JPH0622111Y2

JPH0622111Y2 - エネルギ回生装置

Info

Publication number: JPH0622111Y2
Application number: JP1987012824U
Authority: JP
Inventors: 光雄町田; 正憲小森; 文章北村; 恵一新村; 秀一中村
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1987-02-02
Filing date: 1987-02-02
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2002-02-02
Also published as: JPS63121717U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、エンジンの排気エネルギと車両制動時のブレ
ーキエネルギとを回生するエネルギ回生装置に関する。

［従来技術］エンジンの排気エネルギの回生装置としては、２段式排
気ターボの２段目でゼネレータを回しパワーを回収する
装置が知られており（「自動車技術」ＶＯＬ．４０，Ｎ
Ｏ．１，１９８６１１７〜１１８頁図８、図９参
照）、また車両減速時のブレーキエネルギの回生装置と
しては、実開昭５７−１８８５３２号公報および実開昭
５８−１５５３９号公報記載の車両用駆動補助装置が知
られている。

ところで、排気ターボ付エンジンのエネルギ回生装置は
高速高負荷でしか排気エネルギを回収することができな
い。そのため市街地や一般道路では動力性能、燃費改善
の効果がなかった。

［考案の目的］したがって本考案の目的は、高速道路だけでなく市街地
や一般道路でも排気エネルギを回収し、ブレーキ時に回
収したブレーキエネルギとともに動力として利用するエ
ネルギ回生装置を提供することにある。

［考案の構成］本考案によれば、変速機にクラッチを介して可変オイル
ポンプ・モータを連結し、そのオイルポンプ・モータの
出口側または入口側を切換弁を介して選択的にアキュム
レータに接続し、エンジンの排気通路に排気タービン
と、その排気タービンをバイパスするバイパス弁を備え
たバイパス通路とを設け、その排気タービンに減速機を
介してオイルポンプを接続し、オイルポンプの出口側を
逆止弁を介して前記アキュムレータに接続するととも
に、高速高負荷時および車両制動時はバイパス弁を閉じ
排気タービンの出力でオイルポンプを作動してオイルを
アキュムレータに蓄圧し、車両制動時はクラッチを接続
し、可変オイルポンプ・モータの出口側をアキュムレー
タに接続してオイルを蓄圧し、定常走行時や加速時は可
変オイルポンプ・モータの入口側をアキュムレータに接
続し、クラッチを接続して変速機に駆動力を付加するよ
うに制御する制御装置を設けている。

［考案の作用効果］したがって、高速高負荷域および車両制動時ではバイパ
ス弁を閉じ、排気タービンの出力でオイルポンプを駆動
してオイルポンプにより高速道路だけでなく市街地や一
般道路でも排気エネルギを油圧の形でアキュムレータに
回収し、車両制動時は可変オイルポンプ・モータをオイ
ルポンプとして作動し、ブレーキ力を向上するととも
に、ブレーキエネルギを油圧の形でアキュムレータに回
収し定常走行時や加速時はアキュムレータの油圧エネル
ギを放出して可変オイルポンプ・モータをオイルモータ
として作動し、変速機に駆動力を付加してエンジン出力
を増大し、走行燃費を向上することができる。

［好ましい実施の態様］本考案の実施に際し、クラッチにはクラッチ機構を備え
た動力取出し装置（ＰＴＯ）を用いるのが好ましい。

本考案の実施に際し、可変オイルポンプ・モータには可
変容量形の斜軸式ポンプ・モータを用い、オイルポンプ
として作動させる際は、吐出量をブレーキ踏込量に比例
して制御し、オイルモータとして作動させる際は、吐出
量をアクセル開度に比例して制御するのが好ましい。

本考案の実施に際し、低圧アキュムレータを設け、オイ
ルポンプ・モータがオイルポンプとして作動時は入口側
に接続し、オイルモータとして作動時は出口側に接続す
るのが好ましい。

本考案の実施に際し、オイルポンプには定容量形のもの
を用いるのが好ましい。

［実施例］以下図面を参照して本考案の実施例を説明する。

第１図において、エンジン１０にはエンジンクラッチ２
０を介して変速機３０が取付けられ、その出力軸はプロ
ペラシャフト３１を介して図示されないリアアクスルに
連結されている。

前記エンジン１０には、エンジン回転センサ１１、ター
ボチャージャ１１が設けられ、そのタービン１２の下流
側には排気タービン１３が設けられ、この排気タービン
１３には減速機１４を介して定容量形のオイルポンプ１
５が連結されている。また、排気タービン１３にはバイ
パス通路１７が設けられ、そのバイパス通路１７には、
バイパス弁１８が設けられており、バイパス通路１７の
下流側には排気シャッタ１９が設けられている。なお、
図中符号１９ａは排気シャッタ弁である。前記エンジン
クラッチ２０には、エンジンクラッチを断接するクラッ
チアクチュエータ２１が設けられている。

前記変速機３０には、シフトポジションを検出するポジ
ションセンサ３２、車速センサが設けられ、またクラッ
チ機構付動力取出装置（以下ＰＴＯという）３３を介し
て可変容量形の斜軸式オイルポンプ・モータ４０が取付
けられている。この可変オイルポンプ・モータ４０の吐
出量はサーボ弁４０ｂを介しサーボシリンダ４０ａによ
り斜軸の傾転角を変化させて変えるようになっている。
そして、サーボ弁はオイル回路Ｌ５により減圧弁４７を
介して後出のオイル回路Ｌ２に接続されており、サーボ
弁４０ｂには斜軸の傾転角を検出するポテンショメータ
４０ｃが設けられている。

この可変オイルポンプ・モータ４０の出口側と入口側と
は、オイル回路Ｌ１、Ｌ２により電磁切換弁４３を介し
て選択的に高圧アキュムレータ４４または低圧アキュム
レータ４５に接続されるようになっている。これらアキ
ュムレータには、Ｎ２ガスを充填したブラダ４４ａ、４
５ａが収められており、高圧アキュムレータ４４には油
圧ＰＡを検出する圧力センサ４６が設けられている。ま
た電磁切換弁４３は、作動部４３ａの作動時にパラレル
接続の位置Ｐに切換えられ、作動部４３ｂの作動時にク
ロス接続の位置Ｍに切換えられるようになっている。

また、オイルポンプ１５の出口側にはオイル回路Ｌ３を
介し高圧アキュムレータ４４に接続され、入口側はオイ
ル回路Ｌ４を介し低圧アキュムレータ４５に接続されて
いる。４１、４２は逆止弁である。

他方、図示されない運転室に設けられたアクセルペダル
１には、アクセル開度θａを検出するアクセルセンサ２
が設けられ、ブレーキペダル３にはブレーキ踏込量θｂ
を検出するブレーキセンサ５と公知のブレーキバルブ４
とが設けられている。また、図示しないステアリングコ
ラムには排気ブレーキスイッチ６が設けられている。そ
して、これらセンサ、機器類２、５、６、１６、１８、
１９ａ、２１、３２、３３、３４、４０ｂ、４０ｃ、４
３ａ、４３ｂおよび４６は制御装置５０に接続されてい
る。

次に第２図以下の図面を参照して作動を説明する。

第２図は状態判定ルーチンを示している。制御装置５０
は、内蔵しているクロックからの信号に基づいて一定時
間毎に制御を起動し、ポジションセンサ３２からの信号
に基づき、変速機３０がニュートラルになっているか否
かを判定する（ステップＳ20）。ＹＥＳだったら、排気
タービン１３のバイパス弁１８を開き（ステップＳ2
1）、可変ポンプ・モータ４０の吐出量Ｖを最小値Ｖｍ
ｉｎに設定し（ステップＳ22）、可変ポンプモータ４０
の斜軸の傾転角をポテンショメータ４０ｃから読取り
（ステップＳ23）、目標値Ｖｍｉｎとの差に応じた制御
信号をサーボ弁４０ｂに出力し低圧アキュムレータ４５
の油圧を更に減圧弁４７で減圧供給してサーボシリンダ
４０ａを作動させ、斜軸の傾転角、すなわちポンプ吐出
量を制御し、（ステップＳ24）、電磁切換弁４３への制御信号をＯＦ
Ｆして中立位置に切換え（ステップＳ25）、ＰＴＯ３３
に制御信号を出力してＰＴＯクラッチを切り（ステップ
Ｓ26）、制御を終る。ステップＳ20がＮＯの場合は、ブ
レーキセンサ５からの信号に基づき、ブレーキ踏込み量
θｂがゼロより大きいか否かを判定し（ステップＳ2
7）、ＮＯの場合は、排気ブレーキスイッチ６からの信
号に基づき、排気ブレーキが作動しているか否かを判定
する（ステップＳ28）。ＮＯの場合は、アクセルセンサ
２からの信号に基づき、アクセル開度θａがゼロより大
きいか否かを判定し（ステップＳ29）、ＹＥＳの場合、
第３図のバイパス放出ルーチンに移る。また前記ステッ
プＳ27、Ｓ28がＹＥＳの場合またはステップＳ29がＮＯ
の場合すなわち制動時は第５図に示すエネルギ蓄積ルー
チンに移る。

第３図は排気タービン１３のバイパス弁１８の制御ルー
チンを示している制御装置５０は、内蔵しているクロッ
クからの信号に基づいて一定時間毎に制御を起動し、第
２図のステップＳ29がＹＥＳの場合に続いてエンジン回
転センサ１６、アクセルセンサ２からの信号に基づき、
エンジン回転数Ｎ、アクセル開度θａすなわちエンジン
運転状態を検出する（ステップＳ１、Ｓ２）。次いで記
憶している第６図に示す制御マップにより、検出したエ
ンジン回転数Ｎとアクセル開度θａに応じて、領域Ａ
（高速高負荷）か否かを判定し（ステップＳ３）、アキ
ュムレータ４４の圧力Ｐが最大値Ｐｍａｘ以下であるか
否かを判定し（ステップＳ４）、ＹＥＳだったらバイパ
ス弁１８を閉じ（ステップＳ５）、ＮＯの場合は、ステ
ップＳ３のＮＯの場合とともにバイパス弁１８を開き、
ステップＳ５とともに第５図のエネルギ放出ルーチンに
移る。

第４図はエネルギ放出ルーチンを示している。制御装置
５０は、圧力センサ４６からの信号に基づき、高圧アキ
ュムレーター４４の油圧Ｐが最小値Ｐｍｉｎより小さい
か否かを判定する（ステップＳ50）、ＮＯの場合は、Ｐ
ＴＯ３３に制御信号を出力してＰＴＯクラッチを接続し
（ステップＳ51）、作動部４３ｂに制御信号を出力して
電磁弁４３を位置Ｍに切換え、オイルポンプ・モータ４
０をオイルモータとして作動させる（ステップＳ52）。
次いで、アクセルセンサ２からの信号に基づき、アクセ
ル開度θａを検出し（ステップＳ53）、記憶している第
７図に示す吐出量マップから検出したアクセル開度θａ
に応じた吐出量Ｖを読取り（ステップＳ54）、サーボ弁
４０ｂに制御信号を出力して吐出量を制御し、変速機３
０に駆動力を付加して出力を増大し、加速性を向上して
（ステップＳ55）、制御を終る。ステップＳ50がＹＥＳ
の場合は、吐出量Ｖを最小値Ｖｍｉｎに設定し（ステッ
プＳ56）、可変ポンプ・モータ４０の斜軸の傾転角をポ
テンショメータ４０ｃから読取り（ステップＳ57）、目
標値Ｖｍｉｎとの差に応じた制御信号をサーボ弁４０ｂ
に出力し（ステップＳ58）、電磁切換弁４３への制御信
号をＯＦＦして中立位置に切換え（ステップＳ59）、Ｐ
ＴＯ３３に制御信号を出力してＰＴＯクラッチを切り
（ステップＳ60）、制御を終る。

第５図はエネルギ蓄積ルーチンを示している。制御装置
５０は、圧力センサ４６からの信号に基づき、高圧アキ
ュムレータ４４の油圧Ｐが最大値Ｐｍａｘより小さいか
否かを判定する（ステップＳ30）。ＹＥＳだったらエン
ジンクラッチ２０が断か否かを判定する（ステップＳ3
1）。ＹＥＳだったらバイパス弁１８を開き（ステップ
Ｓ32）、ＮＯの場合はバイパス弁１８を閉じて（ステッ
プＳ33）、車速が最小値Ｖｍｉｎ（例えば１０km／ｈ）
より大きいか否かを判定する（ステップＳ34）。ＹＥＳ
だったら、ＰＴＯ３３に制御信号を出力してＰＴＯクラ
ッチを接続し（ステップＳ35）、作動部４３ａに制御信
号を出力して電磁切換弁４３を位置Ｐに切換える（ステ
ップＳ36）。次いで、排気ブレーキスイッチ６からの信
号に基づき、排気ブレーキが作動しているか否かを判定
する（ステップＳ37）。ＮＯの場合は、ブレーキセンサ
５からの信号に基づき、ブレーキ踏込量θｂを検出し
（ステップＳ38）、記憶している第８図に示す吐出量マ
ップから検出したブレーキ踏込量θｂに応じた吐出量Ｖ
を読取り（ステップＳ39）、ステップＳ37がＹＥＳだっ
たら、排気シャッタ１９を閉じ（ステップＳ40）、吐出
量Ｖを最大値Ｖｍａｘに設定し（ステップＳ41）、ステ
ップＳ39とともにステップＳ42において、可変ポンプ・
モータ４０の斜軸の傾転角をポテンショメータ４０ｃか
ら読取り（ステップＳ42）、サーボ弁４０ｂに目標値Ｖ
との差に応じた制御信号を出力してポンプ吐出量を制御
し、高圧アキュムレータ４４にオイルを蓄圧して（ステ
ップＳ43）制御を終る。

ステップＳ30がＮＯの場合は、バイパス弁１８を開き
（ステップＳ44）、吐出量Ｖを最小値Ｖｍｉｎを設定し
（ステップＳ45）、可変ポンプ・モータ４０の斜軸の傾
転角をポテンショメータ４０ｃから読取り（ステップＳ
46）、サーボ弁４０ｂに目標値Ｖとの差に応じた制御信
号をし（ステップＳ47）、電磁切換弁４３への制御信号
をＯＦＦして中立位置に切換え（ステップＳ48）、ＰＴ
Ｏ３３に制御信号を出力してＰＴＯクラッチをＯＦＦし
て（ステップＳ49）、制御を終る。

上記の諸制御により第９図に示すように、牽引力Ｆは、
従来のターボ付エンジンの回生装置の牽引力Ｆｏに対
し、エンジン全負荷で可変オイルポンプ・モータ４０を
オイルモータとして作動し、吐出量が最大値Ｖｍａｘ
で、アキュムレータの圧力が最大値ＰｍａｘのときはＦ
１に向上する。なお図中Ｆ２はエンジンのみ、すなわち
バイパス弁１８を開き、可変オイルポンプ・モータ４０
をオイルモータとして作動させないときの牽引力、Ｆ３
は排気エネルギ蓄圧時、すなわちバイパス弁１８を開
き、可変オイルポンプ・モータ４０をオイルモータとし
て作動させないときの牽引力である。また、ブレーキ力
Ｂは従来のエンジンブレーキのみのＢｏに対し、排気エ
ネルギ蓄圧時はＢ１に向上し、更に排気エネルギを蓄圧
し、可変オイルポンプ・モータ４０をオイルポンプとし
て作動し、吐出量が最大値ＶｍａｘのときはＢ２に向上
する。

［まとめ］以上説明したように本考案によれば、高速高負荷域およ
び車両制動時にバイパス弁を閉じ、排気タービンの出力
でオイルポンプを駆動し、オイルポンプにより高速道路
だけでなく市街地や一般道路でも排気エネルギを油圧の
形でアキュムレータに回収し、車両制動時は可変オイル
ポンプ・モータをオイルポンプとして作動し、ブレーキ
力を向上するとともに、ブレーキエネルギを油圧の形で
アキュムレータに回収し、定常走行時や加速時はアキュ
ムレータの油圧エネルギを放出して可変オイルポンプ・
モータをオイルモータとして作動し、変速機に駆動力を
付加してエンジン出力を増大し、走行燃費を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す全体構成図、第２図は
状態判定制御ルーチンのフローチャート図、第３図はバ
イパス弁制御ルーチンのフローチャート図、第４図はエ
ネルギ放出ルーチンのフローチャート図、第５図はエネ
ルギ蓄積ルーチンのフローチャート図、第６図は制御マ
ップ図、第７図はオイルポンプの吐出量のマップ図、第
８図はオイルポンプの吐出量マップ図、第９図は本考案
の効果を説明する牽引力・ブレーキ力特性図である。２……アクセルセンサ、５……ブレーキセンサ、６……
排気ブレーキスイッチ、１１……ターボチャージャ、１
２……タービン、１３……排気タービン、１４……減速
機、１５……オイルポンプ、１６……エンジン回転セン
サ、１７……バイパス通路、１８……バイパス弁、１９
……排気シャッタ、２０……エンジンクラッチ、３０…
…変速機、３３……動力取出し装置、４０……可変オイ
ルポンプ・モータ、４０ｂ……サーボ弁、４０ｃ……ポ
テンションメータ、４３……電磁切換弁、４４……高圧
アキュムレータ、４６……圧力センサ、５０……制御装
置

フロントページの続き (72)考案者新村恵一埼玉県上尾市大字壱丁目１番地日産ディーゼル工業株式会社内 (72)考案者中村秀一埼玉県上尾市大字壱丁目１番地日産ディーゼル工業株式会社内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】変速機にクラッチを介して可変オイルポン
プ・モータを連結し、そのオイルポンプ・モータの出口
側または入口側を切換弁を介して選択的にアキュムレー
タに接続し、エンジンの排気通路に排気タービンと、そ
の排気タービンをバイパスするバイパス弁を備えたバイ
パス通路とを設け、その排気タービンに減速機を介して
オイルポンプを接続し、オイルポンプの出口側を逆止弁
を介して前記アキュムレータに接続するとともに、高速
高負荷時および車両制動時はバイパス弁を閉じ排気ター
ビンの出力でオイルポンプを作動してオイルをアキュム
レータに蓄圧し、車両制動時はクラッチを接続し、可変
オイルポンプ・モータの出口側をアキュムレータに接続
してオイルを蓄圧し、定常走行時や加速時は可変オイル
ポンプ・モータの入口側をアキュムレータに接続し、ク
ラッチを接続して変速機に駆動力を付加するように制御
する制御装置を設けたことを特徴とするエネルギ回生装
置。