JP7795060B2 - モータジェネレータ冷却装置およびハイブリッドエンジン - Google Patents

Description

本発明は、モータジェネレータを冷却するモータジェネレータ冷却装置およびモータジェネレータ冷却装置を備えるハイブリッドエンジンに関する。

特許文献１には、エアポンプを利用してモータジェネレータを冷却するモータジェネレータ冷却装置が開示されている。ここで、エアポンプは、管路を通じてモータジェネレータに空気を供給する。この空気により、モータジェネレータが冷却される。特許文献１に開示されたモータジェネレータ冷却装置では、モータジェネレータの発熱量に対応したエアポンプが設けられるため、モータジェネレータを確実に冷却できる利点がある反面、装置構成が複雑化する欠点がある。

特許文献２には、クラッチと変速機構との間に配置されたモータジェネレータを冷却風路を利用して冷却するモータジェネレータ冷却装置が開示されている。ここで、冷却風路は、クラッチのケーシングからモータジェネレータの内部を通って変速機構に至るように形成されている。このため、モータジェネレータの回転により生じた空気の流れが冷却風路を通る。この空気により、モータジェネレータが冷却される。特許文献２に開示されたモータジェネレータ冷却装置では、モータジェネレータ自体の回転に伴う空気の流動が用いられるため、特許文献１のエアポンプを利用する場合に比べて、装置構成を簡素化できる利点がある反面、モータジェネレータの発熱量に対応して冷却能力を設定できない点において改善の余地がある。

また、一般にモータジェネレータは、永久磁石を有して回転するロータと、コイルを有してロータを回転可能に収容するように固定されたステータと、ステータを覆うモータケースと、を有している。そして、モータジェネレータの内部が高温になることを抑えるために、モータジェネレータの内部と外部とを接続する開放部がモータケースに設けられている。これにより、モータジェネレータの内部の熱が、モータケースの開放部を通してモータジェネレータの外部に放出される。このため、外気に含まれる粉塵等の異物がモータケースの開放部からモータジェネレータの内部に侵入する場合がある。その場合には、モータジェネレータが異物により故障するおそれがある。特に、自動車の使用環境よりも厳しい環境で使用される産業用機械に搭載されるハイブリッドエンジンでは、モータジェネレータが、外気に含まれる粉塵等の異物により故障するおそれがある。なお、本願明細書において、「ハイブリッドエンジン」とは、「電気モータ」と「内燃機関」とを備える原動機を意味する。ここで、「電気モータ」は、発電機としても機能する「モータジェネレータ」を含む。

特開２００８－４４４０６号公報 特開２０１４－８３８７０号公報

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、異物がモータジェネレータの内部に侵入することを抑えながら、モータジェネレータを効率的に冷却することができるモータジェネレータ冷却装置およびモータジェネレータ冷却装置を備えるハイブリッドエンジンを提供することを目的とする。

前記課題は、モータジェネレータを冷却するモータジェネレータ冷却装置であって、エンジンに供給される吸入空気を浄化するエアクリーナと、前記エンジンと、の間に配置されて、前記モータジェネレータを覆い収容するケーシングを備え、前記エアクリーナを通り前記ケーシングの内部に流入した前記吸入空気が前記モータジェネレータを冷却することを特徴とするモータジェネレータ冷却装置により解決される。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置によれば、エアクリーナを通過し、塵等の異物が除去された清浄な吸入空気が、モータジェネレータを覆い収容したケーシングの内部を通過する。このため、異物がモータジェネレータの内部に侵入することを抑えながらモータジェネレータを吸入空気により冷却することができる。また、モータジェネレータは、ケーシングに覆われ収容された状態でケーシングの内部に流入した吸入空気により冷却される。このため、本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、モータジェネレータがケーシングに収容されていない場合、例えば、モータジェネレータが、エンジンの冷却ファンから送られた冷却風が当たる位置に配置され、この冷却風により冷却される場合と比較して、低温の吸入空気を高流速で高温のモータジェネレータ外面の広い範囲に接触させることができるので、モータジェネレータを効率的に冷却することができる。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置において、好ましくは、前記ケーシングは、前記エンジンに固定されていることを特徴とする。
本発明に係るモータジェネレータ冷却装置によれば、ケーシングは、エンジンに固定されている。これにより、ケーシングがエンジンに対して振動することを抑え、騒音の発生を抑えることができる。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置において、好ましくは、前記ケーシングは、外面に設けられた放熱用のフィンを有することを特徴とする。
本発明に係るモータジェネレータ冷却装置によれば、ケーシングの内部のモータジェネレータが発熱しても、モータジェネレータは、ケーシングの内部に流入した吸入空気により冷却される。さらに、モータジェネレータの熱は、吸入空気を介してケーシングの外面に設けられた放熱用のフィンを通じてケーシングの外部に放出される。このため、本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、モータジェネレータが高温になることをより一層抑えることができ、温度上昇に起因する出力制限がモータジェネレータにかかることをより一層抑えることができる。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、好ましくは、前記エアクリーナと前記ケーシングとの間に設けられ、前記エアクリーナを通った前記吸入空気を前記ケーシングの内部へ導く第１配管と、前記ケーシングと前記エンジンとの間に設けられ、前記ケーシングの内部で前記モータジェネレータを冷却した前記吸入空気を前記エンジンの吸気系に導く第２配管と、をさらに備えたことを特徴とする。
本発明に係るモータジェネレータ冷却装置によれば、エアクリーナを通った吸入空気は、エアクリーナとケーシングとの間に設けられた第１配管を通じてケーシングの内部に流入する。ケーシングの内部でモータジェネレータを冷却した吸入空気は、ケーシングとエンジンとの間に設けられた第２配管を通じて、エンジンの吸気系に供給される。このため、エアクリーナで異物が取り除かれた吸入空気は、ケーシングの内部でモータジェネレータを冷却した後、エンジンの外部に放出されるのではなく、エンジンの吸気系に供給されて有効に利用される。また、エンジンの吸気負圧を利用できるので、ケーシングの内部でモータジェネレータを冷却する吸入空気の流速を高めることができる。これにより、モータジェネレータを効率的に冷却することができる。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、好ましくは、前記第２配管の内部に設けられ、前記モータジェネレータを冷却した前記吸入空気に含まれる異物を除去するフィルタをさらに備えたことを特徴とする。
本発明に係るモータジェネレータ冷却装置によれば、フィルタが第２配管の内部に設けられている。フィルタは、モータジェネレータを冷却した吸入空気に含まれる異物を除去する。そのため、モータジェネレータから生じる異物がモータジェネレータを冷却した吸入空気に混入したとしても、フィルタは、モータジェネレータを冷却した吸入空気に混入した異物を吸入空気から除去できる。このため、本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、異物が除去された吸入空気をエンジンの吸気系に供給することができ、エンジンの吸気系に異物が混入することを抑えることができる。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置において、好ましくは、前記第２配管は、前記第２配管の内部の熱を前記第２配管の外部に放出する放熱部を有することを特徴とする。
本発明に係るモータジェネレータ冷却装置によれば、放熱部が第２配管に設けられている。放熱部は、モータジェネレータを冷却して温度が上がった吸入空気の熱すなわち第２配管の内部の熱を第２配管の外部に放出できる。このため、本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、モータジェネレータを通過した直後の温度よりも低い温度の吸入空気をエンジンの吸気系に供給できる。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、好ましくは、前記第１配管と前記第２配管とに接続され、前記第１配管を流れてきた前記吸入空気の一部を前記ケーシングを介さずに前記第２配管に導く第３配管をさらに備えたことを特徴とする。
本発明に係るモータジェネレータ冷却装置によれば、ケーシングがモータジェネレータを収容しているため、吸入空気が第３配管を通過するときに生ずる圧力損失は、吸入空気がケーシングを通過するときに生ずる圧力損失よりも小さい。そのため、第３配管が設けられている場合、エンジンの吸気系に供給される吸入空気の負圧は、第３配管が設けられていない場合に比べて小さい。このため、第３配管は、エンジンの吸気負圧を小さくすることができ、これに伴いエンジンの燃費を向上することができる。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置において、好ましくは、前記ケーシングは、前記モータジェネレータの出力軸を通過させ前記ケーシングの外部に突出させる第１孔部を有する。本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、前記第１孔部に設けられ、前記ケーシングと前記出力軸との間の気密を保持する第１シール部材をさらに備えたことを特徴とする。
本発明に係るモータジェネレータ冷却装置によれば、第１シール部材がケーシングの第１孔部に設けられている。第１孔部は、モータジェネレータの出力軸を通過させケーシングの外部に突出させている。また、第１シール部材は、ケーシングとモータジェネレータの出力軸との間の気密を保持している。これにより、本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、ケーシングの外部の異物がケーシングとモータジェネレータの出力軸との間の隙間からケーシングの内部に侵入することを抑えることができる。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置において、好ましくは、前記ケーシングは、前記モータジェネレータのワイヤハーネスを通過させ前記ケーシングの外部に導く第２孔部を有する。本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、前記第２孔部に設けられ、前記ケーシングと前記ワイヤハーネスとの間の気密を保持する第２シール部材をさらに備えたことを特徴とする。
本発明に係るモータジェネレータ冷却装置によれば、第２シール部材がケーシングの第２孔部に設けられている。第２孔部は、モータジェネレータのワイヤハーネスを通過させケーシングの外部に導いている。また、第２シール部材は、ケーシングとモータジェネレータのワイヤハーネスとの間の気密を保持している。これにより、本発明に係るモータジェネレータ冷却装置は、ケーシングの外部の異物がケーシングとモータジェネレータのワイヤハーネスとの間の隙間からケーシングの内部に侵入することを抑えることができる。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置において、好ましくは、前記エアクリーナは、前記エンジンに設けられた第１エアクリーナの吸気経路とは別の吸気経路に設けられた第２エアクリーナであり、前記第２エアクリーナを通った前記吸入空気は、前記モータジェネレータを冷却した後に、前記第１エアクリーナを通った吸入空気と合流し前記エンジンに供給されることを特徴とする。
本発明に係るモータジェネレータ冷却装置によれば、ケーシングの内部でのモータジェネレータの冷却に伴う圧力損失が加重される第２エアクリーナの吸気経路は、エンジンに設けられた第１エアクリーナの吸気経路とは別の吸入空気の専用吸気経路として設けられている。第２エアクリーナの吸気経路を通った吸入空気は、モータジェネレータを冷却した後に、第１エアクリーナの吸気経路を通った吸入空気と合流する。合流された吸入空気は、エンジンの吸気系に供給される。第２エアクリーナの吸気経路の圧力損失よりも小さい圧力損失の第１エアクリーナの吸気経路が存在するため、エンジンの吸気系に供給される吸入空気の負圧は、第２エアクリーナの吸気経路のみが存在する場合に比べて小さい。このため、第２エアクリーナの吸気経路のみが存在する場合に比べて、エンジンの吸気負圧を小さくすることができ、これに伴いエンジンの燃費を向上することができる。

また、前記課題は、モータジェネレータを冷却するモータジェネレータ冷却装置を備えたハイブリッドエンジンであって、前記モータジェネレータ冷却装置は、エンジンに供給される吸入空気を浄化するエアクリーナと、前記エンジンと、の間に配置されて、前記モータジェネレータを覆い収容するケーシングを有し、前記エアクリーナを通り前記ケーシングの内部に流入した前記吸入空気が前記モータジェネレータを冷却することを特徴とするハイブリッドエンジンにより解決される。

本発明に係るモータジェネレータ冷却装置を備えたハイブリッドエンジンによれば、モータジェネレータ冷却装置では、エアクリーナを通過し、塵等の異物が除去された清浄な吸入空気が、モータジェネレータを覆い収容したケーシングの内部を通過する。このため、異物がモータジェネレータの内部に侵入することを抑えながらモータジェネレータを吸入空気により冷却することができる。また、モータジェネレータは、ケーシングに覆われ収容された状態でケーシングの内部に流入した吸入空気により冷却される。このため、モータジェネレータ冷却装置は、モータジェネレータがケーシングに収容されていない場合、例えば、モータジェネレータが、エンジンの冷却ファンから送られた冷却風が当たる位置に配置され、この冷却風により冷却される場合と比較して、低温の吸入空気を高流速で高温のモータジェネレータ外面の広い範囲に接触させることができるので、モータジェネレータを効率的に冷却することができる。これにより、モータジェネレータが高温になることを抑えることができるので、温度上昇に起因する出力制限がモータジェネレータにかかることを抑え、ハイブリッドエンジンを駆動するモータジェネレータの能力が低下することを抑えることができる。

本発明によれば、異物がモータジェネレータの内部に侵入することを抑えながら、モータジェネレータを効率的に冷却することができるモータジェネレータ冷却装置およびモータジェネレータ冷却装置を備えるハイブリッドエンジンを提供することができる。

本発明の実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置を備えるハイブリッドエンジンを示す斜視図である。 本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置の一部を切り欠いた状態を示す側面図である。 本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置の一部を切り欠いた状態を示す正面図である。 本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置を示す平面図である。 本実施形態に係るハイブリッドエンジンを模式的に示すブロック図である。 本実施形態に係るハイブリッドエンジンを模式的に示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るハイブリッドエンジンを模式的に示すブロック図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
（ハイブリッドエンジン１の構造例）
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置を備えるハイブリッドエンジンを示す斜視図である。
図２は、本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置の一部を切り欠いた状態を示す側面図である。
図３は、本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置の一部を切り欠いた状態を示す正面図である。
図４は、本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置を示す平面図である。

図１～図４に示すハイブリッドエンジン１は、産業用機械に搭載されるハイブリッドエンジンであり、エンジン本体１Ａと、モータジェネレータ１１と、モータジェネレータ冷却装置１０と、を備える。産業用機械としては、例えばフォークリフトやトラクタ等の建設機械、農業機械等が挙げられる。エンジン本体１Ａは、例えばターボチャージ付きの過給式の高出力な３気筒エンジンや４気筒エンジン等の多気筒ディーゼルエンジンが挙げられる。なお、産業用機械は、車両に限られず、発電機等の固定されたものであってもよい。また、エンジン本体１Ａは、自然吸気式のディーゼルエンジン、ターボチャージャ付きの過給式のガソリンエンジン、自然吸気式のガソリンエンジン等であってもよい。

本実施形態に係るハイブリッドエンジン１の形式は、例えばパラレル方式である。パラレル方式のハイブリッドエンジン１では、発進時や加速時等のパワーが必要な時に、図２に示すモータジェネレータ１１の駆動力が伝動ベルト３４を介してエンジン本体１Ａの駆動力をアシストする。すなわち、モータジェネレータ１１は、ハイブリッドバッテリから供給される電圧により稼動し、必要な時にエンジン本体１Ａをアシストする。このため、モータジェネレータ１１は、通常のオルタネータに比べて大型化しており高出力である。

図１に示すように、エンジン本体１Ａは、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３と、ヘッドカバー４と、オイルパン５と、排ガス後処理装置６と、ターボチャージャ７と、冷却ファン９と、を有する。シリンダヘッド３は、シリンダブロック２の上に組付けられている。ヘッドカバー４は、シリンダヘッド３の上に組付けられている。シリンダヘッド３は、排ガス後処理装置６と、ターボチャージャ７と、を搭載している。

（モータジェネレータ冷却装置１０）
次に、本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０について説明する。
図１と図２に示すように、モータジェネレータ冷却装置１０は、エンジン本体１Ａの前部の側面側に、すなわち冷却ファン９寄りの位置においてエンジン本体１Ａに固定されている。モータジェネレータ冷却装置１０は、ケーシング１２を有し、モータジェネレータ１１をケーシング１２により包み込んでケーシング１２の内部にモータジェネレータ１１を収容している状態で、モータジェネレータ１１を冷却する。

＜ケーシング１２＞
図５は、本実施形態に係るハイブリッドエンジンを模式的に示すブロック図である。
図６は、本実施形態に係るハイブリッドエンジンを模式的に示す斜視図である。
図５と図６に示すように、モータジェネレータ冷却装置１０は、ケーシング１２を有する。ケーシング１２は、例えば鉄やアルミニウム等の優れた熱伝導性を有する金属により形成されており、モータジェネレータ１１を覆い収容する。これにより、ケーシング１２は、塵やオイルや水分等の異物がモータジェネレータ１１に付着することを抑え、モータジェネレータ１１の故障率を低減できる。

ケーシング１２は、エアクリーナ１４と、エンジン本体１Ａの吸気系と、の間に配置されている。例えばケーシング１２は、シリンダヘッド３の前部の側面側の複数個所に対して、ボルト１５を用いて取り付けられている。これにより、ケーシング１２をエンジン本体１Ａに対して確実に固定できるので、ケーシング１２がエンジン本体１Ａに対して振動することを抑え、ハイブリッドエンジン１が稼働する際にケーシング１２から騒音が発生することを抑えることができる。

図５および図６に表した矢印のように、外気が吸入空気ＡＲとしてエンジンルーム１３の内部に流入する。ケーシング１２の外形状は、吸入空気ＡＲの空気抵抗を考慮して、略円筒状に作られている。ケーシング１２の先端部１２Ｔは、角が取れた丸みを帯びた流線形状部分１２Ｓを有する。これにより、ケーシング１２がエンジン本体１Ａの前部の側面側に搭載されていても、吸入空気ＡＲは、ケーシング１２の周辺をスムーズに流れていく。そのため、本実施形態のケーシング１２は、角型のケーシング、例えば直方体形状のケーシングに比べて、空気抵抗の低減と空気抵抗に伴う騒音の低減とを図ることができる。このように、ケーシング１２は、エンジンルーム１３の内部における吸入空気ＡＲの流れを阻害しないように流線形に形成されている。

＜第１配管２０と第２配管２１＞
図５と図６と図１に示すように、ケーシング１２は、ケーシング１２の内部に吸入空気ＡＲを取り入れる第１配管２０と、ケーシング１２の内部から外部へ吸入空気ＡＲを排出する第２配管２１と、に接続されている。第１配管２０と第２配管２１は、例えば放熱性に優れた例えば鉄やアルミニウム等の金属製の円筒型のパイプである。但し、第１配管２０および第２配管２１の材料は、金属だけに限定されるわけではなく、弾力性や可撓性を有するゴムなどの樹脂により形成されていてもよい。

第１配管２０の一端部２０Ａは、エアクリーナ１４に接続されている。第１配管２０の他端部２０Ｂは、ケーシング１２に接続されていて、ケーシング１２の内部空間ＳＰに通じている。このように、第１配管２０は、エアクリーナ１４とケーシング１２との間に設けられ、エアクリーナ１４を通った吸入空気ＡＲをケーシング１２の内部空間ＳＰ（図３参照）へ導くことができる。

一方、図３と図４に示すように、第２配管２１の一端部２１Ａは、ケーシング１２の内部空間ＳＰに接続されている。第２配管２１の他端部２１Ｂは、ブローバイガス混合継手２２の入り口に接続されている。このように、第２配管２１は、ケーシング１２とエンジン本体１Ａとの間に設けられ、ケーシング１２の内部空間ＳＰから排出された吸入空気ＡＲをエンジン本体１Ａの吸気系に導くことができる。

図１と図２に示すように、第２配管２１の中間部２１Ｃは、エンジン本体１Ａに接触しないように、迂回して配置されている。図１および図３に示すように、中間部２１Ｃは、第２配管２１の全長の内の比較的長い部分を占めており、エンジン本体１Ａの正面側を横切るようにして、Ｙ方向に沿って配置されている。これにより、第２配管２１は、エンジンルーム１３の内部において冷却ファン９から送られる冷却風により強制的に冷却される。

図５および図６に示すように、エンジンルーム１３の内部においてエアクリーナ１４に入った低温の吸入空気ＡＲは、塵等の異物を取り除かれ清浄化された後に、第１配管２０を経て、モータジェネレータ１１の冷却用媒体としてケーシング１２の内部空間ＳＰに流入する。ケーシング１２の内部に流入した低温の吸入空気ＡＲは、モータジェネレータ１１を冷却した後、ケーシング１２の内部空間ＳＰから第２配管２１を経てエンジン本体１Ａの吸気系としてのブローバイガス混合継手２２に排出される。

図５に示すように、エアクリーナ１４とは異なるフィルタ２３が第２配管２１の内部に設けられていてもよい。この場合には、ケーシング１２の内部空間ＳＰを通過した吸入空気ＡＲの中に塵等の異物があっても、フィルタ２３が、吸入空気ＡＲに含まれる異物を取り除くことができる。これにより、モータジェネレータ１１から生じる異物がモータジェネレータ１１を冷却した吸入空気ＡＲに混入したとしても、フィルタ２３は、モータジェネレータ１１を冷却した吸入空気ＡＲに混入した異物を吸入空気ＡＲから除去できる。このため、本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０は、異物が除去された吸入空気ＡＲをエンジン本体１Ａの吸気系に供給することができ、エンジン本体１Ａの吸気系に異物が混入することを抑えることができる。また、エンジン本体１Ａの故障が生ずることを抑えることができる。

図６に示すように、ブローバイガス混合継手２２は、吸気系の吸入空気ＡＲとフローバイガスのガス成分Ｇとを混合して、新たな吸入空気ＡＳを作りターボチャージャ７のブロア２５へ供給する。一方、エンジン本体１Ａの排気通路を通った排気は、ターボチャージャ７のタービン２６に供給されることで、タービン２６とブロア２５とを高速回転させる。これにより、吸入空気ＡＳは、ブロア２５により圧縮されてエンジン本体１Ａの吸気系の吸気通路へ過給される。このように、ケーシング１２の内部を通過してモータジェネレータ１１を冷却した後の吸入空気ＡＲは、フローバイガスのガス成分Ｇと混合され吸入空気ＡＳとして利用される。

＜放熱用のフィン３０と放熱部３３＞
図４に示すように、ケーシング１２は、複数の放熱用のフィン３０を有する。複数の放熱用のフィン３０は、互いに間隔をおいてケーシング１２の外面に設けられている。放熱用のフィン３０は、モータジェネレータ１１が駆動することにより発生する熱をケーシング１２の内部空間ＳＰからケーシング１２の外部に放出することができる。このとき、フィン３０は、冷却ファン９から送られた冷風に接触するため、モータジェネレータ１１が駆動することにより発生する熱をケーシング１２の外部に効率的に放出することができる。これにより、フィン３０は、ケーシング１２に収容されたモータジェネレータ１１が稼働時に高温になることを抑え、温度上昇に起因する出力制限がモータジェネレータ１１にかかることを抑えることができる。また、放熱用のフィン３０は、好ましくは、エンジンルーム１３の内部を通過する吸入空気ＡＲの流れ方向Ｘに沿って形成されていることで、風切り音の発生を抑制している。

また、図４に示すように、第２配管２１は、放熱部３３を有する。放熱部３３は、第２配管２１の一部分、例えば第２配管２１の中間部２１Ｃに形成されていてもよく、第２配管２１の全長にわたって形成されていてもよい。放熱部３３は、例えば放熱面積を広げるために蛇腹形状になっており、第２配管２１の内部の熱を第２配管２１の外部に放出する。すなわち、モータジェネレータ１１を冷却した吸入空気ＡＲが第２配管２１内を通過すると、放熱部３３は、モータジェネレータ１１を冷却したことで温まった吸入空気ＡＲの熱を第２配管２１の外部に放出する。このとき、放熱部３３は、冷却ファン９から送られた冷風に接触するため、モータジェネレータ１１を冷却したことで温まった吸入空気ＡＲの熱を第２配管２１の外部に効率的に放出することができる。このため、本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０は、モータジェネレータ１１を通過した直後の温度よりも低い温度の吸入空気ＡＲをエンジン本体１Ａの吸気系に供給できる。従って、冷却された吸入空気ＡＲは、第２配管２１からブローバイガス混合継手２２を経てターボチャージャ７へ供給される。そのため、エンジン本体１Ａの効率を上げることができる。

図５に示すように、エンジン本体１Ａの動作は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０により制御される。モータジェネレータ１１は、ハイブリッドバッテリ５１から供給される電圧により稼動する。ハイブリッドバッテリ５１の駆動電圧は、昇圧コンバータ５２により例えば１２Ｖから４８Ｖに昇圧され、ワイヤハーネス３９を介してモータジェネレータ１１に供給される。ハイブリッドバッテリ５１や昇圧コンバータ５２の動作は、ハイブリッドＥＣＵ５３により制御される。ハイブリッドバッテリ５１としては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、全個体電池等挙げられる。

図５に示すように、モータジェネレータ１１の出力軸１１Ｇには、プーリ１１Ｐが取り付けられている。エンジン本体１Ａの出力軸１Ｓには、プーリ１Ｐが取り付けられている。プーリ１Ｐ、１１Ｐには、伝動ベルト３４が掛かっている。これにより、モータジェネレータ１１の駆動力は、必要に応じて、例えば始動時や、加速時、あるいは走行時において、伝動ベルト３４を介してエンジン本体１Ａの出力軸１Ｓに伝達され、エンジン本体１Ａの出力軸１Ｓの駆動力のアシストを行う。エンジン本体１Ａの出力軸１Ｓは、動力伝達機構３５を介して、車輪３６に動力を伝達する。また、作業装置３７は、出力軸１Ｓの動力を利用して稼動することで、所定の作業を行うことができる。作業装置３７の所定の作業としては、例えばトラクタによる耕耘作業等が挙げられる。

なお、モータジェネレータ１１の形式は、モータジェネレータ１１の出力軸１１Ｇの駆動力が伝動ベルト３４を介してエンジン本体１Ａの出力軸１Ｓをアシストする方式、いわゆるベルトドリブン・スタータジェネレータ方式（ＢＳＧ）である。但し、モータジェネレータ１１の形式は、これだけに限定されるわけではなく、例えば、モータジェネレータ１１の出力軸１１Ｇがエンジン本体１Ａの出力軸１Ｓと同軸である方式、いわゆるインテグレーテッド・スタータジェネレータ方式（ＩＳＧ）であってもよい。

＜第１シール部材４０と第２シール部材４１＞
図５に示すように、ケーシング１２は、出力軸１１Ｇを通過させるための第１孔部１２Ｈを有する。出力軸１１Ｇは、第１孔部１２Ｈを通じてケーシング１２の外部に突出している。第１孔部１２Ｈには、ケーシング１２と出力軸１１Ｇとの間の気密を保持する第１シール部材４０が設けられている。第１シール部材４０は、ケーシング１２の外部の異物がケーシング１２と出力軸１１Ｇとの間の隙間からケーシング１２の内部空間ＳＰに侵入することを抑えることができる。

また、図５に示すように、ケーシング１２は、ワイヤハーネス３９を通過させるための第２孔部１２Ｒを有する。ワイヤハーネス３９は、第２孔部１２Ｒを通じてケーシング１２の外部に導かれている。第２孔部１２Ｒには、ケーシング１２とワイヤハーネス３９との間の気密を保持する第２シール部材４１が設けられている。第２シール部材４１は、ケーシング１２の外部の異物がケーシング１２とワイヤハーネス３９との間の隙間からケーシング１２の内部空間ＳＰに侵入することを抑えることができる。

ケーシング１２は、吸入空気ＡＲを吸入して通過させる吸気管系の一部を兼ねている。第１シール部材４０がケーシング１２の第１孔部１２Ｈを埋め、第２シール部材４１がケーシング１２の第２孔部１２Ｒを埋めるため、ケーシング１２の内部空間ＳＰは、気密に保たれている。このため、第１シール部材４０および第２シール部材４１は、異物がケーシング１２の内部空間ＳＰに収容されたモータジェネレータ１１に混入することを抑え、モータジェネレータ１１の故障率を低減できる。

本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０は、図２および図６に二点鎖線で表された第３配管２４をさらに有していてもよい。第３配管２４の一方の端部は、第１配管２０の他端部２０Ｂに接続されている。第３配管２４の他方の端部は、第２配管２１の一端部２１Ａに接続されている。すなわち、第３配管は、ケーシング１２よりも吸入空気ＡＲの流れの上流側に位置する第１配管２０と、ケーシング１２よりも吸入空気ＡＲの流れの下流側に位置する第２配管２１と、に接続されている。第３配管２４は、バイパス配管として機能し、図６に表した矢印のように、第１配管２０を流れてきた吸入空気ＡＲの一部をケーシング１２を介さずに第２配管２１に導く。吸入空気ＡＲの他の一部は、前述した通り、ケーシング１２の内部空間ＳＰに流入する。第３配管２４を通過した吸入空気ＡＲは、第２配管２１と第３配管２４との接続部において、ケーシング１２の内部空間ＳＰにおいてモータジェネレータ１１を冷却した吸入空気ＡＲと合流し、エンジン本体１Ａの吸気系に供給される。

これによれば、ケーシング１２が内部空間ＳＰにおいてモータジェネレータ１１を収容しているため、吸入空気ＡＲが第３配管２４を通過するときに生ずる圧力損失は、吸入空気ＡＲがケーシング１２を通過するときに生ずる圧力損失よりも小さい。そのため、第３配管２４が設けられている場合、エンジン本体１Ａの吸気系に供給される吸入空気ＡＲの負圧は、第３配管２４が設けられていない場合に比べて小さい。このため、第３配管２４は、エンジン本体１Ａの吸気負圧を小さくすることができ、これに伴いエンジン本体１Ａの燃費を向上することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０によれば、エアクリーナ１４を通過し、塵等の異物が除去された清浄な吸入空気ＡＲが、モータジェネレータ１１を覆い収容したケーシング１２の内部を通過する。このため、異物がモータジェネレータ１１の内部に侵入することを抑えながらモータジェネレータ１１を吸入空気ＡＲにより冷却することができる。また、モータジェネレータ１１は、ケーシング１２に覆われ収容された状態でケーシング１２の内部に流入した吸入空気ＡＲにより冷却される。このため、本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０は、モータジェネレータ１１がケーシング１２に収容されていない場合、例えば、モータジェネレータが、エンジンの冷却ファンから送られた冷却風が当たる位置に配置され、この冷却風により冷却される場合と比較して、低温の吸入空気を高流速で高温のモータジェネレータ外面の広い範囲に接触させることができるので、モータジェネレータ１１を効率的に冷却することができる。これにより、モータジェネレータ１１が高温になることを抑えることができるので、温度上昇に起因する出力制限がモータジェネレータ１１にかかることを抑え、ハイブリッドエンジン１を駆動するモータジェネレータ１１の能力が低下することを抑えることができる。

また、ケーシング１２は、エンジン本体１Ａに固定されている。これにより、ケーシング１２がエンジン本体１Ａに対して振動することを抑え、騒音の発生を抑えることができる。

また、エアクリーナ１４を通った吸入空気ＡＲは、エアクリーナ１４とケーシング１２との間に設けられた第１配管２０を通じてケーシング１２の内部に流入する。ケーシング１２の内部でモータジェネレータ１１を冷却した吸入空気ＡＲは、ケーシング１２とエンジン本体１Ａとの間に設けられた第２配管２１を通じて、エンジン本体１Ａの吸気系に供給される。このため、エアクリーナ１４で異物が取り除かれた吸入空気ＡＲは、ケーシング１２の内部でモータジェネレータ１１を冷却した後、エンジン本体１Ａの外部に放出されるのではなく、エンジン本体１Ａの吸気系に供給されて有効に利用される。また、エンジン本体１Ａの吸気負圧を利用できるので、ケーシング１２の内部でモータジェネレータ１１を冷却する吸入空気ＡＲの流速を高めることができる。これにより、モータジェネレータ１１を効率的に冷却することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図７を参照して説明する。
なお、第２実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０Ａの構成要素が、図１～図６に関して前述した第１実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０の構成要素と同様である場合には、重複する説明は適宜省略し、以下、相違点を中心に説明する。

図７は、本発明の第２実施形態に係るハイブリッドエンジンを模式的に示すブロック図である。
上述した第１実施形態では、１つのエアクリーナが設けられている。すなわち、図５に示すエアクリーナ１４は、エンジン本体１Ａに新規な吸入空気ＡＲを供給するために、エンジン本体１Ａに設けられている。第１実施形態では、エアクリーナ１４から供給される全量の吸入空気ＡＲが、吸気系の一部としてのケーシング１２の内部空間ＳＰに導入されてモータジェネレータ１１を冷却し、その後に吸入空気ＡＳとしてエンジン本体１Ａの吸気系に供給される。なお、図２および図６を参照して前述した通り、第３配管２４が設けられている場合には、エアクリーナ１４から供給される吸入空気ＡＲの一部が第３配管２４を通り、ケーシング１２を介さずに第２配管２１に導かれる。また、エアクリーナ１４から供給される吸入空気ＡＲの他の一部が、ケーシング１２の内部空間ＳＰに導入されてモータジェネレータ１１を冷却し、その後に第２配管２１に導かれる。

これに対して、図７に示す第２実施形態のモータジェネレータ冷却装置１０Ａでは、第１エアクリーナ１４Ｔと第２エアクリーナ７０との２つのエアクリーナが設けられている。第１エアクリーナ１４Ｔは、第１実施形態のエアクリーナ１４に相当する。第２エアクリーナ７０は、エンジン本体１Ａに設けられている第１エアクリーナ１４Ｔとは別に追加して設けられている。言い換えれば、第２エアクリーナ７０は、第１エアクリーナ１４Ｔの吸気経路とは別の吸気経路に設けられている。第２エアクリーナ７０は、第１エアクリーナ１４Ｔに比べて、小型の装置である。第１エアクリーナ１４Ｔにより清浄化された吸入空気ＡＴは、主配管６０を介してブローバイガス混合継手２２に供給される。

第１配管２０の一端部２０Ａは、第２エアクリーナ７０に接続されている。第１配管２０の他端部２０Ｂは、ケーシング１２に接続されていて、ケーシング１２の内部空間ＳＰに通じている。このように、第１配管２０は、第２エアクリーナ７０とケーシング１２との間に設けられ、第２エアクリーナ７０を通った吸入空気ＡＲをケーシング１２の内部空間ＳＰ（図３参照）へ導くことができる。

一方、第２配管２１の一端部２１Ａは、ケーシング１２の内部空間ＳＰに接続されている。第２配管２１の他端部２１Ｂは、主配管６０の途中に接続されている。このように、第２配管２１は、ケーシング１２とエンジン本体１Ａの主配管６０との間に設けられ、ケーシング１２の内部空間ＳＰから排出された吸入空気ＡＲをエンジン本体１Ａの吸気系に導くことができる。

具体的に説明すると、第１エアクリーナ１４Ｔを通過した低温の清浄な吸入空気ＡＴは、第２配管２１を通った清浄な吸入空気ＡＲと主配管６０において合流し、ブローバイガス混合継手２２およびターボチャージャ７へ供給される。つまり、第２エアクリーナ７０を通った吸入空気ＡＲは、モータジェネレータ１１を冷却した後に、第１エアクリーナ１４Ｔを通った吸入空気ＡＴと合流し、エンジン本体１Ａに供給される。

本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０Ａによれば、ケーシング１２の内部でのモータジェネレータ１１の冷却に伴う圧力損失が加重される第２エアクリーナ７０の吸気経路は、エンジン本体１Ａに設けられた第１エアクリーナ１４Ｔの吸気経路とは別の吸入空気の専用吸気経路として設けられている。第２エアクリーナ７０の吸気経路を通った吸入空気ＡＲは、モータジェネレータ１１を冷却した後に、第１エアクリーナ１４Ｔの吸気経路を通った吸入空気ＡＴと合流する。合流した吸入空気は、ブローバイガス混合継手２２においてフローバイガスのガス成分Ｇとさらに合流し、吸入空気ＡＳとしてエンジン本体１Ａの吸気系に供給される。第２エアクリーナ７０の吸気経路の圧力損失よりも小さい圧力損失の第１エアクリーナ１４Ｔの吸気経路が存在するため、エンジン本体１Ａの吸気系に供給される吸入空気の負圧は、第２エアクリーナ７０の吸気経路のみが存在する場合に比べて小さい。このため、第２エアクリーナ７０の吸気経路のみが存在する場合に比べて、エンジン本体１Ａの吸気負圧を小さくすることができ、これに伴いエンジン本体１Ａの燃費を向上することができる。

また、第１実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０に関して前述した効果と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態に係るモータジェネレータ冷却装置１０Ａは、図２および図６に関して前述した第３配管２４を有していてもよい。これによれば、第１実施形態に関して前述した通り、第３配管２４は、エンジン本体１Ａの吸気負圧を小さくすることができ、これに伴いエンジン本体１Ａの燃費を向上することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。

１：エンジン、 １Ａ：エンジン本体、 １Ｐ：プーリ、 １Ｓ：出力軸、 ２：シリンダブロック、 ３：シリンダヘッド、 ４：ヘッドカバー、 ５：オイルパン、 ６：排ガス後処理装置、 ７：ターボチャージャ、 ８：ラジエータ、 ９：冷却ファン、 １０：モータジェネレータ冷却装置、 １０Ａ：モータジェネレータ冷却装置、 １１：モータジェネレータ、 １１Ｇ：出力軸、 １１Ｐ：プーリ、 １２：ケーシング、 １２Ｈ：第１孔部、 １２Ｒ：第２孔部、 １２Ｓ：流線形状部分、 １２Ｔ：先端部、 １３：エンジンルーム、 １４：エアクリーナ、 １４Ｔ：第１エアクリーナ、 １５：ボルト、 ２０：第１配管、 ２０Ａ：一端部、 ２０Ｂ：他端部、 ２１：第２配管、 ２１Ａ：一端部、 ２１Ｂ：他端部、 ２１Ｃ：中間部、 ２２：ブローバイガス混合継手、 ２３：フィルタ、 ２４：第３配管、 ２５：ブロア、 ２６：タービン、 ３０：フィン、 ３３：放熱部、 ３４：伝動ベルト、 ３５：動力伝達機構、 ３６：車輪、 ３７：作業装置、 ３９：ハーネス、 ４０：第１シール部材、 ４１：第２シール部材、 ５０：エンジンＥＣＵ、 ５１：ハイブリッドバッテリ、 ５２：昇圧コンバータ、 ５３：ハイブリッドＥＣＵ、 ６０：主配管、 ７０：第２エアクリーナ、 ＡＲ：吸入空気、 ＡＳ：吸入空気、 ＡＴ：吸入空気、 Ｇ：ガス成分、 ＳＰ：内部空間

Claims (10)

1. モータジェネレータを冷却するモータジェネレータ冷却装置であって、
   前記モータジェネレータを覆い収容するケーシングを備え、
   前記ケーシングは、エンジンに供給される吸入空気を浄化するエアクリーナと、前記エンジンと、の間に配置されており、
   前記エアクリーナを通った前記吸入空気を前記ケーシングの内部へ導く第１配管と、
   前記ケーシングと前記エンジンとの間に設けられ、前記ケーシングの内部から排出された前記吸入空気を前記エンジンの吸気系に導く第２配管と、
   をさらに備え、
   前記第１配管は、前記エアクリーナと前記ケーシングとの間に設けられており、
   前記第１配管の一端部は、前記エアクリーナに接続されており、
   前記第１配管の他端部は、前記ケーシングに接続されて前記ケーシングの内部に通じており、
   前記エアクリーナを通り前記第１配管を経て前記ケーシングの内部に流入した前記吸入空気が前記モータジェネレータを冷却し、前記ケーシングの内部で前記モータジェネレータを冷却した前記吸入空気が前記第２配管を経て前記エンジンの吸気系に導かれ、
   前記ケーシングの先端部は、流線形状部分を有しており、
   前記第２配管の中間部は、前記エンジンに接触しないように前記エンジンを迂回して配置されるとともに、前記エンジンの正面側を横切るように配置されたことを特徴とするモータジェネレータ冷却装置。
2. 前記ケーシングは、前記エンジンに固定されていることを特徴とする請求項１に記載のモータジェネレータ冷却装置。
3. 前記ケーシングは、外面に設けられた放熱用のフィンを有することを特徴とする請求項１または２に記載のモータジェネレータ冷却装置。
4. 前記第２配管の内部に設けられ、前記モータジェネレータを冷却した前記吸入空気に含まれる異物を除去するフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータジェネレータ冷却装置。
5. 前記第２配管は、前記第２配管の内部の熱を前記第２配管の外部に放出する放熱部を有することを特徴とする請求項１または４に記載のモータジェネレータ冷却装置。
6. 前記第１配管と前記第２配管とに接続され、前記第１配管を流れてきた前記吸入空気の一部を前記ケーシングを介さずに前記第２配管に導く第３配管をさらに備え、
   前記第３配管を通過した前記吸入空気は、前記第２配管と前記第３配管との接続部において、前記ケーシングの内部で前記モータジェネレータを冷却した前記吸入空気と合流し、前記エンジンの吸気系に導かれることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のモータジェネレータ冷却装置。
7. 前記ケーシングは、前記モータジェネレータの出力軸を通過させ前記ケーシングの外部に突出させる第１孔部を有し、
   前記第１孔部に設けられ、前記ケーシングと前記出力軸との間の気密を保持する第１シール部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のモータジェネレータ冷却装置。
8. 前記ケーシングは、前記モータジェネレータのワイヤハーネスを通過させ前記ケーシングの外部に導く第２孔部を有し、
   前記第２孔部に設けられ、前記ケーシングと前記ワイヤハーネスとの間の気密を保持する第２シール部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のモータジェネレータ冷却装置。
9. 前記エアクリーナは、前記エンジンに設けられた第１エアクリーナの吸気経路とは別の吸気経路に設けられた第２エアクリーナであり、
   前記第１エアクリーナの吸気経路の圧力損失は、前記第２エアクリーナの吸気経路の圧力損失よりも小さく、
   前記第２エアクリーナを通った前記吸入空気は、前記モータジェネレータを冷却した後に、前記第１エアクリーナを通った吸入空気と合流し前記エンジンに供給されることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載のモータジェネレータ冷却装置。
10. モータジェネレータを冷却するモータジェネレータ冷却装置を備えたハイブリッドエンジンであって、
    前記モータジェネレータ冷却装置は、
    前記モータジェネレータを覆い収容するケーシングを有し、
    前記ケーシングは、エンジンに供給される吸入空気を浄化するエアクリーナと、前記エンジンと、の間に配置されており、
    前記エアクリーナを通った前記吸入空気を前記ケーシングの内部へ導く第１配管と、
    前記ケーシングと前記エンジンとの間に設けられ、前記ケーシングの内部から排出された前記吸入空気を前記エンジンの吸気系に導く第２配管と、
    をさらに有し、
    前記第１配管は、前記エアクリーナと前記ケーシングとの間に設けられており、
    前記第１配管の一端部は、前記エアクリーナに接続されており、
    前記第１配管の他端部は、前記ケーシングに接続されて前記ケーシングの内部に通じており、
    前記エアクリーナを通り前記第１配管を経て前記ケーシングの内部に流入した前記吸入空気が前記モータジェネレータを冷却し、前記ケーシングの内部で前記モータジェネレータを冷却した前記吸入空気が前記第２配管を経て前記エンジンの吸気系に導かれ、
    前記ケーシングの先端部は、流線形状部分を有しており、
    前記第２配管の中間部は、前記エンジンに接触しないように前記エンジンを迂回して配置されるとともに、前記エンジンの正面側を横切るように配置されたことを特徴とするハイブリッドエンジン。