JP4078658B1 - Fuel-saving traveling vehicle using repulsion - Google Patents

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Abstract

【課題】走行抵抗馬力に対する余力をはずみ車へ蓄積し、惰力走行に利用し燃料の節約を得る。
はずみ車を動力とする車両は、大容量化に伴う高度技術の必要性やエンジン単独での走行と同等の運転性の確保に課題があった。
【解決手段】エンジン走行では、等燃費曲線で最小燃料消費率が得られる回転速度/出力で運転し走行抵抗馬力に対する余力をはずみ車に蓄積する。惰力走行ではエンジンへの燃料供給を停止する。はずみ車を駆動軸への動力伝達と並列に、結合/切離しが可能なように設置し、運転モードの選択の自由度を大きくする。はずみ車の容量を車両の運動エネルギー程度に抑制し、汎用技術/汎用材料で対処し、燃料節約効果を損なわずに課題を解決できる。電気エネルギーに変換することなく、回転エネルギーのまま蓄積/放出し、エネルギー変換/充放電に伴う損失、装置の複雑化/過重化、価格の高騰などを最小限にとどめる。
【選択図】図5
An object of the present invention is to accumulate a surplus power against a running resistance horsepower in a flywheel and use it for repulsive driving to save fuel.
Vehicles powered by flywheels have problems with the need for advanced technology associated with the increase in capacity, and ensuring drivability equivalent to running with an engine alone.
In engine running, driving is performed at a rotational speed / output that provides a minimum fuel consumption rate in an iso-fuel consumption curve, and the surplus power for running resistance horsepower is accumulated in the flywheel. In coasting, the fuel supply to the engine is stopped. The flywheel is installed in parallel with the power transmission to the drive shaft so that it can be connected / disconnected, and the degree of freedom in selecting the operation mode is increased. The capacity of the flywheel can be reduced to the kinetic energy of the vehicle, and the problem can be solved without impairing the fuel saving effect by dealing with general-purpose technology / general-purpose materials. Rotational energy is stored / released without being converted into electrical energy, minimizing losses associated with energy conversion / charging / discharging, device complexity / heavyness, and price increases.
[Selection] Figure 5

Description

本願の発明は、内燃機関(以下エンジンと呼ぶ)を主動力源とし、はずみ車を補助動力源として備えた車両による、エンジン走行と惰力走行を組み合わせた燃料節約走行方法及び車両に関するものである。 The invention of the present application relates to a fuel-saving traveling method and a vehicle that combine engine traveling and repulsive traveling by a vehicle having an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) as a main power source and a flywheel as an auxiliary power source.

従来、燃料節約走行方法として、可変気筒による走行方法(例えば、特許文献1 参照)、補助動力を使用しないフューエルカットによる部分的な惰力走行方法、ハイブリッド車両によるエンジン走行と電気モーター走行の組み合わせによる走行方法、はずみ車を主動力源とする走行方法(例えば、非特許文献1、非特許文献2 参照)及びエンジン走行と惰力のみによる走行を交互に繰り返す鋸歯状の走行方法(例えば、特許文献2 参照)等の提案が行われているが、十分な節約効果が得られなかったり、機動性/運転性(ドライバビリティー)が損なわれたり、或いは装置が複雑且つ大型で車両重量/車両価格を大幅に増加させるなど課題を内包している。
一層の改良を求め上記の鋸歯状走行方法を、はずみ車の回転エネルギーを補助動力として利用し平滑な走行に改良する提案も知られている。 たとえば、特許文献2の「車両の自動間欠惰行運転機構」がそれである。
これによれば、「原動機」と「プロペラシャフト」の間に「自動クラッチ」を介して「フライホイール」、「トランスミッション」、「自動変速装置」及び「緩衝継ぎ手」の順にこれらを直列に配置することが図に示され、「フライホイールとしては可なり大きな蓄積エネルギーを保有できる大型か又は高速度型のものを必ず備えねばならない」としている。
これらを用いて惰行運転で車速を一定にする方法を記している。
要旨は以下のとおり。
車両は所定の速度に達した時点で惰行に移行する。車両速度の低下を防ぐため、この時点からフライホイールの蓄積エネルギーを放出する。 放出に伴いフライホイールの回転速度は減衰を続ける。 フライホイールの回転速度の減衰による車両速度の低下を補うため自動変速装置で増速を続け車両の速度を一定に保つ。やがて蓄積エネルギーが所定の量にまで低下する。この時点で自動変速装置からの信号で(エンジン走行の)全力運転に入る。 再発動の時点でのエンジンの回転速度は、惰行への移行時点の回転速度に比べ自動変速装置での増速分だけ低くなっている。 エンジンはフライホイールへのエネルギー蓄積を続けつつ回転速度を上げつづける。 この間自動変速装置は車両速度を一定に保つ為増速度合いを下げ続け、やがてエンジンの回転速度は当初の惰行移行時点の速度に復帰すると共に、自動変速機も増速のない状態すなわち惰行開始時の状態に復帰しサイクルが完結する。 引き続き再び惰行に移行、このサイクルを繰り返す。
本提案には、フライホイールの容量等についての定量的な内容の提示がなく、速度を一定に保つ動作原理の概念的な説明に留まり、燃料節約効果に対する定量的評価も示されていない。
Conventionally, as a fuel saving traveling method, a traveling method using a variable cylinder (see, for example, Patent Document 1), a partial repulsive traveling method using fuel cut that does not use auxiliary power, and a combination of engine traveling and electric motor traveling using a hybrid vehicle. A traveling method, a traveling method using a flywheel as a main power source (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2) and a saw-toothed traveling method in which engine traveling and traveling using only repulsive force are alternately repeated (for example, Patent Document 2) Etc.) has been proposed, but sufficient savings could not be obtained, mobility / drivability was impaired, or the equipment was complicated and large, and the vehicle weight / vehicle price was reduced. It includes issues such as a significant increase.
In order to further improve the above-mentioned sawtooth traveling method, there has been known a proposal for improving the smooth traveling by using the rotational energy of the flywheel as auxiliary power. For example, the “automatic intermittent coasting operation mechanism of a vehicle” of Patent Document 2 is that.
According to this, "flywheel", "transmission", "automatic transmission device" and "buffer joint" are arranged in series through "automatic clutch" between "motor" and "propeller shaft". "The flywheel must have a large or high-speed type that can hold a large amount of stored energy."
A method for making the vehicle speed constant by coasting using these is described.
The summary is as follows.
When the vehicle reaches a predetermined speed, the vehicle shifts to coasting. In order to prevent a decrease in vehicle speed, the stored energy of the flywheel is released from this point. The rotational speed of the flywheel continues to attenuate as it is released. In order to compensate for the decrease in vehicle speed due to the decay of the rotational speed of the flywheel, the automatic transmission keeps increasing the speed and keeping the vehicle speed constant. Eventually, the stored energy decreases to a predetermined amount. At this time, full power operation (engine running) is started by a signal from the automatic transmission. The rotational speed of the engine at the time of reactivation is lower than the rotational speed at the time of shifting to coasting by the speed increase in the automatic transmission. The engine continues to increase its rotational speed while continuing to accumulate energy in the flywheel. During this time, the automatic transmission continues to reduce the speed increase to keep the vehicle speed constant. Eventually, the engine speed returns to the speed at the time of the initial coasting transition, and the automatic transmission also has no speed increase, that is, when coasting begins. The state is restored and the cycle is completed. Continue to coast again and repeat this cycle.
This proposal does not present quantitative contents such as the capacity of the flywheel, but only provides a conceptual explanation of the operating principle that keeps the speed constant, and does not show a quantitative evaluation of the fuel saving effect.

上述のような技術の不備を改善すべく調査検討を行った。
本願の発明にいたるこれらの具体内容を2、3の試算例、試験例を交えて説明する。
本願の発明は、エンジン走行と惰力走行とからなる走行サイクルを継続又は断続して実施し、消費燃料の大幅な節約を得るのが目的である。
自動車は始動時加速され、所定の速度に達した後は定速で走行し、停止に際し減速される。
定速状態では、加速時に比べエンジンからのエネルギーの供給は少なく、惰力による運動エネルギーが大きな比重を占めている。
従い所定の速度に達した時点でエンジンへの燃料供給を停止し惰力走行に移行する。
しかし、惰力のみの走行では車輪の路面での転がり摩擦抵抗及び車体の空気摩擦の抵抗によるエネルギー損失のため徐々に減速する。
この損失を補い減速を防ぎエンジン走行と同等の走行性を確保する手段としてはずみ車を設け、エンジン走行時に蓄えた回転エネルギーを補助動力として供給する。
Investigations were conducted to improve the above-mentioned technical deficiencies.
These specific contents leading to the invention of the present application will be described together with a few trial calculation examples and test examples.
An object of the present invention is to continuously or intermittently implement a driving cycle consisting of engine driving and repulsive driving to obtain a significant saving in fuel consumption.
The automobile is accelerated at start-up, travels at a constant speed after reaching a predetermined speed, and decelerates when stopped.
At constant speed, the engine supplies less energy than during acceleration, and kinetic energy from repulsion occupies a large specific gravity.
Therefore, when the predetermined speed is reached, the fuel supply to the engine is stopped and the vehicle shifts to repulsive driving.
However, when traveling only by repulsion, the vehicle gradually decelerates due to energy loss due to rolling friction resistance on the road surface of the wheel and air friction resistance of the vehicle body.
A flywheel is provided as a means to compensate for this loss and prevent deceleration to ensure traveling performance equivalent to engine traveling, and the rotational energy stored during engine traveling is supplied as auxiliary power.

ここで電気モーターと比較してエンジンの特徴について考察する。
電気モーターでは、エネルギー回収の操作をしない場合、転がり摩擦及び空気抵抗が大部分で制動作用は少なく、電気の供給を停止すると慣性力による回転に移行する。 これに比べエンジンでは燃料の供給を停止すると大きな制動作用(エンジンブレーキ)が働き減速される。
燃料の燃焼・爆発に必要な空気の吸入/圧縮及び排出があり、この圧縮行程が仕事を必要としエネルギーを消費するからである。
爆発行程では圧縮行程での仕事以上のエネルギーが得られ、回転を維持し且つ外部への仕事即ち車両の駆動が可能となる。
惰力走行を効率よく実施する為には、制動作用を排除ないしは軽減する事が重要となる。
Here we consider the characteristics of the engine compared to the electric motor.
In the electric motor, when the operation of energy recovery is not performed, the rolling friction and the air resistance are mostly large and the braking action is small. When the supply of electricity is stopped, the rotation shifts to the inertial force. In contrast, when the fuel supply is stopped in the engine, a large braking action (engine brake) is activated and the engine is decelerated.
This is because there is intake / compression and discharge of air necessary for combustion and explosion of fuel, and this compression process requires work and consumes energy.
In the explosion stroke, more energy than the work in the compression stroke is obtained, the rotation is maintained, and the work to the outside, that is, the vehicle can be driven.
It is important to eliminate or reduce the braking action in order to efficiently perform coasting.

その手段としては、「ニュートラル」としエンジンを切り離す、或いはエンジンを「空転」させる等がある。
ところでエンジンは、車両駆動のほか発電機、空調機の圧縮機、ステアリングハンドル/ブレーキ/変速機などに必要な油圧ポンプ、冷却液のポンプ等補助機器をも駆動させている。 万一のエンジン停止時の危険性を考慮すると単なる「ニュートラル」は賢明な選択ではない。
補機類に対する駆動力を確保した上でのエンジンの停止、又はシリンダーの大気開放/空転等が望ましく、これにもいくつかの手段が可能である。
補機類の「電気駆動」のほか、「既存の吸気弁/排気弁に開放又は全閉の機構を付加する」、「全てのシリンダーに連動・連通する第三の弁“大気開放(デコンプ)弁”を設ける」、「エンジンを迂回して駆動軸の回転を補機類に供給する」等である。
As the means, there are “neutral” to disconnect the engine or “idle” the engine.
In addition to the vehicle drive, the engine also drives auxiliary equipment such as a generator, an air conditioner compressor, a hydraulic pump necessary for a steering handle / brake / transmission, a coolant pump, and the like. In view of the danger of an engine stoppage, just “neutral” is not a wise choice.
It is desirable to stop the engine while securing the driving force for the auxiliary machinery, or to open / spin the cylinder to the atmosphere, and several means are possible for this.
In addition to the “electric drive” of the auxiliary machinery, “add an open or fully-closed mechanism to the existing intake / exhaust valves”, “third valve linked to and communicating with all cylinders” “Provide valves”, “Supply the rotation of the drive shaft to the accessories by bypassing the engine”, and the like.

つぎにエンジンの熱勘定、機械効率及び燃料消費率について考察する。
「熱勘定」 燃料のエネルギーの大半は、熱損失(冷却損失、排気損失)として失われ、残りの3〜4割程度が機械的エネルギーに変換され軸出力及び機械損失として使用される。
「機械効率」 機械損失には、シリンダー/ピストン間や軸受けなど固体間の摺動及びころがり摩擦、上述の圧縮行程での仕事を含む吸/排気に伴う気体のポンプ損失、補機類の駆動に要するエネルギー(損失)などがある。
これらの損失の為、「・・・自動車用内燃機関の機械効率は一般に85〜95%程度といわれているが、これは機械効率の最大値であって運転状態によって零から最大値の間を変化するものである。 特にエンジンブレーキを使用した場合は機関の正味出力は負となり・・・・・機械効率も負となる」 (新編 自動車工学ハンドブック(’89) 抜粋)
「燃料消費率」 「・・・実際には f(正味燃料消費率)は正味馬力Nと機関回転数nとによって決まるもので、この関係は一般に複雑であるので実験によって求める必要がある。 この場合実験によって求めた結果を図1−23のように等燃費曲線で整理しておくと自動車の燃費を検討するのに便利である・・・」 (新編 自動車工学ハンドブック(’89) 抜粋) 図1参照
又、「・・・混合比と圧縮比が定まれば・・・混合比一定の場合Pme(正味平均有効圧力)を縦軸、n(機関回転数)を横軸として等燃費曲線を描けば図1−24のごとく右上がりの直線となる・・・」 (新編 自動車工学ハンドブック(’89) 抜粋) 図2参照
「部分負荷を多用する自動車用機関などでは、図14に示すような性能表示もよく用いられる。 トルクの代わりにそれと比例関係にある正味平均有効圧で表す場合も多い・・・」 (機械工学便覧(’93) 抜粋) 図3参照
これら図1、図2あるいは図3から次の事がわかる。
ある範囲内ではあるが、回転数nが同じである場合、仕事量当りの消費燃料の量fは正味平均有効圧(力)Pme が小さいほど大きく、Pme が大きくなると小さくなる。
即ち、エンジンは「一定量の仕事に対しては、回転数が同じであれば、高い出力での短時間運転の方が、低い出力での長時間運転よりも燃料消費が少ない」ことを意味する。
Next, the heat balance, mechanical efficiency, and fuel consumption rate of the engine are considered.
“Heat balance” Most of the energy of the fuel is lost as heat loss (cooling loss, exhaust loss), and the remaining 30 to 40% is converted into mechanical energy and used as shaft output and mechanical loss.
"Mechanical efficiency" Mechanical loss includes sliding and rolling friction between cylinders / pistons and bearings such as bearings, gas pumping loss due to suction / exhaust including work in the above compression stroke, and driving of auxiliary machinery. There is energy (loss) required.
Because of these losses, “… the mechanical efficiency of an internal combustion engine for automobiles is generally said to be about 85 to 95%, but this is the maximum value of mechanical efficiency, which varies between zero and the maximum value depending on the operating condition. In particular, when engine brakes are used, the net output of the engine is negative and the mechanical efficiency is also negative. ”(Excerpt from the new edition of Automotive Engineering Handbook ('89))
“Fuel consumption rate” “... Actually, f b (net fuel consumption rate) is determined by the net horsepower Ne and the engine speed n, and this relationship is generally complicated and needs to be obtained by experiments. In this case, it is convenient to examine the fuel consumption of the car if the results obtained by the experiment are arranged with an equal fuel consumption curve as shown in Fig. 1-23. ”(Excerpt from the new edition of Automotive Engineering Handbook ('89) ) Refer to FIG. 1 "If the mixing ratio and the compression ratio are determined ... When the mixing ratio is constant, P me (net average effective pressure) is the vertical axis, n (engine speed) is the horizontal axis, etc. If the fuel consumption curve is drawn, it will become a straight line going up to the right as shown in Fig. 1-24 ... (excerpt from the new edition of Automotive Engineering Handbook ('89)) See Fig. 2 " A performance display as shown is often used. It is often expressed by the net mean effective pressure proportional to it instead of torque ... "(Excerpt from Mechanical Engineering Handbook ('93)) See Fig. 3, The following can be understood from Fig. 1, Fig. 2 or Fig. 3. .
Within a certain range, when the rotational speed n is the same, the amount of fuel consumed per work f b increases as the net average effective pressure (force) P me decreases, and decreases as P me increases.
In other words, the engine means that for a certain amount of work, if the engine speed is the same, short-time operation at high output consumes less fuel than long-time operation at low output. To do.

この概念を図4の等燃費曲線を用いて定量的に考察する。
ちなみに、図4は説明の便宜上、図2に仮想の等燃費線 f=220[g/B・HP-h]及び450[g/B・HP-h] 並びに縦軸に2,100rpm及び3,150rpmに対応する出力(HP)目盛を加筆追加したものである。
縦軸Pmeの平均有効圧力とは、「エンジンのピストンにかかる計算上の平均圧力で、1サイクルの仕事を行程容積(ピストンの面積と動いた距離をかけたもの)で割ったものである」 (グランプリ自動車用語辞典('95) 抜粋)
従い単位時間当りの正味の仕事量、即ち正味出力(動力)「Ne」は、
2回転で1サイクルの4サイクルエンジンの場合
[正味出力]= [正味平均有効圧力]*[行程容積]*[単位時間当りのサイクル数]
Ne = Pme * V * (1/2) * (n/60)
で示される。 ここで、*印は乗算を表し、以下同様とする。
例として、行程容積2,200ccの4サイクルエンジンで、ある回転速度2,100rpmに関して試算してみる。
ここに例示する回転速度2,100rpmは、後の(0009)で述べる実車走行試験に用いた車両の60km/h時のエンジンの回転速度であり、当該車両の60km/h時の走行抵抗馬力は7.4馬力である。
図4が当該車両のエンジンの等燃費曲線であると仮定すると
縦軸の正味平均有効圧の値 2[kg重/cm2]は下記のとおり 770[kg重-m/sec] 即ち10馬力に相当する。
2*10*2,200*10-6*1/2*2,100/60=770
770*0.013=10
この馬力目盛を、図の縦軸に回転速度が2,100rpmの時の出力軸「Ne 」目盛として併記する。
これにより、図の等燃費曲線から回転速度2,100rpmでの出力7.4馬力に対する燃料消費率はf=400[g/B・HP-h]と読み取れ、一方回転数2,100rpmでの最小の燃料消費率はf=220[g/B・HP-h]で、これに対応する出力は40馬力と読み取れる。
車両が一定速度で走行する際、路面及び空気などから受ける走行抵抗に抗する出力、即ち走行抵抗馬力は一定で、稼動しているエンジンの出力(馬力)に関係しない。
他方、エンジンが行う仕事(量)とは馬力(出力)に稼動時間を乗じたものである。 従い同一仕事量を得るのに必要な「所要馬力とエンジンの稼動時間は反比例」の関係にある。
即ち一定速度で一定距離を走行する場合、7.4馬力での運転時間に対し40馬力での運転時間は7.4/40(約19%)で済む事になり、燃料の消費量に換算すれば下記のとおり約55%で済み45%の節約となる。
{220*40*(7.4/40)}/{400*7.4*1}= 220/400 = 0.55
「40馬力でのエンジン走行の期間19%内に余剰のエネルギーをはずみ車に蓄え、残り81%の惰力走行の期間の補助エネルギー」として利用し減速なく走行を続けることができる。
This concept is considered quantitatively using the iso-fuel consumption curve of FIG.
Incidentally, for convenience of explanation, FIG. 4 shows a virtual iso-fuel consumption line f b = 220 [g / B · HP-h] and 450 [g / B · HP-h] in FIG. 2 and 2,100 rpm and 3,150 rpm on the vertical axis. The output (HP) scale corresponding to is added and added.
The mean effective pressure on the vertical axis P me is "the calculated mean pressure on the engine piston, which is the work of one cycle divided by the stroke volume (the piston area multiplied by the distance moved). (Excerpt from Grand Prix Automotive Glossary ('95))
Therefore, the net work amount per unit time, that is, the net output (power) “N e ” is
In the case of a 4-cycle engine with 2 rotations and 1 cycle
[Net output] = [Net average effective pressure] * [Stroke volume] * [Number of cycles per unit time]
N e = P me * V * (1/2) * (n / 60)
Indicated by Here, * indicates multiplication, and so on.
As an example, a trial calculation is performed for a rotational speed of 2,100 rpm in a 4-cycle engine with a stroke volume of 2,200 cc.
The rotational speed of 2,100 rpm exemplified here is the rotational speed of the engine at 60 km / h of the vehicle used in the actual vehicle running test described in (0009) later, and the running resistance horsepower at 60 km / h of the vehicle is 7.4. Horsepower.
Assuming that FIG. 4 is an iso-fuel consumption curve of the engine of the vehicle, the value of the net average effective pressure 2 [kg weight / cm 2 ] on the vertical axis is 770 [kg weight-m / sec], that is, 10 horsepower as follows: Equivalent to.
2 * 10 4 * 2,200 * 10 -6 * 1/2 * 2,100 / 60 = 770
770 * 0.013 = 10
This horsepower scale is shown on the vertical axis of the figure as the output axis “N e ” scale when the rotational speed is 2,100 rpm.
As a result, the fuel consumption rate for an output of 7.4 horsepower at a rotational speed of 2,100 rpm can be read as f b = 400 [g / B · HP-h] from the iso-fuel consumption curve in the figure, while the minimum fuel consumption at a rotational speed of 2,100 rpm. The rate is f b = 220 [g / B · HP-h], and the corresponding output can be read as 40 horsepower.
When the vehicle travels at a constant speed, the output against the running resistance received from the road surface, air, etc., that is, the running resistance horsepower is constant and is not related to the output (horsepower) of the engine in operation.
On the other hand, the work (amount) performed by the engine is the horsepower (output) multiplied by the operating time. Therefore, there is a relationship of “required horsepower and engine operating time are inversely proportional” necessary to obtain the same amount of work.
In other words, when driving a certain distance at a constant speed, the driving time at 40 horsepower is 7.4 / 40 (about 19%) compared to the driving time at 7.4 horsepower. As you can see, it is about 55%, saving 45%.
{220 * 40 * (7.4 / 40)} / {400 * 7.4 * 1} = 220/400 = 0.55
The surplus energy can be stored in the flywheel within 19% of the engine running at 40 horsepower, and the remaining 81% can be used as auxiliary energy during the repulsive driving period.

等燃費曲線は、横軸をエンジンの回転速度とし、縦軸に平均有効圧力又は軸トルクをとり、仕事量(KW-h又はHP-h)当りの消費燃料量、即ち燃料消費率の等しい点をつないだ曲線を複数図示したものが一般的である。 その形状は、エンジンの種類、形式、出力規模などによりさまざまであるが、大略は図1又は図3に見るように同心楕円状である。 最小の燃料消費率を示すその中心は回転速度が中速域例えば3,000rpm近辺で、平均有効圧力又は軸トルクの値が絞弁全開近くの高い領域にあるものが多い。
なお、各エンジン個別の等燃費曲線はカタログ等で表示されている事はない。
上述の(0007)での燃料節約走行方法は、車両の走行速度60km/h時のエンジンの回転速度2,100rpmに対するものであった。
ここでは任意に選んだエンジン回転速度について考察する。
車両速度を60km/h.に保つため無段変速機により減速しつつ、エンジンの回転速度を3,150rpmに増加させた場合につき図4を用いて考える。
「2,100rpm」時は、7.4馬力での走行では、f=400[g/B・HP-h]の燃料消費率に対し、惰力走行を利用すれば40馬力でエンジンの稼動時間を7.4/40とする事ができ、f=220[g/B・HP-h]の燃料消費率で済んだ。 言い換えれば、400gの燃料が必要な距離(又は時間)の走行に対し、惰力走行を利用すれば220gの燃料で済む事になる。
「3,150rpm」時も、2,100rpm時と同様、図4から以下のように読み取れる。
7.4馬力での走行では、f=450[g/B・HP-h]の燃料消費率に対し、惰力走行を利用すれば62馬力でエンジンの稼動時間を7.4/62とする事ができ、f=230[g/B・HP-h]の燃料消費率で済む。 2,100rpm時400gの燃料が必要な距離(又は時間)の走行に対し、3,150rpm時では450gが必要で、惰力走行を利用すれば230gの燃料の消費となる。
上記の算定過程から次の結論が得られる。
「意図する車両速度で走行時、最大の燃料節約効果を得るには、エンジンの回転速度を等燃費曲線に於ける最小燃料消費率を示す値に変更し、出力を最小燃料消費率を示す馬力に変更してはずみ車にエネルギーを蓄積しつつ走行、後惰力走行に切替えれば良い」
この時、エンジンの回転速度の変更を相殺し車両の速度を所定の速度に維持するため、無段変速機での変速比の変更が必要である。
一方、「エンジンの回転速度を変更することなく、出力をその回転速度での最小燃料消費率を示す馬力に変更し、はずみ車にエネルギーを蓄積するエンジン走行と惰力走行の実施でもかなりの燃料節約が得られる事が多い」
ここで、走行に必要な馬力の何倍もの出力でエンジンを稼働させ、走行速度を変えないエンジン走行のイメージ(感覚)とはどのようなものかについて、類似事例を紹介する。 空調機の圧縮機は、冷媒ガスを液化させるため間歇的に電磁クラッチでON/OFFを繰り返している。 これに必要なエンジン出力の増減を電磁クラッチのON/OFFに同期して瞬時に実施し、走行速度への影響をなくしている。
The fuel efficiency curve is the point where the horizontal axis is the engine speed, the vertical axis is the average effective pressure or shaft torque, and the fuel consumption per work (KW-h or HP-h), that is, the fuel consumption rate is equal. In general, a plurality of curves connected to each other are illustrated. The shape varies depending on the type, type, output scale, etc. of the engine, but is roughly concentric ellipse as shown in FIG. 1 or FIG. The center showing the minimum fuel consumption rate is often in the high speed range where the rotation speed is in the middle speed range, for example, around 3,000 rpm, and the average effective pressure or shaft torque is close to the throttle valve fully open.
Note that the equal fuel consumption curve for each engine is not displayed in a catalog or the like.
The fuel saving traveling method in the above (0007) is for the engine rotation speed of 2,100 rpm when the vehicle traveling speed is 60 km / h.
Here we consider the arbitrarily selected engine speed.
Consider the case where the engine speed is increased to 3,150 rpm while decelerating with a continuously variable transmission to keep the vehicle speed at 60 km / h.
At “2,100 rpm”, when running at 7.4 horsepower, the fuel consumption rate is f b = 400 [g / B · HP-h]. / 40, and the fuel consumption rate was f b = 220 [g / B · HP-h]. In other words, if the repulsive driving is used for the distance (or time) where 400 g of fuel is required, 220 g of fuel is sufficient.
At “3,150 rpm”, as in 2,100 rpm, it can be read from FIG. 4 as follows.
When running at 7.4 horsepower, the operating time of the engine can be reduced to 7.4 / 62 at 62 horsepower by using repulsive driving for a fuel consumption rate of f b = 450 [g / B · HP-h]. F b = 230 [g / B · HP-h]. Compared to the distance (or time) that requires 400 g of fuel at 2,100 rpm, 450 g is required at 3,150 rpm, and 230 g of fuel is consumed if repulsive driving is used.
The following conclusions can be drawn from the above calculation process.
“To achieve maximum fuel savings when driving at the intended vehicle speed, change the engine speed to a value that indicates the minimum fuel consumption rate in the iso-fuel consumption curve, and the output is horsepower that indicates the minimum fuel consumption rate. Change to `` running while accumulating energy in the flywheel, and switching to backside driving ''
At this time, it is necessary to change the gear ratio in the continuously variable transmission in order to offset the change in the rotational speed of the engine and maintain the vehicle speed at a predetermined speed.
On the other hand, “without changing the engine speed, the output is changed to horsepower that indicates the minimum fuel consumption rate at that speed, and considerable fuel savings can be achieved even when the engine and repulsive power are stored in the flywheel. Is often obtained. "
Here, a similar case is introduced as to what an engine running image (feeling) does not change the running speed by operating the engine with the output of many times the horsepower required for running. Air conditioner compressors are intermittently turned on and off by electromagnetic clutches to liquefy the refrigerant gas. The increase or decrease of the engine output necessary for this is performed instantaneously in synchronization with the ON / OFF of the electromagnetic clutch, and the influence on the running speed is eliminated.

ここでは、平坦な路上での60km/h.時の走行抵抗馬力を実車走行試験の結果から試算してみる。 車両及び走行の概要は以下のとおり。
・実車走行による計測は同一区間の往復で実施
・車両はミニバンで、車両重量1,800kg、車輪直径618mm
・ディファレンシャルギアでの最終減速比4.1
・エンジンは2,200ccのディーゼルでMT車
60km/h.での走行時、トップギアでのエンジンの回転速度は約2,100rpmと算定される。
次に「60km/hでの1秒当りの消費エネルギーの近似値」を求める。
65km/hから55km/h.まで惰力走行を行い所要時間約15秒を得た。
1秒当りの消費エネルギー即ち、車両の持つ運動エネルギーの減少から、近似値として、走行抵抗馬力は下記のとおり 5,550[kg-m/sec]、 即ち7.4馬力となる。
ΔE/Δt=1/2*1,800*{(65,000/3,600)2-(55,000/3,600)2}/15
= 5,550 [kg-m/sec]
= 570 [kg重-m/sec]
= 7.4HP
Here, the driving resistance horsepower at 60km / h on a flat road is estimated from the results of an actual vehicle running test. The outline of the vehicle and traveling is as follows.
・ Measurement by actual vehicle travel is performed in the same section
-The vehicle is a minivan, vehicle weight 1,800kg, wheel diameter 618mm
・ Final reduction ratio 4.1 with differential gear
・ The engine is a 2,200cc diesel engine with MT
When running at 60km / h., The engine speed in the top gear is estimated to be about 2,100rpm.
Next, “approximate energy consumption per second at 60 km / h” is obtained.
Repulsive driving from 65km / h to 55km / h. Took about 15 seconds.
From the decrease in energy consumption per second, that is, the kinetic energy of the vehicle, as an approximate value, the running resistance horsepower is 5,550 [kg-m 2 / sec 3 ], that is, 7.4 horsepower as follows.
ΔE m / Δt = 1/2 * 1,800 * {(65,000 / 3,600) 2- (55,000 / 3,600) 2 } / 15
= 5,550 [kg-m 2 / sec 3 ]
= 570 [kg weight-m / sec]
= 7.4HP

ここで、車両の持つ運動エネルギー及びはずみ車の持つ慣性エネルギー(回転運動エネルギー)について考察する。
「車両の持っている運動エネルギー」は下式で示される。
Em=1/2{MV2
M:車両の重量(質量)、V:速度
モデルとした重量1,800Kgの車両の60km/h.時の運動エネルギーは下記のように250,000[kg-m2/sec]であり、例えば30秒間の惰力走行ではその約3分の2の167,000[kg-m2/sec](67%)を消費する事になる。
1/2*1,800*(60,000/3,600)= 250,000
5,550*30 = 167,000
167,000/250,000 = 0.67
他方、「はずみ車の持つ回転運動のエネルギー」は下式で示される。
=1/2{Iω}=1/2mv
I:慣性モーメント ω:角速度 I = mr ω = v/r
m: はずみ車の質量 r: 同、半径 v: 同、周速
はずみ車の形状は通常車輪状であるが、試算の単純化のため、太さが無視できる細い線で出来た直径0.5mのリング(輪)に質量30kgが均一に分布しているとし、回転速度5,000rpmについて述べる。
はずみ車の持つ回転運動のエネルギーは257,000[kg-m2/sec]であり、時速60km/h.の車両の運動エネルギーにほぼ相当し、下記のように30秒間の惰力走行時の補助エネルギーとして167,000[kg-m/sec](約65%)を使用し消費すると回転速度は約2,960rpmに減速される。
1/2*30*{0.5*π*(5,000/60)} = 257,000
{5,000*(257,000−167,000)/257,000}1/2= 2,960
エンジン走行では40馬力のうち7.4馬力分で60km/h.を保ちつつ、余剰の32.6馬力分ではずみ車に65%分のエネルギーを補給し回転速度を5,000rpmに回復させる事になる。
Here, the kinetic energy of the vehicle and the inertial energy (rotational kinetic energy) of the flywheel will be considered.
“Vehicle kinetic energy” is expressed by the following equation.
E m = 1/2 {MV 2 }
M: Vehicle weight (mass), V: Speed
The kinetic energy at 60 km / h in a model vehicle with a weight of 1,800 kg is 250,000 [kg-m 2 / sec 2 ] as shown below. 167,000 [kg-m 2 / sec 2 ] (67%) will be consumed.
1/2 * 1,800 * (60,000 / 3,600) 2 = 250,000
5,550 * 30 = 167,000
167,000 / 250,000 = 0.67
On the other hand, “energy of rotational movement of the flywheel” is expressed by the following equation.
E r = 1/2 {Iω 2} = 1 / 2mv 2
I: Moment of inertia ω: Angular velocity I = mr 2 ω = v / r
m: Weight of flywheel r: Same as above, radius v: Same as above, peripheral speed
The shape of a flywheel is usually a wheel, but for the sake of simplification, it is assumed that a mass of 30 kg is uniformly distributed on a 0.5 m diameter ring made of a thin line with negligible thickness, and the rotational speed Describe about 5,000rpm.
The energy of rotational movement of a flywheel is 257,000 [kg-m 2 / sec 2 ], which roughly corresponds to the kinetic energy of a vehicle at a speed of 60 km / h. When 167,000 [kg-m 2 / sec 2 ] (about 65%) is consumed, the rotational speed is reduced to about 2,960 rpm.
1/2 * 30 * {0.5 * π * (5,000 / 60)} 2 = 257,000
{5,000 2 * (257,000-167,000) / 257,000} 1/2 = 2,960
In engine running, while maintaining 60km / h. For 7.4 horsepower out of 40 horsepower, the surplus 32.6 horsepower supplies 65% of energy to the flywheel and restores the rotational speed to 5,000rpm.

惰力走行による燃料節約の原理を、モデル車両を用い時速60km/h.の例で説明したが、60km/h.に限らず任意の速度領域で、且つ定速に限らず多様な走行状況に対し、エンジンを持つ各種の車両について幅広く適用できる。
車種毎に図1、図2あるいは図3のような等燃費曲線が存在し、車両(車種)/速度/路面状況(上り坂/下り坂など)/天候・気候毎に異なる走行抵抗馬力が存在する。 上述の原理を用い多様な走行状況/走行環境に対応した経済的な走行方法を、等燃費曲線データから読み取り組み立てる事ができる。
本、燃料節約走行法では、エンジン走行ではずみ車に蓄えたエネルギーを直後の惰力走行に利用し、引き続き次の走行状況に対応したエンジン走行へ、とエンジン走行と惰力走行からなる走行サイクルを繰り返す。
さらに、エンジン走行時だけでなく停車時にもエネルギーを蓄積し、発進時のエネルギーとして利用すればより大きな燃料節約効果が得られる。
The principle of fuel saving by coasting has been explained using an example of a model vehicle at 60 km / h, but it is not limited to 60 km / h. On the other hand, it can be widely applied to various vehicles having an engine.
There is an iso-fuel consumption curve as shown in Fig. 1, Fig. 2 or Fig. 3 for each vehicle type, and different driving resistance horsepower for each vehicle (vehicle type) / speed / road surface condition (uphill / downhill) / weather / climate. To do. An economical driving method corresponding to various driving situations / traveling environments can be read from the fuel efficiency curve data and assembled using the above principle.
In this fuel-saving driving method, the energy stored in the flywheel during engine driving is used for the subsequent coasting, and the engine cycle corresponding to the next driving situation is continued and the traveling cycle consisting of engine driving and coasting is performed. repeat.
Furthermore, if the energy is accumulated not only when the engine is running but also when the vehicle is stopped, it can be used as the energy at the time of starting, so a greater fuel saving effect can be obtained.

ここでははずみ車の容量および間歇運転の走行サイクルの長さの適正規模について考察する。
はずみ車の用途は、小規模なものはエンジンの爆発行程でのエネルギーを圧縮行程など他の行程に平滑化して伝えるものから、昼夜の電力需要平準化のための大規模なエネルギー貯蔵にまで広い範囲にわたっている。 自動車用動力への応用の試みもある。 (前出、非特許文献1、非特許文献2 参照)
はずみ車のエネルギー貯蔵容量は、(0010)で述べたように質量に比例し、回転速度の二乗に比例する。
容量を大きくする為には回転速度を上げるのがより効果的であるが、回転の高速化に伴い、高度な技術を必要とし設備の複雑化を伴う。
大きな遠心力に対応する為の強度の高い材質の選択、高速回転に対応するバランスを保つための高精度加工及び非接触軸受け、高速で急激に増加する風損対策、高速回転体の破損時の安全対策などである。
これら課題は、10,000rpm程度以下の回転速度では特別な高度技術を必要とせず、自動車産業で現在採用されている汎用技術/汎用材料で対応できる。
他方、エンジン、はずみ車、無段変速機、クラッチなど機器装置類の応答性、損耗、車両の運転性/居住性などの面からは、サイクル長さを長くしサイクル数を小さくする事が望ましい。
クラッチのON/OFF頻度に対する目安としては、数十秒ないし分刻みで繰り返す空調機の圧縮機の電磁クラッチの作動などが参考となろう。
以上の考察および事例などから、はずみ車の回転速度は10,000rpm程度以下、貯蔵容量は当該車両の実用最高速度時の運動エネルギー程度以下とし、はずみ車へのエネルギー授受の範囲を容量の7〜8割程度とすれば、サイクルの長さも数十秒程度が確保でき、実用的な燃料節約走行を組み立てることができる。
Here, we consider the appropriate scale of flywheel capacity and intermittent driving cycle length.
The application of flywheels ranges widely from small-scale ones that transmit energy during the engine explosion process to other processes such as compression processes, to large-scale energy storage for leveling power demand day and night. Over. There are also attempts to apply it to automotive power. (See above, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2)
The energy storage capacity of the flywheel is proportional to the mass as described in (0010) and is proportional to the square of the rotational speed.
Increasing the rotational speed is more effective for increasing the capacity, but as the speed of rotation increases, advanced technology is required and the equipment becomes complicated.
Selection of high-strength materials to cope with large centrifugal forces, high-precision machining and non-contact bearings to maintain a balance for high-speed rotation, countermeasures against windage that increases rapidly at high speeds, and damage to high-speed rotating bodies Safety measures.
These problems do not require special advanced technology at a rotational speed of about 10,000 rpm or less, and can be handled by general-purpose technologies / materials currently used in the automobile industry.
On the other hand, it is desirable to increase the cycle length and decrease the number of cycles in terms of responsiveness, wear, and drivability / habitability of the equipment such as the engine, flywheel, continuously variable transmission, and clutch.
As a guideline for the clutch ON / OFF frequency, the operation of the electromagnetic clutch of the compressor of the air conditioner that repeats every tens of seconds or every minute will be helpful.
Based on the above considerations and examples, the rotation speed of the flywheel is about 10,000 rpm or less, the storage capacity is less than the kinetic energy at the maximum practical speed of the vehicle, and the energy transfer range to the flywheel is about 70 to 80% of the capacity. If this is the case, the cycle length can be secured for several tens of seconds, and a practical fuel-saving travel can be assembled.

具体的な機器構成を図5に例示し、夫々の機能を述べる。
構成は、大別して 「エンジン部分」、「はずみ車部分」及び「駆動軸部分」の三つの部分からなる。
エンジン部分は、クラッチ(1)及びエンジンからなる。 補機類はエンジンの回転動力または電動駆動を利用する。
はずみ車部分は、クラッチ(2)、双方向型無段変速機(R-CVT)及びはずみ車からなる。 双方向型無段変速機(R-CVT)は、双方向の意味を込め “R-“ を付し、R-CVTとした。 双方向型無段変速機の実在の有無は不知であるが、無段変速機に機構・構造を付加し、はずみ車へのエネルギー貯蔵時の入力軸/力軸を、エネルギー放出時には逆に出力軸/入力軸に切り替わり機能するようにしたものである。ベルト式CVTを例にとると、入力側には固定プーリ/可動のドライブプーリがあり、出力側には固定プーリ/可動のドリブンプーリがある。図6参照 双方向同等とするには、それぞれの可動プーリにドリブン及びドライブの機構をも付加し、機能の切替えを可能とする必要がある。
ドライブプーリ及びドリブンプーリの駆動には油圧式、モーター式などが用いられる。 なお、無段変速機にはベルト式の他トロイダル式などがある。
駆動軸部分は、クラッチ(3)、無段変速機(CVT)、駆動軸及び差動兼減速機などからなる。
コンピュータなど制御装置は、等燃費曲線データや種々の運転モードに対する基本条件などの情報を内蔵し、運転者の指示操作を受け、上記の各機器類からの情報に基づいて判断し各機器・装置の制御を行う。
A specific device configuration is illustrated in FIG. 5 and each function will be described.
The configuration is roughly divided into three parts: an “engine part”, a “wheel-wheel part”, and a “drive shaft part”.
The engine part consists of a clutch (1) and an engine. Auxiliary machinery uses the rotational power or electric drive of the engine.
The flywheel part consists of a clutch (2), a bidirectional continuously variable transmission (R-CVT), and a flywheel. The bi-directional continuously variable transmission (R-CVT) was given R-CVT with the meaning of bi-directional to make it R-CVT. Although the presence or absence of a real two-way-type continuously variable transmission is unknown output, adding mechanism and structure to the continuously variable transmission, the input shaft / output shaft at the time of energy storage in the flywheel, contrary to the time of energy release The function is switched to the axis / input axis. Taking a belt-type CVT as an example, there is a fixed pulley / movable drive pulley on the input side, and a fixed pulley / movable driven pulley on the output side. See FIG. 6. In order to make the two-way equivalent , it is necessary to add a driven and drive mechanism to each movable pulley so that the functions can be switched.
For driving the drive pulley and the driven pulley, a hydraulic type, a motor type or the like is used. The continuously variable transmission includes a belt type and a toroidal type.
The drive shaft portion includes a clutch (3), a continuously variable transmission (CVT), a drive shaft and a differential / reduction gear.
A control device such as a computer incorporates information such as fuel efficiency curve data and basic conditions for various driving modes, receives instructions from the driver, makes judgments based on information from each of the above devices, and each device / device. Control.

運転モードと機器・装置の作動状況の例を下表に示す。
60km/h.時のエンジン走行と惰力走行の概念を図7に示す。
実開平 5−42652 特開昭 51−51606 電気自動車の最新技術 (‘99) クルマの新技術用語 エンジン・動力編 (‘98)
The following table shows examples of operation modes and operating conditions of equipment and devices.
Fig. 7 shows the concept of engine running and repulsive running at 60km / h.
Real Kaihei 5-42652 JP 51-51606 Latest Technology of Electric Vehicle ('99) New technical terms for cars Engine / Power ('98)

まず、背景技術として(0002)で引用した特許文献2の「車両の自動間欠惰行運転機構」では、エンジン、フライホイール、トランスミッション及び駆動軸などが直列に配置されている。
このためエンジンの回転速度を一定に保ちつつフライホイールの増速、即ちエネルギーの蓄積が出来ず、エンジンの回転速度を増加しつづけなければならない。 これでは等燃費曲線での最小燃料消費率が得られる特定の回転速度に設定する事も一定に保つ事も出来ず、本来の目的である「ベストエコノミー」の運転が出来ないことを意味する。 さらに、直列に配置されているため、急加速が必要な状況下でもフライホイールを切り離す事が出来ず、余計な負荷を背負ったままでの運転となり、機動性/運転性を損なう結果となる。
次に、(0002)で引用した非特許文献1、非特許文献2などで紹介されている、自動車用に採用或いは提案されているはずみ車の利用は次の二点を特徴としている。
一つは、「貯蔵容量を大きくし、主動力源としての利用」である。 この場合、大型化/高速度化が避けられず(0012)で述べたような種々の課題があり本格実用には至っていない。
もう一つは、直接回転エネルギーとして蓄積/貯蔵するのではなく、発電機/電動機を介して「電気エネルギーに変換」の後、電気エネルギーとして蓄電池に貯蔵、或いははずみ車に回転エネルギーとして貯蔵する。 このため、機器・装置類が増加/複雑化し、且つエネルギー変換に伴う損失、電池貯蔵の場合は充放電に伴う損失などが避けられない。
最後に、(0002)で引用した特許文献1では、稼動中の気筒は休止中の気筒分を補うため、高出力運転となり(0008)で述べたように、一般的には燃料消費率が小さくなる。 ただし、エンジンの回転速度が等燃費曲線上の最小燃料消費率に該当するとは限らず、且つエンジンの回転速度に平滑さを欠くなど運転性/居住性にも課題が残る。
走行性能や居住性を損なうことなく、より単純な装置/方法で、エンジンの持つ能力を最大限に活かした燃料節約方法を得る事が課題である。
First, in the “automatic intermittent coasting operation mechanism of a vehicle” of Patent Document 2 cited in (0002) as background art, an engine, a flywheel, a transmission, a drive shaft, and the like are arranged in series.
For this reason, it is necessary to keep increasing the rotation speed of the engine while keeping the rotation speed of the engine constant and increasing the speed of the flywheel, that is, not storing energy. This means that it cannot be set to a specific rotational speed at which the minimum fuel consumption rate in the iso-fuel consumption curve can be obtained or kept constant, and the “best economy” operation that is the original purpose cannot be performed. Furthermore, since they are arranged in series, the flywheel cannot be disconnected even under conditions where rapid acceleration is required, and the operation is carried with an extra load on the back, resulting in a loss of mobility / drivability.
Next, the use of a flywheel adopted or proposed for automobiles, which is introduced in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 cited in (0002), is characterized by the following two points.
One is “increasing storage capacity and using it as a main power source”. In this case, an increase in size / increase in speed is unavoidable, and there are various problems as described in (0012), which have not yet been put into practical use.
The other is not directly stored / stored as rotational energy, but after being “converted into electrical energy” via a generator / motor, stored as electrical energy in a storage battery or stored in a flywheel as rotational energy. For this reason, the number of devices / equipment increases / complexes, and loss due to energy conversion, and loss due to charging / discharging in the case of battery storage are inevitable.
Lastly, in Patent Document 1 cited in (0002), since the cylinders in operation are supplemented for the cylinders that are inactive, high-power operation is performed as described in (0008), and the fuel consumption rate is generally small. Become. However, the engine rotation speed does not always correspond to the minimum fuel consumption rate on the iso-fuel consumption curve, and there is still a problem in drivability / liability such as lack of smoothness in the engine rotation speed.
The challenge is to obtain a fuel saving method that makes the best use of the engine's capabilities with a simpler device / method without impairing running performance and habitability.

本願の発明では、はずみ車を駆動軸と「直列にではなく」、図5に示すように「並列に」双方向型無段変速機(R-CVT)を介して設置する事、及び三つのクラッチ(クラッチ(1)〜(3))の働きと相俟って、エンジン/はずみ車/駆動軸の三つの部分の個別制御の自由度が飛躍的に高まる。
これら三つの部分の組み合わせにより、(0014)に述べたように走行状況に即し、幅広く等燃費曲線に基づく最適な燃料節約走行方法の選択が可能となる。
はずみ車へのエネルギーの蓄積及びはずみ車からのエネルギーの取り出しを、エネルギー変換をすることなく「回転エネルギーのまま」双方向型無段変速機を通じて実施する事、はずみ車の機能及び容量を惰力走行に必要な「補助動力源に限定」する事の二つにより、自動車産業での汎用技術/汎用材料で対処でき、単純且つ小規模で信頼性の高いものとする事が可能となる。
これらの解決手段によれば、既存のエンジンの改良などは不要で、高度に開発が進んでいる現存のエンジンの能力を、エンジンの種類を問わず最大限に活用する事ができる。
In the invention of the present application, the flywheel is installed “not in series” with the drive shaft, “in parallel” as shown in FIG. 5 via a bidirectional continuously variable transmission (R-CVT), and three clutches. Combined with the action of (clutch (1) to (3)), the degree of freedom of individual control of the three parts of the engine / flywheel / drive shaft is dramatically increased.
By combining these three parts, as described in (0014), it is possible to select an optimal fuel saving traveling method based on a wide range of equal fuel consumption curves in accordance with the traveling situation.
Accumulation of energy into the flywheel and extraction of energy from the flywheel must be carried out through a two-stage continuously variable transmission with “rotational energy” without energy conversion. By “limited to auxiliary power source”, it is possible to deal with general-purpose technology / general-purpose materials in the automobile industry, and to be simple, small-scale and highly reliable.
According to these solutions, it is not necessary to improve the existing engine, and the ability of the existing engine, which is highly developed, can be utilized to the maximum regardless of the type of engine.

本願の発明は、既存のエンジンの変更を必要とせず、エンジンの持つ性能を最大限に活用する技術であり、エンジンの規模、形式を問わず、幅広い範囲の車両に適用できる事、多様な走行状況に対応できる事と相俟って炭酸ガス排出削減など地球環境保護への画期的な効果が期待できる。 The invention of the present application is a technology that makes the most of the performance of an engine without requiring modification of an existing engine, and can be applied to a wide range of vehicles regardless of the size and type of the engine. Combined with the fact that it can respond to the situation, it can be expected to have epoch-making effects on global environmental protection such as carbon dioxide emission reduction.

本願の発明は、特定の種類、形態、規模の車両に限定されたものでなく、幅広く各種の車両に適用できる燃料節約に関わる基本技術に関するものである。 従い、目的に応じて各種/多様な実施形態が可能で、夫々に最良の形態が存在し、選択できるのが大きな特徴である。 例えば、エンジンの種類では4サイクル/2サイクルガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等、車両の種類ではトラック(大型〜小型)、乗用車(大型〜小型、スポーツ/RV/セダン等用途別)など広範囲にわたる。 (0016)で述べたようにエンジン部分/はずみ車部分/駆動軸部分の三つの部分の独立性が高いため自由度が大きく、 夫々の目的に適した運転モードの選定・組み合わせができる。 さらに、はずみ車の用途を惰力走行時の補助動力に限定する事で必要な容量を小さく出来、形状・寸法/材質及び回転速度の選定の自由度も大きい。
例えば、高級車でなくファミリーカーの場合、最高速度でなく(0010)に例示したように、日常多用する60km/h.を念頭に、最高回転速度5,000rpm程度のはずみ車の選定などが目的に即した最良の形態の一つと言えよう。
本基本技術を用いた夫々の最良の実施形態は豊富な周辺技術を持つ車つくりの専門家に委ねる。
The invention of the present application is not limited to vehicles of a specific type, form, and scale, but relates to a basic technology related to fuel saving that can be widely applied to various vehicles. Accordingly, various / various embodiments are possible depending on the purpose, and the best feature is that there is a best feature for each embodiment. For example, the types of engines include a 4-cycle / 2-cycle gasoline engine, diesel engine, and the like, and the types of vehicles include a wide range of trucks (large to small), passenger cars (large to small, sports / RV / sedan, etc.). As described in (0016), since the three parts of the engine part / the flywheel part / the drive shaft part are highly independent, the degree of freedom is large, and the operation mode suitable for each purpose can be selected and combined. Furthermore, by limiting the use of the flywheel to auxiliary power during repulsive driving, the required capacity can be reduced, and the degree of freedom in selecting the shape, dimensions / materials and rotational speed is great.
For example, in the case of a family car instead of a luxury car, as shown in (0010) instead of the maximum speed, it is necessary to select a flywheel with a maximum rotation speed of about 5,000 rpm in consideration of the frequent use of 60 km / h. This is one of the best forms.
Each of the best embodiments using this basic technology is left to a vehicle construction specialist with abundant peripheral technology.

惰力走行の部分的な実施例としては、(0009)で述べた、走行抵抗馬力を求める為の実車走行試験が挙げられる。
(0007)で述べた等燃費曲線を用いた燃料節約効果の試算例も机上実施例としてあげられよう。 ただし、用いた等燃費曲線は(0008)で述べたように一般には公表されていないため、仮想のものである事をお断りする。
その他、本願の発明としての実施例ではないが、空調機での「エンジンの回転速度を保ったまま出力をほぼ瞬時に上昇させ、余剰のエネルギーを圧縮機の作動に利用している事、及び電磁クラッチでの切替えにより分刻みでのON/OFFサイクルを繰り返している事」がエンジン走行での回転エネルギーの蓄積の実施の類似例として挙げられる。
同様のエンジン走行の事例としては、定速を保つ「クルーズコントロール」による登坂時の運転も挙げられる。
As a partial example of repulsive running, there is an actual vehicle running test for obtaining a running resistance horsepower described in (0009).
A trial calculation example of the fuel saving effect using the equal fuel consumption curve described in (0007) will be given as a desktop example. However, since the equal fuel consumption curve used is not publicly disclosed as described in (0008), it is refused to be a virtual one.
In addition, although it is not an embodiment as an invention of the present application, “in the air conditioner, the output is increased almost instantaneously while maintaining the engine rotation speed, and surplus energy is used for the operation of the compressor, and The fact that the ON / OFF cycle is repeated in increments of minutes by switching with an electromagnetic clutch is an example of a similar implementation of the accumulation of rotational energy during engine travel.
A similar example of engine running is driving during climbing with "Cruise Control" that maintains a constant speed.

本技術はガソリンエンジンの乗用車のみならず、ディーゼルを主体とするトラックや軌道車両にも適用できるなど、エンジンの種類、規模を問わず広範な車両の燃料節約に利用できる。 This technology can be applied not only to gasoline engine passenger cars, but also to diesel and other trucks and track vehicles, and can be used to save fuel on a wide range of vehicles, regardless of engine type and scale.

等燃費曲線 (新編 自動車工学ハンドブック('89) 抜粋)Equal fuel consumption curve (excerpt from the new edition of Automotive Engineering Handbook ('89)) 等燃費曲線 (新編 自動車工学ハンドブック('89) 抜粋)Equal fuel consumption curve (excerpt from the new edition of Automotive Engineering Handbook ('89)) 等燃費曲線 (機械工学便覧('93) 抜粋)Consumption curve (Excerpt from Mechanical Engineering Handbook ('93)) 等燃費曲線の適用例Application example of iso-fuel consumption curve はずみ車を補助動力とする惰力走行車両の機器の構成Configuration of repulsive vehicle equipment using flywheel as auxiliary power 無段変速機ベルト式CVTの構造例 (クルマのメカ&仕組み図鑑 細川武志 グランプリ出版(2003)抜粋)Example of structure of continuously variable transmission belt type CVT (Excerpt of car mechanism and mechanism illustration Takeshi Hosokawa Grand Prix (2003) excerpt) エンジン走行/惰力走行の概念図Conceptual diagram of engine running / repulsive running

Claims (2)

エンジン部分とはずみ車部分と駆動軸部分とこれら各部分を制御するコンピュータなど制御装置とを備えた車両であって、前記エンジン部分がエンジン、クラッチ(1)とからなり、前記はずみ車部分がクラッチ(2)、双方向型無段変速機、はずみ車とからなり、前記駆動軸部分がクラッチ(3)、無段変速機、駆動軸とからなり、前記各部分がクラッチ(1)〜(3)の間に設けられたギア−を介して回転動力を選択的且つ相互に授受せしめ得る事を特徴とし、前記コンピュータなど制御装置が当該エンジンの等燃費曲線のデータを内蔵し燃料消費率の最小値に該当する回転速度及び出力でエンジンを稼働させ車両を駆動させると共に走行抵抗馬力に対する余力をエネルギー変換することなくはずみ車に回転エネルギーとして蓄積させるエンジン走行と、エンジンへの燃料供給を停止しはずみ車に蓄積された回転エネルギーで車両を駆動させる惰力走行を交互に実施するよう切替え制御する事を特徴とする車両   A vehicle including an engine part, a flywheel part, a drive shaft part, and a control device such as a computer for controlling each part. The engine part comprises an engine and a clutch (1), and the flywheel part is a clutch (2 ), A bidirectional type continuously variable transmission, and a flywheel, and the drive shaft portion includes a clutch (3), a continuously variable transmission, and a drive shaft. Rotational power can be transmitted and received selectively through a gear provided in the engine, and the control device such as the computer has built-in data on the fuel consumption curve of the engine and corresponds to the minimum value of the fuel consumption rate. The engine is driven at the rotational speed and output to drive the vehicle, and the surplus power for the running resistance horsepower is accumulated as rotational energy in the flywheel without converting energy. Vehicle, wherein the engine running, that controls switching so as to alternately performed a coasting to drive the vehicle at a rotational energy stored in the flywheel stops fuel supply to the engine 前記はずみ車部分の双方向型無段変速機が、クラッチ(2)からの回転動力をはずみ車に伝達できると共に、切替え操作により逆にはずみ車からの回転動力をクラッチ(2)に伝達する事も可能な事を特徴とする請求項1記載の車両 The bidirectional continuously variable transmission of the flywheel part can transmit the rotational power from the clutch (2) to the flywheel and can also transmit the rotational power from the flywheel to the clutch (2) by switching operation. The vehicle according to claim 1,
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