[发明专利]内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机，尤其涉及具备燃料电池和多级式涡轮增压系统的内燃机。

背景技术

提出有在内燃机组合燃料电池的方案。例如专利文献1公开了具备燃料电池和具有增压器的内燃机的混合动力系统。其中，在内燃机的负荷增大时，将来自燃料电池的阳极气体供给到增压器的涡轮壳体，由此来抑制增压器的增压延迟。

另外，公知有具备多级式涡轮增压系统的内燃机。尤其是作为多级式涡轮增压系统，公知有将低压级涡轮增压器和高压级涡轮增压器这两个涡轮增压器串联连接而成的连续式二级涡轮系统。

在具备这样的多级式涡轮增压系统的内燃机组合燃料电池的情况下，希望确保从最佳部位向燃料电池供给空气，并将从燃料电池排出的排气供给到最佳部位。

前者的情况下，可考虑另外设置马达压缩机等空气源，从该空气源向燃料电池供给空气。但是，若另外设置这样的空气源，会导致装置的复杂化和/或成本增大，不优选。

后者的情况下，专利文献1仅公开了具有一个涡轮增压器的系统。因此，即使参照专利文献1，也无法特定来自燃料电池的排气的最佳供给目的地。

因此，本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的之一在于在具备燃料电池和多级式涡轮增压系统的内燃机中，至少达成确保从最佳部位向燃料电池供给空气、以及将从燃料电池排出的排气供给到最佳部位这两者的至少一方。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2007－016641号公报

发明内容

根据本发明的一方案，提供一种内燃机，其特征在于，所述内燃机具备：燃料电池、具有低压级涡轮及低压级压缩机的低压级涡轮增压器、以及具有高压级涡轮及高压级压缩机的高压级涡轮增压器，

所述内燃机构成为：从所述低压级压缩机的下游侧抽取向所述燃料电池供给的空气，将从所述燃料电池排出的排气供给到所述高压级涡轮的下游侧且所述低压级涡轮的上游侧。

在此，“压缩机的下游侧”是指在进气流动方向上收纳于压缩机的压缩机壳体内的压缩机叶轮的下游侧，包括压缩机壳体内的压缩机叶轮下游侧的部分。关于“压缩机的上游侧”也是同样。另外，同样，“涡轮的下游侧”是指在排气流动方向上收纳于涡轮的涡轮壳体内的涡轮叶轮的下游侧，包括涡轮壳体内的涡轮叶轮下游侧的部分。关于“涡轮的上游侧”也是同样。

优选是，所述内燃机构成为：从所述低压级压缩机的下游侧且所述高压级压缩机的上游侧抽取向所述燃料电池供给的空气。

优选是，所述内燃机具备：第一通路，其为了抽取向所述燃料电池供给的空气，而从所述低压级压缩机的下游侧的进气通路分支，连接于所述燃料电池；和第二通路，其为了供给从所述燃料电池排出的排气，而从所述燃料电池延伸，与所述高压级涡轮的下游侧且所述低压级涡轮的上游侧的排气通路合流。

优选是，所述内燃机具备：在所述第一通路设置的第一控制阀和在所述第二通路设置的第二控制阀。

优选是，所述内燃机具备发电控制单元，所述发电控制单元控制所述燃料电池的发电的执行及停止。

优选是，所述发电控制单元，在产生了对所述内燃机的加速要求时，使所述燃料电池的发电停止。

优选是，所述发电控制单元，在来自所述燃料电池的排气的供给目的地的压力为预定压力以上时，使所述燃料电池的发电停止。

根据本发明可发挥如下优异效果：在具备燃料电池和多级式涡轮增压系统的内燃机中，能够达成确保从最佳的部位向燃料电池供给空气、及将从燃料电池排出的排气供给到最佳部位的至少一方。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的结构的概要图。

图2是表示比较例的结构的概要图。

图3是表示发动机运转区域的映射的图。

图4是表示各阀的工作状态的表。

图5是表示发电控制的内容的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，内燃机(发动机)1具备发动机主体2、多个(2个)涡轮增压器即低压级涡轮增压器3L及高压级涡轮增压器3H、燃料电池4。发动机1可以是火花点火式内燃机(汽油发动机)及压缩着火式内燃机(柴油发动机)的任意形式，本实施方式中为火花点火式内燃机。发动机1搭载于未图示的车辆(汽车)。

以下，也将低压级涡轮增压器称为“LP涡轮”，将高压级涡轮增压器称为“HP涡轮增压器”。低压级也记作“LP”，高压级也记作“HP”，燃料电池也记作“FC”。