JPH01151741A

JPH01151741A - エンジンのトルク変動制御装置

Info

Publication number: JPH01151741A
Application number: JP31168187A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Sugio; 杉尾　俊哉; Tatsuya Tomii; 富井　達也; Osamu Kimura; 修木村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1987-12-08
Publication date: 1989-06-14
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JP2602797B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエンジンのトルク変動制御装置、特に所定運転
領域での減速運転時に燃料の供給を遮断するようにした
エンジンにおいて、燃料供給復帰時のトルクショックを
軽減するようにした装置に関する。

（従来の技術）自動車用等のエンジンにおいては、例えば第９図に示す
ように、所定回転数Ｎｏ以上で且つ所定負荷Ｔ。以下の
領域Ｘでの減速運転時に、燃料の供給を遮断することに
より、燃費性能の向上を図ることがあるが、このエンジ
ンにおいては、矢印ａで示す回転数の低下により、或は
矢印すで示す負荷の増大（加速状態への移行）により運
転状態が上記領域Ｘを脱して燃料供給が復帰される時に
、燃焼の急な再開に起因して、第１０図に符号ａ’　、
ｂ’で示すようなトルクショックが発生するという問題
がある。

この問題に対しては、従来、燃料供給復帰時の空燃比を
リーンとすることにより、燃焼を緩かに再開させて上記
トルクショックを軽減するといった対策が行われること
がある。また、特開昭５４−１７２１号公報によれば、
燃料供給復帰時における燃料の不足もしくは供給の遅れ
による失火やエンストを防止するため、復帰時に空燃比
をリッチにすることが示されている。

一方、特開昭６１−６１９２２号公報によれば、エンジ
ンのトルク変動制御装置として、次のような装置が提案
されている。つまり、このトルク変動制御装置は、エン
ジンのクランク軸により駆動される発電装置と、クラン
ク軸にその回転方向のトルクを与える電気駆動装置とを
備え、これらをクランク軸のトルク変動に同期させて、
トルク増大時には発電装置を、トルク減少時には電気駆
動装置を夫々作動させるようにしたものである。これに
よれば、トルク増大時には発電装置の負荷（負トルク）
によりその増大が抑制され、またトルク減少時には電気
駆動装置によって与えられるトルク（正トルク）により
その減少が補なわれることになって、クランク軸のトル
クが平滑化されることになる。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、上記のように所定運転領域での減速運転時に
燃料の供給を遮断するようにしたエンジンにおいて、燃
料供給復帰時にトルクショックを軽減するために空燃比
をリーンにした場合、燃焼状態の悪化により排声ガス中
のＮＯｘ含有量が増大するといった問題が発生する。ま
た、燃料供給復帰時に、失火やエンストを防止するなめ
に空燃比をリッチにした場合は、その分だけ燃費が悪化
して、減速時に燃料供給を遮断することによる燃費性能
の改善効果が損なわれることになる。

そこで、本発明は、上記特開昭６１−６１９２２号公報
に示されているエンジン出力軸に正トルク及び負トルク
を与える装置に着目し、所定運転領域での減速運転時に
燃料の供給を遮断するようにしたエンジンにこの種の装
置を応用することにより、燃料供給復帰時のトルクを適
切に制御して、燃費性能の悪化やＮＯｘ排出量の増大等
を招くことなく、トルクショックを軽減することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明に係るエンジンのトル
ク変動制御装置は次のように構成したことを特徴とする
。

即ち、所定運転領域での減速運転時に燃料の供給を遮断
するようにしたエンジンにおいて、エンジン出力軸に正
トルクを与える正トルク付与手段と、負トルクを与える
負トルク付与手段と、これらのトルク付与手段を燃料供
給の復帰時に所定のタイミングで作動させる制御手段と
を備える。この制御手段は、具体的には、燃料供給の遮
断状態から燃料供給が復帰される時に、その復帰の直前
に、先ず上記正トルク付与手段を作動させると共に、次
いで負トルク付与手段を作動させ、該負トルク付与手段
が作動している状態で燃料供給が復帰されるように動作
する。

（作　　用）上記の構成によれば、燃料供給遮断中はエンジン出力軸
には負トルクが作用しているが、燃料供給の復帰直前に
正トルク付与手段が作動することにより、該エンジン出
力軸の負トルクが小さくなり、もしくは比較的小さな正
トルクの状態に移行することになる。そして、燃料供給
復帰時において、急な燃焼の再開により大きな正トルク
がトルクショックとしてエンジン出力軸に作用する時に
は、負トルク付与手段が作動しているので、この正トル
クが抑制されることになる。

つまり、燃料供給復帰時に生じるトルクショックの発生
直前のトルクが大きくなり、且つ該トルクショックが小
さくなるのであり、このようにして燃料供給復帰時にお
けるトルクショックが軽減され、エンジン出力軸のトル
クが滑らかに変化することになる。

（実　施　例）以下、本発明の実施例について説明する。

先ず、第１図により本実施例を構成するトルク制御装置
の機械的構造を説明すると、この装置ｌは、エンジン本
体２の端面がら突出するクランク軸３に取り付けられた
フライホイール４を利用して構成され、該フライホイー
ル４の外周部に設けられた回転界磁極５と、その内、外
周に夫々配設されたフィールドコイル６及びステータコ
イル７とを有する。上記回転界磁極５は、第２図に示す
ように、フライホイール４の外周部に一定間隔を隔てて
一体形成されて、エンジン本体２側を向く多数の爪８ａ
・・・８ａを有する第１ボールコア８と、該ポールコア
８の冬瓜８ａ・・・８ａ間に夫々位置し且つ反エンジン
本体２側を向く多数の爪９ａ・・・９ａを有する第２ポ
ールコア９と、これらのボールコア８．９を両者の爪８
ａ・・・８ａ、９ａ・・・９ａの先端部内側で結合する
非磁性体リング１０とで構成されている。また、上記フ
ィールドコイル６は、エンジン本体２の端面に磁界を遮
断するアルミ製プレート１１を介して固着されたフィー
ルドコア１２に導線を巻付けた構成で、外周面が上記回
転界磁ｆＩ５（第１．第２ボールコア８゜９）の内周面
に近接して対向するように、上記フライホイール４の外
周部のエンジン本体２側の面に設けられた凹陥部４ａ内
に収納されている。ここで、上記フィールドコア１２と
フライホイール４および回転界磁極５との各対向面間に
は微小な間隙が設けられている。更に、上記ステータコ
イル７は、多数の鋼板の積層体でなるリング状のステー
タコア１３に導線を巻付けた構成で、内周面が上記回転
界磁極５の外周面に近接して対向するように、上記ステ
ータコア１３がエンジン本体２とクラッチハウジング１
４との間に挾持されたリング状枠体１５に固着されてい
る。そして、このステータコイル７は、第３図に示すよ
うにステークコア１３の内周側に一定間隔で多数設けら
れたスリット１３ａ゛・・・１３ａに導線を３相に分布
巻きすることにより３相コイルを構成している。

尚、第１図に示すように、上記フライホイール４の反エ
ンジン本体２側にはクランク軸３と変速機入力軸１６と
を断接するクラッチ１７が配設され、また上記フィール
ドコイル６の内部及びステータコイル７の外周部両側に
は、これらのコイル６．７を夫々冷却する冷却水パイプ
１８，１９．１９が設けられている。

次に、第４図によりこの実施例の制御システムを説明す
ると、このシステムは、コントロールユニット２１と、
上記フィールドコイル６に対する通電を制御するフィー
ルドコントローラ２２と、上記ステータコイル７に対す
る通電を制御するイ〉バーク２３とを有し、イグニッシ
ョンスイッチ２４をＯＮ　７４作した時に、バッテリ２
５から上記コントロールユニット２１が直接、またフィ
ールドコントローラ２２及びインバータ２３がリレー２
６を介して夫々給電されるようになっている。

上記インバータ２３は、第５図に示すようにバッテリ２
５の＋側と一側との間に３ら−の電流制御回路２３．．
２３□、２３３を設けると共に、これらの回路２３１，
２３２．２３３に各２個づつ直列に合計６個のスイッチ
ング素子８１〜ｓ６を設置し、且つ各スイッチング素子
Ｓｌ〜ｓ６に並列にバッテリ２５の一側から＋側に電流
を通過させるダイオードＤ１〜Ｄ６を設置した構成で、
上記各回路２３８，３２２．２３３における各２個のス
イッチング素子の間に上記ステータコイル７における３
相をなす第１．第２．第３コイル７１　ｒ　７２　＋　
７３が夫々接続されている。そして、上記各スイッチン
グ素子８１〜Ｓ６をパルス信号によって断続的にＯＮ、
ＯＦＦさせることにより、ステータコイル７に３相交流
を供給するようになっており、この時、第４図に示すフ
ィールドコイル６が通電されていて回転界磁［ｒ５が励
磁されていると、上記ステータコイル７の３相交流によ
って形成される回転磁界により回転界磁極５に１力が作
用して、クランク軸３にこれをその回転方向に駆動する
正トルクが与えられるようになっている。つまり、当該
トルク制御装置１がＡＣモータとして作動することにな
る。また、上記インバータ２３の各スイッチング素子８
１〜Ｓ６がＯＦＦの状態で、フィールドコイル６により
励磁されている回転界磁極５が回転すると、ステータコ
イル７の第１〜第３コイル７１．７ａ　、７ｓに誘導起
電力が発生し、これがインバータ２３の各ダイオードＤ
１〜Ｄ６によって整流されてバッテリ２５側に供給され
ることにより、該トルク制御装置１がバッテリ２５を充
電するオルタネータとして作動するようになっている。

一方、上記コントロールユニット２１は、第４図に示す
ように、クランク軸３の基準位置からの回転角（クラン
ク角）を検出するクランク角センサ２７からアンプ２８
を介して出力されるクランり角信号ａと、エンジンの吸
気通路２９内の吸気負圧に基いてエンジン負荷を検出す
る負荷センサ３０からの負荷信号すとを入力するように
なっている。そして、このコントロールユニット２１は
、上記クラ、ンク角信号ａに基いて算出されるエンジン
回転数と、負荷信号すが示すエンジン負荷に応じて上記
インバータ２３の各スイッチング素子Ｓ！〜Ｓ６に制御
信号０１〜ｃ６を出力することにより、トルク制御装置
ｌをエンジンの運転状態に応じてＡＣモータとして或は
オルタネータとして作動させるようになっている。尚、
ＡＣモータとしての作動時にはクランク軸３に効果的に
正トルクが付与されるように、上記信号ａが示すクラン
ク角に同期させて上記インバータ２３の各スイッチング
素子Ｓｌ〜Ｓ６をＯＮ、ＯＦＦさせるようになっており
、また、フィールドコントローラ２２によるフィールド
コイル６に対する通電の制御は信号ｄによって行われる
。

また、コントロールユニット２１は、上記の如きトルク
制御装置１の制御に加えて、エンジンに対する燃料供給
制御をも行うようになっている。

つまり、上記クランク角信号ａに基いて算出されろエン
ジン回転数と、吸気通路２９の上流部に設けられたエア
フローメータ３１からの信号ｅが示す吸入エア量とに基
いて燃料噴射ノズル３２・・・３２からの燃料噴射量を
設定し、この噴射量となるように上記各ノズル３２・・
・３２に燃料制御信号ｆを出力するようになっている。

そして、上記信号ａ、ｂに基づいて検出されるエンジン
回転数と負荷とにより、エンジンの運転状態が第６図に
示す所定回転数Ｎｏ以上で、所定負荷Ｔｏ以下の燃料３
１！Ｗｔ領域Ｘに属することを検出した時は、上記燃料
噴射ノズル３２・・・３２からの燃料の噴射を停止する
ようになっている。

次に、この実施例の燃料供給復帰時の作動を第７図のフ
ローチャートに従って説明する。

先ず、コントロールユニット２１は、フローチャートの
ステップＳ、、Ｓ２で信号ａ、ｂに基い°ζエンジン回
回転数上エンジン負荷Ｔとを検出する０次いでステップ
Ｓ、、Ｓ４で、回転数Ｎが、燃料遮断領域Ｘの下限回転
数Ｎ、よりも所定回転数ｎだけ大きい第１基準回転数Ｎ
。′より大きく、また負荷Ｔが、該領域Ｘの上限負荷Ｔ
ｏよりも所定負荷ｔだけ小さい第１基準負荷Ｔｏ′より
小さいと判定した時、即ち運転状態が第６図の燃料遮断
領域Ｘ中の完全減速領域ＸＯにある時は、ステップＳ５
により第４図に示すトルク制御装置１をオルタネータと
して作動させ、且つＡＣモータとしての作動を行わせな
いようにインバータ２３に制御信号Ｃ１〜Ｃ６を出力す
る。つまり、この完全減速領域Ｘ、においては、オルタ
ネータとしての作動による負トルク（発電抵抗）により
減速度を高めると共に、その作動によってエネルギーを
回収するのである。

次に、この状態から第６図に矢印ａで示すようにエンジ
ン回転数Ｎが次第に低下して、上記第１基準回転数ＮＧ
′より小さくなり、或は矢印すで示すように加速状態へ
の移行に伴ってエンジン負荷Ｔが上記第１基準負荷Ｔｏ
′より大きくなると、コントロールユニット２１は上記
ステップＳ、からステップＳ６又はステップＳ４からス
テップＳフを実行し１回転数Ｎが上記下限回転数Ｎ。

より微小量Δｎだけ大きい第２基準回転数Ｎ。″より大
きいか否か、又は負荷Ｔが上記上限負荷Ｔ。より微小量
Δｔだけ小さい第２基準負荷Ｔｏ“より小さいか否かを
判定する。そして、Ｎ　＞　Ｎ　。

″又はＴ　＜　Ｔ　ｏ″の時、即ち運転状態が第６図の
実斜線で示す第１過渡領域ＸＩに属する時は、ステップ
Ｓ８で上記トルク制御装置１をＡＣモータとして作動さ
せて、オルタネータとしての作動を行わせないように上
記制御信号Ｃ１〜Ｃ６を出力する。つまり、燃料供給領
域Ｙへの復帰が近づいてきた時に、先ずＡＣモータの作
動によりクランク軸３に正トルクを与えるのである。

そして、更にエンジン回転数Ｎが低下して上記第２基準
回転数Ｎ、″より小さくなり、或はエンジン負荷Ｔが更
に増大して上記第２基準負荷Ｔ。

″より大きくなった時、つまり、運転状態が第６図に点
斜線で示す燃料供給領域Ｙに掻く近接した第２過渡領域
Ｘ２に入った時は、コントロールユニット２１は、上記
ステップＳ６又はステップＳフからステップＳ９を実行
し、トルク制御装置１を再びオルタネータとして作動さ
せ、ＡＣモータとしての作動を行わせないように上記制
御信号０１〜Ｃ６を出力する。そして、この状態で燃料
供給を復帰させる。

これにより、矢印ａで示すエンジン回転数Ｎの低下によ
る燃料供給の復帰時、及び加速状態への移行に伴うエン
ジン負荷Ｔの増大による燃料供給の復帰時のいずれの場
合にも１、復帰直前にＡＣモータによりクランク軸３に
正トルクが与えられると共に、次いでオルタネータによ
り負トルクが与えられ、この負トルクが与えられた状態
で燃料供給が復帰されることになる。その結果、第８図
に示すように、クランク軸３のトルクの状態は、燃料供
給復帰時のトルクショックａ’　、ｂ’の発生直前のト
ルクが大きくなり、且つ該トルクショックａ”、ｂ’が
抑制されることになり、トルクが滑らかに変化すること
になる。

尚、加速状態への移行時においては、燃料供給の復帰後
に、トルク制御装置１をＡＣモータとして作動させてオ
ルタネータとしての作動を行わせないことにより、クラ
ンク軸３に正トルクを与えて加速性を向上させることが
できる。また、バッテリ２５が過充電の状態にある時は
、第６図に示す完全減速領域Ｘ、においてトルク制御装
置１をＡＣモータとしてはもとより、オルタネータとし
ても作動させないように制御するのが望ましい。

この制御は、第４図に示すフィールドコイル６に対する
通電を停止することにより行われる。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、所定の運転領域での減速
運転時に燃料の供給を遮断するようにしたエンジンにお
いて、燃料供給の復帰時に、エンジン出力軸に先ず正ト
ルクを与え、次いで負トルクを与えて、この負トルクを
与えた状態で燃料供給を復帰させるようにしたから、従
来のように復帰時に空燃比をリーンにしてＮＯｘの排出
量を増大させたり、或はリッチにして燃費性能を悪化さ
せたりすることなく、燃料供給の復帰が良好に行われて
、復帰時のトルクショックが軽減されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１〜８図は本発明の実施例を示すもので、第１．２図
はトルク制御装置の縦断面図及び斜視図、第３図は該装
置におけるステータコイルの概略図、第４図は該装置の
制御システム図、第５図は第４図におけるインバータの
構成を示す回路図、第６図は燃料遮断領域とトルク制御
の領域を示すマツプ、第７図はトルク制御の動作を示す
フローチャート図、第８図は作用を示す燃料供給復帰時
のエンジン回転数の経時変化図である。また、第９図は
従来の問題点の説明に用いた燃料遮断領域を示すマツプ
、第１０図はその問題点を示す燃料供給復帰時のエンジ
ン回転数の経時変化図である。１・・・トルク制御装置、３・・・エンジン出力軸（ク
ランク軸）、５，６．７・・・正トルク付与手段、負ト
ルク付与手段（５回転界磁極、フィールドコイル、ステ
ータコイル）、２１・・・制御手段（コントロールユニ
ット）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定運転領域での減速運転時に燃料の供給を遮断
するようにしたエンジンにおいて、エンジン出力軸に正
トルクを与える正トルク付与手段と、負トルクを与える
負トルク付与手段とを備えると共に、燃料供給の復帰直
前に上記正トルク付与手段を作動させ、次いで上記負ト
ルク付与手段を作動させた状態で燃料供給を復帰させる
制御手段を備えたことを特徴とするエンジンのトルク変
動制御装置。