JP6218751B2 - エンジン停止状態の車輌の再始動を容易にする燃料節約システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃エンジンで駆動される車輌に関し、より詳しくはこのような車輌の燃料節約を向上させるシステムに関する。

内燃エンジンで駆動される殆どの車輌は、車両が停止し、アイドリングしている期間中に相当量の燃料を浪費する。ゴミ収集車などの車輌においては、アイドリング中のエンジンは多くの場合、車両が停止しているときに補助油圧システム、即ち道路脇ゴミ箱をピックアップする油圧アーム及び収集車内のごみを圧縮する油圧圧縮機を駆動するために使用される。しかしながら、この作業を実行するために必要な動力は比較的低く、エンジンがアイドリングしている間に消費される燃料のかなりの部分は主としてエンジンの内部摩擦に打ち勝つために使用され、その結果ごみ収集車の通常のデューティサイクル中の燃費は極めて低い。

補助油圧システムは停車ごとに必要とされないかもしれず、また補助油圧システムはエンジンと独立に駆動することができるが、ごみ収集車が収集地点で停止するごとに通常のＯＥＭごみ収集車のエンジンを切るオプションは受け入れられない。一つの理由には、このような車両の始動モータは、ごみ収集車の通常のデューティサイクルとして１日に１０００回以上のエンジンの再始動に使用されると、間違いなく早期の摩耗を受けることになる。

さらに、多くのごみ収集車は油圧シフト機構を有する自動変速機が装備されている。変速機内の油圧は、変速機内に組み込まれているが内燃エンジンで駆動されるポンプによって供給される。内燃エンジンを止めると、変速機ポンプが変速機への圧力の供給を停止し、その結果として変速機は自動的にドライブからニュートラルにシフトする。内燃エンジンを再始動するとき、変速機内の油圧を回復するために一定の期間が必要とされ、変速機をドライブにシフトする能力に遅れをもたらす。このような遅れは車両の操作者をイライラさせ、またこの遅れは潜在的に危険でもあり、車両が上り坂上に停止している場合には車両が後退する危険がある。

また、一般的な車両のパワーステアリングシステムは、パワーステアリング油圧ポンプが内燃エンジンで駆動されるので、エンジンが停止しているときは働かない。

以下の概要は読者を以下のより詳細な説明へと案内すること及び請求の範囲に記載の発明を特定又は限定しないことを意図している。

請求の範囲に記載の発明は、ごみ収集車などの既存の車両に容易にレトロフィットさせることもでき、また新しい車両にオリジナル装置として容易に搭載することもできる比較的簡単な構造を提供する利点をもたらす。

本発明の一つの態様によれば、油圧駆動自動変速機を備えた内燃エンジンで駆動される車両のための燃料節約システムが提供される。本システムは、圧縮された変速機流体を自動変速機に供給し得る油圧ポンプ、エネルギー蓄積装置、及び前記エネルギー蓄積装置により駆動される少なくとも１つのモータを含む。前記少なくとも１つのモータは、前記油圧ポンプに機械的に接続されたモータ及び前記エンジンに結合されたモータを含む。本システムはコントローラも含み、このコントローラは、１以上の動作状態に応答して、車両が停止するときエンジンを切り、前記油圧ポンプに機械的に接続された前記モータを使用して前記ポンプを駆動し、十分な動力を変速機に供給して変速機の係合をドライブギアに維持するように動作する。前記コントローラはまた、１以上の動作状態に応答して、前記エンジンに結合されたモータを駆動し、変速機がドライブギアに係合した状態でエンジンを再始動するように動作する。

いくつかの例では、本システムは、圧縮された変速機流体を自動変速機に供給し得る前記油圧ポンプに機械的に結合され且つエンジンにも切り離し可能に結合された単一のモータを有する。

他の例では、本システムは、エンジンに結合された第１のモータ、及び圧縮された変速機流体を自動変速機に供給し得る前記油圧ポンプ及び補助油圧システムのためのポンプに機械的に接続された第２のモータを有する。

いくつかの例では、前記エネルギー蓄積装置は電池やキャパシタなどの電気エネルギー蓄積装置であり、前記少なくとも１つのモータは電気エネルギー蓄積装置により駆動される電気モータ／発電機とすることができる。他の例では、エネルギー蓄積装置は油圧アキュムレータであり、前記少なくとも１つのモータは油圧アキュムレータにより駆動される油圧モータであり、油圧アキュムレータは制動エネルギー回収システムにより蓄積することができる。

特定の実施形態では、本システムが補助油圧システムを含む車両で使用される場合には、エンジンが停止され、前記少なくとも１つのモータが駆動されるとき、前記少なくとも１つのモータにより駆動されるポンプが圧縮された油圧流体を補助油圧システムに供給する。

いくつかの実施形態では、前記車両が１以上のアクセサリシステムを含む場合には、前記エネルギー蓄積装置がエンジン停止時にアクセサリに電力を供給する。

請求の範囲に記載の発明は添付図面を参照するとより完全に理解することができる。

本発明の第１の実施形態による燃料節約システムの概略図である。 本発明の第１の実施形態による燃料節約システムの通常運転動作モードを示す概略図である。 本発明の第１の実施形態による燃料節約システムの回生制動動作モードを示す概略図である。 本発明の第１の実施形態による燃料節約システムのエンジン運転停止動作モードを示す概略図である。 本発明の第１の実施形態による燃料節約システムの再始動動作モードを示す概略図である。 本発明の第２の実施形態による燃料節約システムの概略図である。 本発明の第２の実施形態による燃料節約システムの通常運転動作モードを示す概略図である。 本発明の第２の実施形態による燃料節約システムの回生制動動作モードを示す概略図である。 本発明の第２の実施形態による燃料節約システムのエンジン運転停止動作モードを示す概略図である。 本発明の第２の実施形態による燃料節約システムの再始動動作モードを示す概略図である。 本発明の第３の実施形態による燃料節約システムの概略図である。 本発明の第３の実施形態による燃料節約システムの通常運転動作モードを示す概略図である。 本発明の第３の実施形態による燃料節約システムの回生制動動作モードを示す概略図である。 本発明の第３の実施形態による燃料節約システムのエンジン運転停止動作モードを示す概略図である。 本発明の第３の実施形態による燃料節約システムの再始動動作モードを示す概略図である。

以下の記載において、請求の範囲に記載された発明の実施形態を提供するために具体的な詳細が明記される。しかしながら、以下に記載する実施形態は請求の範囲に記載された発明を特定又は限定することを意図するものではない。特定の実施形態の多くの変更が請求の範囲に記載された発明の範囲内で可能であることは当業者に明らかであろう。

図１は、車輌の伝導機構１２に取り付けられた燃料節約システム１００の第１の実施形態を概略的に示す。伝導機構１２の構成要素は、一緒にエンジン／変速機アセンブリ１８を構成する内燃エンジン１４及び変速機１６、及び車軸２２を変速機１６に連結する駆動軸２０である。伝導機構１２には制動エネルギー回収システム５０が装備される。補助油圧システム２４が油圧接続ライン２５を経て補助油圧ポンプ２６に接続され、ポンプ２６は内燃エンジン１４又は可変容量油圧モータ３８のいずれかで駆動し得る。補助システム２４はごみ収集車又はセメント車などの車輌にしばしば設けられており、これらの車輌に本燃料節約システムを取り付けることができる。このような補助システム２４は、ごみ圧縮器、ごみ入れをピックアップする油圧アーム、回転セメントミキサ又は他の油圧駆動装置などの任意の油圧駆動装要素とすることができる。

燃料節約システム１００は、可変容量油圧モータ３８、補助油圧ポンプ２６及び固定容量油圧ポンプ４３を内燃エンジン１４に選択的に結合又は離合するように構成されたクラッチ４９を使用する。コントローラ３０はクラッチ４９の結合を制御する。コントローラ３０は電気的、電子的、油圧的又は圧縮空気的回路とし得る。

可変容量油圧モータ３８はエネルギー蓄積装置に油圧的に接続され、第１の実施形態によればこのエネルギー蓄積装置は油圧アキュムレータ３６である。両者の間の油圧フローは弁３９により調整される。アキュムレータ３６は油圧流体を加圧下で蓄積するために使用される。圧力はピストン又はメンブレンの油圧流体とは反対側の圧縮されたガスによってアキュムレータ３６の内部に生成される。可変容量油圧モータ３８は、アキュムレータ３６から圧縮された油圧流体を通じて受けるエネルギーを利用し、そのエネルギーを回転運動に変換するように動作する。従って、可変容量油圧モータ３８は、圧縮された油圧流体の形で油圧アキュムレータ３６に蓄積されたエネルギーを利用して、この回転運動により機械的装置を駆動するように機械的に接続される。

アキュムレータに蓄積されるエネルギーは制動エネルギー回収システム５０により供給される。制動エネルギー回収システム５０内には、車軸２２により駆動される可変容量ポンプが存在し、コントローラが可変容量ポンプの容量を増加すると抵抗が生じる。これは車軸２２の回転運動に抵抗し、制動を補助する。可変容量ポンプにより送り出される油圧流体の流量が大きくなればなるほど、車軸２２の制動への補助が大きくなる。

コントローラ３０は、車輌の基礎制動システムからの制動力を制動エネルギー回収システム５０のエネルギー蓄積により提供される制動補助と注意深く組み合わせることによって制動要求に適合させる。可変容量ポンプのサイズは車軸に加えなければならない最大制動トルクに応じて決めるのが有利である。この場合、コントローラ３０は、制動要求を超えることも、油圧アキュムレータ３６の容量を超えることもなく、可変容量ポンプの容量を制動システムへの制動補助のレベルが最大になるように調節することができる。コントローラ３０は油圧アキュムレータ３６の容量を考慮に入れ、油圧アキュムレータ３６の蓄積能力に従って制動補助のレベルを下げることができる。制動要求の検出は、制動システム上の任意の便利な位置で、電気的に、電子的に、油圧的に又は圧縮空気的に、多くの異なる方法で達成することができる。

固定容量油圧ポンプ４３は、貯蔵器４５からの油圧流体をくみ上げ、変速機１６に油圧を供給する。このポンプ４３は可変容量油圧モータ３８に機械的に結合される。固定容量油圧ポンプ４３と変速機１６との間の油圧接続は、変速機１６内に適切な圧力を維持するために弁５４により調整される。コントローラ３０は、変速機１６の圧力要求を満足するように、弁３９を介して可変容量油圧モータ３８を調整する。

補助油圧モータ２６は可変容量モータ３８に機械的に接続される。補助油圧ポンプ２６は貯蔵器３７から油圧流体をくみ上げ、補助システム２４に油圧を供給する。両者は油圧接続ライン２５で接続される。

次に、この燃料節約システムの４つの異なる動作モードを詳細に説明する。図２は燃料節約システム１００の通常モードを概略的に示す。エンジン１４がアイドリングしているとともに伝導機構１２を介して車軸２２を駆動しているとき、クラッチ４９は結合され、可変容量油圧モータ３８を伝導機構の駆動部分に結合することができる。このモードでは、可変容量油圧モータ３８は何のトルクも提供しない。従って、補助油圧ポンプ２６が補助油圧システム２４を駆動するために内燃エンジン１４により駆動される。固定容量ポンプ４３は回転するが、生成される油圧流体の流れは弁５４により変速機流体貯蔵器４５に放出される。

図３は燃料節約システム１００の回生制動モードを概略的に示す。車輌が走行中に運転者がブレーキペダルを踏んだとき、制動エネルギー回収システム５０が駆動され、車両が停止するまで車軸２２に所要の制動トルクを発生する。このとき、回収されたエネルギーが油圧アキュムレータ３６内に圧縮された流体の形で蓄積される。コントローラ３０は弁３９を開いて油圧アキュムレータ３６を制動エネルギー回収システム５０と接続し、アキュムレータ３６に蓄積し得るエネルギーの量を調整する。アキュムレータ３６がその最大容量に到達する場合、コントローラ３０はエネルギー回収システム５０を不作動にする。回生制動モードでは、クラッチ４９は結合され、可変容量油圧モータ３８を伝導機構１２の駆動部分に結合する。このモードでは、可変容量油圧モータ３８は何のトルクも提供しない。それゆえ、補助油圧ポンプ２６は、補助油圧システム２４を駆動するために内燃エンジン１４によって駆動される。固定容量ポンプ４３は回転するが、生成される油圧流体の流れは弁５４により変速機流体貯蔵器４５に放出される。

図４は燃料節約システム１００のエンジン停止モードを概略的に示す。車両が停止すると、内燃エンジン１４が停止される。コントローラ３０はエンジン停止モードと関連する動作状態を検出する。例えば、この動作状態は車両が減速し停止することを示す車輌速度とし得る。他の動作状態、例えば油圧アキュムレータ３６に残存するエネルギーの量、を検出することもできる。コントローラ３０は、エンジン１４の電子制御装置と通信しエンジン１４を停止させる命令を送信することによって、検出された動作状態に応答する。内燃エンジン１４は、補助システムからの動力要求を可変容量油圧モータ３８により完全に満たすことができるとき、即ちコントローラ３０が油圧アキュムレータ３６に蓄積されたエネルギーが十分であると評価するときにのみ完全に停止させることができる。クラッチ４９は、内燃エンジン１４が停止されるとき、伝導機構１２の駆動部分から離合される。このとき、補助油圧ポンプ２６を駆動する可変容量油圧モータ３８は油圧アキュムレータ３６に蓄積されたエネルギーにより駆動される。その後、内燃エンジン１４が停止している時間中、可変容量油圧モータ３８は補助油圧システム２４への所要の油圧を維持するように調整される。

内燃エンジン１４を停止させ、その後再始動することにより生じる１つの問題は、エンジン１４から変速機１６に何の動力も与えられないことである。従って、変速機が自動式の場合には、油圧が欠如し、変速機はドライブギア（例えば第１速ギア）に維持することができない。代わりに、変速機は「ニュートラルギア」に入る。内燃エンジンの始動後、変速機がニュートラルからドライブギアへ切り替わる十分なエネルギーになるまでに、変速機内に油圧が確立されなければならない。油圧を確立しドライブギアへのシフトを可能にするのに要する時間は一般に数秒である。従って、車輌の運転者は車輌の再始動と、その変速機がドライブギアを選択した後に車輌が実際に加速し始めるときとの間に遅れを感じる。運転者が完全に停止していた車輌を電子点火システムで始動するような一般的な運転状態では、この遅れは許容し得る。しかしながら、運転者が、車両が停止している間内燃エンジン１４をアイドリングさせておき、続く運転者の命令（例えばアクセルペダルの踏み込み）後に車輌を直ちに加速させたい運転状態では、この遅れはフラストレーションを引き起こし、また危険でもある。例えば、車両が上り坂にある状態において、運転者が加速を命令した時間と車両が実際に加速した時間との間に遅れがあれば、車輌は数秒の間上り坂を後方に下がり、その後停止し前進することになる。

本システム１００によれば、変速機１６がドライブギアからニュートラルギアに入るのを阻止するために、エンジン１４が停止されるとき、固定容量油圧ポンプ４３によって油圧を変速機１６に油圧回路を通して供給する。固定容量油圧ポンプ４３は可変容量油圧モータ３８により駆動され、圧力を変速機１６に供給して変速機１６をドライブギアに維持する。可変容量油圧モータ３８を用いて内燃エンジン１４を始動させた後、変速機１６はドライブギアのままであるので、運転者は車輌の加速命令をしたとき何の遅れも感じない。変速機のギアを維持するのに必要とされる動力のレベルは内燃エンジン１４を短時間でもアイドリングさせるのに必要な電力より大幅に低いことは理解されよう。従って、内燃エンジン１４を停止させること及び油圧アキュムレータ３６に蓄積された油圧エネルギーを用いて固定容量油圧ポンプ４３を変速機に結合して変速機のドライブギアに維持することは、燃料消費のかなりの節約をもたらす。

図５は燃料節約システム１００の再始動モードを概略的に示す。内燃エンジン１４を停止させる結果として、運転者は燃料節約システムを搭載された車輌の運転を再開する必要があるとき、内燃エンジン１４を再始動させなければならない。一般に、内燃エンジンを有する車輌においては、エンジンは電子点火システムを用いて始動される。車両が頻繁に始動及び停止される場合には、内燃エンジンの頻繁な再始動が必要とされる。このような頻繁な再始動は、電池から電気点火システムを給電する電気エネルギーを急速に引き出すことが理解されよう。この問題は、内燃エンジンが電池を充電するために最早アイドリングしない場合に特に一般的である。

本システム１００の解決手段は、エンジン１４の伝導機構に機械的に接続され、エンジンを再始動のために駆動する可変容量油圧モータ３８を有することにある。コントローラ３０は再始動モードと関連する動作状態を検出する。動作状態は運転者からの信号、例えばアクセルペダルの位置とすることができ、運転者により踏み込まれるアクセルペダルはエンジン１４を再始動すべきかを示す。他の動作状態、例えば油圧アキュムレータ３６内の低い残存エネルギー量を検出することもできる。コントローラ３０はこの動作状態の検出に応答してクラッチ４９により可変容量油圧モータ３８を内燃エンジン１４と結合せしめる。可変容量油圧モータ３８によりエンジン１４に与えられるトルクがエンジンを再始動せしめる。内燃エンジン１４がアイドリング速度に到達したときエンジンは「再始動」したとみなせる。

さらに、コントローラ３０が油圧アキュムレータ３６に蓄積されたエネルギーのレベルが十分であることを決定すると、コントローラ３０は内燃エンジン１４を可変容量油圧モータ３８で駆動することによって内燃エンジン１４を補助するようにプログラムすることができる。内燃エンジン１４が定常速度で加速しているのか、可変容量油圧モータ３８からのこの補助時にアイドル回転しているかに応じて、燃料消費量の削減がもたらされる。

さらに、エンジンの停止時に、パワーステアリング、オルタネータ又はエアコンディショナなどのアクセサリシステム（補助油圧システム２４又は伝導機構１２以外の車両内システム）が働かないようにすることを避けるために、これらのアクセサリシステムをエネルギー蓄積装置に蓄積されたエネルギーを用いて駆動することができる。これらのアクセサリシステムも補助油圧ポンプ２６及び固定容量油圧ポンプ４３と同様に可変容量油圧モータ３８に機械的に接続することができる。この場合、エンジン１４が停止中で、再始動しようとしているところであれば、アキュムレータ３６により駆動される可変容量油圧モータ３８がこれらのアクセサリシステムを駆動する。

上述した全ての動作モードに対して、固定容量油圧ポンプ４３及び補助ポンプ２６は常に駆動される。コントローラ３０は、クラッチ４９を結合すべきか否かを監視する。エンジン１４が動作中であれば、クラッチ４９がコントローラ３０により結合され、固定容量油圧ポンプ４３及び補助ポンプ２６がエンジン１４により駆動される。エンジン１４が動作中でなければ、クラッチ４９がコントローラ３０により切られ、固定容量油圧ポンプ４３及び補助ポンプ２６が可変容量油圧モータ３８により駆動される。コントローラ３０が車両を再発進する信号を受信する場合、クラッチ４９が結合され、エンジン１４が可変容量油圧モータ３８により再始動される。

次に図６を参照すると、第２の実施形態の燃料節約システム１０１は、可変容量油圧モータ３８が電気モータ／発電機５２と置き換えられ、エネルギー蓄積装置が油圧アキュムレータの代わりに電気蓄積装置５１である点を除いて、上述した第１の実施形態と同様である。電気蓄積装置５１は電気接続を通して外部電源により及び／又は電気制動エネルギー回収システム５５により充電することができる。電気蓄積装置５１は電池パック並びにスーパーキャパシタとすることができる。

電気蓄積装置５１は蓄積エネルギーを電気接続を通して電気モータ／発電機５２に供給することができる。電気ドライブ５３は電気蓄積装置５１と電気モータ／発電機５２との間のエネルギーの流れを管理する。第１の実施形態と同一の動作モードが第２の実施形態にも適用される。

図７は、第１の実施形態に対して図２に関して記載したものと同様の通常動作モードを概略的に示すが、可変容量油圧モータ３８が電気モータ／発電機５２と置き換えられ、油圧アキュムレータ３６が電気蓄積装置５１と置き換えられている。

図８は、第１の実施形態に対して図３に関して記載したものと同様の回生制動モードを概略的に示すが、可変容量油圧モータ３８が電気モータ／発電機５２と置き換えられ、油圧アキュムレータ３６が電気蓄積装置５１と置き換えられている。

図９は、第１の実施形態に対して図４に関して記載したものと同様のエンジン停止モードを概略的に示すが、可変容量油圧モータ３８が電気モータ／発電機５２と置き換えられ、油圧アキュムレータ３６が電気蓄積装置５１と置き換えられている。

図１０は、第１の実施形態に対して図５に関して記載したものと同様のエンジン再始動モードを概略的に示すが、可変容量油圧モータ３８が電気モータ／発電機５２と置き換えられ、油圧アキュムレータ３６が電気蓄積装置５１と置き換えられている。

さらに、エンジンの停止時に、パワーステアリング、オルタネータ又はエアコンディショナなどのアクセサリシステム（補助油圧システム２４又は伝導機構１２以外の車両内システム）が働かないようにすることを避けるために、これらのアクセサリシステムをエネルギー蓄積装置に蓄積されたエネルギーを用いて駆動することができる。これらのアクセサリシステムも電気モータ／発電機５２に機械的に接続することができる。この場合、エンジン１４が停止中で、再始動しようとしているところであれば、電気蓄積装置５１により駆動される電気モータ／発電機５２がこれらのアクセサリシステムを駆動する。

図１１は、車両の伝導機構１２に取り付けられた別の燃料節約システム１０２を概略的に示す。図１１に示す伝導機構１２の構成要素は、一緒にエンジン／変速機アセンブリ１８を構成する内燃エンジン１４及び変速機１６、及び車軸２２を変速機１６に連結する駆動軸２０である。車軸２２には制動エネルギー回収システム５０が装備される。補助システム２４が油圧接続ライン２５を経て補助油圧ポンプ２６に接続され、ポンプ２６は内燃エンジン１４又は可変容量油圧モータ３８のいずれかで駆動し得る。補助油圧ポンプ２６は常に内燃エンジン１４に機械的に接続されているため、補助油圧ポンプ２６と補助システム２４との間の油圧接続ラインにアンロード弁４６が配置されている。このアンロード弁４６は、固定容量ポンプ４７がアクティブであるとき、油圧流体を貯蔵器３７へ迂回させるために使用される。

燃料節約システム１０２は、補助油圧ポンプ２６及び内燃エンジン１４に機械的に接続された可変容量油圧モータ３８を用いる。可変容量油圧モータ３８は油圧アキュムレータ３６にも油圧的に接続されている。油圧アキュムレータ３６は加圧下で油圧流体を蓄積するために使用される。この圧力はピストン又はメンブレンの油圧流体とは反対側の圧縮ガスによってアキュムレータ３６の内部に生成される。可変容量油圧モータ３８は、アキュムレータ３６から圧縮された油圧流体を通じて受けるエネルギーを利用し、そのエネルギーを回転運動に変換するように動作する。従って、可変容量油圧モータ３８は、圧縮された油圧流体の形で油圧アキュムレータ３６に蓄積されたエネルギーを利用するこの回転運動によって、機械的に接続された機械的装置を駆動するように構成されている。可変容量油圧モータ３８は内燃エンジンにＰＴＯを介して接続するか、内燃エンジン１４のクランクシャフト又はフライホイールに直接接続することができる。さらに、補助油圧ポンプ２６も、ＰＴＯを介して又は直接的に内燃エンジン１４のクランクシャフト又は車輪に、又は任意の他の便利な位置に接続することができる。補助油圧ポンプ２６は固定又は可変容量の油圧ポンプとすることができ、可変容量油圧モータ３８で直接駆動することができる。

アキュムレータ３６に蓄積されるエネルギーは制動エネルギー回収システム５０により供給される。制動エネルギー回収システム５０内には、車軸２２により駆動される可変容量ポンプが存在し、コントローラ３０が可変容量ポンプの容量を増加すると抵抗が生じる。これは車軸２２の回転運動に抵抗し、制動を補助する。可変容量ポンプにより送り出される油圧流体の流量が大きくなればなるほど、車軸２２の制動への補助が大きくなる。

コントローラ３０は、車輌の基礎制動システムからの制動力を制動エネルギー回収システム５０のエネルギー蓄積により提供される制動補助と注意深く組み合わせることによって制動要求に適合させる。可変容量ポンプのサイズは車軸に加えなければならない最大制動トルクに応じて決めるのが有利である。この場合、コントローラ３０は、可変容量ポンプの容量を、制動要求を超えることも、油圧アキュムレータ３６の容量を超えることもなく、制動システムへの制動補助のレベルが最大になるように調節することができる。コントローラ３０は油圧アキュムレータ３６の容量を考慮に入れ、油圧アキュムレータ３６の蓄積能力に従って制動補助のレベルを下げることができる。制動要求の検出は、制動システム上の任意の便利な位置で、電気的に、電子的に、油圧的に又は圧縮空気的に、多くの異なる方法で達成することができる。

第２の可変容量油圧モータ４１がアキュムレータ３６に油圧的に接続される。モータ４１は、アキュムレータ３６から圧縮された油圧流体を受け取り、そのエネルギーを回転運動に変換する。このモータ４１は決して内燃エンジン１４に直接的に接続されない。

固定容量油圧ポンプ４３が第２の可変容量油圧モータ４１に機械的に接続されている。固定容量油圧ポンプ４３は油圧流体を貯蔵器４５からくみ上げ、油圧接続を通して変速機１６に油圧を供給する。第２のモータ４１は第１の固定容量油圧ポンプ４３を駆動し、この油圧ポンプ４３が変速機１６に油圧を供給する。第２の補助油圧ポンプ４７も第２の可変容量油圧モータ４１に機械的に接続されている。第２の補助ポンプ４７はさらに油圧回路を経て補助システム２４に流体的に接続されている。第２のモータ４１はこの第２の補助ポンプ４７を駆動し、この第２の補助ポンプ４７が補助システム２４にその駆動のために油圧を供給する。

第２のモータ４１のサイズは、変速機１６及び補助システム２４をそれぞれ駆動する固定容量油圧ポンプ４３及び第２の補助ポンプ４７に必要とされる最大トルクに応じて決定される。

第１及び第２の補助油圧ポンプ２６及び４７は両方とも補助貯蔵器３７から油圧流体をくみ上げ、補助システム２４に油圧を供給する。

固定容量油圧ポンプ４３は変速機流体貯蔵器４５から油圧流体をくみ上げる。

第２の補助油圧ポンプ４７及び補助油圧ポンプ２６は両方とも補助システム２４に接続されるため、いずれも油圧動力を補助システム２４に供給する。

図１２は燃料節約システム１０２の通常動作モードを概略的に示す。補助油圧システム２４を駆動するために補助油圧ポンプ２６が内燃エンジン１４により駆動される。この時点では、可変容量油圧モータ４１は回転せず、よって２つの固定容量ポンプ４３及び４７はいずれも回転しない。

図１３は燃料節約システム１０２の回生制動モードを概略的に示す。このモードでは、コントローラ３０が車輌の走行中に運転者がブレーキペダルを踏んだことを検出すると、制動エネルギー回収システム５０が駆動され、車両が停止するまで車軸２２に所要の制動トルクを発生する。このとき、回収されたエネルギーが油圧アキュムレータ３６に圧縮された流体の形で蓄積される。補助油圧システム２４を駆動するために補助油圧ポンプ２６が内燃エンジン１４により駆動される。この時点では、可変容量油圧モータ４１は回転せず、よって２つの固定容量ポンプ４３及び４７はいずれも回転しない。

図１４は燃料節約システム１０２のエンジン停止モードを概略的に示す。このモードでは、車両が停止するとき、コントローラ３０が油圧アキュムレータ３６に十分なエネルギーが蓄積されていることを検出する場合に、内燃エンジン１４が停止される。内燃エンジン１４が停止されると、その回転はアイドリング速度から零になる。補助油圧ポンプ２６は内燃エンジン１４に機械的に接続されているため、内燃エンジン２４が停止されると、補助油圧システム２４は最早補助油圧ポンプ２６により駆動されない。このとき同時に、可変容量油圧モータ４１の回転速度が逆に増加し、２つの固定容量油圧ポンプ４３及び４７を駆動する。内燃エンジン１４が停止されている間、油圧アキュムレータ３６により駆動される可変容量油圧モータ４１が補助油圧システム２４への所要の油圧動力を維持するように調整される。また、変速機がドライブギアからニュートラルギアに入るのを阻止するために、エンジン１４が停止されるとき、常に固定容量油圧ポンプ４３によって適切な油圧が油圧回路を経て変速機１６に供給される。固定容量油圧ポンプ４３は、可変容量モータ４１により駆動され、変速機１６をドライブギアに維持するのに十分な圧力のみを変速機１６に供給する。

図１５は燃料節約システム１００の再始動モードを概略的に示す。このモードでは、コントローラ３０が、車両の運転者がブレーキペダルを開放し、アクセルペダルを踏み込んだこと、又はアキュムレータ３６のエネルギーレベルが低すぎることを検出するとき、内燃エンジン１４が再始動される。内燃エンジン１４に始動トルクを供給するために、可変容量油圧モータ３８が油圧アキュムレータ３６により駆動される。内燃エンジン１４が再始動されるにつれて、補助油圧ポンプ２６が補助油圧システム２４に油圧動力を供給し始める。同時に、可変容量油圧モータ４１の回転速度が逆に零に低下する。内燃エンジン１４はそのアイドリング速度に到達したとき再始動したとみなせる。内燃エンジン１４が一旦再始動すると、油圧アキュムレータ３６にいくらかのエネルギーが残存する限り、可変容量油圧モータ３８が内燃エンジン１４にトルクを連続的に供給して内燃エンジン１４の負荷を軽減する。

コントローラ３０は、補助油圧システム２４を駆動するために必要とされる圧縮油圧流体のレベルを決定するために、モータ３８及び４１の回転速度を監視する。例えば、補助システム２４からの動力増加要求は、モータ３８及び４１の何れかが補助システム２４を駆動しているとき、モータ３８又は４１の回転速度の低下を生じる。コントローラ３０は、何れかのモータへの圧縮油圧流体の流れを増加させることによってこの速度低下に応答する。コントローラ３０は、何れかのモータ３８又は４８の回転速度の増大を検出することによって補助システム２４が動力要求を中止したことを決定することもできる。

以上においていくつかの代替実施形態を少し詳しく記載したが、さらに多くの変更が請求の範囲に記載の発明の範囲から逸脱することなく実施することができることは当業者に理解されよう。

Claims (19)

1. 油圧駆動自動変速機を備えた内燃エンジンで駆動される車両の従来型の伝導機構に取り付けるための燃料節約システムであって、前記燃料節約システムは、
   前記伝導機構に含まれる前記自動変速機に、圧縮された変速機流体を供給し得る変速機流体ポンプ、
   エネルギー蓄積装置、及び
   前記伝導機構に並列し、前記エネルギー蓄積装置により駆動される、少なくとも１つのモータを備え、
   前記少なくとも１つのモータは、前記変速機流体ポンプに機械的に接続されたモータ、及びＰＴＯ、クランクシャフト及びフライホイールのうちの１つを介して前記エンジンに接続され、前記エンジンに始動トルクを選択的に供給するよう動作するモータを含み、
   さらにコントローラを備え、前記コントローラは、１以上の動作状態に応答して、車両が停止するときエンジンを切り、前記変速機流体ポンプに機械的に接続された前記モータを使用して前記変速機流体ポンプを駆動し、前記変速機に十分な動力を供給して前記変速機の係合をドライブギアに維持するように動作し、
   前記コントローラはさらに、１以上の動作状態に応答して、前記エンジンに接続された前記モータを駆動し、前記変速機がドライブギアに係合した状態で前記エンジンを再始動するように動作する、
   燃料節約システム。
2. 前記車輌の前記油圧駆動自動変速機は前記内燃エンジンにより駆動されるポンプを含み、前記ポンプは前記内燃エンジンが停止されると前記自動変速機への圧力の供給を中止する、請求項１記載の燃料節約システム。
3. 前記変速機流体ポンプに機械的に接続された前記モータは前記車輌の補助油圧システム用のポンプに機械的に接続され、
   前記コントローラは、１以上の動作状態に応答して、前記車両が停止するとき前記エンジンを切り、前記変速機流体ポンプ及び前記補助油圧システム用のポンプに機械的に接続された前記モータを使用して前記補助油圧システム用のポンプをさらに駆動し、前記補助油圧システムに圧縮された油圧流体を供給するように動作する、
   請求項１又は２のいずれかに記載の燃料節約システム。
4. 前記少なくとも１つのモータは、前記エンジンに切り離し可能に結合され且つ前記変速機流体ポンプにも機械的に接続された単一のモータを含む、請求項１−３のいずれかに記載の燃料節約システム。
5. 前記少なくとも１つのモータは、前記エンジンに結合された第１のモータ及び前記変速機流体ポンプに機械的に接続された第２のモータを含む、請求項１−４のいずれかに燃料節約システム。
6. 前記エネルギー蓄積装置は電気エネルギー蓄積装置を含み、前記少なくとも１つのモータは前記電気エネルギー蓄積装置で駆動される電気モータ／発電機である、請求項１−５のいずれかに記載の燃料節約システム。
7. 前記エネルギー蓄積装置は油圧アキュムレータを含み、前記少なくとも１つのモータは前記油圧アキュムレータで駆動される油圧モータである、請求項１−５のいずれかに記載の燃料節約システム。
8. 前記電気エネルギー蓄積装置は充電可能な電池又はキャパシタを含む、請求項６記載の燃料節約システム。
9. 前記油圧アキュムレータは制動エネルギー回収システムにより蓄積される、請求項７記載の燃料節約システム。
10. 前記油圧アキュムレータに蓄積されるエネルギーは、圧縮された流体の形態である、請求項７記載の燃料節約システム。
11. 前記補助油圧システム用のポンプは、前記エンジンに切り離し可能に結合され、前記エンジンが作動しているとき、前記エンジンにより駆動されて前記補助油圧システムに圧縮された油圧流体を供給する、請求項３記載の燃料節約システム。
12. 前記エンジンに結合され、エンジンが作動しているとき、前記エンジンにより駆動されて前記補助油圧システムに圧縮された油圧流体を供給する前記補助油圧システム用の独立のポンプをさらに備える、請求項３記載の燃料節約システム。
13. 前記変速機流体ポンプは前記自動変速機の外部にある、請求項１−１２のいずれかに記載の燃料節約システム。
14. 前記車両は１以上のアクセサリシステムを含み、前記エンジンが停止し、前記少なくとも１つのモータが動作するとき、前記エネルギー蓄積装置が前記１以上のアクセサリシステムに動力を供給する、請求項１−１３のいずれかに記載の燃料節約システム。
15. 前記エンジンを前記変速機がドライブギアに係合した状態で再始動するために前記エンジンに結合された前記モータを駆動することによって車輌も作動させる、請求項１−１４のいずれかに記載の燃料節約システム。
16. 前記１以上の動作状態は車輌速度の指示を含み、前記コントローラは前記指示に応答してエンジンを停止する、請求項１−１５のいずれかに記載の燃料節約システム。
17. 前記動作状態は前記エネルギー蓄積装置に蓄積されたエネルギーの量を含み、前記コントローラは前記蓄積エネルギーの量に基づいてエンジンを停止するかどうかを判断する、請求項１−１６のいずれかに記載の燃料節約システム。
18. 前記動作状態は車輌運転者信号を含み、前記コントローラは運転者信号に応答してエンジンを再始動する請求項１−１７のいずれかに記載の燃料節約システム。
19. 前記変速機流体ポンプに機械的に接続された前記モータは電気エネルギー蓄積装置により駆動され、
    前記エンジンに結合された前記モータは油圧アキュムレータにより駆動される、請求項１−１８のいずれかに記載の燃料節約システム。
    
    

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