JP5092604B2 - 振動低減装置 - Google Patents

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Description

この発明は、制御対象の振動を低減する装置に関する。低減が望まれる振動の周波数が高い制御対象の振動を低減するのに適する。低減が望まれる振動の周波数が高い制御対象の1つに、内燃機関に取り付けられた燃料インジェクタがある。
直噴ディーゼルエンジンでは、高圧に加圧された燃料をインジェクタでシリンダ内に直接噴射する。
この燃料インジェクタは、例えば特許文献1に示す構造で支持される。すなわち燃料インジェクタは、シリンダヘッドに形成された燃料インジェクタ取付穴に挿入され、ノズルサポートによってシリンダヘッドに挿圧固定される。ノズルサポートは、先端に形成された二股のフォーク部が燃料インジェクタに掛け渡され、反対端の支持点でヘッド本体に支持され、ボルトによってシリンダヘッドに締結される。ボルトの軸力がノズルサポートのフォーク部に伝わって燃料インジェクタをシリンダヘッドに押圧固定する。
ところで、燃料インジェクタは、内部に針弁等の可動部品を有する。この針弁がシート部に対して離座/着座することで燃料の噴射/停止が制御される。このとき燃料インジェクタには、衝突による衝撃力が発生する。特にコモンレールタイプのディーゼルエンジンにおいては、内部部品が高圧の燃料で駆動されるので燃料インジェクタに発生する衝撃力が大きい。この衝撃力によって燃料インジェクタが振動すると、その振動が燃料インジェクタに接続されるノズルサポートやシリンダヘッドを介して他のエンジン部品に伝達され、エンジン騒音悪化の要因となる。
そこで本件発明者らは、印加電圧に応じて軸方向に伸縮する薄板状の圧電素子を積層したアクチュエータをシリンダヘッド座面と燃料インジェクタとの間に配置し、燃料インジェクタの軸方向加速度をフィードバックすることで、燃料インジェクタの振動を低減することを考案した。ところがディジタルコントローラでは、元信号に、サンプリング周波数の1/2の周波数(ナイキスト周波数)を超える高周波成分が含まれていると、高周波成分がナイキスト周波数で折り返して元信号に乗ってしまって、エイリアシング(aliasing;折り返し雑音)と呼ばれる誤差が生じる。このようなエイリアシング誤差を防止するには、通常はローパスフィルタ(ハイカットフィルタ)によってナイキスト周波数を超える高周波成分をカットする。
特開平8−200179号公報
しかし制御目的の周波数域が高い場合は、高速処理可能なディジタルコントローラを使用してサンプリング周波数を上げることでナイキスト周波数を上げて、エイリアシング誤差を生じない周波数帯域を広げる必要があり、高価なディジタルコントローラが必要になる。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、ディジタルコントローラのナイキスト周波数を超える高周波域の信号についても誤差を生じることなく制御することができ、たとえば燃料インジェクタが燃料噴射するときに発生する振動を低減できる振動低減装置を提供することを目的としている。
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
本発明は、ディジタルコントローラ(101)によって制御対象(20)の振動を低減する振動低減装置であって、制御対象(20)の振動を検出する振動状態検出手段(25)と、ディジタルコントローラのナイキスト周波数よりも高い周波数帯域に設定され、ナイキスト周波数の自然数倍の周波数を含まないで、通過帯域幅がナイキスト周波数からサンプリング周波数までの周波数幅以下であり、前記振動状態検出手段(25)で検出した振動のうち、その通過帯域の振動を通過させる入力側バンドパスフィルタ(104)と、前記入力側バンドパスフィルタを通過したアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換手段(102)と、前記A/D変換手段で変換されたディジタル信号に基づいて前記ディジタルコントローラ(101)で決定されたフィードバック制御信号を、ディジタル信号からアナログ信号に変換するD/A変換手段(103)と、前記D/A変換手段で変換されたアナログ信号に基づいて前記制御対象を加振するアクチュエータ(10)とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、ディジタルコントローラのナイキスト周波数よりも高い周波数帯域に設定され、ナイキスト周波数の自然数倍の周波数を含まないで、通過帯域幅がナイキスト周波数からサンプリング周波数までの周波数幅以下である入力側バンドパスフィルタを用いて、振動状態検出手段(25)で検出した振動のうち、その通過帯域の振動を通過させ、その通過したアナログ信号をディジタル信号に変換し、そのディジタル信号に基づいてディジタルコントローラでフィードバック制御信号を決定し、そのフィードバック制御信号をディジタル信号からアナログ信号に変換してそのアナログ信号に基づいて制御対象を加振するようにした。
元信号は、入力側バンドパスフィルタを通過すると所定の周波数帯だけの信号になり、そのアナログ信号がディジタル信号に変換されると、ナイキスト周波数で折り返した信号になる。その信号に基づいてフィードバック制御信号を決定し、さらにそのフィードバック制御信号をディジタル信号からアナログ信号に変換すると、再びナイキスト周波数で折り返す。したがってこのようにA/D変換手段及びD/A変換手段を組み合わせることで、ナイキスト周波数を超える高周波域の信号についても誤差を生じることなく制御することができる。これによって、サンプリング周波数は高いが高価でもあるコントローラを使用することなく、サンプリング周波数は低いが安価なコントローラを使用して、広い周波数帯域で振動を低減することができる。
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態についてさらに詳しく説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明による振動低減装置を使用する燃料インジェクタを有する燃料供給システムを示す図である。
この燃料供給システムは、自動車に搭載されるコモンレールタイプのディーゼルエンジン用のシステムである。
燃料タンク81内の燃料は、フィルタ82を介して低圧ポンプ83によって取り出され、高圧サプライポンプ84において高圧状態に加圧され、コモンレール85に供給される。なお、高圧サプライポンプ84にはプレッシャレギュレータが内蔵されており、余剰燃料が燃料タンク81に還流され、コモンレール85内が所望の圧力に制御される。そして、高圧の燃料がコモンレール85から燃料インジェクタ20に供給され、燃料インジェクタ20を開弁駆動することによって各気筒のシリンダ内に直接噴射される。
燃料インジェクタ20の作動はコントローラ100によって制御される。コントローラ100は、センサで検出したエンジン負荷(アクセルペダル踏込量など)及びエンジン回転速度に基づいて、燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出し、これらに対応する開弁指令信号を燃料インジェクタ20へ出力する。またコントローラ100は、エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて燃料噴射圧力を算出し、コモンレール85内の燃料圧力がその算出した燃料噴射圧力になるように高圧サプライポンプ84のプレッシャレギュレータを制御する。なおコントローラ100は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ100を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。
本発明は、燃料インジェクタの振動を低減する。ここで燃料インジェクタに振動が発生する理由について説明する。
図2は、燃料インジェクタの構造を示す図である。
燃料インジェクタ20は、針弁21の上方に燃圧室が設けられ、下方に燃焼噴射室が設けられている。
燃料インジェクタ20の電磁弁22が閉じられた状態では、針弁21が燃圧室の圧力によってシート23に押し付けられ、燃料を噴射しない。そして燃料インジェクタ20は、コントローラからの制御指令を受けて電磁弁22を開くと、燃圧室が開放されて燃圧室内の圧力が低下する。そして燃料噴射室の圧力によって針弁21が上方へ移動して噴射孔24が開かれ燃料が噴射される。そして燃料インジェクタ20は、コントローラからの制御指令を受けて電磁弁22を閉じると、燃圧室の圧力が回復して針弁21が下方に移動して、針弁21がシート23に着座して燃料噴射が終了する。
針弁21がシート23に衝突すると振動を発生する。特にコモンレールを使用する燃料噴射システムは、燃圧が非常に高圧であるので、大きな衝突力が発生し燃料インジェクタ20が大きく振動する。
図3は、燃料インジェクタ20が取り付けられたシリンダヘッド40をエンジン前方(クランク軸方向)から見た断面図である。なお、シリンダヘッド40はヘッドボルト51によってシリンダブロックに固定されているが、図3においてはシリンダブロックを省略する。
燃料インジェクタ20は、シリンダヘッド40に形成された燃料インジェクタ取付穴41に挿着され、ノズルサポート30でシリンダヘッド40に押圧されて固定される。
ノズルサポート30には、ボルト貫通孔33が形成される。ノズルサポート30の一端は、カムシャフト45を跨いでその先端には二股のフォーク部31が形成される。この二股のフォーク部31が、燃料インジェクタ20の受圧部26に当接する。ノズルサポート30の他端32は、シリンダヘッド40の側壁42近傍に埋め込まれたピボットピン43に当接し、回動(傾動)自在になっている。ノズルサポート30のボルト貫通孔33にボルト52が挿通されてシリンダヘッド40に締結されると、ボルト52の軸力によって燃料インジェクタ20がシリンダヘッド40に押圧される。
このように燃料インジェクタ20はシリンダヘッド40に取り付けられているので、燃料インジェクタで発生した振動は、燃料インジェクタ20の下面20aからシリンダヘッド座面41aを介してシリンダヘッド40に伝達するとともに、燃料インジェクタ受圧部26を介してノズルサポート30へ伝わり、ピボットピン43及び締結用ボルト52からシリンダヘッド40へ伝達する。そしてこの振動がさらにシリンダブロックやヘッドカバー等に伝達されて騒音が発生する。
そこで本発明では圧電素子からなるアクチュエータ10を使用して騒音を低減する。
アクチュエータ10は、燃料インジェクタ取付穴41のシリンダヘッド座面41aに配置されている。燃料インジェクタ20は、そのアクチュエータ10に載置されている。すなわちアクチュエータ10はシリンダヘッド座面41aと燃料インジェクタ20との間に配置されている。アクチュエータ10は薄板状の圧電素子を積層したものであり、印加する電圧に応じて燃料インジェクタの軸方向に伸縮する。
燃料インジェクタ20には軸方向加速度を検出する加速度センサ25が取り付けられている。
本発明は、加速度センサ25によって検出した燃料インジェクタ20の軸方向加速度を積分して振動速度を求め、その速度にゲインを乗じた力をアクチュエータ10から発生させる速度フィードバック制御によって燃料インジェクタ20の衝撃力による振動を低減しようとするものである。速度に比例した力をアクチュエータ10から発生させるということは、インジェクタ振動系の減衰を増大させたことに相当するので、振動系の共振周波数近傍における振動を低減することができる。その結果、シリンダヘッド40を介して、シリンダブロック、ヘッドカバー等において励起される振動も低減されるので、騒音を低減することができるのである。
図4は、本発明による燃料インジェクタの振動低減装置の主要部分を示す図である。
燃料インジェクタの振動低減装置1は、圧電素子10と、圧電素子駆動アンプ11と、加速度センサ25と、モデル演算部101と、A/D変換部102と、D/A変換部103と、入力側バンドパスフィルタ104と、出力側バンドパスフィルタ105とを有する。
加速度センサ25は、燃料インジェクタ20の軸方向加速度を検出する。
加速度センサ25の検出信号は、入力側バンドパスフィルタ104に送られる。
入力側バンドパスフィルタ104は、ディジタルコントローラのナイキスト周波数fnの自然数倍の周波数を含まないで、通過帯域幅がナイキスト周波数fnからサンプリング周波数fsまでの周波数幅以下のバンドパスフィルタである。入力側バンドパスフィルタ104は、加速度センサ25で検出した振動のうち、そのような通過帯域の振動を通過させる。なおフィルターにはロールオフがあり、信頼性の高い周波数域は、例えばナイキスト周波数fnの1.1〜1.85倍、2.1〜2.85倍、・・・・の周波数域である。入力側バンドパスフィルタ104を通過した信号はA/D変換部102に送られる。
A/D変換部102は、アナログ信号をディジタル信号に変換して入力(サンプリング)する。
モデル演算部101は、フィードバック制御信号を設定する。モデル演算部101の具体的な構築方法については後述する。
D/A変換部103は、モデル演算部101のフィードバック制御信号をディジタル信号からアナログ信号に変換する。
出力側バンドパスフィルタ105は、D/A変換部103から出力された信号のうち、所定範囲の周波数の信号のみを通過させる。
圧電素子駆動アンプ11は、出力側バンドパスフィルタ105を通過した信号に基づいて圧電素子10を駆動するための電圧を出力する。
圧電素子10は、印加電圧に応じて軸方向に伸縮する。
図5は、モデル演算部の構築方法を説明する図である。
まず、制御設計を行うための燃料インジェクタ、バンドパスフィルタ、圧電素子駆動アンプを含めた制御構成の物理モデルを構築する。そのために、図5のバンドパスフィルタ105に既知の電圧u(t)を与えて、圧電素子10を駆動させ、その結果発生する振動信号がバンドパスフィルタ104を通過した出力電圧y(t)を測定する。
既知の電圧u(t)と、バンドパスフィルタ104の出力電圧y(t)を周波数分析し、得られたバンドパスフィルタ104の出力電圧Y(S)を、周波数分析して得られた既知の電圧U(s)で割った周波数特性Hacc(s)は、次式(1.1)で表すことができる。ここで、(1.1)式の[aacc1、aacc2、 ・・・、aaccm]、[bacc1、bacc2、 ・・・、baccm]は、周波数特性Hacc(s)と略一致するように、最小二乗法を用いて決定している。
Figure 0005092604
この周波数特性は、状態方程式に変換でき、次式(1.2)となる。
Figure 0005092604
(1.2)式の物理モデルを、サンプリング周波数fsで離散状態方程式に変換すると、次式(1.3)になり、これが離散物理モデルである。
Figure 0005092604
モデル演算部101は、この離散物理モデルを使用してフィードバック制御信号を決定する。
図6は、本発明による燃料インジェクタの振動低減装置の信号処理を示す図である。
上述のように、本件発明者らは、印加電圧に応じて軸方向に伸縮する薄板状の圧電素子を積層したアクチュエータをシリンダヘッド座面と燃料インジェクタとの間に配置し、燃料インジェクタの軸方向加速度をフィードバックすることで、燃料インジェクタの振動を低減することを考案した。
ところがディジタルコントローラでは、図6(A)に示すように、元信号に、サンプリング周波数fsの1/2の周波数(ナイキスト周波数fn)を超える高周波成分が含まれていると、高周波成分がナイキスト周波数fnで折り返して元信号に乗ってしまって、エイリアシング(aliasing;折り返し雑音)と呼ばれる誤差が生じる。
そこでローパスフィルタ(ハイカットフィルタ)によってナイキスト周波数fnを超える高周波成分をカットすることが従来より広く行われている。しかしこのような方法では、制御目的の周波数域が高い場合は、高速処理可能なコントローラを使用してサンプリング周波数fsを上げることでナイキスト周波数fnを上げて、エイリアシング誤差を生じない周波数帯域を広げる必要があり、高価なコントローラが必要になる。
そこで本件発明者らは、図4のような燃料インジェクタの振動低減装置を提案する。この装置によれば、加速度センサ25で検出された信号(元信号)は、入力側バンドパスフィルタ104を通過すると、図6(B)のように所定の周波数帯だけの信号になる。
そして入力側バンドパスフィルタ104を通過した信号は、A/D変換部102からモデル演算部101に取り込まれると、図6(C)のようにナイキスト周波数fnで折り返した信号になる。
モデル演算部101は、H∞(H無限大)制御理論に基づいて入力信号からフィードバック制御信号を決定する。
フィードバック制御信号は、D/A変換部103を通過すると、図6(D)のようにナイキスト周波数fnで折り返し、さらにサンプリング周波数fsで折り返し、さらに・・・というように繰り返し折り返される。そこでその信号を出力側バンドパスフィルタ105に通過させて必要な周波数帯の信号を取り出す。
この信号を圧電素子駆動アンプ11で増幅し、圧電素子10を制御する。
図7は、本発明による燃料インジェクタの振動低減装置を使用したときの効果を示す図である。
本実施形態によれば、図7に示すように、ナイキスト周波数fnを超える周波数帯において、振動レベルを低減できた。特に振動レベルが最大となる周波数fmaxにおいて、振動レベルを低減できた。
(第2実施形態)
図8は、本発明による燃料インジェクタの振動低減装置の第2実施形態を示す図である。なお以下では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
前述の第1実施形態では、バンドパスフィルタを使用するが、バンドパスフィルタにはロールオフがあり、通過帯域端での制御精度が悪くなる。またバンドパスフィルタによって周波数域を限定してしまうので、制御可能な周波数域が狭くなる。例えばゼロヘルツ付近の低周波数付近で制御できない。
そこで本実施形態の装置では、3つの周波数帯域制御部(低周波数帯域制御部100a、中周波数帯域制御部100b、高周波数帯域制御部100c)を使用することで、制御可能な周波数帯域を拡大する。また低周波数帯域制御部100aにローパスフィルタを使用することでゼロヘルツ付近の低周波数付近を制御可能にする。さらに中周波数帯域制御部100b及び高周波数帯域制御部100cに使用するバンドパスフィルタの通過帯域を重複させることで通過帯域端でも制御精度を悪化させないようにした。
低周波数帯域制御部100aのローパスフィルタ104a,105aのカットオフ周波数は、ナイキスト周波数fn1である。中周波数帯域制御部100bのバンドパスフィルタ104b,105bの通過帯域は、図9に示すようにfn2〜fs2である。高周波数帯域制御部100cのバンドパスフィルタ104c,105cの通過帯域は、同じく図9に示すようにfn1〜fs1である。fn1〜fs2は、オーバラップ(重複)している。
中周波数帯域制御部100bのバンドパスフィルタ104b,105bは、通過帯域端周波数fn2,fs2近傍で制御精度が悪化してしまう。また高周波数帯域制御部100cのバンドパスフィルタ104c,105cは、通過帯域端周波数fn1,fs1近傍で制御精度が悪化してしまう。
しかしながら本実施形態では、複数のバンドパスフィルタを使用することで、fn1付近やfs2付近においても正確な制御が可能である。
このように複数のコントローラ(バンドパスフィルタ)を組み合わせて使用することで、通過帯域端(本実施形態では高周波数帯域制御部のナイキスト周波数近傍)での制御精度を(中周波数帯域制御部で補うことによって)低下させることなく、サンプリング周波数は高いが高価なコントローラ(高周波数帯域制御部のサンプリング周波数よりも、サンプリング周波数が高いコントローラ)を使用することなく、サンプリング周波数は低いが安価なコントローラ(本実施形態の高周波数帯域制御部のコントローラに相当)を使用して、広い周波数帯域で正確な制御が可能になるのである。
このように本実施形態によれば、図10に示すように、特に振動レベルが最大となる周波数fmaxにおいて、振動レベルを低減できる。またローパスフィルタを備える低周波数帯域制御部100aを有するので、ゼロヘルツ付近からの幅広い周波数域での制御が可能になり、エンジンが低回転から高回転に至るまでの広い回転域において燃料インジェクタの振動を低減可能である。さらに中周波数帯域制御部100b及び高周波数帯域制御部100cに使用するバンドパスフィルタの通過帯域を重複させることで通過帯域端でも制御精度を悪化させないのである。
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
たとえば、上記説明においては、制御対象として燃料インジェクタを例示したが、これは一例に過ぎない。低減が望まれる振動の周波数が高い制御対象であれば本発明の技術的思想の範囲に含まれる。
本発明による燃料インジェクタの振動低減装置を使用する燃料供給システムを示す図である。 燃料インジェクタの構造を示す図である。 燃料インジェクタが取り付けられたシリンダヘッドをエンジン前方(クランク軸方向)から見た断面図である。 本発明による燃料インジェクタの振動低減装置の主要部分を示す図である。 モデル演算部の構築方法を説明する図である。 本発明による燃料インジェクタの振動低減装置の信号処理を示す図である。 本発明による燃料インジェクタの振動低減装置を使用したときの効果を示す図である。 本発明による燃料インジェクタの振動低減装置の第2実施形態を示す図である。 中周波数帯域制御部及び高周波数帯域制御部の通過帯域を示す図である。 第2実施形態の効果を示す図である。
符号の説明
1 燃料インジェクタの振動低減装置
10 アクチュエータ(圧電素子)
11 圧電素子駆動アンプ
20 燃料インジェクタ
25 加速度センサ(振動状態検出手段)
101 モデル演算部(ディジタルコントローラ)
102 A/D変換部(A/D変換手段)
103 D/A変換部(D/A変換手段)
104 入力側バンドパスフィルタ
105 出力側バンドパスフィルタ
100a 低周波数帯域制御部
100b 中周波数帯域制御部
100c 高周波数帯域制御部

Claims (9)

  1. ディジタルコントローラによって制御対象の振動を低減する振動低減装置であって、
    制御対象の振動を検出する振動状態検出手段と、
    ディジタルコントローラのナイキスト周波数よりも高い周波数帯域に設定され、ナイキスト周波数の自然数倍の周波数を含まないで、通過帯域幅がナイキスト周波数からサンプリング周波数までの周波数幅以下であり、前記振動状態検出手段で検出した振動のうち、その通過帯域の振動を通過させる入力側バンドパスフィルタと、
    前記入力側バンドパスフィルタを通過したアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換手段と、
    前記A/D変換手段で変換されたディジタル信号に基づいて前記ディジタルコントローラで決定されたフィードバック制御信号を、ディジタル信号からアナログ信号に変換するD/A変換手段と、
    前記D/A変換手段で変換されたアナログ信号に基づいて前記制御対象を加振するアクチュエータと、
    を備えることを特徴とする振動低減装置。
  2. 前記制御対象は、内燃機関に取り付けられた燃料インジェクタであり、
    前記入力側バンドパスフィルタの所定の周波数帯域は、前記燃料インジェクタの振動ピークを含む帯域である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の振動低減装置。
  3. 前記振動状態検出手段は、前記制御対象の振動の加速度又は度を検出する、
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の振動低減装置。
  4. 前記アクチュエータは、制御対象の取付座面と制御対象との間に配置され、印加電圧に応じて制御対象の軸方向に伸縮する圧電素子である、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の振動低減装置。
  5. 前記アクチュエータは、前記制御対象の振動の加速度又は度を制御する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の振動低減装置。
  6. 前記D/A変換手段で変換されたアナログ信号のうち、ディジタルコントローラのナイキスト周波数以上の所定の周波数帯域の信号を通過させる出力側バンドパスフィルタをさらに備え、
    前記アクチュエータは、前記出力側バンドパスフィルタを通過したアナログ信号に基づいて前記制御対象を加振する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の振動低減装置。
  7. 前記振動状態検出手段で検出した振動のうち、ディジタルコントローラのナイキスト周波数以下の振動を通過させる入力側ローパスフィルタを含み、その入力側ローパスフィルタを通過したアナログ信号をディジタル信号に変換し、そのディジタル信号に基づいて決定されたフィードバック制御信号を、ディジタル信号からアナログ信号に変換し、そのアナログ信号に基づいて前記制御対象を前記アクチュエータで加振する低周波数帯域制御部をさらに有する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の振動低減装置。
  8. ディジタルコントローラのナイキスト周波数の自然数倍の周波数を含まないで、通過帯域幅がナイキスト周波数からサンプリング周波数までの周波数幅以下であり、通過帯域が前記入力側バンドパスフィルタの通過帯域とオーバーラップする第2の入力側バンドパスフィルタを含み、その第2の入力側バンドパスフィルタを通過したアナログ信号をディジタル信号に変換し、そのディジタル信号に基づいて決定されたフィードバック制御信号を、ディジタル信号からアナログ信号に変換し、そのアナログ信号に基づいて前記制御対象を前記アクチュエータで加振する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の振動低減装置。
  9. 前記制御対象は、内燃機関に取り付けられた燃料インジェクタであり、
    前記第2の入力側バンドパスフィルタの通過周波数帯域は、前記燃料インジェクタの振動ピークを含む帯域である、
    ことを特徴とする請求項8に記載の振動低減装置。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008268187A (ja) * 2007-03-26 2008-11-06 Nippon Steel Corp 極低速回転機械の異常診断方法及び装置
US7904210B2 (en) * 2008-03-18 2011-03-08 Visteon Global Technologies, Inc. Vibration control system
KR100976530B1 (ko) 2008-09-22 2010-08-17 인하대학교 산학협력단 압전 파이버 복합 액추에이터를 이용한 축부재의 진동 감쇠장치
JP5561042B2 (ja) * 2010-09-07 2014-07-30 日産自動車株式会社 振動低減装置
KR101244382B1 (ko) 2011-03-21 2013-03-18 최훈석 반송기의 제어장치
DE102011082806A1 (de) * 2011-09-16 2013-03-21 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose von Fehlern in Bauteilen von Fahrwerksystemen von Kraftfahrzeugen
JP2015105043A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 トヨタ自動車株式会社 車両の車体振動制御装置
JP6004195B2 (ja) * 2013-11-29 2016-10-05 トヨタ自動車株式会社 車両の車体振動制御装置
US9261794B1 (en) * 2014-12-09 2016-02-16 Cymer, Llc Compensation for a disturbance in an optical source
JP6464070B2 (ja) * 2015-10-07 2019-02-06 ヤンマー株式会社 エンジン
DE102017220328A1 (de) * 2017-11-15 2019-05-16 Robert Bosch Gmbh Schwingungsdämpfungsanordnung für Einspritzanlagen von Kraftfahrzeugen, insbesondere für Brennstoffeinspritzsysteme, und Einspritzanlage mit solch einer Schwingungsdämpfungsanordnung
GB2573522B (en) * 2018-05-08 2020-08-19 Delphi Tech Ip Ltd Method of identifying faults in the operation of hydraulic fuel injectors having accelerometers
WO2020160852A1 (en) * 2019-02-04 2020-08-13 Asml Netherlands B.V. Electronic system, accelerometer, calibration method, lithographic apparatus and device manufacturing method

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5233540A (en) * 1990-08-30 1993-08-03 The Boeing Company Method and apparatus for actively reducing repetitive vibrations
US5613009A (en) * 1992-12-16 1997-03-18 Bridgestone Corporation Method and apparatus for controlling vibration
AU6498794A (en) * 1993-04-07 1994-10-24 Noise Cancellation Technologies, Inc. Hybrid analog/digital vibration control system
JP3268092B2 (ja) * 1993-11-15 2002-03-25 本田技研工業株式会社 車両ロードシミュレータ
JPH08200179A (ja) * 1995-01-26 1996-08-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射ノズルに対する燃料配管構造
US5861725A (en) * 1996-08-19 1999-01-19 Nsk Ltd. Control apparatus for electric power steering system
US6272401B1 (en) * 1997-07-23 2001-08-07 Dresser Industries, Inc. Valve positioner system
JP3369509B2 (ja) * 1998-05-28 2003-01-20 株式会社東芝 2自由度制御系の制御方法及び装置、磁気ディスク装置及びその制御方法
US6296093B1 (en) * 1998-11-09 2001-10-02 Lord Corportion Vibration-damped machine and control method therefor
AU2002244175A1 (en) * 2001-02-27 2002-09-12 Sikorsky Aircraft Corporation System for computationally efficient active control of tonal sound or vibration
US6402089B1 (en) * 2001-03-02 2002-06-11 General Dynamics Advanced Technology Services, Inc. System for control of active system for vibration and noise reduction
WO2004027370A1 (ja) * 2002-08-30 2004-04-01 Nsk Ltd. 機械設備の状態監視方法及び装置ならびに異常診断装置
EP1585889A2 (en) * 2003-01-22 2005-10-19 Vast Power Systems, Inc. Thermodynamic cycles using thermal diluent

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