JPS6165023A - エンジンのトルク変動制御装置 - Google Patents

エンジンのトルク変動制御装置

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JPS6165023A
JPS6165023A JP18615084A JP18615084A JPS6165023A JP S6165023 A JPS6165023 A JP S6165023A JP 18615084 A JP18615084 A JP 18615084A JP 18615084 A JP18615084 A JP 18615084A JP S6165023 A JPS6165023 A JP S6165023A
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JP
Japan
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torque
engine
fluctuation
timing
torque fluctuation
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JP18615084A
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English (en)
Inventor
Takashige Tokushima
徳島 孝成
Shigeki Hamada
浜田 茂樹
Hideki Tanaka
英樹 田中
Harumi Azuma
東 晴己
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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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)

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】 (産業上の初/II分野] 本発明(よ1ンジンのiヘルク変動を抑制するためのト
ルク変動制御′tAMに関するものである。
(従来技術) 一般に自動車等のエンジンにJ3いては、エンジンの作
OJに伴ってクランクシレフトに周期的な1−ルク変動
が生じ、このトルク変動が振#J騒畠の原因となり、ま
た運転名に不快感を与える要素となるので、このような
トルク変動はできるだけ抑制することが望ましい。
従来、この上う/、1トルク変動を抑制する装置として
は、クランクシ1シフトに磁気的なトルクを加える手段
今りランクシVフトに発生するトルク変動とfi+明し
て作動させるようにしたものがあり、例えば特開昭58
−217743号公報に示されるJ、うに、クランクシ
1フトに発生づるトルクの増大+1.’jにAルタネー
タのフィールドコイルに電流を印加づることにより逆ト
ルクをクランクシ1シフトに加えるようにした装置が知
られCいる。さらにこの装置では、爆発ノ〕に起因した
爆発トルク変動が大きい「(回転時とピストン系の慣性
力に起因したtCH’l+・ルク変動が大きくなる高回
転11.1ど℃トルク変動の位相が異4fることに対応
さU、エンジン回転数が設定liQ末(口;のどさGe
t爆発トルク変動の増大時に合致したタイミングでフー
ルド電流を印加し、エンジン回転数が設定1iQ以−ヒ
のどきは旧姓トルク変動の増大時に合致したタイミング
でフールド電流を印加している。
この装置によると、トルク増大時に加えられる逆1−ル
クによってトルク変動を抑制することができ、しかも逆
トルクはAルタネータでの発電にJ、って与えられるた
めエネルギー的な無駄も少なく、かつ装置のll1SJ
nを命中にすることができ、さらにエンジンの低回II
I/l滅から高回転域にまでわたってトルク変動を抑制
できる等の刊fユがある。
ところで、この装置では逆トルクのみを加えて]・ルク
変動を抑制するようにしているが、平均トルクはあまり
低FさぜないJ、)にしながらトルク変動抑制作用をよ
り一層高めるには、クランクシレフl−に発生するトル
クの増大時と減少時とに対応さ才て逆トルクと正トルク
とをそれぞれ加えるような制611が望ましい。
(発明の目的) 本発明はこれらの1情に鑑み、逆トルクを加えるときに
エネルギーを回収しつつ、クランクシャフトに発生する
トルク変動に応じて正1−ルクと逆トルクとを所定のタ
イミングで加えることにより、平均トルクはあまり変化
させることなく効果的にトルク変v1を抑制り゛ること
ができ、しかもエンジンの低回転時と高回転時とに応じ
て逆トルクおよび正l−ルクを加えるタイミングを適正
に制御し、これらの運転域にわたって充分にトルク変動
を抑制ツることができるエンジンのトルク変fJJ制御
装置を促供するものである。
(発明の構成) 本発明は、エンジンにより駆動されてクランクシ1rフ
トに逆トルクを与える発電装置と、クランクシ1?71
−に正トル□りを与える電気駆動装置と、エンジンの回
転数検出手段と、クランクシ1フトに発生するトルクの
周1!目的変動と同期して上記発電装置と電気駆動装置
とを交互に作動ざμ、かつ、上記回転数検出手段の出力
を受けて、発電装置と電1幾駆動装冒の名作動タイミン
グを低回転時にはN発トルク変動の1ヘルク増人時とト
ルク減少時とに対応させ、高回転時には憤1クトルク変
動のトルク増大時とトルク減少時とに対応さUるJ:う
に制御する制御手段とを備えたものである。つまり、エ
ンジンのトルク変動に対応ざ「て、トルク増大時には発
電にJ、リ−「ネルギーを回収しつつ逆トルクを加え、
トルク減少時にtま11:トルクを加えるようにし、こ
の場合に低回転時と高回転時とではトルク変1IiJ+
の(Q相が〒4なるため、−されでれに応じて逆トルク
おJ、び正トルクを加えるタイミングをi制御りるよう
にしたしのである。
(実施例) 第1図乃至第3図は本発明の1−ルク変動Lll 12
II ′A;rlに具陳Iされる発電装置および電気駆
動装置の構)責の−・実施例を示してa3す、この実施
例では、クランクシャフト1に取イ・1番ノられたフラ
イホイール2の外周と、その周囲の非回転部分とに、発
電装置および電気駆動装置を構成ケる電磁コイルが配設
されている。、1′なりら、シリンダブロック3の側方
にJ3いてクランクシャフト1の1111 端にはフラ
イホイール2が取(=Jけられ、その外方にクラッチ機
構4が装置されるとともに、フライホイール2の周囲に
はクラッチハウジング5を取〔tける取付部月6がシリ
ンダブロック3に同省されている。
この部分において、1記取付部材6の内周面にザポータ
6aを介して固定側電磁コイル(以下「固定コイル」と
いう)7が装置1されるとともに、フライホイール2の
外周部に2種類の回転側電磁コイル(以下[回転コイル
1という)8,9および磁性体10が装備されている。
またフライホイール2の内方においてクランクシ鵞!フ
ト1の外周部には??流子11a3よびスリップリング
12が設置ノられ、(れぞれ1ごブラシ13.14が接
触している。なお、15はディストリビュータである。
固定コイル7は七−夕とAルタネータの各固定側コイル
の役目を兼ねるもので、配線構造を概略的に表わし!ご
第5図J3よび第7図に示づように、三相u4造で蛇行
状に配設されており、コントロールユニット20に接杖
されIいる。そして、後に詳述りるように〕ント1」−
ル」ニット20に、+3いて上記固定コイル7に接続さ
れる回路が°電気1〜ス動用と発電用とに切換えられる
ようになっている。
またフライホイール2の外周に装備されlζ2種類の回
転コイル8.9はそれぞれモータのアーマチュアコイル
J3よびAルタネータのフィールドコイルの1ジ11を
果すしので、第1回転コイル8は第4図に示ηよ・うに
、モータのアーマヂ」アコイルど同等の所定の配線構造
′C−整流了11に接続され、第2回転コイル9(よ第
6図に示すように蛇行状に配設されて、スリップリング
12に接続されている。これらの回転コイル8.9には
、後に訂、述り゛るようにコントロールユニット20か
らそれぞれ所定時に通電されるようになっている。そし
て、第5図に示1ように、コントロールユニット20が
ら端子F)を介して固定コイル7および第1回転−」イ
ル8に通電されたどさ“は、固定子側(取付部材6の内
周)と回転子側(フライホイール2の外周)とが所定の
i +4 r 1.1i化されることにより、これらが
ヒータの役目を宋し、クランクシl?フト1に1トルク
を加える電気駆動装置i’i 1 F3をtM成り゛る
、1また第7図に示づJ、うに、端了すを介して第2回
転コイル9に通電されるとともに固定コイル7がコント
[l−シュニット20内の整流回路30に接続されたと
きは、これらが発電装置17を構成し、第2回転コイル
9の回転に11′つで発電が行われ。
これによってクランクシI=71〜1に逆トルクが加え
られるようになっている。
第8図はトルク変動制御211装買の回路4i4造を示
しており、この図にJ3いて、21はスタートスイッチ
21 a 63よびイグニツシ三−ンスイッチ21bを
含むキースイッチ、22μバツテリである。この図に示
1vようにコントロールユニット20は、キースイッf
21を介してバッテリ22に接続された切換回路23と
、この切換回路23に接続された第1駆動回路24J3
よび第2駆動回路25と、この各駆動回路24.25の
駆動タイミングをそれぞれ制御する各タイミング制御回
路26.27と、電気駆動用J3よび発電用の各電流調
整回路28.2つと、整流回路30とを備えている。
上記第1駆動回路24は、駆動状態となったどきに固定
コイル7ど゛上流調整回路28および第1回転コイル8
を接続してこれらに通電し、つまり第5図に示した電気
駆動装置16を作動させるようになっている。またこの
第1駆動回路24が非駆動状態にあるときには固定コイ
ル7が整流回路30を介してバッテリ22に接続され、
充電用の回路が形成されるようになっている。一方、第
2駆動回路25は駆動状態となったときにff12回転
コイル9に通電し、従って第1駆動回路24が非駆動状
態にあって第2駆動回路25が駆動状態と4【ったとき
、第7図に示した発電装置17が作ωJして、バッテリ
22に充電されるようになっている。
上記切換回路23およびタイミングシリ御回路2G、2
.7G;&CPLJ31によって制御され、CPU31
にはクランク角セノリ゛32からのクランク角検出信号
と、(1圧レンサ33からの吸気S)圧検出信号とが入
力されている。そして、」°ンジンの始動時にt、L電
気駆動装置16が連続的に作動しくスクータの1p目を
果すように、切換回路23を介して第1駆動回路24が
バッテリ22に接続される。
”! タ96 fh II ハ、各タイミンクRIJt
110u路26.27の出力に応じて各駆動回路2/I
、25が鋤くように各駆動回路2/1.25とバッテリ
22どの接続状態が切換えられ、CPIJ31により各
タイミング制御回路26.27を介して各駆動回路24
゜25の駆動タイミングが制御11Iされるようにして
いる。
こうして、エンジン始動後は、上記CPU3 iおよび
各タイミング制御211回路26.27がトルク変動に
応じC電気駆動装置16および発電装置17の作?)+
を制御り−る制御手段どして動くようにしている。そし
てCPU31は、クランク角センザ32から入力される
クランク角信g)の周期計測によってエンジン回転数を
検出し、これに基つさ、低回転時ど高回転時とでは上記
各装置16,17の作動タイミングを異ならU−1低回
転時および高回転時にぞれぞれトルク変動を抑i1i+
1 +7るように上記各装置16.17の作動タイミン
グを設定している3゜ つまり、]ンジンのトルク変仙にはN発力に起因した訃
、シ光[・ルク変動どビス1−ン系の慣性力に起因した
IC1性トルク変iシJどが(わっ、両者は位相がクラ
ンク角Cはぼ9001rれ、また低回転時に1.L慣P
I トルク変U〕と化べC爆発トルク変動が大きいか、
高回転時にG、1 F’l性トルク変θノの方が爆発ト
ルク変動J、りも大きくなる。(、tっで、例えば4気
筒4Iすrクルlレジンの11合、低回転11.’l 
(J) [−ルク変動tよ爆発1−ルク変動に支配され
て第9図(Δ)に実線で示づようl、二/、:す、ご1
回転時の1−ルク変動は旧刊トルク変動に支配されて第
1)図(Δ)に破線で承りようになって、低回転■5と
133回転とで(よトルク変動の位相がほぼ900ヂれ
、トルクの増大時J3よび減少+I:i (逆1−ルク
光生時)がほぼ逆転ηることになる。そこぐCP jJ
 31にJ3いては、低回転時には爆発トルク変動のト
ルク増人口、1ど1ヘルク減少時とに対応さVて第9図
N3)、(C)に実線で示り、1うに上記各装置17.
16の各r「動タイミングを定め、高回転時には10性
1−ルク変動の1〜シルク大時と1−ルク減少f1.1
とに対応さけて第9図(13)、(C)に破線で示す゛
ように上記各装「17.1fiの各作動タイミングを定
めるようにし、低回転時と高回転時とでは上記各装置1
7.16の作動タイミングがほぼ逆になるようにしてい
る。
この、J、)<を各装置i′?17,16の作動タイミ
ングイjらびに作動品は、各装置17.16の作fh始
明θa、θSおよび作υノ期間θta、θ[Sを設定η
ることににり定められる。
またエンジン回転数とトルク変動量どの関係は第10図
に示すようになり、この図にa3いて低回転側でトルク
変動ωが大きくなるの(ユ爆発トルク変動によるbのC
あり、高回転側で1−ルク変仙が大きくなるのは慣性ト
ルク変動によるしのである。
従つC1この図においてトルク変8吊が極小となる回転
数r1を境に、これより低回転側と高目や入側とで前述
のようなトルク変動の位相のずれが生じる。またこの図
で実線(よエンジンの負荷が比較的低いときの特性、1
点鎖線は負荷が高いときの121性をそれぞれ示し、こ
のように9荷が高<<Eるど相対的に爆発トルク変動が
大きくなることから、爆発トルク変O」が極小どなる回
転数r1、すなわら位相のずれが生じる回転数が高回転
側にずれる。
ぞこでこの実施例では、CPU31において、エンジン
の負荷を示す吸気負圧検出信号を受け、吸気負圧に応じ
てL゛記回転数r1を設定回転数として求め、この設定
回転数r1を境に前記各装置の作り+タイミングを切換
えるようにしている。この吸気負圧に応じた上記回転数
・rlは予め実験的に調べ、図外のメモリにマツプとし
て記憶させてJ5【]ばよく、前記各作動始朋θ21.
θSおよび各作1FIJ!III間θta、O1:sの
設定値を与えるIiiも予めメ丘りに記憶させてJ31
ノばよい。
ぞしてCP jJ 31はこのような設定を行った上C
、クランク角しノリ32により検出され!、:クランク
f0に応じ、各クイミング制rJ+1回路26,27J
3よび各駆動回路24.25を介し、電気駆動波■゛?
16お3J、び光電装r’? 17を−どれぞれ設定1
ノだタイミングで作動するようにしている。
なお、「ンジン回転数がlJiめで高い鎖酸ではトルク
変動制御の要求が乏しく、かつ制御が難しいため、次に
述べる制御の[1体例では、トルク変1)+制御の上限
回転r!iroを設定し、この上限回転敗r Qを超え
ない範囲で1ヘルク変動制陣を行うようにしている。
このトルク変動制御波間による制御の具体例を第11図
のフローチV−トによって次に説明覆る。
このフ[1−チi/−トにJ3°いては、先ずエンジン
始動の際の処理として、ステップS1でクランク角の周
期計測等に基づいて求められるエンジン回転数Rを読込
み、ステップS2でスタートスイッチ21aがONか否
かを調べる。スタートスイッチ21 aがONとなった
ときはエンジン回転数Rが所定値1<1より人さい完爆
状態になるまで、始動用の回路を選1)寸1ノ℃固定]
イル7および第1回転コイル8に通電しくステップ83
〜S5)、つまり、前記切換回路23を介しC第1駆f
h回路24を連続的に駆動させ、固定コイル7ど第1回
転コイル8とを用いた電気駆動装置16をスタータどし
てIfl+かUる。そしテJ[ンジン回転故[くが所定
i+/i ? + 、1、り人さくイ1ったときt、L
スjツブS7に移る。なお、ステップS2でスタート・
スイッ)21a/fiONとなってい41いことをγ1
j別したどき番よ、エンジン回転数Rが所定艙1り2以
トー(あるどスノップS1に戻り、所定値R2上り人い
いとス)ツブ37に移る(ス−)ツブSs)。
次に始動後の処理として、ステップS7でイグニッショ
ンスイッチ2′lbがONとなっでいるか否かを調べる
。ぞしCイグニツシ;1ンスイツプ21bがONであれ
ば、エンジン回転数rおよび吸気負圧■を読込み(ステ
ップS8)、次にエンジン回転数rがトルク変動制御の
し限設定埴rq以下か否かを調べる(ステップ89)。
そして1限設定値rQより大きければ発電用の回路を選
択して第2回転コイル9に通電しくステップSm、51
1)、つまり第1駆動回路24を非駆動状態どりるとと
もに第2駆動回路25を駆動状態とすることにより発電
装置17を廟かせる。
またエンジン回転数が1−ルク変動制御の上限設定In
 r o以下であれば、トルク変OJ制御のための処理
を(1う。この処理としては、スjツIS9につづき、
吸気負圧■に応じて前記設定回転数r1をメ七りからi
%出すくステップ512)。そして、エンジン回転数が
この設定回転数r1未満か否かを調べ(ステツノ513
)、この設定回転数「゛1木満のと3Σ(1発電装置1
7および電気駆動装置1Gの作動始期Oa、O5として
、ち(光トルク変動に応じた(111θal、θS1を
メモリから読出して設定す″る(ステップ514)、、
また上記設定回転数61以上のときは、上記8装Fi1
7,16の作vJ始   ゛明θa、O5として、(ロ
竹トルク変動に応じた俯θa2.θS2をメモリから読
出して1没定する(ステップS+5>。
このような作動始期θa、θSの設定につづいてt、L
、発電装置1743 J:び電気駆動装置16に対りる
各通電期間θta、θtS@設定りる(ステップS+a
、517)。これらの期間θta、θt s GJ、運
転状態によって変わるトルク変[1等に対応するように
、エンジン回転数rと吸気0圧■とに応じた・(直fa
(r、v)、f’s (r、v)にRQ定することが望
ましい。
次に、ステップS1aでクランク角θを入ノJする。
そして、クランク角θが発電装置醒17の作動始1!1
1θaから作初終1り1〈θa十θta)までの設定範
囲にある状態とイ1ったときには、タイミング$す郊回
路27を介して第2駆動回路25を駆動させることによ
り第2回転:」イル9に通電り−る(ステップSFI、
S2[1)。またクランレ角θが電気駆動装置16の作
動始期θSから作動終期(O5+θts)までの設定範
囲にある状態と41つだときには、タイミング制御回路
26を介して第1駆動回路2/Iを駆動(NUることに
より1・町1定コイル7おJ:び第1EI II!j 
二I イル8 k、 通電’Jル()、 テップS21
.S+2)。
クランク角θが上記各設定範囲にhいどきにはス戸ツブ
S7に戻ってイれ以下の処理を繰返寸。な=Iiイグニ
ツシ]ンスイツブ21bがO[[:にされてエンジンが
ト・:1止り−るど、ス′IツブS7(・ごれが1’+
1別されでa+’l t2111FJI作が終了りる。
以上の〕[J−チl7−1−に従っ/S制御にJ、す、
エンジン始動後でトルク変動制御が行われるべ8運転状
態にあるときは、トルク変動に同期して発電Vti?!
?17および電気駆動5A置16が作動される。
そして、クランクシlシフト1に発生するトルクが第9
図(△)に実線で示ケように変fit Tj′る低回転
時には、第9図(B)および(C)に実線で示づ−よう
に設定されたタイミングて゛上記各装置17゜16が作
!IIされることにより、第9図(r))に実線で示り
J、う1こ、低回転旧における発生トルクの増大時と減
少時とに対応して逆トルクと正トルクとが加えられるこ
とどなり、これらの付加トルクど発生1ヘルクの合成ト
ルクは第9図([E)に実線で示り−ようになり、1ヘ
ルク変動が抑制される。
また発生トルクが第9図(A)にvl、線で示づよ)に
変動りるρ1何転時にt、L、第9図(B)および(C
)に破線で承りように設定されたタイミングで上記各装
置1.7.16が作1IIIJされることにより、付加
トルクおよび合成トルクは第9図(1つ)お21、び(
に)にそれ−Cれ破線で示すようになって、高回転時に
も充分に1−ルク変動が抑1.11される。
なaj、本発明における電気駆動1ル置1Gおよび発電
装置17のL1体的(/4造は一1記実施例に限定され
−f、T−1i lZ変史ii1能である。例えばクラ
ンクシ)r71−にギA7を介して連結した回転軸とそ
の周囲の非回転部とにこれらの装置をl+’4成りる電
磁コイルを配設してもよく、またー・般のエンジンに具
備されたものと同様のスタータおよびオルタネータを利
用して、これに対する通電を制911りることにJ、リ
トルク制御を行うようにし、あるいはスタータJ3よび
オルタネータとは別にトルク制御のための電気駆動装置
16および発電装置17を設けるようにしてもよい。
(発明の効果) 以上のように本発明は、クランクシフp71〜に発生り
°る1−ルウ9動に回期して、発生トルク増大時に発電
装置を作動さけて31!!I−ルクを加え、発電[トル
ク減少時に電気駆動装置を作動させて正トルクを加える
ようにしているため、トルク変動を抑υ1して騒音や不
快感を軽減づることができ、かつ逆トルクを加えるとぎ
に■ネルギーを回収することができ、また逆トルクと正
トルクとをそれぞれ加λることによって平1−)F・ル
クはあまり変化さけること4jクトルク変Ωjを充分に
抑制づることがでさ−る。また、低回転時と高回転時と
ひ、トルク変動の位相が変化Jることにス・1応させて
発電装置J′3J:び電気駆動Vt置の作動タイミング
をそれぞれ変えているため、いずれの回転vlIIi!
でも逆トルクと正トルクとを効果的に作用さけて充分に
トルク減少時を抑制することがr:さるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にJ5 GJる発電装置および電気駆動
装置の構造の一実施例を示す要部の根囲正面図、第2図
は同級所側面図、第3図は同概略斜6I!図、第4図乃
至第7図は発電装置および電気駆動装置を構成するコイ
ルの配線構造を示す概略図、第8図はトルク変動制御i
I装置の回路構成の実施例を示すブロック図、第9図(
A)〜(E)は発生1−ルク変動と発電装置および電気
駆動装置の各作動タイミングと付加トルクと合成トルク
との関係説明図、第10図はエンジン回転数とトルク変
動Φとの関係を示す誂明図、第11図はail+御のフ
ロー升V−トである。 16・・・電気駆動装置、17・・・発電装置、20・
・・コントロールユニット、24.25・・・駆動回路
、26.27・・・タイミング制御回路、31・・・C
r−’ tJ 。 持i、〕出願人    マツダ株式会着第  1  図 第  2  図 第  3  図 第  4  図〜 第  5  図 第  6  図 第7I7I 、−20

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1. エンジンにより駆動されてクランクシャフトに逆
    トルクを与える発電装置と、クランクシャフトに正トル
    クを与える電気駆動装置と、エンジンの回転数検出手段
    と、クランクシャフトに発生するトルクの周期的変動と
    同期して上記発電装置と電機駆動装置とを交互に作動さ
    せ、かつ、上記回転数検出手段の出力を受けて、発電装
    置と電機駆動装置の各作動タイミングを低回転時には爆
    発トルク変動のトルク増大時とトルク減少時とに対応さ
    せ、高回転時には慣性トルク変動のトルク増大時とトル
    ク減少時とに対応させるように制御する制御手段とを備
    えたことを特徴とするエンジンのトルク変動制御装置。
JP18615084A 1984-09-04 1984-09-04 エンジンのトルク変動制御装置 Pending JPS6165023A (ja)

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JP18615084A JPS6165023A (ja) 1984-09-04 1984-09-04 エンジンのトルク変動制御装置

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