JP4962447B2 - 内燃機関の振動低減装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の駆動に伴って発生する振動を抑制するための内燃機関の振動低減装置に関する。

内燃機関は、内部で燃料を燃焼させることで発生した熱エネルギによりピストンを往復移動させて回転エネルギとして取り出すものであることから、この燃焼（爆発）に伴って振動が発生する。そして、この内燃機関は、一般的に複数の気筒を有しており、各気筒で燃焼（爆発）タイミングがばらつくことから回転振動が発生する。

この内燃機関の回転振動を低減するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された内燃機関の振動低減装置は、エンジンに対してフライホイールに加えてモータジェネレータを設け、両者を補機駆動ベルトで連結することで機械的な振動系を構成し、モータジェネレータが電気的なばねとなるように両者の回転角変位の差に比例した制御トルクを発生し、且つ、反共振周波数が機関回転数に同調するようにそのばね定数を制御することで、広い回転数領域で振動を低減するものである。

特開２００４−１９０５３１号公報

ところで、内燃機関では、上述したように、複数の気筒における燃焼（爆発）タイミングがばらつくことから回転振動が発生し、この振動が低周波振動である場合には、アイドル運転領域にて乗心地が悪化してしまう。上述した従来の内燃機関の振動低減装置では、エンジンとモータジェネレータが補機駆動ベルトにより駆動連結されているとき、この補機駆動ベルトにおけるトルク伝達／共振を利用して内燃機関の振動を低減している。この補機駆動ベルトにより伝達される振動は低周波振動であることから、内燃機関のアイドル運転領域にておける乗心地を改善することができる。

一方、車両が所定速度、所定回転数で走行しているとき、内燃機関の振動は高周波振動となり、車両の操縦安定性を低下させてしまう。この場合、内燃機関の振動は高周波振動であることから、従来の内燃機関の振動低減装置のように、補機駆動ベルトにおけるトルク伝達／共振を利用して振動を低減することはできない。そのため、この車両走行時における内燃機関の高周波振動を低減する目的で、別途、振動抑制のための装置を搭載しなければならず、コストの増加や重量の増加などを招いている。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、内燃機関の運転状態に拘らず振動を抑制可能とする内燃機関の振動低減装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の振動低減装置は、機関本体がマウントを介して車体に搭載されると共に、クランクシャフトの回転により駆動可能な補機を有する内燃機関において、前記マウントの変位を検出または推定するマウント変位検出推定手段と、該マウント変位検出推定手段が検出または推定した前記マウントの変位に基づいて前記補機の負荷トルクを設定する補機負荷トルク設定手段と、を備え、前記機関本体は、クランクシャフトの軸線に対してその左右両側が左右のマウントを介して車体に支持され、前記クランクシャフトの左方または右方に前記補機が装着され、前記マウント変位検出推定手段は、前記左右のマウントの変位の総和を検出または推定することを特徴とするものである。

本発明の内燃機関の振動低減装置では、前記補機負荷トルク設定手段は、前記マウントの変位が最小となるように前記補機の負荷トルクを設定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の振動低減装置では、前記補機負荷トルク設定手段は、前記内燃機関におけるクランクシャフトの軸周りのロール量に基づいて前記マウントの変位が最小となるように前記補機の回転軸の軸周りのロール量を設定して前記補機の負荷トルクを設定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の振動低減装置では、前記マウント変位検出推定手段は、前記クランクシャフトに交差する水平方向における前記機関本体の加速度に基づいて前記左右のマウントの変位の偏差を設定し、この偏差に基づいて変位を検出または推定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の振動低減装置では、前記内燃機関の負荷トルクを検出または推定する機関負荷トルク検出推定手段を設け、前記補機負荷トルク設定手段は、前記内燃機関の負荷トルクと前記マウントの変位に基づいて前記補機の負荷トルクを設定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の振動低減装置では、前記内燃機関のクランクシャフトと前記補機の回転軸が無端の伝達ベルトにより駆動伝達可能に連結され、前記伝達ベルトにおける伝達特性と前記クランクシャフトの回転数に基づいて前記補機から前記伝達ベルトを通して前記機関本体へ伝達されるベルト伝達負荷トルクを検出または推定するベルト伝達負荷トルク検出推定手段を設け、前記補機負荷トルク設定手段は、ベルト伝達負荷トルクを考慮して前記補機の負荷トルクを設定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の振動低減装置によれば、マウントの変位を検出または推定するマウント変位検出推定手段と、マウントの変位に基づいて補機の負荷トルクを設定する補機負荷トルク設定手段とを設け、機関本体がクランクシャフトの軸線に対してその左右両側が左右のマウントを介して車体に支持され、クランクシャフトの左方または右方に補機が装着され、マウント変位検出推定手段は、左右のマウントの変位の総和を検出または推定している。従って、マウントの変位に基づいて補機の負荷トルクを設定するため、内燃機関の運転状態に拘らず振動を抑制可能とすることができる。

以下に、本発明に係る内燃機関の振動低減装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の振動低減装置を表すエンジン概略構成図、図２は、実施例１のエンジンの支持構造を表す概略図、図３は、実施例１の内燃機関の振動低減装置におけるエンジンの振動抑制制御を表すフローチャートである。

実施例１の内燃機関の振動低減装置において、図１に示すように、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。本実施例では、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２、クランクケース１５等によりエンジン本体（機関本体）１０が構成されている。

燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。

なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。

従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジンは、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。

また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２５となっている。この吸気可変動弁機構２５は、吸気カムシャフト２３の軸端部にＶＶＴコントローラ２６が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ２７からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２６の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対する吸気カムシャフト２３の位相を変更し、吸気弁２１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気可変動弁機構２５は、吸気弁２１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ２８が設けられている。

吸気ポート１９には、吸気マニホールド２９を介してサージタンク３０が連結され、このサージタンク３０に吸気管３１が連結されており、この吸気管３１の空気取入口にはエアクリーナ３２が取付けられている。そして、このエアクリーナ３２の下流側にスロットル弁３３を有する電子スロットル装置３４が設けられている。

排気ポート２０には、排気マニホールド３５を介して排気管３６が連結されており、この排気管３６には排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する三元触媒３７及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３８が装着されている。この三元触媒３７は、空燃比（排気空燃比）がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３８は、空燃比（排気空燃比）がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。

シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ３９が装着されており、このインジェクタ３９は、吸気ポート１９側に位置して水平上端から下方に所定角度傾斜して配置（図１では、簡略化のために水平に記載している。）されている。各気筒に装着されるインジェクタ３９は、図示しないが、デリバリパイプに連結され、このデリバリパイプは、燃料供給管及び燃料ポンプを介して燃料タンクに連結されている。シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火可能な点火プラグ４０が装着されている。この点火プラグ４０は、燃焼室１８の混合気に対して火花放電により着火可能なものとなっている。

また、シリンダブロック１１には、補機としてのオルタネータ４１が装着されており、図２に詳細に示すように、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトプーリ４２と、オルタネータ４１の駆動軸に固結されたオルタネータプーリ４３との間には、無端の伝達ベルト４４が掛け回されている。そして、このオルタネータ４１はバッテリ４５と電気的に接続されている。従って、クランクシャフト１６の回転が伝達ベルト４４によりオルタネータ４１に伝達され、このオルタネータ４１が駆動して発電し、発電された電力がバッテリ４５に充電される。

車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１が搭載されており、このＥＣＵ５１は、インジェクタ３９の燃料噴射タイミング、点火プラグ４０の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期などを決定している。

即ち、吸気管３１の上流側にはエアフローセンサ５２及び吸気温センサ５３が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ５１に出力している。電子スロットル装置３４にはスロットルポジションセンサ５４が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ５５が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ５１に出力している。クランクシャフト１６にはクランク角センサ５６が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ５１に出力し、ＥＣＵ５１はクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ５７が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ５１に出力している。

また、排気管３６における三元触媒３７より上流側に、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ５８が設けられ、三元触媒３７より下流側に、酸素（Ｏ_２）センサ５９が設けられている。このＡ／Ｆセンサ５８及びＯ_２センサ５９は、燃焼室１８から排気ポート２０及び排気マニホールド３５を通して排気管３６に排気された排気ガスの排気空燃比（酸素量）を検出し、検出した排気空燃比をＥＣＵ５１に出力している。ＥＣＵ５１は、Ａ／Ｆセンサ５８及びＯ_２センサ５９が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を補正している。

また、ＥＣＵ５１は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構２５を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。

このように構成された実施例１の内燃機関の振動低減装置にて、図２に示すように、本実施例のエンジン本体１０は、車体６０上に左右のマウント６１，６２を介して搭載されている。この場合、エンジン本体１０は、クランクシャフト１６の軸線が車両の前後方向に沿って配置されるように、車体６０に搭載される。そして、エンジン本体１０は、クランクシャフト１６の軸線に対してその左右両側が左右のマウント６１，６２を介して車体６０上に支持され、このクランクシャフト１６の左方、つまり、マウント６２側にオルタネータ４１が装着されている。

そして、このエンジン本体１０にて、実施例１の内燃機関の振動低減装置は、マウント６１，６２の変位を検出または推定するマウント変位検出推定手段と、マウント６１，６２の変位に基づいてオルタネータ４１の負荷トルクを設定する補機負荷トルク設定手段とを設けている。この場合、補機負荷トルク設定手段は、マウント６１，６２の変位が最小となるようにオルタネータ４１の負荷トルクを設定している。

具体的には、エンジンの負荷トルクを検出または推定する機関負荷トルク検出推定手段を設け、補機負荷トルク設定手段は、エンジンの負荷トルクに基づいてマウント６１，６２の変位が最小となるようにオルタネータ４１の負荷トルクを設定している。

なお、本実施例では、機関負荷トルク検出推定手段とマウント変位検出推定手段と補機負荷トルク設定手段として、ＥＣＵ５１が機能する。

また、実施例１の内燃機関の振動低減装置にて、補機負荷トルク設定手段は、エンジンにおけるクランクシャフト１６の軸周りのロール量に基づいてマウント６１，６２の変位が最小となるようにオルタネータ４１の回転軸の軸周りのロール量を設定し、オルタネータ４１の負荷トルクを設定する。

また、実施例１の内燃機関の振動低減装置にて、マウント変位検出推定手段は、左右のマウント６０，６１の変位の総和を検出または推定する。そして、このマウント変位検出推定手段は、クランクシャフト１６に交差する水平方向におけるエンジン本体１０の加速度に基づいて左右のマウント６１，６２の変位の偏差を設定し、この偏差に基づいて変位を検出または推定する。

また、実施例１の内燃機関の振動低減装置にて、エンジンのクランクシャフト１６とオルタネータ４１の回転軸が無端の伝達ベルト４４により駆動伝達可能に連結され、この伝達ベルト４４における伝達特性とクランクシャフト１６の回転数に基づいてオルタネータ４１から伝達ベルト４４を通してエンジン本体１０へ伝達されるベルト伝達負荷トルクを検出または推定するベルト伝達負荷トルク検出推定手段（ＥＣＵ５１）を設け、補機負荷トルク設定手段は、ベルト伝達負荷トルクを考慮してオルタネータ４１の負荷トルクを設定する。

ここで、実施例１の内燃機関の振動低減装置によるエンジン振動抑制制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、以下に説明する制御を実施するにあたり、図示しないが、車両の速度（車速）を検出する車速センサと、車両の横加速度を検出する横加速度センサが設けられている。

本実施例の内燃機関の振動低減装置におけるエンジン振動抑制制御において、図２及び図３に示すように、ステップＳ１１にて、ＥＣＵ５１は、図示しない車速センサが検出した現在の車速が所定速度Ｋ_１より大きいかどうかを判定する。この場合、所定速度Ｋ_１とは、車両の操縦安定性が考慮される領域を指定する速度であり、例えば、６０ｋｍ／ｈである。ここで、現在の車速が所定速度Ｋ_１以下であると判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、現在の車速が所定速度Ｋ_１より大きいと判定されたら、ステップＳ１２にて、ＥＣＵ５１は、エンジン爆発一次トルク、つまり、エンジン負荷トルクＴ_ｅｎｇを推定する。

即ち、ステップＳ１２では、エアフローセンサ５２が検出した吸入空気量Ａｉｒと、クランク角センサ５６が検出したクランク角度からＥＣＵ５１が算出したエンジン回転数（エンジン回転速度）Ｎｅと、点火プラグ４０による点火時期Ｔｉｇとに基づいて、ＥＣＵ５１は、エンジン負荷トルクＴ_ｅｎｇを算出する。この場合、点火時期Ｔｉｇは、エンジン運転状態に応じて設定されたものである。そして、ＥＣＵ５１は、吸入空気量Ａｉｒとエンジン回転数Ｎｅと点火時期Ｔｉｇとに基づいて、エンジン負荷トルクＴ_ｅｎｇを算出するためのマップを事前に用意しておき、このマップからエンジン負荷トルクＴ_ｅｎｇを求めればよい。
Ｔ_ｅｎｇ＝ｆ（Ａｉｒ，Ｎｅ，Ｔｉｇ）

ステップＳ１３にて、ＥＣＵ５１は、横加速度センサが検出した車両の横加速度Ｇｙが所定横加速度Ｋ_２より小さいかどうかを判定する。走行する車両が旋回していたり、カント路などを走行している場合には、車両に横加速度が作用しており、この所定横加速度Ｋ_２は、横加速度Ｇｙが後述するマウント６１，６２の変位に大きな影響を与える領域を指定するものである。ここで、横加速度Ｇｙが所定横加速度Ｋ_２以上であると判定されたら、横加速度Ｇｙがマウント６１，６２の変位に大きな影響を与えるとして、ステップＳ１４にて、制御量左右補正値を演算する。

即ち、ステップＳ１４では、左右のマウント６１，６２に作用する荷重の比を求め、この比に応じた補正値Ｒ_ｉ（Ｒ_１，Ｒ_２）を求める。具体的には、エンジン本体１０の質量Ｍ、エンジン本体１０のロールセンタから重心までの距離Ｒ、マウント６１，６２のばね定数ｋ、エンジン本体１０のロールセンタから各マウント６１，６２までの距離Ｌ（Ｌ_１，Ｌ_２）、クランクシャフト１６の軸周りの慣性モーメントＩ_ｅｎｇ、クランクシャフト１６の軸周りのロール量θとすると、下記数式（ロールセンタ周りの運動方程式）が成り立つ。
Ｉ_ｅｎｇ×ｄ^２θ＝Ｇｙ×Ｍ×Ｒ−２ｋ×Ｌ×θ
そして、このロールセンタ周りの運動方程式を解くと、横加速度Ｇｙによる荷重ｋＬから下記の関係となる補正値Ｒ_ｉ（Ｒ_１，Ｒ_２）が算出される。
（１／２）Ｍｇ＋ｋＬθ：（１／２）Ｍｇ−ｋＬθ＝Ｒ_１：Ｒ_２
なお、ｇは、重力加速度である。

なお、ステップＳ１３にて、横加速度Ｇｙが所定横加速度Ｋ_２より小さいと判定されたときには、横加速度Ｇｙがマウント６１，６２の変位に大きな影響を与えないことから、制御量左右補正値は、Ｒ_１＝Ｒ_２として予め設定してある。

続いて、ステップＳ１５にて、ＥＣＵ５１は、負荷トルク制御量、つまり、ステップＳ１２で推定したエンジン負荷トルクＴ_ｅｎｇを低減させるためのオルタネータ４１による負荷トルクＴ_ｌｏａｄを算出する。即ち、オルタネータ４１の軸中心からクランクシャフト１４の軸中心までの距離ｄ、オルタネータ４１の軸中心から左右のマウント６１，６２までの距離ｄ_ｉ（ｄ_１，ｄ_２）、エンジン本体１０におけるオルタネータ４１の軸周りの慣性モーメントＩ_ｌｏａｄ、オルタネータ４１の軸周りのロール量φ、左右のマウント６１，６２の上下変位ｘ_ｉ（ｘ_１，ｘ_２）とすると、高周波振動に対しては、マウント６１，６２のばねの共振点を突破して自由運動とみなされることから、下記数式が成り立つ。
Ｉ_ｅｎｇ×ｄ^２θ＝Ｔ_ｅｎｇ
Ｉ_ｌｏａｄ×ｄ^２φ＝−Ｔ_ｌｏａｄ
ｘ_ｉ＝±Ｌ×θ−（±ｄ_ｉ×φ）

従って、左右のマウント６１，６２の上下変位ｘ_ｉ（ｘ_１，ｘ_２）に横加速度Ｇｙによる補正値Ｒ_ｉ（Ｒ_１，Ｒ_２）を考慮した振動の総和Σｄ^２ｘ_ｉ×Ｒ_ｉが最小となるようにオルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄを求める。即ち、マウント６１，６２の上下変位ｘ_１，ｘ_２の２回微分が振動となることから、これらに各補正値Ｒ_１，Ｒ_２を乗算したものの和が最小となるように、クランクシャフト１６の軸周りのロール量θを考慮してオルタネータ４１の軸周りのロール量φを算出し、オルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄを算出する。

一方、エンジンのクランクシャフト１６とオルタネータ４１の各プーリ４２，４３との間に伝達ベルト４４が掛け回され、駆動伝達可能に連結されていることから、オルタネータ４１の振動が伝達ベルト４４を介してクランクシャフト１６に伝達されることで、エンジンの振動を増幅させる可能性がある。そのため、ステップＳ１６にて、伝達ベルト４４における伝達特性マップとクランクシャフト１６の回転数（エンジン回転数）に基づいて、エンジン燃焼（爆発）周波数での負荷トルクからクランクシャフト１６への伝達ゲインＧ_Ｂ（ベルト伝達負荷トルク）を求める。この場合、伝達特性マップは、エンジンの始動時などに、オルタネータ４１の負荷トルクを変化させ、エンジン回転数への伝達特性を測定することで定期的に更新すればよい。なお、エンジン回転数に代えて、クランクシャフト１６の実際のトルクを計測して使用してもよい。

ステップＳ１７にて、ＥＣＵ５１は、伝達ゲインＧ_Ｂからオルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄがクランクシャフト１６に与える影響がエンジン負荷トルクＴ_ｅｎｇに比べて大きくなるときのガード処理を行う。即ち、オルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄを、Ｔ_ｌｏａｄ＜Ｔ_ｅｎｇ×（Ｋ_３／Ｇ_Ｂ）の領域内に規制する。まお、Ｋ_３は、１／（２×プーリ比）とし、クランクシャフト１６上でトルク変動を増大させない範囲で制御を行うようにすればよい。

そして、ステップＳ１８にて、ＥＣＵ５１は、求めたオルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄと現在のエンジン回転数に基づいて、オルタネータ４１への界磁電流またはＯＮ／ＯＦＦのデューティ信号を制御信号として出力し、このオルタネータ４１を駆動制御する。従って、エンジン負荷トルクＴ_ｅｎｇに対して、オルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄが発生することで、エンジンの高周波振動が抑制される。なお、オルタネータ４１への指令値が高周波成分に基づくものであることから、オルタネータ４１の発電収支には影響しない。

このように実施例１の内燃機関の振動低減装置にあっては、エンジン本体１０がマウント６１，６２を介して車体６０に搭載されると共に、クランクシャフト１６の回転により駆動可能なオルタネータ４１が設けられて構成され、ＥＣＵ５１は、エンジン負荷トルクを推定すると共に、マウント６１，６２の変位を推定し、エンジン負荷トルクとマウント６１，６２の変位に基づいてオルタネータ４１におけるオルタネータ負荷トルクを設定している。

従って、エンジン負荷トルクとマウント６１，６２の変位に基づいてオルタネータ４１の負荷トルクを設定するため、車両の走行時に、伝達ベルト４４によりトルク伝達が行われない高周波領域においても、エンジン振動を効果的に抑制することができ、エンジンの運転状態に拘らず振動を抑制可能とすることで、車両の操縦安定性を向上することができる。

また、実施例１の内燃機関の振動低減装置では、ＥＣＵ５１は、エンジン負荷トルクに基づいてマウント６１，６２の変位が最小となるようにオルタネータ負荷トルクを設定している。従って、高周波領域においても、エンジン振動を効果的に抑制することができる。

また、実施例１の内燃機関の振動低減装置では、エンジンにおけるクランクシャフト１６の軸周りのロール量に基づいてマウント６１，６２の変位が最小となるようにオルタネータ４１の回転軸の軸周りのロール量を設定し、オルタネータ４１の負荷トルクを設定する。従って、オルタネータ４１のロール量によりエンジンにおけるクランクシャフト１６のロール量を打ち消すことで、マウント６１，６２の変位を効果的に抑制することができる。

また、実施例１の内燃機関の振動低減装置では、左右のマウント６０，６１の変位の総和を検出または推定し、クランクシャフト１６に交差する水平方向におけるエンジン本体１０の加速度に基づいて左右のマウント６１，６２の変位の偏差を設定し、この偏差に基づいて変位を検出または推定する。従って、車両の旋回走行時やカント路の走行時に、左右のマウント６１，６２の変位差を適正に把握することで、エンジン振動を適正に抑制することができる。

また、実施例１の内燃機関の振動低減装置では、クランクシャフト１６とオルタネータ４１との伝達ベルト４４における伝達特性とクランクシャフト１６の回転数に基づいてオルタネータ４１から伝達ベルト４４を通してエンジン本体１０へ伝達されるベルト伝達負荷トルクを推定し、ベルト伝達負荷トルクを考慮してオルタネータ４１の負荷トルクを設定している。従って、低周波領域から高周波領域まで、エンジン振動を効果的に抑制することができる。

図４は、本発明の実施例２に係る内燃機関の振動低減装置におけるエンジンの振動抑制制御を表すフローチャートである。なお、本実施例の内燃機関の振動低減装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１及び図２を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２の内燃機関の振動低減装置では、マウント６１，６２の変位を直接計測（検出）する変位計を設け、ＥＣＵ５１は、計測したマウント６１，６２の変位が最小となるようにオルタネータ４１の負荷トルクを設定している。

ここで、実施例２の内燃機関の振動低減装置によるエンジン振動抑制制御について、図４のフローチャートに基づいて説明する。

本実施例の内燃機関の振動低減装置におけるエンジン振動抑制制御において、図４に示すように、ステップＳ２１にて、ＥＣＵ５１は、車速センサが検出した現在の車速が所定速度Ｋ_１より大きいかどうかを判定する。ここで、現在の車速が所定速度Ｋ_１以下であると判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、現在の車速が所定速度Ｋ_１より大きいと判定されたら、ステップＳ２２にて、ＥＣＵ５１は、横加速度センサが検出した車両の横加速度Ｇｙが所定横加速度Ｋ_２より小さいかどうかを判定する。ここで、横加速度Ｇｙが所定横加速度Ｋ_２以上であると判定されたら、横加速度Ｇｙがマウント６１，６２の変位に大きな影響を与えるとして、ステップＳ２３にて、制御量左右補正値を演算する。

即ち、ステップＳ２３では、左右のマウント６１，６２に作用する荷重の比を求め、この比に応じた補正値Ｒ_ｉ（Ｒ_１，Ｒ_２）を求める。具体的には、前述した実施例１と同様に、下記数式（ロールセンタ周りの運動方程式）を解いて、横加速度Ｇｙによる荷重ｋＬから補正値Ｒ_ｉ（Ｒ_１，Ｒ_２）を算出する。
Ｉ_ｅｎｇ×ｄ^２θ＝Ｇｙ×Ｍ×Ｒ−２ｋ×Ｌ×θ
（１／２）Ｍｇ＋ｋＬθ：（１／２）Ｍｇ−ｋＬθ＝Ｒ_１：Ｒ_２

続いて、ステップＳ２４にて、ＥＣＵ５１は、負荷トルク制御量、つまり、計測した左右のマウント６１，６２の上下変位を低減されるためのオルタネータ４１による負荷トルクＴ_ｌｏａｄを算出する。即ち、オルタネータ４１の軸中心からクランクシャフト１４の軸中心までの距離ｄ、オルタネータ４１の軸中心から左右のマウント６１，６２までの距離ｄ_ｉ（ｄ_１，ｄ_２）、エンジン本体１０におけるオルタネータ４１の軸周りの慣性モーメントＩ_ｌｏａｄ、オルタネータ４１の軸周りのロール量φ、左右のマウント６１，６２の上下変位ｘ_ｉ（ｘ_１，ｘ_２）とすると、高周波振動に対しては、マウント６１，６２のばねの共振点を突破して自由運動とみなされることから、下記数式が成り立つ。
Ｉ_ｌｏａｄ×ｄ^２φ＝−Ｔ_ｌｏａｄ
φ×ｄ_ｉ＝ｘ_ｉ

従って、左右のマウント６１，６２の上下変位ｘ_ｉ（ｘ_１，ｘ_２）に横加速度Ｇｙによる補正値Ｒ_ｉ（Ｒ_１，Ｒ_２）を考慮した振動の総和Σｄ^２ｘ_ｉ×Ｒ_ｉが最小となるようにオルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄを求める。即ち、マウント６１，６２の上下変位ｘ_１，ｘ_２の２回微分が振動となることから、これらに各補正値Ｒ_１，Ｒ_２を乗算したものの和が最小となるように、オルタネータ４１の軸周りのロール量φを算出し、オルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄを算出する。

一方、ステップＳ２５にて、伝達ベルト４４における伝達特性マップとクランクシャフト１６の回転数（エンジン回転数）に基づいて、エンジン燃焼（爆発）周波数での負荷トルクからクランクシャフト１６への伝達ゲインＧ_Ｂ（ベルト伝達負荷トルク）を求める。ステップＳ２６にて、ＥＣＵ５１は、伝達ゲインＧ_Ｂからオルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄがクランクシャフト１６に与える影響がエンジン負荷トルクＴ_ｅｎｇに比べて大きくなるときのガード処理を行う。

そして、ステップＳ２７にて、ＥＣＵ５１は、求めたオルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄと現在のエンジン回転数に基づいて、オルタネータ４１への界磁電流またはＯＮ／ＯＦＦのデューティ信号を制御信号として出力し、このオルタネータ４１を駆動制御する。従って、エンジン負荷トルクＴ_ｅｎｇに対して、オルタネータ負荷トルクＴ_ｌｏａｄが発生することで、エンジンの高周波振動が抑制される。

このように実施例２の内燃機関の振動低減装置にあっては、ＥＣＵ５１は、マウント６１，６２の変位を実測し、このマウント６１，６２の変位に基づいてオルタネータ４１におけるオルタネータ負荷トルクを設定している。即ち、マウント６１，６２の変位が最小となるようにオルタネータ負荷トルクを設定している。

従って、エンジン負荷トルクとマウント６１，６２の変位に基づいてオルタネータ４１の負荷トルクを設定するため、車両の走行時に、伝達ベルト４４によりトルク伝達が行われない高周波領域においても、エンジン振動を効果的に抑制することができ、エンジンの運転状態に拘らず振動を抑制可能とすることで、車両の操縦安定性を向上することができる。

なお、上述した各実施例では、補機をオルタネータ４１として説明したが、これに限定されるものではなく、内燃機関により駆動可能なウォータポンプ、エアコンなどとしてもよい。

以上のように、本発明に係る内燃機関の振動低減装置は、内燃機関本体のマウントの変位に基づいて補機の負荷トルクを設定することで、内燃機関の運転状態に拘らず振動を抑制するものであり、いずれの内燃機関にも有用である。

本発明の実施例１に係る内燃機関の振動低減装置を表すエンジン概略構成図である。 実施例１のエンジンの支持構造を表す概略図である。 実施例１の内燃機関の振動低減装置におけるエンジンの振動抑制制御を表すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る内燃機関の振動低減装置におけるエンジンの振動抑制制御を表すフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン本体（機関本体）
４１ オルタネータ（補機）
５１ 電子制御ユニット、ＥＣＵ（マウント変位検出推定手段、補機負荷トルク設定手段、機関負荷トルク検出推定手段）
６０ 車体
６１，６２ マウント

Claims (6)

1. 機関本体がマウントを介して車体に搭載されると共に、クランクシャフトの回転により駆動可能な補機を有する内燃機関において、
   前記マウントの変位を検出または推定するマウント変位検出推定手段と、
   該マウント変位検出推定手段が検出または推定した前記マウントの変位に基づいて前記補機の負荷トルクを設定する補機負荷トルク設定手段と、
   を備え、
   前記機関本体は、クランクシャフトの軸線に対してその左右両側が左右のマウントを介して車体に支持され、前記クランクシャフトの左方または右方に前記補機が装着され、前記マウント変位検出推定手段は、前記左右のマウントの変位の総和を検出または推定することを特徴とする内燃機関の振動低減装置。
2. 前記補機負荷トルク設定手段は、前記マウントの変位が最小となるように前記補機の負荷トルクを設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の振動低減装置。
3. 前記補機負荷トルク設定手段は、前記内燃機関におけるクランクシャフトの軸周りのロール量に基づいて前記マウントの変位が最小となるように前記補機の回転軸の軸周りのロール量を設定して前記補機の負荷トルクを設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の振動低減装置。
4. 前記マウント変位検出推定手段は、前記クランクシャフトに交差する水平方向における前記機関本体の加速度に基づいて前記左右のマウントの変位の偏差を設定し、この偏差に基づいて変位を検出または推定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の振動低減装置。
5. 前記内燃機関の負荷トルクを検出または推定する機関負荷トルク検出推定手段を設け、前記補機負荷トルク設定手段は、前記内燃機関の負荷トルクと前記マウントの変位に基づいて前記補機の負荷トルクを設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の内燃機関の振動低減装置。
6. 前記内燃機関のクランクシャフトと前記補機の回転軸が無端の伝達ベルトにより駆動伝達可能に連結され、前記伝達ベルトにおける伝達特性と前記クランクシャフトの回転数に基づいて前記補機から前記伝達ベルトを通して前記機関本体へ伝達されるベルト伝達負荷トルクを検出または推定するベルト伝達負荷トルク検出推定手段を設け、前記補機負荷トルク設定手段は、ベルト伝達負荷トルクを考慮して前記補機の負荷トルクを設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の内燃機関の振動低減装置。

Images