JPS5918231A - エンジンの排気および制動エネルギ−回収装置 - Google Patents
エンジンの排気および制動エネルギ−回収装置Info
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- JPS5918231A JPS5918231A JP57126880A JP12688082A JPS5918231A JP S5918231 A JPS5918231 A JP S5918231A JP 57126880 A JP57126880 A JP 57126880A JP 12688082 A JP12688082 A JP 12688082A JP S5918231 A JPS5918231 A JP S5918231A
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- Japan
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- engine
- motor
- generator
- energy
- exhaust
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- 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
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Supercharger (AREA)
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、エンジンにおける排気および制動エネルギー
回収装置に関する。
回収装置に関する。
内燃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
（Ｆ、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シ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、まだかなりのエネルギーを保持
している。
は、燃料をシリンダ内で燃焼させて発生するエネルギー
（Ｆ、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シ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、まだかなりのエネルギーを保持
している。
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、
排気パルプ、ピストンなどにセラミックスを便用した断
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わず、従来のものよシも高熱の排
気ガスを取シ出してこのエネルギーをクランク軸に帰還
させて運転効率を高めようとするものであって、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回転力を多段のギヤによ
る速度変換によシ減速し、クランク軸に帰還させるもの
であるが、排気タービンの回転は非常に高速であシ、そ
れをエンジンのクランク軸へ伝達するためには約１／２
０〜１／１００ の減速を行うことが必要であシ、か
つクラッチの設置を必グとするなど、かかる装置はエネ
ルギー回収装置全体の構造が複雑であり、かつ伝達効率
も悪いため、内燃機関全体の値段を高価なものにするば
かシか運転効率もあまυ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、あまシ有効なものではな
かった。またエンジンブレーキ時に発生する動力は何ら
有効に利用されることなく放置されていた。
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便用した断
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わず、従来のものよシも高熱の排
気ガスを取シ出してこのエネルギーをクランク軸に帰還
させて運転効率を高めようとするものであって、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回転力を多段のギヤによ
る速度変換によシ減速し、クランク軸に帰還させるもの
であるが、排気タービンの回転は非常に高速であシ、そ
れをエンジンのクランク軸へ伝達するためには約１／２
０〜１／１００ の減速を行うことが必要であシ、か
つクラッチの設置を必グとするなど、かかる装置はエネ
ルギー回収装置全体の構造が複雑であり、かつ伝達効率
も悪いため、内燃機関全体の値段を高価なものにするば
かシか運転効率もあまυ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、あまシ有効なものではな
かった。またエンジンブレーキ時に発生する動力は何ら
有効に利用されることなく放置されていた。
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、内燃機関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クランク軸に効率良く
帰還せしめることができるとともに、エンジンブレーキ
時の動力も有効に利用できるような排気および制動エネ
ルギー回収装置を提供することにある。
であり、その目的は、内燃機関の排気ガスが保持してい
るエネルギーを効率良く回収してクランク軸に効率良く
帰還せしめることができるとともに、エンジンブレーキ
時の動力も有効に利用できるような排気および制動エネ
ルギー回収装置を提供することにある。
次に本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。
図は本発明の構成を示し、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
などにセラミッ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シ、内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、排気タービン３が接続されている。４は＾圧
の交流発電機であり、その回転軸は排気タービン６のタ
ービン軸と直結している。交流光′亀機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
極変流発電機である。この交流発電機４は、排気タービ
ン３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。また、この交流光
を機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、周波数約＆５ＫＨ２程度の交流電圧
を発生する。５はエンジン１のクランクシャフトであシ
、先端にギヤ６を有している。７は直流電動機であり、
その回転軸に設けた電動機ギヤ１３は前記ギヤ６と噛合
うように配置される。
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
などにセラミッ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シ、内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、排気タービン３が接続されている。４は＾圧
の交流発電機であり、その回転軸は排気タービン６のタ
ービン軸と直結している。交流光′亀機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
極変流発電機である。この交流発電機４は、排気タービ
ン３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。また、この交流光
を機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、周波数約＆５ＫＨ２程度の交流電圧
を発生する。５はエンジン１のクランクシャフトであシ
、先端にギヤ６を有している。７は直流電動機であり、
その回転軸に設けた電動機ギヤ１３は前記ギヤ６と噛合
うように配置される。
この直流電動機７は電動機ギヤ１５、ギヤ６を介してほ
ぼエンジン１の回転数とマツチする回転数で動作するよ
うにする。８はエレクトロニクスコントローラであυ、
電流の変換、調整をするとともに、アクセルスイッチ８
からの信号およびギヤポジションスイッチ９からの信号
およびエンジンブレーキ状態（直流電動機７が発′ＫＬ
機として作動する場合）を検出し、エンジンブレーキ時
には、直流電動機７の界磁を強めることにょシ誘導起電
力を強めるか（分巻電動機）、直巻巻線の接続を変更す
る（直巻電動機）等の制御動作を行わせ、従来の直流電
動機を発電機に変更することにょシ発電される。１１は
発′＃ｌｆ、機のレギーレータあるいは電圧変換器で、
エンジンブレーキ時の発ｉｔ流をバッテリ１２へ蓄電す
るために設けられている。
ぼエンジン１の回転数とマツチする回転数で動作するよ
うにする。８はエレクトロニクスコントローラであυ、
電流の変換、調整をするとともに、アクセルスイッチ８
からの信号およびギヤポジションスイッチ９からの信号
およびエンジンブレーキ状態（直流電動機７が発′ＫＬ
機として作動する場合）を検出し、エンジンブレーキ時
には、直流電動機７の界磁を強めることにょシ誘導起電
力を強めるか（分巻電動機）、直巻巻線の接続を変更す
る（直巻電動機）等の制御動作を行わせ、従来の直流電
動機を発電機に変更することにょシ発電される。１１は
発′＃ｌｆ、機のレギーレータあるいは電圧変換器で、
エンジンブレーキ時の発ｉｔ流をバッテリ１２へ蓄電す
るために設けられている。
直流電動機７が通常＜Ｓ機あるいは発電機として作動す
る場合は２００Ｖ等の高電圧であるが、自動車等に塔載
されているバッテリ１２の電圧は１２Ｖあるいは２４Ｖ
であり、両者の間には前記電圧変換器１１のような％
正変換システムが必要なのである。
る場合は２００Ｖ等の高電圧であるが、自動車等に塔載
されているバッテリ１２の電圧は１２Ｖあるいは２４Ｖ
であり、両者の間には前記電圧変換器１１のような％
正変換システムが必要なのである。
次に本発明の動作について説明する。
エンジン１が回転を始めて、エンジン１かう高温の排気
ガスが排出されると、排気タービン６が作動し始め、交
流発゛成機４が駆動されて発電を始める。交流発電機４
で発生した電力を直流電動機７に供給してこれを駆動し
ようとするが、排気タービン３の回転数が小さいため、
交流発電機４の出力電圧９も小さく、直流電動部７を駆
動するに至らない。
ガスが排出されると、排気タービン６が作動し始め、交
流発゛成機４が駆動されて発電を始める。交流発電機４
で発生した電力を直流電動機７に供給してこれを駆動し
ようとするが、排気タービン３の回転数が小さいため、
交流発電機４の出力電圧９も小さく、直流電動部７を駆
動するに至らない。
一方、直流′ｔｕ動磯７はエンジン１によ多回転され、
発電機となって直流電圧を発生し、この状態およびアク
セルスイッチ９、ギヤポジション１゜からの信号をエレ
クトロニクスコントローラ８が検出し、発電機として作
動する直流電動機７および電圧変換器を制御し、該発電
機７で発生した電流をバッテリ１２へ蓄電させる。
発電機となって直流電圧を発生し、この状態およびアク
セルスイッチ９、ギヤポジション１゜からの信号をエレ
クトロニクスコントローラ８が検出し、発電機として作
動する直流電動機７および電圧変換器を制御し、該発電
機７で発生した電流をバッテリ１２へ蓄電させる。
エンジン１の回転数が漸次上昇して排気ガスの葉も多く
なシ、その温度も上昇すると、交流発電機４の出力電圧
も上昇し、逐に直流電動機７を駆動するようになる。そ
して、直流電動機７はエンジン１のクランクシャフト５
をその出力が増加する方向に駆動するため、排気ガスが
有するエネルギーが回収されてエンジン１のクランクシ
ャフト５に帰還される。エンジン１０回転数が変化して
もエレクトロニクスコントローラ８が調整をするので、
直流電動機７を最適負荷条件のもとて駆動できるように
制御する。
なシ、その温度も上昇すると、交流発電機４の出力電圧
も上昇し、逐に直流電動機７を駆動するようになる。そ
して、直流電動機７はエンジン１のクランクシャフト５
をその出力が増加する方向に駆動するため、排気ガスが
有するエネルギーが回収されてエンジン１のクランクシ
ャフト５に帰還される。エンジン１０回転数が変化して
もエレクトロニクスコントローラ８が調整をするので、
直流電動機７を最適負荷条件のもとて駆動できるように
制御する。
また、何かの原因で直流電動機７に過大な負荷がかかり
、定格以上の電離、が流れようとすると、これもエレク
トロニクスコントローラ８が検出し、電流を調節し、常
に直流電動機７を最適負荷条件のもとて駆動できるよう
に制御する このような回路構成にすれは、回路全体を高電圧の回路
系にて構成できるので、自動車で通常使用されている１
２Ｖ あるいは２４Ｖ 系の回路構成に比べて、損失も
少なくなる。
、定格以上の電離、が流れようとすると、これもエレク
トロニクスコントローラ８が検出し、電流を調節し、常
に直流電動機７を最適負荷条件のもとて駆動できるよう
に制御する このような回路構成にすれは、回路全体を高電圧の回路
系にて構成できるので、自動車で通常使用されている１
２Ｖ あるいは２４Ｖ 系の回路構成に比べて、損失も
少なくなる。
以上詳細に説明したように、本発明は、エンジンの排気
マニホールド先端に配設した排気タービンのタービン軸
に交流発電機の回転軸を直結するとともに、前記エンジ
ンの出力軸に直流電動・訳の回転軸を駆動連結し、交流
発ｐＨ機から発生する電気エネルギーを直流電動機に与
えてこれを駆動し、直流電動機の出力をエンジンの出力
軸に帰還ぜ１−２め、さらに前記直流′電動機にはバッ
テリを伝熱１．シ、該直流電動機が発電機として作動す
るときの市内を貯えるように構成したので、従来の装置
のように全負荷状態のみしか排気エネルギーを回収して
エンジンに帰還させることができないものや、エンジン
ブレーキ時に発生する動力を何ら有効に利用されること
なく放置されていたものと異なり、エンジンの部分出力
時において排気エネルギーのエンタルピーが低い時でも
容易に回収でき、エンジンブレーキ時の発生電力も有効
に使われることになる。また、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少なく、電
気回路抵抗損失も回路電圧を高くするなどして減少させ
ることができるので、従来のものに比べてエンジンの炉
焼効率を飛躍的に増進させることができる。
マニホールド先端に配設した排気タービンのタービン軸
に交流発電機の回転軸を直結するとともに、前記エンジ
ンの出力軸に直流電動・訳の回転軸を駆動連結し、交流
発ｐＨ機から発生する電気エネルギーを直流電動機に与
えてこれを駆動し、直流電動機の出力をエンジンの出力
軸に帰還ぜ１−２め、さらに前記直流′電動機にはバッ
テリを伝熱１．シ、該直流電動機が発電機として作動す
るときの市内を貯えるように構成したので、従来の装置
のように全負荷状態のみしか排気エネルギーを回収して
エンジンに帰還させることができないものや、エンジン
ブレーキ時に発生する動力を何ら有効に利用されること
なく放置されていたものと異なり、エンジンの部分出力
時において排気エネルギーのエンタルピーが低い時でも
容易に回収でき、エンジンブレーキ時の発生電力も有効
に使われることになる。また、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少なく、電
気回路抵抗損失も回路電圧を高くするなどして減少させ
ることができるので、従来のものに比べてエンジンの炉
焼効率を飛躍的に増進させることができる。
図は本発明の一実施例を示す構成図である。
１・・・エンジン、２・・・排気マニホールド、３・・
・排気タービン、４・・・交流発電機、５・・・クラン
クシャフト、７・・・直流電動機、１２・・・バッテリ 特許出願人 いすソ自鯛車株式会社
・排気タービン、４・・・交流発電機、５・・・クラン
クシャフト、７・・・直流電動機、１２・・・バッテリ 特許出願人 いすソ自鯛車株式会社
Claims (1)
- 内部で発生する熱の放熱を抑制し、排気タービンを備え
たエンジンにおいて、前記排気タービンのタービン軸に
交流発電機の回転軸を直結するとともに前記エンジンの
出力軸に直流電動機の回転軸を駆動連結し、交流発電機
から発生する電気エネルギーを直流電動機に与えてこれ
を駆動し、直流電動機の出力をエンジンの出力軸に帰還
せしめ、さらに前記直流電動機にはバッテリを接続し、
該直流電動機が発電機として作動するときの電力を貯え
るようにしたことを特徴とするエンジンの排気エネルギ
ー回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57126880A JPS5918231A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | エンジンの排気および制動エネルギ−回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57126880A JPS5918231A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | エンジンの排気および制動エネルギ−回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5918231A true JPS5918231A (ja) | 1984-01-30 |
| JPS6219574B2 JPS6219574B2 (ja) | 1987-04-30 |
Family
ID=14946126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57126880A Granted JPS5918231A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | エンジンの排気および制動エネルギ−回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918231A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4745755A (en) * | 1985-07-26 | 1988-05-24 | Isuzu Motors Limited | Control system for supercharged internal combustion engine |
| US4805409A (en) * | 1987-04-24 | 1989-02-21 | Hitachi. Ltd. | Method of and apparatus for recovering exhaust gas energy of internal combustion engine |
| US5079913A (en) * | 1989-09-29 | 1992-01-14 | Isuzu Motors Limited | Turbocharger compound engine system |
-
1982
- 1982-07-21 JP JP57126880A patent/JPS5918231A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4745755A (en) * | 1985-07-26 | 1988-05-24 | Isuzu Motors Limited | Control system for supercharged internal combustion engine |
| US4805409A (en) * | 1987-04-24 | 1989-02-21 | Hitachi. Ltd. | Method of and apparatus for recovering exhaust gas energy of internal combustion engine |
| US5079913A (en) * | 1989-09-29 | 1992-01-14 | Isuzu Motors Limited | Turbocharger compound engine system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6219574B2 (ja) | 1987-04-30 |
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