JPH0946818A - ハイブリッド動力源及びその応用装置 - Google Patents

ハイブリッド動力源及びその応用装置

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JPH0946818A
JPH0946818A JP19372595A JP19372595A JPH0946818A JP H0946818 A JPH0946818 A JP H0946818A JP 19372595 A JP19372595 A JP 19372595A JP 19372595 A JP19372595 A JP 19372595A JP H0946818 A JPH0946818 A JP H0946818A
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JP
Japan
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generator
internal combustion
combustion engine
engine
electric
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Application number
JP19372595A
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English (en)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、往復動ピストンを有するエンジン
と、そのエンジンの出力軸に配設された発電機とを有す
るハイブリッド動力源と、そのハイブリッド動力源を利
用した装置に関するものである。 【解決手段】 内燃機関と、該内燃機関によって駆動さ
れ発電する発電機とを具備したハイブリッド型動力源に
おいて、前記内燃機関は、メタノールを燃料とするもの
で、冷却系装置を装着しないで、窒化珪素等のセラミッ
クス製の燃焼室遮熱手段を有し、前記主発電機は前記内
燃機関のクランク軸の両端配設され、その回転子が永久
磁石から成る発電機であることを特徴とする内燃機関と
発電機機とのハイブリッド型動力源。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、往復動ピストンを
有する内燃機関(以下、エンジンという。)と、そのエ
ンジンの出力軸に配設された電動・発電機とを有するハ
イブリッド動力源と、そのハイブリッド動力源を利用し
た装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンと、そのエンジンの出力軸に配
設された発電機とを有するハイブリッド型動力源が実用
化されている。その構成は図4に示すように、エンジン
51の出力軸の片側に発電機52が装着されているもの
が広く知られている。(特開平3−121928号等の
文献参照。) また、上記のハイブリッド型動力源の利用装置として
は、図4のハイブリッド電気自動車が広く知られてい
る。図4のハイブリッド電気自動車は、エンジン51を
効率が良く、排気ガスの大気汚染物質の少ない運転状態
で運転し、発電機52を駆動する。発電機52で発電さ
れた電力は、制御装置53を介してバッテリ54に充電
されるとともに電動機55に供給される。電動機55
は、作動ギヤ56を介して自動車の車輪57、57を駆
動する。ここで、一般的には、発電機52の発電出力は
電気自動車の定速走行に必要な電力を発電し、加速時や
登坂時のように、より電力を必要とする場合は、バッテ
リ54からも電力が供給され、発電機52の発電出力に
余裕がある場合はバッテリ54を充電するように設定さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のハイブリッ
ド型動力源においては、発電機がエンジンの出力軸の片
側にのみ配設されているので、前記出力軸に加わる荷重
がアンバランスになり、出力軸の軸受部の磨耗、劣化が
早期に発生し、エンジンを長時間使用することが出来な
い等の問題があった。また、上記の問題があるため発電
機の大きさや重量に制限があり、エンジンの出力に対し
て、小さい出力の発電機しか装着できないという問題も
あった。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
め、本発明は、内燃機関と、該内燃機関によって駆動さ
れ発電する発電機とを具備しその動力を直接または蓄電
器に貯えて放出するハイブリッド型動力源において、前
記内燃機関は、メタノールを燃料し、窒化珪素等のセラ
ミックス製の燃焼室とその外側に遮熱層を持つ燃焼室遮
熱手段を有し、前記主発電機は前記内燃機関のクランク
軸の両端に配設され、排気管に接続したエネルギ回収用
発電機との出力を合流させ、車両の駆動軸に取付けた電
動発電機を駆動する制御装置を持つことを特徴とする内
燃機関と発電機とのハイブリッド型動力源が提供され
る。また、本発明によれば、内燃機関と、該内燃機関に
よって駆動され発電する発電機と、排気ガスエネルギ回
収により発電機と、該発電機の発電電力によって駆動さ
れる車輪の駆動軸に設けられた電動機と、該電動機を制
御する制御装置とを具備したハイブリッド型電気自動車
において、前記内燃機関に取付けられた発電機からの電
力または前記車輪に取付けられた電動機の発電電流を貯
えるキャパシター、蓄電池を持っていることを特徴とす
るハイブリッド電気自動車が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明は、往復動多気筒エンジン
のクランク軸の両端部にそれぞれ第1及び第2の永久磁
石回転子の電動・発電機が配設されているので、エンジ
ンの出力軸に加わる荷重のバランスがよくなり、エンジ
ンの振動が小さくなり、出力軸の軸受部の磨耗、劣化が
少なく、エンジンを長期間使用することが出来るように
なる。また4気筒エンジンでは往復期間の二次アンバラ
ンスが作用し、振動発生の原因となり時々エンジンのシ
リンダボディ側壁に2倍速のアンバランスシャフトを取
付け、振動の吸収を図ることが行われる。このアンバラ
ンスシャフトはエンジン回転の2倍速で回転するので、
このシャフトを発電電動機として利用することは、エン
ジンの低速時の発電量を増加させるばかりではなく、上
記アンバランス振動の吸収にも役立つ事になる。このエ
ンジンでは、ターボコンパウンドシステムが排気系に取
付けられているので発電機は高速、2次バランス軸の中
速エンジンクランク軸の低速と、3種類の回転数を持つ
発電電動機を持つことになり高い効率を常に得るために
極めて好都合である。即ち発電機または電動機は回転数
が定格に近い程、効率が良く、その良い効率点で運転し
た方が、エネルギを有効に利用出来ることになる。例え
ばエンジンが低速の時、アンバランス軸に取付けた2倍
速シャフトに取付けた発電機が高効率となり、エンジン
が全負荷近く高回転の時はターボコンパウンドシステム
に取付けた発電機の出力が高く、またクランク軸に取付
けた発電機も高効率となる。これらの回転数の異なる発
電機をそれぞれ設けることによってエンジンの動力を最
も効率良く電力に変換することができる。また、前記エ
ンジンの燃焼室がセラミックス等の遮熱材料で形成され
ているので、エンジンの冷却装置が不要となりエンジン
の構造が簡素になり、排気系に集合したエネルギを動力
に変換出来、軽量かつ小型にできる。さらに、発電機を
エンジンの出力軸の両側に配設したので、ハイブリッド
型動力源の構造が簡素になるとともに効率の向上を図る
ことができる。
【0006】
【実施例】次に本発明のハイブリッド型動力源の一実施
例を図面を用いて詳細に説明する。図1は、その構成図
である。本図において、1はシリンダヘッドで、材料は
アルミ鋳物または鋳鉄であり、その燃焼室には、Si3
N4 等のセラミックスのヘッドライナ2が嵌合されてい
る。3はピストンで、材料はアルミ鋳物である。4はS
i3 N4 等のセラミックスのシリンダで、エンジンボデ
ィーに嵌合されている。その他、通常のエンジンと同様
にクランク軸5やコンロッド6を備えている。クランク
軸6の両端61、62には、それぞれ永久磁石回転子
7、8とステータ9、10とからなる発電機22、2
2’が配設されている。また、クランクシャフト6の片
側の出力軸61には、大径ギヤ11が装着されており、
この大径ギヤ11に小径ギヤ12を介して電動・発電機
13が装着されている。大径ギヤ11と小径ギヤ12と
のギヤ比は2:1となっている。すなわち、電動・発電
機13はエンジン回転数の2倍の回転数で回転する。
【0007】図2は、前記電動発電機13の構造を示す
側面図であり、小径ギヤ12とアンバランス空間15を
有する軸14とが連接され、軸14には、永久磁石型回
転子16が配されており、その周囲にはステータ17が
設置されている。前記軸14に設けられたアンバランス
空間15は、前記エンジンのピストン3の運動と反対側
にアンバランス力が作用するように設けられており、エ
ンジン回転数の2倍の周波数、すなわち回転2次で発生
する振動や騒音を低減する効果を発生する。
【0008】次に本発明のハイブリッド型動力源を利用
したハイブリッド電気自動車の一実施例を図3に示す。
本図において、21は前記図1で示した燃焼室が窒化珪
素等のセラミックスによって遮熱されているエンジンで
あり、前述のようにクランク軸の両端61、62に発電
機22及び22’が配設されている。13は前記の電動
・発電機である。発電機22、22’と電動・発電機1
3との発電電力は制御装置23で、キャパシタ24、バ
ッテリ25の充電及び/又は電動機26、26’への供
給が制御される。電動機26、26’はそれぞれ減速機
27、27’を介して車輪28、28’を駆動する。3
0はエンジン21の排気管に設けられたターボチャージ
ャで、その回転軸上にターボチャージャ発電機31を有
している。32は、コンプレッサである。40はエンジ
ン21の排気ガスの熱エネルギにより駆動されるエネル
ギ回収タービンであり、その出力軸41には副発電機4
2が設けられている。
【0009】ここで図3の実施例の動作をで説明する。
自動車の走行は、加速、一定速、減速及び停車の繰り返
しである。通常電動機は、加速時には一定速時に比較し
大きな電力を必要とする。本実施例の発電機22、2
2’による発電電力は、加速時の全電力を発電出来るよ
うには設定されていない。加速時の不足電力は、キャパ
シタ24及び/又はバッテリ25から供給されるように
制御装置23で制御される。すなわち、加速時や登坂時
等のように電動機26、26’が高負荷となるときに
は、発電機22、22’は最大発電運転されるが、その
電力で不足する場合、まずキャパシタ24が充電されて
いればキャパシタ24から不足電力が供給され、キャパ
シタ24の充電が不足している場合はバッテリ25から
も電力が供給される。キャパシタ24の充電は、減速時
に発電機22、22’と電動機26、26’を回生運
転、すなわち発電機として運転し、充電される。電動機
26、26’の回生運転は、所謂エンジンブレーキとし
ての機能も果たしている。バッテリ25は一定速走行時
に、発電機22、22’に発電余力がある場合に充電さ
れる。
【0010】以上、本発明を上述の実施例を用いて説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
【0011】
【発明の効果】本発明は、往復動多気筒エンジンのクラ
ンク軸の両端部にそれぞれ第1及び第2の永久磁石回転
子の電動・発電機が配設されているので、エンジンの出
力軸に加わる荷重のバランスがよくなり、出力軸の軸受
部の磨耗、劣化が少なく、エンジンを長期間使用するこ
とが出来るようになる。また、前記エンジンの燃焼室が
セラミックス等の遮熱材料で形成されているので、エン
ジンの冷却装置が不要となりエンジンの構造が簡素にな
り、軽量かつ小型にできる。さらに、発電機をエンジン
のクランク軸の両端部に配設したので、ハイブリッド型
動力源の構造が簡素になるとともに効率の向上を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図である。
【図2】本発明の一実施例の電動・発電機の構成を示す
側面図である。
【図3】本発明の応用発明の一実施例を示す全体概略構
成図である。
【図4】従来のハイブリッド電気自動車を示す全体概略
構成図である。
【符号の説明】
1…シリンダヘッド、2…ヘッドライナ、3…ピスト
ン、4…シリンダライナ、7、8…永久磁石回転子、9
…ステータ、11…大径ギヤ、12…小径ギヤ、13…
電動・発電機、21…エンジン、23…制御装置、24
…キャパシタ 22、22’…発電機、26、26’…電動機
【手続補正書】
【提出日】平成8年8月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項5
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関と、該内燃機関によって駆動され
    発電する発電機とを具備しその動力を直接または蓄電器
    に貯えて放出するハイブリッド型動力源において、 前記内燃機関は、メタノールを燃料し、窒化珪素等のセ
    ラミックス製の燃焼室とその外側に遮熱層を持つ燃焼室
    遮熱手段を有し、前記主発電機は前記内燃機関のクラン
    ク軸の両端に配設され、排気管に接続したエネルギ回収
    用発電機との出力を合流させ、車両の駆動軸に取付けた
    電動発電機を駆動する制御装置を持つことを特徴とする
    内燃機関と発電機とのハイブリッド型動力源。
  2. 【請求項2】前記内燃機関のクランク軸と、クランク軸
    の回転数に対し2倍の回転となるように増速型動力伝達
    手段を連結し、前記クランク軸と逆回転方向に回転する
    軸に、電動・発電機を配設したことを特徴とする請求項
    1に記載の内燃機関と発電機とのハイブリッド型動力
    源。
  3. 【請求項3】前記2倍速電動・発電機は、回転子の機械
    的なバランスがアンバランスであり、四気筒エンジンの
    クランク系のアンバランス量を相殺するよう配設したこ
    とを特徴とする請求項2に記載の内燃機関と電動・発電
    機とのハイブリッド型動力源。
  4. 【請求項4】前記エンジンには、排気マニホールドに発
    電機を持つターボチャージャをその後端にタービンと発
    電機と同一軸とするターボコンパウンド装置を設けてい
    ることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関と発電機
    とのハイブリッド型動力源。
  5. 【請求項5】前記バランス軸電動・発電機は、前記内燃
    機関の回転速度が低く、且つ負荷が小さいときは、前記
    2倍速の発電機として発電させ、内燃機関の回転速度が
    高く、且つ負荷が大きいときは、前記ターボコンパウン
    ドの二つの発電機からの電力、2倍速発電機、クランク
    軸発電機からの電力を合流させ前記車軸に取付けた電動
    ・発電機を電動機として運転させることを特徴とする請
    求項1乃至請求項4に記載の内燃機関と電動・発電機機
    とのハイブリッド型動力源。
  6. 【請求項6】内燃機関と、該内燃機関によって駆動され
    発電する発電機と、排気ガスエネルギ回収により発電機
    と、該発電機の発電電力によって駆動される車輪の駆動
    軸に設けられた電動機と、該電動機を制御する制御装置
    とを具備したハイブリッド型電気自動車において、 前記内燃機関に取付けられた発電機からの電力または前
    記車輪に取付けられた電動機の発電電流を貯えるキャパ
    シター、蓄電池を持っていることを特徴とするハイブリ
    ッド電気自動車。
JP19372595A 1995-07-28 1995-07-28 ハイブリッド動力源及びその応用装置 Pending JPH0946818A (ja)

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EP96305513A EP0755816A3 (en) 1995-07-28 1996-07-26 Hybrid electric vehicle
US08/686,645 US5881559A (en) 1995-07-28 1996-07-26 Hybrid electric vehicle

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1630928A1 (de) * 2004-08-23 2006-03-01 Power Hybrid Deutschland GmbH Anordnung zur Stromversorgung eines Fahrzeugs
JP2015519250A (ja) * 2012-05-10 2015-07-09 アーファオエル・リスト・ゲーエムベーハー レンジエクステンダのための振動減衰部
CN108656931A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 比亚迪股份有限公司 混合动力汽车及其动力系统和发电控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1630928A1 (de) * 2004-08-23 2006-03-01 Power Hybrid Deutschland GmbH Anordnung zur Stromversorgung eines Fahrzeugs
JP2015519250A (ja) * 2012-05-10 2015-07-09 アーファオエル・リスト・ゲーエムベーハー レンジエクステンダのための振動減衰部
CN108656931A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 比亚迪股份有限公司 混合动力汽车及其动力系统和发电控制方法

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