JPH01193063A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの制御装置に関し、特に、車体振動の
低減を目積したエンジンの制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、例えば流体継手等を経由せずに動力を伝達してい
る車両において、比較釣魚なアクセル操作を行なうと、
車両はガクガクとした車体の前後振動を起こした。これ
はエンジンのトルク変化が起震源となり、それが駆動系
の共振により増大したものである。これに対し、エンジ
ンのトルク変化を制限したり、駆動系の剛性を適正化す
る対策が取られているが、十分とは言えない。

また、最近積極的にエンジンのトルクを変化させ、振動
を素早く収束させる案が出ている（特開昭５８−４８７
３８号等）、この特開昭５８−４８７３８号は、エンジ
ン回転数変化を検出して、この回転数変化に対してエン
ジントルクを逆特性となるようにするというものである
。具体的には、エンジン回転数センサの出力を、駆動系
の捩り振動周波数成分を抽出するローパスフィルタに通
して、それにより回転変動を検出する。その値が閾値を
超える場合に、その回転変動に応じた点火進角の制御を
行なうというものである。

上記公報においてはローパスフィルタを用いて振動分を
検出しているものが示されているが、他の方法としてエ
ンジン回転数の平均値を求め、この平均値と実際の回転
数との差を計算すれば、上記と同様に回転変動を検出で
きる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、本件の発明者達は、上記技術のように、エン
ジン回転数（回転変動も含む）の平均値を求めた場合、
この平均値が必ずしも正しい値とならないことを見出し
た。

現実には、車体振動の共振周波数は、例えばギア位置等
といった駆動系の状態により、２，５Ｈ２から７Ｈｚと
大きな幅を持って変化する。このような状況でエンジン
回転数の所定期間の平均値を求めた場合、この所定期間
が振動周期の整数倍に一致していればよいが、振動周期
は上述の如く駆動系の状態により変化するものであるた
めに、その状態により、平均値が大きくなったり、小さ
くなったりする。例えば、変速機のギア位置が３速の場
合に振動周期が２００ｍ５とすると、平均値を求める理
想的な時間は、２００ｍ５ｘｎ　（ｎは整数）となる。

そこで本発明は、エンジン回転数に基づいて車体振動を
抑制するエンジンの制御装置において、例えばギア位置
変化等といった駆動系の状態変化があっても、最適に振
動抑制ができるエンジンの制御装置を提案するものであ
る。

［問題点を解決するための手段及び作用］上記課題を達
成するための本発明の構成は、第１図に示すように、加
速時の車体振動をエンジン回転数に基づいて検出し、こ
のエンジン回転数に基づいてエンジンの出力トルクの制
御を行なうエンジンの制御装置において、ある時刻にお
けるエンジン回転数に関連する信号を検出する検出手段
と、この信号の所定間隔の平均化時間に渡る平均値を演
算する演算手段と、上記のある時刻におけるエンジン回
転数に関連する信号と、その平均値との差に基づいてエ
ンジンの出力トルクの制御を行なうトルク制御手段と、
駆動系の状態に応じて、上記平均値を演算するための平
均化時間を変更する変更手段とを具備することを特徴と
する。

（実施例） 以下添付図面を参照して、本発明の詳細な説明する。こ
の実施例は、エンジントルクの変化量を、時々刻々のエ
ンジン回転数変動ΔＮとエンジン回転数変動の移動平均
ΔＮの差に応じて決める。かつ、移動平均を取る時間（
「平均化時間」）を各ギヤ位置ＧＰでの車体振動の共振
周期に設定することにより、ΔＮを精度良く安定して得
るＬうにして、どのギヤ位置においても、最適のタイミ
ングでエンジントルクを変化させることができ、常に最
適な撮動対策ができるものである。第８図に、各ギア位
置での平均化時間のテーブルを掲げる。平均化時間は振
動周期に一致している。

〈エンジン振動抑制システム〉 第４図〜第６図を用いて、本実施例に係るエンジン振動
抑制システムの全体構成について説明する。

第４図は４気筒の燃料噴射式エンジンの全体図である０
本実施例に特に関連する部分はエアフローメータ１、ス
ロットル弁２、インジェクタ５、冷却水温を検知する温
度センサ８、点火プラグ９、点火コイル１０．ディスト
リビュータ１１、イグナイタ１８、吸気管内圧Ｂを検出
するためのブースト圧センサ１９、エンジン全体の制御
を行なうエンジンコントローラ（ＥＣＵ）２０、そして
スロットル弁２の開度（ＴＶＯ）を検知する開度センサ
２２、アクセル開度を検知する開度センサ２３、変速機
（不図示）のギア位置ＧＰを検知するポジションセンサ
２４等である。

吸入された空気は、エアフローメータ１により吸気量Ｑ
、を測定される。この吸入空気はスロットル弁２により
、その量を調整されながら、サージタンク３を経て、エ
ンジン本体６の燃焼室に導かれる。ガソリンはインジェ
クタ５から噴射される。この噴射時間はＥＣυ２０から
出力されるパルス信号τによって規定される。燃焼した
混合気は排気マニホールド、触媒コンバータ１７を経て
大気中に放出される。

ディストリビュータ１１のクランク角センサ１２からは
クランク角信号ＣＡが、シリンダセンサ１３からはシリ
ンダ信号ＣＹが、エンジン回転毎にＥＣＵ２０に向けて
出力され、気筒の判別とエンジン回転の同期に利用され
る。

尚、イグナイタ１８は周知のものと同じもので、点火時
期信号１Ｇの立ち上がり時に、−次電流をカットして、
カット後の一定時間後に通電を再開するものである。

第５図はＥＣυ２０の内部構成と、それと種々のセンサ
等との接続を示す図である。同図において、クランク角
信号ＣＡは波形整形回路３０を経て、ＣＰＵ３４の割込
み端子に入力される。この信号ＣＡはＴＤＣの４５度前
の回転角信号であり、Ｂ÷ＤＣ４５度で表わされ、ＣＰ
Ｕ３□４に入力されると、割込みルーチンが呼び出され
て、例えばエンジン回転数の演算等が行なわれる。シリ
ンダセンサ１３からの信号ＣＹは、デジタルバッファ３
２．入力ポート３３を経て、ＣＰＵ３４に入力されて、
気筒判別に使用される。

アナログ信号であるブースト圧Ｂ、吸気量Ｑ。

等はアナログバッファ３３を経て、Ａ／Ｄ変換器４６に
よりデジタル値に変換され、この変換されたデジタル値
はＣＰＵ３４に入力される。３６〜４０はプログラム可
能なタイマ（ＰＴＭ）であり、それらにセットされるデ
ータは上から順に夫々、点火時期Ｉ　ｏ　、　４つのシ
リンダの為の４つの燃料噴射パルスτ１〜で４である。

これらのＰＴＭのクロック信号は自由にカウントするカ
ウンタ（ＦＲＣ）４２から供給される。

ＲＯＭ４３は後述のフローチャートの如き制御手順のプ
ログラム等を格納する。ＲＡＭ４２は制御に必要な中間
データを一時的に保存するために用いられる。

一第６図はＥＣＵ２０で行なわれるエンジン制御の機能
ブロック図である。インジェクタ５からの燃料噴射量τ
を演算するブロックであるＥＧＩセクションは周知なも
のである０点火時期を制御するＥＳＡセクションが車体
振動抑制のためのトルク制御を行なう中心部分である。

〈実施例動作の原理） 動作原理の概要を第２図、第３図、第７図を用いて説明
する。第２図は、アクセルが踏まれて、スロットル弁２
が開いた（ＴＶＯはスロットル開度）ときの、エンジン
回転数Ｎの変化をマクロ的に示したものであり、第３図
はエンジン回転数Ｎ等をミクロ的に表わしたものである
。

車体振動（加速度Ｇで表わされる）の周期は、例えば変
速比等といった駆動系の状態が変化しない限りは、第３
図（ｂ）に示すように大体変動はない、即ち、振動の振
幅に変化はあるものの、振動周期には、車種によって、
また振動の経過時間等によっては変化はない、また、車
体振動が発生すると、駆動系に捩りが発生し、それは回
転Ｎの変動に表われる。これらのことは、換言すれば、
車体振動は、間接的にはエンジン回転数Ｎの変動ΔＮ（
第３図の（ｅ））としてとらえられることを意味する。

即ち、車体振動は周期変動であるから、回転数変動ΔＮ
は、振幅０位相差は別にして車体振動と同じ周期をもつ
（第３図（ｅ））、従って、ΔＮは振動抑制には最も適
当な情報であり、そこで、これを適当に情報処理して、
点火時期ＩＱの進角／遅角量Δ１．に変換して、振動抑
制のためのトルク制御を行なう。このような制御がＥＳ
Ａセクションで行なわれる主な内容である。

エンジンのトルク変更制御の特性は、車体振動周期の逆
位相で行なうようにするとよい、この場合、トルク変更
制御の特性を、振動周期に対して完全に逆位相（即ち、
振動周期に対して１８０度のズレ）であるとするよりも
、振動加速度Ｇが漸増する位相にあるときは、トルクを
漸減するように制御し、振動加速度Ｇが漸減するときは
、出力トルクを漸増するように制御する方が効果的に振
動を抑制できる（第３図（ｆ））、即ち、上述の振動加
速度が漸増する位相にあるときはトルクを漸減す塾よう
に制御し、振動加速度が漸減するときは出力トルクを漸
増するように制御するためには、エンジン回転数変動Δ
Ｎの特性を１７４周期遅らした量（第３図（ｅ））を利
用すると、位相的には好都合である。即ち、このトルク
制御の周期はΔＮの周期”ｒｓａ。・（＝振動周期）に
一致し、位相差については回転数変動ΔＮに対して、Ｔ
９゜・　＝位相差＝振動周期／４・・・・・・（１）で
あるような位相差Ｔ９゜・をもなせるのである。

ところで、加速時の振動を抑える場合、加速時は基本的
にエンジン回転数は上昇方向にあるため、その変化分の
みを検出する必要がある。そこで、エンジン回転数変動
ΔＮから、その平均値であるところの直流成分ΔＮを差
し引く必要がある。このΔＮの演算が前述したように、
誤差を生む要因になるのである。

そこで、さらに第７図により説明する。第７図（ａ）は
加速時のスロットル開度ＴＶＯの変化を示し、（ｂ）は
車体振動加速度変化を示す０図中のΔＮはエンジン回転
数変動の移動平均値である。前述したように、車体振動
を最も良く表現する量はエンジン回転数変動ΔＮである
。従って、 （△Ｎｏ　　−ΔＮ）　　　　　　・・・・・・　（２
）は、振動を抑制するためのトルク補正に関して適した
量である。そのΔＮを演算する期間を、第７図（ｂ）の
ように、振動の１周期に設定すれば、ΔＮは正確に演算
できるのである。ここで、ｎはΔＮを演算するための、
振動−周期間に相当する移動平均回数であり、第８図の
ようなギア位置により変化するテーブル値をもつ。

かくして、振動加速度が漸増する位相にあるときはトル
クを漸減するように制御し、振動加速度が漸減するとき
は出力トルクを漸増するように制御するためには、上記
（ΔＮ０−ΔＮ）の特性を１／４周期遅らして、点火時
期補正量ΔＩＧを演算する。この実施例では、次式に基
づいて演算する。

Δｒ　ａ（−）　　１１１１　Ｋ（Ｉ　　Ｘ　　（ΔＮ
０−ΔＦ２）・・・・・・　（３） ここで、ｎは振動周期を表わし、ｎ　／　４のΔＩｏを
演算することにより、１／４周期の位相補正が行われる
。

礼！立且１ 第９Ａ図〜第９Ｄ図に従ってこの実施例の制御の詳細説
明を行なう、ここで、第９Ａ図はＰＴＭ４７により５ｍ
ｓ毎に割り込み起動されるＵＳＡセクションのメインル
ーチンである。第９Ｂ図はメインルーチン中の点火時期
補正量△ＩＯ計算（ステップ５１４６）の詳細を表わし
たものである。第９Ｃ図はクランク角信号Ｃａ（＝ＴＤ
Ｃ前４５度）の割り込みにより起動されるところのエン
ジン回転数並びにエンジン回転数変動ΔＮの計算のため
のルーチンである。また、第９ｐ図はイグナイタ１８へ
の点火パルスを制御するためのＰＴＭ３６により起動さ
れルＯＣＩ　（＝ＯＵＴＰＵＴＣＯＭＰＡＲＥ　ＩＮＴ
ＥＲＲＩＪＰＴ）　）Ｌ、−チンテある。

先ず、第９Ｃ図のクランク角信号割り込みルーチンから
説明する。ＴＤＣの前の４５度にクランクが回転すると
、ステップＳ７０に進み、ＦＲＣ４１から現在時刻１１
を読み込む。ステップＳ７２では、前回の割り込み時に
計算しておいたその割り込み時刻ｔｏとから、ＴＤＣ周
期ｔｔｏｃ（クランク半回転に要する時間）を、 ｔｔｏｃ　−ｔ＋　−ｔ。

に従って演算する。ステップＳ７４で、次回の割り込み
のために１．の値を七〇にセーブしておき、ステップ３
７６で、エンジン回転数Ｎを計算する。ステップ３７８
では、前回のＢＴＤ０４５度時に計算されたエンジン回
転数Ｎ０とからエンジン回転数変動ΔＮを、 ΔＮ＝Ｎ−Ｎｏ　　　　・・・・・・・・・・・・（６
）から求める。ステップＳ８０では、次回の回転数変動
を演算するときのために、エンジン回転数ＮをＮｏにセ
ーブしておく。

第９Ａ図に従って、５ｍｓ毎に起動されるメインルーチ
ンの説明を行なう、このメインルーチンは、通常点火時
期ＩＯＮ及び加速時の振動抑制を行なうための点火時期
補正量ΔＩ（１を計算し、最終点火時期！Ｇ ＩＱ冨Ｉ（ＩＮ＋ΔＩＯ・・・・・・・・・・・・（７
）を計算する。この■。は、ＰＴＭ３６に対しパルス幅
として演算出力される。さて、ステップ５１３０で、通
常の条件に従って、通常点火時期Ｉ（ＩＮの計算を行な
う、この通常の条件とは、例えば、ガソリンオクタン価
、ノッキング発生量等である。ステップ５１３２では、
スロットル開度ＴＶＯ，エンジン水温Ｔｗ、ギア位置Ｇ
Ｐ等を読み込む、ステップ５１３４で、エンジン水温Ｔ
ｗが所定値Ｔ□以下であれば、同じくステップ８１６０
に進んで、ΔＩ（Ｉを１１０　ＩＩに設定する。これは
、車体振動が発生していて、点火時期１．を補正する必
要があるときでも、水温が低い状態でトルク制御を行な
って点火時期を遅らせると、失火する可能性があるから
である。

ステップ５１３６〜ステツプ３１４０は、加速が開始さ
れたかを検出する手順である。ここで、’ｒｖｏｏは、
前回（の５ｍｓ割り込み）に求められたスロットル開度
である。加速の開始は５ｍｓ間のスロットル開度変化Δ
ＴＶＯが所定値ΔＴＶＯ１以上であるか否かによって判
断される。加速開始でなければ、 ΔＴＶＯ≦ΔＴＶＯ。

であるから、ステップ５１５２で、加速振動の制御中で
あるかを、フラグＦＡＣのセット状態を調べることによ
り確認する。このＦＡｃフラグはステップ５１４２でセ
ットされ、加速開始検出後は、スロットル開度変化ΔＴ
ｖＯが小であっても、一定の時間（第３図（ｄ））は加
速中であり、その間は加速振動制御を行なう必要がある
ために、加速振動制御中であることを覚えておくために
ある。

このフラグがセットしていなければ、ステップ５１６０
に進み、Δ■６をＩＩ　ＯＩＩに設定する。

ステップ５１４０で加速開始を検知すると、ステップ５
１４２に進み、上記ＦＡＣフラグをセットし、ステップ
５１４４でゲインカウンタＧＣを初期値ＧＣＯにセット
する。この初期値ＧＣＯは、前記第３図（ｄ）に示した
フラグＦ”ａｃがセットされているべき時間、即ち、加
速振動抑制制御を行なうべき時間である。この時間は、
ステップ５１４６で点火時期補正演算を行なう。

第９Ｂ図により、点火時期補正量計算ルーチンを説明す
る。このサブルーチンの目的は、前記（３）式に従って
、点火時期補正量ΔＩａを計算すると共に、この補正量
のリミット制御を行なうことにある。先ず、ステップ５
１７０で、ＫＯ！ＫＯｘＱｃ により制御ゲインを計算する。Ｇｃは漸減特性を示すか
ら制御ゲインＫ（Ｉも漸減特性を示す、制御ゲインＫＯ
はＫ（１の定数であってもよい。

ステップ５１７２では、ΔＮの平均回数ｎをテーブル（
第８図）から求める。この６動平均回数ｎは、メインル
ーチンが５ｍｓ毎に起動されることに鑑みて、 振動周期 から決定した。ステップ５１７４では、前回のサイクル
のステップ８１７６で更新記憶しておいたエンジン回転
数の履歴からΔＮを計算する。即ち、ステップＳ７８で
求めたｎ個の回転数変動ΔＮから、 ステップ３１７６では、次回のΔＮの計算のために、ｎ
個のエンジン回転数を更新する。ステップ５１７８では
、将来のトルク制御のための点火時期補正量ΔＩ（１“
（０）を次式に従って計算す。

る。

ΔＩａ”（０）”Ｋｎ　　・　（ΔＮ０−ΔＮ）このよ
うにして求めた△Ｉ（Ｉは、過去ｎ回に渡って、ステッ
プ５１８２に示すように記憶されている。即ち、 ΔＩａ”（１）。

Δ工。″（２）。

Δｘａ”（ｎ’） である、ステップ３１８０では、現時点のトルク制御の
ための点火時期補正量ΔＩＧを、ΔＩｏ＝ΔＩｎ”（ｎ
／４） から決定する。ｎ／４前に記憶された△Ｉａ”は、１７
４周期過去のものである。ステップ３１８２では、次回
の点火時期補正量決定のために、ΔＩ、″を更新してお
く、ステップ８１８４〜ステツプ５１９０は点火時期の
リミット制御である。

とメモリに記憶されている。

〈実施例の効果〉 以上説明した実施例によると、点火時期補正特性を振動
周期の１／４だけ遅らせることにより、理想的な位相で
振動抑制トルク制御ができ、さらに、ΔＮの平均化時間
を第８図のテーブルのようにギア位置に応じて変えるこ
とにより、車体振動周期がギア位置に応じて変化するに
もかかわらず、ΔＮを精度良く安定的に求めることがで
きるので、最適のタイミングでエンジントルクを変化さ
せることができ、常に最適な車体振動対策が可能となる
。

尚、この実施例では、エンジントルクを変化させる手段
として点火時期を補正していたが、上記効果を達成する
ためには、空燃比、オルタネータ等の補機類の負荷、Ｅ
ＧＲ量、スロットル開度等を補正してもよい。

また、車体撮動を検出する手段として、エンジン回転数
変動の他に、車体加速度、車輪速変化。

駆動軸のねじれ、エンジン変位等がある。

また、加速要求検知手段として、スロットル開度ＴＶＯ
，アクセル開度α等の他に、吸気負圧Ｂで行なってもよ
い。但し、この場合、エンジン回転数が低い場合に負圧
Ｂは僅かなアクセル開度でも吸気負圧Ｂは大きく変化す
るために、エンジン回転数による補正が必要である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明のエンジンの制御装置によれ
ば、例えばギア位置変化等といった駆動系の状態変化が
あっても、精度良く回転数変動が計算できるので、いか
なる駆動系の状態にあっても最適に撮動抑制ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明した図、 第２図は加速開始からのエンジン回転数Ｎの様子を示す
図、 第３図は車体振動とそれを抑制するためのトルク制御と
の位相関係を説明する図、 第４図は実施例のエンジンシステムの全体ブロック図、 第５図はエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）ノ内部構成を
示す図、 第６図はＥＣＵにて行なわれるエンジン制御の機能ブロ
ック図、 第７図は実施例動作の概略を説明する図、第８図は８！
ＩＪ平均回数のテーブルを示す図、第９人図〜第９Ｄ図
は実施例に係る制御フローチャートである。 図中、 １・・・エアフローセンサ、２・・・スロットル弁、３
・・・サージタンク、４・・・吸気管、５・・・インジ
ェクタ、６・・・エンジン本体、８・・・水温センサ、
９・・・点火プラグ、１０・・・点火コイル、１１・・
・ディストリビュータ、１２・・・クランク角センサ、
１３・・・シリンダセンサ、１４・・・排気管、１８・
・・イグナイタ、１９・・・ブースト圧センサ、２０・
・・ＥＣＵ、２２・・・スロットル開度センサ、２３・
・・アクセル開度センサ、２４・・・ギア位置センサ、
３０・・・波形整形器、４６・・・Ａ／Ｄコンバータ、
３４・・−ＣＰＵ、３６〜４０・・・プログラムタイマ
、４１・・・ＦＲＣ，４２・・・ＲＡＭ、４３・・・Ｒ
ＯＭ、４５・・・出力インターフェースである。 第２図 （０の

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加速時の車体振動をエンジン回転数に基づいて検
   出し、このエンジン回転数に基づいてエンジンの出力ト
   ルクの制御を行なうエンジンの制御装置において、 ある時刻におけるエンジン回転数に関連する信号を検出
   する検出手段と、 この信号の所定間隔の平均化時間に渡る平均値を演算す
   る演算手段と、 上記のある時刻におけるエンジン回転数に関連する信号
   と、その平均値との差に基づいてエンジンの出力トルク
   の制御を行なうトルク制御手段と、 駆動系の状態に応じて、上記平均値を演算するための平
   均化時間を変更する変更手段とを具備することを特徴と
   するエンジンの制御装置。