JPH04299084A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の運転時に各
気筒の定常的な出力トルクのばらつきによって生じる規
則的なトルク変動を加振力とする内燃機関本体あるいは
支持部材等に生じる内燃機関ロール方向の定常振動を低
減するための内燃機関のトルク制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル型内燃機関における出力の調
整は噴射ノズルを通じて噴射される燃料の量によって行
なわれている。このため、コントロールユニットでは、
機関回転数、アクセルペダルの踏み込み量、機関冷却水
温度や外気温度等の各条件を電算処理し、噴射量を決定
している。しかし、これにもかかわらず、噴射ノズルが
製作上のばらつきを持っている場合には、各気筒の出力
にばらつきが生じる。ディーゼル型内燃機関に限らず、
一般に内燃機関において、このような気筒間の出力のば
らつきに起因するトルク変動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、それらの機器に機関の１
燃焼サイクルを周期とする強制ねじり振動が発生し、性
能の低下や機器の損傷等を引き起こす。さらに、車両に
この内燃機関を搭載してある場合には、このトルク変動
の反作用は、シリンダブロックからマウントやシャシー
にまで伝達され、タイヤと共振して内燃機関や車両全体
に人間が感知し易い低周波振動を引き起こす原因となる
。この事を防止するため、出力のばらつきによるトルク
変動を低減するか、あるいはトルク変動の周波数を共振
点から遠ざける必要があった。

【０００３】他方、特許出願平１−２２７７６５号は、
内燃機関の燃焼状態を検出し、この検出された燃焼状態
が不整燃焼状態であると判定された際には、これに応じ
たトルク波形がトルク波形記憶部から読み出され、それ
と同時に正常燃焼時のトルク波形もトルク波形記憶部か
ら読み出され、この２つのトルク波形の比較結果に基づ
いて、内燃機関に一体的に取り付けられた電気機械の吸
収・発生トルクが制御されることにより、内燃機関が不
整燃焼の際に発生するトルク波形の乱れを即座に確実に
低減させる技術を提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特許出願の方法を
前記のような気筒間の出力トルクのばらつきに因る振動
の防止に応用した場合、該方法では、各気筒の燃焼サイ
クル毎に多数の演算、メモリの参照を必要とし、システ
ムが複雑なものになる。

【０００５】ところで前記のような出力トルクのばらつ
きの場合には、一度、各気筒の出力トルクのばらつきが
特定できると、そのプロファイルは大して変わらない。 本発明は、このような出力トルクのばらつきの場合に対
応した内燃機関のトルク制御装置を提供することにある
。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的達成のため、
第一の発明の特徴は、内燃機関へのトルクの付与もしく
は内燃機関からのトルクの吸収またはトルクの付与、吸
収の両方が可能であり且つ内燃機関と一体的に取り付け
られた電気機械と、前記電気機械が発生もしくは吸収ま
たは発生、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、内燃機関の運転
状態を検出する検出手段と、前記検出手段により検出さ
れた運転状態から、内燃機関の各気筒の出力トルクのば
らつきによって生じるトルク変動を特定する出力トルク
ばらつき特定手段と、前記出力トルクばらつき特定手段
により特定された各気筒の出力トルクのばらつきによっ
て生じるトルク変動に起因する機関ロール方向の振動を
小さくするようなトルク制御波形を記憶している記憶手
段とを備え、前記記憶手段が記憶しているトルク制御波
形に基づいて、前記電気機械が内燃機関に付与するトル
クもしくは内燃機関から吸収するトルクまたは内燃機関
に付与するトルク及び内燃機関から吸収するトルクの両
方の大きさを前記制御手段により制御することにある。

【０００７】また、第二の発明の特徴は、内燃機関への
トルクの付与もしくは内燃機関からのトルクの吸収また
はトルクの付与、吸収の両方が可能であり且つ内燃機関
と一体的に取り付けられた電気機械と、前記電気機械が
発生もしくは吸収または発生、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、内燃機関の運転状態を検出する検出手段と、前記検
出手段により検出された運転状態から、内燃機関の各気
筒の出力トルクのばらつきによって生じるトルク変動を
特定する出力トルクばらつき特定手段と、前記出力トル
クばらつき特定手段により特定された各気筒の出力トル
クのばらつきによって生じるトルク変動に起因する機関
ロール方向の振動を小さくするようなトルク制御波形を
算出する演算手段とを備え、前記演算手段が算出するト
ルク制御波形に基づいて、前記電気機械が内燃機関に付
与するトルクもしくは内燃機関から吸収するトルクまた
は内燃機関に付与するトルク及び内燃機関から吸収する
トルクの両方の大きさを前記制御手段により制御するこ
とにある。

【０００８】

【作用】上述の特徴によれば、内燃機関の運転時に各気
筒の定常的な出力トルクのばらつきによって生じる規則
的なトルク変動を加振力とする機関本体、あるいは支持
部材等に生じる機関ロール方向の定常振動を、即座に、
確実に低減させることができる。

【０００９】

【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（４気筒４サイクル）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。

【００１０】図１は、本実施例の制御装置の構成を示す
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
電動発電機２と、内燃機関の運転状態を示す変数の一例
たる気筒内圧力を検出する気筒内圧センサ３と、気筒内
圧センサ３から出力される気筒内圧から内燃機関の運転
状態を検出する運転状態検出部４と、内燃機関の各回転
毎に前記運転状態検出部４が検出した各気筒の運転状態
を情報として取り込み、それを各気筒ごとに算術平均す
ることにより各気筒の出力トルクのばらつきを特定する
出力トルクばらつき特定部５と、前記出力トルクばらつ
き特定部５が特定した各気筒の出力トルクのばらつきに
対してこれを補正する（ばらつきの影響をなくす）よう
な制御トルク波形を記憶しているトルク波形記憶部６と
、制御トルク波形をトルク波形記憶部６から読み出して
、この制御トルク波形に基づいて前記電動発電機２が発
生または吸収するトルクを制御するトルク制御部７とを
備えている。電動発電機２は内燃機関本体８からＶベル
トにより駆動され、かつ内燃機関本体８と一体的に取り
付けられている。

【００１１】クランク角センサ１からは２種類の回転パ
ルスが出力される。１つは、内燃機関のクランク軸が１
燃焼サイクル（４サイクル内燃機関の場合７２０度、２
サイクル機関の場合３６０度）回転するたびに１パルス
ずつ出力されるものであり、もう１つは、内燃機関のク
ランク軸が一定小角度（通常１度あるいは２度、以下本
実施例では１度とする）回転するたびに１パルスずつ出
力されるものである。この２種類の回転パルスのうち、
前者をクランク軸の回転角度の基準を示す信号として用
い、後者を前者で求められた基準角度の間をさらに細か
く分割するための信号として用いれば、瞬時々々のクラ
ンク軸の回転角度を細かく（本実施例では１度おきに）
かつ容易に検出することができる。

【００１２】内燃機関においては、各サイクル毎のクラ
ンク軸の回転角度が、各気筒のピストン位置に一対一に
対応している。このため、クランク軸回転角度と運転状
態を把握することにより各クランク軸回転角度毎の瞬時
出力トルクを推定できる。

【００１３】図２は、内燃機関が発生するトルクの一例
として、４サイクル機関の一つの気筒が発生するガスト
ルクを示した図である。４サイクル機関の１燃焼サイク
ルすなわち吸入−圧縮−燃焼−排気の４行程はクランク
軸の回転角度に換算して７２０度に相当する。機関が４
気筒機関であって且つ出力トルクのばらつきが生じてい
ない場合には、７２０度／気筒数の角度間隔で図２と等
しいトルクを４回重ね合わせたものが、機関が１燃焼サ
イクル内に発生するガストルクとなり、そしてこのガス
トルクに回転慣性の変動による慣性トルクの変動が加わ
ったものが、実際に機関が発生するトルクとなる（図３
）。

【００１４】図４は、図３と同じ４サイクル４気筒の内
燃機関において各気筒の出力トルクにばらつきが生じて
いる場合の各気筒発生トルク、機関発生トルクを示す。 本発明実施例は、この出力トルクのばらつきをトルク制
御により低減させるために、各気筒の出力トルクのばら
つきを特定し、これを補償するように電動発電機２の吸
収または発生するトルクを制御するものである。

【００１５】図５に、４サイクル４気筒の内燃機関の１
気筒の１燃焼サイクルにおける気筒内圧と、ガストルク
の変化例を示す。この例では、クランク角が１８０度の
時に上死点を迎えている。図５のように、内燃機関にお
いては、負荷が小さいほど、すなわち、出力トルクが小
さいほど気筒内圧もガストルクも小さくなるという特性
を持っている。この特性を利用し、気筒内圧からガスト
ルクを算出することができる。内燃機関の運転状態を最
も容易に知る方法は、内燃機関の圧縮行程が完了したと
きの、即ち上死点での気筒内圧を検出するという方法で
ある。この方法に基づき、本実施例の運転状態検出部４
は内燃機関の運転状態を検出する。なお、上死点での気
筒内圧を検出するという上述の方法はあくまでも内燃機
関の運転状態を最も容易に知る方法の一例に過ぎず、回
転速度、吸入空気量、冷却水温、油温、変速機のギアポ
ジション等の他の状態量をさらに加えて検出することに
より、より細かく内燃機関の運転状態を特定して検出す
ることは容易に実現することができる。

【００１６】本実施例の出力トルクばらつき特定部５の
動作を図６を用いて説明する。出力トルクばらつき特定
部５は、クランク軸の２ｍ回転（ｍは或る整数）の間、
前記運転状態検出部４より入力する運転状態Ｐ［ｉ，ｊ
］（ｉ＝１〜４：気筒番号に対応、ｊ：回転数。すなわ
ち、本例ではＰ［ｉ，ｊ］は第ｊ回転における第ｉ気筒
の上死点での気筒内圧を表わしている）を検出し、２ｍ
回転に亘って得た上記の検出値Ｐ［ｉ，ｊ］を用いて各
気筒毎の運転状態の算術平均Ｐｍ　［ｉ］（ｉ＝１〜４
：気筒番号に対応）を算出する。次にこの運転状態の平
均より各気筒の燃焼時有効出力トルクの平均Ｔｍ　［ｉ
］（ｉ＝１〜４：気筒番号に対応）を算出する。さらに
、ばらついたトルクを揃える基準Ｔｒ　を、各運転状態
や、要求される燃料消費率、電動発電機駆動用電源（バ
ッテリ）の電力消費率等により決定する。そして、Ｔｒ
　と各気筒の燃焼時有効出力トルクの平均Ｔｍ　［ｉ］
（ｉ＝１〜４：気筒番号に対応）との偏差Ｔｄ　［ｉ］
（ｉ＝１〜４：気筒番号に対応）を算出する。このよう
にして各気筒の出力トルクのばらつきが特定される。

【００１７】トルク波形記憶部６は、各運転状態に応じ
て、前記クランク角センサ１で検出できるクランク軸の
最小回転角度である１度毎を単位として表わされたクラ
ンク軸回転角度θの関数として、出力トルクばらつき特
定部５が特定した出力トルクのばらつきを打ち消すよう
な制御トルク波形Ｔ［θ］を記憶している。トルク波形
記憶部６は、その記憶している制御トルク波形をクラン
ク角センサ１から１度毎に出力される回転パルスに同期
させて出力するので、内燃機関がクランク軸の各回転角
度毎に発生するトルク波形に対応した制御トルク波形を
忠実に再現することができる（図７）。なお、本実施例
のトルク波形記憶部６は、各運転状態に応じて、出力ト
ルクばらつき特定部５が特定した出力トルクのばらつき
を打ち消すような制御トルク波形をクランク角センサ１
で検出できるクランク軸の最小回転角度である１度毎に
記憶しているが、クランク軸の回転角度に対する分解能
をこれほど必要としない場合には、記憶するクランク軸
の回転角度の間隔を大きくするとともに、クランク角セ
ンサ１から１度毎に出力される回転パルスを、記憶した
回転角度の間隔に合致するまで分周したものを、記憶し
た制御トルク波形を出力する際の同期信号とすればよい
。

【００１８】次に第２実施例について説明する。前記第
１実施例においては、トルク波形記憶部６は、各運転状
態に応じて、出力トルクのばらつき特定部５が特定した
出力トルクのばらつきを打ち消すような制御トルク波形
をクランク角センサ１で検出できるクランク軸の最小回
転角度である１度毎に記憶しているが、これに対して、
本第２実施例は、トルク波形が出力トルクばらつき特定
部５が特定する各気筒の出力トルクのばらつきＴｄ　［
ｉ］（ｉ＝１〜４：気筒番号に対応）、クランク軸の回
転角度θの関数ｆｎ　として表すことができる場合の実
施例であって、この場合には、トルク波形記憶部６は、
制御トルク波形をクランク角センサ１で検出できるクラ
ンク軸の最小回転角度である１度毎に記憶している必要
はなく、制御トルク波形を表す関数ｆｎ　の、出力トル
クのばらつきＴｄ　［ｉ］、クランク軸の回転角度θに
かかる係数Ｋ１　，…，Ｋｎ　を記憶しておくだけでよ
い。そして、これら係数を用いて、クランク軸の各回転
角度における制御トルク波形Ｔ［θ］＝ｆｎ　（Ｋ１　
，…，Ｋｎ　，Ｔｄ　，θ）を求め（図８）、この値を
、クランク角センサ１から１度毎に出力される回転パル
スに同期させて出力すれば、図７に示した場合と同様に
、内燃機関がクランク軸の各回転角度毎に発生するトル
ク波形に対応した制御トルク波形を忠実に再現すること
ができる。

【００１９】図７に示した場合（第１実施例）と図８に
示した場合（第２実施例）の違いは、以下に述べる通り
である。すなわち、図７の場合には、制御トルク波形が
クランク軸の各回転角毎に全て予め記憶されているので
、トルク波形記憶部６は、演算を何一つ行なう必要が無
い反面、制御トルク波形を記憶しておくための記憶容量
が多く要ることになる。これに対して、図８の場合には
制御トルク波形を表わす関数を定める係数を記憶してお
くのみであるので、記憶容量が少なくてすむ反面、これ
らの係数を用いて制御トルク波形を算出する必要がある
ため、トルク波形記憶部６は、若干の計算を行う必要が
出てくる。従って、図７に示した方法と図８に示した方
法のいずれを用いるかは、トルク波形記憶部６の演算能
力と記憶容量の関係から決定すれば良い。

【００２０】図９は、内燃機関の各気筒の出力トルクに
ばらつきがない場合のトルク波形の１例を示す図、図１
０は、内燃機関の各気筒の出力トルクにばらつきがない
場合のエンジンロール方向振動の１例を示す図、図１１
は、内燃機関の各気筒の出力トルクにばらつきがある場
合のトルク波形の１例を示す図、図１２は、内燃機関の
各気筒の出力トルクにばらつきがある場合のエンジンロ
ール方向振動の１例を示す図である。図１３，図１４は
、内燃機関が発生する図１１に示すようなトルク変動に
対して前記第１実施例におけるトルク波形記憶部６が記
憶している、もしくは前記第２実施例におけるトルク波
形記憶部６が算出した、制御トルク波形の１例を示す図
であり、このトルク波形に基づいて、以下のトルク制御
を行なう。

【００２１】トルク制御部７は、トルク波形記憶部６か
ら読み出した、もしくは算出された制御トルク波形に基
づいて、制御トルク波形が正のときには、電動発電機２
を発電機として動作させて、逆に、制御トルク波形が負
のときには、電動発電機２を電動機として動作させる。 このようなトルク制御を行なったときに内燃機関全体（
電動発電機２も含む）が発生するトルク波形は、図１１
に示されたトルク波形と図１４に示されたトルク波形を
加え合わせたものとなる。このトルク制御の結果として
のトルク波形を図１５に示す。

【００２２】このようなトルク制御を行なえば、図１５
に示したがごとく、内燃機関の出力トルクにばらつきが
ある場合に発生するトルク変動のみを容易かつ精度良く
取り除くことができる。このときのエンジンロール方向
振動波形を図１６に示す。

【００２３】なお、内燃機関が発生するトルクの変動成
分において内燃機関の燃焼行程に同期した周波数を持つ
変動成分が支配的であるときには、前記第１実施例また
は第２実施例における前記トルク波形記憶部６が記憶し
ている又は算出する制御トルク波形を、図７、図８、図
１３、図１４のような波形の代りに、内燃機関の燃焼行
程に同期した周波数の正弦波あるいは矩形波の一部とし
ても前述したのと同等のトルク制御の効果を挙げること
ができる。ここで、内燃機関の燃焼行程は、内燃機関の
１燃焼サイクル（クランク軸の回転角度に換算すると、
４サイクル内燃機関の場合７２０度、２サイクル内燃機
関の場合３６０度）の間に内燃機関の気筒数に等しい回
数だけ現われるので、内燃機関の燃焼行程に同期した周
波数の上記正弦波あるいは矩形波とは、具体的には、内
燃機関の１燃焼サイクルを気筒数で除した値（クランク
軸の回転角度）を１周期とする正弦波あるいは矩形波で
あると言える。このような考え方を適用した内燃機関の
トルク制御装置において、内燃機関が発生する図１１に
示すようなトルク変動に対してトルク波形記憶部６が記
憶している制御トルク波形の二つの例を夫々図１７、図
１８に示す。

【００２４】次に、本発明の他の実施例として、トルク
波形記憶部６の代わりに、トルク波形演算部９が具備さ
れ、このトルク波形演算部９により、内燃機関の１燃焼
サイクル（クランク軸の回転角度に換算すると、４サイ
クル内燃機関の場合７２０度、２サイクル内燃機関の場
合３６０度）を１周期とする周波数成分が支配的である
様な周期関数の形で内燃機関の各気筒の発生する出力ト
ルクのばらつきに因るトルク変動を打ち消す制御トルク
波形を算出する様にした実施例を説明する。図１９は、
かかる制御トルクを内燃機関の１燃焼サイクルを１周期
とする正弦波の形で算出する例を示す。図１９（ａ）は
、出力トルクばらつき特定部５が特定する内燃機関の１
燃焼サイクルを一周期とする周期関数の形の各気筒の出
力トルクのばらつきである。これは、図１９図（ｂ）の
ように各気筒ごとに、１燃焼サイクルを１周期とする周
波数成分が支配的な周期関数に分解することができる。 さらに、このような周期関数において、その基本周波数
成分のみを取り出すと図１９（ｃ）のような振幅と位相
をもった正弦波となる。この正弦波の振幅は、図１９（
ｂ）の出力トルクのばらつきの大きさに比例するが、位
相は変わらない。図１９（ｃ）の４つの正弦波を加え合
わせると、図１９（ａ）のような波形が持っている１燃
焼サイクルを１周期とする周波数成分のみの正弦波を抽
出することができる（図１９（ｄ））。このような手法
を用いると図１９（ａ）のような出力トルクのばらつき
に対して、１燃焼サイクルを１周期とする周波数成分の
みの正弦波としての制御トルク波形を、複雑な次数分析
（フーリエ級数展開等）を行なわずに算出することがで
き、演算量の大幅な削減が可能である。

【００２５】また、これに更に図２０のようにコンパレ
ータ１０を用いれば、図２１の右側の図のような矩形波
としての制御トルク波形を取り出すこともできる。そし
て、このコンパレータ１０の比較レベルを同図（ａ），
（ｂ），（ｃ）のように変化させることによりトルク制
御指令の波高値一定のままでそのデューティ比を変化さ
せることもできる。

【００２６】トルク制御部７は、トルク波形演算部９が
以上の様にして算出した図１９（ｄ）の様な正弦波状の
、又は図２１の右側の図の様な矩形波状の制御トルク波
形に基づいて、制御トルク波形が正のときには電動発電
機２を発電機として動作させて、逆に、制御トルク波形
が負のときには電動発電機２を電動機として動作させる
。

【００２７】図２２は、図１１のようなトルク変動に対
して正弦波状の制御トルク波形に基づき電動発電機２が
、吸収、発生するトルク波形を示す図である。このよう
なトルク制御を行なったときに内燃機関全体（電動発電
機２も含む）が発生するトルク波形は、図１１に示され
たトルク波形と図２２に示されたトルク波形を加え合わ
せたものとなる。このトルク制御の結果としてのトルク
波形を図２３に示す。以上の述べたようなトルク制御を
行なえば、図２３に示したごとく、内燃機関の出力トル
クにばらつきがある場合に発生するトルク変動のみを容
易かつ精度良く取り除くことができる。このときのエン
ジンロール方向の振動波形を図２４に示す。

【００２８】図２５は、以上の各実施例におけるトルク
制御部７の構成の１例を示すもので、電気機械２として
三相電動発電機１１を用い、トルク制御部７に三相イン
バータ１２と三相コンバータ１３を用いた例を示す。三
相インバータ１２と三相コンバータ１３は、互いに並列
に電力線を介して三相電動発電機１１と結ばれている。 また三相インバータ１２および三相コンバータ１３のＤ
Ｃ側は、互いに並列にバッテリ１５と結ばれている。ト
ルクコントローラ１４は、トルク波形記憶部６から読み
出した、又はトルク波形演算部９で算出した、内燃機関
が発生するトルク波形に対する制御トルク波形に基づい
て、制御トルク波形が負のとき、すなわち内燃機関が発
生するトルクがその平均分より小さいときには、三相イ
ンバータ１２に電動指令を出しバッテリ１５の電気エネ
ルギーを用いて三相電動発電機１１を三相電動機として
動作させ、逆に、制御トルク波形が正のとき、すなわち
内燃機関が発生するトルクがその平均分より大きいとき
には、三相コンバータ１３に発電指令を出して三相電動
発電機１１を三相発電機として動作させる。この時発生
する電気エネルギーは、バッテリ１５に蓄積される。

【００２９】図２６は、図２５中の三相コンバータを使
用せず三相インバータのみを使用する例を示す。電力ス
イッチング素子を用いてインバータ１２を形成し、この
インバータ１２には、電力スイッチング素子のスイッチ
ングにより生じるサージ電圧を吸収するために公知の如
く個々の電力スイッチング素子と並列にサージ・アブソ
ーブ・ダイオードが設置されている。このサージ・アブ
ソーブ・ダイオードは、コンバータと同様にグレエツ結
線を形成している。電動発電機１１を発電機として働か
せるときには該ダイオードをコンバータとして利用する
ことにより、図２５の例においての三相コンバータ１３
を省略することが可能となる。

【００３０】図２５、図２６の例においては三相電動発
電機、三相インバータ、三相コンバータを用いたが、こ
れが、単相であっても多相であっても、本発明がそのま
ま適用できることは、言うまでもない。

【００３１】なお、本発明の以上述べた各実施例におい
ては、トルクの発生と吸収の両方が可能な電気機械とし
て電動発電機を用いた場合について説明を行なったが、
内燃機関にトルクを付与することと内燃機関の負荷トル
クを減少させることとは同値であり、また内燃機関から
トルクを吸収することは、内燃機関に付与するトルクを
減少させることに他ならない。したがって電動機または
発電機を用いて、あるいは電動機と発電機を同時に用い
てトルク制御を行なっても本発明がそのまま適用できる
ことは言うまでもない。

【００３２】つぎに本トルク制御装置の出力トルクばら
つき特定手段の稼動期間について図２７を用いて述べる
。本トルク制御装置始動時に、まず出力トルクばらつき
手段が稼動され、対象とする内燃機関の出力トルクのば
らつきが特定されると停止する。そして、特定されたば
らつきに対応してトルク制御がなされる。その後、内燃
機関の運転状態がある設定状態から変化した、あるいは
、出力トルクばらつき特定手段が停止してからある時間
が経過した等の、出力トルクばらつき特定手段の再稼動
条件が成立した場合には、再び出力トルクばらつき特定
手段を稼動させる。このような流れを以って出力トルク
ばらつき特定手段は稼動される。

【００３３】また、内燃機関停止時には、本内燃機関ト
ルク制御装置も停止する。これにより、内燃機関停止時
には電動発電機２に電力が供給されないから電動発電機
２の損傷は防止される。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、内燃機関の運転状態を
検出し、その程度により各気筒の出力トルクのばらつき
の傾向を特定し、その情報に基づいて内燃機関に一体的
に取り付けられた電気機械が内燃機関に付与するトルク
もしくは内燃機関から吸収するトルクまたは内燃機関に
付与するトルク及び内燃機関から吸収するトルクの両方
の大きさが制御されるので、内燃機関の気筒間の出力ト
ルクのばらつきに因り発生するトルク波形の乱れを即座
に確実に低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の制御装置の構成図、

【図
２】内燃機関が発生するトルク波形の例を示す図、

【図
３】内燃機関が発生するトルク波形の例を示す図、

【図
４】内燃機関が発生するトルク波形の例を示す図、

【図
５】内燃機関の１気筒の１燃焼サイクルにおける気筒内
圧とガストルクの変化の一例を示す図、

【図６】出力ト
ルクばらつき特定部５の動作を示す図、

【図７】トルク
波形記憶部６が制御トルク波形そのものを記憶している
場合の動作を示す図、

【図８】トルク波形記憶部６が制御トルク波形を表す関
数の係数を記憶している場合の動作を示す図、

【図９】
内燃機関が正常燃焼している際に発生するトルク波形の
一例を示す図、

【図１０】正常燃焼している際の機関ロール方向の振動
波形を示す図、

【図１１】内燃機関の出力トルクにばらつきが生じてい
る際に発生するトルク波形の一例を示す図、

【図１２】
出力トルクにばらつきが生じている際の機関ロール方向
の振動波形を示す図、

【図１３】内燃機関が図１１に示したようなトルクを発
生している際にトルク波形記憶部６が出力するトルク制
御指令波形の一例を示す図、

【図１４】内燃機関が図１１に示したようなトルクを発
生している際にトルク波形記憶部６が出力する制御トル
ク波形の一例を示す図、

【図１５】トルク制御を行なったときに内燃機関が発生
するトルク波形の一例を示す図、

【図１６】トルク制御を行なったときの機関ロール方向
の振動波形を示す図、

【図１７】制御波形に内燃機関の燃焼行程に同期した周
波数の矩形波を用いた場合を示す図、

【図１８】制御波形に内燃機関の燃焼行程に同期した周
波数の正弦波を用いた場合を示す図、

【図１９】本発明の他の実施例として、トルク波形記憶
部６の代わりに、トルク波形演算部９が具備され、さら
に内燃機関の１燃焼サイクルを１周期とする周波数成分
が支配的な周期関数の形で機関の発生するトルク変動に
対応する制御トルクを算出する場合を示す図、

【図２０
】コンパレータを示す図、

【図２１】制御トルク波形を矩形波として取り出す例を
示す図、

【図２２】本発明の前記他の実施例において図１１のよ
うなトルク変動に対して電動発電機２が吸収、発生する
トルク波形を示す図、

【図２３】上記のトルク制御時の機関トルク波形を示す
図、

【図２４】上記のときの機関ロール方向の振動波形を示
す図、

【図２５】本発明の各実施例において電気機械として三
相電動発電機を、またトルク制御部に三相インバータと
三相コンバータを用いた場合の図、

【図２６】図２５の例から三相コンバータを省略した場
合を示す図、

【図２７】出力トルクばらつき特定手段の稼動期間の説
明図である。

【符号の説明】

１…クランク角センサ　　　　　　　　　　　　２…電
気機械の一例たる電動発電機 ３…気筒内圧センサ　　　　　　　　　　　　　　４…
運転状態検出部５…出力トルクばらつき特定部　　　　
６…トルク波形記憶部 ７…トルク制御部　　　　　　　　　　　　　　　　８
…内燃機関本体９…トルク波形演算部　　　　　　　　
　　１０…コンパレータ１１…三相電動発電機　　　　
　　　　　　　　１２…三相インバータ １３…三相コンバータ　　　　　　　　　　　　１４…
トルクコントローラ １５…バッテリ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関へのトルクの付与もしくは内
   燃機関からのトルクの吸収またはトルクの付与、吸収の
   両方が可能でありかつ内燃機関と一体的に取り付けられ
   た電気機械と、前記電気機械が発生もしくは吸収または
   発生、吸収するトルクを制御する制御装置とを設けた内
   燃機関のトルク制御装置において、前記制御装置は、内
   燃機関の各気筒の燃焼に起因する内燃機関の運転状態を
   検出する検出手段と、前記検出手段により検出された運
   転状態から、内燃機関の各気筒の出力トルクのばらつき
   によって生じるトルク変動を特定する出力トルクばらつ
   き特定手段と、前記出力トルクばらつき特定手段により
   特定された各気筒の出力トルクのばらつきを示す情報に
   基づいて、該ばらつきによって生じるトルク変動に起因
   する内燃機関ロール方向の振動を小さくするようなトル
   ク制御波形を提供するトルク制御波形提供手段と、前記
   トルク制御波形提供手段から提供されるトルク制御波形
   に基づいて、前記電気機械が内燃機関に付与するトルク
   もしくは内燃機関から吸収するトルクまたは内燃機関に
   付与するトルク及び内燃機関から吸収するトルクの両方
   の大きさを制御するトルク制御手段と、からなることを
   特徴とする内燃機関のトルク制御装置。
2. 【請求項２】　　前記トルク制御波形提供手段は、前記
   のトルク制御波形を予め記憶しており、これを内燃機関
   のクランク軸回転角度信号と同期して読み出す様になっ
   ている請求項１記載の内燃機関のトルク制御装置。
3. 【請求項３】　　前記トルク制御波形提供手段は、前記
   トルク制御波形を前記出力トルクばらつき特定手段によ
   り特定された前記ばらつきを示す情報と内燃機関のクラ
   ンク軸回転角度信号とで表わす関数の係数を記憶してお
   り、該係数と前記出力トルクばらつき特定手段からの上
   記情報とクランク軸回転角度信号とから前記トルク制御
   波形を算出する様になっている請求項１記載の内燃機関
   のトルク制御装置。
4. 【請求項４】　　前記出力トルクばらつき特定手段は、
   内燃機関のクランク軸回転角度信号に応じて各気筒の出
   力トルクのばらつきを表わす周期的波形を出力し、前記
   トルク制御波形提供手段は、出力トルクばらつき特定手
   段の出力する上記波形に基づいて前記トルク制御波形を
   算出する演算手段からなる請求項１記載の内燃機関のト
   ルク制御装置。
5. 【請求項５】　　前記運転状態は、内燃機関の各気筒爆
   発・膨張時の気筒内圧である請求項１，２，３又は４記
   載の内燃機関のトルク制御装置。
6. 【請求項６】　　前記運転状態は、内燃機関の各気筒の
   上死点での気筒内圧である請求項５記載の内燃機関のト
   ルク制御装置。
7. 【請求項７】　　前記トルク制御波形は内燃機関の各運
   転状態における出力トルクのばらつきによって発生する
   トルク変動に対応したトルク波形である請求項１，２，
   ３又は４記載の内燃機関のトルク制御装置。
8. 【請求項８】　　前記出力トルクばらつき特定手段は、
   内燃機関の１燃焼サイクル（クランク軸の回転角度に換
   算すると、４サイクル内燃機関の場合７２０度、２サイ
   クル内燃機関の場合３６０度）を１周期とする周期関数
   の形で内燃機関の発生するトルク変動を特定する請求項
   １，２，３又は４記載の内燃機関のトルク制御装置。
9. 【請求項９】　　前記トルク制御波形が、内燃機関の１
   燃焼サイクル（クランク軸の回転角度に換算すると、４
   サイクル内燃機関の場合７２０度、２サイクル内燃機関
   の場合３６０度）を１周期とする正弦波の一部あるいは
   全部である請求項１，２，３又は４記載の内燃機関のト
   ルク制御装置。
10. 【請求項１０】　　前記トルク制御波形が、内燃機関の
    １燃焼サイクル（クランク軸の回転角度に換算すると、
    ４サイクル内燃機関の場合７２０度、２サイクル内燃機
    関の場合３６０度）を１周期とする矩形波の一部あるい
    は全部である請求項１，２，３又は４記載の内燃機関の
    トルク制御装置。
11. 【請求項１１】　　前記トルク制御波形が、内燃機関の
    １燃焼サイクル（クランク軸の回転角度に換算すると、
    ４サイクル内燃機関の場合７２０度、２サイクル内燃機
    関の場合３６０度）を内燃機関の気筒数で除した値を１
    周期とする正弦波の一部あるいは全部である請求項１，
    ２，３又は４記載の内燃機関のトルク制御装置。
12. 【請求項１２】　　前記トルク制御波形が、内燃機関の
    １燃焼サイクル（クランク軸の回転角度に換算すると、
    ４サイクル内燃機関の場合７２０度、２サイクル内燃機
    関の場合３６０度）を内燃機関の気筒数で除した値を１
    周期とする矩形波の一部あるいは全部である請求項１，
    ２，３又は４記載の内燃機関のトルク制御装置。
13. 【請求項１３】　　前記トルク制御波形は、前記出力ト
    ルクばらつき特定手段が特定した各気筒の出力トルクの
    ばらつきによって生じるトルク変動の振幅に対して、当
    該トルク制御波形の振幅、あるいはデューティ比、ある
    いは振幅とデューティ比の両方を変化させたトルク制御
    波形である請求項１０又は１２記載の内燃機関のトルク
    制御装置。
14. 【請求項１４】　　前記検出手段および前記出力トルク
    ばらつき特定手段が稼動する期間は、前記出力トルクば
    らつき特定手段が各気筒の出力トルクのばらつきによっ
    て内燃機関が発生するトルク変動を特定するまでである
    請求項１，２，３又は４記載の内燃機関のトルク制御装
    置。
15. 【請求項１５】　　前記検出手段および前記出力トルク
    ばらつき特定手段が稼動していない状態において、内燃
    機関の運転状態が、ある範囲から変化した場合、再び前
    記検出手段および前記出力トルクばらつき特定手段を、
    前記出力トルクばらつき特定手段が各気筒の出力トルク
    のばらつきによって内燃機関が発生するトルク変動を特
    定するまで稼動させる請求項１４記載の内燃機関のトル
    ク制御装置。
16. 【請求項１６】　　前記検出手段および前記出力トルク
    ばらつき特定手段が稼動していない状態において、ある
    時間が経過した場合、再び前記検出手段および前記出力
    トルクばらつき特定手段を、前記出力トルクばらつき特
    定手段が各気筒の出力トルクのばらつきによって内燃機
    関が発生するトルク変動を特定するまで稼動させる請求
    項１４記載の内燃機関のトルク制御装置。