JPS60119330A - 内燃機関のトルク変動抑制装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、内燃機関のトルク変動抑制装置に関する。

（従来技術） 一般に、内燃機関のトルク変動を抑制するには、クラン
ク軸の慣性質量、例えばフライホイールの慣性質量の増
加を行う、気筒数を増加し１気筒当りの排気量を小さく
する、各気筒の圧縮比を下げる等の方法がある。しかし
ながら、このような方法は何れも機関の基本的性能の劣
化あるいは重量の増加等を招き好ましくない。

そこで、近年機関の基本的性能を劣化させることなくク
ランク軸の回転トルクの爆発１火成分を低減させること
により、機関のトルク変動を抑制する装置が開発されて
いる。

このような内燃機関のトルク変動抑制装置としては、例
えば特開昭５５−５４５３号公報に記載されたものが知
られている。この装置を第１図に基づき説明すると、１
は機関本体、２はクランク軸、３はクランク軸２に同軸
上に固着されたフライホイールをそれぞれ示している。

フライホイール３の外周近傍には少なくとも１つの磁束
発生手段４が機関本体１に固着して設けられており、こ
の磁束発生手段４は励磁コイルによって励磁される電磁
石を有している。励磁コイルには制御回路５から励磁電
流が供給されており、この励磁電流は機関の運転状態に
基づいて制御回路５により制御される。すなわち、制御
回路５には機関の点火１次信号Ｓ１および吸気マニホー
ルド内の負圧レヘルを表示する負圧信号Ｓ２がそれぞれ
入力されており、制御回路５はこれらの各信号Ｓ、　、
Ｓ２に基づいて励磁電流を制御している。また、フライ
ホイール３の一部は磁性体で形成されており、この磁性
体部分は磁束発生手段４により生じる磁束が通る磁気回
路を形成している。

このような内燃機関のトルク変動抑制装置は、フライホ
イール３０回転に応じてその磁気回路の磁気抵抗が所定
の特性で変化し、フライホイール３と磁束発生手段４と
の間の電磁力による磁気トルク、すなわち磁束発生手段
４が固定されている機関本体１側（非回転側）からフラ
イホイール３側（回転側）に作用する抑制御−ルクが変
化する。この抑制トルクはクランク軸２に発生する回転
トルクの爆発１火成分に対して、略逆位相となるように
クランク軸２に付与されており、これにより、クランク
軸２の回転中におけるトルク変動が抑制される。また、
磁束発生手段４により発生する磁束の密度が制御回路５
により機関の運転状態に応じて制御され、クランク軸２
に付与される抑制トルクの大きさが該運転状態に適した
ものとなるように制御される。

しかしながら、このような従来の内燃機関のトルク変動
抑制装置にあっては、フライホイール３の一部を磁性体
で形成するとともに、このフライホイール３の外周近傍
に磁束発生手段４を設け、これらの間に発生する電磁力
により回転トルク変動を抑制する構成となっていたため
、抑制装置自体が大型、複雑化して重量が増加するとと
もに磁束発生手段４の消費する電力が大きく、特にアイ
ドル時においてハラチリの負担が大きくなる。その結果
、機関出力の低下や燃費の悪化を招くという問題点があ
った。

（発明の目的） そこで本発明は、機関のクランク軸にブラシレスモータ
を直結するとともに、このブラシレスモータを機関のク
ランク角に基づいてオルタネータあるいはモータとして
作動させてクランク軸の回転トルク変動を抑制すること
により、消費電力が少なく軽量のトルク変動抑制装置を
提供して燃費や機関出力を向上させることを目的として
いる。

（発明の構成） 本発明による内燃機関のトルク変動抑制装置は、機関の
クランク角を検出するクランク角検出手段と、機関のク
ランク軸に直結されたブラシレスモータと、クランク軸
がシリンダ内の爆発圧力を受けていないときモータ信号
を出力し、爆発圧力を受けているとき該モータ信号の出
力を停止するモータ信号発生手段と、モータ信号が入力
されたとき前記ブラシレスモータをモータとして作動さ
せ、モータ信号の入力が停止されたときブラシレスモー
タをオルタネータとして作動させるようにブラシレスモ
ータへの通電を制御する通電制御手段と、を備えており
、クランク軸の回転トルク変動を抑制するものである。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜４図は本発明の第１実施例を示す図であり、本発
明を手動変速機を備えた車両に適用した例を示している
。

まず、構成を説明すると、１１は機関のクランク軸であ
り、このクランク軸１１にはボルト１２によって略円筒
状の第１０−タ１３が固定されている。第１０−タ１３
の周壁部には、第１０−タ１３の軸方向（クランク軸１
１の軸線と同方向）と略平行に所定間隔を有して歯状に
突出した歯状部１４が形成されており、この歯状部１４
には環状に形成された第２０−ク１５の歯状部１６が所
定間隔を有して噛合している。これら第１０−タ１３と
第２０−タ１５は、それらの歯状部１４．１６において
連結部材としてのリング１７により連結されている。そ
して、第１０−タ１３および第２０−ク１５は鉄環磁気
抵抗の小さい磁性体により形成されており、リング１７
ばステンレス等の非磁性体により形成されている。した
がって、第２０−タ１５はリング１７により第１０−タ
１３と磁気的に絶縁されるとともにリング１７および第
１０−タ１３とともに一体回転する。また、第１０−タ
１３には、その歯状部１４の内周部に環状の凹部１８が
形成されており、この凹部１８内には界磁巻線１９と、
該界磁巻線１９を固定するとともに第１０−タ１３と同
じく磁性体からなる界磁鉄心２０と、が第１０−タ１３
に対して所定間隔を隔てて配設されている。界磁鉄心２
０は第１０−タ１３の凹部１８に環状に配置され、機関
のリヤプレート２１に図示していないボルトによって固
定されている。

一方、界磁巻線１９は界磁鉄心２０上に環状に巻回され
ており、通電時に第１０−タ１３と第２０−タ１５の各
々の歯状部１４．１６に互いに異なる界磁極を誘導させ
る。すなわち、界磁巻線１９に、例えば第２図中紙面手
前から後方に向かって所定電流が通電されると、この電
流により界磁巻線１９の周囲に磁束が発生する。この磁
束は磁性体である第１０−タ１３から第２０−タ１５お
よび界磁鉄心２０を経て周回しており、この周回磁束に
より第１０−タ１３と第２０−タ１５の各々の歯状部１
４．１６にはその回転方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互
に誘導される。第１０−タ１３と第２０−ク１５の歯状
部１４．１６に対向する外周部には所定の空隙をもって
電機子鉄心２２が環状に配設されており、この電機子鉄
心２２はリヤブレー１・２１にボルト２３によって固定
されたブラケット２４に嵌合してその軸方向の位置が設
定されるとともに図示していないボルトによって該ブラ
ケット２４に固定されている。また、電機子鉄心２２は
その円周方向（第１および第２０−タ１３、］５の回転
方向）の位置がブラケット２４と嵌合する図示していな
いキーによって設定されている。電機子鉄心２２は磁性
体である薄い鉄板を積層して形成されており、その環状
の内周部には電機子巻線２５を収納するスロットが設け
られている。電機子巻線２５はこのスロットにＲ相、Ｓ
相、Ｔ相からなるスター結線の三相巻線として巻回され
ており、通電時に電機子鉄心２２に所定の磁極（詳細は
後述する）を誘導する。上記第１０−タ１３、第２０−
タ１５、リング１７、界磁巻線１９、界磁鉄心２０、電
機子鉄心２２および電機子巻線δは、ブラシレスモーフ
２６を構成している。このブラシレスモーフ２６は第１
０−タ１３、第２０−タ１５およびリング１７がクラン
ク軸１１の回転トルクにより一体回転し、界磁巻線１９
により第１０−タ１３および第２０−タ１５の歯状部１
４．１６に界磁極が交互に誘導されるいわゆるブラシレ
スの同期電動機である。したがって、ブラシやコミュテ
ータ等はなく第１０−タ１３、第２０−ク１５およびリ
ング１７から構成される回転界磁部２７が極めて簡素な
構造となっている。そして、このブラシレスモーフ２６
は電機子巻線２５への通電を制御することにより、モー
タあるいはオルタネータとして作動する。すなわち、電
機子巻線２５に通電すればモータ（同期電動機）として
作動し、通電を停止すれば第１０−タ１３と第２０−タ
１５の回転時にこれらの各歯状部１４．１６に誘導され
る磁極に基づく磁極に基づく磁界を横切ることにより三
相起電力を誘起してオルタネータ（同期発電機）として
作動する。なお、２８はクラッチ装置であり、このクラ
ッチ装置２８のクラッチカバー２９は図示していないボ
ルトにより第１０−タ１３に固定されている。そして、
このクラッチ装置２８を介してクランク軸１１の回転力
がメインドライブ軸３０に伝達される。

第３図は、このブラシレスモーフ２６を用いたトルク変
動抑制装置の制御回路を示す図であり、本制御回路はレ
ギュレータ回路３１と、信号発生回路（モータ信号発生
手段）３２と、通電制御回路（通電制御手段）３３と、
を有している。

レギュレータ回路３１はいわゆるオルタネータの出力電
圧を一定に保つ一般的なレギュレータ回路として周知の
回路である。このレギュレータ０ 回路３１はトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３と、ツェナダ
イオードＺＤＩと、ダイオードＤＩ、Ｄ２、Ｄ３と、抵
抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４と、コンデンサＣＩと、を有
している。そして、レギュレータ回路３１はブラシレス
モータ２６をオルタネータとして作動させた場合オルタ
ネータの出力電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧してツェ
ナダイオードＺＤ１、ダイオードＤ１、Ｄ２によって決
定される基準電圧と比較し、この比較結果に基づいて界
磁巻線１９への通電を制御することにより、オルタネー
タの出力電圧を一定に保つ。また、レギュレータ回路３
１はブラシレスモータ２６をモータとして作動させた場
合、界磁巻線１９に通電する界磁電流を制御して（すな
わち、回転界磁部２７に誘導される磁極の強さを制御し
て）モータとしての回転駆動力を一定に保つ。なお、レ
ギュレータ回路３１はバッテリ３４がらの正電圧が抵抗
Ｒ３を介してトランジスタＱ１のコレクタに供給される
と、その動作を開始する。

１ 信号発生回路３２はトランジスタＱ４、Ｑ５・Ｑ６、Ｑ
７と、抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８と、から構成されて
おり、トランジスタＱ４のベースには抵抗Ｒ５を介して
回転数センサ３５からの回転数信号Ｓｎが、またトラン
ジスタＱ６のベースには抵抗Ｒ７を介してクランク角セ
ンサ（クランク角検出手段）３６からのクランク角信号
Ｓｃがそれぞれ入力されている。回転数センサ３５は機
関の回転数を検出し、該回転数Ｎが５０ｏｒｐｍ≦Ｎ≦
１１００Ｏｒｐのとき、すなわち機関が低速回転域にあ
るとき回転数信号５ｎｔ−Ｈレベルとする。クランク角
セン＋３６は機関のクランク角、すなわちピストンの位
置を検出している。クランク角センサ３６は、例えば発
光源として発光ダイオードを、また受光素子としてホト
トランジスタを用い、これらの間に透過される光を第１
０−タ１３等の回転により断続させることにより、クラ
ンク角を検出する。この場合、クランク角センサ３６は
、例えば４サイクルの直列４気筒機関であれば、第１気
筒のピストンが上死点ＴＤ２ Ｃ前９５°〜０°　（上死点）にある範囲および下死点
ＢＤＣ前９５°〜Ｏ’　（下死点）にある範囲において
クランク角信号ＳｃをＨレベルとする。

クランク角の上記各範囲は、４気筒のピストンのうち何
れのピストンも爆発行程になくクランク軸１１が該クラ
ンク軸１１自体や往復運動部分（ピストン、コンロッド
等）の質量による慣性トルク（負のトルク）によって回
転しζいる範囲となる。一方、クランク角の上記以外の
範囲は、クランク軸１１がシリンダ内の爆発圧力（正の
トルク）を受けている範囲に対応している。したがって
、クランク角信号Ｓｃはクランク軸１１が負のトルクを
受けているときのみＨレベルとなる。

したがって、信号発生回路３２は機関が低速回転域にあ
りかつクランク軸１１が負のトルクを受けているとき、
トランジスタＱ４、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７をＯＮとしてバッ
テリ３４がらの正電圧を通電制御回路３３に供給する（
すなわち、モータ信号Ｓｍを出力する）。一方、機関が
低速間３ 転載にないときあるいはクランク軸１１が正のトルクを
受けているときには、トランジスタＱ４、Ｑ５、Ｑ６、
Ｑ７をＯＦＦとしてバッテリ３４がらの正電圧の供給を
停止する（すなわち、モータ信号Ｓｍの出力を停止する
）。さらに、機関始動時、イグニションスイッチ３７が
５ＴＡＲＴ位置まで操作されたとき始動モータ信号Ｓｍ
ｓを出力する。

通電制御回路３３は電機子巻線２５への通電を制御する
制御信号を出力する論理回路３８と、該制御信号に基づ
いて電機子巻線２５のＲ相への通電を制御するＲ相制御
回路３９と、同じくＳ相への通電を制御するＳ相制御回
路４０と、Ｔ相への通電を制御するＴ相制御回路４１と
、三相ブリッジ回路４２と、から構成されている。論理
回路３８は角度センサ４３．４４．４５の出力がそれぞ
れ供給されるインバータＩＮｉ　ＩＮ２、ＩＮ３と、一
方の入力端にこれらのインバータＩＮＩ、ｒＮ２、ＩＮ
３の出力がそれぞれ供給され、他方の入力端に前記角度
センサ４３．４４．４５の出力が４ それぞれ直接に供給されるアンドゲートＡＮＤ１、ＡＮ
Ｄ２、ＡＮＤ３、ＡＮＤ４、ＡＮＤ５、ＡＮＤ６と、を
有しており、角度センサ４３．４４．４５の出力に基づ
いてアンドゲートＡＮＤ　１、ＡＮＤ２、ＡＮＤ３、Ａ
ＮＤ４、ＡＮＤ５、ＡＮＤ６の出力がＨレベルあるいは
Ｌレベルとなる制御信号を出力する。この論理回路３８
の動作電源は、前記信号発生回路３２からモータ信号Ｓ
ｍあるいは始動モータ信号Ｓｍｓとして供給される。角
度センサ４３．４４．４５はクランク軸１１が１８０°
回転する毎に出力がＨレベルまたはＬレベルとなる信号
を出力するもので、これらの角度センサ４３．４４．４
５の出力信号は電気角で互いに１２０°の間隔を有して
いる。したがって、角度センサ４３．４４．４５のそれ
ぞれの出力信号は２（ｆｌｉｔがＨレベルで１個がＬレ
ベルである状態、または１個がＨレベルで２個がＬレベ
ルである状態の何れかとなっている。また、角度センサ
４３．４４．４５の出力信号は電機子巻線２５に対する
電磁的な設定進み角θが何れも４５°　（電気角）に設
置５ 定され、トルク変動抑制機能の向上化が図られている。

なお、この設定進み角θは小さいとトルク変動抑制機能
が低下し、大きいとモータとしての駆動トルクが低下す
る。前記Ｒ相制御回路３９はトランジスタＱ８、Ｑ９、
ＱＩＯｌＱｌｌ、Ｑ１２と抵抗Ｒ９、ＲＩＯと、を有し
ており、アンドゲートＡＮＤ　１、ＡＮＤ２から出力さ
れる制御信号に基づいてバッテリ３４から電機子巻線２
５のＲ相に通電される電機子電流を制御する。また、Ｓ
相制御回路４０はトランジスタＱ１３、Ｑ１４、Ｑ１５
、Ｑ１６、Ｑ１７と、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２と、を有して
おり、アンドゲートＡＮＤ３、ＡＮＤ４から出力される
制御信号に基づいてバッテリ３４から電機子巻線２５の
Ｓ相に通電される電機子電流を制御する。さらに、Ｔ相
制御回路４１はトランジスタＱ１８、Ｑ１９、Ｑ２０い
Ｑ２１、Ｑ２２と、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４と、を有してお
り、アンドゲートＡＮＤ５、ＡＮＤ６から出力される制
御信号に基づいてバッテリ３４から電機子巻線２５のＴ
相に通電される電機子電流を制御する。また、前記三６ 相ブリッジ回路４２はダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ
７、Ｄ８、Ｄ９を有しており、電機子巻線２５に誘起し
た逆起電力を全波整流してバッテリ３４に供給する。

したがって、通電制御回路３３は、モータ信号Ｓｍある
いは始動モータ信号Ｓ　ｍ　ｓが供給されると動作を開
始し、例えば角度センサ４３．４４の出力が共にＨレベ
ルで、角度センサ４５の出力がＬレベルであるとき、ア
ンドゲートＡＮＤ３、ＡＮＤ６の出力をＨレベルとし、
アンドゲートＡＮＤ１、ＡＮＤ２、ＡＮＤ４、ＡＮＤ５
の出力をＬレベルとして、Ｓ相、Ｔ相制御回路４０．４
１を共に作動させ、Ｒ相制御回ＦＩｌ！３９の作動を停
止させて、電機子巻線２５に所定方向の電機子電流が流
れるように通電する。すなわち、Ｓ相制御回路４０はア
ンドゲートＡＮＤ３の出力がＨレベルであるとき、トラ
ンジスタＱ１３、Ｑ１４、Ｑ１５をＯＮ状態とし、また
Ｔ相制御回路４１はアンドゲートＡＮＤ６の出力がＨレ
ベルであるとき、トランジスタＱ２１、Ｑ２２をＯＮ状
態とする。こ７ の結果、電機子巻線２５のＳ相とＴ相に第３図中矢印へ
方向に電機子電流が流れる。また、クランク軸１１が回
転して角度センサ４３の出力がＨレベル、角度センサ４
４．４５の出力がＬレベルとなると、通電制御回路３３
はアンドゲートＡＮＤ１、ＡＮＤ６の出力をＨレベルと
し、アンドゲートＡＮＤ２、ＡＮＤ３、ＡＮＤ４、ＡＮ
Ｄ５の出力をＬレベルとして、Ｒ相、Ｔ相制御回路３９
．４１を共に作動させ、Ｓ相制御回路４０の作動を停止
させて、電機子巻線２５に第３図中Ｂ方向の電機子電流
が流れるように通電する。すなわち、Ｒ相制御回路３９
はアントゲ−）ＡＮＤｌの出力がＨレベルであるとき、
トランジスタＱ８、Ｑ９、ＱＩＯをＯＮ状態とし、また
、Ｔ相制御回路４１はアンドゲートＡＮＤ６の出力がＨ
レベルであるとき、トランジスタＱ２１、Ｑ２２をＯＮ
状態とする。この結果、電機子巻線２５のＲ相とＴ相に
第３図中Ｂ方向に電機子電流が流れる。以後同様に、通
電制御回路３３はクランク軸１１の回転に対応して電機
子巻線２５に通電する電機子電流８ の向きを制御し、電機子鉄心２２にクランク軸１１の回
転方向と同一方向に回転する回転磁界を誘導する。そし
て、ブラシレスモーフ２６は通電制御回路３３により電
機子鉄心２２に誘導される回転磁界と、レギュレータ回
路３１がらの界磁電流により回転界磁部２７に誘導され
ている磁極（すなわち、第１、第２０−タ１３．１５の
歯状部１４．１６に交互に誘導されているＮ極およびＳ
極）との間に、エンジンの回転方向と同一方向の電磁力
を発生させて、モータとして作動し、例えば機関始動時
には機関を始動させる。

一方、通電制御回路３３は前記モータ信号Ｓｍの入力が
停止されたときには、上述したような電機子巻線２５へ
の通電を遮断してブラシレスモーフ２６をオルタネータ
として作動させる。この場合、通電制御回路３３ば三相
ブリッジ回路４２により電機子巻線２５に誘起した起電
力を三相全波整流してハソテリ３４に供給する。

次に、機関の運転状況に対応させて作用を説明する。

９ ■始動時 始動時にはブラシレスモーフ２６がいわゆるスタータモ
ータとして作動する。すなわち、イグニションスイッチ
３７を５ＴＡＲＴ位置まで回すと、通電制御回路３３に
始動モータ信号Ｓｍｓが入力されるとともに、レギュレ
ータ回路３１が界磁巻線１９の通電制御を開始する。レ
ギュレータ回路３１により界磁巻線１９に通電されると
、この界磁電流により界磁巻線１９の周囲に磁束が発生
し、該磁束により第１、第２０−タ１３．１５の歯状部
］４．１６に交互にＮ極とＳ極とが誘導される。一方、
始動モータ信号Ｓｍｓが入力された通電制御回路３３は
論理回路３８の動作を開始させるとともに論理回路３８
からの制御信号に基づいてＲ相、Ｓ相、Ｔ相制御回路３
９．４０．４１をそれぞれ制御して、ブラシレスモーフ
２６の電機子巻線２５に所定方向の電機子電流を通電さ
せる。この電機子電流により電機子鉄心２２に所定の磁
極が誘導されると、該磁極と回転界磁部２７０周壁部に
交互に誘導されている磁極との間に電磁力が発生す０ る。この電磁力により回転界磁部２７が回転を開始する
と・ともに、この回転界磁部２７に連結されているクラ
ンク軸ＩＩが回転を開始する。クランク軸１１が回転す
ると、角度センサ４３．４４．４５の出力がクランク軸
１１０半回転毎にＨレベルあるいはＬレベルに順次反転
する。これにより、モータ制御回路３３が電機子巻線２
５への通電方向を順次切換えることから、回転界磁部２
７に継続して回転力が付与される。したがって、ブラシ
レスモーフ２６がスタータモータとして作動し、機関を
始動させる。

■低速回転時（アイドル〜１０００ｒ　ｐ　ｍ以下のと
き） このときには、クランク軸１１への爆発圧力の有無に応
じてブラシレスモーフ２６がオルタネータあるいはモー
タとして作動し、該クランク軸１１の回転トルク変動を
抑制して低減させる。

すなわち、一般に、往復式内燃機関が発生する瞬時のト
ルクは、爆発１火成分によるトルク（正のトルク）と、
往復質量による慣性トル１ り（負のトルク）と、が合成されたもので、周期的に変
動する性質を持っている。例えば、４サイクルの直列４
気筒機関の場合、クランク軸のトルクは第４図に曲線Ａ
で示すように変動している。また、このような機関にオ
ルタネータを装着し連続して出力電流を取り出すと、ク
ランク軸のトルク（曲線Ａ）からオルタネータの発電負
荷トルクＴＡを減じたものがクランク軸の出力トルクと
なって、正負の各トルクのバランスが大きくくずれトル
ク変動がさらに大きくなる。

そこで、本実施例では、クランク軸１１が負のトルクを
受けているときには第４図すに示すようにブラシレスモ
ーフ２６をモータとして作動させることにより、モーフ
発生トルク（正のトルク）ＴＭをクランク軸１１に付与
して負のトルクを抑制させるように作用させる。一方、
正のトルクを受けているときには第４図すに示すように
ブラシレスモーフ２６をオルタネータとして作動させる
ことにより、通常の負荷に対する上２ 記発電負荷トルク（比較的小さい負のトｌレク）ＴＡお
よびブラシレスモータ２６をモータとして作動させたた
めのバッテリ３４の充電に必要な充電負荷トルク（大き
い負のトルク）ＴＢを共にクランク軸１１に付与して正
のトルクを抑制させるように作用させる。そして、第４
図Ｃに曲線Ｃで示すように正負の各トルクを略バランス
させトルク変動を低減させている。

すなわち、この低速回転域において、第１気筒のピスト
ン位置が上死点前９５°〜０°の範囲にあるとき（クラ
ンク軸１１が負のトルクを受けているとき）には回転数
信号Ｓｎおよびクランク角信号Ｓｃが共にＨレベルとな
り、信号発生回路３２がモータ信号Ｓｍを出力する。こ
れにより、前述した■の場合と同様の原理により通電制
御回路３３がブラシレスモータ２６をモータとして作動
させる。したがって、クランク軸１１にはモータ発生ト
ルクＴＭが正のトルクとして作用することとなり、第４
図Ｃに曲線Ｃで示すようにクランク軸１１のトルク変動
が低減する。−３ 方、ピストン位置が上死点を超え上死点後８５゜未満の
範囲にあるとき（クランク軸１１が正のトルクを受けて
いるとき）には回転数信号ＳｎはＨレベルであるが、ク
ランク角信号ＳｃがＬレベルとなっている。このため、
上記モータ信号Ｓｍの出力が停止され、通電制御回路３
３がブラシレスモータ２６をオルタネータとして作動さ
せる。したがって、クランク軸１１には発電負荷トルク
ＴＡおよび充電負荷トルクＴＢの双方が負のトルクとし
て作用することとなり、第４図Ｃに曲線Ｃで示すように
クランク軸１１のトルク変動が低減する。また、このと
きにはトルク変動を抑制しつつ、オルタネータとして発
電を行うこともできる。なお、上述した各制御は、第４
図中では省略されているが、ピストン位置が下死点前９
５°〜０°の範囲にあるときや下死点を超え下死点後８
５“未満の範囲においても同様に行われており、以後こ
のような１サイクル毎の制御が各号イクルで継続して実
行される。この結果、第４図Ｃに曲線Ｃで示すようにク
ランク４ 軸１１の出力トルクが正負の各範囲において略ノ＼ラン
スすることとなり、回転トルク変動を低減させることが
できる。また、実際上回転トルク変動は機関低速時にお
いて著しく発生しているが、本装置によれば上述したよ
うにこのトルク変動を低減させることができ、低速域に
おける回転を滑らかにすることができる。

■中高速回転時（１０００ｒ　ｐ　ｍ以上）このときに
は、ブラシレスモータ２６がオルタネータとして作動す
る。すなわち、この中高速域においては、回転数信号Ｓ
ｎが常にＬレベルであり、クランク角信号ＳｃのＨレベ
ル化に拘らず信号発生回路３２がモータ信号Ｓｍを出力
しない。したがって、通電制御回路３３がブラシレスモ
ータ２６を常時オルタネータとして作動させる。

以上、■〜■において説明したように、機関の回転トル
ク変動を抑制する装置としてクランク軸ＩＩに直結され
たブラシレスモータ２６を用いることにより、抑制装置
自体を従来に比して５ 簡素化して軽量化を図ることができる。さらに、本抑制
装置は発電装置および始動装置として共用することがで
きるため、従来のオルタネータおよびスタータモータを
省略することができるとともに、回転トルク変動を抑制
するために必要な消費電力を極めて小さくすることがで
きる。

その結果、アイドル時におけるバッテリの負担を軽減さ
せることができるとともに、燃費や機関出力を向上させ
ることができる。

第５図は本発明の第２実施例を示す図であり、本実施例
では設定進み角θを運転状態に応じて２段階に切り換え
て、始動トルクおよびトルク変動抑制機能を共に向上さ
せている。

すなわち、５１は信号発生回路であり、信号発生回路５
１は第１実施例に対して、さらにトランジスタＱ２３、
Ｑ２４および抵抗Ｒ１５、Ｒ１６を追加して構成されて
いる。そして、トランジスタＱ２３のベースには抵抗Ｒ
１５を介して第２回転数センサ５２からの回転数信号Ｓ
ｎ２が入力されており、第２回転数センサ５２は機関の
回転数Ｎが６ Ｎ≦４０Ｏｒｐｍのとき、すなわち機関がクランキング
状態にあるとき回転数信号Ｓ　ｎ　２をＨレベルとする
。なお、トランジスタＱ２４のエミッタはイグニッショ
ンスイッチ３７の５ＴＡＲＴ接点に接続されている。し
たがって、信号発生回路５１はクランキング時、回転数
が４０Ｏｒｐｍ以下であるときのみトランジスタＱ２３
、Ｑ４をＯＮとしてバッテリ３４からの正電圧を通電制
御回路５３に供給する（すなわち、始動モータ信号Ｓ　
ｍ　ｓを出力する）。一方、始動時以外については第１
実施例と同様である。

通電制御回路５３は論理回路５４の構成が第１実施例と
異なっている。論理回路５４は第１実施例に対して、さ
らにアンドゲートＡＮＤ７、ＡＮＤ８、ＡＮＤ９、ＡＮ
ＤＩＯＸＡＮＤＩＩ、ＡＮＤ１２およびオアゲートＯＲ
１、ＯＲ２、ＯＲ３、ＯＲ４、ＯＲ５、ＯＲ６を追加し
て構成されている。新たに追加されているアンドゲート
ＡＮＤ７〜Ａ　Ｎ　Ｄ　１２は既設のアンドゲートＡＮ
Ｄ　１〜ＡＮＤ６に対してその接続が異なっており、７ これらのアンドゲートＡＮＤ　１〜Ａ　Ｎ　Ｄ　１２の
出力信号はオアゲートＯＲＩ〜ＯＲ６を介してＲｌＳ、
Ｔ相制御回路３９．４０．４１に制御信号としてそれぞ
れ出力される。そして、アンドゲートＡＮＤＩ−ＡＮＤ
６の動作電源は信号発生回路５１からモータ信号Ｓｍと
して供給され、またアントゲ−）ＡＮＤ７〜Ａ　Ｎ　Ｄ
　１２の動作電源は始動モータ信号Ｓｍｓとして供給さ
れる。なお、インバータｒＮ１〜ＩＮ３およびオアゲー
トＯＲ１〜ＯＲ６の動作電源はモータ信号Ｓｍあるいは
始動モータ信号Ｓ　ｍ　ｓの何れからも供給される。さ
らに、本実施例では角度センサ４３．４４．４５の出力
信号の設定進み角θが６０°に設定されている。したが
って、論理回路５４はモータ信号Ｓｍが入力されたとき
にはθ−６０°の制御信号を出力し、始動モータ信号３
ｍｓが入力されたときにはθ−〇°の制御信号を出力す
る。その他は第１実施例と同様である。

したがって、機関始動時には設定進み角θが０°となる
ことから、モータとしての駆動トＢ ルク（始動トルク）が増大して機関をより一層スムーズ
に始動させることができる。また、低速回転時には設定
進み角θが６０゛　となることから、トルク変動抑制機
能が向上し第１実施例以上に回転トルク変動を低減させ
ることができる。

なお、本発明は上述したような手動変速機を備えた車両
に限らず、自動変速機を備えた車両にも勿論通用するこ
とができる。

く効果） 本発明によれば、クランク軸に直結されたブラシレスモ
ータをクランク角に基づいてオルタネータあるいはモー
タとして作動させることにより、クランク軸の回転トル
ク変動を抑制することができ、消費電力が少なく軽量の
トルク変動抑制装置を得ることができる。その結果、バ
ッテリの負担を軽減させることができるとともに、燃費
や機関出力を向上させることができる。

なお、上記各実施例においては、ブラシレスモータをオ
ルタネータあるいはスタータモー９ 夕として共用することができ、従来のオルタネータおよ
びスタータモータを省略することができる。

また、上記第２実施例においては、設定進み角を運転状
態に応じて２段階に切り換えることができ、始動トルク
およびトルク変動抑制機能をより一層向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトルク変動抑制装置を示す棚略構成図、
第２〜４図は本発明の第１実施例を示す図であり、第２
図はそのブラシレスモータの側面断面図、第３図はその
制御回路を示す図、第４図ａ〜Ｃはその作用を説明する
ための図、第５図は本発明の第２実施例を示す制御回路
図である。 】１・・・−クランク軸、 ２６−・−・ブラシレスモータ、 ３５．５１−−−−−一信号発生回路（モータ信号発生
手段）、 ３３．５３−・−通電制御回路（通電制御手段）、０ ３６−−−−−−クランク角センサ（クランク角検出手
段）。 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人弁理士　有我軍一部 １ 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関のクランク角を検出するクランク角検出手段と、機
   関のクランク軸に直結されたブラシレスモータと、クラ
   ンク軸がシリンダ内の爆発圧力を受けていないときモー
   タ信号を出力し、爆発圧力を受けているとき該モータ信
   号の出力を停止するモータ信号発生手段と、モータ信号
   が入力されたとき前記ブラシレスモータをモータとして
   作動させ、モータ信号の入力が停止されたときブラシレ
   スモータをオルタネータとして作動させるようにブラシ
   レスモータへの通電を制御する通電制御手段と、を備え
   たことを特徴とする内燃機関のトルク変動抑制装置。