JPS59141713A - 排気エネルギ回生装置 - Google Patents

排気エネルギ回生装置

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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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turbine
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Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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    • 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
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    • F02B37/12Control of the pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • 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
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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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
【図面の簡単な説明】
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)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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. (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. (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。
JP58015118A 1983-01-31 1983-01-31 排気エネルギ回生装置 Granted JPS59141713A (ja)

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JPH0359245B2 JPH0359245B2 (ja) 1991-09-10

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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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

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JPH0359245B2 (ja) 1991-09-10

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