JPS59141713A - 排気エネルギ回生装置 - Google Patents
排気エネルギ回生装置Info
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- JPS59141713A JPS59141713A JP58015118A JP1511883A JPS59141713A JP S59141713 A JPS59141713 A JP S59141713A JP 58015118 A JP58015118 A JP 58015118A JP 1511883 A JP1511883 A JP 1511883A JP S59141713 A JPS59141713 A JP S59141713A
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- Japan
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- exhaust
- engine
- exhaust turbine
- intake
- 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
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- 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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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は排気エネルギ回生装置に係り、特にエンジンよ
シ排出される排気ガスの有するエネルギを効率良くエイ
シン側に回生ずることができる排気エネルギ回生装置に
関する。
シ排出される排気ガスの有するエネルギを効率良くエイ
シン側に回生ずることができる排気エネルギ回生装置に
関する。
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、排気パルプ
、ピストンなどにセラミックスを使用した断熱式の内燃
機関が開発されている。この内燃機関によれば、その内
部に発生した熱を放熱して内燃ti!Al18を冷却す
る必要はなく、逆に発生した高熱の排気ガスの有するエ
ネルギーをエンジンの出力軸(クランク軸)に帰還させ
て運転効率向上の目的に利用できる。さて、か\る内燃
機関における排気エネルギの同化性としては、従来よシ
排気カスによシ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同転力
を多段のギヤによる速度変換により減速し、クランク軸
に帰還させるものが知られている。しかし、か\る従来
の排出ガス回生法においては、部分負荷時にも空気をエ
ンジンの吸゛気管に圧送するコンプレッサ(ターボチャ
ージャとしてのコンプレッサ)を作動させているため、
空気量が多くな漫排出ガス温度が非常に低くなる。
シリンダライナー、シリンダヘッド断熱板、排気パルプ
、ピストンなどにセラミックスを使用した断熱式の内燃
機関が開発されている。この内燃機関によれば、その内
部に発生した熱を放熱して内燃ti!Al18を冷却す
る必要はなく、逆に発生した高熱の排気ガスの有するエ
ネルギーをエンジンの出力軸(クランク軸)に帰還させ
て運転効率向上の目的に利用できる。さて、か\る内燃
機関における排気エネルギの同化性としては、従来よシ
排気カスによシ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同転力
を多段のギヤによる速度変換により減速し、クランク軸
に帰還させるものが知られている。しかし、か\る従来
の排出ガス回生法においては、部分負荷時にも空気をエ
ンジンの吸゛気管に圧送するコンプレッサ(ターボチャ
ージャとしてのコンプレッサ)を作動させているため、
空気量が多くな漫排出ガス温度が非常に低くなる。
そして、排出ガス温度が低いために、タービン効率が低
下し、エンジン出力軸に帰還されるエネルギが減少する
。尚、排気ガスからの回収エンタルピは一定流量以上で
は温度に依存し、温度が高ければ高い程よい。
下し、エンジン出力軸に帰還されるエネルギが減少する
。尚、排気ガスからの回収エンタルピは一定流量以上で
は温度に依存し、温度が高ければ高い程よい。
以上から、本発明の目的は内燃機関の排気ガスが保持し
ているエネルギーをクランク軸に効率良く帰還せしめる
ことができる排気エネルギー回生装置を提供することで
ある。又、本発明の別の目的は部分負荷であっても排気
ガスの温度を高く維持でき、排気カスのエンタルピを大
きくし排気タービン効率を向上でき、結果的に排気ガス
のエネルギーを効率良くエンジンに帰還させることがで
きる排気エネルギー回生装置を提供することである。
ているエネルギーをクランク軸に効率良く帰還せしめる
ことができる排気エネルギー回生装置を提供することで
ある。又、本発明の別の目的は部分負荷であっても排気
ガスの温度を高く維持でき、排気カスのエンタルピを大
きくし排気タービン効率を向上でき、結果的に排気ガス
のエネルギーを効率良くエンジンに帰還させることがで
きる排気エネルギー回生装置を提供することである。
以下、本発明を図面に従って詳細に説明する。
図は本発明の実施例ブロック図である。図示しないピス
トン、シリンダライナー、シリンダヘッド等の燃焼室と
排気ボートなどが断熱構造により構成されたセラミック
製のディーゼルエンジン101には排気マニホールド1
02が連結している。
トン、シリンダライナー、シリンダヘッド等の燃焼室と
排気ボートなどが断熱構造により構成されたセラミック
製のディーゼルエンジン101には排気マニホールド1
02が連結している。
排気マニホ′−ルド102の外壁はセラミックスで構成
されており、この排気マニホールド102には排気連結
管103が連通し、その内部には第1の排気タービン1
04が排気ガスによシ同転可能に配設せしめられている
。第1の排気タービン(高圧用)104の回転軸には第
1の高周波型誘導発電機105の軸が直結している。高
周波型誘導発電機105は排気タービン104により最
高1分間に約10万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
速回転によシ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。排気連結管103内であって第1
の排気タービ配設位置より下流位置に第2の排気タービ
ン(低圧用)106が排気ガスによシ回転可能に配設さ
れている。排気タービン106の回転軸には第2の高周
波型誘導発電機107の回転軸が直結し、又該高周波型
誘尋発を機107の回転軸にはコンプレッサ108が連
結している。尚、このコンプレッサ108は空気をエン
ジンの吸気側に圧送するいわゆるターボチャージャとし
てのコンプレッサであり、吸気ダクト109を介して吸
気マニホールド110に空気を圧送する。第1.第2の
高周波型誘導発電機105,107の出力でめる交流電
圧はそれぞれ第1.第2のコンバータ111,112に
に入力され、その差電圧が点弧位相制御回路114に印
加される。点弧位相制御回路114はEa=Ebとなる
ようにコンバータ112を構成するサイリスタの点弧角
を制御する。コンバータ111,112の出力は並列的
に合成されコンデンサC及びインダクタンスLよシなる
平滑回路115を介して、インバータ116に印加され
る。尚“、F3a=Ebとなるように制御すると共にコ
ンバータ111,112を並列接続したから均等に負荷
分担をすることができる。
されており、この排気マニホールド102には排気連結
管103が連通し、その内部には第1の排気タービン1
04が排気ガスによシ同転可能に配設せしめられている
。第1の排気タービン(高圧用)104の回転軸には第
1の高周波型誘導発電機105の軸が直結している。高
周波型誘導発電機105は排気タービン104により最
高1分間に約10万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
速回転によシ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。排気連結管103内であって第1
の排気タービ配設位置より下流位置に第2の排気タービ
ン(低圧用)106が排気ガスによシ回転可能に配設さ
れている。排気タービン106の回転軸には第2の高周
波型誘導発電機107の回転軸が直結し、又該高周波型
誘尋発を機107の回転軸にはコンプレッサ108が連
結している。尚、このコンプレッサ108は空気をエン
ジンの吸気側に圧送するいわゆるターボチャージャとし
てのコンプレッサであり、吸気ダクト109を介して吸
気マニホールド110に空気を圧送する。第1.第2の
高周波型誘導発電機105,107の出力でめる交流電
圧はそれぞれ第1.第2のコンバータ111,112に
に入力され、その差電圧が点弧位相制御回路114に印
加される。点弧位相制御回路114はEa=Ebとなる
ようにコンバータ112を構成するサイリスタの点弧角
を制御する。コンバータ111,112の出力は並列的
に合成されコンデンサC及びインダクタンスLよシなる
平滑回路115を介して、インバータ116に印加され
る。尚“、F3a=Ebとなるように制御すると共にコ
ンバータ111,112を並列接続したから均等に負荷
分担をすることができる。
インバータ116は平滑囲路115の出力電圧を3相の
交流電圧に変換し、これを誘導電動機117に印加して
、該電動機を駆動する。誘導電動機117の同転はギヤ
118a、118bを介してクランク軸118に伝達さ
れ、排気エネルギーはクランク軸に帰還される。
交流電圧に変換し、これを誘導電動機117に印加して
、該電動機を駆動する。誘導電動機117の同転はギヤ
118a、118bを介してクランク軸118に伝達さ
れ、排気エネルギーはクランク軸に帰還される。
一方、エンジン101にはマイクロコンピュータ構成の
制御ユニット119が装備されておシ、該制御ユニット
にはクランクシャフトの回転速度を検出するヒックアッ
プコイル型の速度センサ120から実回転速度信号SP
が入力され、又、排気タービン105の出口温度センサ
121から検出温度TOLが印加されている。制御ユニ
ット119内蔵のROMにはエンジン回転速度SPと排
気ガス温度TOLとから排気タービンの効率を算出する
マツプが記憶されているから、制御ユニット119はエ
ンジンの実回転速度と排気ガス温度が入力され\ば容易
に排気タービンの効率ηを算出できる。そして、エンジ
ンが部分負荷でタービン効率が所定値η0より小さいと
き制御ユニット119は、アクチュエ−タ122に制御
信号を入力し、該アクグーユエータをして吸気ダクト1
09に取付けられたシャッタ(絞9弁)123を絞らせ
(弁開度制御し)、通過空気凰を減小させる。又、制御
ユニット119は(イ)部分負荷のときにはアクチュエ
ータ124に制御信号を出力して、コンプレッサバイパ
ス通路125内に設けられたシャッタ126を開らき、
空気をしてコンプレッサ108をバイパスさせると共に
、(ロ)アクチュエータ127に制御信号を入力してコ
ンプレッサ側の通路128内に設けられたシャッタ12
9を閉じる。シャッタ123の絞り量制御、シャッタ1
26の開放、シャッタ129の閉鎮によシ、吸気量が減
小すると、排気ガスの温度が次第に上昇し、タービン効
率も上昇する。そして、以後タービン効率η′の算出、
所定値η0との比較、シャッタ123の絞り量制御を繰
り返えし、タービン効率ηが所定値η。
制御ユニット119が装備されておシ、該制御ユニット
にはクランクシャフトの回転速度を検出するヒックアッ
プコイル型の速度センサ120から実回転速度信号SP
が入力され、又、排気タービン105の出口温度センサ
121から検出温度TOLが印加されている。制御ユニ
ット119内蔵のROMにはエンジン回転速度SPと排
気ガス温度TOLとから排気タービンの効率を算出する
マツプが記憶されているから、制御ユニット119はエ
ンジンの実回転速度と排気ガス温度が入力され\ば容易
に排気タービンの効率ηを算出できる。そして、エンジ
ンが部分負荷でタービン効率が所定値η0より小さいと
き制御ユニット119は、アクチュエ−タ122に制御
信号を入力し、該アクグーユエータをして吸気ダクト1
09に取付けられたシャッタ(絞9弁)123を絞らせ
(弁開度制御し)、通過空気凰を減小させる。又、制御
ユニット119は(イ)部分負荷のときにはアクチュエ
ータ124に制御信号を出力して、コンプレッサバイパ
ス通路125内に設けられたシャッタ126を開らき、
空気をしてコンプレッサ108をバイパスさせると共に
、(ロ)アクチュエータ127に制御信号を入力してコ
ンプレッサ側の通路128内に設けられたシャッタ12
9を閉じる。シャッタ123の絞り量制御、シャッタ1
26の開放、シャッタ129の閉鎮によシ、吸気量が減
小すると、排気ガスの温度が次第に上昇し、タービン効
率も上昇する。そして、以後タービン効率η′の算出、
所定値η0との比較、シャッタ123の絞り量制御を繰
り返えし、タービン効率ηが所定値η。
以上になったときシャッタ126の絞り動作を停止する
。尚、エンジンが現在部分狛荷時であるか、全負荷時で
あるかの判別はアクセル踏込湿或いは噴射弁の開度によ
り予測できるから、制御二ニット119にアクセル踏込
量検出部130よりアクセル踏込fiAFQを入力すれ
ば容易に制御ユニット119は部分負荷時を判別できる
。
。尚、エンジンが現在部分狛荷時であるか、全負荷時で
あるかの判別はアクセル踏込湿或いは噴射弁の開度によ
り予測できるから、制御二ニット119にアクセル踏込
量検出部130よりアクセル踏込fiAFQを入力すれ
ば容易に制御ユニット119は部分負荷時を判別できる
。
以上、本発明によれば部分負荷時に吸気量を減小して排
気ガスの温度を上昇させるようにしたから、排気ガスの
エンタルピを大きくして排気タービン効率を向上するこ
とができ、排気ガスエネルギーを効率よくエンジンに帰
還させることができた。又、本発明においては高圧用、
低圧用2台の排気タービンを設けると共に、各タービン
に交流発電機を連結して、各交流発電機の出力、をAC
−DC変換して、DC出力を並列合成して帰還させるよ
うにしているから効率良く排気エネルギーをエンジンに
帰還させることができる。
気ガスの温度を上昇させるようにしたから、排気ガスの
エンタルピを大きくして排気タービン効率を向上するこ
とができ、排気ガスエネルギーを効率よくエンジンに帰
還させることができた。又、本発明においては高圧用、
低圧用2台の排気タービンを設けると共に、各タービン
に交流発電機を連結して、各交流発電機の出力、をAC
−DC変換して、DC出力を並列合成して帰還させるよ
うにしているから効率良く排気エネルギーをエンジンに
帰還させることができる。
図は本発明の実施例ブロック図である。
101・・・ディーゼルエンジン、102・・・排気マ
ニホールド、106・・・排気連通管、104,106
・・・第1及び第2の排気タービン、105,107・
・・第1.第2の高周波誘導糞電機、10B・・・コン
プレッサ、109・・・吸気ダクト、111,112・
・・コンi(−タ、116・・・インバータ、117・
・・誘導電動機、118・・・クランク軸、119・・
・制御ユニット、120・・・速度センサ、121・・
・出口温度セ/す、122.124.127・・・アク
チュエータ、123.1.26.129・・・シャッタ
、150・・・アクセル踏込量検出部0 特許出願人 いすり自動車株式会社 代理人 弁理士 辻 實 (外1名)
ニホールド、106・・・排気連通管、104,106
・・・第1及び第2の排気タービン、105,107・
・・第1.第2の高周波誘導糞電機、10B・・・コン
プレッサ、109・・・吸気ダクト、111,112・
・・コンi(−タ、116・・・インバータ、117・
・・誘導電動機、118・・・クランク軸、119・・
・制御ユニット、120・・・速度センサ、121・・
・出口温度セ/す、122.124.127・・・アク
チュエータ、123.1.26.129・・・シャッタ
、150・・・アクセル踏込量検出部0 特許出願人 いすり自動車株式会社 代理人 弁理士 辻 實 (外1名)
Claims (4)
- (1)エンジンの燃焼室、排気管などを断熱構造とする
と共に、排気管内に排気ガスによシ回転せしめられる第
1の排気タービンを配設すると共に、該第1の排気ター
ビンの回転軸に交流発電機を接・続し、又前記排気管内
であって第1の排気タービン配設位置より下流位置に第
2の排気タービンを配設すると共に、該第2の排気ター
ビン回転軸に空気をエンジンの吸気管に圧送するコンプ
レッサを設け、しかも前記交流発電機出力をエンジンの
出力軸に帰還する排気エネルギ回生装置において、エン
ジンの部分負荷を判別して吸気蓋を減少させる制御手段
、該制御手段の出力信号に基いて前記コンプレッ゛すの
吸入口を閉じるアクチュエータと、前記制御手段の出力
信号に基いて吸気管の絞り弁の弁開度を制御するアクチ
ュエータを有することを特徴とする排気エネルギ回生装
置。 - (2)アクセル踏込量に基いて部分負荷か全負荷かの判
別をすることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
載の排気エネルギ回生装置。 - (3)排気タービンの出口における温度を検出する温度
センサとエンジン同転数を検出するセンサを設けると共
に、前記制御手段は排気タービンの出口温度とエンジン
回転数とから排気タービンの効率を算出し、部分負荷時
排気タービン効率が所定値以上となる迄吸気量を減少さ
せることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項又は第
(2)項記載の排気エネルギ回生装置。 - (4)前記第2の排気タービンの回転軸に交流発電流電
圧に変換して合成する第1の変換器と、該変換器出力を
交流に変換する第2の変換器と、第2変換器出力により
駆動されると共に、回転軸が伝達機構を介してエンジン
出力軸に結合された誘導電動機を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第(3)項記載の排気エネルギ回生装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58015118A JPS59141713A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 排気エネルギ回生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58015118A JPS59141713A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 排気エネルギ回生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59141713A true JPS59141713A (ja) | 1984-08-14 |
JPH0359245B2 JPH0359245B2 (ja) | 1991-09-10 |
Family
ID=11879906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58015118A Granted JPS59141713A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 排気エネルギ回生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59141713A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62265417A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-18 | Isuzu Motors Ltd | エンジンのエネルギ−回収装置 |
JPS62276210A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | Isuzu Motors Ltd | エンジンのエネルギ−回収装置 |
JPS62279222A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-04 | Isuzu Motors Ltd | 排気タ−ビンによるエネルギ−回収装置 |
US4798257A (en) * | 1985-10-19 | 1989-01-17 | Isuzu Motors Limited | Energy recovery apparatus for turbo compound engine |
-
1983
- 1983-01-31 JP JP58015118A patent/JPS59141713A/ja active Granted
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4798257A (en) * | 1985-10-19 | 1989-01-17 | Isuzu Motors Limited | Energy recovery apparatus for turbo compound engine |
EP0223419B1 (en) * | 1985-10-19 | 1990-12-19 | Isuzu Motors Limited | Energy recovery apparatus for a turbocharged compound engine |
JPS62265417A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-18 | Isuzu Motors Ltd | エンジンのエネルギ−回収装置 |
JPS62276210A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | Isuzu Motors Ltd | エンジンのエネルギ−回収装置 |
JPH0423092B2 (ja) * | 1986-05-26 | 1992-04-21 | Isuzu Motors Ltd | |
JPS62279222A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-04 | Isuzu Motors Ltd | 排気タ−ビンによるエネルギ−回収装置 |
JPH0423093B2 (ja) * | 1986-05-28 | 1992-04-21 | Isuzu Motors Ltd |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0359245B2 (ja) | 1991-09-10 |
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