JP6033031B2 - ハイブリッドエンジンの振動抑制方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッドエンジンの振動抑制方法に関するものである。
一般的に、エンジンの振動は、該エンジンを支持しているエンジンマウントを介して車体に伝達されるが、エンジンの回転数が低くなる（エンジンの振動の周波数が下がる）に従いエンジンマウントの振動伝達率が大きくなるため、エンジンの振動の周波数が低いアイドリング時における爆発一次成分の振動が問題となることがある。
例えば、気筒数の少ないエンジンほど爆発一次成分の周波数が低い（エンジン１回転当たりの爆発回数が少ない）ため、特に４気筒以下のエンジンでアイドリング時の振動が問題視されることが多いが、６気筒以上のエンジンでは、爆発一次成分の周波数が高い（エンジン１回転当たりの爆発回数が多い）ため、アイドリング時における振動が大きな問題となることは少なかった。
ところが、近年における自動車業界においては、ターボチャージャ等により過給圧を上げることで従来エンジンと同等の動力性能を確保したまま排気量を減らし、巡行時の燃費を向上させるダウンサイジングコンセプトがエンジン設計の主流となってきており、より少ない気筒数・より小さいサイズのエンジンへの設計変更が進んでいる。
この流れは、最近の自動車業界内での台頭が著しいハイブリッドエンジンでも同様であり、気筒数の少ないエンジンとモータジェネレータを併用したハイブリッドエンジンが将来的に増えていくことが予想されるため、この種のハイブリッドエンジンにおけるアイドリング時の振動が問題になることが懸念されている。
尚、この種のハイブリッドエンジンの振動対策に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
しかしながら、従来においては、気筒数の少ないエンジンとモータジェネレータを併用したハイブリッドエンジンでアイドリング時の振動の問題を軽減するにあたり、アイドル回転数を高めて振動の周波数を上げておくことでエンジンマウントによる振動の伝達を抑えるようにしていたため、巡行時の燃費を向上させる目的でダウンサイジングコンセプトを採用していながら、アイドリング時の振動対策のために燃費が悪化するという不具合が生じていた。
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、アイドル回転数を高めることなくアイドリング時における振動の問題を軽減し得るハイブリッドエンジンの振動抑制方法を提供することを目的とする。
本発明は、エンジンとモータジェネレータを併用したハイブリッドエンジンのアイドリング時における振動を抑制するため、エンジンの爆発行程に起因する回転変動のピークをモータジェネレータの充電制御により発電負荷を加えて抑制し、前記回転変動のピーク間でモータジェネレータの放電制御により電動アシストを加えて回転変動のピークを作り、前記エンジンの気筒数を倍にした場合の回転変動を擬似的に作り出すようにしたハイブリッドエンジンの振動抑制方法であって、クランクシャフト２回転分のクランク角０゜〜７２０゜の範囲を前記エンジンの気筒数を倍にした気筒数で分割し、その分割された角度範囲のうち、回転変動のピークが存在する角度範囲の全域でモータジェネレータの充電制御を行い、回転変動のピークが存在しない角度範囲では回転変動のピークを作る初期段階でのみモータジェネレータの放電制御を行うことを特徴とするものである。
而して、このようにすれば、モータジェネレータを用いて前記エンジンの気筒数を倍にした場合の回転変動を擬似的に作り出すことにより、見掛け上の爆発一次成分の周波数が倍となって大幅に底上げされるので、エンジンマウントによる振動の伝達が大幅に抑えられてアイドリング時における振動の問題が著しく軽減されることになる。
この際、モータジェネレータは、充電制御と放電制御を交互に繰り返すようにしているので、充電制御で発電された電力を利用して放電制御を行うことが可能であり、車載のバッテリから電力を持ち出さなくて済むので、該バッテリの充電状態に関わらずモータジェネレータの制御を実施することが可能である。
上記した本発明のハイブリッドエンジンの振動抑制方法によれば、モータジェネレータを用いて前記エンジンの気筒数を倍にした場合の回転変動を擬似的に作り出すことで見掛け上の爆発一次成分の周波数を倍にして大幅な底上げを図ることができるので、エンジンマウントによる振動の伝達を大幅に抑えてアイドリング時における振動の問題を著しく軽減することができ、気筒数の少ないエンジンとモータジェネレータを併用したハイブリッドエンジンであっても、アイドル回転数を従来より下げて燃費を大幅に向上することができるという優れた効果を奏し得る。
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、エンジンとモータジェネレータを併用したハイブリッドエンジンを対象とし、アイドリング時における振動を後述の方法を用いて抑制するようにしている。
図１は本形態例で対象としているハイブリッドエンジン１を搭載した自動車の一例であり、エンジン２にモータジェネレータ３が直結され且つ該モータジェネレータ３が図示しないクラッチを介しトランスミッション４と接続されるようになっており、車両の減速時に発生するエネルギーをモータジェネレータ３の充電制御により回収して蓄電すると共に、エンジン２の動力をモータジェネレータ３の放電制御により電動アシストすることでエンジン２の負担を軽減し、該エンジン２による大気汚染物質の排出量及び燃料消費量を低減するようにしてある。
図１に図示している例においては、４気筒のエンジン２がモータジェネレータ３と併用されているが、４サイクルエンジンではクランクシャフトが２回転する間に各気筒が「吸気」「圧縮」「爆発」「排気」という４つの行程を行い、クランクシャフト２回転分のクランク角０゜〜７２０゜の範囲で１８０゜毎の等間隔で４回の爆発が起こるため、図２にグラフで示すクランクシャフト１回転分のクランク角０゜〜３６０゜の範囲では、エンジン２の爆発行程に起因する回転変動のピークＰが２回生じることになる。
即ち、クランク角が０゜〜９０゜の範囲で一番目の気筒が爆発行程となることで回転変動がプラス側に振れてピークＰを作り、クランク角が９０゜〜１８０゜の範囲で三番目の気筒が圧縮行程となることで回転変動がマイナス側に振れ、クランク角が１８０゜〜２７０゜の範囲で三番目の気筒が爆発行程となることで回転変動が再びプラス側に振れてピークＰを作り、クランク角が２７０゜〜３６０゜の範囲で四番目の気筒が圧縮行程となることで回転変動が再びマイナス側に振れるようになっている。
ここで、図２のグラフでは、クランクシャフトの２回転目のクランク角３６０゜〜７２０゜の範囲の図示を割愛しているが、回転変動のパターンとしては、クランク角０゜〜３６０゜の範囲における回転変動のパターンが同じように繰り返されるだけである。
そして、このようにクランクシャフト１回転当たりの爆発回数が少ないエンジン２を採用したハイブリッドエンジン１にあっては、エンジン２の振動の周波数が低いアイドリング時における爆発一次成分の振動が問題となり易いが、本形態例では、図３にグラフで示す如く、エンジン２の爆発行程に起因する回転変動のピークＰをモータジェネレータ３の充電制御により発電負荷を加えて抑制し、前記回転変動のピークＰ間でモータジェネレータ３の放電制御により電動アシストを加えて回転変動のピークＰ’を作り、前記エンジン２の気筒数を倍にした場合の回転変動を擬似的に作り出すようにしている。
より具体的には、図３のグラフの下段側に示している通り、クランクシャフト２回転分のクランク角０゜〜７２０゜の範囲を前記エンジン２の気筒数を倍にした気筒数で分割（本形態例の場合は４気筒なので８分割）し、その分割された９０゜毎の角度範囲のうち、回転変動のピークＰが存在する角度範囲（０゜〜９０゜の範囲及び１８０゜〜２７０゜の範囲）の全域でモータジェネレータ３の充電制御を行い、回転変動のピークＰが存在しない角度範囲（９０゜〜１８０゜の範囲及び２７０゜〜３６０゜の範囲）では回転変動のピークＰ’を作る初期段階でのみモータジェネレータ３の放電制御を行うようにしている。
ただし、図３のグラフにおいては、クランク角０゜〜３６０゜の範囲のみを図示してクランク角３６０゜〜７２０゜の範囲の図示を割愛しているが、この範囲における回転変動及びモータジェネレータ３の制御は、クランク角０゜〜３６０゜の範囲における図示と同じである。
而して、このようにすれば、モータジェネレータ３を用いて８気筒数のエンジン２の回転変動を擬似的に作り出すことにより、見掛け上の爆発一次成分の周波数が倍となって大幅に底上げされるので、エンジンマウントによる振動の伝達が大幅に抑えられてアイドリング時における振動の問題が著しく軽減されることになる。
この際、モータジェネレータ３は、充電制御と放電制御を交互に繰り返すようにしているので、充電制御で発電された電力を利用して放電制御を行うことが可能であり、車載のバッテリから電力を持ち出さなくて済むので、該バッテリの充電状態に関わらずモータジェネレータ３の制御を実施することが可能である。
従って、上記形態例によれば、モータジェネレータ３を用いて前記エンジン２の気筒数を倍にした場合の回転変動を擬似的に作り出すことで見掛け上の爆発一次成分の周波数を倍にして大幅な底上げを図ることができるので、エンジンマウントによる振動の伝達を大幅に抑えてアイドリング時における振動の問題を著しく軽減することができ、気筒数の少ないエンジン２とモータジェネレータ３を併用したハイブリッドエンジン１であっても、アイドル回転数を従来より下げて燃費を大幅に向上することができる。
尚、本発明のハイブリッドエンジンの振動抑制方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示例では４気筒のエンジンを併用した場合を示しているが、３気筒以下のエンジンを併用した例に適用しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
１ ハイブリッドエンジン
２ エンジン
３ モータジェネレータ
Ｐ ピーク
Ｐ’ ピーク
２ エンジン
３ モータジェネレータ
Ｐ ピーク
Ｐ’ ピーク
Claims (1)
- エンジンとモータジェネレータを併用したハイブリッドエンジンのアイドリング時における振動を抑制するため、エンジンの爆発行程に起因する回転変動のピークをモータジェネレータの充電制御により発電負荷を加えて抑制し、前記回転変動のピーク間でモータジェネレータの放電制御により電動アシストを加えて回転変動のピークを作り、前記エンジンの気筒数を倍にした場合の回転変動を擬似的に作り出すようにしたハイブリッドエンジンの振動抑制方法であって、クランクシャフト２回転分のクランク角０゜〜７２０゜の範囲を前記エンジンの気筒数を倍にした気筒数で分割し、その分割された角度範囲のうち、回転変動のピークが存在する角度範囲の全域でモータジェネレータの充電制御を行い、回転変動のピークが存在しない角度範囲では回転変動のピークを作る初期段階でのみモータジェネレータの放電制御を行うことを特徴とするハイブリッドエンジンの振動抑制方法。
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