JPS61200333A - エンジンのトルク変動抑制装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、エンジンの１〜ルク変動抑ルリ装置に関す
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２妓されたものが知
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
生ず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隈電流を通電
し、トルク増大時にクランクＩＯに逆ｌ・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ηｊｌＪ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亜乃を７１７Ｊ小＋ｊし、
）騒動１羽ｊ’７１う＆等をｔｊ効（こ防止せんとする
ものである。

しかしながら、このよう’、；　’ｉ＋”ｆ−来談若に
あって１、工、オルタネータの界磁電流を変１ヒさせて
発電電圧を制御しこれにより］・ルク変動を抑制御るＩ
ｆ％成となっていたため、オルタネータの界磁インクシ
タンス成分による応答遅れの存在により、所要の発電電
圧か得られず、このため必ずしも充分に］ヘルク変動を
抑制てきないという問題点かあっｙ＝。

（発明の目的） ′この発明の目的は、この種の１ヘルク変０Ｊ抑利菰置
において、；・ルク変動に力Ｉ（る逆］〜ルク印１）［
１の応答性を高め、急ｉ８２なトルク変動に苅しても充
分な抑制効果を発揮させることにある。

（発明の構成） 第１図のクリーム″ｉ１旧芯図を参照して、本発明の詳
細な説明する。

同図において、同期機ａは、エンジンｂのクランクシＸ
・フ（へＣに直結され、発電（幾または電動１幾として
ｅ咳ロヒする。

ハフテリｄ＋、ｉ、ｓ：１Ｍ１Ｊ明ＩＪ　Ｆｉがｊｔ　
７ｉＸ　１５Ｍ　、と１．、　ｉ−、ｌ、’１ｊｆＪＴ
ｈりろとさ１こは充電用蓄電器ど＜Ｘす、かつ電動ｌ＆
として機能すると３１、運、ヱ駆動用電源とひる。

角速度検出手段ｅ　Ｌｔ、クランクシト〕ｌ−Ｇの１四
転角速度を検出フ゛る。

直交変換手段ｆは、前記バッテリｄから（ｊ７らｌ’ｊ
る両流電力を、クランクシト）ｌ−ｃの回転（こ）Ｔ’
ｖ１則し、かつ該回転より所定の進み角を有づる多用交
流に変換して、前記同期１幾ａの電は子巻線に供給シー
る。

交直変換手段ｑは、前記同ＩＵ１）幾ａ（７）電機子巻
線て発生した交流電力を、直流ミノｊに変（炙して前記
バッテリｄを充電する。

電動・ヂそ電切替制御手段１）は、６イＡ記検出されｔ
、：クランクシャフｔ−ｃの回転角速度が１ｉｌ−値よ
りも低いときには、前記電機子巻線ｌ＼供給される多（
Ｉ交流の位相を、該其７Ｖ値との（Ｑ外に応じｔこ吊だ
（“」進ませ、かつ高いとぎには、前記電機予巻キ♀ｌ
Ｘ供給される多相交流を遮断層る。

（実り銭例の説明） 第２図は５本発明に係わる同期機の構造を示すぞの軸断
面図、第３図１Ｊロータの斜視図、第４図ＩＪ電機子鉄
心の斜視図である。

第２図および第３図に承り如く、ロータ１１，１その外
周に爪状の磁（÷片２を有するとともに、小ル１−３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
ンクシャット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、
［丑（か片２に対向して電１幾子コイル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
１よ、ブラケット７を介してシリングブロック８に固定
されている。

シリングブロック８のリアプレー１・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［ｄ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（０片２をｔ丑化
できるようになっている。

そして、界磁す線１１に通電を行なっている状態におい
て、ロータ１が回転ブると、ロータ１の磁（か片２から
光する（鼓束が電機子巻線５をりるこどにＪ：す、電機
子巻線５に起電力を誘起して除電作用をイｔずことかで
きるとともに、この発電は１：電気的な負的また１は小
枝バッテリを接続することによって、クランクシャツＩ
−，４に対して正の負荷トルクを与えることができる１
Ｊ：う１こなっている。

また、界はｆｆｔ！１１に通電を行なっている状態にお
いて、電機子谷線５（全周に亘って三相（Ｊ分布巻され
ている）に三相交流を通じて回転ドに界を発生させると
、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ット４に対して負の負荷トル
クを与え得るＪ：うになっている。

なお、第２図において、］２はクラッチカバー、１３は
プレッシャープレート、１４．１５はワイ＼フリング、
１６はダイヤフラムスプリ＝／グ、１７はクラッヂディ
スクであって、これらの構成について（ま、既に特開昭
５８−７９６６８号公報等において公り、［１ておるた
め説明は省略する。

第５図に示す如く、車載バッテリ１Ｂと電機子巻線５と
の間には、バッテリ１８を充電する方向・′＼）ｒＩＪ
ｌづで、タイ−４−ドＤ、”Ｌ：’６からイｊイ）王相
グヂＡ　　Ｅ−ゾリツシ回路が７２Ｌノられるとともｌ
、Ｔ、バッテリ１８から敢電すろ方向ｌ＼向けＣ、パワ
ートランジスタ丁「、〜］ｒ６から４する三１１１］〜
ランジスタブリッジ回路がｉ＝Ｑ’＋ブられている。

また、界［（１谷線１１に１ユ、！−（ｉ！隅谷線駆動
回路１９を介してバッテリ１８１Ｊより略一定の界１４
電流が供給されている。

角速度センサ２０（ユ、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甲１０
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２１，２２．２３１１例えば特開昭５
８−７９６６８号公報に記４・ｘされたものと同様なも
のであって、クランクシャットの回転に同期した三相交
流矩形波信号ｔ、Ｊ、　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
ｈＷよりも低いときには、クランク角センサ２１，２２
．２３から１ｑられるＴ、情交）ｈ信号ｌ−几＼／、Ｗ
（ｆ）位相を、該基準値との偏差にｆｉ’６じた早たけ
進ませ、かつ高いどきに（Ｊ、ベース電流増幅回路２５
への三相交流信号ｔ、Ｊ＝、Ｖ−，Ｗ゛を・出力禁止す
るもので、その異体的な（ｂ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１ｑられる三相
交流信号しＬ　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、マイクロプロセラ］九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（ユ、ＣＰＵ２４３からの信号１
こよって一定時間毎にリセツ１へされ、その力ランｔ”
　（ａ　ｌユ角速度データ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ｉ、ａ　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、それぞれを立ら下がりト
リカタイプの可変パルス幅ワンシ　　　−ヨッｊ・回路
２４２２．２４２３に供給し、両ワンショッ１〜回路２
４２２．２４２３の出力の論理和をオアゲー１−２４２
４でとり、ざらにオフゲート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１
−２４２５でとるようにしたもので、これにより原交流
信号の位（目を、ワンショク１〜回路の出力パルス幅分
だけ進よぜ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
たプリセラ１〜Ｉａ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ｌｌ　Ｌ　ＩＩにセラ
１−されるプリセットカウンタで構成されてあり、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
をカランｉ一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′。

〜■′参照）。

次に、第１０図に示すＣＰｔＪの制律０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
張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、まず同波数カウンタ２４
１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６５０ｐｐｍ）以下の場合にはくステ
ップ１０］肯定）、電動機モートに設定されて第８図の
グラフに示すような進み角マツプが検索される（ステッ
プ］０２）。

ここで、この進みマツプ上では、クランクシャノドの回
転角速度か前記￥７％　７フイｊ・ル角速噴よりも低い
場合、両省の（ｌｉＩｉｉ差か大きくむろｋＪ’と、）
ｕみ角か大きくなるよう＜＞　７ｉ　ｔｌか設定されて
いる。

次いＵ−１ｊ「み角マツプを検索してｊＵられた；μみ
角に相応するカウンタ股定値データはＲ，Ｓ、Ｔ柑の各
可変パルス幅ワンショット・回路２４２２゜２４２３へ
と送られ、これに３」こり第７図に示Ｖ（４）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、ν〜ｌの位相（よ、設定された進み角だ１）
選ぬられ、Ｕ−、Ｖ”、ν■−どなる。

すると、第９図の進み角・トルク持性曲線からも明らか
なように、同期電動機の場合には進Ｊメ角Ｏ〜π／２の
範囲ｒ＋１、進み角か増すほど１〜ルクが増大するため
、クランクシ１７フトのｉ〜シルク動に対応してＲ適な
逆１〜ルクをクランクシャツ１〜に与えることかでき、
これによりクランクシＰノ１〜の１ヘルク変動を迅速に
抑ｆｆ１ｌＪざぜることかできる。

また、界ｆイ１電流をｖＩすｎ　′？Ｊ−る従来例に比
べ、電（幾子電流の位相制御は迅速に行なうことかでき
るため、トルク斐動に対して逆１〜ルク印加の応答付Ｉ
Ｊ畠まを〕、急激＜ｊｌ・ルク変動に対してし光′５戸
１ｊ−ルク川ｊ　１．Ｉ＋郊ノ宋含・発揮させることか
できろ。

他プ）、検出されたクランクシトフｊ・の回東ぺ角速度
が、■Ｍ角連速１宴以−Ｆ場合［こ１．．１　（スｊツ
ー、７’Ｈ）１否定）、電機子電流１ユ連断され（ステ
ップ１０５）、同期機１」直ら１５発電機として作用し
て、ｆｔ４速葭の増加を抑制りることとなる。

このように、検出されたクランクシトフｊ〜の回転角速
度か基県角速度以下の場合には、クランクシャノドに直
結された同期機を直ら１こ電動機として機能させしかｂ
楢畢角速度との偏差に応じて）Ｕみ角の甲をｉｌ＋’ｌ
　Ｉｌｌ　シ、これによりｊ・ルク変動に応じた最適な
逆ｉ・ルクをクランクシ、７ノトに与える一方、検出さ
れた角速度か基ｑ角速磨以十の場合にはこの同期）幾を
直りに発電機として機能さ口て、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、クランクシャフトのｌ・ルク変動（こｌ・１づ−
る）グトルク印加の応答１１を高め、急激なトルク変動
（こ対しても充分な１〜ルク変動抑１１す効果（ｌ！−
発揮させることかできる。

【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１，１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１ＪＮ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（Ｒ成を示ず回路図、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１．Ｉｌｌ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
み角マツプの特性を示すグラフ、第９図（Ｊ進み角−ト
ルク持性を示すグラフ、第１０図はＣＰＬＪの動作を示
すフローチｉ−ｌ〜である。 ａ・・・同期機 ｂ・・・エンジン Ｃ・・・クランクシ１７フト ｄ・・・バッテリ ｅ・・・角速度検出手段 ｆ・・・直交変換手段 Ω・・・交直変換手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンのクランクシヤ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蓄電
   器となり、かつ電動機として機能するときには駆動用電
   源となるバツテリと； クランクシヤフトの回転角速度を検出する角速度検出手
   段と； 前記バツテリから得られる直流電力を、クランクシヤフ
   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ツテリを充電す
   る交直変換手段と； 前記検出されたクランク軸の回転角速度が基準値よりも
   低いときには、前記電機子巻線へ供給される多相交流の
   位相を、該基準値との偏差に応じた量だけ進ませ、かつ
   高いときには、前記電機子巻線へ供給される多相交流を
   遮断する電動・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。