DE69121922T2

DE69121922T2 - Methode und Vorrichtung zur Reduktion der Schwingungen eines Wagenaufbaues

Info

Publication number: DE69121922T2
Application number: DE69121922T
Authority: DE
Inventors: Masao Fukushima; Yuzo Kadomukai; Yuuji Maeda; Kei Murakami; Kenichi Nakamura; Yozo Nakamura; Masahide Sakamoto
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-01-27
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2011-01-25
Also published as: EP0440088A1; KR960000625B1; EP0440088B1; DE69121922D1; US5109815A; JP2882835B2; KR910014248A; JPH03222834A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen des Fahrzeugkörpers bzw. der Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 17.
Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugmotoren wurden bereits verschiedene Arten von Techniken hinsichtlich der Verminderung von durch Schwankungen des Motordrehmoments verursachten Schwingungen einer Karosserie vorgeschlagen. In der JP-B-62-31172 (1987) wird beispielsweise eine herkömmliche Technik zur Unterdrückung von durch eine periodische Schwankung des Drehmoments, die synchron mit dem Arbeitshub des Motors an der Kurbelwelle auftritt, verursachten Schwingungen vorgeschlagen. Gemäß dieser Technik wird der periodische Anstieg des Drehmoments beim Arbeitshub eines Motors erfaßt, und zum Zeitpunkt des Drehmomentanstiegs wird ein Feldstrom an eine Erregerwicklung einer Lichtmaschine angelegt, um das Drehmoment der Lichtmaschine zu steigern, die als Last auf den Motor einwirkt. Die Steigerung des Drehmoments der Lichtmaschine unterdrückt den periodischen Anstieg des Drehmoments des Motors und verringert dadurch nicht nur Schwingungen des Motors, sondern ebenso Schwingungen der Karosserie.
Schwingungen einer Karosserie schließen zusätzlich zu Schwingungen, die einer periodischen Schwankung des Drehmoments aufgrund des Arbeitshubs des Motors zuzuschreiben sind, durch einen rauhen Lauf verursachte unregelmäßige Schwingungen ein, wobei der rauhe Lauf eine unregelmäßige Verbrennung ist, die im Leerlauf des Motors auftritt.
Es besteht beispielsweise die Neigung, daß der rauhe Leerlauf, der ein rauher Lauf ist, der im Leerlauf auftritt, auftritt, wenn, wie bei einem Übergang von einer Bewegung mit hoher Geschwindigkeit in den Leerlauf, eine plötzliche Veränderung der Motorlast erfolgt, durch die die Verbrennung instabil wird, und wenn die Steigerung des Verbrennungsdrucks nicht ausreichend ist. Aufgrund eines derartigen rauhen Laufs wird die Anzahl der Umdrehungen (mm) des Motors plötzlich verringert. Dementsprechend schwingt der Motor, wie wenn er in der Bewegungsrichtung angeregt wird. Wenn ein Motor längs zur Karosserie angeordnet ist, wie bei Kraftfahrzeugen mit Frontmotor und Heckantrieb, wird die Schwingung des Motors über die Halterungen auf das Fahrgestell übertragen, wodurch eine anomale Schwingung der Karosserie verursacht wird. Der Mechanismus des Auftretens von Schwingungen der Karosserie, die auf einen rauhen Laufs zurückzuführen sind, unterscheidet sich von dem der vorstehend genannten periodischen Schwingung, die auf die Explosion im Motor zurückzuführen ist, wobei die zuerst genannte Schwingung unregelmäßig auftritt. Daher kann sie nicht durch die vorstehend beschriebenen herkömmlichen Techniken beseitigt werden, die eine Vorrichtung zur Unterdrückung der Schwankung des Drehmoments eines Motors betreffen. Die Frequenz der Schwingung einer Karosserie, die auf einen rauhen Leerlauf zurückzuführen ist, liegt bei 5 - 3 Hz. Daher muß zur Verringerung einer derartigen Schwingung durch ein mechanisches System, wie einen dynamischen Dämpfer, der Dämpfer sehr groß sein, und eine Verminderung der Schwingungen durch einen solchen ist nicht realisierbar.
In der JP-A-63 167 640 wird die Verringerung von Schwingungen eines Verbrennungsmotors durch Steigern der Generatorlast abhängig von der Drehzahl des Motors durch Zuführen des elektrischen Stroms von einem Generator zu einem den elektrischen Strom in Wärme umwandelnden Widerstand beschrieben.
In der DE-A-3 230 607 ist eine Verringerung der Änderungen der Motordrehzahl in einem normalen Zustand des Motors durch Anlegen eines Erregerstroms an einen Regelkreis mit einer Lichtmaschine beschrieben.
Die vorstehend genannten Dokumente beschreiben jedoch kein temporäres Ausüben einer externen Kraft auf den Motorblock, so daß die Verminderung der Motorschwingungen nicht optimal ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, bei denen im Leerlauf durch eine ungleichmäßige Verbrennung im Motor verursachte Schwingungen der Karosserie wirkungsvoll vermindert werden können.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 17 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere Ausführungsformen und vorteilhafte Merkmale der Erfindung.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist durch die Erfassung eines rauhen Laufs eines Motors und das vorübergehende Aufbringen einer Kraft zum Ausgleichen bzw. Neutralisieren der durch den rauhen Lauf verursachten Rollschwingungen des Motors auf den Motorblock des Verbrennungsmotors nach dem Auftreten des rauhen Laufs gekennzeichnet.
Ein Beispiel für ein geeignetes Mittel zum Ausüben einer Kraft zum Beenden einer Rollschwingung auf den Motorblock ist eine am Motor befestigte Lichtmaschine. Wenn die Lichtmaschine derart gesteuert wird, daß sie zu einem geeigneten Zeitpunkt nach dem Auftreten des rauhen Laufs eine rasche Steigerung ihres Ausgangsdrehmoments erzeugt, wird die als Reaktion auf die rasche Steigerung des Drehmoments erzeugte Kraft auf den Motorblock übertragen, um dadurch die Rollschwingungen des Motors zu beenden. Vorzugsweise erfolgt die rasche Steigerung des Drehmoments die Lichtmaschine derart, daß die Mitte des gesteigerten Drehmoments zum Zeitpunkt der höchsten Geschwindigkeit der Rollschwingungen in ihrem ersten Zyklus auftritt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verminderung von Schwingungen einer KFZ- Karosserie durch die folgenden Schritte gekennzeichnet: Erfassung der Motordrehzahi, wie der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle; Erfassung des Auftretens eines rauhen Laufs durch Überwachung der erfaßten Motordrehzahl; Einstellen der Ausgangsleistung einer elektrischen Vorrichtung, wie eines Drehmoments einer von dem Verbrennungsmotor angetriebenen elektrischen Vorrichtung, als gesteuerte Variablen, die jeweils auf der Grundlage einer Stärke des rauhen Laufs und der Motordrehzahl bestimmt werden, so daß sie zur Verminderung von durch den rauhen Lauf verursachten Schwingungen des Motors geeignet sind; Bestimmen einer optimalen gesteuerten Variablen zur Verminderung der Schwingungen aufgrund des rauhen Laufs unter den eingestellten gesteuerten Variablen entsprechend einer Stärke des aufgetretenen rauhen Laufs und der unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs erfaßten Motordrehzahl; und Steuern der elektrischen Vorrichtung zur temporären Steigerung ihres Ausgangs zum Erzielen der optimalen gesteuerten Variablen. Durch dieses Verfahren wird die Schwingung des Motors aufgrund eines rauhen Laufs vermindert, was zu einer Verminderung der Schwingungen der Karosserie führt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verminderung von Schwingungen einer KFZ- Karosserie durch die folgenden Schritte gekennzeichnet: Erfassen der Winkelgeschwindigkeit eines Verbrennungsmotors, Erfassen des Auftretens eines rauhen Laufs durch Überwachen der erfaßten Winkelgeschwindigkeit des Motors; Einstellen einer Steigerung des Ausgangs einer von dem Motor angetriebenen elektrischen Vorrichtung und zeitliches Abstimmen der Steigerung des Ausgangs als gesteuerte Variablen, die jeweils auf der Grundlage einer Stärke des rauhen Laufs und der Winkelgeschwindigkeit bestimmt werden; Bestimmen der optimalen gesteuerten Variablen hinsichtlich einer Steigerung des Ausgangs der Vorrichtung und zeitliche Abstimmung der Ausgangssteigerung unter den eingestellten gesteuerten Variablen entsprechend der erfaßten Stärke des rauhen Laufs und der unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs erfaßten Winkelgeschwindigkeit und Steuern der elektrischen Vorrichtung zur temporären Steigerung des Ausgangs der elektrischen Vorrichtung mit einer optimalen zeitlichen Abstimmung zum Erreichen der optimalen gesteuerten Variable des Ausgangs, wodurch die durch den rauhen Lauf verursachten Schwingungen des Motors und der Karosserie vermindert werden.
Die Stärke des rauhen Laufs entspricht einer Verringerung der Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle des Motors, und die Stärke der durch den rauhen Lauf verursachten Schwingungen des Motors und der Karosserie hängt von der Stärke des rauhen Laufs und der Winkelgeschwindigkeit unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs ab. Daher erfolgt gemäß diesem Aspekt die wirkungsvolle Steuerung der Verminderung der Schwingungen des Motors aufgrund des rauhen Laufs.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Beispiele der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines KFZ, an dem ein Verbrennungsmotor und eine Lichtmaschine montiert sind;
Fig. 2a und Fig. 2b sind jeweils Diagramme, die die Beziehung zwischen einem in dem Motor erzeugten Gasdrehmoment und einem Drehwinkel einer Kurbelwelle zeigen;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem eine Schwingung des Motors erzeugenden Drehmoment und einem Drehwinkel einer Kurbelwelle zeigt;
Fig. 4a und Fig. 4b sind jeweils Diagramme, die die Beziehung zwischen einem Drehwinkel und einem Verbrennungsdruck in einem Zylinder und einem im Motor erzeugten Gasdrehmoment zeigen;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung zur Verminderung einer durch einen rauhen Lauf erzeugten Schwingung zeigt;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das das Verhältnis der Größe der Verringerung der Anzahl der Umdrehungen eines Motors aufgrund des Auftretens eines rauhen Laufs zur Stärke der Schwingungen eines Bodens zeigt;
Fig. 7 ist ein Schwingungsformdiagramm, das das Prinzip der Steuerung des Lastdrehmoments bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verminderung der Schwingung einer KFZ-Karosserie zeigt;
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm eines gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Steuersystems;
Fig. 9 ist eine Zeitübersicht, die den Betriebszustand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10a und 10b sind jeweils Ablaufdiagramme, die die Betriebsbedingung der Ausführungsform zeigen;
Fig. 11 stellt die Schwingungsformen erzeugter Ströme in verschiedenen Fällen dar, in denen unterschiedliche Impulsbreiten für die Steuerung des Lastdrehmoments verwendet werden;
Fig. 12a und Fig. 12b stellen jeweils Datentabellen in der gemäß der Ausführungsform verwendeten Speichereinrichtung dar;
Fig. 13a und Fig. 13b stellen die Motor- und die Bodenschwingungen vergleichend dar, wobei ein Steuervorgang für das Lastdrehmoment ausgeführt wird bzw. nicht ausgeführt wird; und
Fig. 14 stellt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung eines rauhen Laufs dar.
Ein Beispiel des Montageaufbaus eines Verbrennungsmotors an einem KFZ ist in Fig. 1 dargestellt.
Gemäß Fig. 1 ist der Verbrennungsmotor 11 an Halterungen 12 montiert, die am Boden eines Fahrgestells 13 montiert sind. Eine Lichtmaschine 10 ist durch eine Klammer 15 am Motor 11 montiert und über einen Riemen 14 mit dem Motor 11 verbunden, um Leistung auszugeben, die als Last auf den Motor 11 aufgebracht wird. Der Motor 11 weist eine (nicht dargestellte) Kurbelwelle auf, die mit einer Längsrichtung des Motors 11 ausgerichtet ist.
Bei dieser Art von KFZ mit der vorstehend beschriebenen Anordnung des Motors 11 besteht die Neigung, daß ein Rollen des Motors auftritt, wodurch ein Rollen der Karosserie verursacht wird. Wenn ein rauher Lauf, d.h. eine ungleichmäßige Verbrennung in dem Motor auftritt, tritt in dem Motor 11 ein Drehmoment auf, das Schwingungen verursacht. Das Drehmoment verursacht ein Rollen oder eine Rollschwingung des Motors 11, wie durch einen Pfeil A&sub1; dargestellt. Das Rollen des Motors 11 verursacht ein Rollen oder eine Rollschwingung der Karosserie, wie durch einen Pfeil A&sub1; dargestellt.
Im allgemeinen liegt die Eigenfrequenz der Rollschwingungen des KFZ bei ca. 5 bi 10 Hz. Die Frequenz der durch einen rauhen Lauf verursachten Schwingungen, die beim Betrieb mit niedriger Drehzahl, wie im Leerlauf des Motors, auftreten, liegen genau innerhalb des vorstehend genannten Frequenzbereichs, d.h. bei 5 bis 3 Hz, so daß beim Auftreten eines rauhen Laufs im Leerlauf der Motor 11 und die Karosserie heftig bewegt werden, d.h. eine Rollschwingung der Karosserie auftritt, was sich für einen Menschen in dem KFZ unangenehm anfühlt.
Es ist daher ertorderlich, Schwingungen aufgrund eines rauhen Laufs, insbesondere eines rauhen Leerlaufs (eines rauhen Laufs im Leerlauf), zu unterdrücken.
Erfindungsgemäß Können die durch einen rauhen Lauf verursachten Rollschwingungen durch Erfassen des rauhen Laufs und vorübergehendes Aufbringen einer externen Kraft zum Ausgleichen der Rollschwingungen auf einen Motorblock des Motors nach dem Auftreten des rauhen Laufs vermindert werden. Die externe Kraft kann beispielsweise von rotierenden Maschinen als die Kraft einer Reaktion in Form einer raschen Steigerung des Drehmoments der rotierenden Vorrichtung erhalten werden. Als am Motorblock montierte rotierende Vorrichtung können eine Lichtmaschine, verschiedene Arten von Elektromotoren, etc. verwendet werden. Wird beispielsweise die vorstehend erwähnte Lichtmaschine 10 als rotierende Vorrichtung zur Verminderung der Rollschwingungen des Motors verwendet, wird die Lichtmaschine derart gesteuert, daß der Feldstrom oder die Spannung gesteigert werden, um dadurch zu einem geeigneten Zeitpunkt ihr Drehmoment vorübergehend zu steigern. Die als Reaktion auf den raschen Anstieg des Drehmoments erzeugte Kraft wird über ein Gehäuse der Lichtmaschine 10 und die Klammer 15 auf den Motor 11 übertragen, wodurch die Rohschwingungen vermindert werden.
Ein Beispiel einer Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Karosserie weist die an dem Motor 11 montierten Lichtmaschine 10, einen Kurbelwinkelsensor 6 zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle des Motors 11 und ein Steuerteil 110 zur Erfassung eines rauhen Laufs unter Verwendung einer Änderung der Motordrehzahl, wie einer Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle, und zur Steuerung der Lichtmaschine 10 zur Erzeugung einer geeigneten Drehmomentsteigerung zu einem geeigneten Zeitpunkt nach der Erfassung des Auftretens des rauhen Laufs auf.
Der Generator 10 ist durch die Klammer 15 am Motor 11 befestigt und wird durch den Riemen 14 von dem Motor 11 angetrieben. Die Größe des Drehmoments des Generators 10 ändert sich entsprechend der Größe der Leistungserzeugung, d.h. die Größe des Drehmoments steigt mit dem Anstieg der Größe der Leistungserzeugung, und umgekehrt sinkt die Größe des Drehmoments bei einer Verringerung der Größe der Erzeugung von Leistung. Daher ist das Drehmoment durch eine Steuerung der Lichtmaschine 10 steuerbar. Ferner ist die Lichtmaschine 10 an dem Motor 11 befestigt, so daß die als Reaktion auf das Drehmoment erzeugte Kraft über die Klammer 14 auf den Motor 11 übertragen wird. Dementsprechend bewirkt eine Steuerung des Drehmoments der Lichtmaschine 10 eine Verringerung der Rollschwingungen des Motors 11 aufgrund eines rauhen Laufs. Der Kurbelwinkelsensor 6 erfaßt eine Motordrehzahl, wie die Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle, und den oberen Totpunkt (OTP) jedes Zylinders und gibt Winkeigeschwindigkeitssignale und ein oberes Totpunktsignal aus. Die Signale werden an das Steuerteil 110 gesendet.
Eine ungleichmäßige Verbrennung (ein rauher Lauf) und ein durch den rauhen Lauf verursachtes Drehmoment, das Schwingungen des Motors verursacht, werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 2a bis 4b beschrieben.
Fig. 4 stellt einen Verbrennungsdruck in einem der Zylinder eines Viertaktmotors bei jedem Drehwinkel der Kurbelwelle und ein durch den Verbrennungsdruck erzeugtes Gasdrehmoment um die Kurbelwelle dar. Ein Verbrennungszyklus des Viertaktmotors, d.h. vier Hübe, der Verdichtungshub, der Arbeitshub, der Auspuffhub und der Ansaughub, entspricht einem Drebwinkel der Kurbelwelle von 720º. Bei diesem Motor erfolgt die Verbrennung bei einer Drehung der Kurbelwelle um 720º vier mal. Das bei einem Verbrennungszyklus des Motors erzeugte Gasdrehmoment ist, wie in Fig. 2a, durch die viermalige Wiederholung eines Drehmoments, ähnlich wie gemäß Fig. 4a, in Winkelabständen von 180º 720º/4 dargestellt. Im allgemeinen erfolgt die Zündung für jeden Zylinder früher als der obere Totpunkt (OTP).
Wenn eine ungleichmäßige Verbrennung stattfindet, sind der Verbrennungsdruck im Zylinder und das dadurch erzeugte Gasdrehmoment wie in Fig. 4b dargestellt. Wie aus den Figuren 4a und 4b hervorgeht, weist der Verbrennungsdruck in dem Zylinder, in dem die ungleichmäßige Verbrennung erfolgt, am oberen Totpunkt im Vergleich zu einer normalen Verbrennung einen geringen Wert auf.
Ferner zeigen die Figuren 2a, 2b und 4a, daß ein positiver Abschnitt des Gasdrehmoments an der Position des oberen Totpunkts oder in dessen Nähe beginnt, anzusteigen. Daher beginnt ein Drehmoment, das als Reaktion auf eine rasche Verringerung des Drehmoments beim Auftreten einer ungleichmäßigen Verbrennung in der Drehrichtung Schwingungen auf den Motor 11 aufbringt, um den oberen Totpunkt zu steigen. Dies zeigt, daß ein rauher Lauf durch die Erfassung des Verbrennungsdrucks und ebenso der Erzeugungszeitpunkt einer durch den Verbrennungsdruck ein Drehmoment aufbringenden Schwingung durch die Erfassung des oberen Totpunkts erfaßt werden kann.
Es wurde festgestellt, daß eine Änderung oder Schwankung des Verbrennungsdrucks in der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle erscheint, so daß, wie im folgenden beschrieben, ein rauher Lauf durch Überwachung der Änderung der Winkelgeschwindigkeit erfaßt wird. Der Zeitpunkt des Auftretens des rauhen Laufs ist ebenso durch Signale oder Daten von dem Kurbelwinkelsensor 6 bekannt.
Gemäß Fig. 5, die ein Beispiel einer Steuerschaltung zur Steuerung des Drehmoments der Lichtmaschine 10 darstellt, weist die Lichtmaschine 10 eine von dem Motor 11 über den Riemen 14 angetriebene Erregerwicklung 101, eine stationäre Ankerwicklung 102 und einen Drei-Phasen-Gleichrichter 103 mit Dioden auf. Der Gleichrichter 103 ist mit einer elektrischen Last 120 mit einem elektrischen Widerstand 121, der erzeugte Leistung verbraucht, einer Batterie 122, die erzeugte Energie speichert, etc. verbunden.
Der Steuerteil 122 weist eine Vorrichtung 112 zum Einstellen des elektrischen Stroms zum Steuern der Menge an der Erregerwicklung 101 von der Batterie 122 zugeführtem elektrischen Strom, eine zwischen der Lichtmaschine 10 und der elektrischen Last 120 vorgesehene Vorrichtung 113 zum Einstellen der Spannung und eine Steuereinheit 1 auf, die Signale von dem Kurbelwinkelsensor 6 empfängt, das Auftreten eines rauhen Laufs, die Intensität des rauhen Laufs und den Zeitpunkt des Auftretens des rauhen Laufs erfaßt und auf der Grundlage der erfaßten Daten, die im folgenden genauer beschrieben werden, Signale zur Steuerung der Vorrichtung 112 zum Einstellen des elektrischen Stroms erzeugt. Die von der Lichtmaschine 10 erzeugte Leistung steigt oder sinkt entsprechend der Stärke des rotierenden Magnetfelds, d.h. entsprechend einem Anstieg oder einer Verringerung des in der Erregerwicklung 101 fließenden Stroms Wie vorstehend ausgeführt, ändert sich das Drehmoment der Lichtmaschine 10 entsprechend einer Menge an erzeugter Leistung, so daß zur Erzeugung eines großen Drehmoments der Wert des Feldstroms durch Einstellen der Vorrichtung 112 zum Einstellen des Stroms gesteigert wird. Das Drehmoment der Lichtmaschine 10 kann andererseits durch das Fließen eines geringen Stroms in der Erregerwicklung 101 klein eingestellt werden. Die Vorrichtung 113 zum Einstellen der Spannung dient dazu, die an die elektrische Last 120 angelegte Spannung konstant zu halten. Wird davon ausgegangen, daß der in der Erregerwicklung 101 fließende Feldstrom gesteigert wird, um das Drehmoment der Lichtmaschine groß einzustellen, wird das von der Erregerwicklung 101 erzeugte rotierende Magnetfeld stärker eingestellt, wodurch die in der Ankerwicklung 102 auftretende Spannung und die Spannung an den Ausgangsanschlüssen des Gleichrichters 103, die an die elektrische Last angelegt wird, gesteigert werden. Auf diese Weise hat die Vorrichtung 113 zum Einstellen der Spannung die Funktion, daß eine Änderung der an die elektrische Last 120 angelegten Spannung verhindert wird. Die Vorrichtung 113 zum Einstellen der Spannung ist jedoch überflüssig, wenn die elektrische Last 120 derart beschaffen ist, daß durch eine Schwankung der angelegten Spannung keine Probleme für die elektrische Last auftreten.
Der rauhe Lauf des Motors 11 im Leerlauf wird auf der Grundlage einer Schwankung der Motordrehzahl, wie der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle des Motors 11, im Leerlauf erfaßt. Wenn tatsächlich ein rauher Leerlauf erfaßt wird, wird der Ausgang einer elektriscnen Vorrichtung, wie der Lichtmaschine 10, gesteigert. Wenn die zeitliche Abstimmung der Steigerung des Drehmoments der Lichtmaschine derart eingestellt ist, daß die Phase der Lichtmaschine der Phase der Schwingung des Motors und damit der Karosserie aufgrund eines rauhen Leerlaufs entgegengesetzt ist, wird die Schwingung des Motors aufgrund eines rauhen Leerlaufs ausgeglichen, bevor sie auf das Fahrgestell übertragen wird, so daß die Schwingung der Karosserie aufgrund eines rauhen Laufs vermindert werden kann. Zur Steuerung der Steigerung des Drehmoments einer Lichtmaschine zum Zwecke der Verminderung der Schwingung des Motors aufgrund eines rauhen Leerlaufs liegt der Zeitpunkt für die Steigerung des Drehmoments der Lichtmaschine zur Verringerung der Schwingung des Motors, die auf einen rauhen Leerlauf zurückzuführen ist, vorzugsweise in der Nähe der ersten Hälfte des Zyklus der Eigenfrequenz der Rollschwingung des Motors, die auf einen rauhen Leerlauf zurückzuführen ist.
Die Technik zur Verminderung der Schwingungen einer Karosserie, die auf einen rauhen Lauf zurückzuführen sind, durch Steuern des Drehmoments einer Lichtmaschine kann, wie vorstehend ausgeführt, realisiert werden, es ist bei dieser Technik jedoch eine Verbesserung hinsichtlich der folgenden Punkte vorzuziehen.
Gemäß der Technik wird das Drehmoment, d.h. eine gesteuerte Variable einer Lichtmaschine, zum Zeitpunkt des Auftretens eines rauhen Laufs unabhängig von der Stärke des rauhen Laufs auf das gleiche Niveau eingestellt. Daher wird selbst bei einer geringen Stärke des rauhen Laufs das Drehmoment auf einen unveränderlichen vorgegebenen Wert gesteuert. Dadurch wird In einigen Fällen die Schwingung des Motors, die auf einen Anstieg des Drehmoments der Lichtmaschine zurückzuführen ist, größer als die Schwingung des Motors, die auf den rauhen Lauf zurückzuführen ist, wobei keine Verminderung der Schwingung erfolgt, sondern die Schwingung im Gegenteil gesteigert wird, wodurch es unmöglich wird, die Schwingung einer Karosserie wirksam zu unterdrücken.
Durch Experimente wurde bestätigt, daß die Stärke der Schwingungen der Karosserie bei unterschiedlichen Drehzahlen (unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten der Kurbelwelle) eines Motors unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs selbst dann unterschiedlich ist, wenn die Motordrehzahl aufgrund der im Leerlauf des Motors auftretenden rauhen Laufs um das gleiche Niveau gesenkt wird, wobei dies in Fig. 6 durch Experimentdaten dargestellt ist und die entsprechenden Einzelheiten im weiteren beschrieben werden.
Es wurde ferner festgestellt, daß sich bei einer Steuerung des Drehmoments einer Lichtmaschine durch Ändern der Impulsbreite einer an die Erregerwicklung 101 der Lichtmaschine 10 angelegten Spannung zum Zwecke der Verminderung der Schwingung der Karosserie der optimale Zeitpunkt für das Anlegen der Spannung bei diesem Steuervorgang entsprechend der Impuisbreite ändert.
Es ist daher vorzuziehen, daß die gesteuerte Variable einer elektrischen Vorrichtung, wie einer Lichtmaschine, abhängig von der Stärke des rauhen Laufs und der Motordrehzahl unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs bestimmt wird. Ferner wird bei der Verwendung der Lichtmaschine zur Unterdrückung der durch rauhen Lauf verursachten Schwingungen der Karosserie der Zeltpunkt der Steigerung des Drehmoments der Lichtmaschine vorzugsweise entsprechend der Stärke des rauhen Laufs und der Motordrehzahl bestimmt.
Das vorstehend Beschriebene wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 genauer beschrieben.
Die Beziehung zwischen der motorspezifischen Schwingungsform, der Schwingungsgeschwindigkeit V des Motors bei der Veränderung der Stärke des rauhen Laufs auf einen stark rauhen Lauf, einen dazwischenliegenden oder durchschnittlich rauhen Lauf und einen geringfügig rauhen Lauf sowie einer gesteuerten Variable, die im Vorliegenden durch die Formel (Laststeuerkraft) Fx (beispielsweise die Steuerimpulsbreite ) ausgedrückt wird, wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben, und die Beziehung zwischen einer Verringerung der Motordrehzahl und der Amplitude der Schwingungen einer Karosserie (eines Bodens), die auf den rauhen Lauf zurückzuführen sind, wird zum Zwecke eines leichteren Verständnisses unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben.
Gemäß Fig. 7 steigt die Amplitude der Schwingung eines Motors, d.h. die Schwingungsgeschwindigkeit v, wenn die Stärke des rauhen Laufs größer wird. Das Schwingungsmuster ist derart beschaffen, daß bei einer Schwingung des Motors in der Querrichtung (nach rechts und nach links) die ursprünglich auftretende, nach rechts gerichtete Schwingungsgeschwindigkeit beispielsweise am rechten Ende (1/4 Zyklus) Null wird (wobei hier eine nach rechts oder links gerichtete Schwingung eine Bewegung nach rechts oder links bei der Rollschwingung bezeichnet). Die Schwingungsbewegung kehrt dann nach links zurück, passiert den Mittelpunkt in einem Bereich von 1/4 Zyklus bis 3/4 Zyklen und erreicht das linke Ende. Die nach links gerichtete Schwingungsgeschwindigkeit liegt im Bereich von 1/4 Zyklus bis 3/4 Zyklen, und die höchste Schwingungsgeschwindigkeit liegt bei der Position von einem halben Zyklus.
Wenn die der Verringerung der Motordrehzahl entsprechenden Schwingungen (die durch die Schwingungen aufgrund des rauhen Laufs praktisch ausgeglichen werden und nicht auftauchen), deren Phase der der tatsächlichen Schwingungen entgegengesetzt ist, auf der Grundlage einer drehmomentgesteuerten Variable Im Drehzyklusbereich von 1/4 bis 3/4 erzeugt werden, können die Schwingungen des Motors aufgrund des rauhen Laufs unterdrückt werden.
Diese Beziehung wird durch die Formel
mv - Ft α S
ausgedrückt, wobei die Masse des Motors ist, eine Schwingungsgeschwindigkeit des Motors bezeichnet, F eine Steuerkraft repräsentiert, die eine Kraft wie ein Drehmoment ist, eine Steuerimpulsbreite bezeichnet und S die Stärke der Schwingung nach dem Abschluß eines Drehmomentsteuervorgangs repräsentiert.
Das Produkt mv repräsentiert das Moment der auf einen rauhen Lauf zurückzuführenden Schwingung und Ft eine durch das Drehmoment gesteuerte Variable (das Ausgleichsmoment) . Wenn daher F oder , die beide Faktoren der durch das Drehmoment gesteuerten Variable sind, verändert werden, kann S verändert werden. Dementsprechend wird, wenn zumindest entweder F oder oder anders ausgedrückt die Schwingungsgeschwindigkeit entsprechend der Stärke der durch einen rauhen Lauf verursachten Schwingung des Motors verändert werden, die Unterdrückung der Schwingung wirksam. Wenn eine Lichtmaschine als Beispiel herangezogen wird, entspricht F dem Niveau der Spannung oder des Stroms und der Breite des entsprechenden Steuerimpulses.
Die Experimentdaten gemäß Fig. 6 zeigen die Kennlinie einer Verminderung der Anzahl der Umdrehungen zur Amplitude des Bodens einer Karosserieschwingung, wenn die Anzahl der Umdrehungen eines Motors im Leerlauf unmittelbar vor dem Auftreten eines rauhen Laufs 650, 750 und 850 mm&supmin;¹ beträgt. Wie in Fig. 6 dargestellt, verändert sich die Amplitude der Bodenschwingung abhängig von der Anzahl der Umdrehungen des Motors, selbst wenn die Größen der durch einen rauhen Lauf verursachten Verringerungen der Anzahl der Umdrehungen des Motors auf dem gleichen Niveau liegen. Es wurde nämlich festgestellt, daß die Menge der durch einen rauhen Lauf verursachten Bodenschwingungen zusätzlich zu der Stärke des rauhen Laufs von der Anzahl der Umdrehungen eines Motors im Leerlauf unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs beeinflußt wird. Konkret gilt, je kleiner die Anzahl der Umdrehungen des Motors ist, desto größer wird die Amplitude der Bodenschwingungen.
Hinsichtlich der vorstehend ausgeführten Tatsache wird die gesteuerte Variable einer elektrischen Vorrichtung zur Unterdrückung der auf das Auftreten eines rauhen Laufs zurückzuführenden Schwingung einer Karosserie derart eingestellt, daß die gesteuerte Variable veränderlich ist und abhängig von dem Verhältnis der Stärke des rauhen Laufs zu der Anzahl der Umdrehungen des Motors unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs verändert wird. Der im Leerlauf unregelmäßig auftretende rauhe Lauf des Motors bei einem Zustand der Schwankung des Motors wird überwacht, und die Anzahl der Umdrehungen des Motors wird erfaßt. Wird dann ein rauher Lauf erfaßt, wird eine optimale durch das Drehmoment gesteuerte Variable, die für den erfaßten Wert des rauhen Laufs und der Anzahl der Umdrehungen des Motors unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs geeignet ist, unter den eingestellten gesteuerten Variablen gewählt. Ein Verfahren zur Bestimmung der optimalen drehmomentgesteuerten Variablen ist wie folgt: Es wird beispielsweise ein Mikrocomputer verwendet, die gesteuerten Variablen werden bezüglich des Verhältnisses der Stärke des rauhen Laufs zur Anzahl der Umdrehungen des Motors In einer Speichereinrichtung in einer Datentabelle oder in Form von Berechnungsformeln gespeichert, in die die erfaßten Werte als Variablen eingesetzt werden können. Wird ein rauher Lauf erfaßt, wird unter Verwendung einer Berechnungseinrichtung eine den erfaßten Werten des rauhen Laufs und der Anzahl der Umdrehungen des Motors entsprechende drehmomentgesteuerte Variable bestimmt und in der Datentabelle gesucht oder entsprechend der Berechnungsformel berechnet, um dadurch Steuersignale für die elektrische Vorrichtung auszugeben.
Wenn beispielsweise die Impulsbreite und die an eine elektrische Vorrichtung angelegte Spannung abhängig von einer derart bestimmten gesteuerten Variablen verändert werden, um das Drehmoment der elektrischen Vorrichtung vorübergehend zu steigern, wird eine Last auf den Motor aufgebracht, wodurch eine dem Zustand, d.h. dem tatsächlichen rauhen Lauf und der Anzahl der Umdrehungen des Motors, entsprechende effektive Verminderung der Schwingung einer Karosserie erzielt werden kann. Eine Steuerung der elektrischen Vorrichtung, bei der ein übermäßig großes bzw. kleines Drehmoment als Steuervariable erzeugt wird, wird ausgeschlossen. Wie vorstehend ausgeführt, ist es vorzuziehen, daß die drehmomentgesteuerte Variable im Bereich von 1/4 Zyklus bis 3/4 Zyklen der motorspezifischen Rollschwingung oder um 1/2 Zyklus derselben vom oberen Totpunkt erzeugt wird, an dem der rauhe Lauf auftritt.
Im folgenden wird ein Vorgang beschrieben, der die zeitliche Abstimmung der Steuerung zur Verminderung der Schwingung einer Karosserie betrifft.
Wie ebenfalls in Fig. 7 dargestellt, wird als Beispiel für ein Verfahren zur Unterdrückung der Schwingungen eines Motors, d.h. einer Karosserie, ein Fall beschrieben, in dem die Steuerimpulsbreite zur Steuerung der elektrischen Vorrichtung und zum Einstellen der Variable verwendet wird. Zur Veränderung der Steuerimpulsbrelte ist es erforderlich, daß der Zeitpunkt, zu dem der Impuls angelegt wird, verändert wird, wenn die Mitte dar Impulsbreite an der Position von 1/2 Zyklus vom oberen Totpunkt der Eigenschwingung des Motors liegt.
Hierbei wird der Zeitpunkt, zu dem eine elektrisches Signal ausgegeben wird, das eine drehmomentgesteuerte Variable für die elektrische Vorrichtung betrifft, ebenso verändert, wenn die gleiche drehmomentgesteuerte Variable auf der Grundlage der vorstehend genannten Fakten und entsprechend der Stärke des rauhen Laufs und der Anzahl der Umdrehungen (mm&supmin;¹) des Motors veränderlich gesteuert wird.
Da der Zeitpunkt verändert wird, zu dem ein die drehmomentgesteuerte Variable betreffendes Signal angelegt wird, kann das Zentrum der durch das Lastdrehmoment gesteuerten Variablen mit der Position von 1/2 Zyklus des spezifischen Werts (des Eigenfrequenzzyklus) der Rollschwingung des Motors ausgerichtet angeordnet sein, wie in Fig. 9 dargestellt, und auf den zur Unterdrückung von Schwingungen geeigneten Bereich von 1/4 Zyklus bis 3/4 Zyklen begrenzt sein, selbst wenn die drehmomentgesteuerte Variable (beispielsweise die Steuerimpulsbreite) verändert wird. Dadurch wird die wirksame Verminderung von Schwingungen eines Motors, d.h. von Schwingungen einer Karosserie, ermöglicht.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 eine Übersicht über das erfindungsgemäße Motorsteuersystem beschrieben.
Gemäß Fig. 8 weist das Steuersystem eine Steuereinheit 1 mit einem Mikrocomputer als Hauptelement auf, die aus einer Eingangs-/Ausgangs-Schaltung (einem E/A-Anschluß) 2, einer Mikroprozessoreinheit (Arithmetikeinheit) 3, einem Festspeicher (ROM) 4 und einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 5 besteht.
Die zur Steuerung eines Motors 11 erforderlichen Signale werden von verschiedenen Arten von Sensoren, wie einem Luftstromsensor, einem Sauerstoffsensor und einem Kurbelwinkelsensor sowie einem Schalter, wie einem Leerlaufsohalter, In die Steuereinheit 1 eingegeben, die der in Fig. 5 dargestellten entspricht. Eine von einem Kraftstoffeinspritzsignal angetriebene Einspritzeinrichtung, eine Zündspule, von der ein Zündsignal ausgegeben wird, ein von einem Leerlaufsteuersignal angetriebenes Ventil zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl und eine Spannungserhöhungsschaltung 9 (von der eine Spannung an eine Erregerwicklung einer Lichtmaschine 10 angelegt wird) oder eine Vorrichtung 115 zum Einstellen des Stroms gemäß Fig. 5 zum erfindungsgemäßen Vermindern der Schwingungen einer Karosserie sind mit der Ausgangsseite der Steuereinheit 1 verbunden.
Gemäß dieser Ausführungsform werden der Kurbelwinkelsensor 6, eine Vorrichtung 7 zur Aufnahme der Anzahl der Umdrehungen (der Drehzahl des Motors) und zur Erzeugung eines Zeitpunkts sowie eine Zyklenmeßvorrichtung 8 als per se bekannte Einrichtung zur Erfassung der Drehzahl verwendet, und die verwendete Einrichtung zur Erfassung eines rauhen Leerlaufs besteht aus der Vorrichtung 7 zur Erzeugung eines Zeitpunkts, der Zyklenmeßvorrichtung 8 und der Arithmetikeinheit 3. Der Kurbelwinkelsensor 6 gibt synchron mit der Kurbelwelle des Motors 11 ein Umdrehungssignal aus. Er gibt Impulse, deren Anzahl proportional zur Drehzahl des Motors ist, und bei jedem Kurbelwinkel von 720º/n einen Referenzimpuls aus, wobei n die Anzahl der Zylinder des Motors repräsentiert. Bei dieser Ausführungsform ist die Anzahl der Zylinder 4, und bei jedem Kurbelwinkel von 180º wird ein Referenzsignal ausgegeben. Das Kurbelwinkelsignal wird in die Eingangs-/Ausgangs-Schaltung 2 übertragen, und in der Vorrichtung 7 zur Aufnahme der Anzahl der Umdrehungen und zur Erzeugung eines Zeitpunkts wird ein Kurbelwinkelbereichsimpuls zur Bestimmung der Anzahl der Umdrehungen des Motors 11 erzeugt. Die Breite dieses Impulses wird durch die Zyklenmeßvorrichtung 8 gemessen, und die Anzahl der Umdrehungen des Motors 11 oder die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle werden auf der Grundlage der entsprechenden umgekehrten Anzahl bestimmt. Die dieser Anzahl von Umdrehungen des Motors entsprechenden Daten werden in der Arithmetikeinheit 3 verarbeitet, und das Auftreten und die Stärke des rauhen Leerlaufs werden auf die folgende Weise bestimmt. Wenn ein rauher Leerlauf auftritt, wird die drehmomentgesteuerte Variable (der Steuerimpuis) der Lichtmaschine 10, der zur Unterdrückung von auf den rauhen Lauf zurückzuführenden Schwingungen des Motors 11 verwendet wird, auf der Grundlage eines erfaßten Werts des rauhen Laufs und der Anzahl der Umdrehungen des Motors unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs berechnet, und die Spannungserhöhungsschaltung 9 wird durch den Steuerimpuls angetrieben und gesteuert. Anschließend wird über die Spannungserhöhungsschaltung 9 eine hohe Spannung an die Erregerwicklung der Lichtmaschine 10 angelegt.
Eine Reihe von vorstehend erwähnten Vorgängen wird im folgenden unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm gemäß Fig. 9 sowie die Ablaufdiagramme gemäß den Figuren 10a und 10b beschrieben.
Eine Schwingungsform gemäß Fig. 9 zeigt den Zustand, bei dem die Anzahl der Umdrehungen (mm&supmin;¹) eines Motors (die Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle) in einem Leerlaufbetrieb verwendet wird. Die Anzahl Ne der Umdrehungen eines Motors weist normalerweise eine Schwingungsform mit Spitzen zwischen den oberen Totpunkten (OTPs) nach jeweils 180º auf, die aufgrund des Einflusses der Arbeitshübe der Zylinder auftreten. Wird jedoch beispielsweise von einer Bewegung mit hoher Drehzahl in den Leerlauf übergegangen, wodurch eine unvermittelte Verringerung der Motorlast verursacht wird, wird die Verbrennung instabil, und der Verbrennungsdruck steigt in einigen Fällen nicht hinreichend an. Dieses Phänomen wird als rauher Lauf bezeichnet, wobei eine Verringerung der Anzahl der Umdrehungen des Motors auftritt, wie durch a dargestellt. Tritt dieses Phänomen auf, schwingt der Motor in der Rollrichtung, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Die Schwingungen des Motors werden auf das Fahrgestell 13 übertragen, wodurch eine Schwingung der Karosserie verursacht wird, wie vorstehend ausgeführt.
Gemäß dieser Ausführungsform wird das Auftreten eines rauhen Laufs früh erfaßt, und Motorschwingungen aufgrund des rauhen Laufs werden vermindert, bevor die Schwingungen des Motors auf die Karosserie übertragen werden. Die Bereiche, in denen die Anzahl der Umdrehungen des Motors erfaßt wird, werden auf die Positionen der Spitzen der Drehzahlschwankungen eingestellt, die bei jedem Kurbelwinkelsensor von 180º (720º/n) erscheinen, und die Anzahl Ne&sub1; der Umdrehungen des Motors wird bei jedem Kurbelwinkel des Motors von 180º gelesen. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Differenz ΔNe&sub1; zwischen der beim letzten Mal gelesenen Anzahl Ne&sub0; der Umdrehungen des Motors und der tatsächlichen Anzahl Ne&sub1; der Umdrehungen des Motors bestimmt, und es wird festgestellt, ob der Wert Ne ein vorgegebenes Niveau übersteigt, um das Auftreten eines rauhen Laufs festzustellen. Diese Bewertung erfolgt durch die Arithmetikeinheit 3.
In Fig. loa zeigen die Schritte S&sub1; bis S&sub2; einen Prozeß zur Erfassung eines rauhen Laufs, d.h. die erfaßte Anzahl Ne&sub1; der Umdrehungen wird im Schritt S&sub1; gelesen, und der rauhe Lauf wird im Schritt S durch Berechnung der Differenz ΔNe&sub1; zwischen der Anzahl Ne&sub0; der Umdrehungen und der Anzahl Ne&sub1; der Umdrehungen erfaßt, wobei die Daten bezüglich der Anzahl der Umdrehungen des Motors nach jeweils 180º erneut gelesen werden. Wenn die Größe der Verringerung der Anzahl Ne&sub1; der Umdrehungen des Motors beispielsweise unter 10 mm&supmin;¹ liegt, erfolgt im Schritt S die Feststellung, daß kein rauher Lauf aufgetreten ist, und wenn Ne&sub1; nicht weniger als 10 mm&supmin;¹ beträgt, erfolgt durch die Arithmetikeinheit 3 die Feststellung, daß ein rauher Lauf aufgetreten ist. Im Schritt S&sub4; wird festgestellt, ob die Verarbeitungseinheit eine Steuertabellenfunktion ausführt oder nicht. Steuertabellenfunktion bedeutet, daß auf der Grundlage einer in der vorhergehenden Routine bereits erfolgten Bewertung ein Steuervorgang zur Steigerung des Drehmoments der Lichtmaschine zur Verminderung der Schwingungen der Karosserie ausgeführt wird. Hierbei erfolgt die Tabellenfunktion, bis der Einfluß des Vorgangs zur Steuerung der Schwingungen der Karosserie Null wird, um eine wiederholte Feststellung des Auftretens eines rauhen Laufs zu verhindern, die eine zweite Verringerung der Anzahl der Umdrehungen des Motors verursacht. Anders ausgedrückt wird eine Maßnahme zum Verhindern einer irrtümlichen doppelten Durchführung eines Vorgangs zur Steuerung des Lastdrehmoments ergriffen. Der Steuertabellenfunktionsbereich erstreckt sich beispielsweise vom Auftreten eines rauhen Laufs bis zu einer Position eines Kurbelwinkels von ca. 540º, wie in Fig. 9 dargestellt. Wenn, wie im Schritt S&sub4; dargestellt, mit der Feststellung, daß im Schritt S&sub4; tatsächlich keine Steuertabellenfunktion ausgeführt wurde, die Feststellung des Auftretens eines rauhen Laufs erfolgt, wird im Schritt S&sub6; eine dem Steuertabellenfunktionsbereich entsprechende Steuertabellenfunktionszeit CMT an einer vorgegebenen Adresse gespeichert. Ein Wert WT des Steuerzeitpunkts, der der Stärke ΔNe&sub1; des rauhen Laufs und der Anzahl Ne&sub1; der Umdrehungen des Motors unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs entspricht, wird im Schritt S&sub7; aus einer vorgegebenen Datentabelle ermittelt, die im weiteren im Einzelnen beschrieben wird, und im Schritt S&sub8; wird eine optimale von dem Lastdrehmoment gesteuerte Variable, die die Breite PW eines an die Erregerwicklung der Lichtmaschine angelegten Spannungsimpulses ist und der Stärke ΔNe&sub1; des rauhen Laufs und der Anzahl Ne&sub1; der Umdrehungen des Motors unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs entspricht, aus einer vorab eingestellten Datentabelle ermittelt, die ebenfalls im weiteren im Einzelnen beschrieben wird. Der elektrische Strom in der Erregerwicklung der Lichtmaschine wird mit diesem Zeitpunkt zum Anlegen des Stroms vorübergehend um den Wert gesteigert, der der durch das Drehmoment der Lichtmaschine gesteuerten Variable entspricht. Die vorstehend genannte drehmomentgesteuerte Variable PW entspricht der in Fig. 7 dargestellten Steuerimpulsbreite t&sub1; bis t&sub3;.
Die Gründe dafür, daß die gesteuerte Variable des Drehmoments der Lichtmaschine und der Zeitpunkt, zu dem ein diese gesteuerte Variable betreffendes Signal angelegt oder derart eingestellt und in der Datentabelle gespeichert wird, wurden bereits beschrieben. Um die Gründe zusammenzufassen, ist eine optimale drehmomentgesteuerte Variable abhängig von der Stärke des rauhen Laufs und der unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs erfaßten Anzahl der Umdrehungen des Motors verschieden, und wenn die drehmomentgesteuerte Variable durch die Steuerimpulsbreite ersetzt wird, ist ein optimaler Zeitpunkt, zu dem ein Signal angelegt wird, ebenfalls abhängig von der Stärke des rauhen Laufs und der Anzahl der Umdrehungen des Motors verschieden.
Die variable Steuerimpulsbreite PW der Steuerung des Drehmoments der Lichtmaschine und die zeitliche Abstimmung WT der Steuerung, die ein Zeitpunkt zwischen der Feststellung des Auftretens eines rauhen Laufs und der Erzeugung von PW ist, werden, wie in Fig. 9 dargestellt, zum Unterdrücken der Schwingungen eines Motors, d.h. der Schwingungen einer Karosserie, auf der Grundlage des Verhältnisses der Stärke des rauhen Laufs zur Anzahl der Umdrehungen des Motors, wie in den Figuren 12a und 12b dargestellt, unterschiedlich eingestellt, und die Daten bezüglich der Steuerlmpulabreite werden vorab in Form einer Tabelle in der Speichereinrichtung, d.h. dem ROM 4, in der Steuereinheit 1 gespeichert.
Gemäß den Figuren 12a und 12b werden die Steuerimpulsbreite (PW) und der Steuerzeitpunkt (WT) jeweils in einer Tabelle gespeichert und anhand der Stärke des rauhen Laufs, d.h. der Differenz ΔNe der Motordrehzahl und der Motordrehzahl Ne unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs, bestimmt. Wenn ein rauher Lauf auftritt und die Stärke ΔNe des rauhen Laufs und die Motordrehzahl Ne erfaßt werden, werden die Steuerimpulsbreite (PW) und der Steuerzeitpunkt (WT) auf der Grundlage der erfaßten Werte ΔNe und Ne in der Tabelle gesucht, um zur Steuerung der elektrischen Vorrichtung verwendet zu werden.
Der Steuerzeitpunkt (WT) und die Steuerimpulsbreite (PW) weisen beispielsweise das folgende Verhältnis auf:
WT + PW = konstant.
Die Schwlngungsform IL des von der Lichtmasohine 10 erzeugten Stroms ändert sich bei unterschiedlichen Steuerimpulsbreiten PW von 20, 40 und 60 ms, wie in Fig. 11 dargestellt. Dementsprechend ändert sich, wie bereits ausgeführt, auch der Zeitpunkt, zu dem ein Signal für die Steuerimpulsbreite angelegt wird. Es wurde anhand des Ergebnisses einer Simulation ebenso festgestellt, daß die zentrale Position eines Steuerimpulses optimal mit der Position eines Moments von 1/2 Zyklus eines Eigenfrequenzzyklus des Rollens des Motors ausgerichtet ist, wie in Fig. 9 dargestellt.
Der Vorgang von der Feststellung des Auftretens eines rauhen Laufs bis zur Bestimmung der gesteuerten Variablen des Drehmoments einer Lichtmaschine und des Zeitpunkts, zu dem ein Signal dieser Größe angelegt wird, erfolgt in einer Umdrehungsunterbrechungsroutine, die bei jedem Kurbelwinkel von 180º ausgeführt wird. Ein zu einem Softwaretaktgeber äquivalenter Zähler ist vorgesehen, von dem In einer Taktgeberroutine, in der in einem bestimmten vorgegebenen Zeitzyklus auf der Grundlage der gesteuerten Variablen und dem derart bestimmten Zeitpunkt des Anlegens des Stroms ein Unterbrechungssteuervorgang ausgeführt wird, ein Ein-/Aus-Impuls ausgegeben wird. Fig. 10 zeigt die Taktgeberroutine. Im Schritt S&sub1;&sub1; wird die Steuertabellenzeit berechnet, wenn ein rauher Lauf auftritt, und im Schritt S&sub1;&sub2; wird der in der Tabelle gesuchte Wert WT des Steuerzeitpunkt gezählt. Wenn die Zählung erfolgt, bis WT Null wird, d.h. wenn eine Zeitspanne WT verstrichen ist, wird ein Steuersignal (ein Impulsbreitensignal) PW ausgegeben, und über eine der Impulsbreite PW entsprechende Zeitspanne wird eine Spannung an die Erregerwicklung der Lichtmaschine 10 angelegt. Wenn im Schritt S&sub1;&sub4; die der Impulsbreite PW entsprechende Zeitspanne verstreicht, wird das Steuersignal im Schritt 15 beendet. Der untere Teil von Fig. 9 zeigt die Modi der Steuerimpulse als Impulsbreitensteuersignale bei einem stark rauhen Lauf, einem durchschnittlich rauhen Lauf und einem geringfügig rauhen Lauf.
Fig. 13a zeigt das Verhältnis der Anzahl der Umdrehungen des Motors zu einer Schwingung des Motors in seiner Rollrichtung und einer Schwingung der Karosserie in ihrer Rollrichtung, wenn kein Vorgang zur Steuerung des Drehmoments ausgeführt wird, und Fig. 13b das gleiche Verhältnis, wenn der Steuervorgang ausgeführt wird.
Gemäß dem Verfahren zur Verminderung der Schwingungen einer Karosserie wird nämlich durch Steigern des Drehmoments der Lichtmaschine zu dem vorstehend genannten geeigneten Zeitpunkt künstlich eine Verringerung der Anzahl der Umdrehungen des Motors herbeigeführt, wenn aufgrund des Auftretens eines rauhen Laufs eine Verringerung der Drehzahl des Motors auftritt, wie in Fig. 13b dargestellt, um die auf den rauhen Lauf zurückzuführenden Schwingungen des Motors zu absorbieren, bevor sie auf die Karosserie übertragen werden, wodurch die Schwingungen der Karosserie vermindert werden können. Die gesteuerte Variable des Drehmoments der Lichtmaschine und der Zeitpunkt, zu dem ein diese Variable betreffendes Signal angelegt wird, werden in bezug auf die Stärke des rauhen Laufs und die Anzahl der Umdrehungen des Motors veränderlich gesteuert. Wenn daher in einem beliebigen Leerlaufzustand der rauhe Lauf auftritt, können das Unterdrücken der Schwingungen des Motors und die Verminderung der Schwingungen der Karosserie zu jeder Zeit entsprechend dem Betriebszustand erfolgen.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Lichtmaschine als Vorrichtung verwendet, deren Drehmoment zu steuern ist, eine derartige Vorrichtung ist jedoch nicht darauf begrenzt, d.h. die vorliegende Erfindung kann selbst dann realisiert werden, wenn eine andere elektrische Vorrichtung als eine Lichtmaschine verwendet wird und ihr Ausgang, wie das Drehmoment, elektrisch gesteuert werden kann.
Hinsichtlich des Verfahrens zur Veränderung der drehmomentgesteuerten Variablen kann beispielsweise zusätzlich zu dem Verfahren, bei dem die Steuerimpulsbreite verändert wird, auch ein Verfahren verwendet werden, bei dem das Niveau eines in der Lichtmaschine erzeugten Stroms verändert wird. Konkret wird ein Rückführungssteuervorgang ausgeführt, so daß das Niveau eines Feldstroms konstant wird und das Arbeitsverhältnis eines Schaltreglers verändert wird.
Bei dem Verfahren zur Erfassung des Stärke des rauhen Laufs werden die Anzahl der Umdrehungen oder die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bei edem Kurbelwinkel von 180º (720º/n), d.h. an zwei Positionen, erfaßt, wie in Fig. 14 dargestellt, und die Stärke des rauhen Laufs kann beispielsweise unter Bezugnahme auf das Niveau einer Differenz α = NTOP - NBOT zwischen einem Tal NBOT und einer Spitze NTOP der Drehzahl bestimmt werden. Zudem ermöglicht auch die Bestimmung einer Differenz Δα(2) zwischen einem aktuellen Wert α(1) und dem vorhergehenden Wert α(2) die wirksame Erfassung eines rauhen Laufs, wobei Δα(2) = α(2) - α(1), α(1) = NTOP(1) - NBOT(1) und α(2) = NTOP(2) - NBOT(2) gelten.
Da überdies die auf das Auftreten eines rauhen Laufs zurückzuführenden Schwankungen des Motorzustands jedes Zylinders selbst durch eine Überwachung der Schwingungsbeschleunigung des Motors in seiner Rollrichtung bestimmt werden können, ermöglicht beispielsweise auch eine Differenz ΔP zwischen nebeneinanderliegenden Beschleunigungsspitzen die Erfassung eines rauhen Laufs.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung werden eine gesteuerte Variable, wie das Drehmoment einer elektrischen Vorrichtung, das eine Motorlast ist, und ein Zeitpunkt, zu dem ein Signal für die drehmomentgesteuerte Variable angelegt wird, veränderlich und entsprechend der Stärke des rauhen Laufs und der Anzahl der Umdrehungen des Motors unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs derart gesteuert, daß die Variablen und die zeitliche Abstimmung hinsichtlich der Wirkung der Unterdrückung der Schwingung des Motors optimiert werden. Daher können auf einen rauhen Leerlauf zurückzuführende unregelmäßige Schwingungen einer Karosserie zu jedem Zeitpunkt entsprechend dem Zustand des Leeriaufbetriebs wirksam vermindert werden, ohne einen übermäßig großen oder einen übermäßig geringen Vorgang zur Steuerung des Drehmoments auszuführen.

Claims

1. Verfahren zum Vermindern von Schwingungen eines Fahrzeugkörpers eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine mit dem Schritt des Ausübens einer externen Kraft auf den Motorblock des Motors (11) in einer Richtung zum Beenden der Motorrollschwingungen, verursacht durch den rauhen Lauf,

gekennzeichnet durch

Erfassen des Auftretens des rauhen Laufs, verursacht durch eine unregelmäßige Verbrennung des Motors (11) bei einer Leerlaufdrehzahl und ein temporäres Ausüben der externen Kraft in einem Zeitbereich von etwa 1/2-Zyklus der Eigenfrequenz der Rollschwingungen des Motors (11) nach dem oberen Totpunkt (OTP), bei dem der rauhe Lauf erfaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch

Erfassen der Motorwinkelgeschwindigkeit und deren Änderungen zum Bestimmen des Auftretens des rauhen Laufs.

3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die temporär ausgeübte externe Kraft die Reaktionskraft ist, die durch einen schnellen Drehmomentanstieg verursacht wird, der durch eine Rotationsmaschine erzeugt wird, welche an den Motor (11) derart montiert ist, daß die Drehachse der Rotationsmaschine parallel mit der Rollachse des Motors (11) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsmaschine eine Lichtmaschine (10) ist und die Lichtmaschine (10) derart gesteuert wird, daß das Ausgangsdrehmoment derselben in einer pulsartigen Form angehoben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsmaschine eine Lichtmaschine (10) ist, die derart gesteuert wird, daß der Stärke des schnellen Drehmomentanstiegs und dem Zeitpunkt des Drehmomentanstiegs begegnet wird, welche gemaß dem Ausmaß des rauhen Laufs und gemäß der Winkelgeschwindigkeit des Motors unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs bestimmt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der rauhe Lauf während dem Leerlaufzustand des Motors (11) erfaßt wird und das Ausüben der externen Kraft die folgenden Schritte enthält:

Einstellen des Ausgangs einer durch den Motor angetriebenen elektrischen Maschine als eine Steuervariable, bestimmt basierend auf einem Ausmaß des rauhen Laufs und einer Winkelgeschwindigkeit des Motors, um für eine Reduzierung der durch den rauhen Lauf verursachten Schwingungen des Motors (11) geeignet zu sein,

Bestimmen, bei der Erfassung des Auftretens des rauhen Laufs, eines optimalen Ausgangs zum Vermindern der Motorschwingungen (11), die durch den rauhen Lauf verursacht werden, gemäß einem Ausmaß des auftretenden rauhen Laufs und der Winkelgeschwindigkeit, die unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs erfaßt werden, und

Steuern der elektrischen Maschine für ein temporäres Anheben des Ausgangs derselben zu einem Zeitpunkt nach dem Auftreten des rauhen Laufs derart, daß der Ausgang den optimalen Wert erreicht, wodurch die Schwingungen des Motors (11) und des Fahrzeugkörpers vermindert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der rauhe Lauf während einem Leerlaufzustand des Motors (11) erfaßt wird und das Ausüben der externen Kraft die folgenden Schritte enthält:

Einstellen eines angehobenen Ausgangs einer durch den Motor (11) angetriebenen elektrischen Maschine und Zeitsteuern dieses Anstieges, basierend auf dem Ausmaß des rauhen Laufs und der Winkelgeschwindigkeit,

Bestimmen eines optimalen Anstiegs des Ausgangs des Motors (11) und eines optimalen Zeitpunkts der Ausgangsanhebung, gemäß dem erfaßten Ausmaß des rauhen Laufs und der Winkelgeschwindigkeit, erfaßt unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs, und

Steuern der elektrischen Maschine zum temporären Anheben des Ausgangs derselben mit einer optimalen Zeitsteuerung derart, daß der optimale Ausgang erreicht wird, wodurch durch den rauhen Lauf verursachte Schwingungen des Motors (11) und des Fahrzeugkörpers vermindert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine aus einer eine Fahrzeugbatterie aufladenden Lichtmaschine (10) besteht, wobei ein Feldstrom in der Lichtmaschine (10) derart gesteuert wird, daß der Ausgang der Lichtmaschine (10) ein optimales Drehmoment aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment durch ein Variieren der Pulsbreite eines der Lichtmaschine (10) zugeführten elektrischen Signals variiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmaschine (10) ein variabler Steuerpuls derart zugeführt wird, daß die Schwingungen des Motors (11) aufgrund dem Auftreten des rauhen Laufs derart eingestellt wird, daß das Zentrum der Pulsbreite bei der Hälfte des Zyklus der Eigenfrequenz der Rollschwingungen des Motors (11) positioniert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmaschine (10) derart gesteuert wird, daß der Ausgang sein Optimum im Bereich von 1/4-3/4-Zyklus des Eigenfrequenzwerts der Rollschwingung des Motors (11) aufgrund des rauhen Laufs erreicht.

12. Verfahren nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment durch ein Variieren einer Verstärkungsspannung eines elektrischen Signals, das der Lichtmaschine (10) zugeführt wird, verändert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des rauhen Laufs dadurch durchgeführt wird, daß erfaßte Daten der Winkelgeschwindigkeit des Motors (11) bei jedem Kurbelwinkel, der 720º/n beträgt, wobei n die Anzahl der Zylinder des Motors ist, herangezogen werden, und eine Differenz zwischen einem erfaßten Wert der Winkelgeschwindigkeit des Motors, der gerade erfaßt wurde und des Werts der Winkelgeschwindigkeit des Motors, der vorangehend dazu erfaßt wurde, bestimmt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des rauhen Laufs durch ein Bestimmen einer Differenz α zwischen einem Peakwert NTOP der Drehzahl des Motors (11) und eines Peakwerts NBOT, bei dem die Drehzahl ansteigt, durchgeführt wird, was bei jedem Kurbelwinkel von 720º/n auftritt, wobei n die Anzahl der Zylinder des Motors (11) ist, oder durch ein Bestimmen einer Differenz Δα(2) zwischen einer derzeitigen Differenz α(2) und der vorangehenden Differenz α(1).

15. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des rauhen Laufs durch ein Bestimmen der Schwingungsbeschleunigung in die Richtung des in dem Motor (11) auftretenden Rollens durchgeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem das Drehmoment der elektrischen Maschine bei einem Erfassen des rauhen Laufs angehoben wird, während der Einfluß der Drehmomentsteueroperation als ein Vermindern der Winkelgeschwindigkeit des Motors (11) erscheint, das Erneuern nur der erfaßten Daten der Winkelgeschwindigkeit des Motors ohne ein erneutes Durchführen der Erfassung des rauhen Laufs durchgeführt wird.

17. Vorrichtung zum Vermindern von Schwingungen eines Fahrzeugkörpers (13) eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine (11) mit Mitteln (10, 113, 112, 120) zum Ausüben einer externen Kraft auf den Motorblock des Motors (11) in eine Richtung zum Beenden der Motorrollschwingungen, verursacht durch den rauhen Lauf,

dadurch gekennzeichnet, daß

Mittel (1, 2, 6, 7, 8) vorgesehen sind zum Erfassen des Auftretens des rauhen Laufs, verursacht durch eine ungleichmäßige Verbrennung des Motors (11) bei einer Leerlaufdrehzahl, und

die Mittel (10, 113, 112, 120) zum Ausüben einer externen Kraft temporär die externe Kraft in einem Zeitbereich von etwa 1/2-Zyklus der Eigenfrequenz der Rollschwingung des Motors (11) nach dem oberen Totpunkt (OTP) ausgeübt wird, bei dem der rauhe Lauf erfaßt wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (1, 2, 6, 7, 8) zum Erfassen des Auftretens des rauhen Laufs einen Kurbelwinkelsensor (6) enthalten, der am Motor (11) zum Ausgeben von Winkelgeschwindigkeitssignalen montiert ist und Mittel (1) enthalten, die die erfaßte Winkelgeschwindigkeit anzeigen und das Auftreten eines rauhen Laufs aus einer Änderung der erfaßten Winkelgeschwindigkeit bestimmen und daß die Mittel (10, 112, 113, 120) zum Ausüben einer Kraft eine Rotationsmaschine (10) enthalten, die an dem Motor (11) befestigt ist und daß Steuermittel (112, 113) zum Steuern der Rotationsmaschine derart vorgesehen sind, daß temporär ein schneller Anstieg des Ausgangsdrehmoments zu einer geeigneten Zeit nach dem Auftreten des rauhen Lauf vorgesehen wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (1, 2, 6, 7, 8) zum Erfassen des Auftretens des rauhen Laufs den rauhen Lauf, basierend auf einer Änderung der Betriebsbedingung eines Motors (11) während eines Leerlaufzustands derselben erfassen und die Mittel zum Ausüben einer Kraft enthalten: Mittel (1, 6) zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit des Motors (11),

Mittel (4, 5) zum Speichern der Drehmomentwerte einer elektrischen Maschine (10), welche Motorbelastungen darstellen, als Steuervariablen, geeignet zum Unterdrücken der Schwingung des Motors (11) aufgrund dem Auftreten des rauhen Laufs in einer Datentabelle oder in Form einer Berechnungsformel, hasierend auf dem Verhältnis zwischen der Stärke des rauhen Laufs und der Umdrehungsanzahl des Motors,

Mittel (3) zum Bestimmen, wenn der rauhe Lauf erfaßt ist, eines optimalen Drehmoments entsprechend einem aktuell erfaßten Wert des rauhen Laufs und eines Werts der Winkelgeschwindigkeit des Motors (11), der unmittelbar vor dem Auftreten eines rauhen Laufs erfaßt wird, basierend auf einem Lesen der Datentabelle oder basierend auf der Berechnungsformel, und Mittel (9) zum Steuern eines Spannungswertes, der dem elektrischen Motor (10) zugeführt wird oder der Pulsbreite Gesselben, gemäß einem gelesenen oder berechneten Drehmoment.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (1, 2, 6, 7, 8) zum Erfassen des Auftretens des rauhen Laufs den rauhen Lauf basierend auf einer Änderung der Betriebsbedingung eines Motors (11) während einem Leerlaufzustand derselben erfassen und die Mittel (10, 112, 113, 120) zum Ausüben der Kraft enthalten:

Mittel (3, 7, 8) zum Erfassen der Drehzahl des Motors, Mittel (4, 5) zum Speichern der Drehmomentwerte einer elektrischen Maschine, die Motorbelastungen sind, als Steuervariablen, geeignet zum Unterdrücken der Schwingung des Motors (11) aufgrund des Auftretens des rauhen Laufs, und eines Zeitpunkts, bei dem ein elektrisches Signal entsprechend diesem Steuervorgang der elektrischen Maschine (10) zugeführt wird, als eine variable Zeit, in einer Datentabelle zum Lesen oder in Form einer Berechnungsformel aus dem Verhältnis zwischen der Stärke des rauhen Laufs und der Winkelgeschwindigkeit des Motors (11);

Mittel (3) zum Bestimmen, wenn der rauhe Lauf erfaßt wird, eines optimalen Drehmomentwerts und des Zeitpunkts desselben entsprechend einem erfaßten Wert des rauhen Laufs und eines Werts der Winkelgeschwindigkeit des Motors (11), der unmittelbar vor dem Auftreten des rauhen Laufs erfaßt wird, basierend auf dem Lesen der Datentabelle oder basierend auf der Berechnungs formel, und

Mittel (9) zum variablen Steuern eines Spannungswerts, der der elektrischen Maschine (10) zugeführt wird oder für dieselbe berechnet wird, basierend auf einer gelesenen Steuervariablen des Drehmoments und des Zeitpunkts, oder einer Pulsbreite desselben.