JPS6293423A - タ−ボコンパウンドエンジンのエネルギ−回収装置 - Google Patents

タ−ボコンパウンドエンジンのエネルギ−回収装置

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JPS6293423A
JPS6293423A JP60233938A JP23393885A JPS6293423A JP S6293423 A JPS6293423 A JP S6293423A JP 60233938 A JP60233938 A JP 60233938A JP 23393885 A JP23393885 A JP 23393885A JP S6293423 A JPS6293423 A JP S6293423A
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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】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の排気エネルギーを回収させること
の可能なターボチャージャを有するターボコンパウンド
エンジンのエネルギー回収装置に係り、特に、ＩＡ気エ
ネルギーにより駆動される交流発電機と、車軸に設けた
電動機を制御してエネルギーの回収を計るターボコンパ
ウンドエンジンのエネルギー回収装置に関する。
（従来の技術） 近年、内燃機関の各部、例えば、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、ビスＩ
・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機関を冷却する必要がなく、発
生した高温度の排気ガスの持つエネルギーを回生させて
内燃機関の出力軸に帰還させ、内燃機関の出力の向−Ｈ
に利用できる。
この種、排気エネルギーの回生方法として、従来から排
気ガスにより回転されるタービンの回転力を、多段の歯
車機構により減速し、てクランク軸に帰還させるものが
知られている。
また、排気エネルギー回生Ｓ装置と１．て、特開昭５９
−１４１７１３号公報にて、交流発′ｒｔｒ、機を有す
る排気夕〜ビンをＩ気ガスの１ネルギーによって回転さ
せ、該９．流発電機Ｉｌｌ力にて内燃機関の山山軸に設
けた誘導電動機を駆動して排気エネルギーを回生ずると
ともに、内燃機関の負荷の大小を判別する手段を設けて
吸気量を制御し、小負荷時には排気ガス温度を高くする
提案がなされている。
（発明が解決しようとする問題点） このような排気エネルギーの回生方法において、前者の
歯車機構を用いてクランク軸に回転力を帰還させる方法
は、歯車の伝達効率を考慮すると、例えば通常一段でそ
の効率は０．９〜０．９５であるので、三段の減速では
約８０％に効率が低下し、また、歯車機構が複雑になり
、そのコストも高くなる。なお、小型乗用車ではエンジ
ンルームの空間が狭いので、歯車機構の設置場所に問題
を生ずる。つぎに後者の排気エネルギー回生装置の提案
では、内燃機関の負荷の大小によって吸気量を制御し、
生じた排気ガスのエネルギーによって、まず交流発電機
を回転させて交流電力を得、この交流電力を制御して誘
導電動機を駆動し、内燃機関の出力軸を回転させている
が、出力軸の駆動量の制御が間接的となる不都合が生じ
た。
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、その
［Ｉ的は、歯車機構を使用せず、（１気エネルギーを発
電−電動機と、発電機とにて電気エネルギーに変換し、
両者よりの電力を内燃機関の汁転状況に応じて制御して
、効率よくエネルギー回収を計る内燃機関のエネルギー
回収装置を提供するにある。
（問題点を解決するためのＬ段） 本発明によれば、燃焼室、１遣気管などを断熱構造とし
た内燃機関の楕−気管内の第１の発”ｆｌｒ、機と。
前記排気管の排気口に設けた第２の発電機と、前記内燃
機関により駆動される市軸に設けた電動機と、前記内燃
機関の運転状態を検出する手段と、検出された運転状態
に応じて前記第１、第２の発電機を駆動制御する−「段
とを旦備１．でなるターボコンパウンドエンジンのＪネ
ルギ−回収装置が提供される。
（作用） 本発明では、アクセルの踏込量を検出して、踏込まない
ときは排気管内の第１の発電機を発電機駆動とすること
で、発電電力を得てバッテリの充電を行い、ブースト圧
を検出して内燃機関の吸入圧が低いときはバッテリの電
力にてＬ記第１の発電機を電動機駆動として過給圧を高
めるよう作動させており、また、ブースト圧が所定値の
ときは上記第１の発電機を発電機駆動とするとともに、
排気タービンに設けた第２の発電機も作動させて、両者
の発電電力にて車軸に設けた電動機を駆動させて、車輪
の回転力を助勢する作用がある。
（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。
第１図は本発明に係る内燃機関のエネルギ・−回収装置
の一実Ｍ′Ｉ例を示す構成ブロック図である。
図に、ｌ−３いＣ１１ノよ燃焼室や排気管の主要部に断
熱材料を使用して断熱構造とした内燃機関であり、吸気
管２の途中にｔ走ブーストｆｆ’（Ｐ２）を検出するブ
ーストセンサ２ａが設けられ、排気管３には排気エネル
ギーにて作動するターボチャージャ４が接続されている
。
ターボチャージャ４の夕・−ビンブレード４ａとコンプ
レッサブレード４ｂとの間には、第１の発電機である発
電機５が取＋１けられ、タービンブレード４ａが排気エ
ネルギ゛−により駆動されると、発電４Ｉ！５からは交
流電力が出力される。また、該発電機５に所定の交流電
源を供給すると、コンプレンサブレード４１）を駆動し
、て、ターボチャー・ジャ４の過給機作動を助勢する。
なお、４Ｃはターボチャージャ４の吸入空気取入口４ｄ
に設けた吸入圧センサで才）す、吸入圧Ｐ１を検出して
後述する〕ンｌ−１：ｆｆ−：）９に送出する６６は、
！′１′＜２の発電機で工５る発電機７を備えた活気夕
・ビンであり、前記のり一ボ丁ヤー・：’、、：’　−
、−４，（７）排気０４．　ｅに接続され、ノ・ｔ−ビ
ンブレード４ａを駆動して残留しネルギー社：４Ｌｌ場
る樗気ノｉ′スＧ（こよってタービンブレード６ａが駆
動される。（：Ｌ７て、タービンブレード６ａには同軸
−１，に発電機７の回転軸が直結されているので、排気
ガスＧのエネルギーは該発電機７にて電気工ネルキーに
変換される。なお図中、４ｆは排気口４ｅに設けた排Ｊ
ｆＥＰを検出する排圧センサであり、５ａ、７ａはそれ
ぞれ発電機５、発電機７の発電電圧Ｅ１　。
Ｅ２を検出する電圧センサである。
８は変圧器であり、発電機５の発電電力を入力し、コン
トローラ９からの制御信号ＴＣにより所定の電圧に変圧
して整流器１０に送出する。整流器１０では入力された
交流電力を直流に変換して、切換装置１１を介してバッ
テリ１２を充電する。なお、切換装置１１はコントロー
ラ９の指令Ｃ８によって制御される。
インバータ１２はバッテリ１２から切換装置１１を介し
て入力される直流電力を、所定周波数の直流に変換し、
発電機５を電動機として作動させ、コンプレッサブレー
ド４ｂを駆動して内燃機関１に過給気を送気するもので
ある。
整流器１４は発電機７から出力される交流電力を直流に
変換し、インバータ１５に送電する。なお、インバータ
１５には整流器１０かもの１白流電力も入力されている
。
１６は１回転軸が中軸１７と同軸に形成された電動機で
あり、インバータ１５によって変換された交流電力が供
給されて、上記内燃機関とは別系統の駆動力源として車
輪１８を駆動する。そ１２て、インバータ１５には市軸
１７の回転を検出する回転センサ１９からの検出信号−
ＷＲにノ＾づく制御信号ＷＳが、コントローラ９より送
られてくるので、該検出信号−ＷＲに対応する所定周波
数の交流電力が電動機１６に供給されるｄＧとなって、
車軸１７の回転数に応じて、常にΦ−輪１８の回転力を
助勢するように電！！Ｉｆ機１６はカ行する。
なお、２０はアクセルペダル２０ａの踏込＆ｔＡＳを検
出するアクセルセンサであり、２１は内燃機関ｌの回転
数を検出して検出信号ＥＳを発する回転センサであり、
２２は流−１信号ＦＳを発する流にセンサであり、これ
らのセンサはそれぞれ信号をコントローラ９に送出する
。また、２３はターボチャージャ４のタービンノズル開
１１切換装岡であり、コントローラ９により切換制御さ
れる。　第２図は本実施例の処理の一例を示す処理フロ
ー図であり、つぎにその作動を説明する。
まず、ステップ１において、アクセルセンサ２０からの
信号ＡＰがチェックされ、踏込量のない、すなわちＯＦ
Ｆと判断されるとステップ２に進み、切換装置１１を整
流器ｌＯの方向に切換え、発電機５からの交流電力を変
圧器８→整流器ｌＯに通じて直流に変換し、バッテリ１
２を充電する（ステップ２〜３）。そして所定のΔを時
間の保持の後、Ａに戻る。
ステップ１にて、アクセルペダル２０ａが踏込まれて信
号ＡＰがオンのときは、エンジンの回転センサ２１から
の検出信号ＥＳと流量センサ２２からの流部信号ＦＳを
チェックしくステップ４゜５）、その負荷状態における
過給空気の圧力比を算出して、圧力比ＰＲｏ（プレッシ
ャ・レシオ）を決定する。そしてステップ６．７にて吸
入圧センサ４Ｃとブースト圧センサ２ａからの信号Ｐ１
とＰ２とを検出して、Ｐ　２　／　Ｐ　＋とＬ記ＰＲｏ
とを比較し、ステップ８にてＰ　２　／　Ｐ　＋が大き
いときはステップ９に進み、発電機５の発電出力を増大
させる。また、ステップ１０にては排気ｒ１４ｅに設け
た排圧センサ４ｆからの接圧ＥＰを測定し、発電機７を
作動させて排圧ＥＰが所定値となるまで出力を増加させ
る（ステップ１１〜１２）。
そして、発電機５の出力電圧は電圧センサ５ａのＥｌに
より、また、発電機７の出力電圧は電圧センサ７ａのＥ
２よりチェック１７、コントローラ９からの制御信号Ｔ
Ｃにｊ：り変圧器８にて電圧を制御し、両方の発電電力
をそれぞれ整流器１０゜１４を通じて直流としてインバ
ータ１５に送電する（ステップ１３〜１５）。
インバータ１５にては、１ンｌ−ｌｊ−ラ９からの車軸
の回転数に対応する制御信号ＷＳに基づいて、入力され
た直流を所定周波数の交流電力に変換して電動機１６を
力行さゼて、Φ−輪１８の回転力を助勢する（ステップ
１５〜１７）。
一方、ステップ８にてＰ　？／　Ｐ　ＩがＰＲｏより小
のときは、タービンノズル開口切換装置２２を作動させ
て空気酸を増し、ブースト圧Ｐ２を高め、Ｐ　２　／　
Ｐ　＋が所定値ＰＲＩに達すればステップ９に戻り、発
電機５を発電機作動とする（ステップ１８，１９→９）
。
ステップ１９にて、所定値ＰＲ，に達しないときは切換
装置１１をバッテリ１２の方向に切換え、バッテリ１２
からの電力をインバータ１３に入力し、発電機５に交流
電力を送って電動機作動にして、ブースト圧Ｐ２を高め
て、Ｐ２／ＰＩを所定値ＰＲ２まで上昇させる（ステッ
プ２０〜２１）。そして、排圧センサ４ｆの信号ＥＰを
測定して発電機７の出力を一ヒ昇させ、整流器１４にて
直流として、前記のようにインバータ１５を作動させて
電動機１６を駆動する（ステップ２２〜２４→１６〜１
７）。
なお、電動機１６を作動させる交流電力の周波数は、回
転センサ２１の検出信号ＷＨに対応する制御信号ＷＳに
基づいて制御されるので、車輪１８の回転力を助勢する
ように電動機１６は力行する。
以１−のように本発明を一実施例により説明したが、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
を本発明の範囲から排除するものではない。
（発明の効果） 以−Ｌ詳細に説明したように、本発明は断熱構造を備え
た内燃機関の排気管に、第１の発電機を有するターボチ
ャージャと、第２の発電機を有する排気タービンとを接
続し、車軸には電動機を結合させ、一方、車軸の回転セ
ンサ、内燃機関の回転センサ、流部センサ、ブーストセ
ンサ、アクセルセンサなどを設けたので、これらの各種
センサからの信号により、内燃機関の２！！転状況に応
じてターボチャージャの過給状態を制御するとともに、
前記第１、第２の発電機の作動を制御して、車軸に結合
させた電動機をカ行させる効果が得られ、効率よいエネ
ルギー回収を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る内燃機関のエネルギー回収装置の
一実施例を示すブロック構成図、第２図は未実施例の処
理の一例を示す処理フロー図である。 １・・・内燃機関、２ａ・・・ブーストセンサ、４・・
・ターボチャージャ、４ｃ・・・吸入圧センサ、４ｆ・
・・排圧センサ、５・・・発電機、６・・・排気タービ
ン、７・・・発電機、１２・・・バッテリ、１６・・・
電動機、１７・・・車軸、１８・・・車輪、１９・・・
回転センサ、２０・・・アクセルセンサ、２１・・・回
転センサ、２２・・・流量センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 燃焼室、排気管などを断熱構造とした内燃機関の排気管
    内の第１の発電機と、前記排気管の排気口に設けた第２
    の発電機と、前記内燃機関により駆動される車軸に設け
    た電動機と、前記内燃機関の運転状態を検出する手段と
    、検出された運転状態に応じて前記第１、第２の発電機
    を駆動制御する手段とを具備してなることを特徴とする
    ターボコンパウンドエンジンのエネルギー回収装置。
JP60233938A 1985-10-19 1985-10-19 タ−ボコンパウンドエンジンのエネルギ−回収装置 Granted JPS6293423A (ja)

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JPH0252089B2 JPH0252089B2 (ja) 1990-11-09

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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