JPH0569328U - ハイブリッドエンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンと電動機を組合わせたハイブリッド
エンジンにおいて、エンジンと電動機の冷却系を一体化
することにより、それぞれの冷却を適正化し、エンジン
の排気ガスエミッション等も向上する。 【構成】 ハイブリッドエンジン１として、エンジン２
の駆動系に電動機３を単独駆動可能に連結し、電動機３
を密閉した水冷式に構成して、エンジン２の冷却系と電
動機の冷却系を単一の強制循環経路２０により一体構成
する。そして冷態時に電動機３のみを駆動し、このとき
電動機３の発熱により冷却水を介してエンジン２を暖機
し、暖機後にエンジン２を駆動するように制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、エンジンと電動機を組合わせたハイブリッドエンジンの冷却装置に 関し、詳しくは、エンジンと電動機の冷却システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

車両用エンジンとして、エンジンに電動機を組合わせたハイブリッドエンジン が既に知られており、エンジンの燃費や排気ガスエミッションの向上に対して期 待されている。従来、この種のハイブリッドエンジンにおいて、エンジンの冷却 系は水冷式が、電動機の冷却系は空冷式がそれぞれ採用されている。このため電 動機では、発熱を空冷式に冷却することから、防水、防音等のための密閉構造が 困難であった。またエンジンでは、冷態時に機関各部と冷却水の温度が低いため に、暖機時間が長くなり、この場合の走行性、排気ガスエミッションが悪化する 等の問題がある。そこでこれらのエンジンと電動機の冷却系を、適正化すること が望まれる。

【０００３】 従来、上記ハイブリッドエンジンの冷却装置に関しては、例えば特公昭６３− ２５１６６号公報の先行技術があり、リターダの作動中に発生する熱を回収した 液体を、エンジンを冷却する強制循環路に導入して、エンジンとリターダの冷却 系を一体化することが示されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記先行技術のものにあっては、エンジンに電気制動する機能を有 するリターダを組合わせた方式であるから、本考案の対象とするエンジンと電動 機を組合わせた方式とは異なる。またリターダの熱エネルギ回収は、走行中の減 速時に電気制動される場合にのみ断続的に行われるので、冷態時のエンジンの冷 却水の上昇等には有効に作用することができない。

【０００５】 本考案は、この点に鑑みてなされたもので、エンジンと電動機を組合わせたハ イブリッドエンジンにおいて、エンジンと電動機の冷却系を一体化することによ り、それぞれの冷却を適正化し、エンジンの排気ガスエミッション等も向上する ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため本考案は、エンジンの駆動系に電動機を単独駆動可能 に連結するハイブリッドエンジンにおいて、電動機を密閉した水冷式に構成し、 エンジンの冷却系と電動機の冷却系を単一の強制循環経路により一体構成するも のである。

【０００７】

【作用】

上記構成に基づき、ハイブリッドエンジンのエンジンと電動機とが、常に強制 循環経路の冷却水により同一に冷却される。そこで冷態時に電動機のみを駆動す るように制御されると、電動機の発熱を冷却した冷却水によりエンジンの機関温 度を上昇するように暖機され、この暖機後にエンジンを駆動するように制御する ことで、エンジンの排気ガスエミッション等が良好になる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図１において、本考案のハイブリッドエンジンを車両用エンジンに適応した場 合の全体の構成について説明すると、ハイブリッドエンジン１として内燃機関の エンジン２と電動機３を有する。エンジン２の出力軸４はワンウエイクラッチ５ を介して電動機３に連結され、電動機３の出力軸６がクラッチ７を介して変速機 ８に連結される。そして変速機８の出力軸９がディファレンシャル装置１０、車 軸１１を介して駆動輪１２に伝動構成され、電動機３の単独、またはエンジン２ と電動機３により駆動することが可能に構成される。

【０００９】 またエンジン２と電動機３の冷却系について説明すると、エンジン２の冷却通 路２１がサーモスタット２２を介してラジエータ２３に連通される。また電動機 ３は水冷式の密閉構造であり、その発熱部の冷却通路２４がホース２５によりエ ンジン２の冷却通路２１に連通される。そしてホース２５の途中にはモータ２６ を備えた電動式のポンプ２７が設けられて、エンジン２と電動機３を一体化した 強制循環経路２０に構成される。

【００１０】 次いでハイブリッドエンジン１等の制御系について説明する。先ずキースイッ チ３０、アクセル開度センサ３１等の信号が入力する電動機制御部４０を有し、 キースイッチ３０をＯＮするとバッテリ４１から励磁電流Ｉｍを電動機３に供給 可能にし、アクセル開度に応じた励磁電流Ｉｍにより電動機３の出力を可変制御 する。またキースイッチ３０、水温センサ３２の信号が入力するエンジン駆動判 定部４２を有し、キースイッチ３０のＯＮ後に所定時間ａだけ経過し、水温Ｔｗ が設定値ｂ以上になると、電動機駆動を継続する一方、エンジン駆動を判断して 駆動信号をエンジン制御部４３に出力する。エンジン制御部４３は駆動信号が入 力すると、エンジン回転数センサ３３、アクセル開度センサ３１等の信号により スタータ信号、点火信号、燃料噴射信号を出力してエンジン２を駆動し、電動機 出力とエンジン出力により駆動可能となる。電動機制御部４０ではバッテリ４１ の充電量Ｂをチェックし、所定充電量Ｂｏより減じた場合は電動機３の励磁電流 Ｉｍを制御して、ブレーキを検出した時は上記同様発電機運転に切換える。更に キースイッチ３０、アクセル開度センサ３１等の信号はポンプ制御部４４に入力 して、キースイッチ３０のＯＮ時にポンプモータ２６の電流を制御するように構 成される。

【００１１】 次に、この実施例の作用を、図２のフローチャートを用いて説明する。先ずス テップＳ１でキースイッチ３０の操作をチェックしてＯＮすると、ステップＳ２ に進んでポンプ制御部４４によりモータ２６に電流を供給してポンプ２７を駆動 する。そこで強制循環経路２０により冷却水が、エンジン２と電動機３の両者の 間を流れて共通に冷却すると共に、同一の温度に定めるようになる。その後ステ ップＳ３で時間ｔをチェックし、所定の時間ａ以内の場合はステップＳ４に進む 。また所定の時間ａを経過するとステップＳ５に進んで水温Ｔｗをチェックし、 設定値ｂより低い冷態時の場合は同様にステップＳ４に進む。

【００１２】 こうしてキースイッチ３０をＯＮした直後、または冷態時にはステップＳ４に 進んで、電動機制御部４０により電動機３に励磁電流Ｉｍが供給されるのであり 、こうして先ずハイブリッドエンジン１の電動機３のみが駆動する。このとき駆 動系のワンウエイクラッチ５がフリーになり、このためエンジン２は停止状態に 保持されて電動機３のみが単独で回転駆動する。そこでこの電動機駆動状態でク ラッチ７を接続すると、その電動機動力が変速機８で変速して駆動輪１２に伝達 して車両走行する。この場合に電動機制御部４０では、アクセル開度に応じて電 動機３の励磁電流Ｉｍを可変して電動機３の動力を変化するように制御され、こ れによりアクセル操作に応じた出力特性を生じて走行する。

【００１３】 また上記冷態時には電動機走行してエンジン２は停止状態に保持されるため、 エンジン２は濃混合気による暖機運転が不要になって、有害なＨＣ、ＣＯを全く 排出しなくなる。一方、この電動機走行時には、電動機３において銅損、鉄損等 により発熱するが、この発熱は冷却水により密閉状態で効果的に吸収されること になる。そして、この場合に電動機３を冷却することにより温度上昇した冷却水 は、一体化した強制循環経路２０によりエンジン２の冷却通路２１に流れてその 機関温度を上昇するようになり、こうして電動機３の発熱を利用してエンジン２ が自動的に暖機される。

【００１４】 その後所定の時間ａを経過し、且つ水温Ｔｗが設定値ｂ以上になってもステッ プＳ６で電動機駆動を継続し、ステップＳ７ではエンジン駆動判断され、ステッ プＳ７からステップＳ８に進んでエンジン運転状態をチェックし、始動前の場合 はステップＳ８に進んでエンジン制御部４３によりスタータ信号、点火信号、燃 料噴射信号が出力してエンジン２が始動する。このエンジン始動時には既に暖機 されているので、最初から希薄混合気で良好に燃焼することができ、燃費や排気 ガスエミッションが良好になる。そしてこれ以降は、ハイブリッドエンジン１の エンジン２と電動機３が共に駆動し（ステップＳ９）、ワンウエイクラッチ５が ロックして両者の動力が出力され、クラッチ７の接続によりエンジン動力と電動 機動力により車両走行する。ステップＳ１０では、バッテリ４１の充電量チェッ クを行い、所定値に達していないときはステップＳ１１で電動機を発電機に切換 える。そうでないときはステップＳ１２で走行状態よりエンジンブレーキ判定を 行い、エンジンブレーキ時にはステップＳ１１に進んで電動機を発電機に切換え る。

【００１５】 このエンジン動力と電動機動力による走行時には、出力特性の一部が電動機３ の動力で負担されることになるため、エンジン動力はその分だけ少なくて済み、 これに伴いエンジン２の燃費や排気ガスエミッションが低減する。またエンジン ２と電動機３には強制循環経路２０により同一の冷却水が循環して共通に冷却さ れ、且つサーモスタット２２とラジエータ２３により放熱して、エンジン２と電 動機３が同時に所定の温度に制御されて過熱が防止される。

【００１６】 以上、本考案の実施例について説明したが、ハイブリッドエンジンのエンジン と電動機の組合わせの異なる方式にも、同様に適応することができる。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、エンジンと電動機を組合わせたハイブ リッドエンジンにおいて、エンジンと電動機の冷却系が一体構成されるので、電 動機の発熱を利用してエンジンを自動的に暖機することができる。このためエン ジンは常に暖機した以降始動して運転することが可能になり、これにより濃混合 気による暖機運転が不要になって、燃費や排気ガスエミッションを大幅に低減す ることができる。電動機は水冷式で所定の温度に制御されるので、耐久性、効率 を向上できる。また電動機は密閉構造が可能になって、防音、防水を有効に行う ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るハイブリッドエンジンの冷却装置
の実施例の駆動系、冷却系、制御系を示す構成図であ
る。

【図２】ハイブリッドエンジンの動作を説明するフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ ハイブリッドエンジン ２ エンジン ３ 電動機 ２０ 強制循環経路 ２１，２４ 冷却通路 ２２ サーモスタット ２３ ラジエータ ２５ ホース ２７ ポンプ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの駆動系に電動機を単独駆動可
   能に連結するハイブリッドエンジンにおいて、電動機を
   密閉した水冷式に構成し、エンジンの冷却系と電動機の
   冷却系を単一の強制循環経路により一体構成することを
   特徴とするハイブリッドエンジンの冷却装置。
2. 【請求項２】 上記ハイブリッドエンジンは、始動時ま
   たは冷態時に冷却系と電動機のみを駆動し、エンジンは
   暖機された以降に運転するように制御されることを特徴
   とする請求項１記載のハイブリッドエンジンの冷却装
   置。