JP4513485B2

JP4513485B2 - 防振支持装置

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Publication number: JP4513485B2
Application number: JP2004285962A
Authority: JP
Inventors: 伸和高橋; 耕治山田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: JP2006097814A

Description

本発明は、防振支持装置に関するものであり、特に大気圧と負圧とを交互に導入して空気室を膨張及び収縮することにより振動体からの振動を抑制するようにした防振支持装置に関する。

従来、このような防振支持装置としては、例えば、内燃機関を支持する支持機構内に設けられた空気室に負圧及び大気圧を交互に導入させることにより内燃機関の運転状況に応じた制振力を発生させ、これにより車体への振動伝達を低減すると共に、前記大気圧と負圧とを切り換えるための切換手段と空気室との間を連通する連通路の途中に個別の収容空間を設け、この収容空間内の脈動の共鳴効果を利用して、空気室内の圧力変動に高調波成分が発生しないようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２３８５８７号公報

しかしながら、前述のように収容空間を利用して、空気室内の圧力変動の高調波成分を抑制するようにした方法にあっては、収容空間内の脈動の共鳴効果を利用しており、収容空間の形状及び寸法で決まる特定の周波数に対してのみ振動抑制の効果を発揮するものであるので、ある特定周波数の高調波成分についてはその発生を抑制することができるものの、これ以外の周波数の高調波成分については抑制することができないという未解決の問題がある。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであって、任意の周波数の高調波成分を抑制することの可能な防振支持装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る防振支持装置は、供給される気圧の変動に応じて膨張及び収縮する空気室を備え、振動体を支持すると共に前記空気室が膨張及び収縮することにより前記振動体の振動に対する制振力を発生する振動制御型支持機構と、大気圧と異なる圧力を発生する圧力源と、前記圧力源の圧力とは異なる圧力と前記圧力源の圧力との何れか一方を切り換えて、前記空気室に作用させる第１の切換手段と、前記第１の切換手段とは独立して設けた、前記圧力源の圧力とは異なる圧力と前記圧力源の圧力との何れか一方を切り換えて前記空気室に作用させる第２の切換手段と、前記空気室内に圧力の異なる空気を給排して前記振動体の振動を抑制する制振力を発生するように前記第１の切換手段及び第２の切換手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１の切換手段の給排動作により前記空気室内に発生する第１の圧力変動の基本次数成分と前記第２の切換手段の給排動作により前記空気室内に発生する第２の圧力変動の基本次数成分との和が前記振動体の振動に対して逆位相又は略逆位相となり、且つＮを２以上の整数としたとき前記第１の圧力変動及び前記第２の圧力変動の基本次数成分のＮ次高調波成分どうしが逆位相又は略逆位相となるように、前記振動体の振動に対して、逆位相又は略逆位相となる位相を有し、且つ、前記振動体の振動を抑制可能な大きさを有する前記空気室内に発生する圧力変動を基準圧力変動としたとき、前記第１の圧力変動のＮ次高調波成分と前記第２の圧力変動のＮ次高調波成分とのうち何れか一方の位相が前記基準圧力変動の位相に対して前記Ｎ次高調波成分の１／４周期に相当する量だけ進み、他方の位相基準が前記基準圧力変動の位相に対して前記Ｎ次高調波成分の１／４周期に相当する量だけ遅れるように前記第１の切換手段及び第２の切換手段を制御し、さらに、前記基準圧力変動を一つの切換手段により発生させると仮定した場合の当該切換手段に対する駆動信号のデューティ比を予測するデューティ比予測手段を有し、当該デューティ比予測手段で予測した仮想デューティ比に基づいて前記Ｎ次高調波成分の次数Ｎを決定することを特徴としている。

本発明に係る防振支持装置は、第１の切換手段及び第２の切換手段により圧力の異なる空気を空気室に給排して振動体の振動を抑制する制振力を発生させるが、このとき、第１の切換手段の給排動作により空気室内に発生する第１の圧力変動の基本次数成分と、第２の切換手段の給排動作により空気室内に発生する第２の圧力変動の基本次数成分との和が前記振動体の振動に対して逆位相又は略逆位相となり、且つ、前記第１の圧力変動及び前記第２の圧力変動の基本次数成分のＮ次高調波成分どうしが逆位相又は略逆位相となるようにしたから、第１の切換手段及び第２の切換手段により発生する第１の圧力変動及び第２の圧力変動のＮ次高調波成分どうしが相殺されることになって、振動体の振動を抑制することができると共にさらにＮ次高調波成分の発生をも抑制することができる。
なお、圧力変動の基本次数成分とは、圧力変動に含まれる周波数毎の成分のうち、最も低い周波数における成分をいい、Ｎ次高調波成分とは、基本次数成分の周波数の整数倍（Ｎ倍）の周波数における成分をいう。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した内燃機関支持装置の一例を示す概略構成図である。
図中、１は車体であって、例えば直列４気筒のガソリンエンジンで構成された内燃機関２が、振動制御型支持機構３を介して支持されている。
内燃機関２は、本体となるエンジンブロック４と、エンジンブロック４内に形成されたシリンダ５と、シリンダ５内を上下に摺動するピストン６と、ピストン６に連結されたコネクティングロッド７と、コネクティングロッド７に連結され、内燃機関２の動力を取出すクランクシャフト８とを備えている。

また、内燃機関２は、大気を吸入する吸気通路９と、排気を排出する排気通路１０とを有している。吸気通路９の吸入口には、エアクリーナ１１が設けられており、内部に設けられたエアフィルタ１１ａによって吸入する大気を浄化している。また、吸気通路９におけるエアクリーナ１１の下流側には、運転者のアクセル操作量に応じて内燃機関２の吸気量を調整するスロットルバルブ１５が設けられており、スロットルバルブ１５の開度が小さいときには、吸入抵抗が増加してスロットルバルブ１５の下流側に負圧が発生するように構成されている。

また、吸気通路９におけるスロットルバルブ１５の下流側には、噴射制御用コントローラ１６により制御される、燃料を噴射するインジェクタ１６ａが設けられており、内燃機関２の吸気量や回転速度に応じて燃料を噴射するようになっている。
そして、振動制御型支持機構３は、図２に示すように、略円筒型の本体ケース１７を有し、振動制御型支持機構３は、本体ケース１７がブラケット１７ａを介して車体１に固定されることにより、車体１に固定されるようになっている。

この本体ケース１７の内側上部には、ゴム等の弾性体からなる弾性部材１８が嵌め込まれている。そして、本体ケース１７の上部には、この弾性部材１８を介して同本体ケース１７に連結された連結具１９が遊動可能に配設されており、この連結具１９に内燃機関２が固定される。
一方、本体ケース１７の内側底部には、ゴム等の弾性体からなる緩衝部材２０が充填されている。また、本体ケース１７の内部における弾性部材１８と緩衝部材２０との間には、オイル等の流体が充填される液室２１ａ及び２１ｂが形成されている。液室２１ａ及び２１ｂは、本体ケース１７の内側に嵌め込まれたゴム等の弾性体からなる隔離部材２２によって、上下２つに区画されている。これら２つの液室２１ａ及び２１ｂは、図示しない小径の通路によって連通されており、両液室２１ａ及び２１ｂ間を流体が往来可能になっている。

したがって、連結具１９を介して内燃機関２の振動が伝達されても、弾性部材１８、緩衝部材２０、及び隔離部材２２の変形と、液室２１ａ及び２１ｂ内に充填された流体の流動とに基づいて、車体１への振動伝達を抑制することができるようになっている。
さらに、これら２つの液室２１ａ及び２１ｂを区画する隔離部材２２の上面には、シート状のダイヤフラム２３が設けられ、このダイヤフラム２３は、固定具２４によってその縁部を隔離部材２２に固定されている。そして、ダイヤフラム２３と隔離部材２２の上面との間には空気室２５が形成されている。

この空気室２５は、変動気圧導入路２６から導入される気圧に応じて、容積が拡大又は縮小するように構成されている。したがって、内燃機関２の振動に応じて、空気室２５へ供給する気圧を変動させることにより、内燃機関２に対する制振力を発生させることができる。
前記変動気圧導入路２６は、前記空気室２５と連通する側と反対側の端部は、図１に示すように２方に分岐され、その一方の分岐路２６ａは切換弁２８ａに接続され、他方の分岐路２６ｂは切換弁２８ｂに接続されている。

前記切換弁２８ａ及び２８ｂは例えば３方弁で構成され、各切換弁２８ａ、２８ｂの第１のポートは、前述のように変動気圧導入路２６の分岐路２６ａ、２６ｂにそれぞれ接続され、第２のポートは、一端が２方に分岐した大気圧導入路２９の分岐路２９ａ、２９ｂにそれぞれ接続され、この大気圧導入路２９の他端は、吸気通路９のスロットルバルブ１５の上流側、すなわち通路９ａに接続されている。また、第３のポートは、一端が２方に分岐した負圧導入路３０の分岐路３０ａ、３０ｂにそれぞれ接続され、この負圧導入路３０の他端は、吸気通路９のスロットルバルブ１５の下流側、すなわち通路９ｂに接続されている。

前記切換弁２８ａ、２８ｂは、図示しない電磁ソレノイドを備えており、後述の気圧制御用コントローラ３５からの制御信号により駆動制御される。すなわち、気圧制御用コントローラ３５により前記電磁ソレノイドが励磁されることにより切換弁２８ａ、２８ｂは、オン状態となり、変動気圧導入路２６の分岐路２６ａ、２６ｂと負圧導入路３０の分岐路３０ａ、３０ｂとを連通し、電磁ソレノイドへの励磁が停止されることによりオフ状態となって、変動気圧導入路２６の分岐路２６ａ、２６ｂと大気圧導入路２９の分岐路２９ａ、２９ｂとをそれぞれ連通するように構成されている。

ここで、吸気通路９におけるエアクリーナ１１の上流側は大気に開放されているので、エアクリーナ１１及びスロットルバルブ１５の上流側の通路９ａを流れる吸入空気は大気圧となり、スロットルバルブ１５の上流側に連通された大気圧導入路２９を流れる吸入空気も大気圧となる。また、吸気通路９のスロットルバルブ１５の下流側の通路９ｂを流れる吸入空気は、スロットルバルブ１５が吸入抵抗となり負圧となる。このため、内燃機関２の運転状態に応じて吸気通路９におけるスロットルバルブ１５の下流側の通路９ｂに負圧が発生するときには、スロットルバルブ１５の下流側の通路９ｂに連通された負圧導入路３０に負圧が導入されることになる。

このように、切換弁２８ａ、２８ｂをオン状態又はオフ状態に制御することによって、振動制御型支持機構３の空気室２５に対して、大気圧と負圧とに変動する気圧を供給できるように構成されている。このため、空気室２５の容積が拡大もしくは縮小するようになっている。
なお、振動制御型支持機構３の緩衝材としての特性、すなわち、そのばね特性や減衰特性等は、上記空気室２５に対する空気の給排に基づき、その容積を変更する事で可変となる。すなわち、切換弁２８ａ、２８ｂをオン状態に保持することで空気室２５に負圧を導入して空気室２５を減圧し、切換弁２８ａ、２８ｂをオフ状態とすることで空気室２５に大気圧を導入して減圧された圧力を解放し、振動制御型支持機構３の伸縮力を発生する。このように、振動制御型支持機構３の緩衝材としての特性を、内燃機関２の運転状態に応じて変化させることにより、機関振動の発生態様の変化に応じて、車体１への振動伝達を適切に抑制することができることになる。

一方、前記クランクシャフト８には、その回転角を検出する電磁ピックアップ式のクランク角センサ３４が装着されている。このクランク角センサ３４は、クランクシャフト８と共に回転するロータ（図示省略）の外周面に形成されたセレーションを検出して例えば、１０°ＣＡ毎のクランク角信号を出力する。また、セレーションには、１８０°ＣＡ毎に欠歯部が形成されているので、出力されるクランク角信号からクランクシャフト８の回転位置も把握することができるように構成されている。

このクランク角センサ３４で検出されるクランクシャフト８のクランク角信号と、前述した噴射制御用コントローラ１６が出力する燃料噴射信号とが、例えば、マイクロコンピュータで構成された気圧制御用コントローラ３５に入力される。
この気圧制御用コントローラ３５は、内燃機関２が運転状態にあるときに、図３に示した変動気圧導入処理を予め設定した所定周期で実行して、前述した切換弁２８ａ、２８ｂに駆動信号を出力してオンオフ制御するように構成されている。

次に、気圧制御用コントローラ３５で実行される変動気圧導入処理を、図３のフローチャートに従って説明する。
この変動気圧導入処理では、まず、ステップＳ１で、クランクシャフト８のクランク角信号と、インジェクタ１６ａに対して噴射制御用コントローラ１６から出力される燃料噴射信号とを読込む。クランク角信号は、図４（ａ）に示すように、クランクシャフト８の回転に応じて、１０°ＣＡ毎に１パルスが出力されると共に、この１パルスが１８０°ＣＡ毎に非出力となる。また、燃料噴射信号は、図４（ｂ）に示すように、インジェクタ１６ａに対する開弁時間を指示するパルス信号であり、ＨｉからＬｏに立下りＬｏを維持している間、燃料が噴射されるように構成されている。なお、燃料噴射信号は、実際には＃１〜＃４の４気筒分出力されるが、各気筒に噴射される燃料は略同等であるため１気筒分の燃料噴射信号を読み込めばよい。

次いで、ステップＳ２に移行し、ステップＳ１で読込んだ燃料噴射信号及びクランク角信号に基づいて、内燃機関回転速度ＮＥと、燃料噴射時間Ｔ_INJとをそれぞれ算出する。
前記内燃機関回転速度ＮＥは、クランクシャフト８のクランク角信号における１８０°毎の欠歯部に対応する信号を検出し、その周期から算出する。また、燃料噴射時間Ｔ_INJは、燃料噴射信号のＬｏを維持する時間をカウントして算出する。

また、クランク角信号の欠歯部に対応する信号を受信した後の、１パルス目の立ち下がりを、主駆動信号Ｓｍの位相基準Ｐｍとして特定する。
次にステップＳ３に移行し、内燃機関２の振動に応じて、主駆動信号Ｓｍのデューティ比Ａ／Ｂ及び位相Ｃを特定する。この主駆動信号Ｓｍは、内燃機関２の振動に応じて空気室２５に変動気圧を供給するための負圧及び大気圧の導入期間を規定する信号であって、後述の切換弁駆動信号を生成するために用いられる信号である。

前記主駆動信号Ｓｍのデューティ比Ａ／Ｂは、図４（ｃ）に示すように、クランクシャフト８が１８０°ＣＡ回転する期間Ｂに対して、空気室２５に負圧を供給する期間Ａの割合を示している。デューティ比Ａ／Ｂが大きいほど、振動制御型支持機構３による制振力が大きくなる。また、位相Ｃは、後述の切換弁駆動信号を生成する際の基準となる、主駆動信号Ｓｍの信号生成用位相基準Ｐｃを特定するための位相であって、主駆動信号Ｓｍの位相基準Ｐｍと信号生成用位相基準Ｐｃとのずれ分に相当する。この信号生成用位相基準Ｐｃは、空気室２５に負圧を供給する期間Ａの１／２の位置に相当している。
ここで、内燃機関２の振動の起振力は、燃焼爆発の圧力変動に起因する燃焼起振力と、ピストン６、コンロッド７等の回転部材が上下に運動することによって発生する慣性加振力とで構成されている。

前記燃焼によって生じる圧力変動は、ピストン６を介してクランクシャフト８に伝達されてトルク変動を発生させる。このとき、エンジンブロック４は、ピストン６よりトルク反力を受けるため、エンジンブロック４ではクランクシャフト８の軸周りの振動が発生する。これが、燃焼起振力に起因する燃焼機関２のロール振動となる。この燃焼起振力は、燃焼爆発によって生じるものであるから、その大きさは燃料噴射量に応じて変化し、また、その位相は点火タイミング及び燃料噴射量によって決まる。

また、ピストン６は、前述のように燃焼爆発の力を受けてシリンダ５内を上下に運動する。このとき、ピストン６に往復慣性力が発生し、その反力を受けるエンジンブロック４がシリンダ５の軸方向に振動し車両の上下方向の振動となる。これが内燃機関２の慣性加振力による上下振動である。したがって、上下振動の大きさはピストン６の運動速度の２乗、すなわち、クランクシャフト８の回転速度の２乗に比例して大きくなる。つまり、内燃機関回転速度ＮＥが決まれば、慣性加振力の大きさは一義的に決定する。また、慣性加振力の位相は、クランクシャフト８の回転角に応じて変化する。

したがって、内燃機関２の振動に応じて空気室２５に変動気圧を供給するための信号である前記主駆動信号Ｓｍのデューティ比及び位相は、内燃機関回転速度ＮＥと燃料噴射時間Ｔ_INJとから特定することができる。
まず、デューティ比Ａ／Ｂは、気圧制御用コントローラ３５に予め記憶された、内燃機関回転速度ＮＥと燃料噴射時間Ｔ_INJとの関係でデューティ比Ａ／Ｂが決定される、図５のデューティ比算出用制御マップを参照して、前記ステップＳ２で算出された内燃機関回転速度ＮＥと燃料噴射時間Ｔ_INJとに基づいて算出する。また、位相Ｃは、気圧制御用コントローラ３５に予め記憶された、内燃機関回転速度ＮＥと燃料噴射時間Ｔ_INJとの関係で位相Ｃが決定される、図６の位相算出用制御マップを参照して、前記ステップＳ２で算出された内燃機関回転速度ＮＥと燃料噴射時間Ｔ_INJとに基づいて算出する。なお、図５及び図６の制御マップはその一部のみを示している。

これらデューティ比算出用制御マップ及び位相算出用制御マップは、車体フロアやステアリング、或いはその他の場所における振動や騒音が最小となる値を実験によって求めて、作成することが望ましい。
例えば、予め設定した評価点において、内燃機関２の振動が伝達されて発生する振動又は騒音が最小となるように実験等により求めた値を用いる。前記評価点は、例えば、振動制御型支持機構３の車体側取付け点の振動、又はフロア振動、ステアリング振動、車室内騒音等であり、内燃機関回転速度ＮＥ、内燃機関２の負荷、車両速度等の運転状態に応じて評価点を使い分けたり、複数の評価点に重み付けし、これらの和をとったものを用いて評価するようにしてもよい。このようにすることによって、予め設定された車体評価点における振動伝達を良好に低減することができる。

次いで、ステップＳ４に移行し、切換弁２８ａ、２８ｂの切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂのデューティ比及び位相を特定する。具体的には、まず、ステップＳ３で特定した、主駆動信号Ｓｍのデューティ比に対応する切換弁駆動信号のデューティ比を、予め記憶された図７（ａ）に示す配列から特定する。
図７（ａ）は、主駆動信号Ｓｍのデューティ比を横軸とした配列で、主駆動信号Ｓｍのデューティ比Ｄ１〜Ｄｍに対応する切換弁駆動信号のデューティ比ｄ１〜ｄｍが設定されている。この切換弁駆動信号のデューティ比ｄ１〜ｄｍは具体的には、主駆動信号のデューティ比（Ａ／Ｂ）×１００〔％〕に対し、（１／２）×（Ａ／Ｂ）×１００〔％〕となるように設定される。

また、ステップＳ２で特定した内燃機関回転速度ＮＥに対応する、切換弁駆動信号の位相を、予め記憶された図７（ｂ）に示す配列から特定する。図７（ｂ）は、内燃機関回転速度ＮＥを横軸とした配列で、内燃機関回転速度ＮＥに対応する切換弁駆動信号の位相が設定されている。
ここで、切換弁駆動信号の位相は、主駆動信号Ｓｍの位相に対するずれ量Ｊ〔ｓｅｃ〕を表している。このずれ量Ｊは、主駆動信号Ｓｍの周期をＴとしたとき、Ｔ／（４×Ｎ）〔ｓｅｃ〕で表される。なお、Ｎは、２以上の整数であって、空気室２５内の気圧変動のＮ次高調波成分の“Ｎ”に相当する。なお、“Ｎ”は予め抑制したい高調波成分を実験的に、もしくは、解析的に決定するようにすればよい。

次いで、ステップＳ５に移行し、ステップＳ４で特定した、切換弁駆動信号のデューティ比及び位相に基づいて、切換弁駆動信号を生成する。
具体的には、切換弁２８ａ、２８ｂの切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂは、図４（ｄ）及び（ｇ）に示すように、そのデューティ比は、共にステップＳ４で特定したデューティ比に設定される。また、切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂの空気室２５に負圧を供給する期間の１／２となる位置を切換弁駆動信号の位相基準Ｐａ、Ｐｂとしたとき、切換弁駆動信号Ｓａは、主駆動信号Ｓｍの位相Ｃで特定される信号生成用位相基準Ｓｃに対し、その位相基準ＰａがステップＳ４で特定した位相Ｊだけ進むように設定され、すなわち、位相基準Ｐｍに対し、位相基準ＰａはＣ−Ｊ〔ｓｅｃ〕で表される。また、切換弁駆動信号Ｓｂは、信号生成用位相基準Ｓｃに対し、その位相基準Ｐｂが位相Ｊだけ遅れるように設定され、すなわち、位相基準Ｐｍに対し、位相基準ＰｂはＣ＋Ｊ〔ｓｅｃ〕で表される。

次いで、ステップＳ６に移行し、ステップＳ５で生成した切換弁駆動信号Ｓａ，Ｓｂに基づいて切換弁２８ａ、２８ｂに対する励磁電流の通電を制御して処理を終了する。
なお、各切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂに対し、振動制御型支持機構３が制振力を発生するまでの応答特性、つまりは空気室２５と吸気配管９の上流側の配管９ａとを連通するための経路、また、空気室２５と吸気配管９の下流側の配管９ｂとを連通するための経路による管路抵抗及び位相変化等に応じてそれぞれの切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂのデューティ比及び位相を補正するようにしてもよい。

次に、上記実施の形態の動作を説明する。
今、例えば、空気室２５内の圧力変動の３次高調波成分を抑制するものとする。
予め、実験或いは空気室２５内の圧力変動を解析すること等により、３次高調波成分を抑制するための、切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂの位相及びデューティ比を、上述のようにして設定し、デューティ比マップ及び位相マップを生成しておく。

気圧制御用コントローラ３５では、クランク角センサ３４からのクランク角信号及び噴射制御用コントローラ１６からの燃焼噴射信号を読み込み、これらに基づいて、内燃機関回転速度ＮＥを算出し、また、主駆動信号Ｓｍの位相基準Ｐｍを算出すると共に、燃料噴射時間Ｔ_INJを算出する（ステップＳ１、Ｓ２）。クランク角信号が図４（ａ）に示すような波形の場合、欠歯部の次のパルスの立ち下がりが主駆動信号Ｓｍの位相基準Ｐｍとして算出される。

そして、ステップＳ２で算出した内燃機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射時間信号Ｔ_INJに対応する、主駆動信号Ｓｍのデューティ比及び位相を、図５及び図６に示す主駆動信号のデューティ比マップ及び位相マップから特定する（ステップＳ３）。
これにより、図４（ｃ）に示すように、位相基準Ｐｍから位相Ｃだけずれた位置を、信号生成用位相基準Ｓｃ、すなわち空気室２５を負圧にする期間Ａの１／２の位置とし、前後（図では左右）にデューティ比Ａ／Ｂを振り分けた、デューティ比が（Ａ／Ｂ）×１００〔％〕の主駆動信号Ｓｍが生成される。

そして、この特定した主駆動信号Ｓｍのデューティ比をもとに切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂのデューティ比を特定し、また、内燃機関回転速度ＮＥから切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂの位相を特定し（ステップＳ４）、これに基づいて、切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂを生成する。
つまり、切換弁駆動信号Ｓａは、図４（ｄ）に示すように、主駆動信号Ｓｍの位相基準Ｐｍに対し、位相基準ＰａがＣ−Ｊ〔ｓｅｃ〕となり、且つそのデューティ比を、位相基準Ｐａを基準に前後（図では左右）に振り分け、デューティ比が主駆動信号Ｓｍのデューティ比の１／２となるように設定される。また、他方の切換弁駆動信号Ｓｂは、図４（ｇ）に示すように、主駆動信号Ｓｍの位相基準Ｐｍに対し、位相基準ＰｂがＣ＋Ｊ〔ｓｅｃ〕となり、且つそのデューティ比を、位相基準Ｐｂを基準に前後（図では左右）に振り分け、デューティ比が主駆動信号Ｓｍのデューティ比の１／２となるように設定される。

そして、切換弁２８ａ、２８ｂを図４（ｄ）、（ｇ）に示す切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂにしたがって駆動することにより、期間Ａ・（１／２）の間、切換弁２８ａ、２８ｂがオン状態に切り換えられ、負圧導入路３０と変動気圧導入路２６とが連通状態となることから、空気室２５に負圧が導入されることになる。そして、このとき、切換弁駆動信号Ｓａの方が、切換弁駆動信号Ｓｂに比較して位相が進んでいることから、切換弁２８ａによる負圧の導入が開始された後、切換弁２８ｂによる負圧の導入が開始され、それぞれ期間Ａ・（１／２）が経過した後、負圧の導入が停止されることになる。

ここで、切換弁２８ａを、図４（ｄ）に示す切換弁駆動信号Ｓａに応じて駆動した場合、この切換弁２８ａの開閉操作により実際に生じる圧力変動は、図４（ｄ）に破線で示すように、高調波成分が含まれることになる。このとき、切換弁２８ａの操作による圧力変動の基本次数成分は図４（ｅ）で表され、また、その３次高調波成分は図４（ｆ）で表される。

同様に、切換弁２８ｂを、図４（ｇ）に示す切換弁駆動信号Ｓｂに応じて駆動した場合、この切換弁２８ｂの開閉操作により実際に生じる圧力変動は、図４（ｇ）に破線で示すように、高調波成分が含まれることになる。そして、切換弁２８ｂの操作による圧力変動の基本次数成分は、図４（ｈ）で表され、また、その３次高調波成分は図４（ｉ）で表される。
前記空気室２５には、切換弁２８ａ及び切換弁２８ｂの双方により導入される気圧が作用することになるから、空気室２５の圧力変動は、図４（ｄ）に破線で示す切換弁２８ａによる圧力変動と図４（ｇ）に破線で示す切換弁２８ｂによる圧力変動との和となる。

ここで、上述のように、切換弁駆動信号Ｓａは、信号生成用位相基準Ｐｃに対してずれ量Ｊだけ位相が進んでおり、切換弁駆動信号Ｓｂは、信号生成用位相基準Ｐｃに対してずれ量Ｊだけ位相が遅れており、このずれ量Ｊは、Ｔ／（４×Ｎ）（Ｎ＝３）に設定されている。したがって、各切換弁２８ａ、２８ｂによる圧力変動の３次高調波成分は、図４（ｆ）及び（ｉ）に示すように、信号生成用位相基準Ｐｃに対して１／４周期だけ進んだ波形及び１／４周期だけ遅れた波形となり、結果的に、切換弁２８ａによる圧力変動の３次高調波成分と切換弁２８ｂによる圧力変動の３次高調波成分とは半周期だけずれた波形となる。このため、切換弁２８ａ、２８ｂを切換弁駆動信号Ｓａ、Ｓｂにより駆動した場合、切換弁２８ａによる圧力変動の３次高調波成分と切換弁２８ｂによる圧力変動の３次高調波成分とは互いに打ち消すことになり、すなわち、３次高調波成分が抑制されることになる。

そして、振動制御型支持機構３の制振力は、空気室２５に吸排される空気量、すなわち、切換弁２８ａ、２８ｂの開閉時間によって定まるものである。ここで、内燃機関２の振動抑制のために必要な、空気室２５に負圧を供給する期間をＡとしたとき、上述のように切換弁２８ａ、２８ｂでは、空気室２５への負圧の供給期間を“Ａ・（１／２）”としているから、結果的に、振動抑制のために必要な期間Ａの間、空気室２５に負圧が供給されることになる。したがって、内燃機関２の振動の発生に伴ってこの振動を抑制することができると共に、３次高調波成分をも抑制することができる。

また、前記切換弁駆動信号を生成する際に、その位相をＴ／（４×Ｎ）とするようにしまた、そのデューティ比を主駆動信号Ｓｍのデューティ比の１／２として設定するようにしているから、そのＮ次高調波成分が互いに逆位相となり且つ同一の大きさとなり得る切換弁駆動信号Ｓａ及びＳｂを容易に生成することができる。
なお、上記実施の形態においては、３次高調波成分を抑制するようにした場合について説明したが、これに限るものではなく、任意の次数の高調波成分を抑制することができる。この場合には、抑制対象の次数の高調波成分について、予め切換弁駆動信号の位相マップを生成しておき、これに基づいて位相のずれ量を特定するようにすればよい。

なお、上記実施の形態においては、切換弁駆動信号のデューティ比及び位相を、主駆動信号のデューティ比及び位相から求めるようにした場合について説明したが、これに限るものではなく、抑制対象の次数の高調波成分について実験或いは解析等によってデューティ比及び位相を算出しておき、これに基づいて切換弁駆動信号のデューティ比及び位相を予め設定しておくようにしてもよい。

また、上記実施の形態においては、予め抑制対象の次数を設定しておき、この抑制対象として設定した次数の高調波成分の抑制を図るようにした場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、複数の次数の高調波成分をモニタするようにし、そのモニタ結果や、内燃機関２の運転状態等に応じて、抑制対象の次数を適宜変更するようにしてもよい。この場合、例えば、抑制対象の次数を設定可能な次数設定手段を設けると共に、各次数の高調波成分に対してそれぞれ切換弁駆動信号の位相マップを設定しておき、次数設定手段で設定された次数の高調波成分を抑制対象の高調波成分と認識し、この次数設定手段で設定された次数に対応する位相マップを参照しこれに基づいて切換弁駆動信号の位相を特定するようにすればよい。このようにすることによって、特定の周波数の高調波成分だけでなく、状況に応じて任意の周波数の高調波成分を抑制することができる。

また、上記実施の形態においては、一つの振動制御型支持機構３により制振を行うようにした場合について説明したが、これに限るものではなく、振動制御型支持機構３を複数備えた内燃機関支持装置であっても適用することができる。
また、上記実施の形態においては、車両用の内燃機関を防振支持するようにした内燃機関支持装置に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、車両用以外の内燃機関を防振支持する支持装置であっても適用することができまた、内燃機関に限るものではなく他の振動体の防振装置に適用することも可能である。

また、上記実施の形態においては、内燃機関２が４気筒の内燃機関である場合について説明したが、これに限るものではなく、６気筒或いは８気筒の内燃機関であっても適用することができ、また、ガソリンエンジンに限らず、どのような形態のエンジンにも適用可能である。
また、上記実施の形態においては、切換弁２８ａ、２８ｂを、ソレノイドを有する電磁式の切換弁で構成した場合について説明したがこれに限るものではなく例えば機械式の切換弁であっても適用することができる。

また、上記実施の形態においては、コントローラにマイクロコンピュータ等の演算処理装置を用いた場合について説明したが、これに限らず、その他論理回路や演算回路を組み合わせて用いても良い。
また、上記実施の形態においては、負圧源として吸気通路９のスロットルバルブ１５の下流側の発生する負圧を利用した場合について説明したが、別途負圧を作る装置等を適用してもよい。

また、上記実施の形態においては、大気圧と負圧とを空気室２５に導入したが、圧力の異なる２種類の空気を別途設けた装置で生成して、空気室２５に導入してもよい。
ここで、切換弁２８ａ、２８ｂが第１の切換手段及び第２の切換手段に対応し、気圧制御用コントローラ３５が制御手段に対応し、図３のステップＳ３の処理で主駆動信号Ｓｍのデューティ比を算出する処理がデューティ比予測手段に対応している。

本発明による内燃機関支持装置の一例を示す概略構成図である。図１の振動制御型支持機構３の一例を示す概略構成図である。図１の気圧制御用コントローラ３５で実行される変動気圧導入処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。本発明の動作説明に供するタイムチャートである。主駆動信号のデューティ比の算出に用いられる制御マップである。主駆動信号の位相の算出に用いられる制御マップである。切換弁駆動信号のデューティ比及び位相の算出に用いられる制御マップである。

符号の説明

１車体
２内燃機関
３振動制御型支持機構
４エンジンブロック
５シリンダ
６ピストン
７コネクティングロッド
８クランクシャフト
９吸気通路
１０排気通路
１１エアクリーナ
１５スロットルバルブ
１６ａインジェクタ
１６噴射制御用コントローラ
２５空気室
２６変動気圧導入路
２８ａ、２８ｂ切換弁
２９大気圧導入路
３０負圧導入路
３４クランク角センサ
３５気圧制御用コントローラ

Claims

供給される気圧の変動に応じて膨張及び収縮する空気室を備え、振動体を支持すると共に前記空気室が膨張及び収縮することにより前記振動体の振動に対する制振力を発生する振動制御型支持機構と、
大気圧と異なる圧力を発生する圧力源と、
前記圧力源の圧力とは異なる圧力と前記圧力源の圧力との何れか一方を切り換えて、前記空気室に作用させる第１の切換手段と、
前記第１の切換手段とは独立して設けた、前記圧力源の圧力とは異なる圧力と前記圧力源の圧力との何れか一方を切り換えて前記空気室に作用させる第２の切換手段と、
前記空気室内に圧力の異なる空気を給排して前記振動体の振動を抑制する制振力を発生するように前記第１の切換手段及び第２の切換手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１の切換手段の給排動作により前記空気室内に発生する第１の圧力変動の基本次数成分と前記第２の切換手段の給排動作により前記空気室内に発生する第２の圧力変動の基本次数成分との和が前記振動体の振動に対して逆位相又は略逆位相となり、且つＮを２以上の整数としたとき前記第１の圧力変動及び前記第２の圧力変動の基本次数成分のＮ次高調波成分どうしが逆位相又は略逆位相となるように、前記振動体の振動に対して、逆位相又は略逆位相となる位相を有し、且つ、前記振動体の振動を抑制可能な大きさを有する前記空気室内に発生する圧力変動を基準圧力変動としたとき、前記第１の圧力変動のＮ次高調波成分と前記第２の圧力変動のＮ次高調波成分とのうち何れか一方の位相が前記基準圧力変動の位相に対して前記Ｎ次高調波成分の１／４周期に相当する量だけ進み、他方の位相基準が前記基準圧力変動の位相に対して前記Ｎ次高調波成分の１／４周期に相当する量だけ遅れるように前記第１の切換手段及び第２の切換手段を制御し、
さらに、前記基準圧力変動を一つの切換手段により発生させると仮定した場合の当該切換手段に対する駆動信号のデューティ比を予測するデューティ比予測手段を有し、
当該デューティ比予測手段で予測した仮想デューティ比に基づいて前記Ｎ次高調波成分の次数Ｎを決定することを特徴とする防振支持装置。
前記制御手段は、前記第１の切換手段に対する駆動信号及び前記第２の切換手段に対する駆動信号のデューティ比が、前記デューティ比予測手段で予測した仮想デューティ比の１／２となるように、前記第１の切換手段及び前記第２の切換手段を制御することを特徴とする請求項１記載の防振支持装置。
前記デューティ比予測手段は、前記内燃機関の回転数及び燃料噴射時間に基づいて前記仮想デューティ比を予測することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の防振支持装置。