JP2020159229A - 判定装置、判定方法及び、判定プログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】フライホイールの共振発生を高精度に判定する。【解決手段】出力軸１１にフライホイール２０が設けられるエンジン１０の判定装置であって、出力軸１１の回転数を取得する回転数取得部１１０と、エンジン１０の始動から取得される回転数が、フライホイール２０の共振回転領域の上限閾値を超えている状態を所定の第１期間以上継続した場合には、共振しないと判定する一方、取得される回転数が共振回転領域の下限閾値を超えた時から所定の第２期間が経過するまで間に、回転数が上限閾値を超えている状態を第１期間以上継続しなかった場合には、共振すると判定する共振判定部１２０とを備えた。【選択図】図２

Description

本開示は、判定装置、判定方法及び、判定プログラムに関し、特に、出力軸（クランクシャフト）にフライホイールが設けられるエンジンの判定装置、判定方法及び、判定プログラムに関するものである。
一般に、エンジンのクランクシャフトの端部には、クランクシャフトの回転を慣性力によって安定化させるフライホイールが設けられる場合がある。
この種のフライホイールとして、例えば、クランクシャフトに配されるプライマリフライホイールと、クラッチ側に配されるセカンダリフライホイールとを、トーションスプリング等の弾性部材で連結したデュアルマスフライホイールが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−６９２０６号公報
上記デュアルマスフライホイールは、質量マスとしての一対のフライホイールと、弾性部材としてのトーションスプリングとを備えているため、共振回転領域（固有振動数帯域）を有する。このような共振回転領域がエンジンの通常回転領域に存在すると、通常運転時に大きな振動等を引き起こしてしまうため、共振回転領域はアイドリング回転数以下の回転領域に設定するのが一般的である。
しかしながら、デュアルマスフライホイールの共振回転領域がアイドル回転数以下の領域に存在すると、エンジンを始動した際には必ず共振回転領域を通過することになる。このため、エンジンを始動する度に、クランクシャフトとフライホイールとの共振現象を生じる可能があり、デュアルマスフライホイールの耐久性を低下させる要因となる。
本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、フライホイールの共振発生を高精度に判定することを目的とする。
本開示の装置は、出力軸にフライホイールが設けられるエンジンの判定装置であって、前記出力軸の回転数を取得する回転数取得部と、前記エンジンの始動から前記回転数取得部により取得される前記回転数が、前記フライホイールの共振回転領域の上限閾値を超えている状態を所定の第１期間以上継続した場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振しないと判定する一方、取得される前記回転数が前記共振回転領域の下限閾値を超えた時から所定の第２期間が経過するまで間に、該回転数が前記上限閾値を超えている状態を前記第１期間以上継続しなかった場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振すると判定する共振判定部と、を備えることを特徴とする。
また、前記第２期間が前記第１期間よりも長い期間で設定されていることが好ましい。
また、前記共振判定部により、前記フライホイールが共振すると判定されると、前記エンジンを強制的に停止させるエンジン強制停止制御部をさらに備えることが好ましい。
本開示の方法は、出力軸にフライホイールが設けられるエンジンの判定方法であって、前記エンジンの始動から前記出力軸の回転数を取得すると共に、取得される前記回転数が、前記フライホイールの共振回転領域の上限閾値を超えている状態を所定の第１期間以上継続した場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振しないと判定する一方、取得される前記回転数が前記共振回転領域の下限閾値を超えた時から所定の第２期間が経過するまで間に、該回転数が前記上限閾値を超えている状態を前記第１期間以上継続しなかった場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振すると判定することを特徴とする。
本開示のプログラムは、出力軸にフライホイールが設けられるエンジンのコンピュータを、前記出力軸の回転数を取得する回転数取得部、前記エンジンの始動から前記回転数取得部により取得される前記回転数が、前記フライホイールの共振回転領域の上限閾値を超えている状態を所定の第１期間以上継続した場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振しないと判定する一方、取得される前記回転数が前記共振回転領域の下限閾値を超えた時から所定の第２期間が経過するまで間に、該回転数が前記上限閾値を超えている状態を前記第１期間以上継続しなかった場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振すると判定する共振判定部、として機能させることを特徴とする。
本開示の技術によれば、フライホイールの共振発生を高精度に判定することができる。
本実施形態に係る車両に搭載された動力伝達系の一部を示す模式的な全体構成図である。 本実施形態に係る制御装置及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。 （Ａ）は、デュアルマスフライホイールに共振が発生しないと判定された場合の、プライマリフライホイールの回転数の経時変化の一例を模式的に示すタイムチャート図であり、（Ｂ）は、デュアルマスフライホイールに共振が発生すると判定された場合の、プライマリフライホイールの回転数の経時変化の一例を模式的に示すタイムチャート図である。
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る判定装置、判定方法及び、判定プログラムを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１は、本実施形態に係る車両に搭載された動力伝達系の一部を示す模式的な全体構成図である。
図１に示すように、車両１には駆動力源の一例として、エンジン１０が搭載されている。エンジン１０のクランクシャフト１１（本開示の出力軸）には、デュアルマスフライホイール２０を介してクラッチ装置３０が接続されている。また、クラッチ装置３０には、何れも不図示のトランスミッション、プロペラシャフト、デファレンシャルギヤ及び、ドライブシャフト等を介して駆動輪が接続されている。
デュアルマスフライホイール２０は、主として、エンジン１０側のプライマリフライホイール２１と、クラッチ装置３０側のセカンダリフライホイール２２と、トーションスプリング２３とを備えて構成されている。
プライマリフライホイール２１は、所定の質量を有する略円環状に形成されており、クランクシャフト１１に一体回転可能に設けられている。プライマリフライホイール２１の内周側には、ハブ２４が設けられている。また、プライマリフライホイール２１の外周側には、リングギヤ２５が設けられている。
リングギヤ２５は、ピニオンギヤ４０と噛合する。ピニオンギヤ４０には、不図示のワンウェイクラッチ等を介してスタータモータ４１が接続されている。エンジン１０の始動時には、スタータモータ４１の動力が、ピニオンギヤ４０、リングギヤ２５、プライマリフライホイール２１を経由してクランクシャフト１１に伝達され、エンジン１０をクランキングさせるようになっている。スタータモータ４１の駆動は、制御装置１００からの指令に応じて制御される。
セカンダリフライホイール２２は、所定の質量を有する略円環状に形成されており、その内周側をハブ２４の外周にベアリング２６を介して回転自在に支持されている。セカンダリフライホイール２２の前端側には、円環状のフランジ２７が一体回転可能に設けられている。フランジ２７とプライマリフライホイール２１との間には、トーションスプリング２３が配されており、プライマリフライホイール２１とセカンダリフライホイール２２とが、トーションスプリング２３及びフランジ２７を介して回転方向に互いに連結されている。
セカンダリフライホイール２２の後側面には、クラッチ装置３０のクラッチディスク３１と対向するクラッチ摩擦面が形成されている。また、セカンダリフライホイール２２の後側面には、クラッチカバー３２が固定されている。クラッチカバー３２内には、クラッチディスク３１を押圧するプレッシャプレート３３、ダイヤフラムスプリング３４、変速機入力軸３５に設けられたレリーズベアリング３６等、クラッチ装置３０の各構成要素が設けられている。
車両１には、クランクシャフト１１からエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ９０が設けられている。エンジン回転数センサ９０により検出されるエンジン回転数Ｎｅは、電気的に接続された制御装置１００に送信される。また、車両１に搭載されたエンジン１０には、不図示の燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ９１が設けられている。インジェクタ９１の燃料噴射は、電気的に接続された制御装置１００からの指令に応じて制御される。
図２は、本実施形態に係る制御装置１００及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。
制御装置１００は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互いにバス等で接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備え、判定プログラムを実行する。
また、制御装置１００は、判定プログラムの実行により、エンジン回転数取得部１１０（回転数取得部）、共振判定部１２０及び、エンジン強制停止制御部１３０を備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
エンジン回転数取得部１１０は、エンジン回転数センサ９０から送信されるエンジン回転数Ｎｅ（プライマリフライホイール２１の回転数に相当）を取得する。エンジン回転数取得部１１０により取得されるエンジン回転数Ｎｅは、共振判定部１２０に送信される。
共振判定部１２０は、エンジン回転数取得部１１０から送信されるエンジン回転数Ｎｅと、デュアルマスフライホイール２０の共振回転領域（固有振動数帯域）とを比較することにより、デュアルマスフライホイール２０にクランクシャフト１１との共振が発生するか否かを判定する。以下、共振判定部１２０による具体的な判定処理を説明する。なお、以下の説明において、デュアルマスフライホイール２０の共振回転領域は、アイドリング回転数（例えば、約６００ｒｐｍ）よりも低い領域に設定されているものとするが、共振回転領域はアイドリング回転数よりも高い領域に設定されてもよい。
図３（Ａ）は、デュアルマスフライホイール２０に共振が発生しないと判定された場合の、プライマリフライホイール２１の回転数（エンジン回転数Ｎｅに相当）の経時変化の一例を模式的に示すタイムチャート図である。なお、以下では、プライマリフライホイール２１の回転数を単にエンジン回転数Ｎｅとして説明する。
時刻ｔ０において、エンジン１０が始動すると、エンジン回転数Ｎｅは周期的に変動しながら次第に上昇する。ここで、エンジン１０の始動には、運転者による不図示のイグニッションスイッチのＯＮ操作に伴う始動、また、車両１がアイドリングストップ機能を備えていれば、アイドリングストップ条件の解除に伴うエンジン１０の再始動も含まれるものとする。
エンジン回転数Ｎｅが時刻ｔ１にて共振回転領域の下限閾値ＮＭｉｎを超え、さらに、時刻ｔ２にて共振回転領域の上限閾値ＮＭａｘを超えると、共振判定部１２０は、制御装置１００のタイマ１４０による計時を開始する。そして、共振判定部１２０は、時刻ｔ２から時刻ｔ３に至る所定の第１期間に亘って、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域の上限閾値ＮＭａｘを継続して超えている場合には、デュアルマスフライホイール２０に共振が発生しないと判定する。
このように、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域の上限閾値ＮＭａｘを超えている状態が所定の第１期間以上継続したことをもって、デュアルマスフライホイール２０を共振しないと判定することで、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域の上限閾値ＮＭａｘを瞬間的に超え、再度共振回転領域まで低下してしまった場合等に、共振が発生しないと誤判定することを効果的に防止できるようになっている。
なお、共振判定部１２０は、図３（Ａ）中に破線Ｌで示すように、エンジン回転数Ｎｅが、時刻ｔ２にて共振回転領域の上限閾値ＮＭａｘを超えた後、時刻ｔ３に至るよりも前に上限閾値ＮＭａｘを下回った場合には、タイマ１４０による計時をリセットする。このように、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域の上限閾値ＮＭａｘを超える状態を所定の第１期間継続できなかった場合には、タイマ１４０の計時による累積時間を一旦リセットすることで、判定精度の向上が図られるようになる。
図３（Ｂ）は、デュアルマスフライホイール２０に共振が発生すると判定された場合の、プライマリフライホイール２１の回転数（エンジン回転数Ｎｅ）の経時変化の一例を模式的に示すタイムチャート図である。
時刻ｔ０において、エンジン１０が始動すると、エンジン回転数Ｎｅは周期的に変動しながら次第に上昇する。時刻ｔ１にて、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域の下限閾値ＮＭｉｎを超えると、共振判定部１２０は、制御装置１００のタイマ１４０による計時を開始する。そして、共振判定部１２０は、時刻ｔ１から時刻ｔ４に至る所定の第２期間（所定の第１期間よりも長い期間）が経過するまでの間に、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域の上限閾値ＮＭａｘを超える状態を所定の第１期間以上継続しなかった場合には、デュアルマスフライホイール２０に共振が発生すると判定する。
このように、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域の下限閾値ＮＭｉｎを超えた時から所定の第２期間が経過するまで間に、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域の上限閾値ＮＭａｘを超えている状態を所定の第１期間以上継続できなかった場合に、デュアルマスフライホイール２０を共振すると判定することで、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域内及び該領域の付近に留まって変動している状態を効果的に判別することが可能となり、判定精度の向上を図ることができるようになる。
図２に戻り、エンジン強制停止制御部１３０は、共振判定部１２０によりデュアルマスフライホイール２０が共振すると判定されると、インジェクタ９１の燃料噴射を停止させることにより、エンジン１０を強制的にストールさせる強制停止制御を実行する。強制停止制御が実行されると、当該情報は運転室に設けられた表示装置２００に表示される。このように、デュアルマスフライホイール２０に共振の可能性がある場合には、エンジン１０を強制的にストールさせて共振の発生を未然に回避することにより、デュアルマスフライホイール２０の耐久性の低下を効果的に防止することが可能になる。
なお、強制停止制御の実行回数等の各種情報は、不図示の外部通信装置により車両１の管理基地局等に送信してもよい。また、エンジン１０を強制的にストールさせる手法は、インジェクタ９１の燃料噴射を停止させる手法に限定されず、動力伝達系の一部を強制的に接続してエンジン１０に負荷を掛ける等、他の手法により行ってもよい。
以上詳述した本実施形態によれば、エンジン１０の始動からエンジン回転数Ｎｅ（プライマリフライホイール２１の回転数）を取得すると共に、取得されるエンジン回転数Ｎｅが、プライマリフライホイール２１の共振回転領域の上限閾値ＮＭａｘを超えている状態を所定の第１期間以上継続した場合には、デュアルマスフライホイール２０に共振は発生しないと判定する一方、取得されるエンジン回転数Ｎｅが共振回転領域の下限閾値ＮＭｉｎを超えた時から所定の第２期間が経過するまで間に、エンジン回転数Ｎｅが上限閾値ＮＭａｘを超えている状態を第１期間以上継続しなかった場合には、デュアルマスフライホイール２０に共振が発生すると判定するように構成されている。
これにより、エンジン１０の始動からエンジン回転数Ｎｅが速やかに上昇して完爆に至る状態と、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域の上限閾値ＮＭａｘを瞬間的に超えて再度低下してしまう状態や、エンジン回転数Ｎｅが共振回転領域に留まって変動している状態とを効果的に判別することが可能となり、共振発生の判定精度を確実に向上することが可能になる。
また、デュアルマスフライホイール２０に共振が発生すると判定された場合には、エンジン１０の燃料噴射を停止させて、エンジン１０を強制的にストールするように構成されている。これにより、デュアルマスフライホイール２０の共振発生を未然に回避することが可能となり、デュアルマスフライホイール２０の耐久性の低下を効果的に防止ることができる。
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、上記実施形態は、デュアルマスフライホイール２０を備えるエンジン１０に適用されるものとして説明したが、シングルマスフライホイールを備えるエンジンにも適用することが可能である。また、本開示の適用は、車両１のエンジン１０に限定されず、フライホイールを備えるエンジンであれば、発電機等、他の産業機械のエンジンにも広く適用することが可能である。
１０ エンジン
１１ クランクシャフト（出力軸）
２０ デュアルマスフライホイール（フライホイール）
２１ プライマリフライホイール
２２ セカンダリフライホイール
２３ トーションスプリング
９０ エンジン回転数センサ
９１ インジェクタ
１００ 制御装置
１１０ エンジン回転数取得部（回転数取得部）
１２０ 共振判定部
１３０ エンジン強制停止制御部

Claims (5)

  1. 出力軸にフライホイールが設けられるエンジンの判定装置であって、
    前記出力軸の回転数を取得する回転数取得部と、
    前記エンジンの始動から前記回転数取得部により取得される前記回転数が、前記フライホイールの共振回転領域の上限閾値を超えている状態を所定の第１期間以上継続した場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振しないと判定する一方、取得される前記回転数が前記共振回転領域の下限閾値を超えた時から所定の第２期間が経過するまで間に、該回転数が前記上限閾値を超えている状態を前記第１期間以上継続しなかった場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振すると判定する共振判定部と、を備える
    ことを特徴とする判定装置。
  2. 前記第２期間が前記第１期間よりも長い期間で設定されている
    請求項１に記載の判定装置。
  3. 前記共振判定部により、前記フライホイールが共振すると判定されると、前記エンジンを強制的に停止させるエンジン強制停止制御部をさらに備える
    請求項１又は２に記載の判定装置。
  4. 出力軸にフライホイールが設けられるエンジンの判定方法であって、
    前記エンジンの始動から前記出力軸の回転数を取得すると共に、取得される前記回転数が、前記フライホイールの共振回転領域の上限閾値を超えている状態を所定の第１期間以上継続した場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振しないと判定する一方、取得される前記回転数が前記共振回転領域の下限閾値を超えた時から所定の第２期間が経過するまで間に、該回転数が前記上限閾値を超えている状態を前記第１期間以上継続しなかった場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振すると判定する
    ことを特徴とする判定方法。
  5. 出力軸にフライホイールが設けられるエンジンのコンピュータを、
    前記出力軸の回転数を取得する回転数取得部、
    前記エンジンの始動から前記回転数取得部により取得される前記回転数が、前記フライホイールの共振回転領域の上限閾値を超えている状態を所定の第１期間以上継続した場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振しないと判定する一方、取得される前記回転数が前記共振回転領域の下限閾値を超えた時から所定の第２期間が経過するまで間に、該回転数が前記上限閾値を超えている状態を前記第１期間以上継続しなかった場合には、前記フライホイールを前記出力軸と共振すると判定する共振判定部、として機能させる
    ことを特徴とする判定プログラム。
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