JPS6231172B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンのトルク変動抑制装置に関
するものである。

一般に、エンジンにおいては、シリンダ内の爆
発力をクランク軸の回転に変換するため、クラン
ク軸が１回転する間に、このクランク軸に上記爆
発と同期して回転トルク変動が発生する。そし
て、このクランク軸に発生する回転トルク変動
は、振動、歯打ち音等を生起するものであつて、
種々の弊害を有する。

従来より、上記クランク軸の回転トルク変動を
抑制するものとして、特開昭55−1431号公報に示
されるように、エンジンのクランク軸と一体に回
転運動する第１の磁束発生手段と、固定側の第２
の磁束発生手段とを設け、クランク軸に発生する
回転トルク変動に同期してこの回転トルク変動と
逆位相に磁気トルクを発生させてエンジンのトル
ク変動を抑制する技術が提案されている。しかる
に、上記提案技術では、従来のエンジンに第１お
よび第２磁束発生手段を別途に形成しなければな
らず、コスト面で不利になる問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、ト
ルク増大時にクランク軸に逆トルクを発生させ、
エンジンの爆発と同期してクランク軸に発生する
回転トルク変動を抑制するようにし、発電機とし
てのオルタネータを利用して回転トルク変動を抑
制し、振動、歯打ち音等を有効に防止するととも
に、バツテリが過放電状態となるのを防止して常
に良好なバツテリ充電状態を維持するようにした
エンジンのトルク変動抑制装置を提供することを
目的とするものである。

本発明は、上記目的を達成するために、エンジ
ンの爆発と同期してクランク軸に発生する回転ト
ルク変動のトルク増大時を検出するタイミング検
出手段と、該タイミング検出手段の信号を受けて
トルク増大時にオルタネータのフイールドコイル
にフイールド電流を印加するフイールド電流制御
手段と、バツテリの放電状態を検出するバツテリ
状態検出手段と、該バツテリ状態検出手段の信号
を受けてバツテリが放電状態にあるときにオルタ
ネータの発電量を増加させる方向に上記フイール
ド電流のパルス幅または波高値の少なくとも一方
を補正する補正手段とを設け、トルク増大時にク
ランク軸に逆トルクを発生させ、エンジンの爆発
と同期してクランク軸に発生する回転トルク変動
を抑制するようにしたことを特徴とする。

以下、本発明の実施例を図面に沿つて説明す
る。

＜実施例 １＞ 第１図において、１はフイールドコイル１ａと
ステータコイル１ｂとを備えたオルタネータであ
つて、該オルタネータ１のフイールドコイル１ａ
には、フイールド電流制御手段２が接続され、ま
た、このフイールド電流制御手段２にはタイミン
グ検出手段３が接続されている。上記タイミング
検出手段３はエンジンの爆発と同期してクランク
軸（図示せず）に発生する回転トルク変動のトル
ク増大時を検出するものであり、フイールド電流
制御手段２はタイミング検出手段３の信号を受け
て、トルク増大時にオルタネータ１のフイールド
コイル１ａにフイールド電流を通電するものであ
る。。

一方、オルタネータ１のステータコイル１ｂに
は整流回路４を介してバツテリ５およびランプ等
の電気負荷６が接続されている。

前記タイミング検出手段３を構成するクランク
角センサー７は、各気筒のピストンが上死点位置
にあるときに検出信号を出力するものであつて、
このクランク角センサー７の検出信号は波形整形
回路８に入力されて矩形波に整形される。

波形整形回路８の信号は、フイールド電流制御
手段２の単安定マルチバイブレータ９に出力さ
れ、この単安定マルチバイブレータ９でフイール
ド電流を印加する時間に相当する所定のパルス幅
を有する信号とし、この信号を駆動回路１０で増
幅してオルタネータ１のフイールドコイル１ａに
所定タイミングで印加するものである。

上記フイールドコイル１ａに印加されるフイー
ルド電流は、クランク軸に発生する回転トルク変
動のトルク増大時に通電されるものであつて、こ
のトルク増大時にオルタネータ１で発電を行わせ
て、クランク軸に逆トルクを発生させ、エンジン
の爆発と同期してクランク軸に発生する回転トル
ク変動を抑制するものである。

すなわち、例えば、４サイクル４気筒エンジン
においては、クランク軸が２回転する間に４回爆
発が行われることから、第３図Ａに示すような回
転トルク変動が発生する。

これに対し、タイミング検出手段３とフイール
ド電流制御手段２とにより、第３図Ｂに示すよう
なフイールド電流を、クランク軸に発生する回転
トルク変動のトルク増大時にオルタネータ１のフ
イールドコイル１ａに印加し、このフイールド電
流の印加により、第３図Ｃに示すような負荷トル
ク（逆トルク）が発生し、このＣの負荷トルクと
Ａの回転トルクとの合成により、第３図Ｄに示す
ような、クランク軸合成トルクとなり、その変動
幅が小さくなるよう抑制されている。

また、上記単安定マルチバイブレータ９には補
正手段１１が接続され、この補正手段１１にはバ
ツテリ状態検出手段１２が接続されている。上記
バツテリ状態検出手段１２は、バツテリ５の放電
状態および過充電状態を検出するものであり、補
正手段１１は、該バツテリ状態検出手段１２の信
号を受けて、バツテリ５が放電状態にあるときに
オルタネータ１の発電量を増加させる方向に、ま
た、バツテリ５が過充電状態にあるときにオルタ
ネータ１の発電量を減少させる方向に、上記フイ
ールド電流制御手段２を補正するものである。

上記バツテリ状態検出手段１２は、バツテリ５
と直列に接続された抵抗１３の両端から電流変化
を検出し、これを差動増幅回路１４で増幅し、こ
の増幅値V₁に対し、設定値Veが加算回路１５で
加算され、この加算回路１５の信号V₂は第１お
よび第２比較器１６，１７に出力される。また、
バツテリ電圧Vsは第３比較器１８に入力され
る。

第１比較器１６では、加算回路１５の出力V₂
を第１基準値V₀と比較し、この第１基準値V₀は
バツテリ５の容量等に応じて実際の運転状態でバ
ツテリ５が過放電状態（バツテリがあがる）とな
らないように設定されているものであつて、加算
回路１５の出力V₂がこの値V₀より低くなつたと
きに第１比較器１６から信号S₁が出力される。つ
まり、V₀とVeが等しいときには、電流ｉが負と
なつてバツテリ５から電気負荷６に電力の供給を
補つている放電状態において、第１比較器１６よ
り出力S₁がある。なお、V₀はV₀≦Veの範囲で適
宜設定される。

第２比較器１７では、加算回路１５の出力V₂
を第２基準値Ｖ_Lと比較し、この第２基準値Ｖ_Lは
バツテリ５の容量等に応じて実際の運転状態で過
充電によりバツテリ５の耐久性が損なわれること
がないように設定されているものであつて、加算
回路１５の出力V₂がこの値Ｖ_Lより大きくなつた
ときに第２比較器１７から信号が出力される。

第３比較器１８では、バツテリ電圧Vsを第３
基準値Ｖ_Bと比較し、この第３基準値Ｖ_Bはバツテ
リ５の基準電圧（12V）に近い値に設定されてい
るものであつて、バツテリ電圧Vsがこの値Ｖ_Bよ
り大きくなつたときに第３比較器１８から信号が
出力される。つまり、バツテリ５がほぼ充電完了
した状態において第３比較器１８より出力があ
る。

第２比較器１７および第３比較器１８の出力は
AND回路１９に入力され、このAND回路１９の
出力S₂が第１比較器１６の出力S₁とともに、補正
手段１１の切替回路２０に出力される。

切替回路２０の第１接点２０ａには、パルス幅
を増大する補正信号を出力する第１補正回路２１
が接続され、第２接点２０ｂにはパルス幅を減少
する補正信号を出力する第２補正回路２２が接続
されており、第３接点２０ｃは中立点である。

上記切替回路２０は、前記第１比較器１６から
信号S₁が出力されたとき、すなわち、バツテリ５
が放電状態にあるときには、第１接点２０ａを閉
成して単安定マルチバイブレータ９に第１補正回
路２１の補正信号を入力し、単安定マルチバイブ
レータ９によるパルス幅を増大するように補正し
てトルク増大時に印加されるフイールド電流の印
加時間を長くし、オルタネータ１の発電量を増加
させるものである。

また、上記切替回路２０は、前記AND回路１
９から信号S₂が出力されたとき、すなわち、第２
および第３比較器１７，１８のいずれからも信号
が出力され、バツテリ５がほぼ充電完了状態でプ
ラス端子に十分な電位が出ているのにもかかわら
ず、発電量が多くてバツテリ５側に電流が多く流
れ込んでいる過充電状態にあるときには、第２接
点２０ｂを閉成して単安定マルチバイブレータ９
に第２補正回路２２の補正信号を入力し、単安定
マルチバイブレータ９によるパルス幅を減少する
ように補正してフイールド電流の印加時間を短く
してオルタネータ１の発電量を減少させるもので
ある。

なお、第１の比較器１６およびAND回路１９
から信号が出力されていないとき、すなわち、正
常な充電状態においては、切替回路２０は第３接
点２０ｃにあつて、パルス幅を単安定マルチバイ
ブレータ９で設定されるものに保持する。

＜実施例 ２＞ 前例においては、フイールド電流のパルス幅を
増減してオルタネータ１の発電量を補正するよう
にしているが、本例は第２図に示すように、フイ
ールド電流のパルス波高値を増減してオルタネー
タ１の発電量を補正するようにしたものである。

タイミング検出手段３のクランク角センサー７
の検出信号は、波形整形回路８で矩形波に整形さ
れてフイールド電流制御手段２の単安定マルチバ
イブレータ９に入力され、この単安定マルチバイ
ブレータ９で所定のパルス幅を有する信号に変換
された後、減衰回路２３に入力される。

この減衰回路２３の信号は増幅回路２４でもつ
てバツテリ５の放電状態に応じた増幅度で増幅さ
れ、この信号を駆動回路１０でさらに増幅してオ
ルタネータ１のフイールドコイル１ａに所定タイ
ミングで印加するものである。

上記増幅回路２４には、補正手段２６の増幅度
補正回路２５が接続され、この増幅度補正回路２
５には前例と同様のバツテリ状態検出手段１２が
接続されている。

増幅度補正回路２５は、バツテリ５が放電状態
にあつて第１比較器１６からの信号S₁が出力され
ているときには、増幅回路２４の増幅度が大きく
なるような補正信号を出力してフイールド電流の
波高値を増大してオルタネータ１の発電量を増加
するものである。

また、バツテリ５が過充電状態にあつてAND
回路１９から信号S₂が出力されているときには、
増幅度補正回路２５は増幅回路２４の増幅度が小
さくなるような補正信号を出力してフイールド電
流の波高値を減少してオルタネータ１の発電量を
低減するものであり、バツテリ５が正常な充電状
態にあるときには、増幅回路２４で設定されてい
る中間の増幅度で増幅を行うようになされてい
る。

なお、実施例１と同一構造については、同一符
号を付して示す。

本発明は上記両実施例の構造に限定されるもの
ではなく、種々の変形例を包含している。すなわ
ち、上記両実施例では、フイールド電流のパルス
幅もしくは波高値を段階的（３段階）に補正する
ようにしているが、無段階に補正するようにして
もよい。また、実施例１と実施例２とを組み合せ
て、パルス幅および波高値の両者を補正するよう
にしてもよい。

さらに、上記両実施例においては、バツテリ５
の放電時および過充電時にフイールド電流を補正
するようにしているが、実用上は放電時にオルタ
ネータ１の発電量を増大するように補正するだけ
で十分である。

一方、タイミング検出手段３としては、点火回
路からエンジンのイグニシヨンパルスを検出する
ものを使用してもよく、その際には遅延回路を設
けて点火時期から所定量遅らせた時期にフイール
ド電流を印加するように設けるものである。

以上説明したように、本発明によれば、タイミ
ング検出手段とフイールド電流制御手段とを設け
るとともに、バツテリ状態検出手段と補正手段と
を設けたことにより、トルク増大時にクランク軸
に逆トルクを発生させ、エンジンの爆発と同期し
てクランク軸に発生する回転トルク変動を抑制す
ることができ、振動、歯打ち音等の弊害を改善す
ることができ、しかも、発電機としてのオルタネ
ータを利用して行えるものであつて、コスト的に
も有利となる利点を有すると同時に、バツテリが
放電状態にあるときには、回転トルク変動を抑制
しつつ、発電量を増加させてバツテリの充電を増
大し、充電不足の発生を防止することができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す概略構成図、
第２図は実施例２を示す同概略構成図、第３図Ａ
〜Ｄはトルク変動抑制作用を示す説明図である。 １……オルタネータ、１ａ……フイールドコイ
ル、１ｂ……ステータコイル、２……フイールド
電流制御手段、３……タイミング検出手段、５…
…バツテリ、１１，２６……補正手段、１２……
バツテリ状態検出手段、２０……切替回路、２５
……増幅度補正回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの爆発と同期してクランク軸に発生
   する回転トルク変動のトルク増大時を検出するタ
   イミング検出手段と、該タイミング検出手段の信
   号を受けてトルク増大時にオルタネータのフイー
   ルドコイルにフイールド電流を印加するフイール
   ド電流制御手段と、バツテリの放電状態を検出す
   るバツテリ状態検出手段と、該バツテリ状態検出
   手段の信号を受けてバツテリが放電状態にあると
   きオルタネータの発電量を増加させる方向に上記
   フイールド電流のパルス幅または波高値の少なく
   とも一方を補正する補正手段とを設け、トルク増
   大時にクランク軸に逆トルクを発生させ、エンジ
   ンの爆発と同期してクランク軸に発生する回転ト
   ルク変動を抑制するようにしたことを特徴とする
   エンジンのトルク変動抑制装置。