JPS6161964A - エンジン制御装置 - 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） 本発明は１ニンジンの始φ１１１発電、トルク変動制御
等に用いられる丁りラン制御装賄に関・ｊるｊ）のであ
る。

（従来技術） −・般に自ｖ１中等のＴクランに（，１１，１〕／ジン
始動１）にクランクシＩ／７１〜に駆動力を与える電動
機（スクータ）と、Ｔクランにより駆動さＪｌてバラブ
リに充電する発電機どが口価されＣいる。従来、」二配
電動機と発電機とは個別に設置Ｊられ′（おり、（これ
らの機（褐と、これらをぞれぞれクランクシ１？フトに
連結する１＝めの機構等を必要どしていた。

まＩ、：、］−ンジン作動中のトルク変動を抑制Ｊる装
置を具備した一■ニンジンもあり、−二の装ｒ！どして
は、１シ１えば特開１ｌｆｌ　ｈ　５−１４３１号公報
に示されるように、クランクシ１ツノ［−どどｂに回転
り−る永久Ｌ）ｋ石を用いた第１の磁束発生ｆＦ２と、
Ｊれに対応して非回転部に設（）られた電磁右からイＴ
る第２の磁束発生手段とをｉｆｆえ、第２の磁束発生手
段に通電すること（Ｓ、１、す、クランクシ１１７１〜
に発生する回転１−ルクどほぼ浄位相の磁気ト・ルクが
クランクシ１ツノＦ−に加λ、られるにうにした−１）
のがある。

この装置によるど、１−・ルク変動にｌ！４固しＩζ振
動騒ｆ４ｉを軽減できるｈｑの効果がある。ただしこの
装置を用いる１易合、電動機Ｊ′３Ｊ、び発電Ｉ幾どは
別１ム１にこの製品を設置ノる必要があり、Ｊ′たこの
装置にお（Ｊる第２のｕ１束発生Ｔ段で常に電力が演ｖ
７されることどイ「る。

（発明の目的） 本発明はこの、１、うイ醒］１情に鑑み、簡１１ｉな）
Ｍ　３ｉ１４−Ｃ雷勤Ｉ幾ど光電１幾どに使い分（）る
ことがひき、さらにトルク電動の制御に利用りることも
可ｆｌｔｉ　１ｒ−１−クラン制御装置をＩ！＋！　Ｉ
ＩＬりる０のである。

（発明の（８成） 本発明は、二［クランにより非動される回転軸とその周
囲の固定部分どにぞれそ゛れ電磁ニー１イルを用いたｍ
未発！１一手段を配設Ｊるどともに、この両磁朱介牛手
段に通電して電動機を４１４成り−る回路ど、−・１ｊ
の磁未発４−ｆ−ｆＱに通電し、かつ他方の磁束発生手
段の電磁＝１イルをバラうりへの充電用回路に接続して
発電機を１１−成する回路と、名磁束発生手段に対Ｊる
これらの回路の接続状態を切換える回路とを右する制御
回路をす備しＩｃものである。つまり、ト記両磁束介牛
手段を電動機と発電機とに使い分１′Ｊることが１・≧
へる。１．うにしＡ：　（’）のである。

（実ｈ１１１例） 第１図乃至第３図は本発明にＪ３１Ｊる磁束発生手段を
構成り−る部分の一実施例を示しており、この実施例で
は、クランクシ１７フト１に取イ・１【ノられたフライ
ホイール２の外周と、イの周囲の非回転部分どに、発電
はど電動１幾どに使い分【Ｊることができる！（未発（
１１手段が配＝９されている。すなわら、シリンダブ１
］ツク３の側方においｌクランクシｌシフト１の側端に
１．１フライホイール２が取付【ノられ、ぞの外方にク
ラッチ機構４が装備されるとともに、ノー２イボイール
２の周囲にはクラッチハウジング！５を取（Ｊ　ＩＪる
取イく１部擾４６がシリンダブロック３に固着されてい
る。この部分におい−（、ト記取４＝Ｊ部＋Ａ　Ｂの内
周面にリポータ６ａを介して固定側電信ＩＺ１イル（以
下［固定＝１イル−１という）８が装備され、これに３
１、って固定側の■未発／１手段７が構成されでいる。

一方、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（１ズ下［回転コイル」という）１１．１２おに
び様１性体１３が装備され、こね、らに、１、って回転
側の磁束発生手段１０が構成されている１、まｌ、：ノ
ー２イボイール２の内ｌ〕においてクランクシｔ７７１
〜１の外周部には整流子１４お、１、びスリップ′リン
グ１５が設置ノられ、それぞれにブラシ１６．１７が接
触している。なｉｆ３．１８はディストリビコータでｄ
うる。

固定コイル８は電動機と発電機（オルタネ〜り）の各固
定側＝Ｉｌイル投［１を兼ねるもので、配線構〕ｖ１を
概略的に表わし！、−第５図および第７図に示りように
、三相構造で蛇行状に配設されており、制御回路２０に
接続され−Ｃいる。イして、後に訂述するように制御回
路２０において十配固定］イル８に接続される回路が電
動機用と発電機用とに切換えられるように八つ−（いる
。またフライホイール２の外周に装置され／−二２種類
の回転コイル１１゜１２はそれぞれ電動１幾のアーマチ
コアコイルおよび発電機のフィールドコイルの役目を果
りもので、第１回転コイル１１は第４図に示りＪ、うに
、電動機のアーマヂ］アー］イルど同等の所定の配線構
造で整流子１／Ｉに接続され、第２回転コイル１２は第
６図に示すＪ、うに蛇行状に配設されで、スリブブリン
グＩ　Ｅｉに接続されている。これらの回転＝ｌイル１
１．１２には、（般に詳述Ｊ”る、にうに制御回路２０
からイれぞれ所定峙に通電されるように＞２っている。

そして、第５図に示すにうに、制御回路２０から端了ａ
を介して固定コイル８および第１回転コイル１１に通電
されたどきは、固定側の磁束発生手段７と回転側の磁束
発生手段１０とが所定の極付で磁化されることにより、
クランクシせフト１に一定方向の回転力を与え、従って
この状態では両磁束発生手段７，１０が電動機の役目を
架す。また第７図に示Ｊように、端了すを介して第２回
転コイル１２に通電されるとどもに固定ニー１イル８が
制御回路２０内の整流回路３０に接続されたとぎ（よ、
第２回転コイル１２によって回転側の磁束発生手段１０
が磁化され、この磁束発生”ｆ一段１０の回転に伴って
固定コイル８に誘導起電力が１１じ、従ってこの状態で
は発電機として働くようになっている。

第８図は制御回路２０の回路構成例を示しており、この
図にＪ３いで、２１１よスタートスイッチ２ｉ　（＋お
Ｊ、びイグニツシ」ンスイッチ２１１）を含む４−−ス
イッチ、２２はバッテリである。］ニ記制御回路２（）
には、電動機不一構成りるための回路２３ど、発電機を
構成り−るｌこめの回路２／１ど、これらの回路２３．
２４を切換えるための第１．第２の駆動回路２５．２６
および切換回路２７どが月面されている。−１−記各駆
動回に’８２５．２６は、例λばり１ノーに」、つ゛（
形成され、前ｉ１シ切換回路２７の出りに応じ１作動し
、電動機用の回路２ζ３を閉成する状１ｊ１１ど発電（
本川の回路２４を閉成りる状態とに切換わるように＜Ｚ
・）−（いる。つまり、第１駆動回路２５の一方の接点
グループ２５Ｆ）が閉じられたどきに固定］・イル８に
電流調整回路２８を介して第１回転コイル１１を接続し
、かつこれらをバッテリ２２に接続りるようにし！ご配
線１：：　Ｊ：つて電動）段用の回路２３が形成され、
第１駆動回路２５）が駆動状態（励１１１に状態）どな
・ノたどさＩＪ実線Ｃ示りにうにこの゛市０１機用の回
路２３が開成。＼れるようになっている。また、第１駆
動回路２　ｃｉの他方の接点グループ２５【）が閉じら
れたときに充電用の整流回路３０を介しＣ固定」イル８
をバッテリ２２に１Ｂ続する３Ｊ、うに配線された回路
２４ａと、第２駆動回路２６の接＋、、’＜　２６と１
が閉じられたときに電流調整回路２９を介し−ＣＣ第２
転転］イル１２バッテリ２２に接続するように配線され
た回路２４１）とで発電機用の回路２／１が形成され、
第１駆動回路２５がノ［駆動状態（消磁状態）どなると
ともに第２駆動回路２６が駆ａ＋状（ｆｄどイｉ−った
どぎに、一点鎖線で示Ｊようにこの発電機用の回路２４
が閉成される、１、’）ｆ、−シている。

１、Ｉこ土配り挽回路２７１．ｉ、］−ンクラ始動時に
はスタートスイッチ２１ａからの信号を；％ｌ’Ｊて第
１駆動回路２５を駆動状態どし、従つ−（電動機用の回
路２３を開成し、Ｔクラン始動ＩＱはイグニツシ１ンス
イッヂ２１１）　ｉ）璽らの信Ｂｇを受けて第１駆動回
路２５を非駆動状態とするととらに第２駆初回路２６を
駆ψｊｌ　Ｉノ、ｆＹつ−Ｃ発電機用の回路２４を閉成
するにうＩｉＴ　ｌノているＬｌ　イｊτお、上記名駆
動回路２５、２０１；Ｌ、　ｌ〜ランジスタ等を用いＩ
こスイッヂング回路によって形成してｂよい。

この実施例の構造（５，１、るど、Ｔクラン始動時には
電動（本川の回路２３が閉成されることにより、第８図
に実線矢印で承り、１、うに固定コイル８と第１回転コ
イル１１どに通電されて、前記両磁束発生手段７．１０
が始動用電動機とｌ〕−１幻Ｊ＜こととｔｒる。またエ
ンジン始動後は発電機用の回路２４が閉成されることに
より前記両隅未発／１手段７゜１０が発電機どし−Ｃ順
ぎ、つまり第８図に２点鎖線矢印で示７１　Ｊ：うに第
２回転コイル１２に通電され、固定コイル８に誘導起電
力が生じて、バッテリ２２に充電されることどなる。

第９図は本発明にお１Ｊる制御回路の別の実施例を示し
、この実施例では、前記両磁束発生手段７゜１０が電動
機どして鋤（ときに生じる１１−ルクと発電機どしで動
くときにｔ［−しる逆１〜ルクどを利用して、両川未発
生手段７，１０を一丁ンジン作動中の１〜ルク変動の制
御にも用いるＪ、うに制御回路２０を構成している。１
イｆわ一方この制御回路２０には、第８図に示Ｊ回路と
はぽ等価の回路に加えて、各駆動回路２５．２６の駆０
１タイミングを制御リる各タイミング制御量シ“ｉ＋３
１．３２が設置ノられでおり、この各タイミング制御回
路３１．３２と切換回路２７′どはＣＰ　ＬＪ　３３に
Ｊ：つて制御され、ＣＰＵ３３にはクランク角（アンｌ
ｆ３４からのクランク角検出信号ど、負圧廿ンリ３５か
らの吸気角圧検出信号とが入力されている。イ１）τ、
エンジンの始動中ＧＥＬ切換回路２７′を介して第１駆
動回路２５がバッテリ２２に接続されるが、始！ｉＩＪ
後は、ＣＰ　Ｕ　３３により各タイミング制御回路３１
，３２を介して各駆動回路２５．２６の駆動タイミング
が制ｉｌｌされるようにしている１゜こうして、始動後
は、クランクシｐフト１に発１１するトルク変動に応じ
、１〜ルク増人時には逆トルクを加える発電機とｌノ“
（、Ｆｊ：た１−ルク減少時には正トルクを加λる電動
機どして前記両磁束発生手段７．１０が動くように、発
電機と１）での作動タイミングと電動機どしての作動タ
イミングとが制御されている。つまり、例λぼ４気筒４
リ−イクルエンジンの県会、第１０図（△）に示Ｊよう
にクランクシｔ７フ］へ１の発生１」ろトルクがクラン
ク角で１８００の周期をも−）−（増減司るので、ＣＰ
ｊＪ　３３におい（’　ＬＬ、第１０図（［３）および
（Ｃ）に示Ｃ１，１、うに、発！１１〜ルクの１ｄ１１
人１１，１ど減少時０φ１〜ルク発４１１’ｒ　）とに
対ｊｊ、＋りるように光電（幾ど電動機の各作動タイミ
ングを設定し、例λ−ぽそれぞれの作動始期０２１．θ
Ｓお、Ｊ、び作動！ｔｌｌ　Ｉｔｉｌ　Ｏｔａ、　０　
＋：ｓをクランク角Ｃ１１ｌ定！する９、ぞして、クラ
ンク角［でンリ３／ＩにＪ、り検出されＩこクランク角
に応じ、各タイミング制御回路３１　、　、’３２ｄ３
よび各駆動回路２５．２６を−ｆれε′れ設定したタイ
ミング（・作動りるよう（２−１］Ｃいる。

なお、発電機と電０１機の各作動タイミングはぞれぞれ
一定に設定し−ＣおいてもＪ、いが、運転状態に応じ−
（電動機と発電機の名作動始明Ｏｓ、θａおよび作動期
間Ｉｔｓ、０１ａを制御することによりクランクシト月
−１に加λるｌ〜シルク調整することが望ましい。また
、エンジン回転数が比較的低いときは、爆発力に起因し
た爆発１−ルク変動によって第１１図に実線で示−リＪ
：う４１−１〜ルク変動となるが、エンジン回転数があ
る稈亀高くイｒると、ピス１〜ン系の悄ｆｌ力に起因し
た慣性ｌ〜ルクが増大することによＶ）、第１１図に破
線で示りように数回転時ど比べでクランク角て９００（
＜ｌ相がずれＩこｌ−ルクシ動が生じ、エンジン回転数
どトルク変動１ｄどの関係を承り第１２図にＣ３いてト
ルク変動Ｗが極小ど（２る回転数ｒ１を境に、これより
低回転側と高回転側とで１−記のよう’／’ｉ　ｌ・ル
ク変φｊ１の位相のずれが生じる。この１．′：め、後
に７０−ブｐ　−ｔ−で承り制御の具体例ひは、上記回
転数１１を境に電動機ど光電機の各作動タイミングを変
えるにうにしている。さらに−［クラン回転数がＩＪｉ
め−（高い領域ではｌ−ルクゆ動制御の要求が乏しく、
かつ制御が邦しいｌＪめ、１ヘルク変動制御の−Ｖ限回
転数ｒ’　Ｑを設定（］、この１］限回転数ｒＱを超え
＞ｉい範囲Ｃ′１〜ルク変動制御を行うようにしている
。

この実施例【、−Ｊ、る揚台の制御の具体例を第１３図
のフ１］−ブ１ノー１・によって次に説明仕る。

このフ［１−ブヤー１−においては、先ずＴクラン始動
の際の処理どし−Ｃ１ステップＳ１でクランク角の周期
ｈ１測舌に基づいτ求められるエンジン回＝　１２− 転数１くを読込み、スノーツブＳ２でスタートスイッチ
２１２１がＯＮか占かを調べる。スター１′・スイッチ
２１ａがＯＮとイｒ−）ｋどき（３１工ンジン回転数Ｒ
が所定値Ｒ８ＩＪ、り犬ぎい完爛状態になるまで、電動
機用の回路を選択し゛Ｃ固定」イル８お。１；び第１回
４１）、コイル１１に通電しくスラーツブＳ３−へ・Ｓ
５　）、゛つまり、前記切換回路２７′を介し−Ｃ第１
駆動回路２５を１１！続的に駆動さ１！、前記両隅束発
生手段７．１（１を始動用電動（幾としで動かｌる。そ
しでＴクラン回転数］くが所定値ＲｔＪ、り大きくなっ
ＩこときはステップＳ７に移る。なお、ステップＳ２で
スタートスイッチ２′１ａがＯＮどイ１つていないこと
を刊別ｌノ！ことさは、１ンジン同転数Ｒが所定値］く
２以下であるとステップＳ１に戻り、所定（ｆｆｉＲ２
Ｊ、り人ぎいどステップＳ７に移る（ステップＳｓ　）
。

次に始動後の処理どして、ステップＳ７でイグニッショ
ンスイッチ２１１）がＯＮどなっているか否かを調べる
。そしてイグニッションスイッチ２１ｂがＯＮであれば
、エンジン回転数ｒおよび吸気１１圧■を読込み（ステ
ップＳ８）、次にエンジン回転数ｒ゛がｉ〜ルク変動制
御の上限設定伯ｒｏ以下か否かを調べる（ステップＳ９
）。そして上限設定値ｒＱより大ぎ１プれば発電機用の
回路を選択して第２回１１λコイル１２に通電しくステ
ップＳ１ｏ。

Ｓ　１１）　、、つン１り第１駆動回路２５を非駆動状
態とするとともに第２訃動回路２６を駆動状態どする。

またエンジン回転数がトルク変動制御の上限設定４ｉ＋
　ｒ　１１以Ｆであれば、トルク変動制御のための処理
を行う。この処理とｌＪでは、ステップＳ９に続いて１
゛ンジン転数「゛が前記のトルク変動量が極小どなる回
転数ｒ’　１未満か否かを調べ（ステップ５１２）、こ
の回転数ｒ１未満の低速域にあるときは電動機と発電機
の各作動始期θＳ、θａをぞれイ゛れイ１（速成でのト
ルク変動に応じた値θＳ１゜θａ１に設定しくステップ
８１３）、この回転数ｒ１以上の高速域にあるどきは上
記各作動始期θＳ。

θａをイれぞれ高速域でのトルク変動に応じた値／７ｓ
２　、／７ａ２に設定する（ステップ５１４）、これら
の値は予め運転状態に対応づ【ノたマツプとし−１４二 てＮ９１のメ［りに記憶さゼておき、このマツプから現
実の運転状態に応じた飴を読出Ｊ。次に、発電機ど電ｆ
ｉｒ　ｌ幾の各作動期間θｌａ、Ｏｔｓを設定りる（ス
テップＳ＋５，５１ａ）。これらの期間θ１ａ、０１８
は、エンジン回転数ｒど吸気イ）圧＼ｌの関数［ａ（ｒ
、ｖ）、ｆｓ　（ｒ、ｖ）どし−く求め、現実の運転状
態に応１；た値ＩＬ−，ｊｌＱ定する。

次に、ステップ３１７でクランク角０を入力Ｊる。

ぞしｌ、クランク角０が発電機の作動始期Ｏａから作動
終期（θａ　十〇　ｔａ）　＋ｌでの設定範囲にある状
態となったとぎには、タイミング制御回路３２を介して
第２駆動回路２６を駆動ざ１！ることにＪ、り第２回転
＝１イル１２に通電する（ステップＳ１８゜５１９）。

４、たクランク角θが電動機の作動始期Ｏ８から作動終
期（Ｏｓ−＋−０１ｓ）までの設定範囲にある状態ど（
２つＩことぎに【ま、タイミング制御回路３１を介して
第１駆動回路２５を駆動さＵることにより固定コイル８
おＪ、び第１回転＝１イル１１に通７ｆｆする（ステッ
プＳ２ｏ、Ｓ２＋）。クランク角０が上記各設定範囲に
４にいとぎにはステップ＄７に戻ってイれ１又下の９１
１狸を繰返す。イ「おイグニッションスイ・ンブ−２′
１ｂがＯＦ　Ｉ”’　ｌこされてエンジンが停止１−４
−るど、ステップＳ７でこ４１が判別されて制御動作が
終了する。

数十のフローヂＩ／−１〜に従った制御により、１ンジ
ン！ｆ（１動ＩＱで゛１−ルクゆ動制御が行われるべき
運転状態にあるときは、発電機どしての作動と電動Ｉ幾
どしての作動とがイれぞれ所定のタイミングで（１，（
つ４′ｊ１萌述のＪ、うにクランクシト］１〜１に発生
Ｊる１〜ルクが第１０図（Δ）の３ｊ：うに（２る揚台
は第１０図（Ｒ）および（Ｃ）に示すように設定され！
、′：タイミングひ発電Ｉ幾おＪ、び電動機としての作
ｖ１が行われる。従って、第１０図（［））に示すよう
に、発生ト・ルクの増大時に逆１ヘルクが加えられ、発
生トルクが逆１〜ルクど４Ｔるときに正１〜ルクが加え
られることどなり、これらの付加１〜ルクにより、１−
ルク変動が第１０図（Ａ＞に１魚鎖線で示′？ｌＪ、・
）に抑制される。イしで、逆トルクが加えられるどきは
発電が行、１）れるので工ネル：１゛−が回収され、１
−・ルク変動抑制のためのＴネル１゛−ＩＴＩスが小さ
くイｒる。

４「お、本発明においで７ｆｒ　ｉｌ’Ｊ１機と発電機
どに」ト用される磁束発生手段の配設部分の具体的構造
（ま第１図乃至第３図に示ψ実施例に限定されず、例λ
ばクランクシ１！７１−に１″−Ｘ７を介１）で回転軸
を連結し、この回転１１＋どその周囲の非回転部どに磁
束発生ｆ段を配設し−ＣらＪ、い。

（発明の効甲） Ｊｘ上のＪ：うに本発明は、エンジンにより駆動される
回転軸どイの周囲の固定部分とにそれぞれ電磁コイルを
用いｋ１１束発！１手段を配設し、制御回路において上
記両隅束発生手段に接続１６回路を電動機用と発電１ｊ
３１用どに切換えるようにしているため、上記両隅束発
生手段からなる１つの機構を、始動時等にクランクシｌ
Ｉフトに駆動力を加えるための電動機と発電機とに使い
分（Ｊることができ、さらにエンジン作動中のトルク変
動を抑制する装置に兼用することも可能となるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における磁束発生１段配設部分のｌＦｉ
’　３ｉ′□の一実施例を承り要部の縦断正面図、第２
図は同縦断側面図、第３図は同１１１！略斜？３１図、
））４図乃金第７図は電動機および発電機と１ノ（の名
］イル配線構造を承り１双略図、第８図は制御回路の一
実施例を示す回路図、第９図は１〜ルク変動制御にも利
用する揚合の実施例を示リブ［］ツク図、第１０図（Δ
＞、（１１）、（０）、（Ｄ）はこの１合の発生トルク
変動ど発ｔｉＸ槻お、Ｊ−び電動機どしての名作動タイ
ミングと付加１〜ルクとの関係説明図、第１′１図は低
速域と高速域とにお（Ｊる介牛トルク弯す１の持重１１
図、第１２図ｋｌ−ｒクラン同転数ど１−ル／／変動１
７１どの関係を示１説明図、第１３図１．１制御の）１
１−ブ亀・−１・である、１ １・・・り°ノンクシ１／フト、７・・・固定側磁束発
生下段、８・・・固定−」イル、１０・・・回転測用未
発！１手段、１１．１２・・・回転コイル、２０・・・
制御回路、２３・・・電動Ｉ代用の回路、２４・・・発
電機用の回路、２５゜２６・・・駆動回路、２７．２７
’・・・切換回路、。 第　　１　　図 第　　２　　図 エバ９杯ギ箒 腹や、１、′　ヤ・に吹・・ 醗愉閤− 赴　　　　　　　色 ヘ　　　　　　　ヘ ℃　　　　　　　（

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンにより駆動される回転軸とその周囲の固定
   部分とにそれぞれ電磁コイルを用いた磁束発生手段を配
   設するとともに、この両磁束発生手段に通電して電動機
   を構成する回路と、一方の磁束発生手段に通電し、かつ
   他方の磁束発生手段の電磁コイルをバッテリへの充電用
   回路に接続して発電機を構成する回路と、各磁束発生手
   段に対するこれらの回路の接続状態を切換える回路とを
   有する制御回路を具備したことを特徴とするエンジン制
   御装置。