JP2511932B2 - 内燃機関のトルク制御装置 - Google Patents
内燃機関のトルク制御装置Info
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
- F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
- B60W30/18—Propelling the vehicle
- B60W30/20—Reducing vibrations in the driveline
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B75/06—Engines with means for equalising torque
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/18—Control of the engine output torque
- F02D2250/24—Control of the engine output torque by using an external load, e.g. a generator
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関に係り、特に運転時の燃焼圧力変
動等によつて生ずるトルク変動およびそのトルク変動が
誘起するシリンダブロツクの振動を低減するために好適
な内燃機関に関する。
動等によつて生ずるトルク変動およびそのトルク変動が
誘起するシリンダブロツクの振動を低減するために好適
な内燃機関に関する。
従来、内燃機関では、混合気の吸入圧縮、燃焼ガスの
膨張等による気筒内圧力の変化と、クランク軸に対する
コネクテイングロツドの角度の変化とによつて、いわゆ
るガストルクが変動することおよび回転慣性力の変動に
より慣性トルクが変動することは、周知のことである。
このようなトルク変動が内燃機関によつて運転される各
種機器に伝達されると、それらの機器にねじり振動が発
生し、性能の低下又は機器の損傷等にまねくため、内燃
機関の発生するトルク変動を十分低減させる必要があ
る。また、このトルク変動の反作用は、シリンダブロツ
クから内燃機関を支持する部材へ伝達され、その部材を
振動させ騒音を増大させるので、このような振動も低減
させる必要がある。
膨張等による気筒内圧力の変化と、クランク軸に対する
コネクテイングロツドの角度の変化とによつて、いわゆ
るガストルクが変動することおよび回転慣性力の変動に
より慣性トルクが変動することは、周知のことである。
このようなトルク変動が内燃機関によつて運転される各
種機器に伝達されると、それらの機器にねじり振動が発
生し、性能の低下又は機器の損傷等にまねくため、内燃
機関の発生するトルク変動を十分低減させる必要があ
る。また、このトルク変動の反作用は、シリンダブロツ
クから内燃機関を支持する部材へ伝達され、その部材を
振動させ騒音を増大させるので、このような振動も低減
させる必要がある。
このような課題に対して、従来から内燃機関に発生す
る回転トルク変動のトルク増大時に同期してクランク軸
に逆トルクを発生させて、回転トルク変動を抑制させる
方法などが提案されていた。
る回転トルク変動のトルク増大時に同期してクランク軸
に逆トルクを発生させて、回転トルク変動を抑制させる
方法などが提案されていた。
（例、特開昭58−185938号公報，特開昭55−1431号公
報）又、特開昭61−200333号公報には、基準アイドル角
速度を基準角速度として用い、検出されたクランク軸の
回転角速度が基準値より低いときは、電機子巻線へ供給
される多相交流の位相を基準値との偏差に応じた量だけ
進ませ、高いときは多相交流を遮断するエンジンのトル
ク変動抑制装置が開示されている。
報）又、特開昭61−200333号公報には、基準アイドル角
速度を基準角速度として用い、検出されたクランク軸の
回転角速度が基準値より低いときは、電機子巻線へ供給
される多相交流の位相を基準値との偏差に応じた量だけ
進ませ、高いときは多相交流を遮断するエンジンのトル
ク変動抑制装置が開示されている。
又、特開昭58−126434号公報，特開昭59−158331号公
報には、クランク角センサ等から入力されるクランク角
データや絞り弁開度等からのデータに基づいてエンジン
の１サイクル中の各行程を検知してモータの電力供給，
停止を制御する内燃機関のトルク平滑化装置が開示され
ている。
報には、クランク角センサ等から入力されるクランク角
データや絞り弁開度等からのデータに基づいてエンジン
の１サイクル中の各行程を検知してモータの電力供給，
停止を制御する内燃機関のトルク平滑化装置が開示され
ている。
しかし、従来技術では、内燃機関の発生する変動トル
クに十分に同期させて逆負荷トルクを発生させることは
次に説明する内容により実現が難しかつた。すなわち、
高速で変動する変動トルクを検出し、この変動トルクを
打ち消すに必要な負荷トルク量を演算し、何らかの制御
手段により負荷トルクを変化させるには、検出−演算−
制御の一連の処理を機関回転速度の上昇に伴い高速化せ
ねばならず、既存の制御技術では対応が難しいというこ
とである。
クに十分に同期させて逆負荷トルクを発生させることは
次に説明する内容により実現が難しかつた。すなわち、
高速で変動する変動トルクを検出し、この変動トルクを
打ち消すに必要な負荷トルク量を演算し、何らかの制御
手段により負荷トルクを変化させるには、検出−演算−
制御の一連の処理を機関回転速度の上昇に伴い高速化せ
ねばならず、既存の制御技術では対応が難しいというこ
とである。
ここで、内燃機関の発生する変動トルク曲線の一例と
して、第７図は内燃機関の一つの気筒のガストルク変動
を示したものである。すなわち、４サイクル機関では吸
入−圧縮−着火−排気の４行程（機関１回転）はクラン
ク回転角にして720℃（２回転）に相当するが、着火直
後では燃焼ガス圧で非常に大きなトルク変動が生じてい
る。もし４気筒であれば、180゜遅れで同一のトルク変
動が４回重ね合わされたものが機関１回転中のガストル
ク変動である。そしてこれに回転慣性力の変動による慣
性トルク変動が加わつたものが実際の機関が発生する変
動トルクになる。
して、第７図は内燃機関の一つの気筒のガストルク変動
を示したものである。すなわち、４サイクル機関では吸
入−圧縮−着火−排気の４行程（機関１回転）はクラン
ク回転角にして720℃（２回転）に相当するが、着火直
後では燃焼ガス圧で非常に大きなトルク変動が生じてい
る。もし４気筒であれば、180゜遅れで同一のトルク変
動が４回重ね合わされたものが機関１回転中のガストル
ク変動である。そしてこれに回転慣性力の変動による慣
性トルク変動が加わつたものが実際の機関が発生する変
動トルクになる。
このように内燃機関に発生する変動トルクはクランク
回転角度によつて急激かつ複雑に変化するため、変動ト
ルクに追従してリアルタイムに補機の吸収する負荷トル
クを変化させるのは困難である。しかしながら、機関の
運転速度が一定のとき、機関１回転について見た場合、
変動トルクは機関１回転を１周期として繰返される周期
脈動現象である。したがつて同一のクランク回転角度に
ついて見れば、その値はあまり変化しない。
回転角度によつて急激かつ複雑に変化するため、変動ト
ルクに追従してリアルタイムに補機の吸収する負荷トル
クを変化させるのは困難である。しかしながら、機関の
運転速度が一定のとき、機関１回転について見た場合、
変動トルクは機関１回転を１周期として繰返される周期
脈動現象である。したがつて同一のクランク回転角度に
ついて見れば、その値はあまり変化しない。
一方、この変動トウクと補機等で吸収される負荷トル
クの差（残差トルク）は、クランク軸に対しては回転速
度変動となつて現われ、トルクが増大方向にあるときは
回転速度は上昇し、逆に減少方向にあるときは回転速度
は下降する。したがつて、このクランク軸の回転速度変
動を何らかの手段によつて検知し、これが０になるよう
に負荷トルク量を制御すれば、残差トルクは０になりト
ルク変動による各種機器のねじり振動やその反作用によ
って生じる内燃機関の支持部材の振動騒音の発生などの
問題を解決できる。
クの差（残差トルク）は、クランク軸に対しては回転速
度変動となつて現われ、トルクが増大方向にあるときは
回転速度は上昇し、逆に減少方向にあるときは回転速度
は下降する。したがつて、このクランク軸の回転速度変
動を何らかの手段によつて検知し、これが０になるよう
に負荷トルク量を制御すれば、残差トルクは０になりト
ルク変動による各種機器のねじり振動やその反作用によ
って生じる内燃機関の支持部材の振動騒音の発生などの
問題を解決できる。
ところで、特開昭61−200333公報に開示のものは、基
準アイドル角速度を基準角速度としてのその偏差に応じ
て進み角を制御しているだけのものであり、基本的に実
トルク変動を検出しないオープンループの制御であり、
内燃機関の運転状態の変化によるトルク変動の変化に対
応することは困難なものであった。
準アイドル角速度を基準角速度としてのその偏差に応じ
て進み角を制御しているだけのものであり、基本的に実
トルク変動を検出しないオープンループの制御であり、
内燃機関の運転状態の変化によるトルク変動の変化に対
応することは困難なものであった。
又、特開昭58−126434号公報，特開昭59−158331号公
報に開示のものも、低減すべきトルク変動を検出してい
く訳ではなく、内燃機関の運転状態の変化によるトルク
変動の変化に対応することは困難なものであった。
報に開示のものも、低減すべきトルク変動を検出してい
く訳ではなく、内燃機関の運転状態の変化によるトルク
変動の変化に対応することは困難なものであった。
本発明の目的は、内燃機関の運転状態の変化によるト
ルク変動の変化にも対応でき、主動力伝達系と補機駆動
伝達系を設けた内燃機関のトルク変動を低減できる内燃
機関のトルク制御装置を提供することにある。
ルク変動の変化にも対応でき、主動力伝達系と補機駆動
伝達系を設けた内燃機関のトルク変動を低減できる内燃
機関のトルク制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の内燃機関のトル
ク制御装置は、主動力伝達系と補機駆動伝達系とを設け
た内燃機関において、補機としての動作ができるモータ
ジェネレータを備え、内燃機関が発生するトルク変動を
クランク軸１回転中においてＮ分割された各クランク回
転角毎に検出されるパルスに基づいて得られる実回転速
度と該実回転速度を機関１回転中で平均して得られる平
均回転速度の差分として得られる回転速度変動として前
記各クランク回転角毎に逐次演算し、少なくとも過去１
回転前の前記各クンラク回転角における前記回転速度変
動情報に基づいて、機関の実回転速度が平均回転速度よ
り大きいときは、前記モータジェネレータを発電機とし
て動作させてトルクを吸収し、前記実回転速度が平均回
転速度より小さいときは、前記モータジェネレータを電
動機として動作させてトルクを発生するように切換え
て、前記モータジェネレータが発生あるいは吸収するト
ルクを制御し、前記主動力伝達系へ伝達される変動トル
クを低減することを特徴とするものである。
ク制御装置は、主動力伝達系と補機駆動伝達系とを設け
た内燃機関において、補機としての動作ができるモータ
ジェネレータを備え、内燃機関が発生するトルク変動を
クランク軸１回転中においてＮ分割された各クランク回
転角毎に検出されるパルスに基づいて得られる実回転速
度と該実回転速度を機関１回転中で平均して得られる平
均回転速度の差分として得られる回転速度変動として前
記各クランク回転角毎に逐次演算し、少なくとも過去１
回転前の前記各クンラク回転角における前記回転速度変
動情報に基づいて、機関の実回転速度が平均回転速度よ
り大きいときは、前記モータジェネレータを発電機とし
て動作させてトルクを吸収し、前記実回転速度が平均回
転速度より小さいときは、前記モータジェネレータを電
動機として動作させてトルクを発生するように切換え
て、前記モータジェネレータが発生あるいは吸収するト
ルクを制御し、前記主動力伝達系へ伝達される変動トル
クを低減することを特徴とするものである。
上記のように構成しているので、主動力伝達系と補機
駆動伝達系を設けた内燃機関において、トルク変動によ
るクランクの回転速度変動を検出でき、各クランク回転
角度において回転速度変動を０にするために必要なモー
タジェネレータが吸収あるいは発生するトルク量を計算
し、機関１回転後において、この計算された制御量に基
づいてトルク制御を行うことができる。例えば、モータ
ジェネレータが発電機として動作するときには出力電流
を増減させることによって吸収トルク量を増減すること
ができ、また、電動機として動作するときには、界磁電
流を増減させることによって発生トルク量を増減するこ
とができ、トルク制御が達成できる。
駆動伝達系を設けた内燃機関において、トルク変動によ
るクランクの回転速度変動を検出でき、各クランク回転
角度において回転速度変動を０にするために必要なモー
タジェネレータが吸収あるいは発生するトルク量を計算
し、機関１回転後において、この計算された制御量に基
づいてトルク制御を行うことができる。例えば、モータ
ジェネレータが発電機として動作するときには出力電流
を増減させることによって吸収トルク量を増減すること
ができ、また、電動機として動作するときには、界磁電
流を増減させることによって発生トルク量を増減するこ
とができ、トルク制御が達成できる。
すなわち、内燃機関の全てのクランク回転角度におい
て、過去のクランク軸回転時の回転速度変動からこれを
０もしくは最小とするのに必要な制御量を算出し、モー
タジェネレータの吸収あるいは発生トルク量を制御する
ことにより、クランク軸の各角度で変動トルクを確実に
小さくすることができる。
て、過去のクランク軸回転時の回転速度変動からこれを
０もしくは最小とするのに必要な制御量を算出し、モー
タジェネレータの吸収あるいは発生トルク量を制御する
ことにより、クランク軸の各角度で変動トルクを確実に
小さくすることができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は、本発明の第１実施例に係り、その構成を概略的
に示したものである。第１図において、内燃機関１は、
機関本体２と、クランク角センサを内蔵したデイストリ
ビユータ３と、機関からＶベルト４により駆動され、機
関本体２と一体に取付けられているモータジエネレータ
５とを備えている。モータジエネレータ５は、発電機あ
るいは電動機としての動作を切り換えながら行うことが
できる。モータジエネレータ５が発電機として動作する
ときは、発電機の出力電流を増減させることによつて、
モータジエネレータが吸収するトルク量を増減すること
ができ、また、電動機として動作するときは、電動機の
界磁電流を増減させることによつて、モータジエネレー
タが発生するトルク量を増減することができる。
１図は、本発明の第１実施例に係り、その構成を概略的
に示したものである。第１図において、内燃機関１は、
機関本体２と、クランク角センサを内蔵したデイストリ
ビユータ３と、機関からＶベルト４により駆動され、機
関本体２と一体に取付けられているモータジエネレータ
５とを備えている。モータジエネレータ５は、発電機あ
るいは電動機としての動作を切り換えながら行うことが
できる。モータジエネレータ５が発電機として動作する
ときは、発電機の出力電流を増減させることによつて、
モータジエネレータが吸収するトルク量を増減すること
ができ、また、電動機として動作するときは、電動機の
界磁電流を増減させることによつて、モータジエネレー
タが発生するトルク量を増減することができる。
前記モータジエネレータ５の吸収あるいは発生トルク
を制御する制御系は、マイクロコンピュータ６と、この
指令を受けてモータジエネレータ５の動作を発電機と電
動機のいずれかに切り換え、出力電流あるいは界磁電流
を増減させるトルク制御部７とで構成される。マイクロ
コンピユータ６は、内燃機関１の変動トルクを回転速度
変動の形で検出するために、クランク角センサの出力パ
ルス（詳細は第２図参照）をクロツクして時々刻々の回
転速度変動値を演算し、この回転速度変動値が０になる
ために必要なモータジエネレータ５の動作の切り換えの
クランク角度及びモータジエネレータの出力電流あるい
は磁界電流の大きさを算出して、機関１回転後にトルク
制御部７に指令値を送る。
を制御する制御系は、マイクロコンピュータ６と、この
指令を受けてモータジエネレータ５の動作を発電機と電
動機のいずれかに切り換え、出力電流あるいは界磁電流
を増減させるトルク制御部７とで構成される。マイクロ
コンピユータ６は、内燃機関１の変動トルクを回転速度
変動の形で検出するために、クランク角センサの出力パ
ルス（詳細は第２図参照）をクロツクして時々刻々の回
転速度変動値を演算し、この回転速度変動値が０になる
ために必要なモータジエネレータ５の動作の切り換えの
クランク角度及びモータジエネレータの出力電流あるい
は磁界電流の大きさを算出して、機関１回転後にトルク
制御部７に指令値を送る。
第２図はクンラク角センサにより得られる回転パルス
を示している。図に示すように、クランク軸が回転速度
変動を生じると、出力パルス軸は脈動する。マイクロコ
ンビユータ６はタイマー6aにより、この脈動パルスのパ
ルス幅を計測して、CPU6bによりその逆数より時々刻々
の回転速度を求めると共に、タイマー6aに内蔵のカウン
タにより機関１回転分のパルスをカウントして機関１回
転周期を求め機関平均回転速度を得る。そして、この両
者の偏差をとることにより時々刻々の回転速度変動が得
られる。（第３図参照） 第４図は、第１実施例に関し、作用をより詳しく説明
するために制御回路の構成を具体的に示したものであ
る。モータジエネレータ５は、発電機動作のときは交流
電力（第４図では３相出力）を出力し、電動機動作のと
きは界磁電流が流れるステータコイル5a,電機子電流が
流れるロータコイル5b,発電機動作のときは得られた交
流を直流に変換し、電動機動作のときはステータコイル
5aに界磁電流を分配して供給するサイリスタ等のスイツ
チング素子により構成される整流器5c,出力電圧を一定
に調整する自動電圧調整器（AVR）5d,ロータコイル5bと
界磁磁極との相対的な位置関係を検出する磁極位置検出
器5e,磁極位置検出器5eの出力信号を整流器5c内の各ス
イツチング素子に分配するパルス分配器5f、および、発
電機動作のときは発電機からの出力電流を蓄え、電動機
動作のときは電動機へ界磁電流を供給するコンデンサ5g
より構成される。
を示している。図に示すように、クランク軸が回転速度
変動を生じると、出力パルス軸は脈動する。マイクロコ
ンビユータ６はタイマー6aにより、この脈動パルスのパ
ルス幅を計測して、CPU6bによりその逆数より時々刻々
の回転速度を求めると共に、タイマー6aに内蔵のカウン
タにより機関１回転分のパルスをカウントして機関１回
転周期を求め機関平均回転速度を得る。そして、この両
者の偏差をとることにより時々刻々の回転速度変動が得
られる。（第３図参照） 第４図は、第１実施例に関し、作用をより詳しく説明
するために制御回路の構成を具体的に示したものであ
る。モータジエネレータ５は、発電機動作のときは交流
電力（第４図では３相出力）を出力し、電動機動作のと
きは界磁電流が流れるステータコイル5a,電機子電流が
流れるロータコイル5b,発電機動作のときは得られた交
流を直流に変換し、電動機動作のときはステータコイル
5aに界磁電流を分配して供給するサイリスタ等のスイツ
チング素子により構成される整流器5c,出力電圧を一定
に調整する自動電圧調整器（AVR）5d,ロータコイル5bと
界磁磁極との相対的な位置関係を検出する磁極位置検出
器5e,磁極位置検出器5eの出力信号を整流器5c内の各ス
イツチング素子に分配するパルス分配器5f、および、発
電機動作のときは発電機からの出力電流を蓄え、電動機
動作のときは電動機へ界磁電流を供給するコンデンサ5g
より構成される。
内燃機関１の回転速度が高く、機関が発生するトルク
の変動が小さくてトルク制御を必要としないときには、
モータジエネレータ５は発電機として以下に述べる動作
を行う。ロータコイル5bの磁界が回転すると、ステータ
コイル5aは発電し、整流器5cを経て点火コイル、ライト
等の負荷８とバツテリー９へ電力を供給する。
の変動が小さくてトルク制御を必要としないときには、
モータジエネレータ５は発電機として以下に述べる動作
を行う。ロータコイル5bの磁界が回転すると、ステータ
コイル5aは発電し、整流器5cを経て点火コイル、ライト
等の負荷８とバツテリー９へ電力を供給する。
内燃機関１の回転速度が低く、機関が発生するトルク
の変動が大きいときは、トルク変動はクランク軸の回転
速度変動となつて現れ、クランク角センサ10により検出
される。検出された回転パルスは、分周器11により制御
に必要なパルス数に分周された後、マイクロコンピユー
タ６に入力され、前述した方法により回転速度変動が算
出される。マイクロコンピユータ６は、更に、回転速度
変動からモータジエネレータ５の発電機動作の場合の出
力電流あるいは電動機動作の場合の界磁電流の値を演算
し、その結果を発電機−電動機動作切り換え信号ととも
に出力し、D/A変換器12を介してトルク制御部７に送
る。トルク制御部７の動作切換スイツチ13は、モータジ
エネレータ５の動作を発電機又は電動機に切り換える
（実線は電動機、破線は発電機となる。）ときに、マイ
クロコンピユータ６の指令を受けて作動し、この作動に
伴つて、モータジエネレータ５のステータコイル5aとコ
ンデンサ5g及びバツテリー９の間の電気的な極性が逆転
する。モータジエネレータ５の出力電流あるいは界磁電
流の大きさは、基準電圧（Eref）14を抵抗RDで割つた値
であるEref/RDに決まるように、基準電圧Erefと抵抗RD
での電圧降下が等しくなるべく比較増幅器15にてネガテ
イブフイードバツクが施されている。よつて、基準電圧
Erefを可変にしておき、その値を大きくすれば出力電流
あるいは界磁電流は大きくなり、逆に、Erefを小さくす
れば電流は小さくなる。
の変動が大きいときは、トルク変動はクランク軸の回転
速度変動となつて現れ、クランク角センサ10により検出
される。検出された回転パルスは、分周器11により制御
に必要なパルス数に分周された後、マイクロコンピユー
タ６に入力され、前述した方法により回転速度変動が算
出される。マイクロコンピユータ６は、更に、回転速度
変動からモータジエネレータ５の発電機動作の場合の出
力電流あるいは電動機動作の場合の界磁電流の値を演算
し、その結果を発電機−電動機動作切り換え信号ととも
に出力し、D/A変換器12を介してトルク制御部７に送
る。トルク制御部７の動作切換スイツチ13は、モータジ
エネレータ５の動作を発電機又は電動機に切り換える
（実線は電動機、破線は発電機となる。）ときに、マイ
クロコンピユータ６の指令を受けて作動し、この作動に
伴つて、モータジエネレータ５のステータコイル5aとコ
ンデンサ5g及びバツテリー９の間の電気的な極性が逆転
する。モータジエネレータ５の出力電流あるいは界磁電
流の大きさは、基準電圧（Eref）14を抵抗RDで割つた値
であるEref/RDに決まるように、基準電圧Erefと抵抗RD
での電圧降下が等しくなるべく比較増幅器15にてネガテ
イブフイードバツクが施されている。よつて、基準電圧
Erefを可変にしておき、その値を大きくすれば出力電流
あるいは界磁電流は大きくなり、逆に、Erefを小さくす
れば電流は小さくなる。
すなわち、マイクロコンピユータ６から出力される出
力電流あるいは界磁電流の指令を、D/A変換器12で電圧
に変換し、この電圧を基準電圧として用いれば、電流を
増減することができる。そして、実回転速度が平均回転
速度より大きいとき（第３図の区間A,D,E）はモータジ
エネレータ５を発電機として動作させ、かつ、回転速度
が増大するとき（第３図の区間Ｄ）は基準電圧Erefを大
きくして出力電流を増加させて吸収トルクを増大させ、
逆に、回転速度が減少するとき（第３図の区間A,E）は
基準電圧を小さくして出力電流を減少させて吸収トルク
を減少させ、また、実回転速度が平均回転速度より小さ
いとき（第３図の区間B,C）はモータジエネレータ５を
電動機として動作させ、かつ、回転速度が減少するとき
（第３図の区間Ｂ）は基準電圧Erefを大きくして界磁電
流を増加させて発生トルクを増大させ、逆に、回転速度
が増大するとき（第３図の区間Ｃ）は基準電圧を小さく
して磁界電流を減少させて発生トルクを減少させると、
モータジエネレータ５が吸収あるいは発生するとルク
は、内燃機関本体２が発生するトルクの変動を打ち消す
働きをし、全体として、内燃機関１のトルク変動を抑制
することができる。
力電流あるいは界磁電流の指令を、D/A変換器12で電圧
に変換し、この電圧を基準電圧として用いれば、電流を
増減することができる。そして、実回転速度が平均回転
速度より大きいとき（第３図の区間A,D,E）はモータジ
エネレータ５を発電機として動作させ、かつ、回転速度
が増大するとき（第３図の区間Ｄ）は基準電圧Erefを大
きくして出力電流を増加させて吸収トルクを増大させ、
逆に、回転速度が減少するとき（第３図の区間A,E）は
基準電圧を小さくして出力電流を減少させて吸収トルク
を減少させ、また、実回転速度が平均回転速度より小さ
いとき（第３図の区間B,C）はモータジエネレータ５を
電動機として動作させ、かつ、回転速度が減少するとき
（第３図の区間Ｂ）は基準電圧Erefを大きくして界磁電
流を増加させて発生トルクを増大させ、逆に、回転速度
が増大するとき（第３図の区間Ｃ）は基準電圧を小さく
して磁界電流を減少させて発生トルクを減少させると、
モータジエネレータ５が吸収あるいは発生するとルク
は、内燃機関本体２が発生するトルクの変動を打ち消す
働きをし、全体として、内燃機関１のトルク変動を抑制
することができる。
第５図は、この以上説明した制御回路の制御フローを
説明したものである。まずステツプ110では、機関一回
転中のパルス数Ｎとしたとき、あるクランク回転角度に
おける回転パルス（ｋ番目）を検出すると、ｋ−１番目
とのパルス幅txを測定しこれよりこの角度での回転速度
vxを算出すると共に、（ｋ＋１）〜（ｋ−１）番目のパ
ルスをカウントして、この間の周期から機関の過去１回
転中の平均回転速度ｘを算出する。そして、ステツプ
120においてこの両者の偏差速度 Δvx＝vx−ｘを演算する。
説明したものである。まずステツプ110では、機関一回
転中のパルス数Ｎとしたとき、あるクランク回転角度に
おける回転パルス（ｋ番目）を検出すると、ｋ−１番目
とのパルス幅txを測定しこれよりこの角度での回転速度
vxを算出すると共に、（ｋ＋１）〜（ｋ−１）番目のパ
ルスをカウントして、この間の周期から機関の過去１回
転中の平均回転速度ｘを算出する。そして、ステツプ
120においてこの両者の偏差速度 Δvx＝vx−ｘを演算する。
次にステツプ130では偏差速度Δvxの大小を判別し、
Ｎ分割回転速度vx＜平均回転速度ｘの場合、すなわち
偏差速度Δvx＜０のときステツプ132に移り、動作切換
指令を電動機にし、Vxが増大している ときは現在の界磁電流の負の値を持つ界磁電流付加分Δ
ｉを加えた値ｉ＋Δｉで界磁電流指令値とし、Vxが減少
している ときは、現在の界磁電流に正の値を持つ界磁電流付加分
Δｉを加えた値ｉ＋Δｉを界磁電流指令値とし、ステツ
プ140に移る。
Ｎ分割回転速度vx＜平均回転速度ｘの場合、すなわち
偏差速度Δvx＜０のときステツプ132に移り、動作切換
指令を電動機にし、Vxが増大している ときは現在の界磁電流の負の値を持つ界磁電流付加分Δ
ｉを加えた値ｉ＋Δｉで界磁電流指令値とし、Vxが減少
している ときは、現在の界磁電流に正の値を持つ界磁電流付加分
Δｉを加えた値ｉ＋Δｉを界磁電流指令値とし、ステツ
プ140に移る。
逆に、Ｎ分割回転速度vx＞平均回転速度ｘの場合、
すなわち偏差速度Δvx＞０のときはステツプ134に移
り、動作切換指令を発電機にし、vxが増大しているとき
は、現在の出力電流に今度は、正の値を持つ出力電流付
加分Δｉを加えた値ｉ＋Δｉを出力電流指令値とし、vx
が減少しているときは、現在の出力電流に負の値を持つ
出力電流付加分Δｉを加えた値ｉ＋Δｉを出力電流指令
値とし、ステツプ140に移る。さらに、Ｎ分割回転速度v
x＝ｘのときは、現在の指令値をそのまま新しい指令
値として、ステツプ140に移る。
すなわち偏差速度Δvx＞０のときはステツプ134に移
り、動作切換指令を発電機にし、vxが増大しているとき
は、現在の出力電流に今度は、正の値を持つ出力電流付
加分Δｉを加えた値ｉ＋Δｉを出力電流指令値とし、vx
が減少しているときは、現在の出力電流に負の値を持つ
出力電流付加分Δｉを加えた値ｉ＋Δｉを出力電流指令
値とし、ステツプ140に移る。さらに、Ｎ分割回転速度v
x＝ｘのときは、現在の指令値をそのまま新しい指令
値として、ステツプ140に移る。
ステツプ140では、ｋ番目における負荷電流指令値is
を記憶し、ステツプ150でパルスカウントを更新して
（ｋ＋１）番目の回転角度に移り、最初に戻る。
を記憶し、ステツプ150でパルスカウントを更新して
（ｋ＋１）番目の回転角度に移り、最初に戻る。
ステツプ160では、機関１回転後に、記憶されていた
各クンラク回転角度での動作切換指令及び界磁又は出力
の電流指令を出力し、動作切換指令によつて動作切換ス
イツチ13を作動させ、モータジエネレータ５の動作を発
電機又は電動機のいずれかに切換え、また、電流指令に
よつて基準電圧Erefの大きさを制御して、出力電流ある
いは界磁電流の制御を完了する。
各クンラク回転角度での動作切換指令及び界磁又は出力
の電流指令を出力し、動作切換指令によつて動作切換ス
イツチ13を作動させ、モータジエネレータ５の動作を発
電機又は電動機のいずれかに切換え、また、電流指令に
よつて基準電圧Erefの大きさを制御して、出力電流ある
いは界磁電流の制御を完了する。
尚、上記の説明では、動作切換指令を機関の回転毎に
Δvxの符号によつて決定していたが、Δvxの符号が変わ
るクランク回転角度はほぼ一定とみなせる場合には、各
クランク回転角度での動作切換指令を予め決めておくこ
とが可能である。また、同様にして、vxが増大あるいは
減少するクランク回転角度もほぼ一定とみなせる場合に
は、各クランク回転角度での電流付加分Δｉの符号を予
め決めておくことができる。
Δvxの符号によつて決定していたが、Δvxの符号が変わ
るクランク回転角度はほぼ一定とみなせる場合には、各
クランク回転角度での動作切換指令を予め決めておくこ
とが可能である。また、同様にして、vxが増大あるいは
減少するクランク回転角度もほぼ一定とみなせる場合に
は、各クランク回転角度での電流付加分Δｉの符号を予
め決めておくことができる。
第６図は、制御を行う際の回転速度変動情報として、
現在より数回転前までの情報をストツクし、平均化処理
した上でそのデータより制御量を決定する方法を示した
ものである。
現在より数回転前までの情報をストツクし、平均化処理
した上でそのデータより制御量を決定する方法を示した
ものである。
今、あるクランク回転角度位置ｋでの偏差速度データ
Δvx（ｋ）に対し過去数回転にわたつて重みづけ移動平
均をとると、 となり、このような平均処理は第８図で示されるような
線形の非巡回型デジタルフイルを使用することにより得
られる。但しaiは重みづけ係数である。これは入力デー
タΔvxに対し加算器52,乗算器50,1周期遅延素子51で構
成される。ここで ならば（１）式は単純平均となる。
Δvx（ｋ）に対し過去数回転にわたつて重みづけ移動平
均をとると、 となり、このような平均処理は第８図で示されるような
線形の非巡回型デジタルフイルを使用することにより得
られる。但しaiは重みづけ係数である。これは入力デー
タΔvxに対し加算器52,乗算器50,1周期遅延素子51で構
成される。ここで ならば（１）式は単純平均となる。
このような平均化処理による方法では、クランク軸の
回転速度変動は周期的であるので、偶然的な変動成分が
現われたとしても、これによる制御性の不安定化を最小
限にし、トルク変動の支配的な成分について確実に制御
できるので、より信頼性の高い制御を行うことが可能で
ある。
回転速度変動は周期的であるので、偶然的な変動成分が
現われたとしても、これによる制御性の不安定化を最小
限にし、トルク変動の支配的な成分について確実に制御
できるので、より信頼性の高い制御を行うことが可能で
ある。
上述のとおり、本発明によれば、内燃機関に発生する
変動トルクをクランク軸１回転中においてＮ分割された
各クランク回転角での実回転速度と該実回転速度を機関
１回転中で平均して得られる平均回転速度の差分として
得られる回転速度変動として前記各クランク回転角毎に
遂次検出し、機関の少なくとも過去１回転での前記各ク
ランク回転角における回転速度変動情報に基づいて、変
動トルクを低減させるようにモータジェネレータが吸収
あるいは発生するトルクが制御されるので、内燃機関の
運転状態の変化にも対応させて、主電力伝達系へ伝達さ
れる変動トルクを低減させることができる上、機関支持
部へ伝達される振動を低減させることができる。したが
って、主動力伝達系には過大なねじり振動が発生せず信
頼性および性能が向上し、また機関支持部等から発生す
る騒音も低減させることができる。
変動トルクをクランク軸１回転中においてＮ分割された
各クランク回転角での実回転速度と該実回転速度を機関
１回転中で平均して得られる平均回転速度の差分として
得られる回転速度変動として前記各クランク回転角毎に
遂次検出し、機関の少なくとも過去１回転での前記各ク
ランク回転角における回転速度変動情報に基づいて、変
動トルクを低減させるようにモータジェネレータが吸収
あるいは発生するトルクが制御されるので、内燃機関の
運転状態の変化にも対応させて、主電力伝達系へ伝達さ
れる変動トルクを低減させることができる上、機関支持
部へ伝達される振動を低減させることができる。したが
って、主動力伝達系には過大なねじり振動が発生せず信
頼性および性能が向上し、また機関支持部等から発生す
る騒音も低減させることができる。
第１図は本発明の一実施例である内燃機関とトルク制御
回路の構成図、第２図はクランク角センサの速度検出信
号を示す図、第３図は第２図に示す検出信号に対応する
回転速度変動を示す図、第４図はトルク制御装置の回路
図、第５図はトルク制御装置の制御フローを示す図、第
６図は平均化処理したデータを用いるときのデジタルフ
ィルタ回路図、第７図は内燃機関のガストルク変動の一
例を示した図である。 １……内燃機関、２……機関本体、５……モータジエネ
レータ、６……マイクロコンピユータ、７……トルク制
御部、10……クランク角センサ、13……動作切換スイツ
チ、14……基準電圧。
回路の構成図、第２図はクランク角センサの速度検出信
号を示す図、第３図は第２図に示す検出信号に対応する
回転速度変動を示す図、第４図はトルク制御装置の回路
図、第５図はトルク制御装置の制御フローを示す図、第
６図は平均化処理したデータを用いるときのデジタルフ
ィルタ回路図、第７図は内燃機関のガストルク変動の一
例を示した図である。 １……内燃機関、２……機関本体、５……モータジエネ
レータ、６……マイクロコンピユータ、７……トルク制
御部、10……クランク角センサ、13……動作切換スイツ
チ、14……基準電圧。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 満 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (72)発明者 田中 直行 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−200333（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−126434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−158331（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】主動力伝達系と補機駆動伝達系とを設けた
内燃機関において、補機としての動作ができるモータジ
ェネレータを備え、内燃機関が発生するトルク変動をク
ランク軸１回転中においてＮ分割された各クランク回転
角毎に検出されるパルスに基づいて得られる実回転速度
と該実回転速度を機関１回転中で平均して得られる平均
回転速度の差分として得られる回転速度変動として前記
各クランク回転角毎に逐次演算し、少なくとも過去１回
転前の前記各クランク回転角における前記回転速度変動
情報に基づいて、機関の実回転速度が平均回転速度より
大きいときは、前記モータジェネレータを発電機として
動作させてトルクを吸収し、前記実回転速度が平均回転
速度より小さいときは、前記モータジェネレータを電動
機として動作させてトルクを発生するように切換えて、
前記モータジェネレータが発生あるいは吸収するトルク
を制御し、前記主動力伝達系へ伝達される変動トルクを
低減することを特徴とする内燃機関のトルク制御装置。 - 【請求項２】前記トルク制御装置において、機関の実回
転速度が平均回転速度より大きくかつ増大する傾向にあ
るときは、モータジェネレータを発電機として動作させ
ると同時に出力電流を増加させて吸収トルクを増大し、
逆に、減少する傾向にあるときは出力電流を減少させて
吸収トルクを減少し、また、実回転速度が平均回転速度
より小さくかつ減少する傾向にあるときは、モータジェ
ネレータを電動機として動作させると同時に界磁電流を
増加させて発生トルクを増大し、逆に、増大する傾向に
あるときは界磁電流を減少させて発生トルクを減少する
ように制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の内燃機関のトルク制御装置。 - 【請求項３】前記トルク制御装置において、モータジェ
ネレータが発電機として動作するときは、発電機の出力
電流を蓄える働きをし、電動機として動作するときは、
電動機の界磁電流を供給する働きをするコンデンサを設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第２項
のいずれかの１つに記載の内燃機関のトルク制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62042653A JP2511932B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 内燃機関のトルク制御装置 |
| US07/445,164 US5033425A (en) | 1987-02-27 | 1989-12-06 | Internal combustion engine equipped with a torque controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62042653A JP2511932B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 内燃機関のトルク制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63212723A JPS63212723A (ja) | 1988-09-05 |
| JP2511932B2 true JP2511932B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=12641969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62042653A Expired - Lifetime JP2511932B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 内燃機関のトルク制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5033425A (ja) |
| JP (1) | JP2511932B2 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH03107532A (ja) * | 1989-09-21 | 1991-05-07 | Isuzu Motors Ltd | 車両用エネルギー回収装置 |
| JPH03178599A (ja) * | 1989-12-02 | 1991-08-02 | Hitachi Ltd | 自動車の車体振動抑制方法及び装置 |
| JPH04109062A (ja) * | 1990-08-28 | 1992-04-10 | Hitachi Ltd | 内燃機関の異常燃焼検出装置および内燃機関のトルク制御装置 |
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| EP0710772B1 (en) * | 1992-06-16 | 2001-08-29 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Misfire detecting method |
| JP3308050B2 (ja) * | 1993-07-19 | 2002-07-29 | 株式会社デンソー | 内燃機関のトルク制御装置 |
| DE19532129A1 (de) * | 1995-08-31 | 1997-03-06 | Clouth Gummiwerke Ag | System zur aktiven Verringerung von Drehungleichförmigkeiten einer Welle, insbesondere der Triebwelle eines Verbrennungsmotors, und Verfahren hierzu |
| DE19532164A1 (de) * | 1995-08-31 | 1997-03-06 | Clouth Gummiwerke Ag | Antriebssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und Verfahren zum Betreiben desselben |
| US6158405A (en) * | 1995-08-31 | 2000-12-12 | Isad Electronic Systems | System for actively reducing rotational nonuniformity of a shaft, in particular, the drive shaft of an internal combustion engine, and method of operating the system |
| DE69621759T2 (de) * | 1995-12-27 | 2003-02-06 | Denso Corp | Stromversorgungssteuervorrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug |
| DE19627796A1 (de) * | 1996-07-10 | 1998-01-15 | Porsche Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Stellung einer variablen Ventilsteuerung |
| JP3250483B2 (ja) * | 1996-07-18 | 2002-01-28 | トヨタ自動車株式会社 | 駆動装置 |
| US6039028A (en) * | 1999-01-14 | 2000-03-21 | Ford Global Technologies, Inc. | Active engine speed pulsation damping |
| US6233935B1 (en) | 1999-12-07 | 2001-05-22 | Ford Global Technologies, Inc. | Method and apparatus for starting an engine having a turbocharger |
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| US6336070B1 (en) | 2000-03-01 | 2002-01-01 | Ford Global Technologies, Inc. | Apparatus and method for engine crankshaft torque ripple control in a hybrid electric vehicle |
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| JP4042634B2 (ja) * | 2003-06-05 | 2008-02-06 | 株式会社デンソー | 流体機械 |
| DE102004023589B4 (de) * | 2004-05-13 | 2007-09-27 | Audi Ag | Verfahren zur Erkennung einer Veränderung von Steuerzeiten von Gaswechselventilen von Zylindern eines Verbrennungsmotors |
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| US7178497B2 (en) * | 2005-05-10 | 2007-02-20 | Ford Global Technologies, Llc | Inertial torque reaction management with selectively engageable counter rotating component |
| JP4657056B2 (ja) * | 2005-08-05 | 2011-03-23 | 本田技研工業株式会社 | 能動型防振支持装置の制御装置 |
| DE102006001258A1 (de) * | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Compact Dynamics Gmbh | Steuerkettentrieb mit integriertem Elektromotor |
| US8669728B2 (en) * | 2012-01-17 | 2014-03-11 | System General Corp. | Angle detection apparatus and method for rotor of motor |
| JP6519957B2 (ja) * | 2017-02-23 | 2019-05-29 | マツダ株式会社 | ハイブリッド車両の動力制御方法及び動力制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS58126434A (ja) * | 1982-01-23 | 1983-07-27 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関のトルク平滑化装置 |
| JPS58211542A (ja) * | 1982-06-02 | 1983-12-09 | Mazda Motor Corp | エンジンのトルク変動抑制装置 |
| JPS5937241A (ja) * | 1982-08-24 | 1984-02-29 | Toyota Motor Corp | ハイブリツドエンジン |
| US4539956A (en) * | 1982-12-09 | 1985-09-10 | General Motors Corporation | Diesel fuel injection pump with adaptive torque balance control |
| JPS59158331A (ja) * | 1983-03-01 | 1984-09-07 | Nissan Motor Co Ltd | エンジンのトルク平滑化装置 |
| US4699097A (en) * | 1984-08-31 | 1987-10-13 | Mazda Motor Corporation | Means for suppressing engine output torque fluctuations |
| JPH0788782B2 (ja) * | 1985-03-01 | 1995-09-27 | 日産自動車株式会社 | エンジンのトルク変動抑制装置 |
-
1987
- 1987-02-27 JP JP62042653A patent/JP2511932B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-12-06 US US07/445,164 patent/US5033425A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5033425A (en) | 1991-07-23 |
| JPS63212723A (ja) | 1988-09-05 |
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