JPH1144231A

JPH1144231A - トルク変動制御装置

Info

Publication number: JPH1144231A
Application number: JP21566897A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Asahara; 康之浅原; Masahiko Kindo; 雅彦金堂; Izuho Hirano; 出穂平野; Yoichi Uraki; 洋一浦木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車用エンジン等の内燃機関の燃焼圧力変
動等に起因して起こるトルク変動、及びそれとともに起
こるエンジンロール振動を低減する。【解決手段】回転軸上に主フライホイール３を有する
自動車用エンジン等の内燃機関において、内燃機関の発
生する変動トルクを検出又は推定する手段と、内燃機関
の回転速度と一定の比率をもって逆方向に回転する副フ
ライホイール４と、該副フライホイール４より発生する
トルクを変動トルクに応じて制御する制御手段とを有
し、この制御手段により該副フライホイール３が発生す
るトルクを変化させることにより前記変動トルクを低減
させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
等の内燃機関の燃焼圧力変動等に起因して起こるトルク
変動、及びそれとともに起こるエンジンロール振動を低
減するためのトルク変動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のトルク変動制御装置として
は、特開平６−４２５９１号公報に記載されたものが知
られている。これは図４に示すように、主フライホイー
ル３と逆方向に回転する副フライホイール４とを有して
おり、それら２つのフライホイールの軸受にかかる反力
により発生するロールモーメントによりエンジンのロー
ル振動を打消すものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の従来技
術では、エンジンロール振動を完全に打消すための条件
は、Ｉ₁＝ρＩ₂ …（１）但しＩ₁：主フライホイールの慣性質量Ｉ₂：副フライホイールの慣性質量 ρ ：増速比となり、この条件の近傍では大きなロール振動低減効果
が得られるものの、加速性能を犠牲にしないためには
（２）式で表される主フライホイールと副フライホイー
ルをあわせた等価慣性質量Ｉ₀が主フライホイールのみ
の場合と大きく変化しないようにする必要がある。Ｉ₀＝Ｉ₁＋ρ²Ｉ₂ …（２）そのためには主フライホイールと副フライホイールの慣
性質量の関係を図５のハッチングされた領域に設定しな
ければならず、主フライホイールの慣性質量がかなり小
さくなってしまう。しかし通常、フライホイールはクラ
ッチの摩擦面としての役割ももっているため、その径は
あまり小さくできず、慣性質量を小さくするためには板
厚を小さくするか、密度の小さい材料に変更する等の対
策をとらねばならず、強度不足となったり、エンジンの
最高回転速度を下げざるを得ないという問題点があっ
た。

【０００４】また、上述の従来技術では、エンジンロー
ル振動に対しては効果が得られるものの、等価慣性質量
を変化させない場合にはエンジン出力軸のトルク変動は
低減できないという問題点もあった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、主フライホイールと副フライホイールとをあわせた
等価慣性質量を変化させなくとも、主フライホイールの
慣性質量を大きく保てるため、主フライホイールの強度
を十分に保つことができ、同時にエンジン出力軸のトル
ク変動も低減することができるトルク変動制御装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る本発明のトルク変動制御装置は、回転
軸上に主フライホイールを有する内燃機関において、内
燃機関の発生する変動トルクを検出又は推定する手段
と、内燃機関の回転速度と一定の比率をもって逆方向に
回転する副フライホイールと、該副フライホイールより
発生するトルクを変動トルクに応じて制御する制御手段
とを有し、この制御手段により該副フライホイールが発
生するトルクを変化させることにより前記変動トルクを
低減させるようにしたことを特徴としている。

【０００７】これによれば、主フライホイールと副フラ
イホイールとをあわせた等価慣性質量を変化させなくと
も、主フライホイールの慣性質量を必要以上に小さくす
ることがなくなる。

【０００８】この場合、請求項２に記載したように、前
記制御手段としては、発電機構及び駆動機構の両方を有
するモータジェネレータを用いたことが好ましい。

【０００９】また、請求項３に記載したように、前記モ
ータジェネレータは、エンジン始動装置と発電装置とを
兼用することが好ましい。

【００１０】これらの場合において、請求項４に記載し
たように、主フライホイールの慣性質量から、副フライ
ホイールの慣性質量と、該副フライホイールの回転速度
に対する内燃機関の回転速度の比の積を引いた差が、主
フライホイールと副フライホイールとを併せた等価慣性
質量の１／２より大きくなるようにするのが望ましい。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、主フライホイールと副
フライホイールとをあわせた等価慣性質量を変化させな
くとも、主フライホイールの慣性質量を大きく保てるた
め、主フライホイールの強度を十分に保つことができ、
同時にエンジン出力軸のトルク変動も低減することがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に係るトルク変動制御装置の実施形態を説明する。な
お、図面の説明において同一の要素には同一符号を付
し、重複する説明を省略する。

【００１３】（実施形態１）

【００１４】図１（ａ）はトルク変動制御装置を備えた
エンジンの正面図、図１（ｂ）は側面図であり、図１
（ｃ）はモータジェネレータ及びフライホイールを示す
拡大図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように直列４
気筒エンジン１には、同図（ｃ）に示すモータジェネレ
ータ２が取付けられている。モータジェネレータ２には
それと同軸で外周部に歯車を備えた副フライホイール４
が取付けられており、それが主フライホイール３の外周
部に形成された歯車と噛合することにより、モータジェ
ネレータ２の副フライホイール４は主フライホイール３
とは逆方向に、一定の回転速度比をもって回転するよう
になっている。

【００１５】主フライホイール３には回転角速度を検出
するエンジン回転速度センサ５が取付けられており、ス
ロットルチャンバ６にはスロットル開度センサ７が取付
けられている。またモータジェネレータ２は発電，駆動
ともに使用可能であるため、これ一つでスタータ及びオ
ルタネータの２つの役割を兼ねている。

【００１６】一般に自動車用エンジン等の内燃機関は、
断続的に起るシリンダ内での混合気の爆発によりトルク
を発生させるため、その発生トルクは爆発周期に同期し
て変動する。そのため、全くトルク変動低減手段を用い
ない場合には、図２（ａ）に示すようなエンジンロール
振動が発生する。

【００１７】この爆発により発生するトルクとモータジ
ェネレータ２が発生するトルクにより起るエンジンのロ
ール運動とエンジン出力軸（主フライホイール）の回転
運動は、

【数１】となる。

【００１８】（３）式より副フライホイール４の効果に
よりエンジンのロール振動を０にするための条件は
（１）式と同様になるが、その場合には前述のように主
フライホイール３の強度が確保できない。そこで、主フ
ライホイール３の強度が確保できる範囲でその慣性質量
Ｉ₁を小さくする。例えば、増速比が２．５で等価慣性
質量を変化させない場合には、（３）式の係数が

【数２】となるようにＩ₁を求めると、Ｉ₁＞０．６４Ｉ₀とな
り、この範囲ならば、主フライホイール３の強度をそれ
ほど損わずに図２（ｂ）に示すようにある程度のロール
振動低減効果が得られる。

【００１９】それにより減少した効果に関しては、モー
タジェネレータ２より変動を打消すトルクを発生させる
ことで補う。ここで変動を打消すトルクを発生させるた
めには、変動トルクを検出しなければならないが、本実
施形態ではあらかじめエンジン回転速度とスロットル開
度に対するエンジン回転２次，４次，６次のトルク変動
をマップとして演算装置のメモリ内に持っており、エン
ジン回転速度センサ５により検出されたエンジン回転速
度とスロットル開度センサ７により検出されたスロット
ル開度より変動トルクを推定する。

【００２０】このようにすることで、図２（ｃ）に示す
ように十分なエンジンロール振動低減効果が得られ、副
フライホイール４のみの場合には得られなかった出力軸
のトルク変動に関しても効果が得られる。また、主フラ
イホイール３を必要以上に小さくする必要がないため、
その強度を十分に確保することができ、モータジェネレ
ータ２に関しても補助的な役割として使用するため小型
のものが使用できる。またモータジェネレータ２はスタ
ータとオルタネータの役割も兼ねることができるので、
それらが不要になり部品点数の削減もできる。

【００２１】（実施形態２）

【００２２】図３（ａ）はトルク変動制御装置を備えた
エンジンの正面図、図３（ｂ）は側面図であり、図３
（ｃ）はモータジェネレータ及びフライホイールを示す
拡大図である。図示の通りこの実施形態は、前記実施形
態１のモータジェネレータ２の駆動機構としてベルト駆
動を用いたものである。すなわち、クランク軸に取付け
られたクランクプーリ８から両面にＶリブを形成したベ
ルト９を用いてアイドラプーリ１１を介して、クランク
プーリ８と接する面とは逆側の面でモータジェネレータ
２のプーリ１０を駆動することにより、モータジェネレ
ータ２をエンジン回転とは逆方向に回転させている。

【００２３】このようにすればギアよりも低騒音なベル
ト９を用いるため、低騒音化が図られる。

【００２４】また、トルク変動の検出手段としては、主
フライホイールに取付けられた回転角速度センサ５の信
号を微分回路を通して回転角速度に変換し、それに慣性
質量を乗じることによりトルクを算出する。これによ
り、より実際のトルク変動に近い制御が可能となる。ま
た実施形態１では得られない高次のトルク変動に対して
も効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１によるトルク変動制御装置
を備えたエンジンの（ａ）正面図、（ｂ）側面図、
（ｃ）要部拡大図である。

【図２】（ａ）は従来のエンジンのロール振動、（ｂ）
は実施形態１の副フライホイールを用いた場合のエンジ
ンロール振動、（ｃ）は実施形態１の副フライホイール
とモータジェネレータを用いた場合のエンジンロール振
動を示すグラフである。

【図３】本発明の実施形態２によるトルク変動制御装置
を備えたエンジンの（ａ）正面図、（ｂ）側面図、
（ｃ）要部拡大図である。

【図４】従来技術による内燃機関のトルク変動低減機構
を説明する図である。

【図５】従来のトルク変動低減機構の主副フライホイー
ルの慣性質量の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１エンジン２モータジェネレータ３主フライホイール４副フライホイール５エンジン回転速度センサ６スロットルチャンバ７スロットル開度センサ８クランクプーリ９ベルト１０プーリ１１アイドラプーリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浦木洋一神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸上に主フライホイールを有する内
燃機関において、内燃機関の発生する変動トルクを検出
又は推定する手段と、内燃機関の回転速度と一定の比率
をもって逆方向に回転する副フライホイールと、該副フ
ライホイールより発生するトルクを変動トルクに応じて
制御する制御手段とを有し、この制御手段により該副フ
ライホイールが発生するトルクを変化させることにより
前記変動トルクを低減させるようにしたことを特徴とす
るトルク変動制御装置。
【請求項２】前記制御手段として、発電機構及び駆動
機構の両方を有するモータジェネレータを用いたことを
特徴とする請求項１記載のトルク変動制御装置。
【請求項３】前記モータジェネレータは、エンジン始
動装置と発電装置とを兼用していることを特徴とする請
求項２記載のトルク変動制御装置。
【請求項４】主フライホイールの慣性質量から、副フ
ライホイールの慣性質量と、該副フライホイールの回転
速度に対する内燃機関の回転速度の比の積を引いた差
が、主フライホイールと副フライホイールとを併せた等
価慣性質量の１／２より大きいことを特徴とする請求項
１乃至３いずれか記載のトルク変動制御装置。