JP2004262389A - エンジンの防振支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】能動型防振支持装置やエンジンに異常が発生したときに、能動型防振支持装置の耐久性低下を防止するとともに騒音や振動の増加を最小限に抑える。
【解決手段】能動型防振支持装置の制御中にエンジンの運転状態が正常であれば能動型防振支持装置の制御をそのまま続行し、エンジンの運転状態に異常が発生すれば能動型防振支持装置の制御を中止する。これにより、異常が発生したエンジンの大きな振動を抑制しきれない状態のまま能動型防振支持装置が無駄な作動を行うのを防止し、無駄な電力の消費や能動型防振支持装置の耐久性低下を回避することができる。また能動型防振支持装置の作動状態に異常が発生した場合、エンジンが気筒休止中であれば気筒休止を解除し、エンジンが気筒休止中でなければ気筒休止への切り換えを禁止する。これにより、能動型防振装置が充分な防振機能を発揮できない状態でエンジンの振動が増加する気筒休止状態になるのを禁止し、騒音や振動の増加を防止することができる。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、能動型防振支持装置のアクチュエータへの通電を制御することでエンジンの振動が車体フレームに伝達されるのを抑制するエンジンの防振支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる能動型防振支持装置は、下記特許文献により公知である。
【０００３】
この能動型防振支持装置は、アクチュエータに電流を印加して可動部材を振動させることでバネ定数を変化させるもので、そのバネ定数を設定する印加電流のピーク電流値と位相との関係を予めマップとして記憶しておき、エンジン回転数に応じて前記マップからアクチュエータに印加すべき電流のピーク電流値と位相とを求めることで、種々のエンジン回転数領域で能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるようになっている。
【０００４】
【特許文献】
特開平７−４２７８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、能動型防振支持装置の作動中にエンジンに異常が発生して振動が急激に増加すると、その振動を抑制しようとして能動型防振支持装置が能力の限界を超えた作動を行い、その結果として能動型防振支持装置そのものに異常が発生したり耐久性が低下したりする可能性がある。また能動型防振支持装置自体に異常が発生した場合に、エンジンの運転状態が振動が大きい運転状態に切り換えられると、その振動を能動型防振支持装置で抑制することができなくなって騒音や振動が増加する可能性がある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、能動型防振支持装置やエンジンに異常が発生したときに、能動型防振支持装置の耐久性低下を防止するとともに騒音や振動の増加を最小限に抑えることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンの振動を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、液室の容積を変化させる可動部材と、可動部材を電磁力で駆動するアクチュエータとを含む能動型防振支持装置を備え、能動型防振支持装置のアクチュエータへの通電を制御することでエンジンの振動が車体フレームに伝達されるのを抑制するエンジンの防振支持装置において、エンジンの運転状態に異常が検出されたときに能動型防振支持装置の作動を禁止することを特徴とするエンジンの防振支持装置が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、能動型防振支持装置のアクチュエータへの通電を制御することでエンジンの振動が車体フレームに伝達されるのを抑制する際に、エンジンの運転状態に異常が検出されると能動型防振支持装置の作動を禁止するので、エンジンの振動を抑制しきれない状態で能動型防振支持装置が無駄な作動を行うのを防止し、アクチュエータが電力を浪費したり能動型防振支持装置の耐久性が低下したりするのを回避することができる。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、気筒休止可能なエンジンの振動を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、液室の容積を変化させる可動部材と、可動部材を電磁力で駆動するアクチュエータとを含む能動型防振支持装置を備え、能動型防振支持装置のアクチュエータへの通電を制御することでエンジンの振動が車体フレームに伝達されるのを抑制するエンジンの防振支持装置において、能動型防振支持装置の作動状態に異常が検出されたときにエンジンの気筒休止を禁止することを特徴とするエンジンの防振支持装置が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、能動型防振支持装置のアクチュエータへの通電を制御することでエンジンの振動が車体フレームに伝達されるのを抑制する際に、能動型防振支持装置の作動状態に異常が検出されるとエンジンの気筒休止を禁止するので、気筒休止によるエンジンの振動の増加を能動型防振支持装置で抑制しきれなくなる事態を未然に回避することができる。
【００１１】
尚、実施例の第１弾性体１４は本発明の弾性体に対応し、実施例の第１液室２４は本発明の液室に対応する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は能動型防振支持装置の縦断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図１の要部拡大図、図５はアクチュエータの制御手法を示すフローチャート、図６はエンジンの運転状態に異常が発生した場合の能動型防振支持装置の制御手法を示すフローチャート、図７は能動型防振支持装置の作動状態に異常が発生した場合のエンジンの制御手法を示すフローチャートである。
【００１４】
図１〜図４に示す能動型防振支持装置Ｍは、自動車の気筒休止制御が可能なエンジンＥを車体フレームＦに弾性的に支持するためのもので、エンジンＥのクランクシャフトの回転に伴って出力されるクランクパルスを検出するクランクパルスセンサＳが接続された電子制御ユニットＵによって制御される。このクランクパルスはクランクシャフトの１回転につき３６回、つまりクランクアングルの１０°毎に１回出力される。
【００１５】
能動型防振支持装置Ｍは軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、エンジンＥに結合される板状の取付ブラケット１１に溶接した内筒１２と、この内筒１２の外周に同軸に配置された外筒１３とを備えており、内筒１２および外筒１３には厚肉のゴムで形成した第１弾性体１４の上端および下端がそれぞれが加硫接着により接合される。中央に開口１５ｂを有する円板状の第１オリフィス形成部材１５と、上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第２オリフィス形成部材１６と、同じく上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第３オリフィス形成部材１７とが溶接により一体化されており、第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６の外周部が重ね合わされて前記外筒１３の下部に設けたカシメ固定部１３ａに固定される。
【００１６】
膜状のゴムで形成された第２弾性体１８の外周が第３オリフィス形成部材１７の内周に加硫接着により固定されており、この第２弾性体１８の内周に加硫接着により固定されたキャップ部材１９が、軸線Ｌ上に上下動可能に配置された可動部材２０に圧入により固定される。外筒１３のカシメ固定部１３ａに固定されたリング部材２１にダイヤフラム２２の外周が加硫接着により固定されており、このダイヤフラム２２の内周に加硫接着により固定されたキャップ部材２３が前記可動部材２０に圧入により固定される。
【００１７】
しかして、第１弾性体１４および第２弾性体１８間に液体が封入された第１液室２４が区画され、第２弾性体１８およびダイヤフラム２２間に液体が封入された第２液室２５が区画される。そして第１液室２４および第２液室２５は、第１〜第３オリフィス形成部材１５，１６，１７により形成された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。
【００１８】
上部オリフィス２６は第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２６ａの一側において第１オリフィス形成部材１５に連通孔１５ａが形成され、前記隔壁２６ａの他側において第２オリフィス形成部材１６に連通孔１６ａが形成される。従って、上部オリフィス２６は、第１オリフィス形成部材１５の連通孔１５ａから第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６ａまでの略１周の範囲に亘って形成される（図２参照）。
【００１９】
下部オリフィス２７は第２オリフィス形成部材１６および第３オリフィス形成部材１７間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２７ａの一側において第２オリフィス形成部材１６に前記連通孔１６ａが形成され、前記隔壁２７ａの他側において第３オリフィス形成部材１７に連通孔１７ａが形成される。従って、下部オリフィス２７は、第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６ａから第３オリフィス形成部材１７の連通孔１７ａまでの略１周の範囲に亘って形成される（図３参照）。
【００２０】
以上のことから、第１液室２４および第２液室２５は、直列に接続された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。
【００２１】
外筒１３のカシメ固定部１３ａには、能動型防振支持装置Ｍを車体フレームＦに固定するための環状の取付ブラケット２８が固定されており、この取付ブラケット２８の下面に前記可動部材２０を駆動するためのアクチュエータ２９の外郭を構成するアクチュエータハウジング３０が溶接される。
【００２２】
アクチュエータハウジング３０にはヨーク３２が固定されており、ボビン３３に巻き付けられたコイル３４がアクチュエータハウジング３０およびヨーク３２に囲まれた空間に収納される。環状のコイル３４の内周に嵌合するヨーク３２の筒状部３２ａに有底円筒状のベアリング３６が嵌合する。コイル３４の上面に対向する円板状のアーマチュア３８がアクチュエータハウジング３０の内周面に摺動自在に支持されており、このアーマチュア３８の内周に形成した段部３８ａがベアリング３６の上部に係合する。アーマチュア３８はボビン３３の上面との間に配置した皿ばね４２で上方に付勢され、アクチュエータハウジング３０に設けた係止部３０ａに係合して位置決めされる。
【００２３】
ベアリング３６の内周に円筒状のスライダ４３が摺動自在に嵌合しており、可動部材２０から下方に延びる軸部２０ａが、ベアリング３６の上底部を緩く貫通してスライダ４３の内部に固定したボス４４に接続される。ベアリング３６の上底部とスライダ４３との間にコイルばね４１が配置されており、このコイルばね４１でベアリング３６は上向きに付勢され、スライダ４３は下向きに付勢される。
【００２４】
アクチュエータ２９のコイル３４が消磁状態にあるとき、ベアリング３６に摺動自在に支持されたスライダ４３にはコイルばね４１の弾発力が下向きに作用するとともに、ヨーク３２の底面との間に配置したコイルばね４５の弾発力が上向きに作用しており、スライダ４３は両コイルばね４１，４５の弾発力が釣り合う位置に停止する。この状態からコイル３４を励磁してアーマチュア３８を下方に吸引すると、段部３８ａに押されてベアリング３６が下方に摺動することによりコイルばね４１が圧縮される。その結果、コイルばね４１の弾発力が増加してコイルばね４５を圧縮しながらスライダ４３が下降するため、スライダ４３にボス４４および軸部２０ａを介して接続された可動部材２０が下降し、可動部材２０に接続された第２弾性体１８が下方に変形して第１液室２４の容積が増加する。逆にコイル３４を消磁すると、可動部材２０が上昇して第２弾性体１８が上方に変形し、第１液室２４の容積が減少する。
【００２５】
しかして、自動車の走行中に低周波数のエンジンシェイク振動が発生したとき、エンジンＥから入力される荷重で第１弾性体１４が変形して第１液室２４の容積が変化すると、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７を介して接続された第１液室２４および第２液室２５間で液体が行き来する。第１液室２４の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第２液室２５の容積が縮小・拡大するが、この第２液室２５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７の形状および寸法、並びに第１弾性体１４のばね定数は前記エンジンシェイク振動の周波数領域で低ばね定数および高減衰力を示すように設定されているため、エンジンＥから車体フレームＦに伝達される振動を効果的に低減することができる。
【００２６】
尚、上記エンジンシェイク振動の周波数領域では、アクチュエータ２９は非作動状態に保たれる。
【００２７】
前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、即ちエンジンＥのクランクシャフトの回転に起因するアイドル時の振動や気筒休止時の振動が発生した場合、第１液室２４および第２液室２５を接続する上部オリフィス２６および下部オリフィス２７内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、アクチュエータ２９を駆動して防振機能を発揮させる。
【００２８】
アクチュエータ２９による防振機能を発揮させるべく、電子制御ユニットＵはクランクパルスセンサＳからの信号に基づいてコイル３４に対する通電を制御する。この制御の内容を、図５のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【００２９】
先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳからクランクアングルの１０°毎に出力されるクランクパルスを読み込み、ステップＳ２で前記読み込んだクランクパルスを基準となるクランクパルス（特定のシリンダのＴＤＣ信号）と比較することでクランクパルスの時間間隔を演算する。続くステップＳ３で前記１０°のクランクアングルをクランクパルスの時間間隔で除算することでクランク角速度ωを演算し、ステップＳ４でクランク角速度ωを時間微分してクランク角加速度ｄω／ｄｔを演算する。続くステップＳ５でエンジンＥのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジンＥのクランクシャフト回りの慣性モーメントをＩとして、
Ｔｑ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ
により演算する。このトルクＴｑはクランクシャフトが一定の角速度ωで回転していると仮定すると０になるが、膨張行程ではピストンの加速により角速度ωが増加し、圧縮行程ではピストンの減速により角速度ωが減少してクランク角加速度ｄω／ｄｔが発生するため、そのクランク角加速度ｄω／ｄｔに比例したトルクＴｑが発生することになる。
【００３０】
続くステップＳ６で時間的に隣接するトルクの最大値および最小値を判定し、ステップＳ７でトルクの最大値および最小値の偏差、つまりトルクの変動量としてエンジンＥを支持する能動型防振支持装置Ｍの位置における振幅を演算する。この振幅は本発明のエンジン振動の大きさに対応する。続くステップＳ８で前記振幅が予め設定した設定値以上であれば、ステップＳ９でエンジン振動の位相を演算する。このエンジン振動の位相は、前記トルクが最大になるときのクランクアングルから演算可能である。一方、前記ステップＳ８で前記振幅が予め設定した設定値未満であれば、ステップＳ１０でエンジン振動の位相を予め設定した設定値に固定する。そしてステップＳ１１で、演算したエンジン振動の大きさおよび演算したエンジン振動の位相（あるいは予め設定したエンジン振動の位相）に基づいて、アクチュエータ２９のコイル３４に印加する電流のデューティ波形およびタイミング（位相）を決定する。
【００３１】
しかして、振動によってエンジンＥが下方に偏倚して第１液室２４の容積が減少して液圧が増加するときには、コイル３４を励磁してアーマチュア３８を吸引する。その結果、アーマチュア３８はコイルばね４１，４５を圧縮しながらスライダ４３および可動部材２０と共に下方に移動し、可動部材２０に内周を接続された第２弾性体１８を下方に変形させる。これにより、第１液室２４の容積が増加して液圧の増加を抑制するため、能動型防振支持装置ＭはエンジンＥから車体フレームＦへの下向きの荷重伝達を防止する能動的な支持力を発生する。
【００３２】
逆に振動によってエンジンＥが上方に偏倚して第１液室２４の容積が増加して液圧が減少するときには、コイル３４を消磁してアーマチュア３８の吸引を解除する。その結果、アーマチュア３８はコイルばね４１，４５の弾発力でスライダ４３および可動部材２０と共に上方に移動し、可動部材２０に内周を接続された第２弾性体１８を上方に変形させる。これにより、第１液室２４の容積が減少して液圧の減少を抑制するため、能動型防振支持装置ＭはエンジンＥから車体フレームＦへの上向きの荷重伝達を防止する能動的な支持力を発生する。
【００３３】
以上のように、クランクパルスセンサＳで検出したエンジンＥのクランクパルスからエンジン振動の大きさおよびエンジン振動の位相を推定し、推定したエンジン振動の大きさおよびエンジン振動の位相に基づいてアクチュエータ２９のコイル３４に印加する電流を制御するので、エンジンＥの個体間の振動特性のバラツキ、あるいはエンジンの長期の使用に伴う振動特性の変化の影響を受けることなく、能動型防振支持装置Ｍに有効な防振性能を発揮させることができる。
【００３４】
また推定したエンジン振動が小さいときにはトルクの変動も小さいため、そのトルクが最大になる位相から推定するエンジン振動の位相の精度が低下し、アクチュエータ２９を的確に制御することが難しくなる。しかしながら、この場合には推定したエンジン振動の大きさと、予め設定したエンジン振動の位相とに基づいてアクチュエータ２９を制御するので、エンジン振動の位相の推定が難しい場合でもアクチュエータ２９を的確に制御し、能動型防振支持装置Ｍに有効な防振性能を発揮させることができる。
【００３５】
さて、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２１で能動型防振支持装置Ｍの制御中に、ステップＳ２２でエンジンＥの運転状態が正常であれば、ステップＳ２３で能動型防振支持装置Ｍの制御をそのまま続行する。一方、前記ステップＳ２２でエンジンＥの運転状態に異常が発生すると、ステップＳ２４で能動型防振支持装置Ｍの制御を中止する。
【００３６】
これにより、異常が発生したエンジンＥの大きな振動を抑制しきれない状態のまま能動型防振支持装置Ｍが無駄な作動を行うのを防止し、そのアクチュエータ２９が無駄な電力を消費する事態や、能動型防振支持装置Ｍの負荷が増加して耐久性が低下する事態を未然に回避することができる。
【００３７】
尚、上述したエンジンＥの運転状態の異常には、例えば気筒休止機構の異常があり、その異常検出は気筒休止切換油圧を油圧センサで監視したり、油圧切換用のソレノイド弁の断線等を監視することで行われる。
【００３８】
また、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ３１で能動型防振支持装置Ｍの制御中に、ステップＳ３２で能動型防振支持装置Ｍの作動状態が正常であれば、ステップＳ３３で能動型防振支持装置Ｍの制御をそのまま続行する。一方、前記ステップＳ３２で能動型防振支持装置Ｍの作動状態に異常が発生した場合、ステップＳ３４でエンジンＥが気筒休止中であれば、ステップＳ３５で気筒休止を解除して全筒状態に復帰させるとともに、前記ステップＳ３４でエンジンＥが気筒休止中でなければ、ステップＳ３６で気筒休止への切り換えを禁止する。
【００３９】
これにより、能動型防振支持装置Ｍに異常が発生して充分な防振機能を発揮できない状態で、エンジンＥの振動が増加する気筒休止状態になるのを未然に防止し、騒音や振動の増加を防止することができる。
【００４０】
尚、上述した能動型防振支持装置Ｍの作動状態の異常には、例えばアクチュエータ２９やその電子制御ユニットＵの異常があり、アクチュエータ２９を流れる電流の大きさを監視したり、電子制御ユニットＵの各信号線の電圧に基づいて断線を監視することで行われる。
【００４１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４２】
例えば、実施例では自動車のエンジンＥを支持する能動型防振支持装置Ｍを例示したが、本発明の能動型防振支持装置Ｍは自動車以外のエンジンの支持に適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、能動型防振支持装置のアクチュエータへの通電を制御することでエンジンの振動が車体フレームに伝達されるのを抑制する際に、エンジンの運転状態に異常が検出されると能動型防振支持装置の作動を禁止するので、エンジンの振動を抑制しきれない状態で能動型防振支持装置が無駄な作動を行うのを防止し、アクチュエータが電力を浪費したり能動型防振支持装置の耐久性が低下したりするのを回避することができる。
【００４４】
また請求項２に記載された発明によれば、能動型防振支持装置のアクチュエータへの通電を制御することでエンジンの振動が車体フレームに伝達されるのを抑制する際に、能動型防振支持装置の作動状態に異常が検出されるとエンジンの気筒休止を禁止するので、気筒休止によるエンジンの振動の増加を能動型防振支持装置で抑制しきれなくなる事態を未然に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】能動型防振支持装置の縦断面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図１の３−３線断面図
【図４】図１の要部拡大図
【図５】アクチュエータの制御手法を示すフローチャート
【図６】エンジンの運転状態に異常が発生した場合の能動型防振支持装置の制御手法を示すフローチャート
【図７】能動型防振支持装置の作動状態に異常が発生した場合のエンジンの制御手法を示すフローチャート
【符号の説明】
Ｅ エンジン
Ｆ 車体フレーム
Ｍ 能動型防振支持装置
１４ 第１弾性体（弾性体）
２０ 可動部材
２４ 第１液室（液室）
２９ アクチュエータ

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）の振動を受ける弾性体（１４）と、
   弾性体（１４）が少なくとも壁面の一部を構成する液室（２４）と、
   液室（２４）の容積を変化させる可動部材（２０）と、
   可動部材（２０）を電磁力で駆動するアクチュエータ（２９）と、
   を含む能動型防振支持装置（Ｍ）を備え、
   能動型防振支持装置（Ｍ）のアクチュエータ（２９）への通電を制御することでエンジン（Ｅ）の振動が車体フレーム（Ｆ）に伝達されるのを抑制するエンジンの防振支持装置において、
   エンジン（Ｅ）の運転状態に異常が検出されたときに能動型防振支持装置（Ｍ）の作動を禁止することを特徴とするエンジンの防振支持装置。
2. 気筒休止可能なエンジン（Ｅ）の振動を受ける弾性体（１４）と、
   弾性体（１４）が少なくとも壁面の一部を構成する液室（２４）と、
   液室（２４）の容積を変化させる可動部材（２０）と、
   可動部材（２０）を電磁力で駆動するアクチュエータ（２９）と、
   を含む能動型防振支持装置（Ｍ）を備え、
   能動型防振支持装置（Ｍ）のアクチュエータ（２９）への通電を制御することでエンジン（Ｅ）の振動が車体フレーム（Ｆ）に伝達されるのを抑制するエンジンの防振支持装置において、
   能動型防振支持装置（Ｍ）の作動状態に異常が検出されたときにエンジン（Ｅ）の気筒休止を禁止することを特徴とするエンジンの防振支持装置。

Images