Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP2599566B2 - エンジンの吸気駆動オルタネータ装置と吸入空気を電流に変換する方法 - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP2599566B2 - エンジンの吸気駆動オルタネータ装置と吸入空気を電流に変換する方法 - Google Patents

エンジンの吸気駆動オルタネータ装置と吸入空気を電流に変換する方法

Info

Publication number
JP2599566B2
JP2599566B2 JP6010188A JP1018894A JP2599566B2 JP 2599566 B2 JP2599566 B2 JP 2599566B2 JP 6010188 A JP6010188 A JP 6010188A JP 1018894 A JP1018894 A JP 1018894A JP 2599566 B2 JP2599566 B2 JP 2599566B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
intake
turbine
alternator
air
Prior art date
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP6010188A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0719066A (ja
Inventor
ジー． ヴォス マーク
Original Assignee
ナートロン コーポレイション
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US08/136,666 external-priority patent/US5559379A/en
Application filed by ナートロン コーポレイション filed Critical ナートロン コーポレイション
Publication of JPH0719066A publication Critical patent/JPH0719066A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2599566B2 publication Critical patent/JP2599566B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K16/00—Arrangements in connection with power supply of propulsion units in vehicles from forces of nature, e.g. sun or wind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • F03D9/11—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing electrical energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/32—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on moving objects, e.g. vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1469—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
    • H02J7/1476—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field by mechanical action on the generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48—Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
    • F02D2009/0283—Throttle in the form of an expander
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
    • 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)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料計量システムとは
独立したエアスロットルバルブを有する燃料噴射内燃機
関エンジンとともに利用するエネルギー変換装置、さら
に詳しくいうならばスロットルバルブ装置に備えられた
タービン装置によって駆動される吸気駆動オルタネータ
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の自動車に搭載されるエンジンのデ
ザインにおいては、エンジンのパワー出力を制御するた
めにエンジンの吸気を計量することが必要であった。こ
れは典型的には吸気エアフィルターとエンジン吸気マニ
ホールドの間に設けられたバタフライバルブによってな
されていた。エンジンがアイドルもしくは低出力状態の
とき、エンジン吸気はバタフライバルブを通過する際に
著しい圧力の低下を経る。同時に、エアはこのバルブを
通過する際に加速する。ときにはエアの速度は音速にま
で達してしまう。このエアはエンジン吸気マニホールド
に囲まれた空間に達すると非効率にも拡散し、速度を弱
める。重要な動エネルギーがエアの流れを加速する際に
生じる。このエネルギーは、吸気マニホールドに達する
までの間に存在する乱流の中で減じてしまう。１９７３
年以来、ほとんどの自動車が空気取入口の下流にあるエ
ンジン吸気マニホールドに排気のごく一部を取り入れる
手段を採用している。排気を燃料噴射過程に取り入れる
主な目的は、エンジン室の温度を下げることにより排気
ガスに含まれる亜酸化窒素の量を減らすことである。排
気再循環（ＥＧＲ）により燃料は希釈され、シリンダー
に対する吸気密度が減じることによって、エンジンのパ
ワーが落ちる。加えて、吸気の温度が上がることにより
エンジンにノックが生じる割合が高くなる。自動車にお
ける他のシステムとしては、囲い板で熱をもった排気マ
ニホールドを覆い、高温の空気を作り出す。この高温の
空気はキャブレターの凍結を防止し、低温での自動車の
駆動性能を向上するために燃料のガス化を助ける。この
装置の欠点はＥＧＲのものと同じであり、エンジンの出
力が低下し、ノックが生じる割合が高くなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は燃料噴
射式内燃エンジンの吸入空気取入装置にエネルギー変換
装置を装備することによって、吸気装置の中での吸入空
気の運動エネルギーを回収することである。本発明のさ
らなる目的は燃料噴射式内燃エンジンのスロットルバル
ブ装置における内燃エンジンの空気取入口側にエネルギ
ー変換装置を備えることによって、吸気装置内の吸入空
気の運動エネルギーを電流に変換することである。本発
明の別の目的は、燃料噴射式内燃エンジンのスロットル
バルブ装置と、空気の運動エネルギーを電流に変換する
エネルギー変換装置を一体化し、それを自動車の充電シ
ステムに一体的に備えることである。本発明の別の目的
は、エンジンスロットル手段を提供するために燃料噴射
式内燃エンジンの吸入空気取入装置に可変タービン吸入
ノズルを有するタービンを含むエネルギー変換装置を提
供することである。
【０００４】本発明の別の目的は、燃料噴射式内燃エン
ジンの吸入空気取入装置を通過する空気の運動エネルギ
ーを利用する手段を提供することである。本発明の別の
目的は、燃料噴射式内燃エンジンのスロットルバルブ装
置を通過する空気の運動エネルギーを電流に変換する手
段を提供することである。本発明の別の目的は、燃料噴
射式内燃エンジンの排気ガス循環システムの中を通過す
る排気ガスからエネルギーを回収する手段を提供するこ
とである。本発明の別の目的は、燃料噴射式内燃エンジ
ンの排気マニホールドからエンジンの廃熱を回収する手
段を提供することである。本発明の別の目的は、燃料噴
射式内燃エンジンの空気取り入れ装置のタービンを通じ
て循環する排気ガスから回収したエネルギーを伝達する
方法を提供することである。本発明の別の目的は、燃料
噴射式内燃エンジンのタービンを通じて加熱されたエン
ジン吸入空気を伝達することにより、高温の排気マニホ
ールドからエネルギーを回収する方法を提供することで
ある。本発明のさらなる目的は、燃料噴射式内燃エンジ
ンの空気取入装置のタービンを通じて吸入空気を伝達す
ることにより、エンジン吸気の温度を下げる方法を提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明においては、燃料
計量システムとは独立したスロットルバルブ装置を有す
る燃料噴射式内燃エンジンの空気取入装置にタービンが
備えてある。タービンはエンジン出力制御を特徴づける
可変空気取入口を有する。タービンは空気取入装置やス
ロットルバルブ装置を通過する空気の動エネルギーを回
転運動に変換し、オルタネータを駆動して電流を発生さ
せる。スロットルの過程で発生する空気取入装置を通過
する空気の動エネルギーは、シャフトによってオルタネ
ータに連結するタービンを駆動することに費やされる。
本発明の一実施例において、タービンはラジアル型であ
る。別の実施例においてはタービンはアクシャル型であ
る。どちらにおいても、タービンは部分可変ノズルと、
タービン内を流れる吸入空気を制御するレギュレータを
有する。吸気バイパスはどちらの実施例においても一体
構造を有していてもよいし、またはタービンと並列の関
係でエンジン空気取入装置や吸気マニホールドに配設さ
れてもよい。バイパスはノズル装置の位置によって制御
されてもよいし、独立していてもよい。
【０００６】
【作用】燃料噴射式内燃エンジンの空気取入口の中を伝
達される吸入空気の動的エネルギーを電気エネルギーに
伝達する方法は、取入口にタービンを配設するステップ
と、吸入空気がタービンを通過するよう伝達するステッ
プと、タービン中を通過する空気の動きを回転運動に変
換するステップと、タービンの回転運動を発電機に送り
電流を発生させるステップとからなる。
【０００７】
【実施例】図１から図５には、燃料噴射式エンジン１０
２とともに使用される吸気駆動オルタネータ装置１０
０、１００ａ、１００ｂ、１００ｃが示されている。オ
ルタネータ装置１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ
は通常の可変吸気スロットルボディに換わって備え付け
られ、エンジン１０２のパワーコントロールを特徴づけ
る。以下に詳しく説明するが、吸気駆動オルタネータ装
置１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃはエンジン空
気取入口の間に位置するラジアルまたはアクシャル型タ
ービン装置１０４、１０４’を有し、それによって駆動
する。タービン装置１０４、１０４’はエンジンパワー
コントロールを横切ってながれる空気の動エネルギーの
変化を回転運動に転換し、発電装置１０６つまりオルタ
ネータを駆動させて発電する。この電流は通常の自動車
の充電システムを補充するために使用する。図１に示さ
れるように、燃料噴射型Ｖ６エンジン１０２は、エアフ
ィルターを備えた装置１１０とつながった吸気マニホー
ルド１０８を有し、吸気はエアフィルターを通じてエン
ジンに送られる。吸気マニホールド１０８とエアフィル
ター装置１１０の間には、吸気駆動オルタネータ装置１
００が備えてある。装置１００は図６及び図１０〜２２
に図示されるラジアル型のタービン１０４を備える。
【０００８】図２において燃料噴射型Ｖ６エンジン１０
２は、吸気駆動オルタネータ装置１００ａ、１００ｂ、
１００ｃを備える。オルタネータ装置１００ａ、１００
ｂ、１００ｃはアクシャル型のタービン装置を有する。
図１のオルタネータ装置と同じく、オルタネータ装置１
００ａ、１００ｂ、１００ｃは吸気マニホールド１０８
に備え付けられている。図２に示される装置において
は、バタフライ型の独立したバイパスバルブ１１２もま
た吸気マニホールド１０８に備え付けられ、独立して吸
気をエンジン１０２に送る。バイパスバルブ１１２はオ
ルタネータ装置１００ａ、１００ｃと並列に作動し、オ
ルタネータ装置１００ａ、１００ｃが吸気とタービン装
置１０４、１０４’とをバイパスする独立したバイパス
装置を有しない場合に用いられる。バイパスバルブ１１
２はリンクによってオルタネータ装置１００ａ、１００
ｃに制御されることも可能であるし、独立して制御する
ことも可能である。
【０００９】図３のブロックダイアグラムは吸気駆動オ
ルタネータ装置１００ａ、１００ｂのいずれかを典型的
な燃料噴射式エンジンを有する自動車の充電システムに
連結したときの概要を示す。続けて図３及び図４につい
て説明する。流れａとして示される吸気はエアフィルタ
ー装置１１０を通過し、流れｂとして示される。流れｂ
は次に吸気駆動オルタネータ装置１００ａ、１００ｂに
送られ、コンビネーションバルブと加速ノズルもしくは
アドミッションタービンノズル１１６を通過し、流れｃ
となってタービン装置１０４、１０４’に送られる。流
れｃは高速で流れる空気を有する。流れｃはタービン装
置１０４、１０４’に入り、そこでおおよそ軸上に方向
を変える。タービン装置１０４、１０４’と吸気駆動オ
ルタネータ装置１００、１００ｂを通過した流れｄは、
エンジン１０２の吸気マニホールド１０８に送られる。
高速の空気ｃのエネルギーはタービン装置１０４、１０
４’によって回転運動に転換され、それはシャフトによ
って発電装置つまりオルタネータ１０６に伝達される。
【００１０】オルタネータ装置１００、１００ａから出
力された交流電流は、３相整流器１１８に入力され、そ
こで交流電流は直流電流に転換される。３相整流器１１
８から送り出された直流電流は自動車のバッテリーを充
電し、また自動車内のの補助システムに動力を提供する
ためにバッテリー１２０に送られる。エンジン１０２か
ら出る排気流１２２は流れｇとして示される。通常のベ
ルト駆動オルタネータ１２２もまたバッテリー１２０を
充電し、補助システムの動力を提供することができる。
アドミッションタービンノズル１１６とタービン装置１
０４の周囲には、エンジン作動中、例えばエンジンが最
大出力をしている際に最低限の吸気制限が必要な場合の
ために、別の流路が設けられている。この通路はバイパ
スバルブ１２４によって調整される。フィルターを通過
したエンジンの吸気ｅはバルブ１２４に送られ流れｆと
して排出され、タービン装置１０４、１０４’の下流に
位置するエンジン１０２に送られる。バイパスバルブ１
２４は独立していてもよいし、後に説明するようにバイ
パスバルブ１１２と連結していてもよい。３相整流器１
１８もまた独立していてもよいし、後に説明するように
吸気駆動オルタネータ装置１００、１００ａ、１００
ｂ、１００ｃとともに作動する構造を有してもよい。
【００１１】図５のブロックダイアグラムでは、熱交換
器１２５が充電システムに加えられ、エンジンの熱をオ
イル、クーラー、排気等から回収し、その熱流の全部ま
たは一部をエンジンの吸気に伝える。この高温の空気は
吸気駆動オルタネータ装置１００、１００ａ、１００
ｂ、１００ｃの出力を高める役割を果たす。さらに図１
及び図６〜図２１に基づいて説明する。吸気駆動オルタ
ネータ装置１００はラジアル型のタービン１０４を備
え、ハウジング１２６に取り付けられている。オルタネ
ータ装置１００のタービン装置１０４は、制御可能なタ
ービン吸入口つまり回転バルブを有するコントロールバ
ルブ１２８を備える。タービン装置１０４はまたバイパ
スつまり回転可能なバルブを有するコントロールバルブ
１３０を備える。図示されるオルタネータ１００の実施
例では、吸入口とバイパス吸気コントロールバルブは、
図８に示される一構造を有する連結タービン吸入口・バ
イパスコントロールバルブ１３２によって連結される。
別の実施例では、タービン吸気コントロール１２８とバ
イパス吸気コントロールバルブ１３０は図９に示すよう
に独立している。吸気の流れは矢印ｂとｃによって表さ
れている。
【００１２】図６と図７に基づいて説明する。オルタネ
ータ装置１００はアクシャル ギャップ オルタネータ
を駆動するラジアル型のタービンを有する。タービン吸
気ｂはタービン入口コントロールバルブ１２８の開口部
１３８を通過し、タービンノズル１４０を通って、ター
ビンディスク１４４によって支持されるタービンブレー
ド１４２に突き当たる。吸気ｄはタービンブレード群か
ら流出して、吸気駆動オルタネータ装置１００から流出
する。タービンディスク１４４はさらにオルタネータマ
グネット１４６を構造的に支持する。オルタネータマグ
ネットの数は、ユニットの出力オルタネーティング周波
数の望ましい範囲に対応して選択される。ステータ１４
８は電流を発生させるのに必要な背金、絶縁材及びワイ
ヤーコイルを有する。タービンディスク１４４は、ハウ
ジング１２６に設置される固定軸１５０とベアリング装
置１５２によって支持され、位置付けられる。タービン
バイパス吸気ｅはタービンバイパスエアコントロールバ
ルブ１３２中のバイパス開口部１５４を通過し、流れｆ
としてタービンバイパス通路１６４に入り、タービン流
出吸気ｄと結合して装置１００から流出する。
【００１３】バイパスエアコントロールバルブ１３２は
トルクチューブ型のベアリング１５６によって支持さ
れ、ハウジング１２６の回りに同心円状に配設される。
バルブ１３２はそれゆえハウジング１２６に対して回転
可能な関係にある。二体構造を有する場合、コントロー
ルバルブ１２８と１３０は独立して互いに回転可能な関
係に立つ。バルブ１３２のバイパスエアコントロールの
入力はレバー１５８によってなされ、レバー１５８は後
に説明されるコントローラに接続可能である。バイパス
エアコンとロールバルブ１３２とハウジング１２６はオ
ーリング１６０によってシールされる。バイパスエアコ
ントロールバルブ１３２中のバルブ支持ベアリング１５
６の内側にはブリード穴１６２が設けられ、ベアリング
からグリースが移動する原因となるバルブ支持ベアリン
グ内の気圧の変化を防止している。オルタネータの実施
状態は、バイパスエアコントロールバルブ１３２の４つ
の作動位置を通じて、図１０から図２１に示されてい
る。
【００１４】図１０〜図１２に基づいて説明する。オル
タネータ装置１００は、ラジアルギャップ型のオルタネ
ータを駆動するラジアル型のタービンを備える。ここで
は装置は、エンジンがアイドル状態であってバイパスポ
ート１６４が閉ざされ、タービンノズル１４０のみが流
れを通過させるために開いた状態で示される。吸気を吸
気マニホールド１０８に伝達するタービンノズル１４２
は、エンジン１０２がアイドル状態で必要とする空気流
量に合わせて大きさを決められている。オルタネータ１
００内の流れは矢印で示されており、吸気はｂ、ノズル
通過エアはｃ，排出されるエアはｄで表す。図１３〜図
１５はスロットルが部分的に開いた状態でのオルタネー
タを示しており、連結タービン吸入口・バイパスコント
ロールバルブ１３２は図１０に示すアイドル位置から時
計回りに９０°回転している。この位置ではタービン吸
入空気開口部１３８は一部開いた位置にあり、バイパス
ポート１６４は閉じており、タービンノズル１４０の全
体の約５０％が流れを取り入れるために開いている。
【００１５】図１６〜図１８では、バイパスエアコント
ロールバルブ１３２が図１０に示すアイドル位置から時
計回りに１８０°回転している。この位置ではタービン
吸入空気開口部１３８はフルノズル開口しており、バイ
パスポート１６４はちょうど開き始めるところである。
さらなる吸気がバイパス開口部１５４からオルタネータ
１００に入りバイパスポート１６４に抜ける流れは、流
れｅと流れｆで示されている。
【００１６】図１９〜図２１はフルスロットル状態を示
しており、バイパスエアコントロールバルブ１３２は図
１０に示すアイドル位置から時計回りに２７０°回転し
ている。この位置ではタービン吸入空気開口部１３８は
約５０％開いており、図１０のバイパスポート１６４は
全開している。図２２はオルタネータ１００を示してお
り、電気によって制御されるステッパモータアクチュエ
ータ装置１７０が吸入口・バイパスエアコンとロールバ
ルブ１３２に連結される。ステッパモータアクチュエー
タ１７０は二方向アクチュエータであって、エンジン吸
気マニホールド１０８への吸気を制御するために、バイ
パスエアコントロールバルブ１３２を時計回りにも反時
計回りにも回転させることができる。図２３と図２４に
示される別の構造では、吸気駆動オルタネータ装置１０
０ａは吸気を回転運動に転換すアクシャルタービン装置
１０４’を備えており、それによってオルタネータ１０
６を駆動する。オルタネータ装置１００と同様にオルタ
ネータ１００ａは燃料噴射式エンジン１０２の吸気マニ
ホールドに配設される。
【００１７】図示される吸気駆動オルタネータ装置１０
０ａは一体のタービンバイパス構造を有しない。それゆ
え、図２に示すようにオルタネータ装置１００ａと平行
してエアを送る独立したバイパス１１２もまたエンジン
吸気マニホールド１０８に配設される。吸気ｂは装置の
吸気側１７４から入り、タービン吸気コントロールプレ
ート１７８のタービン吸入口１７６を通過し、タービン
ノズル流路１８０に流れ込む。図２４のタービン吸気コ
ントロールプレート１７８はノズル装置２１８に対して
動くことができる。タービン吸気コントロールプレート
１７８はその動きにより、ノズル装置の開閉及び吸気マ
ニホールド１０８への吸気量を調節する。タービン吸気
コントロールプレート１７８はノズル装置２１８に開口
部支持ベアリング１８４とともに装着された固定支持シ
ャフト１８２に回転可能に支持される。開口部支持ベア
リング１８４はまたタービン吸気コントロールプレート
１７８と固定されたノズル装置２１８の間の適切な間隔
と軸状の関係を維持する。オーリング１８６はタービン
吸入口１７６からタービンノズル通路１８０への望まし
くない空気漏れを制限する。タービン吸気コントロール
プレート１７８は、ベルクランク１８８による入力を通
じてエンジン１０２の作動のための選択位置まで回転す
る。
【００１８】ノズル流路１８０を出たエアは図３９に示
すようにタービン装置１０４’を通過し、流れｄとして
流出する。流れｄは次に同心円状の流路１９０を通り、
オルタネータ装置１００ａを出てエンジン吸気マニホー
ルド１０８に送られる。支持ストラット１９２が円状流
路１９０に一定の間隔をおいて配設され、内部ハウジン
グ１９４を外部支持ハウジング１９６に対して支持し、
タービンブレード１９８の外部支持ハウジング１９６と
の間隔を維持する。内部ハウジング１９４の中には、ベ
アリングサポート２００とオルタネータステータ２０２
が備えられる。オルタネータシャフト２０４はベアリン
グ２０６によってタービンブレード１９８とともに回転
が可能なように支持される。電流の発生に必要な永久磁
石は通常の手段でシャフト２０４に具備される。電流は
装置１００ｂからワイヤ線を通じて内部・外部支持ハウ
ジング１９４、１９６にあけられた適切な穴を抜けて流
出する。
【００１９】流路２１０はグリースがベアリングから出
てしまうようなベアリング２０６内での気圧の変化が起
こるのを防いでいる。図２５〜図３６はアクシャルター
ビン型の吸気駆動オルタネータ装置において、エンジン
がアイドル状態であってバイパスポート２１４が閉じて
おり、タービンノズル流路の一部のみがエアを送るため
に開いている状態を示している。吸気ｂは装置１００ｂ
の吸入側１７４から入り、タービン吸気コントロールプ
レート１７８’のタービン吸入口１７６を通過してター
ビンノズル装置２１８に流入する。タービン吸気コント
ロールプレート１７８’にはバイパス空気通路２１２が
備えられる。バイパス空気通路２１２の閉鎖された吸気
流入エリアは移動可能なタービン吸気コントロールプレ
ート１７８’と固定されたバイパスポートとの位置関係
によって制御されている。
【００２０】図２８〜図３０はオルタネータ１００ｂを
示しており、スロットルが部分的に開いた状態であっ
て、タービン吸気エアコントロールプレート１７８’が
固定されたノズル装置に対して時計回りに９０°回転し
てタービンノズル流路１８０の開度を拡大する。この位
置は図２５のアイドル状態から９０°回転した位置であ
る。この位置においてノズル開口部は約５０％の開度で
あり、バイパスポート２１４の領域は狭い。
【００２１】図３１〜図３３もまた部分スロットル状態
のオルタネータ１００ｂを示している。ここでは、ター
ビン吸気コントロールプレート１７８’は図２５のアイ
ドル状態から１８０°回転しており、ノズル装置の開口
部は開いている。この位置では、ノズルバイパスポート
２１４がノズル装置２１８の下部に位置する固定ノズル
バイパス空気通路２１２によって開き始める。バイパス
ポート２１４の中を流れるノズルバイパスエアｆは流路
１９０の中でタービン装置の排気ｄと結合し、装置を出
てエンジン吸気マニホールド１０８に流入する。図３４
〜図３６では、タービン吸気コントロールプレート１７
８’は図２５のアイドル状態のときより時計回りに２７
０°回転している。このフルスロットル位置において
は、タービン吸入口１７６は約５０％の開度を有し、バ
イパス空気通路２１２はノズル装置２１６のバイパスポ
ート２１４を全開にしている。バイパスポート２１４を
流れるノズルバイパスエアｆは流路１９０においてター
ビン装置排気ｄと結合し、装置を出てエンジン吸気マニ
ホールド１０８に流入する。バイパスポート２１４は総
断面領域が総タービンノズルアドミッション領域より大
きくなるよう設計されている。図３４は流れｆが外部ハ
ウジング１９６を通って流路１９０でタービン排気ｄと
結合する領域を示す。
【００２２】図３７はオルタネータ１００ｂを示してお
り、ステッパモータアクチュエータ２２０が混合吸気・
バイパスエアレギュレータまたはタービン吸気コントロ
ールプレート１７８’に連結されている。ステッパモー
タアクチュエータ２２０は二方向アクチュエータであっ
て、エンジン吸気マニホールド１０８への吸気を制御す
るために、タービン吸気コントロールプレート１７８’
を時計回りにも反時計回りにも回転させることができ
る。図４０はエンジン吸気に取り付けられるアクシャル
タービンとラジアルギャップ型オルタネータ装置１００
ｃの実施例を示している。エンジン吸気ｂは吸入口２２
８を通過して装置に流入する。タービンノズル２３０
は、部分的にディスク２３２とブレード通路２３４によ
って示されるタービン装置にエアが流入するよう流れの
角度を変え、速度を上げる。メータリングプレート２３
６と連結して動作するレバー２３８は、スロットルケー
ブル入力によりプレートをハウジング２４０内で回転さ
せる。プレート２３６の角度によって、タービン吸気ノ
ズル２３０の一部もしくは全部が閉じ、それによりエン
ジンエアの流れが制御され、同時に最大の運動エネルギ
ーがタービン装置ディスクとブレード通路２３２、２３
４に確実に送られる。
【００２３】タービンノズルを通過したエアは最適な角
度でタービンブレード通路２３４に流入し、そのエアの
勢いがシャフトとさらには永久磁石ローター２４４に連
結するディスク２３２にトルクを与える。シャフトはベ
アリング２４６によって支持される。シャフト２４２が
回転する際にオルタネータステータ２４８において発電
が行われる。電流は整流器２５０によって直流に変換さ
れ、ハウジング２４０から流出する。タービンを出たエ
アはさらに通路２５２によって偏向され、アッセンブリ
１００ｂから流出する。ベアリング２４６はグリース潤
滑ボールベアリングであってもよいし、主エンジンオイ
ルシステムと統合されていてもよい。このオイルはボー
ルもしくはバルブの形態であるベアリングの中に噴出さ
れる。ステータ２４８はさらなる冷却を施されてもよ
い。熱はハウジング内を移転し支持フィン２５４に送ら
れてオルタネータ排気によって四散し、またはエンジン
オイルが通路２５６を通じてステータ２４８の周囲に送
られることによって移転する。ボールまたはバルブ型の
オイル潤滑ベアリングは、ベアリングの寿命をあまり縮
めることなく回転速度を高めることができる。
【００２４】メータリングプレート固有の計量特性では
アイドル状態や全開状態でのエンジン作動が不十分な場
合は、満足の行く結果を得るために小さなブリードホー
ル２５８やさらに小さいノズル空気通路をノズル２３０
に組み入れてもよい。この構造は図４０に示されてい
る。また、その代わりの方法としてノズル２３０の周り
のエアを放出するために、ジェネラルモーター社のＩＡ
Ｃソレノイドに似た通常のアイドルエアコントロールバ
ルブを加えてもよい。フルパワー作動を向上したい場合
は、上記で説明され、図２に示されているより大きな外
部バイパスエアバルブを組み入れればよい。エアバルブ
は、プレート２３６がタービンノズル２３０を全開にし
ておりさらなるエンジン１０２の出力が必要な場合に車
のスロットルケーブルによって開かれる。ここで説明さ
れているように、このバイパスは全く別のバルブアッセ
ンブリ構造を有していてもよいし、ノズルが全開すると
開くよう設定した統合バイパスであってもよいし、統合
バイパスであるが別にコントロールされるものであって
もよい。
【００２５】図示される各吸気駆動オルタネータ装置１
００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、三相の永久磁
石オルタネータである。これらのオルタネータは回転速
度に直線状に比例する電力を発生させる。吸気駆動オル
タネータ装置１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃが
一定の速度で作動する際に、電圧は電気的負荷として機
能する。タービン駆動オルタネータが自動車のバッテリ
ーに連結された場合、バッテリーとともに自動車の電気
的負荷もまたタービンの速度を制御する。その結果、吸
気駆動オルタネータ１００、１００ａ、１００ｂ、１０
０ｃは、常に自動車のバッテリーを充電し通常のエンジ
ン駆動オルタネータの負荷を軽減する速度で作動する。
吸気駆動オルタネータ１００、１００ａ、１００ｂ、１
００ｃは自動車のバス電力と、タービンにあって使用で
きるエネルギーに応じた速度で作動する。もし使用でき
るエネルギーがタービンにない場合、例えばエンジンの
出力が全開であってタービンノズルでの圧力低下が極め
て小さいときは、オルタネータの速度は出力電圧ととも
に低下する。このような状況では、整流器を設けること
によりバッテリーからオルタネータへ電流が流れるのを
ブロックする。
【００２６】吸気駆動オルタネータ１００、１００ａ、
１００ｂ、１００ｃを利用することにより、効率が約５
０％しかない通常のエンジン駆動オルタネータの出力の
必要を減らすことができ、燃費が向上する。従って、正
味の燃費向上はオルタネータによって回復された分だけ
ではなく、エンジン駆動オルタネータが必要な電力を発
生させていたならば非効率的に消費されていたであろう
５０％の分も含む。もしある特定の自動車設備におい
て、過充電や高電圧によるバッテリーや電気システムの
潜在的なダメージがある場合、三相整流器をＳＣＲブリ
ッジ整流器を含むものに代え、そのパルス幅調整技術に
よってオルタネータの出力する電圧を規制することもで
きる。出力を規制する別の手段としては、パルス幅調整
技術を利用して通常の電圧規制回路の直流端子電圧を規
制することが可能である。
【００２７】別の方法としては、満足のいくオルタネー
タ負荷を得るために、補助的な負荷を加えることであ
る。ラジエータ／エアコンコンデンサー冷却ファンを利
用することにより他のシステムの効率を向上させること
ができる。さらに別の方法としては、出力を制御するた
めにタービンノズルの周辺のエアをバイパスによって直
接エンジンに送りこむ方法が考えられる。オルタネータ
のベアリングを寿命分利用するためには作動速度は２
５，０００ＲＰＭ以下でなければならないという前提に
たって、通常のエンジン作動データを利用して最適なタ
ービンのデザインを決定するための研究がなされた。そ
の結果、開口可変型のアクシャルタービンが開示装置に
おいて利用されるものとして最適であることがわかっ
た。このデザインでは、溝付きプレートによって、典型
的なスロットルを有するエンジンのフローとパワーを支
配しながら、同時にタービンにエアを送るノズル装置の
開口数を支配することが可能である。加えて、このよう
な装置を燃料噴射エンジンの空気取入口に備えると、エ
ンタルピー膨張によりタービンとノズルの空気温度が下
がる。その結果、エンジン吸気エアが低温・高密度であ
るので、吸気駆動オルタネータを備えたエンジンの方
が、通常のバタフライ型バルブスロットルを備えたエン
ジンよりも大きなパワーを発生させることができる。
【００２８】さらに図４に基づいて説明する。上記ター
ビンとオルタネータ装置１００、１００ａ、１００ｂ、
１００ｃは、排気ガスの再循環部分が吸気取入口やスロ
ットル装置に供給される際に循環される排気ガスや廃熱
を効率よく利用する。循環された排気ガスを年少よう空
気とともに取り入れることによって、循環が巣の有する
熱が電流に転換される。加えて、循環される排気ガスを
吸気取入口から取り入れることにより、オルタネータ装
置から排出される吸気温度は、循環排気ガスがスロット
ル装置の吸入口より下流において取り入れられるシステ
ムに比べて低い。他の手段によって加熱された空気が吸
気取入口から取り入れられた場合も、同様の効果があ
る。
【００２９】タービン装置における膨張プロセスの等エ
ンタルピー変換に関するエネルギー数式が式１に示され
る。
【数１】 式１において ΔＨ＝エンタルピー、Btu/lb Ｃｐ＝特定変化熱、Btu/lb R Ｒ ＝吸気温度、R ＥＲ＝膨張率 ｋ ＝特定熱率 再循環された排気ガスもしくは加熱された空気を吸気と
ともに取り入れることによってタービンへの吸気温度は
次上がり、タービンへ供給されうるエネルギーを増加さ
せる。
【００３０】
【発明の効果】本発明は以上のように、エンジンの吸気
管にタービンで駆動されるオルタネータを備えたことに
より、吸気の運動エネルギーを電気エネルギーに変換
し、自動車の充電回路に補給することができる。従っ
て、エンジンにより駆動される発電機の負担が軽減さ
れ、発電機の小型、計量かを図ることができる。また、
排気ガスの一部を吸気管内に循環させることにより、排
気ガスの有する熱エネルギーをオルタネータで電気エネ
ルギーに変換し、回収することができる。回収された電
気エネルギーを自動車の電気回路や補機の駆動エネルギ
ーとして利用することにより、合理的な充電システムを
構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のラジアル型吸気駆動オルタネータ装置
を備えた燃料噴射Ｖ６エンジンの全体図。
【図２】本発明のアクシャル型吸気駆動オルタネータ装
置を備えた燃料噴射Ｖ６エンジンの全体図。
【図３】自動車のバッテリー充電システムにおける燃料
噴射エンジンと吸気駆動オルタネータ装置との組合せの
ブロック図。
【図４】燃料噴射エンジンが廃熱をマフラー等から回収
する熱変換装置を備えている場合において、自動車のバ
ッテリー充電システムにおける燃料噴射エンジンと吸気
駆動オルタネータ装置との組合せのブロック図。
【図５】排気ガスを循環させて利用する自動車のバッテ
リー充電システムにおける燃料噴射エンジンと吸気駆動
オルタネータ装置との組合せのブロック図。
【図６】本発明の一実施例に基づくラジアル型吸気駆動
オルタネータ装置の側面断面図。
【図７】図６のラジアルタービンの正面図。
【図８】ラジアル型吸気駆動オルタネータ装置とともに
使用する、吸入口とバイパスエアレギュレータの連結で
ある一体構造のコントロールバルブの全体図。
【図９】ラジアル型吸気駆動オルタネータ装置とともに
使用する、吸気とバイパスエアのレギュレータが独立構
造を有する個々のコントロールバルブの全体図。
【図１０】図５のラジアル型吸気駆動オルタネータ装置
の部分側面図。
【図１１】図１０のラジアル型吸気駆動オルタネータ装
置のタービンバイパスポートの部分正面図。
【図１２】タービンノズルとタービンブレードを示した
図１０のラジアル型吸気駆動オルタネータ装置のタービ
ンノズルバイパスポートの部分正面図。
【図１３】吸気・バイパスエアコントロールバルブが９
０°回転し、ノズル開口部は５０％開いておりバイパス
は閉口している状態の、図１０のラジアル型吸気駆動オ
ルタネータ装置の部分側面図。
【図１４】図１３のタービンノズルバイパスポートの部
分正面図。
【図１５】タービンノズルとタービンプレートを示した
図１３のタービンノズルの部分正面図。
【図１６】吸気・バイパスエアコントロールバルブがア
イドル位置より１８０°回転し、ノズル開口部は完全に
開いておりバイパスが開き始めた状態の、図１０のラジ
アル型吸気駆動オルタネータ装置の部分側面図。
【図１７】図１６のタービンノズルバイパスポートの部
分正面図。
【図１８】タービンノズルとタービンブレードを示した
図１６のタービンノズルの部分正面部。
【図１９】吸気・バイパスエアコントロールバルブがア
イドル位置より２７０°回転し、ノズル開口部は５０％
開いておりバイパスが完全に開いた状態の、図１０のラ
ジアル型吸気駆動オルタネータ装置の部分側面図。
【図２０】図１９のタービンノズルバイパスポートの部
分正面図。
【図２１】タービンノズルとタービンブレードを示した
図１９のタービンノズルの部分正面図。
【図２２】ラジアルギャップオルタネータ装置を有する
ラジアル型吸気駆動オルタネータ装置の部分側面図。
【図２３】本発明の別の実施例に関するアクシャル型吸
気駆動オルタネータ装置の部分側面図。
【図２４】吸気レギュレータを有する図２３のアクシャ
ル型吸気駆動オルタネータ装置の正面図。
【図２５】アクシャル型吸気駆動オルタネータ装置の部
分側面図。
【図２６】図２５のアクシャル型吸気駆動オルタネータ
装置のタービンノズルの前面の部分正面図。
【図２７】図２５のアクシャル型吸気駆動オルタネータ
装置の開口プレートの上流に位置する面の部分正面図。
【図２８】ノズルが５０％開き、バイパスは完全に閉じ
た状態の図２５のアクシャル型吸気駆動オルタネータ装
置の部分側面図。
【図２９】図２８のアクシャル型吸気駆動オルタネータ
装置のタービンノズルの前面の部分正面図。
【図３０】図２８のアクシャル型吸気駆動オルタネータ
装置の開口プレートの上流に位置する面の部分正面図。
【図３１】ノズル開口部が完全に開いており、バイパス
が開き始めた状態の、図２５のアクシャル型吸気駆動オ
ルタネータ装置の部分側面図。
【図３２】図３１のアクシャル型吸気駆動オルタネータ
装置のタービンノズルの前面の部分正面図。
【図３３】図３１のアクシャル型吸気駆動オルタネータ
装置の開口プレートの上流に位置する面の部分正面図。
【図３４】ノズルが５０％開口しており、バイパスが完
全に開いた状態の、図２５のアクシャル型吸気駆動オル
タネータ装置の部分側面部。
【図３５】図３４のアクシャル型吸気駆動オルタネータ
装置のタービンノズルの前面の部分正面図。
【図３６】図３４のアクシャル型吸気駆動オルタネータ
装置の開口プレートの上流に位置する面の部分正面図。
【図３７】図２５のアクシャル型吸気駆動オルタネータ
装置の部分側面図。
【図３８】外部ハウジングの流路を示す、図２４のアク
シャル型吸気駆動オルタネータ装置の部分正面図。
【図３９】ノズルとブレードの間の流路を示す、図２５
のアクシャル型吸気駆動オルタネータ装置のタービンノ
ズルとタービンブレードの全体図。
【図４０】別のアクシャル型吸気駆動オルタネータ装置
の部分側面図。
【図４１】アクシャル型吸気駆動オルタネータ装置の別
のノズル配置の正面図。
【符号の説明】
１００ 吸気駆動オルタネータ装置 １０２ 燃料噴射式エンジン １０４ タービン装置 １０６ 発電装置 １０８ 吸気マニホールド １１６ 可変ノズル １１８ 整流装置 １２０ バッテリー １２８ レギュレータ手段 １３２ コントロールバルブ １４６ 永久磁石

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジン（１０２）に対して燃焼空気を
    送るための吸気マニホールド（１０８）を有する燃料噴
    射式エンジン（１０２）において、吸気マニホールド
    （１０８）上に取り付けられたタービン装置（１０４）
    と発電装置（１０６）を有する吸気駆動オルタネータ装
    置（１００）を備え、該タービン装置（１０４）は、弧形に隣接して配列され
    た個別のノズル（１４０，１８０）を有する可変ノズル
    と、 該個別のノズル（１４０，１８０）の一つ以上を順に閉
    じることが可能なレギュレータ手段（１２８，１７８，
    ２３６）とを有して、可変吸気取入装置を構成し、 該オルタネータ装置（１００）はエンジン（１０２）の
    出力制御装置を構成するとともに、該オルタネータ装置
    （１００）は通過する吸入空気の動エネルギーを電気エ
    ネルギーに変換する機能を備えることを特徴とするエン
    ジン。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジン（１０２）にお
    いて、前記タービン装置（１０４ａ）はアクシャル型の
    タービンであることを特徴とするエンジン。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のエンジン（１０２）にお
    いて、前記レギュレータ手段（１２８）は吸入空気が通
    過する開口部（１７６）を有する開口プレート（１７
    ８）であることを特徴とするエンジン。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のエンジン（１０２）にお
    いて、前記開口プレート（１７８）はバイパス空気通路
    （２１２）を有することを特徴とするエンジン。
  5. 【請求項５】 請求項１記載のエンジン（１０２）にお
    いて、前記タービン装置（１０４）はラジアル型のター
    ビンであることを特徴とするエンジン。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のエンジン（１０２）にお
    いて、前記レギュレータ手段（１２８）は吸入空気の開
    口部（１３８）を有するコントロール弁（１３２）であ
    ることを特徴とするエンジン。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のエンジン（１０２）にお
    いて、前記コントロール弁（１３２）はバイパス通路
    （１５４）を有することを特徴とするエンジン。
  8. 【請求項８】 請求項１記載のエンジン（１０２）にお
    いて、前記タービン（１０４）は吸入空気のバイパス
    （１６４，２１２）を有し、該バイパス（１６４，２１
    ２）はノズルの開口部の位置により独立して制御される
    ことを特徴とするエンジン。
  9. 【請求項９】 請求項１記載のエンジン（１０２）にお
    いて、前記タービン（１０４）は吸入空気のバイパス
    （１６４，２１２）を有し、該バイパス（１６４，２１
    ２）はノズルの開口部の位置により独立して制御される
    ことを特徴とするエンジン。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載のエンジン（１０２）に
    おいて、前記可変吸気マニホールド（１０８）の要素と
    なる独立した吸入空気のバイパス（１１２）を有し、該
    バイパス（１１２）はノズル開口部（１１６）の位置に
    より制御されることを特徴とするエンジン。
  11. 【請求項１１】 請求項１記載のエンジン（１０２）に
    おいて、前記可変吸気装置（１１６）の要素となる独立
    した吸入空気のバイパス（１１２）を有し、該バイパス
    （１１２）はノズル開口部（１１６）の位置により独立
    して制御されることを特徴とするエンジン。
  12. 【請求項１２】 請求項１記載のエンジン（１０２）に
    おいて、前記発電装置（１０６）はオルタネータである
    ことを特徴とするエンジン。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載のエンジン（１０２）
    において、前記オルタネータはアクシャル ギャップ
    オルタネータであることを特徴とするエンジン。
  14. 【請求項１４】 請求項１２記載のエンジン（１０２）
    において、蓄電回路はバッテリー（１２０）を有するこ
    とを特徴とするエンジン。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載のエンジン（１０２）
    において、前記バッテリー（１２０）に接続する整流器
    （１１８）を有することを特徴とするエンジン。
  16. 【請求項１６】 請求項１２記載のエンジン（１０２）
    において、前記オルタネータ（１０６）は複数の巻線と
    永久磁石（１４６）を含むローター（２２４）を有し、
    作動スピードの範囲がバッテリー（１２０）に充電する
    電力を発電す る範囲に設定されることを特徴とするエン
    ジン。
  17. 【請求項１７】 請求項１２記載のエンジン（１０２）
    において、前記オルタネータ（１０６）はオルタネータ
    のハウジング（１２６）内部に取り付けられた三相清流
    装置（１１８）を有することを特徴とするエンジン。
  18. 【請求項１８】 請求項１記載のエンジン（１０２）に
    おいて、前記内燃エンジン（１０２）はエンジンの排気
    ガスの一部を可変吸気取入装置（１１６）に循環させる
    排気循環装置を備え、該循環される排気はタービン（１
    ０４）を通過する間に排気のもつ運動エネルギーが電気
    エネルギーに変換されるとともに、温度が冷却されるこ
    とを特徴とするエンジン。
  19. 【請求項１９】 燃料噴射型の内燃エンジン（１０２）
    の可変吸気取入装置（１１６）を通過する吸気のもつ運
    動エネルギーを電気エネルギーに変換する方法におい
    て、 タービン装置（１０４）を可変吸気取入装置（１１６）
    内に配設するステップと、ここで、タービン装置は弧形
    に隣接して配列された個別のノズルを有する可変ノズル
    と、該個別のノズルの一つ以上を順に閉じることにより
    吸入空気流量を制御するレギュレータ手段とを備え、 吸気をタービン装置（１０４）に導入するステップと、 吸入空気流量を変化させるためにレギュレータ手段を調
    整するステップと、 タービン装置（１０４）を通過する空気の運動を回転運
    動に変換するステップと、 タービン装置（１０４）の回転運動を発電装置（１０
    ６）に伝達するステップと、 発電するステップとを備えることを特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１９記載の方法において、燃料
    噴射型内燃エンジン（１０２）はエンジンの排気ガスの
    一部を可変吸気取入装置（１１６）に循環させる排気循
    環装置を備え、循環される排気をタービン装置（１０
    ４）に送ってタービン（１０４）の出力を向上するステ
    ップを備えることを特徴とする方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１９記載の方法において、燃料
    噴射型内燃エンジン（１０２）は、自動車の補助装置か
    らの廃熱を回収する装置を備え、廃熱を可変 吸気取入装
    置（１１６）に送って吸気を加熱し、タービン装置（１
    ０４）の出力を向上するステップを備えることを特徴と
    する方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１９記載の方法において、可変
    吸気取入装置（１１６）内にタービン（１０４）への空
    気流に閉口して吸気のバイパス（１２４）を介在させる
    ステップを備えることを特徴とする方法。
  23. 【請求項２３】 請求項１９記載の方法において、ター
    ビン装置（１０４）が全負荷状態であって、エンジン
    （１０２）の吸気マニホールド（１０８）に余分の空気
    圧が必要なときには、タービン装置（１０４）をバイパ
    スして吸気流を補償するステップを備えることを特徴と
    する方法。
  24. 【請求項２４】 請求項２３記載の方法において、吸気
    流をバイパスして補償することに応じて電流の出力を調
    整するステップを備えることを特徴とする方法。
JP6010188A 1993-02-03 1994-02-01 エンジンの吸気駆動オルタネータ装置と吸入空気を電流に変換する方法 Expired - Lifetime JP2599566B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1294293A 1993-02-03 1993-02-03
US08/012,942 1993-02-03
US08/136,666 1993-02-03
US08/136,666 US5559379A (en) 1993-02-03 1993-10-14 Induction air driven alternator and method for converting intake air into current

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0719066A JPH0719066A (ja) 1995-01-20
JP2599566B2 true JP2599566B2 (ja) 1997-04-09

Family

ID=21757487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6010188A Expired - Lifetime JP2599566B2 (ja) 1993-02-03 1994-02-01 エンジンの吸気駆動オルタネータ装置と吸入空気を電流に変換する方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0609674B1 (ja)
JP (1) JP2599566B2 (ja)
DE (1) DE69409984T2 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5544484A (en) * 1993-02-03 1996-08-13 Nartron Corporation Engine induction air driven alternator
EP1015742B1 (de) * 1996-04-04 2006-12-27 Mann + Hummel GmbH Sekundärluftsystem für eine brennkraftmaschine
DE19641467C5 (de) * 1996-10-09 2007-08-09 Mann + Hummel Gmbh Sekundärluftsystem
ZA979032B (en) * 1996-10-09 1998-04-23 Mann & Hummel Filter Throttle for liquid or gaseous media.
EP1674666A1 (en) * 2004-12-24 2006-06-28 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Power supply, electric device, and method of retrofitting an installation
CN102482989B (zh) 2009-07-02 2014-06-11 霍尼韦尔国际公司 用于空气节流式发动机的涡轮增压器系统
EP2567073B1 (en) * 2010-05-05 2014-11-12 Progression-Industry B.V. Air inlet system for an internal combustion engine
EP2705220A1 (en) * 2011-05-05 2014-03-12 Honeywell International Inc. Flow- control assembly comprising a turbine - generator cartridge
CN104220730B (zh) 2012-04-23 2017-04-26 霍尼韦尔国际公司 蝶形旁通阀和包含它的节流损耗回收系统
JP6024233B2 (ja) 2012-06-21 2016-11-09 株式会社Ihi タービン発電機
JP2014145294A (ja) * 2013-01-29 2014-08-14 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関
AT517423B1 (de) * 2015-06-17 2019-11-15 Ing Falkinger Walter Wirkungsgradsteigerung bei Hubkolbenmotoren durch teilweise Zylinderfüllung und variable Brennkammer
CN107171494B (zh) * 2017-06-15 2018-07-20 苏州达思灵新能源科技有限公司 一种压缩空气涡轮直流发电机系统
DE102021119820A1 (de) 2021-07-30 2023-02-02 Rwe Gas Storage West Gmbh Rohrturbinenvorrichtung für ein Fluidtransportnetz

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB595982A (en) * 1944-07-17 1947-12-23 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to gas turbines
CH344128A (de) * 1955-11-05 1960-01-31 Sulzer Ag Aus Turbine und von ihr angetriebenem, elektrischem Generator bestehende Maschinengruppe
JPS5370220A (en) * 1976-12-02 1978-06-22 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas refluxing controller for forces scavenging type engine
DE2748954A1 (de) * 1977-11-02 1979-05-10 Heinz Hoelter Vorrichtung zur verbesserung des benzinverbrauches bei gleichzeitiger senkung der co-, hc- und no tief x -werte
DE2939152C2 (de) * 1979-09-27 1983-10-20 Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München Turbine eines Abgasturboladers für Brennkraftmaschinen
FR2516168B1 (fr) * 1981-11-10 1986-10-31 Microturbo Sa Turbo-compresseur de suralimentation d'un moteur a explosion
US4499731A (en) * 1981-12-09 1985-02-19 Bbc Brown, Boveri & Company, Limited Controllable exhaust gas turbocharger
DE3205722A1 (de) * 1982-02-18 1983-08-25 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Fremdgezuendete brennkraftmaschine, insbesondere fuer ein kraftfahrzeug, mit einer lastverstellvorrichtung
DE3243001A1 (de) * 1982-11-20 1984-05-24 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Einrichtung zur vorwaermung der ansaugluft einer brennkraftmaschine
DE3313679C2 (de) * 1983-04-15 1985-05-23 Pierburg Gmbh & Co Kg, 4040 Neuss Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JPS60209632A (ja) * 1984-04-04 1985-10-22 Nissan Motor Co Ltd 可変容量タ−ボチヤ−ジヤ−の制御装置
DE3641273C2 (de) * 1985-12-12 1994-12-08 Volkswagen Ag Saugrohranordnung für eine Dieselmaschine
US4864151A (en) * 1988-05-31 1989-09-05 General Motors Corporation Exhaust gas turbine powered electric generating system
JPH04139085A (ja) * 1990-09-28 1992-05-13 Sumitomo Metal Ind Ltd 単結晶引上用黒鉛ルツボ及びその製造方法
DE4104011C1 (en) * 1991-02-09 1992-02-20 Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De IC engine control system - uses EGR and low heat conduction inlet manifold with matching of inlet air to injected fuel volume
US5293076A (en) * 1991-04-16 1994-03-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Vehicle control apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP0609674A3 (en) 1994-10-19
JPH0719066A (ja) 1995-01-20
DE69409984D1 (de) 1998-06-10
EP0609674A2 (en) 1994-08-10
DE69409984T2 (de) 1999-01-28
EP0609674B1 (en) 1998-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5559379A (en) Induction air driven alternator and method for converting intake air into current
US5544484A (en) Engine induction air driven alternator
JP2599566B2 (ja) エンジンの吸気駆動オルタネータ装置と吸入空気を電流に変換する方法
US9267442B2 (en) Turbo-compound turbocharged engine and method of operating turbo-compound turbocharged engine
US8677948B2 (en) Variable speed high efficiency cooling system
US6735945B1 (en) Electric turbocharging system
US8943823B2 (en) Fluid handling system having dedicated EGR turbo-generator
US6604360B1 (en) Exhaust driven engine cooling system
CN204200356U (zh) 发动机系统和涡轮增压的发动机
US20100089056A1 (en) Integrated turbo-boosting and electric generation system and method
US20070044470A1 (en) Internal combustion engine including a compressor and method for operating an internal combustion engine
US20130098031A1 (en) Supercharged Internal Combustion Engine Having Exhaust-Gas Recirculation Arrangement and Method for Operating an Internal Combustion Engine of Said Type
US20130164157A1 (en) Generator arrangement
US9097171B2 (en) Liquid-cooled internal combustion engine having exhaust-gas turbocharger
CN101910581A (zh) 用于活塞发动机的增压器装置
US20050081523A1 (en) Charged internal combustion engine
JP2016509970A (ja) ターボ充電装置
US20160010648A1 (en) Self-driven apparatus for charging expanded air
JP3670149B2 (ja) ターボチャージャ
US4774810A (en) Method of and apparatus for improving the efficiency of internal combustion engines
WO2014102236A1 (en) Method and apparatus for controlling a twin scroll turbocharger with variable geometry depending on the exhaust gas recirculation
CN212774519U (zh) 一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机
JPS62203916A (ja) 内燃機関の排気ガスエネルギ回収装置
RU2256090C2 (ru) Система регулирования температуры наддувочного воздуха тепловой машины
Flohr et al. Electrically Assisted Turbocharging for Optimized Performance