JP2950881B2

JP2950881B2 - 車体振動低減制御装置

Info

Publication number: JP2950881B2
Application number: JP2020415A
Authority: JP
Inventors: 茂栗山; 庸蔵中村; 裕司前田; 憲一中村; 敬一増野; 裕三門向; 正夫福島; 景村上
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH03230799A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、アイドリング運転時でのエンジンの回転速
度変動による自動車の車体の振動を、車載電装機器電源
用の発電機駆動に吸収されるトルクの制御により低減す
る装置に係り、特に乗用自動車に好適な車体振動低減制
御装置に関する。

［従来の技術］近年、自動車に対する要求はますます高級化され、例
えば、その乗り心地についても、ほとんど極限に近い要
求がなされるようになつており、この一環として、エン
ジンがアイドリング運転時での車体の振動低減について
も、従来から種々の提案がなされているが、その一例と
して、エンジンに設けられている発電機の駆動に必要な
トルクを制御することにより、エンジンの振動を抑え、
車体の振動を低減させる方法が知られており、その例を
特公昭63−45498号公報にみることができる。

ところで、この従来技術では、レシプロエンジンでの
圧縮工程や爆発行程による周期的なトルク変動、すなわ
ちトルク脈動を、このトルク脈動に同期して発電機の界
磁コイル電流を断続させ、これにより発生する発電機駆
動トルクの脈動により打ち消し、車体振動を低減するよ
うになつているものである。

［発明が解決しようとする課題］上記従来技術は、エンジンがアイドリング運転時での
不整燃焼（不規則に発生する燃焼不良）について配慮が
されておらず、この不整燃焼によりエンジンが振動し
て、それが自動車の車体に伝わり、乗り心地に影響する
点については対応出来ないという問題があつた。

つまり、上記従来技術では、単にエンジントルクが増
大するタイミングのみを検出し、これに同期させて発電
機を制御するため、周期的かつ定常なトルク変動には対
応できるようになつているが、不規則な周期で急激かつ
大きなトルク変動については何ら配慮がされていないか
らである。

ここで、不規則な周期で発生するトルク変動とは、２
秒〜１分間に１回程度生じるアイドル運転時での燃焼不
良によるトルク変動、あるいは高速運転から急激にアイ
ドル運転に戻したときなどでの燃料供給制御の乱れによ
るトルク変動をいう。

本発明の目的は、不整燃焼によるエンジンの回転速度
の変動が自動車の車体を振動させ、この振動が継続され
て乗り心地が悪化するのを防止することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明は、エンジンで駆動
されている発電機による吸収トルクを、エンジンの回転
速度の変化が所定値を超えたとき、この時点からエンジ
ン及び車体の少なくとも一方の固有振動周期の1/2の時
間が経過後に増減制御されるようにしたものであり、さ
らにこのとき、発電機の励磁電源を昇圧手段から与える
ようにし、これにより、発電機による吸収トルクの増大
と、励磁電流の立上り、立下りの迅速化による応答性の
改善が充分に得られ、大きな振動低減が得られるように
したものである。

［作用］エンジンに不整燃焼が現れると、これにより内燃機関
の回転速度が大きく変動し、エンジンが振動する。

このエンジンのローリング方向の振動は、エンジンマ
ウントを介して車体を振動させる。車体はタイヤを介し
て支持されており、特にエンジンが縦置きのFR車におい
てローリング方向に振動が生じ易い。

こうして、車体が振動を始めると、この時点からエン
ジン及び車体の少なくとも一方の固有振動周期の1/2の
時間後には逆方向に振れる。このときに発電機にトルク
を発生させるため、エンジンのトルクが吸収され、その
軸出力トルクが低下する。

このため、エンジンはローリング方向に振動し、エン
ジンマウントを介して車体の振れと逆方向の力が作用
し、これで車体の振動が低減される。

また、このとき、発電機の励磁コイルに供給される電
圧が昇圧されているため、得られるトルクの吸収量が多
くなり、かつ、励磁電流の立上り、立下りが迅速化され
るため、発電機のトルク制御の応答性が良くなり、振動
低減を効果的に得ることができる。

［実施例］以下、本発明による車体振動低減制御装置について、
図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、図において、１はバツ
テリ、２は＋電源線、３は−電源線、4,5は端子A,B,6は
オルタネータ（交流発電機）、７はオルタネータのステ
ータコイル（電機子コイル）、８はブリツジダイオー
ド、９は励磁電源用のダイオード、10はオルタネータの
界磁コイル、11は界磁電流制御用の電圧レギユレータ、
12は昇圧用のトランス、13は１次コイル、14は２次コイ
ル、15は制御回路である。

バツテリ１の＋電源線２と−電源線３はオルタネータ
６の端子（Ａ）４と端子（Ｂ）５を介して接続される。
オルタネータ６のステータコイル７は３相巻線からな
り、そのu,v,wの各コイルはダイオードブリツジ８に接
続し、ダイオードブリツジ８の＋側出力は端子（Ａ）４
でバツテリ１に接続される。

また、ステータコイル７の各コイルu,v,wはダイオー
ド９にも接続され、界磁コイル10のＬ端子に接続され
る。他方、界磁コイル10のＦ端子はトランジスタTR1と
電流検出用の抵抗R1の直列回路を介して−電源線３に接
続される。

トランジスタTR1は電圧レギユレータ11により制御さ
れ、バツテリ１の電圧が一定になるように、オン（ON）
オフ（OFF）制御される。なお、この動作は、通常のオ
ルタネータで行なわれている動作と同じである。

ステータコイル７の各コイルu,v,wは、さらにサイリ
スタS1,S2,S3を介してトランス12の１次コイル13−1,13
−2,13−３に接続される。そして、トランス12の２次コ
イル14−1,14−2,14−３は、ダイオードD5〜D10からな
るダイオード整流回路に接続され、その出力が界磁コイ
ル10のＬ端子に接続される。

サイリスタS1,S2,S3のゲートは、各々抵抗R2,R3,R4と
トランジスタTR2を介して＋電源線２に接続される。そ
して、これらのサイリスタS1,S2,S3と並列に逆導通方向
にダイオードD2,D3,D4が接続されている。

制御回路15は通流率制御回路21の出力を出さないよう
にする動作停止回路16、バツテリ１の電圧が過大になら
ないよう電圧を制御する電圧制限回路17、界磁コイル10
に流れる電流が過大にならないよう制御する電流制限回
路18、そして各電圧、電流の制限値を規定する基準電圧
（Ａ）19、基準電圧（Ｂ）20などより構成されている。

Ｓは制御信号の入力端子で、制御回路15を動作させ、
トランジスタTR1を全導通にするための信号が印加され
る。そして、このＳ端子は、抵抗R5を介してトランジス
タTR3のベースに接続され、これにより、そのコレクタ
からダイオードD11,D12を介して制御回路15と電圧レギ
ユレータ11に信号が印加される。

次に、この実施例の動作について説明する。

この実施例には、図示していないが、所定の振動検出
制御コントロール・ユニツトが備えられており、これに
よりエンジンの回転速度Ｎが監視されている。

そして、いま、エンジンの何れかの気筒に燃焼不良が
発生するなどの原因により、第２図に示すように、エン
ジン回転速度Ｎの変動が、ある時点で所定値ΔＮに達
し、それが、その後の所定の時点t₀で検出されたとす
る。

そうすると、この検出制御コントロール・ユニツトか
らは、第２図に示すように、この時点t₀から所定の時間
T₁経過後に、所定値T₂を有するＳ信号が出力されるよう
になつている。

この第２図において、期間T₁の開始点である時点t
₀は、TDC（エンジンの上死点）を示しており、不整燃焼
はこの時点より始まつている。そして、回転変動ΔＮを
検出する。

こうして回転変動ΔＮが検出されたら、このTDCの時
点から車体の固有振動周期の1/2に相当する期間T₁後に
Ｓ信号を発生させるのである。なお、この期間T₁はエン
ジンの固有振動周期の1/2としてもよく、また両方の固
有振動周期の1/2経過後にＳ信号を発生させてもよい。

このとき、このＳ信号の幅T₂はエンジンの回転変動Δ
Ｎの大きさにより変わるが、しかし、期間T₁よりも大き
くなることはない。

こうして、Ｓ端子に信号が印加されると、制御回路15
が動作し、通流率制御回路21の出力がトランジスタTR2
をオン・オフさせ、これと同時に電圧レギユレータ11が
動作してトランジスタTR1を全導通させる。

まず、トランジスタTR2がオンになると、サイリスタS
1〜S3は導通状態となり、ステータコイル７からの出力
電圧がトランス12の１次コイル13−1,13−2,13−３に印
加され、この結果、２次コイル14−1,14−2,14−３に昇
圧された電圧が生じ、ダイオードD5〜D10で整流された
高電圧の励磁電圧が界磁コイル10に印加される。

一方、このとき、トランジスタTR1が全導通になつて
いるため界磁コイル10の電流は増加し、これによりステ
ータコイル７からの発電電圧が大きくなるため、バツテ
リ１およびトランス12に流入する電流が増加する。

この結果、この所定幅T₂の信号が現れている期間中、
オルタネータ６に大きなトルク吸収作用が現われ、エン
ジンの振動を抑え、車体の振動を低減させることができ
る。

ところで、このようなシステムでは、端子（Ａ）４あ
るいは端子（Ｂ）５のバツテリ側の接触が充分でない
と、ステータコイル７からの発電電圧が大きくなり、こ
の電圧VBが他の電装品22に印加され、不具合発生のおそ
れがある。しかしながら、この場合には、電圧制限回路
17が動作し、通流率制御回路21に信号を印加してトラン
ジスタTR2をオフにし、過大電圧が生じないように保護
する。

一方、この実施例では、界磁コイル10の電流を制御す
ることにより、オルタネータの吸収トルクを加減できる
が、このためには基準電圧（Ｂ）20の値を加減すればよ
い（図示はしていない）。

第３図は本発明の他の一実施例で、第１図と同じ記号
は、同じ動作を行なうものである。

この実施例は、オルタネータ６のステータコイルを２
回路とし、通常のバツテリ充電用のステータコイル７に
加えて、さらに第２のステータコイル23を有するオルタ
ネータを使用し、このステータコイル23のX,Y,Z端子か
ら、ダイオードD13〜D18で構成される整流回路高電圧を
得、トランジスタTR2を介して、界磁コイル10のＬ端子
に接続するのである。

この第３図の実施例では、一方のステータコイル７は
通常の場合と同じくバツテリ充電用であり、他方のステ
ータコイル23を高電圧発生用としたもので、これにより
別途、昇圧回路などを用いないで済むようにしたもので
ある。

これらのステータコイル７と23は、第４図に示すよう
に、互に独立してステータコア24に巻回してあり、この
とき、ステータコイル23の巻回数をステータコイル７の
それよりも多くして、所定の高電圧が得られるようにし
てある。

従つて、この第３図の実施例と、第１図の実施例との
違いは、後者におけるトランス12が、前者では第２のス
テータコイル23に変つているだけであり、その他の構成
及び動作は同じである。そして、この第３図の実施例に
よれば、特別な仕様のオルタネータを要するものの、そ
の他の構成要素、例えばトランス12などは不要で、この
結果、第１図の実施例と同等の効果が得られる上、さら
に構成の単純化が可能になるという付加的な効果をも期
待できる。

この第３図の実施例の動作について説明すると、第２
図に示すように、時点t₀でエンジンの回転速度Ｎが所定
の変動幅ΔＮを超えたことが検出されたら、その後の期
間T₂でＳ信号が発生され、これによりトランジスタTR2
がオンにされ、第２のステータコイル23からの高電圧に
よる界磁コイル10の励磁が行なわれ、この結果、第１図
の実施例と同じく、オルタネータ６による吸収トルクの
制御を、大きなトルク値のもとでの迅速な応答性をもつ
て行なわせることができ、車体振動を充分に低減させる
ことができる。

ここで、上記本発明の実施例による効果について、以
下に説明する。

界磁コイルに印加される電圧を高くすることにより、
励磁電流の立上りを迅速にすることができかつ、発電電
圧が高くなるので、出力電流も増加する。そして、この
ことは、オルタネータでの磁束と、この磁束と鎖交する
電流の双方の増加を意味し、大きな吸収トルクの増大と
なつて現れる。また、このときのトルクの迅速な応答と
もなつて現れ、従つて、この実施例によれば、車体の振
動を低減させるのに最適なタイミングの設定を容易に行
なうことができ、優れた車体振動低減効果を得ることが
できる。

また、上記したように、オルタネータによる吸収トル
クは、ほぼ界磁電流と電機子電流の積に比例している。
また電機子電流は、界磁電流が増加すると、これに応じ
て増加する（但し、回転速度は一定で、バツテリの充電
状態は変わらないものとする）。従つて、界磁電流を加
減することにより、オルタネータが吸収するトルクを加
減することができ、これを利用して、この実施例では、
エンジンの回転速度変動の大小に応じてオルタネータの
トルクを制御するようにしており、この結果、この実施
例によれば、エンジン振動の大きさに応じて、それを打
ち消すのに最適なトルクの選択が可能で、車体振動の低
減を充分に得ることができる。

ところで、界磁コイル電流を増大させると、オルタネ
ータの発電電圧が増加する。このとき、バツテリの端子
が確実に接続されていれば何も問題はなく、発電電圧は
16V程度に保たれるが、何かの理由、例えばバツテリの
端子が外れたとか、接触不良が生じたなどのことが起き
ると、オルタネータの発電電圧は17V以上にも上昇す
る。

しかして、上記実施例では、オルタネータの発電電圧
を検出して界磁電流を制限するようにしてあるので、た
とえ上記のような事態を生じても、たの電装機器が損傷
するなどの虞れをなくすことができる。

［発明の効果］本発明によれば、エンジンで駆動される発電機による
吸収トルクを充分に大きくでき、かつ、その立上りを迅
速にすることができるので、エンジンの振動に応答し
て、常に的確な吸収トルクの制御が可能になり、車体振
動の低減を充分に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車体振動低減制御装置の一実施例
を示す回路図、第２図は動作説明用のタイミングチヤー
ト、第３図は本発明の他の一実施例を示す回路図、第４
図は本発明の一実施例で使用されるオルタネータの説明
図である。１……バツテリ、２……（＋）電源線、３……（−）電
源線、４……端子（Ａ）、５……端子（Ｂ）、６……オ
ルタネータ、７……ステータコイル、８……ダイオード
ブリツジ、９……ナインダイオード、10……界磁コイ
ル、11……電圧レギユレータ、12……トランス、13……
１次コイル、14……２次コイル、15……制御回路、16…
…動作停止回路、17……電圧制限回路、18……電流制限
回路、19……基準電圧（Ａ）、20……基準電圧（Ｂ）、
21……通流率制御回路、22……他の電装品、23……ステ
ータコイル、24……ステータコア。

フロントページの続き (72)発明者前田裕司茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者中村憲一茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者増野敬一茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者門向裕三茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者福島正夫神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者村上景神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭58−211542（ＪＰ，Ａ) 特開平１−267327（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−212723（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−40352（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−37881（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−104440（ＪＰ，Ａ) 実開昭51−19218（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02P 9/00 - 9/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に直結した交流発電機の励磁を制
御することにより車体振動を低減させるようにした車体
振動低減制御装置において、上記交流発電機の出力電圧を昇圧する変圧器と、この変圧器に対する入力電圧の供給をオン・オフ制御す
るスイッチング手段と、上記内燃機関の回転速度変動が所定値を超えたことを検
出する回転速度変動検出手段と、この回転速度変動検出手段の検出信号の立ち上がり時点
からエンジン及び車体の少なくとも一方の固有振動周期
の1/2の時間が経過後に制御信号を発生する信号処理手
段とを設け、この制御信号によって上記スイッチング手段を制御する
ことにより、上記車体振動低減のための上記交流発電機
の励磁が、上記変圧器の出力電圧により行なわれるよう
に構成したことを特徴とする車体振動低減制御装置。
【請求項２】請求項１の発明において、上記交流発電機として、高低２種の電圧を発生する少な
くとも２種の電機子巻線を備えた交流発電機を設け、上記車体振動低減のための上記交流発電機の励磁が、上
記２種の電機子巻線の内の高電圧を発生する電機子巻線
からの出力により行なわれるように構成したことを特徴
とする車体振動低減制御装置。
【請求項３】請求項１の発明において、上記交流発電機の出力により充電されるバッテリの端子
電圧が所定の基準電圧を超えたことを検出する電圧監視
手段を設け、この電圧監視手段の検出出力により上記スイッチング手
段をオフに制御するように構成したことを特徴とする車
体振動低減制御装置。