WO2013108481A1 - 内燃機関とその制御方法 - Google Patents

内燃機関とその制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2013108481A1
WO2013108481A1 PCT/JP2012/080071 JP2012080071W WO2013108481A1 WO 2013108481 A1 WO2013108481 A1 WO 2013108481A1 JP 2012080071 W JP2012080071 W JP 2012080071W WO 2013108481 A1 WO2013108481 A1 WO 2013108481A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
clutch
crankshaft
torque
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/080071
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宏 角田
Original Assignee
いすゞ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by いすゞ自動車株式会社 filed Critical いすゞ自動車株式会社
Priority to US14/369,367 priority Critical patent/US9217366B2/en
Priority to EP12866200.4A priority patent/EP2806152B1/en
Priority to CN201280067466.2A priority patent/CN104053898B/zh
Publication of WO2013108481A1 publication Critical patent/WO2013108481A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/20—Reducing vibrations in the driveline
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/06—Engines with means for equalising torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • F02N15/022—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the starter comprising an intermediate clutch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • F02N15/08—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing being of friction type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/002—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion characterised by the control method or circuitry
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/20—Reducing vibrations in the driveline
    • B60W2030/206—Reducing vibrations in the driveline related or induced by the engine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0638—Engine speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0638—Engine speed
    • B60W2510/0652—Speed change rate

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine that suppresses gear noise generated when a gear-driven balancer that suppresses vibration caused by torque fluctuation of the internal combustion engine is provided, and a control method thereof.
  • a reciprocating engine having a small number of cylinders particularly a reciprocating engine having three or less cylinders, has a problem of rolling vibration due to torque fluctuation.
  • balancer shafts are arranged as a rotation axis parallel to the rotation axis of the crankshaft, and a power generation drive device is arranged on at least one of them, and torque fluctuations are offset by the braking torque and drive torque of the power generation drive device.
  • Patent Document 2 An apparatus (see, for example, Patent Document 2).
  • an oil pump which is a large inertial body, is directly attached via a gear, and thus a large gear rattling noise is caused from the torsional vibration of the shaft due to the torque reaction force accompanying the torque fluctuation. It also requires major engine changes.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the vibration of the internal combustion engine, and to reduce gear noise generated along with the reduction of the vibration, and a control method thereof. Is to provide.
  • An internal combustion engine of the present invention for solving the above-described object includes a balancer that reverses the rotation of the crankshaft from the crankshaft of the internal combustion engine via a gear drive device, and a belt drive device from the balancer to the belt drive device.
  • An internal combustion engine comprising an electric motor that reverses the rotation of the crankshaft, the rotary shaft of the electric motor having a flywheel via a clutch, and the clutch being connected in accordance with the operating condition of the internal combustion engine, or At the same time, at least when the operating condition of the internal combustion engine is normal running and idling, the motor is driven or regenerated in accordance with the crank angular acceleration, and transmitted to the gear driving device via the belt driving device. And a control device for controlling the torque to be generated.
  • the clutch is controlled in accordance with the operating state of the internal combustion engine, and at least when the operating state of the internal combustion engine is normal running and idle, the motor is controlled according to the crank angular acceleration.
  • the vibration of the internal combustion engine can be reduced in accordance with the operating state of the engine, and the gear noise caused by the increased moment of inertia can be reduced by providing the balancer and the flywheel.
  • the belt drive device includes a first pulley that rotates integrally with the balancer, and a second pulley that is accelerated from the first pulley by belt driving from the rotation of the crankshaft.
  • the flywheel When the flywheel is connected to the second pulley via the clutch, the flywheel rotates at an increased speed by the second pulley, so that the torque reaction force accompanying the torque fluctuation of the internal combustion engine is suppressed with a small moment of inertia. be able to.
  • gear noise can be easily suppressed. Further, when the gear receives a torque reaction force due to torque fluctuation, the belt is instantaneously extended, and the belt tension bears a part of the load, so that gear noise can be reduced.
  • control device connects the clutch when the operation state of the internal combustion engine is normal running, and reduces the power by driving or regenerating the electric motor by the belt driving device.
  • Means for compensating the torque of the flywheel means for reducing the torque reaction force of the crankshaft by disengaging the clutch and powering or regenerating the motor during idling except for idling stop, and starting When accelerating except the time, by disengaging the clutch and reducing the effective moment of inertia around the crankshaft, the moment of inertia generated by the motor and the flywheel is increased, thereby solving the problem of generated gear noise.
  • problems such as deterioration in fuel consumption and delay in acceleration response can be solved.
  • the clutch is disengaged to reduce the driving torque transmitted to the gear driving device, thereby reducing the meshing force of the gear driving device, and the gear noise. Can be reduced. Torque reaction force can be reduced by driving the electric motor in accordance with the crank angular acceleration or by driving it regeneratively.
  • a control method for an internal combustion engine for solving the above-described problem includes a balancer that is gear-driven from a crankshaft of the internal combustion engine and reversely rotates with respect to the rotation of the crankshaft, and that is belt-driven from the balancer.
  • a method of controlling an internal combustion engine comprising a motor that reverses with respect to the rotation of the motor and a flywheel via a clutch on the rotating shaft of the motor, wherein the clutch is connected or disconnected in accordance with the operating condition of the internal combustion engine.
  • the method is characterized in that the torque applied to the gear drive is controlled by powering or regeneratively driving the electric motor according to the crank angular acceleration at least when the operating state of the internal combustion engine is normal running and idling.
  • the clutch when the operating state of the internal combustion engine is normal running, the clutch is connected, and the electric motor is driven by power or regeneratively driven to reduce the flywheel torque by belt drive.
  • the clutch When idling except idling stop, the clutch is disengaged and the electric motor is driven or regeneratively driven to reduce the torque reaction force of the crankshaft. Cutting to reduce the effective moment of inertia about the crankshaft.
  • the balancer and the flywheel rotating in the reverse direction with respect to the crankshaft can suppress the vibration of the internal combustion engine, increase or decrease the moment of inertia, and reduce the meshing force of the gear according to the operation state of the internal combustion engine. As a result, gear noise can be suppressed.
  • the present invention it is possible to reduce the vibration of the internal combustion engine and to reduce the gear noise generated with the reduction of the vibration.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram in which control is added to the internal combustion engine shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the first means of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the second means of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the torque reaction force and the moment of inertia of the internal combustion engine shown in FIG.
  • FIG. 6 is a table showing the drive torque when assuming the slip and phase delay of the belt of the internal combustion engine shown in FIG.
  • the engine (internal combustion engine) 1 includes an auxiliary flywheel 15 and an auxiliary flywheel as shown in FIG. 1 in addition to the engine body 2, the gear drive unit 11, the primary balancer 12, the belt drive unit 13, and the electric motor 14. And a clutch 16 (hereinafter referred to as a clutch).
  • the engine body 2 includes a crankshaft 4 that converts the vertical motion of the three pistons 3a to 3c into a rotational motion, and a main flywheel 5.
  • the engine body 2 is connected to a transmission (not shown) via the main flywheel 5, but the main flywheel 5 is not necessarily required.
  • the engine body 2 is described as an in-line three-cylinder engine, but the number of cylinders and the arrangement of the cylinders are not limited.
  • the gear drive device 11 includes a drive gear 11a and a driven gear 11b.
  • the driven gear 11b is a gear having the same diameter as that of the drive gear 11a so that the primary balancer 12 rotates in reverse at a constant speed with respect to the rotation of the crankshaft 4.
  • the balance with the primary balancer 12 is taken into consideration. And make it eccentric.
  • the gear passes through only one stage of the gear drive device 11, the control of gear noise can be facilitated.
  • the primary balancer 12 is disposed substantially parallel to the axis of the crankshaft 4 and rotates as described above.
  • the primary balancer 12 rotates reversely with the crankshaft 4 at a constant speed, thereby reducing pitching vibration caused by the primary inertia couple and rolling vibration caused by the 1.5th-order torque reaction force.
  • a balancer of a well-known technique can be used.
  • the rotation of the first pulley 13a attached to the shaft tip of the belt drive device 13 and the primary balancer 12 is transmitted to the second pulley 13c via the belt 13b. At that time, the rotation is increased with respect to the rotation of the crankshaft 4. Configure to speed up.
  • the belt driving device 13 only needs to increase the rotation of the primary balancer 12 and transmit it to the second pulley 13c, and may be provided with a tensioner or an idler.
  • the belt driving device 13 when the driven gear 11b receives a torque reaction force, the belt 13b is instantaneously extended, and a part of the load is borne by the belt tension, thereby reducing gear noise. it can.
  • the electric motor 14 is connected to the second pulley 13c, and can be driven by power and regeneratively, and is called a so-called generator or starter generator. Further, for example, when the electric motor 14 is regeneratively driven, it may be configured to be able to generate power.
  • the auxiliary flywheel 15 is connected to the second pulley 13c via the clutch 16, and the driving torque of the auxiliary flywheel 15 is connected to the gear drive device 11 via the second pulley 13c by connecting or disconnecting the clutch 16. introduce.
  • the engine 1 includes a crank angle sensor 17 and an ECU (control device) 18 that is connected to the crank angle sensor 17 and controls the operation of the electric motor 14 and the clutch 16.
  • an ECU control device
  • the ECU 18 is a control device called an engine control unit, and is a microcontroller that comprehensively performs electrical control in charge of controlling the engine 1 by an electric circuit.
  • the clutch 16 is connected to or disconnected from the ECU 18 in accordance with the operating state of the engine 1, and the driving torque is controlled by powering control or regenerative control of the electric motor 14 according to the crank angular speed. Means.
  • the crank angular acceleration may be calculated by any method as long as the crank angular acceleration can be calculated.
  • the rotational speed of the engine 1 calculated from a digital calculation or a measured value of the crank angle sensor 17 is converted into a period
  • An analog circuit that performs F / V conversion of the frequency (a method of converting the pulse frequency into a voltage) and differentiates the value may be used.
  • step S11 for determining whether or not the operating state of the engine 1 is normal running is performed. If it is determined in step S11 that the vehicle is traveling normally, then step S12 is performed to determine whether or not the clutch 16 is connected. If the connection of the clutch 16 is confirmed in step S12, the process returns to the start. If the connection of the clutch 16 cannot be confirmed, the process returns to the start after performing step S13 for connecting the clutch 16.
  • step S14 is performed to determine whether or not the operating state of the engine 1 is during acceleration. If it is determined in step S14 that the vehicle is accelerating, then step S15 is performed to determine whether or not the clutch 16 is disengaged. If it is confirmed in step S15 that the clutch 16 is disconnected, the process returns to the start. On the other hand, if the disconnection of the clutch 16 cannot be confirmed, step S16 for disconnecting the clutch 16 is performed and the process returns to the start.
  • step S17 is performed in which it is determined whether or not the operating state of the engine 1 is idle. If it is determined in step S17 that the vehicle is idling, then step S18 is performed to determine whether or not the idle stop is operating. If it is determined in this step S18 that the idle stop is operating, the process returns to the start.
  • step S19 is performed to determine whether or not the clutch 16 is disengaged. If the disconnection of the clutch 16 is confirmed in this step S19, the process returns to the start. If the disconnection of the clutch 16 cannot be confirmed, a step S20 for disconnecting the clutch 16 is performed, and then the process returns to the start.
  • step S17 If it is determined in step S17 that the vehicle is not idling, this control method is completed.
  • this control method there is a method based on the detection signal of the crank angle sensor 17 as a method for determining the operating state of the engine 1. In this determination method, the vehicle speed, the accelerator opening, or the detection signal of the temperature sensor may be taken into consideration.
  • the effective moment of inertia around the crankshaft 4 is adjusted by connecting or disconnecting the clutch 16 in accordance with the operating state of the engine 1, and the belt driving device 13 is adjusted.
  • the torque transmitted to the gear drive device 11 can be adjusted.
  • step S21 for calculating the cycle ⁇ from the rotational speed N is performed.
  • step S22 which performs F / V conversion of the period ⁇ and calculates a voltage waveform Vf which is a differential waveform is performed.
  • step S23 for controlling the electric motor 14 with the voltage waveform Vf is performed and completed.
  • the torque reaction force is the moment of inertia multiplied by the crank angular acceleration. Therefore, a cycle ⁇ (crank angular velocity) is calculated from the detection signal of the crank angle sensor 17, and the cycle ⁇ is F / V converted to obtain a voltage waveform Vf which is a differential waveform.
  • the electric motor 14 is controlled using the voltage waveform Vf, the electric motor 14 can be driven in a powering manner or regeneratively driven in complete synchronization with the crank angular acceleration.
  • This method is not limited to the above-described configuration as long as the motor 14 can be powered or regeneratively controlled according to the crank angular acceleration.
  • the above control method may be performed by a circuit using an F / V converter (or an apparatus called an F / V converter).
  • the electric motor 14 can be controlled in accordance with the crank angular acceleration, in other words, in accordance with the torque fluctuation of the engine 1, which is performed in combination with the method shown in FIG. 3 described above.
  • the torque reaction force according to the operating condition of the engine 1 can be suppressed.
  • the meshing force of the gear driving device 11 can be reduced, gear noise can be suppressed.
  • the rotating body 20 shown in FIG. 5 will be described as a combination of the primary balancer 12 and the auxiliary flywheel 15.
  • Tr the torque reaction force
  • I 1 is the moment of inertia around the crankshaft 4
  • Ii is the moment of inertia of the i-th rotating body 20
  • g i is i
  • the gear ratio of the second rotating body 20 is assumed.
  • the torque reaction force Tr can be expressed by the following formula (1).
  • (I 1 + ⁇ g i 2 I i ) in the denominator is the effective moment of inertia of the engine 1 and is all positive regardless of the direction of rotation. Equation (1) torque reaction from the force T r is to be minimized by providing the (I 1 + ⁇ g i I i ) so as to minimize rotor 20 and the engine 1 is accelerated in the reverse rotation it can.
  • the denominator of the mathematical formula (1) is an effective moment of inertia around the crankshaft 4, and most of it is occupied by the crankshaft 4, the main flywheel 5, and a clutch pressure plate (not shown).
  • the numerator is the product of the moment of inertia of each axis multiplied by the gear ratio or pulley ratio. If there is something that reverses, its value becomes negative, the numerator becomes smaller, and the torque reaction force becomes smaller.
  • the engine 1 shown in FIGS. 1 and 2 can reduce the reaction force caused by the torque fluctuation of the engine 1 by the primary balancer 12 and the auxiliary flywheel 15.
  • the ECU 18 performs power running control or regenerative control of the electric motor 14 according to the crank angular acceleration, and compensates for the driving torque that is reduced by the belt driving (hereinafter referred to as efficiency reduction), thereby reducing the torque reaction force. can do.
  • the driving torque shared by the electric motor 14 is reduced, so that the meshing force of the gear driving device 11 can be reduced and the gear noise is reduced. be able to.
  • the above operation is an operation when the operating state of the engine 1 is during normal traveling, but may be performed only during constant low-speed traveling where the torque fluctuation becomes significant. Moreover, you may limit at the time of the start of the engine 1 where rolling vibration becomes remarkable, and a stop. During other travels, the vibration of the engine 1 does not increase so much.
  • the clutch 16 may be disconnected to reduce the moment of inertia. Since the output of the electric motor 14 during the normal running only supplements the driving torque corresponding to the reduced efficiency, the power consumption can be reduced.
  • the clutch 16 is disengaged by the method shown in FIG. If the operating state of the engine 1 is during acceleration, the torque reaction force is small, and the meshing force of the gear drive device 11 is also small. Therefore, the driving torque of the auxiliary flywheel 15 is not required, and by disengaging the clutch 16, it is possible to suppress an increase in the effective moment of inertia during engine acceleration, improve the acceleration performance of the engine 1, and improve fuel efficiency. it can.
  • the clutch 16 is disengaged by the method shown in FIG. Since the drive torque from the crankshaft 4 is smaller than the drive torque of the auxiliary flywheel 15, the clutch 16 is disengaged to reduce the meshing force of the gear drive device 11 that drives the primary balancer 12 and to reduce gear noise. can do.
  • the torque fluctuation of the engine 1 can be suppressed by controlling the electric motor 14 by the method shown in FIG. Thereby, the rolling vibration generated at the time of idling can be reduced by driving the electric motor 14 alone.
  • the engine 1 can reduce vibration caused by torque fluctuations of the engine 1 by providing the primary balancer 12 and the auxiliary flywheel 15 that rotate in reverse to the rotation of the crankshaft 4. Gear noise generated by driving the next balancer 12 is generated.
  • the clutch 16 is disengaged by the first means and the meshing force of the gear drive device 11 can be reduced during idling that is particularly noticeable, the generation of gear noise can be suppressed.
  • the torque balancer since the electric motor 14 is driven by power or driven by the second means, the torque reaction force can be reduced and rolling vibration can be reduced.
  • the clutch 16 is connected by the first means, and further, the driving torque corresponding to the reduction in efficiency reduced by the belt drive can be supplemented by the second means. Variations can be suppressed.
  • the meshing force of the gear drive device 11 is reduced by the drive torque of the electric motor 14, the generation of gear noise can be suppressed.
  • the increase of the effective inertia moment around the crankshaft 4 can be suppressed by disconnecting the clutch 16 by the first means. It is possible to suppress a deterioration in fuel consumption and an acceleration response delay caused by an increase in the moment of inertia.
  • the internal combustion engine of the present invention can suppress the vibration of the internal combustion engine with a gear-driven balancer and reduce gear noise generated to suppress the vibration, so that the in-cylinder pressure is particularly high and a large torque fluctuation occurs. It can be used for vehicles such as trucks equipped with diesel engines.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

　クランクシャフト（４）からギア駆動装置（１１）を介して、クランクシャフト（４）の回転に対して逆転する１次バランサー（１２）と、１次バランサー（１２）からベルト駆動装置（１３）を介して、クランクシャフト（４）の回転に対して逆転する電動機（１４）と、電動機（１４）の回転軸にクラッチ（１６）を介して副フライホイール（１５）を備えると共に、エンジン（１）の運転状況に合せて、クラッチ（１６）を接続、又は切断して、クランクシャフト（４）周りの有効慣性モーメントを増減する第１手段と、クランク角加速度に応じて、電動機（１４）を力行駆動、又は回生駆動して、ベルト駆動装置（１３）を介してギア駆動装置（１１）へ伝達されるトルクを制御する第２手段と、を有するＥＣＵ（１８）を備えることにより、エンジン（１）の振動を抑制すると共に、ギア駆動によるギアノイズを低減する。

Description

内燃機関とその制御方法
　本発明は、内燃機関のトルク変動による振動を抑制するギア駆動のバランサーを備えたときに発生するギアノイズを抑制する内燃機関とその制御方法に関する。
　現在、燃費低減のために、排気量のダウンサイジング及び気筒数の減筒が盛んに研究され、実用化されているが、究極となる大トルクが小気筒数エンジン（内燃機関）の実現を拒んでいる。一般的に気筒数の少ないレシプロエンジン、特に３気筒以下のレシプロエンジンでは、トルク変動によるローリング振動が問題となる。
　この対策として、エンジンと逆転する慣性系を追加し、その慣性系に生じるトルク反力で、クランク周りに生ずるトルク反力を打ち消しあい、エンジンのローリング振動を低減する装置がある（例えば特許文献１参照）。この装置は所謂、ヘロンバランサーと呼ばれている装置である。この装置でエンジンと逆転する慣性系を生み出すものとしては、ジェネレータを利用したもの、新たにウェイトを追加したもの、又は１次バランサーにウェイトを追加したものがある。
　また、クランクシャフトの回転中心軸と平行な回転軸として２本のバランサシャフトを配設し、少なくとも一方に発電駆動装置を配設して、発電駆動装置の制動トルク及び駆動トルクでトルク変動を相殺する装置もある（例えば、特許文献２参照）。
　しかし、上記のこれらの装置はエンジンと逆転する慣性系をギア駆動することに起因して、別の問題が発生する。エンジンは、間欠な燃焼のためトルク変動を伴うトルク反力を生じる。特に気筒数が少なくなるとその値は大きくなる。結果として、そのトルク変動を伴うトルク反力によって、回転変動速度が生じ、加速時には、従動側のギアの歯面を押し付けて回転させているが、減速時には従動側は別の慣性系のため、ギアの歯面が離れ、次のギアの背面と接触する。このとき歯打ち音が発生する。そして、次の加速時に、元の歯面と接触して従動される。このときも歯打ち音は発生する。つまり、ローリング振動を低減するために、クランクシャフトからギア駆動する上記の装置は歯打ち音などのギアノイズが発生していた。
　トルク反力を打ち消すために従動側の慣性モーメントを大きくすればするほど、この現象は、顕著となる。この歯の移動する距離がギアのバックラッシュであり、ゼロとすることは出来ない。従動側の慣性モーメントが大きければ大きいほど、この打音は大きくなる。
　上記の問題に対して、ギア駆動する２本のバランサシャフトを備え、一方のバランサシャフトにオイルポンプを結合すると共に、エンジンの回転変動速度の位相と、オイルポンプの回転変動速度の位相と、が同位相になるようにして、ギアノイズを低減する装置がある（例えば、特許文献３参照）。
　しかし、この装置は、大きな慣性体であるオイルポンプをギアを介して直接取り付けているため、トルク変動に伴うトルク反力による軸の捩り振動から、大きなギアの歯打ち音を引き起こしてしまう。また、大規模なエンジンの変更を必要とする。
　つまり、トルク変動に伴うトルク反力を抑えるために、クランクシャフトからギア駆動され、クランクシャフトの回転に対して逆転する回転体を設けると、慣性モーメントが大きくなり、それを起因としてギアノイズの発生が起きる。また、慣性モーメントが大きくなることは、燃費の悪化や加速応答の遅れなどの問題も起きる。
イギリス特許出願公開公報ＧＢ－Ａ－１２１０４５号 特開２０００－２４８９５８号公報 特開２００６－４６４５６号公報
　本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の振動を低減すると共に、その振動の低減に伴い発生するギアノイズを低減することができる内燃機関とその制御方法を提供することである。
　上記の目的を解決するための本発明の内燃機関は、内燃機関のクランク軸からギア駆動装置を介して、該クランク軸の回転に対して逆転するバランサーと、該バランサーからベルト駆動装置を介して、該クランク軸の回転に対して逆転する電動機とを備える内燃機関において、前記電動機の回転軸にクラッチを介してフライホイールを備えると共に、内燃機関の運転状況に合せて、前記クラッチを接続、又は切断すると共に、少なくとも内燃機関の運転状況が通常走行時とアイドル時に、クランク角加速度に応じて、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、前記ベルト駆動装置を介して前記ギア駆動装置へ伝達されるトルクを制御する制御装置を備えて構成される。
　この構成によれば、内燃機関の運転状況に合わせてクラッチを制御し、少なくとも内燃機関の運転状況が通常走行時とアイドル時に、クランク角加速度に応じて電動機を制御する手段とを用いて、内燃機関の運転状況に合わせて内燃機関の振動を低減すると共に、バランサーとフライホイールを設けることによって増加した慣性モーメントを起因とするギアノイズを低減することができる。
　また、上記の内燃機関において、前記ベルト駆動装置が、前記バランサーと一体に回転する第１プーリーと、該第１プーリーからベルト駆動により前記クランク軸の回転よりも増速される第２プーリーとを備え、前記フライホイールを、前記クラッチを介して該第２プーリーと接続すると、第２プーリーによってフライホイールが増速回転するので、内燃機関のトルク変動に伴うトルク反力を少ない慣性モーメントで抑制することができる。
　また、ギアがバランサーを駆動するギア駆動装置だけのため、ギアノイズの抑制を容易にすることができる。さらに、トルク変動に伴うトルク反力をギアが受けるときに、瞬間的にベルトが伸びるため、荷重の一部をベルト張力が負担するので、ギアノイズを低減することができる。
　加えて、上記の内燃機関において、前記制御装置が、内燃機関の運転状況が通常走行時に、前記クラッチを接続すると共に、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、前記ベルト駆動装置によって低減する前記フライホイールのトルクを補う手段と、アイドリングストップを除くアイドル時に、前記クラッチを切断すると共に、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、前記クランク軸のトルク反力を低減する手段と、始動時を除く加速時に、前記クラッチを切断して、前記クランク軸周りの有効慣性モーメントを低減する手段を備えると、電動機とフライホイールによる慣性モーメントが大きくなることで、発生するギアノイズの問題を解決することができ、且つ燃費の悪化や加速応答の遅れなどの問題も解決することができる。
　内燃機関の運転状況が通常走行時に、クラッチを接続して、フライホイールの駆動トルクを伝達して、内燃機関のトルク変動に伴うトルク反力を低減することができる。そして、電動機をクランク角加速度に応じて力行駆動、又は回生駆動することで、フライホイールのトルクを、ベルト駆動装置を介すことで発生する、位相の遅れと駆動トルクの低減を起因とする損失分を補って、トルク反力を低減することができる。これにより、ギアノイズを低減することができる。特に、トルク変動による振動が顕著となる低速一定走行時に有効である。
　また、内燃機関の運転状況がアイドリングストップを除くアイドル時に、クラッチを切断して、ギア駆動装置に伝達される駆動トルクを小さくすることで、ギア駆動装置の噛み合い力を低減することができ、ギアノイズを低減することができる。電動機をクランク角加速度に応じて力行駆動、又は回生駆動することで、トルク反力を低減することができる。
　加えて、内燃機関の運転状況が始動時を除き加速時に、クラッチを切断することで、クランク軸周りの有効慣性モーメントを小さくして、加速応答性と燃費を向上することができる。
　また、上記の問題を解決するための内燃機関の制御方法は、内燃機関のクランク軸からギア駆動され、該クランク軸の回転に対して逆転するバランサーと、該バランサーからベルト駆動され、該クランク軸の回転に対して逆転する電動機と、該電動機の回転軸にクラッチを介してフライホイールを備える内燃機関の制御方法であって、内燃機関の運転状況に合せて、前記クラッチを接続、又は切断し、少なくとも内燃機関の運転状況が通常走行時とアイドル時に、クランク角加速度に応じて、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、ギア駆動にかかるトルクを制御することを特徴とする方法である。
　さらに、上記の内燃機関の制御方法において、内燃機関の運転状況が通常走行時に、前記クラッチを接続すると共に、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、ベルト駆動によって低減する前記フライホイールのトルクを補い、アイドリングストップを除くアイドル時に、前記クラッチを切断すると共に、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、前記クランク軸のトルク反力を低減し、始動時を除く加速時に、前記クラッチを切断して、前記クランク軸周りの有効慣性モーメントを低減する。
　この方法によれば、クランク軸と逆回転するバランサーとフライホイールによって、内燃機関の振動を抑制するとともに、内燃機関の運転状況によって、慣性モーメントを増減させると共に、ギアの噛み合い力を低減させることができるので、ギアノイズを抑制することができる。
　加えて、クランク軸周りの有効慣性モーメントの増加を起因とする燃費の悪化と加速応答の遅れを抑制することができる。これらにより、内燃機関の振動を良好に抑制することができる。
　本発明によれば、内燃機関の振動を低減すると共に、その振動の低減に伴い発生するギアノイズを低減することができる。加えて、トルク反力を低減して、ギアノイズを低減するために、慣性モーメントを大きくすることで発生する燃費の悪化、又は加速応答性の悪化という問題を解決することができる。
図１は、本発明に係る実施の形態の内燃機関を示した斜視図である。 図２は、図１に示す内燃機関に制御を追加した概略図である。 図３は、本発明に係る実施の形態の内燃機関の第１手段を示したフローチャートである。 図４は、本発明に係る実施の形態の内燃機関の第２手段を示したフローチャートである。 図５は、図１に示す内燃機関のトルク反力と慣性モーメントの関係を示した模式図である。 図６は、図１に示す内燃機関のベルトのスリップ、及び位相遅れを想定したときの、駆動トルクを示した表である。
　以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関とその制御方法について、図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、ディーゼルエンジンを例に説明するが、本発明はディーゼルエンジンに限定せずに、ガソリンエンジンにも適用することができる。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。
　まず、本発明に係る実施の形態の内燃機関について、図１及び図２を参照しながら説明する。このエンジン（内燃機関）１は、エンジン本体２、ギア駆動装置１１、１次バランサー１２、ベルト駆動装置１３、及び電動機１４に加えて、図１に示すように、副フライホイール１５と副フライホイール用クラッチ（以下、クラッチに統一する）１６とを備える。
　エンジン本体２は、３つのピストン３ａ～３ｃの上下運動を回転運動に変換するクランクシャフト４と、主フライホイール５とを備える。このエンジン本体２は主フライホイール５を介して図示しない変速装置と接続されているが、主フライホイール５を必ずしも必要としない。また、この実施の形態ではエンジン本体２を直列３気筒エンジンで説明するが、その気筒数や、気筒の配列は限定しない。
　ギア駆動装置１１は、駆動ギア１１ａと従動ギア１１ｂとを備える。この従動ギア１１ｂは、１次バランサー１２をクランクシャフト４の回転に対して等速で逆回転させるように、駆動ギア１１ａと同一径のギアであり、好ましくは１次バランサー１２とのバランスを考慮して、偏心させるとよい。この実施の形態では、ギアがこのギア駆動装置１１の一段しか介さないので、ギアノイズの制御を容易にすることができる。
　１次バランサー１２は、クランクシャフト４の軸線と略平行に配置され、前述したように回転する。この１次バランサー１２はクランクシャフト４と等速で逆回転することによって、１次の慣性偶力によるピッチング振動と、１．５次のトルク反力によるローリング振動を低減することができる。この１次バランサー１２は周知の技術のバランサーを用いることができる。
　ベルト駆動装置１３、１次バランサー１２の軸先端に取り付けた第１プーリー１３ａの回転を、ベルト１３ｂを介して第２プーリー１３ｃへ伝達し、そのときに、クランクシャフト４の回転に対して、増速するように、構成する。
　このベルト駆動装置１３は１次バランサー１２の回転を増速して、第２プーリー１３ｃへと伝達することができればよく、テンショナーやアイドラーを設けてもよい。このベルト駆動装置１３を設けることで、トルク反力を従動ギア１１ｂが受けるときに、ベルト１３ｂが瞬間的に伸びて、荷重の一部をベルト張力に負担させることで、ギアノイズを低減することができる。
　電動機１４は、第２プーリー１３ｃと接続され、力行駆動、及び回生駆動可能で、所謂ジェネレータ、又はスタータジェネレータと呼ばれるものである。また、例えば、この電動機１４を回生駆動したときに、発電可能に構成してもよい。
　副フライホイール１５は、第２プーリー１３ｃとクラッチ１６を介して接続されており、クラッチ１６を接続、又は切断することで自身の駆動トルクを、第２プーリー１３ｃを介してギア駆動装置１１へと伝達する。
　また、このエンジン１は、図２に示すように、クランク角センサ１７と、そのクランク角センサ１７と接続され、電動機１４及びクラッチ１６の動作を制御するＥＣＵ（制御装置）１８を備える。このクランク角センサ１７は、周知の技術のクランク角センサを用いることができる。また、このＥＣＵ１８は、エンジンコントロールユニットと呼ばれる制御装置であり、電気回路によってエンジン１の制御を担当している電気的な制御を総合的に行うマイクロコントローラである。
　この実施の形態では、ＥＣＵ１８に、エンジン１の運転状況に合わせてクラッチ１６を接続、又は切断し、さらにクランク角速度に応じて、電動機１４を力行制御、又は回生制御して、駆動トルクを制御する手段を備える。
　クランク角加速度を算出する方法は、クランク角加速度を算出することができればよく、例えば、デジタルによる計算や、クランク角センサ１７の測定値から算出されるエンジン１の回転数を周期に変換し、その周波数をＦ／Ｖ変換（パルス周波数を電圧に変換する方法）し、その値を微分して算出するアナログ回路を用いてもよい。
　次に、エンジン１の運転状況に合わせて、クラッチ１６を制御する方法について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、エンジン１の運転状況が通常走行か否かを判断するステップＳ１１を行う。ステップＳ１１で通常走行と判断されると、次に、クラッチ１６が接続されているか否かを判断するステップＳ１２を行う。このステップＳ１２でクラッチ１６の接続が確認されれば、スタートへ戻る。また、クラッチ１６の接続が確認できなければ、次に、クラッチ１６を接続するステップＳ１３を行ってからスタートへ戻る。
　ステップＳ１１で、通常走行でないと判断されると、次に、エンジン１の運転状況が加速時か否かを判断するステップＳ１４を行う。ステップＳ１４で加速時と判断されると、次に、クラッチ１６が切断されているか否かを判断するステップＳ１５を行う。このステップＳ１５でクラッチ１６の切断が確認されれば、スタートへ戻る。また、クラッチ１６の切断が確認できなければ、クラッチ１６を切断するステップＳ１６を行ってからスタートへ戻る。
　ステップＳ１４で、加速時でないと判断されると、次に、エンジン１の運転状況がアイドル時か否かを判断するステップＳ１７を行う。ステップＳ１７でアイドル時と判断されると、次に、アイドルストップが動作しているか否かを判断するステップＳ１８を行う。このステップＳ１８で、アイドルストップが動作していると判断されると、スタートへ戻る。
　ステップＳ１８で、アイドルストップが動作していないと判断されると、次に、クラッチ１６が切断されているか否かを判断するステップＳ１９を行う。このステップＳ１９でクラッチ１６の切断が確認されれば、スタートへ戻る。また、クラッチ１６の切断が確認できなければ、次に、クラッチ１６を切断するステップＳ２０を行ってから、スタートへ戻る。
　ステップＳ１７で、アイドル時でないと判断されるとこの制御方法は完了する。この制御方法において、エンジン１の運転状況を判断する方法として、クランク角センサ１７の検出信号に基づく方法がある。この判断方法に、車速、アクセル開度、又は温度センサの検出信号なども考慮にいれるとよい。
　以上の図３に示す方法によれば、エンジン１の運転状況に合わせて、クラッチ１６を接続、又は、切断することによって、クランクシャフト４周りの有効慣性モーメントを調整すると共に、ベルト駆動装置１３を介して、ギア駆動装置１１へ伝達されるトルクを調整することができる。
　次に、クランク角速度に応じて、電動機１４を力行制御、又は回生制御して、駆動トルクを制御する方法について、図４のフローチャートを参照しながら、説明する。まず、クランク角センサ１７の検出信号から、エンジン１の回転数Ｎを算出し、その回転数Ｎから周期λを算出するステップＳ２１を行う。次に、周期λをＦ／Ｖ変換し、その微分波形である電圧波形Ｖｆを算出するステップＳ２２を行う。次に、その電圧波形Ｖｆで電動機１４を制御するステップＳ２３を行って完了する。
　トルク反力は、慣性モーメントにクランク角加速度を乗じたものである。そこで、クランク角センサ１７の検出信号から周期λ（クランク角速度）算出し、その周期λをＦ／Ｖ変換し、微分波形である電圧波形Ｖｆを求める。この電圧波形Ｖｆを用いて電動機１４を制御すると、電動機１４をクランク角加速度に完全に同期させて、力行駆動、又は回生駆動することができる。
　この方法は、クランク角加速度に応じて、電動機１４を力行、又は回生制御することができればよく、上記の構成に限定しない。例えば、上記の制御方法をＦ／Ｖコンバータ（若しくは、Ｆ／Ｖ変換器と呼ばれる装置）を用いた回路で行ってもよい。
　この図４に示す方法によれば、クランク角加速度に合わせて、言い換えるとエンジン１のトルク変動に合せて、電動機１４を制御することができ、前述した図３に示す方法と合せて行うことで、エンジン１の運転状況に応じたトルク反力を抑制することができる。加えて、ギア駆動装置１１の噛み合い力も低減することができるので、ギアノイズを抑制することができる。
　次に、このエンジン１のトルク反力を低減する原理について、図５を参照しながら説明する。図５に示す回転体２０は、１次バランサー１２と副フライホイール１５とを合わせたものとして説明する。
　ここで、θをクランク角、T（θ）をクランクトルク、Ｔｒをトルク反力、Ｉ１をクランクシャフト４周りの慣性モーメント、Ｉｉをｉ番目の回転体２０の慣性モーメント及びｇｉをｉ番目の回転体２０のギア比とする。トルク反力Ｔｒは次の数式（１）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　このとき、分母の（Ｉ１＋Σｇｉ ２Ｉｉ）が、エンジン１の有効慣性モーメントであり、回転の向きに関係なく全て正の値である。数式（１）からトルク反力Ｔｒは、（Ｉ１＋ΣｇｉＩｉ）が最小となるように、エンジン１とは逆回転の増速された回転体２０を設けることで最小とすることができる。
　数式（１）の分母は、クランクシャフト４周りの有効慣性モーメントであり、その大部分はクランクシャフト４、主フライホイール５、及び図示しないクラッチプレッシャープレートが占める。分子は、各軸の慣性モーメントにギア比、又はプーリー比を乗じたもので、逆転するものがあれば、その値は負となり、分子が小さくなり、トルク反力は小さくなる。
　よって、図１及び図２に示すエンジン１は、１次バランサー１２と副フライホイール１５とで、エンジン１のトルク変動に伴う反力を低減することができる。
　次に、本発明に係る実施の形態のエンジン１の動作について説明する。まず、エンジン１の運転状況が通常走行時の場合について説明する。通常走行時は、図３に示す方法によって、クラッチ１６は接続された状態であり、図５に示すように、１次バランサー１２と副フライホイール１５とが、クランクシャフト４の回転に対して逆回転するので、エンジン１のトルク変動に伴うトルク反力を低減することができる。
　しかし、副フライホイール１５を、ベルト駆動装置１３を介して駆動することで、図６に示すように、ベルト１３ｂのスリップや伸縮を原因とした位相ずれとトルク低下によって、トルク反力を低減させるトルクが低減する。そこで、ＥＣＵ１８がクランク角加速度に応じて、電動機１４を力行制御、又は回生制御して、ベルト駆動によって低下した分（以下、効率低下分という）の駆動トルクを補うことで、トルク反力を低減することができる。
　また、図６に示す副フライホイール１５の駆動トルクのうち、電動機１４が分担していた分の駆動トルクが低減するので、ギア駆動装置１１の噛み合い力を低減することができ、ギアノイズを低減することができる。
　上記の動作は、エンジン１の運転状況が通常走行時のときの動作であるが、トルク変動が顕著となる低速一定走行時に限定して行ってもよい。また、ローリング振動が顕著となるエンジン１の始動時、及び停止時に限定してもよい。その他の走行時は、エンジン１の振動がそれほど大きくならないため、例えば、クラッチ１６を切断し、慣性モーメントを小さくしてもよい。この通常走行時の電動機１４の出力は、効率低下分の駆動トルクを補うだけのため、消費電力を小さくすることができる。
　次に、エンジン１の運転状況が始動時を除く加速時の場合について説明する。加速時は、図３に示す方法によって、クラッチ１６は切断された状態である。エンジン１の運転状況が加速時であれば、トルク反力は小さく、ギア駆動装置１１の噛み合い力も小さい。そのため、副フライホイール１５の駆動トルクは必要なく、クラッチ１６を切断することにより、エンジン加速時の有効慣性モーメントの増加を抑制することができ、エンジン１の加速性能を向上でき、且つ燃費を向上できる。
　次に、エンジン１の運転状況がアイドル時で、且つアイドルストップが動作していない場合について説明する。アイドル時で、且つアイドルストップが動作していない場合は、図３に示す方法によって、クラッチ１６は切断された状態である。クランクシャフト４からの駆動トルクが副フライホイール１５の駆動トルクよりも小さいため、クラッチ１６を切断することにより、１次バランサー１２を駆動するギア駆動装置１１の噛み合い力を低減して、ギアノイズを低減することができる。
　このアイドル時に電動機１４を図４に示す方法で制御することで、エンジン１のトルク変動を抑制することができる。これにより、アイドル時に発生するローリング振動を、電動機１４を単独で駆動して低減することができる。
　さらに、クラッチ１６接続時の力行、又は回生制御による吸収に比べて、電動機１４を駆動させる分、燃費が悪化する可能性があるが、大部分のアイドリングは、アイドリングストップが動作中であり、その影響は少なく、アイドリングストップ中は、一種のデュアルマスフライホイールとして動作するため、トータルの燃費を向上することができる。
　上記のエンジン１は、エンジン１のトルク変動による振動を、クランクシャフト４の回転に対して逆回転する１次バランサー１２と副フライホイール１５を設けることにより低減することができるが、ギア駆動によって１次バランサー１２を駆動することで発生するギアノイズが発生する。
　特に顕著に感じるアイドリング時に第１手段でクラッチ１６を切断し、ギア駆動装置１１の噛み合い力を低減することができるので、ギアノイズの発生を抑制することができる。また、合わせてトルクバランサーとして、電動機１４を第２手段で力行駆動、又は、回生駆動するため、トルク反力を低減し、ローリング振動の低減を図ることができる。
　また、トルク変動による振動が顕著となる低速一定走行時には、第１手段でクラッチ１６を接続し、さらに、ベルト駆動によって低減する効率低下分の駆動トルクを第２手段で補うことができるので、トルク変動を抑制することができる。加えて、このとき、電動機１４の駆動トルク分、ギア駆動装置１１の噛み合い力が低減するので、ギアノイズの発生を抑制することができる。
　加えて、副フライホイール１５を設けることで増加した慣性モーメントを加速時には、第１手段でクラッチ１６を切断することで、クランクシャフト４周りの有効慣性モーメントの増加を抑制することができるので、有効慣性モーメントが増加することで発生する燃費の悪化、及び加速応答の遅れを抑制することができる。
　本発明の内燃機関は、ギア駆動のバランサーで内燃機関の振動を抑制すると共に、振動を抑制するために発生するギアノイズを低減することができるので、特に気筒内圧力が高く、大きなトルク変動が発生するディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの車両に利用することができる。
１　エンジン
２　エンジン本体
３ａ～３ｃ　ピストン
４　クランクシャフト（クランク軸）
１１　ギア駆動装置
１２　１次バランサー（バランサー）
１３　ベルト駆動装置
１４　電動機
１５　副フライホイール（フライホイール）
１６　クラッチ
１７　クランク角センサ
１８　ＥＣＵ（制御装置）

Claims (5)

  1. 　内燃機関のクランク軸からギア駆動装置を介して、該クランク軸の回転に対して逆転するバランサーと、該バランサーからベルト駆動装置を介して、該クランク軸の回転に対して逆転する電動機とを備える内燃機関において、
    　前記電動機の回転軸にクラッチを介してフライホイールを備えると共に、
    　内燃機関の運転状況に合せて、前記クラッチを接続、又は切断すると共に、
    　少なくとも内燃機関の運転状況が通常走行時とアイドル時に、クランク角加速度に応じて、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、前記ベルト駆動装置を介して前記ギア駆動装置へ伝達されるトルクを制御する制御装置を備えることを特徴とする内燃機関。
  2. 　前記ベルト駆動装置が、前記バランサーと一体に回転する第１プーリーと、該第１プーリーからベルト駆動により前記クランク軸の回転よりも増速される第２プーリーとを備え、前記フライホイールを、前記クラッチを介して該第２プーリーと接続することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
  3. 　前記制御装置が、内燃機関の運転状況が通常走行時に、前記クラッチを接続すると共に、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、前記ベルト駆動装置によって低減する前記フライホイールのトルクを補う手段と、
    　アイドリングストップを除くアイドル時に、前記クラッチを切断すると共に、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、前記クランク軸のトルク反力を低減する手段と、
    　始動時を除く加速時に、前記クラッチを切断して、前記クランク軸周りの有効慣性モーメントを低減する手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
  4. 　内燃機関のクランク軸からギア駆動され、該クランク軸の回転に対して逆転するバランサーと、該バランサーからベルト駆動され、該クランク軸の回転に対して逆転する電動機と、該電動機の回転軸にクラッチを介してフライホイールを備える内燃機関の制御方法であって、
    　内燃機関の運転状況に合せて、前記クラッチを接続、又は切断し、
    　少なくとも内燃機関の運転状況が通常走行時とアイドル時に、クランク角加速度に応じて、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、ギア駆動にかかるトルクを制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。
  5. 　内燃機関の運転状況が通常走行時に、前記クラッチを接続すると共に、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、ベルト駆動によって低減する前記フライホイールのトルクを補い、
    　アイドリングストップを除くアイドル時に、前記クラッチを切断すると共に、前記電動機を力行駆動、又は回生駆動して、前記クランク軸のトルク反力を低減し、
    　始動時を除く加速時に、前記クラッチを切断して、前記クランク軸周りの有効慣性モーメントを低減することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御方法。
PCT/JP2012/080071 2012-01-19 2012-11-20 内燃機関とその制御方法 WO2013108481A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/369,367 US9217366B2 (en) 2012-01-19 2012-11-20 Internal combustion engine and control method therefor
EP12866200.4A EP2806152B1 (en) 2012-01-19 2012-11-20 Internal combustion engine and control method therefor
CN201280067466.2A CN104053898B (zh) 2012-01-19 2012-11-20 内燃机及其控制方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-008920 2012-01-19
JP2012008920A JP5880067B2 (ja) 2012-01-19 2012-01-19 内燃機関とその制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013108481A1 true WO2013108481A1 (ja) 2013-07-25

Family

ID=48798918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/080071 WO2013108481A1 (ja) 2012-01-19 2012-11-20 内燃機関とその制御方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9217366B2 (ja)
EP (1) EP2806152B1 (ja)
JP (1) JP5880067B2 (ja)
CN (1) CN104053898B (ja)
WO (1) WO2013108481A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9174508B2 (en) * 2013-03-15 2015-11-03 Levant Power Corporation Active vehicle suspension
JP6194746B2 (ja) * 2013-10-23 2017-09-13 いすゞ自動車株式会社 振動低減装置、内燃機関、及び内燃機関の制御方法
CN105626236B (zh) * 2014-11-26 2019-03-29 上海通用汽车有限公司 车用涡轮增压发动机总成
JP6365840B2 (ja) * 2014-12-22 2018-08-01 三菱自動車工業株式会社 内燃機関のバランサ装置
KR102408785B1 (ko) * 2015-01-12 2022-06-14 툴라 테크놀로지, 인크. 스킵 파이어 엔진 제어 시스템에서의 소음, 진동 및 잡소리 감소
WO2018042267A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 Brp Us Inc. Internal combustion engine assembly having a flywheel
JP6866996B2 (ja) * 2016-09-23 2021-04-28 株式会社石川エナジーリサーチ エンジン
CN106428013B (zh) * 2016-10-27 2018-12-18 同济大学 一种基于曲轴停机位置控制的增程器启动主动抑振方法
CN111886150A (zh) * 2018-02-27 2020-11-03 图拉技术公司 通过电动机/发电机控制来减轻动力传动系与附件的扭转振荡
CN108812598B (zh) * 2018-06-04 2021-07-27 合肥工业大学 一种智能化枸杞园移动喷雾平台遥控启停系统
US11181172B2 (en) * 2018-06-14 2021-11-23 Mando Corporation Belt drive mechanism with gear back-up
CN108974310A (zh) * 2018-07-12 2018-12-11 合肥优世达科技有限公司 一种双动力源船舶底吸式推进装置
DE102019100968A1 (de) * 2019-01-16 2020-07-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur aktiven Dämpfung einer Startresonanz eines Torsionsdämpfers beim Start eines Verbrennungsmotors
US11555461B2 (en) 2020-10-20 2023-01-17 Tula Technology, Inc. Noise, vibration and harshness reduction in a skip fire engine control system
JP7322913B2 (ja) * 2021-03-24 2023-08-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のローリング振動低減装置
CN114274963B (zh) * 2021-12-30 2024-03-01 河北工业大学 一种抑制三缸发动机式增程器系统扭转振动的方法及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB121045A (en) 1918-02-28 1918-12-05 Richard Henry Annison Improvements in or relating to Darts for the use of Airmen.
JPH0735198A (ja) * 1993-07-16 1995-02-03 Mitsubishi Motors Corp 多気筒エンジンの振動低減機構制御装置
JPH1182094A (ja) * 1997-09-02 1999-03-26 Nissan Motor Co Ltd エンジンのトルク変動低減装置
JPH11351333A (ja) * 1998-06-12 1999-12-24 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のロール振動低減装置
JP2000248958A (ja) 1999-02-26 2000-09-12 Nissan Motor Co Ltd エンジンの振動低減装置
JP2006046456A (ja) 2004-08-03 2006-02-16 Nissan Motor Co Ltd バランサ装置
JP2010261566A (ja) * 2009-05-11 2010-11-18 Isuzu Motors Ltd 可変フライホイールの制御装置
JP2011122566A (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 Isuzu Motors Ltd エンジンの振動低減装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3145695A (en) * 1960-06-08 1964-08-25 Gen Motors Corp Cylinder block for an internal combustion engine
AU2253667A (en) * 1967-09-27 1968-12-05 Vibrationless engines
JPH0221045A (ja) * 1988-07-06 1990-01-24 Honda Motor Co Ltd 内燃機関のバランサ装置
JP3206049B2 (ja) * 1991-11-15 2001-09-04 株式会社日本自動車部品総合研究所 エンジントルク変動吸収装置
US6056662A (en) * 1993-07-29 2000-05-02 Fini, Jr.; Anthony W. Reverse output from a differential coupled to a flywheel
DE19922585B4 (de) * 1998-05-19 2010-03-18 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama-shi Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Reduzieren der Schwingungen eines Schwingungssystems
EP1112020A1 (en) * 1998-09-09 2001-07-04 U.S. Army Institute of Surgical Research Method for monitoring arterial oxygen saturation
JP3705137B2 (ja) * 2001-02-22 2005-10-12 マツダ株式会社 エンジンのバランサシャフト装置
GB0116450D0 (en) * 2001-07-05 2001-08-29 Ricardo Consulting Eng Reciprocating Piston Engines
GB0118478D0 (en) * 2001-07-28 2001-09-19 Cummins Engine Co Ltd Balancer shaft assembly
US7284518B2 (en) * 2005-09-13 2007-10-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Drive plate assembly and method of assembling a powertrain
EP2179199A1 (en) * 2007-08-01 2010-04-28 Husqvarna AB Gear shift arrangement for a vehicle
JP2011094567A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関
JP2011163252A (ja) * 2010-02-12 2011-08-25 Honda Motor Co Ltd エンジン

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB121045A (en) 1918-02-28 1918-12-05 Richard Henry Annison Improvements in or relating to Darts for the use of Airmen.
JPH0735198A (ja) * 1993-07-16 1995-02-03 Mitsubishi Motors Corp 多気筒エンジンの振動低減機構制御装置
JPH1182094A (ja) * 1997-09-02 1999-03-26 Nissan Motor Co Ltd エンジンのトルク変動低減装置
JPH11351333A (ja) * 1998-06-12 1999-12-24 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のロール振動低減装置
JP2000248958A (ja) 1999-02-26 2000-09-12 Nissan Motor Co Ltd エンジンの振動低減装置
JP2006046456A (ja) 2004-08-03 2006-02-16 Nissan Motor Co Ltd バランサ装置
JP2010261566A (ja) * 2009-05-11 2010-11-18 Isuzu Motors Ltd 可変フライホイールの制御装置
JP2011122566A (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 Isuzu Motors Ltd エンジンの振動低減装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2806152A4

Also Published As

Publication number Publication date
US20140366832A1 (en) 2014-12-18
EP2806152A1 (en) 2014-11-26
EP2806152B1 (en) 2018-01-10
CN104053898A (zh) 2014-09-17
EP2806152A4 (en) 2017-01-11
US9217366B2 (en) 2015-12-22
CN104053898B (zh) 2016-09-07
JP5880067B2 (ja) 2016-03-08
JP2013148004A (ja) 2013-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5880067B2 (ja) 内燃機関とその制御方法
US8700243B2 (en) Vehicle control device
WO2014039846A2 (en) Active torque ripple rectifier
US20110245033A1 (en) Vehicular hybrid drive system
JP2010023790A (ja) 電動機の制御装置
WO2013114569A1 (ja) 制振制御装置
JP2011031868A (ja) ハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法
WO2014174355A2 (en) Control apparatus for hybrid vehicle and control method therefor
JP5831317B2 (ja) 内燃機関とその制御方法
WO2011125222A1 (ja) 車両の駆動力制御装置
JP6036990B2 (ja) 内燃機関の停止制御装置
JP5234443B2 (ja) 駆動制御装置及び駆動制御方法
JP5553162B2 (ja) 制御装置
US8574120B2 (en) Vehicle driving system control apparatus
US11014550B2 (en) Disturbance mitigation techniques for hybrid power-split transmissions
JP5906852B2 (ja) 内燃機関とその制御方法
JP2016187976A (ja) ワンウェイクラッチを備える駆動制御装置
JP6194746B2 (ja) 振動低減装置、内燃機関、及び内燃機関の制御方法
JP2005121147A (ja) 内燃機関の振動低減装置
JP2001234836A (ja) 常時噛み合い式スタータ機構
JP6447344B2 (ja) ハイブリッド車両の制御装置
JP2000032607A (ja) ハイブリッド車両における駆動系の制振装置
JP6369387B2 (ja) ハイブリッド車両の制御装置
JP2012131252A (ja) ハイブリッド自動車
WO2015020061A1 (ja) ハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの動力伝達方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12866200

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14369367

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012866200

Country of ref document: EP