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JP2015074296A - Vehicle drive system - Google Patents

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JP2015074296A
JP2015074296A JP2013210604A JP2013210604A JP2015074296A JP 2015074296 A JP2015074296 A JP 2015074296A JP 2013210604 A JP2013210604 A JP 2013210604A JP 2013210604 A JP2013210604 A JP 2013210604A JP 2015074296 A JP2015074296 A JP 2015074296A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle drive system capable of performing events of "engine start" and "maintaining an idling revolution speed with fuel injection stopped" by a permanent magnet motor directly connected to a crank shaft.SOLUTION: A compact motorcycle includes an engine 1, a permanent magnet motor 3 directly connected to a crank shaft 2, and a control device 4. The motor 3 includes independently wound first and second coils 11, 12. When the engine 1 is started, the control device 4 activates the motor 3 by serially connecting the first coil 11 to the second coil 12. This makes it possible to generate torque necessary to start the engine by the motor 3 when it is started. Meanwhile, the control device activates the motor 3 by switching to a connection with only the second coil 12 after the engine 1 is started. This makes it possible to cause the motor to rotate in higher speed, thereby maintaining an idling revolution speed even after stopping fuel injection to the engine 1.

Description

本発明は、エンジンのクランク軸に永久磁石式の電動モータを直結させた車両駆動システムに関する。   The present invention relates to a vehicle drive system in which a permanent magnet type electric motor is directly connected to a crankshaft of an engine.

〔従来技術〕
エンジンのクランク軸に永久磁石式の電動モータを直結させる車両駆動システムとして、特許文献１の技術が知られている。
特許文献１は、スクータなどの自動二輪車に用いる技術であり、車両停止時にエンジンを停止し、車両発進操作時（例えば、スロットル操作時）にクランク軸に直結させた電動モータをスタータ作動させてエンジン始動を行う「エンジン自動停止自動始動機能」に関する技術が開示されている。 [Conventional technology]
As a vehicle drive system in which a permanent magnet type electric motor is directly connected to an engine crankshaft, the technique of Patent Document 1 is known.
Patent Document 1 is a technique used for a motorcycle such as a scooter. The engine is stopped when the vehicle is stopped, and an electric motor directly connected to a crankshaft is operated as a starter when the vehicle starts operation (for example, during throttle operation). A technology relating to an “engine automatic stop / automatic start function” for starting is disclosed.

具体的に特許文献１には、「電動モータの最大発生トルク」を「エンジン始動時にピストンが圧縮行程を乗り越すために必要な最大クランキングトルクの約６０％以下」に設けることで、電動モータの慣性マスを減らして、自動二輪車におけるドライバビリティを向上させる技術が開示されている。   Specifically, Patent Document 1 discloses that the “maximum generated torque of the electric motor” is set to “about 60% or less of the maximum cranking torque necessary for the piston to overcome the compression stroke when the engine is started”. A technique for improving drivability in a motorcycle by reducing inertial mass is disclosed.

〔従来技術の問題点〕
特許文献１に開示される「エンジン自動停止自動始動機能」は、いわゆるアイドリングストップであり、上述したように、車両停止時にエンジンを停止し、車両発進操作時に電動モータを助走させてエンジン始動を行うものである。このため、ドライバーが車両発進操作を行ってからエンジンが始動するまでに助走作動分のタイムラグが生じ、車両の再発進が遅れるという問題がある。 [Problems of the prior art]
The “engine automatic stop automatic start function” disclosed in Patent Document 1 is a so-called idling stop, and as described above, the engine is stopped when the vehicle is stopped, and the electric motor is run forward when the vehicle is started to start the engine. Is. For this reason, there is a problem that a time lag corresponding to the run-up operation occurs after the driver performs the vehicle start operation until the engine is started, and the re-start of the vehicle is delayed.

そこで、車両の停車中は、電動モータによってエンジンのアイドリング回転数を維持させ、車両発進操作に反応して遅滞無くスムーズに車両を発進させることが考えられる。
しかし、走行時のドライバビリティを確保するために慣性マスを減らした電動モータを用いる場合は、小型化のためにアイドリング回転数に必要なモータトルクを発生できない。 Therefore, it is conceivable that when the vehicle is stopped, the idling speed of the engine is maintained by the electric motor, and the vehicle is started smoothly without delay in response to the vehicle start operation.
However, when an electric motor with a reduced inertial mass is used to ensure drivability during traveling, the motor torque required for the idling speed cannot be generated for miniaturization.

また、慣性マスを減らした電動モータでは、エンジン始動に必要な低回転数までしかエンジンを回転させることができないため、エンジン常用域での「エンジンの出力トルク」に「電動モータの発生トルク」を付与する「電動アシスト」を実施できなかった。   In addition, an electric motor with a reduced inertial mass can only rotate the engine to a low rotational speed necessary for engine startup, so the “engine output torque” in the normal engine range is set to “generated torque of the electric motor”. “Electric power assist” to be granted could not be implemented.

補足説明すると、エンジン始動が実施でき、且つアイドリング回転数を発生可能な電動モータを用いることが考えられる。しかし、そのような電動モータは、大型化することにより実現できるが、そうすると慣性マスが増えて「電動モータの最適慣性マスの範囲」から大きく外れてしまい、二輪車におけるドライバビリティの悪化を招く不具合がある。即ち、電動モータでの高回転化とドライバビリティとは二律背反の関係にあり、両者を両立させることは困難であった。
このように、従来技術では、二輪車のドライバビリティを確保しながら電動モータだけでエンジンのアイドリング回転数を維持させることができなかった。 As a supplementary explanation, it is conceivable to use an electric motor capable of starting the engine and generating the idling speed. However, such an electric motor can be realized by increasing the size, but if this is done, the inertial mass increases, and it deviates significantly from the "range of the optimal inertial mass of the electric motor", resulting in a problem that deteriorates drivability in a motorcycle. is there. That is, there is a trade-off between high rotation speed and drivability in an electric motor, and it has been difficult to achieve both.
Thus, in the prior art, the idling speed of the engine cannot be maintained with only the electric motor while ensuring the drivability of the motorcycle.

特許第４０３９６０４号公報Japanese Patent No. 40396604

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、クランク軸に直結した永久磁石型の電動モータによって二輪車のドライバビリティを確保できる慣性マスで「エンジンの始動」と「アイドリング回転数の維持」が可能な車両駆動システムの提供にある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to “engine start” and “idling” with an inertial mass that can ensure the drivability of a motorcycle by a permanent magnet type electric motor directly connected to a crankshaft. The object is to provide a vehicle drive system capable of "maintaining the rotational speed".

本発明の車両駆動システムは、エンジンの始動時に、第１巻線と第２巻線を直列接続して電動モータを作動させるとともに、エンジンに燃料噴射を行ってエンジン始動を実行する。このように、第１巻線と第２巻線を直列接続することで、電動モータに大きなトルクを発生させることができ、クランク軸に直結した永久磁石式の電動モータによってエンジン始動を実施できる。   In the vehicle drive system of the present invention, when the engine is started, the first winding and the second winding are connected in series to operate the electric motor, and the engine is started by injecting fuel into the engine. Thus, by connecting the first winding and the second winding in series, a large torque can be generated in the electric motor, and the engine can be started by a permanent magnet type electric motor directly connected to the crankshaft.

エンジンの始動後は、エンジンへの燃料噴射を停止させるとともに、第２巻線のみの接続に切り替えて電動モータを作動させることでエンジンのアイドリング回転数を維持する。このように、第２巻線のみの接続で電動モータを作動させることで、電動モータを大型化することなく、エンジンの慣性マスを維持したまま電動モータの回転数をアイドリング回転数以上に高めることが可能になり、クランク軸に直結した永久磁石式の電動モータによってエンジンのアイドリング回転数を維持することができる。
このように、電動モータによってアイドリング回転数を維持することで、ドライバーによる車両発進操作に反応して遅滞無くスムーズに車両を発進させることが可能になり、車両発進時のドライバビリティを従来技術に比較して大幅に向上できる。
さらに、アイドリング回転数以上の車両加速時、即ちスロットルが開かれている状態にて第２巻線のみの接続にて電動モータを作動させることで、燃料を間引いても十分な加速を得ることができ、燃料消費を抑制することができる。 After the engine is started, fuel injection to the engine is stopped, and the idling speed of the engine is maintained by switching the connection to only the second winding and operating the electric motor. In this way, by operating the electric motor by connecting only the second winding, the rotational speed of the electric motor can be increased to the idling rotational speed or more while maintaining the inertia mass of the engine without increasing the size of the electric motor. The idling speed of the engine can be maintained by a permanent magnet type electric motor directly connected to the crankshaft.
In this way, by maintaining the idling speed by the electric motor, it becomes possible to start the vehicle smoothly without delay in response to the vehicle start operation by the driver, and the drivability at the time of vehicle start is compared with the conventional technology Can be greatly improved.
Furthermore, when the vehicle is accelerated at idling speed or higher, that is, when the throttle is opened, the electric motor is operated by connecting only the second winding, so that sufficient acceleration can be obtained even if the fuel is thinned out. And fuel consumption can be suppressed.

車両駆動システムの概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of a vehicle drive system. 第１巻線と第２巻線を直列接続した電動モータの説明図である。It is explanatory drawing of the electric motor which connected the 1st winding and the 2nd winding in series. 第２巻線のみを接続した電動モータの説明図である。It is explanatory drawing of the electric motor which connected only the 2nd coil | winding. 巻線比と燃費効果との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a winding ratio and a fuel consumption effect. 第２巻線の配置位置とロータの磁石位置の関係説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the arrangement position of a 2nd coil | winding, and the magnet position of a rotor. クランク角に対するクランク負荷および通電電流の関係説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the crank load with respect to a crank angle, and an energization current.

以下では、発明を実施するための形態を、図面に基づいて詳細に説明する。   Below, the form for inventing is demonstrated in detail based on drawing.

以下の実施例は具体的な一例を示すものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。   The following examples show specific examples, and it goes without saying that the present invention is not limited to the examples.

［実施例１］
図１〜図６を参照して実施例１を説明する。
車両駆動システムは、具体的な一例として、スクータなどの小型自動二輪車等に搭載されるものであり、車両走行用のエンジン１と、エンジン１のクランク軸２に直結する電動モータ３と、エンジン１および電動モータ３の運転制御を行う制御装置４とを備えて構成される。 [Example 1]
A first embodiment will be described with reference to FIGS.
As a specific example, the vehicle drive system is mounted on a small motorcycle such as a scooter, etc., and includes an engine 1 for vehicle travel, an electric motor 3 directly connected to a crankshaft 2 of the engine 1, and an engine 1. And a control device 4 that controls the operation of the electric motor 3.

エンジン１は、燃料の燃焼エネルギーによってクランク軸２を回転させ、その回転力をクランク軸２を介して出力するものである。もちろん、エンジン１は、形式や排気量等は限定するものでないが、一例としてガソリンを燃料とした単気筒４サイクルの点火式レシプロエンジンを採用している。   The engine 1 rotates the crankshaft 2 by the combustion energy of fuel and outputs the rotational force via the crankshaft 2. Of course, the engine 1 is not limited in its type, displacement or the like, but as an example, a single-cylinder four-cycle ignition type reciprocating engine using gasoline as fuel is adopted.

具体的に、エンジン１は、燃料噴射用のインジェクタ５を含む燃料噴射装置や、点火コイル６やスパークプラグを含む点火装置を備える。
燃料噴射装置は周知なもので、車両の運転状態に応じた噴射量を車両の運転状態に応じたタイミングで噴射させるものであり、制御装置４により噴射量や噴射タイミングが制御される。 Specifically, the engine 1 includes a fuel injection device including an injector 5 for fuel injection, and an ignition device including an ignition coil 6 and a spark plug.
The fuel injection device is well known, and injects an injection amount according to the driving state of the vehicle at a timing according to the driving state of the vehicle. The control device 4 controls the injection amount and the injection timing.

点火装置も周知なものであり、所定の点火タイミングでスパークプラグに火花放電を発生させるものである。この点火装置は、制御装置４と独立して作動するものであっても良いし、制御装置４により作動状態が制御されるものであっても良い。具体的には、後述する「間引き噴射制御」において「燃料噴射しないタイミングで火花放電を停止する」ように点火装置の作動状態が制御装置４にコントロールされるものであっても良い。   An ignition device is also well known, and generates a spark discharge in a spark plug at a predetermined ignition timing. This ignition device may operate independently of the control device 4, or the operation state may be controlled by the control device 4. Specifically, the operating state of the ignition device may be controlled by the control device 4 so that “spark discharge is stopped at a timing when fuel is not injected” in “thinning-out injection control” described later.

電動モータ３は、クランク軸２に直結された永久磁石式であり、クランク軸２と一体に回転するロータ７には複数の永久磁石８が固定配置される（図５参照）。一方、電動モータ３におけるステータ９の各スロットには、Ｕ、Ｖ、Ｗ相からなる第１巻線１１と、Ｕ、Ｖ、Ｗ相からなる第２巻線１２とが、それぞれ１２０度間隔で独立して配置されている。そして、電動モータ３は、制御装置４に内蔵されたインバータによって調整された通電電流が与えられることで回転力を発生する。   The electric motor 3 is of a permanent magnet type that is directly connected to the crankshaft 2, and a plurality of permanent magnets 8 are fixedly disposed on the rotor 7 that rotates integrally with the crankshaft 2 (see FIG. 5). On the other hand, in each slot of the stator 9 in the electric motor 3, a first winding 11 made of U, V, and W phases and a second winding 12 made of U, V, and W phases are respectively spaced by 120 degrees. Arranged independently. The electric motor 3 generates a rotational force by being supplied with an energizing current adjusted by an inverter built in the control device 4.

上述した第１巻線１１と第２巻線１２は、切替手段１３（電磁リレー等）によって、
（ｉ）第１巻線１１と第２巻線１２の直列接続（図２参照）と、
（ｉｉ）第２巻線１２のみの接続（図３参照）と、
に切替え可能に設けられている。 The first winding 11 and the second winding 12 described above are switched by switching means 13 (such as an electromagnetic relay).
(I) a series connection of the first winding 11 and the second winding 12 (see FIG. 2);
(Ii) connection of only the second winding 12 (see FIG. 3);
Can be switched to.

第１巻線１１と第２巻線１２の直列接続は、図２（ｃ）に示すように、電動モータ３によって大きな出力トルクを発生させることができる。しかし、回転数を高めようとするとコイルインダクタンスによる逆起電力の増加によって電動モータ３の回転数の上昇が困難になる。
具体的な一例として、第１巻線１１と第２巻線１２を直列接続した時の電動モータ３の最大発生トルクは、ドライバビリティの低下を抑える目的（慣性マスを適正範囲に抑える目的）で、エンジン１の最大クランキングトルクの６０％以下（例えば、最大クランキングトルクが１．３ｋｇｆｍとなる１００ｃｃ二輪車エンジンの場合は最大トルクが０．７６ｋｇｆｍ以下、最大クランキングトルクが１．８ｋｇｆｍとなる１２５ｃｃ二輪車用エンジンの場合は最大トルクが１．０８ｋｇｆｍ以下）に設定されるものであり、回転数の範囲は０〜１２００ｒｐｍほどである。 The series connection of the first winding 11 and the second winding 12 can generate a large output torque by the electric motor 3 as shown in FIG. However, if the rotational speed is to be increased, it is difficult to increase the rotational speed of the electric motor 3 due to an increase in the counter electromotive force due to the coil inductance.
As a specific example, the maximum generated torque of the electric motor 3 when the first winding 11 and the second winding 12 are connected in series is for the purpose of suppressing a decrease in drivability (the purpose of suppressing the inertial mass to an appropriate range). 60% or less of the maximum cranking torque of the engine 1 (for example, in the case of a 100 cc motorcycle engine having a maximum cranking torque of 1.3 kgfm, the maximum torque is 0.76 kgfm or less and the maximum cranking torque is 125 kgcc of 1.8 kgfm. In the case of a motorcycle engine, the maximum torque is set to 1.08 kgfm or less), and the rotational speed range is about 0 to 1200 rpm.

一方、第２巻線１２のみの接続は、逆起電力の影響を受け難くなるため、図３（ｃ）に示すように、電動モータ３による高速回転が可能になる。しかし、ロータ７を駆動するための発生磁束量が減ることで電動モータ３の出力トルクが小さくなる。
具体的な一例として、第２巻線１２のみを接続した時の電動モータ３の最大発生トルクは、第１巻線１１と第２巻線１２を直列接続した時に比較すると低下するが、回転数の範囲を０〜４８００ｒｐｍまで広げることができる。 On the other hand, since the connection of only the second winding 12 is hardly affected by the counter electromotive force, the electric motor 3 can be rotated at a high speed as shown in FIG. However, the output torque of the electric motor 3 is reduced by reducing the amount of magnetic flux generated for driving the rotor 7.
As a specific example, the maximum generated torque of the electric motor 3 when only the second winding 12 is connected is lower than when the first winding 11 and the second winding 12 are connected in series, but the rotational speed Can be expanded to 0-4800 rpm.

制御装置４は、切替手段１３を切替制御する。
具体的に制御装置４は、エンジン１の始動時（スタータスイッチのＯＮ時、アイドリングストップ中のスロットル開度など）に、第１巻線１１と第２巻線１２を直列接続して電動モータ３を作動させる（図２参照）。このとき制御装置４は、エンジン１に燃料噴射を行ってエンジン始動を実行する。
一方、制御装置４は、エンジン始動後の車両停車中に、第２巻線１２のみの接続に切り替えて電動モータ３を作動させることで、エンジン１のアイドリング回転数を維持させる（図３参照）。このとき制御装置４は、エンジン１への燃料噴射を停止する。即ち、制御装置４は、スロットル閉時のアイドリング中に燃料噴射を停止させるとともに、第２巻線１２のみで電動モータ３を作動させてアイドリング回転数（例えば、１５００ｒｐｍ）を維持する。 The control device 4 performs switching control of the switching unit 13.
Specifically, the control device 4 connects the first winding 11 and the second winding 12 in series when the engine 1 is started (when the starter switch is turned on, the throttle opening during idling stop, etc.). Is activated (see FIG. 2). At this time, the control device 4 performs engine start by injecting fuel into the engine 1.
On the other hand, the control device 4 maintains the idling speed of the engine 1 by operating the electric motor 3 by switching to the connection of the second winding 12 only when the vehicle is stopped after the engine is started (see FIG. 3). . At this time, the control device 4 stops fuel injection to the engine 1. That is, the control device 4 stops fuel injection during idling when the throttle is closed, and operates the electric motor 3 with only the second winding 12 to maintain the idling speed (for example, 1500 rpm).

そして制御装置４は、ドライバーがスロットルを開くと（車両発進操作の一例）、燃料噴射を再開し、エンジン１の出力トルクを発生させるとともに第２巻線１２のみの接続で電動モータ３を作動させて車両を発進駆動する。さらに、燃料噴射は間引きして燃料消費量を抑える。
このとき、スロットル開度の上昇に応じて電動モータ３の通電電流を大きくする、もしくはバッテリ１４の電圧低下に応じて電動モータ３の通電電流を小さくし、且つ燃料噴射を増量する加速トルク調整を行っても良い。 When the driver opens the throttle (an example of a vehicle start operation), the control device 4 resumes fuel injection, generates the output torque of the engine 1, and operates the electric motor 3 with only the second winding 12 connected. Drive the vehicle. Furthermore, fuel injection is thinned out to reduce fuel consumption.
At this time, an acceleration torque adjustment is performed to increase the energization current of the electric motor 3 according to the increase in the throttle opening, or to decrease the energization current of the electric motor 3 according to the voltage drop of the battery 14 and increase the fuel injection. You can go.

なお、上述した電動モータ３は、発電機（ジェネレータ）としても機能するものであり、車両の減速等に伴う回転力（タイヤから受ける回転力）やエンジン１の回転出力を受けて発電し、発電した電力で定格電圧が１２Ｖのバッテリ１４を充電するとともに、車両に搭載された各電装品へ給電を行う。具体的に車両は、電動モータ３が発電した三相交流を全波整流する三相全波整流器と、三相全波整流器の出力を所定のレギュレート電圧（例えば、１４．５Ｖ）に制限するレギュレータとを搭載している。   The electric motor 3 described above also functions as a generator, and generates electric power by receiving rotational force (rotational force received from the tire) associated with vehicle deceleration or the rotational output of the engine 1 to generate electric power. The battery 14 having a rated voltage of 12V is charged with the power thus supplied, and power is supplied to each electrical component mounted on the vehicle. Specifically, the vehicle limits a three-phase full-wave rectifier that full-wave rectifies the three-phase alternating current generated by the electric motor 3 and the output of the three-phase full-wave rectifier to a predetermined regulated voltage (for example, 14.5 V). It is equipped with a regulator.

（実施例の効果１）
この実施例では、上述したように、エンジン１の始動時に、第１巻線１１と第２巻線１２を直列接続して電動モータ３を作動させるとともに、エンジン１に燃料噴射を行ってエンジン始動を実行する。
このように、第１巻線１１と第２巻線１２を直列接続することで、電動モータ３に大きなトルク（エンジン始動可能なトルク）を発生させることができ、クランク軸２に直結した永久磁石式の電動モータ３によってエンジン始動を実施できる。 (Effect 1 of an Example)
In this embodiment, as described above, when the engine 1 is started, the first winding 11 and the second winding 12 are connected in series to operate the electric motor 3, and fuel is injected into the engine 1 to start the engine. Execute.
Thus, by connecting the first winding 11 and the second winding 12 in series, a large torque (torque that can start the engine) can be generated in the electric motor 3, and the permanent magnet directly connected to the crankshaft 2. The engine can be started by the electric motor 3 of the type.

エンジン１の始動後の車両停車中は、エンジン１への燃料噴射を停止させるとともに、第２巻線１２のみの接続に切り替えて電動モータ３を作動させることでエンジン１のアイドリング回転数を維持する。
このように、第２巻線１２のみの接続で電動モータ３を作動させることで、電動モータ３の慣性マスを増加させることなく、電動モータ３の回転数をアイドリング回転数以上に高めることができる。即ち、車両停車中に、クランク軸２に直結した永久磁石式の電動モータ３によってエンジン１のアイドリング回転数を維持することができる。 While the vehicle is stopped after the engine 1 is started, the fuel injection to the engine 1 is stopped, and the idling speed of the engine 1 is maintained by operating the electric motor 3 by switching to the connection of the second winding 12 only. .
In this way, by operating the electric motor 3 with only the second winding 12 connected, the number of revolutions of the electric motor 3 can be increased to the idling number of revolutions or more without increasing the inertia mass of the electric motor 3. . That is, the idling speed of the engine 1 can be maintained by the permanent magnet type electric motor 3 directly connected to the crankshaft 2 while the vehicle is stopped.

（実施例の効果２）
この実施例の制御装置４は、エンジン１の始動後で、且つスロットル開度が所定開度以上の時（加速時や登坂走行時など）、第２巻線１２のみの接続で電動モータ３を作動させて、エンジン１の電動アシストを行う。
即ち、制御装置４は、エンジン１の運転中にエンジン負荷が所定値以上で、且つエンジン回転数が電動モータ３でアシスト可能な回転域（例えば、４８００ｒｐｍ未満）に限り、第２巻線１２のみの接続による電動モータ３によって、エンジン出力をモータ出力で電動アシストする。
これにより、少ない燃料消費で大きな駆動力を発生させることができる。即ち、加速性能や登坂性能を高め、且つ燃料消費を抑えることができる。 (Effect 2 of Example)
The control device 4 of this embodiment is configured to connect the electric motor 3 by connecting only the second winding 12 after the engine 1 is started and when the throttle opening is equal to or larger than a predetermined opening (acceleration or climbing). The electric assist of the engine 1 is performed by operating.
In other words, the control device 4 is limited to the second winding 12 only when the engine load is not less than a predetermined value during the operation of the engine 1 and the engine speed is within a rotation range (for example, less than 4800 rpm) that can be assisted by the electric motor 3. The engine output is electrically assisted by the motor output by the electric motor 3 by the connection.
Thereby, a large driving force can be generated with a small amount of fuel consumption. That is, acceleration performance and climbing performance can be improved and fuel consumption can be suppressed.

燃料消費を抑える技術を説明する。
制御装置４は、電動モータ３がエンジン１の電動アシストを行う際、エンジン１に対して間引き噴射制御を実施する。この間引き噴射制御は、「噴射タイミングで燃料噴射を実施しない割合（回数）」を変化させて、単位時間当たりの噴射量を減らすものであり、空燃比を乱すことなく燃料消費を抑えることができる。なお、「噴射タイミングで燃料噴射を実施しない時」は、点火作動を行うものであっても良いが、点火作動を停止して電力消費を抑えるようにしても良い。 Explain the technology to reduce fuel consumption.
The control device 4 performs thinning injection control for the engine 1 when the electric motor 3 performs electric assist of the engine 1. This thinning injection control changes the “ratio (number of times of not performing fuel injection at the injection timing)” to reduce the injection amount per unit time, and can suppress fuel consumption without disturbing the air-fuel ratio. . It should be noted that when “no fuel injection is performed at the injection timing”, the ignition operation may be performed, but the ignition operation may be stopped to reduce power consumption.

（実施例の効果３）
この実施例の電動モータ３は、「第１巻線１１と第２巻線１２を直列接続した時の巻線数（巻回数）」を「第２巻線１２の巻線数（巻回数）」で割った巻線比が「４未満」に設けられる。
その理由を説明する。
エンジン１の燃料噴射を停止した状態のクランク軸２をアイドリング回転数で駆動するには、第２巻線１２のみの接続の電動モータ３に「エンジン始動時（第１巻線１１と第２巻線１２を直列接続した電動モータ３の出力トルク）」の１／４より大きい出力トルク（例えば、１００ｃｃ二輪車用エンジンの場合は０．１９ｋｇｆｍ超、１２５ｃｃ二輪車用エンジンの場合は０．２７ｋｇｆｍ超）を発生させることが必要となる。
このため、第２巻線１２のみの接続の電動モータ３に、「エンジン始動時」の１／４より大きい出力トルクを発生させるために、巻線比が「４未満」に設けられる。 (Effect 3 of Example)
In the electric motor 3 of this embodiment, “the number of windings (number of windings) when the first winding 11 and the second winding 12 are connected in series” is expressed as “the number of windings (number of windings) of the second winding 12”. The winding ratio divided by “is set to“ less than 4 ”.
The reason will be explained.
In order to drive the crankshaft 2 in a state where the fuel injection of the engine 1 is stopped at the idling speed, the electric motor 3 connected only to the second winding 12 is connected to “when the engine is started (the first winding 11 and the second winding). Output torque (for example, more than 0.19 kgfm for a 100 cc motorcycle engine and more than 0.27 kgfm for a 125 cc engine). It is necessary to generate.
For this reason, in order to cause the electric motor 3 connected only to the second winding 12 to generate an output torque larger than ¼ of “at the time of engine start”, the winding ratio is set to “less than 4”.

上記を補足説明すると、巻線比を大きくすることは、第２巻線１２の巻線数を減らすことであるため、巻線比を大きくすると、第２巻線１２のみの接続時における電動モータ３の出力トルクの減少を招いてしまう。理解補助のための一例として、巻線比を３．５に設定すると「第２巻線１２のみによる電動モータ３の出力トルク」は、「第１巻線１１と第２巻線１２を直列接続した電動モータ３の出力トルク」の約１／３．５に減少する。   To supplement the above description, increasing the winding ratio means reducing the number of windings of the second winding 12, so increasing the winding ratio increases the electric motor when only the second winding 12 is connected. 3 will cause a decrease in the output torque. As an example for assisting understanding, when the winding ratio is set to 3.5, “the output torque of the electric motor 3 by only the second winding 12” is “the first winding 11 and the second winding 12 are connected in series. The output torque of the electric motor 3 is reduced to about 1 / 3.5.

次に、図４を参照して巻線比の設定技術を説明する。図４は、エンジン１の運転を電動モータ３で電動アシストした際の「巻線比」と「燃費向上効果」との関係を示したものである。この図４から読み取れるように、第２巻線１２の巻線数を減らしてゆくと、巻線比３．５までは燃費向上効果が上昇するものの、巻線比３．５を超えると急激に燃費向上効果が低下する。このように、燃費向上効果を得るためにも、巻線比は４未満が適している。   Next, a technique for setting the winding ratio will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the relationship between the “turn ratio” and “fuel efficiency improvement effect” when the electric motor 3 is electrically assisted in the operation of the engine 1. As can be seen from FIG. 4, when the number of windings of the second winding 12 is decreased, the fuel efficiency improvement effect is increased up to a winding ratio of 3.5, but suddenly when the winding ratio exceeds 3.5. The fuel efficiency improvement effect decreases. Thus, in order to obtain a fuel efficiency improvement effect, a winding ratio of less than 4 is suitable.

（実施例の効果４）
この実施例の電動モータ３は、「エンジン１の圧縮行程時に第２巻線１２によって駆動される磁束と対向する永久磁石８」の磁力は、他の永久磁石８の磁力より強く設けられる。
具体的な一例として、図５に示すロータ７の回転タイミングが圧縮行程であり、第２巻線１２に対向する部位の永久磁石８（図５中の符号αで示す永久磁石８）の磁力が、他の部位の永久磁石８の磁力より、強く設けられる。 (Effect 4 of Example)
In the electric motor 3 of this embodiment, the magnetic force of the “permanent magnet 8 facing the magnetic flux driven by the second winding 12 during the compression stroke of the engine 1” is stronger than the magnetic force of the other permanent magnets 8.
As a specific example, the rotation timing of the rotor 7 shown in FIG. 5 is the compression stroke, and the magnetic force of the permanent magnet 8 (permanent magnet 8 indicated by symbol α in FIG. 5) at the portion facing the second winding 12 is The magnetic force of the permanent magnets 8 in other parts is set stronger.

各永久磁石８に磁力の強弱を設ける手段は、もちろん限定するものではないが、理解補助の一例を示す。この実施例では、全ての永久磁石８をフェライト磁石で設けている。そして、「エンジン１の圧縮行程時に第２巻線１２によって駆動される永久磁石８」を、他の永久磁石８より強着磁することで、各永久磁石８に磁力の強弱を設けている。
あるいは、各永久磁石８に磁力の強弱を設ける手段として、「エンジン１の圧縮行程時に第２巻線１２によって駆動される永久磁石８」にフェライト磁石と希土類磁石（ネオジウム磁石等）を組み合わせて用いても良い。 The means for providing each permanent magnet 8 with the strength of the magnetic force is of course not limited, but an example of assisting understanding is shown. In this embodiment, all permanent magnets 8 are provided with ferrite magnets. The “permanent magnet 8 driven by the second winding 12 during the compression stroke of the engine 1” is magnetized more strongly than the other permanent magnets 8, so that the strength of the magnetic force is provided to each permanent magnet 8.
Alternatively, as a means for providing the strength of the magnetic force to each permanent magnet 8, a “permanent magnet 8 driven by the second winding 12 during the compression stroke of the engine 1” is used in combination with a ferrite magnet and a rare earth magnet (neodymium magnet or the like). May be.

このように、「エンジン１の圧縮行程時に第２巻線１２によって駆動される永久磁石８」の磁力を他より強く設けることで、クランク軸２の回転中（電動モータ３によるアイドリング回転中、およびエンジン１の電動アシスト中）の圧縮行程時における電動モータ３の出力トルクを大きくできる。これによって、エンジン圧縮行程時のクランク軸２の回転落ち込み（変動）を抑えることができ、車両振動を小さくすることができる。   Thus, by providing a magnetic force of “the permanent magnet 8 driven by the second winding 12 during the compression stroke of the engine 1” stronger than the others, the crankshaft 2 is rotating (during idling rotation by the electric motor 3, and The output torque of the electric motor 3 during the compression stroke during the electric assist of the engine 1 can be increased. As a result, the rotation drop (fluctuation) of the crankshaft 2 during the engine compression stroke can be suppressed, and the vehicle vibration can be reduced.

（実施例の効果５）
この実施例の制御装置４は、第２巻線１２のみの接続に切り替えて電動モータ３を作動させる際（即ち、電動モータ３によるアイドリング回転中、およびエンジン１の電動アシスト中）、
（ｉ）エンジン１の圧縮行程時、
（ｉｉ）エンジン１の吸気バルブの押し下げ時、
（ｉｉｉ）エンジン１の排気バルブの押し下げ時に、
第２巻線１２の通電電流を増大させる補正制御を実施する。 (Effect 5 of Example)
When the control device 4 of this embodiment switches the connection to the second winding 12 only and operates the electric motor 3 (that is, during idling rotation by the electric motor 3 and during the electric assist of the engine 1),
(I) During the compression stroke of engine 1,
(Ii) When the intake valve of the engine 1 is pushed down,
(Iii) When the exhaust valve of the engine 1 is pushed down,
Correction control for increasing the energization current of the second winding 12 is performed.

上述した「圧縮行程」、「吸気バルブの押し下げ」、「排気バルブの押し下げ」によるクランク負荷は、図６の実線Ａに示すように、クランク軸２が２回転（７２０度回転）する間の決まったクランク角で生じる。
そこで、制御装置４は、クランク角（図示しないクランク角センサによって検出されたクランク軸２の角度）から求められる「圧縮行程時（圧縮乗り越しトルクの発生時）」、「吸気バルブの押し下げ時（開弁トルクの発生時）」、「排気バルブの押し下げ時（開弁トルクの発生時）」に第２巻線１２に与える通電電流を増大させる。
具体的に、第２巻線１２の通電電流の増加制御は、図６の実線Ｂに示すように、「圧縮行程時」、「吸気バルブの押し下げ時」、「排気バルブの押し下げ時」に生じるクランク負荷を打ち消すように実施される。 The crank load due to the above-mentioned “compression stroke”, “pushing down the intake valve”, and “pushing down the exhaust valve” is determined while the crankshaft 2 rotates twice (720 degrees) as shown by the solid line A in FIG. It occurs at a different crank angle.
Therefore, the control device 4 obtains the “compression stroke (when the compression overpass torque is generated)” obtained from the crank angle (the angle of the crankshaft 2 detected by a crank angle sensor (not shown)), “when the intake valve is pushed down (opened). The energizing current applied to the second winding 12 is increased when the valve torque is generated) and when the exhaust valve is depressed (when the valve opening torque is generated).
Specifically, the increase control of the energization current of the second winding 12 occurs at the “compression stroke”, “at the time of pushing down the intake valve”, and “at the time of pushing down the exhaust valve” as shown by the solid line B in FIG. It is carried out so as to cancel the crank load.

このように設けることで、クランク軸２の回転中（電動モータ３によるアイドリング回転中、およびエンジン１の電動アシスト中）の「圧縮行程時」、「吸気バルブの押し下げ時」、「排気バルブの押し下げ時」に電動モータ３の出力トルクを大きくすることができる。これによって、クランク軸２の回転変動を抑えることができ、車両振動を小さくすることができる。   By providing in this way, “when the compression stroke”, “when the intake valve is depressed”, “when the exhaust valve is depressed” while the crankshaft 2 is rotating (during idling rotation by the electric motor 3 and during electric assist of the engine 1) The output torque of the electric motor 3 can be increased. Thereby, the rotational fluctuation of the crankshaft 2 can be suppressed, and the vehicle vibration can be reduced.

なお、上述した補正制御（クランク負荷の増加変化に応じて通電電流を増加させる補正制御）に加え、クランク負荷の減少変化に応じて通電電流を減少させる補正制御を行っても良い。具体的には、エンジン１の電動アシスト中の膨張（爆発）行程時に第２巻線１２の通電電流を減少させる補正制御を実施し、クランク軸２の回転変動をさらにフラット化しても良い。   In addition to the correction control described above (correction control for increasing the energization current in accordance with an increase in the crank load), correction control for decreasing the energization current in accordance with a decrease in the crank load may be performed. Specifically, correction control for reducing the energization current of the second winding 12 during the expansion (explosion) stroke during the electric assist of the engine 1 may be performed to further flatten the rotational fluctuation of the crankshaft 2.

上記の実施例では、電動モータ３の巻線例として第１、第２巻線１１、１２のみを用いる例を示したが、駆動トルクとドライバビリティから適宜、第３、第４巻線など、他の巻線を設けて切り替えても良い。   In the above-described embodiment, an example in which only the first and second windings 11 and 12 are used as the winding example of the electric motor 3 is shown. However, the third and fourth windings are appropriately selected from the driving torque and the drivability. Other windings may be provided for switching.

上記の実施例では、本発明を小型自動二輪車に適用する例を示したが、限定するものではない。   In the above embodiment, the present invention is applied to a small motorcycle. However, the present invention is not limited to this.

１ エンジン
２ クランク軸
３ 電動モータ
４ 制御装置
１１ 第１巻線
１２ 第２巻線 1 Engine 2 Crankshaft 3 Electric Motor 4 Controller 11 First Winding 12 Second Winding

Claims (6)

燃料の燃焼によって発生させた回転力をクランク軸（２）を介して出力するエンジン（１）と、前記クランク軸（２）に直結された永久磁石式の電動モータ（３）と、前記エンジン（１）および前記電動モータ（３）の制御を行う制御装置（４）とを具備し、
前記電動モータ（３）にロータ駆動用の第１巻線（１１）と少なくとも第２巻線（１２）が設けられる車両駆動システムにおいて、
前記制御装置（４）は、
前記エンジン（１）の始動時に、前記第１巻線（１１）と前記第２巻線（１２）を直列接続して前記電動モータ（３）を作動させるとともに、前記エンジン（１）始動を実行し、
前記エンジン（１）の始動後に、前記第１巻線（１１）以外の接続に切り替えて前記電動モータ（３）を作動させるとともに、前記エンジン（１）への燃料噴射を停止して前記エンジン（１）のアイドリング回転数を維持することを特徴とする車両駆動システム。 An engine (1) that outputs a rotational force generated by the combustion of fuel via a crankshaft (2), a permanent magnet electric motor (3) directly connected to the crankshaft (2), and the engine ( 1) and a control device (4) for controlling the electric motor (3),
In the vehicle drive system in which the electric motor (3) is provided with a first winding (11) for driving a rotor and at least a second winding (12),
The control device (4)
When starting the engine (1), the first winding (11) and the second winding (12) are connected in series to operate the electric motor (3), and the engine (1) is started. And
After starting the engine (1), the electric motor (3) is operated by switching to a connection other than the first winding (11), and fuel injection to the engine (1) is stopped to stop the engine (1). A vehicle drive system characterized in that the idling speed of 1) is maintained. 請求項１に記載の車両駆動システムにおいて、
前記制御装置（４）は、前記エンジン（１）の始動後で、且つスロットル開度が所定開度以上の時、前記第１巻線（１１）への通電を遮断し、少なくても前記第２巻線（１２）の通電で前記電動モータ（３）を作動させるとともに、前記エンジン（１）に対して間引き噴射を実施して、前記エンジン（１）の電動アシストを行うことを特徴とする車両駆動システム。 The vehicle drive system according to claim 1,
The control device (4) cuts off the power to the first winding (11) after the engine (1) is started and the throttle opening is equal to or greater than a predetermined opening, and at least the first winding (11). The electric motor (3) is operated by energizing two windings (12), and the engine (1) is subjected to thinning injection to perform electric assist of the engine (1). Vehicle drive system. 請求項２に記載の車両駆動システムにおいて、
前記制御装置（４）は、前記エンジン（１）の始動後で、且つスロットル開度が所定開度以上の時、前記第１巻線（１１）への通電を遮断したまま、少なくても前記第２巻線（１２）の通電で前記電動モータ（３）を作動させるととも、前記エンジン（１）に対して間引き噴射を実施して前記エンジン（１）を始動させ、前記エンジン（１）の走行時の加速電動アシストを行うことを特徴とする車両駆動システム。 The vehicle drive system according to claim 2,
When the engine (1) is started and the throttle opening is equal to or greater than a predetermined opening, the control device (4) keeps the power to the first winding (11) cut off and at least the The electric motor (3) is operated by energization of the second winding (12), and the engine (1) is started by performing thinning injection with respect to the engine (1). A vehicle drive system characterized by performing an acceleration electric assist during driving. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車両駆動システムにおいて、
前記第１巻線（１１）と前記第２巻線（１２）を直列接続した時の巻線数を、前記第２巻線（１２）の巻線数で割った巻線比は、４未満に設けられることを特徴とする車両駆動システム。 In the vehicle drive system according to any one of claims 1 to 3,
A winding ratio obtained by dividing the number of turns when the first winding (11) and the second winding (12) are connected in series by the number of turns of the second winding (12) is less than 4. The vehicle drive system characterized by being provided in. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の車両駆動システムにおいて、
前記第１巻線（１１）への通電を遮断し、少なくても前記第２巻線（１２）のみの接続に切り替えて前記電動モータ（３）を作動させる際、
前記エンジン（１）の圧縮行程時に前記第２巻線（１２）によって駆動される永久磁石（８、α）の磁力は、他の永久磁石（８）の磁力より強く設けられることを特徴とする車両駆動システム。 In the vehicle drive system according to any one of claims 1 to 4,
When energizing the first winding (11) and switching the connection to only the second winding (12) at least to operate the electric motor (3),
The magnetic force of the permanent magnet (8, α) driven by the second winding (12) during the compression stroke of the engine (1) is set stronger than the magnetic force of the other permanent magnets (8). Vehicle drive system. 請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の車両駆動システムにおいて、
前記制御装置（４）は、前記第２巻線（１２）のみの接続に切り替えて前記電動モータ（３）を作動させる際、
前記エンジン（１）の圧縮行程時、前記エンジン（１）の吸気バルブの押し下げ時、前記エンジン（１）の排気バルブの押し下げ時に、前記第１巻線（１１）への通電を遮断し、少なくても前記第２巻線（１２）に与える通電電流を増大させることを特徴とする車両駆動システム。 In the vehicle drive system according to any one of claims 1 to 5,
When the control device (4) operates the electric motor (3) by switching to the connection of the second winding (12) only,
During the compression stroke of the engine (1), when the intake valve of the engine (1) is pushed down, and when the exhaust valve of the engine (1) is pushed down, the energization to the first winding (11) is cut off and less However, the vehicle drive system is characterized in that an energization current applied to the second winding (12) is increased.
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