JPH0562230B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特定運転域で一部気筒への燃料供給
を停止して部分気筒運転するようにしたエンジン
のトルク変動を制御する装置に関するものであ
る。

（従来技術） 一般に自動車等のエンジンにおいては、エンジ
ンの作動に伴つてクランクシヤフトに周期的なト
ルク変動が生じ、このトルク変動が振動騒音の原
因となり、また運転者に不快感を与える要素とな
るので、このようなトルク変動はできるだけ抑制
することが望ましい。

また、低負荷低回転域等の特定運転域では一部
気筒に対する燃料供給をカツトして作動を休止さ
せ、その分だけ残りの稼働気筒の負荷を相対的に
高めることにより燃費効率を向上するようにし
た、いわゆる気筒数制御エンジンがあるが、この
ようなエンジンでは、一部気筒への燃料供給をカ
ツトする部分気筒運転時にトルク変動がより大き
くなる傾向がある。

従来、上記気筒数制御エンジにおいてトルク変
動を制御するようにした装置としては、特開昭55
−112834号公報に示されるように、クランシヤフ
トに連動して回転する回転体とその周囲の固定部
分とにそれぞれ磁石群を配設した装置がある。こ
の装置は、上記回転体の回転に伴う両磁石群間の
磁力の変化により、周期的に正方向（クランクシ
ヤフトの回転方向）と逆方向とに変化する磁気ト
ルクがクランクシヤフトに加えられるようにし、
この磁気トルクが部分気筒運転時のエンジンの作
動によつて生じるトルクとほぼ逆位相となるよう
に設定したもので、上記両磁石群はそれぞれ永久
磁石で構成し、あるいは一方の磁石群に電磁石を
用いている。そして電磁石を用いる場合は部分気
筒運転時にのみ通電するようにし、両磁石群をと
もに永久磁石で構成する場合でも、部分気筒運転
時のトルク変動を抑制するように磁極の配置等が
設定されている。つまりこの装置は、両磁石群の
電極配置により磁気トルクの周期が決まり、正ト
ルクおよび逆トルクを加えるタイミングや時間を
自由に制御することができないので、部分気筒運
転時に合わせて電極配置が設定し、実質的に部分
気筒運転時にのみ働くようにしている。

ところで、全気筒運転時にもトルク変動を抑制
したいという要求があり、この場合に全気筒運動
時と部分気筒運転時とではトルク変動の大きさが
異なるため、それに応じた制御を行うことができ
るような装置の開発が望まれていた。

（発明の目的） 本発明はこれらの事情に鑑み、全気筒運転時と
部分気筒運転時とにわたり、それぞれにおけるト
ルク変動の大きさに対応させて適切にトルク変動
を制御することができるエンジンのトルク変動制
御装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、エンジンの特定運転域で一部気筒へ
の燃料供給を停止して部分気筒運転するようにし
たエンジンにおいて、エンジンにより駆動されて
クンランクシヤフトに逆トルクを与える発電装置
と、クランクシヤフトに正トルクを与える電気駆
動装置と、全気筒運転時および部分気筒運転時に
それぞれクランクシヤフトに発生するトルクの周
期的変動と同期して、トルク増大時に上記発電装
置を作動させ、トルク減少時に上記電気駆動装置
を作動させるように上記各装置の作動タイミング
を制御する作動タイミング制御手段と、部分気筒
運転時には全気筒運転時と比べて上記両装置によ
り与えられる逆トルクおよび正トルクが大きくな
るように上記両装置の作動量を制御する作動量制
御手段とを備えたものである。つまり、本発明で
はクランクシヤフトに逆トルクおよび正トルクを
加える手段として発電装置および電気駆動装置の
両装置を用い、電気的に上記各トルクを加えるタ
イミングを制御するとともに、全気筒運転時と部
分気筒運転時とで、それぞれにおけるトルク変動
の大きさに応じて上記各装置の作動量、例えば各
装置に対する通電量を異ならせることにより、ク
ランクシヤフトに加える逆トルクおよび正トルク
の大きさを変化させるように構成している。

（実施例） 第１図乃至第３図は本発明のトルク変動制御装
置に具備される発電装置および電気駆動装置の構
造の一実施例を示しており、この実施例では、ク
ランクシヤフト１に取付けられたフライホイール
２の外周と、その周囲の非回転部分とに、発電装
置および電気駆動装置を構成する電磁コイルが配
設されている。すなわち、シリンダブロツク３の
側方においてクランクシヤフト１の側端にはフラ
イホイール２が取付けられ、その外方にクラツチ
機構４が装備されるとともに、フライホイール２
の周囲にはクラツチハウジング５を取付ける取付
部材６がシリンダロツク３に固着されている。こ
の部分において、上記取付部材６の内周面にサポ
ータ６ａを介して固定側電磁コイル（以下「固定
コイル」という）７が装備されるとともに、フラ
イホイール２の外周面に２種類の回転側電磁コイ
ル（以下「回転コイル」という）８，９および磁
性体１０が装備されている。またフライホイール
２の内方においてクランクシヤフト１の外周部に
は整流子１１およびスリツプリング１２が設けら
れ、それぞれにブラシ１３，１４が接触してい
る。なお、１５はデイストリビユータである。

固定コイル７はモータとオルタネータの各固定
側コイルの役目を兼ねるもので、配線構造を概略
的に表わした第５図および第７図に示すように、
三相構造で蛇行状に配設されており、コントロー
ルユニツト２０に接続されている。そして、後に
詳述するようにコントロールユニツト２０におい
て上記固定コイル７に接続される回路が電気駆動
用と発電用とに切換えられるようになつている。
またフライホイール２の外周に装備された２種類
の回転コイル８，９はそれぞれモータのアーマチ
ユアコイルおよびオルタネータのフイールドコイ
ルの役目を果すもので、第１回転コイル８は第４
図に示すように、モータのアーマチユアコイルと
同等の所定の配線構造で整流子１１に接続され、
第２回転コイル９は第６図に示すように蛇行状に
配設されて、スリツプリング１２に接続されてい
る。これらの回転コイル８，９には、後に詳述す
るようにコントロールユニツト２０からそれぞれ
所定時に通電されるようになつている。そして、
第５図に示すように、コントロールユニツト２０
から端子ａを介して固定コイル７および第１回転
コイル８に通電されたときは、固定子側（取付部
材６の内周）と回転子側（フライホイール２の外
周）とが所定の極性で磁化されることにより、こ
れらがモータの役目を果し、クランクシヤフト１
に正トルクを加える電気駆動装置１６を構成す
る。また第７図に示すように、端子ｂを介して第
２回転コイル９に通電されるとともに固定コイル
７がコントロールユニツト２０内の整流回路３０
に接続されたときは、これらが発電装置１７を構
成し、第２回転コイル９の回転に伴つて発電が行
われ、これによつてクランクシヤフト１に逆トル
クが加えられるようになつている。

第８図はトルク変動制御装置の回路構造を示し
ており、この図において、２１はスタートスイツ
チ２１ａおよびイグニツシヨンスイツチ２１ｂを
含むキースイツチ、２２はバツテリである。この
図に示すようにコントロールユニツト２０は、キ
ースイツチ２１を介してバツチリ２２に接続され
た切換回路２３と、この切換回路２３に接続され
た第１駆動回路２４および第２駆動回路２５と、
この各駆動回路２４，２５の駆動タイミングをそ
れぞれ制御する各タイミング制御回路２６，２７
と、電気駆動用および発電用の各電流制御回路２
８，２９と、整流回路３０とを備えている。

上記第１駆動回路２４は、駆動状態となつたと
きに固定コイル７と電流制御回路２８および第１
回転コイル８を接続してこれらに通電し、つまり
第５図に示した電気駆動装置１６を作動させるよ
うになつている。またこの第１駆動回路２４が非
駆動状態にあるときには固定コイル７が整流回路
３０を介してバツテリ２２に接続され、充電用の
回路が形成されるようになつている。一方、第２
駆動回路２５は駆動状態となつたときに第２回転
コイル９に通電し、従つて第１駆動回路２４が非
駆動状態にあつて第２駆動回路２５が駆動状態と
なつたとき、第７図に示した発電装置１７が作動
して、バツテリ２２に充電されるようになつてい
る。

上記切換回路２３、各タイミング制御回路２
６，２７および各電流制御回路２８，２９は
CPU３１によつて制御され、CPU３１にはクラ
ンク角センサからのクランク角検出信号３２と、
負圧センサからの吸気負圧検出信号３３とが入力
されている。そして、エンジンの始動時には電気
駆動装置１６が連続的に作動してスタータの役目
を果すように、切換回路２３を介して第１駆動回
路２４がバツテリ２２に接続される。また始動後
は、各タイミング制御回路２６，２７の出力に応
じて各駆動回路２４，２５が働くように各駆動回
路２４，２５とバツテリ２２との接続状態が切換
えられ、CPU３１により各タイミング制御回路
２６，２７を介して各駆動回路２４，２５の駆動
タイミングおよび駆動時間が制御されるように
し、上記CPU３１と各タイミング制御回路２６，
２７とで、電気駆動装置１６および発電装置１７
に対する作動タイミング制御手段が構成されてい
る。さらにCPU３１と各電流制御回路２８，２
９とで、電気駆動装置１６に対するアーマチユア
電流（第１回転コイル８に流れる電流）および発
電装置１７に対するフイールド電流（第２回転コ
イル９に流れる電流）が制御されるようにして、
上記各装置１６，１７に対する作動量制御手段が
構成されている。

上記CPU３１は、クランク各検出信号３２の
周期計測によつて求められるエンジン回転数とエ
ンジンの負荷を示す吸気負圧検出信号３３とに基
づいて運転状態を調べ、特定運転時に部分気筒運
転を行わせるための信号３４を図外の気筒数制御
手段に出力する一方、全気筒運転時および部分気
筒運転時に発電装置１７および電気駆動装置１６
をそれぞれ次のような設定に従つて制御するよう
にしている。

すなわち、例えば４気筒４サイクルエンジンの
場合、全気筒運転時に各気筒での爆発によつて生
じるトルク変動が第９図Ａに実線で示すようにな
り、クランク角で180°の周期をもつてトルクが増
減する。また部分気筒運転時には、図外の気筒数
制御手段により２つの気筒に対する燃料供給がカ
ツトされて残りの２気筒のみが稼働し、これによ
つてトルク変動は第９図Ａに破線で示すようにク
ランク角で360°の周期となり、かつトルク変動量
（振幅）が全気筒運転時と比べて大きくなる。そ
こでCPU３１においては、第９図Ｂ，Ｃに実線
（全気筒運転時）と破線（部分気筒運転時）とで
示すように、全気筒運転時と部分気筒運転時とで
発電装置１７および電気駆動装置１６の各作動タ
イミングを変えて、いずれの運転時でもトルク増
大時とトルク減少時とに上記各装置１７，１６の
各作動タイミングを合致させるように設定してい
る。具体的には、上記各装置１７，１６の作動始
期θa，θsおよび作動時間θta，θtsをそれぞれクラ
ンク角で設定し、上記各作動始期θa，θsの全気筒
運転時と部分気筒運転時とで異なる値に設定して
いる。また上記各作動時間θta，θtsは、望ましく
はエンジンの運転状態（エンジン回転数および吸
気負圧）に応じて設定する。このような各作動時
間θta，θtsの設定値は予め全気筒運転時と部分気
筒運転時とについてそれぞれ運転状態に対応づけ
たマツプとして図外のメモリに記憶させておき、
全気筒運転時および部分気筒運転時の前記各作動
始期θa，θsの設定値も予めメモリに記憶させてお
けばよい。

さらにCPU３１においては、前記各電流制御
回路２９および同２８を介して制御する発電装置
１７のフイールド電流および電気駆動装置１６の
アーマチユア電流を、部分気筒運転時には全気筒
運転時より大きくするように設定している。

なお、全気筒運転および部分気筒運転の運転域
は、通常、第１０図のように設定され、つまり設
定回転数r₁より低回転で、かつ設定負荷（吸気負
圧v₁）より低負荷の領域が部分気筒運転域とさ
れ、それ以外の領域が全気筒運転域とされる。ま
た、エンジン回転数が極めて高い領域ではトルク
変動制御の要求が乏しく、かつ制御が難しいた
め、次に述べる制御の具体例では、トルク変動制
御の上限回転数r₀を設定し、この上限回転数r₀超
えない範囲でトルク変動制御を行うようにしてい
る。

このトルク変動制御装置による制御の具体例を
第１２図のフローチヤートによつて次に説明す
る。

このフローチヤートにおいては、先ずエンジン
始動の際の処理として、ステツプS₁でクランク角
の周期計測等に基づいて求められるエンジン回転
数Ｒを読込み、ステツプS₂でスタートスイツチ２
１ａがONか否かを調べる。スタートスイツチ２
１ａがONとなつたときはエンジン回転数Ｒが所
定値R₁より大きい完爆状態になるまで、始動用
の回路を選択して固定コイル７および第１回転コ
イル８に通電し（ステツプS₃〜S₅）、つまり、前
記切換回路２３を介して第１駆動回路２４を連続
的に駆動させ、固定コイル７と第１回転コイル８
とを用いた電気駆動装置１６をスタータとして働
かせる。そしてエンジン回転数Ｒが所定値R₁よ
り大きくなつたときはステツプS₇に移る。なお、
ステツプS₂でスタートスイツチ２１ａがONとな
つていないことを判別したいときは、エンジン回
転数Ｒが所定値R₂以下であるとステツプS₁に戻
り、所定値R₂より大きいとステツプS₇に移る
（ステツプS₆）。

次に始動後の処理として、ステツプS₇でイグニ
ツシヨンスイツチ２１ｂがONとなつているか否
かを調べる。そしてイグニツシヨンスイツチ２１
ｂがONであれば、エンジン回転数ｒおよび吸気
負圧ｖを読込み（ステツプS₈）、次にエンジン回
転数ｒがトルク変動制御の上限設定値r₀以下か否
かを調べる（ステツプS₉）。そして上限設定値r₀
より大きければ発電用の回路を選択して第２回転
コイル９に通電し（ステツプS₁₀、S₁₁）、つまり
第１駆動回路２４を非駆動状態とするとともに第
２駆動回路２５を駆動状態とすることにより発電
装置１７を働かせる。

エンジン回転数がトルク変動制御の上限設定値
r₀以下であれば、ステツプS₁₂、S₁₃で負荷（吸気
負圧ｖ）が設定値v₁より低いか否か、およびエン
ジン回転数ｒが設定回転数r₁より低いか否かを判
定する。

ステツプS₁₂、S₁₃のいずれかで判定結果がNO
のとき（第１０図中の全気筒運転域にあるとき）
には、フラツグＡをＯとする（ステツプS₁₄）と
ともに、発電装置１７および電気駆動装置１６の
各作動始期θa，θsの設定値として、全気筒運転に
よる発生トルクの増大時と減少時とに対応する値
θa₁，θs₁をメモリから読出す（ステツプS₁₅）。ま
たステツプS₁₂、S₁₃での判定結果がともにYESの
とき（第１０図中の部分気筒運転域にあるとき）
には、部分気筒運転を行わせるための減筒信号を
出力し（ステツプS₁₆）、かつフラツグＡを１とす
る（ステツプS₁₇）とともに、発電装置１７およ
び電気駆動装置１６の各作動始期θa，θsの設定値
として、部分気筒運転によるトルクの増大時と減
少時とに対応する値θa₂，θs₂をメモリから読出す
（ステツプS₁₈）。ステツプS₁₅またはステツプS₁₈
につづいて、上記各装置１７，１６の各作動時間
θta，θtsの設定値として、運転状態（エンジン回
転数ｒおよび吸気負圧ｖ）に応じた値Fa（ｒ、
ｖ）、Fs（ｒ、ｖ）をメモリ内のマツプから求め
る（ステツプS₁₉、S₂₀）。

次にステツプS₂₁でクランク角θを入力する。
そして、クランク角θが発電装置１７の作動始期
θaから作動終期（θa＋θta）までの設定範囲にあ
る状態となつたときには、前記フラツグＡが１か
否かに応じて発電装置１７のフイールド電流Iaを
設定し、発電装置用の電流制御回路２９を制御し
つつ、タイミング制御回路２７を介して第２駆動
回路２５を駆動させることにより第２回転コイル
９に通電する（ステツプS₂₂〜S₂₆）。またクラン
ク角θが電気駆動装置１６の作動始期θsから作動
終期（θs＋θts）までの設定範囲にある状態とな
つたときには、前記フラツグＡが１か否かに応じ
た電気駆動装置１６のアーマチユア電流Isを設定
し、発電装置用の電流制御回路２８を制御しつ
つ、タイミング制御回路２６を介して第１駆動回
路２４を駆動させることにより固定コイル７およ
び第１回転コイル８に通電する（ステツプS₂₇〜
S₃₁）。

このようなクランク角θが設定範囲にある場合
の処理のうちで、ステツプS₂₃〜S₂₅およびステツ
プS₂₈〜S₃₀の電流制御のための処理においては、
前記フラツグＡがＯのとき（全気筒運転時）には
発電装置１７のフイールド電流Iaおよび電気駆動
装置１６のアーマチユア電流Isを基本設定値Ia₀、
Is₀とし、フラツグＡが１のとき（部分気筒運転
時）には上記各電流Ia，Isを、基本設定値Ia₀，
Is₀に所定値Iaa，Isaを加えた値とする。また、
クランク角θが上記各設定範囲にないときにはス
テツプS₇に戻つてそれ以下の処理を繰返す。なお
イグニツシヨンスイツチ２１ｂがOFFにされて
エンジンが停止すると、ステツプS₇でこれが判別
されて制御動作が終了する。

以上のフローチヤートに従つた制御により、エ
ンジン始動後でトルク変動制御が行われるべき運
転状態にあるときは、エンジンの作動に同期して
発電装置１７および電気駆動装置１６が交互に作
動される。そして、発生トルクが第９図Ａに実線
で示すようになる全気筒運転時には、第９図Ｂ，
Ｃに実線で示すようなタイミングで上記各装置１
７，１６が作動されることにより、第９図Ｄに実
線で示すように、上記発生トルクの増大時に逆ト
ルクが、また上記発生トルクの減少時に正トルク
がそれぞれクランクシヤフト１に加えられ、合成
トルクは第９図Ａに１点鎖線で示すようになつて
トルク変動が抑制される。また発生トルクが第９
図Ａに破線で示すようになる部分気筒運転時に
は、第９図Ｂ，Ｃに破線で示すようなタイミング
で上記各装置１７，１６が作動されることによ
り、このときも発生トルクの増大時と減少時とに
逆トルクと正トルクとがそれぞれ加えられる。さ
らにこのときは上記各装置１７，１６に供給され
るフイールド電流Iaおよびアーマチユア電流Isが
全気筒運転時に比べて多くされることより、第９
図Ｄに破線で示すように、部分気筒運転時に発生
トルクの変動量が大きくなるのに見合う程度に上
記各装置１７，１６から加えられるトルク量も多
くなる。従つて、部分気筒運転時にも有効にトル
ク変動が抑制されることとなる。

なお、本発明における電気駆動装置１６および
発電装置１７の具体的構造は上記実施例に限定さ
れず、種々変更可能である。例えばクランクシヤ
フトにキヤを介して連結した回転軸とその周囲の
非回転部とにこれらの装置を構成する電磁コイル
を配設してもよく、また一般のエンジンに具備さ
れたものと同様のスタートおよびオルタネータを
利用して、これに対する通電を制御することによ
りトルク制御を行うようにし、あるいはスタータ
およびオルタネータとは別にトルク制御のための
電気駆動装置１６および発電装置１７を設けるよ
うにしてもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明は、発電装置と電気駆動装
置とを用いてクランクシヤフトに逆トルクと正ト
ルクとを加え、全気筒運転時および部分気筒運転
時にそれぞれ発生トルク増減に対応させるように
上記各装置の作動タイミングを制御し、かつ発生
トルクの変動が大きくなる部分気筒運転時には上
記各装置の作動量を大きくするようにしているた
め、全気筒運転時および部分気筒運転時のいずれ
においても充分にトルク変動を抑制することがで
きる。さらに本発明によれば、逆トルクが発電に
よつて加えられ、従つてこのときにエネルギーが
回収されるため、エネルギーロスを少なくするこ
とができるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における発電装置および電気駆
動装置の構造の一実施例を示す要部の縦断正面
図、第２図は同縦断側面図、第３図は同概略斜視
図、第４図乃至第７図は発電装置および電気駆動
装置を構成するコイルの配線構造を示す概略図、
第８図はトルク変動制御装置の回路構成の実施例
を示すブロツク図、第９図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは発生
トルク変動と発電装置および電気駆動装置の各作
動タイミングと付加トルクとの関係説明図、第１
０図は全気筒運転域および部分気筒運転域を示す
説明図、第１１図は制御のフローチヤートであ
る。 １６……電気駆動装置、１７……発電装置、２
０……コントロールユニツト、２４，２５……駆
動回路、２６，２７……タイミング制御回路、２
８，２９……電流制御回路、３１……CPU。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの特定運転域で一部気筒への燃料供
   給を停止して部分気筒運転するようにしたエンジ
   ンにおいて、エンジンにより駆動されてクランク
   シヤフトに逆トルクを与える発電装置と、クラン
   クシヤフトに正トルクを与える電気駆動装置と、
   全気筒運転時および部分気筒運転時にそれぞれク
   ランクシヤフトに発生するトルクの周期的変動と
   同期して、トルク増大時に上記発電装置を作動さ
   せ、トルク減少時に上記電気駆動装置を作動させ
   るように上記各装置の作動タイミングを制御する
   作動タイミング制御手段と、部分気筒運転時には
   全気筒運転時と比べて上記両装置により与えられ
   る逆トルクおよび正トルクが大きくなるように上
   記両装置の作動量を制御する作動量制御手段とを
   備えたことを特徴とするエンジンのトルク変動制
   御装置。