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JP3023510B2 - フライホイール発電機付きエンジン - Google Patents

フライホイール発電機付きエンジン

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JP3023510B2
JP3023510B2 JP1322426A JP32242689A JP3023510B2 JP 3023510 B2 JP3023510 B2 JP 3023510B2 JP 1322426 A JP1322426 A JP 1322426A JP 32242689 A JP32242689 A JP 32242689A JP 3023510 B2 JP3023510 B2 JP 3023510B2
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英男 河村
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株式会社いすゞセラミックス研究所
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、フライホイールの外周部に配設した永久磁
石と、該永久磁石と対向する固定子により発電された電
力により、エンジンの低速回転時における過給動作を付
勢するフライホイール発電機付きエンジンに関する。
（従来の技術） 従来のエンジン、特に２サイクルエンジンにおいては
吸気を過給することが必要条件となっている。２サイク
ルエンジンは排気行程と吸気行程とを平行して行なうた
め、排気ガスを吸気によって押し出さねばならず、よっ
て、吸気はシリンダ内に圧送されなければならない。
そこで、吸気を圧送するための装置が従来より提供さ
れているが、その中の装置として、排気ガスにて排気タ
ービンを駆動し、該排気タービンによってコンプレッサ
を駆動し吸気を圧送するターボチャージャがある。
２サイクルエンジンはクランクシャフトの１回転毎に
爆発行程を行なうので排気ガスの排出量が４サイクルエ
ンジンより大であり、ターボチャージャを駆動するのに
最適なエンジンである。
しかし、たとえ２サイクルエンジンといえども低速回
転時には排気ガスの有するエネルギは小であり、有効に
吸気を圧送することができない。
そこで、ターボチャージャの回転時に回転電機を接続
し、エンジンの回転速度が低速時には、該回転電機に電
力を供給し、電動機作動をさせ、ターボチャージャによ
る過給作動を付勢する回転電機付きターボチャージャが
提供されている。
（発明が解決しようとする課題） このような従来の回転電機付きターボチャージャの回
転電機への電力供給源をバッテリとすると、該バッテリ
は大容量となり、重量及び体積共に増大する。
また、排気タービンの下流に更に回収タービンを設
け、該回収タービンにより発電機を駆動し電力を得る装
置においては、エンジン低速回転時には排気ガスエネル
ギが小であるため、上記問題を解決するには至らない。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、エンジ
ンの低速回転時においても有効に電力を発電し、ターボ
チャージャに接続された回転電機に電力を供給すること
のできるフライホイール発電機付きエンジンを提供しよ
うとするものである。
（課題を解決するための手段） エンジンのフライホイールの外周部に極性を交互に異
ならしめ周設された複数の永久磁石と、該複数の永久磁
石の外周部と対向しフライホイールの回転により電力が
誘起され、ただ一対の磁極を有する固定子と、エンジン
の吸気管路に設けられたコンプレッサと、該コンプレッ
サと共通の回転軸を有し排気管路に設けられた排気ター
ビンと、上記回転軸を共通とする回転電機と、エンジン
の回転数が所定回転数以下の場合に上記固定子からの発
電電力を回転電機に供給し過給動作を付勢する制御手段
とを有することを特徴とするフライホイール発電機付き
エンジンを提供できる。
（作用） 本発明のフライホイール発電機付きエンジンでは、低
速回転時においても周速は大であるフライホイールの外
周部に周設された永久磁石と、該永久磁石と対向する固
定子とにより発電される電力を回転電機に供給し、ター
ボチャージャの低速回転時における過給作動を付勢す
る。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。
図は、本発明のエンジンを示すブロック図である。
１はエンジンでありクランクシャフトの１回転毎に行
程を繰返す２サイクルエンジンである。11は該エンジン
１の排気管であり、該排気管11は回転電機付きターボチ
ャージャ（以下TCG）12の排気タービン部に連通してい
る。
該TCG12は排気タービンと、コンプレッサと、回転電
機とが同一回転軸上に配設されているものである。尚、
該回転電機は、外部から電力の供給を受けると電動機と
して作動し、負荷を接続すると発電機として作動するも
のである。
更に、上記コンプレッサは吸気管13に連通しており、
該コンプレッサによって昇圧された吸気を２サイクルエ
ンジン１のシリンダ内に供給する。
上記エンジン１の回転軸にはフライホイール２が連結
されている。該フライホイール２の外周部には複数個の
永久磁石21が配設されている。該永久磁石21は外周側に
磁極を有しており、該磁極の極性は互いに異らしめられ
ている。そして、内周側は磁性体からなる磁気通路環22
に当接されている。
３は固定子であり、該永久磁石21の外周側磁極と対向
する一対の磁極と、該一対の磁極を連結するコアに捲設
されたコイルとからなる。
該固定子３のコイル及び上記TCG12の回転電機はコン
トローラ４に接続されている。該コントローラ４には更
にバッテリ５が接続されている。
該コントローラ４は電力制御を行なうものであり、エ
ンジンの低速回転時には固定子３及びバッテリ５からの
電力を回転電機に供給し、あるいはエンジン１が高速回
転状態にあるときは回転電機からの発電電力をバッテリ
５に供給する等の制御を行なう。
次に、上記構成によるエンジンの動作について説明す
る。
エンジン１の低速回転時には、排気管11からTCG12に
導かれる排気ガスの流量は小であり、よって、吸気管13
に供給される吸気の過給圧も上昇しない。そこで、コン
トローラ４はバッテリ５及び固定子３からの電力を所定
の周波数の交流電力に変換し、TCG12の回転電機に供給
する。すると、該回転電機は供給された交流電力の周波
数に対応する回転数で回転し、コンプレッサの過給作動
を付勢する。
ところで、フライホイール２は直径が大であり、仮に
直径が400mmであるとすると、1000rpmで回転するときに
固定子３から得られる電力は、直径40mmのコアを有する
発電機の10000rpm運転時における発電量に相当する。
そして、エンジン１の回転数が上昇し、排気管11から
の排気ガスエネルギがTCG12を稼動するのに充分な量ま
で増加すると、コントローラ４は回転電機への電力供給
を停止する。このとき、固定子３からの発電電力をバッ
テリ５に充電してもよく、また固定子３を無負荷状態に
し、フライホイールへの制動力を低減させてもよい。
更に、エンジン１の回転速度が上昇し、排気ガスエネ
ルギが過給に要するエネルギ量を越えると、コントロー
ラ４は回転電機に負荷を接続し、発電機として作動させ
ることのより排気ガスエネルギの余剰物を電気エネルギ
に変換する。該変換された電気エネルギはバッテリ５に
充電される。
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本
発明の精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例
は容易に構成できるから、本発明は前記特許請求の範囲
において記載した限定以外、特定の実施例に制約される
ものではない。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、低速回転時に
おいても周速は大であるフライホイールの外周部に周設
された永久磁石と、該永久磁石と対向するただ一対の磁
極を有する固定子とにより発電される電力をターボチャ
ージャに接続された回転電機に供給し、ターボチャージ
ャの低速回転時における過給作動を付勢するので、エン
ジンの低速回転時においても有効に電力を発電し、上記
回転電機に電力を供給することのできるフライホイール
発電機付きエンジンを提供できる。また、ただ一対の磁
極しか有しない簡単な構造の固定子構造を有するので、
小型軽量の発電機を構成することができ、自動車業界で
要求される、軽量化、低コスト化に対応することができ
る。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明のエンジンを示すブロック図である。 １……エンジン、２……フライホイール、３……固定
子、４……コントローラ、５……バッテリ、12……回転
電機付きターボチャージャ（TCG）。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 61/00 F02B 63/04 F02B 67/00 F02B 37/00 F02B 37/04 F02B 37/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンのフライホイールの外周部に極性
    を交互に異ならしめ周設された複数の永久磁石と、該複
    数の永久磁石の外周部と対向しフライホイールの回転に
    より電力が誘起され、ただ一対の磁極を有する固定子
    と、エンジンの吸気管路に設けられたコンプレッサと、
    該コンプレッサと共通の回転軸を有し排気管路に設けら
    れた排気タービンと、上記回転軸を共通とする回転電機
    と、エンジンの回転数が所定回転数以下の場合に上記固
    定子からの発電電力を回転電機に供給し過給動作を付勢
    する制御手段とを有することを特徴とするフライホイー
    ル発電機付きエンジン。
  2. 【請求項２】上記エンジンは２サイクルエンジンである
    ことを特徴とする請求項（１）に記載のフライホイール
    発電機付きエンジン。
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US07/626,034 US5214333A (en) 1989-12-12 1990-12-12 Engine with flywheel generator
US08/034,204 US5341060A (en) 1989-12-12 1993-03-19 Engine with flywheel generator

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