JP2831483B2

JP2831483B2 - 車体振動低減装置

Info

Publication number: JP2831483B2
Application number: JP7639191A
Authority: JP
Inventors: 裕司前田; 庸蔵中村; 茂栗山; 憲一中村; 裕三門向; 山門　　誠; 正夫福島; 景村上
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1991-04-09
Filing date: 1991-04-09
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH04311631A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車体振動低減装置に関
し、特に、複数の気筒を有するエンジンのアイドリング
作動時や低負荷作動時において各気筒の燃焼ばらつきに
起因して発生するエンジンのいわゆる０．５次振動を低
減し、トラック等の車両におけるアイドリング時等の乗
り心地性を改善した車体振動低減装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】トラック等の車両に搭載される複数の気
筒を有する例えばディーゼルエンジンでは、特にアイド
リング作動時に、各気筒の燃焼ばらつきに起因して発生
するいわゆる０．５次振動の影響が顕著になる。従来の
技術では、このような０．５次振動を低減させる手段は
特別に提案されていない。また類似した技術としては、
先に本出願人が提案したエンジンのトルク制御装置があ
る（特開昭第６３−２１２７２３号公報）。このトルク
制御装置は、運転時の燃焼圧力変動等に生じるトルク変
動を抑制し、これによりシリンダブロックの振動を低減
するようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した通り、従来の
技術ではトラック等の車両に搭載されたディーゼルエン
ジン等のアイドリング作動時に顕著に現れる０．５次振
動を低減させる装置は存在しない。一般的に、複数の気
筒を備えたエンジンの回転速度の波形特性は、気筒間で
燃焼状態のばらつきがある場合にはクランク角７２０°
に関して気筒数の数に等しい数の変動ピークを有する波
形となり、気筒間で燃焼状態のばらつきがない場合には
同じ負荷状態において前記変動ピークがなくなり、ほぼ
同じ高さの波形となる。ところで、燃焼状態を決める要
因の１つである燃料の供給量は、すべての気筒に関し常
に同じ量が供給されるわけではない。例えばガソリンエ
ンジンでは、気化器などでインテークマニホールドの形
状によって特定の気筒の燃料が少なくなることがあり、
またインジェクションで燃料を分配する場合においても
インジェクタの初期特性や経時変化に応じて燃料の流量
特性にばらつきが生じ、特定の気筒の燃料が少なくなる
ことがある。またディーゼルエンジンでも、噴射ポンプ
とインジェクタの流量特性にばらつきが生じるため、特
定気筒の燃料が少なくなることがある。このように複数
の気筒を有するエンジンでは気筒の燃料供給量がばらつ
くと気筒の間で燃焼状態のばらつきが発生し、これによ
って０．５次振動が発生する。具体的には、特定気筒の
燃焼が常に強かったりあるいは弱かったりすることによ
ってエンジンのトルクがばらつき、エンジンが車軸回り
のロール方向に加振される。例えば４気筒エンジンにお
いて、その回転速度が７５０r.p.m であるとすると、加
振周期は１６０ ms となり、その周波数は６．２５Hzと
なる。この周波数はエンジンのロール固有値に近い振動
周波数となるので、エンジンはロール方向に共振する。
またＦＲ車である場合には、エンジンだけではなく車体
までロール方向に共振する。このようにして、０．５次
振動が発生する。かかる０．５次振動はエンジンのアイ
ドリング作動時に乗員にとって特に顕著に感じられ、乗
員に対し非常な不快感を与え、車両の乗り心地を最悪な
ものとする。

【０００４】上記の乗り心地性の問題に対しては各気筒
ごとの燃料供給量のばらつきをなくせば、０．５次振動
をなくすことができ、乗り心地性を良くすることができ
る。例えばガソリンエンジンでは電子制御を用いて気筒
別に噴射量を調整する制御を行うことによりある程度
０．５次振動をなくすことができる。しかしながら、デ
ィーゼルエンジンでは電子制御が困難であり、従来、燃
料の気筒ごとの燃料供給量のばらつきの調整は、噴射ポ
ンプとインジェクタを組み合わせてその流量特性を調
べ、組み合わせを変更して再調整するという作業を繰り
返すことによって行っていた。このように燃料供給量の
ばらつきをなくすことにより０．５次振動をなくすとい
う装置構成は、効率が悪いと共に０．５次振動を有効に
低減させることができないという欠点を有していた。

【０００５】本発明の目的は、複数の気筒を有するエン
ジンのアイドリング作動時や低負荷時において０．５次
振動そのものを直接抑制し、０．５次振動を低減するこ
とができる車体振動低減装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の車体
振動低減装置は、複数の気筒を備えるエンジンに適用さ
れ、これらの気筒の間の燃焼状態のばらつきに起因して
前記エンジンに生じる振動を低減する車体振動低減装置
であって、前記気筒のそれぞれの燃焼状態を別々に検出
し、これらの検出信号により前記振動の周期に対応する
周期を有する燃焼ばらつき信号を生成する燃焼ばらつき
検出手段と、この燃焼ばらつき検出手段が出力する前記
燃焼ばらつき信号により前記振動を打ち消す特性を有す
る制御用周期波信号を生成する制御信号発生手段と、前
記エンジンの出力軸と動力伝達機構を介して接続され且
つ前記制御用周期波信号を供給されこれに基づき負荷ト
ルクを発生する補機とから構成される。本発明に係る第
２の車体振動低減装置は、前記第１の装置構成におい
て、前記燃焼ばらつき検出手段が、エンジン回転速度検
出手段と燃焼ばらつき演算手段とを含み、エンジン回転
速度検出手段は各気筒の燃焼の強さに比例して変化する
回転速度信号を出力し、前記燃焼ばらつき演算手段は前
記回転速度信号から各気筒の燃焼の強さに比例する燃焼
ばらつき信号を出力するように構成される。本発明に係
る第３の車体振動低減装置は、前記第１の装置構成にお
いて、前記燃焼ばらつき検出手段が、前記気筒ごとのエ
ンジン回転加速度を検出する手段によって構成される。
本発明に係る第４の車体振動低減装置は、前記第１〜第
３のいずれか１つの装置構成において、前記制御信号発
生手段が、前記周期波信号の位相を調整する手段と、前
記周期波信号の振幅を調整する手段を備え、これらの各
手段により前記周期波信号が前記振動の波形特性に対し
て逆の特性を有する波形となるように変化させるように
構成される。本発明に係る第５の車体振動低減装置は、
前記第４の装置構成において、前記位相調整手段が最初
に調整動作を行い、次に前記振幅調整手段が調整動作を
行うように構成される。本発明に係る第６の車体振動低
減装置は、前記第４の装置構成において、前記位相調整
手段で得られた位相と前記振幅調整手段で得られた振幅
は、前記制御信号発生手段に備えられる記憶手段に記憶
され、通常の振動低減制御ではこの記憶された値を用い
て前記周期波信号を生成し、前記各気筒の燃焼ばらつき
が予め設定された規定値以上となったときには前記制御
信号発生手段が位相と振幅について再調整を行うように
構成される。本発明に係る第７の車体振動低減装置は、
前記第１〜第６のいずれか１つの装置構成において、前
記制御用周期波信号が正弦波であることを特徴とする。
本発明に係る第８の車体振動低減装置は、前記第１〜第
６のいずれか１つの装置構成において、前記制御用周期
波信号がデューティ５０％の方形波であることを特徴と
する。本発明に係る第９の車体振動低減装置は、前記第
１〜第８のいずれか１つの装置構成において、前記補機
がオルタネータであることを特徴とする。本発明に係る
第１０の車体振動低減装置は、前記第９の装置構成にお
いて、前記オルタネータの界磁電流を制御することを特
徴とする。本発明に係る第１１の車体振動低減装置は、
前記第９の装置構成において、前記オルタネータの負荷
電流を制御することを特徴とする。本発明に係る第１２
の車体振動低減装置は、複数の気筒を備えるエンジンに
適用され、これらの気筒の間の燃焼状態のばらつきに起
因して前記エンジンに生じる振動を低減する車体振動低
減装置であって、前記振動の周期に対応する周期的変動
を含む燃焼ばらつき信号を検出する燃焼ばらつき検出手
段と、この燃焼ばらつき検出手段が出力する前記燃焼ば
らつき信号により前記振動に対応する波形を取出す振動
波形取出し手段と、前記振動波形取出し手段の出力信号
を用いて前記振動を打ち消す特性を有する制御用周期波
信号を生成する制御信号発生手段と、前記エンジンの出
力軸と動力伝達機構を介して接続され且つ前記制御用周
期波信号を供給されこれに基づき負荷トルクを発生する
補機とから構成される。本発明に係る第１３の車体振動
低減装置は、前記第１２の装置構成において、前記燃焼
ばらつき検出手段が前記エンジンで発生する前記振動の
影響を受ける車両構成部分であり、前記振動波形取出し
手段がフィルタ手段であることを特徴とする。

【０００７】

【作用】前述の第１〜第１１の本発明による車体振動低
減装置では、燃焼ばらつき検出手段で例えばエンジン回
転速度の変動を利用して気筒ごとの燃焼状態を検出し、
そのばらつきを求め、次に制御信号発生手段は得られた
燃焼ばらつき信号を用いて０．５次振動の周期を求め、
燃焼ばらつきを監視しながら位相と振幅を決定し最終的
に０．５次振動を打ち消すための正弦波等の制御用周期
波信号を発生し、この周期波信号で補機に負荷トルクを
発生させ、エンジンの０．５次振動を抑制する。前記第
１２及び第１３の本発明による車体振動低減装置では、
燃焼ばらつき検出手段で０．５次振動の影響を直接受け
る車両の部位から０．５次振動を含む振動要素を検出
し、振動波形取出し手段で０．５次振動成分の波形を取
出し、この波形に基づいて制御信号発生手段で０．５次
振動を打ち消すための制御用周期波信号を発生し、この
周期波信号で補機に負荷トルクを発生させ、エンジンの
０．５次振動を抑制する。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【０００９】図１は本発明に係る車体振動低減装置の構
成を原理的に示すブロック図、図２は同車体振動低減装
置の構成を具体的に示す図である。

【００１０】図１に示すように、車体振動低減装置は、
複数の気筒を有するエンジン１のクランク角にそれぞれ
同期する、燃焼トルクが最大となる角度を挾む±７２０
°／４Ｎ（Ｎは気筒数を意味する）の角度以内の２つの
区間のそれぞれに対応する区間パルス信号Ｓ１、及び気
筒判別信号Ｓ２を発生するクランク角信号発生装置２
と、２つの区間パルスによってエンジン１の回転速度を
検出する回転速度検出装置３と、回転速度検出装置３が
出力する回転速度に係る信号Ｓ３の変化に基づいて複数
の気筒の各気筒ごとの燃焼ばらつき状態を判定する演算
処理装置４と、演算処理装置４が前記の燃焼状態の判定
に基づいて作成した制御信号Ｓ４に同期させてエンジン
１のクランク軸に負荷を発生させる負荷トルク発生装置
５とから構成される。前記エンジン１はガソリンエンジ
ンやディーゼルエンジンなど任意な形式のエンジンであ
る。エンジン１の気筒数も任意であり、例えば４気筒で
あるときには前記２つの区間パルスは最大燃焼トルクを
発生する角度の±４５°以内に発生することになる。演
算処理装置４はバックアップメモリ６を備えており、こ
のメモリには予め用意された各種データや演算処理装置
４で算出された所定のデータが記憶される。負荷トルク
発生装置５としては、エンジン１のクランク軸と動力伝
達機構で連結された各種補機のいずれか１つが使用さ
れ、この実施例では、負荷トルク制御装置５として制御
性の良いオルタネータを用いて説明する。オルタネータ
を負荷トルク制御する場合には、界磁電流制御方式と発
電電流制御方式を用いることができるが、ここでは界磁
電流制御方式で説明する。なお界磁コイルのインダクタ
ンスが大きいことに起因する応答性の低下は、印加され
る電圧を高くすることにより解決する。図２は負荷トル
ク発生装置５としてオルタネータ５Ａを使用した車体振
動低減装置の具体的構成の例を示す。

【００１１】図２において１０はクランク軸に固定され
たクランクプーリ、１１はクランクプーリ１０とベルト
１２で連結されたプーリであり、プーリ１１の回転中心
はオルタネータ５Ａのロータコイル１３回転中心と軸１
４で連結されている。クランク軸の回転はクランク角信
号発生装置であるクランク角センサ２ａで検出され、そ
の検出信号は演算処理装置４に入力される。オルタネー
タ１３で発生した交流電流は整流器１５で整流され、バ
ッテリ１６とＩＣレギュレータ１７とパワー部１８に供
給される。ＩＣレギュレータ１７は入力電圧を調整して
界磁巻線１９に所要の界磁電流を供給する。パワー部１
８は演算処理装置４で算出された前記制御信号Ｓ４を所
要のレベルまで昇圧し、これを界磁巻線１９に供給す
る。このようにして、オルタネータ５Ａは負荷トルク発
生装置として作用する。

【００１２】図１に示された構成に基づく車体振動低減
装置の動作を図３〜図５を参照して説明する。エンジン
１の各気筒の燃料供給量にばらつきが存在すると各気筒
の燃焼状態にばらつきが生じ、このため、エンジン１の
トルクがばらつくため、エンジン回転速度も各気筒の燃
焼状態のばらつきに応じて変動する。これをエンジン回
転速度（Ｎｅ）の変化で示すと図３（Ａ）のようにな
る。この図示例ではエンジン１は４気筒であると仮定し
ている。図３（Ａ）で明らかなように、エンジン回転速
度の変化ではクランク角７２０°の範囲において気筒数
に等しい４つの変動ピークを有する波形となっている。
このエンジン回転速度波形において、各気筒ごとに回転
速度の極大値Ｎ_Tnと極小値Ｎ_Bnとが定義される。ここ
で、ｎは１〜４の整数である。このエンジン回転速度の
変化において、極大値Ｎ_Tnと極小値Ｎ_Bnを用いて気筒ご
との変動係数α_n＝Ｎ_Tn−Ｎ_Bn（ｎ＝１〜４）を計算す
ると図３（Ｂ）の如くなる。この変動係数α_nの変化に
基づけば図３（Ｃ）に示す如き周期的な加振力がエンジ
ン１において発生していることを想定することができ、
更にこの周期的加振力によって図３（Ｄ）に示されるよ
うにエンジン１における０．５次振動成分を正弦波とし
て想定することができる。実際上図３（Ｂ）のα_nによ
って知ることのできるエンジン１における０．５次振動
の正確な情報は周期のみであり、位相や振幅について
は、正確に知ることはできない。以上のように、エンジ
ン１から検出されるエンジン回転速度Ｓ３に基づいて変
動係数α_nを計算すると、０．５次振動を予想すること
ができる。

【００１３】演算処理装置４による０．５次振動を低減
するための制御手順を図４及び図５のフローチャートに
基づき説明する。最初のステップ３１では、アイドルス
イッチがオン状態であるか否かが判定され、エンジン１
がアイドリング状態でないときには処理２が実行され
（ステップ３３）、アイドリング状態であるときにはエ
ンジン１の冷却水の温度が８０℃以上であるか否かが判
定される（ステップ３２）。ステップ３３の処理２の内
容はステップ３６で実行される処理内容と同じである。
すなわち、アイドリング状態でないときにはバックアッ
プメモリ６に予め用意されたＡＬＴ（オルタネート）制
御値によってＡＬＴ制御が行われる。ステップ３２にお
いて、水温が８０℃より低いときにはステップ３３に移
行してＡＬＴ制御を行い、水温が８０℃以上であるとき
にはステップ３４に移って処理１を実行する。判断ステ
ップ３１，３２によれば、アイドリング状態であり且つ
暖気運転後であるという条件の下で本発明に係る振動低
減制御が行われる。処理１では、前記α_n（ｎ＝１〜
４）を検出し、α_nのばらつきを算出する。処理１に関
する詳細な内容は図５のフローチャートに示される。

【００１４】ステップ３４における処理１では、各気筒
ごとにその燃焼ばらつき状態をエンジン回転速度の変化
に基づいて検出するため、前述した通り変動係数α_nを
算出する。前記２つの区間パルスのパルス幅を計測して
エンジン回転速度を求め、回転速度変化の高い値である
ピーク側をＮ_Tとし、低い側をＮ_Bとする。図５に示す
ように、ステップ５１では４つの処理が実行される。す
なわち、エンジン回転速度Ｎ_TnとＮ_Bnが読込まれ、変動
係数α_n＝Ｎ_Tn−Ｎ_Bnが計算され、各気筒のナンバー
（Ｎｏ．）を気筒判別信号Ｓ２を用いて判別し、気筒ご
とに求めたα_nをαテーブルに収納し記憶する。このよ
うにして、各気筒についての変動係数α _nが求められ
る。次のステップ５２では４つの気筒についてステップ
５１が実行された否かを判断し、更に次のステップ５３
では規定回数分、変動係数α_nが求められた否かを判定
する。この規定回数としては前記図３（Ａ）のエンジン
回転速度において例えば５周期が設定され、この結果ス
テップ５１〜５３により当該５周期分における４つの気
筒の変動係数（全部で２０個の変動係数データ）を算出
し、バックアップメモリ６のαテーブルに記憶する。次
に、２０個の前記変動係数α_nをαテーブルが読み出し
て、気筒ごとの平均値、すなわち、

【００１５】

【数１】

【００１６】を計算する（ステップ５４）。更に次のス
テップ５５では、次式、

【００１７】

【数２】

【００１８】を計算することにより、α_nのばらつきσ
を計算する。このようにしてα_nに関する気筒ごとのば
らつきσを制御指標として０．５次振動低減に関する以
下の制御が実行される。

【００１９】図４のステップ３４における処理１でα_n
のばらつきσが求められると、次にはこのσが規定値ｘ
よりも大きいか否かが判定される（ステップ３５）。こ
の規定値ｘは負荷の状態に対応して決められた値であ
る。ばらつきσが規定値ｘよりも小さいときにはステッ
プ３６で処理２が実行され、規定値ｘよりも大きいとき
にはステップ３７〜４４が実行される。ステップ３６で
は０．５次振動が抑制されているのでバックアップメモ
リ６に入っているＡＬＴ制御値データを用いてＡＬＴ制
御を実行・継続する。一連のステップ３７〜４４は、
０．５次振動が大きく発生しているのでこれを低減する
調整制御を実行するためのステップを示している。

【００２０】図４のステップ３７〜４４と図３（Ｅ）に
示された制御信号（負荷トルクはこの信号に対応する）
の波形を参照して、振動低減制御の手順について説明す
る。前述した通り変動係数α_nが算出されると、エンジ
ン１で発生する０．５次振動の周期を知ることができ
る。そこで、演算処理装置４はこの周期情報を用いて当
該周期を有する正弦波を制御信号Ｓ４として出力しオル
タネータ５Ａに与える（図３（Ｅ）の上段に示す波
形）。調整前の波形では周期は正しく与えられている
が、振幅と位相は適当に与えられている。但し、振幅は
できるだけ小さい振幅として与えられる。次に先ず制御
信号Ｓ４の位相θを調整する（ステップ３７〜３９）。
位相の調整では、先ず位相θを所定量ずらし、処理１に
よりそのときのα_nのばらつきを求めて記憶し（ステッ
プ３８）、かかる操作を、位相を前記所定量づつずらし
ながら行い、１周期分行う。そして記憶したα_nの複数
のばらつきの中において、ばらつきが最も小さい値とな
る箇所の位相を最適な位相θとしてバックアップメモリ
６に最終的に記憶する（後述するステップ４３におい
て）。ばらつきの最小値は、ステップ３９による判定に
よって得ることができる。こうして得られた位相調整後
の制御信号の波形を、図３（Ｅ）の中段に示す。次に、
制御信号の振幅Ａを調整する（ステップ４０〜４２）。
振幅の調整では、最初振幅を小さい値に設定しておき、
振幅を所定量づつ増していく（ステップ４０）。振幅を
増す度にステップ４１で前記処理１を実行し、α_nのば
らつきを計算する。そして得られたα_nがそれ以前に求
めたすべてのばらつきに比較して最小値であるか否かを
判定する（ステップ４２）。以上の操作をステップ４２
で最小値が求められるまで繰返し行う。振幅を次第に大
きくしていくと、ばらつきは段々小さくなるが、その変
化において限界の振幅になった時、その時の振幅Ａを最
適値として、バックアップメモリ６の中に最終的に記憶
する（後述するステップ４３において）。こうして得ら
れた振幅調整後の制御信号の波形を図３（Ｅ）の下段に
示す。

【００２１】前記の各処理によって得られた最適値の前
記位相θと振幅Ａはステップ４３においてＡＬＴ制御値
としてバックアップメモリ６に記憶される。なお記憶時
期はこれに限定されず、実際上どの段階で記憶してもか
まわない。またステップ４３では、最終的な制御信号の
波形が得られた時の振幅調整での最終的な最小値のばら
つきσを前記規定値ｘとして設定・記憶する。前記ステ
ップ３５で明らかなように、この規定値ｘによって今後
の経時変化で制御信号が不適当になったか否かを判定す
るのに使用する。ステップ４４では、ステップ３６と同
様に処理２が実行され、バックアップメモリ６に記憶さ
れたＡＬＴ制御値θとＡを用いて制御信号Ｓ４を出力さ
せ、オルタネータ５Ａに負荷トルクを発生させ、エンジ
ン１で発生する０．５次振動を低減する。図３（Ｅ）の
下段に示された最終的な制御信号すなわち調整終了後の
負荷トルクの波形は、図３（Ｄ）で示された０．５次振
動の波形に対して完全に逆の波形となっているので、
０．５次振動はほとんど打ち消され、図３（Ｆ）に示す
ように調整後の変動係数α_nはほぼ一定となる。

【００２２】ステップ４４の終了後にはステップ３４に
戻り、処理１が実行され、α_nのばらつきをチェック
し、ばらつきが規定値ｘ（＝σ）に対し例えば１０％増
加している場合にはステップ３７〜４４を実行して再調
整を行う。すなわち、経時変化に対し学習制御を行う。
ステップ３４の処理１で得られたばらつきが規定値ｘに
対し所定条件を満たしているときには前記調整によって
得られバックアップメモリ６に記憶されたＡＬＴ制御値
を用いて制御信号を発生し、オルタネータ５Ａに与え、
振動低減の制御を行う。

【００２３】図６は他の実施例を示し、図３と同様な図
である。図６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），
（Ｆ）は前記図３の（Ａ）〜（Ｄ），（Ｆ）とそれぞれ
同じである。この実施例で異なる点は図３の（Ｅ）に示
されるように制御信号としてデューティ５０％の方形波
を用いる点である。この方形波は周期がエンジンサイク
ルの１サイクルとし、位相と振幅の調整に仕方は前記実
施例において正弦波で説明した場合と同じである。振幅
の調整においてその最大値を制限された場合には、この
方形波によれば０．５次振動が強いため振動抑制効果が
高くなるという利点を有する。

【００２４】以上の実施例では、エンジン１で発生する
０．５次振動をエンジン回転速度によって検知し、周期
的信号を利用して逆位相の０．５次振動波形を制御信号
として生成し、これに対応する負荷トルクを補機で発生
させ、０．５次振動を低減するように構成される。

【００２５】図７は振動低減制御の他の実施例を説明す
るためのフローチャートを示す。この実施例による振動
低減制御では、制御の手順が簡易化されるという特徴を
有している。図７に示される処理フローは７２０°／Ｎ
（Ｎは気筒数）ごとに実行される。図７においてステッ
プ６１，６２，６３は図５で説明したステップ５１，５
２，５３の内容とそれぞれ同じである。ステップ６２と
６３において条件が満たされたとき、すなわち規定回数
につき全気筒の変動係数α_nを求めた後ステップ６４に
移行する。ステップ６４ではその時点で既に振動低減制
御が行われているか否かを調べ、制御中であればステッ
プ６８で本制御の前後の回転速度変化を調べ、ステップ
６９でその制御の効果が不十分であると判定したときに
は、後述する制御信号のパルス幅Ｐ_Wを、

【００２６】

【数３】Ｐ_W≦｛設定されたＰ_Wの最大値｝の範囲内で一定値ΔＰ_Wを増やして制御を継続する。ス
テップ６４で制御中でないと判定されたときには、各気
筒ごとの回転速度の変動係数α_nをバックアップメモリ
６のαテーブルから規定回数分取出し、その平均値を各
気筒ごと算出する（ステップ６５）。ステップ６６と６
７では、気筒ごとの回転速度変化分の平均値に基づき燃
焼の弱い気筒、あるいは燃焼の強い気筒の有無を調べ
る。その結果燃焼の弱い気筒に存在すればステップ７０
で後述する制御タイミングｔ１又はｔ２を設定し、一
方、燃焼が強い気筒が存在すればステップ７１で制御タ
イミングｔ３を設定し、これらのタイミングでオルタネ
ータ５Ａに対しパルス幅Ｐ_Wの制御信号を出力する。

【００２７】図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞ
れ、エンジン回転速度の変化と前記ステップ７０又は７
１で出力される制御信号のタイミングを対比して示した
ものである。図８（Ａ）は、燃焼が弱いと判定された気
筒が存在するときに、その気筒の爆発上死点からエンジ
ンロール固有値の１／２周期に相当する時間ｔ１後に、
負荷トルクの中心が来るように制御を行う場合である。
この制御量（パルス幅Ｐ_W）は燃焼の落ち込み量に応じ
て変えるが、この落ち込みはステップ６５で平均値を基
に検出したものであるから、たまに燃焼の落ち込みがあ
っても、平均的に落ち込んでいれば同じ制御量で制御す
ることになる。これは、エンジンがロール方向に共振し
ているときには、常に同じように負荷を与えた方が制御
効果が大きいからであり、このタイミングで制御を行う
とエンジン１は、一度大きく振動しても、元の位置に戻
ってくるところで逆の方向に力が働くため、振動が抑制
される。

【００２８】図８（Ｂ）は、或る特定気筒の燃焼が弱い
と判定された場合に、その気筒から３６０°後に相当す
る時間ｔ２後に、気筒の爆発トルクを弱める方向に負荷
トルクを発生させ、０．５次振動を１次振動に変化させ
る場合である。この場合には振動周期が早くなるので、
振動の振れ幅が小さくなり、更に共振していたものも共
振しなくなる。この原理からすると、エンジン１の気筒
数が４気筒以上の場合には、３６０°に拘らず振動次数
を高めるように加振するなら、何度でも良いが、負荷ト
ルクの発生頻度はなるべく少ない方が、エンジンの負荷
が小さくてすむので、好ましい。制御量は落ち込みの平
均値に応じて定める点は前記の図８（Ａ）の制御方法と
同じである。

【００２９】図８（Ｃ）は、或る気筒の燃焼が強いと判
定された場合の制御を示す。このときの制御タイミング
ｔ３は、当該気筒の爆発に合わせて負荷トルクを発生す
るように定められ、これによって強く燃焼している気筒
の爆発力を直接弱めて０．５次振動を抑制する。

【００３０】なお、燃焼状態の検出は所定角度（ｐ°）
ごとに検出したエンジン回転速度型その変動係数α_nを
求めて行ったが、ｐ°回転する時間をＴとしたときα_n
／Ｔなる加速度を見て燃焼状態を調べることもできる。
しかし、本実施例では、アイドリング状態のような速度
変化のない場合の振動を問題としているから、Ｔ＝一定
としてもα_nによって燃焼状態を見ても効果に変りはな
い。

【００３１】図９は、一例として弱い燃焼の気筒が存在
するときに、図８（Ａ）の方法で制御したときのエンジ
ン回転速度、エンジン振動、フロア振動、回転速度変動
値、制御信号（負荷トルク）の実測値を示すものであ
る。エンジン回転速度とフロア振動に付いては、本発明
による制御を実施しない場合を実線、行った場合を破線
で示している。この例から明らかなようにフロア振動が
大幅に抑制されている。

【００３２】以上の説明で明らかなように、前記図７〜
図９に基づいて説明された実施例では、エンジン１にお
いて発生する０．５次振動の発生パターンをエンジンの
回転速度の変化から検知し、その発生パターンに応じた
タイミングで当該振動をキャンセルするためのトルクを
負荷トルク発生装置において発生させるように構成され
ている。

【００３３】次にエンジン１で発生する０．５次振動の
他の検出方法を説明する。前記の各実施例ではエンジン
回転速度の変化を用いて０．５次振動についての情報を
得るように構成した。０．５次振動については図１０及
び図１１に示すようにエンジン１及び車体７１における
０．５次成分を含む各部位から取出すことが可能であ
る。図１０中４つの７２は車輪を示す。図１０におい
て、２つの波形を示すＤ１は、既に説明したエンジン回
転速度の変動波形（上段）を用いて演算処理によりＯ．
５次振動の波形７３を取出すことを示している。Ｄ２は
筒内圧力センサ７４を用いて筒内圧力の気筒ごとの平均
を表す波形７５を求め、更に演算処理を施すことにより
０．５次振動を取出すことを示している。Ｄ３はエンジ
ン１に設けられたノックセンサ等の振動センサ７６を用
いてエンジン振動７７を検出し、更にフィルタを用いて
０．５次振動を取出すことを示している。Ｄ４はエンジ
ン１に設けられたマウント７８（荷重センサが内蔵され
る）や車体７１に取り付けられた車高センサ等の振動セ
ンサ７９を用いてマウント振動又はフロア振動８０を検
出し、これにフィルタを用いて、０．５次振動を取出す
ことを示している。前記のように前記の各部位はエンジ
ン１で発生する０．５次振動の影響を受け、その成分を
含んでいるため、これらにより、当該振動に係る情報を
検出し、０．５次振動成分を取出すことができる。

【００３４】図１１では０．５次振動の検出手段として
他の例を示している。Ｄ５は前記オルタネータ５Ａの発
電電流１８の波形を利用し、フィルタを用いて０．５次
振動を取出すようにしたものである。オルタネータ５Ａ
の駆動軸はエンジン１のクランク軸に連結されているた
め、その発電電流の中には０，５次振動の成分が含まれ
ている。従ってオルタネータの発電電流を用いれば０．
５次振動を取出すことができる。同様に、Ｄ６に示すよ
うにバッテリ８２の端子はオルタネータ５Ａの出力端子
と接続されているために、バッテリ端子の電圧変動８３
を用いても０．５次振動成分を取出すことができる。

【００３５】前述した０．５次振動検出方法においてフ
ィルタを用いて直接に０．５次振動成分の波形を検出で
きる構成を有する場合には、前記実施例の如く演算処理
装置４において燃焼状態のばらつきを計算するを必要は
なく、０．５次振動を打ち消すための逆位相の波形を有
した制御信号を直接的に作ることができる。

【００３６】図１２〜図１５は制御信号Ｓ４でオルタネ
ータ５Ａに与えられる制御量Ｃの決定方法を示してい
る。制御量Ｃの定め方を詳細に述べると、制御量Ｃは少
なくとも４つの制御量要素Ｃ₁〜Ｃ₄と比例定数ｋによ
って、例えば次の式、

【００３７】

【数４】Ｃ＝ｋ（Ｃ₁＋Ｃ₂＋Ｃ₃＋Ｃ₄）によって与えられる。制御量Ｃ₁は図１２に示されるよ
うにエンジン回転速度と加振力検出量一定ラインとによ
って決まる制御量であり、制御量Ｃ₁マップに従って与
えられる。制御量Ｃ₂は図１３に示されるようにエンジ
ン回転速度とエンジン負荷一定ラインとによって決まる
制御量であり、制御量Ｃ₂マップに従って与えられる。
制御量Ｃ₃は図１４に示されるようにエンジン燃焼温度
Ｔ_fに対応して決まる制御量であり、更に制御量Ｃ₄は
図１５に示されるようにオルタネータ温度Ｔ_Aに対応し
て制御量である。このように、演算処理装置４において
エンジン回転速度の変化等を基準にして０．５次振動を
検出し、これを抑制する目的で生成された制御信号Ｓ４
によって与えられる制御量Ｃは、エンジン１の運転状態
の変化に対応して適宜に調整されたものとなっている。
但しエンジンに応じて任意の制御量Ｃを選択できるよう
に構成することも可能である。

【００３８】図１６は、負荷トルク発生装置５として使
用することができる他の補機の例を示す。図１６におい
て、１は前述したエンジンであり、１０はエンジン１の
クランク軸に固設された前記クンクプーリである。本発
明に係る車体振動低減装置の負荷トルク発生装置として
は、図１６で明らかなように、前記オルタネータ５Ａ以
外にクランクプーリ１０と動力伝達機構とで連結された
パワーステアリングモータ５Ｂ、オイルポンプ５Ｃ、エ
アコンのコンプレッサ５Ｄ、ウォータポンプ５Ｅなどの
補機を用いることができる。なお各補機において図１６
中Ｔ_ALTはオルタネータの負荷トルク、Ｔ_PSはパワース
テアリングモータの負荷トルク、Ｔ_OI _Lはオイルポン
プの負荷トルク、Ｔ_COMPはコンプレッサの負荷トルク、
及びＴ _WATはウォータポンプの負荷トルクをそれぞれ
示しており、これらは各補機の発生トルクを意味する。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば次の効果が生じる。

【００４０】エンジン回転速度などの変動に基づいて各
気筒の燃焼の強弱のばらつきを検出し、この燃焼状態の
のばらつきに基づいてエンジンで発生する０．５次振動
の周期情報を取出し、この周期情報に基づいて当該振動
を打ち消すための制御用周期波信号を発生させ、その位
相と振幅を、前記燃焼状態のばらつきが小さくなるよう
に調整し、前記周期波信号で補機に負荷トルクを発生さ
せるようにしたため、０．５次振動を有効に抑制するこ
とができ、これにより車両の横揺れをなくし、特にエン
ジンのアイドリング作動時等における乗り心地を良好な
ものにすることができる。

【００４１】また、エンジンで発生する０．５次振動の
影響を受ける車両の部位から当該振動成分を含む信号を
取出し、この信号から前記０．５次振動成分を検出し、
この検出情報に基づき制御用周期波信号を発生し、補機
に０．５次振動を打ち消す負荷トルクを発生させるよう
にしたため、０．５次振動を有効に抑制することがで
き、前記と同様な効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る車体振動低減装置の
原理的構成を示すブロック図である。

【図２】同車体振動低減装置の具体的構成を示す構成図
である。

【図３】振動低減の制御方法を説明するための波形図で
ある。

【図４】第１実施例に係る車体振動低減装置の動作を説
明するためのフローチャートである。

【図５】燃焼状態のばらつきを求める演算を示すフロー
チャートである。

【図６】第２の実施例を示す図３と同様な図である。

【図７】第３の実施例を示すフローチャートである。

【図８】第３の実施例における制御タイミングを説明す
るためのタイミングチャートである。

【図９】第３実施例による制御効果の説明図である。

【図１０】０．５次振動の他の検出方法を示す説明図で
ある。

【図１１】０．５次振動の他の検出方法を示す説明図で
ある。

【図１２】制御量Ｃ₁の決定方法を説明するための図で
ある。

【図１３】制御量Ｃ₂の決定方法を説明するための図で
ある。

【図１４】制御量Ｃ₃の決定方法を説明するための図で
ある。

【図１５】制御量Ｃ₄の決定方法を説明するための図で
ある。

【図１６】負荷トルク発生装置として使用可能な他の補
機の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１エンジン２クランク角信号発生装置３回転速度検出装置４演算処理装置５負荷トルク発生装置５Ａオルタネータ６バックアップメモリ

フロントページの続き (72)発明者栗山茂茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者中村憲一茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者門向裕三茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者山門誠茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者福島正夫神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者村上景神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭63−212723（ＪＰ，Ａ) 特開平２−241929（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−153529（ＪＰ，Ａ) 特開平３−178599（ＪＰ，Ａ) 特開平３−36981（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 75/06 F02D 29/06 F02D 45/00 364

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の気筒を備えるエンジンに適用さ
れ、これらの気筒の間の燃焼状態のばらつきに起因して
前記エンジンに生じる振動を低減する車体振動低減装置
であって、前記気筒のそれぞれの燃焼状態を別々に検出
し、これらの検出信号により前記振動の周期に対応する
周期を有する燃焼ばらつき信号を生成する燃焼ばらつき
検出手段と、この燃焼ばらつき検出手段が出力する前記
燃焼ばらつき信号により前記振動を打ち消す特性を有す
る制御用周期波信号を生成する制御信号発生手段と、前
記エンジンの出力軸と動力伝達機構を介して接続され且
つ前記制御用周期波信号を供給されこれに基づき負荷ト
ルクを発生する補機とからなることを特徴とする車体振
動低減装置。
【請求項２】請求項１記載の車体振動低減装置におい
て、前記燃焼ばらつき検出手段は、エンジン回転速度検
出手段と燃焼ばらつき演算手段とを含み、前記エンジン
回転速度検出手段は各気筒の燃焼の強さに比例して変化
する回転速度信号を出力し、前記燃焼ばらつき演算手段
は前記回転速度信号から各気筒の燃焼の強さに比例する
前記燃焼ばらつき信号を出力することを特徴とする車体
振動低減装置。
【請求項３】請求項１記載の車体振動低減装置におい
て、前記燃焼ばらつき検出手段は、前記気筒ごとのエン
ジン回転加速度を検出する手段によって構成されること
を特徴とする車体振動低減装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の車
体振動低減装置において、前記制御信号発生手段は、前
記周期波信号の位相を調整する手段と、前記周期波信号
の振幅を調整する手段を備え、これらの各手段により前
記周期波信号が前記振動の波形特性に対して逆の特性を
有する波形となるように変化させることを特徴とする車
体振動低減装置。
【請求項５】請求項４記載の車体振動低減装置におい
て、前記位相調整手段が最初に調整動作を行い、次に前
記振幅調整手段が調整動作を行うことを特徴とする車体
振動低減装置。
【請求項６】請求項４記載の車体振動低減装置におい
て、前記位相調整手段で得られた位相と前記振幅調整手
段で得られた振幅は、前記制御信号発生手段に備えられ
る記憶手段に記憶され、通常の振動低減制御ではこの記
憶された値を用いて前記周期波信号を生成し、前記各気
筒の燃焼ばらつきが予め設定された規定値以上となった
ときには前記制御信号発生手段が位相と振幅について再
調整を行うように構成されることを特徴とする車体振動
低減装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の車
体振動低減装置において、前記制御用周期波信号は正弦
波であることを特徴とする車体振動低減装置。
【請求項８】請求項１〜６のいずれか１項に記載の車
体振動低減装置において、前記制御用周期波信号はデュ
ーティ５０％の方形波であることを特徴とする車体振動
低減装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載の車
体振動低減装置において、前記補機はオルタネータであ
ることを特徴とする車体振動低減装置。
【請求項１０】請求項９記載の車体振動低減装置にお
いて、前記オルタネータの界磁電流を制御することを特
徴とする車体振動低減装置。
【請求項１１】請求項９記載の車体振動低減装置にお
いて、前記オルタネータの負荷電流を制御することを特
徴とする車体振動低減装置。
【請求項１２】複数の気筒を備えるエンジンに適用さ
れ、これらの気筒の間の燃焼状態のばらつきに起因して
前記エンジンに生じる振動を低減する車体振動低減装置
であって、前記振動の周期に対応する周期的変動を含む
燃焼ばらつき信号を検出する燃焼ばらつき検出手段と、
この燃焼ばらつき検出手段が出力する前記燃焼ばらつき
信号により前記振動に対応する波形を取出す振動波形取
出し手段と、前記振動波形取出し手段の出力信号を用い
て前記振動を打ち消す特性を有する制御用周期波信号を
生成する制御信号発生手段と、前記エンジンの出力軸と
動力伝達機構を介して接続され且つ前記制御用周期波信
号を供給されこれに基づき負荷トルクを発生する補機と
からなることを特徴とする車体振動低減装置。
【請求項１３】請求項１２記載の車体振動低減装置に
おいて、前記燃焼ばらつき検出手段は前記エンジンで発
生する前記振動の影響を受ける車両構成部分であり、前
記振動波形取出し手段はフィルタ手段であることを特徴
とする車体振動低減装置。