JPH0756220B2 - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
- Publication number
- JPH0756220B2 JPH0756220B2 JP60125875A JP12587585A JPH0756220B2 JP H0756220 B2 JPH0756220 B2 JP H0756220B2 JP 60125875 A JP60125875 A JP 60125875A JP 12587585 A JP12587585 A JP 12587585A JP H0756220 B2 JPH0756220 B2 JP H0756220B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- torque
- internal combustion
- combustion engine
- fluctuation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関に係り、特に運転時の燃焼圧力変動
機等によつて生ずるトルク変動およびそのトルク変動が
誘起するシリンダブロツクの振動を低減するために好適
な内燃機関に関する。
機等によつて生ずるトルク変動およびそのトルク変動が
誘起するシリンダブロツクの振動を低減するために好適
な内燃機関に関する。
従来、内燃機関では、混合気の吸入圧縮、燃焼ガスの膨
脹等による気筒内圧力の変化と、クランク軸に対するコ
ネクテイングロツドの角度の変化とによつて、いわゆる
ガストルクが変動することおよび回転慣性力の変動によ
り慣性トルクが変動することは、周知のことである。こ
のようなトルク変動が内燃機関によつて運転される各種
機器に伝達されると、それらの機器にねじり振動が発生
し、性能の低下又は機器の損傷等をまねくため、内燃機
関の発生するトルク変動を十分低減させる必要がある。
また、このトルク変動の反作用は、シリンダブロツクか
ら内燃機関を支持する部材へ伝達され、その部材を振動
させ騒音を増大させるので、このような振動も低減させ
る必要がある。
脹等による気筒内圧力の変化と、クランク軸に対するコ
ネクテイングロツドの角度の変化とによつて、いわゆる
ガストルクが変動することおよび回転慣性力の変動によ
り慣性トルクが変動することは、周知のことである。こ
のようなトルク変動が内燃機関によつて運転される各種
機器に伝達されると、それらの機器にねじり振動が発生
し、性能の低下又は機器の損傷等をまねくため、内燃機
関の発生するトルク変動を十分低減させる必要がある。
また、このトルク変動の反作用は、シリンダブロツクか
ら内燃機関を支持する部材へ伝達され、その部材を振動
させ騒音を増大させるので、このような振動も低減させ
る必要がある。
このような課題に対して、従来は、例えば「内燃機関の
ねじり振動と疲れ強さ」（富山修著、コロナ社昭45年３
版、P210〜247）に述べられているように、内燃機関に
フライホイール、動吸振器等の振動吸収手段を取付ける
ことによつてトルク変動を吸収し、シリンダブロツクと
支持部材との間にほぼ粘性摩擦ダンパに近いダツシユポ
ツトを介在させるなど対症療法的な手段しかとられてい
なかつた。
ねじり振動と疲れ強さ」（富山修著、コロナ社昭45年３
版、P210〜247）に述べられているように、内燃機関に
フライホイール、動吸振器等の振動吸収手段を取付ける
ことによつてトルク変動を吸収し、シリンダブロツクと
支持部材との間にほぼ粘性摩擦ダンパに近いダツシユポ
ツトを介在させるなど対症療法的な手段しかとられてい
なかつた。
また、フライホイールの形状等を変更し、フライホイー
ルの角速度変動（ねじり振動）を機械的に平滑して回転
変動を低減するものが提案されている。（例、実公昭59
−32748号公報） 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、従来のものでは、まず振動を低減させることが
できる内燃機関の形式が、４サイクル４気筒機関に限定
される上、ばねによつてエネルギを吸収放出させるた
め、このばねの疲労強度の問題、案内溝内を変位する車
と案内溝間の摩耗の問題等信頼性に欠ける点があり、ま
たフライホイール形状を楕円とするためには製作コスト
が高くなるという欠点があった。
ルの角速度変動（ねじり振動）を機械的に平滑して回転
変動を低減するものが提案されている。（例、実公昭59
−32748号公報） 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、従来のものでは、まず振動を低減させることが
できる内燃機関の形式が、４サイクル４気筒機関に限定
される上、ばねによつてエネルギを吸収放出させるた
め、このばねの疲労強度の問題、案内溝内を変位する車
と案内溝間の摩耗の問題等信頼性に欠ける点があり、ま
たフライホイール形状を楕円とするためには製作コスト
が高くなるという欠点があった。
また、内燃機関には発電機等の補機が取り付けられてい
るが、この補機はクランク軸との間に設けられたベルト
を介して駆動されるのが一般的である。この場合、クラ
ンク軸側のプーリと補機側のプーリとの比は１対１とは
なっていないので、クランク軸側と補機側のトルクを同
時に釣り合わせことができない。車体に伝わって乗り心
地を低下させる振動は機関本体の振動によるものである
から、その乗り心地を向上させるためには機関本体の振
動加速度をゼロとするように吸収トルクを制御する必要
がある。
るが、この補機はクランク軸との間に設けられたベルト
を介して駆動されるのが一般的である。この場合、クラ
ンク軸側のプーリと補機側のプーリとの比は１対１とは
なっていないので、クランク軸側と補機側のトルクを同
時に釣り合わせことができない。車体に伝わって乗り心
地を低下させる振動は機関本体の振動によるものである
から、その乗り心地を向上させるためには機関本体の振
動加速度をゼロとするように吸収トルクを制御する必要
がある。
本発明の目的は、クランク軸によりベルトを介して駆動
される補機を備えた内燃機関において、振動加速度を制
御することにより機関本体へのトルク変動を抑え、乗り
心地を向上させることを可能とした内燃機関を提供する
ことである。
される補機を備えた内燃機関において、振動加速度を制
御することにより機関本体へのトルク変動を抑え、乗り
心地を向上させることを可能とした内燃機関を提供する
ことである。
上記目的を達成するために、本発明は、燃焼ガスの膨張
力により回転し、その回転力を他の部位に伝達する主動
力伝達系と、該主動力伝達系の回転力を、機関本体に取
付けられた補機にベルトを介して伝達する補機駆動伝達
系と、を備えた内燃機関において、クランク軸に関して
機関本体左右の垂直方向振動加速度を検出する振動加速
度検出手段と、その検出結果から機関本体左右の振動加
速度の差を求め、その差に基づいて、機関本体に発生し
た変動トルクを検出する変動トルク検出手段と、前記変
動トルクの大きさに比例した電流を前記補機に供給する
ことにより、補機の吸収する負荷トルクを変化させ、前
記変動トルクを低減させる制御手段と、を備えたことを
特徴としている。
力により回転し、その回転力を他の部位に伝達する主動
力伝達系と、該主動力伝達系の回転力を、機関本体に取
付けられた補機にベルトを介して伝達する補機駆動伝達
系と、を備えた内燃機関において、クランク軸に関して
機関本体左右の垂直方向振動加速度を検出する振動加速
度検出手段と、その検出結果から機関本体左右の振動加
速度の差を求め、その差に基づいて、機関本体に発生し
た変動トルクを検出する変動トルク検出手段と、前記変
動トルクの大きさに比例した電流を前記補機に供給する
ことにより、補機の吸収する負荷トルクを変化させ、前
記変動トルクを低減させる制御手段と、を備えたことを
特徴としている。
上記構成によれば、機関本体に変動トルクが発生すると
機関本体左右の垂直方向振動加速度が変化するので、そ
の垂直方向振動加速度を振動加速度検出手段が検出し、
さらに変動トルク検出手段は、振動加速度検出手段から
の検出信号を取り込んで機関本体左右の振動加速度の差
を求めるとともに、その差から機関本体の変動トルクを
検出する。そして制御手段は、変動トルクの大きさに応
じた電流を補機に供給することにより、補機の吸収する
負荷トルクを変化させる。これによって、機関本体に発
生する変動トルクが低減または打ち消されて、変動トル
クによる振動を精度良く低減させることができ、乗り心
地を大幅に向上させることが可能となる。
機関本体左右の垂直方向振動加速度が変化するので、そ
の垂直方向振動加速度を振動加速度検出手段が検出し、
さらに変動トルク検出手段は、振動加速度検出手段から
の検出信号を取り込んで機関本体左右の振動加速度の差
を求めるとともに、その差から機関本体の変動トルクを
検出する。そして制御手段は、変動トルクの大きさに応
じた電流を補機に供給することにより、補機の吸収する
負荷トルクを変化させる。これによって、機関本体に発
生する変動トルクが低減または打ち消されて、変動トル
クによる振動を精度良く低減させることができ、乗り心
地を大幅に向上させることが可能となる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。第
１図および第２図において、内燃機関１は、機関本体２
と、クランク角センサを内蔵したデイストリビユータ３
と、機関からＶベルト４により駆動され機関本体２と一
体に取付けられている補機の一例たる交流発電機５とを
備えている。
１図および第２図において、内燃機関１は、機関本体２
と、クランク角センサを内蔵したデイストリビユータ３
と、機関からＶベルト４により駆動され機関本体２と一
体に取付けられている補機の一例たる交流発電機５とを
備えている。
そして、内燃機関１の変動トルク検出手段として機関の
回転速度変動検出手段が設けられており、その制御回路
は、第１図に示すように、デイストリビユータ３内のク
ランク角センサからの信号、すなわちクランク軸の一定
回転角度ごとに発生するパルス列の周波数を電圧に変換
するFV変換器９と、このFV変換器９出力のうち機関平均
回転速度の変化分より高い周波数成分のみを通過させる
ハイパスフイルタ10と、このハイパスフイルタ10通過後
の信号を増幅させるパワーアンプ11とからなつており、
このパワーアンプ11の出力を交流発電機５の界磁コイル
へ供給するように構成されている。
回転速度変動検出手段が設けられており、その制御回路
は、第１図に示すように、デイストリビユータ３内のク
ランク角センサからの信号、すなわちクランク軸の一定
回転角度ごとに発生するパルス列の周波数を電圧に変換
するFV変換器９と、このFV変換器９出力のうち機関平均
回転速度の変化分より高い周波数成分のみを通過させる
ハイパスフイルタ10と、このハイパスフイルタ10通過後
の信号を増幅させるパワーアンプ11とからなつており、
このパワーアンプ11の出力を交流発電機５の界磁コイル
へ供給するように構成されている。
つぎに、上記構成の内燃機関の作用を説明する。
内燃機関１が運転されると、デイストリビユータ３内の
クランク角センサからは、第２図に示すように、パルス
列が得られる。すなわち、機関の発生する変動トルクに
よりクランク軸の瞬時ごとの回転速度は変動し、機関発
生トルクが増大すると、クランク軸瞬時回転速度も増加
するため、クランク角センサ出力パルスは周波数変調を
受ける。このクランク角センサ出力パルスをFV変換器９
により変換すると、その出力は機関の平均回転速度に対
応したバイアス電圧と、回転速度変動に対応して回転速
度が増加すると高電圧となる変動電圧との和となる（第
３図参照）。この出力をハイパスフイルタ10により回転
速度変動に対応した変動電圧成分のみとし（第４図参
照）、さらにパワーアンプ11により電流増幅するととも
に、十分な発電機出力を得られる一定のバイアス電流を
加えて交流発電機５の界磁コイルへ供給する。これによ
つて交流発電機５の界磁の磁束密度が機関の回転速度変
動に対応して変化するので、発電機電機子には、機関回
転速度が上昇した場合には増加し、下降した場合には減
少する電気的トルクが作用する。
クランク角センサからは、第２図に示すように、パルス
列が得られる。すなわち、機関の発生する変動トルクに
よりクランク軸の瞬時ごとの回転速度は変動し、機関発
生トルクが増大すると、クランク軸瞬時回転速度も増加
するため、クランク角センサ出力パルスは周波数変調を
受ける。このクランク角センサ出力パルスをFV変換器９
により変換すると、その出力は機関の平均回転速度に対
応したバイアス電圧と、回転速度変動に対応して回転速
度が増加すると高電圧となる変動電圧との和となる（第
３図参照）。この出力をハイパスフイルタ10により回転
速度変動に対応した変動電圧成分のみとし（第４図参
照）、さらにパワーアンプ11により電流増幅するととも
に、十分な発電機出力を得られる一定のバイアス電流を
加えて交流発電機５の界磁コイルへ供給する。これによ
つて交流発電機５の界磁の磁束密度が機関の回転速度変
動に対応して変化するので、発電機電機子には、機関回
転速度が上昇した場合には増加し、下降した場合には減
少する電気的トルクが作用する。
したがつて、機関発生トルクの変動成分は手動力伝達系
へは伝達されず、また機関本体２と一体に取付けられて
いる交流発電機５により変動トルクを吸収していること
から、機関本体２に作用するトルク反力にも変動成分が
現れなくなり、機関本体２の振動もなくなり又は、低減
する。
へは伝達されず、また機関本体２と一体に取付けられて
いる交流発電機５により変動トルクを吸収していること
から、機関本体２に作用するトルク反力にも変動成分が
現れなくなり、機関本体２の振動もなくなり又は、低減
する。
以上の説明はクランク角からトルク変動を間接的に求め
る構成であったが、本発明の内燃機関は以上の説明のよ
うに構成されている。すなわち、本発明では機関本体の
振動加速度の変化からトルク変動を求めるようにして、
FV変換器やハイパスフィルタ等が不要となっている。
る構成であったが、本発明の内燃機関は以上の説明のよ
うに構成されている。すなわち、本発明では機関本体の
振動加速度の変化からトルク変動を求めるようにして、
FV変換器やハイパスフィルタ等が不要となっている。
第５図は本発明に係る内燃機関を示している。同図は内
燃機関の正面を示したもので、内燃機関１の変動トルク
検出手段として、機関本体２のクランク軸中心線を通る
水平線上でクランク軸から等距離の位置に機関本体２の
垂直方向振動加速度を検出する加速度ピツクアツプ12,1
3がそれぞれ取付けられている。これらの加速度ピツク
アツプ12,13の出力信号は、プリアンプ15,16によつて増
幅された後、差動アンプ18により２つの信号の差のみが
増幅される。これによつて機関本体２の垂直方向の振幅
成分は打消され、回転方向振動加速度成分のみが得られ
る。この回転方向振動加速度信号を、第１図の場合と同
様にパワーアンプ11により電流増幅して交流発電機５に
供給することによつて、トルク変動および機関本体２の
振動がなくなり又は低減する。
燃機関の正面を示したもので、内燃機関１の変動トルク
検出手段として、機関本体２のクランク軸中心線を通る
水平線上でクランク軸から等距離の位置に機関本体２の
垂直方向振動加速度を検出する加速度ピツクアツプ12,1
3がそれぞれ取付けられている。これらの加速度ピツク
アツプ12,13の出力信号は、プリアンプ15,16によつて増
幅された後、差動アンプ18により２つの信号の差のみが
増幅される。これによつて機関本体２の垂直方向の振幅
成分は打消され、回転方向振動加速度成分のみが得られ
る。この回転方向振動加速度信号を、第１図の場合と同
様にパワーアンプ11により電流増幅して交流発電機５に
供給することによつて、トルク変動および機関本体２の
振動がなくなり又は低減する。
第６図は本発明の対する変形例である。同図は内燃機関
の正面図を示したもので、内燃機関１の変動トルク検出
手段として、機関本体２を支持する支持部（図示せず）
と機関本体２の取付け部2aとの間に介装された少なくと
も２個の圧電形荷重検出器21,22が設けられており、こ
れらの荷重検出器21,22は、機関クランク軸中心に対し
て対称位置に装着されている。そして、これらの荷重検
出器21,22の出力信号は、第５図の場合と同様に、プリ
アンプ15,16を経て差動アンプ18により変動トルクに比
例する成分のみが抽出され、発電機界磁電流が制御され
る。
の正面図を示したもので、内燃機関１の変動トルク検出
手段として、機関本体２を支持する支持部（図示せず）
と機関本体２の取付け部2aとの間に介装された少なくと
も２個の圧電形荷重検出器21,22が設けられており、こ
れらの荷重検出器21,22は、機関クランク軸中心に対し
て対称位置に装着されている。そして、これらの荷重検
出器21,22の出力信号は、第５図の場合と同様に、プリ
アンプ15,16を経て差動アンプ18により変動トルクに比
例する成分のみが抽出され、発電機界磁電流が制御され
る。
なお、第５図および第６図における加速度ピツクアツプ
12,13および荷重検出器21,22の取付け位置は、必ずしも
クランク軸中心線に関して対称な位置に限定されるもの
ではなく、プリアンプ15,16の増幅率の選定等によつて
任意に選ぶことができる。
12,13および荷重検出器21,22の取付け位置は、必ずしも
クランク軸中心線に関して対称な位置に限定されるもの
ではなく、プリアンプ15,16の増幅率の選定等によつて
任意に選ぶことができる。
なお、内燃機関として自動車用内燃機関に適用した場
合、車速が急激に変動する、いわゆるしやくり現象等の
ねじり振動によつて起される操縦安定性の劣化、乗り心
地の劣化を防ぐことができ、また機関支持部を介して車
体全体が振動して発生する車室内こもり音を低減させる
ことができる。
合、車速が急激に変動する、いわゆるしやくり現象等の
ねじり振動によつて起される操縦安定性の劣化、乗り心
地の劣化を防ぐことができ、また機関支持部を介して車
体全体が振動して発生する車室内こもり音を低減させる
ことができる。
上述のとおり、本発明によれば、内燃機関に発生する変
動トルクを検出し、この変動トルクを低減させるように
補機の吸収トルクが制御されるので、主動力伝達系へ伝
達される変動トルクを低減させることができる上、機関
支持部へ伝達される振動を低減させることができる。し
たがつて、主動力伝達系には過大なねじり振動が発生せ
ず信頼性および性能が向上し、また機関支持部等から発
生する騒音も低減させることができる。
動トルクを検出し、この変動トルクを低減させるように
補機の吸収トルクが制御されるので、主動力伝達系へ伝
達される変動トルクを低減させることができる上、機関
支持部へ伝達される振動を低減させることができる。し
たがつて、主動力伝達系には過大なねじり振動が発生せ
ず信頼性および性能が向上し、また機関支持部等から発
生する騒音も低減させることができる。
しかも、本発明では、機関本体左右の振動加速度を検出
することにより、変動トルクによる振動の低減を行うよ
うにしているので、その振動を精度良く低減することが
できるという特有の効果がある。
することにより、変動トルクによる振動の低減を行うよ
うにしているので、その振動を精度良く低減することが
できるという特有の効果がある。
第１図は制御回路を示した内燃機関の側面図、第２図か
ら第４図は制御回路の信号を示した線図、第５図は本発
明に係る制御回路を示した内燃機関の正面図、第６図は
本発明に対する変形例を示した内燃機関の正面図であ
る。 １……内燃機関、２……機関本体、５……補機の一例た
る交流発電機、21,22……荷重検出器。
ら第４図は制御回路の信号を示した線図、第５図は本発
明に係る制御回路を示した内燃機関の正面図、第６図は
本発明に対する変形例を示した内燃機関の正面図であ
る。 １……内燃機関、２……機関本体、５……補機の一例た
る交流発電機、21,22……荷重検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 亨 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−211542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−191396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−158331（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−78227（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】燃焼ガスの膨張力により回転し、その回転
力を他の部位に伝達する主動力伝達系と、該主動力伝達
系の回転力を、機関本体に取付けられた補機にベルトを
介して伝達する補機駆動伝達系と、を備えた内燃機関に
おいて、 クランク軸に関して機関本体左右の垂直方向振動加速度
を検出する振動加速度検出手段と、その検出結果から機
関本体左右の振動加速度の差を求め、その差に基づい
て、機関本体に発生した変動トルクを検出する変動トル
ク検出手段と、前記変動トルクの大きさに比例した電流
を前記補機に供給することにより、補機の吸収する負荷
トルクを変化させ、前記変動トルクを低減させる制御手
段と、を備えたことを特徴とする内燃機関。 - 【請求項２】前記補機として、発電機を設けたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60125875A JPH0756220B2 (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60125875A JPH0756220B2 (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61283737A JPS61283737A (ja) | 1986-12-13 |
| JPH0756220B2 true JPH0756220B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=14921082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60125875A Expired - Lifetime JPH0756220B2 (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756220B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63297744A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | エンジンのアイドル回転速度制御方法および装置 |
| JPS6466450A (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-13 | Hitachi Ltd | Torque control device for internal combustion engine |
| JPH01267327A (ja) * | 1988-04-18 | 1989-10-25 | Hitachi Ltd | 内燃機関のトルク制御装置 |
| JPH04109062A (ja) * | 1990-08-28 | 1992-04-10 | Hitachi Ltd | 内燃機関の異常燃焼検出装置および内燃機関のトルク制御装置 |
| JP4603734B2 (ja) * | 2001-08-24 | 2010-12-22 | 株式会社小松製作所 | エンジンの回転変動抑制装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58217743A (ja) * | 1982-06-10 | 1983-12-17 | Mazda Motor Corp | エンジンのトルク変動抑制装置 |
| JPS6165024A (ja) * | 1984-09-04 | 1986-04-03 | Mazda Motor Corp | エンジンのトルク変動制御装置 |
-
1985
- 1985-06-10 JP JP60125875A patent/JPH0756220B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61283737A (ja) | 1986-12-13 |
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