JPS6231173B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンのトルク変動抑制装置に関
するものである。

一般に、エンジンにおいては、シリンダ内の爆
発力をクランク軸の回転に変換するため、クラン
ク軸が１回転する間に、このクランク軸に上記爆
発と同期して回転トルク変動が発生する。そし
て、このクランク軸に発生する回転トルク変動
は、振動、歯打ち音等を生起するものであつて、
種々の弊害を有する。

従来より、上記クランク軸の回転トルク変動を
抑制するものとして、特開昭55−1431号公報に示
されるように、エンジンのクランク軸と一体に回
転運動する第１の磁束発生手段と、固定側の第２
の磁束発生手段とを設け、クランク軸に発生する
回転トルク変動に同期してこの回転トルク変動と
逆位相に磁気トルクを発生させてエンジンのトル
ク変動を抑制する技術が提案されている。しかる
に、上記提案技術では、従来のエンジンに第１お
よび第２磁束発生手段を別途に形成しなければな
らず、コスト面で不利になる問題がある。

そこで、本発明はかかる点に鑑み、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
変動のトルク増大時を検出するタイミング検出手
段と、該タイミング検出手段の信号を受けてトル
ク増大時にオルタネータのフイールドコイルにフ
イールド電流を印加する信号を出力する第１制御
手段とを設ける一方、オルタネータの発電電圧を
検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段の信号
を受けて発電電圧が所定の値となるようにオルタ
ネータのフイールドコイルに印加するフイールド
電流を制御する制御信号を出力する第２制御手段
とを設け、さらに、クランク軸から車体へ伝達さ
れる回転トルク変動が小さい運転域、つまりクラ
ンク軸に発生する回転トルク変動自体が小さくて
その車体への伝達が少ない運転域やクラツチ非接
続により回転トルク変動が車体に伝達されにくい
運転域において、上記第１制御手段によるフイー
ルド電流の印加を解除する解除手段を設けたエン
ジンのトルク変動抑制装置を提供するものであ
る。

すなわち、このトルク変動抑制装置において
は、上記車体へ伝達される回転トルク変動が大き
くなるような運転域でフイールドコイルに上記第
１制御手段によるフイールド電流を印加してトル
ク増大時にクランク軸に逆トルクを発生させ、エ
ンジンの爆発と同期してクランク軸に発生する回
転トルク変動を発電機としてのオルタネータの利
用により抑制することになる。そうして、クラン
ク軸から車体へ伝達される回転トルク変動が小さ
い運転域では上記第１制御手段によるフイールド
電流の印加を解除し、第２制御手段によりオルタ
ネータの発電電圧を所定値に維持することにな
る。つまり、回転トルク変動の抑制の必要性が少
ないときは、バツテリの放電の要因となる第１制
御手段による回転トルク変動の抑制を解除し、第
２制御手段にて良好な発電状態を維持して正常な
バツテリ充電状態を確保しておき、真に回転トル
ク変動の抑制が必要なときに対応できるようにし
ている。

以下、本発明の実施例を図面に沿つて説明す
る。第１図において、１はフイールドコイル１ａ
とステータコイル１ｂとを備えたオルタネータで
あつて、該オルタネータ１のフイールドコイル１
ａには、フイールド電流を印加する信号を出力す
る第１制御手段２が接続され、また、この第１制
御手段２にはタイミング検出手段３が接続されて
いる。上記タイミング検出手段３はエンジンの爆
発と同期してクランク軸（図示せず）に発生する
回転トルク変動のトルク増大時を検出するもので
あり、第１制御手段２はタイミング検出手段３の
信号を受けて、トルク増大時にオルタネータ１の
フイールドコイル１ａにフイールド電流を印加す
る信号を出力するものである。

一方、オルタネータ１のステータコイル１ｂに
は、整流回路４を介してバツテリ５およびランプ
等の電気負荷６が接続されている。

前記タイミング検出手段３を構成するクランク
角センサー７は、各気筒のピストンが上死点位置
にあるときに検出信号を出力するものであつて、
このクランク角センサー７の検出信号は波形整形
回路８に入力されて矩形波に整形される。

波形整形回路８の信号は、第１制御手段２の単
安定マルチバイブレータ９に出力され、この単安
定マルチバイブレータ９でフイールド電流を印加
する時間に相当する所定のパルス幅を有する信号
とし、この信号は切替回路１０に出力され、切替
回路１０が第１制御手段２側に切替え作動してい
るときには、単安定マルチバイブレータ９の信号
は、駆動回路１１で増幅されてオルタネータ１の
フイールドコイル１ａに所定タイミングで印加さ
れるものである。

上記フイールドコイル１ａに印加される単安定
マルチバイブレータ９からの信号に基づくフイー
ルド電流は、クランク軸に発生する回転トルク変
動のトルク増大時に通電されるものであつて、こ
のトルク増大時にオルタネータ１で発電を行わせ
て、クランク軸に逆トルクを発生させ、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
ク変動を抑制するものである。

すなわち、例えば、４サイクル４気筒エンジン
においては、クランク軸が２回転する間に４回爆
発が行われることから、第２図Ａに示すような回
転トルク変動が発生する。

これに対し、タイミング検出手段３とフイール
ド電流制御手段２とにより、第２図Ｂに示すよう
なフイールド電流を、クランク軸に発生する回転
トルク変動のトルク増大時にオルタネータ１のフ
イールドコイル１ａに印加し、このフイールド電
流の印加により、第２図Ｃに示すような負荷トル
ク（逆トルク）が発生し、このＣの負荷トルクと
Ａの回転トルクとの合成により、第２図Ｄに示す
ような、クランク軸合成トルクとなり、その変動
幅が小さくなるよう抑制されている。

また、上記切替回路１０には第２制御手段１２
が接続され、この第２制御手段１２には電圧検出
手段１３が接続されている。上記電圧検出手段１
３は、オルタネータ１の発電電圧を検出するもの
であり、第２制御手段１２は、該電圧検出手段１
３の信号を受けて、オルタネータ１の発電電圧が
所定の値となるように、オルタネータ１のフイー
ルドコイル１ａに印加するフイールド電流を制御
する制御信号を出力するものであつて、発電電圧
が所定値以上に上昇するときにはフイールド電流
の通電をカツトするように制御するものである。

上記電圧検出手段１３は、整流回路４にて整流
された充電電圧からオルタネータ１の発電電圧を
電圧検出回路１４により検出し、この検出信号が
第２制御手段１２の比較器１５に出力される。

比較器１５では、電圧検出回路１４の出力を設
定値e₀と比較し、この設定値e₀は約14.5Vに設定
されているものであつて、オルタネータ１の発電
電圧すなわち電圧検出回路１４の出力がこの値e₀
より低いとき比較器１５からオン信号が出力され
る一方、設定値e₀より高いときには比較器１５か
らは信号が出力されない（オフ信号）。この比較
器１５からの信号は、切替回路１０の切替え作動
により単安定マルチバイブレータ９の信号に替つ
て駆動回路１１で増幅されてオルタネータ１のフ
イールドコイル１ａに印加され、発電電圧を所定
値に制御し、バツテリ５の充電特性、電気負荷６
の使用等に対応して良好な発電状態を確保するも
のである。

さらに、上記切替回路１０にはクランク軸から
車体へ伝達される回転トルク変動が小さい運転域
で第１制御手段２による制御を解除するための切
替手段（解除手段）１６が接続されている。すな
わち、本実施例の場合、この切替手段１６は、運
転状態（エンジン回転数）に応じてフイールドコ
イル１ａに対する上記第１および第２制御手段
２，１２の接続状態を選択的に切替えるものであ
つて、エンジン回転数が設定回転数以下で第１制
御手段２を接続し、設定回転数を越えると第２制
御手段１２を接続するように切替制御を行うもの
である。

上記切替手段１６において、１７はエンジン回
転数を検出する回転数センサー、１８は回転数セ
ンサー１７の信号を電圧値に変換するＦ−Ｖ変換
回路、１９は該Ｆ−Ｖ変換回路１８の信号を基準
電圧e₁と比較し、エンジン回転数が所定回転数以
下かどうかを判定する比較器で、Ｆ−Ｖ変換回路
１８からの信号が基準値e₁を越えたときに切替回
路１０に信号を出力して、該切替回路１０を切替
え作動し、オルタネータ１のフイールドコイル１
ａに対し第２制御手段１２を接続するものであ
る。

よつて、上記の如き実施例によれば、エンジン
回転数が設定回転数以下であつてクランク軸に発
生する回転トルク変動が大きくなる運転域におい
て、オルタネータ１のフイールドコイル１ａに第
１制御手段２を接続し、トルク増大時に逆トルク
を発生させて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制する一方、エ
ンジン回転数が所定値を越えて上昇すると、トル
ク変動が減少することから、フイールドコイル１
ａに第２制御手段１２を接続し、オルタネータ１
の発電電圧を所定値に制御するものである。

なお、上記実施例では、エンジン回転数により
検出した運転状態に応じエンジン回転数が設定回
転数以下の運転域において、切替手段１６の切替
回路１０の動作によりフイールドコイル１ａに第
１制御手段２を接続し、設定回転数を越える運転
域でこの第１制御手段２による制御を解除するよ
うにしているが、この第１制御手段２による制御
の解除すなわち第１制御手段２と第２制御手段１
２の切替え信号としては、上記エンジン回転数の
他、次のような変形例がある。まず、エンジンの
クラツチが接続状態にあるかどうかを例えばクラ
ツチスイツチにより検出し、クラツチ接続時に第
１制御手段２を接続してトルク変動を抑制する一
方、クラツチ非接続時には第２制御手段１２を接
続するようにしてもよい。また、エンジンがアイ
ドル運転状態にあるかどうかをアイドルスイツチ
（スロツトルスイツチと回転スイツチとの組合
せ）から検出し、アイドル運転時に第１制御手段
２を接続してトルク変動を抑制する一方、それ以
外のときには第２制御手段１２を接続するように
してもよい。さらに、エンジンのトルク変動レベ
ルを振動センサ或いはクランク角加速度センサに
よつて検出し、所定レベル以上のトルク変動があ
る領域で第１制御手段２を接続してこのトルク変
動を抑制する一方、それ以外のトルク変動が小さ
いときには第２制御手段１２を接続するようにし
てもよい。また、上記各種運転域の検出を組み合
せて、回転トルク変動が大きくなるような各種特
定運転時に第１制御手段２を接続してトルク変動
を抑制するようにしてもよい。

さらにまた、かかる回転トルク変動の大小に基
づく制御に組合わせて、バツテリが過充電、過放
電等の異常な状態にあるときにも第１制御手段に
よる制御を解除し、第２制御手段によるオルタネ
ータ１の発電制御を行なうようにしてもよい。

一方、タイミング検出手段３としては、上記実
施例のもののほか、点火回路からエンジンのイグ
ニシヨンパルスを検出するものを使用してもよ
く、その際には遅延回路を設けて点火時期から所
定量遅らせた時期にフイールド電流の波高値を印
加するように設けるものである。

以上説明したように、本発明によれば、タイミ
ング検出手段と第１制御手段とを設けるととも
に、電圧検出手段と第２制御手段とを設け、さら
に解除手段を設けたことにより、クランク軸から
車体に伝達される回転トルク変動が大きくなる運
転域には第１制御手段によりトルク増大時にクラ
ンク軸に逆トルクを発生させ、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
抑制し、振動、歯打ち音等の弊害を改善すること
ができ、しかも、発電機としてのオルタネータの
利用によつて回転トルク変動を抑制できるため、
コスト的にも有利になるとともに、クランク軸か
ら車体に伝達される回転トルク変動が小さい運転
域では、第１制御手段による回転トルク変動の抑
制制御が解除され、第２制御手段によるオルタネ
ータの発電制御によりバツテリの良好な充電状態
が確保されるため、真に回転トルク変動の抑制が
必要なときに第１制御手段による制御を支障なく
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、
第２図Ａ〜Ｄはトルク変動抑制作用を示す説明図
である。 １……オルタネータ、１ａ……フイールドコイ
ル、１ｂ……ステータコイル、２……第１制御手
段、３……タイミング検出手段、５……バツテ
リ、１０……切替回路、１２……第２制御手段、
１３……電圧検出手段、１６……切替手段（解除
手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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のトルク増大時を検出するタ
   イミング検出手段と、該タイミング検出手段の信
   号を受けてトルク増大時にオルタネータのフイー
   ルドコイルにフイールド電流を印加する信号を出
   力しクランク軸に逆トルクを発生させて回転トル
   ク変動を抑制する第１制御手段と、オルタネータ
   の発電電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検
   出手段の信号を受けて発電電圧が所定の値となる
   ようにオルタネータのフイールドコイルに印加す
   るフイールド電流を制御する制御信号を出力する
   第２制御手段と、クランク軸から車体へ伝達され
   る回転トルク変動が小さい運転域で上記第１制御
   手段によるフイールド電流の印加を解除する解除
   手段とを設けたことを特徴とするエンジンのトル
   ク変動抑制装置。