(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に応じて任意に運動エネルギーと電気エネルギーとの変換を実行し、内燃機関の回転安定性と応答性を満足させる。【解決手段】エンジン回転数ω、トルクＴ、電圧Ｅ、電流Ｉとすると、エンジン１０の仕事率とモータ２０の仕事率との間にはＴω＝ＥＩの関係が成立する。回転数ωで駆動されるモータ２０は電圧Ｅ＝Ｋｅωを発生させ、静電容量Ｃを有するコンデンサ３０に蓄積される電圧はＥ＝（１／Ｃ）∫Ｉｄｔとなる。これら関係式を用いると角加速度δω／δｔ＝Ｔ／（Ｃ＊Ｋｅ２）となる。一方、同一の条件下、機械式のフライホイール１５が慣性モーメントＭを有する場合には角加速度δω／δｔ＝Ｔ／Ｍとなる。したがって（Ｃ＊Ｋｅ２）の項は疑似慣性モーメントＭｉに相当しモータ２０の逆起電力定数Ｋｅを考慮して静電容量Ｃを適当な値に設定すれば、モータ２０とコンデンサ３０とによって電気式のフライホイールを実現できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関出力軸に備えられる電気式フライホイールであって、
所定の運動エネルギーに相当する電気エネルギーを蓄積可能な電気エネルギー蓄積手段と、
前記機関出力軸に接続されていると共に、運動エネルギーと電気エネルギーとの相互変換を実行するエネルギー変換手段と、
前記内燃機関に要求される要求出力を検出する要求出力検出手段と、
前記エネルギー変換手段と前記電気エネルギー蓄積手段とに接続されていると共に、前記検出された要求出力に応じて、前記エネルギー変換手段と前記電気エネルギー蓄積手段との接続を接続状態または切断状態に切り換える切り替え手段とを備える電気式フライホイール。
【請求項２】
請求項１に記載の電気式フライホイールにおいて、
前記切り替え手段は、前記検出された要求出力の単位時間変化量が所定値以上の場合には、前記エネルギー変換手段と前記電気エネルギー蓄積手段との接続を切断状態に切り換える電気式フライホイール。
【請求項３】
請求項２に記載の電気式フライホイールにおいて、
前記切り替え手段は、前記検出された要求出力の単位時間変化量が所定値未満の場合には、前記エネルギー変換手段と前記電気エネルギー蓄積手段との接続を接続状態に切り換える電気式フライホイール。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の電気式フライホイールはさらに、
前記切り替え手段と前記電気エネルギー蓄積手段とに接続される電気抵抗器を備える電気式フライホイール。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気式フライホイールにおいて、
前記エネルギ変換手段は電動機であり、
前記電動機の出力軸と前記機関出力軸とは動力伝達機構を介して接続されている電気式フライホイール。
【請求項６】
請求項５に記載の電気式フライホイールにおいて、
前記電気エネルギー蓄積手段は１または複数のコンデンサであり、
前記切り替え手段は前記コンデンサの数に応じて備えられた切り替え器であり、
前記各コンデンサと各切り替え器とは前記電動機に対して並列の接続されている電気式フライホイール。
【請求項７】
請求項５に記載の電気式フライホイールにおいて、
前記電気エネルギー蓄積手段は可変容量コンデンサである電気式フライホイール。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の電気式フライホイールはさらに、
前記コンデンサに蓄積された電気エネルギーを放出するための放電手段と、
前記コンデンサに対して電気エネルギーを供給するために充電手段とを備える電気式フライホイール。
【請求項９】
請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の電気式フライホイールにおいて、
前記コンデンサの最大静電容量または最大総静電容量と、前記電動機の有する逆起電力定数の二乗値の和は、要求される慣性モーメントに応じて決定されている電気式フライホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の出力軸の回転変動を抑制するフライホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関（エンジン）の回転を安定させるため、エンジンの出力軸には所定の慣性モーメントを有するフライホイールが備えられている。一般的には、定常走行時、特にエンジンの出力変動の影響を受けやすい低速回転時、における滑らかなエンジン出力特性を実現するために、ある程度大きな慣性モーメントを有するフライホイールが備えられ、エンジンの出力軸の急激な回転変動が抑制されている。
【０００３】
一方で、加速応答性を向上するためには、フライホイールの慣性モーメントは小さい方が良く、これら双方の要求を満たすためにフライホイールの慣性モーメントの容量を可変にする技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−８９１７６号広報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既存のフライホイールは、たとえ可変容量タイプであっても現実に相当の慣性モーメントを有する機械式のフライホイールであり、要求される加速応答性を充分に満足させるものではなく、また、車両の走行状態（内燃機関の運転状態）に応じて任意に慣性モーメントを変更できるものではない。また、絶対的な質量を有する機械式フライホイールでは車両重量を軽減することはできなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の運転状態に応じて任意に運動エネルギーと電気エネルギーとの変換を実行し、内燃機関の回転安定性と内燃機関の応答性を満足させるとことを目的とする。また、車両重量を軽減するフライホイールを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様は、内燃機関の機関出力軸に備えられる電気式フライホイールを提供する。本発明の第１の態様に係る電気式フライホイールは、所定の運動エネルギーに相当する電気エネルギーを蓄積可能な電気エネルギー蓄積手段と、前記機関出力軸に接続されていると共に、運動エネルギーと電気エネルギーとの相互変換を実行するエネルギー変換手段と、前記内燃機関に要求される要求出力を検出する要求出力検出手段と、前記エネルギー変換手段と前記電気エネルギー蓄積手段とに接続されていると共に、前記検出された要求出力に応じて、前記エネルギー変換手段と前記電気エネルギー蓄積手段との接続を接続状態または切断状態に切り換える切り替え手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る電気式フライホイールによれば、内燃機関に要求される要求出力に応じて、エネルギー変換手段と電気エネルギー蓄積手段との接続の状態が接続または切断状態のいずれかに切り換えられ、出力軸から出力される運動エネルギーを電気エネルギーが変換されて電気エネルギー蓄積手段に蓄積され、あるいは、エネルギー蓄積手段に蓄積されている電気エネルギーが運動エネルギーに変換されて機関出力軸へ供給されるので、内燃機関の運転状態に応じて任意に運動エネルギーと電気エネルギーとの変換を実行し、内燃機関の回転安定性と内燃機関の応答性の双方を満足させることができると共に、機械式フライホイールを用いた場合として車両重量を軽減することができる。
【０００９】
本発明の第１の態様に係るフライホイールにおいて、前記切り替え手段は、前記検出された要求出力の単位時間変化量が所定値以上の場合には、前記エネルギー変換手段と前記電気エネルギー蓄積手段との接続を切断状態に切り換えても良い。かかる場合には、内燃機関の運動エネルギーはエネルギー変換手段によって電気エネルギーに変換されないので、内燃機関の運動エネルギーは要求出力を満たすために利用され、加速時における内燃機関の応答性を満足させることができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係るフライホイールにおいて、前記切り替え手段は、前記検出された要求出力の単位時間変化量が所定値未満の場合には、前記エネルギー変換手段と前記電気エネルギー蓄積手段との接続を接続状態に切り換えても良い。かかる場合には、内燃機関の運動エネルギーはエネルギー変換手段によって電気エネルギーに変換されてエネルギー蓄積手段に蓄積され、あるいは、エネルギー蓄積手段に蓄積された電気エネルギーが運動エネルギーに変換されて内燃機関に供給されるので、内燃機関の出力変動は抑制され、定常走行時における内燃機関の回転安定性運を満足させることができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係るフライホイールはさらに、前記切り替え手段と前記電気エネルギー蓄積手段とに接続される電気抵抗器を備えても良い。かかる場合には、切り替え手段によってエネルギー変換手段と電気エネルギー蓄積手段との接続の状態が切り換えられた際に内燃機関に及ぼす負荷変動を抑制することができる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係るフライホイールにおいて、前記エネルギ変換手段は電動機であり、前記電動機の出力軸と前記機関出力軸とは動力伝達機構を介して接続されていても良い。かかる場合には、電動機と内燃機関との配置関係の自由度を拡張することができる。
【００１３】
本発明の第１の態様に係るフライホイールにおいて、前記電気エネルギー蓄積手段は１または複数のコンデンサであり、前記切り替え手段は前記コンデンサの数に応じて備えられた切り替え器であり、前記各コンデンサと各切り替え器とは前記電動機に対して並列の接続されていても良い。コンデンサを用いることによって、電気エネルギーの蓄積・放出を容易に実行することができると共に、複数のコンデンサを用いる場合には、電気式フライホイールによって蓄積される、運動エネルギーに対応する電気エネルギーの量（電気式フライホイールの慣性モーメント）を多段的に調整することができる。
【００１４】
本発明の第１の態様に係るフライホイールにおいて、前記電気エネルギー蓄積手段は可変容量コンデンサであっても良い。かかる場合には電気式フライホイールによって蓄積される、運動エネルギーに対応する電気エネルギーの量（電気式フライホイールの慣性モーメント）を可変に調整することができる。
【００１５】
本発明の第１の態様に係るフライホイールはさらに、前記コンデンサに蓄積された電気エネルギーを放出するための放電手段と、前記コンデンサに対して電気エネルギーを供給するために充電手段とを備えても良い。かかる場合には、コンデンサに蓄積される電気エネルギー量を任意に調整することが可能となり、内燃機関に対する負荷を任意に調整することができる。
【００１６】
本発明の第１の態様に係る電気式フライホイールにおいて、前記コンデンサの最大静電容量または最大総静電容量と、前記電動機の有する逆起電力定数の二乗値の和は、要求される慣性モーメントに応じて決定されていても良い。かかる場合には、いわゆる機械式フライホイールを用いた場合の慣性モーメントをコンデンサの静電容量を調整することで擬似的に実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつついくつかの実施例に基づいて、本発明に係る電気式フライホイールについて説明する。
【００１８】
図１および図２を参照して以下の各実施例に共通する電気式フライホイールの基本概念について説明する。図１は電気式フライホイールを備えるエンジンのモデルを示すブロック図である。図２は機械式フライホイールを備えるエンジンのモデルを示すブロック図である。なお、図１および図２では本実施例に係る電気式フライホイールの基本概念の理解を容易にするためドライブトレーンに発生する慣性モーメントを考慮していない。
【００１９】
図１において、エンジン１０の出力軸が回転数ωで回転し、トルクＴを出力する場合には、エンジン１０の仕事率Ｗｅ＝Ｔωで表され、モータ２０の仕事率Ｗｍは、電圧をＥ、電流をＩとすると、Ｗｍ＝ＥＩと表される。したがって、エンジン１０のトルクがモータ２０に対してのみ伝達される場合にはＴω＝ＥＩの関係が成立する。逆起電力常数（誘導電圧係数）＝Ｋｅとすると、回転数ωで駆動されるモータ２０は、電圧Ｅ＝Ｋｅωを発生させる。静電容量Ｃを有するコンデンサ３０に蓄積される電荷（電圧）はＥ＝（１／Ｃ）∫Ｉｄｔとなる。
【００２０】
一方、図２においてエンジン１０の出力軸が回転数ωで回転し、エンジン１０がトルクＴを出力し、機械式のフライホイール１５が慣性モーメントＭを有する場合には、角加速度δω／δｔ＝Ｔ／Ｍの関係が成立する。
【００２１】
図１におけるモデルにおいて、上記の３つの関係式を用いて角加速度δω／δｔを求めると、δω／δｔ＝Ｔ／（Ｃ＊Ｋｅ２）となる。したがって、図２における機械式のフライホイール１５を用いたモデルにおいて得られた角加速度δω／δｔ（＝Ｔ／Ｍ）と比較すると、（Ｃ＊Ｋｅ２）の項がフライホイール１５の慣性モーメントＭに相当する疑似慣性モーメントＭｉとして作用することが判明する。
【００２２】
したがって、モータ２０の逆起電力定数Ｋｅを考慮してコンデンサ３０の静電容量Ｃを適当な値に設定すれば、モータ２０とコンデンサ３０とによって機械式フライホイールと同等の機能を発揮する電気式のフライホイールを実現することができる。
【００２３】
・第１の実施例：
図３〜図５を参照して上記概念を具現化した第１の実施例に係る電気式フライホイールについて説明する。図３は第１の実施例に係る電気式フライホイールを備えたエンジンシステムの概略構成を示す説明図である。図４は図３に示す電気式フライホイールを備えるエンジンシステムのモデルを示すブロック図である。図５は機械式フライホイールを備えるエンジンシステムのモデルを示すブロック図である。
【００２４】
図３に示すとおり、第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦは、直流モータ２０と、直流モータによって生成された電気エネルギーを蓄積するコンデンサ３０と、直流モータ２０とコンデンサ３０との接続を接続または遮断するスイッチ４０と、エンジン１０に要求される要求出力（運転状態）に応じてスイッチ４０のアクチュエータ４１を制御してスイッチ４０を接続位置および切断位置のいずれかの位置に移動させる制御回路４５を備えている。
【００２５】
モータ２０の出力軸にはプーリー２１が装着されており、エンジン１０の出力軸（クランクシャフト）に装着されているプーリー１１とプーリーベルト１２を介して相互に動力伝達可能に接続されている。なお、エンジン１０の出力軸の先端にはドライブトレーン１３が擬似的に表されている。各プーリー１１、２１は、例えば、スポーク形状の輪であり、従来の機械式フライホイール１５と比較すればその慣性モーメントは無視できる程度の特性を有する。
【００２６】
コンデンサ３０は、機械式フライホイールを用いた場合に蓄積される運動エネルギー（慣性エネルギー）に相当する電気エネルギー（電力）を蓄積するための静電容量Ｃを有するコンデンサである。コンデンサ３０は、十分な電荷が蓄積されるまでは電荷蓄積手段として機能し、モータ２０はエンジン１０に対する負荷として作用する。一方、コンデンサ３０に容量一杯の電荷が蓄積され、モータ２０による起電圧がコンデンサ３０の端子電圧を下回ると、コンデンサ３０は電荷供給手段として機能し、モータ２０はエンジン１０に対する動力源として作用する。さらに、コンデンサ３０に容量一杯の電荷が蓄積され、モータ２０による起電圧がコンデンサ３０の端子電圧を上回っている間は、モータ２０、コンデンサ３０、スイッチ４０で構成される回路には電流は流れず、モータ２０はエンジン１０に対する負荷としても動力源としても作用しない。
【００２７】
図４を参照して図３に示す第１の実施例に係る電気式フライホイールを備えるエンジンシステムの概念を説明すると、エンジン１０の出力軸が回転数ωで回転し、トルクＴを出力する場合には、エンジン１０の仕事率Ｗｅ＝Ｔωで表される。車両の慣性モーメントＭｃを考慮すると、エンジン１０の出力軸から出力されるトルクＴは、ドライブトレーン１３に作用するＴ１と電気式フライホイールＥＦ（モータ２０およびコンデンサ３０）に作用するＴ２とに分けられ、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２の関係が成立する。
【００２８】
したがって、モータ２０の仕事率Ｗｍとエンジン１０のモータ２０に対する仕事率Ｗｅとの間には、Ｔ２ω＝ＥＩの関係が成立する。既述のように、逆起電力常数（誘導電圧係数）Ｋｅと回転数ωとの間にはＥ＝Ｋｅωの関係が成立し、コンデンサ３０に蓄積される電荷（電圧）はＥ＝（１／Ｃ）∫Ｉｄｔとなる。これら関係式を用いて角加速度δω／δｔを算出すると、δω／δｔ＝Ｔ２／（Ｃ＊Ｋｅ２）の関係が成立する。一方、ドライブトレーン１３については、角加速度δω／δｔ＝Ｔ１／Ｍｃの関係が成立する。
【００２９】
以上の結果から、図４に示すモデル全体では、δω／δｔ＝Ｔ／（Ｍｃ＋Ｃ＊Ｋｅ２）の関係が成立する。なお、上記の各計算ではモデルを用いた説明を容易にするため、エンジン１０とモータ２０との間における運動エネルギーと電気エネルギーとの変換効率を１００％として扱うと共に、各部位に発生する摩擦ロス等を考慮していない。
【００３０】
図５を参照して機械式フライホイール１５を備えるエンジンシステムの概念を説明すると、エンジン１０の出力軸が回転数ωで回転し、トルクＴを出力する場合には、エンジン１０の仕事率Ｗｅ＝Ｔωで表される。車両の慣性モーメントＭｃを考慮すると、エンジン１０の出力軸から出力されるトルクＴは、ドライブトレーン１３に作用するＴ１とフライホイール１５に作用するＴ２とに分けられ、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２の関係が成立する。ドライブトレーン１３の慣性モーメントＭｃとフライホイール１５の慣性モーメントＭｆを用いると、図５のモデル全体では、角加速度δω／δｔ＝Ｔ／（Ｍｃ＋Ｍｆ）の関係が成立する。
【００３１】
電気式フライホイールＥＦを用いたモデルと機械式フライホイール１５を用いたモデルとを比較すれば、やはり、（Ｃ＊Ｋｅ２）の項が機械式フライホイール１５の有する慣性モーメントＭｆに相当することが判明する。例えば、機械式フライホイール１５が質量９Ｋｇ、直径３０ｃｍの特性を持っている場合には、機械式フライホイール１５の慣性モーメントＭｆ＝０．９（Ｋｇ・ｍ２）となる。一方、モータ２０の逆起電力常数Ｋｅ＝０．３の場合には、コンデンサ３０が備えるべき静電容量Ｃは、Ｃ＊Ｋｅ２＝Ｍｆ＝０．９であることから、Ｃ＝１０（Ｆ）となる。すなわち、モータ２０が有する逆起電力常数Ｋｅを考慮してコンデンサ３０の静電容量Ｃを適当に決定することによって、機械式フライホイール１５が有する慣性モーメントＭｆに相当する疑似慣性モーメントＭｉを電気式フライホイールＥＦによって実現することができる。
【００３２】
図６を用いて、第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦの制御処理について簡単に説明する。図６は第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦの疑似慣性モーメントＭｉを可変とするための処理ルーチン例を示すフローチャートである。本処理ルーチンは、所定の時間間隔毎に繰り返し実行される。
【００３３】
制御回路４５は、入力された運転状態、例えば、アクセル踏み込み量、エンジン回転数といったパラメータによって決定される要求出力に基づいて、車両が加速状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１００）。例えば、要求出力量の単位時間当たりの変化量が所定値以上である場合、アクセルペダルにリンクされている加速要求スイッチがオンされている場合には、車両は加速状態にあると判定される。
【００３４】
制御回路４５は、車両が加速状態にあると判定した場合には（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、アクチュエータ４１を介してスイッチ４０をオフして（ステップＳ１１０）、本処理ルーチンを終了する。この結果、モータ２０は発電機として機能せず、また、コンデンサ３０にも電荷は蓄積されないので、電気式フライホイールの慣性モーメントＭｉは０となる。したがって、エンジン１０の吹き上がりは著しく向上され、車両の加速性能を向上させることができる。
【００３５】
一方、制御回路４５は、車両が加速状態にないと判定した場合には（ステップＳ１００：Ｎｏ）、アクチュエータ４１を介してスイッチ４０をオンして（ステップＳ１２０）、本処理ルーチンを終了する。この結果、モータ２０は発電機として機能し、エンジン１０の出力軸から出力された運動エネルギーの一部は電気エネルギーに変換され、コンデンサ３０に蓄積される。すなわち、モータ２０はエンジン１０に対する負荷として作用し、エンジン１０の出力の一部はコンデンサ３０に電力として蓄えられるので、エンジン１０の急激な出力上昇が抑制される。そして、コンデンサ３０の容量が満たされると（コンデンサ３０に蓄積されるべき電気エネルギーを超えると）、モータ２０、コンデンサ３０、およびスイッチ４０によって構成される電気回路には電流は流れず、モータ２０はエンジン１０に対する負荷として作用しなくなる。すなわち、モータ２０は空回りし、電気式フライホイールＥＦはフライホイールとして機能しなくなる。
【００３６】
コンデンサ３０に充分な電荷が蓄積されている状態で、エンジン１０の回転数ωが落ち、モータ１０の端子電圧がコンデンサ３０の端子電圧を下回ると、コンデンサ３０に蓄積されている電荷がモータ２０に供給され、モータ２０はエンジン１０に対する動力源として作用する。すなわち、コンデンサ３０は電池として機能し、モータ２０に対して所定の電圧が印加される。この結果、コンデンサ３０に蓄積されていた電気エネルギーがエンジン１０を駆動するための運動エネルギーに変換される。この結果、エンジン１０の急激な出力下降が抑制される。
【００３７】
以上説明したように、第１の実施例に係る電気式フライホイールＦＥによれば、モータ２０およびコンデンサ３０を用いて、従来の機械式フライホイール１５が有していた慣性モーメントＭｆに相当する疑似慣性モーメントＭｉを実現することができる。また、電気式フライホイールＥＦによれば、車両が加速状態にある場合には、疑似慣性モーメントＭｉを０または実質的に０とすることができるので、エンジン１０の吹け上がり、車両の加速性能を大幅に向上させることができる。かかる特徴は、たとえ、慣性モーメントを可変量としたところで、絶対的な慣性モーメントを有する機械式フライホイール１５によっては達成不可能である。
【００３８】
また、第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦによれば、車両が定常走行状態にある場合には、疑似慣性モーメントＭｉを機械式フライホイール１５が有する慣性モーメントＭｆと同様の値とすることができるので、エンジン１０の急激な出力増加および出力降下（回転上昇および回転下降）を抑制し、滑らかなエンジン特性を実現することができる。したがって、特に、出力トルクの小さなエンジンにおいて、従来の機械式フライホイール１５では成し得なかった、定常走行時における穏やかなエンジン特性と加速時における吹け上がりの良さとを両立させることができる。
【００３９】
さらに、疑似慣性モーメントＭｉはモータ２０およびコンデンサ３０を用いて電気的に発生されるので、絶対的な質量を必要とする機械式フライホイール１５を車載する場合と比較して、車重を軽量化することができる。さらに、小型のモータおよびコンデンサを用いることで、電気式フライホイールＥＦの小型化が可能であると共に、コンデンサ３０、スイッチ４０は任意の箇所に搭載することができるので車両レイアウトの自由度が広がる。
【００４０】
・第２の実施例：
図７を参照して第２の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ２を備えたエンジンシステムについて説明する。図７は第２の実施例に係る電気式フライホイールＦＥ２を備えたエンジンシステムの概略構成を示す説明図である。なお、第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦと同等の構成要素については同一の番号を付すことでその説明を省略する。
【００４１】
第２の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ２は、コンデンサ３０に対して直列であって、相互に並列に接続されている電気抵抗２２および第２のスイッチ４２を備える点で第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦと異なる。第２の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ２によれば、コンデンサ３０に電荷が蓄積される場合には、第１のスイッチ４０を接続状態（オン）とし、第２のスイッチ４１を切断状態（オフ）とすることで、電流値が電気抵抗２２によって制限されるため、コンデンサ３０への電気エネルギの蓄積が緩やかに行われ、疑似慣性モーメントＭｉを連続可変的に変更させることができる。ここで、電気抵抗２２によって消費される熱は、機械式フライホイール１５を備えるエンジンにおいてクラッチによって発生する摩擦熱と等価であるといえる。
【００４２】
一方、コンデンサ３０が電源として機能する場合には、第１のスイッチ４０をオフし、第２のスイッチ４１をオンすることで、電気抵抗２２がバイパスされ、コンデンサ３０に蓄積された電気エネルギーを最小限のエネルギロスにて運動エネルギへと変換することができる。
【００４３】
図７では、抵抗値が一定である固定抵抗を用いて説明しているが、抵抗値を連続的に、または、多段的に変更することができる可変抵抗、多段抵抗（複数の電気抵抗とスイッチ）を用いても良い。かかる場合には、コンデンサ３０への電気エネルギーの蓄積時間を目的に合わせて調整することができる。すなわち、抵抗値が小さな場合にはエンジン１０の出力変動を直ちに抑制し、抵抗値が大きな場合にはエンジン１０の出力変動をより滑らかに抑制することができる。
【００４４】
・第３の実施例：
図８を参照して第３の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ３を備えたエンジンシステムについて説明する。図８は第３の実施例に係る電気式フライホイールＦＥ３を備えたエンジンシステムの概略構成を示す説明図である。なお、第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦと同等の構成要素については同一の番号を付すことでその説明を省略する。
【００４５】
第３の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ３は、直列に接続されているコンデンサ３０、３１、３２とスイッチ４０、４２、４３との組み合わせが、並列に複数接続されている点で第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦと異なる。第３の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ３によれば、電気エネルギーとして蓄積する運動エネルギーの量を多段的に制御することができる。すなわち、疑似慣性モーメントＭｉの大きさを多段的に変更させることができる。したがって、エンジン１０に要求される要求出力（車両の運転状態）に応じてより適切な疑似慣性モーメントＭｉを実現することが可能となり、エンジン回転数の安定性と車両の加速性能とを更に適切に両立させることができる。あるいは、疑似慣性モーメントＭｉの大きさをドライバーが設定可能とすることで、機械式フライホイール１５を交換するといった面倒な作業を行うことなく、ドライバーの好みにあったエンジン特性（車両の挙動）を実現することができる。
【００４６】
・第４の実施例：
図９を参照して第４の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ４を備えたエンジンシステムについて説明する。図８は第４の実施例に係る電気式フライホイールＦＥ４を備えたエンジンシステムの概略構成を示す説明図である。なお、第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦと同等の構成要素については同一の番号を付すことでその説明を省略する。
【００４７】
第４の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ４は、モータ２０とは別にコンデンサ３０に蓄積されている電気エネルギーを消費するための放電器２５、およびコンデンサ３０に対して電気エネルギーを供給する充電器２６を更に備えている点で第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦと異なる。図９に示す例では、放電器２５として電気抵抗とスイッチとの組み合わせが、充電器２６として二次電池とスイッチとの組み合わせが例示されている。第４の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ４によれば、スイッチ４０がオフされている時に、コンデンサ３０に蓄積されている電気エネルギー量を充電または放電によって任意に調整することによって、スイッチ４０がオンされた時のエンジン負荷を自由に変更することができる。
【００４８】
例えば、コンデンサ３０の端子電圧＜モータ２０の端子電圧とされている場合には、スイッチ４０がオンされるとモータ２０が発電機として機能し、エンジン１０に負荷が掛かるので、電気式フライホイール４０は負荷（ブレーキ）として作用する。また、コンデンサ３０の端子電圧＝モータ２０の端子電圧とされている場合には、スイッチ４０がオンされてもエンジン１０に負荷も駆動力も掛からず、エンジン１０には負荷変動は発生しないので、エンジンシステムに対して滑らかに疑似慣性モーメントＭｉを付加することができる。さらに、コンデンサ３０の端子電圧＞モータ２０の端子電圧とされている場合には、スイッチ４０がオンされるとモータ２０は動力源として機能し、エンジン１０に駆動力が掛かるので、電気式フライホイール４０は加速補助装置として作用する。
【００４９】
・その他の実施例：
以上説明したほかにも、エンジン１０の始動性を向上させるため、エンジン始動時には疑似慣性モーメントＭｉを０としても良い。かかる場合には、小さなトルクでエンジン始動を実行することができるので、クランキング時間の短縮、スタータモータ容量の低減、バッテリ容量の低減といった多くの効果を得ることができる。
【００５０】
エンジン出力変動を安定化する観点からは、オルタネータ、エアコンコンプレッサのオン・オフによるエンジン１０に負荷変動に合わせて、電気式フライホイールＥＦを適宜オン・オフし、エンジン１０の出力変動を抑制、安定化させても良い。
【００５１】
更に、車両減速時には、電気式フライホイールＥＦを作用させて、モータ２０により発生する負荷をブレーキ補助のために用いても良い。
【００５２】
上記各実施例では直流モータ２０を用いているが、整流器を用いる場合等には交流モータ、誘電モータ等の種々の形式のモータが用いられ得ることは言うまでもない。また、コンデンサ３０に代えて二次電池等を用いても良い。
【００５３】
以上、いくつかの実施例に基づき本発明に係る電気式フライホイールについて説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る燃料噴射システムを備える内燃機関の概略構成を示す説明図である。
【図２】燃料デリバリパイプ圧力および内燃機関停止後の経過時間と燃料デリバリパイプ温度および内燃機関停止後の経過時間との相関関係を示す説明図である。
【図３】第１の実施例に係る電気式フライホイールを備えたエンジンシステムの概略構成を示す説明図である。
【図４】図３に示す電気式フライホイールを備えるエンジンシステムのモデルを示すブロック図である。
【図５】機械式フライホイールを備えるエンジンシステムのモデルを示すブロック図である。
【図６】第１の実施例に係る電気式フライホイールＥＦの疑似慣性モーメントＭｉを可変とするための処理ルーチン例を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ２を備えたエンジンシステムの概略構成を示す説明図である。
【図８】第３の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ３を備えたエンジンシステムの概略構成を示す説明図である。
【図９】第４の実施例に係る電気式フライホイールＥＦ４を備えたエンジンシステムの概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…内燃機関（エンジン）
１１…プーリー
１２…プーリーベルト
１３…ドライブトレーン
１５…機械式フライホイール
２０…モータ（電動機）
２１…プーリー
２２…電気抵抗
２５…放電器
２６…充電器
３０、３１、３２…コンデンサ
４０…（第１の）スイッチ
４１…アクチュエータ
４２…（第２の）スイッチ
４３…スイッチ
４５…制御回路
ＦＥ、ＥＦ２、ＥＦ３、ＥＦ４…電気式フライホイール
Ｍｉ…疑似慣性モーメント
Ｍｆ…機械式フライホイールの慣性モーメント
Ｍｃ…車両の慣性モーメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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