JPH0120304B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は自動車のリターダに係り、とくにリタ
ーダを発電機から構成し、この発電機が発電を行
なう際に外部からなされる仕事によつてトルクを
吸収し、制動力を得るとともに、上記発電機の電
機子コイルに負荷抵抗を接続し、この負荷抵抗に
よつて発電出力を熱に変換するようにした自動車
のリターダに関する。

自動車を制動するために従来より用いられてい
るリターダは渦電流を用いるものであつて、固定
子コイルによつて形成される磁場の中でロータを
回転させ、ロータに渦電流を発生させることによ
つて、運動エネルギを熱エネルギに変換するよう
になつていた。このような従来の渦電流式のリタ
ーダは、その大きさおよび重量が大きくなるとい
う欠点があつた。さらに上記ロータは冷却用のフ
インを備えているために、制動を行なわない場合
においても、上記フインによつて風損を生じ、燃
費を悪化させるという欠点があつた。

このような問題点に鑑みて、発電機から成るリ
ターダが提案されている。この発電機は例えば誘
導子型発電機から構成されており、しかもその回
転子がエンジンのフライホイールと兼用されるよ
うになつているために、リターダをコンパクトに
構成することができるようになる。ところが従来
のこの種のリターダにおいては、上記発電機の電
機子コイルに負荷抵抗を接続し、この負荷抵抗に
よつて起電力を熱に変換して消費するようにして
いた。しかもこの負荷抵抗は専用の冷却用のケー
シング内に収納され、水あるいはオイルによつて
冷却されるようになつていた。従つてこのような
リターダの冷却装置によれば、発電出力が有効に
利用されないという欠点があつた。さらに専用の
冷却装置を備えなければならず、このために構成
が複雑になるという欠点を有していた。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような欠点を解消するために、例えば特開
昭57−198319号公報などに見られるように、リタ
ーダを発電機で構成することにより、リターダの
作動にともなつて得た発電出力をバツテリに回収
するようにしたものがある。

しかしながら自動車に搭載されるバツテリは鉛
蓄電池が一般的であり、単位重量当りの蓄積し得
るエネルギの量は化石燃料の蓄積エネルギに比較
して著しく少い。このために通常は自動車の輸送
効率を向上させる見地からバツテリの容量をエン
ジンの始動、駐車灯等必要最小限に設定してい
る。またリターダの発電電流はエンジンの補機と
して設けられているオルタネータの発電電流に比
較して極めて大きく、しかもバツテリの充電電流
を大きくするとこれにともなつてバツテリの劣化
が加速度的に促進されるために、リターダの発電
電力をそのままバツテリに充電することは実質的
に不可能であり、前記従来例に見られるようにリ
ターダの作動にともなつて得た発電出力をバツテ
リに回収することが必ずしも有効であるとはいえ
なかつた。

従つて、リターダの作動により発生したエネル
ギ（電力）の少なくとも一部を車両としての必須
要件に消費してエンジンの耐久性あるいは暖機運
転特性などを向上させて総合的に経済性を向上さ
せれば、電力の蓄積手段（バツテリ）の容量増加
を必要としないので効率的である。

すなわちリターダを作動させてエンジンブレー
キをかけながら長い坂を下る場合には、自動車の
エンジンが過冷却され、必要以上に燃焼室の温度
が低下していた。そしてこのような降坂の後に、
エンジンを全負荷で駆動して登坂を行なうと、急
激にエンジンの温度が上昇することになる。従つ
てこのようにリターダを作動させながらエンジン
ブレーキをかけて走行を行なつた後に、全負荷で
エンジンを駆動すると、エンジンにヒートサイク
ルが生じ、ピストンリングやシリンダライナが著
しく摩耗するという欠点があつた。

またエンジンを始動させた後に暖機運転を行な
う場合において、エンジンの温度が低い場合に
は、エンジンの内部における燃焼が完全に行なわ
れず、このために排気ガス中に白煙が多く排出さ
れるという欠点があつた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、リターダを構成する発電機の出力を
有効に利用して吸気を加熱することにより、リタ
ーダを作動させた場合におけるエンジンの過冷却
を防止するとともに、エンジンの暖機時おける排
気ガス中の白煙の発生を防止するようにした自動
車のリターダを提供することを目的とするもので
ある。

上記目的を達成するために本発明は、リターダ
を構成する発電機の回転子をエンジンのクランク
シヤフトに結合し、発電機の電機子コイルに接続
されて発電出力を熱に変換する抵抗の少なくとも
一部でエンジンの吸気系に介装したエアインテー
クヒータの発熱体を構成したことを特徴としてい
る。

〈作用〉 上記の構成の成るリターダにおいて、リターダ
を構成する発電機に励磁電流が供給されていない
ときは、発電機は単なる回転体として機能するの
みであるので実質的なエネルギの消費が行なわれ
ない。

発電機に励磁電流を供給すると、その界磁コイ
ルが励磁されるので発電機として機能し、この発
電機の駆動に要するエネルギが消費されるので制
動作用が行なわれる。またこのような発電によつ
て得られた電力の少なくとも一部がエンジンの吸
気系に介装されているエアインテークヒータの発
熱体を構成する負荷抵抗によつて消費されるため
に、この負荷抵抗の発熱作用でエンジンの吸気が
加熱される。

従つてリターダの作動によつてエンジンの燃焼
室の発熱量が低下した状態においても、加熱され
た吸気が供給されるのでエンジンの過冷却が予防
される。

またエンジンの暖機運転中にリターダを作動さ
せると、このリターダの作動によつてエンジンの
負荷が増加し、これにより燃料の供給量が増加し
て発熱量が増大する。同時にリターダの作動によ
つて得られた電力の少なくとも一部がエアインテ
ークヒータに供給されて吸気の加熱を行なう。従
つて暖機運転中にリターダを作動させればエンジ
ンの負荷が増加するので燃焼室内での発熱量が増
加し、しかも負荷となつたリターダの出力（発生
電力）の少なくとも一部によつて吸気が加熱され
るので燃焼温度が低いことに起因する白煙の排出
を抑制できるとともに暖機運転時間を短縮するこ
とができる。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。まず第１の実施例につき第１図〜第５
図につき説明する。第１図は本実施例に係るリタ
ーダを備えたエンジン１を示すものであつて、こ
のエンジン１は例えばデイーゼルエンジンから構
成されている。そしてこのエンジン１の背面側に
はフライホイールハウジング２が設けられてお
り、このハウジング２内にはクランクシヤフト３
に固着されたフライホイール４が収納されている
（第２図参照）。さらにフライホイールハウジング
２の背面側にはトランスミツシヨン５が配されて
おり、エンジン１の回転数を適当な値に変速し、
プロペラシヤフト６を介して駆動輪へ伝達するよ
うになつている。

つぎにこのエンジン１に設けられているリター
ダの構造について述べると、第２図に示すように
フライホイールハウジング２内に収納されたフラ
イホイール４の外周面には、円周方向に沿つて所
定のピツチで誘導子磁極７が設けられている。そ
してこの磁極７を備えたフライホイール４が誘導
子型発電機の回転子を構成しており、この発電機
が自動車のリターダを構成するようになつてい
る。ハウジング２の上下にはそれぞれケース８が
設けられており、このケース８内には誘導子型発
電機の固定子が収納されている。

この固定子は第３図に示すようにフライホイー
ル４の円周方向に配列された複数のポールコア９
を備えている。ポールコア９の下端部は上記誘導
子磁極７に微小なエアギヤツプを介して対向する
とともに、その上端部は固定子ヨーク１０を介し
てケース８の蓋板に固着されている。そしてポー
ルコア９には電機子コイル１１と界磁コイル１２
とがそれぞれ巻装されている。なお電機子コイル
１１は２つのポールコア９に跨つて巻装されてい
るのに対して、界磁コイル１２はそれぞれのポー
ルコア９に１つずつ巻装されている。そして界磁
コイル１２は第２図に示すように、コントローラ
１３を介してバツテリ１４と接続されている。こ
れに対して電機子コイル１１は負荷抵抗１５と接
続されている。

この負荷抵抗１５は第４図に示すように、ケー
シング１６内に配されている。そしてこのケーシ
ング１６と発熱体を構成する負荷抵抗１５とによ
つてエアインテークヒータ１７が形成されてい
る。エアインテークヒータ１７は、エンジン１の
側面側に取付けられた吸気マニホールド１８と吸
気管１９との間に配されている。そしてこの吸気
管１９にはインタクーラ２０が接続されるととも
に、吸気管１９はターボチヤージヤ２１のコンプ
レツサ２２と接続されるようになつている。コン
プレツサ２２の入口側はエアクリーナ２３に接続
されている。なお上記ターボチヤージヤ２１のタ
ービン２４は、排気管２５に接続されるととも
に、タービン２４の入口側は排気マニホールド２
６と接続されている。

つぎに上記負荷抵抗１５から成る発熱体とケー
シング１６とによつて構成されるエアインテーク
ヒータ１７について述べると、エアインテークヒ
ータ１７は第５図に示すように構成されており、
そのケーシング１６の両端は吸気管１９と接続さ
れている。そしてこのケーシング１６内には、コ
イル状に巻装された発熱体１５が配されている。
この発熱体１５の両端は端子２７によつてケーシ
ング１６に保持されるようになつている。そして
この端子２７を介して上記電機子コイル１１の出
力が供給されるようになつている。

つぎに以上の構成に係るこの自動車のリターダ
の動作について説明する。例えば自動車が長い坂
を下る場合には、運転席に設けられているリター
ダスイツチを投入する。すると第２図に示すコン
トローラ１３を介してバツテリ１４からこの誘導
子型発電機の界磁コイル１２に電流が流れ、コイ
ル１２が励磁されることになる。界磁コイル１２
は第３図に示すようにポールコア９を２つずつ互
に逆向きに磁化するとともに、共通の電機子コイ
ル１１が巻装された一対のポールコア９が互に異
極となるように磁化する。従つてある瞬間におい
ては第３図において点線で示すような磁気回路２
８が形成され、これに対してフライホイール４が
回転して誘導子磁極７がポールコア９のピツチに
相当する角度だけ移動すると、第３図において鎖
線で示すような磁気回路２９が形成される。

これらの磁気回路２８，２９を通過する磁束は
ともに電機子コイル１１を鎖交するとともに、２
つの磁気回路２８，２９を通過する磁束の向きは
互に反転することになる。従つてこの磁束の変化
によつて電機子コイル１１に起電力が誘起され、
この誘導子型発電機が発電を行なうことになる。
このことはエンジン１あるいは車両がフライホイ
ール４を駆動することになり、このときに外部か
らなされる仕事がトルクを吸収し、これによつて
制動力が得られることになる。従つてこの誘導子
型発電機の発電によつて車両が制動力を受け、減
速されるようになる。

このようにして発電された出力は第４図および
第５図に示すエアインテークヒータ１７の発熱体
１５によつて消費されるようになつている。すな
わちリターダを構成する発電機の出力はこの発熱
体から成る負荷抵抗１５によつて熱に変換される
ことになる。そしてこのエアインテークヒータ１
７は吸気管１９と吸気マニホールド１８との間に
接続されているために、吸気管１９およびマニホ
ールド１８を通してエンジンに供給される吸気を
加熱することになる。従つてリターダによつてエ
ンジン１あるいは車両の制動を行なつている場合
には、このエアインテークヒータ１７によつて吸
気の加熱が行なわれることになる。

一般にリターダによつてエンジン１あるいは車
両に制動力を与えている場合には、アクセルペダ
ルが完全に戻されており、エンジン１への燃料の
供給はほとんど行なわれていない状態にある。従
つて吸気の加熱を行なわない場合には、エンジン
１の内部の温度が急激に低下し、過冷却されるこ
とになる。しかるに本実施例に係る自動車におい
ては、リターダが作動している場合には負荷抵抗
１５によつて吸気の加熱を行なうようにしている
ために、リターダの作動時におけるエンジン１の
内部の異常な温度降下を防止し、これによつてエ
ンジンの過冷却を阻止することができるようにな
る。従つてリターダの制動を解除し、エンジン１
を全負荷で運転させた場合においても、急激な温
度変化がエンジン１の内部に生ずることがなく、
このためにヒートサイクルの発生を防止すること
ができる。従つてこのヒートサイクルによるピス
トンリングあるいはシリンダライナの摩耗を防止
することが可能となり、エンジン１の長寿命化を
図ることができるようになる。

さらに本実施例に係るリターダは、エンジン１
の暖機運転を行なう場合においても、吸気の加熱
行なうようにしている。すなわちエンジン１を始
動させた後に暖機運転を行なう場合は、運転席に
設けられているリターダスイツチを投入する。す
るとバツテリ１４から界磁コイル１２に電流が供
給され、これによつてリターダが作動して発電出
力を生ずるようになる。そしてこの発電出力はエ
アインテークヒータ１７を構成する発熱体１５に
よつて消費されるようになつており、この発熱体
１５の発熱によつて吸気の加熱を行なうようにし
ている。従つてエンジン１の暖機を行なう場合に
おいても、このエンジン１に吸気管１９および吸
気マニホールド１８を通して供給される吸気の温
度が高くなり、より完全な燃焼が達成され、しか
も発電が行なわれることによつてエンジンの負荷
が増加するために無負荷運転の場合に比較して燃
料の供給量が増加して燃焼室内の発熱量が増大す
るというように、吸気の加熱に加えて発熱量の増
大が行なわれるために燃焼温度が上昇する。従つ
て不完全燃焼に伴なう白煙の排気ガス中における
量が少なくなり、あるいは白煙の排出を防止する
ことが可能となる。

つぎに上記実施例の変形例を第６図および第７
図につき説明する。上記実施例のエアインテーク
ヒータ１７は第５図に示すように構成されてお
り、円筒状を成すケーシング１６内にコイル状の
発熱体１５を配するようにしていたが、このよう
な構成に代えて第６図に示すように、ケーシング
１６内に屈曲した発熱体１５を配してもよい。こ
の場合においても、発熱体１５の両端をケーシン
グ１６に端子２７を介して保持させておくように
する。あるいはまた第７図に示すように、矩形断
面のケーシング１６内に屈曲した発熱体１５を配
するとともに、その両端を端子２７によつてケー
シング１６に保持させるようにしてもよい。これ
ら２つの変形例においても、その内部を吸気が通
過する際に、発熱体１５の生ずる熱によつて吸気
の加熱を行なうことができる。

また上記第１の実施例においては、第４図に示
すように負荷抵抗１５をエアインテークヒータ１
７の発熱体とし、このエアインテークヒータ１７
を吸気マニホールド１８と吸気管１９との間に接
続するようにしているが、このエアインテークヒ
ータ１７は吸気系の他の位置に装着してもよい。
例えばインタクーラ２０と吸気マニホールド１８
との中間の位置において、吸気管１９に接続する
ようにしてもよい。あるいはまたインタクーラ２
０とターボチヤージヤ２１のコンプレツサ２２と
の間に接続するようにしてもよい。あるいはまた
ターボチヤージヤ２１のコンプレツサ２２をエア
クリーナ２３との間に装着するようにしてもよ
い。さらにはまたエアクリーナ２３の空気の取入
れ口側に装着するようにすることも可能である。

つぎに本発明の第２の実施例を第８図および第
９図につき説明する。なおこの実施例において、
上記第１の実施例と対応する部分には同一の符号
を付すとともに、同一の構成の部分についてはそ
の説明を省略する。この第２の実施例において
は、エアインテークヒータ１７のケーシングが第
８図に示すように矩形断面を有している。そして
このケーシング１６の内部空間を横切るように、
５本の負荷抵抗３１〜３５が装着されている。こ
れらの負荷抵抗３１〜３５は互に独立した抵抗か
ら構成されている。これらの負荷抵抗３１〜３５
は第９図に示すように、切換えスイツチ３６を介
して誘導子型発電機の電機子コイル１１とバツテ
リ１４とにそれぞれ選択的に接続されるようにな
つている。また５つの負荷抵抗３１〜３５は互に
直列に接続されるとともに、２つの抵抗の接続点
にはそれぞれスイツチ３７，３８，３９，４０が
接続されている。

以上のような構成において、エンジン１を低温
時に始動させる場合には、第９図に示す切換えス
イツチ３６を実線で示すようにバツテリ１４側に
切換えるとともに、４つのスイツチ３７〜４０を
それぞれ開いておく。すると５つの抵抗３１〜３
５は互に直列に接続されることになり、このため
にその合成抵抗の値が大きくなる。従つてバツテ
リ１４から抵抗３１〜３５の直列回路へ流れる電
流の量が非常に小さくなる。このように低温時に
おけるエンジン１の始動を行なう場合には、バツ
テリ１４によつてエアインテークヒータ１７を加
熱させ、吸気を暖めるようにしている。

これに対してリターダを作動させる場合には、
第９図に示すスイツチ３６をリターダの電機子コ
イル１１側へ点線で示すように切換えるととも
に、４つのスイツチ３７〜４０をそれぞれ閉じ
る。このようにすると電機子コイル１１に対して
５つの負荷抵抗３１〜３５が並列に接続されるこ
とになり、電機子コイル１１から５つの負荷抵抗
３１〜３５へ多量の電流を流すことが可能にな
り、これによつてリターダの発電出力を効果的に
消費することができるようになる。

このように本実施例に係るリターダにおいて
は、そのエアインテークヒータ１７によつて始動
時における吸気の加熱をも行なうようにしている
ために、負荷抵抗３１〜３５がさらに有効に利用
されることになる。さらにこの実施例において
も、リターダが作動される場合には５つの負荷抵
抗３１〜３５によつて吸気の加熱を行ない、エン
ジン１の過冷却を防止することができる。また暖
機運転時における吸気の加熱によつて白煙の排出
を防止することができる。

つぎに本発明の第３の実施例を第１０図につき
説明する。なおこの実施例においても、上記２つ
の実施例と対応する部分には同一の符号を付すと
ともに、同一の構成の部分についてはその説明を
省略する。この実施例の特徴は、リターダの発電
出力を消費するために、負荷抵抗１５の他に２つ
の主抵抗４２，４３を設けていることにある。主
抵抗４２はエンジン１の冷却水を暖めるためのも
のであつて、ウオータタンク４４の内部に配され
ている。なおこのウオータタンク４４はウオータ
ポンプ４５を介してラジエータ４６およびサーモ
スタツト弁４７と接続されており、ラジエータ４
６で冷却され、あるいはラジエータ４６を通るこ
となくサーモスタツト弁４７から送られた冷却水
をポンプ４５によつてエンジン１内へ導入する管
路中に設けられている。なおラジエータ４６の入
口側は、サーモスタツト弁４７を介してエンジン
１のウオータジヤケツトと接続されている。また
第２の主抵抗４３は、エンジン１のシリンダブロ
ツクの下部に配されたオイルパン４８内に配され
ており、エンジンの潤滑オイルを加温するように
なつている。そしてこれら２つの抵抗４２，４３
はリターダの電機子コイルと接続されている。こ
れに対してエアインテークヒータ１７の負荷抵抗
１５は切換えスイツチ４９を介してリターダの電
機子コイル１２とバツテリ１４とに接続されるよ
うになつている。

以上のような構成において、このエンジン１を
低温下で始動させる場合には、バツテリ１４によ
つてリターダの界磁コイル１２を励磁せず、この
リターダを作動させない。そして第１０図に示す
切換えスイツチ４９を実線で示すようにバツテリ
１４側に接続する。するとバツテリ１４によつて
負荷抵抗１５が発熱し、吸気管１９を通して導入
される吸気を加熱することになる。従つてこのエ
アインテークヒータ１７によつて吸気を暖め、エ
ンジン１の始動を容易に行なうことができるよう
になる。

つぎにこのエンジン１の暖機運転を行なう場合
には、バツテリ１４によつてリターダの界磁コイ
ル１２を励磁し、このリターダを作動させる。そ
して切換えスイツチ４９を第１０図において点線
で示すようにリターダ側へ切換え、リターダの出
力によつて負荷抵抗１５を発熱させる。従つてこ
の場合には、吸気管１９を通つて導入された吸気
はリターダの発電出力によつて加熱されることに
なり、この吸気加熱によつて白煙の排出を防止す
ることができる。さらにこの場合においては、リ
ターダの出力を主抵抗４２に供給し、この抵抗４
２の発熱によつてエンジン１の冷却水の温度上昇
を図るようにしている。さらにリターダの出力は
主抵抗４３に供給され、この抵抗４３の発熱によ
つてエンジン１の潤滑オイルの昇温を行なうよう
にしている。従つてこのような構成によれば、暖
機時におけるエンジン１の冷却水および潤滑オイ
ルの温度上昇が促進され、暖機が速やかに行なわ
れることになる。

さらにこの実施例においては、リターダによつ
て制動力を得る場合にはバツテリ１４によつて界
磁コイル１２を励磁する。そしてこのリターダの
出力を負荷抵抗１５、主抵抗４２，４３にそれぞ
れ供給する。負荷抵抗１５にリターダの発電出力
を供給して吸気の加熱を行なうことにより、制動
時におけるエンジン１の燃焼室の冷却を防止し、
燃焼室を構成する部品の摩耗を低減することがで
きる。さらにまたこのリターダの出力は主抵抗４
２，４３にそれぞれ供給されるために、制動時に
おけるエンジン１の冷却水の温度および潤滑オイ
ルの温度を上昇させることになる。このようにし
てエンジン１の過冷却が防止されることになる。

〈発明の効果〉 以上に述べたように本発明は、リターダを構成
する発電機の電機子コイルと接続される負荷抵抗
の少なくとも一部で吸気系に介装したエアインテ
ークヒータの発熱体を構成し、この負荷抵抗の発
熱によつて吸気の加熱を行なうようにした自動車
のリターダに関するものである。従つて本発明に
よれば、リターダの作動時おける吸気の加熱を行
なうことにより、エンジンの過冷却を防止するこ
とができる。またエンジンの暖機運転時にリター
ダを作動させることでエンジンの負荷を増加させ
て燃料の供給量を増加させて発熱量を増大させる
と同時に、リターダの作動によつて得られた電力
の少なくとも一部や供給されるエアインテークヒ
ータで吸気を加熱して燃焼温度を上昇させる。こ
のために燃焼条件が改善され、暖機運転中におけ
る白煙の排出を抑制できるとともに暖機運転時間
を短縮することができる。さらに本発明によれ
ば、発電機の電機子コイルに接続されている負荷
抵抗の少なくとも一部でエアインテークヒータの
発熱体を構成するというように、リターダの構成
部品とエアインテークヒータの構成部品とを兼用
しているために部品点数の増加を抑制することも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るリターダ
を備えたエンジンの側面図、第２図は同リターダ
の斜視図、第３図は同リターダの固定子の展開拡
大縦断面図、第４図はこのリターダを備えたエン
ジンの吸気系を示す平面図、第５図はこの吸気系
に取付けられたエアインテークヒータの拡大縦断
面図、第６図および第７図はエアインテークヒー
タの変形例を示す拡大断面図、第８図は本発明の
第２の実施例に係るリターダに接続される負荷抵
抗を備えたエアインテークヒータの拡大断面図、
第９図は同負荷抵抗の接続を示す回路図、第１０
図は本発明の第３の実施例に係るリターダを備え
たエンジンの側面図である。なお図面に用いた符
号において、 ２……フライホイールハウジング、４……フラ
イホイール、７……誘導子磁極、９……ポールコ
ア、１１……電機子コイル、１２……界磁コイ
ル、１５……負荷抵抗（発熱体）、１６……ケー
シング、１７……エアインテークヒータ、１９…
…吸気管、３１〜３５……負荷抵抗、４２，４３
……主抵抗、４４……ウオータポンプ、４８……
オイルパンである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 誘導子型発電機で構成したリターダをエンジ
   ンに結合することにより、この発電機が発電を行
   なう際に外部からなされる仕事によつてトルクを
   吸収して制動力を得るとともに、前記発電機の電
   機子コイルに接続した負荷抵抗によつて発電出力
   を熱に変換するようにしたリターダにおいて、前
   記発電機の回転子をエンジンのクランクシヤフト
   に結合する一方、前記負荷抵抗の少なくとも一部
   でエンジンの吸気系に介装したエアインテークヒ
   ータの発熱体を構成したことを特徴とする自動車
   のリターダ。