JP2969941B2 - 内燃機関のトルク変動低減装置 - Google Patents
内燃機関のトルク変動低減装置Info
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- JP2969941B2 JP2969941B2 JP2339295A JP33929590A JP2969941B2 JP 2969941 B2 JP2969941 B2 JP 2969941B2 JP 2339295 A JP2339295 A JP 2339295A JP 33929590 A JP33929590 A JP 33929590A JP 2969941 B2 JP2969941 B2 JP 2969941B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関のトルク変動低減に関する。
特開昭61−61922号公報のトルク変動制御装置は、エ
ンジンのクランク軸に連結されて正、負のトルクを発生
する電気駆動装置及び発電装置と、既知のクランク軸の
トルクの周期変動（例えば第３図（ａ）参照）と同期し
て、上記電気駆動装置及び発電装置を交互に駆動してト
ルク変動を低減している。
ンジンのクランク軸に連結されて正、負のトルクを発生
する電気駆動装置及び発電装置と、既知のクランク軸の
トルクの周期変動（例えば第３図（ａ）参照）と同期し
て、上記電気駆動装置及び発電装置を交互に駆動してト
ルク変動を低減している。
一方、特開昭53−115408号公報は、軽負荷運転時に一
部の気筒の運転を停止させる減筒運転方式の内燃機関を
一例を開示する。このような減筒運動を行うことにより
燃費低減を図ることができる。
部の気筒の運転を停止させる減筒運転方式の内燃機関を
一例を開示する。このような減筒運動を行うことにより
燃費低減を図ることができる。
しかしながら、上記した減筒運転では、トルク変動
（すなわち、発生トルクと目標トルクとの差）が大きく
なり振動が増大するという問題がある。また、第３図
（ｃ）に示すように、全筒運転から減筒運転に遷移した
時におけるトルク変動は一定パタンとならず、さらに、
第３図（ｂ）に示すように、加速時にもトルク変動は一
定パタンとならない。
（すなわち、発生トルクと目標トルクとの差）が大きく
なり振動が増大するという問題がある。また、第３図
（ｃ）に示すように、全筒運転から減筒運転に遷移した
時におけるトルク変動は一定パタンとならず、さらに、
第３図（ｂ）に示すように、加速時にもトルク変動は一
定パタンとならない。
従って、上記した従来の振動抑制のために、上述のト
ルク変動制御装置を用いることも可能であるが、この装
置は、所定のトルク周期変動パタン（クランク角度を基
準として）を低減するものであるので、加速運転や減筒
運転のように、トルク変動パタンが一定でない場合に
は、効果が充分ではなかった。
ルク変動制御装置を用いることも可能であるが、この装
置は、所定のトルク周期変動パタン（クランク角度を基
準として）を低減するものであるので、加速運転や減筒
運転のように、トルク変動パタンが一定でない場合に
は、効果が充分ではなかった。
すなわち、全筒運転と減筒運転との切替えの際の過渡
期間におけるトルク変動、急加減速時におけるトルク変
動、路面状況の急変などによるトルク変動などは不定期
かつ急峻であり、従来技術では、トルク変動の低減が困
難であった。
期間におけるトルク変動、急加減速時におけるトルク変
動、路面状況の急変などによるトルク変動などは不定期
かつ急峻であり、従来技術では、トルク変動の低減が困
難であった。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、内
燃機関の各種運転モードにおけるトルク変動による振動
を低減する装置を提供することを、その目的としてい
る。
燃機関の各種運転モードにおけるトルク変動による振動
を低減する装置を提供することを、その目的としてい
る。
本発明の内燃機関のトルク変動低減装置は、内燃機関
の作動状態に応じて必要とされる負荷トルクの現在値を
算出する目標トルク算出手段と、入力される物理量の現
在値に基づいて内燃機関の発生トルクの現在値を検出乃
至決定する発生トルク検出手段と、前記目標トルクの現
在値及び前記発生トルクの現在値の差を算出するトルク
差算出手段と、トルク授受可能に前記内燃機関に連結さ
れるトルク授受手段と、該トルク発生吸収手段を駆動し
て前記トルク差を減少させる補償トルクを発生させるト
ルク授受手段制御手段とを備えることを特徴としてい
る。
の作動状態に応じて必要とされる負荷トルクの現在値を
算出する目標トルク算出手段と、入力される物理量の現
在値に基づいて内燃機関の発生トルクの現在値を検出乃
至決定する発生トルク検出手段と、前記目標トルクの現
在値及び前記発生トルクの現在値の差を算出するトルク
差算出手段と、トルク授受可能に前記内燃機関に連結さ
れるトルク授受手段と、該トルク発生吸収手段を駆動し
て前記トルク差を減少させる補償トルクを発生させるト
ルク授受手段制御手段とを備えることを特徴としてい
る。
本発明の内燃機関のトルク変動低減装置では、内燃機
関の目標トルク及び発生トルクの現在値を直接あるいは
これらトルクに関連するパラメータに基づいて検出もし
くは推定し、検出もしくは推定した上記両トルクの現在
値の差に基づいてトルク授受手段を駆動してこのトルク
差を減少させる補償トルクを発生させる。その結果、内
燃機関の目標トルクと発生トルクとの差に基づいて発生
する加振力を低減することができる。
関の目標トルク及び発生トルクの現在値を直接あるいは
これらトルクに関連するパラメータに基づいて検出もし
くは推定し、検出もしくは推定した上記両トルクの現在
値の差に基づいてトルク授受手段を駆動してこのトルク
差を減少させる補償トルクを発生させる。その結果、内
燃機関の目標トルクと発生トルクとの差に基づいて発生
する加振力を低減することができる。
特に、この発明では、目標トルク及び発生トルクの現
在値の差に基づいて、このトルク差を打ち消す補償トル
クをリアルタイムに発生させているので、不定かつ急峻
なトルク変動、例えば、急加減速時や全筒運転と減筒運
転との遷移時などにおいて、加振力を軽減あるいは相殺
して、静粛な運転を実現することができる。さらに減速
時は、エネルギー回生を行うことができる。
在値の差に基づいて、このトルク差を打ち消す補償トル
クをリアルタイムに発生させているので、不定かつ急峻
なトルク変動、例えば、急加減速時や全筒運転と減筒運
転との遷移時などにおいて、加振力を軽減あるいは相殺
して、静粛な運転を実現することができる。さらに減速
時は、エネルギー回生を行うことができる。
また、フライホイルの省略又は小型計量化を図ること
もでき、燃費を向上させることができる。
もでき、燃費を向上させることができる。
以下。本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
この内燃機関のトルク変動低減装置は、第１図に図示
するように、車両用の往復式内燃機関１のクランク軸に
連結される補機（本発明でいうトルク授受手段の一部）
２と、この補機２に対し電力を授受するバッテリ（本発
明でいうトルク授受手段の残部）３と、この補機２の受
発電量を制御するコントローラ（本発明でいう目標トル
ク算出手段、発生トルク検出手段、トルク差算出手段及
びトルク授受手段制御手段）４と、コントローラ４の出
力信号に応じた大きさと周波数を有する三相交流電圧を
補機２の固定子巻線に印加して励磁電流をコントロール
し、電機子電流供給もしくは発電電流回生の為の補機駆
動回路５とを備えている。
するように、車両用の往復式内燃機関１のクランク軸に
連結される補機（本発明でいうトルク授受手段の一部）
２と、この補機２に対し電力を授受するバッテリ（本発
明でいうトルク授受手段の残部）３と、この補機２の受
発電量を制御するコントローラ（本発明でいう目標トル
ク算出手段、発生トルク検出手段、トルク差算出手段及
びトルク授受手段制御手段）４と、コントローラ４の出
力信号に応じた大きさと周波数を有する三相交流電圧を
補機２の固定子巻線に印加して励磁電流をコントロール
し、電機子電流供給もしくは発電電流回生の為の補機駆
動回路５とを備えている。
補機２は、この実施例では始動発電兼用の三相かご形
誘導機で構成され、補機増速及びその小型化のために内
燃機関１のクランク軸にタイミングベルトや増速ギヤな
どを介して連結されている。もちろん、補機２を別個の
発電機及び電動機で構成してもよい。
誘導機で構成され、補機増速及びその小型化のために内
燃機関１のクランク軸にタイミングベルトや増速ギヤな
どを介して連結されている。もちろん、補機２を別個の
発電機及び電動機で構成してもよい。
バッテリ３は、この実施例では車両負荷駆動用のバッ
テリを兼用しているが、専用バッテリでもよい。
テリを兼用しているが、専用バッテリでもよい。
コントローラ４は、デジタルシグナルプロセッサ（DS
P）で構成され、乗算器などの専用ハードウエアを装備
して並列演算などにより所定のプログラムに従って高速
演算するプロセッサであって、A/Dコンバータ41（複数
個のA/Dコンバータで構成される）を通じて補機２から
一次電圧（三相交流電圧）、電流、周波数を読み込む。
P）で構成され、乗算器などの専用ハードウエアを装備
して並列演算などにより所定のプログラムに従って高速
演算するプロセッサであって、A/Dコンバータ41（複数
個のA/Dコンバータで構成される）を通じて補機２から
一次電圧（三相交流電圧）、電流、周波数を読み込む。
更に、ECU（エンジンコントロールユニット）から内
燃機関１及びバッテリ３の状態に関連する必要信号を受
け取る。そして、コントローラ４は、受け取った上記信
号から補機２が発生（吸収あるいは放出）すべきトルク
（補償トルク）を算出し、更に算出した補償トルクを発
生するために必要な補機２の一次電圧信号をデジタル値
で補機駆動回路５に出力する。
燃機関１及びバッテリ３の状態に関連する必要信号を受
け取る。そして、コントローラ４は、受け取った上記信
号から補機２が発生（吸収あるいは放出）すべきトルク
（補償トルク）を算出し、更に算出した補償トルクを発
生するために必要な補機２の一次電圧信号をデジタル値
で補機駆動回路５に出力する。
補機駆動回路５は、入力される３相の一次電圧信号を
それぞれD/A変換する３個のD/Aコンバータと、上記各D/
Aコンバータのアナログ出力を個別に電力増幅して補機
２の一次巻線の各相に印加するパワーアンプとを備えて
おり、必要周波数の三相交流電圧（U,V,W）を補機２の
一次巻線に印加し、補機２の固定子を励磁する。
それぞれD/A変換する３個のD/Aコンバータと、上記各D/
Aコンバータのアナログ出力を個別に電力増幅して補機
２の一次巻線の各相に印加するパワーアンプとを備えて
おり、必要周波数の三相交流電圧（U,V,W）を補機２の
一次巻線に印加し、補機２の固定子を励磁する。
なお、補機２が電動機モードの場合も発電機モードの
場合も必要な補償トルクを許容電流範囲でできるだけ効
率よく発生できるように、上記三相交流電圧の大きさ及
び周波数は決定される。
場合も必要な補償トルクを許容電流範囲でできるだけ効
率よく発生できるように、上記三相交流電圧の大きさ及
び周波数は決定される。
次に、コントローラ４の動作を第２図のフローチャー
トを参照して説明する。このルーチンは約1msec毎に実
行される。もちろん、第２図のフローチャートに示すル
ーチンは制御動作を概念的に示すものであり、演算速度
の向上のために並列処理が可能であることはいうまでも
ない。
トを参照して説明する。このルーチンは約1msec毎に実
行される。もちろん、第２図のフローチャートに示すル
ーチンは制御動作を概念的に示すものであり、演算速度
の向上のために並列処理が可能であることはいうまでも
ない。
まず、ステップ100で、ECUからアクセル開度、エンジ
ン回転数、及びクランク角、バッテリ電圧を読み込み、
補機２から一次巻線に印加される三相交流電圧、周波
数、一次電流を読み込む。
ン回転数、及びクランク角、バッテリ電圧を読み込み、
補機２から一次巻線に印加される三相交流電圧、周波
数、一次電流を読み込む。
次に、ステップ200で、内燃機関１が実際に発生する
トルク（発生トルク）TGと、内燃機関１の目標となるト
ルク（目標トルク）TLとを算出する。
トルク（発生トルク）TGと、内燃機関１の目標となるト
ルク（目標トルク）TLとを算出する。
ここで、発生トルクTGは、クランク角信号を微分して
クランク角加速度を求め、それに所定定数を掛けた値を
基に算出（推定）する。この他、クランク軸に歪みセン
サを設けて直接に発生トルクを検出してもよい。一方、
目標トルクは、一定速度で進む為の推力分と加減速のた
めの推力とからなる走行負荷トルクと、バッテリの放電
分を充電するためのバッテリ充電トルクとから求められ
る。走行負荷トルクは、ECUから受け取るアクセル開
度、機関回転数及び車体の傾きに基づいてメモリ内蔵の
マップ（テーブル）をサーチして求める。
クランク角加速度を求め、それに所定定数を掛けた値を
基に算出（推定）する。この他、クランク軸に歪みセン
サを設けて直接に発生トルクを検出してもよい。一方、
目標トルクは、一定速度で進む為の推力分と加減速のた
めの推力とからなる走行負荷トルクと、バッテリの放電
分を充電するためのバッテリ充電トルクとから求められ
る。走行負荷トルクは、ECUから受け取るアクセル開
度、機関回転数及び車体の傾きに基づいてメモリ内蔵の
マップ（テーブル）をサーチして求める。
次に、ステップ300で、補償トルクTR＝TL−TGを求
め、求めた補償トルクTRが正のときには補機２を電動機
として用い、負のときには発電機として用いてトルク差
を吸収し、トルク変動を抑える。
め、求めた補償トルクTRが正のときには補機２を電動機
として用い、負のときには発電機として用いてトルク差
を吸収し、トルク変動を抑える。
具体的に説明ずれば、補償トルク及び回転数に基づい
て、補機２の三相交流電圧の大きさと周波数（位相）を
決定する。トルクは瞬時値で制御する。そこで、まず公
知のｄ−ｑ変換を行い、励磁電流分を一定に、トルク電
流分を変化させて、出力トルクを制御する。このとき、
励磁電流分による磁束の大きさと方向を算出する為の情
報は、AD変換器41により得ることができる。
て、補機２の三相交流電圧の大きさと周波数（位相）を
決定する。トルクは瞬時値で制御する。そこで、まず公
知のｄ−ｑ変換を行い、励磁電流分を一定に、トルク電
流分を変化させて、出力トルクを制御する。このとき、
励磁電流分による磁束の大きさと方向を算出する為の情
報は、AD変換器41により得ることができる。
次に、ステップ300で、求めた一次電圧すなわち三相
交流電圧の現在値をモータコントローラ５に出力して、
再びステップ100に戻る。
交流電圧の現在値をモータコントローラ５に出力して、
再びステップ100に戻る。
なお、ステップ400における三相交流電圧の大きさ及
び周波数の制御は、従来の誘導機理論に基づいて計算し
てもよい。
び周波数の制御は、従来の誘導機理論に基づいて計算し
てもよい。
また、データを入力して電流を制御するまでの時間遅
れを補償するため、予測回路をコントローラ４に組み込
むこともできる。これは、過去のトルク変動のデータに
基づき１回の演算周期後のトルク指令値を、学習、ファ
ジーなどの既知の方法により予測するものである。
れを補償するため、予測回路をコントローラ４に組み込
むこともできる。これは、過去のトルク変動のデータに
基づき１回の演算周期後のトルク指令値を、学習、ファ
ジーなどの既知の方法により予測するものである。
更に、アイドリング時のようなトルク変動が回転角度
に対して周期的になる場合にクランク軸１回転前のデー
タを参考とすることも可能である。また第３図（ｂ）に
示すように、このトルク変動低減制御を加減速時が急で
エンジンのトルク変動が大きい場合に実施することによ
り、エンジントルク変動を良好に低減することができ
る。
に対して周期的になる場合にクランク軸１回転前のデー
タを参考とすることも可能である。また第３図（ｂ）に
示すように、このトルク変動低減制御を加減速時が急で
エンジンのトルク変動が大きい場合に実施することによ
り、エンジントルク変動を良好に低減することができ
る。
更に、第３図（ｃ）に示すように、このトルク変動低
減制御を減筒運転時や、減筒運転時と通常運転時との切
り替え時というエンジンのトルク変動が大きい場合に実
施することにより、エンジントルク変動を良好に低減す
ることができる。
減制御を減筒運転時や、減筒運転時と通常運転時との切
り替え時というエンジンのトルク変動が大きい場合に実
施することにより、エンジントルク変動を良好に低減す
ることができる。
当然、補機２と内燃機関１とを直結することもでき
る。
る。
また更に、本発明のトルク授受手段として電磁駆動形
式のフライホイルを採用することもできる。例えば、ク
ランク軸に増速ギヤを介して連結された回転軸に電機子
体（又は界磁コイルとコア）を、フライホイル側に界磁
コイルとコア（又は、電磁子体）を設け、これら電機子
体及び界磁子体を電磁結合して、両者間で電磁エネルギ
を授受してもよい。また、クランク軸に連結された始動
発電兼用の回転機と、内部が真空のケースに収納された
電磁駆動形式のフライホイルとの間で電力を授受するこ
とも可能である。この場合にはフライホイルの回転数を
格段に増大でき、その摩擦損耗も少ないので、一時蓄積
エネルギが大きい割りにフライホイルを小型化すること
ができる。
式のフライホイルを採用することもできる。例えば、ク
ランク軸に増速ギヤを介して連結された回転軸に電機子
体（又は界磁コイルとコア）を、フライホイル側に界磁
コイルとコア（又は、電磁子体）を設け、これら電機子
体及び界磁子体を電磁結合して、両者間で電磁エネルギ
を授受してもよい。また、クランク軸に連結された始動
発電兼用の回転機と、内部が真空のケースに収納された
電磁駆動形式のフライホイルとの間で電力を授受するこ
とも可能である。この場合にはフライホイルの回転数を
格段に増大でき、その摩擦損耗も少ないので、一時蓄積
エネルギが大きい割りにフライホイルを小型化すること
ができる。
更に、補機として、直流機や同期機などの他の種類の
回転機を用いることも当然可能である。
回転機を用いることも当然可能である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示すブロック回路図、第２
図はコントローラの動作を示すフローチャート、第３図
は定速走行時、加速時、全筒運転から減筒運転に遷移し
た時におけるトルク変動を示すトルク変動図、第４図は
クレーム対応図である。 １は内燃機関、２は補機（トルク授受手段）、３はバッ
テリ（トルク授受手段）、４はコントローラ（目標トル
ク算出手段、発生トルク検出手段、トルク差検出手段、
トルク授受手段制御手段）、５は補機駆動回路である。
図はコントローラの動作を示すフローチャート、第３図
は定速走行時、加速時、全筒運転から減筒運転に遷移し
た時におけるトルク変動を示すトルク変動図、第４図は
クレーム対応図である。 １は内燃機関、２は補機（トルク授受手段）、３はバッ
テリ（トルク授受手段）、４はコントローラ（目標トル
ク算出手段、発生トルク検出手段、トルク差検出手段、
トルク授受手段制御手段）、５は補機駆動回路である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 夏目 慶三 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−55845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−171612（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−63917（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 75/06 F02D 45/00 330 F02D 29/06
Claims (4)
- 【請求項１】内燃機関の作動状態に応じて必要とされる
負荷トルクの現在値を算出する目標トルク算出手段と、 入力される物理量の現在値に基づいて内燃機関の発生ト
ルクの現在値を検出乃至決定する発生トルク検出手段
と、 前記目標トルクの現在値及び前記発生トルクの現在値の
差を算出するトルク差算出手段と、 トルク授受可能に前記内燃機関に連結されるトルク授受
手段と、 該トルク授受手段を駆動して前記トルク差を減少させる
補償トルクを発生させるトルク授受手段制御手段とを備
え、 前記トルク授受手段制御手段は、前記内燃機関が減筒運
転中であることを示す信号が入力される場合に前記補償
トルクを発生させることを特徴とする内燃機関のトルク
変動低減装置。 - 【請求項２】内燃機関の作動状態に応じて必要とされる
負荷トルクの現在値を算出する目標トルク算出手段と、 入力される物理量の現在値に基づいて内燃機関の発生ト
ルクの現在値を検出乃至決定する発生トルク検出手段
と、 前記目標トルクの現在値及び前記発生トルクの現在値の
差を算出するトルク差算出手段と、 トルク授受可能に前記内燃機関に連結されるトルク授受
手段と、 該トルク授受手段を駆動して前記トルク差を減少させる
補償トルクを発生させるトルク授受手段制御手段とを備
え、 前記トルク授受手段制御手段は、全筒運転と減筒運転と
の遷移を示す信号が入力される場合に前記補償トルクを
発生させることを特徴とする内燃機関のトルク変動低減
装置。 - 【請求項３】内燃機関の作動状態に応じて必要とされる
負荷トルクの現在値を算出する目標トルク算出手段と、 入力される物理量の現在値に基づいて内燃機関の発生ト
ルクの現在値を検出乃至決定する発生トルク検出手段
と、 前記目標トルクの現在値及び前記発生トルクの現在値の
差を算出するトルク差算出手段と、 トルク授受可能に前記内燃機関に連結されるトルク授受
手段と、 該トルク授受手段を駆動して前記トルク差を減少させる
補償トルクを発生させるトルク授受手段制御手段とを備
え、 前記トルク授受手段制御手段は、急加減速を示す信号が
入力される場合に前記補償トルクを発生させることを特
徴とする内燃機関トルクの変動低減装置。 - 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃
機関トルクの変動低減装置において、 前記目標トルクは、内燃機関およびバッテリの状態に関
連する信号に基づいて算出されることを特徴とする内燃
機関のトルク変動低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339295A JP2969941B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 内燃機関のトルク変動低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339295A JP2969941B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 内燃機関のトルク変動低減装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04209931A JPH04209931A (ja) | 1992-07-31 |
| JP2969941B2 true JP2969941B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=18326106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2339295A Expired - Fee Related JP2969941B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 内燃機関のトルク変動低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2969941B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007082283A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Denso Corp | 車両用交流発電機 |
| JP5142374B2 (ja) * | 2007-12-10 | 2013-02-13 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| US10202111B2 (en) * | 2015-09-17 | 2019-02-12 | Hyundai Motor Company | Non-uniform displacement engine control system employing cylinder deactivation and method for controlling non-uniform displacement engine control system employing cylinder deactivation |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2339295A patent/JP2969941B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04209931A (ja) | 1992-07-31 |
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