JPH1122481A - 内燃機関のベルト劣化検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ベルトの劣化を判断できるとともに、ベルトが
劣化した場合でもベルトのすべらない限度で最大限のト
ルク変動低減効果を得ることができる内燃機関のベルト
劣化検出装置を提供する。 【解決手段】内燃機関１が発生するトルク変動を検出す
るトルク変動検出手段と、前記トルク変動に応じてオル
タネータ３の発電量を制御する制御手段９と、内燃機関
１のクランクプーリ２からオルタネータ３のプーリへト
ルクを伝達するベルト４とを備えた内燃機関である。オ
ルタネータ３が吸収するトルクに応じたトルク変動低減
効果が得られない場合にベルト４が劣化していると判断
して、オルタネータ３の吸収するトルクを小さくするよ
うに制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の運転時
の燃焼圧力の変動等によって生じるトルク変動を低減す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のトルク変動低減装置として
は、例えば日本機械学会論文集Ｎｏ．９２−１１７５に
記載されたものが知られている。この装置ではエンジン
回転軸に接続したオルタネータを用いて内燃機関のトル
ク変動を打消すようにトルクを吸収し、トルク変動を低
減するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の従来の
トルク変動低減装置では、検出されたトルク変動量を打
消すようにオルタネータの発電量（消費トルク）を時々
刻々とコントロールするので、オルタネータを駆動する
ベルトには常時変動負荷が加わることになり、通常のエ
ンジンに比べてベルトの使用条件がシビアであり、劣化
もそれだけ早くなる。

【０００４】そしてベルトが劣化してすべりが発生した
場合にあっては、所定のトルク変動低減効果が得られな
くなる不都合が生じることに加え、上記装置では、トル
ク変動量を検出し、該トルク変動量を低減するようにオ
ルタネータの吸収トルクを決定する制御方法となってい
るため、すべりを検知せずに吸収トルクをさらに大きく
してしまい、ベルトの劣化を早めるおそれもあった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、ベルトの劣化を判断できるとともに、ベルトが劣化
した場合でもベルトのすべらない限度で最大限のトルク
変動低減効果を得ることができる内燃機関のベルト劣化
検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の内燃機関のベルト劣化検出装置は、
内燃機関が発生するトルク変動を検出するトルク変動検
出手段と、前記トルク変動に応じてオルタネータの発電
量を制御する制御手段と、前記内燃機関の出力軸からオ
ルタネータの入力軸へトルクを伝達するベルトとを備え
た内燃機関において、オルタネータが吸収するトルクに
応じたトルク変動低減効果が得られない場合に前記ベル
トが劣化していると判断することを特徴とする。

【０００７】この請求項１記載の内燃機関のベルト劣化
検出装置では、トルク変動検出手段で検出したトルク変
動に応じてオルタネータの発電量を制御してトルク変動
を低減する。つまり、内燃機関の発生トルクが大きいと
きはオルタネータでトルクを吸収させ、内燃機関の発生
トルクが小さいときはオルタネータでの発電をやめて、
エンジン全体としての発生トルクを平均化させ、トルク
変動を低減させる効果を得る。

【０００８】ここでベルトが劣化してオルタネータへの
動力伝達にすべりが生じた場合には、オルタネータがト
ルクを吸収しようとしてもベルトがすべって十分なトル
クが伝達されなくなるために、前記したトルク変動低減
効果が得られなくなる。

【０００９】そこで請求項１記載の内燃機関のベルト劣
化検出装置では、オルタネータが吸収するトルクに応じ
たトルク変動低減効果が得られない場合にベルトが劣化
していると判断する。すなわち、ベルトのすべりはオル
タネータ吸収トルクの大きさと、トルク変動の大きさか
ら算出されるトルク変動低減効果が所定の値よりも小さ
いか否かにより検知する。具体的には、例えば、内燃機
関の各種運転条件に応じたトルク変動の低減効果をあら
かじめ記憶しておき、本来得られるはずのトルク変動低
減効果が得られていない場合にベルトがすべっていると
判断する。

【００１０】請求項１記載の内燃機関のベルト劣化検出
装置において、ベルトの劣化が判断された場合の処理内
容については種々に応用改変することができる。例え
ば、請求項２記載の内燃機関のベルト劣化検出装置で
は、前記ベルトの劣化を検知した場合にオルタネータの
吸収するトルクを小さくするように制御することを特徴
とする。

【００１１】この請求項２記載の内燃機関のベルト劣化
検出装置では、ベルトのすべりが発生した場合、すべり
が発生しなくなるまでオルタネータの吸収するトルクを
小さくする。これによりトルク変動低減効果をある程度
維持しつつベルトのすべりを防止することができる。す
なわちベルトがすべらない範囲内で最大限のトルク変動
低減効果を得ることができる。

【００１２】また請求項３記載の内燃機関のベルト劣化
検出装置は、前記ベルトの劣化を検知した場合にオルタ
ネータの制御を禁止することを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の内燃機関のベルト劣化検出
装置では、オルタネータの制御を禁止することで、ベル
トにかかる変動負荷が小さくなり、ベルトの使用条件が
緩和されるため、所定のトルク変動低減効果が得られな
くなる点を除いては、通常の運転を続けることができる
ようになる。

【００１４】また請求項４記載の内燃機関のベルト劣化
検出装置は、前記ベルトの劣化を検知した場合に警告灯
を点灯することを特徴とする。

【００１５】請求項４記載の内燃機関のベルト劣化検出
装置では、警告灯を点灯することでユーザにベルトの交
換を促す。また正常なトルク変動低減効果が得られなく
なっていることを報知する。

【００１６】請求項１乃至４記載の内燃機関のベルト劣
化検出装置では、オルタネータの発電量を制御してトル
ク変動を低減するようにしたが、これに限られず、オル
タネータの代りにモータージェネレータを用いるように
してもよい。すなわち請求項５記載の内燃機関のベルト
劣化検出装置は、前記オルタネータの代りにモータージ
ェネレータを備え、モータージェネレータが吸収又は発
生するトルクに応じたトルク変動低減効果が得られない
場合に前記ベルトが劣化していると判断することを特徴
とする。

【００１７】請求項５記載の内燃機関のベルト劣化検出
装置では、内燃機関の発生トルクが大きいときはモータ
ージェネレータを発電機として使用してトルクを吸収さ
せる一方、内燃機関の発生トルクが小さいときはモータ
ージェネレータをモータ（駆動源）として使用してトル
クを加勢して、エンジン全体としての発生トルクを平均
化させ、トルク変動を低減させる効果を得る。モーター
ジェネレータによればオルタネータに比べてトルクをよ
り平滑化することができる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１記載の内燃機関のベルト劣化検
出装置によれば、内燃機関の発生トルクが大きいときは
オルタネータでトルクを吸収させ、内燃機関の発生トル
クが小さいときはオルタネータでの発電をやめて、エン
ジン全体としての発生トルクを平均化させるので、トル
ク変動を低減させることができる。

【００１９】そしてベルトが劣化してオルタネータへの
動力伝達にすべりが生じた場合には、オルタネータが吸
収するトルクに応じたトルク変動低減効果が得られなく
なることから、ベルトの劣化を的確に判断することがで
きる。

【００２０】請求項２記載の内燃機関のベルト劣化検出
装置によれば、ベルトの劣化が検出された場合には、す
べりが発生しなくなるまでオルタネータの吸収するトル
クを小さくするように制御する。これによりトルク変動
低減効果をある程度維持しつつベルトのすべりを防止す
ることができる。すなわちベルトがすべらない範囲内で
最大限のトルク変動低減効果を得ることができる。

【００２１】請求項３記載の内燃機関のベルト劣化検出
装置によれば、ベルトの劣化を検知した場合にオルタネ
ータの制御を禁止することで、ベルトにかかる変動負荷
を小さくすることができる。そして、ベルトの使用条件
が緩和されるため、所定のトルク変動低減効果が得られ
なくなる点を除いては、通常の運転を続けることができ
る。

【００２２】請求項４記載の内燃機関のベルト劣化検出
装置によれば、警告灯を点灯することでユーザにベルト
の交換を促し、早期にメンテナンスを行うことができ
る。また正常なトルク変動低減効果が得られなくなって
いることも報知することができる。

【００２３】請求項５記載の内燃機関のベルト劣化検出
装置によれば、オルタネータの代りにモータージェネレ
ータを備えるようにしており、オルタネータが過大なト
ルクを吸収することによりトルク変動を低減していたの
に対し、モータージェネレータでは過大なトルクの吸収
と不足トルクの加勢とを共に行うことができるので、そ
れだけトルク変動の低減効果を向上させることができ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に係る内燃機関のベルト劣化検出装置の実施形態を説明
する。

【００２５】図１は本発明の適用される内燃機関を示す
正面図である。

【００２６】図において、エンジン１のクランク軸には
クランクプーリ２が固定されており、エンジン１に取付
けられたオルタネータ３のプーリと前記クランクプーリ
２との間にはベルト４が張設されており、クランクプー
リ２からオルタネータ３に駆動力を伝達し、クランクプ
ーリ２と同期してオルタネータ３が回転するようになっ
ている。エンジン１は複数のエンジンマウント５を介し
て車体６に防振支持されている。なお７はトランスミッ
ションである。

【００２７】エンジン制御装置８は指定された回転速
度，負荷に応じてエンジン１を制御する。オルタネータ
制御装置９はオルタネータ３への制御信号を発生し、オ
ルタネータ３を制御する。オルタネータ制御装置９には
エンジン制御装置８からエンジン１の回転速度，負荷等
の情報が伝えられるほか、エンジン１の回転パルス信号
も入力されている。

【００２８】次に、上記構成からなる本実施形態の動作
を説明する。

【００２９】エンジン１は運転時の燃焼圧力の変動によ
って発生トルクが変動し、その反力でロール振動する。
この振動はエンジンマウント５を介して車体６に伝わ
り、車体フロア振動を引き起す。本実施形態では、この
燃焼によるトルク変動をオルタネータ３の吸収トルクを
制御することにより低減する。すなわち、エンジン１の
燃焼によりトルクが大きく発生している時はオルタネー
タ３に発電を行わせ、燃焼と燃焼の間のトルクが発生し
ていない時にはオルタネータ３の発電を止めて、エンジ
ン全体のトルク変動を低減するようにする。

【００３０】図２はオルタネータ１によるトルク変動低
減動作を示す模式図である。検出されたエンジンのトル
ク変動Ｔｅに対して、エンジン回転速度と負荷に応じ
た、決められた波形のトルクＴｍをオルタネータ１で吸
収する。このときオルタネータ１が吸収するトルクの振
幅の大きさは、制御後のトルク変動Ｔｔが目標以下にな
るように、制御される。

【００３１】図３はベルトにすべりが発生した場合の動
作を示す模式図である。ベルトにすべりが発生している
ため、オルタネータ１からベルト４を介して吸収される
トルクＴｍの振幅が小さくなっている。このため制御後
のトルク変動Ｔｔがベルトすべりがない場合よりも増大
している。

【００３２】この場合、従来の制御方法では、増大した
トルク変動を低減するため、さらにオルタネータ１の吸
収するトルクの振幅を大きくするように制御動作する。
しかし、ベルトのすべりが発生しているため、ベルト４
を介してオルタネータ１に吸収されるトルクの振幅は大
きくならず、トルク変動は低減されない。しかもベルト
４への負荷が大きくなり、ベルトの劣化をさらに進めて
しまう。

【００３３】これに対して本実施形態では、ベルトのす
べりを検出した場合にオルタネータ１によって吸収する
トルクの振幅を小さくするようにした。

【００３４】図４は本実施形態による内燃機関のベルト
劣化検出装置の動作を示すフローチャートである。

【００３５】まず現在のオルタネータの制御トルクを入
力する（ステップ＃１１０）。次に、オルタネータ制御
装置６は、エンジンの回転パルス信号を入力し（ステッ
プ＃１２０）、回転変動を演算して、トルク変動を算出
する（ステップ＃１３０）。

【００３６】次にエンジン回転速度やアクセル開度（負
荷）等の運転条件をエンジン制御装置８からオルタネー
タ制御装置６へ入力する（ステップ＃１４０）。

【００３７】次にステップ＃１５０で、ステップ＃１４
０で入力したエンジン回転速度とアクセル開度、及びス
テップ＃１１０で入力した現在のオルタネータ制御トル
クからトルク変動を推定する。具体的には、エンジン回
転速度、アクセル開度、オルタネータ吸収トルク（発電
量）から決まるトルク変動の値をマップとして記憶して
おり、マップの値をトルク変動の推定値として用いるよ
うにする。

【００３８】次にトルク変動の推定値と現在のトルク変
動の差が所定値以下か判断する（ステップ＃１６０）。
この結果が、ＹＥＳ即ち所定値以下であれば、トルク変
動低減効果が正常に得られており、ベルトにすべりは発
生していないものとして、次回のオルタネータ制御トル
クを通常どおりに算出して（ステップ＃１７０）、オル
タネータに制御トルク指令を送る（ステップ＃１８
０）。

【００３９】一方、ステップ＃１６０で比較した値が所
定値以上であれば、トルク変動低減効果が正常には得ら
れておらず、ベルトにすべりが発生しているものとし
て、次回のオルタネータ制御トルクを算出したのち（ス
テップ＃１９０）、この算出した値よりも制御トルクを
下げたうえ（ステップ＃２００）、オルタネータに制御
トルク指令を送る（ステップ＃１８０）。これによりベ
ルトがすべらなくなるまで吸収トルクが小さくなり、ベ
ルトがすべらない範囲で最大のトルク変動低減効果が得
られる。

【００４０】なお、本実施形態との比較のために、従来
のトルク変動低減装置の動作のフローチャートを図５に
示す。

【００４１】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、例えば次のような変形が可能である。

【００４２】（１）上記実施形態では、エンジン回転速
度、アクセル開度、オルタネータ吸収トルク（発電量）
から決まるトルク変動の値をマップとして記憶して、マ
ップの値をトルク変動の推定値として用いるようにした
が、この値はエンジンの初期状態において学習するよう
にしてもよい。すべてのエンジンについて所定の値を適
用するのではなく、個々のエンジンについて学習するこ
とで、エンジンのばらつきの影響を最小限に抑え、より
正確な制御を行うことができる。

【００４３】（２）上記実施形態では、ベルトの劣化を
検出したときにベルトがすべらなくなるまで吸収トルク
を小さくするように制御したが、ベルトの劣化を検出し
た場合には、その運転条件（エンジン回転速度、アクセ
ル開度）におけるオルタネータのトルク吸収（発電）を
禁止し、ベルト交換を促す警告灯を点灯するようにして
もよい。ベルトの劣化によりベルトの共振周波数が下が
り、エンジンの回転速度が高い時のトルク吸収ができな
くなった場合にも対応することができる。

【００４４】（３）上記実施形態では、オルタネータを
用いてトルクを吸収させたが、オルタネータの代りにモ
ータージェネレータを用い、エンジンの燃焼によるトル
ク発生時に発電を行い、燃焼と燃焼の間にはモータとし
てトルクを発生され、トルク変動の低減を行う場合に
も、上記と同様な制御によってベルト劣化を検出するこ
とができる。

【００４５】すなわち、以上説明した実施の形態は、本
発明の理解を容易にするために記載されたものであっ
て、本発明を限定するために記載されたものではない。
したがって、上記の実施の形態に開示された各要素は、
本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物を
も含む趣旨である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関のベルト劣化検出装置の適用
される内燃機関の構成を示す正面図である。

【図２】オルタネータによるトルク変動低減動作を示す
模式図である。

【図３】ベルトにすべりが発生した場合の動作を示す模
式図である。

【図４】本実施形態による内燃機関のベルト劣化検出装
置の動作を示すフローチャートである。

【図５】従来技術によるトルク変動低減装置の動作を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１…エンジン ２…クランクプーリ ３…オルタネータ ４…ベルト ５…エンジンマウント ６…車体 ７…トランスミッション ８…エンジン制御装置 ９…オルタネータ制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関が発生するトルク変動を検出す
   るトルク変動検出手段と、前記トルク変動に応じてオル
   タネータの発電量を制御する制御手段と、前記内燃機関
   の出力軸からオルタネータの入力軸へトルクを伝達する
   ベルトとを備えた内燃機関において、 オルタネータが吸収するトルクに応じたトルク変動低減
   効果が得られない場合に前記ベルトが劣化していると判
   断することを特徴とする内燃機関のベルト劣化検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記ベルトの劣化を検知した場合にオル
   タネータの吸収するトルクを小さくするように制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のベルト劣化
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記ベルトの劣化を検知した場合にオル
   タネータの制御を禁止することを特徴とする請求項１記
   載の内燃機関のベルト劣化検出装置。
4. 【請求項４】 前記ベルトの劣化を検知した場合に警告
   灯を点灯することを特徴とする請求項１乃至３いずれか
   記載の内燃機関のベルト劣化検出装置。
5. 【請求項５】 前記オルタネータの代りにモータージェ
   ネレータを備え、モータージェネレータが吸収又は発生
   するトルクに応じたトルク変動低減効果が得られない場
   合に前記ベルトが劣化していると判断することを特徴と
   する内燃機関のベルト劣化検出装置。