JP2015182509A - ハイブリッド式エンジン装置 - Google Patents
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Abstract
Description
化する排気ガス浄化装置を備え、エンジン負荷とバッテリ残量と前記排気ガス浄化装置の再生要否との関係を示す複数の制御パターンから選択し、前記選択した制御パターンに基づき、前記モータジェネレータを電動機として駆動させるアシストモードを選択するか、発電機として駆動させる充電モードを選択するかを決定するというものである。
図1を参照しながら、バックホウ1の概要について説明する。作業車両の一例であるバックホウ1は、左右一対の走行クローラ3(図1では左側のみ示す)を有するクローラ式の走行装置2と、走行装置2上に設けられた旋回台4(機体)とを備えている。旋回台4は、旋回モータ9(図2参照)にて、360°の全方位にわたって水平旋回可能に構成されている。走行装置2の前部には、昇降回動可能に装着された排土板5と、排土板5を昇降回動させる排土板シリンダ26(図2参照)とを備えている。
1に回動可能に枢支されている。バケットシリンダ23のロッド側端部は、連結リンク24及び中継ロッド25を介してバケット13に回動可能に枢支されている。
次に、図2を参照しながら、バックホウ1の油圧回路構造について説明する。図2に示すバックホウ1の油圧回路40においては、油圧アクチュエータを構成する排土板シリンダ26、バケットシリンダ23、アームシリンダ20、旋回モータ9、両走行油圧モータ29、並びにスイングシリンダ27が、各々ロードセンシングバルブからなる動作切換弁41,42,43,44,45,46,47を介して、可変容量形の第1油圧ポンプ48に接続されている。第1油圧ポンプ48の斜板48aに連結された第1調整シリンダ49の伸縮動作にて、斜板48aの傾斜角度を変更することにより、第1油圧ポンプ48からの作動油の吐出量を変更するように構成されている。第1調整シリンダ49は、第1油圧ポンプ48の吐出圧を検知して各油圧アクチュエータ9,20,23,26,27,29に必要な作動油量に応じて伸縮作動するように構成されている。このため、各油圧アクチュエータ9,20,23,26,27,29には必要な作動油量が適宜供給される。
次に、図3〜図9を参照しながら、エンジン及びその周辺の構造を説明する。エンジン7は4気筒型のディーゼルエンジンであり、上面にシリンダヘッド72が締結されたシリンダブロック75を備えている。シリンダヘッド72の一側面には吸気マニホールド73が接続されており、他側面には排気マニホールド71が接続されている。すなわち、エンジン7において出力軸31に沿う両側面に、吸気マニホールド73と排気マニホールド71とが振り分けて配置されている。シリンダヘッド72の上面にヘッドカバー78が配置されている。エンジン7において出力軸31と交差する一側面、具体的にはシリンダブロック75の一側面に冷却ファン79が設けられている。
と、エンジン7の回転速度(主動軸60のカムシャフト位置)を検出するエンジン回転速度センサ104と、インジェクタ115の燃料噴射回数(1行程の燃料噴射期間中の燃料噴射回数)を検出及び設定する噴射設定器105と、スロットルレバー又はアクセルペダルといったアクセル操作具(図示省略)の操作位置を検出するスロットル位置センサ106と、吸気マニホールド73の吸気温度を検出する吸気温度センサ108と、エンジン7の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ109と、上流側排気圧センサ168a及び下流側排気圧センサ168bからなる差圧センサ168と、残量検出器69とが接続されている。ECU101の入力側には、各油圧アクチュエータ9,16,20,23,26,27,29の駆動負荷を検出する駆動負荷検出部材としての油圧センサ169,170も接続されている。なお、この場合の駆動負荷は、各油圧アクチュエータ9,16,20,23,26,27,29に作動油を供給する第1及び第2油圧ポンプ48,51の負荷としている。第1油圧センサ169は第1油圧ポンプ48からの作動油圧を検出し、第2油圧センサ170は第2油圧ポンプ51からの作動油圧を検出する。
大トルクを引き上げたと仮定した場合の補正トルク線である。補正トルク線Tmodに関する低速時負荷制御(図13参照)の態様については後述する。
ンジン7関連の部品点数を少なくできる(製造コストの抑制に寄与したり吸排気損失増大による燃費悪化も防止したりできる)ものでありながら、DPF150の再生が必要か否か、更にはバッテリ66の充電状態に応じて的確に、モータジェネレータ64を電動機として駆動させエンジン7の駆動力を補助したり、発電機として駆動させバッテリ66に充電したりできる。
次に、図9を参照しながら、動力配分機構61及び切換クラッチ機構63の詳細構造について説明する。動力配分機構61は、主動軸60とポンプ軸62とをつなぐ遊星ギヤ機構81を備えている。遊星ギヤ機構81は、主動軸60の先端側に固着されたサンギヤ83と、サンギヤ83に噛み合う複数の遊星ギヤ84と、遊星ギヤ84群に噛み合うリングギヤ85と、遊星ギヤ84群を同一円周上に回転可能に配置するキャリヤ86とを備えている。リングギヤ85は、その内周面の内歯を複数の遊星ギヤ84に噛み合わせた状態で主動軸60に同心状に配置され、且つ、キャリヤ86の外側面から突出したポンプ軸62に回転可能に被嵌されている。
が充電されることになる。
次に、図11及び図12を参照しながら、ハイブリッド式エンジン装置でのモード切換制御の態様について説明する。ECU101は前述の通り、モータジェネレータ64を発電機として機能させる充電モードを行うか、モータジェネレータ64を電動機として機能させるアシストモードを行うかを決定するモード切換制御を実行する。
ンジン単独モードを実行する)。
次に、図13を参照しながら、ハイブリッド式エンジン装置での低速時負荷制御について説明する。ECU101は、実行中のモードに拘らず、エンジン7の低速回転時にエンジン負荷の増大でエンジン回転速度Nが低下する場合に、モータジェネレータ64の電動機作用によってエンジン7の駆動力を補助する低速時負荷制御を実行する。
上記の記載並びに図5から明らかなように、エンジン7と、発電機及び電動機として機能するモータジェネレータ64と、前記モータジェネレータ64に繋がるバッテリ66とを備え、前記バッテリ66の電力による前記モータジェネレータ64の電動機作用で前記エンジン7の駆動力を補助可能に構成しているハイブリッド式エンジン装置において、前記モータジェネレータ64とは別に、前記エンジン7によって駆動するオルタネータ137を前記バッテリ66に接続し、前記モータジェネレータ64と前記オルタネータ137との両方から前記バッテリ66に充電可能に構成し、前記モータジェネレータ64と前記オルタネータ137との両方を前記エンジン7に組み付けてユニット化しているから、エンジンとは別体のモータジェネレータを備えた従来のハイブリッド式エンジン装置に比較して、ハイブリッド式エンジン装置全体の大幅なコンパクト化を図れる。ひいては、本願のハイブリッドエンジン装置を搭載する作業車両のコンパクト化にも貢献する。発電専用の前記オルタネータ137も前記モータジェネレータ64とは別に存在するため、バッテリ残量を気にすることなく、前記エンジン7の駆動力に対して前記モータジェネレータ64の駆動力を補助力として確実に付与できる。前記エンジン7の出力特性に対して前記モータジェネレータ64の補助力を的確に付与して、状況に応じた最適な出力特性を得ることが可能になる。
ネレータ64を電動機として駆動させ前記エンジン7の駆動力を補助したり、発電機として駆動させ前記バッテリ66に充電したりできる。
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば本願発明を適用するエンジンはディーゼル式のものに限らず、ガスエンジンやガソリンエンジンでもよい。また、バックホウ1に搭載されるエンジンに限らず、農作業機、土木建設等の特殊作業用車両、自動車又は発電機等に搭載されるハイブリッド式エンジン装置にも本願発明を適用できる。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
2 走行装置
7 エンジン
10 作業部
40 油圧回路
48 第1油圧ポンプ
51 第2油圧ポンプ
60 主動軸
61 動力配分機構
62 ポンプ軸
63 切換クラッチ機構
64 モータジェネレータ
66 バッテリ
81 遊星ギヤ機構
87 入出力軸
101 ECU
110 切換クラッチ電磁弁
137 オルタネータ
150 DPF
168 差圧センサ
169 第1油圧センサ
170 第2油圧センサ
Claims (3)
- エンジンと、発電機及び電動機として機能するモータジェネレータと、前記モータジェネレータに繋がるバッテリとを備え、前記バッテリの電力による前記モータジェネレータの電動機作用で前記エンジンの駆動力を補助可能であり、且つ、前記エンジンの駆動力による前記モータジェネレータの発電機作用で前記バッテリに充電可能に構成しているハイブリッド式エンジン装置において、
前記エンジンからの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を備え、エンジン負荷とバッテリ残量と前記排気ガス浄化装置の再生要否との関係を示す複数の制御パターンから選択し、前記選択した制御パターンに基づき、前記モータジェネレータを電動機として駆動させるアシストモードを選択するか、発電機として駆動させる充電モードを選択するかを決定する、
ハイブリッド式エンジン装置。 - 前記排気ガス浄化装置の再生時に対応した再生時制御パターンでは、エンジン負荷が低い領域を前記充電モードの領域で占めている、
請求項1に記載のハイブリッド式エンジン装置。 - 通常時に対応した通常時制御パターンと、前記排気ガス浄化装置の再生直前時に対応した直前時制御パターンとでは、前記直前時制御パターンの充電モードの領域を前記通常時制御パターンのそれよりも前記バッテリ残量がゼロに近い側で狭く設定している、
請求項1又は2に記載のハイブリッド式エンジン装置。
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