JP2016118171A

JP2016118171A - 内燃機関のバランサ装置

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Publication number: JP2016118171A
Application number: JP2014259072A
Authority: JP
Inventors: 西村　徹; Toru Nishimura; 徹西村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-06-30
Anticipated expiration: 2034-12-22
Also published as: JP6365840B2

Abstract

【課題】クランクシャフトからの駆動力をバランサシャフトに伝達するための伝達機構、及びその駆動力を伝達・遮断するためのクラッチ機構の負荷を軽減でき、信頼性の向上や故障防止を達成できる内燃機関のバランサ装置を提供する。【解決手段】制御マップ上の停止領域及び駆動領域に応じてクラッチ機構２５を断接してバランサ装置を駆動・停止する。エンジン１の運転領域が停止領域にあるときに、目標トルク変化率やアクセル開度変化率等から今後のエンジン運転領域の高回転・高負荷側への推移を予測したバランサ駆動加速係数を算出し、このバランサ駆動加速係数に基づき運転領域が駆動領域に突入すると予測される場合には、突入以前の低回転・低トルク側の停止領域内でいち早くバランサ装置の駆動を開始する。【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関のバランサ装置に係り、詳しくは内燃機関の運転領域に応じてバランサシャフトを駆動・停止するバランサ装置に関する。

レシプロ式内燃機関の主運動系に起因する２次振動は不快な低周波こもり音等の発生要因になることから、２次振動の低減を目的として、回転軸線に対して偏心したアンバランスマスを有するバランサシャフトを機関回転に同期して回転させるようにしたバランサ装置が実用化されている。この種の内燃機関のバランサ装置としては、内燃機関の運転領域に応じてバランサシャフトを駆動・停止するものがある。

例えば特許文献１に記載されたバランサ装置は、バランサシャフト上に固定アンバランスマスを固定すると共に可動アンバランスマスを回転自在に設け、この可動アンバランスマスをクラッチ機構を介して所定の回転角度でバランサシャフトに結合可能としている。例えば主運動系による加振力が小さい機関低回転域では、クラッチ機構の切断によりバランサシャフトから可動アンバランスマスを切り離して固定アンバランスマスのみにより機関振動を低減し、加振力が増加する機関高回転域ではクラッチ機構の接続によりバランサシャフトに可動アンバランスマスを結合し、固定アンバランスマスに加えて可動アンバランスマスにより機関振動の低減を図っている。

特開平５−８７１９２号公報

一般にバランサ装置のバランサシャフトは、チェーンやギヤ等の伝達機構を介してクランクシャフトにより駆動されているが、上記した特許文献１のバランサ装置では、その駆動力がクラッチ機構の断接に応じて伝達・遮断されることになる。内燃機関の運転領域の推移に応じてクラッチ機構は頻繁に断接され、それに応じて伝達機構を介したバランサシャフトへの駆動力が伝達・遮断されることから、クラッチ機構自体に大きな負荷が作用することは勿論、伝達機構への負荷も極端に増大してしまう。負荷の増大はクラッチ機構や伝達機構の消耗や故障の要因なるため、負荷軽減のための対策が要望されているが、特許文献のバランサ装置では何ら対策が講じられていなかった。

また、クラッチ機構の断接を内燃機関の回転速度のみに依存しているため，低回転速度域でも主運動系に起因する２次振動が増加する高負荷領域でバランサの効果が発揮されなかったり、反対に、２次振動が小さく、不快なこもり音が発生しない低負荷領域に於いてバランサを駆動させることで不要なエネルギーロスや伝達機構からの騒音が発生している。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、クランクシャフトからの駆動力をバランサシャフトに伝達するための伝達機構、及びその駆動力を伝達・遮断するためのクラッチ機構の負荷を軽減でき、信頼性の向上や故障防止を達成することができるとともに必要かつ最適な状態のみでバランサを駆動し、燃費向上や伝達機構からの騒音も低減可能な内燃機関のバランサ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の内燃機関のバランサ装置は、アンバランスマスを有して内燃機関に回転可能に支持され、内燃機関のクランクシャフトの駆動により機関回転に同期して回転して内燃機関の主運動系による加振力を相殺するバランサシャフトと、クランクシャフトとバランサシャフトとの間に設けられ、接続及び切断に応じてクランクシャフトからの駆動力をバランサシャフトに伝達または遮断するクラッチ機構と、内燃機関の回転速度が予め高回転側に設定された駆動領域にあるときにクラッチ機構を接続し、内燃機関の回転速度が予め低回転側に設定された停止領域にあるときにはクラッチ機構を切断するクラッチ制御手段と、停止領域でのクラッチ機構の切断中において運転者の加速意思を判定し、加速意思有りと判定したときにクラッチ制御手段にクラッチ機構の接続を指令する加速対応指令手段とを具備したことを特徴とする（請求項１）。

その他の態様として、加速対応指令手段が、少なくとも運転者のアクセル操作に基づき内燃機関の回転速度の高回転側への推移を予測した加速係数を算出し、加速係数に基づき内燃機関の回転速度が駆動領域に突入すると判定した場合に加速意思有りと見なすことが好ましい（請求項２）。
また別の態様として、駆動領域が内燃機関の高負荷側に設定され、停止領域が内燃機関の低負荷側に設定され、クラッチ制御手段が、内燃機関の回転速度と共に負荷に応じて駆動領域と停止領域とを判別することが好ましい（請求項３）。

また別の態様として、駆動領域と停止領域との間にヒステリシスが設定されていることが好ましい（請求項４）。
また別の態様として、内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出された温度が低温側であるときに、加速対応指令手段が加速意思有りと判定している場合であってもクラッチ制御手段へのクラッチ機構の接続指令を禁止する冷態切換禁止手段とをさらに備えることが好ましい（請求項５）。

本発明の内燃機関のバランサ装置によれば、クランクシャフトからの駆動力をバランサシャフトに伝達するための伝達機構、及びその駆動力を伝達・遮断するためのクラッチ機構の負荷を軽減でき、信頼性の向上や故障防止を達成することができるとともに必要かつ最適な状態のみでバランサを駆動し、燃費向上や伝達機構からの騒音も低減することができる。

実施形態のエンジンのバランサ装置を示す概略構成図である。バランサ装置の動力伝達経路を示すエンジンの側面図である。ＥＣＵによる加速値の算出処理を示す制御ブロック図である。ＥＣＵによるバランサ装置の駆動許可の判定処理を示す制御ブロック図である。ＥＣＵが加速値を算出するために実行する加速値算出ルーチンを示すフローチャートである。ＥＣＵが駆動許可を判定するために実行する駆動許可判定ルーチンを示すフローチャートである。バランサ装置の停止領域及び駆動領域が設定された制御マップを示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態のエンジンのバランサ装置を示す概略構成図、図２はバランサ装置の動力伝達経路を示すエンジンの側面図である。
本実施形態に係るバランサ装置を搭載したエンジン１(内燃機関)は直列４気筒であり、図示しない車両に走行用動力源として搭載されている。なお、エンジン１は吸気管噴射型（Multi Point Injection：ＭＰＩ）ガソリンエンジンとして構成されているが、その構成は公知のものであるため詳細な説明は省略する。

エンジン１のシリンダヘッド２には、気筒毎に点火プラグ３が取り付けられており、点火プラグ３には高電圧を出力する点火コイル４が接続されている。シリンダヘッド２には、気筒毎に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド５の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド５には、電磁式の燃料噴射弁６が取り付けられており、燃料噴射弁６には、燃料パイプ７を介して図示しない燃料タンクを擁した燃料供給装置が接続されている。燃料噴射弁６は、各気筒の吸気ポート毎に設けられており、各気筒に流入する吸気に対して独立して燃料を供給可能となっている。

吸気マニホールド５の燃料噴射弁６よりも上流側には、吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁８が設けられており、併せてスロットル弁８の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）９が設けられている。さらに、スロットル弁８の上流には、吸入空気量を計測するエアフローセンサ１０が介装されている。
また、シリンダヘッド２には、気筒毎に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド１１の一端がそれぞれ接続されている。排気マニホールド１１の他端には排気管１２が接続されており、図示はしないが、排気管１２には排気浄化触媒装置として三元触媒が介装されている。

エンジン１のシリンダブロック１５の下面にはクランクケースロワー１６が結合され、クランクケースロワー１６の下面にはバランサケース１７が結合されている。シリンダブロック１５とクランクケースロワー１６との間にはクランクシャフト１８が回転可能に支持され、その前端はシリンダブロック１５より前方に突出してクランクギヤ１９が固定されている。図示はしないがエンジン１の運転中には、各気筒のシリンダ内でのピストンの運動によりコンロッドを介してクランクシャフト１８に駆動力が伝達されて回転駆動されるようになっている。

クランクケースロワー１６の前側にはアイドラシャフト２０によりアイドラギヤ２１が回転可能に支持され、アイドラギヤ２１はクランクギヤ１９に噛合している。バランサケース１７内にはバランサシャフト２２が回転可能に支持され、バランサシャフト２２は回転軸線に対して偏芯したアンバランスマスを備えている。バランサシャフト２２の前端はバランサケース１７より前方に突出してバランサギヤ２３が連結されており、このバランサギヤ２３はアイドラギヤ２１に噛合している。

従って、エンジン１の運転中にはクランクシャフト１８からの駆動力がクランクギヤ１９からアイドラギヤ２１を介してバランサギヤ２３に常に伝達されている。なお、クランクケースロワー１６及びバランサケース１７の前面にはギヤケース２４が配設され、このギヤケース２４内にアイドラギヤ２１やバランサギヤ２３が収容されている。
アイドラギヤ２１にはクラッチ機構２５が内蔵されており、このクラッチ機構２５はクランクギヤ１９とアイドラギア２１（バランサギア２３側）との間に設けられて、その断接動作に応じてクランクギヤ１９とアイドラギア２１とを結合・分離する。

即ち、クラッチ機構２５の切断時にはクランクギヤ１９とアイドラギア２１とが分離され、アイドラギア２１と噛合するバランサギア２３にクランクシャフト１８からの駆動力が伝達されなくなり，バランサギア２３と連結されているバランサシャフト２２が停止状態に保持される。また、クラッチ機構２５の接続時にはクランクギヤ１９とアイドラギア２１とが結合され、アイドラギア２１と噛合するバランサギア２３およびバランサギア２３に連結されているバランサシャフト２２にクランクシャフト１８からの駆動力が伝達されて回転駆動される。

クラッチ機構２５によるクランクギヤ１９とアイドラギア２１との結合は常に所定の回転角度で行われ、これによりクランクシャフト１８の回転位相に同期してバランサシャフト２２が回転駆動され、そのアンバランスマスによりエンジン１の主運動系（ピストンやコンロッド等）による加振力が相殺される。
なお、クラッチ機構２５は電気式或いは油圧式等のアクチュエータにより断接操作されるが、その具体的な構成については、例えば特許文献１等に開示されているため説明を省略する。

一方、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３１は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えており、当該ＥＣＵ３１により、エンジン１を含めたバランサ装置の総合的な制御が行われる。
ＥＣＵ３１の入力側には、上述したＴＰＳ９、エアフローセンサ１０の他、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ３２、エンジン１の冷却水温Ｔwを検出する水温センサ３３（温度検出手段）、アクセル開度θaccを検出するアクセルセンサ３４、車速Ｖを検出する車速センサ３５等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。また、図示はしないが、ＥＣＵ３１には車両に搭載された自動変速機を変速制御するためのコントローラが接続されており、このコントローラから現在の自動変速機のギヤ段が入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ３１の出力側には、上述の各気筒の燃料噴射弁６及び点火コイル４、スロットル弁８、クラッチ機構２５等の各種出力デバイスが接続されている。ＥＣＵ３１は、各種センサ類からの検出情報に基づき燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度、クラッチ機構２５の断接などを演算し、それらの演算結果に基づき各種出力デバイスを駆動制御する。

基本的にクラッチ機構２５の断接制御は予め設定された制御マップに基づき実行されるが、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、エンジン運転中にはクラッチ機構２５の断接に応じて駆動力が頻繁に伝達・遮断されるため、これによるクラッチ機構２５や伝達機構（クランクギヤ１９、アイドラギヤ２１、バランサギヤ２３）の負荷を軽減するための対策が従来から要望されていた。そこで、本実施形態では、負荷軽減を目的としてクラッチ機構２５の断接を可能な限り低回転・低トルク域で行う対策を講じており、以下、そのためにＥＣＵ３１が実行する制御について説明する。

図３はＥＣＵ３１による加速値の算出処理を示す制御ブロック図、図４はＥＣＵ３１によるバランサ装置の駆動許可の判定処理を示す制御ブロック図である。バランサ装置の駆動許可の判定処理とは、停止状態にあるバランサ装置の駆動を開始してもよいか否か（クラッチ機構２５を接続してもよいか否か）を判定する処理である。
まず、図３に基づき加速値の算出処理について述べる。アクセルセンサ３４により検出されたアクセル開度θacc及びクランク角センサ３２のクランク角信号から求めたエンジン回転速度Ｎeに基づき、所定のマップからエンジン１が出力すべき目標トルクＴtgt（エンジン負荷に相当）が算出され、この目標トルクＴtgtから目標トルク変化率が算出される。

また、アクセル開度θaccからアクセル開度変化率が算出され、これらの目標トルク変化率及びアクセル開度変化率から運転者の加速意思が判定される。即ち、目標トルク変化率やアクセル開度変化率が増加側に変化しているときには運転者に加速意思があり、その変化が急激であるほど急加速を要求していると見なされる。
さらに運転者の加速意思、目標トルク変化率、及びアクセル開度変化率から車両の加速状態の継続中における加速値が算出される。加速値は、今後の車両の加速状態（緩急や継続時間等）がどのように変化するかを見込んだ指標として算出される。

次いで、図４に基づきバランサ装置の駆動許可の判定処理について述べる。まず、目標トルクＴtgt及びエンジン回転速度Ｎeに基づき後述する制御マップ（図７に示す）からバランサ駆動基本係数が算出される。バランサ駆動基本係数とは、目標トルクＴtgt及びエンジン回転速度Ｎeにより規定される現在のエンジン１の運転領域と相関する指標であり、このバランサ駆動基本係数に基づき定常的な観点からのバランサ駆動の要否を判定可能となる。

これと並行して、上記の手順で算出された加速値及び車速センサ３５により検出された車速Ｖに基づき、所定の制御マップからバランサ駆動加速係数が算出される。加速値を反映したバランサ駆動加速係数は、今後予測される車両の加速状態、ひいては今後のエンジン１の運転領域の高回転・高負荷側への推移を予測した指標となり、その値に基づき車両加速に伴う今後の推移を見込んだ過渡的な観点からのバランサ駆動の要否を判定可能となる。

但し、今後の車両の加速状態は車速Ｖの影響を受け、低車速域から加速を開始した場合ほどエンジン１の運転領域は高回転・高負荷域まで推移する可能性が高まるため、バランサ駆動加速係数の算出に車速Ｖを反映させている。
また、ギヤ段に基づき所定の制御マップからギヤ段補正係数が算出され、バランサ駆動加速係数にギヤ段補正係数が乗算される。車速Ｖと同様に、ギヤ段も車両の加速状態に影響を及ぼし、低ギヤ段で加速した場合ほどエンジン１の運転領域は高回転・高負荷域まで推移する可能性が高まることから、ギヤ段補正係数に基づく補正を行っている。

以上のようにして算出されたバランサ駆動基本係数とバランサ駆動加速係数とが比較され、何れの係数を採用するかが判定される。具体的には、より高回転・高負荷域のエンジン１の運転領域が導出される側の駆動係数が採用される（加速対応指令手段）。そして、採用された駆動係数に対応してバランサ装置の駆動が適宜許可されるのであるが、エンジン１の冷却水温が低い場合にはバランサ装置の駆動が禁止される。

そのために水温センサ３３により検出されたエンジン１の冷却水温Ｔwに基づき、冷却水温Ｔwが低温であるほど駆動禁止判定値として大きな値が算出される。そして、選択された駆動係数が駆動禁止判定値未満の場合にはバランサの駆動が禁止され（冷態切換禁止手段）、駆動係数が駆動禁止判定値以上の場合に限って係数に基づきバランサ装置の駆動が許可される。結果として冷却水温Ｔwが低い場合ほどバランサ装置の駆動が許可され難くなり、ある一定水温以下ではエンジン１の全運転領域においてバランサ装置の駆動が禁止される。

なお、このように冷却水温Ｔwに応じて駆動禁止判定値を設定することなく、所定の冷却水温Ｔw未満ではエンジン１の全運転領域でバランサ装置の駆動が禁止するようにしてもよい。
次に、以上の各制御ブロック図に基づきＥＣＵ３１により実行される制御フローについて説明する。

図５はＥＣＵ３１が加速値を算出するために実行する加速値算出ルーチンを示すフローチャート、図６はＥＣＵ３１が駆動許可を判定するために実行する駆動許可判定ルーチンを示すフローチャートである。
図５のフローチャートにおいて、ＥＣＵ３１はステップＳ２で目標トルクＴtgtを算出し、ステップＳ４で目標トルク変化率及びアクセル開度変化率を算出する。続くステップＳ６では目標トルク変化率及びアクセル開度変化率から運転者の加速意思を判定し、加速意思有りとしてＹes（肯定）の判定を下したときにはステップＳ８で加速状態フラグＦをセット（＝１）する。その後、ステップＳ１０で目標トルク変化率及びアクセル開度変化率の最大値を記憶し、ステップＳ１２で加速値を算出した後にルーチンを終了する。

一方、図６のフローチャートトにおいて、ＥＣＵ３１はステップＳ２２で目標トルクＴtgt及びエンジン回転速度Ｎeを読み込み、続くステップＳ２４でバランサ駆動基本係数を算出する。さらにステップＳ２６で加速状態フラグＦがセットされているか否かを判定し、判定がＮo（否定）のときにはステップＳ２８に移行し、バランサ駆動基本係数を採用する判定を下した後にステップＳ３０に移行する。

また、上記したステップＳ２６の判定がＹesのときにはステップＳ３２に移行して加速値を読み込み、続くステップＳ３４で加速値、車速Ｖ及びギヤ段に基づきバランサ駆動加速係数を算出する。続くステップＳ３６ではバランサ駆動加速係数がバランサ駆動基本係数よりも大であるか否かを判定し、判定がＮoのときにはステップＳ２８に移行する。また、ステップＳ３６の判定がＹesのときにはステップＳ３８に移行してバランサ駆動加速係数を採用する判定を下した後にステップＳ３０に移行する。

ステップＳ３０ではエンジン１の冷却水温Ｔwから駆動禁止判定値を算出し、続くステップＳ４０で上記したステップＳ２８で採用したバランサ駆動基本係数またはステップＳ３８で採用したバランサ駆動加速係数が駆動禁止判定値以上であるか否かを判定する。ステップＳ４０の判定がＮoのときにはステップＳ２２に戻り、判定がＹesのときにはステップＳ４２でバランサ駆動許可を下した後にルーチンを終了する。

次に、以上のＥＣＵ３１の処理によるバランサ装置の制御状況を説明する。
図７はバランサ装置の停止領域及び駆動領域が設定された制御マップを示す説明図である。
この図に示すように、エンジン回転速度Ｎe及び目標トルクＴtgtがそれぞれ所定値よりも低い領域（アイドルも含む）では、バランサ装置を停止状態に保持する停止領域が設定され、それよりもエンジン回転速度Ｎe及び目標トルクＴtgtが高い領域ではバランサ装置を駆動する駆動領域が設定されている。

双方の領域間でエンジン１の運転領域が頻繁に推移したときのバランサ装置の駆動・停止（クラッチ機構２５の断接）の繰り返しを防止すべく、双方の領域間にはヒステリシスが設定されている。このため、停止中のバランサ装置の駆動はエンジン１の運転領域が図中に実線で示す境界線を横切ったタイミングで実行され、駆動中のバランサ装置の停止はエンジン１の運転領域が図中に破線で示す境界線を横切ったタイミングで実行される。

そして、この図中に実線で示すバランサ装置の停止から駆動への切換を決定するための境界線が、上記したバランサ駆動基本係数として機能する。
例えば車両の定速走行時のように、比較的エンジン回転速度Ｎe及び目標トルクＴtgtが低域に保たれている運転領域では、元々の主運動系に起因する２次振動レベルが低く、バランサ装置による振動低減作用が無くても顕著なこもり音は発生しないため快適性は確保できる。その反面、このような運転領域では、高回転＆高トルク領域に比較するとバランサを駆動するためのエネルギーロスが相対的に大きいことから、燃費への影響が大である。

図７の制御マップでは、このようなエンジン運転領域が停止領域として設定されており、ＥＣＵ３１によりクラッチ機構２５が切断されてバランサ装置が停止状態に保持される（クラッチ制御手段）。よって、バランサ装置を駆動するためのエネルギーロスが回避されて燃費向上を達成することができる。また、副次的な効果として、伝達機構のギヤ音の低減及び各ギヤの磨耗抑制を図ることもできる。

また、エンジン回転速度Ｎeや目標トルクＴtgtが増加するとエンジン１の主運動系に起因する２次振動によりこもり音が顕著になるが、図７の制御マップでは、このようなエンジン運転領域が駆動領域として設定されており、ＥＣＵ３１によりクラッチ機構２５が接続されてバランサ装置が駆動される（クラッチ制御手段）。よって、エンジン１の主運動系による加振力が相殺されて、こもり音の抑制により快適性を保つことができる。

一方、エンジン１の運転領域が停止領域にあるときに運転者によりアクセル踏込みが行われると、アクセル開度θacc及びエンジン回転速度Ｎeの増加に伴い目標トルク変化率及びアクセル開度変化率が増加側に変化し、それらの値に基づき加速値が算出される（図５のステップＳ１２）。運転者の加速意思が判定されると（図６のステップＳ２６がＹes）、バランサ駆動加速係数が算出される（図６のステップＳ３４）。このバランサ駆動加速係数は、例えば図７中に実線及び破線の矢印で示すように、車両加速に伴う今後のエンジン１の運転領域の高回転・高トルク側への推移を予測したものとなる。

そして、バランサ駆動基本係数とバランサ駆動加速係数との比較に基づき、大の側の係数が採用される（図６のステップＳ２８，３６，３８）。
車両の加速状態がそれほど急激なものではなく、例えば図７中に破線の矢印で示すように、バランサ駆動加速係数として表される高回転・高トルク側への推移後の運転領域が停止領域に留まる場合（運転領域が図中に実線で示す境界を横切らない場合）には、バランサ駆動加速係数≦バランサ駆動基本係数と判定してバランサ駆動基本係数が採用され、バランサ装置が停止状態に保持される。

また、車両の加速状態が急激であり、図７中に実線の矢印で示すように、バランサ駆動加速係数として表される高回転・高トルク側への推移後の運転領域が駆動領域に突入する場合（運転領域が図中に実線で示す境界を横切る場合）には、バランサ駆動加速係数＞バランサ駆動基本係数と判定してバランサ駆動加速係数が採用され、バランサ装置の駆動が開始される（加速対応指令手段）。

即ち、急激な車両の加速によりバランサ駆動加速係数に基づきエンジン１の運転領域が駆動領域に突入すると予測される場合には、実際に駆動領域に突入する以前にいち早くバランサ装置の駆動が開始される。結果として、駆動領域に比較してより低回転・低トルク側の停止領域内でクラッチ機構２５が接続されることから、クラッチ機構２５自体への負荷も伝達機構への負荷も大幅に軽減でき、その信頼性の向上や故障防止を達成することができる。

また、駆動領域への突入によりエンジン回転速度Ｎe及び目標トルクＴtgtが増大するとエンジン１の主運動系による加振力は直ちに増大するが、一方で、クラッチ機構２５の機械的な応答性に起因して、バランサ装置の駆動開始により加振力が相殺され始めるには若干の遅れが生じる。このような遅れを防止するには、停止領域を縮小（駆動領域を拡大）してクラッチ機構２５の駆動開始のタイミングを早める必要があるが、停止領域の縮小は、上記したバランサ装置の停止による燃費面でのメリットを阻害してしまう。本実施形態によれば、駆動領域への突入以前にいち早くバランサ装置の駆動が開始されるため、停止領域を縮小することなく、こもり音の抑制と燃費向上とを高次元で両立させることができる。

また、車両の加速に伴うエンジン１の運転領域の推移をバランサ駆動加速係数として予測した上で、制御マップの特性に対応するバランサ駆動基本係数との比較に基づき、具体的にエンジン１の運転領域が駆動領域に突入するか否かを判定している。よって、バランサ装置の駆動・停止を的確に判定でき、ひいては駆動領域への突入により加振力の相殺が必要な場合に限って適切にバランサ装置を駆動することができる。この要因も、こもり音の抑制と燃費向上との両立に貢献する。

また、図７の制御マップはエンジン回転速度Ｎeのみならず目標トルクＴtgtに応じて設定されており、それに対応してバランサ駆動加速係数もエンジン回転速度Ｎeの増加のみならず目標トルクＴtgtの増加も考慮して算出される。よって、目標トルクＴtgtの増加により加振力の相殺が必要になった場合にも、適切にバランサ装置の駆動を開始してこもり音の抑制を図ることができる。但し、必ずしも目標トルクＴtgtを考慮する必要はなく、エンジン回転速度Ｎeのみに基づきバランサ装置の駆動・停止を行ってもよい。

また、図７の制御マップでは、停止領域と駆動領域との間にヒステリシスが設定されているため、双方の領域間でエンジン１の運転領域が頻繁に推移した場合であってもバランサ装置の駆動・停止の繰り返しが回避される。よって、クラッチ機構２５の無用な断接による消耗を未然に防止でき、この点も信頼性の向上や故障防止に貢献する。
また、エンジン１の冷却水温Ｔwが低温の場合には駆動禁止判定値に基づきバランサ装置の駆動を禁止しているため、エンジン１が負担を受け易い冷態時のバランサ装置の駆動を防止できる。この点はエンジン自体の信頼性の向上や故障防止につながる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、直列４気筒のＭＰＩエンジン１のバランサ装置に具体化したが、エンジン１の形式等はこれに限るものではなく、任意に変更可能である。
また上記実施形態では、目標トルク変化率やアクセル開度変化率に基づき運転者の加速意思を判定したが、これに限るものではない。例えば車両が加速する際に、自動変速機では運転者のアクセル踏込みに応じてキックダウンが実行され、手動変速機ではシフトダウンに先立ち運転者によりクラッチが切断されてギヤが切り換えられる。よって、自動変速機では変速制御用のコントローラから入力されるキックダウン情報に基づき加速意思を判定してもよいし、手動変速機ではクラッチの切断操作やギヤの切換操作に基づき加速意思を判定してもよい。

１エンジン（内燃機関）
１８クランクシャフト
２２バランサシャフト
２５クラッチ機構
３１ＥＣＵ（クラッチ制御手段、加速対応指令手段、冷態切換禁止手段）
３３水温センサ（温度検出手段）

Claims

アンバランスマスを有して内燃機関に回転可能に支持され、該内燃機関のクランクシャフトの駆動により機関回転に同期して回転して前記内燃機関の主運動系による加振力を相殺するバランサシャフトと、
前記クランクシャフトと前記バランサシャフトとの間に設けられ、接続及び切断に応じて前記クランクシャフトからの駆動力を前記バランサシャフトに伝達または遮断するクラッチ機構と、
前記内燃機関の回転速度が予め高回転側に設定された駆動領域にあるときに前記クラッチ機構を接続し、該内燃機関の回転速度が予め低回転側に設定された停止領域にあるときには前記クラッチ機構を切断するクラッチ制御手段と、
前記停止領域での前記クラッチ機構の切断中において運転者の加速意思を判定し、該加速意思有りと判定したときに前記クラッチ制御手段に前記クラッチ機構の接続を指令する加速対応指令手段と
を具備したことを特徴とする内燃機関のバランサ装置。
前記加速対応指令手段は、少なくとも運転者のアクセル操作に基づき前記内燃機関の回転速度の高回転側への推移を予測した加速係数を算出し、該加速係数に基づき前記内燃機関の回転速度が前記駆動領域に突入すると判定した場合に前記加速意思有りと見なす
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバランサ装置。
前記駆動領域は前記内燃機関の高負荷側に設定され、前記停止領域は前記内燃機関の低負荷側に設定され、
前記クラッチ制御手段は、前記内燃機関の回転速度と共に負荷に応じて前記駆動領域と前記停止領域とを判別する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバランサ装置。
前記駆動領域と前記停止領域との間にヒステリシスが設定されている
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関のバランサ装置。
前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度が低温側であるときに、前記加速対応指令手段が加速意思有りと判定している場合であっても前記クラッチ制御手段への前記クラッチ機構の接続指令を禁止する冷態切換禁止手段とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関のバランサ装置。