JPS58217743A - エンジンのトルク変動抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

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

一般に、エンジンにおいては、シリンダ内の爆発力をピ
ストン系を介してクランク軸の回転に変換するため、ク
ランク軸が／回転する間に、この回転と同期して燃焼ガ
ス圧Ｃとよって生じる爆発トルク変動とピストン系の往
復慣性力によって生じる慣性トルク変動とによるトルク
変動が発生する。

そして、このクランク軸に発生する回転トルク変動は、
振動、歯打ち音等を生起するものであって、種々の弊害
を有する。

従来より、上記クランク軸の回転トルク変動を抑制する
ものとして、特開昭６．５−７７３７号公報に示される
ように、エンジンのクランク軸と一体に回転運動する第
７の磁束発生手段と、固定側の第２の磁束発生手段とを
設け、クランク軸に発生する回転トルク変動に同期して
この回転トルク変動と逆位相に磁気トルクを発生させて
エンジンのトルク変動を抑制する技術が提案されている
０しかるに、上記提案技術では、従来のエンジンに第１
および第２磁束発生手段を別途に形成しなけれはならず
、コスト面で不利になる問題がある。

そこで、本発明はかかる点に鑑み、エンジンのクランク
軸に発生する回転トルク変動のトルク増大時にオルタネ
ータのフィールドコイルにフィールド電流を印加し、ト
ルク増大時にクランク軸に逆トルクを発生させ、エンジ
ンのクランク軸に発生する回転トルク変動を抑制するよ
うにし、既存のオルタネータを利用して回転トルク変動
を抑制し、振動、歯打ち音等を有効に防止せんとするも
のである。

すなわち、例えば、直列グ気筒グサイクルエンジンにお
いては、クランク軸が２回転する間にグ回爆発が行われ
ることから、アイドリングのような低回転時には、この
爆発に伴う燃焼ガス圧によって生じる爆発トルク変動に
より第ｊ図Ａに示すような回転トルク変動が発生する。

これに対し、本発明では、第ｊ図Ｂに示すようなフィー
ルド電流を、クランク軸に発生する回転トルク変動のト
ルク増大時にオルタネータのフィールドコイルに印加し
、このフィールド電流の印加により、第ｊ図Ｃに示すよ
うな負荷トルク（逆トルク）が発生し、このＣの負荷ト
ルクとＡの回転トルクとの合成により、第３図りに示す
ような、クランク軸合成トルクとなり、その変動幅が小
さくなるよう抑制するのを基本的な事項としている０そ
の際、エンジンのクランク軸に発生する１ＭＨ４１トル
ク変動は、上記燃焼ガス圧によって生じる爆発トルク変
動と、ピストン系の往復慣性力によって生じる慣性トル
ク変動との和によって発生するものである。しかして、
上記爆発トルク変動と慣性トルク変動とはその変動位相
がずれているものであり、しかも、両者の和によるトル
ク変動はエンジン回転数に応じ一定回転数を境にして、
その支配的なものが顕著に変化する。

すなわち、第３図および第７図には直列グ気筒クサイク
ルエンジンにおけるトルク変動を示しており、第３図で
一点鎖線Ｉで示すものは燃焼ガス圧によって生じる爆発
トルク変動であり、これに対し、細実線■で示すものは
ピストン系の往復慣性力によって生じる慣性トルク変動
であり、両者はその正負の変動がクランク角で略２θ度
位相がずれている。また、トルク変動量を示す第７図に
おいて、爆発トルク変動■はエンジン回転数に関係なぐ
略一定であるのに対しく接値は負荷の大きさに応じて変
化する）、慣性トルク変動■はエンジン回転数の増大と
ともに上昇している。よって、太実線で示す両者の和に
よるトルク変動（１＋ｎ）は、一定回転数Ｒ（約／、２
θ０ｒｐｍ）を極小値として変化し、この回転数Ｒより
低回転域では爆発トルク変動Ｉによる変動が支配的で、
高回転域では慣性トルク変動■による変動が支配的とな
り、低回転域と高回転域とではそのトルク増大時の位相
も略２０度ずれて発生することになる。

上記点に関し、本発明では、エンジンのクランク軸の回
転位置を検出するタイミング検出手段と、該タイミング
検出手段の信号を受けて燃焼ガス圧によって生じる爆発
トルク変動のトルク増大時に合致した第１タイミングも
しくはピストン系の往復慣性力によって生じる慣性トル
ク変動のトルク増大時に合致した第２タイミングでオル
タネータのフィールドコイルにフィールド電流を通電す
るフィールド電流制御手段と、エンジン回転数を検出し
エンジン回転数が設定値以上のときに前記第２タイミン
グでフィールド電流を印加する一方、エンジン回転数が
設定値未満のときに前記第１タイミングでフィールド電
流を印加するように上記フィールド電流制御手段を調整
する調整手段とを設け、トルク増大時にクランク軸に逆
トルクを発生させ、エンジンのクランク軸に発生する回
転トルク変動を抑制するようにしたエンジンのトルク変
動抑制装置を提供し、トルク変動を常に許容レベル以下
に抑制せんとするものである。

以下、本発明の実施例を図面に沿って説明する。

〈実施例／〉 第１図において、１はフィールドコイル１ａとステータ
コイル１ｂとを備えたオルタネータであツテ、該オルタ
ネータ１のフィールドコイルｉ　（１には、フィールド
電流制御手段２が接続され、また、このフィールド電流
制御手段２にはタイミング検出手段３が接続されている
。上記タイミング検出手段６はエンジンの爆発と同期し
てクランク軸（図示せず）の回転位置を検出するもので
あり、フィールド電流制御手段２はタイミング検出手段
６の信号を受けて、所定タイミングでオルタネータ１の
フィールドコイル１ａにフィールド電流を通電するもの
である。

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

前記タイミング検出手段３を構成するクランク角センザ
ー７は、各気筒のピストンが上死点位置から所定角度遅
れた位置（燃焼ガス圧による爆発トルク変動のトルク増
大時）にあるときに検出信号を出力するものであって、
このクランク角センザー７の検出信号は波形整形回路８
に入力されて矩形波に整形される。

波形整形回路８の信号は、フィールド電流制御手段２の
遅延回路９を介して単安定マルチバイブレーク１０に出
力され、この単安定マルチバイブレータ１０でフィール
ド電流を印加する時間に相当する所定のパルス幅を有す
る信号とし、この信号を１駆動回路１１で増幅してオル
タネ−タフのフィールドコイル１ａに印加するものであ
る。

上記フィールド電流制御手段２の遅延回路９には調整手
段１２が接続され、この調整手段１２は、運転状態（エ
ンジン回転数）に応じてエンジン回転数が設定値以上の
ときにフィールド電流制御手段２の遅延回路９に信号を
出力する。

この遅延回路９は、調整手段１２がら信号を受けたとき
に、波形整形回路８がら単安定マルチバイブレータ１０
に出力される信号を約２θ度（ピストン系の慣性力によ
る慣性トルク変動のトルク増大時に）遅らせるように動
作することによりフィールド電流を印加する時期を所定
量遅延させるものである。

よって、上記フィールド電流制御手段２は、遅延回路９
による遅延が行われていないときには、燃焼ガス圧によ
って生じる爆発トルク変動のトルク増大時に合致した第
１タイミングでフィールド電流を印加し、一方、遅延回
路９による遅延が行われているときには、ピストン系の
往復慣性力によって生じる慣性トルク変動のトルク増大
時ｌこ合致した第２タイミングでフィールド電流を印加
するものである。

上記遅延回路９の動作を制御する調整手段１２において
、１６は点火回路、１４は該点火回路１６からのイグニ
ションパルスを受けてその信号をエンジン回転数の大き
さに応じた電圧値に変換するＦ−Ｖ変換回路、１５は該
Ｆ−Ｖ変挽変格回路の信号を基準電圧お比較し、エンジ
ン回転数が設定値２以上かどうかを判断する比較器で、
Ｆ−Ｖ変換回路１４からの信号が基準値以上となったと
きに信号を遅延回路９に出力して、フィールド電流制御
手段２を第２タイミングに調整する一方、エンジン回転
数が設定値Ｒ未満のときには第１タイミングとして、フ
ィールド電流を所定タイミングでオルタネータ１のフィ
ールドコイルｌ　ａ　ニ印加するものである。

上記フィールドコイル１ｄに印加されるフィールド電流
は、低回転時は第１タイミングで、高回転時は第２タイ
ミングで印加され、クランク軸に発生する回転トルク変
動のトルク増大時に通電されるものであって、このトル
ク増大時にオルタネータ１で発電を行わせて、クランク
軸に逆トルクを発生させ、エンジンの爆発と同期してク
ランク軸に発生する回転トルク変動を抑制するものであ
る０ 〈実施例２〉 本例は第２図に示し、前例と同様にフィールド電流制御
手段２によるフィールド電流の印加時期を、エンジン回
転数が設定値Ｒ未満のときに第１タイミングに、設定値
２以上のときに第２タイミングに調整するものであり、
タイミング検出手段１６としては、調整手段１２と同様
に点火回路１６カラエンジンのイグニションパルスを検
出するものが使用され、このイグニションパルスは波形
整形回路８に入力されて矩形波に整形された後、フィー
ルド電流制御手段１７の切替回路１８を介して第１もし
くは第！遅延回路１９．２０に出力される。

この切替回路１８は、調整手段１２の信号を受け、エン
ジン回転数が設定値Ｒ未満のときには第１接点１８ａを
閉成し、設定値Ｒ以上のときには第２接点１８ｂを閉成
するものである。該切替口゛　　路１８の第１接点１８
ａに接続された第１遅延回路１９は、点火時期からフィ
ールド電流を印加する時期を低回転用に爆発トルク変動
のトルク増大時に合致した第１タイミングとなるよう所
定量遅らせるものであり、一方、切替回路１８の第２接
点１８ｂに接続された第２遅延回路２０は、点火時期か
らフィールド電流を印加する時期を高回転用に慣性トル
ク変動のトルク増大時に合致した第２タイミングとなる
よう低回転時よりもさらに所定量（約２０度）遅らせる
ものである。

第１もしくは第２遅延回路１９．２０の信号は、単安定
マルチバイブレータ７［］１こ出力され、フィールド電
流を印加する時間を設定し、駆動回路１１で増幅し、オ
ルタネータ１のフィールドコイル１ｄに通電する。その
他は前例と同じであり、同一構造には同一符号を付して
示す。

以上説明したように、本発明によれば、タイミング検出
手段とフィールド電流制御手段とエンジン回転数検出手
段と調整手段とを設けたことにより、エンジン回転数が
変化しても常にトルク増大時にクランク軸に逆トルクを
発生させ、エンジンのクランク軸に発生する回転トルク
変動を効果的に抑制することができ、振動、歯打ち音等
の弊害を改善することができ、しかも、既存のオルタネ
ータを利用して行えるものであって、コスト的にも有利
となる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例／を示す概略構成図、第２図は
実施例２を示す同概略構成図、第３図は爆発トルク変動
と慣性トルク変動との位相差を示す説明図、第７図はエ
ンジン回転数に対するトルク変動量の関係を示す説明図
、第ｊ図Ａ−Ｄはトルク変動抑制作用を示す説明図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （］、）　　エンジンのクランク軸の回転位置を検出す
   るタイミング検出手段と、該タイミング検出手段の信号
   を受けて燃焼ガス圧によって生じる爆発トルク変動のト
   ルク増大時に合致した第１タイミングもしくはピストン
   系の往復慣性力によって生じる慣性トルク変動のトルク
   増大時に合致した第２タイミングでオルタネータのフィ
   ールドコイルにフィールド電流を印加するフィールド電
   流制御手段と、エンジン回転数を検出しエンジン回転数
   か設定値以上のときに前記第２タイミングでフィールド
   電流を印加する一方、エンジン回転数が設定値未満のと
   きに前記第１タイミングでフィールド電流を印加するよ
   うに上記フィールド電流制御手段を調整する調整手段と
   を設け、トルク増大時にクランク軸に逆トルクヲ発生さ
   せ、エンジンのクランク軸に発生する回転トルク変動を
   抑制するようにしたことを特徴とするエンジンのトルク
   変動抑制装置。