JP2996468B2 - 車両振動制御装置 - Google Patents

車両振動制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はエンジン等内燃機関のトルク変動に起因する
車両の振動を低減する装置に関するものである。
従来の技術 従来から一般に内燃機関のトルク変動を抑制する装置
として、該内燃機関の爆発工程と同期してクランク軸に
発生するトルク変動を検出し、この検出に応答してオル
タネータの界磁巻線に界磁電流を通電して前記クランク
軸に逆トルクを発生させ、前記トルク変動に起因する振
動を防止するようにした装置例が知られている。このよ
うな手段の場合オルタネータの界磁電流を変化させて発
電電圧を制御し、これによってトルクの変動を抑制する
構成となっていたため、オルタネータの界磁インダクタ
ンス成分による応答遅れがあり、所要の発電電圧が得ら
れずに必ずしも充分なトルク変動の抑制効果が発揮され
ないという難点がある。
一方上記に対処して、例えば特開昭61−200333号公報
には、内燃機関のクランク軸に発電・電動両用同期機を
直結するとともに、該クランク軸の回転角速度を検出す
る手段を設け、バッテリから得られる直流電力をクラン
ク軸の回転より所定の進み角を有する多相交流に変換し
て前記同期機の電機子巻線に供給し、この電機子巻線で
発生した交流電力を直流電力に変換して前記バッテリを
充電するとともに、検出されたクランク軸の回転角速度
が基準値よりも低い時には前記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
る一方、クランク軸の回転角速度が基準値よりも高い時
には前記電機子巻線へ供給される多相交流を遮断する手
段を備えたトルク変動抑制装置例が開示されている。
このような構成によれば、クランク軸のトルク変動に
対する逆応答性を高めて急激なトルク変動に対してもこ
れを抑制することができるという作用が得られる。。
発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような従来の車両振動制御装置例に
あっては、内燃機関のトルク変動が増大している場合に
は前記発電・電動両用同期機を発電させ、トルク変動が
減少している場合には該発電・電動両用同期機を電動機
として作用させる構成となっていたため、内燃機関の作
動中に失火等に起因する大きなトルク低下が生じた際に
は、発電・電動両用同期機の電動機としての作用が不足
することになって、即座に前記トルクの低下分を充分に
補償することが出来ない場合があり、車両に固有の振動
周波数を持つ振動が伝達されて、乗員に不快感を与えて
しまうことがあるという課題があった。
そこで本発明はこのような従来の車両振動制御装置が
有している課題を解消して、内燃機関に失火等に起因す
るトルク低下があった場合にも、該トルク低下による振
動が車両に伝達されることを防止することができる車両
振動制御装置を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明に係る車両振動制御装置は、上記の目的を達成
するために、内燃機関にオルタネータとバッテリを配備
するとともに、該内燃機関の燃焼室に燃焼圧力センサを
配設し、この燃焼圧力センサにより内燃機関の燃焼圧力
が正常時の燃焼圧力に比して小さくなる異常燃焼を検出
した際に、この異常燃焼時に低下したトルクによって生
じる車両の固有振動を打ち消すように、この固有振動の
逆相となる所定時間後に、前記バッテリからオルタネー
タの界磁コイルに流す電流を一時的に増大して、オルタ
ネータの発電量を増大させることにより、内燃機関の出
力トルクを一時的に正常時のトルクよりも低下させる出
力トルク低減手段を配備した。
作用 かかる構成によれば、異常燃焼検出手段によって内燃
機関の燃焼圧力が正常時の燃焼圧力に比して小さな燃焼
圧力であることが検出されると、出力トルク低減手段か
ら発せられた信号によりバッテリからオルタネータの界
磁コイルに流す電流が一時的に増大して、所定時間後の
オルタネータの発電量が増大し、これにより例えば車両
の固有振動数の半周期後に出力トルク低減手段から異常
燃焼時のトルクと逆相のトルクが発生して該内燃機関の
出力トルクを一時的に低下させる制御が実施される。す
ると前記燃焼圧力の異常に起因するトルクの落ち込み分
が出力トルク低減手段から発せられる制御によって打ち
消され、前記燃焼圧力の異常によって発生する車両の振
動が逆相の振動によって低減されるという作用が得られ
る。
実施例 以下図面に基づいて本発明にかかる車体振動制御装置
の一実施例を詳述する。
第１図は本発明の基本的な構成を示す概要図であり、
図中１は内燃機関としてのエンジンブロック,2はオルタ
ネータであって、該エンジンブロック１側のクランクプ
ーリ３とオルタネータ２側のオルタネータプーリ４間に
ベルト５がかけ渡されている。６はクランク軸に付設さ
れたクランク角センサである。
上記オルタネータ２は、前記オルタネータプーリ４に
連動して回転する３相の電機子コイルL1,L2,L3及び界磁
コイルL4を備え、該界磁コイルL4がバッテリ７に連結さ
れている。10はコントローラであり、このコントローラ
10には前記電機子コイルL1,L2,L3の出力端子11,12,13に
連結された切換スイッチ14,15,16から導出された信号ラ
イン17と、バッテリ７から導出された信号ライン18と、
クランク角センサ６から導出された信号ライン19とが接
続されている。
20は３相インバータ,21は３相整流器,22は蓄電器,23
は昇圧器であり、コントローラ10と前記３相インバータ
20との間に信号ライン25が接続され、更にコントローラ
10と蓄電器22間に信号ライン26が接続されている。又３
相インバータ20と前記電機子コイルL1,L2,L3との間には
切換スイッチ14,15,16が取り付けられている。更に３相
整流器21と蓄電器22との間に切換スイッチ28が取り付け
られているとともに、昇圧器23と３相インバータ20間に
も切換スイッチ29が取り付けられており、この切換スイ
ッチ28,29が信号ライン27によりコントローラ10に接続
されている。
30は内燃機関の燃焼室であり、該燃焼室30を構成する
側壁部に燃焼圧力検出手段としての燃焼圧力センサ31が
装着されていて、この燃焼圧力センサ31と前記コントロ
ーラ10とが信号ライン32により接続されている。尚、上
記の燃焼圧力センサ31はエンジンを構成する各気筒毎に
装着されている。
即ちコントローラ10は燃焼圧力センサ31から異常信号
が発せられた一定時間後に内燃機関の出力トルクを一時
的に低下させるための出力トルク低減手段を構成してい
る。
かかる実施例における基本的動作は以下の通りであ
る。即ちエンジンが正常な作動を行っている場合には、
該エンジンの回転力がベルト５によってクランクプーリ
３からオルタネータプーリ４に伝わり、オルタネータ２
が通常の発電作用を行ってバッテリ７に所定の電力が充
電される。
上記の動作中にエンジンのクランク軸回りには各気筒
の爆発に伴って爆発次数のトルクが発生するが、この時
のエンジントルクの状態を第２図に示す。即ち前記爆発
が正常に継続している間は、エンジントルクが一定の時
間毎に規則的に生じており、大きなトルク変動が発生し
ない。
次に前記エンジンを構成する気筒の一部に失火等が発
生して、前記エンジンの燃焼室30が異常な燃焼状態にな
った際の作用を説明する。即ち第３図に示す時刻Ｔにて
前記の失火が発生した場合を想定すると、その時刻Ｔで
エンジントルクは同図のＭに示す状態に大きく落ち込
み、エンジン及び車両が爆発次数の振動周波数とエンジ
ン及び車両の夫々の固有振動周波数の両方を含む周波数
で振動を開始する。特に車両の固有振動周波数は通常５
〜7Hzであり、これは車両全体が剛体でロールする振動
モードであるため、乗員に不快感を与えてしまうもので
あるが、本発明の場合、燃焼室30が異常な燃焼状態にな
ったことを前記燃焼圧力センサ31が感知して、この異常
信号を信号ライン32を介してコントローラ10に伝達す
る。するとコントローラ10は、前記異常信号及びクラン
ク角センサ６からの検出信号を受けて燃焼室30の異常の
程度を演算し、信号ライン18を介してバッテリ７から界
磁コイルL4に流す電流を一時的に増大させ、第４図に示
したように所定の時間T1後にオルタネータ２の発電量を
I1に増大させる。上記の時間T1は車両の固有振動周波数
の半周期，即ち該固有振動周波数とは逆の位相にあるよ
うにすることが必要である。
すると第５図に示した如く、時刻ＴからT1時間後に、
失火後のトルクとは逆相の落ち込んだエンジントルクＳ
を発生し、このトルクＳが前記車両の振動，特にロール
方向の車両の固有振動周波数を打ち消すように作動し
て、ロール方向の車両の振動を低減させるという作用が
得られる。
上記の制御は車両のアイドリング時のみとしてあり、
通常の走行時には実施されない。又、実施に際して電機
子コイルL1,L2,L3の回転に伴う起電力によって発電され
た電力は、第１図に示す状態下で３相整流器21から切換
スイッチ28を介して蓄電器22に一旦蓄えられ、且つ切換
スイッチ14,15,15,29をオン，切換スイッチ28をオフに
することによって蓄電器22に蓄えられた電荷が昇圧器23
から３相インバータ20を介して電機子コイルL1,L2,L3に
戻ることになるため、電力の損失は全くなく、燃費への
悪影響が発生する惧れがない。
第６図及び第７図は本発明を採用した自動車が定常状
態下にある時に、エンジンに前記失火等に起因してロー
ル方向の２次振動P3,P4が発生した際の初期の振動加速
度振幅P1及びP2が大きい場合と小さい場合との比較を示
すデータであり、何れの場合にあってもエンジンに２次
振動P3,P4が発生した場合に本発明の制御を実施するこ
とによって前記振動がT1時間後には低減されて、元の定
常状態に復帰したことが確認される。
同様に第８図，第９図は、本発明を採用した自動車が
定常状態にある時に、車両にロール方向の２次振動P5,P
6が発生した際の初期の振動加速度振幅P1及びP2が大き
い場合と小さい場合との比較を示すデータであり、この
ような場合にあっても車両に２次振動P5,P6が発生した
場合に本発明の制御を実施することによって振動がT1時
間後には低減されて、元の定常状態に復帰したことが確
認される。
本発明の実施に際して、原理的には失火発生後、車両
のロール方向固有振動周波数の半周期後に制御を行うこ
とが要求されるものであるが、実験によれば失火発生の
１回転後にオルタネータ２の発電量を増加させても約5d
bの車体振動低減効果が得られることが確認された。
又、エンジンの失火等に起因する所謂ラフアイドリン
グは軽負荷時には特にきびしいものであり、オルタネー
タ２が発電していない状態から（軽負荷状態）から発電
によってエンジントルクを低減させた際の発電電流の吸
収を、第10図に示すようにオルタネータ２からトランジ
スタTR1を介してリヤデフォッガー35に導き、該リヤデ
フォッガー35或は点火時期を遅角させることで吸収させ
るようにする手段も有効である。
更に異常燃焼を検出する手段として、エンジン回転数
の変化を利用しても良い。
発明の効果 以上詳細に説明した如く、本発明にかかる車両振動制
御装置によれば、異常燃焼検出手段によって内燃機関の
燃焼圧力が正常時の燃焼圧力に比して小さな燃焼圧力で
あることが検出されると、出力トルク低減手段から発せ
られた信号によってバッテリからオルタネータの界磁コ
イルに流す電流が一時的に増大して、所定時間後のオル
タネータの発電量が増大し、これにより例えば車両の固
有振動数の半周期後に内燃機関の出力トルクを一時的に
低下させる制御を実施して、前記異常に起因するトルク
の落ち込み分を打ち消し、燃焼圧力の異常によって発生
する車両の振動を逆相の振動によって低減することがで
きる。このような制御を実施することにより、車両に固
有の振動周波数を持つ振動が伝達されることが防止され
て、特に内燃機関に失火等に起因するトルク低下があっ
た場合にも電動機としての作用が不足したりオルタネー
タの界磁インダクタンス成分による応答遅れが生じるこ
となく、即座にトルクの低下分を補償して、該トルク低
下による振動がなくなり、乗員に不快感を与えることが
ないという大きな効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の基本的な構成を示すブロック図、第２
図，第３図はエンジントルクの変動例を示す波形図、第
４図は本発明の制御例を示すパルス波形図、第５図は本
発明の制御を実施した際のエンジントルク波形図、第６
図〜第９図は本発明の実施した際の各種振動波形図、第
10図は本発明の他の実施例を示すブロック回路図であ
る。 １……エンジンブロック、２……オルタネータ、 ３……クランクプーリ、４……オルタネータプーリ、 ５……ベルト、６……クランク角センサ、 ７……バッテリ、10……コントローラ、 20……３相インバータ、21……３相整流器、 22……蓄電器、23……昇圧器、30……燃焼室、 31……燃焼圧力センサ（燃焼圧力検出手段）、
フロントページの続き (72)発明者 山門 誠 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 (56)参考文献 特開 昭63−268959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−211542（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−83344（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 45/00 F02B 77/00 F02D 29/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関にオルタネータとバッテリを配備
    するとともに、該内燃機関の燃焼室に燃焼圧力センサを
    配設し、この燃焼圧力センサにより内燃機関の燃焼圧力
    が正常時の燃焼圧力に比して小さくなる異常燃焼を検出
    した際に、この異常燃焼時に低下したトルクによって生
    じる車両の固有振動を打ち消すように、この固有振動の
    逆相となる所定時間後に、前記バッテリからオルタネー
    タの界磁コイルに流す電流を一時的に増大して、オルタ
    ネータの発電量を増大させることにより、内燃機関の出
    力トルクを一時的に正常時のトルクよりも低下させる出
    力トルク低減手段を配備したことを特徴とする車両振動
    制御装置。
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