JP2878494B2 - 内燃機関の振動低減制御装置 - Google Patents

内燃機関の振動低減制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各気筒の燃焼のばらつ
きに起因するトルク脈動により発生する内燃機関のアイ
ドリング時での低周波数振動を低減し、車両の乗り心地
を改善するための振動低減制御装置に係り、特にディー
ゼルエンジンの低周波数振動を低減するのに好適な内燃
機関の振動低減制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、ガソリンエンジンやディーゼル
エンジンなどの内燃機関では、各気筒の燃焼のばらつき
に起因して発生するエンジンの低周波数振動の影響が、
特にアイドリング時に顕著になる。そこで、発電機など
のエンジンで駆動されている補機に、エンジンのトルク
脈動と反対のトルク脈動を発生させ、エンジンのトルク
脈動を打消し、低周波振動を軽減する技術が従来から種
々提案されており、その例を特開昭63ー212723
号公報や特開昭63−297744号、それに特開昭6
3−314346号の公報に見ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
アイドリング状態でのエンジンの運転状態が比較的急激
に変化した場合について配慮がされておらず、充分な低
周波数振動低減の点で問題があった。つまり、自動車用
のエンジンなどでは、例えばカークーラなど、アイドリ
ング時でも使用され、しかもかなり大馬力を吸収する補
機の種類が増し、この結果、このような補機での運転状
態の変化によりエンジンのアイドリング時での負荷が変
化し、これに起因してエンジンの振動状態の急変が生
じ、上記した補機によるトルク脈動制御位相が外れ、従
って、上記した従来技術では、充分な振動低減が得られ
なくなってしまうのである。
【0004】本発明の目的は、アイドリング状態でのエ
ンジンの運転状態の変化にもかかわらず、常に充分な振
動の低減が可能な内燃機関の振動低減制御装置を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の本発明では、エンジンの振動位相を常時監視
し、それが急変したときには、補機によるトルク脈動制
御位相を急変前の位相のままに保持する手段を設けたも
のであり、第2の本発明では、エンジンの運転状態が所
定量以上変化したときには、補機によるトルク脈動制御
を一時的に停止させる手段を設けたものである。
【0006】
【作用】上記手段は、エンジンの運転状態の急変に伴う
不規則な制御位相にまで、補機によるトルク脈動制御が
追従してしまうのを抑えるように働き、この結果、付加
的な振動発生が低減され、低周波数振動を充分に抑制す
ることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明による内燃機関の振動低減制御
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。図
2は、本発明の一実施例で、この実施例は、図示のよう
に、複数の気筒(この実施例では、6気筒とする)を有す
るエンジン1と、エンジン1のクランク軸に取付られた
プーリ2と、このプーリ2によりベルト駆動される交流
発電機(ACG)3と、エンジン1のクランク軸の一定ク
ランク角度毎にパルス信号を発生するクランク角センサ
4と、制御装置5とで構成され、制御装置5は、クラン
ク角センサ4からの信号とバッテリ6の電圧とを取り込
み、所定の信号処理により制御信号を作成し、この制御
信号により発電機3の界磁電流を制御して、この発電機
3が吸収するトルクが、エンジン1のアイドリング時で
のトルク脈動を打ち消す状態になるように制御し、エン
ジン1の低周波振動を低減させるように動作する。
【0008】制御装置5は、クランク角センサ4の出力
パルス信号を処理してエンジン回転速度Nを検出する信
号処理装置7と、バッテリ6のバッテリ電圧Vを検出す
るバッテリ電圧検出装置8、信号処理装置5による出力
信号とバッテリ電圧検出装置6による出力信号を処理す
る演算処理装置9、それに演算処理装置により算出され
た演算結果を一時待避しておく記憶装置10とで構成さ
れこれにより、上記した制御信号を発生し、発電機3の
励磁を制御するようになっている。
【0009】このときの動作を、図3により説明する
と、まず、エンジン1の回転脈動が図の(a)に示すよう
に、各気筒の燃焼行程でピークになっている状態で発生
しており、これにより、エンジンブロックには、同図
(b)に示すようなモードで低周波振動が発生していたと
する。そうすると、このときには、図の(c)に示すよう
に制御信号を発生させ、これにより、(b)に示した低周
波振動と反対の位相で、しかも振幅が同じの負荷トルク
が発電機3から発生するようにし、低周波振動を打ち消
すようにするのである。
【0010】次に、この実施例における制御装置5によ
る制御処理について、図1のフローチャートにより説明
する。
【0011】この図1の処理は、エンジン1が始動され
ると開始され、まず信号処理装置7からエンジン1の回
転速度N1 の取り込み(ステップ11)と、バッテリ電圧
検出装置8からのバッテリ電圧V1 の取り込み(ステッ
プ12)とを行ない、その後、ステップ13で制御停止
フラグ処理を実行する。なお、このステップ13での制
御停止フラグ処理の詳細については後述する。
【0012】次に、制御停止フラグの判定を行なう(ス
テップ14)。そして、判断結果が“No”、つまり制御
停止フラグが1になっていたときには最初の処理に戻
る。なお、この制御停止フラグの機能についても、詳細
は後述する。しかして、このステップ14での判断結果
が“Yes”、つまり制御停止フラグが0になっていたと
きには、続いてステップ15以下の処理に進み、まず、
ステップ15の処理で制御位相を算出する。すなわち、
図4に示すように、1燃焼サイクルの間に現われるエン
ジン1の回転脈動により低周波数成分を算出し、この成
分から制御位相を算出するのである。
【0013】ここで、この“燃焼サイクル”と、“制御
位相”について、図4により説明する。まず、“燃焼サ
イクル”とは、図4に示すように、複数個(この実施例
では6)ある気筒の全てが燃焼ストロークを1回完了す
るのに要する期間のことである。具体的に言えば、複数
個ある気筒の内の1個を基準気筒とし、この基準気筒の
或るTDC(上死点)から次のTDCが現われるまでの期
間のことである。つぎに“制御位相”とは、基準気筒の
或るTDCが現われた時点を、図4に示すように、時点
0 とする。次に、この時点t0 から、このときにエン
ジンブロックに引き起こされている低周波数振動成分の
振幅の中心が最初に現われた時点t1 までの期間をと
り、それを回転脈動の位相で表わしたものを言うのであ
る。
【0014】なお、この制御位相を必要とする理由は、
次の通りである。すなわち、本発明のように、補機のト
ルク脈動制御による振動低減技法では、図3で説明した
ように、制御信号の位相を低周波数振動成分の位相に合
わせる必要があり、従って、この制御位相の算出を要す
るのである。
【0015】図1に戻り、ステップ15で制御位相を算
出したら、次に、この制御位相の比較判定処理を行なう
(ステップ16)。すなわち、ある規定時間前、ここでは
1回前に算出してあった制御位相と比較し、これらの差
分が、或る規定値を越えていたら“No”、そうでなけ
れば“Yes”とするのである。そして、ここで結果が
“No”のときには最初の処理に戻る。しかして、結果
が“Yes”となったら、次はバッテリ6の電圧に応じて
制御信号の通流率を決定する処理を実行し(ステップ1
7)、ついでエンジンの運転状態に応じて制御位相を補
正する処理(ステップ18)を実行した後、ステップ19
で制御信号を出力する処理を行なう。そして、最後にス
テップ20でエンジン停止か否かを調べ、エンジンが停
止したら処理を終りにするが、エンジン1が運転中は最
初のステップ11に戻って処理を繰返すようにするので
ある。
【0016】従って、この実施例によれば、エンジン1
の負荷が急変するなど、何らかの理由により、制御位相
が規定値以上変化したときには、ステップ17〜19に
よる処理がスキップされてしまうから、振動低減処理の
ための制御位相は以前のままで変化しないようにされる
ので、制御位相を計算させたときに正しい値に対して誤
差が大きくなってしまって補機によるトルク脈動制御が
外れ、かえって振動を大きくしてしまうなどの虞れが無
くなり、乗り心地の悪化を充分に抑えることができる。
【0017】次に、図1の制御フローチャートにおける
ステップ13での制御停止フラグ処理について説明す
る。図5は、この制御停止フラグ処理の一実施例で、ま
ず記憶装置10に入っている1燃焼サイクル前のエンジ
ン回転速度の平均回転速度をN2 とし、演算処理装置9
において検出した現在のエンジン回転速度をN1 とし
て、それぞれを取り込む処理(ステップ50)、(ステッ
プ51)を実行し、次に、ステップ52で、これら回転
速度N1 とN2 の比較を行ない、それらの差が或る規定
値以内に納まっているか否かを判定する。そして、結果
が“No”になったときには制御停止フラグ=1とする
(ステップ56)。
【0018】従って、このときには、図1のフローチャ
ートから明らかなように、制御位相の算出処理を含むス
テップ15からステップ19までの処理は全てスキップ
されてしまうことになり、振動低減処理のための制御位
相は以前のままで変化しないようにされることになる。
これは、ステップ52での結果が“No”になったとい
うことが、アクセルを急激に踏み込んだときや、ハイア
イドルになる瞬間などで、エンジン回転速度が急変した
ことを表わすので、このときに制御位相を計算させたの
では、誤差が大きくなってしまうからである。
【0019】一方、回転速度N1 とN2 の差が規定値以
内になっていたとき、すなわち、すなわち、ステップ5
2での結果が“Yes”になったときには、1燃焼サイク
ル前のバッテリ電圧の平均電圧をV2とし、いま取り込
んだバッテリ電圧をV1 として、それぞれを取り込む処
理(ステップ53)、(ステップ54)を実行し、続いてス
テップ55で、これらの電圧V1 とV2 を比較し、それ
らの差が或る規定値以内に納まっているか否かを調べ
る。そして、結果が“No”になったときには制御停止
フラグ=1とする(ステップ56)。
【0020】従って、このときも、図1のフローチャー
トから明らかなように、制御位相の算出処理を含むステ
ップ15からステップ19までの処理は全てスキップさ
れてしまうことになり、振動低減処理のための制御位相
は以前のままで変化しないようにされることになる。こ
れは、バッテリ電圧V1 とV2 に規定値以上の差が生じ
たということが、カークーラなどの電気負荷が瞬間的に
変化した場合を表わし、このときには、制御通流率を求
める際に大きな誤差を生じてしまうためである。
【0021】ステップ55での判定結果が“Yes”にな
ったとき、つまりバッテリ電圧V1とV2 の差が規定値
内に入っていたときにはステップ57を実行し、制御停
止フラグ=0にして振動低減制御が行なわれるようにす
るのである。
【0022】ところで、この図5の実施例では、エンジ
ン回転速度とバッテリ電圧の双方を調べてエンジン負荷
の急変を判定するように構成されているが、本発明の実
施例としては、図6又は図7に示すように、それぞれ一
方だけで判定するようにしても良い。
【0023】次に、図1の制御フローチャートにおける
ステップ17での制御通流率変化処理について、図8の
フローチャートにより説明する。この処理で、演算処理
装置9は、制御停止フラグが1から0になり制御が再開
されたとき、その直前の制御停止時にバッテリ6の電圧
を検出し、この検出したバッテリ電圧をレギュレイト基
準電圧Va とする。そして、このレギュレイト基準電圧
Va に対してある規定値±ΔVをもつレギュレイト電圧
値Va±ΔVを設定し、制御を行う際に、このレギュレ
イト値内にバッテリ電圧の変動を抑えるようにするもの
であり、制御再開時には、制御停止時のバッテリ電圧に
応じた制御信号の制御通流率を求め、この制御通流率を
用いて制御を再開させるようにするのである。
【0024】図8の処理が開始すると、まず、バッテリ
電圧検出装置8で検出したバッテリ電圧をV1 として取
り込む(ステップ80)。次に、このバッテリ電圧V1
レギュレイト電圧値Va±ΔV以内に抑えられているか
否かの判定を行い、抑えられていないときにはレギュレ
イト電圧の上限Va+ΔVと下限Va−ΔVからの差分に
応じてP制御(比例制御)を行い、制御通流率の補正分を
算出する(ステップ81)。続いて、記憶装置10に入っ
ている1燃焼サイクル前のバッテリ電圧の平均電圧をV
2 として取り込む(ステップ82)。そして、これらバッ
テリ電圧V1とV2 の変動分をとり、この変動分に応じ
てD制御(微分制御)を行い、制御通流率の補正分を算出
し(ステップ83)、前述のP制御により算出された補正
分と、このD制御により算出された補正分とにより制御
通流率を算出するのである(ステップ84)。
【0025】次に、図1の制御フローチャートにおける
ステップ18の制御位相の補正処理について、図9によ
り説明する。まず、図9に示すように、前述の制御通流
率補正処理で求められた制御通流率をD1 とし、これを
取り込む(ステップ90)。続いて、演算処理装置9によ
り検出されたエンジン回転速度をN1 とし、これも取り
込む(ステップ91)。次に、これら制御通流率D1 とエ
ンジン回転速度N1 とによって、予め設定してあるマッ
プを検索し、制御位相の補正係数をマップ制御によって
求め(ステップ92)、この補正係数により、さきに算出
されている制御位相を補正するのである(ステップ9
3)。
【0026】従って、この実施例によれば、制御位相の
補正係数を、制御通流率と、エンジン回転速度に基づい
て求めているので、車両状態に応じた的確な制御位相を
与えることができ、適切な振動低減動作を容易に得るこ
とができる。
【0027】なお、以上の実施例では、振動軽減のため
のトルク発生吸収手段となる補機として、発電機を使用
しているが、電気的にトルクの制御が可能ならどのよう
な機器を用いても良いことはいうまでもない。
【0028】また、本発明は、ディーゼルエンジンに限
らず、ガソリンエンジンなど、どのような内燃機関にも
適用可能なことは言うまでもない。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、エンジンの回転速度
と、バッテリ電圧からエンジンの運転状態の変化を検知
するようにしたので、構成が簡単になり、エンジン負荷
変動時でも常に確実に低周波数振動を抑制し、車両の乗
り心地を充分い改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関の振動低減制御装置の一
実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図2】本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。
【図3】本発明の動作原理を説明するためのタイミング
チャートである。
【図4】本発明の動作原理を説明するためのタイミング
チャートである。
【図5】本発明の一実施例における制御停止フラグ処理
を説明するフローチャートである。
【図6】本発明の一実施例における制御停止フラグ処理
の他の例を説明するフローチャートである。
【図7】本発明の一実施例における制御停止フラグ処理
のさらに別の例を説明するフローチャートである。
【図8】本発明の一実施例における制御通流率変化処理
を説明するフローチャートである。
【図9】本発明の一実施例における制御位相補正処理を
説明するフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン 2…プーリ 3 発電機 4 クランク角センサ 5 制御装置 6 バッテリ 7 演算処理装置 8 信号処理装置 9 バッテリ電圧検出装置 10 記憶装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉原 重之 茨城県勝田市大字高場2520番地 日立オ ートモテイブエンジニアリング株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭63−212723(JP,A) 特開 昭63−297744(JP,A) 特開 昭63−314346(JP,A) 特開 昭63−157700(JP,A) 特開 平3−230799(JP,A) 特開 平3−155399(JP,A) 特開 昭64−66450(JP,A) 特開 平1−182536(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 29/06 F02D 45/00 330

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの回転脈動位相とエンジンの振
    動位相との関係を表わす制御位相を逐次算出し、この制
    御位相に基づいて補機のトルクを制御することにより、
    エンジンの振動を軽減するようにした内燃機関の振動低
    減制御装置において、上記制御位相が算出される毎に、
    或る規定時間前に算出された制御位相と比較する手段を
    設け、制御位相の変化が或る規定値を越えたときには、
    前に算出されていた制御位相を用いて制御を行うように
    構成したことを特徴とする内燃機関の振動低減制御装
    置。
  2. 【請求項2】 エンジンの回転脈動位相とエンジンの振
    動位相との関係を表わす制御位相を逐次算出し、この制
    御位相に基づいて補機のトルクを制御することにより、
    エンジンの振動を軽減するようにした内燃機関の振動低
    減制御装置において、エンジンの運転状態の変化を監視
    する手段を設け、エンジンの運転状態の変化が或る規定
    値を越えたときには、上記制御位相の算出処理を停止さ
    せるように構成したことを特徴とする内燃機関の振動低
    減制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項2の発明において、上記エンジン
    の運転状態の変化を監視する手段が、エンジンの回転速
    度が或る規定値を越えたか否かを判別する手段で構成さ
    れていることを特徴とする内燃機関の振動低減制御装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項2の発明において、上記エンジン
    の運転状態の変化を監視する手段が、バッテリ電圧が或
    る規定値を越えたか否かを判別する手段で構成されてい
    ることを特徴とする内燃機関の振動低減制御装置。
  5. 【請求項5】 請求項2の発明において、制御を復帰さ
    せる際にバッテリ電圧検出装置に取り込まれた値をレギ
    ュレイト基準電圧とし、この基準電圧を中心としたある
    規定範囲が設定されるように構成したことを特徴とする
    内燃機関の振動低減制御装置。
  6. 【請求項6】 請求項5の発明において、上記制御を復
    帰させる際にバッテリ電圧検出装置に取り込まれた値に
    応じて、制御信号の通流率を変化させるように構成した
    ことを特徴とする内燃機関の振動低減制御装置。
  7. 【請求項7】 請求項6の発明において、バッテリ電圧
    検出装置で検出したバッテリ電圧の値とレギュレイト電
    圧値の差分に対して比例制御を行い、制御信号の通流率
    を変化させるように構成したことを特徴とする内燃機関
    の振動低減制御装置。
  8. 【請求項8】 請求項7の発明において、バッテリ電圧
    検出装置で検出したバッテリ電圧の値と1燃焼サイクル
    前の平均値の変動分に対して制御信号の通流率を変化さ
    せるように構成したことを特徴とする内燃機関の振動低
    減制御装置。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の振動低減制御装置におい
    て、あらかじめ算出されていた制御位相に対して制御通
    流率とエンジン回転速度に対応して位相補正を行うよう
    に構成したことを特徴とする内燃機関の振動低減制御装
    置。
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