JPS62298622A - 内燃機関のトルク制御装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関のトルク制御装置に係り、特に加速時
の加速性能と加速時以外のトルク変動とを改善したもの
に関する。

（従来の技術〕 従来、エンジンの回転トルク変動を抑制してアイドル振
動や車至内のこもり音の発生を防止するものとして、ク
ランク軸に取り付けた磁束発生手段を４極構成としたり
（特開昭５５−１４３１号公報）、クランク角センサを
用いたりして（特開昭５８−１８５９３７号公報）、１
回転で９０度の位相差を有する抑１ＩＩＪ　ｌ−ルクを
クランク軸に発生させるものがあった。

しかし、このような９０度単位のクランク角を＄１罪す
るものでは、その単位内でのトルク方向はプラスかマ・
イナスかいずれか一方の制御しかできないため、単位内
でトルク変動が両方向に生じた場合には、この変動を抑
制することができず、アイドル撮動や車卒内のこもり音
を有効に解消することができなかった。

そこで、本発明者は、先に９０１１（π／２ラジアン）
単位より６更に細かい単位であるエンジンの角速度に注
目し又、これを平滑してトルク変動を抑えるようにした
内燃機関のトルクｇ、ａ抑制装置を提案した（特願昭６
０−２９２８５７号明細市）。ずなわら、第４図に示す
ように、機関回転の角速度庖検出するセンサ１と、機関
２のクランク軸３に回転１〜ルクを付与する発電動機４
とを５Ωけ、この発電！ＪＩＪ機４を角速度か・ら求め
た角加速度が正のときは発電機として使用して角速度を
減少させ、角加５８度が負のときは電？７Ｊ　＊として
使用し“Ｃ角速度台増加させるようにし、これにより、
トルク変動を有効に抑υＪして機関の低速時を初やこも
り音を可及的に低減させたちのである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記したように、角速度にもとづき、発電動はからクラ
ンク軸にトルクを付与させるようにした特願昭６０−２
’１２８５７号明ｍ占（先行技術）によって、トルク変
動を始めて有効に抑制することが可能となり、機関の低
速時振動やこもり音の低減という要請に応えることがで
きた。

ところで、内燃機関にあっては、加速時、この加速を更
に高めて線間性能を向上させたいというＰｉ：請もある
。この要請に応えるためにはカＩＪ速哨クランク軸に機
関外力目らトルクを付与させるようにすればよい。

口のように、−り２両要請は共にクランク軸にトルクを
付与させることによって満たすことができるが、上記光
す技術は一方の要請しか応えていない。

したがって本発明の［七１的は、トルク変動を抑ル１１
するのみならず、さらに−歩進めて加速の補助をもｉ）
なうことが可能な内燃機関のトルクＬ！Ｉ陣装置を提供
ＪることＣある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の内燃櫟関のトルク制御装置は、機関回転の速度
を検出するセンサと、機関のクランク軸に回転トルクを
イ・］すＪ−るトルク付与手段と、センサ出力から求め
た回転加速度が大のとき回転加速度に応じてトルク付与
手段を操作して加速を助勢し、回転加速度が小のときセ
ンサ出力から求めた角ＩＩＮ速！夏に応じてトルク付り
手段を操作して回転トルク’ａｓを抑制する制御器とか
ら構成されたしのである。

ここで、回転トルク、回転加速度及び角加速１衰は、い
ずれも正負の両方向を含んだ意味で用いられている。し
たがって、［・ルク付！５手段は、１〜ルクを増加又ｔ
よ減少させる回転トルクをクランク軸に与える。また、
加速を助勢し、とは加速を増大させる場合と加速を減少
させる場合の２つがある。

［作　用］ 機関回転の速度がセンサで検出されてル）ｊす１＋器ｔ
こ入ると制御器は、この速度から回転加速度と角加速度
とを求める。

求めた回転加速度が正方向に大であれば、回転加速度を
増速するようにトルク与手段が操作される。したがって
、機関のクランク軸に正の回転トルクが付与されてクラ
ンク軸の回転数が上がり、加速が助勢される。

回転加速１宴が負方向に犬であれば、回転加速度を減速
するようにトルク付与手段が操作される。

したがって、クランク軸に負の回転トルクが付与されて
クランク軸の回転数が下がり減速が助勢される。

これらの助勢は、回転加速度にもとづくので、１回転単
位で行なわれる。

また、回転加速度が正方向に大でも、負方向に大でもな
い中間の値のとき、即ち、回転加速度が小さいとき、ト
ルク付与手段は回転加速度ではなく、求めた角加速度に
よって操作される。このことは、トルク付与手段は回転
加速度が大きいときは、角加速度よりも回転加速度によ
って優先操作されることを意味する。

角加速度が正であれば、回転トルクを減少するようにト
ル付与手段が操作される。したがって、クランク軸に負
の回転１〜ルクが付与されてクランク軸の回転数が下が
り正方向のトルク変動が抑制される。

角加速度が負であれば、回転トルクを増加するようにｊ
−ルク付与ｆ段が操作される。したがって、クランク軸
に正の回転トルクが付与されてクランク軸の回転数が上
がり負方向のトルク変動が抑ｉｌ＋される。

これらの抑制は、角加速度にもとづくので、１回転中１
９よりも小さなラジアン単位で行なわれる。

［実ｆｈ例］ 本発明の実施例を第１図〜第３図に基づいて説明すれば
以下の通りである。

第１図は本発明の内燃機関のトルク制御ｖ４置例を示す
。

２は内燃機関であり、そのクランク軸３に取り付けたフ
ライホイール５の外周にはリングギ１７６が設けられて
いる。このリングギヤ６の近傍には角速度センサとして
の電磁ピックアップ１が装着され、機関回転の角速度を
正弦波状に交流信号として検出する。ここで、角速度を
検知するのは、トルク変動と密接に相関がある角加速度
を得るためである。

また、内燃機関２には機関が１回転する毎に信号を拾っ
て機関回転の回転速度を検出する機関回転数セン１ノア
及び機関冷却水の水温を検出する水温センナ８が設けら
れている。磯関回転敗センサ７を検知するのは機関の急
加速を知るために回転加速度を得るためＣある。

上記した機関回転の角速度と機関回転の回転速度という
表現は、一般的には同じ意味で使われるが、ここでは、
第５図に示ずように、それぞれ、ｔナイクル中で変動す
る角速度と平均回転速度を意味し、特に区別して使って
いる。

なお、同図からも分るように機関のサイクル中で変動す
る角速度から平均回転速度を求めることができるため、
Ｉ！１関回転敢センサ７を省略してしよい。

一方、フライホイール外周のリングギ１’　６に、回転
軸に取り付けたピニオンギヤ９が噛合するトルク付与手
段としての発電動機４が設けられる。

この発電動機４は発電機と電動機の両機能を併啓持ち、
電力制御部１０によってバッテリ１１からの電力が供給
されるとさ電動機として作用し、バッテリ１１が電力を
受は取るとき発電機として作用する。なお、ごの発電動
機４には、スタータモータと同様に、所定回転以上にな
ると作帖してビニオンギＸ７つとリングギヤ６間の連結
を切る保護用クラッチ（図示せず）が付設されている。

上記電磁ピックアップ１、機関回転数センリフ、水温セ
ンサε３は制御器１２の入力側に接続される。

＄１１罪器１２４．１雷附ピックアップ１、回転数セン
サ７、水温センサ８の各検出出力をＡ　、／　Ｄ変換す
る入力インターフェイス゛１３と、ＲＯＭ１４内容に基
づいて検出出力を第２図に示すように演停処理するＣＰ
Ｕ１５と、ＣＰＵ１５の演綽処理括宋を出ツノする出ノ
ノインウーフＪイス１６とから慴成される。そして、制
Ｏｐ器１２の出力！ｔｉ１１が？ｈ力１．ＩＩ　１）１
１部１０に）＆続されて発電動機４を操作するようにな
っている。

さて、上記のような構成における作用を第２図に沿って
説明する。制御ｉｌ］器１器内２内ＰＵ１５は、水温セ
ンサ８で検出した水温がＴ’Ｃ以上か否かを判断する。

水温が高いＴ’Ｃ以上のときは機関回転数センサ７で検
知した機関回転数を微分して回転加速度を求める。そし
て、求めた回転加速度の絶対値が大きいか否かを判断し
て、大きいときは加速の助勢を、小さいときはトルク変
動の抑ＩＩＩを行なう。即ち、回転加速度が正方向に大
きく、Ｘｒ　　（＞　Ｏ）以上のときは、急加速的であ
るとして、電力料り０部１０に駆動信号を出力し、発電
動機４に電力を供給して電動機として作用させ、フライ
ホイール５の回転を更に加速する。回転加速度が負方向
に人きくＸｚ　　（＞　Ｏ）以下のときは、急減速時で
あるとして、電力制御部１０に発電信号を出力し発電８
Ｆ１１４に電力の供給を停止して機関からの回転エネル
ギを電気エネルギに変換する発電様として発電動機４を
作用させ、機関２に負荷を与えてフライホイール５の回
転を更に減速する。。

このように、発電動機４が急加速時には電ｌＩＪ機とな
って機関の加速を助力し、急減速時には１閏の減速を助
勢するため、加減速性能が向上ザる。

また、この場合にＪ３いて、加速助勢の判断が、ラジア
ン単位のミクロの角速度変動（又は角ＩＪ（１速ＩＫ　
）とは異なる１回転子位のマクロの回転速度（又は回転
加速度）に基づいているため、過敏反応りることなく粗
い適正な加減速の助勢制御が可能となる。本発明の実施
例と従来例との加ｉ１　Ｂ、′！の機関角速度を比較す
れば、第３図に示すようになる。

また、回転加速度が×２よりし大きいがＸｌよりは小さ
い中間値をとるときは、ＣＰＵ　１５は電磁ピックアッ
プ１で検知した角速度を微分して角加速度を求めたうえ
、その求めた角加速度が正であるか否かを判断し、正の
ときは発電さけて角速度を減少させ、逆に負のときは電
動機とし−Ｃ駆動さ「て角速度を刑加させる。

このように、角速度は低下する毎に加速されるだけでな
く、増加するｆｏに減速されるため、機関の角速度変動
を平滑化して、トルク変動を有効に抑えることができる
。またこの場合において変動抑制がミクロの角速度単位
で行なわれるため、細かい適正な変動の抑制制御が可能
となる。

水温が低いＴ’Ｃ未満のときは、高いときと異なり、発
電機による発電はカットして一定条件で電８改の駆動の
みによる制御に切り変える。即ら、回転加速度が正方向
に太きくＸ１以上のときと、×１未満のときであっても
角加速度が角のどきにのみｆ＠電動＃Ｍ４を電動機とし
て作用させ、フライホイール５を加速させる。

このように水温が低い加速時と、角加速度が負の時に機
関回転が電動機により助勢されるので、エンジンストー
ルを有効に防止することが可能となる。

以上）ホべたように上記実施例によれば、機関回転数セ
ン１すを追加するという簡単な構成で、トルク変初を抑
ル１１するだｔノでなく、−歩進めて更に）Ｊ１１減速
の助勢もすることができるという機能アップが図れる。

また、急加減速時にも当然角速１α変ＩＩ）が牛じるが
、特に急加減速時には角加速度によるトルク変動の抑制
制御に優先して加減速の助勢を行なうようにしたので、
助勢と抑制とで発電動機の役割が全く逆になるにし拘わ
らず、適すな加減速の助勢を行なうことがでさる。

また、機関回転数センサの池に更に水温セン奮すを設け
るという部分追加的な構成により、エンジンストールを
も防止Ｃきるという利点もある。

なお、上記実施例ではセン＋Ｊをフル装備した場合につ
いて述べたが、本発明では水温セン１１及びこれに基づ
く加速の助勢制ｒｊＩ＋は必須のもので１よない。

し発明の効果コ 以上要するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮する。。

（１）　　クランク軸に回転１〜ルクを付与する１〜シ
ルク与手段を操作して、回転加速度が大のとき加速を助
勢し、小のとき角１ノ１１速度に応じて回転トルク変動
を抑制するように構成して、加速の助勢をトルク変動の
抑ルリに優先させたことにより、トルク変動を抑制する
のみならず、−歩進めて加速の補助をも行なうことがで
き、特に加減速時にも生じるトルク変動に対して、トル
ク付与手段の操作方向が加速の助勢とは全く相反する変
動の抑制制御を動かせることなく、加減速を有効に助勢
することができる。

（２）トルク変動の抑υＩを角加速度にもとづいて行な
っているため、トルク変動が有効に抑制され、車室内ご
もり音や、アイドル振動等の低周波振動を大幅に低減す
ることができ、またアイドル回転数を低く設定でき燃費
が向上する。

加えて、回転加速度にもとづく加速の助勢も行なってい
るため、加速が円滑に助勢され、加速性能が向上し、ま
たエンジンブレーキの効きが向上して性能面や耐久性面
で車両ブレーキ機構の補助となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内燃機１」のトルク制
御装置の構成図、第２図は第１図の装置の作Ｖノを説明
するフローチャート、第３図は加速時の機関角速度特性
を示す本発明と従来との比較図、第４図は従来例の構成
図、第５図は本発明に、ｔ３ける角速度と回転速度の意
味を説明する波形図Ｃある。 図中、１は角速度センサとしての電磁ピックアップ、２
は内燃機関、３はクランク軸、４はトルク付与手段とし
ての発？Ｇ　ｖＪＲ１５はフライホイール、６はリング
ギヤ、７は機関回転ｔｊｉｔ：’ンサ、８は水温セン９
．９はビニオンギヤ、１２は制御器である。 特許出願人　　いＴｊ　ｉ自動中株式会社代理人弁理ｔ
　絹　　谷　　信　　雄 第３因 第４図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関回転の速度を検出するセンサと、クランク軸
   に回転トルクを付与するトルク付与手段と、これを操作
   してセンサ出力から求めた回転加速度が大のときこれに
   応じて加速を助勢し、小のときセンサ出力から求めた角
   加速度に応じて回転トルク変動を抑制する制御器とから
   成る内燃機関のトルク制御装置。
2. （２）上記センサが機関回転の角速度を検出する角速度
   センサである特許請求の範囲第１項記載のトルク制御装
   置。
3. （３）上記センサが機関回転の角速度を検出する角速度
   センサと、機関回転の回転速度を検出する回転速度セン
   サとから成る特許請求の範囲第１項記載のトルク制御装
   置。
4. （４）上記角速度センサがフライホイール外周のリング
   ギヤの近傍に取り付けられた電磁ビックアップである特
   許請求の範囲第２項または第３項記載のトルク制御装置
   。
5. （５）上記制御装置が、機関の冷却水温を検出する水温
   センサを備え、水温センサ出力が設定値以上の場合にお
   いて、回転加速度が大のときこれに応じてトルク付与手
   段を操作して加速を助勢し、回転加速度が小のとき角加
   速度に応じてトルク付与手段を操作して回転トルク変動
   を抑制し、水温センサ出力が設定値未満の場合において
   、回転加速度が正方向に大のとき、これに応じてトルク
   付与手段を操作して加速を助勢し、回転加速度が正方向
   に大のとき以外で且つ角加速度が負のとき、これに応じ
   てトルク付与手段を操作して回転トルク変動を抑制する
   ように構成されている特許請求の範囲第１項ないし第４
   項のいずれかに記載のトルク制御装置。
6. （６）上記トルク付与手段が、フライホイール外周のリ
   ングギヤと回転軸が噛合され、回転速度が正方向に大又
   は角加速度が負のとき給電されてフライホイール回転を
   加速し、回転加速度が負方向に大または角加速度が正の
   とき発電してフライホイール回転を減速する発電動機で
   ある特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記
   載のトルク制御装置。