、交流発電機4の出力電力も小さく、
誘導電動機7を駆動するに至らない。
When the engine l starts rotating and high-temperature Φ high-pressure exhaust gas is fed into the first exhaust turbine 3, the turbine blades 3b of the first exhaust turbine 3 start rotating, and the alternator 4 is driven. , starts generating electricity. The high frequency AC power generated by the AC generator 4 is once transferred to the converter 5.
This DC power is converted into a low frequency AC power that drives an induction motor 7 by an inverter 6.
An attempt is made to drive this, but since the rotation speed of the first exhaust turbine 3 is low, the output power of the alternator 4 is also small.
The induction motor 7 cannot be driven.

エンジンlの回転数が漸次上昇して排気ガスの圧力も高
くなり、その温度も上昇すると、交流発電機4の出力電
力もト昇する。そして、′インバータ6の出力電力が誘
導電動機7の逆起電力よりも大きくなるとインバータ6
は力行状態となり誘導電動機7を駆動するようになる。
As the rotation speed of the engine 1 gradually increases, the pressure of the exhaust gas also increases, and its temperature also increases, the output power of the alternator 4 also increases. 'When the output power of the inverter 6 becomes larger than the back electromotive force of the induction motor 7, the inverter 6
becomes a power running state and starts to drive the induction motor 7.

そして、誘導電動機7はエンジンlの出力軸1aをその
出力が増加する方向に駆動するため、排気ガスが有する
工ネルギーは回収されてエンジン1の出力軸1aに帰還
される。
Since the induction motor 7 drives the output shaft 1a of the engine 1 in a direction that increases its output, the energy contained in the exhaust gas is recovered and fed back to the output shaft 1a of the engine 1.

本発明において、エンジン1が部分負荷状態では、第1
の排気タービン3を駆動し終った排気ガス中に、可成り
のエネルギーが残存する。このため、第1の排気タービ
ン3では回収できなかった残余の排気エネルギーは、第
2の排気タービン14を通過するが、この排気エネルギ
ーによって第2の排気タービン14のタービンブレード
14bが回転を始める。これによって、タービンブレー
ド14bと結合されている吸気用コンブレヤサ15が駆
動され、圧縮された空気は導入管16によって吸気マニ
ホールド17に圧送される。しかし、その空気量は大し
たものではない。車両が高速走行しているような状態で
、エンジンlの回転数も大きくなり、全負荷状態で運転
されているときには、排気ガスも高温・高圧になるため
、第1の排気タービン3を通過し、第2の排気タービン
14に達する排気ガスのエネルギーも大きくなり、吸気
マニホールド17に送られる空気圧も−1;昇してイン
ターセプトポイントに近ずく。制御装置21は空気圧セ
ンサ238からの信号によりこれを検出し、インバータ
6に指令信号VCを与えて8内溝電動機7を最大のカ行
状態゛としてエンジンlへのエネルギーの帰還を最大と
し、第1の排気タービン3の負荷を増大せしめる。この
ため第2の排気タービン14の回転数も減少して吸気マ
ニホールド17内の圧力はインターセプトポイントを越
えない。なお、エンジン1の負荷がさらに上昇して吸気
マニホールド17内の空気圧がさらに上昇しようとすれ
ば、スイッチング回路9をオンとし、バッテリー10に
もエネルギーを蓄積させれば、第1の排気タービン3の
負荷も増大し、第2の排気タービン14の回転数は減少
し、吸気マニホールド17内の圧力は低下する。
In the present invention, when the engine 1 is in a partial load state, the first
A considerable amount of energy remains in the exhaust gas that has driven the exhaust turbine 3. Therefore, the remaining exhaust energy that could not be recovered by the first exhaust turbine 3 passes through the second exhaust turbine 14, and the turbine blades 14b of the second exhaust turbine 14 start rotating due to this exhaust energy. As a result, the intake combiner 15 connected to the turbine blade 14b is driven, and the compressed air is sent under pressure to the intake manifold 17 through the introduction pipe 16. However, the amount of air is not large. When the vehicle is running at high speed, the rotational speed of the engine 1 increases, and when the vehicle is operated under full load, the exhaust gas also becomes high temperature and high pressure, so it passes through the first exhaust turbine 3. , the energy of the exhaust gas reaching the second exhaust turbine 14 increases, and the air pressure sent to the intake manifold 17 also increases by -1; approaching the intercept point. The control device 21 detects this based on the signal from the air pressure sensor 238, and gives a command signal VC to the inverter 6 to bring the inner groove motor 7 into the maximum power state, maximizing the return of energy to the engine 1. The load on the exhaust turbine 3 of No. 1 is increased. Therefore, the rotational speed of the second exhaust turbine 14 also decreases, and the pressure within the intake manifold 17 does not exceed the intercept point. Note that if the load on the engine 1 further increases and the air pressure in the intake manifold 17 is about to rise further, the switching circuit 9 is turned on and energy is stored in the battery 10 as well. The load also increases, the rotational speed of the second exhaust turbine 14 decreases, and the pressure in the intake manifold 17 decreases.

エンジン1が低速回転かつ高負荷のとき、すなわち、坂
道をローギアで登畢しているようなときには、吸気マニ
ホールド17から吸入される空気が理想的な空気量より
不足しがちであることが一般に知られているが、このと
きは、メイン/<バルブ20によって、第1の排気ター
ビン3への排気ガスの供給を制限し、バイパスバルブ2
3を開くことによって、第2の排気タービン14へ排気
ガスを直接供給して、燃焼に最適な圧縮空気を吸気マニ
ホールド17へ圧送するのである。第2の排気タービン
14は低速型としているので、有効な圧縮空気をエンジ
ン1に送ることができる。
It is generally known that when the engine 1 is rotating at low speed and under high load, that is, when climbing a slope in a low gear, the amount of air taken in from the intake manifold 17 tends to be less than the ideal amount. However, in this case, the main/< valve 20 restricts the supply of exhaust gas to the first exhaust turbine 3, and the bypass valve 2
3, exhaust gas is directly supplied to the second exhaust turbine 14, and compressed air optimal for combustion is force-fed to the intake manifold 17. Since the second exhaust turbine 14 is of a low speed type, it can send effective compressed air to the engine 1.

メインバルブ20とバイパスバルブ23の開閉の調整は
制御装置21によって行な些れる。すなわち速度検出器
18と負荷検出器19のデータを制御装置21に読み込
み、該制御装置21においてその時の速度、負荷に最適
なメイン/<ルブ20、バイパスバルブ23の開度を計
算し、その制御信号を両アクチュエータ24.25に送
るのである。
The opening and closing of the main valve 20 and the bypass valve 23 are adjusted by a control device 21. That is, the data from the speed detector 18 and the load detector 19 are read into the control device 21, and the control device 21 calculates the opening degrees of the main/<lube 20 and bypass valve 23 that are optimal for the speed and load at that time, and then controls them. A signal is sent to both actuators 24,25.

以上詳細に説明したように、本発明は、従来の装置のよ
うにエンジンの高速回転高負荷時のみしかエンジンの圧
縮空気を圧送できないものと異なり、エンジンの低回転
高負荷時においてもエンジンに圧縮空気を圧送でき、し
かも、高速・高負荷時は云うに及ばず、エンジンの中速
・中負荷運転時あるいは中速φ低負荷時のようにエンジ
ンに圧縮空気を圧送する必要性があまりないときには、
その時の排気エネルギーをエンジンの出力軸に有効に回
収ができる。また、エンジンの出力軸に排気エネルギー
を回収する構造は、従来の機械系にて排気エネルギーを
回収するものに比べて摩擦損失が小さくまた回路電圧を
高くするなどして電気回路抵抗の損失を減少せしめるこ
とができるので1.従来のものに比べてエンジンの燃焼
効率を飛躍的に増進させることができ、しかも、エネル
ギー回収装置全体の構造をきわめて簡易とすることがで
きる。
As explained in detail above, unlike conventional devices that can only pump compressed air when the engine is running at high speeds and under high load, the present invention provides compressed air to the engine even when the engine is running at low speeds and under high loads. Air can be pumped under pressure, and not only at high speeds and high loads, but also when there is little need to pump compressed air to the engine, such as when the engine is operating at medium speeds and medium loads, or when medium speed φ is low load. ,
The exhaust energy at that time can be effectively recovered to the output shaft of the engine. In addition, the structure that recovers exhaust energy on the engine's output shaft has lower friction loss than conventional mechanical systems that recover exhaust energy, and reduces electrical circuit resistance loss by increasing circuit voltage. 1. Because it can be forced. The combustion efficiency of the engine can be dramatically improved compared to conventional ones, and the structure of the entire energy recovery device can be made extremely simple.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は本発明の一実施例を示す構成図である。 1・φエンジン   la・出力軸 2Φ・排気で二ホールド 3会・排気タービン 3a・タービン渦室3b・タービ
ンブレード 30会タービン軸  4・・交流発電機5・・コンバー
タ  6舎・インバータ7・・誘導電動機  7a・歯
車 7b・歯車     8Φ・進相コンデンサ9φ・DC
−DCコンバータ 10・バッテリー  14・排気タービン14a拳ター
ビン渦室 14b・タービンブレード 14cmタービン軸 15・吸気用コンプレッサ 16・導入管    17・吸気マニホールド18・回
転数検出器 19・負荷検出器20・メインバルブ 2
1・制御装置 22・排気バイパス回路 23・バイパスバルブ 24−7クチユエータ 25・アクチュエータ 特許出願人  いすぐ自動車株式会社 代理人  弁理士  辻     實 (外1名)
The figure is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. 1. φ Engine la. Output shaft 2Φ. 2 holds with exhaust 3. Exhaust turbine 3 a. Turbine vortex chamber 3 b. Turbine blade 30. Turbine shaft 4. AC generator 5. Converter 6. Inverter 7. Induction Motor 7a, gear 7b, gear 8Φ, phase advance capacitor 9φ, DC
-DC converter 10, battery 14, exhaust turbine 14a, turbine vortex chamber 14b, turbine blade 14cm, turbine shaft 15, intake compressor 16, introduction pipe 17, intake manifold 18, rotation speed detector 19, load detector 20, main valve 2
1.Control device 22.Exhaust bypass circuit 23.Bypass valve 24-7 Cutuator 25.Actuator Patent applicant: Isugu Jidosha Co., Ltd. Patent attorney: Minoru Tsuji (1 other person)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)エンジンの内部で発生する熱の放熱を抑制すると
ともに、排気ガスのエネルギーを利用して排気タービン
を動作させるエンジンにおいて、排気回路に排気ガスエ
ネルギーを回収する第1の排気タービンを設け、該第1
の排気タービンの後段には残余の排気エネルダーを回収
する第2の排気タービンを設け、前記第1の排気タービ
ンのタービン軸に発電機の回転軸を直結するとともに前
記エンジンの出力軸に電動機の回転軸を結合し、発電機
から発生する電気エネルギーを電動機に与えてこれを駆
動し、電動機の出力をエンジンの出力軸に帰還せしめる
とともに前記第2の排気タービンにて吸気用のコンプレ
ッサを駆動することを特徴とする排気エネルギー回収装
置付きエンジン。
(1) In an engine that suppresses radiation of heat generated inside the engine and operates an exhaust turbine using exhaust gas energy, a first exhaust turbine that recovers exhaust gas energy is provided in the exhaust circuit, The first
A second exhaust turbine is provided downstream of the exhaust turbine to recover the remaining exhaust energy, and the rotating shaft of the generator is directly connected to the turbine shaft of the first exhaust turbine, and the rotating shaft of the electric motor is connected to the output shaft of the engine. Connecting the shafts, applying electric energy generated from the generator to the electric motor to drive it, returning the output of the electric motor to the output shaft of the engine, and driving the intake compressor with the second exhaust turbine. An engine equipped with an exhaust energy recovery device.
(2)エンジンの内部で発生する熱の放熱を抑制す、る
とともに、排気ガスのエネルギーを利用して排気タービ
ンを動作させるエンジンにおいて、排気回路に排気ガス
エネルギーを回収する第1と第2の排気タービンを直列
に設けるとともに、該第1の排気タービンをバイパスす
る排気バイパス回路を設け、前記第1の排気タービンの
タービン軸に発電機の回転軸を直結するとともに前記エ
ンジンの出力軸に電動機の回、転軸を結合し、発電機か
ら発生する一電気エネルギーを電動機に与えてこれを駆
動し、電動機の出力をエンジンの出力軸に帰還せしめる
とともに前記第2の排気タービンにて吸気用のコンプレ
ッサを駆動し、第1の排気タービンと排気バイパス回路
のそれぞれを通過する排気ガスの通過量を制御して最適
状態にてエンジンを運転することを特徴とする排気エネ
ルギー回収装置付きエンジン。
(2) In an engine that suppresses the radiation of heat generated inside the engine and uses exhaust gas energy to operate an exhaust turbine, the first and second Exhaust turbines are provided in series, an exhaust bypass circuit is provided that bypasses the first exhaust turbine, and a rotating shaft of a generator is directly connected to the turbine shaft of the first exhaust turbine, and an electric motor is connected to the output shaft of the engine. The rotating and rotating shafts are connected, and the electric energy generated from the generator is applied to the electric motor to drive it, and the output of the electric motor is returned to the output shaft of the engine, and the second exhaust turbine is used to create an intake compressor. An engine equipped with an exhaust energy recovery device, characterized in that the engine is operated in an optimal state by driving a first exhaust turbine and controlling the amount of exhaust gas passing through each of a first exhaust turbine and an exhaust bypass circuit.
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