JP2015025479A - Control device of vibration control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁式能動制御型エンジンマウントその他の内燃機関用防振装置の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for an electromagnetic active control type engine mount and other vibration isolator for an internal combustion engine.
車体に対してエンジンを支持し、エンジンの振動に応じて伸縮するアクチュエータを含み、エンジンの回転速度とエンジンの負荷に基づき決定される所定の制御量によってアクチュエータを駆動制御する能動型防振装置が知られている(特許文献1)。 An active vibration isolator that includes an actuator that supports an engine with respect to a vehicle body and that expands and contracts in response to engine vibration, and that drives and controls the actuator with a predetermined control amount determined based on the engine speed and engine load. Known (Patent Document 1).
上記従来技術ではエンジンの回転速度、エンジンの負荷、シフトポジションおよびアクチュエータの電源電圧等の入力データに基づいて、アクチュエータの制御量をリアルタイムで演算する。しかしながら、防振装置のアクチュエータに印加する目標電流波形と出力タイミングについて、クランクパルスの振動周期における時間間隔の累積時間と、振動周期における平均累積時間とからエンジン回転速度の増減による影響を排除するといった高負荷の演算を行っているため、CPUの演算負荷が高いという問題がある。 In the above prior art, the control amount of the actuator is calculated in real time based on input data such as engine speed, engine load, shift position, and actuator power supply voltage. However, with respect to the target current waveform and output timing applied to the actuator of the vibration isolator, the influence of the increase or decrease in engine speed is eliminated from the accumulated time of the time interval in the vibration period of the crank pulse and the average accumulated time in the vibration period. Since high load calculation is performed, there is a problem that the calculation load of the CPU is high.
本発明が解決しようとする課題は、演算負荷を低減できる内燃機関用防振装置の制御装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a control device for a vibration isolator for an internal combustion engine that can reduce the calculation load.
本発明は、エンジン回転速度及びエンジン出力トルクに対する防振振動振幅と防振振動位相の関係を定める制御マップを予め用意しておき、クランク軸の所定回転ごとに、実際の回転速度及びトルクに対する振幅と位相とを制御マップから求めて防振装置に印加する防振振動波形を生成することによって上記課題を解決する。 The present invention prepares in advance a control map that defines the relationship between the vibration-proof vibration amplitude and the vibration-proof vibration phase with respect to the engine rotational speed and engine output torque, and the amplitude for the actual rotational speed and torque for each predetermined rotation of the crankshaft. The above-mentioned problem is solved by generating an anti-vibration vibration waveform to be applied to the anti-vibration device by obtaining the phase and the phase from the control map.
本発明によれば、防振装置に印加する防振振動波形は、クランク軸の所定回転ごとの実際の回転速度及び出力トルクの検出値に対する振幅と位相を制御マップから求めて生成される。すなわち、クランク軸の所定回転ごとに逐次防振振動波形が更新されることで、エンジンの運転状態に応じた防振振動波形が生成される。防振装置への印加はクランク軸信号に同期して防振振動波形を再現するだけでよい。その結果、クランクパルス信号が出力される度に回転速度の影響を排除するといった高負荷の演算を行うことなく、低負荷の演算処理で足り、内燃機関の制御装置の一部として防振装置の制御装置を組み込むことができる。 According to the present invention, the vibration isolation vibration waveform to be applied to the vibration isolation device is generated by obtaining the amplitude and phase of the actual rotation speed and output torque detected value for each predetermined rotation of the crankshaft from the control map. That is, the vibration-proof vibration waveform is updated according to the engine operating state by sequentially updating the vibration-proof vibration waveform at every predetermined rotation of the crankshaft. The application to the vibration isolator need only reproduce the vibration isolating waveform in synchronization with the crankshaft signal. As a result, a low load calculation process is sufficient without performing a high load calculation such as eliminating the influence of the rotational speed every time a crank pulse signal is output, and the vibration isolator as a part of the control device of the internal combustion engine is sufficient. A controller can be incorporated.
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係るエンジン(内燃機関)1を車体に対して支持する防振装置2の装着状態を示す分解斜視図である。同図に示すように、エンジン1に取り付けられたフロントエンジンマウントブラケット11と車体フレーム(不図示)との間に装着された電子制御式フロントエンジンマウント21や、同じくエンジン1に取り付けられたリヤエンジンマウントブラケット12と車体フレーム(不図示)との間に装着された電子制御式リヤエンジンマウント22が、本発明に係る防振装置に該当する。以下、これら電子制御式エンジンマウント21,22の一例を説明する。ただし、本発明に係る防振装置2は、以下に示す構造のものにのみ限定されない。なお、図1において符号23は右エンジンマウントインシュレータ、符号25はアッパトルクロッド、符号13はこれら右エンジンマウントインシュレータ23及びアッパトルクロッド25をエンジン1に固定するための右エンジンマウントブラケット、符号24は左エンジンマウントインシュレータ、符号26はリヤトルクロッド、符号14はリヤトルクロッド26をエンジン1に固定するためのリヤトルクロッドブラケットである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a mounted state of a
《能動型防振装置の構成》
図2は電子制御式フロントエンジンマウント21や電子制御式リヤエンジンマウント22に具体化される能動型防振装置2の縦断面図、図3は、図2の下部拡大断面図である。図2及び図3に示すように、本例の能動型防振装置2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、主として、概略円筒状のアッパハウジング201と、その下側に配置された概略円筒状のロアハウジング202と、ロアハウジング202内に収容され上面が開放した概略カップ状のアクチュエータケース203と、アッパハウジング201の上側に接続したダイアフラム204と、アッパハウジング201内に格納された環状の第1弾性体支持リング205と、第1弾性体支持リング205の上側に接続した第1弾性体206から構成されている。
<Configuration of active vibration isolator>
2 is a longitudinal sectional view of the
アッパハウジング201の下端のフランジ部201aと、ロアハウジング202の上端のフランジ部202aとの間に、アクチュエータケース203の外周のフランジ部203aと、環状の第1弾性体支持リング205の外周部と、アクチュエータケース203内の上部側に配置された環状の第2弾性体支持リング207の外周部とが重ね合わされてカシメにより結合される。このとき、ロアハウジング202のフランジ部202aと、アクチュエータケース203のフランジ部203aとの間に環状の第1フロートラバー208を介在させ、かつアクチュエータケース203の上部と第2弾性体支持リング207の内面との間に環状の第2フロートラバー209を介在させることで、アクチュエータケース203はアッパハウジング201及びロアハウジング202に対して上下方向に相対移動可能にフローティング支持されることになる。
Between the
第1弾性体支持リング205と、軸線L上に配置された第1弾性体支持ボス210には、厚肉のラバーで形成された第1弾性体206の下端及び上端がそれぞれ加硫接着により接合されている。また第1弾性体支持ボス210の上面にはダイアフラム支持ボス211がボルト21で固定され、アッパハウジング201にはダイアフラム204の下端の外周部が加硫接着により接合されている。なおダイアフラム20の上端の内周部はダイアフラム支持ボス211に加硫接着等によって接合されている。ダイアフラム支持ボス211の上面にはエンジン取付け部213が一体的に形成され、エンジン1のエンジンマウントブラケット11,12(図1参照)に固定される。またロアハウジング202の下端の車体取付け部214が図示しない車体フレームに固定される。
The first elastic
アッパハウジング201の上端のフランジ部201bには、ストッパ215の下端のフランジ部215aがボルト216及びナット217で結合されており、ストッパ215の上部内面に取り付けたストッパラバー218に、ダイアフラム支持ボス211の上面に突設したエンジン取付け部213が当接可能に対向する。このような構造によって、能動型防振装置2にエンジン1から大きな荷重が入力したとき、エンジン取付け部213がストッパラバー218に当接することで、エンジン1の過大な変位が抑制されることになる。
A
第2弾性体支持リング207には、膜状のラバー等からなる弾性体で形成された第2弾性体219の外周部が加硫接着により接合され、この第2弾性体219の中央部に埋め込まれるように可動部材220が加硫接着により接合されている。第2弾性体219の下端の外周部は、第2弾性体支持リング207とヨーク221との間に挟持され、その先端の環状の肉厚部分がシール機能を発揮する。また、第2弾性体支持リング207の上面と第1弾性体206の外周部との間に円板状の隔壁部材222が固定され、隔壁部材222及び第1弾性体206により区画された第1液室223と、隔壁部材222及び第2弾性体219により区画された第2液室224とは、隔壁部材222の中央に形成された連通孔225を介して相互に連通するようになっている。
An outer peripheral portion of a second
第1弾性体支持リング205とアッパハウジング201との間に環状の連通路226が形成されている。そして、連通路226の一端は連通孔227を介して第1液室223に連通し、連通路226の他端は連通孔228を介して、第1弾性体206とダイアフラム204により区画された第3液室229に連通するように構成されている。これら第1液室223、第2液室224及び第3液室229には、非圧縮性流体が封入されている。
An
次に、可動部材220を駆動するアクチュエータ230の構成を説明する。図3に示すように、アクチュエータ230は、アクチュエータケース203の内部に、透磁率が高い金属又は合金からなるステータコア231、コイルアッシ232及びヨーク221が下から上に順次取り付けられている。コイルアッシ232は、ステータコア231及びヨーク221間に配置されたコイル233と、コイル233の外周を覆うコイルカバー234とで構成されている。コイルカバー234には、アクチュエータケース203及びロアハウジング202に形成した開口部203b,202cを貫通して外部に延在するコネクタ235が一体的に形成され、ここに、コイル233に給電するための給電線(不図示)が接続される。
Next, the configuration of the
コイルカバー234の上部とヨーク221の下面との間にシール部材236が配置され、コイル233の下面とステータコア231の上面との間にシール部材237が配置されている。これらのシール部材236,237によって、アクチュエータケース203及びロアハウジング202に形成した開口部203b,202cからアクチュエータ230の内部空間に水や塵が入り込むのを阻止することができる。
A
ヨーク221の円筒部221aの内周面には、薄肉円筒状の軸受238が上下摺動自在に嵌合し、この軸受238の上端には、径方向内向きに折り曲げられた上部フランジ238aが形成されるとともに、下端には径方向外向きに折り曲げられた下部フランジ238bが形成されている。下部フランジ238bとヨーク221の円筒部221aの下端との間には、コイルバネ239が圧縮状態で配置され、このコイルバネ239の弾発力で軸受238の下部フランジ238bを下方に付勢して、下部フランジ238bの下面とステータコア231との間に配された弾性体240を介して、ステータコア231の上面に押し付けることで、軸受238がヨーク221にて支持されることになる。
A thin
軸受238の内周面には、概略円筒状の可動コア241が上下摺動自在に嵌合する。可動部材220の中心から下向きに伸びるロッド242が可動コア241の中心を緩く貫通し、その下端にナット243が締結されている。可動コア241の上面に設けたバネ座244と可動部材220の下面との間には、圧縮状態のコイルバネ245が配置され、このコイルバネ245の弾発力で可動コア241はナット243に押し付けられて固定される。この状態で、可動コア241の下面とステータコア231の上面とが、円錐状のエアギャップGを介して対向する。ロッド242に対し、ナット243はステータコア231の中心に形成された開口部231a内で上下位置を調整されて締結され、この開口部231aはゴム製のキャップ246で閉塞されている。
A substantially cylindrical
図2,3に示すアクチュエータ230のコイル233は、エンジン制御装置(ECU)3からの通電制御により励磁され、可動コア241を吸引して可動部材220を下側に移動させる。この可動部材220の移動にともない、第2液室224を区画する第2弾性体219が下方に変形して第2液室224の容積が増加する。逆にコイル233を消磁すると、第2弾性体219が自己の弾性によって上方に変形し、可動部材220及び可動コア241が上昇し、第2液室224の容積が減少する。こうしたアクチュエータ230のコイル233への励磁・消磁により第2液室224の容積が増加・減少するので、連通孔225を介して連通する第1液室223の容積も増加・減少する。これにより、第1弾性体206、第1弾性体支持ボス210及びエンジン取付け部213を介してエンジン1に振動を印加することができる。
The
《エンジン制御装置》
このように構成された能動型防振装置2は、エンジン1の振動状態に応じてエンジン制御装置(ECU)3により制御される。すなわち、本例のエンジン制御装置3は、エンジン1の駆動を制御する機能に加えて、防振装置2の駆動を制御する機能を備える。以下、本例のエンジン制御装置3の構成及び機能について説明する。
<Engine control device>
The
図4に示すように、本例のエンジン制御装置3は、所定の制御プログラムが格納されたROMと、演算装置としてのCPU又はMPUと、一時記憶装置としてのRAMとを含むハードウェアを備え、主として、アクセルペダルに設けられたアクセルセンサ31からエンジン1に要求される負荷(目標とするエンジン出力トルク)を検出し、エンジン1のクランク軸に設けられたクランク角センサ32によりエンジンの回転速度を検出し、吸気通路に設けられたエアフローメータ33により吸入空気量(インテークマニホールドの負圧)を検出する。そして、要求負荷に対する燃料噴射量をエンジンの回転速度および吸入空気量に基づいて演算し、必要に応じて補正を加えたのち燃料噴射バルブ34に出力する。これにより、エンジン1は、運転手のアクセルの踏込量に応じた出力トルクとなるように制御されることになる。なお、エンジン制御装置3は、クランク角センサ32からエンジンの回転と同期して出力されるクランク単位角信号(パルス信号)を一定時間カウントすること、又はクランク基準角信号の周期を計測すること、又はクランク角センサ32とは別の回転速度センサを設けることで、エンジン回転速度を検出する。
As shown in FIG. 4, the
また、エンジン制御装置3は、クランク角センサ32により各気筒のピストンの位置(行程)を検出し、吸気バルブや排気バルブを開閉駆動するカムシャフトに設けられたカム角センサ35により特定の行程(たとえば上死点TDC)にある気筒を判別する。そして、燃料噴射バルブ34による燃料噴射のタイミングや点火プラグ36による点火タイミングを制御する。
Further, the
こうしたクランク角センサ32及びカム角センサ35は、エンジン制御装置3のエンジン制御機能にとっては必須のエンジン運転状態検出手段である。なお、クランク角センサ32は、4サイクルV型6気筒エンジンにあっては、クランク軸が1回転する際に24回のパルス信号を出力し(1回/1CA=15°)、片方のバンクのカム角センサ35はクランク軸が1回転する際に3回のパルス信号を出力する(1回/各気筒の上死点)。
The
図5は、クランク角センサ32の一例を示す斜視図であり、本例のクランク角センサ32は、クランク軸に取り付けられて当該クランク軸と同じ回転速度で回転するパルサーロータ321と、当該パルサーロータ321の外周面に対向して設けられた磁気センサ322とを有し、パルサーロータ321の外周面に円周方向等配に形成された突起部323を磁気センサ322がパルス信号として出力する。パルサーロータ321の突起部323は、4サイクルV型6気筒エンジンにあっては、円周方向15°ごとに形成されているが、1箇所だけ突起部323を欠損させることでクランク軸の円周方向の定位置を検出できるようになっている。この突起部232が欠損した位置(信号欠損部323aで示す)においては、クランク角センサ32から出力されるクランク角パルス信号は欠損することになるので、本例の防振装置の制御装置において、この欠損信号を防振波形信号の生成タイミングに利用する。なお、防振波形信号の生成タイミングは欠損信号のほか、後述するカム角センサ35の突起部353aなど、クランク軸の円周方向の定位置を特定できるものであればよい。
FIG. 5 is a perspective view illustrating an example of the
図6は、カム角センサ35の一例を示す斜視図であり、本例のカム角センサ35は、上述したクランク角センサ32と同様に、カムシャフトに取り付けられて当該カムシャフトと同じ回転速度で回転するパルサーロータ351と、当該パルサーロータ351の外周面に対向して設けられた磁気センサ352とを有し、パルサーロータ351の外周面に円周方向等配に設けられた突起部353を磁気センサ352がパルス信号として出力する。パルサーロータ351の突起部353は、4サイクルV型6気筒エンジンにあっては、円周方向120°ごとに形成されているが、1箇所だけ突起部353の形状を相違させる(突起部353aで示す)ことでカムシャフトの円周方向の定位置(特定の気筒)を検出できるようになっている。
FIG. 6 is a perspective view showing an example of the
《防振装置の制御部》
図7は、図4に示すエンジン制御装置3に含まれる防振装置2の制御部分を示すブロック図である。アクセルセンサ31、クランク角センサ32及びカム角センサ35は、図4に示すものであり、振幅演算部37と位相演算部38は制御マップとしてROMなどのメモリに記憶され、出力デューティ比演算部39は制御プログラムとしてROMなどのメモリに記憶されるとともに演算装置としてのCPU又はMPUとしても機能する。本例の防振装置の制御装置は、エンジン1の駆動にともなって発生する上下振動を打ち消すために、防振装置2のアクチュエータ230を駆動制御する。この駆動制御は、基本的には、エンジン1の上下振動がたとえば正弦波y=Asinθで近似される場合は、これを打ち消す正弦波y=−Asinθの防振振動波形が発生するようにアクチュエータ230のコイル233に電流を流す。具体的には、演算された防振振動波形の振幅をデューティ比のパルス信号に変換して防振装置2の増幅回路に出力し、当該増幅回路にてデューティ比パルス信号に応じた電流値に変換してアクチュエータ230のコイル233に定電流を流す。
<Control unit of vibration isolator>
FIG. 7 is a block diagram showing a control part of the
振幅演算部37は、エンジン回転数及びエンジン出力トルクの組み合わせにより最適な防振振動波形の振幅が定められた制御マップ371を格納し、アクセルセンサ31により検出された実際の出力(要求)トルクと、クランク角センサ32により検出されたエンジン回転速度とを入力し、制御マップ371を参照して最適な振幅を抽出する。上述した一例の防振振動波形y=−Asinθでいえば波形の縦軸y(=−Asinθ)そのものであり、数値yn(n=1〜m)の集合体として抽出される。なお、この最適な防振振動波形の振幅は、適用するエンジン1を用いた実験やコンピュータシミュレーションなどにより予め求めることができる。振幅演算部37により求められた振幅は出力デューティ比演算部39に出力される。
The
位相演算部38は、エンジン回転数及びエンジン出力トルクの組み合わせにより最適な防振振動波形の位相が定められた制御マップ381を格納し、アクセルセンサ31により検出された実際の出力(要求)トルクと、クランク角センサ32により検出されたエンジン回転速度とを入力し、制御マップ381を参照して最適な位相を抽出する。上述した一例の防振振動波形−Asinθでいえば位相θであり、数値θn(n=1〜m)の集合体として抽出される。なお、最適な防振振動波形の位相は、適用するエンジン1を用いた実験やコンピュータシミュレーションなどにより予め求めることができる。振幅演算部37により求められた位相は出力デューティ比演算部39に出力される。
The
このように、特定のエンジン回転数及びエンジン出力トルクが入力されると、これら制御マップ371,381から振幅の数値の集合体と位相の数値の集合体が抽出されるので、これらをn単位ごとに組み合わせれば、各位相に対する振幅が定められた数値の集合体(マトリックス表)が得られる。なお、詳細は後述するが、防振装置2のアクチュエータ230に出力する振幅値は、クランク角センサ32にて検出されるクランク角パルス信号の入力タイミングで出力するため、位相演算部38の制御マップ281の位相の単位はクランク角パルス信号の最小出力単位以下とされている。
In this way, when a specific engine speed and engine output torque are input, a set of numerical values of amplitude and a set of numerical values of phase are extracted from these
また本例の振幅演算部37及び位相演算部38は、クランク軸の所定回転ごと(たとえば2回転ごと)に、エンジン回転数とエンジン出力トルクとを読み込み、これらエンジン回転数及びエンジン出力トルクに応じた振幅と位相を抽出し、クランク軸の所定回転ごとに防振振動波形を逐次更新する。上述した従来技術では、エンジン回転数によってクランク角パルス信号の時間的間隔が相違するため、このエンジン回転数の影響を除去するための演算負荷が大きくなるといった技術的課題があったが、本例の防振装置の制御部では、クランク軸の所定回転ごとに逐次防振振動波形を更新することで、エンジン回転数の変動による影響を織り込むこととしている。そして、その際の演算についても、振幅演算部37及び位相演算部38に格納された制御マップ371,381から数値の集合体を抽出するだけの低負荷な演算とすることで全体の演算負荷を低減している。
In addition, the
出力デューティ比演算部39は、クランク角センサ32からのクランク角パルス信号を読み込み、クランク軸の所定位置、具体的にはパルサーロータ231の突起部232が欠損した位置323aの欠損信号を検出して、防振振動波形の生成開始タイミングを決定する機能と、振幅演算部37及び位相演算部38で抽出された防振振動波形を規定する位相に対する振幅の数値の集合体から、クランク角パルス信号の入力タイミングに応じた振幅値をアクチュエータ230に印加する電流値に対応する出力デューティ比に変換して出力する機能を備える。
The output duty
出力デューティ比演算部39は、クランク角センサ32からのクランク角パルス信号を常時読み込んでクランク軸の欠損信号を検出するとともに、必要に応じてカム角センサ35からのカム角パルス信号も読み込んでクランク角パルス信号が正常であることを確認する。なお、クランク軸の欠損位置の検出による所定位置の確認は、クランク角センサ32による欠損信号の検出のみで行い、カム角センサ35によるクランク軸の所定位置の確認は省略してもよい。
The output duty
図9は、4サイクルV6型エンジンの片側のバンクのカムシャフトに取り付けられたカム角センサ35からのカム角パルス信号と、V6型エンジン1の各気筒NO.1〜6の行程と、クランク角センサ32から出力されるクランク角パルス信号と、防振振動波形とを横軸を時間軸として例示したタイムチャートである。V6型エンジンの気筒番号NO.1〜6は、クランク軸の先端側から左右交互にNO.1→NO.2→NO.3→…→NO.6と付したものである。すなわち、一方のバンクでいうとクランク軸の先端側からNO.1→NO.3→NO.5となり、他方のバンクでいうとクランク軸の先端側からNO.2→NO.4→NO.6となる。したがって、図9に示すように、片側のカム角パルス信号は、120°ごとにNO.1,NO.3及びNO.5の気筒の上死点(燃焼行程及び吸気行程の各始点)において検出値を出力する。なお、同図に示す各気筒の点火順序は単なる例示であって本発明に係る防振装置の制御をなんら制限するものではない。
9 shows the cam angle pulse signal from the
図7に戻り、出力デューティ比演算部39は、クランク角センサ32からのクランク角パルス信号を常時読み込んでクランク軸の欠損信号を検出する。図9のクランク角パルス信号に示すように、クランク軸が1回転するたびに欠損信号が読み込まれる(欠損信号1→欠損信号2→欠損信号3…)ので、出力デューティ比演算部39は、この欠損信号の入力タイミングをトリガにして、防振振動波形の生成開始タイミングを決定する。たとえば、クランク軸の回転方向の位置とパルサーロータ323の回転方向の位置の関係は既知であり、クランク軸の回転方向の位置と各気筒の位置は既知であるので、欠損信号が読み込まれてからnパルス目にたとえばNO.1気筒の燃焼行程の始点があることが判る。したがって、欠損信号から数えてnパルス目に防振振動波形の生成を開始することを予め定めておくことができる。
Returning to FIG. 7, the output duty
また、出力デューティ比演算部39は、振幅演算部37及び位相演算部38で抽出された防振振動波形を規定する位相の時間単位で振幅を出力するのではなく、クランク角パルス信号の入力タイミングで振幅を出力する。上述したとおり、位相演算部38で抽出される位相はクランク角パルス信号の最小単位以下であるため、クランク角パルス信号の間隔に応じた位相に対する振幅を出力する。この振幅の出力の際に振幅値に対応する印加電流値のデューティ比に変換し、このデューティ比をアクチュエータ230の増幅回路(不図示)に出力する。なお、増幅回路にはデューティ比パルス信号を入力し、これをアクチュエータ230に印加する定電流に変換する定電流出力回路が設けられ、この定電流がアクチュエータ230のコイル233に流されることになる。
Further, the output duty
出力デューティ比演算部39は、クランク角パルス信号の入力タイミングで振幅値に応じた出力デューティ比パルス信号を出力するが、たとえば図9に欠損信号2で示すように、クランク角パルス信号の入力中に欠損信号2が入力されると、この間に振幅値を出力できない。このため、出力デューティ比演算部39は、防振振動波形の生成開始タイミングから入力されたクランク角パルス信号をカウントし続けることで欠損信号となるタイミングを検出し、この欠損信号の入力中はタイマーを用いてその間の所定時間に応じた振幅値を演算して出力する。たとえば、欠損信号を入力してからtm時間経過後の振幅を欠損時間中の振幅として出力する。
The output duty
次に、図8のフローチャートを参照して本例の防振装置2の制御動作を説明する。
まずステップST1にて、クランク角センサ32からのクランク角パルス信号と、カム角センサ35からのカム角パルス信号と、アクセルセンサ31からのアクセルセンサ信号(目標出力トルク信号)とを読み込む。ステップST2では、ステップST1で読み込まれたクランク角パルス信号から欠損信号を検出することでクランク軸が初期基準位置に達したか否かを判定する。ここで、初期基準位置に達していない場合はステップST1へ戻り、初期基準位置に達するまで、再びクランク角センサ32からのクランク角パルス信号と、カム角センサ35からのカム角パルス信号と、アクセルセンサ31からの目標出力トルクとを読み込む。
Next, the control operation of the
First, in step ST1, a crank angle pulse signal from the
ステップST2にてクランク軸が初期基準位置に達したことを検出したら、ステップST3へ進み、出力デューティ比演算部39は防振振動波形の生成開始タイミングを演算する。たとえば、図9に示す欠損信号1を検出した場合にこれを初期基準位置として、ここからクランク角パルス信号の2パルス目を防振振動波形の生成開始タイミングに設定する。上述したとおり、この生成開始タイミングはエンジン1の行程に関連して当該エンジン1の上下振動の基点となる。なおここまでの期間については、防振振動波形の生成を行わずに生成を禁止し、したがって防振装置2への駆動指令は行われない。
When it is detected in step ST2 that the crankshaft has reached the initial reference position, the process proceeds to step ST3, and the output duty
次のステップST4では、ステップST1にて読み込んだクランク角パルス信号からエンジン回転速度を演算するとともにアクセルセンサ信号から目標出力トルクを演算し、これらエンジン回転速度と目標出力トルクを振幅演算部37及び位相演算部38にそれぞれ入力し、各制御マップ371,381に基づいて、現在のエンジン回転速度及びエンジン出力トルクに適した防振振動波形(位相及び振幅の数値集合体)を抽出する。そして、ステップST1にて読み込まれるクランク角パルス信号の入力タイミングごとに出力振幅のデューティ比を演算する。図9に示す例にあっては、パルス信号の欠損信号1から次の欠損信号2までの間に23パルスの信号が入力されるので、これら23パルスの信号が入力される度にそのタイミングに相当する出力振幅のデューティ比を演算する。
In the next step ST4, the engine rotation speed is calculated from the crank angle pulse signal read in step ST1, and the target output torque is calculated from the accelerator sensor signal. The engine rotation speed and the target output torque are calculated from the
ステップST5では、ステップST1で読み込まれるクランク角パルス信号が欠損信号であるか否かを判断し、欠損信号ではない場合はステップST7へ進む。これに対して、図9に示す防振振動波形の生成開始からパルス信号の欠損信号2を迎えた場合などのように、クランク角パルス信号が欠損信号である場合にはステップST6へ進み、この間の出力振幅値を補完する。この補完処理は、直前(又は直前から前にnパルス目)のクランク角パルス信号からタイマーを用いて経過時間をカウントし、欠損信号のたとえば中間のタイミングの出力振幅の出力デューティ比を演算することにより行われる。
In step ST5, it is determined whether or not the crank angle pulse signal read in step ST1 is a missing signal. If not, the process proceeds to step ST7. On the other hand, when the crank angle pulse signal is a missing signal, such as when the
次のステップST7では、ステップST4又はST6で演算された出力振幅の出力デューティ比をクランク角パルス信号の入力タイミングごとに防振装置2の増幅器に出力し、当該増幅器を介してアクチュエータ230に定電流を流す。なお、ステップST7の処理を終了するとステップST1へ戻り、再びクランク角センサ32からのクランク角パルス信号と、カム角センサ35からのカム角パルス信号と、アクセルセンサ31からのアクセルセンサ信号(目標出力トルク信号)とを読み込むが、このステップST1の読み込みタイミングについては、たとえばクランク軸が2回転(4サイクルV6型エンジンにあっては各気筒の1周期)するたびに1回の読み込みを行うことが望ましい。ただし、4回転ごとや6回転ごとなど適宜の値に設定してもよい。
In the next step ST7, the output duty ratio of the output amplitude calculated in step ST4 or ST6 is output to the amplifier of the
ちなみに、クランク角センサ32が自己診断処理などによって正常に動作しなかったり、クランク角パルス信号の入力が検出されなかったりした場合には、ステップST1〜ST7の処理を禁止し、防振装置2への駆動指令を行わないようにしてもよい。
Incidentally, if the
以上のとおり本例の防振装置2の制御装置によれば、以下の効果を奏する。
(1)本例の防振装置の制御装置では、クランク軸が所定回転(たとえば2回転)するたびに実際のエンジン回転速度及びエンジン出力トルクを検出し、これらエンジン回転速度及び出力トルクに適した防振振動波形の振幅及び位相を制御マップから抽出するので、第1に、クランク軸の所定回転ごとに防振振動波形が逐次更新され、エンジン回転数の変動による影響が織り込まれる。その結果、回転速度に応じた振動波形を防振装置に印加することができる。また第2に、エンジン回転速度及びエンジン出力トルクから防振振動波形を求めるのは制御マップを用いた演算であるため演算負荷が小さくなる。さらに第3に、求められた防振振動波形の振幅をクランク角パルス信号の入力タイミングで出力するのでエンジンの振動に応じた精細な防振振動波形を防振装置に印加することができる。さらにまた第4に、エンジン制御に必須のクランク角センサ及びアクセルセンサを共用して防振振動波形を生成するので、防振装置の制御装置に専用のセンサが不要となる。
As described above, according to the control device of the
(1) In the vibration isolator control device of this example, the actual engine rotation speed and engine output torque are detected each time the crankshaft rotates a predetermined amount (for example, two rotations), and the engine rotation speed and output torque are suitable. Since the amplitude and phase of the anti-vibration vibration waveform are extracted from the control map, first, the anti-vibration vibration waveform is sequentially updated at every predetermined rotation of the crankshaft, and the influence of fluctuations in the engine speed is factored in. As a result, a vibration waveform corresponding to the rotational speed can be applied to the vibration isolator. Second, the calculation of the vibration-proof vibration waveform from the engine rotational speed and the engine output torque is performed using a control map, so the calculation load is reduced. Thirdly, since the obtained amplitude of the vibration-proof vibration waveform is output at the input timing of the crank angle pulse signal, a fine vibration-proof vibration waveform corresponding to the vibration of the engine can be applied to the vibration-proof device. Furthermore, fourthly, since the anti-vibration vibration waveform is generated by sharing the crank angle sensor and the accelerator sensor essential for engine control, a dedicated sensor is not required for the control device of the anti-vibration device.
これらの効果により、従来演算負荷が大きいためにエンジン制御装置3に組み込めなかった更新装置の制御装置をエンジン制御装置の一部として構成することができる。したがって、別の電子ユニットを設けるためのコスト及び設置スペースが削減でき、また別の電子ユニットとして構成した場合のエンジン制御装置との情報通信負荷も低減することができる。
Due to these effects, it is possible to configure the control device of the update device that could not be incorporated into the
(2)また本例の防振装置の制御装置では、クランク角パルス信号として欠損信号が入力された場合には直前又は幾つか前のクランク角パルス信号からタイマーを用いて欠損信号のタイミングを予測し、このタイミングに応じた振幅を出力するので、防振装置に印加する防振振動波形に欠損が生じることなく滑らかな連続性ある制御波形となる。 (2) Further, in the vibration isolator control device of this example, when a missing signal is input as a crank angle pulse signal, the timing of the missing signal is predicted using a timer from the previous or several previous crank angle pulse signals. Since the amplitude corresponding to this timing is output, the vibration-proof vibration waveform applied to the vibration-proof device has a smooth and continuous control waveform without any defects.
(3)また本例の防振装置の制御装置では、たとえばエンジン1が始動してからステップST2においてクランク軸の初期基準位置が検出されるまでの間については、防振振動波形の生成を開始せず防振装置2へ駆動信号を出力しない(禁止する)ので、エンジンの振動に対応しない防振振動波形を印可することが予防され、また前回エンジンOFF時に残っていた演算結果が不意に出力されるといったことも防止できる。
(3) Further, in the vibration isolator control device of the present example, generation of the vibration isolating vibration waveform is started, for example, after the
(4)また本例の防振装置の制御装置では、クランク角センサ32が自己診断処理などによって正常に動作しなかったり、クランク角パルス信号の入力が検出されなかったりした場合のようにクランク角センサに異常が認められた場合には、防振振動波形の生成を禁止して防振装置への駆動制御を行わないので、防振装置2の異常動作を防止することができ運転者に違和感を与えることを防止することができる。
(4) Further, in the vibration isolator control device of this example, the
上記エンジン1は本発明に係る内燃機関に相当し、上記クランク角センサ32は本発明に係る回転速度検出手段に相当し、上記アクセルセンサ31は本発明に係るトルク検出手段に相当し、上記振幅演算部37及び位相演算部38は本発明に係る振動波形生成手段に相当し、上記出力デューティ比演算部39は本発明に係る出力手段に相当し、上記出力デューティ比は本発明に係る防振印加信号に相当し、上記エアフローメータ33は本発明に係る吸気量検出手段に相当し、上記燃料噴射バルブ34は本発明に係る燃料噴射手段に相当し、上記点火プラグ36は本発明に係る点火手段に相当し、上記エンジン制御装置3は本発明に係る制御手段に相当する。
The
1…エンジン(エンジン)
11…フロントエンジンマウントブラケット
12…リヤエンジンマウントブラケット
2…防振装置
21…電子制御式フロントエンジンマウント
22…電子制御式リヤエンジンマウント
201…アッパハウジング
201a,201b…フランジ部
202…ロアハウジング
202a…フランジ部
202b…開口部
203…アクチュエータケース
203a…フランジ部
203b…開口部
204…ダイアフラム
205…第1弾性体支持リング
206…第1弾性体
207…第2弾性体支持リング
208…第1フロートラバー
209…第2フロートラバー
210…第1弾性体支持ボス
211…ダイアフラム支持ボス
212…ボルト
213…エンジン取付け部
214…車体取付け部
215…ストッパ
215a…フランジ部
216…ボルト
217…ナット
218…ストッパラバー
219…第2弾性体
220…可動部材
221…ヨーク
221a…円筒部
222…隔壁部材
223…第1液室
224…第2液室
225,227,228…連通孔
226…連通路
229…第3液室
230…アクチュエータ
231…ステータコア
231a…開口部
232…コイルアッシ
233…コイル
234…コイルカバー
235…コネクタ
236,237…シール部材
238…軸受
238a…上部フランジ
238b…下部フランジ
239…コイルバネ
240…弾性体
241…可動コア
242…ロッド
243…ナット
244…バネ座
245…コイルバネ
246…キャップ
G…エアギャップ
3…制御装置
31…アクセルセンサ
32…クランク角センサ
321…パルサーロータ
322…磁気センサ
323…突起部
323a…信号欠損部
33…エアフローメータ
34…燃料噴射バルブ
35…カム角センサ
351…パルサーロータ
352…磁気センサ
353,353a…突起部
36…点火プラグ
37…振幅演算部
371…振幅制御マップ
38…位相演算部
381…位相制御マップ
39…出力デューティ比演算部
1 ... Engine (Engine)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記内燃機関の出力トルクを検出するトルク検出手段と、
前記クランク軸の回転角を検出する回転角検出手段と、
前記内燃機関の防振装置の、前記回転速度及び前記出力トルクに対する防振振動波形の振幅及び位相の関係を定めた制御マップと、
前記クランク軸の所定の回転角ごとに前記回転速度と前記出力トルクを検出するとともに、前記所定の回転角ごとに前記制御マップに基づいて前記回転速度及び前記出力トルクに応じた振幅及び位相による防振振動波形を生成する振動波形生成手段と、
前記回転角検出手段による回転角の検出信号と同期して前記防振振動波形による防振印加信号を出力する出力手段と、を備える内燃機関用防振装置の制御装置。 Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the crankshaft of the internal combustion engine;
Torque detecting means for detecting an output torque of the internal combustion engine;
Rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the crankshaft;
A control map defining the relationship between the amplitude and phase of the vibration isolation vibration waveform with respect to the rotational speed and the output torque of the vibration isolation device of the internal combustion engine;
The rotation speed and the output torque are detected for each predetermined rotation angle of the crankshaft, and the amplitude and phase corresponding to the rotation speed and the output torque are prevented based on the control map for each predetermined rotation angle. Vibration waveform generating means for generating vibration vibration waveform;
An output means for outputting an anti-vibration application signal based on the anti-vibration vibration waveform in synchronization with a rotation angle detection signal from the rotation angle detection means;
前記出力手段は、前記信号欠損部の信号が入力された場合には、その前の検出信号の入力時間に基づいた振幅を演算して出力する請求項1に記載の内燃機関用防振装置の制御装置。 The rotation angle detection means has a signal loss part where a detection signal is lost at a predetermined rotation angle of one rotation of the crankshaft,
2. The anti-vibration device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein, when a signal of the signal loss part is input, the output unit calculates and outputs an amplitude based on an input time of a previous detection signal. Control device.
燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記燃焼室内の燃料に点火する点火手段と、
少なくとも前記回転速度検出手段により検出された回転速度と、前記トルク検出手段により検出された出力トルクと、前記吸気量検出手段により検出された吸入空気量とに基づいて燃料噴射量を演算して前記燃料噴射手段を制御するとともに、前記回転角検出手段により検出された回転角に基づいて点火タイミングを演算して前記点火手段を制御する制御手段と、を備える請求項5に記載の内燃機関の制御装置。 An intake air amount detecting means for detecting an intake air amount;
Fuel injection means for injecting fuel into the combustion chamber;
Ignition means for igniting the fuel in the combustion chamber;
The fuel injection amount is calculated based on at least the rotation speed detected by the rotation speed detection unit, the output torque detected by the torque detection unit, and the intake air amount detected by the intake amount detection unit, and The control of the internal combustion engine according to claim 5, further comprising: a control unit that controls a fuel injection unit and calculates an ignition timing based on a rotation angle detected by the rotation angle detection unit to control the ignition unit. apparatus.
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- 2013-07-25 JP JP2013154201A patent/JP6201483B2/en active Active
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