JPH029916A - 内燃機関のトルク制御装置 - Google Patents

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、電気機械を用いた内燃機関のトルク制御装置
に係り、特に、トルク制御が不要な機関の運転状態のと
きには機関の加減速に対する応答性の悪化を招くことの
ない内燃機関のトルク制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関では、混合気の吸入圧縮、燃焼ガスの膨
張等による気筒内圧力の変化によってガストルクが変動
すること、および、クランク軸に対するコネクティング
ロッドの角度の変化によって回転慣性が変化し、慣性ト
ルクが変動することは周知のことである。このようなト
ルクの変動成分が内燃機関によって駆動される各種機器
に伝達されると、これらの機器にねしり振動が発生し、
性能の低下や機器の損傷等を引き起こす。さらに、この
トルク変動の反作用は、シリンダブロックから内燃機関
のマウントやシャシ−にまで伝達され、機関や車両全体
の振動を引き起こす原因となるため、機関が発生するト
ルク変動を低減する必要があった。

このような課題に対し、従来は、特開昭５８−１８５９
４０号に記載のように、機関が発生するトルク変動のト
ルク増大時に交流発電機に発電を行なわせ、この際に発
電機に生じる逆トルクによってトルク変動を低減させる
技術が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術では、トルク制御を行う必要があ
る機関の運転状態についてまでは配慮がされておらず、
機関が発生するトルク変動によって生じる振動や回転速
度変動が実用上問題ないまでに低減する高速回転時にお
いても制御を続けていた。このため、発電機は常にトル
クを吸収し続けるため、機関に対して負荷をかけ続ける
ことになり、加速時における応答性の悪化を招くなどの
問題点があった。

また、発電機以外にも例えば電動機を用いて、電動機が
発生するトルクを変化させることによってトルク制御を
行うことも考えられるが、この場合には、電動機は常に
トルクを発生し続けるため、発電機の場合とは反対に減
速時における応答性の悪化を招くなどの問題点があった
。

さらに、電動発電機、あるいは発電機と電動機の両者を
用いて、これら電気機械が発生するトルクと吸収するト
ルクのバランスを保ちながらトルク制御を行う方法も考
えられる。この場合には。

加減速に対する応答性の悪化を招くことはないが、高速
回転時に機関が発生する高い周波数のトルク変動に充分
追従するようにトルク制御を行うためには、制御装置自
体が非常に高価な実用的でないものになってしまう恐れ
があった。

本発明の目的は、このような問題点を解決し、加減速時
における応答性の悪化を招くことなく機関が発生するト
ルク変動を低減するためのトルク制御が可能でありかつ
安価な内燃機関のトルク制御装置を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的達成のため、本発明は、内燃機関へのトルク
の付与および機関からのトルクの吸収が可能でありかつ
機関と一体に取り付けられた電気機械と１機関が発生す
るトルク変動が小さくなるように前記電気機械が発生お
よび吸収するトルクを制御する制御手段とを設けた内燃
機関のトルク制御装置において、機関の運転状態を検出
する検出手段を備え、機関の運転状態が予め設定された
条件になった場合には前記電気機械のトルク制御を中断
するようにしたものである。

〔作用〕

上述の手段によれば、機関が発生するトルク変動によっ
て生じる振動や回転速度変動が実用上問題ないまでに低
減する高速回転時や、機関の加速を必要としてアクセル
ペダルが踏まれている時などの運転状態のときには電気
機械のトルク制御が中断されるため、機関に対して余計
なトルクの吸収や付与がなされることがなく、機関が本
来から持つ加減速の応答性を十分発揮させることができ
るとともに制御装置自体を安価に構成することができる
。

〔実施例〕

車両を駆動するために車両に搭載された内燃機関に本発
明を適用した場合の第１実施例を図面に基づき説明する
。第１図は、本実施例の制御回路の構成を示す図である
。本トルク制御装置は、ディストリビュータに内蔵され
たクランク角センサ１と、電気機械の一例たる交流発電
機（Ａ　ＣＧ）２と、このＡＣＧ２が吸収するトルクを
制御するトルク制御部３とを備えている。ＡＣＧ２は機
関６からＶベルトにより駆動されかつ機関と一体に取り
付けられている。

クランク角センサ１は、機関のクランク軸が一定角度回
転するたびに回転パルスを発生する０回転パルスの発生
周期はトルク制御部３内のマイクロコンピュータ４で計
測される。クランク軸の回転速度は、計測された回転パ
ルスの発生周期の逆゛）数として求める０とができる・
また・回転速度の時間微分をとり回転加速度を算出すれ
ば１機関のトルク変動を回転加速度の形、で検出する。

戸がρきる。さらに、マイクじｉ　：：：、：、＋　、
ノヒ：ｌ’　＝、ｉ、・−タ４は、検出されたトルク変
動を低減するためＶ−必要なＡ　ＣＧ　：Ｉ　Ｖｉ吸収
トルク、および１、：・、・）吸収Ｉ−ル・・０・′を
発生させるだめに必要な発電量の大きさを決定し、発電
量指令値を発電量制御部５に出力する６発電量制御部５
は発電量指令値に従ってＡＣＧ２に発電を行わせ、この
発電電力はバッテリや電気負荷に供給される。ＡＣＧ２
が吸収するトルクの大きさは。

発電量の上昇に伴って上昇する。従って１機関の燃焼行
程においてトルクが過大である時しこけ発電量を増やし
てＡＣＧ２が吸収するトルクを増やし、。

逆に、圧縮行程などでトルクが不足している時には発電
量を減らしてＡ　ＣＧ　２が吸収するトルクを減らして
やれば、全体とし２゛〔機関が発生するトルクの変動成
分を低減する二とがｅきる。

第２図は、従・シ枝術Ｃ祈−〕でいた！・ルク制御を行
った場合の　機関発生し・１１り（＋−ルク制御なし）
、Ａ　Ｃｃｙ　？・Ｄ吸収トルク、おＪび、トルク制御
時の機関発°１シトルタの各波形の−・例を示す図であ
る。

第１ノ図で注意すべき也ン土、トルク制御を行ったこと
で機関が発・−ｔ゛するＩ−ルグの変動ＬＬＱ、分が低
トしｔ−のと：・＋１時に１機関が発生ｉ−り　ｌ−ル
クの・Ｖ均分し、１１〜、下してしま゛つていることで
ある。、これｉ゛１．　ＡＣＧ２１□−よるトルク制御
つく、Ａ　Ｖ−）す２　ｒ’ｊ）”※収するトルクを制
御する、つまり、機関に負荷をかけながらその大きさを
制御する形で行われていることによる。

アイドリング時などで機関の出力をあまり必要としない
時には問題とならないが、加速時等においては必要とす
る機関出力の一部を制御のために費やすことになり、そ
の結果として加速に対する応答性の悪化を招くことにな
る。

一方、ねじり振動発生の原因となる回転速度変動の振幅
は平均回転速度に反比例する。従って、平均回転速度が
高くなれば、回転速度変動は実用上支障が生じないまで
に低減する。また、機関本体の振動の振幅は平均回転速
度の２乗に反比例する。従って、平均回転速度が高くな
れば、機関木本の振動も実用上支障が生じないまでに低
減する。

さらに、機関本体を支持しているマウントの共振周波数
は、通常アイドリング時の変動周波数以下に設定しであ
るので、平均回転速度が高くなれば機関が発生するトル
クの変動周波数はマウントの共振周波数から遠ざかり、
機関本体から伝わってくる振動も実用−Ｆ支障が生じな
いまでに低減す７・Ｌ。

つまり、機関の平均回転速度がある一定値以−（−に達
した場合には、トルク制御を行う必要がほとらどないこ
とになる。

また、車両を駆動するために車両に搭載された機関にお
いては、車両の走行時の機関の平均回転速度が上述した
ようなトルク制御を行う必要がほとんどない回転速度域
にあること、および走行時には車両の乗員が機関が発生
するトルク変動に伴う車両の振動と走行に伴う車両の振
動とをほとんど区別できなくなるため、車両の走行速度
Ｖが０のとき（アイドリング時）のみにトルク制御を行
い、車両の走行中にはとルク制御を中断することも可能
である。

さらに、機関の運転者がアイドリングの状態から走行に
移ろうとしていることを検知する手段として、アクセル
ペダルに代表される機関の加速のために必要な装置が操
作されているか否かを検出する手段を設ければ、アクセ
ルペダルが踏まれている時にはトルク制御を中断するこ
とが可能であ机 以上の考察に鑑み、本実施例においては、回転速度変動
が実用上問題にならなくなる平均回転速度ωＭＥ八Ｎ１
および機関本体の振動が実用上問題にならなくなる平均
回転速度ωＭｅｈｎｚを予め設定しておき、マイクロコ
ンピュータ４が算出した回転速度の平均値ωＭＥＡＮが
ωＭｔ！ＡＮ１＋　ω■＾Ｎ２のうちの大きな方を越え
た場合にはトルク制御を中断するようにしている。第３
図は、ただいま説明した本実施例のトルク制御の方法を
示す流れ図である。

また、第４図は、第３図に示したトルク制御を行った場
合に機関が発生するトルク波形の一例を示す図である。

機関の平均回転速度ωＭε＾Ｎは、クランク軸の各回転
角度における回転速度をマイクロコンピュータ４内で例
えば（１）式に従い平均化処理して算出することができ
る。

ｎ　　ｊ＝１ さらに、簡単な平均回転速度ωＨＥＡＮの求め方として
、以下に述べる方法がある。

第５図は１機関の回転角度に対する機関が発生するトル
クの変化および機関の回転速度の変化の一例を示したも
のである。第５図によると、機関が発生するトルクは各
気筒の上死点間を１周期として変動しており、かつ各気
筒の上死点付近で最大値をとることがわかる。また、機
関の回転速度はトルクの変動周期に対して約９０度の位
相遅れをもって変化しており、各気筒の上死点付近で平
均回転速度を示していることがわかる。従って、各気筒
の上死点における回転速度を検出し、この値をもって平
均回転速度とすれば、上述の平均化処理のための演算等
をする必要がなく、直接簡単に平均回転速度ωＭＥＡＮ
を求めることができる。

第６図は、本発明の第２実施例を示した図である。第２
実施例では、車両の走行速度Ｖを検出する手段である走
行速度計７を備え、トルク制御部３内のマイクロコンピ
ュータ４は走行速度計７の出力により車両の走行速度Ｖ
を随時知ることができる。マイクロコンピュータ４は、
走行速度ＶがＯのとき（アイドリング時）のみにトルク
制御を行い、車両の走行中にはトルク制御を中断するよ
う動作する。第７図に、第２実施例のトルク制御の方法
の流れ図を示す。

また、第８図は、本発明の第３実施例を示した図である
。第３実施例では、機関を加速するためのアクセルペダ
ルが踏まれているか否かを検出する手段であるアクセル
ペダルスイッチ８を備え、トルク制御部３内のマイクロ
コンピュータ４はアクセルペダルスイッチ８の出力によ
りアクセルペダルが踏まれたことを随時知ることができ
る。マイクロコンピュータ４は、アクセルペダルが踏ま
れていないときのみにトルク制御を行い、アクセルペダ
ルが踏まれたときにはトルク制御を中断するように動作
する。第９図に、第３実施例のトル“−り制御の方法の
流れ図を示す。

以上はすべて電気機械として発電機を用いた場合につい
て説明を行ったが、電動機あるいは電動発電機を用いて
トルク制御を行った場合にも本発明がそのまま適用でき
ることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

上述のとおり本発明によれば１機関が発生するトルク変
動によって生じる振動や回転速度変動が実用上問題ない
までに低減する高速回転時や１機関の加速を必要として
アクセルペダルが踏まれている時などの運転状態のとき
には電気機械のトルク制御が中断されるため、機関に対
して余計なトルクの吸収や付与がなさ九ることがなく、
機関が本来から持つ加減速の応答性を十分発揮させるこ
とができるとともに制御装置自体を安価に構成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の制御回路の構成図、第２
図は従来技術によりトルク制御を行った場合に機関が発
生するトルク波形の一例を示す図、第３図は第１実施例
のトルク制御の方法を示す流れ図、第４図は第１実施例
によりトルク制御を行った場合に機関が発生するトルク
波形の一例を示す図、第５図は機関の回転角度に対する
機関が発生するトルクの変化及び回転速度の変化の一例
を示す図、第６図は本発明の第２実施例を示す図、第７
図は第２実施例のトルク制御の方法を示す流れ図、第８
図は本発明の第３実施例を示す図、第９図は第３実施例
のトルク制御の方法を示す流れ図である。 １・・・クランク角センサ、２・・・電気機械の一例た
る交流発電機（ＡＣＧ）、３・・・トルク制御部、４・
・・マイクロコンピュータ、５・・・発電量制御部、６
・・・機関、７・・・走行速度計、８・・・アクセルペ
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関へのトルクの付与あるいは機関からのトル
   クの吸収あるいはトルクの付与、吸収の両方が可能であ
   りかつ機関と一体に取り付けられた電気機械と、機関が
   発生するトルク変動が小さくなるように前記電気機械が
   発生あるいは吸収あるいは発生、吸収するトルクを制御
   する制御手段とを設けた内燃機関のトルク制御装置にお
   いて、機関の運転状態を検出する検出手段を備え、機関
   の運転状態が予め設定された条件になつた場合には前記
   電気機器のトルク制御を中断することを特徴とする内燃
   機関のトルク制御装置。 ２、前記検出手段は機関の回転速度を検出し、機関の平
   均回転速度が一定値を越えた時には前記電気機械のトル
   ク制御を中断することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の内燃機関のトルク制御装置。 ３、前記検出手段が、機関の回転軸の回転角度が機関の
   各気筒の上死点に対応する回転角度であるときの回転速
   度を機関の平均回転速度として検出することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の内燃機関のトルク制御装
   置。 ４、前記内燃機関は車両を駆動するための車両に搭載さ
   れており、かつ、前記検出手段は車両の走行速度を検出
   し、前記電気機械のトルク制御は車両のアイドリング時
   （車両の走行速度が０の時）のみに行い、車両の走行中
   には前記電気機械のトルク制御を中断することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の内燃機関のトルク制御
   装置。 ５、前記検出手段は機関を加速するためのアクセルペダ
   ルが踏まれているか否かを検出し、アクセルペダルが踏
   まれた時には前記電気機械のトルク制御を中断すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関のト
   ルク制御装置。