JP4603734B2 - エンジンの回転変動抑制装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの回転変動抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのクランク軸に発生する周期的な回転変動はエンジン振動及び騒音の原因となっており、従来からこの回転変動を低減させる種々の技術が提案されている。例えば実開昭６２−１８４５０号公報に記載のダンパ装置では、エンジンにトランスミッションを断続するクラッチに組み込んだ電磁式リターダのコイルに電気的負荷抵抗を介して流れる電流を制御し、その電磁式リターダをブレーキ及びモータとして使用することにより、エンジンのアイドリング付近におけるクランク軸の回転数の変動や振動を抑制している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の実開昭６２−１８４５０号公報に記載のダンパ装置では、クラッチに組み込んだ電磁式リターダにより該クラッチに配置された回転数センサ及びロータ歯位置センサからの信号に応じてクランク軸の回転数の変動や振動を抑制しているため、クランク軸のクラッチを設けた出力側即ち一般的にフライホイールを設けた側の回転変動を低減していることになる。
ところが、通常、クランク軸のフライホイール側は慣性モーメントが大きいため、もともとその回転変動はクランク軸先端側、即ちフライホイールと反対側（以後、反フライホイール側と呼ぶ）のそれと比較して小さく、エンジン本体の騒音への影響は少ない。
一方、回転変動が大きいのはむしろ反フライホイール側である。即ち、クランク軸の回転時にはクランク軸の捩り振動が発生しているが、図８に示すように、一般にクランク軸２の共振時は、共振固有振動数は捩り振動の１次モードで、クランク軸２のフライホイール取付け部位２１に振動節（所謂ノード）を有し、反フライホイール側に向かって徐々に共振時振幅つまり定常回転に対する捩り角変位が大きくなる。従って、これに伴ってクランク軸２の回転変動の大きさも同じく反フライホイール側に向かって徐々に大きくなる。このため、上記実開昭６２−１８４５０号公報の記載技術のようにフライホイール側の回転数センサ等の信号に基づきフライホイール側の電磁式リターダ等のトルク発生手段で回転変動を低減しても、反フライホイール側の回転変動或いはクランク軸捩り振動による回転変動が充分に低減されているとは言えない。
【０００４】
しかも、共振時の振動位相がフライホイール側と反フライホイール側とで大きく異なっていることを考慮すると、フライホイール側の回転変動を小さくするだけでは共振時の回転変動抑制は非常に困難であると言える。即ち、図９に示すように、共振時の振幅（定常状態に対する回転角変位であり、以後単に角変位と呼ぶ）の振動位相は、角変位の大きい反フライホイール側のギヤ取付位置Ａと角変位の小さいフライホイール側のフライホイール３の取付位置Ｂとでは場合によって１８０度異なる場合があるため、フライホイール側に設けたダンパ装置では、反フライホイール側の角変位を小さく制御し、クランク軸２全体の回転変動を抑制することは非常に困難である。
【０００５】
そして通常のエンジンでは、クランク軸の反フライホイール側に、給排気バルブの駆動、燃料噴射ポンプの駆動、及び補機類の駆動のための歯車機構などが設けてある。このため、反フライホイール側のクランク軸の回転変動は、歯車系を構成する各歯車対の噛合い部分における衝突音を高めてエンジン騒音を増大させる。ところが、このように反フライホイール側の回転変動を低減することは非常に重要なことながら、充分に低減の効果が得られる装置はこれまで提案されていない。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点に着目し、クランク軸の反フライホイール側の回転変動をも低減して、エンジン騒音及び振動を低減できるエンジンの回転変動抑制装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、第１発明は、エンジンのクランク軸に組み込んだ電磁式トルク発生手段により、クランク軸の回転変動を打ち消す方向のトルクをクランク軸にかけることにより、クランク軸の回転変動を抑制するエンジンの回転変動抑制装置において、第１電磁式トルク発生手段（７ａ）を、クランク軸の反フライホイール側に設け、クランク軸（２）のフライホイール近傍に、第２電磁式トルク発生手段（７ｂ）を設け、クランク軸（２）の反フライホイール側に設けた、クランク軸（２）の回転角、回転角速度及び回転角加速度のいずれかを検出する第１センサ（５ａ）と、前記第１電磁式トルク発生手段（７ａ）および前記第２電磁式トルク発生手段（７ｂ）に指令を出力するコントローラ（１０）とを備え、前記コントローラ（１０）は、予め反フライホイール側の回転角変動とフライホイール近傍の回転角変動との関係式を所定の伝達関数又は周波数応答関数として記憶しておき、前記第１センサ（５ａ）からの信号を受けて反フライホイール側の回転角変動の振幅を算出し、算出した反フライホイール側の振幅に応じて前記反フライホイール側の回転角変動を小さくする方向のトルクをかける指令を前記第１電磁式トルク発生手段（７ａ）に出力し、算出した前記反フライホイール側の回転角変動の振幅と、前記伝達関数又は周波数応答関数とにより、フライホイール近傍の回転角変動の振幅を求め、求めたフライホイール近傍の回転角変動の振幅に応じて前記フライホイール近傍の回転角変動の振幅を小さくする方向のトルクをかける指令を第２電磁式トルク発生手段（７ｂ）に出力する構成としている。
【０００８】
第１発明によると、クランク軸の回転角変動の振幅を反フライホイール側のセンサ（回転角、回転角速度、回転角加速度のいずれか）からの検出信号に基づいて求め、求めた回転角変動の振幅に基づき、回転角変動の振幅を小さくするように反フライホイール側に設けた電磁式トルク発生手段によりトルクをクランク軸にかけるので、クランク軸の反フライホイール側の回転角変動を低減でき、これに伴なってフライホール側も回転角変動が低減され、クランク軸全体に亘って効率的に、かつ確実に回転変動を低減できる。従って、給排気バルブの駆動、燃料噴射ポンプの駆動、及び補機類の駆動のための歯車機構の回転変動を低減できるので、反フライホイール側に設けた歯車類の衝突音を抑えてエンジン騒音を低減できる。
また、反フライホイール側の回転角変動の振幅からフライホイール近傍の回転角変動の振幅を求め、求めた振幅に基づきフライホイール近傍に設けた電磁式トルク発生手段の発生トルクを制御してフライホイール側の回転変動を抑制する。これにより、フライホイール側のセンサが不要となり、簡易な構成で安価にできる。
【０００９】
また、第２発明は、第１発明において、前記第１センサの位置と異なるクランク軸方向の少なくとも１箇所の位置に、クランク軸の回転角、回転角速度及び回転角加速度のいずれかを検出する第２センサを設け、前記コントローラは、第１センサ及び第２センサからのそれぞれの信号を受けて両センサ位置間の回転角位相差を算出し、求めた回転角位相差が所定値を超えたときに、前記第１指令および前記第２指令を出力する構成としている。
【００１０】
第２発明によると、クランク軸の反フライホイール側と他のクランク軸方向の少なくとも１箇所との回転角位相差が所定値以上のとき、上記のような反フライホイール側およびフライホイール側での回転角変動を小さくするように回転変動抑制を行うので、位相差も小さくすることができ、フライホイール側と反フライホイール側との間に生じる捩り振動を低減させて最適な回転変動の抑制ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図を参照して詳細に説明する。
まず、図１により第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態の制御構成ブロック図である。
【００１６】
エンジン１のクランク軸２の出力側端部にはフライホイール３の一端部が取付けてあり、フライホイール３の他端部には図示しないクラッチやトランスミッションが接続している。
クランク軸２の出力側と反対、即ち反フライホイール側にはクランクギヤ４が取付けてあり、このクランクギヤ４更にはアイドラギヤ等を介して給排気バルブ、燃料噴射ポンプ、油圧ポンプ等の補機類が接続されている。
【００１７】
また、クランク軸２の反フライホイール側部位には、クランク軸２の回転角速度を検出する第１回転センサ５ａを設けてあり、第１回転センサ５ａの検出した回転角速度ｎ１はコントローラ１０に入力されている。第１回転センサ５ａは例えば回転角速度に応じたパルス信号を出力する電磁ピックアップセンサ等で構成されるが、これに限定されない。
また、クランク軸２の反フライホイール側には電磁式トルク発生手段として第１電磁式リターダ７ａが組み込まれている。第１電磁式リターダ７ａは、図示しないロータ回転角センサ（前記ロータ歯位置センサに相当）及び界磁コイルを備えており、このロータ回転角センサ及び第１回転センサ５ａの信号に基づいて後述のようにコントローラ１０により演算された指令によって、前記界磁コイルに流れる電流を制御したり、該コイルに発生する起電力を抵抗等を介して流したりすることにより、所定トルクを発生させてモータ又はブレーキとして作用するようになっている。
【００１８】
コントローラ１０は例えばマイクロコンピュータ等の演算装置から構成されており、入力した回転角速度ｎ１に基づき反フライホイール側の回転角変動、即ち回転状態に対する回転角変位α１（図９参照）を求める。この回転角変位α１を求めるには、例えば、センサからの角速度パルスの変調周波数を角変位変動復調装置等によって電圧値に変換することにより角速度波形を得た後、この角速度波形に基づいて回転角変位α１の振幅を求めるようにしてもよい。クランク軸２の共振時の振動波形が正弦波であるとすると、角速度と回転角との間には９０゜の位相差のある、一定の関係を有しているので、前記求めた角速度波形に基づき、又は角速度を積分して求めた回転角波形に基づき、回転角変位α１の振幅を求めることができる。コントローラ１０は、この求めた回転角変位α１の振幅に応じて、回転角変位α１を小さくするようにリターダ指令Ｒ１を演算し、第１電磁式リターダ７ａに出力する。第１電磁式リターダ７ａは、この指令に応じたトルクを発生し、クランク軸２を減速又は加速させる。
【００１９】
コントローラ１０のリターダ指令の求める方法としては、例えば、予め反フライホイール側の回転角変位α１の振幅に対する、クランク軸２の反フライホイール側部位に周期的な回転変動を打ち消す方向のトルクを発生させる最適なリターダ指令値をデータテーブルとして記憶しておき、このデータテーブルにより、前記求めた反フライホイール側の回転角変位α１の振幅に応じてリターダ指令を求めてもよいし、又は、所定のゲイン定数を前記回転角変位α１の振幅に乗じて求めるようにしてもよい。
【００２０】
第１実施形態によると、反フライホイール側の回転角変位α１が小さくなるように回転角変位α１に基づいてリターダ指令を演算し、この指令を反フライホイール側に設けた第１電磁式リターダ７ａに出力するので、クランク軸２の回転角変位α１の大きい反フライホイール側の回転変動を効率的に、かつ確実に低減できる。従って、フライホイール側の回転変動も低減され、クランク軸全体に亘って回転変動を低減でき、よってエンジンの振動を抑制できると共に、クランク軸２の回転変動に伴なうタイミングギヤ４とこのタイミングギヤ４に接続された各歯車との衝突を緩和して衝突に起因する騒音も低減できる。
【００２１】
次に、第２実施形態について図２〜図４を参照して説明する。
図２は本実施形態の制御構成ブロック図である。尚、図２において図１と同一構成要素には同一符号を付し、ここでの説明を省いているが、以下の実施形態でも同様とする。
図２において、クランク軸２の第１回転センサ５ａの装着位置と異なる軸方向の他の少なくとも１個所に、第１回転センサ５ａと同様の回転角速度を検出する第２回転センサ５ｂが設けてあり、本実施形態ではフライホイール３の近傍部位に設けている。第２回転センサ５ｂの検出した回転角速度ｎ２は、コントローラ１０に入力される。
【００２２】
コントローラ１０は、以下のような各処理部を有している。
第１変動成分演算部１１は、前記同様に第１回転センサ５ａから入力した回転角速度ｎ１に基づき反フライホイール側の回転角変動、即ち回転状態に対する回転角変位α１を表す角速度波形又は回転角波形（角速度波形の積分値）を求め、求めた回転角変位α１を第１振幅演算部１６に出力する。
また第１位置演算部１２及び第２位置演算部１３は、それぞれ第１回転センサ５ａからの回転角速度ｎ１及び第２回転センサ５ｂからの回転角速度ｎ２に基づき、積分によって反フライホイール側及び他のクランク軸方向の位置（ここではフライホイール３近傍）のクランク軸２の回転角θ１、θ２を求める。
そして、位相差演算部１４は、第１位置演算部１２及び第２位置演算部１３のそれぞれ求めた回転角θ１、θ２の差値を演算し、両者間の位相差βを求める。
【００２３】
位相差判定部１５は、位相差演算部１４で求められた回転角の位相差βが所定値β０以上かを判定し、以上のときにはトルクを発生させて回転角変位α１を小さくする回転変動抑制を行なうために、演算指令を第１振幅演算部１６に出力する。
第１振幅演算部１６は、この演算指令を受けると、第１変動成分演算部１１で求めた回転角変位α１を表す波形に基づき回転角変位α１の振幅を求める。
第１指令演算部１７は、第１振幅演算部１６の求めた回転角変位α１の振幅に応じてリターダ指令Ｒ１を演算し、第１電磁式リターダ７ａに出力する。
【００２４】
次に、図３に示す制御フローチャートにより、コントローラ１０の処理手順を説明する。
先ず、ステップＳ１で、第１位置演算部１２及び第２位置演算部１３はそれぞれ図４に示される反フライホイール側（位置Ａ）及びフライホイール側（位置Ｂ）の回転角θ１、θ２を求めると共に、第１変動成分演算部１１は反フライホイール側の回転角変位α１を表す角速度波形又は回転角波形を求め、所定のメモリエリアに記憶する。次にステップＳ２で、位相差演算部１４は前記求めた回転角θ１、θ２間の位相差βを求める。尚、図４に示すグラフは、それぞれ回転角θ１、θ２を正弦波で表したものである。次にステップＳ３で、位相差判定部１５は前記求めた位相差βが所定値β０以上かをチェックし、所定値β０よりも小さいときはステップＳ１に戻って以上の処理を繰り返し、所定値β０以上のときには、ステップＳ４で、第１振幅演算部１６は第１変動成分演算部１１で求めた回転角変位α１を表す波形に基づき回転角変位α１の振幅を求める。次にステップＳ５で、第１指令演算部１７は回転角変位α１を小さくするように、前記求められた回転角変位α１の振幅に応じてリターダ指令Ｒ１を演算し、反フライホイール側の第１電磁式リターダ７ａに出力する。この後、ステップＳ１から繰り返す。
【００２５】
第２実施形態によると、反フライホイール側の部位とこの位置よりもフライホイール寄りの他の部位とのクランク軸２の回転角θ１、θ２を比較し、両者間の位相差βが所定値β０以上に大きくなったときに、クランク軸２の反フライホイール側の回転角変位α１が小さくなるようにこの回転角変位α１の振幅に基づいてリターダ指令を演算し、第１電磁式リターダ７ａに出力している。従って、第１実施形態と同様の効果に加えて、クランク軸２の捩り振動も低減できる。さらに、クランク軸２の捩り振動による反フライホイール側とフライホイール寄りの部位との回転角位相差を所定値以下に小さくできるため、捩り振動による回転変動を最適に抑制できる。
【００２６】
前述の通り、クランク軸２の反フライホイール側はフライホイール側に比べて共振時の回転角変位α１が大きいので、第１実施形態のようにクランク軸２の反フライホイール側の回転角変位α１を小さくする回転変動抑制を行なっても、結果的にクランク軸２の捩り振動を低減したことになる。しかし、第２実施形態での処理の方が、クランク軸２の反フライホイール側とフライホイール側との回転角位相差を検出してこれを小さくするように制御している分、第１実施形態の場合に比して捩り振動を低減する効果はより大きいといえる。
【００２７】
また、本実施形態においては、通常捩り振動による回転角位相差が最も顕著に現れる反フライホイール側とフライホイール３近傍との間の位相差に基づいて位相差大小の判定を行なっているので、回転変動抑制を効果的に行なうことができる。
尚、捩り振動状態が複雑で、クランク軸方向の複数箇所間で回転角位相差の符号が変わるような、即ち反対側に捩じれるような高次の捩り振動が発生するような場合には、所定の複数箇所に回転角センサを設け、それぞれのセンサ間での位相差の内最も大きな位相差に基づき上記大小判定を行なえば、より精度良く行なうことができる。
また、本実施形態では、反フライホイール側の第１回転センサ５ａは、回転角変位α１を検出するためと、回転角位相差を検出するためとで兼用されているから、センサ個数を少なくできる効果を有しているが、本発明はこれに限定されない。
【００２８】
次に、第３実施形態について図５に示す制御構成ブロック図により説明する。
第３実施形態においては、第１実施形態の構成に加えて、クランク軸２のフライホイール３の近傍部位に、第１回転センサ５ａと同様の回転角速度を検出する第３回転センサ５ｃ、及び第２電磁式リターダ７ｂが設けてあり、コントローラ１０は第３回転センサ５ｃの検出した回転角速度ｎ３に基づいて以下のような演算処理を行なってリターダ指令を求め、第２電磁式リターダ７ｂ出力する。
【００２９】
コントローラ１０は、反フライホイール側の回転変動抑制処理については、第１実施形態と同様に行なう。即ち、第１回転センサ５ａから入力した回転角速度ｎ１に基づき反フライホイール側の回転角変位α１の振幅を求め（第１変動成分演算部１１、第１振幅演算部１６）、この求めた回転角変位α１の振幅に応じて、回転角変位α１が小さくなるようにリターダ指令Ｒ１を演算し、第１電磁式リターダ７ａに出力する（第１指令演算部１７）。一方、フライホイール側の回転変動抑制処理についても、反フライホイール側の回転変動抑制処理と独立して行ない、第３回転センサ５ｃから入力した回転角速度ｎ３に基づきフライホイール近傍の回転角変位α２の振幅を求め（第２変動成分演算部、第２振幅演算部）、この求めた回転角変位α２の振幅に応じて、フライホイール近傍の回転角変位α２が小さくなるようにリターダ指令Ｒ２を演算し、第２電磁式リターダ７ｂに出力する（第２指令演算部）。
【００３０】
さらに、上記の回転変動抑制処理に加えて、第２実施形態で行なった回転角位相差を小さくする制御を行なってもよい。即ち、図２を参照して説明すると、前記第２回転センサ５ｂの代わりに第３回転センサ５ｃからの回転角速度ｎ３に基づき、積分によってフライホイール３寄りのクランク軸方向部位（ここではフライホイール３近傍）のクランク軸２の回転角θ２を求める（前記第２位置演算部１３）。そして、第１回転センサ５ａからの回転角速度ｎ１に基づき求めた回転角θ１と（第１位置演算部１２）と上記回転角θ２との差値により両者間の位相差βを求める（位相差演算部１４）。次に、位相差βが所定値β０以上かを判定し（位相差判定部１５）、以上のときには、反フライホイール側の回転角変位α１を表す波形（第１変動成分演算部１１）に基づき回転角変位α１の振幅を求め（第１振幅演算部１６）、同時にフライホイール近傍の回転角変位α２の振幅を求める（第２変動成分演算部、第２振幅演算部）。次に、求めた反フライホイール側の回転角変位α１の振幅に応じてリターダ指令Ｒ１を演算し、第１電磁式リターダ７ａに出力する（第１指令演算部１７）と共に、求めたフライホイール近傍の回転角変位α２の振幅に応じてリターダ指令Ｒ２を演算し、第２電磁式リターダ７ｂに出力する（第２指令演算部）。
【００３１】
上記の通り第３実施形態によると、第２電磁式リターダ７ｂによってクランク軸２のフライホイール側に周期的な回転変動を打ち消す方向のトルクを発生させるので、フライホイール側の回転変動をも低減できる。従って、反フライホイール側とフライホイール側との両方での回転変動抑制により、クランク軸２全長に亘って全体的に、より効率的に回転変動を低減できる。このため、反フライホイール側の歯車系の振動、騒音の低減と同様に、エンジン１の出力側のフライホイール３よりも後方に取付けられるトランスミッション等の歯車系の振動、騒音も低減できる。
【００３２】
次に、図６により第４実施形態を説明する。同図において、図２と同一構成要素には同一符号を付し、ここでの説明を省く。
第２変動成分演算部１１ａは、第１変動成分演算部１１から反フライホイール側の回転角変動、即ち定常回転状態に対する回転角変位α１を表す角速度波形又は回転角波形を入力し、この波形と予め記憶している所定の伝達関数とによりフライホイール３の近傍での回転角変位α２を表す波形を求め、求めた回転角変位α２の波形を第２振幅演算部１６ａ及び位相差演算部１４に出力する。
【００３３】
ここで、上記伝達関数について説明する。共振時のクランク軸２の反フライホイール側部位での回転角変位α１とフライホイール３の近傍での回転角変位α２との間には、一般的に所定の関係があって、この関係は実験データ等により近似的に求めることができる。本発明者は、この関係を伝達関数或いは周波数応答関数としてとらえることにより、反フライホイール側部位での回転角変位α１の波形を上記伝達関数に通してフライホイール３の近傍での回転角変位α２の波形を求めることを提案している。さらに、実稼働中において、所定時間毎に所定の回数の回転データに基づいて回転角変位α１と回転角変位α１とを求め、この両者の関係を学習により求めて上記伝達関数を逐次補正して行くようにすれば、さらに精度良く回転変動抑制をおこなうことができる。
【００３４】
位相差演算部１４は、第１変動成分演算部１１及び第２変動成分演算部１１ａのそれぞれ求めた回転角変位α１、α２の波形に基づき反フライホイール側とフライホイール３近傍との回転角の位相差βを求め、この位相差βを位相差判定部１５に出力する。ここで、両回転角変位α１、α２の波形が角速度波形である場合には、両回転角変位α１、α２の波形どおしの差値を積分することによって位相差βが演算され、回転角波形である場合には両者間の差値が位相差βとなる。
位相差判定部１５は、位相差演算部１４で求められた回転角の位相差βが所定値β０以上かを判定し、以上のときには回転変動抑制を行なうために、演算指令を第１振幅演算部１６及び第２振幅演算部１６ａに出力する。
【００３５】
第１振幅演算部１６は、この演算指令を受けると、第１変動成分演算部１１で求めた反フライホイール側の回転角変位α１を表す波形に基づき回転角変位α１の振幅を求める。
同様にして、第２振幅演算部１６ａは、上記演算指令を受けると、第２変動成分演算部１１ａで求めたフライホイール３の近傍での回転角変位α２を表す波形に基づき回転角変位α２の振幅を求める。
第１指令演算部１７及び第２指令演算部１７ａは、それぞれ、第１振幅演算部１６で求められた回転角変位α１の振幅及び第２振幅演算部１６ａで求められた回転角変位α２の振幅に応じてリターダ指令Ｒ１及びリターダ指令Ｒ２を演算し、第１電磁式リターダ７ａ及び第２電磁式リターダ７ｂに出力する。
【００３６】
本実施形態でのコントローラ１０の処理手順を、図７に示すフローチャート例を参照して説明する。
先ず、ステップＳ１１で、第１変動成分演算部１１は、反フライホイール側の第１回転センサ５ａの検出信号に基づき、反フライホイール側の回転角変位α１を表す角速度波形又は回転角波形を求める。次に、ステップＳ１２で第２変動成分演算部１１ａは、上記求められた反フライホイール側の回転角変位α１を表す角速度波形又は回転角波形と、予め記憶している伝達関数とにより、フライホイール３の近傍の回転角変位α２を表す角速度波形又は回転角波形を求める。次に、ステップＳ１３で位相差演算部１４は、上記求められた回転角変位α１を表す波形と回転角変位α２を表す波形との差値に基づき、反フライホイール側の回転角θ１とフライホイール３近傍の回転角θ２との位相差βを求める。そしてステップＳ１４で、位相差判定部１５は上記求めた位相差βが所定値β０以上かをチェックし、所定値β０よりも小さいときはステップＳ１１に戻って以上の処理を繰り返る。また、所定値β０以上のときには、次にステップＳ１５で、第１振幅演算部１６は前記求められた回転角変位α１を表す波形に基づき回転角変位α１の振幅Ａ１を求め、第２振幅演算部１６ａは前記求められた回転角変位α２を表す波形に基づき回転角変位α２の振幅Ａ２を求める。そして、ステップＳ１６で、第１指令演算部１７は回転角変位α１を小さくするように、前記求められた回転角変位α１の振幅Ａ１に応じてリターダ指令Ｒ１を演算し、反フライホイール側の第１電磁式リターダ７ａに出力すると共に、第２指令演算部１７ａは回転角変位α２を小さくするように、前記求められた回転角変位α２の振幅Ａ２に応じてリターダ指令Ｒ２を演算し、フライホイール３の近傍の第２電磁式リターダ７ｂに出力する。
【００３７】
本実施形態によると、第３実施形態と同じ効果が得られると共に、反フライホイール側の回転角変位α１の波形から、所定の伝達関数によってフライホイール３の近傍の回転角変位α２の波形を求め、この回転角変位α２の波形に基づきフライホイール３側の回転変動を小さくする制御を行なうので、フライホイール３近傍の回転センサが不要となり、よりシンプルに、かつ安価に構成できる。
【００３８】
尚、本実施形態において、第２実施形態と同様に、クランク軸方向の少なくとも所定の２個所間の回転角位相差βをチェックして、これが所定値β０以上になったときに、本実施形態の回転変動抑制処理を行なうようにしてもよい。これにより、捩り振動による回転変動を更に小さくできることは前述同様である。
【００３９】
これまで説明した実施形態においては、第１回転センサ５ａ，５ｃとして、回転角速度センサを例に示したが、本発明の主旨はこれに限定するものではなく、要は回転角速度の変動を検出できるものであればよい。例えば、回転角を検出するセンサであれば回転角信号を微分して（例えば、パルスエンコーダの場合はその最下位ビットパルスを角速度パルスとして使用可能である）、あるいは角加速度センサであれば角加速度を積分して、それぞれ角速度に変換し、この角速度に基づき上述の各実施形態での処理を行なうことにより、同様に効率的な回転変動抑制を行なうことができる。
【００４０】
以上説明したように本発明によれば、共振時のクランク軸の反フライホイール側の回転変動を反フライホイール側の回転センサの検出信号に基づき反フライホイール側の電磁式リターダ（電磁式トルク発生手段）により相殺して抑制するので、従来できなかった反フライホイール側の回転変動を効率良く、確実に低減できる。また、反フライホイール側の回転角とフライホイール３寄りの部位の回転角との位相差が所定値以上になったときに上述のような回転変動抑制を行なうので、位相差も小さくでき、よって捩り振動による回転変動の最適な抑制ができる。
【００４１】
さらに、反フライホイール側と同時に、フライホイール近傍での回転センサと電磁式トルク発生手段とによりフライホイール側の回転変動抑制を行なうことにより、クランク軸の全体に亘ってより効率的に回転変動を抑制できる。また、反フライホイール側の回転角変位α１から、所定の伝達関数等によってフライホイール近傍での回転角変位α２を推定し、この推定したフライホイール近傍の回転角変位α２に基づきフライホイール側の回転変動抑制を行なうようにすると、フライホイール近傍での回転センサが不要となるため、構成を簡単化でき、安価にできる。
【００４２】
これらの結果、反フライホイール側に設けた給排気バルブの駆動、燃料噴射ポンプの駆動、及び補機類の駆動などを行なうための歯車機構の回転変動を低減できるので、これに伴なうエンジン振動の低減が可能となり、更に歯車類の衝突音を抑えてエンジン騒音も低減できる。
また、クランク軸の反フライホイール側の回転変動を低減させることは、反フライホイール側とフライホイール側との間の捩り振動を低減させることにもなり、捩り振動によるクランク軸の破断及び軸受の破損等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御構成ブロック図である。
【図２】第２実施形態の制御構成ブロック図である。
【図３】第２実施形態の制御フローチャート例である。
【図４】回転角θ１、θ２の関係の説明図である。
【図５】第３実施形態の制御構成ブロック図である。
【図６】第４実施形態の制御構成ブロック図である。
【図７】第４実施形態の制御フローチャート例である。
【図８】クランク軸の捩り１次共振時の振幅分布の説明図である。
【図９】共振時の振動位相と振幅の説明図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…クランク軸、３…フライホイール、４…タイミングギヤ、５ａ…第１回転センサ、５ｂ…第２回転センサ、５ｃ…第３回転センサ、７ａ…第１電磁式リターダ、７ｂ…第２電磁式リターダ、１０…コントローラ、１１…第１変動成分演算部、１１ａ…第２変動成分演算部、１２…第１位置演算部、１３…第２位置演算部、１４…位相差演算部、１５…位相差判定部、１６…第１振幅演算部、１６ａ…第２振幅演算部、１７…第１指令演算部、１７ａ…第２指令演算部、２１…フライホイール取付け部位。

Claims (2)

1. エンジン（１）のクランク軸（２）に組み込んだ電磁式トルク発生手段により、クランク軸（２）の回転変動を打ち消す方向のトルクをクランク軸（２）にかけることにより、クランク軸（２）の回転変動を抑制するエンジンの回転変動抑制装置において、
   第１電磁式トルク発生手段（７ａ）を、クランク軸の反フライホイール側に設け、
   クランク軸（２）のフライホイール近傍に、第２電磁式トルク発生手段（７ｂ）を設け、
   クランク軸（２）の反フライホイール側に設けた、クランク軸（２）の回転角、回転角速度及び回転角加速度のいずれかを検出する第１センサ（５ａ）と、
   前記第１電磁式トルク発生手段（７ａ）および前記第２電磁式トルク発生手段（７ｂ）に指令を出力するコントローラ（１０）とを備え、
   前記コントローラ（１０）は、
   予め反フライホイール側の回転角変動とフライホイール近傍の回転角変動との関係式を所定の伝達関数又は周波数応答関数として記憶しておき、
   前記第１センサ（５ａ）からの信号を受けて反フライホイール側の回転角変動の振幅を算出し、算出した反フライホイール側の振幅に応じて前記反フライホイール側の回転角変動を小さくする方向のトルクをかける第１指令を前記第１電磁式トルク発生手段（７ａ）に出力し、
   算出した前記反フライホイール側の回転角変動の振幅と、前記伝達関数又は周波数応答関数とにより、フライホイール近傍の回転角変動の振幅を求め、求めたフライホイール近傍の回転角変動の振幅に応じて前記フライホイール近傍の回転角変動の振幅を小さくする方向のトルクをかける第２指令を第２電磁式トルク発生手段（７ｂ）に出力することを特徴とするエンジンの回転変動抑制装置。
2. 請求項１記載のエンジンの回転変動抑制装置において、
   前記第１センサ（５ａ）の位置と異なるクランク軸（２）方向の少なくとも１箇所の位置に、クランク軸（２）の回転角、回転角速度及び回転角加速度のいずれかを検出する第２センサ（５ｂ）を設け、
   前記コントローラ（１０）は、第１センサ（５ａ）及び第２センサ（５ｂ）からのそれぞれの信号を受けて両センサ位置間の回転角位相差を算出し、求めた回転角位相差が所定値（β０）を超えたときに、前記第１指令および前記第２指令を出力することを特徴とするエンジンの回転変動抑制装置。

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