JPH03121928A - ハイブリッドエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に産業上の利用分野】 本発明は車両用エンジンに係り、とくにモータと組合わ
せるようにしたハイブリッドエンジンに関する。

負荷が所定の値を越えた場合にはこのエンジンに組合わ
せているモータを駆動し、エンジンをアシストすること
によって、エンジンを最大負荷領域まで使用することな
く走行できるようにし、排ガス改善を行なうようにした
ものである。

Ｋ従来の技術】 般に路線バスにはディーゼルエンジンが搭載されており
、このエンジンの出力によって車輪を駆動して走行する
ようにしている。そして路線バスの場合には、走行と停
止とを頻繁に繰返すことになり、このために加速の頻度
が非常に多くなっている。とくに信号の多い大都市の路
面を走行する路線バスにおいてこの傾向が著しい。従っ
てこのようなバスにおいては発進の度毎にエンジンを全
負荷領域で運転するようにしている。

「発明の概要】 路線バス等のエンジンに用いて好適なハイブリッドエン
ジンに関するものであって、エンジンのに発明が解決し
ようとする問題点】 軽油等の化石燃料を燃お１とするディーゼルエンジンは
、排気ガス中に窒素酸化物（ＮＯＸ）、黒２− 煙等を含む傾向があり、これらはエンジンを全負荷領域
で運転するとぎにとくに著しい。このような問題点に鑑
みて電気自動車を利用することも考察されるが、バッテ
リが非常に大きくなるとともに、重量も重くなり、しか
も１回の充電で走行する距離が比較的少なく、かつバッ
テリの寿命が短く、さらに高価である等の理由から実現
性が低い問題がある。どくにこのような電気自動車は大
型中に適用するには問題が多い。

本発明ｔよこのような問題点に鑑みてなされたものであ
って、高負荷領域でエンジンをアシストするモータを設
けるようにし、これによってエンジンを全負荷領域より
も低い領ｌ１Ｉｉぐのみ使用するようにし、排ガス改善
を行なうようにしたハイブリッドエンジンを提供するこ
とを目的とするものである。

に問題点を解決するための手段】 本発明は、エンジンとモータとを組合わせるようにし、
エンジンの負荷が所定の値以上の場合に前記モータを駆
動してエンジンをアジス１〜するようにしたものである
。

Ｋ作用】 従ってエンジンの負荷が所定の値を越えた場合には、モ
ータが駆動され、エンジンがアシストされることになり
、これによってエンジンの全負荷領域を使用することな
く車両を走行することがｉ＋Ｊ能になる。

ｋ実施例１ 第１図は本発明の一実施例に係るモータを備えるエンジ
ン１０を示すものであって、このエンジン１０は路線バ
ス用のディーゼルエンジンから構成されている。そして
エンジン１０と１−ランスミッション１１との間にはフ
ライホイールハウジング１２が設けられており、このフ
ライホイールハウジング１２内にフライホイール１３が
回転可能に収納されている。このフライホイール１３が
モータのロータを構成するとともに、ロータ１３の３− 外周部に対向するようにハウジング１２内にはステー９
１４が設けられている。すなわちロータ１３とステータ
１４とによって誘導発電機を兼用する誘導モータ１５が
構成されるようになっており、このモータ１５によって
エンジン１０のアシストを行なうようにしている。

」１記モータ１５のステータコイル１４はインバータ１
６に接続されるようになっている。インバータ１６には
負荷抵抗１７とバッテリ１８とが接続されている。そし
てバッテリ１８に対して並列に車両負荷１９が接続され
ている。またインバータ１６はコントローラ２０によっ
て位相と電流の制御が行なわれるようになっている。コ
ントローラ２０の入力側にはエンジン１０の回転数を検
出する回転検出センサ２１とラック位置センサ２２とが
接続されている。ラック位置センサ２２はエンジン１０
の燃料噴射ポンプ２３の］ントロールラック２４の位置
を検出するようにしている。

第２図は上記モータ１５のロータ１３とステータ１４と
を展開して示したものであって、フライ４− ホイール１３の外周側には誘導子２６が設りられている
。これに対してフライホイールハウジング１２側にはス
テータヨークが設けられるとともに、ステータヨークに
所定の間隔でボール２７が形成されている。しかもボー
ル２７には４相のステータコイル３１〜３４がそれぞれ
巻装されている。

４相のコイル３１〜３４は、誘導子２６とａ相のコイル
３１を巻装したボール２７とが一致プる場合に、Ｃ相の
コイル３３を巻装したボール２７は電気角で９０″誘導
子２６よりも遅れるようになっている。またｂ相のコイ
ル３２を巻装したボール２７は誘導子２６に対して１８
０６遅れるようになっている。またｄ相のコイル３４を
巻装したボール２７は誘導子２６に対して２７０°遅れ
るようになっている。すなわちステータ１４のボール２
７をロータ１３の誘導子２６とピッチをずらすようにし
ており、ロータ１３の誘導子２６の倍数にせず、相によ
ってずれる構造にしており、コイル３１〜３４の切換え
を行なうことによって回転磁界を作り、モータとして用
いたり、あるいはまた発電を行なうようにしている。

つぎにこのような発電機を兼用する誘導モータ１５の動
作について説明する。このモータ１５を発電機として利
用して制動を行なう場合の動作を説明する。第４図にお
いてａ相はギャップが最小であってリラクタンスが最小
になる。またｂ相はリラクタンスが最大値をとる。Ｃ相
およびｄ相はそれらの中間の値になっている。このよう
にロータ１３の回転に応じ、各相のコイル３１〜３４の
リラクタンスは変化する。そして第２図においてｄ相の
コイル３４を励磁すると、ロータ１３の誘導子２６が回
転方向と逆方向に磁力によって引張られることになる。

、従ってこの場合にはロータ１３がステータ１４によっ
て制動力を受（プることになり、制動モードになる。従
って各相のコイル３１〜３４に発電出力が誘起されると
ともに、外部から加えられるトルクがこの発電機によっ
て吸収されることになり、制動が行なわれ、リターダと
しての機能を発生する。なおこのときの発電出力はバッ
テリ１８の充電に用いられ、その余剰電力は負荷抵抗１
７によって消費される。あるいはまた車両負荷１９の駆
動に上記発電出力が利用される。

つぎにこのモータ１５によってエンジン１０のアシスト
を行なう場合には、第２図においてＣ相のコイル３３を
励磁する。するとロータ１３の誘導子２６を磁力によっ
て回転方向に引張ることになる。従ってこの場合にはコ
イル３２によってロタ１３を回転駆動することになる。

すなわちａ相〜ｄ相のコイル３１〜３４をリラクタンス
が次第に減少するときに励磁することによって、このモ
ータがトルクを発生し、エンジン１０の出力をアシス１
〜することになる。

コントローラ２０はエンジン１０の回転数およびラック
位置をそれぞれセンサ２１．２２によって読込むように
している。そして第３図に示すプラストルク領域におい
ては、コントローラ２０がインバータ１６を介してバッ
テリ１８からステータコイル３１〜３４に流れる電流の
タイミングを制御することによりモータ１５を起動させ
て、エンジン１０のアシス１〜を行なうことになる。従
ってエンジン１０が最大トルクを発生する近傍において
は、モータ１５によるアシストが行なわれることになり
、このときにハイブリッドエンジンが成立することにな
る。そして所定の負荷を越え、エンジン１０のアシスト
が行なわれる場合には、それ以上エンジン１０の負荷が
増大しないために、第５図に示すようにエンジン１０の
燃費は一定の値以下に押えられる。また排気ガス中の煙
や窒素酸化物、−酸化炭素、および炭化水素についても
それぞれモータ１５によるアシストが行なわれることに
よって、エンジン１０のみによって走行する場合に比べ
て大巾に低減されることになる。なおこの車両は第３図
に示すように、コントロールラック２４の位置が低負荷
側にある場合には、このモータ１５を発電機として利用
し、バッテリ１８のチャージを行なうようにしており、
これによって蓄えられた電力を利用して発進時等にエン
ジン１０のアシストをモータ１５で行なうようにしてい
る。

− このように本実施例に係る路線バス用ディーゼルエンジ
ン１０は、誘導発電機を兼用するモータ１５を装備し、
高負荷時にバッテリ１８からモータ１５のコイル３１〜
３４に電流を流して駆動することにより、エンジン１０
を全負荷領域で使用することなく走行するにうにしたも
のである。従ってエンジン１０の排気ガス中の窒素酸化
物、酸化炭素の排出量が少なくなり、しかも車両減速時
のエネルギを回生じてバッテリ１８をチャージすること
により、第５図に示す如く燃費も改善されるようになる
。またエンジン１０は第４図に示すように全負荷領域を
使用しないために、騒音の低減が図られることなり、市
街地用の路線バスとして最適となる。減速時のみのバッ
テリチャージではエネルギバランスが成立しない場合に
は、第３図に示すように軽負荷走行時あるいはアイドリ
ング回転で停車しているときにモータ１５を発電機とし
て用い、バッテリ１８をチャージすればよい。また夜間
稼動しない車両の場合には、商用電源からのバッテリ１
８のチャージを併用することも可能である。

に応用例月 以上本発明を図示の一実施例につき述べたが、本発明は
上記実施例によって限定されることなく、本発明の技術
的思想に基いて各種の変更が可能である。例えば上記実
施例においてエンジン１０と組合わされるモータ１５は
、ステータ側にコイルを有するスイッチドリラクタンス
タイプのモータであって、その位相を変更することによ
って発電機と兼用するようにしたものである。このよう
なスイッヂドリラクタンスタイプの交流モータに代えて
、多相の誘導モータを用いるようにしてもよい。誘導モ
ータはそのロータに電流通路となるかご型コイルを配す
るとともに、ステータコイルによって回転磁界を形成す
ることによって駆動力を生ずるようになる。またこのよ
うな誘導モータの滑りをマイナスとすることによって、
このモータが誘導発電機を兼用することが可能になる。

あるいはまたモータ１５を同期モータの１種である誘導
子型モータとしてもよい。この場合にはロータ側に誘導
子を設けるとともに、ステータ側にコイルを設けた構造
になる。そしてロータの回転に伴ってステータコイルと
鎖交する磁束が増減あるいは反転されるようにすれば、
このモータが誘導子型発電機を構成することになる。あ
るいはまたモータ１５を直流モータとしてもよい。この
場合においてそのロータの回転角度に応じて、駆動コイ
ルの電流の切換えを行なうことにより、ブラシレス型と
することが可能になり、耐久性に富んだ直流モータによ
ってエンジンのアシストを行なうことが可能になる。し
がもこのモータを直流発電機として利用すると、車両の
制動が可能になる。

Ｋ発明の効果】 以上のように本発明は、エンジンの負荷が所定の値以上
の場合にこのエンジンに組合わされているモータを駆動
し、エンジンをアシストするようにしたものである。従
ってエンジンを全負荷領域１１− で使用することなく車両の走行を行なうことが可能にな
り、これによって排気ガスの改善を行なうことが可能に
なる。また制動時や減速時にエネルギを回生じてバッテ
リに蓄えておき、発進時や加速時にモータを駆動するよ
うにすることによって、省エネルギ型の低燃費のハイブ
リッドエンジンが得られることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るハイブリッドエンジン
を示すブロック図、第２図は同エンジンのモータの要部
展開正面図、第３図はプラストルク領域を示すグラフ、
第４図はエンジンの出力トルクとモータによるプラスト
ルクの領域の関係を示１グラフ、第５図は燃費、および
排ガスの改善の効果を示すグラフである。 また図面中の主要な部分の名称はつぎの通りである。 １０・・・エンジン １３・・・フライホイール（ロータ） −１２＝ ４ ５ ６ ７ ８ ０ １ ２ ・ステータ ・誘導モータ兼発電機 ・インバータ ・負荷抵抗 ・バッテリ ・コントローラ ・回転検出センサ ・ラック位置センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンとモータとを組合わせるようにし、エンジ
   ンの負荷が所定の値以上の場合に前記モータを駆動して
   エンジンをアシストするようにしたことを特徴とするハ
   イブリットエンジン。