JP2004092634A

JP2004092634A - 発電機搭載内燃機関駆動車両

Info

Publication number: JP2004092634A
Application number: JP2003110578A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Kishihata; 岸端　一芳; Masanori Nakagawa; 中川　昌紀
Original assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Current assignee: Mahle Electric Drive Systems Co Ltd
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-03-25
Also published as: US20040010360A1; US6820576B2

Abstract

【課題】発電時に車両が暴走するおそれをなくすことができるようにした発電機搭載内燃機関駆動車両を提供する。
【解決手段】内燃機関１のクランク軸と駆動車輪８との間に遠心クラッチ２を有する動力伝達装置６を備えた内燃機関駆動車両において、内燃機関１のクランク軸に発電機１１の回転子を取り付け、車両の運転休止時に発電機１１を運転して負荷に電力を供給する。内燃機関１１がアイドル回転速度とクラッチイン速度との間のある回転速度で回転しているときに発電機１１から定格出力を発生させる。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両駆動用の内燃機関により駆動される発電機を搭載していて、車両の運転休止時に発電機から負荷に電力を供給するようにした内燃機関駆動車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、不整地を走行することを主目的とした内燃機関駆動車両であるＡＴＶ（Ａｌｌ　Ｔｅｒｒａｉｎ　Ｖｅｈｉｃｌｅ、いわゆるバギー車）や、トラクター、或いはレクリエーションビークルなどの内燃機関駆動車両において、電動工具や、家庭電化製品等の屋外での使用を可能にするために、車両駆動用の内燃機関により駆動される発電機を搭載して、車両の運転休止時に、ＡＣ１００ＶやＡＣ２００Ｖ（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）等の商用交流出力を負荷に供給することが行われるようになっている。このような車両は例えば、特許文献１に示されている。
【０００３】
この種の車両では、内燃機関と駆動車輪との間に設ける動力伝達装置として、動力の伝達を断つギアポジションを有するＣＶＴ等の無断変速機と所定のクラッチイン速度（通常２０００ｒ／ｍｉｎ〜３０００ｒ／ｍｉｎ）以上の速度で接続状態になる遠心クラッチとを備えたものを用いることが多い。
【０００４】
上記のように発電機を搭載した内燃機関駆動車両において、動力伝達装置として遠心クラッチを備えたものが用いられている場合には、動力伝達装置のギアポジションがニュートラル位置及びパーキング位置以外の位置にあって、動力伝達装置を通して動力の伝達が行われる状態で発電機の運転が開始されて、内燃機関の回転速度が所定の発電出力を得るために必要な回転速度まで上昇させられると、遠心クラッチがつながって車両が暴走することになる。このような事態が生じるのを防ぐため、この種の内燃機関駆動車両では、特許文献１に示されているように、動力伝達装置のギアポジションを検出するギアポジションセンサを設けて、ギアポジションが動力の伝達を断つポジションにあることが検出されているときにのみ、発電時制御モードでの回転速度の制御を行わせるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２３１１０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、車両の運転休止時に、車両駆動用の内燃機関により駆動される発電機を電源として負荷に電力を供給するようにした内燃機関駆動車両においては、発電時に車両が暴走するのを防ぐために、ギアポジションセンサを設けて、ギアポジションが動力の伝達を断つポジションにあることが検出されているときにのみ発電時制御モードでの回転速度の制御を行わせるようにしている。
【０００７】
しかしながら、このように構成しても、ギアポジションセンサの故障、または変速機の故障により、動力伝達装置が動力の伝達を行う状態にあるにもかかわらずギアポジションセンサが動力の伝達が断たれているとの誤検出を行うと、発電機の運転が開始されてしまうため、発電時に車両が暴走するおそれを完全になくすことができないという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、ギアポジションセンサに頼ることなく、発電時に車両が暴走するのを防ぐことができるようにした発電機搭載内燃機関駆動車両を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両を駆動するために設けられた内燃機関と、所定のクラッチイン速度以上の速度で接続状態になる遠心クラッチを備えて内燃機関のクランク軸と車両の駆動輪との間に設けられた動力伝達装置と、内燃機関により駆動される発電機とを備えて、車両の運転停止時に発電機を運転して負荷に電力を供給する発電機搭載内燃機関駆動車両に適用されるもので、本発明においては、内燃機関がアイドル回転速度とクラッチイン速度との間の回転速度で回転しているときに発電機が定格出力を発生するように構成される。
【００１０】
上記のように構成すると、発電機は機関がアイドル回転速度とクラッチイン速度との間の回転速度で回転しているときに定格出力を発生するため、発電機を運転する際に内燃機関の回転速度がクラッチイン速度に達することはない。従って、発電機を運転する際に、遠心クラッチがつながって車両が暴走するおそれをなくすことができる。
【００１１】
本発明の好ましい態様においては、内燃機関により駆動される発電機と、内燃機関の制御モードを車両運転時制御モードとするか発電時制御モードとするかを選択するモード選択手段と、モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに発電機から定格出力を発生させるために必要な回転速度で内燃機関を回転させるように内燃機関を制御する発電時機関制御手段を有する制御装置とが設けられて、発電機が内燃機関の回転速度よりも高い回転速度で回転するように、発電機の回転子が増速機構を介して内燃機関のクランク軸に接続され、発電機から定格出力を発生させるために必要な回転速度が、内燃機関のアイドル回転速度とクラッチイン速度との間に設定される。
【００１２】
このように構成すると、機関のアイドル回転速度とクラッチイン速度との間の回転速度よりも高い速度で発電機を回転させることができるため、高出力の発電機を小形に構成することができる。また発電機として同期発電機を用いて、その界磁電流を制御することにより発電機の出力を調整する構成をとる場合に、同期発電機の出力周波数を商用周波数とすることが容易になる。
【００１３】
例えば、クラッチイン速度が２０００ｒ／ｍｉｎである場合に、回転速度が３６００ｒ／ｍｉｎのときに６０Ｈｚの交流出力を発生する同期発電機を用いることができる。
【００１４】
上記制御装置は、内燃機関の回転速度を制限値以下に制限する過回転防止手段と、モード選択手段により車両運転時制御モードが選択されているときに制限値を車両運転時に適合した値とし、モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに制限値をクラッチイン速度未満の値とするように制限値を切り換える制限値切換手段とを備えた構成とすることができる。
【００１５】
上記発電機として、界磁制御が可能な同期発電機を用いる場合には、発電時制御モードが選択されているときに発電機の出力周波数を商用周波数に保つために必要な回転速度で内燃機関を回転させるべく内燃機関を制御するように発電時機関制御手段を構成する。
【００１６】
上記発電機として磁石式交流発電機を用いる場合には、発電機の出力を直流出力に変換する直流変換器と該直流変換器の直流出力を交流出力に変換するインバータとが設けられる。この場合、制御装置は、インバータから商用周波数の交流出力を発生させるようにインバータを制御するインバータ制御手段を更に備えた構成とし、発電時機関制御手段は、発電時制御モードが選択されているときにインバータの出力電圧を定格値に保つために必要な回転速度で内燃機関を回転させるべく内燃機関を制御するように構成する。
【００１７】
上記直流変換器としては、ダイオードブリッジ全波整流回路等からなる整流器を用いてもよく、ダイオードとサイリスタやＦＥＴなどのスイッチ素子との混合ブリッジ回路からなる制御整流器などを用いてもよい。直流変換器として制御整流器を用いる場合には、該制御整流器を構成するスイッチ素子をオンオフ制御することにより、直流変換器の出力電圧を制御することができる。
【００１８】
なおここで、「インバータの出力電圧を定格値に保つために必要な回転速度で内燃機関を回転させる」とは、インバータの出力電圧を定格値に保つために、負荷の変化に応じて内燃機関の回転速度を変化させるように制御する場合と、内燃機関の回転速度を設定値に保持した状態で負荷の変化に応じて直流変換器の出力またはインバータのスイッチ素子のオンデューティを変化させてインバータの出力電圧を定格値に保つ制御を行う際に内燃機関の回転速度を設定値に保つように制御する場合との双方を含む意味である。
【００１９】
本発明の好ましい態様では、上記発電機の回転子と内燃機関のクランク軸との間に、オン状態とオフ状態との切換の制御が可能な発電機用クラッチが設けられ、モード選択手段により車両運転時制御モードが選択されているときに発電機用クラッチをオフ状態にし、モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに発電機用クラッチをオン状態にするように発電機用クラッチを制御するクラッチ制御手段が設けられる。
【００２０】
上記のように、発電機用クラッチを設けておくと、車両走行時に発電機が過大な出力を発生するのを防ぐことができる。特に、発電機の回転子とクランク軸との間に増速機構を設ける場合には、車両運転時に発電機の回転速度が上昇して、機械的な高速回転限界を超えるのを防ぐことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
本発明が対象とする内燃機関駆動車両は、ＡＴＶ（バギー車）、トラクタ、レクリエーショナルビークル等、車両を駆動する内燃機関に取り付けられた発電機を電源として用いて商用周波数の交流電力を発生する電源装置を搭載したものであればよく、車両の用途、構造、型式等は任意である。
【００２３】
図１は、本発明が対象とする内燃機関駆動車両の全体的な構成の一例を示したものである。同図において１は内燃機関で、内燃機関１のクランク軸１ａの一端は遠心クラッチ２と、ベルト変速機構３及びギアボックス４を有するＣＶＴ（無断変速機）５とからなる動力伝達装置６と歯車機構７とを通して車両の駆動輪８が取り付けられた車軸９に接続されている。ギアボックス４にはギアポジション選択レバー４ａが取り付けられていて、このレバーを操作することにより、ギアポジションをパーキングポジションＰ、ハイポジションＨ、ローポジションＬ、ニュートラルポジションＮ及びリバース（後退）ポジションＲにそれぞれ切り換えることができるようになっている。ギアボックス４には、ギアポジションを検出するギアポジションセンサ１０が取り付けられている。これらのギアポジションの内、ニュートラルポジションＮ及びパーキングポジションＰは、内燃機関から駆動車輪側への動力の伝達を断つポジションであり、ハイポジションＨ、ローポジションＬ及びリバース（後退）ポジションＲは、内燃機関から駆動車輪側へ動力を伝達するポジションである。
【００２４】
内燃機関１のクランク軸１ａの他端にはオンオフ制御が可能な発電機用クラッチ１９を介して発電機１１の回転子が取り付けられている。発電機１１の固定子は機関のケースやカバーなどに設けられた取付け部に固定されている。
【００２５】
図示の発電機１１は、界磁制御が可能な同期発電機からなっていて、車両の運転休止時に、この発電機１１により、商用周波数の交流電圧を発生する電源装置が構成される。
【００２６】
内燃機関の吸気管１ｂにはスロットルバルブ１２が取り付けられ、このスロットルバルブの操作軸に電気式のアクチュエータ１３の出力軸が連結されている。スロットルバルブ１２の操作軸にはまたスロットルバルブの開度に比例した電気信号を発生するスロットルセンサ１４の入力軸が接続されている。
【００２７】
図示してないが、内燃機関１の吸気管１ｂにインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）が取り付けられ、内燃機関のシリンダヘッドに点火プラグが取り付けられている。
【００２８】
１５はマイクロプロセッサを備えた制御装置で、この制御装置には、手動操作される切換スイッチからなるモード選択手段１６から制御モードを車両運転時制御モードとするか、発電時制御モードとするかを選択する選択指令が与えられるようになっている。
【００２９】
内燃機関１にはまた、機関の特定のクランク角位置でパルス信号を発生する信号発生器１７が取り付けられ、この信号発生器の出力がギアポジションセンサ１０の出力及びスロットルセンサ１４の出力とともに制御装置１５に入力されている。
【００３０】
図示の信号発生器１７は、発電機１１のクランク軸１ａに直結されたロータ１７Ａの外周に設けられた突起からなるリラクタ（誘導子）１７ａの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出したときにパルス信号を発生するように構成されている。
【００３１】
また内燃機関の点火時期及び燃料噴射量を制御するために用いる制御条件（機関の温度、大気圧等）を検出する各種のセンサ（図示せず。）が設けられ、これらのセンサの出力が制御装置１５に入力されている。
【００３２】
制御装置１５は、マイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより、内燃機関の運転に必要な制御を行う内燃機関制御部（ＥＣＵ）と、モード選択手段により選択された制御モードに応じて内燃機関を所要の回転速度で回転させるようにスロットルバルブ開度を制御するスロットル制御部と、発電機の出力を定格出力に保つように発電機の界磁電流を制御する界磁制御部とを構成する。
【００３３】
図１の実施形態において、発電機用クラッチ１９は、オン状態とオフ状態との切換制御が可能な電磁クラッチからなっていて、このクラッチ１９をオンオフすることにより、発電機１１の回転子を機関のクランク軸に接続したり、クランク軸から切り離したりすることができるようになっている。
【００３４】
図４は、図１の実施形態で用いる制御装置の構成を示したもので、図４において２０は内燃機関制御部（ＥＣＵ）である。図示の内燃機関制御部は、点火回路２１と、インジェクタ駆動回路２２と、回転速度検出手段２３と、点火時期制御手段２４と、燃料噴射制御手段２５と、制限値設定手段２６と、過回転防止手段２７と、制限値切換手段２８とにより構成されている。
【００３５】
これらの各部を説明すると、点火回路２１は、点火時期制御手段２４から点火信号が与えられたときに点火用の高電圧を発生する回路である。この点火回路が発生する点火用高電圧は、内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられた点火プラグに印加される。
【００３６】
インジェクタ駆動回路２２は、内燃機関の吸気管などに取り付けられたインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）に駆動電流を供給する回路である。インジェクタ駆動回路２２は、燃料噴射制御手段２５から噴射指令信号が与えられている間インジェクタに駆動電流を与える。インジェクタは、インジェクタ駆動回路２２から駆動電流が与えられている間その弁を開いて燃料を噴射する。インジェクタには燃料ポンプから燃料が与えられる。インジェクタに与えられる燃料の圧力は圧力レギュレータにより一定に保たれるため、燃料噴射量はインジェクタが燃料を噴射する時間（燃料噴射時間）により決められる。
【００３７】
回転速度検出手段２３は、機関の回転速度を検出する手段である。この検出手段２３は、例えば、機関に取り付けられて特定のクランク角位置でパルスを発生する信号発生器の出力を入力として、この信号発生器が出力するパルスの発生間隔（機関が一定の角度を回転するのに要する時間）から機関の回転速度を演算することにより、機関の回転速度を検出する。
【００３８】
点火時期制御手段２４は、回転速度検出手段により検出された回転速度や、スロットルセンサ１４により検出されたスロットルバルブ開度などの各種の制御条件に対して機関の点火時期を演算して、演算した点火時期が検出されたときに点火回路２１に点火信号を与える。
【００３９】
燃料噴射制御手段２５は、機関の回転速度、スロットルバルブ開度、大気圧、機関の温度などの各種の制御条件に応じてインジェクタから噴射させる燃料の噴射量を演算して、演算した噴射量に相当する信号幅を有する矩形波状の噴射指令信号をインジェクタ駆動回路２２に与える。
【００４０】
制限値設定手段２６は、内燃機関の回転速度の制限値（上限値）を与える手段で、車両運転時及び発電時にそれぞれ適合した車両運転時用制限値及び発電時用制限値をメモリに記憶している。制限値設定手段２６は、制限値切換手段２８から与えられる読み出し指令に応じて所定の制限値をメモリから読み出して過回転防止手段２７に与える。
【００４１】
過回転防止手段２７は、内燃機関の回転速度が制限値を超えないように制御する手段である。図示の過回転防止手段は、回転速度検出手段２３により検出された回転速度が、制限値設定手段２６から与えられる制限値を超えたときに点火時期制御手段２４からの点火信号の出力を停止させて、点火回路が点火用高電圧を出力するのを阻止することにより機関を失火させると同時に、燃料噴射制御手段２５からインジェクタ駆動回路２２への噴射指令信号の供給を停止させることにより燃料噴射を停止させて、機関の回転速度を制限値以下に低下させるように構成されている。
【００４２】
なお過回転防止手段２７は、上記の構成を有するものに限られるものではなく、種々の構成をとることができる。過回転防止手段２７は、例えば、内燃機関の回転速度が制限値を超えたときに内燃機関の点火時期を遅らせることにより、機関の回転速度を制限値以下に低下させるように構成されたものでもよい。
【００４３】
制限値切換手段２８は、本発明において特に設けられたもので、モード選択手段１６が選択している制御モードに応じて機関の回転速度の制限値を切り換える手段である。図示の制限値切換手段は、モード選択手段１６が車両運転時制御モードを選択しているときに、制限値設定手段２６が車両運転時用制限値をメモリから読み出して過回転防止手段２７に与え、モード選択手段１６が発電時制御モードを選択しているときに制限値設定手段２６が発電時用制限値をメモリから読み出して過回転防止手段に与えるように、選択されている制御モードに応じて、制限値設定手段２６に読み出し指令を与える。
【００４４】
上記車両運転時用制限値は、車両の最高速度との関係で適宜に設定する。また発電時用制限値は、遠心クラッチ２のクラッチイン速度未満の値に設定しておく。
【００４５】
内燃機関制御部２０の構成は、制限値切換手段２８が設けられている点を除き、従来のものと同様である。
【００４６】
またスロットル制御部３０は、車両運転時スロットル制御手段３１と、発電時スロットル制御手段３２とにより構成されている。
【００４７】
車両運転時スロットル制御手段３１は、モード制御手段１６により車両運転時制御モードが選択されているときに、運転者が操作するアクセル操作部（アクセルグリップやアクセルペダル）の変位量を検出しているアクセルセンサ３３の出力から演算される目標スロットル開度と、スロットルバルブ開度を検出しているスロットルセンサ１４の出力とを入力として、スロットルバルブ開度を運転者によるアクセル操作部材の操作量に相応した大きさとするように、アクチュエータ１３を制御する。
【００４８】
また発電時スロットル制御手段３２は、モード選択手段１６により発電時制御モードが選択されているときに発電機１１から定格出力を発生させるために必要な回転速度で内燃機関１を回転させるようにスロットルバルブ開度を制御する手段である。この例では、発電機１１として、界磁制御が可能な同期発電機を用いているため、発電時スロットル制御手段は、発電時制御モードが選択されているときに発電機の出力周波数を商用周波数に保つために必要な回転速度で内燃機関を回転させるべくアクチュエータ１３を制御して、スロットルバルブ開度を制御する。
【００４９】
本実施形態では、上記発電時スロットル制御手段３２により、発電時制御モードが選択されているときに発電機１１から定格出力を発生させるために必要な回転速度で内燃機関１を回転させるように機関を制御する発電時機関制御手段が構成されている。
【００５０】
発電時機関制御手段は、モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに発電機から定格出力を発生させるために必要な回転速度で内燃機関を回転させるように内燃機関を制御する手段である。上記の例では、発電時制御モードが選択されているときに、発電機から定格出力を発生させるために必要な回転速度で機関を回転させるようにスロットルバルブ開度を制御する手段により発電時機関制御手段を構成しているが、発電時機関制御手段の構成は上記の例に限定されない。例えば、内燃機関にスロットルバルブをバイパスするエアバイパス通路が設けられていて、このエアバイパス通路を流れるエアの量（エアバイパス量）を制御することにより機関の回転速度を制御することができるようになっている場合には、発電時制御モードが選択されているときに、発電機から定格出力を発生させるために必要な回転速度で機関を回転させるようにエアバイパス量を制御する手段により発電時機関制御手段を構成することができる。
【００５１】
図４に示した例ではまた、界磁制御部３４と、クラッチ制御手段３５とが設けられている。界磁制御部３４は、発電機１１の出力電圧と定格値との偏差を零にするように発電機の界磁電流を制御する手段で、この手段は、例えば、発電機１１の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、この検出手段により検出された出力電圧と定格値との偏差を演算する電圧偏差演算手段と、電圧偏差演算手段により演算された偏差を零にするために必要な界磁電流を演算する界磁電流演算手段と、発電機の界磁コイルに流す界磁電流の大きさを界磁電流演算手段により演算された値に等しくするように調整する界磁電流調整手段とにより構成することができる。
【００５２】
また、クラッチ制御手段３５は、モード選択手段１６により車両運転時制御モードが選択されているときに発電機用クラッチ１９をオフ状態にし、モード選択手段１６により発電時制御モードが選択されているときに発電機用クラッチをオン状態にするように発電機用クラッチを制御する手段で、この手段は、モード選択手段１６により選択された制御モードに応じて発電機用クラッチ１９を構成する電磁クラッチへの通電電流を制御する手段により構成される。
【００５３】
上記の実施形態では、発電機として界磁制御が可能な同期発電機を用いたが、図２に示したように、発電機１１として磁石式交流発電機を用いて、発電機１１の出力を整流器とインバータとを通して商用周波数の交流電圧に変換する場合には、制御装置を図５に示したように構成する。
【００５４】
即ち、発電機として磁石式交流発電機を用いる場合には、発電機の出力を直流出力に変換する直流変換器と、該直流変換器の直流出力を交流出力に変換するインバータとが設けられ、制御装置１５には、インバータから商用周波数の交流出力を発生させるようにインバータを制御するインバータ制御手段が更に設けられる。
【００５５】
この場合、発電時機関制御手段は、発電時制御モードが選択されているときにインバータの出力電圧を定格値に保つために必要な回転速度で内燃機関を回転させるべく内燃機関を制御するように構成される。
【００５６】
直流変換器としては、ダイオードブリッジ全波整流回路等からなる整流器を用いてもよく、ダイオードとサイリスタやＦＥＴなどのスイッチ素子との混合ブリッジ回路からなる制御整流器などを用いてもよい。直流変換器として制御整流器を用いる場合には、該制御整流器を構成するスイッチ素子をオンオフ制御することにより、直流変換器の出力電圧を制御することができる。
【００５７】
なおここで、「インバータの出力電圧を定格値に保つために必要な回転速度で内燃機関を回転させる」とは、インバータの出力電圧を定格値に保つために、負荷の変化に応じて内燃機関の回転速度を変化させるように制御する場合と、内燃機関の回転速度を設定値に保持した状態で負荷の変化に応じて直流変換器の出力またはインバータのスイッチ素子のオンデューティを変化させてインバータの出力電圧を定格値に保つ制御を行う際に内燃機関の回転速度を設定値に保つように制御する場合との双方を含む意味である。
【００５８】
図５に示した例では、発電機１１の出力が直流変換器を構成する整流器３６とインバータ３７とを通して商用周波数の交流出力に変換されて図示しない負荷に供給される。この場合、制御装置にインバータ制御部３４が設けられる。インバータ制御部３４は、インバータ３７から商用周波数の交流電圧を出力させるようにインバータ３７を構成するスイッチ素子をオンオフ制御する。
【００５９】
またこの場合は、インバータ３７の出力電圧の目標値（定格値）と整流器３６（直流変換器）の出力電圧との偏差に基づいて、インバータ３７の出力電圧を目標値に一致させるために必要な回転速度を目標回転速度として演算する目標回転速度演算手段（図示せず。）が設けられ、この演算手段により演算された目標回転速度が、発電時スロットル制御手段３２に与えられる。
【００６０】
発電時スロットル制御手段３２は、発電時制御モードが選択されているときに、内燃機関の回転速度を上記目標回転速度に一致させるように制御するべく、アクチュエータ１３を制御する。これにより、発電機１１が定格出力を発生するように制御され、インバータ３７から定格電圧が出力されるように内燃機関の回転速度が制御される。図５に示した制御装置のその他の構成は、図４に示したものと同様である。
【００６１】
なお、図５において、整流器３６に代えて、ダイオードと、サイリスタやＦＥＴ等のスイッチ素子との混合ブリッジ回路等からなる制御整流器（出力電圧，電流を制御する機能を有する整流器）を用いて、この制御整流器により直流変換部を構成するようにしてもよい。
【００６２】
上記の説明では、インバータ制御部３４が、インバータ３７から商用周波数の交流電圧を出力させるようにインバータ３７を制御し、発電時スロットル制御手段３２が、インバータの出力電圧を定格値に保つために必要な回転速度で内燃機関を回転させるようにスロットルバルブ開度を制御するとしたが、発電時スロットル制御手段３２は内燃機関の回転速度を設定速度に保持するように制御し、インバータ制御部３４が、負荷の変化に対してインバータ３７の出力電圧を定格値に保つようにインバータ３７を構成するスイッチ素子のオンデューティ比を制御するようにしてもよい。
【００６３】
また整流器３６に代えて制御整流器を用いる場合には、、発電時スロットル制御手段３２により内燃機関の回転速度を設定速度に保持するようにスロットルバルブ開度を制御し、別途設けた制御手段により、負荷の変化に対してインバータ３７の出力電圧を定格値に保つように制御整流器の出力電圧を制御する（この場合インバータ制御部３４はインバータ３７の出力周波数を商用周波数に保つようにインバータ３７を制御する。）ようにしてもよい。
【００６４】
本発明においては、内燃機関１がアイドル回転速度とクラッチイン速度（遠心クラッチ２がつながる回転速度）との間にある回転速度で回転しているときに発電機１１が定格出力を発生するように構成される。
【００６５】
このように、内燃機関がアイドル回転速度とクラッチイン速度（遠心クラッチ２がつながる回転速度）との間のある回転速度で回転しているときに発電機が定格出力を発生するように構成しておくと、発電時スロットル制御手段３２は、発電時制御モードが選択されているときに、内燃機関をアイドル回転速度とクラッチイン速度との間の速度で回転させるように制御することになるため、発電時に機関の回転速度がクラッチイン速度に達することはない。従って、発電時に遠心クラッチがつながって車両が走り出すのを防ぐことができる。
【００６６】
内燃機関のアイドル回転速度とクラッチイン速度との間の回転速度で発電機から定格出力を発生させるようにするために採り得る手段は数多くある。一般に発電機の出力対回転速度特性は、発電機の界磁と、電機子巻線の巻数とを調整することにより、適宜に設定することができる。従って例えば、発電機の電機子巻線の巻数を従来よりも多くしたり、界磁を強くしたりすることにより、より低い回転速度で発電機から定格出力を発生させることが可能になり、内燃機関がアイドル回転速度とクラッチイン速度との間の回転速度で回転しているときに、発電機から定格出力を発生させるように発電機を設計することができる。
【００６７】
また場合によっては、遠心クラッチのクラッチイン速度を高くすることにより、アイドル回転速度とクラッチイン速度との間の速度で発電機から定格出力を発生させることを可能にしてもよい。即ち、発電機から定格出力を発生させるために、従来用いられていた遠心クラッチのクラッチイン速度が低すぎる場合には、該クラッチイン速度を、発電機から定格出力を発生させるために必要な回転速度よりも高くするように変更するようにしてもよい。
【００６８】
またクラッチイン速度を高く設定し直すと車両の運転感覚が悪くなる場合には、図３に示すように、内燃機関のクランク軸１ａと発電機１１の回転子との間に歯車機構などからなる増速機構４０を設けて、クランク軸の回転速度よりも高い速度で発電機の回転子を回転させることにより、クラッチイン速度以上の速度で定格出力を発生させていた従来の発電機と同等の発電機を用いて、機関のアイドル回転速度とクラッチイン速度との間の回転速度で発電機から定格出力を発生させるようにすることができる。
【００６９】
図３に示すように、増速機構４０を設けて、発電機１１の回転子をクランク軸の回転速度よりも高い速度で回転させるように構成すると、機関のアイドル回転速度とクラッチイン速度との間の回転速度よりも高い速度で発電機を回転させることができるため、高出力の発電機を小形に構成することができる。また発電機として同期発電機を用いて、その界磁電流を制御することにより発電機の出力を調整する構成をとる場合に、同期発電機の出力周波数を商用周波数とすることが容易になる。
【００７０】
例えば、クラッチイン速度が２０００ｒ／ｍｉｎである場合に、回転速度が３６００ｒ／ｍｉｎのときに６０Ｈｚの交流出力を発生する同期発電機を用いることができる。
【００７１】
図１、図２及び図３にそれぞれ示した実施形態のように、機関のクランク軸と発電機の回転子との間に発電機用クラッチ１９を設けておくと、車両走行時に発電機が過大な出力を発生するのを防ぐことができる。特に、図３に示したように、発電機の回転子とクランク軸との間に増速機構４０を設ける場合には、車両運転時に発電機の回転速度が上昇して、機械的な高速回転限界を超えるのを防ぐことができる。
【００７２】
上記の実施形態のように、内燃機関の回転速度を制限値以下に制限する過回転防止手段２７と、モード選択手段により車両運転時制御モードが選択されているときに上記制限値を車両運転時に適合した値とし、モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに上記制限値をクラッチイン速度未満の値とするように制限値を切り換える制限値切換手段２６とを制御装置１５に設けて、発電時制御モードが選択されているときに内燃機関の回転速度の制限値をクラッチイン速度未満の値に切り換えるようにしておくと、発電機１１の負荷が急に軽くなったときにスロットルバルブ１２が閉じるのが遅れて、機関の回転速度が一時的な上昇を示した場合に遠心クラッチがつながるのを防ぐことができるため、安全性を向上させることができる。
【００７３】
過回転防止手段２７及び制限値切換手段２８を構成するためにマイクロプロセッサに実行させるプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートを図６に示した。このアルゴリズムによる場合には、先ずステップ１においてエンジンの回転速度Ｎを検出する。この回転速度の検出は、内燃機関制御部２０に設けられている回転速度検出手段２３により演算されてメモリに記憶されている回転速度を読み出すことにより行うことができる。次いで、ステップ２においてモード選択手段１６により選択されている制御モードを判定する。この判定の過程で、制御モードが発電時制御モードであると判定されたときには、ステップ３に進んでクラッチイン速度よりも低く設定された発電時用制限値ＮＯＧを過回転防止制御における回転速度の制限値ＮＯＶＥＲとして設定する。またステップ２において、選択されている制御モードが発電時制御モードでない（車両運転時制御モードである）と判定されたときには、ステップ４に進んで車両運転時制限値ＮＯＲを過回転防止制御における回転速度の制限値ＮＯＶＥＲとして設定する。
【００７４】
次いで、ステップ５において、ステップ１で検出された機関の回転速度Ｎを制限値ＮＯＶＥＲと比較する。この比較の結果、Ｎ≧ＮＯＶＥＲであると判定されたときには、ステップ６に進んで過回転防止制御を行わせる。この過回転防止制御では、インジェクタ駆動回路２２への噴射指令信号の供給を停止させて燃料噴射を停止させるとともに、点火回路２１への点火信号の供給を停止させることにより点火動作を停止させて機関を失火させることにより、内燃機関の回転速度を制限値以下に低下させる。またステップ５において、Ｎ＜ＮＯＶＥＲであると判定されたときには、ステップ７に進んで燃料噴射の停止と点火動作の停止とを解除し、通常の制御を行わせる。
【００７５】
上記のように、発電機１１の回転子と内燃機関のクランク軸との間に、オン状態とオフ状態との間の切換制御が可能な発電機用クラッチ１９を設けるとともに、モード選択手段により車両運転時制御モードが選択されているときに発電機用クラッチ１９をオフ状態にし、モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに発電機用クラッチ１９をオン状態にするように発電機用クラッチを制御するクラッチ制御手段３５を設けておくと、車両走行時に発電機が過大な出力を発生するのを防ぐことができる。特に、発電機１１の回転子とクランク軸との間に増速機構を設ける場合には、車両運転時に発電機の回転速度が上昇して、機械的な高速回転限界を超えるのを防ぐことができる。
【００７６】
上記のように、本発明においては、内燃機関がアイドル回転速度とクラッチイン速度との間のある回転速度で回転しているときに発電機が定格出力を発生するように構成したため、変速機のギアポジションの如何に関わりなく発電時に車両が暴走するのを防ぐことができるが、安全性を更に向上させるために、ギアポジションセンサ１０がニュートラルポジションまたはパーキングポジションを検出しているときにのみ、発電機から定格出力を発生させるように内燃機関の回転速度を制御する制御動作を行わせるように発電時機関制御手段（図４及び図５に示した例では発電時スロットル制御手段３２）を構成することを何ら妨げない。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、内燃機関がアイドル回転速度とクラッチイン速度との間の回転速度で回転しているときに発電機が定格出力を発生するように構成したので、発電時制御モードが選択されて発電機から負荷に電力を供給しているときに、遠心クラッチがつながって車両が暴走するおそれをなくすことができる。
【００７８】
また本発明において、内燃機関の回転速度を制限値以下に制限する過回転防止手段を設けるとともに、車両運転時制御モードが選択されているときに制限値を車両運転時に適合した値とし、発電時制御モードが選択されているときに制限値をクラッチイン速度未満の値とするように制限値を切り換える制限値切換手段を設けた場合には、発電機の負荷が急に軽くなったときにスロットルバルブが閉じるのが遅れて、機関の回転速度が一時的な上昇を示した場合に遠心クラッチがつながるのを防ぐことができるため、安全性を更に向上させることができる。
【００７９】
更に本発明において、発電機の回転子と内燃機関のクランク軸との間に、オン状態とオフ状態との間の切換の制御が可能な発電機用クラッチを設けるとともに、車両運転時制御モードが選択されているときに発電機用クラッチをオフ状態にし、発電時制御モードが選択されているときに発電機用クラッチをオン状態にするように発電機用クラッチを制御するクラッチ制御手段を設けた場合には、車両走行時に発電機が過大な出力を発生するのを防ぐことができる。特に、発電機の回転子とクランク軸との間に増速機構を設ける場合に、車両運転時に発電機の回転速度が上昇して、機械的な高速回転限界を超えるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成を概略的に示した模式図である。
【図２】本発明の他の実施形態の構成例を示した模式図である。
【図３】本発明の更に他の実施形態の構成例を示した模式図である。
【図４】図１の実施形態で用いる制御装置の構成を示したブロック図である。
【図５】図２の実施形態で用いる制御装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図６】図４または図５に示した制御装置において、過回転防止手段及び制限値切換手段を実現するためにマイクロプロセッサに実行させるプログラムのアルゴリズムの要部を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…遠心クラッチ、３…ベルト変速機、４…ギアボックス、５…無断変速機、６…動力伝達装置、８…車両の駆動輪、１１…発電機、１２…スロットルバルブ、１３…アクチュエータ、１４…スロットルセンサ、１５…制御装置、１６…制御モード選択手段。

Claims

車両を駆動するために設けられた内燃機関と、所定のクラッチイン速度以上の速度で接続状態になる遠心クラッチを備えて前記内燃機関のクランク軸と前記車両の駆動輪との間に設けられた動力伝達装置と、前記内燃機関により駆動される発電機とを備え、前記内燃機関がアイドル回転速度と前記クラッチイン速度との間の回転速度で回転しているときに前記発電機が定格出力を発生するように構成されている発電機搭載内燃機関駆動車両。
車両を駆動するために設けられた内燃機関と、所定のクラッチイン速度以上の速度で接続状態になる遠心クラッチを備えて前記内燃機関のクランク軸と前記車両の駆動輪との間に設けられた動力伝達装置と、前記内燃機関により駆動される発電機と、前記内燃機関の制御モードを車両運転時制御モードとするか発電時制御モードとするかを選択するモード選択手段と、前記モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに前記発電機から定格出力を発生させるために必要な回転速度で前記内燃機関を回転させるように前記内燃機関を制御する発電時機関制御手段を有する制御装置とを備え、前記発電機から定格出力を発生させるために必要な回転速度は、前記内燃機関のアイドル回転速度と前記クラッチイン速度との間に設定されている発電機搭載内燃機関駆動車両。
車両を駆動するために設けられた内燃機関と、所定のクラッチイン速度以上の速度で接続状態になる遠心クラッチを備えて前記内燃機関のクランク軸と前記車両の駆動輪との間に設けられた動力伝達装置と、前記内燃機関により駆動される発電機とを備え、前記発電機はその回転子が前記内燃機関のクランク軸の回転速度よりも高い回転速度で回転するように設けられ、前記内燃機関がアイドル回転速度と前記クラッチイン速度との間の回転速度で回転しているときに前記発電機が定格出力を発生するように構成されている発電機搭載内燃機関駆動車両。
車両を駆動するために設けられた内燃機関と、所定のクラッチイン速度以上の速度で接続状態になる遠心クラッチを備えて前記内燃機関のクランク軸と前記車両の駆動輪との間に設けられた動力伝達装置と、前記内燃機関により駆動される発電機と、前記内燃機関の制御モードを車両運転時制御モードとするか発電時制御モードとするかを選択するモード選択手段と、前記モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに前記発電機から定格出力を発生させるために必要な回転速度で前記内燃機関を回転させるように前記内燃機関を制御する発電時機関制御手段を有する制御装置とを備え、
前記発電機が前記内燃機関の回転速度よりも高い回転速度で回転するように、前記発電機の回転子が増速機構を介して前記内燃機関のクランク軸に接続され、前記発電機から定格出力を発生させるために必要な回転速度は、前記内燃機関のアイドル回転速度と前記クラッチイン速度との間に設定されている、
発電機搭載内燃機関駆動車両。
前記制御装置は、前記内燃機関の回転速度を制限値以下に制限する過回転防止手段と、前記モード選択手段により車両運転時制御モードが選択されているときには前記制限値を車両運転時に適合した値とし、前記モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときには前記制限値を前記クラッチイン速度未満の値とするように前記制限値を切り換える制限値切換手段とを備えている請求項２または４に記載の発電機搭載内燃機関駆動車両。
前記発電機は界磁制御が可能な同期発電機からなり、
前記発電時機関制御手段は、前記発電時制御モードが選択されているときに前記発電機の出力周波数を商用周波数に保つために必要な回転速度で前記内燃機関を回転させるべく前記内燃機関を制御するように構成されている請求項２または４に記載の発電機搭載内燃機関駆動車両。
前記発電機は磁石式交流発電機からなっていて、前記発電機の出力を直流出力に変換する直流変換器と該直流変換器の直流出力を交流出力に変換するインバータとが設けられ、
前記制御装置は、前記インバータから商用周波数の交流出力を発生させるように前記インバータを制御するインバータ制御手段を更に備え、
前記発電時機関制御手段は、前記発電時制御モードが選択されているときに前記インバータの出力電圧を定格値に保つために必要な回転速度で前記内燃機関を回転させるべく前記内燃機関を制御する請求項２または４に記載の発電機搭載内燃機関駆動車両。
前記発電機の回転子と前記内燃機関のクランク軸との間に、オン状態とオフ状態との切換の制御が可能な発電機用クラッチが設けられ、
前記モード選択手段により車両運転時制御モードが選択されているときには前記発電機用クラッチをオフ状態にし、前記モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに前記発電機用クラッチをオン状態にするように前記発電機用クラッチを制御するクラッチ制御手段が設けられている請求項２または４に記載の発電機搭載内燃機関駆動車両。