JPH04209931A - 内燃機関のトルク変動低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関のトルク変動低減に関する。

〔従来の技術〕

特開昭６１−６１９２２号公報のトルク変動制御装置は
、エンジンのクランク軸に連結されて正、負のトルクを
発生する電気駆動装置及び発電装置と、既知のクランク
軸のトルクの周期変動（例えば第３図（ａ）参照）と同
期して、上記電気駆動装置及び発電装置を交互に駆動し
てトルク変動を低減している。

一方、特開昭５３−１１５４０８号公報は、軽負荷運転
時に一部の気筒の運転を停止させる減筒運転方式の内燃
機関を一例を開示する。このような減筒運転を行うこと
により燃費低減を図ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した減筒運転では、トルク変動（す
なわち、発生トルクと目標トルクとの差）が大きくなり
振動が増大するという問題がある。また、第３図（Ｃ）
に示すように、全筒運転から減筒運転に遷移した時にお
けるトルク変動は一部バタンとならず、さらに、第８図
（Ｂ）に示すように、加速時にもトルク変動は一定バタ
ンとならない。

従って、上記した従来の振動抑制のために、上述のトル
ク変動制御装置を用いることも可能であるが、この装置
は、所定のトルク周期変動バタン（クランク角度を基準
として）を低減するものであるので、加速運転や減筒運
転のように、トルク変動バタンか一定でない場合には、
効果が充分ではなかった。

すなわち、全筒運転と減筒運転との切替えの際の過渡期
間におけるトルク変動、急加減速時におけるトルク変動
、路面状況の急変などによるトルク変動などは不定期か
つ急峻であり、従来技術では、−トルク変動の低減が困
難であった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、内燃
機関の各種運転モードにおけるトルク変動による振動を
低減する装置を提供することを、その目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

゛本発明の内燃機関のトルク変動低減装置は、内燃機関
の作動状態に応して必要とされる負荷トルクの現在値を
算出する目標トルク算出手段と、内燃機関の発生トルク
の現在値を検出する発生トルク検出手段と、前記目標ト
ルクの現在値及び前記発生トルクの現在値の差を算出す
るトルク差算出手段と、トルク授受可能に前記内燃機関
に連結されるトルク授受手段と、該トルク発生吸収手段
を駆動して前記トルク差を減少させる補償トルクを発生
させるトルク授受手段制御手段とを備えることを特徴と
している。

〔作用及び発明の効果〕

本発明の内燃機関のトルク変動低減装置では、内燃機関
の目標トルク及び発生トルクの現在値を直接あるいはこ
れらトルクに関連するパラメータに基づいて検出し、検
出した上記両トルクの現在値の差に基づいてトルク授受
手段を駆動してこのトルク差を減少させる補償トルクを
発生させる。

その結果、内燃機関の目標トルクと発生トルクとの差に
基づいて発生する加振力を低減することかできる。

特に、この発明では、目標トルク及び発生トルクの現在
値の差に基づいて　このトルク差を打ち消す補償トルク
をリアルタイムに発生させているので、不定かつ急峻な
トルク変動、例えば、急加減速時や全筒運転と減筒運転
との遷移時などにおいて、加振力を軽減あるいは相殺し
て、静粛な運転を実現することができる。さらに減速時
は、エネルギー回生を行うことができる。

また、フライホイルの省略又は小型軽量化を図ることも
でき、燃費を向上させることができる。

〔実施例〕

以下。本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

この内燃機関のトルク変動低減装置は、第１図に図示す
るように、車両用の往復式内燃機関１のクランク軸に連
結される補機（本発明でいうトルク授受手段の一部）２
と、この補機２に対し電力を授受するバッテリ（本発明
でいうトルク授受手段の残部）３と、この補機２の受発
電量を制御するコントローラ（本発明でいう目標トルク
算出手段、発生トルク検出手段、トルク差算出手段及び
トルク授受手段制卸手段）４と、コントローラ４の出力
信号に応じた大きさと周波数を有する三相交流電圧を補
機２の固定子巻線に印加して励磁電流をコントロールし
、電機子電流供給もしくは発電電流回生の為の補機駆動
回路５とを備えている。

補機２は、この実施例では始動発電兼用の三相かご形誘
導機で構成され、補機増速及びその小型化のために内燃
機関１のクランク軸にタイミングベルトや増速ギヤなど
を介して連結されている。

もちろん、補機２を別個の発電機及び電動機で構成して
もよい。

バッテリ３は、この実施例では車両負荷駆動用のバッテ
リを兼用しているが、専用バッテリでもよい。

コントローラ４は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳ
Ｐ）で構成され、乗算器などの専用ハードウェアを装備
して並列演算などにより所定のプログラムに従って高速
演算するプロセッサであって、Ａ／Ｄコンバータ４１（
複数個のＡ／Ｄコンバークで構成される）を通じて補機
２から一次電圧（三相交流電圧）、電流、周波数を読み
込む。

更に、ＥＣＵ　にンジンコントロールユニット）から内
燃機関１及びバッテリ３の状態に関連する必要信号を受
は取る。そして、コントローラ４は、受は取った上記信
号から補機２が発生（吸収あるいは放出）すべきトルク
（補償トルク）を算出し、更に算出した補償トルクを発
生するために必要な補機２の一次電圧信号をデジタル値
で補機駆動回路５に出力する。

補機駆動回路５は、入力される３相の一次電圧信号をそ
れぞれＤ／Ａ変換する３個のＤ／Ａコンバータと、上記
各Ｄ／Ａコンバータのアナログ出力を個別に電力増幅し
て補機２の一次巻線の各相に印加するパワーアンプとを
備えており、必要周波数の三相交流電圧（Ｕ、Ｖ、Ｗ）
を補機２の−・　次巻線に印加し、補機２の固定子を励
磁する。

なお、補機２が電動機モードの場合も発電機モードの場
合も必要な補償トルクを許容電流範囲でできるだけ効率
よく発生できるように、上記三相交流電圧の大きさ及び
周波数は決定される。

次に、コントローラ４の動作を第２図のフローチャート
を参照して説明する。このルーチンは約１ｍｓ　ｅ　Ｃ
毎に実行される。もちろん、第２図のフローチャートに
示すルーチンは制御動作を概念的に示すものであり、演
算速度の向上のために並列処理が可能であることはいう
までもない。

まず、ステップ１００で、ＥＣＵからアクセル開度、エ
ンジン回転数、及びクランク角、バッテリ電圧を読み込
み、補機２がら一次巻線に印加される三相交流電圧、周
波数、−次電流を読み込む。

次に、ステップ２００で、内燃機関１が実際に発生する
トルク（発生トルク）ＴＧと、内燃機関ｌの目標となる
トルク（目標トルク）ＴＬとを算出する。

ここで、発生トルクＴＧは、クランク角信号を微分して
クランク角加速度を求め、それに所定定数を掛けた値を
基に算出する。この他、クランク軸に歪みセンサを設け
て直接に発生トルクを検出してもよい。一方、目標トル
クは、一定速度で進む為の推力分と加減速のだめの推力
とからなる走行負荷トルクと、バッテリの放電分を充電
するためのバッテリ充電トルクとから求められる。走行
負荷トルクは、ＥＣＵから受は取るアクセル開度、機関
回転数及び車体の傾きに基づいてメモリ内蔵のマツプ（
テーブル）をサーチして求める。

次に、ステップ３００で、補償トルクＴＲ＝ＴＬ−ＴＧ
を求め、求めた補償トルクＴＲが□正のときには補機２
を電動機として用い、負のときには発電機として用いて
トルク差を吸収し、トルク変動を抑える。

具体的に説明すれば、補償トルク及び回転数に基づいて
、補機２の三相交流電圧の大きさと周波数（位相）を決
定する。トルクは瞬時値で制御する。そこで、まず公知
のｄ−ｑ変換を行い、励磁電流分を一定に、トルク電流
分を変化させて、出力トルクを制御する。このとき、励
磁電流分による磁束の大きさと方向を算出する為の情報
は、ＡＤ変換器４１により得ることができる。

次に、ステップ３００で、求めた一次電圧すなわち三相
交流電圧の現在値をモータコントローラ５に出力して、
再びステップ１００に戻る。

なお、ステップ４００における三相交流電圧の大きさ及
び周波数の制御は、従来の誘導機理論に基づいて計算し
てもよい。

また、データを入力して電流を制御するまでの時間遅れ
を補償するため、予測回路をコントローラ４に組み込む
こともできる。これは、過去のトルク変動のデータに基
づき１回の演算周期後のトルク指令値を、学習、ファジ
ーなどの既知の方法により予測するものである。

更に、アイドリンク時のようなトルク変動が回転角度に
対して周期的になる場合にクランク軸１回転前のデータ
を参考とすることも可能である。

また、減筋時、加速時等トルク変動が不定期な場合は、
このバタンを膜化、メモライズし、これらの条件の時に
この登録バタンで制御することも可能である。

当然、補機２と内燃機関１とを直結することもできる。

また更に、本発明のトルク授受手段として電磁駆動形式
のフライホイルを採用することもできる。

例えば、クランク軸に増速ギヤを介して連結された回転
軸に電機子体（又は界磁コイルとコア）を、フライホイ
ル側に界磁コイルとコア（又は、電機子体）を設け、こ
れら電機子体及び界磁子体を電磁結合して、両者間で電
磁エネルギを授受してもよい。また、クランク軸に連結
された始動発電兼用の回転機と、内部が真空のケースに
収納された電磁駆動形式のフライホイルとの間で電力を
授受することも可能である。この場合にはフライホイル
の回転数を格段に増大でき、その摩擦損耗も少ないので
、−時蓄積エネルギが大きい割りにフライホイルを小型
化することができる。

更に、補機として、直流機や同期機などの他の種類の回
転機を用いることも当然可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック回路図、第２
図はコントローラの動作を示すフローチャート、第３図
は定速走行時、加速時、全筒運転から減筒運転に遷移し
た時におけるトルク変動を示すトルク変動図、第４図は
クレーム対応図である。 １は内燃機関、２は補機（トルク授受手段）、３はバッ
テリ（トルク授受手段）、４はコントローラ（目標トル
ク算出手段、発生トルク検出手段、トルク差検出手段、
トルク授受手段制御手段）、５は補機駆動回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　内燃機関の作動状態に応じて必要とされる負荷トルク
   の現在値を算出する目標トルク算出手段と、内燃機関の
   発生トルクの現在値を検出する発生トルク検出手段と、 前記目標トルクの現在値及び前記発生トルクの現在値の
   差を算出するトルク差算出手段と、トルク授受可能に前
   記内燃機関に連結されるトルク授受手段と、 該トルク授受手段を駆動して前記トルク差を減少させる
   補償トルクを発生させるトルク授受手段制御手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関のトルク変動低減装
   置。