JPH0562231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特定運転域で一部気筒への燃料供給
を停止して部分気筒運転するようにしたエンジン
のトルク変動を制御する装置に関するものであ
る。

（従来技術） 一般に自動車等のエンジンにおいては、エンジ
ンの作動に伴つてクランクシヤフトに周期的なト
ルク変動が生じ、このトルク変動が振動騒音の原
因となり、また運転者に不快感を与える要素とな
るので、このようなトルク変動はできるだけ抑制
することが望ましい。

また、低負荷低回転域等の特定運転域では一部
気筒に対する燃料供給をカツトして作動を休止さ
せ、その分だけ残りの稼働気筒の負荷を相対的に
高めることにより燃費効率を向上するようにし
た、いわゆる気筒数制御エンジンがあるが、この
ようなエンジンでは、一部気筒への燃料供給をカ
ツトする部分気筒運転時にトルク変動がより大き
くなる傾向がある。

従来、上記気筒数制御エンジンにおいてトルク
変動を抑制するようにした装置としては、特開昭
55−112834号公報に示されるように、クランクシ
ヤフトに連動して回転する回転体とその周囲の固
定部分とにそれぞれ磁石群を配設した装置があ
る。この装置は、上記回転体の回転に伴う両磁石
群間の磁力の変化により、周期的に正方向（クラ
ンクシヤフトの回転方向）と逆方向とに変化する
時期トルクがクランクシヤフトに加えられるよう
にし、この時期トルクが部分気筒運転時のエンジ
ンの作動によつて生じるトルクとほぼ逆位相とな
るように設定したもので、上記両磁石群はそれぞ
れ永久磁石で構成し、あるいは一方の磁石群に電
磁石を用いている。そして電磁石を用いる場合は
部分気筒運転時にのみ通電するようにし、両磁石
群をともに永久磁石で構成する場合でも、部分気
筒運転時のトルク変動を抑制するように磁極の配
置等が設定されている。つまりこの装置は、両磁
石群の電極配置により磁気トルクの周期が決ま
り、正トルクおよび逆トルクを加えるタイミング
や時間を自由に制御することができないので、部
分気筒運転時に合わせて電極配置を設定し、実質
的に部分気筒運転時にのみ働くようにしている。

ところで、全気筒運転時にもトルク変動を抑制
したいという要求があり、この場合に全気筒運転
時と部分気筒運転時とではトルク変動の周期や大
きさが異なるため、それに応じた制御を行うこと
ができるような装置の開発が望まれていた。

（発明の目的） 本発明はこれらの事情に鑑み、全気筒運転時と
部分気筒運転時とにわたり、それぞれにおけるト
ルク変動の周期や大きさに対応させて適切にトル
ク変動を制御することができるエンジンのトルク
変動制御装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、エンジンの特定運転域で一部気筒へ
の燃料供給を停止して部分気筒運転するようにし
たエンジンにおいて、エンジンにより駆動されて
クランクシヤフトに逆トルクを与える発電装置
と、クランクシヤフトに正トルクを与える電気駆
動装置と、全気筒運転時および部分気筒運転時に
それぞれクランクシヤフトに発生するトルクの周
期的変動と同期して、トルク増大時に上記発電装
置を作動させ、トルク減少時に上記電気駆動装置
を作動させるように上記各装置の作動タイミング
を制御する作動タイミング制御手段と、上記各装
置の作動時間をそれぞれ部分気筒運転時には全気
筒運転時よりも長くするように制御する作動時間
制御手段とを備えたものである。つまり、本発明
ではクランクシヤフトに逆トルクおよび正トルク
を加える手段として発電装置および電気駆動装置
の両装置を用い、電気的に上記各トルクを加える
タイミングおよび時間をそれぞれ制御できるよう
にしている。そして、全気筒運転時および部分気
筒運転時で、それぞれにおけるトルク変動に対応
させて上記各装置からクランクシヤフトに逆トル
クおよび正トルクを加える時期および時間を制御
するように構成している。

（実施例） 第１図乃至第３図は本発明のトルク変動制御装
置に具備される発電装置および電気駆動装置の構
造の一実施例を示しており、この実施例では、ク
ランクシヤフト１に取付けられたフライホイール
２の外周と、その周囲の非回転部分とに、発電装
置および電気駆動装置を構成する電極コイルが配
設されている。すなわち、シリンダブロツク３の
側方においてクランクシヤフト１の側端にはフラ
イホイール２が取付けられ、その外方にクラツチ
機構４が装備されるとともに、フライホイール２
の周囲にはクラツチハウジング５を取付ける取付
部材６がシリンダブロツク３に固着されている。
この部分において、上記取付部材６の内周面にサ
ポータ６ａを介して固定側電磁コイル（以下「固
定コイル」という）７が装備されるとともに、フ
ライホイール２の外周面に２種類の回転側電磁コ
イル（以下「回転コイル」という）８，９および
磁性体１０が装備されている。またフライホイー
ル２の内方においてクランクシヤフト１の外周部
には整流子１１およびスリツプリング１２が設け
られ、それぞれにブラシ１３，１４が接触してい
る。なお、１５はデイストリビユータである。

固定コイル７はモータとオルタネートの各固定
側コイルの役目を兼ねるもので、配線構造を概略
的に表わした第５図および第７図に示すように、
三相構造で蛇行状に配設されており、コントロー
ルユニツト２０に接続されている。そして、後に
詳述するようにコントロールユニツト２０におい
て上記固定コイ７に接続される回路が電気駆動用
と発電用とに切換えられるようになつている。ま
たフライホイール２の外周に装備された２種類の
回転コイル８，９はそれぞれモータのアーマチユ
アコイルおよびオルタネータのフイールドコイル
の役目を果すもので、第１回転コイル８は第４図
に示すように、モータのアーマチユアコイルと同
等の所定の配線構造で整流子１１に接続され、第
２回転コイル９は第６図に示すように蛇行状に配
設されて、スリツプリング１２に接続されてい
る。これらの回転コイル８，９には、後に詳述す
るようにコントロールユニツト２０からそれぞれ
所定時に通電されるようになつている。そして、
第５図に示すように、コントロールユニツト２０
から端子ａを介して固定コイル７および第１回転
コイル８に通電されたときは、固定子側（取付部
材６の内周）と回転子側（フライホイール２の外
周）とが所定の極性で磁化されることにより、こ
れらがモータの役目を果し、クランクシヤフト１
に正トルクを加える電気駆動装置１６を構成す
る。また第７図に示すように、端子ｂを介して第
２回転コイル９に通電されるとともに固定コイル
７がコントロールユニツト２０内の整流回路３０
に接続されたときは、これらが発電装置１７を構
成し、第２回転コイル９の回転に伴つて発電が行
われ、これによつてクランクシヤフト１に逆トル
クが加えられるようになつている。

第８図はトルク変動制御装置の回路構造を示し
ており、この図において、２１はスタートスイツ
チ２１ａおよびイグニツシヨンスイツチ２１ｂを
含むキースイツチ、２２はバツテリである。この
図に示すようにコントロールユニツト２０は、キ
ースイツチ２１を介してバツテリ２２に接続され
た切換回路２３と、この切換回路２３に接続され
た第１駆動回路２４および第２駆動回路２５と、
この各駆動回路２４，２５の駆動タイミングをそ
れぞれ制御する各タイミング制御回路２６，２７
と、電気駆動用および発電用の各電流調整回路２
８，２９と、整流回路３０とを備えている。

上記第１駆動回路２４は、駆動状態となつたと
きに固定コイル７と電流調整回路２８および第１
回転コイル８を接続してこれらに通電し、つまり
第５図に示した電気駆動装置１６を作動させるよ
うになつている。またこの第１の駆動回路２４が
非駆動状態にあるときには固定コイル７が整流回
路３０を介してバツテリ２２に接続され、充電用
の回路が形成されるようになつている。一方、第
２駆動回路２５は駆動状態となつたときに第２回
転コイル９に通電し、従つて第１駆動回路２４が
非駆動状態にあつて第２駆動回路２５が駆動状態
となつたとき、第７図に示した発電装置１７が作
動して、バツテリ２２に充電されるようになつて
いる。

上記切換回路２３、各タイミング制御回路２
６，２７および各電流調整回路２８，２９は
CPU３１によつて制御され、CPU３１にはクラ
ンク角センサからのクランク角検出信号３２と、
負圧センサからの吸気負圧検出信号３３と入力さ
れている。そして、エンジンの始動時には電気駆
動装置１６が連続的に作動してスタータの役目を
果すように、切換回路２３を介して第１駆動回路
２４がバツテリ２２に接続される。また始動後
は、各タイミング制御回路２６，２７の出力に応
じて各駆動回路２４，２５が働くように各駆動回
路２４，２５とバツテリ２２との接続状態が切換
えられ、CPU３１により各タイミング制御回路
２６，２７を介して各駆動回路２４，２５の駆動
タイミングおよび駆動時間が制御されるように
し、上記CPU３１と各タイミング制御回路２６，
２７とで、電気駆動装置１６および発電装置１７
に対する作動タイミング制御手段および作動時間
制御手段が構成されている。

上記CPU３１は、クランク角検出信号３２の
周期計測によつて求められるエンジン回転数とエ
ンジンの負荷を示す吸気負圧検出信号３３とに基
づいて運転状態を調べ、特定運転時に部分気筒運
転を行わせるための信号３４を図外の気筒数制御
手段に出力する一方、全気筒運転時および部分気
筒運転時に発電装置１７および電気駆動装置１６
をそれぞれ次のような設定に従つて制御するよう
にしている。

すなわち、例えば４気筒４サイクルエンジンの
場合、全気筒運転時には各気筒での爆発によつて
生じるトルク変動が第９図Ａに実線で示すように
なり、クランク角で180°の周期をもつてトルクが
増減する。また部分気筒運転時には、図外の気筒
数制御手段により２つの気筒に対する燃料供給が
カツトされて残りの２気筒のみが稼働し、これに
よつてトルク変動は第９図Ａに破線で示すように
クランク角で360°の周期となり、かつトルク変動
量（振幅）が全気筒運転時と比べて大きくなる。
そこでCPU３１においては、第９図Ｂ，Ｃに実
線（全気筒運転時）と破線（部分気筒運転時）と
で示すように、全気筒運転時と部分気筒運転時と
で発電装置１７および電気駆動装置１６の各作動
タイミングを変えて、いずれの運転時でもトルク
増大時とトルク減少時とに上記各装置１７，１６
の各作動タイミングを合致させるように設定する
とともに、部分気筒運転時には全気筒運転時より
も上記各装置１７，１６の作動時間を長く設定す
るようにしている。具体的には、上記各装置１
７，１６の作動始期θa、θsおよび作動時間θta、
θtsをそれぞれクランク角で設定し、これらを全
気筒運転時と部分気筒運転時とで異なる値に設定
するようにしている。

なお、全気筒運転が行われる運転域内および部
分気筒運転が行われる運転域内でも、運転状態に
よつてトルク変動量や出力上の要求等が変わるの
でそれに応じて上記各作動時間θta、θtsの設定値
を変えることが望ましい。このような各作動時間
θta、θtsの制定値は予め全気筒運転時と部分気筒
運転時とについてそれぞれ運転状態に対応づけた
マツプとして図外のメモリに記憶させておき、全
気筒運転時および部分気筒運転時の前記各作動始
期θa、θsの設定値も予めメモリに記憶させておけ
ばよい。

全気筒運転および部分気筒運転の運転域は、通
常、第１０図のように設定され、つまり設定回転
数r₁より低回転で、かつ設定負荷（吸気負圧v₁）
より低負荷の領域が部分気筒運転域とされ、それ
以外の領域が全気筒運転域とされる。また、エン
ジン回転数が極めて高い領域ではトルク変動制御
の要求が乏しく、かつ制御が難しいため、次に述
べる制御の具体例では、トルク変動制御の上限回
転数r₀を設定し、この上限回転数r₀を超えない範
囲でトルク変動制御を行うようにしている。

このトルク変動制御装置による制御の具体例を
第１１図にフローチヤートによつて次に説明す
る。

このフローチヤートにおいては、先ずエンジン
始動の際の処理として、ステツプS₁でクランク角
の周期計測等に基づいて求められるエンジン回転
数Ｒを読込み、ステツプS₂でスタートスイツチ２
１ａがONか否かを調べる。スタートスイツチ２
１ａがONとなつたときはエンジン回転数Ｒが所
定値R₁より大きい完爆状態になるまで、始動用
の回路を選択して固定コイル７および第１回転コ
イル８に通電し（ステツプS₃〜S₅）、つまり、前
記切換回路２３を介して第１駆動回路２４を連続
的に駆動させ、固定コイル７と第１回転コイル８
とを用いた電気駆動装置１６をスタータとして働
かせる。そしてエンジン回転数Ｒが所定値R₁よ
り大きくなつたときはステツプS₇に移る。なお、
ステツプS₂でスタートスイツチ２１ａがONとな
つていないことを判別したときは、エンジン回転
数Ｒが所定値R₂以下であるとステツプS₁に戻り、
所定値R₂より大きいとステツプS₇に移る（ステ
ツプS₆）。

次に始動後の処理として、ステツプS₇でイグニ
ツシヨンスイツチ２１ｂがONとなつているか否
かを調べる。そしてイグニツシヨンスイツチ２１
ｂがONであれば、エンジン回転数ｒおよび吸気
負圧ｖを読込み（ステツプS₈）、次にエンジン回
転数ｒがトルク変動制御の上限設定値r₀以下か否
かを調べる（ステツプS₉）。そして上限設定値r₀
より大きければ発電用の回路を選択して第２回転
コイル９に通電し（ステツプS₁₀、S₁₁）、つまり
第１駆動回路２４を非駆動状態とするとともに第
２駆動回路２５を駆動状態とすることにより発電
装置１７を働かせる。

エンジン回転数がトルク変動制御の上限設定値
r₀以下であれば、ステツプS₁₂、S₁₃で設定値v₁よ
り低いか否か、およびエンジン回転数ｒが設定回
転数r₁より低いか否かを判定する。

ステツプS₁₂、S₁₃のいずれかで判定結果がNO
のとき（第１０図中の全気筒運転域にあるとき）
には、発電装置１７および電気駆動装置１６の各
作動始期θa、θsの設定値として、全気筒運転によ
る発生トルクの増大時と減少時とに対応する値
θa₁、θs₁をメモリから読出す（ステツプS₁₄）。さ
らに上記各装置１７，１６の各作動時間θta、θts
の設定値として、全気筒運転時の運転状態（エン
ジン回転数ｒおよび吸気負圧ｖ）に応じた値fa
（ｒ、ｖ）、fs（ｒ、ｖ）をメモリ内のマツプから
求める（ステツプS₁₅、S₁₆）。

またステツプS₁₂、S₁₃での判定結果がともに
YESのとき（第１０図中の部分気筒運転域にあ
るとき）には、部分気筒運転を行わせるための減
筒信号を出力する（ステツプS₁₇）とともに、発
電装置１７および電気駆動装置１６の各作動始期
θa、θsの設定値として、部分気筒運転によるトル
クの増大時と減少時とに対応する値θa₂、θs₂をメ
モリから読出す（ステツプS₁₈）。さらに上記各装
置１７，１６の各作動時間θta、θtsの設定値とし
て、部分気筒運転時の運転状態（エンジン回転数
ｒおよび吸気負圧ｖ）に応じた値Fa（ｒ、ｖ）、
Fs（ｒ、ｖ）をメモリ内のマツプから求める（ス
テツプS₁₉、S₂₀）。この各値Fa（ｒ、ｖ）、Fs（ｒ、
ｖ）は、全気筒運転時の設定値fa（ｒ、ｖ）、fs
（ｒ、ｖ）よりも大きい値となつている。

ステツプS₁₆またはステツプS₂₀につづいて、ス
テツプS₂₁でクランク角θを入力する。そして、
クランク角θが発電装置１７の作動始期θaから
作動終期（θa＋θta）までの設定範囲にある状態
となつたときには、タイミング制御回路２７を介
して第２駆動回路２５を駆動させることにより第
２回転コイル９に通電する（ステツプS₂₂、S₂₃）。
またクラン角θが電気駆動装置１６の作動始期θs
から作動終期（θs＋θts）までの設定範囲にある
状態となつたときには、タイミング制御回路２６
を介して第１駆動回路２４を駆動させることによ
り固定コイル７および第１回転コイル８に通電す
る（ステツプS₂₄、S₂₅）。クランク角θが上記各
設定範囲にないときにはステツプS₇に戻つてそれ
以下の処理を繰返す。なおイグニツシヨンスイツ
チ２１ｂがOFFにされてエンジンが停止すると、
ステツプS₇でこれが判別されて制御動作が終了す
る。

以上のフローチヤートに従つた制御により、エ
ンジン始動後でトルク変動制御が行われるべき運
転状態にあるときは、エンジンの作動に同期して
発電装置１７および電気駆動装置１６が交互に作
動される。そして、発生トルクが第９図Ａに実線
で示すようになる全気筒運転時には、第９図Ｂ，
Ｃに実線で示すようなタイミングで上記各装置１
７，１６が作動されることにより、上記発生トル
クの増大時に逆トルクが、また上記発生トルクの
減少時に正トルクがそれぞれクランクシヤフト１
に加えられ、合成トルクは第９図Ｄに実線で示す
ようになつてトルク変動が制御される。また発生
トルクが第９図Ａに破線で示すようになる部分気
筒運転時には、第９図Ｂ，Ｃに破線で示すような
タイミングで上記各装置１７，１６が作動される
ことにより、このときも発生トルクの増大時と減
少時とに逆トルクと正トルクとがそれぞれ加えら
れる。さらにこのときは上記各装置１７，１６の
作動時間θta、θtsが全気筒運転時に比べて長くさ
れることにより、部分気筒運転時に発生トルクの
変動量が大きくなるのに見合う程度に、上記各装
置１７，１６なら加えられるトルク量も多くな
る。従つて、このときの合成トルクは第９図Ｄに
破線で示すようになり、部分気筒運転時にも有効
にトルク変動が制御されることとなる。

なお、本発明における電気駆動装置１６および
発電装置１７の具体的構造は上記実施例に限定さ
れず、種々変更可能である。例えばクランクシヤ
フトにギヤを介して連結した回転軸とその周囲の
非回転部とにこれらの装置を構成する電磁コイル
を配設してもよく、また一般のエンジンに具備さ
れたものと同様のスタータおよびオルタネータを
利用して、これに対する通電を制御することによ
りトルク制御を行うようにし、あるいはスタータ
およびオルタネータとは別にトルク制御のための
電気駆動装置１６および発電装置１７を設けるよ
うにしてもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明は、発電装置と電気駆動装
置とを用いてクランクシヤフトに逆トルクと正ト
ルクとを加え、全気筒運転時および部分気筒運転
時にそれぞれ発生トルクの増減に対応させるよう
に上記各装置の作動タイミングを制御し、かつ発
生トルクの変動が大きくなる部分気筒運転時には
上記各装置の作動時間を長くするようにしている
ため、全気筒運転時および部分気筒運転時のいず
れにおいても充分にトルク変動を抑制することが
できる。さらに本発明によれば、逆トルクが発電
によつて加えられ、従つてこのときにエネルギー
が回収されるため、エネルギーロスを少なくする
ことができるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における発電装置および電気駆
動装置の構造の一実施例を示す要部の縦断正面
図、第２図は同縦断側面図、第３図は同概略斜視
図、第４図乃至第７図は発電装置および電気駆動
装置を構成するコイルの配線構造を示す概略図、
第８図はトルク変動制御装置の回路構成の実施例
を示すブロツク図、第９図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは発生
トルク変動と発電装置および電気駆動装置の各作
動タイミングと合成トルクとの関係説明図、第１
０図は全気筒運転域および部分気筒運転域を示す
説明図、第１１図は制御のフローチヤートであ
る。 １６……電気駆動装置、１７……発電装置、２
０……コントロールユニツト、２４，２５……駆
動回路、２６，２７……タイミング制御回路、３
１……CPU。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの特定運転域で一部気筒への燃料供
   給を停止して部分気筒運転するようにしたエンジ
   ンにおいて、エンジンにより駆動されてクランク
   シヤフトに逆トルクを与える発電装置と、クラン
   クシヤフトに正トルクを与える電気駆動装置と、
   全気筒運転時および部分気筒運転時にそれぞれク
   ランクシヤフトに発生するトルクの周期的変動と
   同期して、トルク増大時に上記発電装置を作動さ
   せ、トルク減少時に上記電気駆動装置を作動させ
   るように上記各装置の作動タイミングを制御する
   作動タイミング制御手段と、上記各装置の作動時
   間をそれぞれ部分気筒運転時には全気筒運転時よ
   りも長くするように制御する作動時間制御手段と
   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。