JPH0735846B2 - Exhaust energy recovery system for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust energy recovery system for internal combustion engineInfo
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- JPH0735846B2 JPH0735846B2 JP62240710A JP24071087A JPH0735846B2 JP H0735846 B2 JPH0735846 B2 JP H0735846B2 JP 62240710 A JP62240710 A JP 62240710A JP 24071087 A JP24071087 A JP 24071087A JP H0735846 B2 JPH0735846 B2 JP H0735846B2
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関であるエンジンの排気エネルギー回収
装置に係り、特に動力回収用の電動機と動力伝達用の速
度切り換え装置とを良好に制御して、エンジンスタータ
を兼用させるのに好適なものに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust energy recovery system for an engine which is an internal combustion engine, and in particular, favorably controls an electric motor for power recovery and a speed switching device for power transmission. The invention also relates to a suitable one that is also used as an engine starter.
従来から特開昭57−59010に示されるように、エンジン
運転中の排気エネルギーを回収することが考えられてい
る。Conventionally, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 57-59010, it has been considered to recover exhaust energy during engine operation.
また、このような排気エネルギーの回収システムを備え
たものにおいても、依然としてエンジンの始動用のスタ
ータが用意されている。In addition, a starter for starting the engine is still prepared even in a device provided with such an exhaust energy recovery system.
上記従来技術は動力回収装置とスタータとの兼用につい
て、配慮されておらず、 1)従来通りのスタータ、およびその電源を必要とす
る。The above-mentioned prior art does not consider the combined use of the power recovery device and the starter, and 1) The conventional starter and its power source are required.
2)取付スペースが大きく、特に実装密度をますます上
げる必要のある車両エンジンルームに納めるには難点が
多い。2) The installation space is large, and there are many difficulties, especially in the vehicle engine room where mounting density needs to be increased.
3)スタータはエンジン始動時の数秒間程度のみ使用
し、あとは無用のもので、しかも重量物であることか
ら、無駄なエネルギーを消費してしまう。3) The starter is used only for a few seconds when the engine is started, and the rest is useless and heavy, which consumes unnecessary energy.
本発明の目的はこれらの問題を解決するものである。The object of the present invention is to solve these problems.
上記目的は排気エネルギー回収システムの電動機を、ス
タータにも兼用することにより達成される。The above object is achieved by using the electric motor of the exhaust energy recovery system also as the starter.
すなわち、本発明では、エンジンの出力軸に装着された
リングギアと、エンジンの出力軸の回転数を検出する回
転数検出器と、タービンの駆動によって交流電力を発生
させる交流発電機と、エンジンの運転時、交流発電機か
らの余剰電力をバッテリに充電させる電圧制御回路と、
交流電力によって駆動する交流電動機と、該交流電動機
の出力軸およびエンジンのリングギア間に設置され、か
つ交流電動機からの回転力を2段階に切り換えると共
に、切り換えた回転力をリングギアに伝達する二速切り
換え動力装置と、エンジンの始動スイッチの投入時、バ
ッテリの電力により交流電力を発生させて交流電動機を
駆動すると共に、回転数検出器からの検出に基づいて該
交流電動機の速度及びトルクを制御する一方、二速切り
換え動力装置を制御する制御装置とを有している。そし
て、二速切り換え動力装置が、交流電動機の出力軸に設
けた太陽歯車と、交流電動機の出力軸上に回転自在に支
持され、かつ内周に内歯歯車を形成すると共に、外周に
前記リングギヤと噛み合う外歯歯車を形成した出力歯車
と、太陽歯車と噛み合いかつ該太陽歯車の周りを公転す
る第1の遊星歯車と、該第1の遊星歯車に同軸上に取り
付けかつ第1の遊星歯車より少ない歯車を設けたピニオ
ンギヤと、該ピニオンギヤ及び出力歯車の内歯歯車と噛
み合う第2の遊星歯車と、前記第1・第2の遊星歯車
を、前記太陽歯車及び出力歯車間で太陽歯車の周りに相
対的に公転可能に支持する遊星歯車支持体と、制御装置
により、エンジンの始動スイッチの投入時、出力歯車を
交流電動機の出力軸と遮断し、かつエンジンの運転時、
出力歯車を交流電動機の出力軸と接続するよう制御され
るクラッチ機構と、制御装置により、エンジンの始動ス
イッチの投入時、前記遊星歯車支持体の回転を止め、エ
ンジンの運転時、遊星歯車支持体を開放するブレーキ機
構とを有している。That is, in the present invention, a ring gear attached to the output shaft of the engine, a rotation speed detector that detects the rotation speed of the output shaft of the engine, an AC generator that generates AC power by driving the turbine, and an engine During operation, a voltage control circuit for charging the battery with surplus power from the alternator,
It is installed between an AC electric motor driven by AC electric power and an output shaft of the AC electric motor and a ring gear of the engine, and switches the rotational force from the AC electric motor in two stages and transmits the switched rotational force to the ring gear. When the speed change power unit and the engine start switch are turned on, AC power is generated by the battery power to drive the AC electric motor, and the speed and torque of the AC electric motor are controlled based on the detection from the rotation speed detector. On the other hand, it has a control device for controlling the two-speed switching power unit. The second speed switching power unit is rotatably supported on the sun gear provided on the output shaft of the AC motor and on the output shaft of the AC motor, and has an internal gear formed on the inner circumference and the ring gear on the outer circumference. An output gear that forms an external gear that meshes with the first gear, a first planetary gear that meshes with the sun gear and revolves around the sun gear, and a first planetary gear that is coaxially attached to the first planetary gear. A pinion gear provided with a small number of gears, a second planetary gear that meshes with the pinion gear and the internal gear of the output gear, and the first and second planetary gears are provided around the sun gear between the sun gear and the output gear. By the planetary gear support that supports relatively revolving, and the control device, when the engine start switch is turned on, the output gear is disconnected from the output shaft of the AC motor, and when the engine is running,
A clutch mechanism that is controlled to connect the output gear to the output shaft of the AC motor, and a controller that stops the rotation of the planetary gear support when the engine start switch is turned on, and when the engine is running, the planetary gear support And a brake mechanism for releasing the.
本発明では、上述の如く、リングギヤと回転数検出器と
交流発電機と電圧制御回路と交流電動機と二速切り換え
動力装置と制御装置とを有し、また二速切り換え動力装
置が、排気エネルギー回収用の電動機としての交流電動
機とエンジンとの間に、太陽歯車、遊星歯車、クラッチ
機械及びブレーキ機構を組み合わせることにより、エン
ジンの運転中の高速時は電動機の通常のトルク(減速比
の小さい)で使用し、エンジンの始動時の低速、高トル
クで使用する場合、更に減速比を大きくし、大きなトル
クを出し得るようにする。According to the present invention, as described above, the ring gear, the rotation speed detector, the AC generator, the voltage control circuit, the AC electric motor, the second speed switching power unit and the control unit are provided. By combining a sun gear, a planetary gear, a clutch machine, and a brake mechanism between the AC motor as an electric motor for the engine and the engine, the normal torque (small reduction ratio) of the electric motor can be applied at high speed during engine operation. When the engine is used at low speed and high torque at the time of starting the engine, the reduction ratio should be further increased so that a large torque can be produced.
即ち運転中はクラッチ機構の操作により、電動機の出力
軸の回転をそのまま遊星歯車機構の内歯歯車に伝え、こ
の内歯歯車の外周に設けた歯車によりエンジンのリング
ギヤに動力伝達する。That is, during operation, the rotation of the output shaft of the electric motor is transmitted as it is to the internal gear of the planetary gear mechanism by operating the clutch mechanism, and the power is transmitted to the ring gear of the engine by the gear provided on the outer periphery of the internal gear.
一方エンジンの始動時にはブレーキ機構の操作により電
動機の出力軸を遊星歯車機構の遊星歯車を介して内歯歯
車に伝え減速比を大きくして、同様にリングギヤの大き
なトルクを伝えることが出来る。On the other hand, when the engine is started, the output shaft of the electric motor is transmitted to the internal gear via the planetary gear of the planetary gear mechanism by operating the brake mechanism to increase the reduction ratio, and similarly, a large torque of the ring gear can be transmitted.
また、クラッチ機構とブレーキ機構を互いに相反する動
作となるようインターロックをとり、安全に両者の切り
換えを可能にするものである。Further, the clutch mechanism and the brake mechanism are interlocked so that they are in opposite operations so that the two can be safely switched.
以下、本発明の一つの実施例を第1図〜第3図により説
明する。第1図、第2図は二速切り換え動力装置の内部
構成を説明するための図、第3図はこの二速切り換え動
力装置を組み込んだ本発明の内燃機関の排気エネルギー
回収装置の一例を説明するための図である。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are views for explaining the internal structure of the two-speed switching power unit, and FIG. 3 is an example of an exhaust energy recovery system for an internal combustion engine of the present invention incorporating this two-speed switching power unit. FIG.
まず、第3図で排気エネルギーの回収システムの一例を
説明する。1は内燃機関(以下単にエンジンと言う)で
あり、これの出力軸にはリングギア9,回転数検出器6が
接続され、また排気管には排気エネルギーの回収のため
タービン2が接続される。3はタービン2に連結した交
流発電機、4は可変周波数電源装置(以下単にインバー
タと言う)を含む制御装置であり、交流電動機5に可変
周波数の交流電力を給電し、交流電動機5の速度制御お
よびトルク制御を行なうものである。8は一方を交流電
動機5に、他方をリングギア9に連結した二速切り換え
動力装置であり制御装置4よりの指令により交流電動機
5の回転速度を2段階に切り換えてエンジン1に伝達す
るものである。10はバッテリ11の充・放電電圧を調整す
る電圧制御回路であり、エンジン1の始動時はバッテリ
11の充電電力を制御装置4に給電し、エンジン1の運転
時は、交流発電機3よりの余剰電力をバッテリ11に充電
する。First, an example of an exhaust energy recovery system will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 denotes an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine), an output shaft of which is connected with a ring gear 9 and a rotation speed detector 6, and an exhaust pipe is connected with a turbine 2 for recovering exhaust energy. . Reference numeral 3 is an AC generator connected to the turbine 2, and 4 is a control device including a variable frequency power supply device (hereinafter simply referred to as an inverter). The AC motor 5 is supplied with variable frequency AC power to control the speed of the AC motor 5. And torque control. Reference numeral 8 denotes a two-speed switching power unit in which one is connected to the AC motor 5 and the other is connected to the ring gear 9, and the rotational speed of the AC motor 5 is switched to two stages according to a command from the control unit 4 and transmitted to the engine 1. is there. Reference numeral 10 is a voltage control circuit that adjusts the charging / discharging voltage of the battery 11, and when the engine 1 is started, the battery is
The charging power of 11 is supplied to the control device 4, and when the engine 1 is operating, the battery 11 is charged with surplus power from the AC generator 3.
さて、このようなシステムにおいて、始動スイッチ12を
投入すると、制御装置4はバッテリ11の充電電力を利用
して交流電力を発生し交流電動機5の運転を始める。ま
た、制御装置4は同時に二速切り換え動力装置8が大き
な減速比で運転されエンジン1のスタータとして働くよ
う、これの減速比を切り換える。したがって、エンジン
1は詳しくは説明しない点火装置の働きにより始動され
ることになる。エンジン1の運転が始まると、タービン
2はこれの排気エネルギーにより回転を始める。したが
って、交流発電機3からは排気エネルギーによる交流電
力が発生する。Now, in such a system, when the start switch 12 is turned on, the control device 4 uses the charging power of the battery 11 to generate AC power and starts the operation of the AC motor 5. At the same time, the control unit 4 switches the second speed switching power unit 8 so that the second speed switching power unit 8 operates at a large reduction ratio and acts as a starter of the engine 1. Therefore, the engine 1 is started by the action of the ignition device which will not be described in detail. When the operation of the engine 1 is started, the turbine 2 starts rotating due to the exhaust energy of the engine 2. Therefore, AC power is generated from the AC generator 3 by the exhaust energy.
すると、制御装置4はこの交流電力を受け、回転数検出
器6の検出した回転数に応じて、交流電動機5の速度制
御が行なわれるように適度の周波数の交流電力を交流電
動機5に給電する。また、制御装置4は同時に、二速切
り換え動力装置8の減速比が小さくなるように、これの
切り換え指令を発する。7は交流電動機5への入力電流
あるいは入力電力を検出するための入力検出器であり、
この検出値を基に、交流電動機5の出力トルク、すなわ
ち排気エネルギーよりの回収エネルギーの効果的な利用
を行なうための各種調整が行なわれる。Then, the control device 4 receives the AC power, and supplies the AC motor 5 with the AC power having an appropriate frequency so that the speed control of the AC motor 5 is performed according to the rotation speed detected by the rotation speed detector 6. . At the same time, the control device 4 issues a switching command for switching the second speed switching power unit 8 so that the reduction ratio of the second speed switching power unit 8 becomes small. Reference numeral 7 is an input detector for detecting an input current or input power to the AC motor 5,
Based on the detected value, various adjustments are performed to effectively use the output torque of the AC motor 5, that is, the recovered energy rather than the exhaust energy.
次に第1図、第2図により二速切り換え動力装置8の内
部構成を詳しく説明する。まず、51は詳しくは図示しな
い固定部21に取り付けた交流電動機5の出力軸であり、
これの先端には太陽歯車52が設けられる。81は太陽歯車
52と噛み合う第1の遊星歯車であり、回転軸82で回転自
在軸l2を中心に支持される。83は第1の遊星歯車81と連
接(連結)して取り付けたピニオンギアであり、このピ
ニオンギア83の歯数は第1の遊星歯車81よりも少なく構
成される。84はピニオンギア83に噛み合う第2の遊星歯
車であり、回転軸85で回転自在(軸l3を中心)に支持さ
れる。86a,86bは回転軸82,85のそれぞれの端を支える一
対の遊星歯車支持体であり、第1・第2の遊星歯車81,8
4を、これらの相対関係を保ちながら、太陽歯車52の回
りに(軸l1を中心として)回転自在に支持する。すなわ
ち、円板状の遊星歯車支自体86aの内径側(中心部)は
ベアリングを介して回転軸51によって支持されている。
また、遊星歯車支持体86bは中央を撃ち抜いた円板状あ
るいは単なる円板状に構成される。90は全体として一端
を開放し、一端を閉じた筒状に構成された出力歯車であ
り、これの筒状面の内壁側に設けた内歯歯車91は第2の
遊星歯車84に噛み合い、また、筒状面の外壁側に設けた
外歯歯車92はエンジン1のリングギア9と噛み合う。さ
らに、出力歯車90の閉じられた一端の壁面93の中央部は
ベアリングを介して回転軸51に支持され、出力歯車90は
回転軸51の回り、すなわち、第1・第2の遊星歯車81・
84の回りに回転自在に支持される。Next, the internal structure of the second speed switching power unit 8 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. First, 51 is the output shaft of the AC motor 5 attached to the fixed portion 21 not shown in detail,
A sun gear 52 is provided at the tip of this. 81 is the sun gear
It is a first planetary gear meshing with 52 and is supported by a rotating shaft 82 about a rotatable shaft l 2 . Reference numeral 83 is a pinion gear that is connected to and attached to the first planetary gear 81, and the number of teeth of this pinion gear 83 is smaller than that of the first planetary gear 81. 84 is a second planetary gear that meshes with the pinion gear 83, and is rotatably supported by a rotating shaft 85 (centering on the shaft l 3 ). 86a and 86b are a pair of planetary gear supports that support the ends of the rotary shafts 82 and 85, respectively, and the first and second planetary gears 81 and 8
The 4 is rotatably supported around the sun gear 52 (about the axis l 1 ) while maintaining these relative relationships. That is, the inner diameter side (center part) of the disk-shaped planetary gear support 86a is supported by the rotating shaft 51 via a bearing.
Further, the planetary gear support 86b is configured in a disk shape with a center punched out or a simple disk shape. Reference numeral 90 denotes an output gear having a tubular shape with one end open and one end closed as a whole. An internal gear 91 provided on the inner wall side of the tubular surface of the output gear 91 meshes with the second planetary gear 84, and The external gear 92 provided on the outer wall side of the cylindrical surface meshes with the ring gear 9 of the engine 1. Further, the central portion of the wall surface 93 at one closed end of the output gear 90 is supported by the rotating shaft 51 via a bearing, and the output gear 90 rotates around the rotating shaft 51, that is, the first and second planetary gears 81.
It is rotatably supported around 84.
このように、回転軸51の軸端部に配置した遊星歯車機構
Cの前後には、さらに、出力軸51の回転を内歯歯車91な
どを持つ出力歯車90に接・断するためのクラッチ機構
B、遊星歯車機構Cの遊星歯車支持体86a,86bの回転を
止めるためのブレーキ機構Dが設けられる。まず、クラ
ッチ機構Bは固定部21に取り付けた電磁石用の励磁コイ
ルを持つ固定子100、この固定子100と対面し、円環状の
非磁性体部を持ち(その他の部分は磁性材料で構成され
る)中央部を出力軸51に固定した摩擦板101、さらに
は、出力歯車90の壁面93に対し案内ボルト103を介して
進退自在でしかも回り止めされて設けられた可動板10
2、図示しないが励磁コイルの非励磁時は可動板102を摩
擦板101より引き離すためのばね部材などから構成され
る。次にブレーキ機構D(本質的にはクラッチ機構と同
等であるが)は固定部22に取り付けた電磁石用の励磁コ
イルを持つ固定子121、この固定子121と対面し、固定部
22に対して回り止めすると共に、固定子121側に進退自
在に用意した可動板122、可動板122と共に進退しブレー
キライニングを持つブレーキ板123、図示しないが励磁
コイルの非励磁時は可動板122をブレーキ板123を介して
遊星歯車支持体86bに押し付け、これの回転を止めるブ
レーキばねなどから構成される。In this way, before and after the planetary gear mechanism C arranged at the shaft end of the rotary shaft 51, a clutch mechanism for further connecting / disconnecting the rotation of the output shaft 51 to the output gear 90 having the internal gear 91 or the like. B, a brake mechanism D for stopping the rotation of the planetary gear supports 86a, 86b of the planetary gear mechanism C is provided. First, the clutch mechanism B has a stator 100 having an exciting coil for an electromagnet attached to the fixed portion 21, a stator non-magnetic member portion facing the stator 100 (the other portion is made of a magnetic material). The friction plate 101 having the central portion fixed to the output shaft 51, and further, the movable plate 10 provided so as to be movable back and forth with respect to the wall surface 93 of the output gear 90 via the guide bolt 103 and being prevented from rotating.
2. Although not shown, it is composed of a spring member or the like for separating the movable plate 102 from the friction plate 101 when the exciting coil is not excited. Next, the brake mechanism D (which is essentially the same as the clutch mechanism) has a stator 121 having an exciting coil for an electromagnet attached to the fixed portion 22, and faces the stator 121.
The movable plate 122 is provided so as not to rotate with respect to 22 and to be movable back and forth on the side of the stator 121, the brake plate 123 having a brake lining that moves forward and backward together with the movable plate 122, and although not shown, the movable plate 122 is used when the exciting coil is not excited. Is pressed against the planetary gear support 86b via the brake plate 123 to stop the rotation of the planetary gear support 86b.
さらに、第2図により説明を加えると、第1・第2の遊
星歯車81,84これらを連結するピニオンギア83は複数組
(実施例では2組)設けられ、出力歯車90の内歯歯車91
内で、しかも遊星歯車支持体86a,86b上に配置されるも
のである。なお、第1図は第2図中のA−A部分の断面
を示すものである。Further, referring to FIG. 2, a plurality of sets (two sets in the embodiment) of pinion gears 83 connecting the first and second planetary gears 81 and 84 are provided, and the internal gear 91 of the output gear 90 is provided.
It is arranged inside and on the planetary gear supports 86a and 86b. Note that FIG. 1 shows a cross section taken along the line AA in FIG.
さて、次にこのように構成した二速切り換え動力装置8
の速度切り換え動作について説明する。まず、例えば始
動スイッチ12が投入されると制御装置4は、二速切り換
え動力装置8のクラッチ機構Bおよびブレーキ機構Dの
固定子100および121の励磁コイルの附勢を止め、同時に
バッテリ11の電力により交流電動機5の運転を始める。
両励磁コイルの附勢が解かれたことから、クラッチ機構
Bでは摩擦板101と可動板102が切り離され、回転軸51の
回転が出力歯車90に直接的に伝達されることがなくな
る。一方、ブレーキ機構Dでは可動板122が釈放された
ことにより、可動板122がブレーキ板123を遊星歯車支持
体86b側に押し付け、これの回転を拘束する。したがっ
て、回転軸51の回転は、太陽歯車52→第1の遊星歯車81
→ピニオンギア83→第2の遊星歯車84→内歯歯車91を介
し、大きく減速された上で出力歯車90に伝わり、これを
回転させる。もちろん、このときの出力歯車90の回転方
向は回転軸51(太陽歯車52)の回転方向と一致するもの
であり、この出力歯車90の回転はリングギア9を介して
エンジン1に伝えられる。Now, next, the two-speed switching power unit 8 configured as described above
The speed switching operation will be described. First, for example, when the starting switch 12 is turned on, the control device 4 stops the energization of the exciting coils of the stators 100 and 121 of the clutch mechanism B and the brake mechanism D of the second speed switching power unit 8, and at the same time, the power of the battery 11 is reduced. Then, the operation of the AC motor 5 is started.
Since the energization of both exciting coils is released, the friction plate 101 and the movable plate 102 are separated from each other in the clutch mechanism B, and the rotation of the rotary shaft 51 is not directly transmitted to the output gear 90. On the other hand, in the brake mechanism D, since the movable plate 122 is released, the movable plate 122 presses the brake plate 123 toward the planetary gear support 86b side and restrains its rotation. Therefore, the rotation of the rotating shaft 51 is the same as the sun gear 52 → the first planetary gear 81.
-> Pinion gear 83-> 2nd planetary gear 84-> Internal gear 91 It is transmitted to the output gear 90 after being greatly reduced, and then rotated. Of course, the rotation direction of the output gear 90 at this time coincides with the rotation direction of the rotating shaft 51 (sun gear 52), and the rotation of the output gear 90 is transmitted to the engine 1 via the ring gear 9.
さて、エンジン1が始動し排気エネルギー回収を始める
には、制御装置4はクラッチ機構Bおよひブレーキ機構
Dの励磁コイルを附勢し、クラッチ機構Bで可動板102
を摩擦板101に引き付け、また、ブレーキ機構Dでは可
動板122を引き戻し遊星歯車支持体86bを開放する。これ
により回転軸51→摩擦板101→可動板102→案内ボルト10
3→出力歯車90と連結され、回転軸51の回転は直接的に
出力歯車90に伝達されることになる。なお、遊星歯車8
1,84などは太陽歯車52の回りで公転することになる。Now, in order to start the engine 1 and start collecting exhaust energy, the control device 4 energizes the exciting coils of the clutch mechanism B and the brake mechanism D, and the clutch mechanism B causes the movable plate 102 to move.
To the friction plate 101, and in the brake mechanism D, the movable plate 122 is pulled back to open the planetary gear support 86b. As a result, the rotary shaft 51 → the friction plate 101 → the movable plate 102 → the guide bolt 10
3 → Connected to the output gear 90, the rotation of the rotary shaft 51 is directly transmitted to the output gear 90. The planet gear 8
1,84 will revolve around the sun gear 52.
なお、実施例においてはクラッチ機構Bとして励磁コイ
ルの非附勢時に接続が断となるものを示したが、これは
逆動作を行なう構成のものも、もちろん利用可能であ
り、同様にブレーキ機構Dについても、励磁コイル附勢
時にブレーキが働くような構成を取ることもできるもの
である。In the embodiment, the clutch mechanism B is shown to be disconnected when the exciting coil is not energized. However, it is of course possible to use a clutch mechanism B having a reverse operation. As for the above, it is also possible to adopt a configuration in which the brake works when the exciting coil is energized.
以上の実施例によれば、エンジン1の始動に必要なスタ
ータ(モータ)と、排気エネルギーの回収のために必要
な交流電動機5を、二速切り換え動力装置8を介するこ
とにより共用してゆくことが可能となることから、以下
のような効果が生じるものである。According to the above embodiment, the starter (motor) required for starting the engine 1 and the AC motor 5 required for recovering the exhaust energy are shared by the second speed switching power unit 8. As a result, it is possible to obtain the following effects.
1)システム価格が安価になる。1) The system price becomes cheap.
2)機器をコンパクトにまとめることが出来、空間の利
用スペースが大きくなる。2) Devices can be compactly packed, and the space usage space increases.
特に自動車等では利用空間の確保にしのぎをけずってお
り、特に大きな効果がある。Especially in automobiles and the like, it is extremely difficult to secure a space for use, which is particularly effective.
3)従来のスタータは特に直流モータであるので、故障
しやすく、ブラシ等の保守が必要であるが、交流電動機
を使用する本システムではこの必要がなくなる。3) Since the conventional starter is a DC motor in particular, it easily breaks down and requires maintenance of brushes and the like, but in the present system using an AC motor, this need is eliminated.
4)機構が簡単になり、特に従来のスタータのように始
動時のピニオンギアの噛み込み等がなくなり、大巾に信
頼性が向上する。4) The mechanism is simplified, and the pinion gear is prevented from being caught at the time of starting as in the conventional starter, and the reliability is greatly improved.
5)太陽歯車と内歯歯車に別別に噛み合う、2段構成の
遊星歯車を使用することにより、更に大きな減速比でか
つ内歯歯車を太陽歯車と同一方向に回転し得るようにで
き、減速機構を簡略化できた。5) By using a two-stage planetary gear that meshes with the sun gear and the internal gear separately, it is possible to rotate the internal gear in the same direction as the sun gear with a larger reduction ratio. Could be simplified.
6)変速操作時において歯車の組み合せの切り換えが不
要で切り換え時の同期取りも不要となり高速回転になっ
ても容易に切り換えができる。6) It is not necessary to switch the combination of gears at the time of gear shifting operation, and synchronization at the time of switching is also unnecessary, and it is possible to easily switch even at high speed rotation.
以上述べたように、本発明は、リングギヤと回転数検出
器と交流発電機と電圧制御回路と交流電動機と二速切り
換え動力装置と制御装置とを有し、また二速切り換え動
力装置が、太陽歯車と出力歯車と第1の遊星歯車とピニ
オンギヤと第2の遊星歯車と遊星歯車支持体とクラッチ
機構とブレーキ機構とを有し、エンジンの始動スイッチ
の投入時、制御装置により交流電動機を駆動し、かつク
ラッチ機構を遮断すると共に、ブレーキ機構を作動させ
て遊星歯車支持体を周り止めし、交流電動機の出力軸の
回転が太陽歯車,第1・第2の遊星歯車,出力歯車を介
しリングギヤを回転させることによりエンジンを始動さ
せように構成したので、安価でコンパクトにでき、また
保守が不要になると云う効果がある。As described above, the present invention has the ring gear, the rotation speed detector, the AC generator, the voltage control circuit, the AC motor, the second speed switching power unit and the control unit, and the second speed switching power unit is a solar It has a gear, an output gear, a first planetary gear, a pinion gear, a second planetary gear, a planetary gear support, a clutch mechanism, and a brake mechanism. When the engine start switch is turned on, the AC motor is driven by the controller. In addition, the clutch mechanism is disengaged, the brake mechanism is activated to stop the planetary gear support from rotating, and the rotation of the output shaft of the AC motor causes the ring gear to move through the sun gear, the first and second planetary gears, and the output gear. Since the engine is started by rotating the engine, it is inexpensive and compact, and there is an effect that maintenance is unnecessary.
第1図は本発明の内燃機関の排気エネルギー回収装置に
適用した二速切り換え動力装置の断面図、第2図は二速
切り換え動力装置の遊星歯車機構を動作を説明するため
の略図、第3図は本発明の内燃機関の排気エネルギー回
収装置の一例を示すブロック図である。 1……エンジン、2……タービン、3……交流発電機、
4……制御装置、5……交流電動機、6……回転数検出
器、7……入力検出器、8……二速切り換え動力装置、
9……リングギヤ、10……電圧制御回路、11……バッテ
リ、51……回転軸、52……太陽歯車、81……第1の遊星
歯車、83……ピニオンギア、84……第2の遊星歯車、86
a,86b……遊星歯車支持体、91……内歯歯車、B……ク
ラッチ機構、C……遊星歯車機構、D……ブレーキ機
構。FIG. 1 is a sectional view of a two-speed switching power unit applied to an exhaust energy recovery system for an internal combustion engine of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of a planetary gear mechanism of the two-speed switching power unit, and a third diagram. FIG. 1 is a block diagram showing an example of an exhaust energy recovery system for an internal combustion engine of the present invention. 1 ... Engine, 2 ... Turbine, 3 ... Alternator,
4 ... Control device, 5 ... AC motor, 6 ... Rotation speed detector, 7 ... Input detector, 8 ... Second speed switching power unit,
9 ... Ring gear, 10 ... Voltage control circuit, 11 ... Battery, 51 ... Rotating shaft, 52 ... Sun gear, 81 ... First planetary gear, 83 ... Pinion gear, 84 ... Second Planetary gears, 86
a, 86b ... Planetary gear support, 91 ... Internal gear, B ... Clutch mechanism, C ... Planetary gear mechanism, D ... Brake mechanism.
Claims (1)
ビンを駆動する内燃機関の排気エネルギー回収装置にお
いて、エンジンの出力軸に装着されたリングギアと、エ
ンジンの出力軸の回転数を検出する回転数検出器と、タ
ービンの駆動によって交流電力を発生させる交流発電機
と、エンジンの運転時、交流発電機からの余剰電力をバ
ッテリに充電させる電圧制御回路と、交流電圧によって
駆動する交流電動機と、該交流電動機の出力軸およびエ
ンジンのリングギア間に設置され、かつ交流電動機から
の回転力を2段階に切り換えると共に、切り換えた回転
力をリングギアに伝達する二速切り換え動力装置と、エ
ンジンの始動スイッチの投入時、バッテリの電力により
交流電力を発生させて交流電動機を駆動すると共に、回
転数検出器からの検出に基づいて該交流電動機の速度及
びトルクを制御する一方、二速切り換え動力装置を制御
する制御装置とを有し、前記二速切り換え動力装置は、
交流電動機の出力軸に設けた太陽歯車と、交流電動機の
出力軸上に回転自在に支持され、かつ内周に内歯歯車を
形成すると共に、外周に前記リングギヤと噛み合う外歯
歯車を形成した出力歯車と、太陽歯車と噛み合いかつ該
太陽歯車の周りを公転する第1の遊星歯車と、該第1の
遊星歯車に同軸上に取り付けかつ第1の遊星歯車より少
ない歯数を設けたピニオンギヤと、該ピニオンギヤ及び
出力歯車の内歯歯車と噛み合う第2の遊星歯車と、前記
第1・第2の遊星歯車を、前記太陽歯車及び出力歯車間
で太陽歯車の周りに相対的に公転可能に支持する遊星歯
車支持体と、制御装置により、エンジンの始動スイッチ
の投入時、出力歯車を交流電動機の出力軸と遮断し、か
つエンジンの運転時、出力歯車を交流電動機の出力軸と
接続するよう制御されるクラッチ機構と、制御装置によ
り、エンジンの始動スイッチの投入時、前記遊星歯車支
持体の回転を止め、エンジの運転時、遊星歯車支持体を
開放するブレーキ機構とを有することを特徴とする内燃
機関の排気エネルギー回収装置。1. In an exhaust energy recovery system for an internal combustion engine that drives a turbine by utilizing exhaust energy of an engine, a ring gear mounted on an output shaft of the engine and a rotational speed for detecting the rotational speed of the output shaft of the engine. A detector, an AC generator that generates AC power by driving a turbine, a voltage control circuit that charges a battery with surplus power from the AC generator when the engine is operating, an AC motor that is driven by an AC voltage, and A two-speed switching power unit that is installed between the output shaft of the AC motor and the ring gear of the engine, switches the rotational force from the AC motor in two stages, and transmits the switched rotational force to the ring gear, and an engine start switch. When the power is turned on, the AC power is generated by the battery power to drive the AC motor and the While controlling the speed and torque of the AC motor based on the output, and a control device for controlling a two-speed switching power unit, the two-speed switching power unit,
A sun gear provided on the output shaft of the AC motor, and an output that is rotatably supported on the output shaft of the AC motor and that has an internal gear formed on the inner circumference and an external gear that meshes with the ring gear on the outer circumference. A gear, a first planetary gear that meshes with the sun gear and revolves around the sun gear, and a pinion gear that is coaxially attached to the first planetary gear and that has a smaller number of teeth than the first planetary gear. A second planetary gear meshing with the pinion gear and the internal gear of the output gear, and the first and second planetary gears are supported between the sun gear and the output gear so as to be relatively revolvable around the sun gear. The planetary gear support and the control device control the output gear to be disconnected from the output shaft of the AC motor when the engine start switch is turned on, and to connect the output gear to the output shaft of the AC motor when the engine is running. The internal combustion engine is characterized in that it has a clutch mechanism and a brake mechanism for stopping the rotation of the planetary gear support when the engine start switch is turned on by the control device and for opening the planetary gear support during engine operation. Exhaust energy recovery system for engines.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62240710A JPH0735846B2 (en) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | Exhaust energy recovery system for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62240710A JPH0735846B2 (en) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | Exhaust energy recovery system for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6483961A JPS6483961A (en) | 1989-03-29 |
JPH0735846B2 true JPH0735846B2 (en) | 1995-04-19 |
Family
ID=17063558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62240710A Expired - Lifetime JPH0735846B2 (en) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | Exhaust energy recovery system for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0735846B2 (en) |
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Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS4828622U (en) * | 1971-08-09 | 1973-04-07 | ||
JPS6120335U (en) * | 1984-07-11 | 1986-02-05 | 松下電器産業株式会社 | printing device |
-
1987
- 1987-09-28 JP JP62240710A patent/JPH0735846B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6483961A (en) | 1989-03-29 |
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