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【発明の名称】 エンジンの強制停止装置
【発明者】 【氏名】山口 誠一

【氏名】城賀本 穣

【目的】
【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】エンジンから駆動輪に至るパワーラインの途中に発電機を兼用するモータを組込み、該モータの出力によってエンジンをアシストするようにしたハイブリッド型エンジンにおいて、キースイッチの遮断時に前記モータを発電機として利用し、発電制動によってエンジンを強制的に停止させるようにしたことを特徴とするエンジンの強制停止装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの強制停止装置に係り、とくにエンジンから駆動輪に至るパワーラインの途中に発電機を兼用するモータを組込み、このモータの出力によってエンジンをアシストするようにしたハイブリッド型エンジンの強制停止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンのフライホイールの部分に発電機を兼用するモータを組込み、このモータの出力によってエンジンをアシストするようにしたハイブリッド型の電気自動車が提案されている。このような電気自動車によれば、フライホイールハウジングの部分に組込まれているモータによってエンジンのアシストを行なうことにより、加速時の排気ガス中の有害物質の低減を図ることが可能になる。
【0003】さらに上記モータを発電機として利用することにより、発電制動によって車両に制動力を発生させ、リターダとして利用することが可能になる。あるいはまた制動時における車両の慣性エネルギを電気的に回生できるようになり、これをバッテリやコンデンサに蓄えておくことによって、加速時のエンジンアシストのエネルギとして利用できるようになる。さらにこのようなモータはエンジンの起動のために用いることができ、これによってエンジンのスタータモータを省略できる。また上記モータを発電機として利用し、電気負荷を駆動することによってオルタネータの省略が可能になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようにエンジンのフライホイールの部分に発電機を兼用するモータを組込むようにした場合には、フライホイールの外周側に上記モータのロータヨークが固着されるようになる。従ってフライホイールの慣性モーメントが大きくなる。このことはエンジンのクランクシャフトの慣性モーメントが大きくなることを意味し、キースイッチをOFFした後におけるエンジンの停止時間が長くなるとともに、エンジンの停止振動が増大する。
【0005】従ってこのようなハイブリッド型エンジンを路面バスに搭載した場合には、エンジンの停止時間が長くなるとともに、停止時におけるエンジンの振動によって車体が振動し、このためにエンジンの停止時における乗り心地の低下を伴うことになる。このようなエンジンの停止時間の増大や停止時における振動の防止をハードウエア的な方法によって改善しようとすると、コストが増大するとともに重量も増加することになる。
【0006】本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、停止時間を短縮するとともに、停止振動を抑えるようにしたハイブリッド型エンジンの強制停止装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンから駆動輪に至るパワーラインの途中に発電機を兼用するモータを組込み、該モータの出力によってエンジンをアシストするようにしたハイブリッド型エンジンにおいて、キースイッチの遮断時に前記モータを発電機として利用し、発電制動によってエンジンを強制的に停止させるようにしたことを特徴とするエンジンの強制停止装置に関するものである。
【0008】
【作用】従ってキースイッチの遮断時にアシスト用のモータが発電機として作動し、発電制動によってエンジンが強制的に停止される。
【0009】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係るモータを備えるエンジン21を示すものであって、バス、トラック、乗用車等の各種の車両に用いられるディーゼルエンジンから構成されており、燃料噴射ポンプ43を備えている。燃料噴射ポンプ43が1回に噴射する燃料の噴射量を制御するコントロールラック44は電子ガバナ45によって動かされるようになっている。そしてエンジン21とトランスミッション19との間にはかご形多相誘導機22が配されている。誘導機22は外周側にかご形導体を取付けたフライホイールと、その外周側に固定配置されかつフライホイールハウジングに支持されているステータコイルとから構成されており、このかご形多相誘導機22がモータおよび発電機として用いられるようになっている。
【0010】このかご形多相誘導機22のステータコイルは、コンデンサから成る静電容量回路40の直流電圧をかご形多相誘導機22の軸回転速度より低い回転速度の回転磁界を誘起するのに適合した周波数の交流電圧に変換し、これをかご形多相誘導機22のコイルに与え、またかご形多相誘導機22からの交流電力を直流電力に変換するインバータ回路24と接続されている。そしてこのインバータ回路24の交流側電圧の周波数を設定する制御信号を生成するインバータ制御回路25が設けられている。インバータ制御回路25には自動車の運転に応じて運転手により制御指令を発生する手段を含んでいる。
【0011】またこのかご形多相誘導機22には回転センサ26が設けられており、この回転センサ26からの信号がインバータ制御回路25に与えられ、さらに静電容量回路40の充電状態に関する情報が上記インバータ制御回路25に入力されるようになっている。またインバータ制御回路25にはキースイッチ27が接続されている。
【0012】インバータ回路24の出力側にはコンデンサ27および半導体スイッチ回路32が接続され、この半導体スイッチ回路32を介して抵抗器31が接続されるようになっている。抵抗器31は自動車に大きい制動が行なわれて回生することができないほどの過剰な電気エネルギが発生したときに、これを吸収するものである。
【0013】静電容量回路40および半導体スイッチ回路32にはインバータ回路24の出力電圧を検出する検出回路33が接続され、抵抗器31には電流の変化を検出する電流検出器35が備えられている。電流検出器35にはその検出信号に従って半導体スイッチ回路32を制御するスイッチ制御回路34が接続されている。スイッチ制御回路34には検出回路33が接続されている。
【0014】またインバータ制御回路25には、かご形多相誘導機22をエンジン21の補助動力装置とする加速モードではかご形多相誘導機22にエンジン21の回転速度を越える速度の回転磁界を与え、かご形多相誘導機22をエンジン21の制動装置とする減速モードではかご形多相誘導機22にエンジン21の回転速度を下回る速度の回転磁界を与えるようにインバータ回路24を制御する手段を含み、インバータ回路24には、上記加速モードでは静電容量回路40に蓄積された電気エネルギの直流出力をかご形多相誘導機22に多相交流出力として与え、減速モードではかご形多相誘導機22の多相交流出力エネルギを直流出力として静電容量回路40に与える回路手段を含んでいる。
【0015】静電容量回路40は所定の静電容量のコンデンサを複数個互いに直列に接続した直列回路をさらに複数列並列に接続して成るコンデンサ回路から構成されてよい。また静電容量回路40に代えて、二次電池を用いて電気エネルギを蓄えるようにしてもよい。
【0016】次に上記のかご形多相誘導機22による制動およびエンジン21のアシストの動作について説明する。
【0017】まず制動力をエンジン21から駆動輪までのパワーラインに発生する場合には、インバータ制御回路25は回転センサ26で検出されるかご形多相誘導機22の回転子部の回転速度より小さい速度の回転磁界をかご形多相誘導機22の固定子コイルに与えるように制御信号を発生する。このときにかご形多相誘導機22は発電機として動作し、発電された電気エネルギはインバータ回路24によって直流エネルギに変換され、静電容量回路40に充電電流として供給される。
【0018】ブレーキトルクが大きく、静電容量回路40がこの直流エネルギを吸収しきれないときには、直流端子電圧が所定値を越えて上昇し、半導体スイッチ回路32がこれを検出して静電容量回路40の端子に抵抗器31を接続するように閉成する。従って余剰の直流エネルギは抵抗31で消費される。
【0019】一方駆動力をパワーラインに付与してエンジン21をアシストする場合には、インバータ制御回路25は回転センサ26で検出されるかご形多相誘導機22の回転子部の回転速度より大きい速度の回転磁界をかご形多相誘導機22の固定子コイルに与えるように制御信号を発生する。このときには静電容量回路40から直流電流が取出され、インバータ回路24により回転磁界に相応の多相交流に変換されて、かご形多相誘導機22に供給される。
【0020】かご形多相誘導機22の回転磁界の回転速度と軸回転速度との差が大きいほど、制動モードにおけるブレーキトルクおよび加速モードにおける駆動トルクが大きくなる。本実施例においては、回転磁界の回転速度と軸回転速度との比率、すなわちかご型多相誘導機22のすべり率がほぼ±10%の範囲になるように設定されている。
【0021】このようなかご形多相誘導機22を用いた制動あるいはエンジン21のアシストは、エンジン21の回転数および負荷に応じて、例えば図2で区分される発電領域およびエンジンアシスト領域でそれぞれ自動的に行なわれるようにしてよい。
【0022】このようにしてエンジン21のアシストを行なうとともに、発電制動によって制動力を発生させ、あるいはまた制動時における車両の慣性エネルギを電気的に回生するようにした多相誘導機22によって、キースイッチ27をOFFにした場合におけるエンジン21の停止時間の短縮を図るとともに、その振動を抑えるようにしている。
【0023】この動作は図1に示すシステムのインバータ制御回路25中のコンピュータを用いてソフトウエア制御によって行なわれるようになっている。図3はこのようなソフトウエア制御のためのプログラムを示すものである。
【0024】制御用コンピュータはキースイッチ27がOFFかどうかの判断を行なうとともに、キースイッチ27がOFFになった場合にはトランスミッション19に設けられている車速センサ28によって車速の読込みを行ない、車速が0かどうかの判断を行なう。車速が0でない場合にはエンジン21の強制停止を行なわない。
【0025】これに対して車速が0の場合には、キースイッチ27がOFFになる前に発電が行なわれたかどうかのチェックを行なうとともに、発電が行なわれていない場合には発電マップを選択して発電を開始する。またキースイッチ27がOFFの前に発電が行なわれていた場合には、この発電を継続して行なう。この発電がエンジン21の停止時における発電制動動作になる。
【0026】キースイッチ27がOFFになった場合には、電子ガバナ45の制御用コンピュータによってエンジン21に設けられている燃料噴射ポンプ43のコントロールラック44を電子ガバナ45を介して燃料が減少する方向に最大のストロークまで引戻すようにしているために、キースイッチ27がOFFになった状態においてはエンジン21への燃料の供給は停止されている。従ってこのような状態において、かご形多相誘導機22によって発電制動が行なわれると、エンジン21は強制的に停止される。コンピュータは回転検出センサ26によってエンジン21の回転数が2回転以下に下がったかどうかを検出するとともに、2回転以下になった場合にはエンジン21が停止したものとみなして発電を停止する。これによってエンジン21の強制停止の動作を完了する。
【0027】この後に図1に示すシステム、とくにモータと発電機を兼ねるかご形多相誘導機22に関するデータをインバータ制御回路25のコンピュータの記憶装置を構成するEEPROMへ書込むようにする。この後にバッテリリレーをOFFにし、さらにインバータ回路24と接続されている静電容量回路40のコンデンサを半導体スイッチ回路32を閉成して放電する。この後に所定時間、例えば1秒間の計時動作を行ない、その後に故障判定を行なうとともに、故障の記録を行なってこの制御動作を終了する。
【0028】このように本実施例に係るハイブリッド型エンジンにおいては、インバータ回路24を制御するためのインバータ制御回路25のコンピュータによるソフトウエア制御によって、キースイッチ27がOFFになった後に、かご形多相誘導機22によって強制的に発電を行なって制動力をエンジン21に加えるようにし、これによってエンジン21の停止時間を短縮するとともに、停止時の振動を抑制するようにしている。この制御を行なうことによって、実際にキースイッチ27がOFFになってから0.5秒以内にエンジン21が停止することが確認されている。
【0029】図4はこのような停止動作を含むエンジン21の回転数に対する発電電流の変化を示しており、アイドリング回転数である約500回転に至ったときに、従来はそのまま発電を停止するようにしていたが、このハイブリッド型エンジンにおいては、500回転に下がった段階で再び発電電流が所定の値、例えば30アンペアまで増加するようにし、このような発電電流の発生を伴う発電制動によってエンジン21の強制停止を行なうようにしている。
【0030】このような対策によれば、ハードウエアによる対策が不要になり、コストの増大や車両の重量の増加を伴うことがない。またキースイッチ27がOFFになったときに車両が動いている場合には、強制停止の動作が行なわれないために、車両に対してショックを与えることもなくなる。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明は、キースイッチの遮断時にモータを発電機として利用し、発電制動によってエンジンを強制的に停止させるようにしたものである。
【0032】従って発電機の発電制動によって加わった制動力によってエンジンの停止時間が短くなるとともに、エンジンの停止時における振動が抑制されることになる。
【出願人】 【識別番号】000005463
【氏名又は名称】日野自動車工業株式会社
【出願日】 平成7年(1995)7月24日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】松村 修
【公開番号】 特開平9−32707
【公開日】 平成9年(1997)2月4日
【出願番号】 特願平7−208436