JP5831317B2 - Internal combustion engine and control method thereof - Google Patents

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本発明は、内燃機関のトルク変動による振動を抑制するギア駆動のバランサーを備えたときに発生するギアノイズを抑制する内燃機関とその制御方法に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine that suppresses gear noise generated when a gear-driven balancer that suppresses vibration due to torque fluctuations of the internal combustion engine is provided, and a control method thereof.

現在、燃費低減のために、排気量のダウンサイジング及び気筒数の減筒が盛んに研究され、実用化されているが、究極となる大トルクが小気筒数エンジン(内燃機関)の実現を拒んでいる。一般的に気筒数の少ないレシプロエンジン、特に3気筒以下のレシプロエンジンでは、トルク変動によるローリング振動が問題となる。   Currently, in order to reduce fuel consumption, downsizing of the engine displacement and reduction of the number of cylinders are actively studied and put into practical use, but the ultimate large torque refuses to realize a small-cylinder engine (internal combustion engine). It is. In general, a reciprocating engine having a small number of cylinders, particularly a reciprocating engine having three or less cylinders, has a problem of rolling vibration due to torque fluctuation.

この対策として、エンジンと逆転する慣性系を追加し、その慣性系に生じるトルク反力で、クランク周りに生ずるトルク反力を打ち消しあい、エンジンのローリング振動を低減する装置がある(例えば特許文献1参照)。この装置は所謂、ヘロンバランサーと呼ばれている装置である。この装置でエンジンと逆転する慣性系を生み出すものとしては、ジェネレータを利用したもの、新たにウェイトを追加したもの、又は1次バランサーにウェイトを追加したものがある。   As a countermeasure, there is an apparatus that adds an inertia system that reverses the engine, cancels the torque reaction force generated around the crank by the torque reaction force generated in the inertia system, and reduces the rolling vibration of the engine (for example, Patent Document 1). reference). This device is a so-called heron balancer. As a device that generates an inertial system that reverses the engine with this device, there is a device that uses a generator, a device that newly adds weights, or a device that adds weights to a primary balancer.

また、クランクシャフトの回転中心軸と平行な回転軸として2本のバランサシャフトを配設し、少なくとも一方に発電駆動装置を配設して、発電駆動装置の制動トルク及び駆動トルクでトルク変動を相殺する装置もある(例えば、特許文献2参照)。   In addition, two balancer shafts are arranged as a rotation axis parallel to the rotation axis of the crankshaft, and a power generation drive device is arranged on at least one of them, and torque fluctuations are offset by the braking torque and drive torque of the power generation drive device. There is also an apparatus (for example, see Patent Document 2).

しかし、上記のこれらの装置はエンジンと逆転する慣性系をギア駆動することに起因して、別の問題が発生する。エンジンは、間欠な燃焼のためトルク変動を伴うトルク反力を生じる。特に気筒数が少なくなるとその値は大きくなる。結果として、そのトルク変動を伴うトルク反力によって、回転変動速度が生じ、加速時には、従動側のギアの歯面を押し付けて回転させているが、減速時には従動側は別の慣性系のため、ギアの歯面が離れ、次のギアの背面と接触する。このとき歯打ち音が発生する。   However, the above-mentioned devices cause another problem due to the gear driving of the inertial system that is reverse to the engine. The engine generates torque reaction force with torque fluctuation due to intermittent combustion. In particular, the value increases as the number of cylinders decreases. As a result, the rotational fluctuation speed is generated by the torque reaction force accompanied by the torque fluctuation, and when accelerating, the tooth surface of the driven side is pressed and rotated, but at the time of deceleration, the driven side is another inertia system, The tooth surface of the gear leaves and contacts the back of the next gear. At this time, rattling noise is generated.

そして、次の加速時に、元の歯面と接触して従動される。このときも歯打ち音は発生する。しかも、ローリング振動を低減するために、受動側の軸にフライホイールを取り付けるため、軸のねじり振動と歯打ち音が共振して、著しいノイズを発生する。   And at the time of the next acceleration, it contacts with the original tooth surface and is driven. At this time, rattling noise is generated. In addition, in order to reduce rolling vibration, the flywheel is attached to the shaft on the passive side, so that the torsional vibration of the shaft and the rattling noise resonate and generate significant noise.

この歯の移動する距離がギアのバックラッシュであり、ゼロとすることは出来ない。トルク反力を打ち消すために従動側の慣性モーメントを大きくすればするほど、この現象は顕著となり、また、従動側の慣性モーメントが大きければ大きいほど、この打音は大きくなる。   The distance traveled by this tooth is the gear backlash and cannot be made zero. This phenomenon becomes more remarkable as the inertial moment on the driven side is increased in order to cancel the torque reaction force, and the hitting sound increases as the inertial moment on the driven side is increased.

イギリス特許出願公開公報GB−A−121045号British Patent Application Publication GB-A-121045 特開2000−248958号公報JP 2000-248958 A

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の振動を低減すると共に、その振動の低減に伴い発生する騒音を低減することができる内燃機関とその制御方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the vibration of the internal combustion engine and to reduce the noise generated along with the reduction of the vibration and the control method thereof. Is to provide.

上記の目的を解決するための本発明の内燃機関は、内燃機関のクランク軸からギア駆動装置を介して、該クランク軸の回転に対して逆転するバランサーと、該バランサーからベルト駆動装置を介して、該クランク軸の回転に対して逆転する電動機と、該電動機の回転軸に取り付けたフライホイールとを備える内燃機関において、前記ベルト駆動装置のベルトの張力を保持するテンショナーを備えると共に、前記ベルトの張力が変動したときに、前記電動機を力行駆動から回生駆動に、又は回生駆動から力行駆動に切り換え、前記内燃機関の回転に対して逆回転する前記電動機及び前記フライホイールの少なくとも一方の回転変動を、前記内燃機関の回転変動と同期させる制御装置を備えて構成される。   An internal combustion engine of the present invention for solving the above-described object includes a balancer that reverses the rotation of the crankshaft from the crankshaft of the internal combustion engine via a gear drive device, and a belt drive device from the balancer to the belt drive device. An internal combustion engine comprising an electric motor that reverses the rotation of the crankshaft and a flywheel attached to the rotation shaft of the electric motor, further comprising a tensioner that holds the belt tension of the belt driving device, When the tension fluctuates, the electric motor is switched from power running drive to regenerative drive, or from regenerative drive to power running drive, and rotation fluctuations of at least one of the electric motor and the flywheel rotating in reverse with respect to the rotation of the internal combustion engine are changed. And a control device that synchronizes with the rotational fluctuation of the internal combustion engine.

この構成によれば、内燃機関の1次振動をギア駆動のバランサーでキャンセルし、ギア駆動のバランサーを設けることにより発生する歯打ち音などのギアノイズを、電動機を力行駆動、又は回生駆動して低減する装置において、ベルトの張力が変動したとき、つまり内燃機関の回転が変動したときに、電動機とフライホイールに内燃機関の回転変動と同期した回転変動を与えることができるので、ベルト張力の変動によって発生するベルトのスリップ音を抑制することができる。   According to this configuration, the primary vibration of the internal combustion engine is canceled by the gear-driven balancer, and gear noise such as rattling noise generated by providing the gear-driven balancer is reduced by driving the motor or regeneratively driving the motor. When the belt tension fluctuates, that is, when the rotation of the internal combustion engine fluctuates, the motor and the flywheel can be given rotation fluctuations synchronized with the rotation fluctuation of the internal combustion engine. The generated belt slip noise can be suppressed.

これにより、エンジンの振動を抑制するためにギア駆動のバランサーを用いることで発生していた騒音の問題を解決して、内燃機関の振動を良好に抑制することができるので、内燃機関のダウンサイジングを図ることができる。   As a result, the problem of noise generated by using a gear-driven balancer to suppress engine vibration can be solved, and vibration of the internal combustion engine can be satisfactorily suppressed. Can be achieved.

また、上記の内燃機関において、前記テンショナーが、前記ベルトの張力に応じて移動可能なプーリーと、該プーリーを前記ベルトの押圧方向に付勢するスプリングとを備え、前記バランサーが加速しながら回転するときの前記ベルトの緩む側に、前記プーリーを押圧するように前記テンショナーを配置すると共に、前記制御装置が、前記バランサーが加速しながら回転するときに、前記電動機を力行駆動し、前記バランサーが減速しながら回転するときに、前記電動機を回生駆動する手段を備えると、フライホイールの駆動トルクを伝達して、内燃機関のトルク変動に伴うトルク反力を半減すると共に、ギアの歯打ち音、及びベルトのスリップ音を抑制することができる。   In the internal combustion engine, the tensioner includes a pulley that can move according to the tension of the belt, and a spring that biases the pulley in the pressing direction of the belt, and the balancer rotates while accelerating. The tensioner is disposed on the loose side of the belt so as to press the pulley, and when the balancer rotates while accelerating, the control device drives the electric motor to drive the balancer and decelerates the balancer. When the motor is provided with means for regeneratively driving the motor while rotating, the driving torque of the flywheel is transmitted, the torque reaction force accompanying the torque fluctuation of the internal combustion engine is halved, and the gear rattling sound, and The slip noise of the belt can be suppressed.

バランサーが加速しながら回転するときのベルトの緩む側にテンショナーを配置すると、バランサーが加速しながら回転するとき(サイクル内変動でクランク側回転が正のとき)は、テンショナーにより、電動機側に内燃機関の回転変動を伝えることができるので、電動機を力行駆動することで、ベルト駆動装置を介すことで発生する、位相の遅れと駆動トルクの低減を起因とするフライホイールのトルクの損失分を補って、トルク反力を低減すると共に、ギアノイズを低減することができる。   When the tensioner is placed on the loose side of the belt when the balancer rotates while accelerating, when the balancer rotates while accelerating (when the crank side rotation is positive due to fluctuations in the cycle), the tensioner causes the internal combustion engine to move to the motor side. Because the rotation fluctuation of the motor can be transmitted, power loss driving of the motor compensates for the loss of flywheel torque caused by the phase delay and reduction of the driving torque that occurs through the belt drive device. Thus, torque reaction force can be reduced and gear noise can be reduced.

また、バランサーが減速しながら回転するとき(サイクル内変動でクランク側回転が負のとき)は、ベルト張力の変動により、テンショナーのプーリーの位置が動いて、その分だけベルトの長さが長くなるので、電動機側に内燃機関の回転変動がなまされてしまう。このとき、電動機を回生駆動することで、フライホイールが内燃機関の回転変動と同期するので、トルク反力を低減することができる。   Also, when the balancer rotates while decelerating (when the crank side rotation is negative due to fluctuations in the cycle), the tensioner pulley position moves due to fluctuations in belt tension, and the belt length increases accordingly. As a result, the rotational fluctuation of the internal combustion engine is smoothed to the motor side. At this time, the regenerative driving of the electric motor causes the flywheel to synchronize with the rotational fluctuation of the internal combustion engine, so that the torque reaction force can be reduced.

加えて、このときベルトの長さが長くなるので、ギア駆動装置に掛かる力が低減してギアノイズを低減することができる。さらに、フライホイールが内燃機関の回転変動と同期するので、ベルトのスリップ音も低減することができる。   In addition, since the length of the belt is increased at this time, the force applied to the gear driving device can be reduced and the gear noise can be reduced. Further, since the flywheel is synchronized with the rotational fluctuation of the internal combustion engine, the belt slip noise can be reduced.

なお、ベルトのバネ定数を大きく、若しくは、弾性体のバネ定数を大きくすると、張力変動時のテンショナーの動きを小さくすることができる。また、テンショナーによるベル
トの初張力を電動機側の慣性モーメントを駆動するのに必要な力より大きく設定する。詳しくは、ベルト初張力をFa、電動機側の慣性モーメントをIm、バランサーと一体に回転する第1プーリーの半径をrb、電動機側の第2プーリーの半径をrm、バランサーの回転加速度を−ωa、及び第2プーリーの回転加速度をωmとすると、電動機側の回転加速度ωmの最大値は、プーリー比から(rb/rm)×ωaであるから、以下の数式(1)で表すことができる。
If the spring constant of the belt is increased or the spring constant of the elastic body is increased, the movement of the tensioner at the time of tension fluctuation can be reduced. Further, the initial tension of the belt by the tensioner is set to be larger than the force necessary for driving the moment of inertia on the electric motor side. Specifically, the initial belt tension is Fa, the moment of inertia on the motor side is Im, the radius of the first pulley rotating integrally with the balancer is rb, the radius of the second pulley on the motor side is rm, the rotational acceleration of the balancer is -ωa, When the rotational acceleration of the second pulley is ωm, the maximum value of the rotational acceleration ωm on the motor side is (rb / rm) × ωa from the pulley ratio, and can be expressed by the following formula (1).

また、上記の問題を解決するための内燃機関の制御方法は、内燃機関のクランク軸からギアにより駆動され、該クランク軸の回転に対して逆転するバランサーと、該バランサーからベルトにより駆動され、該クランク軸の回転に対して逆転する電動機と、該電動機の回転軸に取り付けたフライホイールと、前記ベルトの張力を保持するテンショナーとを備える内燃機関の制御方法において、前記ベルトの張力が変動したときに、前記電動機を力行駆動から回生駆動に、又は回生駆動から力行駆動に切り換え、前記内燃機関の回転に対して逆回転する前記電動機及び前記フライホイールの少なくとも一方の回転変動を、前記内燃機関の回転変動と同期させることを特徴とする方法である。   Further, a control method of an internal combustion engine for solving the above-described problem is driven by a gear from a crankshaft of the internal combustion engine and reversely rotated with respect to the rotation of the crankshaft, and driven by a belt from the balancer. In a control method for an internal combustion engine, comprising: an electric motor that reverses with respect to rotation of a crankshaft; a flywheel attached to the rotary shaft of the electric motor; and a tensioner that maintains the tension of the belt. In addition, the electric motor is switched from power running drive to regenerative drive, or from regenerative drive to power running drive, and rotation fluctuations of at least one of the electric motor and the flywheel rotating in reverse with respect to the rotation of the internal combustion engine are It is a method characterized by synchronizing with rotational fluctuation.

加えて、上記の内燃機関の制御方法において、前記バランサーが加速しながら回転するときの前記ベルトの緩む側に、前記テンショナーを配置し、前記バランサーが加速しながら回転するときに、前記電動機を力行駆動し、前記バランサーが減速しながら回転するときに、前記電動機を回生駆動する。   In addition, in the above control method for an internal combustion engine, the tensioner is disposed on a loose side of the belt when the balancer rotates while accelerating, and the motor is powered when the balancer rotates while accelerating. When the balancer rotates while decelerating, the electric motor is regeneratively driven.

この方法によれば、テンショナーがベルトの張力により動いて、ベルトが伸び、電動機側にトルクを伝達することができないときに、電動機を回生駆動することで、フライホイールに内燃機関と同期した回転変動を与えることができるので、ギアの歯打ち音と、ベルトのスリップ音を防止しながら、燃焼に起因するトルク反力を抑制することができる。   According to this method, when the tensioner moves due to the tension of the belt, the belt extends and cannot transmit torque to the motor side, the motor is regeneratively driven, so that the flywheel rotates in synchronization with the internal combustion engine. Therefore, torque reaction force caused by combustion can be suppressed while preventing gear rattling noise and belt slipping noise.

本発明によれば、内燃機関の振動を低減すると共に、その振動の低減に伴い発生するギアノイズとベルトのスリップ音などの騒音を低減することができる。これにより、燃費低減のための、より熱効率の高い領域の使用頻度を増やし、内燃機関本体のフリクションも低減することができるダウンサイジングを図ることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce vibrations of the internal combustion engine and to reduce noise such as gear noise and belt slip generated due to the reduction of the vibrations. Thereby, the downsizing which can increase the use frequency of the area | region with higher heat efficiency for a fuel consumption reduction, and can also reduce the friction of an internal combustion engine main body can be aimed at.

本発明に係る実施の形態の内燃機関を示した斜視図である。1 is a perspective view showing an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 図1に示すベルト駆動装置を示し、バランサーが加速しながら回転した状態を示した側面図である。It is the side view which showed the belt drive device shown in FIG. 1, and showed the state rotated while the balancer accelerated. 図1に示すベルト駆動装置を示し、バランサーが減速しながら回転した状態を示した側面図である。FIG. 2 is a side view showing the belt drive device shown in FIG. 1 and a state in which a balancer rotates while decelerating. 図1に示す内燃機関に制御を示した概略図である。It is the schematic which showed control to the internal combustion engine shown in FIG. 本発明に係る実施の形態の内燃機関の動作を示したフローチャートである。3 is a flowchart showing the operation of the internal combustion engine of the embodiment according to the present invention. 図1に示す内燃機関の電動機とフライホイールの回転変動と内燃機関の回転変動を比較したグラフであり、(a)は電動機の制御が無い状態を示し、(b)は電動機の制御がある状態を示す。FIG. 2 is a graph comparing rotation fluctuations of the electric motor and flywheel of the internal combustion engine and the internal combustion engine shown in FIG. 1, (a) showing a state in which the electric motor is not controlled, and (b) showing a state in which the electric motor is controlled. Indicates. 図1に示す内燃機関のトルク反力と慣性モーメントの関係を示した模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between torque reaction force and moment of inertia of the internal combustion engine shown in FIG. 1.

以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関とその制御方法について、図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、ディーゼルエンジンを例に説明するが、本発明はディーゼルエンジンに限定せずに、ガソリンエンジンにも適用することができる。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。また、図中の矢印は実際の動作を示し、白抜き矢印はトルクや加速度の方向を示す。   Hereinafter, an internal combustion engine and a control method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a diesel engine will be described as an example. However, the present invention is not limited to a diesel engine but can be applied to a gasoline engine. Note that the dimensions of the drawings are changed so that the configuration can be easily understood, and the ratios of the thicknesses, widths, lengths, and the like of the respective members and parts do not necessarily match the ratios of actually manufactured parts. In addition, arrows in the figure indicate actual operations, and white arrows indicate directions of torque and acceleration.

まず、本発明に係る実施の形態の内燃機関について、図1〜4を参照しながら説明する。このエンジン(内燃機関)1は、エンジン本体2、ギア駆動装置11、1次バランサー12、ベルト駆動装置13、及び電動機14に加えて、図1に示すように、副フライホイール15と、副フライホイール用クラッチ(以下、クラッチに統一する)16と、テンショナー20とを備える。   First, an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The engine (internal combustion engine) 1 includes an auxiliary flywheel 15 and an auxiliary flywheel as shown in FIG. 1 in addition to the engine body 2, the gear drive device 11, the primary balancer 12, the belt drive device 13, and the electric motor 14. A wheel clutch (hereinafter referred to as a clutch) 16 and a tensioner 20 are provided.

エンジン本体2は、3つのピストン3a〜3cの上下運動を回転運動に変換するクランクシャフト4と、主フライホイール5とを備える。このエンジン本体2は主フライホイール5を介して図示しない変速装置と接続されているが、主フライホイール5を必ずしも必要としない。また、この実施の形態ではエンジン本体2を直列3気筒エンジンで説明するが、その気筒数や、気筒の配列は限定しない。   The engine body 2 includes a crankshaft 4 that converts the vertical motion of the three pistons 3a to 3c into a rotational motion, and a main flywheel 5. The engine body 2 is connected to a transmission (not shown) via the main flywheel 5, but the main flywheel 5 is not necessarily required. In this embodiment, the engine body 2 is described as an in-line three-cylinder engine, but the number of cylinders and the arrangement of the cylinders are not limited.

ギア駆動装置11は、駆動ギア11aと従動ギア11bとを備える。この従動ギア11bは、1次バランサー12をクランクシャフト4の回転に対して等速で逆回転させるように、駆動ギア11aと同一径のギアであり、好ましくは1次バランサー12とのバランスを考慮して、偏心させるとよい。この実施の形態では、ギアがこのギア駆動装置11の一段しか介さないので、ギアノイズの制御を容易にすることができる。   The gear drive device 11 includes a drive gear 11a and a driven gear 11b. The driven gear 11b is a gear having the same diameter as that of the drive gear 11a so that the primary balancer 12 rotates in reverse at a constant speed with respect to the rotation of the crankshaft 4. Preferably, the balance with the primary balancer 12 is taken into consideration. And make it eccentric. In this embodiment, since the gear passes through only one stage of the gear drive device 11, the control of gear noise can be facilitated.

1次バランサー12は、クランクシャフト4の軸線と略平行に配置され、前述したように回転する。この1次バランサー12はクランクシャフト4と等速で逆回転することによって、1次の慣性偶力によるピッチング振動と、1.5次のトルク反力によるローリング振動を低減することができる。この1次バランサー12は周知の技術のバランサーを用いることができる。   The primary balancer 12 is disposed substantially parallel to the axis of the crankshaft 4 and rotates as described above. The primary balancer 12 rotates reversely with the crankshaft 4 at a constant speed, thereby reducing pitching vibration caused by the primary inertia couple and rolling vibration caused by the 1.5th-order torque reaction force. As this primary balancer 12, a balancer of a well-known technique can be used.

ベルト駆動装置13は、1次バランサー12の軸先端に取り付けた第1プーリー13aの回転を、ベルト13bを介して第2プーリー13cへ伝達し、そのときに、クランクシャフト4の回転に対して、増速するように構成し、また、トルクを伝達するために、ベルト13bの張力を保持するテンショナー20とアイドラー13dとを備える。   The belt drive device 13 transmits the rotation of the first pulley 13a attached to the shaft tip of the primary balancer 12 to the second pulley 13c via the belt 13b, and at that time, with respect to the rotation of the crankshaft 4, A tensioner 20 and an idler 13d that hold the tension of the belt 13b are provided to increase the speed and transmit torque.

テンショナー20は、図2に示すように、プーリー21、固定部22、テンションアーム23、及びテンションスプリング24を備える。このテンショナー20は、プーリー21がテンションスプリング24によって、ベルト13bに付勢されることにより、ベルト13bの張力を保持し、且つベルト13bの張力の変動により、テンションアーム23が固定部22を軸に回動して、プーリー21の位置を移動する周知の技術のテンショナーである。   As shown in FIG. 2, the tensioner 20 includes a pulley 21, a fixing portion 22, a tension arm 23, and a tension spring 24. The tensioner 20 holds the tension of the belt 13b by the pulley 21 being urged to the belt 13b by the tension spring 24, and the tension arm 23 has the fixing portion 22 as an axis by the fluctuation of the tension of the belt 13b. It is a tensioner of a known technique that rotates and moves the position of the pulley 21.

また、このテンショナー20を、サイクル内変動でクランクシャフト4の回転が正のとき、つまり1次バランサー12が加速しながら回転するとき(クランクシャフト4の回転のクランク角加速度が正のときであり、図中の矢印aの方向の加速度のときを示す、以下クランクシャフト4が正で回転するときとする)に、ベルト13bの緩む側Aに配置する。   Further, when the rotation of the crankshaft 4 is positive due to the fluctuation in the cycle, that is, when the primary balancer 12 rotates while accelerating (when the crank angular acceleration of the rotation of the crankshaft 4 is positive, The crankshaft 4 is arranged on the loose side A of the belt 13b when the acceleration in the direction of the arrow a in the drawing is shown (hereinafter, when the crankshaft 4 rotates positively).

このベルト13bの緩む側Aは、クランクシャフト4が正で回転するときに緩む側であって、図3に示すように、サイクル内変動でクランクシャフト4の回転が負のとき、つまり1次バランサー12が減速しながら回転するとき(クランク角加速度が負のときであり、図中の矢印bの方向の加速度のときを示す;以下、クランクシャフト4が負で回転するときとする)には、逆にベルト13bの張る側となる側である。   The side A on which the belt 13b is loosened is the side that is loosened when the crankshaft 4 rotates in the positive direction. As shown in FIG. 3, when the rotation of the crankshaft 4 is negative due to fluctuation within the cycle, that is, the primary balancer. 12 is rotated while decelerating (when the crank angular acceleration is negative, indicating acceleration in the direction of the arrow b in the figure; hereinafter, when the crankshaft 4 rotates negatively), On the contrary, this is the side on which the belt 13b is stretched.

ベルト13bのバネ定数を大きくすることで、即ち伸びの少ないアラミド繊維系の芯線を使ったベルト13bを用いて、そのベルト13bの初張力を600N〜800N程度とすることで、また、このプーリー21はトルク反力と同じ、回転2次に同調して移動するため、プーリー21の慣性力によって、振動が増加してしまうが、テンションスプリング24のバネ定数を大きくすることで、それぞれベルト13bの張力によるプーリー21の位置の移動距離を小さくすることができる。   By increasing the spring constant of the belt 13b, that is, by using the belt 13b using an aramid fiber-based core wire with little elongation, the initial tension of the belt 13b is set to about 600N to 800N. Is the same as the torque reaction force, and moves in synchronization with the secondary rotation. Therefore, the vibration is increased by the inertial force of the pulley 21, but by increasing the spring constant of the tension spring 24, the tension of the belt 13b is increased. The moving distance of the position of the pulley 21 can be reduced.

さらに、図2に示すように、テンショナー20をベルト13bの緩み側Aに設けることによるベルト13bの初張力Faは、以下の数式(2)に示すように、第2プーリー13cに掛かる力より、電動機14側の慣性モーメントを駆動するために必要な力T1より大きく設定する。
Further, as shown in FIG. 2, the initial tension Fa of the belt 13 b by providing the tensioner 20 on the loose side A of the belt 13 b is based on the force applied to the second pulley 13 c as shown in the following formula (2). The moment of inertia on the side of the electric motor 14 is set to be larger than the force T1 required for driving.

この駆動するために必要な力T1は、電動機14側の慣性モーメントをIm、第2プーリー13cの角加速度をωm、第2プーリー13cの半径をrmとすると、以下の数式(3)より算出することができる。
The force T1 required for driving is calculated from the following equation (3), where Im is the moment of inertia on the motor 14 side, ωm is the angular acceleration of the second pulley 13c, and rm is the radius of the second pulley 13c. be able to.

上記の駆動するために必要な力T1は、ベルト13bのすべりを考慮しなければ、第1プーリー13aと第2プーリー13cのプーリー比から、第1プーリー13aの角加速度(1次バランサーの角加速度と同じ)を−ωa、第1プーリー13aの半径をrbとすると、以下の数式(4)で表すことができる。
If the slip of the belt 13b is not taken into account, the force T1 required for driving is determined from the pulley ratio of the first pulley 13a and the second pulley 13c, based on the angular acceleration of the first pulley 13a (the angular acceleration of the primary balancer). ) Is the same as -ωa, and the radius of the first pulley 13a is rb.

よって、このテンショナー20によるベルト13bの初張力Faは、クランクシャフト4側の、つまりエンジン1の回転変動により設定することができる。   Therefore, the initial tension Fa of the belt 13b by the tensioner 20 can be set on the crankshaft 4 side, that is, by the rotational fluctuation of the engine 1.

一方、アイドラー13dは、クランクシャフト4が正で回転するときに、ベルト13bの張る側Bに設けられ、ベルト13bの張力の変動があっても、移動しない固定のプーリーである。   On the other hand, the idler 13d is a fixed pulley that is provided on the side B on which the belt 13b is stretched when the crankshaft 4 rotates in the positive direction and does not move even if the tension of the belt 13b varies.

このベルト駆動装置13は、上記の構成により、クランクシャフト4が正で回転するときに、テンショナー20がベルト13bの緩み側Aに配置されることにより、エンジン1の回転変動を電動機14側に伝達することができる。   With this configuration, the belt drive device 13 is configured such that when the crankshaft 4 rotates in the positive direction, the tensioner 20 is disposed on the loose side A of the belt 13b, thereby transmitting the rotational fluctuation of the engine 1 to the motor 14 side. can do.

一方、図3に示すように、クランクシャフト4が負で回転するときに電動機14側は以前の角速度で回り続けようとする。つまり、トルク反力を従動ギア11bが受けるときに、テンショナー20が設けられていた側Aが、ベルト13bの張る側Aとなり、ベルト13bの張力の変動によって、プーリー21の位置が移動して、ベルト13bが瞬間的に伸びる。これにより、荷重の一部をベルト13bの張力に負担させることで、ギアノイズを低減することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 3, when the crankshaft 4 rotates in a negative direction, the electric motor 14 side tries to continue to rotate at the previous angular velocity. That is, when the driven gear 11b receives the torque reaction force, the side A on which the tensioner 20 is provided becomes the side A on which the belt 13b is stretched, and the position of the pulley 21 moves due to the fluctuation in the tension of the belt 13b. The belt 13b extends instantaneously. Thereby, gear noise can be reduced by causing a part of the load to be borne by the tension of the belt 13b.

電動機14は、図4に示すように、第2プーリー13cと接続され、力行駆動、及び回生駆動可能で、所謂ジェネレータ、又はスタータジェネレータと呼ばれるもので、発電可能に構成してもよい。副フライホイール15は、クラッチ16を接続、又は切断することで自身の駆動トルクを、第2プーリー13cを介してギア駆動装置11へと伝達する。   As shown in FIG. 4, the electric motor 14 is connected to the second pulley 13 c and can be driven by power and regeneratively called a so-called generator or starter generator, and may be configured to be able to generate electric power. The auxiliary flywheel 15 transmits its drive torque to the gear drive device 11 via the second pulley 13c by connecting or disconnecting the clutch 16.

また、このエンジン1は、クランク角センサ17と、電動機14及びクラッチ16の動作を制御するECU(制御装置)18を備える。このECU18は、エンジンコントロールユニットと呼ばれる制御装置であり、電気回路によってエンジン1の制御を担当している電気的な制御を総合的に行うマイクロコントローラである。   The engine 1 also includes a crank angle sensor 17 and an ECU (control device) 18 that controls the operation of the electric motor 14 and the clutch 16. The ECU 18 is a control device called an engine control unit, and is a microcontroller that comprehensively performs electrical control in charge of controlling the engine 1 by an electric circuit.

この実施の形態では、ECU18に、エンジン1の運転状況に合わせてクラッチ16を接続、又は切断し、さらにクランク角加速度a及びbに応じて、電動機14を力行制御、又は回生制御して、駆動トルクを制御する手段を備える。エンジン1に電動機14と大きな慣性モーメントを有する副フライホイール15を追加するため、クラッチ16を接続するタイミングは、エンジン1のローリング振動が問題となるときが好ましい。   In this embodiment, the clutch 18 is connected to or disconnected from the ECU 18 in accordance with the operating state of the engine 1, and the motor 14 is driven by power running control or regenerative control according to the crank angular accelerations a and b. Means for controlling torque are provided. Since the motor 14 and the auxiliary flywheel 15 having a large moment of inertia are added to the engine 1, it is preferable that the clutch 16 is connected when rolling vibration of the engine 1 becomes a problem.

クランク角加速度a及びbを算出する方法は、例えば、デジタルによる計算や、クランク角センサ17の測定値から算出されるエンジン1の回転数を周期に変換し、その周波数をF/V変換(パルス周波数を電圧に変換する方法)し、その値を微分して算出するアナログ回路を用いる方法でもよい。   The crank angular accelerations a and b are calculated by, for example, converting the rotation speed of the engine 1 calculated from a digital calculation or a measured value of the crank angle sensor 17 into a cycle, and converting the frequency into F / V conversion (pulse A method of converting the frequency into a voltage), and a method of using an analog circuit for differentiating and calculating the value.

次に、クランク角加速度a及びbに応じて、電動機14を力行制御、又は回生制御して、エンジン1のトルク反力を抑制すると共に、それに伴う騒音を制御する方法について、図5のフローチャートを参照しながら、説明する。   Next, the flowchart of FIG. 5 is shown about the method of controlling the torque reaction force of the engine 1 and controlling the noise accompanying it by carrying out power running control or regenerative control of the electric motor 14 according to the crank angular accelerations a and b. The description will be given with reference.

まず、クランク角センサ17の検出信号から、算出した回転数Nから周期λを算出するステップS11を行う。次に、周期λをF/V変換し、その微分波形である電圧波形Vfを算出するステップS12を行う。   First, step S11 for calculating the period λ from the calculated rotation speed N from the detection signal of the crank angle sensor 17 is performed. Next, step S12 is performed in which the period λ is F / V converted and a voltage waveform Vf which is a differential waveform thereof is calculated.

次に、その電圧波形Vfで電動機14を制御するステップS13を行う。このとき、クランクシャフト4が正で回転し、クランクギア11aがクランク角加速度aで回転するときに、電動機14を力行駆動し、クランクシャフト4が負で回転し、クランクギア11aがクランク角加速度bで回転するときに、電動機を回生駆動する。   Next, step S13 for controlling the electric motor 14 with the voltage waveform Vf is performed. At this time, when the crankshaft 4 rotates in the positive direction and the crank gear 11a rotates at the crank angular acceleration a, the electric motor 14 is driven to power, the crankshaft 4 rotates in the negative direction, and the crank gear 11a rotates in the crank angular acceleration b. When rotating at, the motor is regeneratively driven.

トルク反力は、慣性モーメントにクランク角加速度を乗じたものである。そこで、クランク角センサ17の検出信号から周期λ(クランク角加速度)算出し、その周期λをF/V変換し、微分波形である電圧波形Vfを求める。この電圧波形Vfを用いて電動機14を制御すると、電動機14をクランク角加速度に完全に同期させて、つまり、エンジン1の回転に対して逆回転する電動機14、及びクラッチ16が接続されているときの副フラ
イホイール15の回転変動を、エンジン1の回転変動に同期することができる。
The torque reaction force is obtained by multiplying the moment of inertia by the crank angular acceleration. Therefore, the cycle λ (crank angular acceleration) is calculated from the detection signal of the crank angle sensor 17, and the cycle λ is F / V converted to obtain a voltage waveform Vf which is a differential waveform. When the electric motor 14 is controlled using the voltage waveform Vf, the electric motor 14 is completely synchronized with the crank angular acceleration, that is, when the electric motor 14 that rotates in reverse with respect to the rotation of the engine 1 and the clutch 16 are connected. The rotation fluctuation of the secondary flywheel 15 can be synchronized with the rotation fluctuation of the engine 1.

この図5に示す方法によれば、クランク角加速度a及びbに合わせて、言い換えるとエンジン1のトルク変動に合せて、電動機14を制御することができ、エンジン1の運転状況に応じたトルク反力を抑制することができる。加えて、ギア駆動装置11の噛み合い力も低減することができるので、ギアノイズを抑制することができる。   According to the method shown in FIG. 5, the motor 14 can be controlled in accordance with the crank angular accelerations a and b, in other words, in accordance with the torque fluctuation of the engine 1. Force can be suppressed. In addition, since the meshing force of the gear driving device 11 can be reduced, gear noise can be suppressed.

なお、この方法以外に、例えば、上記の制御方法をF/Vコンバータ(若しくは、F/V変換器と呼ばれる装置)を用いた回路で行ってもよい。   In addition to this method, for example, the above control method may be performed by a circuit using an F / V converter (or an apparatus called an F / V converter).

特に、図2に示すように、クランクシャフト4が正で回転するときは、ベルト13bのベルト緩み側Aをテンショナー20が押圧することで、ベルト13bの張力を保持することができるので、ベルト13bを介して、副フライホイール15を取り付けた電動機14に、エンジン1の回転変動を伝達することができ、上記の制御により、ギア駆動装置11の噛み合い力も低減することができるので、ギアノイズを抑制することができる。   In particular, as shown in FIG. 2, when the crankshaft 4 rotates in the positive direction, the tension of the belt 13b can be maintained by the tensioner 20 pressing the belt loose side A of the belt 13b. Thus, the rotational fluctuation of the engine 1 can be transmitted to the electric motor 14 to which the auxiliary flywheel 15 is attached, and the meshing force of the gear drive device 11 can be reduced by the above control, so that gear noise is suppressed. be able to.

一方、図3に示すように、クランクシャフト4が負で回転するときは、ベルト13bのベルト張り側Aに設けたテンショナー20のプーリー21が、ベルト13bの張力により位置を移動して、ベルト13bの長さが長くなるため、電動機14側にエンジン1の回転変動を伝達することができないが、ベルト13bの長さが長くなることで、ギア駆動装置11の噛み合い力も低減するため、ギアノイズを抑制することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 3, when the crankshaft 4 rotates in a negative direction, the pulley 21 of the tensioner 20 provided on the belt tension side A of the belt 13b moves due to the tension of the belt 13b, and the belt 13b Because the length of the belt 13b becomes longer, the rotation fluctuation of the engine 1 cannot be transmitted to the motor 14 side. However, since the length of the belt 13b becomes longer, the meshing force of the gear driving device 11 is also reduced, so that gear noise is suppressed. can do.

さらにこのとき、電動機14を回生駆動することで、副フライホイール15に、エンジン1と同期した回転変動を与えることができるので、ベルト13bのベルト変動を起因とするスリップ音を低減することができる。   Further, at this time, by regeneratively driving the electric motor 14, the sub flywheel 15 can be given rotational fluctuations synchronized with the engine 1, so that slip noise caused by belt fluctuations of the belt 13b can be reduced. .

結果として、図6の電動機14と副フライホイール15の回転変動とエンジン1の回転変動を比較したグラフに示すように、ベルト13bの張力を保持するテンショナー20を設け、電動機14の制御が無い場合と、電動機14の制御がある場合では、特に、クランク角加速度bで回転するときに大きな違いが現れている。   As a result, as shown in the graph comparing the rotation fluctuation of the motor 14 and the auxiliary flywheel 15 and the rotation fluctuation of the engine 1 in FIG. 6, the tensioner 20 that holds the tension of the belt 13 b is provided and the motor 14 is not controlled. And when there is control of the electric motor 14, a big difference appears especially when rotating at the crank angular acceleration b.

図6の(a)に比べて、図6の(b)に示すように、テンショナー20を、1次バランサー12が加速しながら回転するときに、ベルト13bが緩む側Aに配置し、1次バランサー12が減速しながら回転するときに、電動機14を回生駆動すると、電動機14側(副フライホイールを含む)の回転変動を、エンジン1の回転変動と同期させることができる。これにより、エンジン1のトルク変動を伴うトルク反力を低減すると共に、それに伴って発生するギア駆動装置11のギアノイズやベルト13bのスリップ音を低減することができる。   Compared to FIG. 6A, as shown in FIG. 6B, the tensioner 20 is arranged on the side A where the belt 13b is loosened when the primary balancer 12 rotates while accelerating, and the primary When the balancer 12 rotates while decelerating, if the motor 14 is driven regeneratively, the rotation fluctuation on the motor 14 side (including the auxiliary flywheel) can be synchronized with the rotation fluctuation of the engine 1. Thereby, while reducing the torque reaction force accompanying the torque fluctuation of the engine 1, the gear noise of the gear drive device 11 and the slip sound of the belt 13b which generate | occur | produce with it can be reduced.

次に、このエンジン1のトルク反力を低減する原理について、図7を参照しながら説明する。図7に示す回転体30は、1次バランサー12と副フライホイール15とを合わせたものとして説明する。   Next, the principle of reducing the torque reaction force of the engine 1 will be described with reference to FIG. 7 will be described assuming that the primary balancer 12 and the auxiliary flywheel 15 are combined.

ここで、θをクランク角、T(θ)をクランクトルク、Tをトルク反力、Iをクラ
ンクシャフト4周りの慣性モーメント、Iiをi番目の回転体30の慣性モーメント及びgをi番目の回転体30のギア比とする。トルク反力Tは次の数式(5)で表すことができる。
Here, θ is the crank angle, T (θ) is the crank torque, Tr is the torque reaction force, I 1 is the moment of inertia around the crankshaft 4, Ii is the moment of inertia of the i-th rotating body 30, and g i is i The gear ratio of the second rotating body 30 is assumed. The torque reaction force Tr can be expressed by the following formula (5).

このとき、分母の(I+Σg )が、エンジン1の有効慣性モーメントであり、回転の向きに関係なく全て正の値である。数式(5)からトルク反力Tは、(I+Σg)が最小となるように、エンジン1とは逆回転の増速された回転体30を設けることで最小とすることができる。 At this time, (I 1 + Σg i 2 I i ) in the denominator is the effective moment of inertia of the engine 1 and is all positive regardless of the direction of rotation. Equation (5) torque reaction from the force T r is to be minimized by providing the (I 1 + Σg i I i ) so as to minimize rotational body 30 is accelerated in the reverse rotation of the engine 1 it can.

数式(5)の分母は、クランクシャフト4周りの有効慣性モーメントであり、その大部分はクランクシャフト4、主フライホイール5、及び図示しないクラッチプレッシャープレートが占める。分子は、各軸の慣性モーメントにギア比、又はプーリー比を乗じたもので、逆転するものがあれば、その値は負となり、分子が小さくなり、トルク反力は小さくなる。   The denominator of Expression (5) is an effective moment of inertia around the crankshaft 4, and most of the moment is occupied by the crankshaft 4, the main flywheel 5, and a clutch pressure plate (not shown). The numerator is the product of the moment of inertia of each axis multiplied by the gear ratio or pulley ratio. If there is something that reverses, its value becomes negative, the numerator becomes smaller, and the torque reaction force becomes smaller.

よって、本発明のエンジン1は、1次バランサー12と副フライホイール15とで、エンジン1のトルク変動に伴う反力を低減することができる。   Therefore, the engine 1 of the present invention can reduce the reaction force accompanying the torque fluctuation of the engine 1 with the primary balancer 12 and the auxiliary flywheel 15.

次に、本発明に係る実施の形態のエンジン1の動作について説明する。まず、エンジン1の運転状況が通常走行時の場合について説明する。通常走行時は、ECU18がクラッチ16を接続した状態であり、1次バランサー12と副フライホイール15とが、クランクシャフト4の回転に対して逆回転するので、エンジン1のトルク変動に伴うトルク反力を低減することができる。しかし、副フライホイール15を、ベルト駆動装置13を介して駆動することで、ベルト13bのスリップや伸縮を原因とした位相ずれとトルク低下によって、トルク反力を低減させるトルクが低減する。   Next, the operation of the engine 1 according to the embodiment of the present invention will be described. First, a case where the operating state of the engine 1 is during normal traveling will be described. During normal travel, the ECU 18 is in a state where the clutch 16 is connected, and the primary balancer 12 and the auxiliary flywheel 15 rotate in reverse with respect to the rotation of the crankshaft 4. The force can be reduced. However, by driving the auxiliary flywheel 15 via the belt driving device 13, the torque for reducing the torque reaction force is reduced by the phase shift and torque reduction caused by the slip and expansion / contraction of the belt 13b.

そこで、クランクシャフト4が正で回転する場合は、ECU18が電動機14を力行駆動して、ベルト駆動によって低下した分(以下、効率低下分という)の駆動トルクを補うことで、トルク反力を低減することができる。このとき、副フライホイール15の駆動トルクのうち、電動機14が分担していた分の駆動トルクが低減するので、ギア駆動装置11の噛み合い力を低減することができ、ギアノイズを低減することができる。   Therefore, when the crankshaft 4 rotates in the positive direction, the ECU 18 drives the electric motor 14 to power drive, and the torque reaction force is reduced by supplementing the drive torque that is reduced by the belt drive (hereinafter referred to as efficiency reduction). can do. At this time, among the driving torques of the auxiliary flywheel 15, the driving torque shared by the electric motor 14 is reduced, so that the meshing force of the gear driving device 11 can be reduced and gear noise can be reduced. .

クランクシャフト4が負で回転する場合は、ベルト13bの長さが張力の変動によりテンショナー20のプーリー21の位置の移動に伴って長くなるので、ギアノイズを低減することができ、また、それに伴い発生するスリップ音を、ECU18が電動機14を回生駆動することで、副フライホイール15をエンジン1の回転変動と同期させて、低減することができる。   When the crankshaft 4 rotates in a negative direction, the length of the belt 13b becomes longer as the position of the pulley 21 of the tensioner 20 is moved due to a change in tension, so that gear noise can be reduced and generated accordingly. When the ECU 18 regeneratively drives the electric motor 14, the auxiliary flywheel 15 can be reduced in synchronization with the rotational fluctuation of the engine 1.

上記の動作は、トルク変動が顕著となる低速一定走行時に限定して行ってもよい。また、ローリング振動が顕著となるエンジン1の始動時、及び停止時に限定してもよい。その他の走行時は、エンジン1の振動がそれほど大きくならないため、例えば、クラッチ16を切断し、慣性モーメントを小さくしてもよい。この通常走行時の電動機14の出力は、効率低下分の駆動トルクを補うだけのため、消費電力を小さくすることができる。   The above operation may be performed only when the vehicle is traveling at a constant low speed where the torque fluctuation becomes significant. Moreover, you may limit at the time of the start of the engine 1 where rolling vibration becomes remarkable, and a stop. During other travels, the vibration of the engine 1 does not increase so much. For example, the clutch 16 may be disconnected to reduce the moment of inertia. Since the output of the electric motor 14 during the normal running only supplements the driving torque corresponding to the reduced efficiency, the power consumption can be reduced.

次に、エンジン1の運転状況が始動時を除く加速時の場合について説明する。加速時は、ECU18がクラッチ16を切断した状態である。エンジン1の運転状況が加速時であれば、トルク反力は小さく、ギア駆動装置11の噛み合い力も小さい。そのため、副フライホイール15の駆動トルクは必要なく、クラッチ16を切断することにより、エンジン加速時の有効慣性モーメントの増加を抑制することができ、エンジン1の加速性能を向上でき、且つ燃費を向上できる。   Next, a description will be given of a case where the operating state of the engine 1 is an acceleration other than a start. At the time of acceleration, the ECU 18 is in a state where the clutch 16 is disconnected. If the operating state of the engine 1 is during acceleration, the torque reaction force is small, and the meshing force of the gear drive device 11 is also small. Therefore, the driving torque of the auxiliary flywheel 15 is not required, and by disengaging the clutch 16, it is possible to suppress an increase in the effective moment of inertia during engine acceleration, improve the acceleration performance of the engine 1, and improve fuel efficiency. it can.

次に、エンジン1の運転状況がアイドル時で、且つアイドルストップが動作していない場合について説明する。アイドル時で、且つアイドルストップが動作していない場合は、ECU18がクラッチ16を切断した状態である。クランクシャフト4からの駆動トルクが副フライホイール15の駆動トルクよりも小さいため、クラッチ16を切断することにより、1次バランサー12を駆動するギア駆動装置11の噛み合い力を低減して、ギアノイズを低減することができる。   Next, a case where the operating state of the engine 1 is idle and the idle stop is not operating will be described. When idling and idling stop is not operating, the ECU 18 is in a state of disengaging the clutch 16. Since the drive torque from the crankshaft 4 is smaller than the drive torque of the auxiliary flywheel 15, the clutch 16 is disengaged to reduce the meshing force of the gear drive device 11 that drives the primary balancer 12 and to reduce gear noise. can do.

このアイドル時に電動機14を図5に示す方法で制御することで、エンジン1のトルク変動を抑制することができる。これにより、アイドル時に発生するローリング振動を、電動機14を単独で駆動して低減することができる。   By controlling the motor 14 by the method shown in FIG. 5 at the time of idling, the torque fluctuation of the engine 1 can be suppressed. Thereby, the rolling vibration generated at the time of idling can be reduced by driving the electric motor 14 alone.

さらに、クラッチ16接続時の力行、又は回生制御による吸収に比べて、電動機14を駆動させる分、燃費が悪化する可能性があるが、大部分のアイドリングは、アイドリングストップが動作中であり、その影響は少なく、アイドリングストップ中は、一種のデュアルマスフライホイールとして動作するため、トータルの燃費を向上することができる。   Furthermore, compared to power running when the clutch 16 is connected or absorption due to regenerative control, there is a possibility that the fuel consumption will deteriorate as much as the motor 14 is driven, but most idlings have idling stops in operation. There is little influence, and it operates as a kind of dual mass flywheel during idling stop, so that the total fuel consumption can be improved.

上記のエンジン1は、エンジン1のトルク変動による振動を、クランクシャフト4の回転に対して逆回転する1次バランサー12と副フライホイール15を設けることにより低減することができるが、ギア駆動によって1次バランサー12を駆動することで発生するギアノイズが発生する。   The engine 1 can reduce vibration caused by torque fluctuations of the engine 1 by providing the primary balancer 12 and the auxiliary flywheel 15 that rotate in reverse to the rotation of the crankshaft 4. Gear noise generated by driving the next balancer 12 is generated.

特に顕著に感じるアイドリング時にクラッチ16を切断し、ギア駆動装置11の噛み合い力を低減することができるので、ギアノイズの発生を抑制することができる。また、合わせてトルクバランサーとして、電動機14を力行駆動、又は、回生駆動するため、トルク反力を低減し、ローリング振動の低減を図ることができる。   Since the clutch 16 can be disconnected and the meshing force of the gear drive device 11 can be reduced during idling that is particularly noticeable, the generation of gear noise can be suppressed. In addition, since the electric motor 14 is driven by power running or regeneratively as a torque balancer, torque reaction force can be reduced and rolling vibration can be reduced.

また、トルク変動による振動が顕著となる低速一定走行時には、クラッチ16を接続し、さらに、ベルト駆動によって低減する効率低下分の駆動トルクを補うことができるので、トルク変動を抑制することができる。加えて、このとき、電動機14の駆動トルク分、ギア駆動装置11の噛み合い力が低減するので、ギアノイズの発生を抑制することができる。   In addition, during constant low-speed running where vibration due to torque fluctuation becomes significant, the clutch 16 is connected, and further, the drive torque corresponding to the reduction in efficiency that is reduced by belt driving can be compensated, so that torque fluctuation can be suppressed. In addition, at this time, since the meshing force of the gear drive device 11 is reduced by the drive torque of the electric motor 14, the generation of gear noise can be suppressed.

加えて、副フライホイール15を設けることで増加した慣性モーメントを加速時には、クラッチ16を切断することで、クランクシャフト4周りの有効慣性モーメントの増加を抑制することができるので、有効慣性モーメントが増加することで発生する燃費の悪化、及び加速応答の遅れを抑制することができる。   In addition, when the inertia moment increased by providing the auxiliary flywheel 15 is accelerated, the increase of the effective inertia moment can be suppressed because the increase of the effective inertia moment around the crankshaft 4 can be suppressed by disengaging the clutch 16. By doing so, it is possible to suppress the deterioration in fuel consumption and the delay in acceleration response.

その上、エンジン1の回転変動を伝達するベルト13bに、ベルト13bの張力を保持するテンショナー20を備え、電動機14をエンジン1の回転変動に同期するように、つまり、クランク角加速度a及びbに応じて、力行駆動及び回生駆動することで、ギア駆動装置11のギアノイズとベルト駆動装置13のスリップ音を抑制しながら、エンジン1のトルク変動を伴うトルク反力を低減することができる。   In addition, the belt 13b for transmitting the rotational fluctuation of the engine 1 is provided with a tensioner 20 for maintaining the tension of the belt 13b, so that the electric motor 14 is synchronized with the rotational fluctuation of the engine 1, that is, to the crank angular accelerations a and b. Accordingly, by performing the power running drive and the regenerative drive, it is possible to reduce the torque reaction force accompanying the torque fluctuation of the engine 1 while suppressing the gear noise of the gear drive device 11 and the slip noise of the belt drive device 13.

上記の作用効果によって、特に四気筒以下のエンジンにおいては、振動問題を起因として、ダウンサイジングすることが困難であったが、本発明を適用することによって、その振動問題と、振動問題を解決するために発生していた騒音問題も解決することができるので、エンジン1をダウンサイジングすることができる。   Due to the above-described effects, it is difficult to downsize due to the vibration problem particularly in an engine having four cylinders or less. However, by applying the present invention, the vibration problem and the vibration problem are solved. Therefore, the noise problem that has occurred can be solved, and the engine 1 can be downsized.

これにより、より熱効率の高い領域の使用頻度を増やし、且つエンジン本体のフリクションも低減することができるので、燃費を低減することができる。   As a result, the frequency of use of the region with higher thermal efficiency can be increased and the friction of the engine body can be reduced, so that fuel consumption can be reduced.

本発明の内燃機関は、ギア駆動のバランサーで内燃機関の振動を抑制すると共に、振動を抑制するために発生するギアノイズやベルトのスリップ音を低減することができるので、特に気筒内圧力が高く、大きなトルク変動が発生するディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの車両に利用することができる。   The internal combustion engine of the present invention can suppress the vibration of the internal combustion engine with a gear-driven balancer, and can reduce gear noise and belt slip noise generated to suppress the vibration. It can be used for vehicles such as trucks equipped with diesel engines that generate large torque fluctuations.

1 エンジン
2 エンジン本体
3a〜3c ピストン
4 クランクシャフト(クランク軸)
11 ギア駆動装置
12 1次バランサー(バランサー)
13 ベルト駆動装置
14 電動機
15 副フライホイール(フライホイール)
16 クラッチ
17 クランク角センサ
18 ECU(制御装置)
20 テンショナー
21 プーリー
22 固定部
23 テンションアーム
24 テンションスプリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Engine main body 3a-3c Piston 4 Crankshaft (crankshaft)
11 Gear drive 12 Primary balancer (balancer)
13 Belt drive 14 Motor 15 Sub flywheel (flywheel)
16 Clutch 17 Crank angle sensor 18 ECU (control device)
20 Tensioner 21 Pulley 22 Fixing part 23 Tension arm 24 Tension spring

Claims (4)

内燃機関のクランク軸からギア駆動装置を介して、該クランク軸の回転に対して逆転するバランサーと、該バランサーからベルト駆動装置を介して、該クランク軸の回転に対して逆転する電動機と、該電動機の回転軸に取り付けたフライホイールとを備える内燃機関において、
前記ベルト駆動装置のベルトの張力を保持するテンショナーを備えると共に、
前記ベルトの張力が変動したときに、前記電動機を力行駆動から回生駆動に、又は回生駆動から力行駆動に切り換え、前記内燃機関の回転に対して逆回転する前記電動機及び前記フライホイールの少なくとも一方の回転変動を、前記内燃機関の回転変動と同期させる制御装置を備えることを特徴とする内燃機関。
A balancer that reverses the rotation of the crankshaft from the crankshaft of the internal combustion engine via a gear drive, a motor that reverses the rotation of the crankshaft from the balancer via a belt drive, and In an internal combustion engine comprising a flywheel attached to a rotating shaft of an electric motor,
A tensioner for maintaining the tension of the belt of the belt driving device;
When the tension of the belt fluctuates, the electric motor is switched from power running drive to regenerative drive, or from regenerative drive to power running drive, and at least one of the electric motor and the flywheel rotating in reverse with respect to the rotation of the internal combustion engine An internal combustion engine comprising a control device that synchronizes rotational fluctuations with rotational fluctuations of the internal combustion engine.
前記テンショナーが、前記ベルトの張力に応じて移動可能なプーリーと、該プーリーを前記ベルトの押圧方向に付勢するスプリングとを備え、
前記バランサーが加速しながら回転するときの前記ベルトの緩む側に、前記プーリーを押圧するように前記テンショナーを配置すると共に、
前記制御装置が、前記バランサーが加速しながら回転するときに、前記電動機を力行駆動し、前記バランサーが減速しながら回転するときに、前記電動機を回生駆動する手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
The tensioner includes a pulley that can move according to the tension of the belt, and a spring that biases the pulley in the pressing direction of the belt,
The tensioner is arranged to press the pulley on the loose side of the belt when the balancer rotates while accelerating,
The control device includes means for driving the motor when the balancer rotates while accelerating, and regeneratively driving the motor when the balancer rotates while decelerating. 2. An internal combustion engine according to 1.
内燃機関のクランク軸からギアにより駆動され、該クランク軸の回転に対して逆転するバランサーと、該バランサーからベルトにより駆動され、該クランク軸の回転に対して逆転する電動機と、該電動機の回転軸に取り付けたフライホイールと、前記ベルトの張力を保持するテンショナーとを備える内燃機関の制御方法において、
前記ベルトの張力が変動したときに、前記電動機を力行駆動から回生駆動に、又は回生駆動から力行駆動に切り換え、前記内燃機関の回転に対して逆回転する前記電動機及び前記フライホイールの少なくとも一方の回転変動を、前記内燃機関の回転変動と同期させることを特徴とする内燃機関の制御方法。
A balancer driven by a gear from a crankshaft of an internal combustion engine and reversely rotated with respect to the rotation of the crankshaft, an electric motor driven by a belt from the balancer and reversely rotated with respect to the rotation of the crankshaft, and a rotating shaft of the electric motor In a control method of an internal combustion engine comprising: a flywheel attached to the belt; and a tensioner that holds the tension of the belt.
When the tension of the belt fluctuates, the electric motor is switched from power running drive to regenerative drive, or from regenerative drive to power running drive, and at least one of the electric motor and the flywheel rotating in reverse with respect to the rotation of the internal combustion engine A method for controlling an internal combustion engine, characterized in that a rotational fluctuation is synchronized with a rotational fluctuation of the internal combustion engine.
前記バランサーが加速しながら回転するときの前記ベルトの緩む側に、前記テンショナーを配置し、
前記バランサーが加速しながら回転するときに、前記電動機を力行駆動し、前記バランサーが減速しながら回転するときに、前記電動機を回生駆動することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御方法。
The tensioner is arranged on the loose side of the belt when the balancer rotates while accelerating,
4. The control of the internal combustion engine according to claim 3, wherein when the balancer rotates while accelerating, the electric motor is driven by powering, and when the balancer rotates while decelerating, the electric motor is regeneratively driven. Method.
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