JPH0788782B2 - エンジンのトルク変動抑制装置 - Google Patents

エンジンのトルク変動抑制装置

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JPH0788782B2
JPH0788782B2 JP60040683A JP4068385A JPH0788782B2 JP H0788782 B2 JPH0788782 B2 JP H0788782B2 JP 60040683 A JP60040683 A JP 60040683A JP 4068385 A JP4068385 A JP 4068385A JP H0788782 B2 JPH0788782 B2 JP H0788782B2
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crankshaft
synchronous machine
torque
battery
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守 進士
真一郎 北田
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Nissan Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/06Engines with means for equalising torque

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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》 この発明は、エンジンのトルク変動抑制装置に関する。
《従来技術とその問題点》 従来のエンジンのトルク変動抑制装置としては、例えば
特開昭58−217742号公報に記載されたものが知られてい
る。
この装置は、エンジンの爆発と同期してクランク軸に発
生する回転トルク変動のトルク増大時を検出し、この検
出に応答してオルタネータの界磁巻線に界磁電流を通電
し、トルク増大時にクランク軸と逆トルクを発生させ、
エンジンの爆発と同期してクランク軸に発生する回転ト
ルク変動を抑制するもので、既存のオルタネータを利用
して回転トルク変動を抑制し、振動,羽打ち音等を有効
に防止せんとするものである。
しかしながら、このような従来装置にあっては、オルタ
ネータの界磁電流を変化させて発電電圧を制御しこれに
よりトルク変動を抑制する構成となっていたため、オル
タネータの界磁インダクタンス成分による応答遅れの存
在により、所要の発電電圧が得られず、このため必ずし
も充分にトルク変動を抑制できないという問題点があっ
た。
《発明の目的》 この発明の目的は、トルク変動に対する逆トルク印加の
応答性を高め、アイドリング時における急激なトルク変
動に対しても迅速かつ充分にトルク抑制効果を発揮させ
ることができるトルク変動抑制装置を提供することを目
的とする。
《発明の構成》 第1図のクレーム対応図を参照して、本発明の構成を説
明する。
同図において、同期機aは、エンジンbのクランクシャ
フトcに直結され、発電機または電動機として機能す
る。
バッテリdは、前記同期機aが発電機として機能すると
きには充電用畜電機となり、かつ電動機として機能する
ときには駆動用電源となる。
角速度検出手段eは、クランクシャフトcの回転角速度
を検出する。
直行変換手段fは、前記バッテリdから得られる直流電
力を、クランクシャフトcの回転に同期し、かつ該回転
より所定の進み角を有する多相交流に変換して、前記同
期機aの電機子巻線に供給する。
交直変換手段gは、前記同期機aの電機子巻線で発生し
た交流電力を、直流電力に変換して前記バッテリdを充
電する。
電動・発電切替制御手段hは、前記角速度検出手段eに
よって検出されたクランクシャフトcの回転角速度が基
準アイドル角速度よりも低い場合は、前記回転速度と基
準アイドル角速度との偏差に応じて位相を進ませた多相
交流を前記直行変換手段fから前記同期機aの電機子巻
線へ供給させ、電動機として機能する前記同期機aによ
って前記回転角速度と基準アイドル角速度との偏差に応
じて増大させた逆トルクヲクランクシャフトcに与え
る。
その一方、前記角速度検出手段eによって検出されたク
ランクシャフトcの回転角速度が基準アイドル角速度よ
りも高い場合、電動・発電切替制御手段hは、前記直行
変換手段gから前記同期機aの電機子巻線へ供給される
多相交流を遮断し、発電機として機能する前記同期機a
によって負荷トルクをクランクシャフトcに与える。
《実施例の説明》 第2図は、本発明に係わる同期機の構造を示すその軸断
面図、第3図はロータの斜視図、第4図は電機子鉄心の
斜視図である。
第2図および第3図に示す如く、ロータ1はその外周に
爪状の磁極片2を有するとともに、ボルト3を介してエ
ンジンのクランクシャフト4に固定され、クランクシャ
フト4と一体に回転する。
ロータ1の外周には、第2図および第4図に示す如く、
磁極片2に対向して電機子コイル5が配置されるととも
に、この電機子コイル5を保持する電機子鉄心6は、ブ
ラケット7を介してシリンダブロック8に固定されてい
る。
シリンダブロック8のリアプレート9には、界磁鉄心10
が固定されるとともに、そのスロットには界磁巻線11が
巻回保持されており、この界磁巻線11に通電を行なうこ
とによって、ロータ1の磁極片2を磁化できるようにな
っている。
そして、界磁巻線11に通電を行なっている状態におい
て、ロータ1が回転すると、ロータ1の磁極片2から発
する磁束が電機子巻線5を切ることにより、電機子巻線
5に起電力を誘起して発電作用をなすことができるとと
もに、この発電機に電気的な負荷または車載バッテリを
接続することによって、クランクシャフト4に対して正
の負荷トルクを与えることができるようになっている。
また、界磁巻線11に通電を行なっている状態において、
電機子巻線5(全周に亘って三相に分布巻されている)
に三相交流を通じて回転磁界を発生させると、これにつ
れてロータ1も回転して電動機作用がなされ、エンジン
のクランクシャフト4に対して負の負荷トルクを与え得
るようになっている。
なお、第2図において、12はクラツチカバー、13はプレ
ッシャープレート,14,15はワイヤリング,16はダイヤフ
ラムスプリング,17はクラッチディスクであって、これ
らの構成については、既に特開昭58−79668号公報等に
おいて公知であるため説明は省略する。
第5図に示す如く、車載バッテリ18と電機子巻線5との
間には、バッテリ18を充電する方向へ向けて、ダイオー
ドD1〜D6からなる三相ダイオードブリッジ回路が設けら
れるとともに、バッテリ18から放電する方向へ向けて、
パワートランジスタTr1〜Tr6からなる三相トランジスタ
ブリッジ回路が設けられている。
また、界磁巻線11には、界磁巻線駆動回路19を介してバ
ッテリ18により略一定の界磁電流が供給されている。
角速度センサ20は、インクリメンタル式のロータリエン
コーダなどで構成され、クランクシャフトの単位回転角
度毎に一定個数のパルス列を出力可能になっている。
クランク角センサ21,22,23は例えば特開昭58−79668号
公報に記載されたものと同様なものであって、クランク
シャフトの回転に同期した三相交流矩形波信号U,V,Wを
それぞれ出力する(第7図参照)。
ベース信号発生回路24は、角速度センサ20を介して検出
されたクランクシャフトの回転角速度が所定の基準アイ
ドル角速度よりも低いときには、クランク角センサ21,2
2,23から得られる三相交流信号U,V,Wの位相を、該基準
アイドル角速度との偏差に応じた量だけ進ませ、かつ高
いときには、ベース電流増幅回路25への三相交流信号
U′,V′,W′を出力禁止するもので、その具体的な構成
を第6図以下の図面に従って説明する。
第6図に示す如く、ベース信号発生回路24は、角速度セ
ンサ20の出力からクランクシャフトの回転角速度を検出
する周波数カウンタ241と,クランク角センサ21,22,23
から得られる三相交流信号U,V,Wの位相を進ませるため
の三相分の移相回路242(但し、第6図では一相分だけ
を示す)と、マイクロプロセッサ,ROM,RAMを主体として
構成されたCPU243とから構成されている。
周波数カウンタ241は、CPU243からの信号によって一定
時間毎にリセットされ、そのカウント値は角速度データ
CPU243に読込まれるようになっている。
また、移相回路242は、該当する一相分の交流信号(U,V
またはW)を2系統に分岐して一方をインバータ2421で
反転した後、それぞれを立ち下がりトリガタイプの可変
パルス幅ワンショット回路2422,2423に供給し、両ワン
ショット回路2422,2423の出力の論理和をオアゲート242
4でとり、さらにオアゲート2424の出力と原交流信号
(U,VまたはW)との不一致論理をE−ORゲート2425で
とるようにしたもので、これにより原交流信号の位相
を、ワンショット回路の出力パルス幅分だけ進ませるよ
うにしたものである。
可変パルス幅ワンショット回路2422,2423の具体的な回
路構成は、入力パルスの立ち下がりで計数出力が“H"に
リセットされ、かつCPU243から与えられたプリセット値
を、内蔵された高速クロックで計数して計数完了ととも
に計数出力が“L"にセットされるプリセットカウンタで
構成されており、このためCPU243から所望の進み角に相
当するカウント値を与えることによって、原交流信号U,
V,Wの位相をカウント時間に相当する所望の進み角だけ
進ませることができるようになっている(第7図U′,
V′,W′参照)。
次に、第10図に示すCPUの制御プログラムを参照して、
本発明装置の動作を系統的に説明する。
周知の如く、エンジン回転中におけるクランクシャフト
の回転角速度は、圧縮工程時にあっては低下し、また膨
脹工程時にあっては上昇する。この回転変動は、本発明
によって次のように抑制される。
プログラムがスタートすると、まず周波数カウンタ241
の計数値を読込むことによって回転角速度の検出が行な
われる(ステップ100)。
この検出された角速度が、基準アイドル角速度(例えば
回転数に換算して650rpm)以下の場合には(ステップ10
1肯定)、電動機モードに設定されて第8図のグラフに
示すような進み角マップが検索される(ステップ10
2)。
ここで、この進みマップ上では、クランクシャフトの回
転角速度が前記基準アイドル角速度よりも低い場合、両
者の偏差が大きくなるほど、進み角が大きくなるような
特性が設定されている。
次いで、進み角マップを検索して得られた進み角に相応
するカウンタ設定値データはR,S,T相の各可変パルス幅
ワンショット回路2422,2423へと送られ、これにより第
7図に示す如く、クランク角センサ21,22,23から得られ
る三相交流信号U,V,Wの位相は、設定された進み角だけ
進められ、U′,V′,W′となる。
すると、第9図の進み角・トルク特性曲線からも明らか
なように、同期電動機の場合には進み角0〜π/2の範囲
では、進み角が増すほどトルクが増大するため、クラン
クシャフトのトルク変動に対応して最適な逆トルクをク
ランクシャフトに与えることができ、これによりクラン
クシャフトのトルク変動を迅速に抑制させることができ
る。
また、界磁電流を制御する従来例に比べ、電機子電流の
位相制御は迅速に行なうことができるため、トルク変動
に対して逆トルク印加の応答性は高まり、急激なトルク
変動に対しても充分なトルク抑制効果を発揮させること
ができる。
他方、検出されたクランクシャフトの回転角速度が、基
準アイドル角速度以上の場合には(ステップ101否
定)、電機子電流は遮断され(ステップ105)、同期機
は直ちに発電機として作用して、角速度の増加を抑制す
ることとなる。
このように、アイドリング時において、検出されたクラ
ンクシャフトの回転角速度が基準アイドル角速度以下の
場合には、クランクシャフトに直結された同期機を直ち
に電動機として機能させしかも基準アイドル角速度との
偏差に応じて進み角の量を制御し、これによりトルク変
動に応じた最適な逆トルクを界磁電流を制御する場合と
比べて迅速にクランクシャフトに与える一方、検出され
た角速度が基準アイドル角速度以上の場合には、同期機
を直ちに発電機として機能させて、回転角速度の上昇を
抑制するようにしたものである。
《発明の効果》 以上の実施例の説明でも明らかなように、この発明によ
れば、基準アイドル角速度よりクランクシャフトの回転
角速度が低い場合は、その基準アイドル角速度との偏差
に応じて増大させた逆トルクがクランクシャフトに与え
られる一方、基準アイドル角速度よりクランクシャフト
の回転角速度が高い場合は、負荷トルクがクランクシャ
フトに与えられ、特にクランクシャフトの回転角速度が
基準アイドル角速度より低い場合は電機子電流の位相制
御によって逆トルクが与えられるため、界磁電流を制御
する場合と比べて逆トルク印加の応答性が向上し、アイ
ドリング時における急激なトルク変動に対しても迅速か
つ充分にトルク変動抑制効果を発揮させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のクレーム対応図、第2図は同期機の軸
断面図、第3図はロータの構造を示す斜視図、第4図は
電機子鉄心の構造を示す斜視図、第5図は本発明の電気
的な全体構成を示す回路図、第6図はベース信号発生回
路の詳細を示す回路図、第7図は進み角制御前後の各部
の信号状態を示す波形図、第8図は進み角マップの特性
を示すグラフ、第9図は進み角−トルク特性を示すグラ
フ、第10図はCPUの動作を示すフローチャートである。 a……同期機 b……エンジン c……クランクシャフト d……バッテリ e……角速度検出手段 f……直交変換手段 g……交直変換手段 h……電動・発電切替制御手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンのクランクシャフトに直結された
    発電・電動両用同期機と; 前記同期機が発電機として機能するときには充電用畜電
    器となり、かつ電動機として機能するときには駆動用電
    源となるバッテリと; クランクシャフトの回転角速度を検出する角速度検出手
    段と; 前記バッテリから得られる直流電流を、クランクシャフ
    トの回転に同期し、かつ該回転より所定の進み角を有す
    る多相交流に変換して、前記同期機の電機子巻線に供給
    する直交変換手段と; 前記同期機の電機子巻線で発生した交流電力を直流電力
    に変換して前記バッテリを充電する交直変換手段と; 前記検出されたクランクシャフトの回転角速度が基準ア
    イドル角速度よりも低い場合は、前記回転角速度と基準
    アイドル角速度との偏差に応じて位相を進ませた多相交
    流を前記直交変換手段から前記同期機の電機子巻線へ供
    給させ、電動機として機能する前記同期機によって前記
    回転角速度と基準アイドル角速度との偏差に応じて増大
    させた逆トルクをクランクシャフトに与える一方、前記
    検出されたクランクシャフトの回転角速度が基準アイド
    ル角速度よりも高い場合は、前記直交変換手段から前記
    同期機の電機子巻線へ供給される多相交流を遮断し、発
    電機として機能する前記同期機によって負荷トルクをク
    ランクシャフトに与える電動・発電切替制御手段と; を具備することを特徴とするエンジンのトルク変動抑制
    装置。
JP60040683A 1985-03-01 1985-03-01 エンジンのトルク変動抑制装置 Expired - Lifetime JPH0788782B2 (ja)

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