JP6365840B2 - Balancer device for internal combustion engine - Google Patents
Balancer device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP6365840B2 JP6365840B2 JP2014259072A JP2014259072A JP6365840B2 JP 6365840 B2 JP6365840 B2 JP 6365840B2 JP 2014259072 A JP2014259072 A JP 2014259072A JP 2014259072 A JP2014259072 A JP 2014259072A JP 6365840 B2 JP6365840 B2 JP 6365840B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- internal combustion
- combustion engine
- balancer
- engine
- clutch mechanism
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 39
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 59
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 57
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 11
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 9
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYSA-N glyphosate Chemical compound OC(=O)CNCP(O)(O)=O XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、内燃機関のバランサ装置に係り、詳しくは内燃機関の運転領域に応じてバランサシャフトを駆動・停止するバランサ装置に関する。 The present invention relates to a balancer device for an internal combustion engine, and more particularly, to a balancer device that drives and stops a balancer shaft in accordance with an operation region of the internal combustion engine.
レシプロ式内燃機関の主運動系に起因する2次振動は不快な低周波こもり音等の発生要因になることから、2次振動の低減を目的として、回転軸線に対して偏心したアンバランスマスを有するバランサシャフトを機関回転に同期して回転させるようにしたバランサ装置が実用化されている。この種の内燃機関のバランサ装置としては、内燃機関の運転領域に応じてバランサシャフトを駆動・停止するものがある。 Since secondary vibration caused by the main motion system of a reciprocating internal combustion engine causes unpleasant low-frequency booming noise, etc., an unbalanced mass that is eccentric with respect to the rotational axis is used for the purpose of reducing secondary vibration. A balancer device in which a balancer shaft is rotated in synchronization with engine rotation has been put into practical use. As this type of internal combustion engine balancer device, there is one that drives and stops the balancer shaft in accordance with the operation region of the internal combustion engine.
例えば特許文献1に記載されたバランサ装置は、バランサシャフト上に固定アンバランスマスを固定すると共に可動アンバランスマスを回転自在に設け、この可動アンバランスマスをクラッチ機構を介して所定の回転角度でバランサシャフトに結合可能としている。例えば主運動系による加振力が小さい機関低回転域では、クラッチ機構の切断によりバランサシャフトから可動アンバランスマスを切り離して固定アンバランスマスのみにより機関振動を低減し、加振力が増加する機関高回転域ではクラッチ機構の接続によりバランサシャフトに可動アンバランスマスを結合し、固定アンバランスマスに加えて可動アンバランスマスにより機関振動の低減を図っている。
For example, in the balancer device described in
一般にバランサ装置のバランサシャフトは、チェーンやギヤ等の伝達機構を介してクランクシャフトにより駆動されているが、上記した特許文献1のバランサ装置では、その駆動力がクラッチ機構の断接に応じて伝達・遮断されることになる。内燃機関の運転領域の推移に応じてクラッチ機構は頻繁に断接され、それに応じて伝達機構を介したバランサシャフトへの駆動力が伝達・遮断されることから、クラッチ機構自体に大きな負荷が作用することは勿論、伝達機構への負荷も極端に増大してしまう。負荷の増大はクラッチ機構や伝達機構の消耗や故障の要因なるため、負荷軽減のための対策が要望されているが、特許文献のバランサ装置では何ら対策が講じられていなかった。
In general, a balancer shaft of a balancer device is driven by a crankshaft via a transmission mechanism such as a chain or a gear. However, in the balancer device disclosed in
また、クラッチ機構の断接を内燃機関の回転速度のみに依存しているため,低回転速度域でも主運動系に起因する2次振動が増加する高負荷領域でバランサの効果が発揮されなかったり、反対に、2次振動が小さく、不快なこもり音が発生しない低負荷領域に於いてバランサを駆動させることで不要なエネルギーロスや伝達機構からの騒音が発生している。 In addition, since the connection / disconnection of the clutch mechanism depends only on the rotational speed of the internal combustion engine, the balancer effect is not exhibited in the high load region where the secondary vibration caused by the main motion system increases even in the low rotational speed region. On the contrary, unnecessary energy loss and noise from the transmission mechanism are generated by driving the balancer in a low load region where secondary vibration is small and unpleasant booming noise is not generated.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、クランクシャフトからの駆動力をバランサシャフトに伝達するための伝達機構、及びその駆動力を伝達・遮断するためのクラッチ機構の負荷を軽減でき、信頼性の向上や故障防止を達成することができるとともに必要かつ最適な状態のみでバランサを駆動し、燃費向上や伝達機構からの騒音も低減可能な内燃機関のバランサ装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and its object is to transmit a driving force from the crankshaft to the balancer shaft, and to transmit / cut off the driving force. The internal combustion engine can reduce the load on the clutch mechanism, improve reliability and prevent failure, drive the balancer only in the necessary and optimal state, and improve fuel efficiency and reduce noise from the transmission mechanism It is to provide an engine balancer device.
上記の目的を達成するため、本発明の内燃機関のバランサ装置は、アンバランスマスを有して内燃機関に回転可能に支持され、内燃機関のクランクシャフトの駆動により機関回転に同期して回転して内燃機関の主運動系による加振力を相殺するバランサシャフトと、クランクシャフトとバランサシャフトとの間に設けられ、接続及び切断に応じてクランクシャフトからの駆動力をバランサシャフトに伝達または遮断するクラッチ機構と、内燃機関の回転速度が予め高回転側に設定された駆動領域にあるときにクラッチ機構を接続し、内燃機関の回転速度が予め低回転側に設定された停止領域にあるときにはクラッチ機構を切断するクラッチ制御手段と、停止領域でのクラッチ機構の切断中において運転者の加速意思を判定し、加速意思有りと判定したときにクラッチ制御手段にクラッチ機構の接続を指令する加速対応指令手段とを具備したことを特徴とする(請求項1)。 In order to achieve the above object, the balancer device for an internal combustion engine of the present invention has an unbalanced mass and is rotatably supported by the internal combustion engine, and rotates in synchronization with the engine rotation by driving the crankshaft of the internal combustion engine. The balancer shaft that cancels the excitation force generated by the main motion system of the internal combustion engine and between the crankshaft and the balancer shaft is used to transmit or cut off the driving force from the crankshaft to the balancer shaft according to connection and disconnection. The clutch mechanism and the clutch mechanism are connected when the rotational speed of the internal combustion engine is in a drive region set in advance on the high rotation side, and the clutch mechanism is connected when the rotational speed of the internal combustion engine is in a stop region set in advance on the low rotation side. The clutch control means for disconnecting the mechanism and the driver's intention to accelerate while the clutch mechanism is disengaged in the stop region. Characterized by comprising the acceleration corresponding command means for commanding connection of the clutch mechanism in the clutch control means when was boss (claim 1).
その他の態様として、加速対応指令手段が、少なくとも運転者のアクセル操作に基づき内燃機関の回転速度の高回転側への推移を予測した加速係数を算出し、加速係数に基づき内燃機関の回転速度が駆動領域に突入すると判定した場合に加速意思有りと見なすことが好ましい(請求項2)。
また別の態様として、駆動領域が内燃機関の高負荷側に設定され、停止領域が内燃機関の低負荷側に設定され、クラッチ制御手段が、内燃機関の回転速度と共に負荷に応じて駆動領域と停止領域とを判別することが好ましい(請求項3)。
As another aspect, the acceleration response command means calculates an acceleration coefficient that predicts a transition of the rotation speed of the internal combustion engine to the high rotation side based on at least the driver's accelerator operation, and the rotation speed of the internal combustion engine is calculated based on the acceleration coefficient. When it is determined that the vehicle will enter the drive region, it is preferable that the vehicle has an intention to accelerate (claim 2).
As another aspect, the drive region is set on the high load side of the internal combustion engine, the stop region is set on the low load side of the internal combustion engine, and the clutch control means It is preferable to discriminate from the stop area (claim 3).
また別の態様として、駆動領域と停止領域との間にヒステリシスが設定されていることが好ましい(請求項4)。
また別の態様として、内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出された温度が低温側であるときに、加速対応指令手段が加速意思有りと判定している場合であってもクラッチ制御手段へのクラッチ機構の接続指令を禁止する冷態切換禁止手段とをさらに備えることが好ましい(請求項5)。
As another aspect, it is preferable that hysteresis is set between the drive region and the stop region.
As another aspect, there is a case where the temperature detection means for detecting the temperature of the internal combustion engine and the acceleration response command means determine that there is an intention to accelerate when the temperature detected by the temperature detection means is on the low temperature side. However, it is preferable to further include a cold switching prohibiting means for prohibiting a clutch mechanism connection command to the clutch control means.
本発明の内燃機関のバランサ装置によれば、クランクシャフトからの駆動力をバランサシャフトに伝達するための伝達機構、及びその駆動力を伝達・遮断するためのクラッチ機構の負荷を軽減でき、信頼性の向上や故障防止を達成することができるとともに必要かつ最適な状態のみでバランサを駆動し、燃費向上や伝達機構からの騒音も低減することができる。 According to the balancer device for an internal combustion engine of the present invention, the load of the transmission mechanism for transmitting the driving force from the crankshaft to the balancer shaft and the clutch mechanism for transmitting and interrupting the driving force can be reduced. Improvement and failure prevention can be achieved, and the balancer can be driven only in the necessary and optimal state, so that fuel consumption can be improved and noise from the transmission mechanism can be reduced.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は本実施形態のエンジンのバランサ装置を示す概略構成図、図2はバランサ装置の動力伝達経路を示すエンジンの側面図である。
本実施形態に係るバランサ装置を搭載したエンジン1(内燃機関)は直列4気筒であり、図示しない車両に走行用動力源として搭載されている。なお、エンジン1は吸気管噴射型(Multi Point Injection:MPI)ガソリンエンジンとして構成されているが、その構成は公知のものであるため詳細な説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine balancer device of the present embodiment, and FIG. 2 is a side view of the engine showing a power transmission path of the balancer device.
An engine 1 (internal combustion engine) equipped with a balancer device according to the present embodiment is an in-line four-cylinder engine and is mounted on a vehicle (not shown) as a driving power source. The
エンジン1のシリンダヘッド2には、気筒毎に点火プラグ3が取り付けられており、点火プラグ3には高電圧を出力する点火コイル4が接続されている。シリンダヘッド2には、気筒毎に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド5の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド5には、電磁式の燃料噴射弁6が取り付けられており、燃料噴射弁6には、燃料パイプ7を介して図示しない燃料タンクを擁した燃料供給装置が接続されている。燃料噴射弁6は、各気筒の吸気ポート毎に設けられており、各気筒に流入する吸気に対して独立して燃料を供給可能となっている。
An ignition plug 3 is attached to the
吸気マニホールド5の燃料噴射弁6よりも上流側には、吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁8が設けられており、併せてスロットル弁8の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ(TPS)9が設けられている。さらに、スロットル弁8の上流には、吸入空気量を計測するエアフローセンサ10が介装されている。
また、シリンダヘッド2には、気筒毎に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド11の一端がそれぞれ接続されている。排気マニホールド11の他端には排気管12が接続されており、図示はしないが、排気管12には排気浄化触媒装置として三元触媒が介装されている。
An
The
エンジン1のシリンダブロック15の下面にはクランクケースロワー16が結合され、クランクケースロワー16の下面にはバランサケース17が結合されている。シリンダブロック15とクランクケースロワー16との間にはクランクシャフト18が回転可能に支持され、その前端はシリンダブロック15より前方に突出してクランクギヤ19が固定されている。図示はしないがエンジン1の運転中には、各気筒のシリンダ内でのピストンの運動によりコンロッドを介してクランクシャフト18に駆動力が伝達されて回転駆動されるようになっている。
A crankcase lower 16 is coupled to the lower surface of the
クランクケースロワー16の前側にはアイドラシャフト20によりアイドラギヤ21が回転可能に支持され、アイドラギヤ21はクランクギヤ19に噛合している。バランサケース17内にはバランサシャフト22が回転可能に支持され、バランサシャフト22は回転軸線に対して偏芯したアンバランスマスを備えている。バランサシャフト22の前端はバランサケース17より前方に突出してバランサギヤ23が連結されており、このバランサギヤ23はアイドラギヤ21に噛合している。
An
従って、エンジン1の運転中にはクランクシャフト18からの駆動力がクランクギヤ19からアイドラギヤ21を介してバランサギヤ23に常に伝達されている。なお、クランクケースロワー16及びバランサケース17の前面にはギヤケース24が配設され、このギヤケース24内にアイドラギヤ21やバランサギヤ23が収容されている。
アイドラギヤ21にはクラッチ機構25が内蔵されており、このクラッチ機構25はクランクギヤ19とアイドラギア21(バランサギア23側)との間に設けられて、その断接動作に応じてクランクギヤ19とアイドラギア21とを結合・分離する。
Accordingly, during operation of the
The
即ち、クラッチ機構25の切断時にはクランクギヤ19とアイドラギア21とが分離され、アイドラギア21と噛合するバランサギア23にクランクシャフト18からの駆動力が伝達されなくなり,バランサギア23と連結されているバランサシャフト22が停止状態に保持される。また、クラッチ機構25の接続時にはクランクギヤ19とアイドラギア21とが結合され、アイドラギア21と噛合するバランサギア23およびバランサギア23に連結されているバランサシャフト22にクランクシャフト18からの駆動力が伝達されて回転駆動される。
That is, when the
クラッチ機構25によるクランクギヤ19とアイドラギア21との結合は常に所定の回転角度で行われ、これによりクランクシャフト18の回転位相に同期してバランサシャフト22が回転駆動され、そのアンバランスマスによりエンジン1の主運動系(ピストンやコンロッド等)による加振力が相殺される。
なお、クラッチ機構25は電気式或いは油圧式等のアクチュエータにより断接操作されるが、その具体的な構成については、例えば特許文献1等に開示されているため説明を省略する。
The coupling between the
The
一方、ECU(エンジンコントロールユニット)31は、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えており、当該ECU31により、エンジン1を含めたバランサ装置の総合的な制御が行われる。
ECU31の入力側には、上述したTPS9、エアフローセンサ10の他、エンジン1のクランク角を検出するクランク角センサ32、エンジン1の冷却水温Twを検出する水温センサ33(温度検出手段)、アクセル開度θaccを検出するアクセルセンサ34、車速Vを検出する車速センサ35等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。また、図示はしないが、ECU31には車両に搭載された自動変速機を変速制御するためのコントローラが接続されており、このコントローラから現在の自動変速機のギヤ段が入力されるようになっている。
On the other hand, the ECU (engine control unit) 31 includes an input / output device, a storage device (ROM, RAM, nonvolatile RAM, etc.), a central processing unit (CPU), a timer counter, and the like. Comprehensive control of the included balancer device is performed.
On the input side of the
一方、ECU31の出力側には、上述の各気筒の燃料噴射弁6及び点火コイル4、スロットル弁8、クラッチ機構25等の各種出力デバイスが接続されている。ECU31は、各種センサ類からの検出情報に基づき燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度、クラッチ機構25の断接などを演算し、それらの演算結果に基づき各種出力デバイスを駆動制御する。
On the other hand, on the output side of the
基本的にクラッチ機構25の断接制御は予め設定された制御マップに基づき実行されるが、[発明が解決しようとする課題]で述べたように、エンジン運転中にはクラッチ機構25の断接に応じて駆動力が頻繁に伝達・遮断されるため、これによるクラッチ機構25や伝達機構(クランクギヤ19、アイドラギヤ21、バランサギヤ23)の負荷を軽減するための対策が従来から要望されていた。そこで、本実施形態では、負荷軽減を目的としてクラッチ機構25の断接を可能な限り低回転・低トルク域で行う対策を講じており、以下、そのためにECU31が実行する制御について説明する。
Basically, the connection / disconnection control of the
図3はECU31による加速値の算出処理を示す制御ブロック図、図4はECU31によるバランサ装置の駆動許可の判定処理を示す制御ブロック図である。バランサ装置の駆動許可の判定処理とは、停止状態にあるバランサ装置の駆動を開始してもよいか否か(クラッチ機構25を接続してもよいか否か)を判定する処理である。
まず、図3に基づき加速値の算出処理について述べる。アクセルセンサ34により検出されたアクセル開度θacc及びクランク角センサ32のクランク角信号から求めたエンジン回転速度Neに基づき、所定のマップからエンジン1が出力すべき目標トルクTtgt(エンジン負荷に相当)が算出され、この目標トルクTtgtから目標トルク変化率が算出される。
FIG. 3 is a control block diagram illustrating acceleration value calculation processing by the
First, acceleration value calculation processing will be described with reference to FIG. Based on the accelerator opening θacc detected by the
また、アクセル開度θaccからアクセル開度変化率が算出され、これらの目標トルク変化率及びアクセル開度変化率から運転者の加速意思が判定される。即ち、目標トルク変化率やアクセル開度変化率が増加側に変化しているときには運転者に加速意思があり、その変化が急激であるほど急加速を要求していると見なされる。
さらに運転者の加速意思、目標トルク変化率、及びアクセル開度変化率から車両の加速状態の継続中における加速値が算出される。加速値は、今後の車両の加速状態(緩急や継続時間等)がどのように変化するかを見込んだ指標として算出される。
Further, the accelerator opening change rate is calculated from the accelerator opening θacc, and the driver's intention to accelerate is determined from these target torque change rate and accelerator opening change rate. That is, when the target torque change rate and the accelerator opening change rate change to the increasing side, the driver has an intention to accelerate, and it is considered that the more rapid the change is, the more rapid acceleration is required.
Further, the acceleration value during the acceleration state of the vehicle is calculated from the driver's intention to accelerate, the target torque change rate, and the accelerator opening change rate. The acceleration value is calculated as an index that anticipates how the acceleration state of the vehicle in the future (such as slowness and duration) will change.
次いで、図4に基づきバランサ装置の駆動許可の判定処理について述べる。まず、目標トルクTtgt及びエンジン回転速度Neに基づき後述する制御マップ(図7に示す)からバランサ駆動基本係数が算出される。バランサ駆動基本係数とは、目標トルクTtgt及びエンジン回転速度Neにより規定される現在のエンジン1の運転領域と相関する指標であり、このバランサ駆動基本係数に基づき定常的な観点からのバランサ駆動の要否を判定可能となる。
Next, the determination process for permission to drive the balancer device will be described with reference to FIG. First, a balancer drive basic coefficient is calculated from a control map (shown in FIG. 7) described later based on the target torque Ttgt and the engine rotational speed Ne. The balancer drive basic coefficient is an index that correlates with the current operation range of the
これと並行して、上記の手順で算出された加速値及び車速センサ35により検出された車速Vに基づき、所定の制御マップからバランサ駆動加速係数が算出される。加速値を反映したバランサ駆動加速係数は、今後予測される車両の加速状態、ひいては今後のエンジン1の運転領域の高回転・高負荷側への推移を予測した指標となり、その値に基づき車両加速に伴う今後の推移を見込んだ過渡的な観点からのバランサ駆動の要否を判定可能となる。
In parallel with this, a balancer drive acceleration coefficient is calculated from a predetermined control map based on the acceleration value calculated in the above procedure and the vehicle speed V detected by the
但し、今後の車両の加速状態は車速Vの影響を受け、低車速域から加速を開始した場合ほどエンジン1の運転領域は高回転・高負荷域まで推移する可能性が高まるため、バランサ駆動加速係数の算出に車速Vを反映させている。
また、ギヤ段に基づき所定の制御マップからギヤ段補正係数が算出され、バランサ駆動加速係数にギヤ段補正係数が乗算される。車速Vと同様に、ギヤ段も車両の加速状態に影響を及ぼし、低ギヤ段で加速した場合ほどエンジン1の運転領域は高回転・高負荷域まで推移する可能性が高まることから、ギヤ段補正係数に基づく補正を行っている。
However, the acceleration state of the vehicle in the future will be affected by the vehicle speed V, and as the acceleration starts from the low vehicle speed range, the possibility that the operation range of the
Further, a gear stage correction coefficient is calculated from a predetermined control map based on the gear stage, and the balancer drive acceleration coefficient is multiplied by the gear stage correction coefficient. As with the vehicle speed V, the gear stage also affects the acceleration state of the vehicle, and the higher the speed at which the
以上のようにして算出されたバランサ駆動基本係数とバランサ駆動加速係数とが比較され、何れの係数を採用するかが判定される。具体的には、より高回転・高負荷域のエンジン1の運転領域が導出される側の駆動係数が採用される(加速対応指令手段)。そして、採用された駆動係数に対応してバランサ装置の駆動が適宜許可されるのであるが、エンジン1の冷却水温が低い場合にはバランサ装置の駆動が禁止される。
The balancer driving basic coefficient calculated as described above and the balancer driving acceleration coefficient are compared, and it is determined which coefficient is to be used. Specifically, the driving coefficient on the side from which the operating region of the
そのために水温センサ33により検出されたエンジン1の冷却水温Twに基づき、冷却水温Twが低温であるほど駆動禁止判定値として大きな値が算出される。そして、選択された駆動係数が駆動禁止判定値未満の場合にはバランサの駆動が禁止され(冷態切換禁止手段)、駆動係数が駆動禁止判定値以上の場合に限って係数に基づきバランサ装置の駆動が許可される。結果として冷却水温Twが低い場合ほどバランサ装置の駆動が許可され難くなり、ある一定水温以下ではエンジン1の全運転領域においてバランサ装置の駆動が禁止される。
Therefore, based on the cooling water temperature Tw of the
なお、このように冷却水温Twに応じて駆動禁止判定値を設定することなく、所定の冷却水温Tw未満ではエンジン1の全運転領域でバランサ装置の駆動が禁止するようにしてもよい。
次に、以上の各制御ブロック図に基づきECU31により実行される制御フローについて説明する。
Note that the driving of the balancer device may be prohibited in the entire operation region of the
Next, a control flow executed by the
図5はECU31が加速値を算出するために実行する加速値算出ルーチンを示すフローチャート、図6はECU31が駆動許可を判定するために実行する駆動許可判定ルーチンを示すフローチャートである。
図5のフローチャートにおいて、ECU31はステップS2で目標トルクTtgtを算出し、ステップS4で目標トルク変化率及びアクセル開度変化率を算出する。続くステップS6では目標トルク変化率及びアクセル開度変化率から運転者の加速意思を判定し、加速意思有りとしてYes(肯定)の判定を下したときにはステップS8で加速状態フラグFをセット(=1)する。その後、ステップS10で目標トルク変化率及びアクセル開度変化率の最大値を記憶し、ステップS12で加速値を算出した後にルーチンを終了する。
FIG. 5 is a flowchart showing an acceleration value calculation routine executed by the
In the flowchart of FIG. 5, the
一方、図6のフローチャートトにおいて、ECU31はステップS22で目標トルクTtgt及びエンジン回転速度Neを読み込み、続くステップS24でバランサ駆動基本係数を算出する。さらにステップS26で加速状態フラグFがセットされているか否かを判定し、判定がNo(否定)のときにはステップS28に移行し、バランサ駆動基本係数を採用する判定を下した後にステップS30に移行する。
On the other hand, in the flowchart of FIG. 6, the
また、上記したステップS26の判定がYesのときにはステップS32に移行して加速値を読み込み、続くステップS34で加速値、車速V及びギヤ段に基づきバランサ駆動加速係数を算出する。続くステップS36ではバランサ駆動加速係数がバランサ駆動基本係数よりも大であるか否かを判定し、判定がNoのときにはステップS28に移行する。また、ステップS36の判定がYesのときにはステップS38に移行してバランサ駆動加速係数を採用する判定を下した後にステップS30に移行する。 If the determination in step S26 is Yes, the process proceeds to step S32, where the acceleration value is read. In step S34, the balancer drive acceleration coefficient is calculated based on the acceleration value, the vehicle speed V, and the gear stage. In subsequent step S36, it is determined whether or not the balancer drive acceleration coefficient is larger than the balancer drive basic coefficient. If the determination is No, the process proceeds to step S28. When the determination in step S36 is Yes, the process proceeds to step S38, and after determining that the balancer driving acceleration coefficient is adopted, the process proceeds to step S30.
ステップS30ではエンジン1の冷却水温Twから駆動禁止判定値を算出し、続くステップS40で上記したステップS28で採用したバランサ駆動基本係数またはステップS38で採用したバランサ駆動加速係数が駆動禁止判定値以上であるか否かを判定する。ステップS40の判定がNoのときにはステップS22に戻り、判定がYesのときにはステップS42でバランサ駆動許可を下した後にルーチンを終了する。
In step S30, a drive prohibition determination value is calculated from the coolant temperature Tw of the
次に、以上のECU31の処理によるバランサ装置の制御状況を説明する。
図7はバランサ装置の停止領域及び駆動領域が設定された制御マップを示す説明図である。
この図に示すように、エンジン回転速度Ne及び目標トルクTtgtがそれぞれ所定値よりも低い領域(アイドルも含む)では、バランサ装置を停止状態に保持する停止領域が設定され、それよりもエンジン回転速度Ne及び目標トルクTtgtが高い領域ではバランサ装置を駆動する駆動領域が設定されている。
Next, the control status of the balancer device by the processing of the
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a control map in which a stop region and a drive region of the balancer device are set.
As shown in this figure, when the engine speed Ne and the target torque Ttgt are lower than a predetermined value (including idle), a stop area for holding the balancer device in a stopped state is set, and the engine speed is higher than that. In the region where Ne and the target torque Ttgt are high, a drive region for driving the balancer device is set.
双方の領域間でエンジン1の運転領域が頻繁に推移したときのバランサ装置の駆動・停止(クラッチ機構25の断接)の繰り返しを防止すべく、双方の領域間にはヒステリシスが設定されている。このため、停止中のバランサ装置の駆動はエンジン1の運転領域が図中に実線で示す境界線を横切ったタイミングで実行され、駆動中のバランサ装置の停止はエンジン1の運転領域が図中に破線で示す境界線を横切ったタイミングで実行される。
Hysteresis is set between the two regions in order to prevent repeated driving / stopping of the balancer device (disconnection / disconnection of the clutch mechanism 25) when the operation region of the
そして、この図中に実線で示すバランサ装置の停止から駆動への切換を決定するための境界線が、上記したバランサ駆動基本係数として機能する。
例えば車両の定速走行時のように、比較的エンジン回転速度Ne及び目標トルクTtgtが低域に保たれている運転領域では、元々の主運動系に起因する2次振動レベルが低く、バランサ装置による振動低減作用が無くても顕著なこもり音は発生しないため快適性は確保できる。その反面、このような運転領域では、高回転&高トルク領域に比較するとバランサを駆動するためのエネルギーロスが相対的に大きいことから、燃費への影響が大である。
A boundary line for determining switching from stopping to driving of the balancer device indicated by a solid line in this figure functions as the balancer driving basic coefficient described above.
For example, in a driving region where the engine rotational speed Ne and the target torque Ttgt are kept relatively low, such as when the vehicle is traveling at a constant speed, the secondary vibration level resulting from the original main motion system is low, and the balancer device Even if there is no vibration reducing effect due to the above, no significant booming noise is generated, so comfort can be ensured. On the other hand, in such an operation region, the energy loss for driving the balancer is relatively large compared to the high rotation & high torque region, so that the influence on fuel consumption is large.
図7の制御マップでは、このようなエンジン運転領域が停止領域として設定されており、ECU31によりクラッチ機構25が切断されてバランサ装置が停止状態に保持される(クラッチ制御手段)。よって、バランサ装置を駆動するためのエネルギーロスが回避されて燃費向上を達成することができる。また、副次的な効果として、伝達機構のギヤ音の低減及び各ギヤの磨耗抑制を図ることもできる。
In the control map of FIG. 7, such an engine operation region is set as a stop region, and the
また、エンジン回転速度Neや目標トルクTtgtが増加するとエンジン1の主運動系に起因する2次振動によりこもり音が顕著になるが、図7の制御マップでは、このようなエンジン運転領域が駆動領域として設定されており、ECU31によりクラッチ機構25が接続されてバランサ装置が駆動される(クラッチ制御手段)。よって、エンジン1の主運動系による加振力が相殺されて、こもり音の抑制により快適性を保つことができる。
Further, when the engine rotational speed Ne and the target torque Ttgt are increased, a muffled noise becomes prominent due to the secondary vibration caused by the main motion system of the
一方、エンジン1の運転領域が停止領域にあるときに運転者によりアクセル踏込みが行われると、アクセル開度θacc及びエンジン回転速度Neの増加に伴い目標トルク変化率及びアクセル開度変化率が増加側に変化し、それらの値に基づき加速値が算出される(図5のステップS12)。運転者の加速意思が判定されると(図6のステップS26がYes)、バランサ駆動加速係数が算出される(図6のステップS34)。このバランサ駆動加速係数は、例えば図7中に実線及び破線の矢印で示すように、車両加速に伴う今後のエンジン1の運転領域の高回転・高トルク側への推移を予測したものとなる。
On the other hand, when the accelerator is depressed by the driver when the operation region of the
そして、バランサ駆動基本係数とバランサ駆動加速係数との比較に基づき、大の側の係数が採用される(図6のステップS28,36,38)。
車両の加速状態がそれほど急激なものではなく、例えば図7中に破線の矢印で示すように、バランサ駆動加速係数として表される高回転・高トルク側への推移後の運転領域が停止領域に留まる場合(運転領域が図中に実線で示す境界を横切らない場合)には、バランサ駆動加速係数≦バランサ駆動基本係数と判定してバランサ駆動基本係数が採用され、バランサ装置が停止状態に保持される。
Based on the comparison between the balancer drive basic coefficient and the balancer drive acceleration coefficient, the larger coefficient is adopted (steps S28, 36, and 38 in FIG. 6).
The acceleration state of the vehicle is not so abrupt. For example, as indicated by a broken arrow in FIG. 7, the operation region after the transition to the high rotation / high torque side expressed as the balancer drive acceleration coefficient is the stop region. If it stays (when the operation area does not cross the boundary indicated by the solid line in the figure), it is determined that the balancer drive acceleration coefficient is equal to or less than the balancer drive basic coefficient, and the balancer drive basic coefficient is adopted, and the balancer device is held in a stopped state. The
また、車両の加速状態が急激であり、図7中に実線の矢印で示すように、バランサ駆動加速係数として表される高回転・高トルク側への推移後の運転領域が駆動領域に突入する場合(運転領域が図中に実線で示す境界を横切る場合)には、バランサ駆動加速係数>バランサ駆動基本係数と判定してバランサ駆動加速係数が採用され、バランサ装置の駆動が開始される(加速対応指令手段)。 Further, the acceleration state of the vehicle is abrupt, and as shown by a solid line arrow in FIG. 7, the operation region after the transition to the high rotation / high torque side expressed as a balancer drive acceleration coefficient enters the drive region. In the case (when the operation region crosses the boundary indicated by the solid line in the figure), it is determined that the balancer drive acceleration coefficient> balancer drive basic coefficient, the balancer drive acceleration coefficient is adopted, and the balancer device is started to drive (acceleration Corresponding command means).
即ち、急激な車両の加速によりバランサ駆動加速係数に基づきエンジン1の運転領域が駆動領域に突入すると予測される場合には、実際に駆動領域に突入する以前にいち早くバランサ装置の駆動が開始される。結果として、駆動領域に比較してより低回転・低トルク側の停止領域内でクラッチ機構25が接続されることから、クラッチ機構25自体への負荷も伝達機構への負荷も大幅に軽減でき、その信頼性の向上や故障防止を達成することができる。
That is, when it is predicted that the operating region of the
また、駆動領域への突入によりエンジン回転速度Ne及び目標トルクTtgtが増大するとエンジン1の主運動系による加振力は直ちに増大するが、一方で、クラッチ機構25の機械的な応答性に起因して、バランサ装置の駆動開始により加振力が相殺され始めるには若干の遅れが生じる。このような遅れを防止するには、停止領域を縮小(駆動領域を拡大)してクラッチ機構25の駆動開始のタイミングを早める必要があるが、停止領域の縮小は、上記したバランサ装置の停止による燃費面でのメリットを阻害してしまう。本実施形態によれば、駆動領域への突入以前にいち早くバランサ装置の駆動が開始されるため、停止領域を縮小することなく、こもり音の抑制と燃費向上とを高次元で両立させることができる。
Further, when the engine rotational speed Ne and the target torque Ttgt are increased due to the entry into the drive region, the excitation force due to the main motion system of the
また、車両の加速に伴うエンジン1の運転領域の推移をバランサ駆動加速係数として予測した上で、制御マップの特性に対応するバランサ駆動基本係数との比較に基づき、具体的にエンジン1の運転領域が駆動領域に突入するか否かを判定している。よって、バランサ装置の駆動・停止を的確に判定でき、ひいては駆動領域への突入により加振力の相殺が必要な場合に限って適切にバランサ装置を駆動することができる。この要因も、こもり音の抑制と燃費向上との両立に貢献する。
Further, after predicting the transition of the operation region of the
また、図7の制御マップはエンジン回転速度Neのみならず目標トルクTtgtに応じて設定されており、それに対応してバランサ駆動加速係数もエンジン回転速度Neの増加のみならず目標トルクTtgtの増加も考慮して算出される。よって、目標トルクTtgtの増加により加振力の相殺が必要になった場合にも、適切にバランサ装置の駆動を開始してこもり音の抑制を図ることができる。但し、必ずしも目標トルクTtgtを考慮する必要はなく、エンジン回転速度Neのみに基づきバランサ装置の駆動・停止を行ってもよい。 Further, the control map of FIG. 7 is set according to the target torque Ttgt as well as the engine speed Ne, and the balancer driving acceleration coefficient corresponding to the increase in the engine speed Ne and the target torque Ttgt are correspondingly increased. Calculated with consideration. Therefore, even when it is necessary to cancel the excitation force due to an increase in the target torque Ttgt, it is possible to appropriately start driving the balancer device and suppress the booming noise. However, it is not always necessary to consider the target torque Ttgt, and the balancer device may be driven / stopped based only on the engine rotational speed Ne.
また、図7の制御マップでは、停止領域と駆動領域との間にヒステリシスが設定されているため、双方の領域間でエンジン1の運転領域が頻繁に推移した場合であってもバランサ装置の駆動・停止の繰り返しが回避される。よって、クラッチ機構25の無用な断接による消耗を未然に防止でき、この点も信頼性の向上や故障防止に貢献する。
また、エンジン1の冷却水温Twが低温の場合には駆動禁止判定値に基づきバランサ装置の駆動を禁止しているため、エンジン1が負担を受け易い冷態時のバランサ装置の駆動を防止できる。この点はエンジン自体の信頼性の向上や故障防止につながる。
Further, in the control map of FIG. 7, since hysteresis is set between the stop region and the drive region, the balancer device is driven even when the operation region of the
Further, when the cooling water temperature Tw of the
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、直列4気筒のMPIエンジン1のバランサ装置に具体化したが、エンジン1の形式等はこれに限るものではなく、任意に変更可能である。
また上記実施形態では、目標トルク変化率やアクセル開度変化率に基づき運転者の加速意思を判定したが、これに限るものではない。例えば車両が加速する際に、自動変速機では運転者のアクセル踏込みに応じてキックダウンが実行され、手動変速機ではシフトダウンに先立ち運転者によりクラッチが切断されてギヤが切り換えられる。よって、自動変速機では変速制御用のコントローラから入力されるキックダウン情報に基づき加速意思を判定してもよいし、手動変速機ではクラッチの切断操作やギヤの切換操作に基づき加速意思を判定してもよい。
This is the end of the description of the embodiment, but the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above-described embodiment, the balancer device of the in-line four-
In the above embodiment, the driver's intention to accelerate is determined based on the target torque change rate and the accelerator opening change rate. However, the present invention is not limited to this. For example, when the vehicle accelerates, in an automatic transmission, kickdown is executed in response to the driver's accelerator depression, and in a manual transmission, the clutch is disengaged by the driver and the gear is switched prior to downshifting. Therefore, in an automatic transmission, the intention to accelerate may be determined based on kick-down information input from a shift control controller. In a manual transmission, the intention to accelerate is determined based on a clutch disconnection operation or a gear switching operation. May be.
1 エンジン(内燃機関)
18 クランクシャフト
22 バランサシャフト
25 クラッチ機構
31 ECU(クラッチ制御手段、加速対応指令手段、冷態切換禁止手段)
33 水温センサ(温度検出手段)
1 engine (internal combustion engine)
18
33 Water temperature sensor (temperature detection means)
Claims (5)
前記クランクシャフトと前記バランサシャフトとの間に設けられ、接続及び切断に応じて前記クランクシャフトからの駆動力を前記バランサシャフトに伝達または遮断するクラッチ機構と、
前記内燃機関の回転速度が予め高回転側に設定された駆動領域にあるときに前記クラッチ機構を接続し、該内燃機関の回転速度が予め低回転側に設定された停止領域にあるときには前記クラッチ機構を切断するクラッチ制御手段と、
前記停止領域での前記クラッチ機構の切断中において運転者の加速意思を判定し、該加速意思有りと判定したときに前記クラッチ制御手段に前記クラッチ機構の接続を指令する加速対応指令手段と
を具備したことを特徴とする内燃機関のバランサ装置。 A balancer shaft that has an unbalanced mass and is rotatably supported by the internal combustion engine, and rotates in synchronization with the engine rotation by driving the crankshaft of the internal combustion engine to cancel the excitation force generated by the main motion system of the internal combustion engine When,
A clutch mechanism that is provided between the crankshaft and the balancer shaft and transmits or interrupts the driving force from the crankshaft to the balancer shaft according to connection and disconnection;
The clutch mechanism is connected when the rotation speed of the internal combustion engine is in a drive region set in advance on the high rotation side, and the clutch mechanism is connected when the rotation speed of the internal combustion engine is in a stop region set in advance on the low rotation side. Clutch control means for cutting the mechanism;
Accelerating corresponding command means for determining the driver's intention to accelerate while the clutch mechanism is disengaged in the stop region, and commanding the clutch control means to connect the clutch mechanism when it is determined that the acceleration intention is present. A balancer device for an internal combustion engine characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のバランサ装置。 The acceleration response command means calculates an acceleration coefficient that predicts a transition of the rotation speed of the internal combustion engine to a higher rotation side based on at least a driver's accelerator operation, and the rotation speed of the internal combustion engine is calculated based on the acceleration coefficient. 2. The balancer device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when it is determined that the vehicle enters the drive region, the intention to accelerate is considered to be present.
前記クラッチ制御手段は、前記内燃機関の回転速度と共に負荷に応じて前記駆動領域と前記停止領域とを判別する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関のバランサ装置。 The drive region is set on the high load side of the internal combustion engine, the stop region is set on the low load side of the internal combustion engine,
The balancer device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the clutch control means discriminates the drive region and the stop region according to a load together with a rotation speed of the internal combustion engine.
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の内燃機関のバランサ装置。 The balancer device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a hysteresis is set between the drive region and the stop region.
前記温度検出手段により検出された温度が低温側であるときに、前記加速対応指令手段が加速意思有りと判定している場合であっても前記クラッチ制御手段への前記クラッチ機構の接続指令を禁止する冷態切換禁止手段とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の内燃機関のバランサ装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the internal combustion engine;
When the temperature detected by the temperature detecting means is on a low temperature side, the clutch mechanism connection instruction to the clutch control means is prohibited even when the acceleration response command means determines that there is an intention to accelerate. The balancer device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising a cold state switching prohibiting means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014259072A JP6365840B2 (en) | 2014-12-22 | 2014-12-22 | Balancer device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014259072A JP6365840B2 (en) | 2014-12-22 | 2014-12-22 | Balancer device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016118171A JP2016118171A (en) | 2016-06-30 |
JP6365840B2 true JP6365840B2 (en) | 2018-08-01 |
Family
ID=56243999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014259072A Expired - Fee Related JP6365840B2 (en) | 2014-12-22 | 2014-12-22 | Balancer device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6365840B2 (en) |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5884443U (en) * | 1981-12-02 | 1983-06-08 | トヨタ自動車株式会社 | Automotive power plant |
JPS6069344A (en) * | 1983-08-31 | 1985-04-20 | Mazda Motor Corp | Balancer device of engine with controlled number of operating cylinder |
JPS60122051U (en) * | 1984-01-25 | 1985-08-17 | 三菱自動車工業株式会社 | Variable inertial mass type flywheel device |
JPS63111343A (en) * | 1986-10-29 | 1988-05-16 | Toyota Motor Corp | Engine with balance shaft |
JPH05106686A (en) * | 1991-10-18 | 1993-04-27 | Mitsubishi Motors Corp | Engine controlling number of cylinders |
JPH10280973A (en) * | 1997-04-08 | 1998-10-20 | Otix:Kk | Blancer mechanism for internal combustion engine, and its driving method |
JP2002357246A (en) * | 2001-06-01 | 2002-12-13 | Nippon Soken Inc | Balance shaft mechanism of internal combustion engine |
DE102011080601A1 (en) * | 2011-08-08 | 2013-02-14 | Ford Global Technologies, Llc | Method for balancing the inertial forces of an internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out such a method |
DE102011080602B4 (en) * | 2011-08-08 | 2018-03-01 | Ford Global Technologies, Llc | Method for operating an internal combustion engine with mass balance |
JP5880067B2 (en) * | 2012-01-19 | 2016-03-08 | いすゞ自動車株式会社 | Internal combustion engine and control method thereof |
-
2014
- 2014-12-22 JP JP2014259072A patent/JP6365840B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016118171A (en) | 2016-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7934485B2 (en) | Internal combustion engine control device | |
JP6076146B2 (en) | Vehicle control device | |
JP2008075689A (en) | Transmission control device of continuously variable transmission | |
JP5063380B2 (en) | Control method for internal combustion engine | |
JP6365840B2 (en) | Balancer device for internal combustion engine | |
JP4120614B2 (en) | Start control device for internal combustion engine | |
JP6388078B2 (en) | Control device for internal combustion engine for vehicle | |
JP3914122B2 (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
JP2004084829A (en) | Controller for vehicle | |
JP5071349B2 (en) | Control device for vehicle with clutch mechanism | |
JP5742646B2 (en) | Engine start control device | |
JP5742647B2 (en) | Torque base control device | |
JP2012219761A (en) | Vehicle control apparatus | |
JP2007154832A (en) | Control device for engine | |
JP6123222B2 (en) | Engine control device | |
JP5742645B2 (en) | Engine start control device | |
JP2011085067A (en) | Controller for internal combustion engine | |
JP2012052468A (en) | Engine control device | |
JP2006046209A (en) | Controller for internal combustion engine | |
JP2014080931A (en) | Engine control device | |
KR101175880B1 (en) | Apparatus and method for controlling switch of state of cylinder | |
JP5157832B2 (en) | Vehicle control device | |
JP5161844B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5556940B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5182039B2 (en) | Vehicle control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180530 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180606 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180619 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6365840 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |