JP2014105790A - Vibration suppressing device, and method for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の出力軸を振動特性を変更可能なフライホイールの制御に関し、内燃機関の運転状態に適合してフライホイールの制御を行い、振動・騒音を低減する。
【解決手段】フライホイールは、内燃機関の出力軸と一体に回転する第1ホイールと、第1ホイールに対して相対回転可能な第2ホイールと、第1ホイールと第2ホイールの間に介在する磁気粘性流体と、磁気粘性流体に作用する磁界を形成する電磁石を含む。内燃機関の運転状態が、回転速度が低く、出力トルクが大きい範囲では電磁石に電流I5 を供給し、回転速度が高く、出力トルクが小さい範囲では電磁石に電流を供給しない(電流I1 )。また、これら二つの範囲の間に遷移範囲を設け、電流が段階的に変化(I2,I3,I4 )に変化するようにすることもできる。これにより、振動・騒音の原因となる回転変動が抑制される。
【選択図】図8The present invention relates to flywheel control capable of changing the vibration characteristics of an output shaft of an internal combustion engine, to control the flywheel in conformity with the operating state of the internal combustion engine, and to reduce vibration and noise.
A flywheel is interposed between a first wheel that rotates integrally with an output shaft of an internal combustion engine, a second wheel that can rotate relative to the first wheel, and a first wheel and a second wheel. A magnetorheological fluid; and an electromagnet that forms a magnetic field acting on the magnetorheological fluid. In the operating state of the internal combustion engine, the current I5 is supplied to the electromagnet when the rotational speed is low and the output torque is large, and no current is supplied to the electromagnet when the rotational speed is high and the output torque is small (current I1). It is also possible to provide a transition range between these two ranges so that the current changes stepwise (I2, I3, I4). Thereby, the rotation fluctuation | variation which causes a vibration and noise is suppressed.
[Selection] Figure 8
Description
本発明は、内燃機関の回転変動により生じる振動の抑制に関する。 The present invention relates to suppression of vibration caused by rotational fluctuations of an internal combustion engine.
内燃機関、特に間欠的に燃焼を行うオットー機関やディーゼル機関などにおいては、間欠燃焼に起因する回転速度の変動(以下、回転変動と記す。)が発生する。この回転変動は、内燃機関および内燃機関の動力を伝達する動力伝達系から、これらを支持するフレームに伝達され振動や騒音が発生する場合がある。車両の搭載された内燃機関においては、内燃機関や、内燃機関の動力を伝達する変速機、プロペラシャフト、ドライブシャフト、終減速機などの動力伝達系を支持するマウントから車体に振動が伝わり、振動、騒音が発生する。 In an internal combustion engine, particularly an Otto engine or a diesel engine that performs intermittent combustion, fluctuations in rotational speed (hereinafter referred to as rotational fluctuations) due to intermittent combustion occur. This rotational fluctuation is transmitted from an internal combustion engine and a power transmission system that transmits the power of the internal combustion engine to a frame that supports them, and may generate vibration and noise. In an internal combustion engine equipped with a vehicle, vibration is transmitted to the vehicle body from a mount that supports a power transmission system such as the internal combustion engine, a transmission that transmits power of the internal combustion engine, a propeller shaft, a drive shaft, and a final reduction gear. , Noise is generated.
間欠燃焼に起因する回転変動を抑制するために、内燃機関の出力軸にフライホイールが設けられることが一般的である。フライホイールの慣性モーメントが大きいほど、回転変動を抑制する効果が大きい。一方、応答性、すなわち回転速度の増減に関する応答速度については低下する。 In order to suppress rotational fluctuations caused by intermittent combustion, a flywheel is generally provided on the output shaft of the internal combustion engine. The greater the moment of inertia of the flywheel, the greater the effect of suppressing rotational fluctuations. On the other hand, the response speed, that is, the response speed related to increase / decrease in the rotation speed is lowered.
下記特許文献1には、高低二値の慣性モーメントに切り換え可能なフライホイールを、低回転時には高慣性モーメントとし、高回転時には低慣性モーメントとすることにより、振動・騒音の抑制と、高い応答性の両立を図った技術が開示されている(例えば、第2ページ左上欄第5−10行参照。)。 In Patent Document 1 listed below, a flywheel that can be switched between high and low binary moments of inertia has a high moment of inertia at low revolutions and a low moment of inertia at high revolutions, thereby suppressing vibration and noise and high responsiveness. (See, for example, the second page, upper left column, lines 5-10).
内燃機関の回転変動は、回転速度だけでなく出力トルクによっても影響される。一般的に、出力トルクが高いときの方が回転変動は大きくなる。したがって、回転速度に基づき慣性モーメントを切り換えるだけでは、回転変動を抑制できない場合がある。また、取り得る慣性モーメントの値が二値のみでは、回転変動の抑制と高応答性の要求を両立できない場合がある。 The rotational fluctuation of the internal combustion engine is influenced not only by the rotational speed but also by the output torque. In general, the rotational fluctuation becomes larger when the output torque is higher. Therefore, there are cases where the rotational fluctuation cannot be suppressed only by switching the moment of inertia based on the rotational speed. Further, if the value of the moment of inertia that can be taken is only a binary value, it may be impossible to achieve both the suppression of rotational fluctuation and the demand for high responsiveness.
本発明は、内燃機関のより広い運転域においてより効果的に回転変動を抑制することと、回転変動の抑制と高応答性の両立を図ることとの少なくとも一方を目的とする。 An object of the present invention is to suppress rotational fluctuation more effectively in a wider operating range of an internal combustion engine and to achieve at least one of suppression of rotational fluctuation and high responsiveness.
本発明の内燃機関の振動抑制装置は、振動特性を変更可能なフライホイールによって、内燃機関および動力伝達系により形成される振動系の特性を変化させて振動を抑制するものである。フライホイールは、内燃機関の出力軸と一体に回転する第1ホイールと、第1ホイールと相対回転可能な第2ホイールと、第1ホイールと第2ホイールの間に介在する粘度可変流体と、粘度可変流体の粘度を調整する粘度調整部を有する。さらに、振動抑制装置は、粘度調整部を動作させて粘度可変流体の粘度を制御する制御部を有する。フライホイールの粘度可変流体の粘度を制御することにより、振動系の特性を変化させることができる。例えば、粘度可変流体の粘度を低くすることにより、第2ホイールを振動系から切り離すことができ、一方、粘度を高くすることにより第2ホイールを第1ホイールと一体とし、第2ホイールを振動系に組み入れることができる。 The vibration suppression device for an internal combustion engine of the present invention suppresses vibration by changing the characteristics of the vibration system formed by the internal combustion engine and the power transmission system by a flywheel capable of changing the vibration characteristics. The flywheel includes a first wheel that rotates integrally with an output shaft of the internal combustion engine, a second wheel that can rotate relative to the first wheel, a variable viscosity fluid that is interposed between the first wheel and the second wheel, and a viscosity. A viscosity adjusting unit for adjusting the viscosity of the variable fluid; Furthermore, the vibration suppressing device has a control unit that operates the viscosity adjusting unit to control the viscosity of the variable viscosity fluid. The characteristics of the vibration system can be changed by controlling the viscosity of the variable viscosity fluid of the flywheel. For example, the second wheel can be separated from the vibration system by reducing the viscosity of the variable viscosity fluid, while the second wheel is integrated with the first wheel by increasing the viscosity, and the second wheel is integrated with the vibration system. Can be incorporated into.
フライホイールの制御は、内燃機関の回転速度と出力トルクに基づき実施される。内燃機関の回転速度を取得するために回転速度取得部が設けられ、また内燃機関の出力トルクを取得するためにトルク取得部が設けられる。取得された回転速度と出力トルクの組により内燃機関の運転状態が定められる。この運転状態において、内燃機関に起因する振動を抑制すべき範囲である振動抑制範囲が予め定められている。取得された回転速度と出力トルクが振動抑制範囲に入っているとき、制御部は、粘度可変流体の粘度を、振動抑制範囲外の場合に比して高くする制御を行う。 The flywheel is controlled based on the rotational speed and output torque of the internal combustion engine. A rotation speed acquisition unit is provided for acquiring the rotation speed of the internal combustion engine, and a torque acquisition unit is provided for acquiring the output torque of the internal combustion engine. The operating state of the internal combustion engine is determined by the set of the acquired rotation speed and output torque. In this operating state, a vibration suppression range that is a range in which vibration caused by the internal combustion engine is to be suppressed is determined in advance. When the acquired rotation speed and output torque are within the vibration suppression range, the control unit performs control to increase the viscosity of the variable viscosity fluid as compared with a case outside the vibration suppression range.
振動抑制範囲に隣接して遷移範囲を設定することができる。内燃機関の運転状態が遷移範囲に入っているときは、制御部は、運転状態が振動抑制範囲に近いほど、段階的に、または徐々に粘度可変流体の粘度が高くなるように制御することができる。 A transition range can be set adjacent to the vibration suppression range. When the operating state of the internal combustion engine is in the transition range, the control unit can control the viscosity of the variable viscosity fluid to increase stepwise or gradually as the operating state is closer to the vibration suppression range. it can.
粘度可変流体は、磁場に応答して粘度が変化する流体とすることができる。このような流体として、例えば磁気粘性流体(MR流体)、磁性流体が挙げられる。これら流体に作用する磁場を調整することで、その粘度を制御することができる。磁石は、例えば電磁石とすることができ、電磁石の供給する電流を制御することにより、磁気粘性流体等に作用する磁場を調整することができる。 The variable viscosity fluid may be a fluid whose viscosity changes in response to a magnetic field. Examples of such fluid include a magnetorheological fluid (MR fluid) and a magnetic fluid. By adjusting the magnetic field acting on these fluids, the viscosity can be controlled. The magnet can be an electromagnet, for example, and the magnetic field acting on the magnetorheological fluid or the like can be adjusted by controlling the current supplied by the electromagnet.
内燃機関の回転速度と出力トルクの組として定められた運転状態に基づきフライホイールの制御を行うことにより、より効果的に回転変動を低減させ、内燃機関に起因する振動を抑制することができる。 By controlling the flywheel based on the operating state determined as a set of the rotational speed and output torque of the internal combustion engine, it is possible to more effectively reduce rotational fluctuations and suppress vibration caused by the internal combustion engine.
以下、本発明の実施形態の内燃機関の振動抑制装置を図面に従って説明する。図1は、内燃機関および内燃機関の動力を伝達する動力伝達系の一例としての車両に搭載された内燃機関10と動力伝達装置12の概略構成を示す図である。図1は、特に車両の前部に内燃機関を搭載し、後輪を駆動輪とする、いわゆるFR車のレイアウトを示している。図1において、各構成要素は模式的に表されており、それらの大きさ、形状は、現実のものと必ずしも一致しない。
Hereinafter, an internal combustion engine vibration suppression device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
内燃機関10は、オットー機関、ディーゼル機関等の4気筒往復ピストン機関であるが、間欠燃焼を行う他の熱サイクル機関であってもよい。また、気筒数についても他の気筒数であってよい。動力伝達装置12は、内燃機関の出力軸14に結合されたフライホイール16と、内燃機関の出力の回転速度を変換して駆動輪へと送り出す変速機18、更に推進軸20、終減速機22、駆動軸24および駆動輪26を有する。変速機18は、多段手動変速機、多段自動変速機、無段変速機のいずれであってもよい。終減速機22は、変速機18から推進軸20を介して伝えられた出力を更に減速し、差動機構により左右の駆動輪26に分配する。駆動軸24は、終減速機22と駆動輪26を接続する。変速機18と終減速機22は、FFレイアウトの車両においてよく見られるように、一体化されてもよい。この場合、推進軸20は省略される。
The
フライホイール16は、出力軸14と一体に回転する第1ホイール28と、出力軸14の軸線を回転軸線とし、第1ホイール28と相対回転可能に配置された第2ホイール30を有する。第1ホイール28と第2ホイール30の間には、粘度を変更可能な粘度可変流体32が介在している。フライホイール16は、粘度可変流体の粘度を調整するための粘度調整部34を有している。粘度調整部34は、粘度可変流体32の性質に応じて、その構成が定められる。粘度可変流体32として、磁気粘性流体あるいは磁性流体を採用することができ、これに対応した粘度調整部34は磁石を含む。磁気粘性流体等は、作用する磁場により粘度が変化する性質を有し、磁石の磁力を調整することにより粘度を制御することができる。磁力を調整するために、磁石として電磁石を用いることができる。電磁石に供給する電流を制御することで、磁気粘性流体等に作用する磁場の調整ができる。また、磁石を永久磁石とすることができる。この場合、例えば永久磁石の位置を変えることで、磁気粘性流体等に作用する磁界を変化させるようにできる。
The
磁気粘性流体は、例えば、磁鉄鉱やマンガン亜鉛フェライトなどの強磁性微粒子、その表面を覆う界面活性剤、およびオイルなどのベース液の三つで構成される磁性コロイド溶液とすることができる。また、粘度可変流体として、電界を作用させることにより粘度の変化する流体(電気粘性流体)を用いることができる。この場合には、電極を設け、電極に印加する電圧を制御することで、流体に作用する電界を調整することができる。 The magnetorheological fluid can be, for example, a magnetic colloidal solution composed of ferromagnetic fine particles such as magnetite and manganese zinc ferrite, a surfactant covering the surface, and a base liquid such as oil. Moreover, the fluid (electrorheological fluid) which changes a viscosity by making an electric field act can be used as a viscosity variable fluid. In this case, the electric field acting on the fluid can be adjusted by providing an electrode and controlling the voltage applied to the electrode.
振動抑制装置は、さらに粘度可変流体32の粘度の調整により、フライホイール16の振動特性を制御するフライホイール制御部36を有する。フライホイール制御部36は、内燃機関の回転速度と出力トルクから、内燃機関の運転状態を判断し、この運転状態に応じてフライホイール16の制御を行う。内燃機関10は、内燃機関制御部38により制御される。
The vibration suppressing device further includes a
以下においては、粘度可変流体32として磁気粘性流体を用いたフライホイールを例に挙げて説明する。符号32を磁気粘性流体を示す符号としても使用する。
Hereinafter, a flywheel using a magnetorheological fluid as the
図2は、フライホイール16およびその周囲の詳細を示す図である。第1ホイール28は、出力軸14に結合される基部40と、基部40に結合される円板形状の円板部42を含む。基部40は、略円筒形状を有し、内燃機関10の出力軸(クランク軸)14のフランジ44にボルト等の締結部材(不図示)により結合される。基部40の円筒内周面は、スプライン(雌)が形成され、変速機18の入力軸(不図示)に設けられたスプライン(雄)と係合して、内燃機関10の動力が変速機18へと伝達される。基部40の円筒外周には、円環板形状の回転伝達板48が設けられる。回転伝達板48については、後で再度説明する。円板部42は、基部40の円筒端面にボルト(不図示)等の締結部材により結合される。このボルトは、出力軸のフランジ44と基部40を締結するボルトと共用することもできる。また、基部40と円板部42は、溶接等により、永久的に結合されるようにしてもよい。円板板42の外周部には、内側の部分より厚くなった円環形状の錘部50が設けられている。
FIG. 2 is a diagram showing details of the
第2ホイール30は、略円筒状の基部52と円環板形状の円環板部54を含む。第1ホイールの基部40と第2ホイールの基部52は、出力軸14の回転軸線Axを共通の中心軸線として同軸配置されている。また、これらの基部40,42の間には軸受56が介在し、これにより第2ホイール30が第1ホイール28に回転可能に支持される。軸受56は、ボール軸受、ローラ軸受等の転がり軸受けとすることができる。基部52の円筒内周面には、全周にわたって周方向に延びる溝58が形成される。この溝58の中に、第1ホイールの基部40の回転伝達板48が入り込んでいる。基部52は、回転軸線Axの方向に並べられた、それぞれ円環形状の三つの部分を有し、これらの部分は、中央の非磁性材料製の磁束遮断部60と、磁束遮断部60を挟むように設けられた第1ヨーク部62と第2ヨーク部64である。磁束遮断部60は溝58の外側に位置し、この実施形態においては、磁束遮断部60と溝58の回転軸線Ax方向の寸法は等しいが、これに限られない。円環板部54の外周部には、内側部分より厚くなった円環形状の錘部66が設けられている。円環板部54は、基部52、特に第2ヨーク部64と一体に形成することができる。磁束遮断部60は、第1および第2ヨーク部62,64より磁束が透過しづらく構成されていればよく、例えば磁性材料から構成されても内部に空隙を有するようにして、全体として透磁率を低くするようにしてよい。
The
溝58および回転伝達板48の、回転軸線Ax方向における両側には、封止リング67が設けられ、第1ホイールの基部40の外周面と第2ホイールの基部52の内周面の間を封止している。これにより、溝58内が外部から閉鎖された空間となる。この空間に、磁気粘性流体32が封入される。これにより、溝58の壁面および底面と、回転伝達板48の端面および側面が、磁気粘性流体32を介して対向する。
Sealing rings 67 are provided on both sides of the
粘度調整部34は、コイル68とヨーク70を有する電磁石72を含む。電磁石72には、内燃機関10のシリンダブロック74に対して固定された支持部76により支持されている。電磁石72は、第2ホイール30の基部52の外周面に対向するよう配置される。電磁石のコイル68は、基部52の外側を周回するように配置され、ヨーク70は、第2ホイール基部の第1および第2ヨーク部62,64に対応するように配置される。電磁石72には、制御部36の指令に基づきバッテリ78から電力が供給され、磁界を発生させる。フライホイール制御部36は、電磁石72に供給する電流を制御して、磁気粘性流体32の粘度の制御を行う。
The
この制御は、内燃機関の回転速度と出力トルクを取得し、これらに基づき実行される。内燃機関の回転速度は、内燃機関10の出力軸と一定関係をもって回転する軸等の回転体(例えば出力軸14)の近傍に設けられた回転速度センサ80の出力信号に基づき取得することができる。フライホイール制御部36は、回転速度センサ80からの信号に基づき内燃機関の回転速度を算出してもよく、また、内燃機関制御部38にて回転速度センサ80からの信号に基づき算出された回転速度を取得してもよい。前者の場合、フライホイール制御部36は、回転速度センサ80と共に内燃機関の回転速度を取得する回転速度取得部として機能する。後者の場合、回転速度センサ80、内燃機関制御部38、およびフライホイール制御部36が回転速度取得部として機能する。
This control is executed based on the rotational speed and output torque of the internal combustion engine. The rotational speed of the internal combustion engine can be acquired based on an output signal of a
内燃機関の出力トルクは、内燃機関制御部38から取得することができる。内燃機関制御部38は、内燃機関10の出力に係る要求に基づき、内燃機関10の発生すべき出力を求め、これに基づき内燃機関10の各部(スロットル弁、燃料噴射弁等)の制御を行う。つまり、内燃機関制御部38は、出力トルクに関する情報を有しており、フライホイール制御部36はこれを取得して、フライホイール16の制御を行う。フライホイール制御部36は、内燃機関制御部38と共に内燃機関の出力トルクを取得する出力トルク取得部として機能する。出力トルクは、内燃機関の出力軸に設けたトルクセンサからの信号に基づき取得するようにしてもよい。この場合は、トルクセンサとフライホイール制御部が出力トルク取得部として機能する。
The output torque of the internal combustion engine can be acquired from the internal combustion
図3は、電磁石72により発生する磁界を示す図であり、磁束線が破線Mで示されている。磁束は、電磁石のヨーク70の一端(図中左端)から、第2ホイール基部の第1ヨーク部62に延び、溝58を横切るようにして第2ヨーク部64に向かう。第1ヨーク部62と第2ヨーク部64の間に設けられた磁束遮断部60により、磁束が溝58を迂回することが防止または抑制されている。磁束は、第1ヨーク部から直接、または第2ホイールの円環板部54を介して電磁石のヨーク70の他端(図中右端)に戻る。溝58を横断する磁束は、溝58内の磁気粘性流体32に作用し、磁気粘性流体32の粘度を変化させる。溝58内には、回転伝達板48が進入しており、磁気粘性流体32の粘度が変化することで、回転伝達板48から第2ホイールの基部52への伝達特性が変化する。電磁石72が磁界を発生していないときは、磁気粘性流体32の粘度が最も低く、回転伝達板48と第2ホイールの基部52の間に相対的な回転変動があっても、第2ホイール30にはほとんど伝わらない。磁界が強くなると、磁気粘性流体32の粘度が高くなり、第2ホイール30は、磁気粘性流体32を介して回転伝達板48に引きずられて回転が変動する。磁界がさらに強くなると、磁気粘性流体32は、回転伝達板48と第2ホイール30を一体に結合するようになる。
FIG. 3 is a diagram showing a magnetic field generated by the
図4は、電磁石72に供給する電流と、磁気粘性流体32の粘度の関係を示す図である。電流Iが0のとき(I=I1 =0)粘度が最も低く、電流Iが増加するのに従って、ほぼ比例して粘度が増加する。電流が0のときは、第2ホイール30には回転がほとんど伝わらず、電流がI5 のときは、第2ホイール30は、第1ホイール28と一体となって回転する。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the current supplied to the
図5は、横軸に内燃機関の回転速度(周波数)、縦軸に利得を採った動力伝達系の振動特性を示す図である。図4に示す電流I1 〜I5 に対応する特性C1 〜C5 が示されている。特性C1 は電磁石72に電流を供給しない(I1 )ときの特性であり、特性C2 は電流I2 のとき、特性C3 は電流I3 のとき、特性C4 は電流I4 のとき、特性C5 は電流I5 のときの特性を示している。特性C1 は、ほぼ第1ホイール28により定まる特性であり、第2ホイール30は振動系に関与していない。特性C5 は、第1および第2ホイール28,30が一体となった振動系であり、磁気粘性流体32の粘度の影響を受けていない。特性C2 〜C4 は、磁気粘性流体32の粘性の影響を受けた特性であり、特性C1 ,C5 に比してピークが低くなっている。
FIG. 5 is a diagram showing the vibration characteristics of the power transmission system in which the horizontal axis represents the rotational speed (frequency) of the internal combustion engine and the vertical axis represents the gain. Characteristics C1 to C5 corresponding to the currents I1 to I5 shown in FIG. 4 are shown. The characteristic C1 is a characteristic when no current is supplied to the electromagnet 72 (I1), the characteristic C2 is the current I2, the characteristic C3 is the current I3, the characteristic C4 is the current I4, and the characteristic C5 is the current I5. The characteristics are shown. The characteristic C1 is a characteristic substantially determined by the
図6は、内燃機関の運転状態と、フライホイール16の制御の関係を例示する図である。内燃機関の運転状態は、内燃機関の回転速度と出力トルクの組として表される。図においては、回転速度を横軸に出力トルクを縦軸とした座標平面における座標として運転状態が表されている。図示される範囲A5 は、回転速度が低く出力トルクが高い、振動・騒音が問題となる領域である。一方、範囲A1 は回転速度が高く出力トルクは低い。このため、振動・騒音の問題は生じにくい。図から理解できるように、同一の出力トルクであっても、回転速度の相違によって、振動・騒音が問題となるか否かが変わる。同様に同一回転速度であっても出力トルクの相違によって、振動・騒音が問題となるか否かが変わる。したがって、回転速度のみ、または出力トルクのみに基づき、運転状態を把握するのに比べ、より詳しく運転状態を把握することができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the operating state of the internal combustion engine and the control of the
図示される範囲A1 においては、フライホイール16の電磁石72に対し電流は供給しない。これにより、第2ホイール30は振動系から分離された状態となり、フライホイール16の慣性モーメントは小さくなる。慣性モーメントを小さくすることにより、内燃機関の回転速度の応答性を高く維持することができる。一方、範囲A1 は、前述のように振動・騒音の問題が現れない領域であるので、フライホイール16の慣性モーメントが小さくても振動・騒音に関する問題が生じない。範囲A5 においては、電磁石72に対し電流I5 が供給され、第1および第2ホイール28,30が一体となるように制御される。範囲A5 は、振動・騒音が問題となる領域であり、第2ホイール30の慣性モーメントが付加されることで、内燃機関の回転変動が抑制される。
In the range A1 shown, no current is supplied to the
図7は、内燃機関の運転状態と、フライホイール16の制御の関係について、他の例を示す図である。図7においても、図6と同様、運転状態を回転速度と出力トルクを元とした座標を用いて表している。図7中の範囲B1 は、図6中の範囲A1 と同一の範囲である。図6における範囲A5 は、図7においては4つの範囲B2 〜B5 に分割されている。
FIG. 7 is a diagram showing another example of the relationship between the operating state of the internal combustion engine and the control of the
範囲B1 においては、フライホイール16の電磁石72に対し電流は供給しない。これにより、第2ホイール30は振動系から分離された状態となり、フライホイール16の慣性モーメントは小さくなる。慣性モーメントを小さくすることにより、内燃機関の回転速度の応答性を高く維持することができる。一方、範囲B1 は、前述のように振動・騒音の問題が現れない領域であるので、フライホイール16の慣性モーメントが小さくても振動・騒音に関する問題が生じない。範囲B5 においては、電磁石72に対し電流I5 が供給され、第1および第2ホイール28,30が一体となるように制御される。範囲B5 は、振動・騒音が問題となる領域であり、第2ホイール30の慣性モーメントが付加されることで、内燃機関の回転変動が抑制される。
In the range B1, no current is supplied to the
範囲B5 と範囲B1 の間には、電流I5 から電流I1 へ、電流Iが変化する遷移範囲が設定されている。この例において、遷移範囲は、三つの範囲B2,B3,B4 に区分されており、それぞれの範囲において、電磁石72に電流I2,I3,I4 が供給される。遷移範囲は、三つ以外の範囲であってもよく、また、連続的に電流値が変化するようにされてもよい。遷移範囲は、振動・騒音の問題が範囲B5 の場合よりは問題とならない領域であるので、応答性も考慮して、第2ホイール30が第1ホイールに完全に一体とならないように制御する。
A transition range in which the current I changes from the current I5 to the current I1 is set between the range B5 and the range B1. In this example, the transition range is divided into three ranges B2, B3, B4, and currents I2, I3, I4 are supplied to the
図8は、出力トルクを固定したときの内燃機関の回転速度と、回転速度の変動を示す図である。横軸に回転速度、縦軸に回転変動(振幅)が採られている。また、図に示す符号Th は、回転変動の許容限界値であり、この値を超えると振動・騒音が感知され、問題となる。符号D1 〜D5 で特性は、それぞれフライホイールの電磁石72に電流I1 〜I5 を供給したときの回転変動を示している。
FIG. 8 is a diagram showing the rotational speed of the internal combustion engine when the output torque is fixed and the fluctuations in the rotational speed. The horizontal axis represents the rotation speed, and the vertical axis represents the rotation fluctuation (amplitude). Further, symbol Th shown in the figure is an allowable limit value of rotational fluctuation, and if this value is exceeded, vibration and noise are detected, which causes a problem. The characteristics indicated by reference numerals D1 to D5 indicate rotational fluctuations when currents I1 to I5 are supplied to the
図6に示すように内燃機関の運転状態に関して二つの範囲A1 ,A5 を設定した場合は、低回転域においては電流I5 を供給し、特性D1 が許容限界値Th を下回る回転速度N1 までこれが維持される。これ以降は、電流I1 が供給される。図7のように遷移範囲を有する設定では、低回転域においては電流I5 を供給し、特性D4 が許容限界値Th を下回る回転速度N2 までこれが維持される。回転速度N2 を超えると、電流I4 が供給され、特性D3 が許容限界値Th を下回る回転速度までこれが維持される。これが繰り返される。遷移範囲では、磁気粘性流体32の粘度が細かく制御される。これにより、遷移範囲において、振動・騒音が抑えられると共に、内燃機関の応答性がある程度確保される。
As shown in FIG. 6, when two ranges A1 and A5 are set for the operating state of the internal combustion engine, the current I5 is supplied in the low speed range, and this is maintained until the rotational speed N1 where the characteristic D1 falls below the allowable limit value Th. Is done. Thereafter, the current I1 is supplied. In the setting having the transition range as shown in FIG. 7, the current I5 is supplied in the low rotation range, and this is maintained until the rotation speed N2 where the characteristic D4 is below the allowable limit value Th. When the rotational speed N2 is exceeded, the current I4 is supplied and maintained until the rotational speed at which the characteristic D3 falls below the allowable limit value Th. This is repeated. In the transition range, the viscosity of the
以上の実施形態では、第2ホイール30は、出力軸と一体となった第1ホイール28に支持されているが、出力軸またはこれと一体となった軸により直接支持されるようにすることもできる。また、上述の内燃機関のみの駆動力で走行する車両に関するものであったが、電動機などの他の原動機を組み合わせたハイブリッド車両に適用することも可能である。
In the above embodiment, the
10 内燃機関、12 動力伝達装置、14 出力軸、16 フライホイール、28 第1ホイール、30 第2ホイール、32 磁気粘性流体(粘度可変流体)、34 電磁石(粘度調整部)、36 フライホイール制御部、38 内燃機関制御部、40 (第1ホイールの)基部、48 回転伝達板、52 (第2ホイールの)基部、58 溝、72 電磁石、80 回転速度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
粘度調整部を動作させて粘度可変流体の粘度を制御する制御部と、
内燃機関の回転速度を取得する回転速度取得部と、
内燃機関の出力トルクを取得するトルク取得部と、
を有し、
制御部は、内燃機関の回転速度と出力トルクの組として定められた運転状態における予め定められた振動抑制範囲に、取得された内燃機関の回転速度と出力トルクが入っているとき、粘度可変流体の粘度を高くして内燃機関に起因する振動を抑制する、
内燃機関の振動抑制装置。 A first wheel that rotates integrally with the output shaft of the internal combustion engine, a second wheel that can rotate relative to the first wheel, a variable viscosity fluid that is interposed between the first wheel and the second wheel, and a viscosity of the variable viscosity fluid A flywheel having a viscosity adjusting unit to be adjusted;
A control unit for operating the viscosity adjusting unit to control the viscosity of the variable viscosity fluid;
A rotation speed acquisition unit for acquiring the rotation speed of the internal combustion engine;
A torque acquisition unit for acquiring the output torque of the internal combustion engine;
Have
When the acquired rotational speed and output torque of the internal combustion engine are within a predetermined vibration suppression range in an operating state determined as a set of the rotational speed and output torque of the internal combustion engine, the control unit To suppress the vibration caused by the internal combustion engine,
A vibration suppression device for an internal combustion engine.
前記制御部は、振動抑制範囲に隣接する予め定められた遷移範囲において、取得された内燃機関の回転速度と出力トルクに対応する内燃機関の運転状態が振動抑制範囲に近いほど、段階的に、または徐々に粘度可変流体の粘度が高くなるように制御する、
内燃機関の振動抑制装置。 The vibration suppression device for an internal combustion engine according to claim 1,
In the predetermined transition range adjacent to the vibration suppression range, the control unit gradually increases the operating state of the internal combustion engine corresponding to the acquired rotation speed and output torque of the internal combustion engine closer to the vibration suppression range. Or control so that the viscosity of the viscosity variable fluid gradually increases,
A vibration suppression device for an internal combustion engine.
前記粘度可変流体は、磁場により粘度が変化する流体であり、
前記粘度調整部は、前記流体に作用する磁場を発生する磁石であり、
前記制御部は、前記磁石の、前記流体に作用する磁場を変化させて当該流体の粘度を制御する、
内燃機関の振動抑制装置。 The vibration suppression device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The viscosity variable fluid is a fluid whose viscosity changes by a magnetic field,
The viscosity adjusting unit is a magnet that generates a magnetic field acting on the fluid,
The control unit controls a viscosity of the fluid by changing a magnetic field acting on the fluid of the magnet.
A vibration suppression device for an internal combustion engine.
内燃機関の回転速度と出力トルクの組として定められた運転状態における振動抑制範囲を記憶するステップと、
内燃機関の回転速度と出力トルクを取得して、内燃機関の運転状態を把握するステップと、
把握した運転状態が振動抑制範囲に入っている場合、粘度調整部を動作させて粘度可変流体の粘度を高くするステップと、
を有する、内燃機関の振動抑制方法。 A first wheel that rotates integrally with the output shaft of the internal combustion engine, a second wheel that can rotate relative to the first wheel, a variable viscosity fluid that is interposed between the first wheel and the second wheel, and a viscosity of the variable viscosity fluid Attaching a flywheel having a viscosity adjusting unit for adjusting the output shaft of the internal combustion engine;
Storing a vibration suppression range in an operating state determined as a set of the rotational speed and output torque of the internal combustion engine;
Acquiring the rotational speed and output torque of the internal combustion engine and grasping the operating state of the internal combustion engine;
When the grasped operating state is within the vibration suppression range, the step of operating the viscosity adjusting unit to increase the viscosity of the variable viscosity fluid;
A vibration suppression method for an internal combustion engine, comprising:
振動抑制範囲に隣接する遷移範囲を記憶するステップと、
把握した運転状態が遷移範囲に入っている場合、把握した運転状態が振動抑制範囲に近いほど、段階的に、または徐々に粘度可燃流体の粘度が高くなるように制御するステップと、
を有する、内燃機関の振動抑制方法。 A method for suppressing vibrations of an internal combustion engine according to claim 4,
Storing a transition range adjacent to the vibration suppression range;
When the grasped operation state is in the transition range, the step of controlling the viscosity of the combustible fluid to increase gradually or gradually as the grasped operation state is closer to the vibration suppression range; and
A vibration suppression method for an internal combustion engine, comprising:
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