JP5426928B2 - 能動型防振支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンを支持し、エンジンで発生する振動を吸収する能動型防振支持装置に関する。

エンジンで発生する振動は、クランクシャフトの回転に伴って発生するので、比較的高い周波数で発生し、１回の振動は短時間で終わり、振動の周期は短い。このため、振動を吸収する制御を、３回の振動が発生している時間において実施する能動型防振支持装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１０７５７９号公報

従来の能動型防振支持装置は、定速走行のような一定の振動が発生する場合には有効であるが、エンジンの始動時のように、過渡的な振動（過渡振動）に対しては、防振制御が間に合わず、過渡振動が抑制できなかった。しかし、従来は、エンジンの始動は、運転者が自動車の運転を始めに１回だけ行われるものであり、エンジンの始動時の過渡振動が、運転者に違和感を与えることは無かった。

ところが、近年、環境保護のために排出する二酸化炭素の量を削減するために、アイドリング・ストップが自動で行える自動車が多くなってきた。この自動車では、アイドリング・ストップのたびに、エンジンを始動しなければならず、そのたびの過渡振動は運転者に違和感を与える場合があった。

また、エンジン駆動とモータ駆動が可能なハイブリッド車においては、アイドリング・ストップに加えて、モータのみでも走行が可能なために、走行中にもエンジンを停止したり、始動させたりする場合があり、エンジン始動の機会は一層増えており、エンジン始動の際に発生する過渡振動が、運転者に違和感を与えやすい状況にあった。

そこで、本発明は、エンジンの始動時に発生する過渡振動を吸収でき、運転者に与える違和感を少なくできる能動型防振支持装置を提供することを目的とする。

本発明は、燃料注入を制御するインジェクタ信号をエンジン制御部から受信するエンジンを支持し、前記エンジンで発生する振動をアクチュエータの伸縮動作で吸収する能動型防振支持装置であって、前記エンジンの始動時には、初回の前記インジェクタ信号に基づく起点から、前記エンジンの初爆が起きるまでの時間が経過したときに、前記アクチュエータの伸縮動作を開始し、前記初爆が起きるまでの時間は、初爆する気筒に応じて設定されることを特徴としている。

エンジンの始動の際には、エンジンの初爆のときに過渡振動が発生する。そこで、エンジンの初爆のときの過渡振動を吸収するために、初爆に合わせて、アクチュエータの伸縮動作を開始させなければならない。この初爆は、気筒に初回の燃料注入が行われた後に起きる。換言すると、その初回の燃料注入を制御するための初回のインジェクタ信号の発生の後に、初爆が起きることになるので、この初回のインジェクタ信号の発生時刻を基準時刻・起点として、この発生時刻（基準時刻・起点）に基づいて、初爆時刻（ポイント）を正確に決定でき、初爆時刻が決定されていれば、その初爆時刻と同じ時刻に、アクチュエータの伸縮動作を開始させることができる。すなわち、予め設定した所定の時間には、初回のインジェクタ信号の発生時刻から初爆時刻までの時間が設定される。

また、本発明は、前記エンジンの始動時の前記初回の前記インジェクタ信号受信直後の初爆による前記振動を吸収する伸縮動作の伸縮長さは、記憶しておいた前回始動時のクランクの振動の振幅に基づいて決定するが好ましい。これによれば、初爆による（過渡）振動の振幅が経時変化しても、その変化に応じて伸縮動作の伸縮長さを設定することができ、過渡振動を確実に吸収できる。
また、本発明は、エンジン駆動とモータによるモータ駆動のハイブリッド駆動が可能で、前記エンジンの始動時の制御を前記エンジン制御部が行う車両に備わる制御装置から出力される駆動電流によって前記アクチュエータが伸縮動作し、前記制御装置は、前記エンジンの始動時に、前記エンジン制御部が、前記モータを駆動して前記エンジンのクランクシャフトを回転させるのと並行して決定する初爆させる気筒と、当該制御装置に送信する、前記初回の前記インジェクタ信号を受信した時刻を前記起点として、前記アクチュエータの伸縮動作を開始させる時刻を決定すること、を特徴とする。

本発明によれば、エンジンの始動時に発生する過渡振動を吸収でき、運転者に与える違和感を少なくできる能動型防振支持装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る能動型防振支持装置を備えた車両の斜視図である。 本発明の実施形態に係る能動型防振支持装置を備えた車両のブロック図である。 本発明の実施形態に係る能動型防振支持装置の防振制御方法のフローチャートである。 （ａ）エンジンの初動時の回転速度と、（ｂ）エンジンの振動波形と、（ｃ）クランクシャフトの変動の測定結果とのタイミングチャートである。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に示すように、車両Ｖの前方部には、Ｖ型６気筒のエンジン２が搭載され、エンジン２にはトランスミッション３が結合されている。エンジン２は、エンジン２のトランスミッション３の連結側に、モータ２ａを有している。このモータ２ａもトランスミッション３に連結され、モータ２ａの回転軸はクランクシャフト（図示省略）に連結している。これにより、車両Ｖは、エンジン駆動とモータ駆動のハイブリッド駆動が可能になっている。また、モータ２ａは、エンジン２の始動時にはスタータとしても機能する。

能動型防振支持装置１は、エンジン２の下部の前方部と後方部に、前後方向に沿って２つ配置されている。エンジン２の振動は、回転軸がエンジン２からトランスミッション３へ向かう方向と平行に配置されるクランクシャフトの回転に伴って発生するので、その振動の振幅の方向はクランクシャフトの回転軸を法線とする一平面内の方向（図１中の前後上下方向）となる。このような振動による力が一平面内の方向に作用するように、一対の能動型防振支持装置１は、エンジン２の前方端部と後方端部に、前後方向に沿って配置されている。一方の能動型防振支持装置１ａは、エンジン２の下部の前方端部に配置され、他方の能動型防振支持装置１ｂは、エンジン２の下部の後方端部に配置されている。

図２に、本発明の実施形態に係る能動型防振支持装置１（１ａ、１ｂ）を備えた車両Ｖのブロック図を示す。そして、能動型防振支持装置１（１ａ、１ｂ）は、制御装置４を備えている。２つの能動型防振支持装置１（１ａ、１ｂ）は、エンジン２を車体フレーム８に対して支持している。２つの能動型防振支持装置１（１ａ、１ｂ）のそれぞれは、アクチュエータ９を有し、制御装置４から出力される駆動電流によって、アクチュエータ９が伸縮動作することで、能動型防振支持装置１（１ａ、１ｂ）が伸縮動作する。エンジン２が振動すると、エンジン２と車体フレーム８との間隔が変動する。この変動量に合わせて能動型防振支持装置１（１ａ、１ｂ）が伸縮動作することで、能動型防振支持装置１（１ａ、１ｂ）は、エンジン２から車体フレーム８への振動の伝達を抑制し、吸収することができる。

モータ２ａも含めて、エンジン２は、エンジン制御部５によって、エンジン始動時の制御や、通常運転の制御、エンジン停止の制御等が行われる。

特に、エンジン始動時には、エンジン制御部５は、まず、モータリング制御を行い、モータ２ａをスタータとして機能させ、モータ２ａを回転させることで、連結するエンジン２、すなわち、クランクシャフト２ｂを回転させ、その回転速度を上昇させてゆく。エンジン制御部５は、このモータリング制御と並行させて、初爆させる気筒を決定し、その気筒に対して初回のインジェクタ信号を送信する。これにより、その気筒で初爆が起こり、エンジン２の停止まで、エンジン制御部５は、通常運転の制御を行う。そして、モータリング制御をスタートさせる信号、すなわち、モータ２ａの回転をオンする信号（モータリングスタート信号）は、モータ２ａに送信される際には、制御装置４へも送信される。制御装置４は、このモータリングスタート信号を受信することで、初回のインジェクタ信号を受信するための待機モードに移行する。そして、初回のインジェクタ信号は、エンジン２の所定の気筒（インジェクタ）へ送信される際には、制御装置４へも送信される。制御装置４は、初回のインジェクタ信号を受信した時刻を、前記基準時刻として、アクチュエータ９の伸縮動作を開始させる時刻を決定すること、すなわち、初爆のタイミングに合わせてアクチュエータ９の伸縮動作ができる。

エンジン制御部５は、初爆させる気筒を決定し、その気筒に対して初回のインジェクタ信号を適正なタイミングで送信するために、クランクパルスとＴＤＣパルスを利用している。

クランクパルスは、エンジン２の回転、すなわち、クランクシャフト２ｂの回転に伴って、発生する。クランクパルスセンサ７は、このクランクパルスを検出し、エンジン制御部５と制御装置４へ送信する。クランクパルスは、所定クランクアングル毎に出力され、例えば、クランクシャフト２ｂの１回転につき６０回、クランクアングルの６°毎に１回、クランクパルスセンサ７に検出される。

ＴＤＣパルスは、各気筒のピストンが上死点（ＴＤＣ）に達した際に発生する。エンジン２には、気筒毎に、上死点（ＴＤＣ）を検出するために、ＴＤＣパルスセンサ６が設けられている。ＴＤＣパルスセンサ６は、全ての気筒においてシリンダが上死点（ＴＤＣ）に達した際に発生させるＴＤＣパルスを検出する。エンジン２が６気筒であれば、ＴＤＣパルスはクランクシャフト２ｂの２回転につき６回、つまりクランクアングルの１２０°毎に１回、ＴＤＣパルスセンサ６に検出される。ＴＤＣパルスセンサ６は、このＴＤＣパルスを検出し、エンジン制御部５と制御装置４へ送信する。なお、クランクパルスとＴＤＣパルスとが、制御装置４へ送信されているのは、これらパルスの発生タイミングが、エンジン２の通常運転時に発生する振動の振動周期によく一致するので、アクチュエータ９の伸縮動作の動作周期に利用するためである。

クランク変動値センサ１０は、クランクシャフト２ｂの回転等に伴う振動振幅等の位置の変動値を検出して、制御装置４へ送信する。

図３に、（ＡＣＭ）制御装置４を用いての、能動型防振支持装置（ＡＣＭ）１の防振制御方法のフローチャートを示す。なお、このフローチャートの横には、エンジン制御部５の主にエンジン２の始動時の制御方法（ステップＳ１１〜Ｓ１４）を併記している。エンジン制御部５は、運転の開始・終了にともなうエンジン２の始動・停止や、自動のアイドリング・ストップにともなうエンジン２の始動・停止や、ハイブリッド車の走行中のエンジン２の始動・停止に応じて、運転者の意思とは関係なくエンジン２を繰り返し始動・停止させている。このエンジン制御部５による繰り返しのエンジン２の始動・停止に、同期して、能動型防振支持装置１の防振制御方法（ステップＳ１〜Ｓ８）が実施される。まず、エンジン制御部５による繰り返しのエンジン２の始動・停止の制御方法（ステップＳ１１〜Ｓ１４）について説明する。

まず、ステップＳ１１で、エンジン制御部５は、エンジン２を始動回転させるため、モータ２ａによるモータリング制御を行う。エンジン制御部５が送信したモータリングスタート信号がモータ２ａで受信されると、モータ２ａが回転してモータリングが始まり、エンジン２が始動回転しだし、図４（ａ）に示すように、エンジン２の回転速度ＮＥが上昇する。なお、モータリングスタート信号は、（ＡＣＭ）制御装置４へも送信され、制御装置４がモータリングスタート信号を受信すると、能動型防振支持装置（ＡＣＭ）１の防振制御方法をスタートさせる。

ステップＳ１２で、エンジン制御部５は、クランクパルスやＴＤＣパルス等に基づいて、初爆気筒を決定する。

ステップＳ１３で、エンジン制御部５は、決定した初爆気筒の識別子（初爆気筒名）とクランクパルスとＴＤＣパルス等に基づいて、初回のインジェクタ信号を、エンジン２の初爆気筒へ送信する。なお、初回のインジェクタ信号は、（ＡＣＭ）制御装置４へも送信されている。

ステップＳ１４で、エンジン制御部５は、初爆気筒に点火させ、初爆させる（ステップＳ１４ａ）。図４（ｂ）のエンジン２の振動波形に示すように、点火（初爆）によって過渡的に振幅が大きくなった過渡振動が、発生する。初爆以降は、モータリング制御は終了し、エンジン２を駆動するための通常の制御（ステップＳ１４ｂ）が、エンジン２が停止（ステップＳ１４ｃ）されるまで実施される。エンジン２が停止（ステップＳ１４ｃ）すると、ステップＳ１１に戻り、エンジン２の始動・停止が繰り返し実施されることになる。

一方、（ＡＣＭ）制御装置４は、エンジン制御部５のステップＳ１１の実施に伴って、能動型防振支持装置（ＡＣＭ）１の防振制御方法をスタートさせ、初回のインジェクタ信号の受信待ちをする。

そして、ステップＳ１で、制御装置４は、初回のインジェクタ信号を、エンジン制御部５から受信する。

ステップＳ２で、制御装置４が有するタイマは、初回のインジェクタ信号の受信のタイミングを基準時間として、時刻のカウントをスタートさせる。

ステップＳ３で、制御装置４は、初回のインジェクタ信号に付随する信号の送信先データ等に基づいて、初爆気筒名を取得する。気筒名に替えて、気筒のＩＤやインジェクタのＩＤを取得してもよい。

ステップＳ４で、制御装置４は、制御装置４内の記憶部から、取得した初爆気筒名に一致する気筒名に関係付けられた、初爆オフセット時間と、初爆振動ゲインと、初爆期間を読み出す。初爆オフセット時間は、特許請求の範囲に記載の予め設定した所定の時間に相当し、基準時刻からアクチュエータ９の伸縮動作をスタートさせるまでの時間である。初爆振動ゲインは、初爆の過渡振動を吸収するために必要なアクチュエータ９の伸縮動作の伸縮長さ（動作幅）に変換可能な数値（ゲイン）である。初爆期間は、初爆の過渡振動を吸収するために必要なアクチュエータ９の伸縮動作の期間である。なお、初爆オフセット時間と、初爆振動ゲインと、初爆期間とは、複数の気筒の個体差を考慮して、気筒毎に記憶しているが、実質的に個体差が無いのであれば、ステップＳ３は省け、記憶部にも１つずつ初爆オフセット時間と、初爆振動ゲインと、初爆期間を記憶させればよい。また、初爆オフセット時間と、初爆振動ゲインと、初爆期間は、経時変化する場合には、前回のエンジン２の始動時における振動波形に基づいて、毎回書き換えて記憶しておくことが好ましい。書き換えの詳細はステップＳ７とＳ８で記載する。

ステップＳ５で、制御装置４は、タイマによってカウントされる時刻（計測時間）が、初爆オフセット時間に達したか否か判定する。計測時間が初爆オフセット時間に達していない場合（ステップＳ５、Ｎｏ）は、達するまでステップＳ５を繰り返す。計測時間が初爆オフセット時間に達した場合（ステップＳ５、Ｙｅｓ）は、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６で、制御装置４は、ＡＣＭ制御をスタートさせ、アクチュエータ９の伸縮動作を、読み出した初爆振動ゲインと初爆期間に基づいて、開始させる。ステップＳ６と同時にステップＳ１４の初爆が実施されることになり、初爆に伴う過渡振動がアクチュエータ９の伸縮動作によって吸収される。

ステップＳ７で、制御装置４は、図４（ｃ）に示すように、初爆前から後までのクランク変動値の波形を、タイマによってカウントされる時刻（計測時間）に関係付けてクランク変動値センサ１０から受信し、記憶部に記憶する。

ステップＳ８で、制御装置４は、計測時間に関係付けられたクランク変動値の波形に基づいて、図４（ｃ）に示すような今回の初爆オフセット時間と、今回の初爆期間を計測し、記憶部に既に記憶されている初爆オフセット時間と、初爆期間とに上書きして記憶する。また、制御装置４は、計測時間に関係付けられたクランク変動値の波形の初爆の過渡振動の際の振幅（波高）に基づいて、前記振動ゲインを算出し、記憶部に既に記憶されている初爆振動ゲインに上書きして記憶する。以上で、能動型防振支持装置（ＡＣＭ）１の防振制御方法が終了する。

１、１ａ、１ｂ 能動型防振支持装置
２ エンジン
２ａ モータ
２ｂ クランクシャフト
３ トランスミッション
４ 制御装置
５ エンジン制御部
６ ＴＤＣパルスセンサ
７ クランクパルスセンサ
８ 車体フレーム
９ アクチュエータ
１０ クランク変動値センサ

Claims (3)

1. 燃料注入を制御するインジェクタ信号をエンジン制御部（５）から受信するエンジン（２）を支持し、前記エンジンで発生する振動をアクチュエータ（９）の伸縮動作で吸収する能動型防振支持装置（１）であって、
   前記エンジンの始動時には、初回の前記インジェクタ信号に基づく起点から、前記エンジンの初爆が起きるまでの時間が経過したときに、前記アクチュエータの伸縮動作を開始し、
   前記初爆が起きるまでの時間は、初爆する気筒に応じて設定されることを特徴とする能動型防振支持装置。
2. 前記エンジンの始動時の前記初回の前記インジェクタ信号受信直後の初爆による前記振動を吸収する伸縮動作の伸縮長さは、記憶しておいた前回始動時のクランクの振動の振幅に基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の能動型防振支持装置。
3. エンジン駆動とモータ（２ａ）によるモータ駆動のハイブリッド駆動が可能で、前記エンジンの始動時の制御を前記エンジン制御部が行う車両（Ｖ）に備わる制御装置（４）から出力される駆動電流によって前記アクチュエータが伸縮動作し、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの始動時に、前記エンジン制御部が、前記モータを駆動して前記エンジンのクランクシャフト（２ｂ）を回転させるのと並行して決定する初爆させる気筒と、
   当該制御装置に送信する、前記初回の前記インジェクタ信号を受信した時刻を前記起点として、前記アクチュエータの伸縮動作を開始させる時刻を決定すること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の能動型防振支持装置。

Images