JP2009216146A - 能動型防振支持装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステップS13においてアクティブ・マウントMF,MRに所定のDC電流が印加される。ステップS18では仮想電流波形が設定され、ステップS19、S20では初発インジェクション気筒の点火タイミングに対応する制御が開始される。例えば、アクティブ・マウントMFでは、時刻tCFにおいてDC電流値IiFから最初の仮想電流波形に移行し、初爆からのロール共振に伴うアクティブ・マウントMFにおける荷重変化の山―谷―山に合致するように制御される。その結果、曲線CF1のように作用点は、当初のDC電流値IiFにより保持されていた初期位置PiMから一度仮想の0点P0Fに移動してからアクティブ・マウントMFにおける荷重変化の山―谷―山に合致するように上下動をする。
【選択図】図8
Description
特に、エンジンの始動前の無通電時には、図12に示すようにアクチュエータによって動作させられる加振板の位置が、上下作動幅の一方側に位置し、能動型防振支持装置の作用点の変位可能な上下幅が小さく、エンジン始動時の初発の気筒以降の大きなエンジン振動を吸収できないという問題があった。
ちなみに、車両のイグニッション・スイッチがオン位置に回されたことを検知したスイッチ信号を制御開始条件とすると、実際のエンジンの始動開始とは異なるので、能動型防振支持装置のアクチュエータに所定の一定電流が流れた状態が継続し、電力が無駄となる可能性があるが、本発明によれば、それが防止できる。
(能動型防振支持装置の全体構成)
図1は本発明の実施形態に係る能動型防振支持装置を適用した車両におけるエンジン搭載状態を示す図であり、(a)は平面図、(b)は斜視図である。図2は、本実施形態に係わる能動型防振支持装置のアクティブ・コントロール・マウントの構造を示す縦断面図であり、図3は図2のA部拡大図である。
なお、以下ではアクティブ・マウントMF,MRを特に区別する必要がない場合は、単にアクティブ・マウントMと記載する。
ACMECU71はエンジン回転速度Neや出力トルク等を制御するエンジン制御ECU(以下、エンジンECUと称する)73と通信回線、例えば、CAN(Controller Area Netwaok)通信で接続されている。
ちなみに、クランクパルスは、6気筒エンジンの場合、クランクシャフトの1回転につき24回、つまりクランクアングルの15°毎に1回出力される。
図2に示すように、アクティブ・マウント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、略円筒状の上部ハウジング11と、その下側に配置された略円筒状の下部ハウジング12と、下部ハウジング12内に収容されて上面が開放した略カップ状のアクチュエータケース13と、上部ハウジング11の上側に接続したダイヤフラム22と、上部ハウジング11内に格納された環状の第1弾性体支持リング14と、第1弾性体支持リング14の上側に接続した第1弾性体19と、アクチュエータケース13に収容された環状の第2弾性体支持リング15と、第2弾性体支持リング15の内周側に接続した第2弾性体27と、アクチュエータケース13に収容され第2弾性体支持リング15及び第2弾性体27の下方に配置された駆動部(アクチュエータ)41等から構成されている。
ダイヤフラム支持ボス20の上面にはエンジン取付部(作用点)20aが一体に形成され、エンジン102(図1参照)に固定される(詳細な固定方法は、図示省略してある)。また、下部ハウジング12の下端の車体取付部12bが図示しない車体フレームに固定される。
このような構造によって、アクティブ・マウントMにエンジン102(図1参照)から大きな荷重が入力したとき、エンジン取付部20aがストッパラバー26に当接することで、エンジン102の過大な変位が抑制される。
また、第1弾性体支持リング14と上部ハウジング11との間に環状の連通路32が形成されている。連通路32は連通孔33を介して第1液室30に連通するとともに、環状の連通間隙34を介して、第1弾性体19とダイヤフラム22により区画された第3液室35に連通する。
図3に示すように駆動部41は、主に透磁率が高い金属又は合金からなる固定コア42、コイル組立体43、ヨーク44、可動コア54等から構成されている。
下部フランジ51bとヨーク44の円筒部44aの下端との間には、セットばね52が圧縮状態で配置されており、このセットばね52の弾性力で軸受け部材51の下部フランジ51bを下方に付勢して、下部フランジ51bの下面と固定コア42との間に配された弾性体53を介して、固定コア42の上面に押し付けることで、軸受け部材51がヨーク44にて支持される。
ロッド55に対し、ナット56は固定コア42の中心に形成された開口42a内で上下位置を調整されて締結されており、この開口42aは、ゴム製のキャップ60で閉塞される。
ここで、第2弾性体27及び可動部材28は請求項に記載の加振板を構成し、固定コア42、コイル46、可動コア54は請求項に記載のリニアソレノイドを構成する。
ACMECU71は、エンジン102(図1参照)の図示しないクランクシャフトの1回転につき24回、つまり、クランクアングルの15°毎に1回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Sa(図2参照)と、クランクシャフトの1回転につき3回、つまり、各気筒の上死点毎に1回、TDC信号を出力するカム角センサSb(図2参照)に接続されている。ACMECU71は、クランクパルスセンサSaからクランクパルス信号及びカム角センサSbからのTDC信号に基づいてエンジンの振動状態を推定し、能動型防振支持装置101(図1参照)を構成するアクティブ・マウントMF,MRの駆動部41に対する通電を制御する。
なお、前記エンジンシェイク振動の周波数領域では、エンジン102が定常回転の場合は、駆動部41は駆動しない非作動状態に保たれる。
そこで、駆動部41,41を駆動するため、図2に示すアクティブ・マウントMF,MRを含む能動型防振支持装置101(図1参照)には、クランクパルスセンサSa、カム角センサSb、エンジンECU73からの信号に基づいて、コイル46,46に対する通電を制御する。
次に、図4を参照し、適宜図1から図3を参照しながらACMECUの構成を説明する。
図4は、クランクパルスセンサ、カム角センサ、エンジンECU及びACMECUの接続を示すブロック図である。
クランクパルスセンサSaは、エンジン102の図示しないクランクシャフトが発生するクランクパルスを検出するセンサである。6気筒エンジンの場合、クランクパルスは、エンジン102におけるクランクアングルが15°毎に発生し、クランクパルスセンサSaはこのクランクパルスを検出してエンジンECU73に入力する。カム角センサSbは、各気筒の上死点毎に1回、TDC信号を出力するセンサであり、クランクシャフトの1回転につき3回、TDC信号を出力する
エンジンECU73は、車両Vに配線されている通信回線を介して、前記した初発インジェクション気筒を特定する信号をACMECU71に出力する。
信号入出力部71aは、エンジンECU73から入力されるエンジン回転速度Neやクランクパルス信号、TDC信号、初発インジェクション気筒を特定する信号等の信号を受信して、CPU71bに入力したり、CPU71bから出力されるアクティブ・マウントMF,MRの駆動部41,41への通電制御の信号を給電部72A,72Bへ出力したりする。
そして、CPU71bは、例えば、ROM71cに格納されたプログラムによって動作する。また、記憶部71eには、アクティブ・マウントMF,MRを制御するために必要なデータ等が記憶されている。
次に、図5、図6を参照して適宜図4を参照しながらエンジン102の始動時及び停止時を除く通常運転状態での能動型防振支持装置101の制御を説明する。
この制御はCPU71bにおいて予めROM71cに格納されたプログラムを実行することによって行われる。
図5は、通常運転状態における能動型防振支持装置の制御の流れを示すフローチャートである。図6は図5のステップS5の説明図であり、(a)はクランクパルスの時間間隔tnの累積時間と平均累積時間を示し、(b)はエンジン回転速度Neの増減の影響を除去したエンジン振動だけに起因する偏差Δtnを説明する図である。
CPU71b(図4参照)は、予めエンジンECU73(図4参照)からの情報に基づき、エンジン102(図4参照)の気筒の内一部を休止している気筒休止運転状態か、エンジン102の全ての気筒が運転する全筒運転状態かを判定する。全気筒運転時には、クランクシャフトが2回転する間に6回の爆発が起きるため、その振動周期のクランクアングルは120°となる。この振動周期において、クランクアングルの15°毎に8個のクランクパルスが出力される。また、片方のバンクの気筒の運転を休止する気筒休止運転時には、クランクシャフトが2回転する間に3回の爆発が起きるため、その振動周期のクランクアングルは240°となり、その間に16個のクランクパルスが出力される。
続くステップS3では、クランクパルスの8個の時間間隔tnの累積時間Σtn=t1+t2+t3+・・・+t8を算出する。この累積時間Σtnは振動周期Tに相当する。
続くステップS4では、8個の時間間隔tnの平均累積時間を算出する。図から明らかなように累積時間のラインはS字状にカーブしているが、平均累積時間のラインは、累積時間のラインの始点と終点とを結ぶ直線となる。つまり、平均累積時間は、クランク角速度ωが一定である場合の累積時間に相当し、その値はクランクアングルが15°増加するごとにT/8ずつ増加する。
なお、エンジン102が気筒休止運転状態であると判断された場合には、前記振動周期Tにおける16個のクランクパルスを読み込み、全筒運転状態と同じ手順で駆動部41に印可する電流波形とそのタイミングを決定する。
ところで、エンジン102は燃焼室における混合気の爆発がピストンを押し下げる力をコネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換するもので、エンジン102本体にはクランクシャフトの回転の反作用としてのクランクシャフト回りのロールモーメントが作用する事になる。このロールモーメントが変動する周波数はエンジン回転速度に応じて変化するため、特定のエンジン回転速度においてロールモーメントの変動する周波数がエンジン102のロール共振周波数に一致した場合には、乗員にとって不快な車体振動が発生する。
この制御は、ACMECU71のCPU71bにおいてROM71cに格納されたプログラムを実行することによってなされる。
ちなみに、本実施形態におけるエンジン102は、燃料噴射ポンプにより気筒毎に燃料を噴射する形式のエンジン102を搭載した車両Vを前提としている。
図7は、本実施形態におけるエンジン始動時ロール共振に対する防振支持制御の流れを示すフローチャートである。図8は、エンジン始動時のアクティブ・マウントMFの動作を説明する図であり、(a)はアクティブ・マウントMFの作用点の変位量の時間推移を示し、(b)は加振板の変位量の時間推移を示し、(c)は駆動電流の時間推移を示す。図9は、エンジン始動時のアクティブ・マウントMRの動作を説明する図であり、(a)はアクティブ・マウントMRの作用点の変位量の時間推移を示し、(b)は加振板の変位量の時間推移を示し、(c)は駆動電流の時間推移を示す。
スタータが回転を始めると、エンジンECU73はクランクパルスセンサSaからのクランクパルス信号とカム角センサSbからのTDC信号より決められる初発インジェクション気筒を決定し、初発インジェクション気筒を示す信号を、通信回線を介してACMECU71に出力する。そこで、CPU71bは、初発インジェクション気筒を示す信号を受信して、初発インジェクション気筒を判別する(ステップS12)。
ここで、「初発インジェクション気筒を示す信号を受信」が請求項に記載の「制御開始の条件」に対応する。
ここで、アクティブ・マウントMF,MRに印加されるDC電流は図8の(c)及び図9の(c)に示すように異なった電流値IiF,IiRで(IiF<IiR)あり、アクティブ・マウントMFは、押し側動作をさせるため第2弾性体(加振板)27を無通電の場合の位置PiVより低い初期位置PiFまで移動させて保持し、アクティブ・マウントMRは、引き側動作をさせるため第2弾性体(加振板)27を無通電の場合の位置PiVより低い位置PiRまで移動させて保持している。
ちなみに、第2弾性体27の前記初期位置はPiF>PiRである。また、ステップS13における所定のDC電流値IiF,IiRの印加は、図8の(c)及び図9の(c)に示すように立ち上がりをゆっくりとしているので、第2弾性体(加振板)27の無通電時の位置PiVからそれぞれ初期位置PiF,PiRに移動しても第1液室30と第2液室31との間で液体がゆっくり移動してバランスするので、エンジン取付部(作用点)20aは上下に移動せず無通電時の初期位置PiMを保ったままである。
アクティブ・マウントMFでは、図8の(c)に示すように初発インジェクション気筒に点火するタイミングtexpを連続する交流の仮想電流波形の最初の山PF1が位置するように設定し、所定のDC電流値IiFと時刻tSFから始まる最初の仮想電流波形とが交わる点を時刻tCFとする。
アクティブ・マウントMRでは、図9の(c)に示すように初発インジェクション気筒に点火するタイミングtexpを連続する交流の仮想電流波形の最初と次の波形との谷BR1が位置するように設定し、所定のDC電流値IiRと時刻tSRから始まる最初の仮想電流波形の下降時点で交わる点を時刻tCRとする。
ここで、時刻tCFは所定のDC電流値IiFから仮想電流波形に切り換える時期を示し、時刻tCRは所定のDC電流値IiRから仮想電流波形に切り換える時期を示す。
ここで、ステップS18において設定されたアクティブ・マウントMF,MRそれぞれに対する仮想電流波形が請求項に記載の「制御指令値」に対応する。
このDC電流から仮想電流波形への切り換えは、図8の(c)及び図9の(c)に示すようにアクティブ・マウントMF,MR間でタイミングが異なる。
駆動電流のDC電流から仮想電流波形への切り換えを受けて、アクティブ・マウントMF,MRの駆動部(アクチュエータ)41が防振動作をする。
なお、アクティブ・マウントMFのエンジン取付部(作用点)20aの押し側の変位量を最大限に確保するためには、谷BFにおける電流値を0Aとする。
なお、アクティブ・マウントMRのエンジン取付部(作用点)20aの引き側の変位量を最大限に確保するためには、谷BR1における電流値を0Aとする。
図10はエンジン始動時のエンジン振動を説明する図であり、(a)はエンジン回転速度Neを示すエンジン回転速度Neパルスの信号を示す曲線であり、(b)は能動型防振支持装置ではない一般のエンジンマウントを使用した場合の、マウント点に作用するエンジン振動(荷重(単位N))を示す曲線である。図11は、本実施形態におけるアクティブ・マウントMF,MRの第2弾性体(加振板)27を初期位置に移動させた後の、アクティブ・マウントMF,MRの仮想0点からの駆動電流低減の開放時の弾性力の範囲(押し側の力の範囲)と駆動電流印加時の吸引力の範囲(引き側の力の範囲)を説明する図である。図12は、エンジン始動時に、エンジンの初爆がなされてからアクティブ・マウントにロール共振による振動に合わせて交流の駆動電流を通電した場合の、作用点の変位量の時間推移、加振板変位量の時間推移及び駆動電流の時間推移を説明する図である。
(1)アクティブ・マウントMFの動作可能な力の範囲については、第2弾性体(加振板)27の初期位置PiFを、予めアクティブ・マウントMRにおける初期位置PiRよりも高く設定しないと、開放時(駆動電流低減時)の弾性力の範囲を大きく確保できない。
(2)反対に、アクティブ・マウントMRの動作可能な力の範囲については、第2弾性体(加振板)27の初期位置PiRを予めアクティブ・マウントMFにおける初期位置PiFよりも低く設定しないと、吸引時(駆動電流増加時)の吸引力の範囲を大きく確保できない。
図13及び図14においてMFの表示はアクティブ・マウントMFの曲線を示し、MRの表示はアクティブ・マウントMRの曲線を示す。
なお、図14の(a)において、中太線は荷重(N)を示し、細線は駆動電流(A)を示す。
本実施形態によれば、図13の(b)と図14の(b)を比較して分かるように、15〜21Hzの周波数帯のロール共振による車体フレームに加わる荷重の振幅AM0が格段に低減されている。
また、駆動部(アクチュエータ)41は、リニアソレノイドであるので、ソレノイドの電流立ち上がり遅れを減らすことができ、能動型防振支持装置101の作用点を安定状態に速く収束することができる。
次に本実施形態の変形例について説明する。
本変形例の特徴は、前記した始動時に駆動部41の制御に用いた電流波形及びその周期をエンジン102の停止時のエンジン振動を学習して、それを不揮発メモリに記憶させて、次回のエンジン102の始動時に用いることを特徴とする。
以下にエンジン102の停止時のロール共振振動の車体フレームへの伝達防止制御と、周波数及び電流波形の学習制御について説明する。これらの制御は、主にCPU71bにおいてROM71cに格納されているプログラムを実行して、給電部72A,72Bが制御されることによりなされる。
以下では、アクティブ・マウントMFについて説明するが、アクティブ・マウントMRについても同様であり、( )内に対応する符号を記載する。
ステップS31では、エンジン102の停止時にエンジンECU73からACMECU71にエンジン102の停止信号が入力されると、ステップS32ではCPU71bは給電部72A(72B)に固定デューティのPWM指令を出力することで、アクティブ・マウントMF(MR)の駆動部41に直流電流が供給される(図16の(a)参照)。ここで、前記直流電流が細かく振動しているのは、PWMによるチョッピングの影響である。
この結果、第2弾性体27が吸引されて所定の前記した仮想の0点に移動する。
12 下部ハウジング
13 アクチュエータケース
14 第1弾性体支持リング
15 第2弾性体支持リング
16 第1フローティングラバー
17 第2フローティングラバー
18 第1弾性体支持ボス
19 第1弾性体
20 ダイヤフラム支持ボス
20a エンジン取付部(作用点)
22 ダイヤフラム
23 ストッパ部材
26 ストッパラバー
27 第2弾性体(加振板)
27a 外周部
28 可動部材(加振板)
29 隔壁部材
29a 連通孔
30 第1液室
31 第2液室
32 連通路
33 連通孔
34 連通間隙
35 第3液室
41 駆動部(アクチュエータ)
42 固定コア(リニアソレノイド)
43 コイル組立体
44 ヨーク
44a 円筒部
46 コイル(リニアソレノイド)
47 コイルカバー
54 可動コア(リニアソレノイド)
55 ロッド
71 ACMECU(制御手段)
71a 信号入出力部
71b CPU
71c ROM
71d RAM
71e 記憶部
72A,72B 給電部
72a 電流検出回路
73 エンジンECU
101 能動型防振支持装置
102 エンジン
L 軸線
M,MF,MR アクティブ・マウント
Sa クランクパルスセンサ
Sb カム角センサ
V 車両
Claims (6)
- エンジンの荷重を車体に支承するとともに、制御手段の制御により前記エンジンの振動状態に応じた電流でアクチュエータを周期的に伸縮駆動して、振動の前記車体への伝達を抑制する能動型防振支持装置において、
前記制御手段は、前記アクチュエータの制御開始条件に基づき、前記アクチュエータに所定の電流を通電し、
その後、前記エンジンの振動に対応した電流の制御指令値に基づき前記アクチュエータの制御を開始することを特徴とする能動型防振支持装置。 - エンジンの荷重を車体に支承するとともに、制御手段の制御により前記エンジンの振動状態に応じた電流でアクチュエータを周期的に伸縮駆動して前記アクチュエータに固定された加振板を上下動させ、振動の前記車体への伝達を抑制する能動型防振支持装置において、
前記制御手段は、前記アクチュエータの制御開始条件に基づき、前記アクチュエータを駆動して前記加振板を所定の位置に移動させ、
その後、前記エンジンの振動に対応した電流の制御指令値に基づき前記アクチュエータの制御を開始することを特徴とする能動型防振支持装置。 - 前記制御開始条件は、前記エンジンの始動開始により設定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の能動型防振支持装置。
- 前記その後のエンジンの振動に対応した電流の制御指令値は、前記エンジンの回転開始時の少なくともクランクアングル位置に基づいて決められる初発の気筒の位置に応じて制御が開始されることを特徴とする請求項3に記載の能動型防振支持装置。
- 前記アクチュエータは、リニアソレノイドであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の能動型防振支持装置。
- 前記その後のエンジンの振動に対応した電流の制御指令値は、エンジン停止時に取得されたエンジンのロール共振振動の振動数に基づくことを特徴とする請求項4に記載の能動型防振支持装置。
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