JPH0385329A - Torque pulsation control device for internal combustion engine - Google Patents
Torque pulsation control device for internal combustion engineInfo
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- 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
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- F02B75/06—Engines with means for equalising torque
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、自動車用のガソリンエンジンなどの内燃機関
のトルク脈動抑制装置に係り、特に、アイドル運転時で
のｌ燃焼サイクル内でのトルク脈動の抑制に好適な内燃
機関のトルク脈動制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a torque pulsation suppressing device for an internal combustion engine such as a gasoline engine for automobiles, and particularly relates to a device for suppressing torque pulsation within a combustion cycle during idling operation. The present invention relates to a torque pulsation control device for an internal combustion engine suitable for suppressing.
近年、自動車の性能向上に対する要求は、ますます高度
化し、特に乗り心地の改善には細かな配慮が求められる
ようになり、このような項目の一例として、エンジン振
動の低減がある。In recent years, demands for improving the performance of automobiles have become increasingly sophisticated, and in particular, careful consideration has been required to improve ride comfort, and one example of such items is reduction of engine vibration.
ところで、このエンジンの振動は、特にアイドル運転時
に問題になるものであり、そのため、バッテリ充電用と
してエンジンに装備されている発電機を用い、この発電
機を、エンジンのストローク（行程）が燃焼行程にある
ときにはトルクを吸収するように発電動作させ、圧縮行
程ではトルクを付加するように電動動作させることによ
りトルク脈動を抑制する装置が、従来から提案されてお
り、その例を特開昭６１−８１９２２号公報にみること
ができる。By the way, this engine vibration is a problem, especially during idling, so we use a generator installed in the engine to charge the battery, and this generator is operated so that the stroke of the engine is equal to the combustion stroke. A device that suppresses torque pulsation by generating electricity to absorb torque during the compression stroke and performing electric operation to add torque during the compression stroke has been proposed. It can be found in JP 81922.
上記従来技術は、バッテリ充電用発電機をバッテリを電
源として電動動作させているため、このときに得られる
トルク付加能力が、発電動作時でのトルク吸収能力に比
してかなり低下してしまう点について配慮がされておら
ず、充分なトルク脈動の抑制機能を得るという点で問題
があった。In the conventional technology described above, since the battery charging generator is operated electrically using the battery as a power source, the torque addition capacity obtained at this time is considerably lower than the torque absorption capacity during power generation operation. However, there was a problem in obtaining a sufficient torque pulsation suppressing function.
つまり、発電機を電動機として動作させたときには、発
電機として動作させたときでの端子電圧よりも高い端子
電圧で動作させなければ、はぼ同じトルク量が得られな
いのにもかかわらず、従来技術では、バッテリの端子電
圧以下で電動動作させることになり、この結果、充分な
トルク付加量が得られなくなってしまうのである。In other words, when operating a generator as an electric motor, you cannot obtain approximately the same amount of torque unless you operate it at a higher terminal voltage than when operating as a generator. In this technology, electric operation is performed at a voltage lower than the terminal voltage of the battery, and as a result, a sufficient amount of torque cannot be obtained.
本発明の目的は、エンジンが圧縮行程にあるときでのト
ルク付加量が充分に得られ、アイドル運転時でのトルク
脈動の適切な抑制が可能で、エンジンの振動を確実に抑
えることができるようにした内燃機関のトルク脈動１Ｍ
部装置を提供することにある。The purpose of the present invention is to obtain a sufficient amount of additional torque when the engine is in the compression stroke, to appropriately suppress torque pulsation during idling operation, and to reliably suppress engine vibration. Torque pulsation of an internal combustion engine with
The objective is to provide the following equipment.
上記目的は、バッテリ充電用の発電機とは独立した発電
動機と、この発電動機で充放電されるコンデンサを用い
ることにより達成される。The above object is achieved by using a generator independent of the generator for charging the battery and a capacitor that is charged and discharged by the generator.
発電動機がバッテリ充電用とは独立し、且つ、そのエネ
ルギーの蓄積もバッテリではなくて別途膜けであるコン
デンサによっているため、バッテリの端子電圧よりも高
い電圧の発電動機が使用出来、トルク脈動抑制に必要な
トルクの吸収量と発生量が充分に得られ、エンジンの振
動を確実に抑えることが出来る。Since the generator is independent from the one used to charge the battery, and the energy is stored not in the battery but in a capacitor with a separate membrane, a generator with a voltage higher than the terminal voltage of the battery can be used, suppressing torque pulsation. The required amount of torque absorption and generation can be obtained sufficiently, and engine vibration can be reliably suppressed.
以下、本発明による内燃機関のトルク脈動制御装置につ
いて、図示の実施例により詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The torque pulsation control device for an internal combustion engine according to the present invention will be explained in detail below using illustrated embodiments.
第１図は本発明の一実施例で、図において、１は回転電
機（発電動機）で、電機子コイル２と界磁コイル３とを
備え、周知の充電用発電機に類似した３相交流回転電機
で構成されており、エンジンの出力軸、例えばクランク
軸に対してトルク伝達関係に結合されている。そして、
その定格端子電圧は、例えば４８Ｖの直流出力電圧Ｖｏ
（後述）が得られるように、所定値に選ばれている。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a rotating electrical machine (generator), which is equipped with an armature coil 2 and a field coil 3, and is similar to a well-known charging generator with a three-phase AC power generator. It is composed of a rotating electric machine, and is connected to the output shaft of the engine, such as the crankshaft, in a torque transmitting relationship. and,
Its rated terminal voltage is, for example, 48V DC output voltage Vo.
(described later) is selected to be a predetermined value.
４は整流回路で、６個のダイオードＤ１〜Ｄ６からなる
３相全波整梳回路で構成され、電機子コイル２から供給
される３相交流を整流して４８Ｖの直流出力電圧Ｖ０を
出力する働きをする。4 is a rectifier circuit, which is composed of a three-phase full-wave rectifying circuit consisting of six diodes D1 to D6, and rectifies the three-phase AC supplied from the armature coil 2 to output a DC output voltage V0 of 48V. do the work.
５は十電源蒜、６は一電源線、７は出力電圧調整回路で
、発電動機１の界磁コイル３は、出力電圧調整回路７内
のトランジスタＴ１を介して、これらの電源線５．６の
間に接続されている。そして、この発電動機１の出力電
圧は、この出力電圧調整回路７に接続されている可変抵
抗８により任意に調整し得るようになっている。5 is a power source, 6 is a power line, 7 is an output voltage adjustment circuit, and the field coil 3 of the generator 1 is connected to these power lines 5.6 through the transistor T1 in the output voltage adjustment circuit 7. connected between. The output voltage of the generator 1 can be arbitrarily adjusted by a variable resistor 8 connected to the output voltage adjustment circuit 7.
９は蓄電回路で、コンデンサＣ１，Ｃ２、トランジスタ
Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、それにダイオードＤ７、Ｄ８などで
構成され、充電時にはトランジスタＴ２、Ｔ３だけを導
通させ、これにより電源線５．６間にコンデンサＣ１、
Ｃ２を並列に接続して電圧Ｖ。にまで充電し、他方、放
電時には、トランジスタＴ４だけを導通させ、これによ
り、コンデンサＣ１と０２を直列に電源線５．６に接続
し、充電電圧Ｖａの約２倍の電圧２ＶＱを電圧線５．６
間に供給するように動作する。なお、ダイオードＤ７、
Ｄ８の機能については後述する。Reference numeral 9 denotes a storage circuit, which is composed of capacitors C1 and C2, transistors T2, T3, T4, and diodes D7 and D8, etc. When charging, only transistors T2 and T3 are made conductive, and as a result, capacitor C1 is connected between power supply lines 5 and 6. ,
Connect C2 in parallel to obtain voltage V. On the other hand, when discharging, only the transistor T4 is made conductive, thereby connecting the capacitors C1 and 02 in series to the power supply line 5.6, and applying a voltage 2VQ, which is approximately twice the charging voltage Va, to the voltage line 5. .6
It operates to supply in between. Note that the diode D7,
The functions of D8 will be described later.
１０は電動機駆動回路で、６個のトランジスタＴ５〜Ｔ
ＩＯを備え、図示してない制御回路から供給される制御
信号により制御され、発電動機１の電機子コイル２に３
相交流電力を供給するためのインバータとして動作する
。なお、抵抗Ｒ１は、この電動機駆動回路１０に電源［
５，６から流れ込む直流電流の検出用である。10 is a motor drive circuit, which includes six transistors T5 to T.
It is controlled by a control signal supplied from a control circuit (not shown), and the armature coil 2 of the generator 1 is
Operates as an inverter to supply phase alternating current power. Note that the resistor R1 connects this motor drive circuit 10 to a power source [
This is for detecting the direct current flowing from 5 and 6.
１１はスイッチで、回転電機１による電動動作だけを停
止させるために設けてあり、図示の位置と反対に切換え
ると電動動作は停止される。Reference numeral 11 denotes a switch, which is provided to stop only the electric operation by the rotating electrical machine 1, and when switched to the opposite position to the illustrated position, the electric operation is stopped.
１２は回転位置検出回路で、回転電機１の回転軸の回転
位置を検出して、この回転電機１を電動機として動作さ
せる働きをする。Reference numeral 12 denotes a rotational position detection circuit that detects the rotational position of the rotating shaft of the rotating electrical machine 1 and operates the rotating electrical machine 1 as an electric motor.
１３はクランク角センサで、エンジンのクランク軸の回
転角位置を検出する働きをする。なお、このようなセン
サは周知である。A crank angle sensor 13 serves to detect the rotational angular position of the engine crankshaft. Note that such sensors are well known.
１４は充電用の発電機で、周知のとおり、エンジンによ
り駆動され、バッテリ１５を充電し、車両用電装品１６
に電力を供給する働きをするものである。なお、このバ
ッテリ１５の端子電圧は、例えば１２Ｖである。Reference numeral 14 denotes a charging generator, which, as is well known, is driven by the engine, charges the battery 15, and supplies electrical equipment 16 for the vehicle.
It functions to supply electricity to the Note that the terminal voltage of this battery 15 is, for example, 12V.
なお、１７は充電タイミング回路、１８は予備励磁回路
、１９．２０は外部負荷用スイッチ、それに２１は外部
負荷であるが、これらについても、詳細は後述する。な
お、外部負荷用スイッチ１９．２０は上記したスイッチ
１１と連動して操作される。Note that 17 is a charging timing circuit, 18 is a preliminary excitation circuit, 19.20 is an external load switch, and 21 is an external load, which will also be described in detail later. Note that the external load switches 19 and 20 are operated in conjunction with the switch 11 described above.
第２図は出力電圧調整回路７の詳細回路図で、定電圧回
路２２から供給される所定電圧の定電圧出力２３により
動作する三角波発生回路２４とオペアンプ０ＰＡＬ、そ
れにコンパレータＣＯＭＩを備え、電源ＮＡ５の電圧に
応じてデユーティが変化する矩形波信号をトランジスタ
Ｔ１に供給し、回転電機１の界磁コイル３に流れる界磁
電流をオン・オフデユーティ制御し、電源線５の電圧Ｖ
。FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the output voltage adjustment circuit 7, which includes a triangular wave generation circuit 24 operated by a constant voltage output 23 of a predetermined voltage supplied from a constant voltage circuit 22, an operational amplifier 0PAL, and a comparator COMI. A rectangular wave signal whose duty changes according to the voltage is supplied to the transistor T1, and the field current flowing through the field coil 3 of the rotating electric machine 1 is controlled on/off duty, and the voltage V of the power supply line 5 is controlled.
.
が所定値、つまり４８Ｖに保たれるようにする。is maintained at a predetermined value, that is, 48V.
オペアンプ０ＰＡＬの非反転入力には、抵抗Ｒ２、Ｒ３
で分圧された電源線５の電圧が、そして反転入力には抵
抗Ｒ４、Ｒ５で分圧された定電圧出力２３がそれぞれ入
力されているから、このオペアンプ０ＰＡＬの出力には
、電源線５の電圧に比例した電圧出力Ｅ５が現われてい
る。The non-inverting input of the operational amplifier 0PAL has resistors R2 and R3.
Since the voltage of the power line 5 divided by the voltage is input to the inverting input, and the constant voltage output 23 divided by the resistors R4 and R5 is input to the inverting input, the output of the operational amplifier 0PAL is the voltage of the power line 5. A voltage output E5 proportional to the voltage appears.
そこで、コンパレータＣＯＭＩは、このオペアンプ○Ｐ
ＡＬの出力と三角波発生回路２４の出力である三角波信
号Δとを比較し、この三角波信号Δのレベルが電圧出力
Ｅ５のレベルよりも高くなっているとき出力を発生する
ように動作し、この結果、抵抗Ｒ８を介してトランジス
タＴ１に、電源ＩＩ＋！５の電圧に比例したパルス幅を
有する矩形波信号が供給されることになり、上記した界
磁電流のオン・オフデユーティ制御が得られ、電源線５
の電圧Ｖ。を一定に保つ制御が働くことになる。Therefore, the comparator COMI uses this operational amplifier ○P.
The output of AL is compared with the triangular wave signal Δ which is the output of the triangular wave generating circuit 24, and when the level of the triangular wave signal Δ is higher than the level of the voltage output E5, the output is generated. , to the transistor T1 via the resistor R8, the power supply II+! A rectangular wave signal having a pulse width proportional to the voltage of power supply line 5 is supplied, and the on/off duty control of the field current described above is obtained.
voltage V. A control system will be in place to keep this constant.
そして、このとき、抵抗Ｒ５には可変抵抗８が並列接続
されているから、結局、この可変抵抗８を調整すること
により、電圧■。を所定値に調節することができる。At this time, since the variable resistor 8 is connected in parallel to the resistor R5, by adjusting the variable resistor 8, the voltage . can be adjusted to a predetermined value.
第３図は制御回路の一実施例を示した回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing one embodiment of the control circuit.
クランク角センサ１３の出力は抵抗Ｒ２８を介してフォ
トカプラＰＣＩに供給され、これにより電気的なアイソ
レーションを取る。The output of the crank angle sensor 13 is supplied to the photocoupler PCI via a resistor R28, thereby providing electrical isolation.
このクランク角センサ１３は、エンジンが燃焼行程にあ
るときと圧縮行程にあるときとを識別して検出するため
のもので、第４図の■に示すように、燃焼行程ではレベ
ルＨを、そして圧縮行程ではレベルＬになる信号を発生
するようになっている。なお、この実施例では４シリン
ダのエンジンを想定しているので、エンジンのクランク
軸が１８０″回転する毎にレベルＨとレベルＬとに変化
する信号になっている。This crank angle sensor 13 is for distinguishing and detecting when the engine is in the combustion stroke and when it is in the compression stroke. During the compression stroke, a signal of level L is generated. Since this embodiment assumes a 4-cylinder engine, the signal changes between level H and level L every time the engine crankshaft rotates 180''.
フォトカプラＰＣＩの出力に得られたクランク角センサ
１３の出力信号は、とりあえず、トランジスタＴ２２に
より増幅され、信号ＣＬとなる。The output signal of the crank angle sensor 13 obtained from the output of the photocoupler PCI is first amplified by the transistor T22 and becomes a signal CL.
まず、蓄電回路９のトランジスタＴ２とＴ３の制御信号
を得るため、信号ＣＬは、さらにトランジスタＴ２３、
Ｔ２４で増幅されてがら抵抗Ｒ３３、Ｒ３４を介してト
ランジスタＴ２とＴ３のエミッタに供給される。First, in order to obtain control signals for transistors T2 and T3 of power storage circuit 9, signal CL is further applied to transistors T23 and T3.
The signal is amplified by T24 and supplied to the emitters of transistors T2 and T3 via resistors R33 and R34.
従って、これらのトランジスタＴ２、Ｔ３の動作タイミ
ングは、第４図の■に示すようになり、エンジンが燃焼
行程にあるときだけオンするように制御される。Therefore, the operation timings of these transistors T2 and T3 are as shown in (■) in FIG. 4, and they are controlled so that they are turned on only when the engine is in the combustion stroke.
次に、信号ＣＬは、蓄電回路９のトランジスタＴ４の制
御信号を得るため、抵抗Ｒ４３を介して、電流制御回路
２９内のトランジスタＴ２５のエミッタに供給される。Next, signal CL is supplied to the emitter of transistor T25 in current control circuit 29 via resistor R43 in order to obtain a control signal for transistor T4 of power storage circuit 9.
この電流制御回路２９はトランジスタＴ４を導通させる
べき期間中に、このトランジスタＴ４をオン・オフデユ
ーティ制御させ、これにより回転電機１が電動動作して
いるときでの電流値を、電源ｆＪ１５の電圧変動にかか
わらず、所定の一定値に制御する働きをするもので、こ
のため、オペアンプ０ＰＡ２とコンパレータＣ０Ｍ２．
それに三角波発生回路２８を有し、抵抗ＲＯＯとＲＯＩ
で分圧した電圧をオペアンプ○ＰＡ２の非反転入力に供
給し、この電圧が増加するにしたがってパルスデューテ
ィが減少するよに制御される矩形波信号発生し、それを
抵抗３９を介して接続点Ｐ１に出力するようになってい
る。This current control circuit 29 controls the on/off duty of the transistor T4 during the period when the transistor T4 is to be conductive, thereby changing the current value when the rotating electric machine 1 is in electric operation according to the voltage fluctuation of the power source fJ15. However, the operational amplifier 0PA2 and the comparator C0M2.
It has a triangular wave generating circuit 28, and resistors ROO and ROI
The divided voltage is supplied to the non-inverting input of the operational amplifier ○PA2, and as this voltage increases, a rectangular wave signal is generated which is controlled so that the pulse duty decreases, and it is passed through the resistor 39 to the connection point P1. It is designed to output to .
しかして、この接続点ＰＬには、上記したトランジスタ
Ｔ２５のコレクタが接続されており、このトランジスタ
Ｔ２５は、上記したように、クランク角センサ１３から
の信号ＣＬが供給されており、このため、この信号がレ
ベルＨのときに導通するようになっているから、結局、
この接続点Ｐ工には、エンジンが圧縮行程にあるときだ
けオン・オフする信号が現われることになり、これがト
ランジスタＴ２６、Ｔ２７と抵抗Ｒ４０，Ｒ４１、Ｒ４
２とを介してトランジスタＴ４のエミッタに供給される
ので、このトランジスタＴ４は第４図の■で示すタイミ
ングでオン・オフ動作することになる。The collector of the above-mentioned transistor T25 is connected to this connection point PL, and this transistor T25 is supplied with the signal CL from the crank angle sensor 13 as described above, and therefore, this Since it is designed to conduct when the signal is at level H, in the end,
A signal that turns on and off appears at this connection point P only when the engine is in the compression stroke, and this is connected to transistors T26 and T27 and resistors R40, R41, and R4.
2 to the emitter of the transistor T4, the transistor T4 is turned on and off at the timing shown by ■ in FIG.
ここで、回転位置検出回路１２について説明する。Here, the rotational position detection circuit 12 will be explained.
上記したように、回転電機１は、３相の同期機構成にな
っているので、これを直流電力により電動機として動作
させるためには、その回転子の回転位置を検出して電機
子コイル２の各相の電流を切換えてやらなければならな
い。そこで、この回転電機１の回転軸には、所定の形状
の遮光円板が取付けられており、この遮光円板による遮
光位置（又は遮光されない位置）を、回転位置検出回路
１２内の発光ダイオードＰＤＩ、ＰＯ２、ＰＯ３と、フ
ォトトランジスタＰＴＩ、ＰＴ２、ＰＴ３との組み合わ
せにより光電的に検出して回転位置を検出するようにな
っている。なお、この技法は、いわゆるブラシレスＤＣ
モータとして周知である。As mentioned above, the rotating electrical machine 1 has a three-phase synchronous machine configuration, so in order to operate it as a motor using DC power, the rotational position of the rotor is detected and the armature coil 2 is The current of each phase must be switched. Therefore, a light-shielding disc having a predetermined shape is attached to the rotating shaft of the rotating electric machine 1, and the light-shielding position (or the position where the light is not shielded) by the light-shielding disc is determined by the light-emitting diode PDI in the rotational position detection circuit 12. , PO2, PO3 and phototransistors PTI, PT2, PT3, the rotational position is detected photoelectrically. Note that this technique is a so-called brushless DC
It is well known as a motor.
２６はロジック回路で、回転位置検出回路１２から構成
される装置検出信号から、３相の巻線構造を有する電機
子コイル２に所定の位相の電流を供給するのに必要な信
号を発生する働きをする。Reference numeral 26 denotes a logic circuit, which functions to generate a signal necessary for supplying a current of a predetermined phase to the armature coil 2 having a three-phase winding structure from the device detection signal constituted by the rotational position detection circuit 12. do.
２７はドライブ回路で、６個のインヒビット付バッファ
ＢＬ〜Ｂ６とトランジスタＴ１２〜Ｔ２０、それに抵抗
Ｒ１３〜Ｒ２５で構成され、ロジック回路２６の出力信
号を増幅して電動機駆動回路１０内のインバータを構成
するトランジスタＴ５〜Ｔ１０に供給する働きをする。A drive circuit 27 is composed of six inhibit buffers BL to B6, transistors T12 to T20, and resistors R13 to R25, and amplifies the output signal of the logic circuit 26 to form an inverter in the motor drive circuit 10. It serves to supply transistors T5 to T10.
トランジスタＴ２１は、回転電機１が電動動作するタイ
ミングを、クランク角センサ１３からの信号ＣＬにより
制御するため、インヒビット付バッファ８１〜Ｂ６にイ
ンヒビット信号を供給する働きをするもので、このため
、抵抗Ｒ２１を介して信号ＣＬを入力し、これにより第
４図の■に示すようにオン・オフ制御され、オフ状態で
バッファ８１〜Ｂ６をインヒビットして回転電機１が電
動動作するのを禁止し、オン状態でだけ電動動作が可能
になるように制御する。The transistor T21 functions to supply an inhibit signal to the inhibit buffers 81 to B6 in order to control the timing of electric operation of the rotating electric machine 1 using the signal CL from the crank angle sensor 13. The signal CL is inputted through the circuit, and the on/off control is performed as shown in (■) in FIG. control so that electric operation is possible only in certain conditions.
なお、上記したスイッチ１１は、クランク角センサ１３
からの信号ＣＬと無関係に、常時、回転電機１を発電動
作に保つためのもので、図示と反対に切換えるとトラン
ジスタＴ２１のコレクタがオープンになるため、上記し
たバッファ８１〜Ｂ６のインヒビットは得られなくなり
、電動動作が禁止されたままになるのである。このとき
、同時にダイオードＤ９を通してコンパレータＣＯＭ２
の出力が現われる接続点Ｐ１をアースし、蓄電回路９（
第１図）のトランジスタＴ４がオンになるのを禁止し、
これにより２個のコンデンサＣ１、Ｃ２は電源線５．６
間に並列接続されたままに保たれる。なお、このときの
コンデンサＣ１とＣ２の導電路は、ダイオードＤ７とＤ
８により形成される。Note that the above-described switch 11 is connected to the crank angle sensor 13.
This is to keep the rotating electrical machine 1 in a power generating operation at all times, regardless of the signal CL from Therefore, electric operation remains prohibited. At this time, the comparator COM2 simultaneously passes through the diode D9.
Ground the connection point P1 where the output of the power storage circuit 9 (
prohibiting transistor T4 of FIG. 1) from turning on;
This allows the two capacitors C1 and C2 to connect to the power line 5.6
remain connected in parallel. Note that the conductive path between capacitors C1 and C2 at this time is through diodes D7 and D.
8.
上記したように、このスイッチ１１は、スイッチ１９．
２０と連動しており、従って、この実施例によれば、外
部負荷２１に電力を供給するときには、回転電機１は連
続的に発電動作にされ、これにより、バッテリ１５より
も高い電圧、例えば４８Ｖの電気機器を外部負荷２１と
じて使用することができる。As mentioned above, this switch 11 is connected to switch 19.
Therefore, according to this embodiment, when supplying power to the external load 21, the rotating electric machine 1 is continuously operated to generate electricity, thereby generating a voltage higher than that of the battery 15, for example, 48V. electrical equipment can be used together with the external load 21.
次に、これら第１図、第２図、第３図の実施例の全体と
しての動作について、第４図のタイミングチャートによ
り説明する。なお、第３図に記載の構成要素のち、いく
つかの抵抗素子については、説明を省略しである。Next, the overall operation of the embodiments shown in FIGS. 1, 2, and 3 will be explained with reference to the timing chart shown in FIG. It should be noted that explanations of some resistance elements other than the constituent elements shown in FIG. 3 will be omitted.
エンジンが回転するにつれて、クランク角センサ１３か
らは、第４図の■に示すように、エンジンの燃焼行程で
はレベルＨに、そして圧縮行程ではレベルＬになる信号
ＣＬが発生する。As the engine rotates, the crank angle sensor 13 generates a signal CL that goes to level H during the combustion stroke of the engine and to level L during the compression stroke, as shown in (■) in FIG.
そして、この結果、蓄電回路９内のトランジスタＴ２と
Ｔ３は、この信号ＣＬに同期して、第４図の■に示すよ
うにオン・オフし、他方、トランジスタＴ４は同図■に
示すようにオン・オフする６従って、この蓄電回路９内
のコンデンサＣ１゜Ｃ２は、エンジンが燃焼行程にある
ときには、電源Ｍ５．６の間に並列に接続され、圧縮行
程では直列に接続されることになる。As a result, transistors T2 and T3 in the power storage circuit 9 are turned on and off as shown in ■ in FIG. 4 in synchronization with this signal CL, while transistor T4 is turned on and off as shown in ■ in the same figure. 6. Therefore, when the engine is in the combustion stroke, the capacitors C1 and C2 in the power storage circuit 9 are connected in parallel with the power source M5.6, and in the compression stroke, they are connected in series. .
一方、これと並行して、ドライブ回路２７のトランジス
タＴ２１は、第４図の■に示すよう１こ、エンジンが燃
焼行程にあるときにはオフし、圧縮行程ではオンされ、
この結果、電動機駆動回路ＩＯ内のトランジスタＴ５〜
ＴＩＯは、エンジンが燃焼行程にあるときには、全てオ
フしたままにされ、圧縮行程でだけインバータ動作を行
なうためにオン・オフ制御されることになる。Meanwhile, in parallel with this, the transistor T21 of the drive circuit 27 is turned off when the engine is in the combustion stroke, and turned on in the compression stroke, as shown in (■) in FIG.
As a result, transistors T5~ in the motor drive circuit IO
The TIO is kept completely off when the engine is in the combustion stroke, and is controlled on and off to perform inverter operation only during the compression stroke.
既に説明したように、回転電機１の界磁コイル３には、
常時、出力電圧調整回路７により所定値の励磁電流が供
給されている。As already explained, the field coil 3 of the rotating electric machine 1 includes:
An excitation current of a predetermined value is always supplied by the output voltage adjustment circuit 7.
そこで、まず、電動機駆動回路１０のトランジスタＴ５
〜ＴＩＯが全てオフされている、エンジンの燃焼行程期
間では、この回転電機１は発電機として動作し、蓄電回
路９内の電源線５．６間に並列接続されているコンデン
サＣ１，Ｃ２を４８Ｖの電圧Ｖ。により充電し、これに
より、エンジンから所定の量のトルクを吸収する６
次に、電動機駆動回路１内のトランジスタＴ５〜ＴＩＯ
がドライブ回路２７から供給されている信号によりオン
・オフ動作している、エンジンが圧縮行程にある期間で
は、蓄電回路９内のコンデンサＣ１、Ｃ２は電源１ｔｉ
５．６間に直列接続されているから、これらの電ＷＩａ
５．６間には、電圧Ｖａの２倍の電圧、すなわち、約９
６Ｖの電圧が印加されており、この９６Ｖの電圧が電動
機駆動回路１０・に供給されるので、トランジスタＴ５
〜Ｔ１０からなるインバータは、この９６Ｖの直流電圧
で動作し、回転電機１を９６Ｖの電圧で電動機として駆
動することになり、４８Ｖで駆動した場合よりも大きな
トルクを発生し、エンジンに充分なトルクを付加する。Therefore, first, the transistor T5 of the motor drive circuit 10
~During the combustion stroke period of the engine when all TIOs are turned off, this rotating electric machine 1 operates as a generator, and the capacitors C1 and C2 connected in parallel between the power supply lines 5 and 6 in the electricity storage circuit 9 are supplied with 48V. voltage V. 6, which absorbs a predetermined amount of torque from the engine. Next, the transistors T5 to TIO in the motor drive circuit 1
is turned on and off by the signal supplied from the drive circuit 27. During the period when the engine is in the compression stroke, the capacitors C1 and C2 in the power storage circuit 9 are turned on and off by the signal supplied from the drive circuit 27.
Since these wires are connected in series between WIa and WIa
Between 5.6 and 6, there is a voltage twice the voltage Va, that is, about 9
Since a voltage of 6V is applied and this voltage of 96V is supplied to the motor drive circuit 10, the transistor T5
~The inverter consisting of T10 operates with this 96V DC voltage, and drives the rotating electric machine 1 as a motor with a voltage of 96V, which generates a larger torque than when driven with 48V, and provides sufficient torque for the engine. Add.
従って、この実施例によれば、エンジンが圧縮行程にあ
るときに付加すべきトルク量として、充分に大きなもの
が得られるので、アイドル運転時などでのエンジンのト
ルク脈動を完全に相殺し、振動を充分に無くすことがで
きる。Therefore, according to this embodiment, a sufficiently large amount of torque to be added when the engine is in the compression stroke can be obtained, completely canceling out torque pulsations in the engine during idling, etc., and causing vibrations. can be completely eliminated.
ところで、この実施例では、第３１図のトランジスタＴ
２４のコレクタから抵抗ＲＯ２を介して、第１図の充電
タイミング回路１７内のトランジスタＴｌｌに信号が供
給されるように構成されており、この結果、第４図の■
に示すように、エンジンの燃焼行程では、バッテリ充電
用発電機４からバッテリ１５と車両用電装品１６に電力
が供給されるようになっており、従って、この実施例に
よれば、バッテリ１５の充電量が減少する虞れが少な（
て済み、且つ、このときでのエンジンからのトルク吸収
量を増大させることができる。By the way, in this embodiment, the transistor T in FIG.
24 is configured such that a signal is supplied to the transistor Tll in the charging timing circuit 17 in FIG. 1 via the resistor RO2, and as a result,
As shown in FIG. 2, during the combustion stroke of the engine, power is supplied from the battery charging generator 4 to the battery 15 and the vehicle electrical components 16. Therefore, according to this embodiment, the battery 15 is There is little risk of the charge amount decreasing (
In addition, the amount of torque absorbed from the engine at this time can be increased.
また、この実施例では、スイッチ１１，１９、２０が設
けてあり、これにより、回転電機１をエンジン駆動によ
る発電機とし、上記したように、バッテリ１５の端子電
圧よりも高い電源として使用でき、従って、１２Ｖでは
使用出来ない電気器具の利用も可能になり、車載電源と
しての応用範囲を広げることが出来る。なお、このとき
の動作状態は、第４図の■に示すようになる。Further, in this embodiment, switches 11, 19, and 20 are provided, so that the rotating electric machine 1 can be used as an engine-driven generator, and as described above, can be used as a power source with a voltage higher than the terminal voltage of the battery 15. Therefore, it becomes possible to use electric appliances that cannot be used with 12V, and the range of applications as an on-vehicle power source can be expanded. Note that the operating state at this time is as shown in (■) in FIG.
次に、第１図の予備励磁回路１８について説明する。Next, the preliminary excitation circuit 18 shown in FIG. 1 will be explained.
この実施例では、回転電機１の励磁は、バッテリ１５と
は独立した電源Ｍ５．６からの電力による。従って、エ
ンジンが回転していないときには、励磁コイル３に電流
を供給することが出来ない。In this embodiment, the rotating electric machine 1 is excited by electric power from a power source M5.6 independent of the battery 15. Therefore, when the engine is not rotating, no current can be supplied to the exciting coil 3.
そこで、この予備励磁回路１８を設け、エンジンを始動
した初期の間、この予備励磁回路１８かも励磁コイル３
に電流を供給するようになっているのである。Therefore, this preliminary excitation circuit 18 is provided, and during the initial period when the engine is started, this preliminary excitation circuit 18 also controls the excitation coil 3.
It is designed to supply current to the
この予備励磁回路１８は、適当なトランスを用いたスイ
ッチング回路、或いはロイヤー発振回路などによる直流
昇圧電源回路で構成し、バッテリ１５かも絶縁した４８
Ｖの電圧により励磁電流を供給するようになっている。This pre-excitation circuit 18 is composed of a switching circuit using an appropriate transformer or a DC boost power supply circuit using a Royer oscillation circuit, etc., and the battery 15 is also insulated.
The excitation current is supplied by the voltage V.
なお、この予備励磁回路１８は、回転電機１から所定の
電圧が得られるようになった時点で動作を停止させるよ
うに構成してもよく、こうすることによりバッテリ１５
の電力消費の低減を図ることができる。Note that this pre-excitation circuit 18 may be configured to stop operating when a predetermined voltage is obtained from the rotating electric machine 1, and by doing so, the battery 15
It is possible to reduce power consumption.
次に、本発明の他の実施例について説明する。Next, other embodiments of the present invention will be described.
上記したように１、エンジンのトルクの脈動が問題にな
るのは、エンジンが低速回転しているときであり、特に
アイドル運転時である。そこで、以上の実施例では、特
に説明しなかったが、本発明によるトルク脈動制御装置
の動作をエンジンのアイドル運転時などにに限るように
構成してもよい。As mentioned above, 1. Engine torque pulsation becomes a problem when the engine is rotating at a low speed, especially during idling. Therefore, in the above embodiments, although not particularly described, the torque pulsation control device according to the present invention may be configured to operate only when the engine is idling.
第５図は、このように、装置の動作をエンジンのアイド
ル運転時などの低速回転時に限るようにした場合の一実
施例で、図において、３０はエンジン、３１は電磁クラ
ッチ、３２はクラッチコイル、３３は回転検出回路であ
る。FIG. 5 shows an embodiment in which the operation of the device is limited to low-speed rotation such as when the engine is idling. In the figure, 30 is the engine, 31 is an electromagnetic clutch, and 32 is a clutch coil. , 33 is a rotation detection circuit.
電磁クラッチ３１はエンジン３０の出力軸と回転電機１
の回転軸との間に設けられ、クラッチコイル３２に所定
値の電流を供給することにより、これらの間を結合し、
相互にトルク伝達が可能な状態にする。The electromagnetic clutch 31 connects the output shaft of the engine 30 and the rotating electrical machine 1.
is provided between the rotating shaft of the clutch coil 32 and connects them by supplying a predetermined value of current to the clutch coil 32,
Make it possible to mutually transmit torque.
回転検出回路３３は、クランク角センサ１３からの矩形
波状の信号を人力し、それを微分して単安定マルチバイ
ブレータをトリガすることにより、一定のパルス幅のパ
ルス信号を得、それを平均電圧化してエンジン回転数に
比例した電圧とし、基準電圧と比較することによ◆ハエ
ンジン回転数がアイドル回転数の上限未満のときだけク
ラッチコイル３３に電流が供給されるように動作する。The rotation detection circuit 33 manually receives a rectangular wave signal from the crank angle sensor 13, differentiates it, triggers a monostable multivibrator, obtains a pulse signal with a constant pulse width, and converts it into an average voltage. By making the voltage proportional to the engine speed and comparing it with a reference voltage, the current is supplied to the clutch coil 33 only when the engine speed is less than the upper limit of the idle speed.
従って、この実施例によれば、エンジン３０がアイドル
運転中だけ、回転電機ｌが回転され、エンジン３０の回
転数が増加して、トルク脈動が問題にならない状態では
、回転電機１は停止されることになり、回転電機ｌの無
駄な回転をなくし、省エネルギー化と余分な騒音の発生
を無くすことができる。Therefore, according to this embodiment, the rotating electrical machine 1 is rotated only when the engine 30 is idling, and the rotating electrical machine 1 is stopped when the rotational speed of the engine 30 increases and torque pulsation is not a problem. As a result, unnecessary rotation of the rotating electric machine 1 can be eliminated, and energy saving and generation of unnecessary noise can be eliminated.
なお、エンジンのアイドル運転時以外のときに、単に回
転電機１の励磁コイル３に対する励磁電流の供給を停止
するようにしてもよい。Note that the supply of excitation current to the excitation coil 3 of the rotating electric machine 1 may be simply stopped when the engine is not idling.
次に、第６図は本発明のさらに別の一実施例で、エンジ
ンの回転数の所定範囲の変動とは無関係に、回転電機の
回転数をほぼ一定に保って使用出来、且つ、この回転電
機の設置位置についての制約が緩やかにできるようにし
たものであり、図において、３４．３５は油圧ポンプモ
ータ、３６は流量制御用の電磁弁である。Next, FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention, in which the rotating electrical machine can be used while keeping the rotational speed almost constant regardless of fluctuations in the engine rotational speed within a predetermined range, and It is designed so that restrictions on the installation position of the electric machine can be relaxed. In the figure, 34 and 35 are hydraulic pump motors, and 36 is a solenoid valve for controlling the flow rate.
油圧ポンプモータ３４はエンジン３０のクランク軸に直
結され、油圧ポンプモータ３５は回転電機１の回転軸に
直結されており、これらの間はデユーティ制御が可能な
電磁弁３６を介して油圧配管により結合されている。The hydraulic pump motor 34 is directly connected to the crankshaft of the engine 30, and the hydraulic pump motor 35 is directly connected to the rotating shaft of the rotating electrical machine 1, and these are connected by hydraulic piping via a solenoid valve 36 that can control duty. has been done.
従って、エンジン３０と回転電機１とは、油圧によりト
ルク結合され、相互にトルクの授受を行なうことにより
、上記したように、回転電機ｌによるトルクの吸収と付
加によりトルク脈動の抑圧を得ることができる。Therefore, the engine 30 and the rotating electrical machine 1 are torque-coupled by hydraulic pressure, and by mutually transmitting and receiving torque, it is possible to suppress torque pulsation by absorbing and adding torque by the rotating electrical machine 1, as described above. can.
そして、この実施例では、回転電機１を発電動作させて
高圧の電源として動作させる場合には、電磁弁３６の開
度を回転電機１の回転数が所定値に保たれるように、デ
ユーティ制御するように構成しである。In this embodiment, when the rotating electric machine 1 is operated as a high-voltage power source by generating electricity, the opening degree of the solenoid valve 36 is controlled by duty control so that the rotation speed of the rotating electric machine 1 is maintained at a predetermined value. It is configured to do so.
従って、この実施例によれば、例えば、エアコンのコン
プレッサ３７などの外部負荷を駆動する場合、エンジン
３０の回転数変化の影響を受けずに、安定した動作を得
ることができる。Therefore, according to this embodiment, when driving an external load such as the compressor 37 of an air conditioner, stable operation can be obtained without being affected by changes in the rotational speed of the engine 30.
そして、また、この実施例によれば、回転電機１をエン
ジン３０のクランク軸から直接駆動する必要が無く、油
圧配管が許される範囲で任意の位置に設置することが出
来る。なお、このとき、油圧ポンプモータ３４．３５は
、そのトルク伝達能力に比して比較的小型に作れるので
、これの取り付けに要するスペースが問題になることは
無い。Furthermore, according to this embodiment, there is no need to directly drive the rotating electrical machine 1 from the crankshaft of the engine 30, and it can be installed at any position within the range where hydraulic piping is permitted. In this case, since the hydraulic pump motors 34 and 35 can be made relatively small compared to their torque transmission capacity, the space required for mounting them does not become a problem.
本発明によれば、エンジントルクの脈動制御用の回転電
機の動作電圧を、バッテリの電圧とは無関係に高くする
ことが出来るから、トルク付加量を充分に大きくするこ
とができ、的確なトルク抑制により充分な振動の軽減を
得ることが出来る。According to the present invention, the operating voltage of the rotating electric machine for engine torque pulsation control can be increased regardless of the battery voltage, so the amount of torque addition can be sufficiently increased, and accurate torque suppression can be achieved. This makes it possible to obtain sufficient vibration reduction.
また、本発明によれば、回転電機の電圧が、例えば４８
Ｖというように、かなり高い電圧にすることが出来るか
ら、制御に必要な各種の半導体素子による損失が少なく
て済み、効率的な制御を容易に得ることが出来る。つま
り、制御に使用する半導体素子の電圧降下には下限があ
り、通常、２■程度は覚悟しなければならない。従って
、動作電圧を高くすることにより、相対的に損失は少な
くなり効率的になるのである。たとえば、１２Ｖのバッ
テリで動作させたときには、約１７％の損失になるが、
上記実施例のように４８Ｖでは４％程度の損失で済み、
大きな効率改善が得られることになる。Further, according to the present invention, the voltage of the rotating electrical machine is, for example, 48
Since the voltage can be set to a fairly high voltage such as V, losses due to various semiconductor elements required for control can be reduced, and efficient control can be easily obtained. In other words, there is a lower limit to the voltage drop of a semiconductor element used for control, and normally one must be prepared for a voltage drop of about 2.5 cm. Therefore, by increasing the operating voltage, losses are relatively reduced and efficiency becomes higher. For example, when operated with a 12V battery, there is a loss of approximately 17%.
As in the above example, at 48V, the loss is only about 4%,
Significant efficiency improvements will result.
第１図は本発明による内燃機関のトルク脈動制御装置の
一実施例を示す回路図、第２図は出力電圧調整回路の詳
細を示す回路図、第３図は制御回路系の詳細を示す回路
図、第４図は動作説明用のタイミングチャート、第５図
は本発明のたの一実施例を示す構成図、第６図は本発明
のさらに別の一実施例を示す構成図である。
１・・・・・・回転電機、２・・・・・・電機子コイル
、３・・・・・・界磁コイル、４・・・・・・整流回路
、７出力電圧調整回路、９・・・・・・蓄電回路、１０
・・・・・・電動機駆動回路、１３・・・・・・クラン
ク角センサ、１４・・・・・・バッテリ充電用発電機、
１５・・・・・・バッテリ。
第４図
６
スイは操作したとさ（図丞（長点接続の逆）トランジス
タＴ５〜Ｔｏ。
ＦＦ
ままFig. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the torque pulsation control device for an internal combustion engine according to the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing details of the output voltage adjustment circuit, and Fig. 3 is a circuit diagram showing details of the control circuit system. 4 are timing charts for explaining the operation, FIG. 5 is a block diagram showing just one embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention. 1... Rotating electric machine, 2... Armature coil, 3... Field coil, 4... Rectifier circuit, 7 Output voltage adjustment circuit, 9. ...Electricity storage circuit, 10
......Motor drive circuit, 13...Crank angle sensor, 14...Battery charging generator,
15...Battery. Fig. 4 6 When the switch is operated (Fig.
Claims (1)
回転電機を内燃機関の燃焼行程で発電動作させ、圧縮行
程では電動動作させることにより内燃機関のトルク脈動
を抑制する方式の内燃機関のトルク脈動制御装置におい
て、上記回転電機の発電電力により充電されるコンデン
サと、該コンデンサの充放電を制御する制御回路とを設
け、上記コンデンサの放電電力により上記回転電機を電
動動作させると共に、この回転電機を自動車補機運転用
バッテリの充電用発電機とは独立に設けたことを特徴と
する内燃機関のトルク脈動制御装置。 ２、請求項１の発明において、内燃機関の燃焼行程では
、上記充電用発電機の出力を増加させるように構成した
とを特徴とする内燃機関のトルク脈動制御装置。 ３、請求項１の発明において、上記回転電機を常時発電
動作させる制御回路を設け、この回転電機の発電出力に
より上記バッテリとは独立した電源を構成したことを特
徴とする内燃機関のトルク脈動制御装置。 ４、請求項１の発明において、上記回転電機と内燃機関
の出力軸とを結合するクラッチ機構を設け、内燃機関の
回転速度が所定回転速度以上にある領域で、このクラッ
チ機構を開放制御するように構成したことを特徴とする
内燃機関のトルク脈動制御装置。 ５、請求項１の発明において、内燃機関の出力軸と上記
回転電機の回転軸の双方に油圧ポンプモータを設け、こ
れら内燃機関と回転電機との間でのトルク結合を流体圧
で行なうように構成したことを特徴とする内燃機関のト
ルク脈動制御装置。[Scope of Claims] 1. A rotating electric machine connected to the output shaft of an internal combustion engine is provided, and this rotating electric machine is operated to generate electricity during the combustion stroke of the internal combustion engine, and is operated electrically during the compression stroke to suppress torque pulsation of the internal combustion engine. A torque pulsation control device for an internal combustion engine is provided with a capacitor that is charged by the power generated by the rotating electrical machine and a control circuit that controls charging and discharging of the capacitor, and the rotating electrical machine is electrified by the discharged power of the capacitor. 1. A torque pulsation control device for an internal combustion engine, which operates the rotating electric machine and is provided independently of a generator for charging a battery for driving an automobile auxiliary machine. 2. The torque pulsation control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the output of the charging generator is increased during the combustion stroke of the internal combustion engine. 3. Torque pulsation control of an internal combustion engine according to the invention according to claim 1, characterized in that a control circuit is provided to constantly operate the rotating electric machine to generate electricity, and the generated output of the rotating electric machine constitutes a power source independent of the battery. Device. 4. In the invention according to claim 1, a clutch mechanism is provided that connects the rotating electrical machine and the output shaft of the internal combustion engine, and the clutch mechanism is controlled to open in a region where the rotational speed of the internal combustion engine is above a predetermined rotational speed. A torque pulsation control device for an internal combustion engine, characterized in that it is configured as follows. 5. In the invention of claim 1, a hydraulic pump motor is provided on both the output shaft of the internal combustion engine and the rotating shaft of the rotating electrical machine, and the torque coupling between the internal combustion engine and the rotating electrical machine is performed using fluid pressure. A torque pulsation control device for an internal combustion engine, characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220232A JP2812504B2 (en) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | Torque pulsation control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JPH0385329A true JPH0385329A (en) | 1991-04-10 |
| JP2812504B2 JP2812504B2 (en) | 1998-10-22 |
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ID=16747958
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|---|---|---|---|
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