JPS61155626A - Torque fluctuation restraining device of engine - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To releave torque fluctuation of an engine output shaft as well as to charge a battery by constructing a rotor and a stator as a single structure and actuating power generating function and motor function selectively. CONSTITUTION:When a motor function is actuated, current direction of a coil wound on either of a rotor or a stator is controlled and proper magnetic field for promoting rotation of the rotor is generated. That is, similar constitution to a normal motor is obtained and positive torque is given to a crank shaft 1. When power generation function is actuated, the device works as an AC power generator to convert engine power into electric energy, and the energy is charged in a battery. In this case, inverse torque works on an engine output shaft. Therefore, torque fluctuation of the engine output shaft can be releaved especially in the rage from low rotation to medium rotation of the engine by actuating motor function and power generating function properly.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンクランク軸に生じるトルク変動を抑
制する装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a device for suppressing torque fluctuations occurring in an engine crankshaft.

（従来技術） エンジン、特にレシプロエンジンでは、クランク軸に回
転トルクが非連続的に与えられることから、クランク軸
のトルク変動が不可避的に生じる。(Prior Art) In an engine, particularly a reciprocating engine, since rotational torque is discontinuously applied to the crankshaft, torque fluctuations in the crankshaft inevitably occur.

このトルク変動は、エンジン振動の原因になる等の悪影
響をもたらすので、できるだけ小さくすることが望まし
い、従来、このようなエンジンのトルク変動を抑制する
ための装置として、特開昭５５−１４３１に記載される
ものが挙げられる。This torque fluctuation has negative effects such as causing engine vibration, so it is desirable to reduce it as much as possible. Conventionally, a device for suppressing such engine torque fluctuation is described in Japanese Patent Laid-Open No. 55-1431. Examples include things that are done.

この開示された装置は、クランク軸とともに回転する磁
束発生手段とこれと協働する磁束発生手段とを備えてお
り、クランク軸に発生する回転トルクの爆発１火成分と
ほぼ逆位相の磁気トルクをクランク軸に印加するように
している。この場合、上記爆発１火成分の変動特性は、
エンジンの気筒数に応じて変化するので、これに対応し
て磁気発生芋段の極数を制御しトルク変動特性とほぼ逆
位相の磁気トルクを発生するようにしている。This disclosed device is equipped with a magnetic flux generating means that rotates together with the crankshaft and a magnetic flux generating means that cooperates with the magnetic flux generating means, and generates a magnetic torque that is almost in opposite phase to the explosion ignition component of the rotational torque generated on the crankshaft. It is applied to the crankshaft. In this case, the fluctuation characteristics of the above explosion 1 fire component are as follows:
Since this changes depending on the number of cylinders in the engine, the number of poles of the magnetism generation stage is controlled accordingly to generate magnetic torque that is approximately in phase opposite to the torque fluctuation characteristics.

（解決すべき問題点） 上記特開昭５５−１４３１に記載された装置は、常に磁
気トルクを発生させるための電力を消費するためバッテ
リの新たな負担となるという問題がある。特に始動時、
低回転時においては、バッテリの負荷が大きいので重大
な問題となる。また、上記装置は、トルク変動抑制装置
としてに特別に構成されるものであるためコスト面で不
利となる。(Problems to be Solved) The device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-1431 has a problem in that it constantly consumes electric power for generating magnetic torque, which places a new burden on the battery. Especially when starting
At low rotation speeds, the load on the battery is large, which poses a serious problem. Further, since the above device is specially configured as a torque fluctuation suppressing device, it is disadvantageous in terms of cost.

また適正な磁気トルクを与えるために、気筒数変化に応
じて極数を変化させる必要があり、装置の汎用性に乏し
いという問題がある。Furthermore, in order to provide an appropriate magnetic torque, it is necessary to change the number of poles in accordance with the change in the number of cylinders, resulting in a problem that the device lacks versatility.

（上記問題を解決するための手段） 本発明は、上記問題を解決するため以下のように構成さ
れる。(Means for solving the above problems) The present invention is configured as follows in order to solve the above problems.

本発明のトルク変動抑制装置は、エンジンクランク軸に
連結されるロータコアと、該ロータコアの外周面の周囲
に一定間隙を有して内周面が対向するように配置される
ステータコアととを備えている。そして、前記ロータコ
アとステータコアのいずれか一方に一定の磁界を発生す
る定磁界発生手段が配設され他方のコアにはコイルが巻
回されてそれぞれロータ及びステータが形成される。こ
のロータ及びステータは、単一の構造体を構成している
。さらに、本発明の装置は、クランク軸の回転角を検知
する回転角検知手段と、該回転角検知手段からの出力に
応じてクランク軸のトルク変動特性の相対的に高トルク
期間に前記コイルを整流器を介してバッテリに接続して
前記構造体に発電機能を発揮させ低トルク期間に前記コ
イルを整流器を介さないでバッテリに接続するとともに
クランク軸の回転角に応じてコイルの電流方向を変え前
記構造体に電動機能を発揮させる制御手段を備えている
。定磁界発生手段としては、例えば、永久磁石を挙げる
ことができる。クランク角の回転角を検出するに当たっ
ては、クランク角センサを用いることができるが、ロー
タに定磁界発生手段が設けられている場合には、クラン
ク軸の回転角と定磁界発生手段の対応磁極の位置とは一
義的な関係にあるので、磁極センサ等によって磁極を判
定することによって検出することもできる。The torque fluctuation suppressing device of the present invention includes a rotor core connected to an engine crankshaft, and a stator core disposed around the outer circumferential surface of the rotor core so that the inner circumferential surfaces thereof face each other with a certain gap. There is. Constant magnetic field generating means for generating a constant magnetic field is disposed on either the rotor core or the stator core, and a coil is wound around the other core to form a rotor and a stator, respectively. The rotor and stator constitute a single structure. Further, the device of the present invention includes a rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the crankshaft, and a rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the crankshaft, and a rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the crankshaft. The structure is connected to a battery through a rectifier to exhibit a power generation function, and during a low torque period, the coil is connected to the battery without going through a rectifier, and the current direction of the coil is changed according to the rotation angle of the crankshaft. It is equipped with a control means that allows the structure to perform electric functions. As the constant magnetic field generating means, for example, a permanent magnet can be used. A crank angle sensor can be used to detect the rotation angle of the crank angle, but if the rotor is provided with a constant magnetic field generating means, the rotation angle of the crankshaft and the corresponding magnetic pole of the constant magnetic field generating means may be Since there is a unique relationship with the position, it can also be detected by determining the magnetic pole using a magnetic pole sensor or the like.

（作用） 本発明によれば、上述の単一のステータ及びロータ構造
体によって、発電機能と電動機能とが選択的に発揮され
る。(Function) According to the present invention, the single stator and rotor structure described above selectively performs the power generation function and the electric power function.

この場合、電動機能が発揮されるときに゛は、ロータ又
はステータのいずれかに巻回されているコイルの電流方
向が制御され、ロータの回転を促進するための適正な磁
界が発生する。すなわち、電動機能が発揮されるときに
は、本発明の装置は、通常の電動機と同様の構成となり
、クランク軸に正トルクを与える。また、発電機能が発
揮されるときには、本発明の装置は、交流発電機として
作用し、エンジン動力を電気エネルギに変換して、バッ
テリに充電する。この場合には、エンジン出力軸に逆ト
ルクが作用することになる。In this case, when an electric function is performed, the direction of current in a coil wound around either the rotor or the stator is controlled, and an appropriate magnetic field is generated to promote rotation of the rotor. That is, when the electric function is performed, the device of the present invention has a configuration similar to that of a normal electric motor, and applies positive torque to the crankshaft. Additionally, when the power generation function is performed, the device of the present invention acts as an alternator, converting engine power into electrical energy and charging the battery. In this case, a reverse torque will act on the engine output shaft.

従って、電動機能と、発電機能を適宜発揮させることに
より、エンジンの特に低回転から中回転領域において問
題となるエンジン出力軸のトルク変動を緩和する制御に
応用することも可能となる。Therefore, by appropriately exerting the electric function and the power generation function, it is possible to apply the present invention to control for alleviating the torque fluctuation of the engine output shaft, which is a problem particularly in the low to medium rotation range of the engine.

なお、ロータコアは、フライホイールによって構成して
もよいし、これと別体に、エンジン出力軸に取付けるよ
うにしてもよい。Note that the rotor core may be configured by a flywheel, or may be separately attached to the engine output shaft.

（実施例の説明） 以下、本発明の実施例につき、図面を参照しつつ、説明
する。(Description of Examples) Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図から第３図を参照すれば、エンジンＥのクランク
軸１の出力取出側端部には、フライホイール２が取付ら
れている。フライホイール２の側端面には、クラッチ機
構４が組合わされるようになっており、このフライホイ
ール２とクラッチ機構４は、シリンダブロック３の側面
にポル）３ａによって固定されたクラッチハウジング５
によって周囲が覆われている。そして、クラッチハウジ
ング５の内側には、フライホイール２の周囲を取り囲む
ようにステータ６が取付けられている。ステータ６は、
サポータ６ａとこれに支持されるステータコイル７を備
えており、ステータコイル７はフライホイールの外周面
との間の一定の間隙を有して対向するように配置されて
いる。フライホイール２の周縁部には複数の永久磁石８
が配設されており、これによって、フライホイール２は
ロータを構成する。シリンダブロック３の、永久磁石８
側方位置には永久磁石８の磁極を判定する磁極センサ１
１が取付けられている。Referring to FIGS. 1 to 3, a flywheel 2 is attached to the output side end of the crankshaft 1 of the engine E. As shown in FIG. A clutch mechanism 4 is combined with the side end surface of the flywheel 2, and the flywheel 2 and the clutch mechanism 4 are connected to a clutch housing 5 fixed to the side surface of the cylinder block 3 by a pole 3a.
The surrounding area is covered by. A stator 6 is attached to the inside of the clutch housing 5 so as to surround the flywheel 2. The stator 6 is
It includes a supporter 6a and a stator coil 7 supported by the supporter 6a, and the stator coil 7 is arranged to face the outer peripheral surface of the flywheel with a constant gap therebetween. A plurality of permanent magnets 8 are attached to the periphery of the flywheel 2.
is arranged, whereby the flywheel 2 constitutes a rotor. Permanent magnet 8 of cylinder block 3
A magnetic pole sensor 1 that determines the magnetic pole of the permanent magnet 8 is located on the side.
1 is installed.

第４図を参照して、本例の装置の制御回路につき説明す
る。The control circuit of the apparatus of this example will be explained with reference to FIG.

第４図において、ステータコイル７は、制御回路２０を
介して、バッテリ２２に接続されている。In FIG. 4, stator coil 7 is connected to battery 22 via control circuit 20. In FIG.

制御回路２０は、好ましくは、マイクロコンピュータか
ら構成されるコントローラ３９からの命令に応じて電動
状態を発電状態との切換制御を行うとともに、ステータ
コイル７における電流方向を切換え磁極を転換する制御
を行うためのものであり、電動発電切換回路２７、電動
発電切換用駆動回路２８．２９、整流回路３０、電圧調
整回路３１、を流送転回！３２及び電流逆転用駆動回路
３３とを含んで構成されている。切換回路２７は、一方
でキースイッチ２１のスタータスイッチ端子２１ａ又は
イグニッションスイッチ端子２１ｂを介してバッテリ２
２に接続され、他方で駆動回路２８．２９の励磁コイル
２８ａ、２９ａにそれぞれ接続されており、コントロー
ラ３９からの命令信号に応じて駆動回路２８．２９の駆
動コイル２８ａ、２９ａを制御し、ステータコイル７の
接続状態を切換えるようになっている。電流逆転回路３
２は、一方で電動発電用切換回路２７、及びキースイッ
チ２１を介してバッテリ２２に接続されており、他方で
は電流逆転用駆動回路３３の駆動コイル３３ａに接続さ
れている。切換回路２７は、コントローラ３９からの命
令信号に応じて駆動＠路２８．２９に対して命令信号を
出力し、駆動回路２８の接続端子グループ２８ｂ又は２
８ｃが選択的に接続状態になるように駆動コイル２８ａ
を制御するとともに、これに同期して駆動回路２９の接
続端子グループ２９ｂと接続端子グループ２９ｃとが選
択的に接続状態になるように駆動コイル２９ａを制御す
るようになっている。また、電流逆転回路３２は、コン
トローラ３９からの命令信号により、電流逆転用駆動回
路３３の接続端子グループ３３ｂ及び接続端子グループ
３３ｃとが選択的に接続状態になるように駆動回路３３
のコイル３３ａを制御する。コントローラ３９は、エン
ジン回転数センサ４０、エンジン負荷を算出するための
吸気負圧を検出する負圧センサ４１及び磁極センサ１１
からの信号を入力として、電流発電切換回路２７及び電
流逆転回路３２に対して所定の命令信号を出力する。切
換回路２７が作動して駆動回路２８の接続端子グループ
２８ｂ、及び駆動回路２９の接続端子グループ２９が接
続状態になると、ステータコイルは、一方の端部で切換
回路２７及びキースイッチを介してバッテリ２２に接続
され、他方の端部で接地される。この接続状態は、第５
図に示すような接続状態となり、ステータ及びロータ構
造体は、ステータコイル７に流れる所定の方向の電流に
よって発生する磁界の磁界作用により、直流電動機とし
ての機能を発揮し、ロータすなわちフライホイール２に
回転トルクを与える。この場合、磁極センサ１１は、任
意のロータ回転位置における当該磁石片８ａの対応磁極
がＮ極であるか、Ｓ極であるかを判定するようになって
いる。第５図に、原理的に示すように磁極センサ１１は
、互いにロータ回転方向に１つの磁石片８ａの周方向長
さの〃よりやや大きい距離だけ隔置して配置された一対
の停止位置センサ１４．１５を備えている。停止位置セ
ンサ１４、工５は先端部に磁力検出用磁石１４ａ、１５
ａを有するとともに、これらの磁石１４ａ、１５ａを支
持するバネ１４ｂ、１５ｂを有している。これによって
、一対の停止位置センサ１４．１５は磁極センサ１１の
検出部を構成する。また、磁極センサ１１は、検出部か
らの信号をもとに当該磁石片８ａの対応磁極を判定する
判定部１１ａを備えている。このように構成することに
より、磁極センサ１１の各停止位置センサ１４．１５は
ロータの任意の回転位置における磁石片８ａからそれぞ
れ異なる磁界作用を受けることになる。判定部１１ａは
、各停止センサ１４．１５に作用する磁力の大きさ、方
向から当該磁石片８ａの磁極を判定し、判定結果をコン
トローラ３９に送る。コントローラ３９は、磁極センサ
１１からの信号に応じて電流逆転回路３２に対し、ステ
ータコイル７と磁石８との相対位置に応じた信号を出力
する。The control circuit 20 preferably performs control to switch between an electric state and a power generation state in response to a command from a controller 39 constituted by a microcomputer, and also performs control to change the current direction in the stator coil 7 and change the magnetic pole. The electric power generation switching circuit 27, the electric power generation switching drive circuit 28, 29, the rectifier circuit 30, the voltage adjustment circuit 31, and the like are transferred and rotated! 32 and a current reversal drive circuit 33. On the other hand, the switching circuit 27 connects the battery 2 via the starter switch terminal 21a or the ignition switch terminal 21b of the key switch 21.
2 and the excitation coils 28a, 29a of the drive circuit 28.29, respectively, and control the drive coils 28a, 29a of the drive circuit 28.29 in accordance with command signals from the controller 39, thereby controlling the stator. The connection state of the coil 7 is switched. Current reversal circuit 3
2 is connected to the battery 22 via the electric power generation switching circuit 27 and the key switch 21 on the one hand, and to the drive coil 33a of the current reversal drive circuit 33 on the other hand. The switching circuit 27 outputs a command signal to the drive @ path 28, 29 in response to a command signal from the controller 39, and connects the connection terminal group 28b or 2 of the drive circuit 28.
The drive coil 28a is connected so that the drive coil 8c is selectively connected.
At the same time, in synchronization with this, the drive coil 29a is controlled so that the connection terminal group 29b and the connection terminal group 29c of the drive circuit 29 are selectively brought into a connected state. The current reversal circuit 32 also controls the drive circuit 33 so that the connection terminal group 33b and the connection terminal group 33c of the current reversal drive circuit 33 are selectively brought into a connected state by a command signal from the controller 39.
control the coil 33a. The controller 39 includes an engine rotation speed sensor 40, a negative pressure sensor 41 that detects intake negative pressure for calculating engine load, and a magnetic pole sensor 11.
A predetermined command signal is output to the current generation switching circuit 27 and the current reversing circuit 32 by inputting the signal from the current generation switching circuit 27 and the current reversing circuit 32. When the switching circuit 27 is activated and the connection terminal group 28b of the drive circuit 28 and the connection terminal group 29 of the drive circuit 29 are connected, the stator coil is connected to the battery at one end via the switching circuit 27 and the key switch. 22 and grounded at the other end. This connection state is the fifth
In the connected state shown in the figure, the stator and rotor structures function as a DC motor due to the magnetic field action of the magnetic field generated by the current flowing in the stator coil 7 in a predetermined direction, and the rotor, that is, the flywheel 2 Gives rotational torque. In this case, the magnetic pole sensor 11 determines whether the corresponding magnetic pole of the magnet piece 8a at any rotor rotational position is the N pole or the S pole. As shown in principle in FIG. 5, the magnetic pole sensor 11 consists of a pair of stop position sensors spaced apart from each other by a distance slightly larger than the circumferential length of one magnet piece 8a in the rotor rotation direction. 14.15. The stop position sensor 14 and the workpiece 5 have magnetic force detection magnets 14a and 15 at their tips.
a, and springs 14b and 15b that support these magnets 14a and 15a. As a result, the pair of stop position sensors 14 and 15 constitute a detection section of the magnetic pole sensor 11. Further, the magnetic pole sensor 11 includes a determining section 11a that determines the corresponding magnetic pole of the magnet piece 8a based on the signal from the detecting section. With this configuration, each stop position sensor 14, 15 of the magnetic pole sensor 11 receives a different magnetic field action from the magnet piece 8a at any rotational position of the rotor. The determination unit 11a determines the magnetic pole of the magnet piece 8a from the magnitude and direction of the magnetic force acting on each stop sensor 14, 15, and sends the determination result to the controller 39. Controller 39 outputs a signal corresponding to the relative position of stator coil 7 and magnet 8 to current reversal circuit 32 in response to a signal from magnetic pole sensor 11 .

電流逆転回路３２は、コントローラ３９からの信号に応
じて、当該ステータコイル７と磁石８との相対位置に応
じた適正な磁界がステータコイル７に発生するような電
流方向を与える命令信号を駆動回路３３に出力する。駆
動回路３３のコイル３３ａは、電流逆転回路３２からの
命令によって、接続端子グループ３３ｂ又は３３ｃが選
択的に接続状態になるように作動する。これによって、
ステータコイル７に流れる電流方向が切換わり、ステー
タコイル７によって発生する磁界が変化する。The current reversal circuit 32 sends a command signal to the drive circuit in response to a signal from the controller 39 to provide a current direction such that an appropriate magnetic field is generated in the stator coil 7 according to the relative position between the stator coil 7 and the magnet 8. Output to 33. The coil 33a of the drive circuit 33 operates in response to a command from the current reversal circuit 32 so that the connection terminal group 33b or 33c is selectively connected. by this,
The direction of the current flowing through the stator coil 7 is switched, and the magnetic field generated by the stator coil 7 is changed.

この結果、ステータコイル７には、任意のロータ回転位
置において適正な磁界が発生するので、ロータにはどの
ような回転位置であっても常に所望の正トルクが与えら
れる。As a result, an appropriate magnetic field is generated in the stator coil 7 at any rotational position of the rotor, so that a desired positive torque is always applied to the rotor at any rotational position.

また、切換回路２７が作動して、駆動回路２８の接続端
子グループ２８ｃ及び駆動回路２９の接続端子グループ
２９ｃが接続状態になると、ステータコイル７は、第６
図に示すように整流回路３０及び電流調整回路３１を介
してバッテリ２２に接続されることとなり、この場合に
は、ステータ及びロータ構造体は交流発電機（オールタ
ネータ）としての機能を発揮し、三相構造のステータコ
イルから発生した三相交流は、整流回路３ｏで整流され
、電圧調整回路３１で電圧調整された後、バッテリ２２
に充電される。この場合には、クランク軸には逆トルク
が作用する。Further, when the switching circuit 27 is activated and the connection terminal group 28c of the drive circuit 28 and the connection terminal group 29c of the drive circuit 29 are in the connected state, the stator coil 7
As shown in the figure, it is connected to the battery 22 via a rectifier circuit 30 and a current adjustment circuit 31. In this case, the stator and rotor structures function as an alternator, The three-phase alternating current generated from the stator coils having a phase structure is rectified by a rectifier circuit 3o, voltage-adjusted by a voltage-adjusting circuit 31, and then sent to the battery 22.
is charged to. In this case, a reverse torque acts on the crankshaft.

以上の構成の装置を、クランク軸１のトルク変動の緩和
制御を含む制御に応用した場合につき、第７図のフロー
チャートを参照しつつ説明する。A case in which the apparatus having the above configuration is applied to control including mitigation control of torque fluctuations of the crankshaft 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. 7.

エンジン始動時においては、キースイッチ２１のスター
トスイッチ端子２１ａが接続状態にあること及びエンジ
ン回転数ｒが完爆開始状態を示す回転数ｒ、より小さい
ことを条件として、切換回路２７は駆動回路２８．２９
の接続端子グループ２８ｂ、２９ｂが接続状態になるよ
うに命令信号を出力する。When starting the engine, the switching circuit 27 switches the drive circuit 28 to .29
A command signal is outputted so that the connection terminal groups 28b and 29b of the terminals are connected.

このとき、磁極センサ１１は、対応する磁石片８ａの磁
極がＮ極であるか、Ｓ極であるかを判定し、電流逆転用
駆動回路３３の駆動コイル３３ａは、上記判定結果に基
づく回路３２からの信号により、接続端子グループ３３
ｂ又は３３ｃが接続状態になるように作動する。これに
よってステータコイル７には、対応する磁極に応じて、
順方向又は逆方向の電流が流れる。この結果、既述のよ
うにステータコイルには、任意のロータ回転位置におい
て適正な磁界作用が生じロータすなわちフライホイール
２には、所望の始動トルクが与えられる。At this time, the magnetic pole sensor 11 determines whether the magnetic pole of the corresponding magnet piece 8a is the N pole or the S pole, and the drive coil 33a of the current reversal drive circuit 33 is activated by the circuit 3 Connecting terminal group 33
b or 33c is operated so that it is in a connected state. As a result, the stator coil 7 has the following characteristics depending on the corresponding magnetic pole:
Current flows in the forward or reverse direction. As a result, as described above, an appropriate magnetic field is exerted on the stator coil at any rotor rotational position, and a desired starting torque is applied to the rotor, that is, the flywheel 2.

次に、エンジン回転数が所定回転数ｒ２より大きい場合
には、切換回路２７は、駆動回路２８．２９の接続端子
グループ２８ｃ、２９ｃがそれぞれ接続状態になるよう
に命令信号を出力する。すなわち、コントローラ３９は
、発電用回路を選択する。これによって、ステータ及び
ロータ構造体は、交流発電ＩＩ（オールタネータ）と同
様の回路構造となり、発電機能を発揮するとともに、ク
ランク軸ｌには、逆トルクが作用する。Next, when the engine speed is higher than the predetermined speed r2, the switching circuit 27 outputs a command signal so that the connection terminal groups 28c and 29c of the drive circuits 28 and 29 are respectively connected. That is, the controller 39 selects the power generation circuit. As a result, the stator and rotor structures have a circuit structure similar to that of AC power generation II (alternator), and perform a power generation function, while a reverse torque acts on the crankshaft l.

次に、エンジン回転数ｒが所定回転数ｒｚより低い場合
には、クランク軸１まわりのトルク変動を緩和するため
のいわゆるトルク変動制御を行なう。Next, when the engine speed r is lower than the predetermined speed rz, so-called torque fluctuation control is performed to alleviate torque fluctuations around the crankshaft 1.

この場合、エンジン回転数ｒが比較的低いときは、トル
ク変動は、例えば４気筒エンジンでは、爆発工程におけ
る爆発トルクにより第８Ａ図の実線で示すように、クラ
ンク角１８０°を１サイクルとした正弦曲線に類似した
変化特性を有する。In this case, when the engine speed r is relatively low, the torque fluctuation is, for example, in a four-cylinder engine, due to the explosion torque in the explosion process, as shown by the solid line in Figure 8A, the torque fluctuation is a sine with one cycle of crank angle 180°. It has a change characteristic similar to a curve.

そして、エンジン回転数が高くなると、ピストン系の慣
性力に起因する慣性トルクが増大するため第８Ａ図の破
線で示すような、低回転時の特性と比べてクランク角９
０°だけ位相がずれた変化特性を有するトルク変動が生
じる。このため、回転数が高くなるにつれて、トルク変
動の大きさは、実線特性と破線特性とが打ち消し合うの
で、次第に小さくなり、第９図に示すように回転数ｒ、
付近で極値を有する。そして、さらに回転数が増大する
と破線で示すトルク変動が支配的になり、トルク変動の
大きさも次第に大きくなる傾向を有する。従って、本例
のトルク変動制御を行なうに当っては、ステータ及びロ
ータ構造体に電動機能を発揮させて、クランク軸に正ト
ルクを与える作動開始タイミングθ３、及び発電機能を
発揮させてクランク軸に逆トルクを与える作動開始タイ
ミングθ、を上記回転数ｒ、の前後で変えるように制御
する。なお、エンジン回転数が所定回転数ｒ！を越える
ような高回転領域では、トルク変動制御を行うことが困
難になるとともに、その要請が少なくなるので本例では
、トルク変動制御は行わないこととしている。本例のト
ルク変動制御において、エンジン回転数ｒがトルク変動
量が極小となる回転数ｒ３以下である場合には電動機能
及び発電機能の作動開始タイミングθ３、θ、をそれぞ
れ低速域でのトルク変動に応じた値θ、Ｉ、θ、ｌに設
定し、回転ｒ、を越えるときは、上記作動開始タイミン
グθ１、θ１を高速域でのトルク変動に応じた値θ、２
、θ、ｔに設定する。これらの値は予め運転状態に対応
したマツプとしてメモリに記憶されている。次に、電動
機能及び発電機能を発揮させる作動期間θ５１、θ、を
、それぞれエンジン回転数ｒと吸気負圧Ｖとの関数ｆ、
（ｒ、■）、ｆ、（ｒ、ｖ）として設定する。この場合
、関数ｆ、　、ｆ、は、エンジン回転数ｒに関し、回転
数が低いときには、大きく回転数ｒが増大するに応じて
減少し、トルク変動量が極値をとる回転数ｒ。As the engine speed increases, the inertia torque due to the inertia force of the piston system increases.
Torque fluctuations occur with variation characteristics that are out of phase by 0°. Therefore, as the rotational speed increases, the magnitude of torque fluctuation gradually decreases as the solid line characteristic and the broken line characteristic cancel each other out, and as shown in FIG.
It has an extreme value nearby. When the rotational speed further increases, the torque fluctuation shown by the broken line becomes dominant, and the magnitude of the torque fluctuation tends to gradually increase. Therefore, in performing the torque fluctuation control of this example, the stator and rotor structures are made to exhibit their electric function to provide a positive torque to the crankshaft at the operation start timing θ3, and the power generation function is made to exhibit their power generation function to apply a positive torque to the crankshaft. The operation start timing θ for applying the reverse torque is controlled to be changed before and after the rotation speed r. Note that the engine rotation speed is the predetermined rotation speed r! In a high rotation range exceeding , it becomes difficult to perform torque fluctuation control and there is less demand for it, so in this example, torque fluctuation control is not performed. In the torque fluctuation control of this example, when the engine speed r is below the rotation speed r3 at which the amount of torque fluctuation is minimum, the operation start timings θ3 and θ of the electric function and the power generation function are set to the torque fluctuations in the low speed range, respectively. When the rotation exceeds r, the operation start timings θ1, θ1 are set to values θ, I, θ, l according to the torque fluctuation in the high speed range.
, θ, and t. These values are stored in memory in advance as a map corresponding to the operating state. Next, the operating periods θ51, θ, during which the electric function and power generation function are exhibited are determined by the function f of the engine rotation speed r and the intake negative pressure V, respectively.
(r, ■), f, (r, v). In this case, the functions f, , f, relate to the engine rotation speed r, and when the rotation speed is low, it decreases as the rotation speed r increases, and the torque fluctuation amount takes an extreme value at the rotation speed r.

付近で最小になるようにまた、その後の回転数の増大に
応じて増大するように変化する。また、エンジン吸気負
圧■すなわち、エンジン負荷に関しては、負荷が増大す
るに応じて大きくなるように変化する。そして、クラン
ク角θがそのときの回転数ｒに対応するトルク変動特性
に照らして、ステータ及びロータ構造体に電動機能を発
揮させるべき時間範囲内、すなわち、作動開始θ３から
作動終期θ１＋θ□までの範囲にある場合には、切換回
路２７は、駆動回路２８．２９の接続端子グループ２８
ｂ、２９ｂを接続状態にする。この場合、ロータの回転
位置に照らして、適正な磁界を与えるステータコイルの
電流方向を選択し、この選択に応じて電流逆転用駆動回
路３３は、接続端子グループ３３ｂ又は３３ｃを接続状
態にする。It changes so that it reaches a minimum near this point, and then increases as the rotational speed increases. Furthermore, the engine intake negative pressure (1), that is, the engine load, changes as the load increases. Then, in light of the torque fluctuation characteristics corresponding to the rotation speed r at the time when the crank angle θ is within the time range in which the stator and rotor structures should perform the electric function, that is, from the start of operation θ3 to the end of operation θ1 + θ□. If this is the case, the switching circuit 27 switches the connection terminal group 28 of the drive circuit 28.29.
b, 29b are connected. In this case, the current direction of the stator coil that provides an appropriate magnetic field is selected in light of the rotational position of the rotor, and in accordance with this selection, the current reversal drive circuit 33 connects the connection terminal group 33b or 33c.

この制御においては、ロータに組込まれた磁石８の１つ
の磁石片８ａに対応するクランク角θ９だけロータが回
転すると、対応磁極が変化するので、回転角θ８ごとに
ステータコイル７の電流方向を変更させてステータコイ
ルの磁界を上記磁極の変化に対応させるようにしている
。これによって、上記時間範囲内においてステータロー
タ構造体は電動機能を発揮する。In this control, when the rotor rotates by a crank angle θ9 corresponding to one magnet piece 8a of the magnet 8 incorporated in the rotor, the corresponding magnetic pole changes, so the current direction of the stator coil 7 is changed for each rotation angle θ8. The magnetic field of the stator coil is made to correspond to the change in the magnetic pole. As a result, the stator rotor structure exhibits its electric function within the above time range.

すなわち、クランク軸１には正トルクが加えられて、ト
ルク変動特性の相対的に低い部分（逆トルクが作用する
部分）が是正される。また、クランク角θが発電機能が
発揮されるべき時間範囲内、すなわち、作動開始θ、か
ら作動終期θ１＋θ、１までの範囲内にあるときには、
切換回路２７は、駆動回路２８．２９の接続端子グルー
プ２８ｃ、２９ｃを接続状態にする。これによってステ
ータ及びロータ構造体は、発電機（オールタネータ）と
して作用する。That is, positive torque is applied to the crankshaft 1, and the portion where the torque fluctuation characteristics are relatively low (the portion where the reverse torque acts) is corrected. Furthermore, when the crank angle θ is within the time range in which the power generation function should be exerted, that is, within the range from the start of operation θ to the end of operation θ1+θ,1,
The switching circuit 27 connects the connection terminal groups 28c and 29c of the drive circuits 28 and 29. This causes the stator and rotor structures to act as a generator (alternator).

この場合には、トルク変動特性の相対的に高い部分に逆
トルクが加えられて是正される０以上のように、ステー
タ及びロータ構造体の電動機能は、第８Ｃ図に示すタイ
ミングで作動期間θ、たけ発揮されて、第８Ｄ図に示す
ような特性の正トルクをクランク軸１に与える。また、
発電機能は第８Ｂ図に示すようなタイミングで作動期間
θ１．たけ発揮されて第８Ｄ図に示すような特性の逆ト
ルクをクランク軸ｌに与える。この結果、全体として第
８Ａ図実線特性トルク変動は、第８Ｄ図の正負の付加ト
ルクが適宜加えられることにより、第８Ａ図１点鎖線で
示すように是正され、変動量が減少する。本実施例にお
いてはフライホイールをロータの構成要素として単一の
構造体により電動機及び発動機を構成し、これを用いて
トルク変動制御することにより、この制御をクランク軸
に直接行うため、制御応答性が良い。In this case, the electric function of the stator and rotor structures is activated during the operating period θ at the timing shown in FIG. 8C, as shown in FIG. , and gives the crankshaft 1 a positive torque having characteristics as shown in FIG. 8D. Also,
The power generation function operates during the operating period θ1. When the torque is fully exerted, a reverse torque having characteristics as shown in FIG. 8D is applied to the crankshaft l. As a result, as a whole, the characteristic torque fluctuation shown by the solid line in FIG. 8A is corrected as shown by the one-dot chain line in FIG. 8A by appropriately adding the positive and negative additional torques shown in FIG. 8D, and the amount of fluctuation is reduced. In this embodiment, the flywheel is used as a component of the rotor, and the electric motor and engine are configured in a single structure, and this is used to control torque fluctuations. This control is performed directly on the crankshaft, so the control response is Good sex.

（発明の効果） 本発明によれば、発電機能が発揮されるときには、バッ
テリの充電が行われるので、本発明のトルク変動抑制制
御を行うことによって、バッテリの負担が増大するとい
った問題はない。それどころか、トルク変動制御を適正
に行うことと平行して、装置の発電機能を十分に発揮さ
せることにより、バッテリの電力を確保することができ
るので発電機を別途、設けることを要しないという新た
な効果が得られる。さらに、本発明の装置は、ステータ
又はロータのいずれか一方にコイルを配置することによ
って構成されているので、制御が容易であるとともに、
切換接点が少なく優れた耐久性を有する。(Effects of the Invention) According to the present invention, since the battery is charged when the power generation function is performed, there is no problem that the load on the battery increases by performing the torque fluctuation suppression control of the present invention. On the contrary, by properly performing torque fluctuation control and fully utilizing the power generation function of the device, battery power can be secured, making it possible to eliminate the need for a separate generator. Effects can be obtained. Furthermore, since the device of the present invention is configured by arranging a coil on either the stator or the rotor, it is easy to control, and
Has excellent durability with few switching contacts.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、本発明の１実施例に係る始動発電装置の要部
縦断図、第２図は第１図の実施例の横断面図、第３図は
、本発明の始動発電装置を組み込んだエンジンの斜視図
、第４図は、本発明に従う始動発電装置の制御回路図、
第５図は電動機能を発揮するための配線構造を示す概略
図、第６図゛は発電機能を発揮するための配線構造を示
す概略図、第７図は、本発明の電動発電装置を活用した
制御のフローチャート、第８Ａ図はクランク軸のトルク
変動を示すグラフ、第８Ｂ図は、発電機能を発揮させる
時期を示すグラフ、第８Ｃ図は、電動機能を発揮させる
時期を示すグラフ、第８Ｄ図は、電動発電装置によって
クランク軸に与えられる付加トルクを表わす図、第９図
は、トルク変動量とエンジン回転数変化との関係を示す
グラフである。 ■・・・クランク軸、２・・・フライホイール、４・・
・クラッチ機構、５・・・クラッチハウジング、６・・
・ステータ、７・・・ステータコイル、８・・・永久磁
石、２０・・・制御回路、２２・・・バッテリ、３９・
・・コントローラ。 第８Ａ図 第９図 エノシー：Ｊ即章１丈FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a main part of a starter generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the embodiment of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of the engine, and FIG. 4 is a control circuit diagram of the starter generator according to the present invention.
Fig. 5 is a schematic diagram showing the wiring structure to perform the electric function, Fig. 6 is a schematic diagram showing the wiring structure to perform the power generation function, and Fig. 7 is a schematic diagram showing the wiring structure to perform the electric power generating function. Fig. 8A is a graph showing the torque fluctuation of the crankshaft, Fig. 8B is a graph showing the timing to exert the power generation function, Fig. 8C is a graph showing the timing to exert the electric function, and Fig. 8D is a flowchart of the control performed. The figure shows the additional torque applied to the crankshaft by the electric power generator, and FIG. 9 is a graph showing the relationship between the amount of torque fluctuation and the change in engine speed. ■...Crankshaft, 2...Flywheel, 4...
・Clutch mechanism, 5...Clutch housing, 6...
- Stator, 7... Stator coil, 8... Permanent magnet, 20... Control circuit, 22... Battery, 39...
··controller. Figure 8A Figure 9 Enosy: J Sokusho 1 length

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] エンジンクランク軸に連結されるロータコアと、該ロー
タコアの外周面の周囲に一定間隙を有して内周面が対向
するように配置されるステータコアと、前記ロータコア
とステータコアのいずれか一方に一定の磁界を発生する
定磁界発生手段が配設され他方のコアにはコイルが巻回
されてそれぞれ形成されるロータ及びステータを含む構
造体と、クランク軸の回転角を検知する回転角検知手段
と、該回転角検知手段からの出力に応じてクランク軸の
トルク変動特性の相対的に高トルク期間に前記コイルを
整流器を介してバッテリに接続して前記構造体に発電機
能を発揮させ低トルク期間に前記コイルを整流器を介さ
ないでバッテリに接続するとともにクランク軸の回転角
に応じてコイルの電流方向を変え前記構造体に電動機能
を発揮させる抑制手段とを備えたことを特徴とするエン
ジンのトルク変動抑制装置。A rotor core connected to the engine crankshaft, a stator core arranged around the outer peripheral surface of the rotor core so that the inner peripheral surfaces thereof face each other with a certain gap, and a certain magnetic field applied to either the rotor core or the stator core. a structure including a rotor and a stator each formed with a constant magnetic field generating means for generating a constant magnetic field and a coil wound around the other core; a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of a crankshaft; According to the output from the rotation angle detection means, the coil is connected to the battery via a rectifier during a relatively high torque period of the crankshaft's torque fluctuation characteristics to cause the structure to perform a power generation function, and the above-mentioned coil is caused to exhibit a power generation function during a low torque period. A torque suppressing means for connecting a coil to a battery without going through a rectifier, and changing the direction of current in the coil according to the rotation angle of a crankshaft to cause the structure to exert an electric function. Fluctuation suppressor.