專利名稱：發(fā)動機振動消除裝置及其消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消除發(fā)動機振動的裝置，而更為具體地涉及一種消除橫搖振動的裝置。
背景技術(shù)：
在其中車輛由發(fā)動機和電動機的組合予以驅(qū)動的復(fù)合車輛中，為降低油耗，執(zhí)行發(fā)動機暫時停止而車輛靜止不動的怠速停止。當(dāng)車輛在執(zhí)行怠速停止之后再次起動時，發(fā)動機由電動機起動并從而重新起動。不過，當(dāng)發(fā)動機重新起動時，當(dāng)進入空氣被壓縮和膨脹時會產(chǎn)生扭矩變動，導(dǎo)致發(fā)動機安裝系統(tǒng)中的共振并造成強烈振動。
如果此時由電動機產(chǎn)生與此扭矩變動反相的扭矩變動，則此扭矩變動可以消去，使振動能夠減小，并因此在JP11-336581A中，發(fā)動機中的扭矩振動由與曲軸轉(zhuǎn)角相關(guān)的第三階正弦波予以近似，且與之相反相位的扭矩變動由電動機施加。
不過，在發(fā)動機起動時的扭矩變動是隨發(fā)動機的操作狀態(tài)而變化的，而且不能單從曲軸轉(zhuǎn)角進行精確地計算。比如，在穩(wěn)態(tài)操作期間，發(fā)動機進氣沖程期間吸入的空氣繼進氣門關(guān)閉之后在壓縮/膨脹沖程中被壓縮和膨脹，致使氣缸內(nèi)部壓力上升和下降，結(jié)果，周期性地發(fā)生扭矩變動。不過，在發(fā)動機起動期間，如果當(dāng)車輛停止時氣缸之一處在壓縮沖程的中間，則起動時的壓縮在此氣缸中始自停駐點開始而不在進氣門關(guān)閉時開始，并因此此氣缸的內(nèi)部壓力較通常為小，導(dǎo)致扭矩變動減小。
其次，當(dāng)進入空氣由節(jié)流閥予以節(jié)流時，進入空氣壓力緊接著起動之后大約是1個大氣壓，但隨著轉(zhuǎn)動增大，負壓逐漸形成，導(dǎo)致進入空氣壓力降低，并因而扭矩變動相應(yīng)減小。
再者，當(dāng)進氣門的開啟和關(guān)閉兩項正時作成可變的并利用減壓機構(gòu)通過推后進氣門關(guān)閉正時來減小實際壓縮比從而減小扭矩變動時，扭矩變動隨進氣門關(guān)閉正時而變化。
由于扭矩變動隨操作狀態(tài)變化，且特別是在發(fā)動機起動期間，所以不可能用JP11-336581A中所述的方法精確地計算扭矩變動，在此方法中，扭矩變動唯獨基于曲軸轉(zhuǎn)角進行計算，并因此，不能完全防止與發(fā)動機安裝系統(tǒng)的共振相伴隨的車體振動加大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的這類技術(shù)問題進行設(shè)計，而其目的是更有效地消除由扭矩變動造成的發(fā)動機橫搖振動，并因而消除由扭矩變動造成的車體振動。
根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供了一種發(fā)動機消振裝置，用于旋轉(zhuǎn)電機連接于輸出軸的發(fā)動機。所述裝置包括連接于旋轉(zhuǎn)電機的控制器，其根據(jù)發(fā)動機的操作狀態(tài)推算發(fā)動機的氣缸內(nèi)部壓力；根據(jù)推算的氣缸內(nèi)部壓力計算發(fā)動機中的扭矩變動；計算發(fā)動機中的扭矩變動的反相扭矩將其作為扭矩校正量；通過將扭矩校正量與用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值相加來計算旋轉(zhuǎn)電機的扭矩指令值；以及對旋轉(zhuǎn)電機進行扭矩控制使得旋轉(zhuǎn)電機的扭矩等于扭矩指令值。
按照本發(fā)明一個方面，還提供了一種發(fā)動機消振方法，用于旋轉(zhuǎn)電機連接于發(fā)動機輸出軸的發(fā)動機。此方法包括根據(jù)發(fā)動機的操作狀態(tài)推算發(fā)動機的氣缸內(nèi)部壓力；根據(jù)推算的氣缸內(nèi)部壓力計算發(fā)動機的扭矩變動；計算發(fā)動機中的扭矩變動的反相扭矩將其作為扭矩校正量；通過將扭矩校正量與用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值相加來計算旋轉(zhuǎn)電機的扭矩指令值；以及對旋轉(zhuǎn)電機進行扭矩控制使得旋轉(zhuǎn)電機的扭矩等于扭矩指令值。


本發(fā)明的細節(jié)以及其他特點和優(yōu)點闡述于說明書的其余部分并圖示于附圖之中。
圖1是符合第一實施例的復(fù)合車輛的示意圖；圖2是表明曲軸轉(zhuǎn)角與發(fā)動機的氣缸內(nèi)部壓力之間關(guān)系的曲線圖；圖3是發(fā)動機扭矩變動的實測值與計算值的對比曲線圖；圖4是表明第一實施例中由控制器執(zhí)行的橫搖振動消除控制的內(nèi)容的流程圖；圖5是圖示第一實施例作用與效果的時間圖；圖6是表明發(fā)動機起動期間發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化方式的曲線圖；圖7是表明發(fā)動機起動期間發(fā)動機橫搖角度變化方式的曲線圖；圖8是表明發(fā)動機停轉(zhuǎn)期間發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化方式的曲線圖；圖9是表明發(fā)動機停轉(zhuǎn)期間發(fā)動機橫搖角度變化方式的曲線圖；圖10是符合第二實施例的復(fù)合車輛的示意圖；圖11是表明第二實施例證由控制器執(zhí)行的橫搖振動消除控制的內(nèi)容的流程圖；圖12是表明橫搖振動消除控制期間電動發(fā)電機2產(chǎn)生的扭矩的實例的曲線圖；圖13是圖示第二實施例作用和效果的時間圖；圖14是表明發(fā)動機起動期間發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化方式的曲線圖；圖15是表明發(fā)動機起動期間發(fā)動機橫搖角度變化的曲線圖；圖16是表明扭矩變動波形與其他波形之間關(guān)系的曲線圖；圖17是表明第三實施例中由控制器執(zhí)行的橫搖振動消除控制的內(nèi)容的流程圖；圖18是圖示第三實施例作用和效果的時間圖；圖19是表明發(fā)動機起動期間發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化方式的曲線圖；圖20是表明發(fā)動機起動期間發(fā)動機橫搖角度變化方式的曲線圖。
具體實施例方式
下面將參照

本發(fā)明的各項實施例。
第一實施例圖1表明應(yīng)用本發(fā)明的復(fù)合車輛的示意性結(jié)構(gòu)。車輛是一種復(fù)合車輛，其中車輪由兩種形式的動力源驅(qū)動，即柴油發(fā)動機1和電動發(fā)電機(旋轉(zhuǎn)電機(rotating electrical machine))2、3。
電動發(fā)電機2主要進行發(fā)電和起動發(fā)動機1，而電動發(fā)電機3為發(fā)動機1提供輔助動力并在減速期間執(zhí)行再生。
發(fā)動機1是一種六缸四沖程發(fā)動機，而其輸出軸連接于電動發(fā)電機2的轉(zhuǎn)子。電動發(fā)電機2轉(zhuǎn)子的輸出軸連接于離合器4的輸入軸。離合器4的輸出軸連接于電動發(fā)電機3的轉(zhuǎn)子，電動發(fā)電機3的輸出軸連接于變速器5的輸入軸，而變速器5的輸出軸經(jīng)由差速器6連接于驅(qū)動軸7。各車輪8連接于驅(qū)動軸7。在此應(yīng)當(dāng)指出，電動發(fā)電機2的轉(zhuǎn)子直接連接于發(fā)動機1的輸出軸，但也可以經(jīng)由動力傳動件，諸如齒輪或皮帶，進行連接。其次，離合器4是盤式摩擦離合器或電磁離合器，其接合和脫開由離合作動器9控制。
發(fā)動機1、電動發(fā)電機2、3和變速器5結(jié)合于其中的動力裝置經(jīng)由發(fā)動機架彈性支承在車體上。
電池13連接于逆變器11、12，逆變器11、12分別連接于電動發(fā)電機2、3。電動發(fā)電機2、3的三相繞組經(jīng)由逆變器11、12被供以驅(qū)動電流用于獲得隨時所需的扭矩。
用作車輛控制中心的控制器20執(zhí)行發(fā)動機1、離合作動器9、逆變器11和12以及在發(fā)動機1中執(zhí)行燃料噴射的燃料噴射裝置14的全面控制。
用于檢測發(fā)動機1的曲軸轉(zhuǎn)角(輸出軸轉(zhuǎn)角)θ的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器21、用于檢測發(fā)動機1轉(zhuǎn)速Ne的轉(zhuǎn)速傳感器22、以及用于檢測發(fā)動機1的冷卻水溫度Tw的水溫傳感器23裝接于發(fā)動機1而作為用于檢測發(fā)動機1操作狀態(tài)的傳感器。來自每一傳感器的檢測信號都在需要時輸入控制器20。
此外，來自檢測電池13的充電狀態(tài)C的充電狀態(tài)傳感器24和來自用于檢測司機造成的油門踏板位置的油門傳感器25的檢測信號輸入控制器20。用于檢測油門操作的油門開關(guān)裝設(shè)在油門傳感器25中。
根據(jù)來自上述每一傳感器的檢測信號，控制器20向?qū)τ诎l(fā)動機1執(zhí)行燃料噴射的燃料噴射裝置14輸出燃料噴射量控制信號。控制器20還向逆變器11、12輸出用于控制電動發(fā)電機2、3的輸出扭矩的場電流控制信號給。
這里，橫搖共振-發(fā)動機主體以支承發(fā)動機1的發(fā)動機架作為彈簧圍繞輸出軸以轉(zhuǎn)動方式振動-出現(xiàn)在發(fā)動機1之中。當(dāng)轉(zhuǎn)動基階組分(rotationbasic order component)(在6缸情況下為轉(zhuǎn)動三階)—表述為(缸數(shù)/2)階扭矩變動—基本上與橫搖共振頻率相吻合時，產(chǎn)生大的橫搖振動，而當(dāng)此橫搖振動經(jīng)由發(fā)動機架傳遞給車體時，則出現(xiàn)大的車體振動。
一般，為了從發(fā)動機的正常驅(qū)動區(qū)域排除橫搖共振頻率，發(fā)動機架的彈簧常數(shù)如此設(shè)定，使得橫搖共振頻率低于怠速轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動基階。不過，在發(fā)動機1的起動或停轉(zhuǎn)期間，發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速在零與怠速轉(zhuǎn)速之間變化，從而經(jīng)過一個轉(zhuǎn)速，在此轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動基階組分與橫搖共振頻率吻合，而結(jié)果是，發(fā)動機1中出現(xiàn)橫搖振動，致使車體振動。
因此，控制器20利用電動發(fā)電機2來執(zhí)行諸如以下所述的橫搖振動消除控制。
在橫搖振動消除控制期間，考慮到當(dāng)氣缸內(nèi)部壓力轉(zhuǎn)換為扭矩時出現(xiàn)扭矩變動這一事實，對發(fā)動機1的氣缸內(nèi)部壓力進行計算，并根據(jù)算出的氣缸內(nèi)部壓力針對每一氣缸計算扭矩變動。
首先，說明一下計算氣缸內(nèi)部壓力的方法。在一部4沖程發(fā)動機中，在諸如起動等用電動機帶動發(fā)動機空轉(zhuǎn)期間(在各無燃燒周期期間)，氣缸的內(nèi)部壓力通過在發(fā)動機轉(zhuǎn)動時壓縮和膨脹空氣而升高和降低。
更為具體地說，當(dāng)進氣門在曲軸轉(zhuǎn)角θ處于零度(排氣上止點)附近的情況下開啟時，如圖2之中所示，空氣隨著活塞下落而被吸入，而在此時，氣缸內(nèi)部壓力基本上等于進氣管的內(nèi)部壓力(進氣沖程)。當(dāng)超過θ＝180度而進氣門關(guān)閉時，空氣隨著活塞上升而被壓縮，導(dǎo)致氣缸內(nèi)部壓力的突然增高(壓縮沖程)。當(dāng)在θ＝360度處達到壓縮上止點時，氣缸內(nèi)部壓力達到最大值，而后，氣缸內(nèi)部壓力隨著活塞下落而下降(膨脹沖程)。當(dāng)排氣門在稍前于θ＝540度開啟時，氣缸中的空氣隨著活塞上升而被排放到排氣管，并因此氣缸內(nèi)部壓力變得基本上等于排氣管中的壓力(排氣沖程)。然后，在θ＝720度＝零度附近，排氣門關(guān)閉。當(dāng)排氣完成時，進氣門開啟而進氣沖程重新開始。
因此，進氣沖程中氣缸內(nèi)部壓力P可以通過檢測進氣管中的壓力來確定，而排氣沖程中氣缸內(nèi)部壓力P可以通過檢測排氣管中的壓力來確定。至于進氣管中的壓力，在柴油發(fā)動機中，吸入空氣通常不由節(jié)流閥予以節(jié)流，而此項實施例的柴油發(fā)動機是自然吸氣的，所以，吸入空氣壓力可以總是設(shè)定為一個大氣壓而勿需檢測。同樣，排氣管中的壓力基本上恒定在一個大氣壓上，并因此可以設(shè)定在一個大氣壓上而勿需檢測。
在壓縮/膨脹沖程中氣缸內(nèi)部壓力P可以利用如下事實來確定，即當(dāng)多變性指數(shù)設(shè)定為γ時，在氣缸內(nèi)部容積V與氣缸內(nèi)部壓力P之間可建立以下方程(1)所表述的關(guān)系。
PVγ＝常量...(1)
換句話說，氣缸內(nèi)部容積V可以根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角θ來確定，并因此壓縮/膨脹沖程的氣缸內(nèi)部壓力P可以利用以下方程(2)根據(jù)壓縮開始時的氣缸內(nèi)部容積V0和氣缸內(nèi)部壓力P0來確定。
P＝P0[V0/V]γ...(2)壓縮開始時間通常設(shè)定為進氣門的關(guān)閉正時，但當(dāng)發(fā)動機起動期間活塞在壓縮沖程度的中間開始轉(zhuǎn)動時，壓縮開始于轉(zhuǎn)動開始時間。其原因是，當(dāng)發(fā)動機1停轉(zhuǎn)時，氣缸內(nèi)部壓力下降到進氣管中或排氣管中的壓力，而壓縮自這一狀態(tài)恢復(fù)。其次，此項實施例的發(fā)動機1不具有可變氣門機構(gòu)，而進氣門開啟和關(guān)閉正時相對于曲軸轉(zhuǎn)角θ是固定的，因此，進氣門開啟和關(guān)閉正時可以根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角θ來確定。
多變性指數(shù)γ在正常運轉(zhuǎn)等期間取一基本上恒定的數(shù)值，但當(dāng)在起動或類似情況期間轉(zhuǎn)速變化時，多變性指數(shù)γ隨著轉(zhuǎn)速增大而取較大的數(shù)值。其原因是，壓縮和膨脹所需的時間隨著轉(zhuǎn)速增大而減少，以及因此經(jīng)由氣缸缸壁等逸出到外面的熱量減少了。同樣，就由發(fā)動機水溫所表明的發(fā)動機溫度而言，逸出到外面的熱量隨著發(fā)動機溫度上升而下降，以及因此多變性指數(shù)γ減小。因此，在此項實施例中，事先制備了多變性指數(shù)γ與發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機水溫的相關(guān)圖表，而多變性指數(shù)γ通過參照此圖表進行計算。
氣缸內(nèi)部容積V也可以相對于曲柄轉(zhuǎn)角θ陸續(xù)地計算出來，但在此項實施例中，為減小控制器20的計算工作量，事先制備了預(yù)先算出的氣缸內(nèi)部容積V與曲軸轉(zhuǎn)角θ的相關(guān)表格，而氣缸內(nèi)部容積V通過參照此表格進行計算。
相關(guān)于氣缸內(nèi)部壓力P的扭矩可以通過由氣缸內(nèi)部壓力P乘以曲軸轉(zhuǎn)角θ處的系數(shù)α來確定，系數(shù)α根據(jù)曲柄和連桿的幾何形狀確定。類似于氣缸內(nèi)部容積V，為減少控制器20的計算量，事先制備了預(yù)先算出的系數(shù)α與曲軸轉(zhuǎn)角θ的相關(guān)表格，而系數(shù)α通過參照此表格進行計算。
因此，通過根據(jù)利用方程(2)所確定的氣缸內(nèi)部壓力P來確定氣缸內(nèi)部壓力的變動量，并以系數(shù)α乘以該變動量，可以算出發(fā)動機1某一氣缸中的扭矩變動。通過計算相應(yīng)于每一氣缸的扭矩變動并將各計算結(jié)果加在一起，可以算出發(fā)動機1的扭矩變動。
圖3表明發(fā)動機1扭矩變動的實測值和利用上述計算方法確定的扭矩變動的計算值。計算值基本上符合實測值，并因此按照上述計算方法，可以以很高的精度算出發(fā)動機1的扭矩變動。
一旦以此方式算出發(fā)動機1的扭矩變動，該扭矩變動乘以-1以獲得其反相，且其設(shè)定為電動發(fā)電機2的扭矩校正量。驅(qū)動電動發(fā)電機2使之轉(zhuǎn)動所需的基本扭矩值T0隨后添加于所述扭矩校正量，其結(jié)果設(shè)定為扭矩指令值T，此值用以控制電動發(fā)電機2的扭矩。結(jié)果，發(fā)動機1的扭矩變動被消去，而起動和停轉(zhuǎn)期間橫搖振動的加大得以防止。
圖4表明由控制器20執(zhí)行的發(fā)動機1橫搖振動消除控制的內(nèi)容。這一流程由控制器20以預(yù)定時間間隔(比如10msec)反復(fù)執(zhí)行。
首先，在步驟S1中，確定是否已經(jīng)成立了進行橫搖振動消除控制的實施條件。當(dāng)比如發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne大于0rpm而燃料噴射沒在發(fā)動機1中進行時，實施條件得以成立。發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne不大于預(yù)定轉(zhuǎn)速(比如800rpm)的條件可以用來代替燃料噴射沒有進行的條件。
當(dāng)所述條件成立之后，流程前行至步驟S2，而當(dāng)條件未成立時，流程行至步驟S11，用于驅(qū)動電動發(fā)電機2使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值T0不作修正地被設(shè)定為電動發(fā)電機2的扭矩指令值T。
在步驟S2中，檢測發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne、曲軸轉(zhuǎn)角θ和冷卻水溫Tw，它們是進行橫搖振動消除控制所需要的。這里，曲軸轉(zhuǎn)角θ是在第一氣缸的排氣上止點設(shè)定在零度的情況下進行檢測的。
在步驟S3至S9中，計算每一氣缸中的扭矩變動T1至T6。首先，為計算第一氣缸的扭矩變動T1，表明氣缸編號的參數(shù)n在步驟S3中設(shè)定為1。
在步驟S4中，計算第一氣缸的曲軸轉(zhuǎn)角θ1。第n個氣缸的曲軸轉(zhuǎn)角θn可以利用以下方程(3)進行計算。
θn＝θ+120×(n-1)...(3)于是，第一氣缸的曲軸轉(zhuǎn)角θ1可以通過將n＝1置入方程(3)來計算。
接著，在步驟S5中，多變性指數(shù)γ根據(jù)所檢測的發(fā)動機1的水溫Tw和轉(zhuǎn)速Ne通過參照前述圖表來確定。其次，氣缸容積V和系數(shù)α根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角θ通過參照前述表格來確定。圖表和表格通過計算、實驗等事先確定并儲存在控制器20內(nèi)的存儲器中。
在步驟S6中，根據(jù)這些值計算氣缸內(nèi)部壓力P1，而在步驟S7中，用系數(shù)α乘以氣缸內(nèi)部壓力P1的變動量以計算第一氣缸的扭矩變動T1。
在步驟S8中，遞增參數(shù)n，而在步驟S9中，確定是否參數(shù)n已經(jīng)超過6。如否，則流程返回步驟S4，在此計算下一氣缸的扭矩變動。
通過重復(fù)步驟S4至S9的處理直至第6氣缸，所有氣缸的扭矩變動T1至T6得以確定，并計算所確定的扭矩變動T1至T6的總合∑Tn作為發(fā)動機1的扭矩變動。
在步驟S10中，通過從用于驅(qū)動電動發(fā)電機2使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值T0中減去發(fā)動機1的扭矩變動∑Tn而獲得的數(shù)值設(shè)定為電動發(fā)電機2的扭矩指令值T。
在步驟S12中，在步驟S10或S11中設(shè)定的扭矩指令值T傳送給逆變器11。逆變器11向電動發(fā)電機2供給用于產(chǎn)生對應(yīng)于扭矩指令值T的扭矩的場電流，并因而控制電動發(fā)電機2的扭矩。
圖5是時間圖，表明車輛從靜止不動的狀態(tài)開始運動時起始和車輛重新停止時終止的一個過程。假定在時刻t11之前，車輛處在發(fā)動機1停止和離合器4脫開的靜止不動的狀態(tài)。
在時刻t11處，油門踏板被壓下而油門開關(guān)接通。于是，發(fā)動機1由電動發(fā)電機2驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，使得發(fā)動機1被起動。結(jié)果，發(fā)動機1和電動發(fā)電機2的轉(zhuǎn)速增大。
同時，根據(jù)油門踏板位置計算電動發(fā)電機3的扭矩指令值，并使電動發(fā)電機3產(chǎn)生對應(yīng)于扭矩指令值的扭矩。結(jié)果，車輛被驅(qū)動而車速逐漸提高。
在時刻t11與時刻t12之間，發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速不大于800rpm而燃料噴射沒有進行，因此成立了用于橫搖振動消除控制的實施條件。因此，橫搖振動消除控制被進行。更具體地說，通過計算發(fā)動機1處于由電動機帶動的空轉(zhuǎn)狀態(tài)時發(fā)動機輸出軸上產(chǎn)生的扭矩變動，并將與扭矩變動的反相相對應(yīng)的扭矩校正量與用于驅(qū)動電動發(fā)電機2使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值T0相加，相關(guān)于電動發(fā)電機2的扭矩指令值T得以校正，并因而電動發(fā)電機2的扭矩得以控制。
當(dāng)發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne在時刻t12處達到預(yù)定值(比如800rpm)時，來自燃料噴射裝置的燃料噴射開始。當(dāng)燃料噴射開始時，用于橫搖振動消除控制的實施條件不再成立，因此橫搖振動消除控制停止。
在時刻t13處，離合器4接合，而從時刻t13至?xí)r刻t14，車輛利用發(fā)動機1和電動發(fā)電機3二者的輸出加速。從時刻t14至?xí)r刻t15，車輛以恒速行駛。此時，發(fā)動機1在高效區(qū)域內(nèi)被驅(qū)動而由電動發(fā)電機2執(zhí)行發(fā)電以便在電池13中儲存富余的電能。
當(dāng)油門開關(guān)在時刻t15處斷開時，燃料噴射停止，由電動發(fā)電機3產(chǎn)生再生扭矩，車輛減速，并因此產(chǎn)生的減速能量作為電能給電池13充電。
當(dāng)車速在時刻t16處下降到預(yù)定值(比如10Km/h)時，離合器4脫開。在時刻t17處，發(fā)動機1停轉(zhuǎn)，而在時刻t18處，車輛停駛。
從時刻t16至?xí)r刻t17，發(fā)動機轉(zhuǎn)速不大于800rpm而燃料噴射沒有進行。因此，用于橫搖振動消除控制的實施條件成立，并類似于從時刻t11延伸至?xí)r刻t12的時段，利用電動發(fā)電機2執(zhí)行橫搖振動消除控制。
圖6和7表明發(fā)動機起動期間發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速和橫搖角度變化的方式。當(dāng)未進行橫搖振動消除控制時，發(fā)動機1的橫搖角度由于發(fā)動機1的扭矩變動在起動期間變化很大，但當(dāng)進行橫搖振動消除控制時，與未進行控制的情況相比，橫搖角度被消除，并進而，發(fā)動機轉(zhuǎn)速平穩(wěn)而快速地提高，使起動時間減少。
圖8和9表明當(dāng)發(fā)動機停轉(zhuǎn)時發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速和橫搖角度變化的方式。類似于起動，當(dāng)未進行橫搖振動消除控制時，就在發(fā)動機1停轉(zhuǎn)之前，橫搖角度變化很大，但通過進行橫搖振動消除控制，橫搖角度的變動可以大為消除而發(fā)動機1可以停轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生車體振動。
第一實施例的作用和效果現(xiàn)在予以綜述。
在第一實施例中，發(fā)動機1的氣缸內(nèi)部壓力基于發(fā)動機1的運轉(zhuǎn)條件進行推算，發(fā)動機1的扭矩變動根據(jù)推算出的氣缸內(nèi)部壓力進行計算，以及發(fā)動機1扭矩變動的反相扭矩作為扭矩校正量。電動發(fā)電機2的扭矩指令值T然后通過將扭矩校正量與用于驅(qū)動電動發(fā)動機2使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值T0相加來進行計算，且進行扭矩控制使得電動發(fā)電機2的扭矩等于扭矩指令值T。結(jié)果，發(fā)動機1的扭矩變動由電動發(fā)電機2的扭矩校正量消去，而由轉(zhuǎn)動變動造成的車體振動可以消除。
發(fā)動機1的氣缸內(nèi)部壓力根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動機1的吸入空氣壓力以及壓縮沖程的壓縮開始正時進行計算。更為具體地說，壓縮/膨脹沖程中的氣缸內(nèi)部壓力根據(jù)發(fā)動機1的曲軸轉(zhuǎn)角和壓縮沖程的壓縮開始時刻的吸入空氣壓力進行計算。通過這樣作，起動時刻發(fā)動機1的氣缸內(nèi)部壓力可以以高精度計算出來，以及發(fā)動機1的扭矩變動可以精確地計算出來。
通常，壓縮開始時刻設(shè)定為進氣門的關(guān)閉正時，但當(dāng)起動期間轉(zhuǎn)動從壓縮沖程的中途點開始時，轉(zhuǎn)動開始時刻可以設(shè)定為壓縮開始時刻，而通過這樣作，起動時的發(fā)動機1的氣缸內(nèi)部壓力可以以甚至更高的精度推算出來。
再者，氣缸內(nèi)部壓力根據(jù)發(fā)動機1的溫度和轉(zhuǎn)速二者之中的至少一項來校正。更為具體地說，通過按照發(fā)動機1的溫度和轉(zhuǎn)速來校正多變性指數(shù)γ，發(fā)動機1的氣缸內(nèi)部壓力，并因此發(fā)動機1的扭矩變動，可以甚至更為精確地計算出來。
其次，當(dāng)發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速低于預(yù)定轉(zhuǎn)速時，扭矩指令值通過將扭矩校正量與基本扭矩值相加來進行計算，并因此當(dāng)與氣缸內(nèi)部的壓縮和膨脹相伴隨的扭矩變動的影響大時，扭矩變動得以消除。
再者，當(dāng)發(fā)動機1中燃燒沒有進行時，或換句話說，當(dāng)氣缸內(nèi)部壓力按照氣缸中的壓縮和膨脹而被固定下來并因此可以精確確定時，扭矩指令值T通過將扭矩校正量與基本扭矩值T0相加進行計算，并因此扭矩變動可以以很高的精度予以消除。
第二實施例圖10表明符合第二實施例的復(fù)合車輛的示意性結(jié)構(gòu)。與第一實施例的那些等同的構(gòu)成部分配被賦以等同的附圖標(biāo)記，而在適當(dāng)時略去其說明。
在第二實施例中，電動發(fā)電機2具有的輸出低于第一實施例的電動發(fā)電機以實現(xiàn)尺寸和重量的減小。再者，設(shè)置減壓機構(gòu)以通過在發(fā)動機起動期間延遲進氣門的相位角使得壓縮比降低來改善燃料經(jīng)濟性并減小扭矩變動，并因此降低發(fā)動機1的扭矩變動。
其次，為了凈化用于排氣凈化目的的催化凈化裝置，節(jié)流閥(未畫出)設(shè)置在進氣系統(tǒng)中用于當(dāng)催化劑劣化時進行控制以通過將空氣-燃料比控制至富油側(cè)來提高排氣溫度。節(jié)流閥的開啟由節(jié)流作動器32進行調(diào)整。
減壓機構(gòu)通過在起動期間使可變氣門作動器31相對于一基準角度轉(zhuǎn)動進氣凸輪軸30以便改變進氣門的相位角、并在壓縮沖程的中間階段關(guān)閉在壓縮沖程的初始階段通常關(guān)閉的進氣門、使得壓縮沖程期間空氣壓縮量減小來減小扭矩變動。
在起動期間，發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速經(jīng)過發(fā)動機架的共振點，并因此利用減壓機構(gòu)來推后進氣門的相位角并減小扭矩變動。當(dāng)發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速經(jīng)過共振點而達到預(yù)定的轉(zhuǎn)速時，電動發(fā)電機2將發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速保持在一恒定速度上并使進氣門的被推后的相位角向超前一側(cè)返回。當(dāng)氣缸內(nèi)部壓力已經(jīng)充分提高到使燃燒成為可能時，開始燃料噴射，從而開始發(fā)動機1中的燃燒。
因此，在第二實施例中，起動期間的扭矩變動由減壓機構(gòu)減小。不過，減壓機構(gòu)不能充分地減小發(fā)動機1中大的扭矩變動，并因此，類似于第一實施例，起動期間也采用了橫搖振動消除控制。
在橫搖振動消除控制期間，類似于第一實施例，發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne、曲軸轉(zhuǎn)角θ和發(fā)動機水溫Tw予以檢測。不過，進氣門的相位角由減壓機構(gòu)使之改變，而為了規(guī)定通過關(guān)閉進氣門而開始壓縮的正時，凸輪轉(zhuǎn)角傳感器26裝接于進氣凸輪軸并借以檢測凸輪轉(zhuǎn)角θc。凸輪轉(zhuǎn)角傳感器26當(dāng)每一氣缸的進氣門關(guān)閉時產(chǎn)生一脈沖。
再者，在第二實施例中，進入空氣可以由上述的節(jié)流閥予以節(jié)流，并因此，進入空氣壓力并不總是固定在一個大氣壓上。因此，進入空氣壓力由進入空氣壓力傳感器27予以檢測。
以類似于第一實施例的方式，控制器20根據(jù)這些檢測出的值計算發(fā)動機1的扭矩變動并按照計算出的扭矩變動對電動發(fā)電機2進行扭矩控制。不過，在第二實施例中，電動發(fā)電機2的輸出較小，如以上指出，并因此，如果采用與第一實施例中相同的方法，扭矩指令值T可能超過可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax。
當(dāng)扭矩指令值T超過可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax時，電動發(fā)電機2不能夠產(chǎn)生對應(yīng)于扭矩指令值T的扭矩，結(jié)果是，由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的扭矩的平均值下降到低于基本扭矩，使得不能夠獲得所需的轉(zhuǎn)動增加速度并導(dǎo)致起動時間增加。
因此，在第二實施例中，為了確保扭矩指令值不超過可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax，通過扭矩變動乘以校正系數(shù)K獲得的值的反相設(shè)定為扭矩校正量(最大扭矩校正)。校正系數(shù)K是以如下方式確定的。
至于繼進氣門關(guān)閉之后的扭矩，氣缸內(nèi)部壓力可以利用方程(2)予以確定，且通過確定進氣門關(guān)閉時的P0、V0，可以算出伴隨隨后膨脹和壓縮的扭矩變動。因此，在出現(xiàn)扭矩變動的最大值和最小值的上止點之前和之后60度處的扭矩變動可以算出，且其最大值和最大值可以確定。通過從基本扭矩值T0中減去最大值和最小值獲得的兩個差值成為用于消去扭矩變動的扭矩指令值的最大值和最小值，而當(dāng)或是最大值或是最小值的絕對值|Ta0|超過可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax時，利用以下方程(4)確定校正系數(shù)K。
K=Tmax-T0|Ta0|···(4)]]>通過由隨后算出的扭矩變動乘以校正系數(shù)K并用-1乘以所得到的結(jié)果而獲得的值于是計算出來作為扭矩校正量T。通過這樣作，扭矩指令值T可以算出而絕不超過所能產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax。
這里，可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax不僅考慮電動發(fā)電機2的最大扭矩(額定扭矩)，而且還考慮電池13那時的充電狀態(tài)C來進行確定。更為具體地說，當(dāng)電池13充分充電時，產(chǎn)生的扭矩可達電動發(fā)電機2的最大扭矩，但當(dāng)電池13的充電狀態(tài)C下降到預(yù)定值以下(比如60％或更低)使得電池13的電力必須節(jié)省時，可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax的值則按照電池13的充電狀態(tài)C降低。
其次，為了防止當(dāng)變換校正系數(shù)K時扭矩指令值T(電動發(fā)電機2的扭矩)出現(xiàn)躍變(step)，校正系數(shù)K在發(fā)動機1的扭矩變動為零時，特別是當(dāng)扭矩變動從正值變換為負值時進行變換。
圖11表明由控制器20執(zhí)行的發(fā)動機1的橫搖振動消除控制的內(nèi)容。此流程由控制器20以預(yù)定的時間間隔(比如10msec)反復(fù)執(zhí)行。
首先，在步驟S21中，確定是否已經(jīng)成立用于橫搖振動消除控制的實施條件。比如當(dāng)發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne不小于0rpm和不大于800rpm時，實施條件被確定為已經(jīng)成立。發(fā)動機1中沒有進行燃料噴射的條件可以用以代替發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne不大于800rpm的條件。
在條件成立之后，流程前行至步驟S22，而當(dāng)條件未成立時，流程前行至步驟S32，在此用于驅(qū)動電動發(fā)電機2使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值T0不作修正地設(shè)定為電動發(fā)電機2的扭矩指令值T。
在步驟S22中，檢測進行橫搖振動消除控制所需的發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne、曲軸轉(zhuǎn)角θ、冷卻水溫Tw、進氣壓力P1和曲軸轉(zhuǎn)角θc以及電池13的充電狀態(tài)C。曲軸轉(zhuǎn)角θ在第一氣缸的排氣上止點設(shè)置在零度的情況下進行檢測。
在步驟S23中，根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角θc確定是否已經(jīng)達到進氣門關(guān)閉正時。如果確定結(jié)果是否定的，則流程前行至步驟S27。如果已經(jīng)達到進氣門關(guān)閉正時，流程前行至步驟S24，在此計算發(fā)動機1扭矩變動的最大值和最小值。
在步驟S25中，可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax根據(jù)電池充電狀態(tài)C予以確定，而在步驟S26中，校正系數(shù)K根據(jù)可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax和基本扭矩值T0利用方程(4)進行計算。算出的校正系數(shù)設(shè)定為K1。
在步驟S27中，計算發(fā)動機1的扭矩變動Ta。發(fā)動機1的扭矩變動Ta利用與第一實施例中步驟S13至S19的類似作法進行計算，亦即，根據(jù)氣缸內(nèi)部壓力的變動計算相應(yīng)于每一氣缸的扭矩變動并將獲得的結(jié)果加在一起。
在步驟S28中，根據(jù)扭矩變動Ta的符號是否已從正變換到負來確定扭矩變動Ta是否為零。如果扭矩變動Ta為零，則校正系數(shù)K更新為步驟S26中算出的K1，否則，校正系數(shù)K不作更新。
在步驟S31中，電動發(fā)電機2的扭矩指令值T借助于以下方程(5)利用校正系數(shù)K進行計算。
T＝T0-K×Ta...(5)在步驟S32中，在步驟S31或S32中算出的扭矩指令值T傳送給逆變器11。逆變器11向電動發(fā)電機2供給用于產(chǎn)生對應(yīng)于扭矩指令值T的扭矩的場電流，并因而電動發(fā)電機2的扭矩得以控制。
圖12表明在橫搖振動消除控制期間由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的扭矩的一項實例。當(dāng)把不作修正的發(fā)動機1扭矩變動的反相與基本扭矩值相加獲得的數(shù)值用作扭矩指令值T時，扭矩指令值T超過了可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax，而此扭矩在可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax處被截止。不過，在第二實施例中，扭矩指令值T是根據(jù)通過將發(fā)動機1的扭矩變動乘以校正系數(shù)K而獲得的數(shù)值進行計算的，因此電動發(fā)電機2的指令值T可以總是保持在可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax以內(nèi)。
圖13是時間圖，表明當(dāng)車輛從靜止不動狀態(tài)開始運動時起始和當(dāng)車輛再次停止時終止的一個過程。假定在時刻t21之前，車輛處在而發(fā)動機1停止和離合器4脫開的靜止不動的狀態(tài)下。
在時刻t21處，油門踏板被壓下而油門開關(guān)接通。于是，發(fā)動機1由電動發(fā)電機2驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，使得發(fā)動機1被起動。結(jié)果，發(fā)動機1和電動發(fā)電機2的轉(zhuǎn)速增大。
同時，根據(jù)油門踏板位置計算用于電動發(fā)電機3的扭矩指令值，而對應(yīng)于扭矩指令值的電動機扭矩由電動發(fā)電機3產(chǎn)生。結(jié)果，車輛被驅(qū)動而車速逐漸增大。
當(dāng)發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne在時刻t22處達到預(yù)定值(比如800rpm)時，燃料噴射裝置的燃料噴射開始。在時刻t21與時刻t23之間，發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速不大于800rpm，因此成立了用于橫搖振動消除控制的實施條件。于是，進行橫搖振動消除控制。
在時刻t23處，離合器4接合，而在時刻t23與時刻t24之間，車輛利用發(fā)動機1和電動發(fā)電機3二者的輸出得以加速。
從時刻t24至?xí)r刻t25，車輛以恒定的速度行駛。此時，發(fā)動機1在高效區(qū)域內(nèi)被驅(qū)動并由電動發(fā)電機2進行發(fā)電以便在電池13中儲存富余電能。
當(dāng)油門開關(guān)在時刻t25處斷開時，燃料噴射停止，由電動發(fā)電機3產(chǎn)生再生扭矩，車輛減速，而由此產(chǎn)生的減速能量作為電能充電給電池13。
當(dāng)車速在時刻t26處下降到預(yù)定值(比如10Km/h)時，離合器4脫開。在時刻t27處，發(fā)動機1停轉(zhuǎn)，而在時刻t28處，車輛停駛。
從時刻t26至?xí)r刻t27，發(fā)動機轉(zhuǎn)速不大于800rpm，因此成立了用于橫搖振動消除控制的實施條件。因此，類似于從時刻t21延展到時刻t23的時段，利用電動發(fā)電機2進行橫搖振動消除控制。
圖14和15表明在發(fā)動機起動期間發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速和橫搖角度變化的方式。如圖中所示，當(dāng)進行橫搖振動消除控制時，在起動和隨后怠速運轉(zhuǎn)期間發(fā)動機中的橫搖振動比不進行橫搖振動消除控制時可以更為有效地予以消除，并進而，發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速可以平穩(wěn)而迅速地予以提高。
特別是在此實施例中，電動發(fā)電機2的扭矩校正量由校正系數(shù)K予以校正以確保電動發(fā)電機2的扭矩指令值T不超過可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax(最大扭矩校正)。因此，避免了電動發(fā)電機2不能產(chǎn)生對應(yīng)于指令值的扭矩的情形。而可以獲得，較之不進行這種校正可以實現(xiàn)更高的振動消除效果。
其次，即使在繼燃燒開始之后的發(fā)動機1的怠速運轉(zhuǎn)期間，橫搖振動消除控制也繼續(xù)進行，并因此即使在怠速運轉(zhuǎn)期間也獲得了減振效果。
第二實施例的作用和效果現(xiàn)在予以綜述。
除了第一實施例的作用和效果以外，在第二實施例中，通過由發(fā)動機1的扭矩變動乘以校正系數(shù)K而獲得的扭矩的反相扭矩被用作扭矩校正量，而校正系數(shù)K被設(shè)定為不大于1的值，以確保扭矩校正量與基本扭矩值T0而相加獲得的值的絕對值不超過可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax。結(jié)果，可以防止這樣的情形電動發(fā)電機2不能產(chǎn)生對應(yīng)于扭矩指令值T的扭矩，導(dǎo)致由電動發(fā)電機2實際產(chǎn)生的扭矩的平均值下降到低于基本扭矩T0致使所需的轉(zhuǎn)動增大速度不能獲得而起動所需的時間增加。
再者，校正系數(shù)K當(dāng)發(fā)動機1的扭矩變動達到零時予以更新，并因此可以消除扭矩校正量躍變的出現(xiàn)。結(jié)果，防止出現(xiàn)因扭矩校正量的不連續(xù)變化所致的扭矩變動。
其次，可由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax根據(jù)電池13的充電狀態(tài)C繼續(xù)確定，并因此當(dāng)電池13的充電狀態(tài)C較低時，電動發(fā)電機2的能耗可以抑制而電池13的電力可以節(jié)省。
第三實施例符合第三實施例的復(fù)合車輛的結(jié)構(gòu)等同于示于圖1之中的第一實施例，例外的是，第一實施例的電動發(fā)電機2由較小的電動發(fā)電機2代替。于是，可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的扭矩大小受到限制，而如果類似于第一實施例那樣通過將扭矩校正量，亦即扭矩變動的反相，不作修正地與用于驅(qū)動電動發(fā)電機2使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩相加來計算扭矩指令值T，則扭矩指令值T可能超過可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax。如第二實施例之中所述，如果扭矩指令值T超過可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax，則預(yù)期的轉(zhuǎn)動增大速度不能獲得且起動所需的時間加長了。
因此在第三實施例中，電動發(fā)電機2的扭矩校正量的波形適當(dāng)?shù)馗淖儯沟门ぞ刂噶钪挡怀^可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax。
示于圖16之中的各波形相對于轉(zhuǎn)動基階分量全都具有相同的波幅和相位。通過改變波形，可以改變波幅，即使相對于相同的轉(zhuǎn)動基階分量，使得成立以下的波幅關(guān)系發(fā)動機1扭矩變動的波形＞正弦波＞梯形正弦波＞矩形波。這里，線性峰值扭矩(linear peak torque)由半周期正弦波連接的波形稱作梯形正弦波。
扭矩變動可以通過由電動發(fā)電機2產(chǎn)生與扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量具有相同波幅的反相扭矩而有效地減小。通過改變波形，可以只減小波形的波幅而不改變轉(zhuǎn)動基階分量。第三實施例著重于此項以通過有效地利用這四種波形以有限的扭矩獲得最大的扭矩變動降低效果。
至于繼進氣門關(guān)閉之后的扭矩，氣缸內(nèi)部壓力利用方程(2)予以確定，且通過確定進氣門關(guān)閉時刻的P0、V0，可以算出伴隨隨后壓縮和膨脹的扭矩變動。因此，通過計算在出現(xiàn)扭矩變動的最大值和最小值的上止點之前和之后60度處的扭矩變動、確定最大值T1和最小值T2、以及使其扭矩變動波形經(jīng)受頻率分析，可以確定發(fā)動機1扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的波幅Tb和相位Pb。
波形選則根據(jù)可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax和基本扭矩值T0、發(fā)動機1扭矩變動的最大值T1和最小值T2以及轉(zhuǎn)動基階分量的波幅Tb和相位Pb按照以下程序來進行。
首先，當(dāng)通過從基本扭矩值T0分別減去最大值T1和最小值T2所獲得的各值的絕對值中的較大者小于可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax時，或者換句話說，當(dāng)以下方程(6)的關(guān)系成立時，通過用-1乘以扭矩變動所獲得的值的反相不作修正地設(shè)定為扭矩校正量，而通過將扭矩校正量與基本扭矩值T0相加所獲得的值設(shè)定為扭矩指令值T(如第一實施例中那樣)。
max(|T0-T1|，|T0-T2|)≤Tmax...(6)不過，如果當(dāng)方程(6)的關(guān)系不成立時扭矩指令值T利用與第一實施例一樣的方法進行計算，扭矩指令值T超過可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax。因此，在此情況下，確定以下方程(7)的關(guān)系是否成立。
T0+Tb≤Tmax...(7)如果此關(guān)系成立，正弦波可選作扭矩校正量的波形。更為具體地說，轉(zhuǎn)動基階分量的波幅和相位等于扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的波幅Tb和相位Pb的正弦波被確定，而此正弦波的反相被設(shè)定為扭矩校正量。通過這樣作，可以施加消除扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的扭矩校正量，使得能夠降低扭矩變動。
當(dāng)方程(7)的關(guān)系不成立時，根據(jù)矩形波的波幅及其基階分量的比π/4進一步確定是否以下方程(8)的關(guān)系成立。
T0+(π/4)Tb≤Tmax...(8)如果此關(guān)系成立，梯形正弦波被選作扭矩校正量的波形，而轉(zhuǎn)動基階分量的波幅和相位等于扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的波幅Tb和相位Pb的梯形正弦波被確定。此梯形正弦波的反相于是被設(shè)定為扭矩校正量。
以下關(guān)系Ts=4Tbπ(4as2π2-4as2+1)···(9)]]>其中，as1/4周期正弦波相位角存在于示于圖16中的梯形正弦波的波幅Ts與轉(zhuǎn)動基階分量Tb之間，因此，通過當(dāng)Ts＝Tmax-|T0| ...(10)成立時確定1/4周期正弦波相位角as，可以確定具有轉(zhuǎn)動基階分量Tb的梯形正弦波。然后，通過進一步確定具有相位Pb的梯形正弦波，其中轉(zhuǎn)動基階分量的波幅和相位等于扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的波幅T0和相位Pb的梯形正弦波得以確定。梯形正弦波比矩形波具有更小的高頻分量，因此，通過選定梯形正弦波，可以獲得減小轉(zhuǎn)動基階分量的效果，同時將高頻分量的劣化消減到最小。
另一方面，當(dāng)方程(8)的關(guān)系不成立時，具有波幅Tmax-|T0|和相位Pb的矩形波的反相被用于扭矩校正。在此情況下，轉(zhuǎn)動基階分量的波幅小于扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的波幅Tb。不過，矩形波具有與波幅有關(guān)的最大轉(zhuǎn)動基階分量，因此，扭矩變動可以以電動發(fā)電機2的有限扭矩最大可能程度地予以消除。
在此，可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax不僅考慮電動發(fā)電機2的最大扭矩(額定扭矩)，而且還考慮電池13那時的充電狀態(tài)C來進行確定。更為具體地說，當(dāng)電池13充分充電時，產(chǎn)生的扭矩可達電動發(fā)電機2的最大扭矩，但當(dāng)電池13的充電狀態(tài)C下降到預(yù)定值以下(比如60％或更低)使得電池13的電力必須節(jié)省時，可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax的值則按照電池13的充電狀態(tài)C降低。
圖17表明由控制器20執(zhí)行的發(fā)動機1的橫搖振動消除控制的內(nèi)容。此流程由控制器20于預(yù)定的時間間隔(比如10msec)反復(fù)執(zhí)行。
首先，在步驟S41中，確定進行橫搖振動消除控制的實施條件是否已經(jīng)成立。比如，當(dāng)發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne不小于0rpm和燃料噴射沒有在發(fā)動機1中進行時，實施條件被確定為已經(jīng)成立。發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne不大于預(yù)定轉(zhuǎn)速(比如800rpm)的條件可以用以代替燃料噴射沒有進行的條件。
當(dāng)條件成立之后，流程前行至步驟S42，而當(dāng)條件不成立時，流程前行至步驟S54，在此將用于驅(qū)動電動發(fā)電機2使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值T0不作修正地設(shè)定為電動發(fā)電機2的扭矩指令值T。
在步驟S42中，對進行橫搖振動消除控制所需的發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne、曲軸轉(zhuǎn)角θ和發(fā)動機水溫Tw以及電池13的充電狀態(tài)C進行檢測。曲軸轉(zhuǎn)角θ在第一氣缸的排氣上止點設(shè)置在零度的情況下進行檢測。
在步驟S43中，確定是否已經(jīng)到達進氣門關(guān)閉正時。如果沒有，則流程前行至步驟S53，在此利用與先前所用的相同的波形計算扭矩校正量。扭矩指令值T然后通過將扭矩校正量與基本扭矩值T0相加進行計算。
當(dāng)進氣門關(guān)閉正時已經(jīng)到達時，流程前行至步驟S44，在此計算發(fā)動機1扭矩變動的最大值T1和最小值T2以及扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的波幅Tb和相位Pb。
在步驟S45中，可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax根據(jù)電池13的充電狀態(tài)C進行確定。
在步驟S46中，確定方程(6)的關(guān)系是否已經(jīng)成立，如果成立，則流程前行至步驟S47，在此將扭矩校正量的波形設(shè)定為發(fā)動機1扭矩變動的反相。
當(dāng)關(guān)系尚未成立時，流程前行至步驟S48，在此確定方程(7)的關(guān)系是否已經(jīng)成立。如果成立，則流程前行至步驟S49，在此正弦波被選作扭矩校正量的波形。
當(dāng)關(guān)系不成立時，流程前行至步驟S50，在此確定方程(8)的關(guān)系是否已經(jīng)成立。如果成立，則流程前行至步驟S51，在此梯形正弦波被選作扭矩校正量的波形。如果關(guān)系不成立，則流程前行至步驟S52，在此矩形波被選定為扭矩校正量的波形。
一旦在步驟S47至S52中選定了扭矩校正量的波形，流程前行至步驟S53，在此按照相應(yīng)扭矩變動波形計算扭矩校正量，并通過將扭矩校正量與基本扭矩值T0相加來計算扭矩指令值T。
在步驟S55中，在步驟S53或S54中算出的扭矩指令值T被傳送給逆變器11。逆變器11向電動發(fā)電機2供給用于產(chǎn)生對應(yīng)于扭矩指令值T的扭矩的場電流，因而控制電動發(fā)電機2的扭矩。
圖18是時間圖，表明車輛從靜止不動的狀態(tài)開始運動起始和車輛重新停駛時終止的過程。假定在時刻t31之前，車輛處在發(fā)動機1停止和離合4脫開的靜止不動的狀態(tài)下。
在時刻t31處，油門踏板被壓下而油門開關(guān)接通。于是，發(fā)動機1由電動發(fā)電機2驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，使得發(fā)動機1起動。結(jié)果，發(fā)動機1和電動發(fā)電機2的轉(zhuǎn)速增加。
同時，根據(jù)油門踏板位置算出用于電動發(fā)電機3的扭矩指令值，并使電動發(fā)電機3產(chǎn)生對應(yīng)于扭矩指令值的扭矩。結(jié)果，車輛被驅(qū)動而車速逐漸提高。
在時刻t31與時刻t32之間，發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速不大于800rpm而燃料噴射沒有進行，因此成立了進行橫搖振動消除控制的實施條件。因此進行橫搖振動消除控制。更為具體地說，通過計算當(dāng)發(fā)動機1處在電動機帶動的空轉(zhuǎn)狀態(tài)時發(fā)動機輸出軸上產(chǎn)生的扭矩變動，并將與其反相相對應(yīng)的扭矩校正量與用于驅(qū)動電動發(fā)電機2使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值T0相加，用于電動發(fā)電機2的扭矩指令值得以校正，而電動發(fā)電機2的扭矩得以控制。此時，扭矩指令值T的波形選自扭矩變動波形、正弦波、梯形正弦波和矩形波以確保扭矩指令值T不超過可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax。
當(dāng)發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速Ne在時刻t32達到預(yù)定值(比如800rpm)時，燃料噴射裝置開始燃料噴射。當(dāng)燃料噴射開始時，進行橫搖振動消除控制的實施條件不再成立，因此橫搖振動消除控制停止。
在時刻t33處，離合器4接合，且從時刻t33至?xí)r刻t34，車輛利用發(fā)動機1和電動發(fā)電機3二者的輸出加速。從時刻t34至?xí)r刻t35，車輛以恒定的速度行駛。此時，發(fā)動機1在高效區(qū)域內(nèi)被驅(qū)動且由電動發(fā)電機2進行發(fā)電以便將富余電能儲存在電池之中。
當(dāng)油門開關(guān)在時刻t35處斷開時，燃料噴射停止，由電動發(fā)電機3產(chǎn)生再生扭矩，車輛減速，而由此產(chǎn)生的減速能量作為電能向電池13充電。
當(dāng)車速在時刻t36處下降到預(yù)定值(比如10Km/h)時，離合器4脫開。在時刻t37處，發(fā)動機1停轉(zhuǎn)，而在時刻t38處，車輛停駛。
從時刻t36至?xí)r刻t37，發(fā)動機1轉(zhuǎn)速不大于800rpm和燃料噴射沒有進行。因此，進行橫搖振動消除控制的實施條件成立，并類似于從時刻t31延伸到時刻t32的時段，執(zhí)行橫搖振動消除控制。
圖19和20表明第三實施例中發(fā)動機起動期間發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速和橫搖角度變化的方式。在第三實施例中，電動發(fā)電機2的尺寸和重量減小，因此可以產(chǎn)生的扭矩受到限制。不過，如上述，可以選定扭矩校正量的波形以確保扭矩指令值T不超過可以產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax，因此起動期間發(fā)動機振動可以在不降低轉(zhuǎn)動增大速度的情況下予以減小。結(jié)果，發(fā)動機轉(zhuǎn)速可在必要的起動時段之內(nèi)提高。
第三實施例的作用和效果現(xiàn)在予以綜述。
除了第一實施例的作用和效果以外，當(dāng)發(fā)動機1扭矩變動的最大值T1或最小值T2與基本扭矩值T0之差的絕對值大于可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax時，扭矩校正量的波形按照發(fā)動機1和電動發(fā)電機2的運轉(zhuǎn)條件進行改變，以確保扭矩指令值T不超過可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax。更為具體地說，當(dāng)電動發(fā)電機2的扭矩不足時，通過利用一種波形-此種波形中轉(zhuǎn)動基階分量的相位等于發(fā)動機扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的相位Pb而波形的波幅小于轉(zhuǎn)動基階分量的波幅-的反相作為扭矩校正量波形，扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量可以受到抑制同時將電動機指令值T抑制于或低于可由電動機產(chǎn)生的扭矩的最大值。通過這樣作，可以期望良好的振動消除效果。
此時，當(dāng)發(fā)動機1扭矩變動的最大值T1或最小值T2與基本扭矩值T0之差的絕對值大于可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax，但通過將發(fā)動機1扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的波幅Tb與基本扭矩值T0相加所獲得的數(shù)值小于可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax時，與發(fā)動機1扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量具有相同波幅的正弦波的反相用作扭矩校正量的波形。當(dāng)通過將發(fā)動機1扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的波幅Tb與基本扭矩值T0相加而獲得的數(shù)值大于可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax，但通過將發(fā)動機1扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的波幅的π/4倍與基本扭矩值T0相加而獲得的數(shù)值小于可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax時，與發(fā)動機1扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量具有相同波幅的梯形正弦波的反相用作扭矩校正量的波形。通過這樣作，扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量可以充分地抑制，同時防止其他頻率分量的劣化，并因此在電動發(fā)電機2的有限扭矩的情況下可以期望良好的振動消除效果。
當(dāng)通過將發(fā)動機1扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的波幅的π/4倍與基本扭矩值T0相加而獲得的數(shù)值大于可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax時，波幅等于通過從可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax減去基本扭矩值T0而獲得的數(shù)值的矩形波的反相用作扭矩校正量的波形。矩形波具有相關(guān)于波幅的最大轉(zhuǎn)動基階分量，因此扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量在電動發(fā)電機2的有限扭矩的情況下可以最大可能程度地受到抑制。
應(yīng)當(dāng)指出，在第三實施例中，由于可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的扭矩相對于發(fā)動機1扭矩變動的允許偏離范圍(leeway)變得越來越小，波形從對應(yīng)于扭矩變動的波形向正弦波、梯形正弦波和矩形波順序改變。不過，改變成的波形及其改變順序可以適當(dāng)變動。比如，繼正弦波之后的波形可以是矩形波而非梯形正弦波，或者波形可以從對應(yīng)于扭矩變動的波形平滑地變形為矩形波形。
再者，類似于第二實施例，可以由電動發(fā)電機2產(chǎn)生的最大扭矩值Tmax可以根據(jù)電池13的充電狀態(tài)C來確定，使得當(dāng)電池13的充電狀態(tài)C較低時，電動發(fā)電機2的能耗可以消減而電池13的電能可以節(jié)省。
日本專利申請編號2005-322059(2005年11月7日提交)的全部內(nèi)容都納入在此作為參考。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照本發(fā)明的特定實施例在上面作了說明，但本發(fā)明并不局限于上述的實施例。在上面給出的各種教益的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對上述各項實施例作出改進和變型。本發(fā)明的范圍參照以下各項權(quán)利要求予以限定。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機振動消除裝置，用于旋轉(zhuǎn)電機連接于發(fā)動機輸出軸的發(fā)動機，所述發(fā)動機振動消除裝置包括用于根據(jù)所述發(fā)動機的操作狀態(tài)推算所述發(fā)動機的氣缸內(nèi)部壓力的裝置；用于根據(jù)推算出的所述氣缸內(nèi)部壓力計算所述發(fā)動機中的扭矩變動的裝置；用于計算所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的反相扭矩的裝置，所述反相扭矩用作扭矩校正量；用于通過將所述扭矩校正量與用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)電機使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值相加來計算所述旋轉(zhuǎn)電機的扭矩指令值的裝置；以及用于對所述旋轉(zhuǎn)電機進行扭矩控制使得所述旋轉(zhuǎn)電機的扭矩等于所述旋轉(zhuǎn)扭矩指令值的裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，所述用于推算所述氣缸內(nèi)部壓力的裝置根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角、進入空氣壓力和所述發(fā)動機的壓縮沖程的壓縮開始時刻計算所述發(fā)動機的氣缸內(nèi)部壓力。
3.按照權(quán)利要求2所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，所述用于推算所述氣缸內(nèi)部壓力的裝置根據(jù)所述曲軸轉(zhuǎn)角和所述發(fā)動機壓縮沖程的所述壓縮開始時刻的所述進入空氣壓力計算壓縮/膨脹沖程中的所述氣缸內(nèi)部壓力。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，所述用于推算所述氣缸內(nèi)部壓力的裝置將所述發(fā)動機的進氣門關(guān)閉時刻設(shè)定為所述壓縮開始時刻。
5.按照權(quán)利要求2至4中任一項所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，在發(fā)動機起動期間當(dāng)所述發(fā)動機從所述壓縮沖程的中途點開始轉(zhuǎn)動時，所述用于推算所述氣缸內(nèi)部壓力的裝置將所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)動開始時刻設(shè)定為所述壓縮開始時刻。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，所述用于推算所述氣缸內(nèi)部壓力的裝置根據(jù)所述發(fā)動機的溫度和轉(zhuǎn)速中的至少一項校正所述氣缸內(nèi)部壓力。
7.按照權(quán)利要求1至6中任一項所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，所述用于計算所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的反相扭矩的裝置計算通過將所述發(fā)動機中的扭矩變動與校正系數(shù)相乘所獲得的數(shù)值的反相并將其作為所述扭矩校正量，以及將所述校正系數(shù)設(shè)定為不大于1的數(shù)值，以確保通過將所述扭矩校正量與所述基本扭矩值相加所獲得的數(shù)值的絕對值不超過可以由所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的扭矩的最大值。
8.按照權(quán)利要求7所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，當(dāng)所述發(fā)動機中的所述扭矩變動達到零時，所述用于計算所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的反相扭矩的裝置對所述校正系數(shù)進行更新。
9.按照權(quán)利要求1至6中任一項所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，包括當(dāng)所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的最大值或最小值與所述基本扭矩之差的絕對值大于可以由所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的所述扭矩的最大值時，用于按照所述發(fā)動機和所述旋轉(zhuǎn)電機的操作狀態(tài)改變所述扭矩校正量的波形的裝置，使得所述扭矩指令值不超過可以由所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的所述扭矩的最大值。
10.按照權(quán)利要求9所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，所述用于改變所述扭矩校正量的波形的裝置將所述扭矩校正量的所述波形改變?yōu)橐环N波形的反相，在該種波形中轉(zhuǎn)動基階分量的相位等于所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的轉(zhuǎn)動基階分量的相位，以及此波形的波幅小于所述轉(zhuǎn)動基階分量的波幅。
11.按照權(quán)利要求10所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，所述用于改變所述扭矩校正量的波形的裝置將所述扭矩校正量的所述波形改變?yōu)檎也ǖ姆聪?，所述正弦波與所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的所述轉(zhuǎn)動基階分量具有相同的波幅。
12.按照權(quán)利要求11所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，當(dāng)所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的所述最大值或所述最小值與所述基本扭矩之差的絕對值大于可以由所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的所述扭矩的最大值，以及通過將所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的所述轉(zhuǎn)動基階分量的波幅與所述基本扭矩值相加所獲得的數(shù)值小于可以由所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的所述扭矩的最大值時，所述用于改變所述扭矩校正量的波形的裝置將所述扭矩校正量的所述波形改變?yōu)樗稣也ǖ乃龇聪唷?br> 13.按照權(quán)利要求9所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，所述用于改變所述扭矩校正量的波形的裝置將所述扭矩校正量的所述波形改變?yōu)樘菪握也ǖ姆聪?，所述梯形正弦波與所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的所述轉(zhuǎn)動基階分量具有相同的波幅。
14.按照權(quán)利要求12或13所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，當(dāng)通過將所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的所述轉(zhuǎn)動基階分量的所述波幅與所述基本扭矩值相加所獲得的數(shù)值大于可以由所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的所述扭矩的最大值，以及通過將所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的所述轉(zhuǎn)動基階分量的所述波幅的π/4倍與所述基本扭矩值相加所獲得的數(shù)值小于可以由所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的所述扭矩的最大值時，所述用于改變所述扭矩校正量的波形的裝置將所述扭矩校正量的所述波形改變?yōu)樗鎏菪握也ǖ乃龇聪唷?br> 15.按照權(quán)利要求9所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，所述用于改變所述扭矩校正量的波形的裝置將所述扭矩校正量的所述波形改變?yōu)榫匦尾ǖ姆聪啵摼匦尾ň哂信c通過從可以由所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的所述扭矩的最大值中減去所述基本扭矩值所獲得的數(shù)值相等的波幅。
16.按照權(quán)利要求12、14或15所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，當(dāng)通過將所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的所述轉(zhuǎn)動基階分量的所述波幅的π/4倍與所述基本扭矩值相加所獲得的數(shù)值大于可以由所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的所述扭矩的最大值時，所述用于改變所述扭矩校正量的波形的裝置將所述扭矩校正量的所述波形改變?yōu)樗鼍匦尾ǖ乃龇聪唷?br> 17.按照權(quán)利要求7至16中任一項所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，向所述旋轉(zhuǎn)電機供電的電池連接于所述旋轉(zhuǎn)電機，以及可以由所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的所述扭矩的所述最大值根據(jù)所述電池的充電狀態(tài)確定。
18.按照權(quán)利要求1至17中任一項所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，當(dāng)所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速低于預(yù)定轉(zhuǎn)速時，所述用于計算所述旋轉(zhuǎn)電機的扭矩指令值的裝置通過將所述扭矩校正量與所述基本扭矩值相加來計算所述扭矩指令值。
19.按照權(quán)利要求1至18中任一項所述的發(fā)動機振動消除裝置，其中，當(dāng)所述發(fā)動機中沒有進行燃燒時，所述用于計算所述旋轉(zhuǎn)電機的扭矩指令值的裝置通過將所述扭矩校正量與所述基本扭矩值相加來計算所述扭矩指令值。
20.一種發(fā)動機振動消除方法，用于旋轉(zhuǎn)電機連接于發(fā)動機輸出軸的發(fā)動機，所述發(fā)動機振動消除方法包括根據(jù)所述發(fā)動機的操作狀態(tài)推算所述發(fā)動機的氣缸內(nèi)部壓力；根據(jù)推算出來的所述氣缸內(nèi)部壓力計算所述發(fā)動機中的扭矩變動；計算所述發(fā)動機中的所述扭矩變動的反相扭矩，所述反相扭矩用作扭矩校正量；通過將所述扭矩校正量與用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)電機使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值相加計算所述旋轉(zhuǎn)電機的扭矩指令值；以及對所述旋轉(zhuǎn)電機進行扭矩控制，使得所述旋轉(zhuǎn)電機的扭矩等于所述扭矩指令值。
全文摘要
控制器(20)根據(jù)發(fā)動機(1)的操作狀態(tài)推算發(fā)動機(1)的氣缸內(nèi)部壓力，根據(jù)推算出來的氣缸內(nèi)部壓力計算發(fā)動機(1)中的扭矩變動，以及計算發(fā)動機(1)中的扭矩變動的反向扭矩作為扭矩校正量。控制器(20)然后通過將扭矩校正量與用于驅(qū)動電動發(fā)電機(2)使之轉(zhuǎn)動的基本扭矩值相加來計算電動發(fā)電機(2)的扭矩指令值，以及進行扭矩控制使得電動發(fā)電機(2)的扭矩等于扭矩指令值。
文檔編號B60K6/442GK1963171SQ20061013659
公開日2007年5月16日 申請日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日
發(fā)明者淺原康之, 藤兼和弘 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社