JPH03281967A - エンジンの制御方法 - 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振動騒音低減のための制御方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

一般に自動車等のエンジンでは、クランクシャフトの後
端側にフライホイールが取付けられるとともに、クラン
クシャフトの前端側にカムシャフト駆動用および補機駆
動用等のプーリが取付けられている。このようなエンジ
ンにおいては、燃焼圧力によってクランクシャフト端部
に曲げ変形が生じることに伴って上記フライホイール等
に振れが生じ、これに起因して振動騒音が発生する。

この問題の対策としては、例えば実開昭５９−２２９８
５号公報に示されるように、フライホイールに隣接する
エンジン後端側の気筒の燃焼圧力を他の気筒よりも低く
抑制することにより、クランクシャフト後端部の曲げ変
形を減少させて振動騒音の低減を図るようにしたものが
知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来技術では、エンジン振動特性等を考慮せず、
運転領域等に関係なくエンジン後端側の気筒の燃焼圧力
を抑制している。ところか、エンジンの各気筒の燃焼に
よるエンジン自体の振動は１次、２次、・・・の成分を
含み、各成分の強度分布やエンジン回転数に応じた周波
数等に所定の振動特性があり、このようなエンジン振動
特性とクランクシャフト端部におけるフライホイール等
の共振周波数との関係で、振動音のレベルや音質等がエ
ンジンの運転領域によって変化する。このため、上記の
従来技術によると、例えばエンジン後端側の気筒の燃焼
圧力の抑制割合いを比較的少なく設定しておくと運転領
域によっては騒音低減効果が不十分となり、これを避け
るために上記燃焼圧力を抑制割合いをある程度大きく設
定しておくと本来的に騒音が問題とならない運転領域で
不必要な出力ロスを招くというように、適切な騒音低減
制■を行なうことが困難であった。

また、上記のようなエンジン後端側での振動のほかにエ
ンジン前端側でのクランクシャフトの曲げ変形に伴うプ
ーリ等の振動も騒音の原因となって、これの低減も要求
されるが、この場合も上記の問題があり、かつ、エンジ
ン前端側と後端側では共振周波数が異なる。

本発明はこのような事情に鑑み、エンジン端部における
共振周波数とエンジン振動特性とが関係する振動騒音の
低減を適切に行なうことができるエンジンの制御装置を
提供することを目的とする。

（８題を解決するための手段〕 本発明は上記のような目的を達成するため、エンジンの
一端側の気筒および他端側の気筒に対してそれぞれ、ク
ランクシャフトの各端部における共振周波数とエンジン
の振動特性とに基づいて振動制御条件を設定し、上記一
端側の気筒および他端側の気筒の燃焼状態をそれぞれに
対する上記振動制御条件に基づいて制御するものである
。

〔作用〕

上記構成によると、クランクシャフト端部における共振
周波数とエンジンの振動特性とが関係する振動音発生状
況に対応して、気筒の燃焼状態の制御が適切に行なわれ
ことにより、振動騒音の低減が有効に行なわれ、また、
エンジンの一端側と他端側とについて、それぞれの振動
発生状況の差異に対応するように別個に気筒の燃焼状態
の制御が行なわれる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の方法が適用されるエンジ
ン１およびその制御系を示す。エンジン１は複数の気筒
を備え、図に示す例では第１〜第４の気筒２ａ〜２ｄを
備えている。各気筒２ａ〜２ｄのピストン３は、エンジ
ン下部に支承されたクランクシャフト４にコンロッド５
を介して連結されている。上記クランクシャフト４の前
端部にはプーリ６が取付けられ、後端部にはフライホイ
ール７が取付けられている。

また、上記多気１！２ａ〜２ｄには点火プラグ８が設け
られ、各気筒２ａ〜２ｄの点火プラグ８にそれぞれ点火
コイル９およびイグナイタ１０が接続されている。

１１はコントロールユニットであり、クランク角センサ
１２によって検出されるクランク角、このクランク角信
号に基づく演算等で求められるエンジン回転数、エアフ
ローメータ１３によって検出される吸入空気量などに応
Ｕ１イグナイタ１０に制御信号を出力して各気筒２ａ〜
２ｄの点火時期を制迫するようになっている。

このようなエンジンおよび制御系を用いた場合の本発明
の制御方法の実施例を次に説明する。

予め、エンジンｌ１７ｆｌＩＩＩの第１気１１り２ａお
よびエンジン後端側の第４気筒２ｄに対してそれぞれ、
クランクシャフト４の各端部における共振周波数とエン
ジンの振動特性とに基づいて振動制御条件が設定され、
この振動制（社）条件は上記コントロールユニット１１
に記憶されており、この振動制御条件に基づき、土肥第
１気筒２ａおよび第４気筒２ｄの燃焼状態がコントロー
ルユニット１１により制御される。当実施例では上記燃
焼状態の制御を点火時期制御により行なうこととしてい
る。また、上記振動制御条件として、振動抑制のための
制御を行なうべき振動制御領域を上記共振周波数とエン
ジンの振動特性とに基づいて設定し、ざらに振動制御領
域における制御量（点火時期のリタード量）をエンジン
負荷等に応じて設定している。

上記共振周波数とエンジンの振動特性とに基づいた振動
制御領域の設定は、第３図乃至第５図に示すように行な
われる。すなわち、燃焼によるエンジン本来の振動は、
第３図に示すように、１次。

２次、・・・というように多数の次成分を含む。これら
の成分のうち、音質および強度の面から騒音として問題
になり易いのはある程度の範囲に限られ、通常、２次〜
７次の範囲の成分である。また、エンジン回転数と上記
各次成分の周波数との関係は第４図のようになり、次成
分によって周波数が異なるとともに、エンジン回転数に
比例して周波数が高くなる。また、クランクシャフト前
端側および後端側の共振周波数は、それぞれの部分に取
付けられているプーリ６、フライホイール７の情性質壷
等に依存し、前端側と後端側とで異なっており、例えば
前端側では約５００Ｈｚ、後端側では約３００Ｈｚとな
る。そして、常用回転数域（例えば６０００ｒｐｍ以下
）内で、振動騒音が増大するのは、振動の上記範囲（２
次〜７次）の成分の周波数が共振周波数となる領域であ
るので、前端側については符号Ｎ２で示す回転数以上の
領域、後端側については符号Ｎ１で示す回転数以上の領
域となる。なお、Ｎ１＜Ｎ２である。

そこで、Ｎ１を第１設定回転数、Ｎ２を第２設定回転数
とし、第５図に示すように、ロードロードラインより高
負荷側において、第１設定回転数Ｎ１から第２設定回転
数Ｎ２までの領域を第４気筒２ｄのみに対する振動制御
領１ｆｉＡとし、第２設定回転数Ｎ２以上の領域を第１
．第４気筒２ａ。

２ｄの双方に対する振動制御領域Ｂとするように設定し
ている。

このような領域設定に基づいてコントロールユニット１
１は、上記領域Ａ、Ｂ以外の運転領域では運転状態に応
じて定められた基本点火時期を各気筒２ａ〜２ｄの点火
時期とするが、領域Ａでは、第４気筒２ｄの点火時期を
基本点火時期よりもリタード側に補正し、領域Ｂでは、
第１気１１２ａと第４気１１２ｄの各点火時期を基本点
火時期よりもリタード側に補正する。

さらに、第６図のように振動レベルは負荷が高くなる程
増大する（第６図中の実線）傾向があるので、高負荷側
の振動増大を抑制する（第６図の破線）ように、上記領
域Ａでの第４気１！２ｄの点火時期リタード量、および
領域Ｂでの第１．第４気筒２ａ、　２ｄの点火時期リタ
ード量を、負荷の増大につれて大きくする。

また当実施例では、一部気筒の点火時期リタードによる
出力低下を他の気筒で補うようにするため、上記領域Ａ
では第３気筒２ｃの点火時期を７ドバンス側に補正し、
領域Ｂでは第２．第３気筒２ｂ、２ｃの点火時期をアド
バンス側に補正するようにしている。

上記制御をフローチャートで示すと、第７図のようにな
る。このフローチャートにおいて、スタートすると、ま
ずステップＳ１で各種信号を入力し、ステップＳ２で運
転状態（例えばエンジン回転数と吸入空気量）に応じて
基本点火時期ＩＧｂをマツプから求める。次に、エンジ
ン回転数等を調べて領域Ａにあるか否かを判定しくステ
ップＳ３）、その判定がＮＯであれば、領域Ｂにあるか
否かを判定する（ステップ８４　）。ステップ８３゜Ｓ
４の判定がともにＮｏの場合は、上記基本点火時期ＩＧ
ｂを各気筒２ａ〜２ｄの基本点火時期とする（ステップ
Ｓｓ　）。

上記ステップＳ３の判定がＹＥＳの場合、上記基本点火
時期ＩＧｂを第１．第２気筒２ａ、２ｂの点火時期ＩＧ
１．ＩＧ２とする一方、第３気筒２Ｇについては基本点
火時期ＩＧｂよりも補正ｌＣＡだけアドバンス側に補正
した値を点火時期ＩＧ３とし、第４気筒２ｄについては
基本点火時期ＩＧｂよりも補正ＩＣＲだけリタード側に
補正した値を点火時期ＩＧ４とする（ステップＳｓ　）
。

また、上記ステップＳ４の判定がＹＥＳの場合、第２．
第３気筒２Ｃについては基本点火時期ＩＧｂよりも補正
ＩＯＡだけアドバンス側に補正した値を点火時期ＩＧ２
．１Ｇ３とし、第１．第４気Ｉ！１２８．２ｄについて
は基本点火時期ＩＧｂよりも補正量ＣＲだけリタード側
に補正した値を点火時期ＩＧ１．ＩＧ４とする（ステッ
プＳ７）。上記各補正量ＣＡ、ＣＢはエンジン負荷等に
応じて設定され、エンジン負荷が高くなるほど大きくさ
れる。

次に、ステップＳ８で、各気筒２ａ〜２ｄに対してそれ
ぞれ設定された点火時期ＩＧ１〜ＩＧ４で点火を行なわ
せるように制御信号を出力し、それからリターンする。

以上のような制御によると、エンジン前端側、後端側と
も共振による振動騒音が生じ易い状況にある領域Ｂでは
、第１．第４気筒２ａ、２ｄの各点火時期がリタードさ
れる。このように点火時期がリタードされると、燃焼圧
力が低下することと、燃焼最大圧力発生時期の遅れが大
きくなる（上死点からのクランク角が大きくなる）に伴
ってクランクシャフト軸心に向かう方向（クランクシャ
フト曲げ方向）の分力が減少することとにより、前後両
端部におけるクランクシャフトの曲げ変形が小さくなる
。このため、振動騒音が低減される。

また、一般に基本点火時期は最大トルク発生点よりある
程度リタード側に設定されているので、領域Ｂで第２．
第３気１！２ｂ、２ｃの点火時期をアドバンス側に補正
すると、これらの気筒の出力が高められることにより、
第１．第４気筒２ａ、２ｄのリタード補正による出力低
下が補われる。

また、領域Ａでは、エンジン撮動の所定範囲次成分の周
波数がエンジン前端側の共振周波数から外れて、エンジ
ン後端側のみ共振による振動騒音が生じ易い状況にあり
（第４図参照）、この領域では第４気筒２ｄの点火時期
がリタードされることにより振動騒音が低減され、第１
気筒２ａの点火時期はリタードされない。そして、第４
気筒２ｄのリタード補正による出力低下は、第３気筒２
Ｃの点火時期のアドバンス側への補正により補われる。

領域Ａ、Ｂ以外では、リタード補正が行なわれずに各気
筒２ａ〜２ｄの点火時期は基本点火時期とされ、このよ
うにしても、エンジン振動の所定範囲次成分の周波数が
前端側、後端側の各共振周波数から外れているので、振
動騒音は大きくならない。

このようにして不必要な点火時期リタードは避けつつ振
動騒音を低減するように、各領域で適切な制御が行なわ
れる。

本発明の別の実施例を、第８図乃至第１０図を参照しつ
つ説明する。

この実施例でも、前記の第５図に示したような領域設定
に基づき、領域Ａで第４気筒２ｄの点火時期をリタード
補正し、領域Ｂで第１．第４気筒２、ａ、２ｄの点火時
期をリタード補正することは先の実施例と同様であるが
、点火時期のリタード補正時に、気筒に導入される吸気
流速を高めることにより出力低下を抑制するようにして
いる。すなわち、第８図に示すように、各気筒２ａ〜２
ｄに対する吸気通路にそれぞれ吸気スワールをコントロ
ールするスワールコントロール弁１５を設け、点火時期
のυ１ｍに加えて、各スワールコントロール°弁１５の
アクチュエータ１６もコントロールユニット１１で制御
する。そして、第４気筒２ｄの点火時期リタード補正が
行なわれる領域Ａでは、この気筒２ｄに対するスワール
コントロール弁１５をスワール強化方向（吸気流速を高
める方向）に作動させるように制御し、第１．第４気筒
２ａ、２ｄの点火時期リタード補正がおなわれる領域Ｂ
では、これら気筒２ａ、２ｄに対するスワールコントロ
ール弁１５をスワール強化方向に作動させるように制御
する。そして、エンジン負荷との関係では、第９図（ａ
）（ｂ）のように、エンジン負荷が高くなるにつれ、リ
タード量を大きくするとともに吸気流速を高くする。

このようにすると、第１０図のように、燃焼圧力が基本
点火時期による場合（−点鎖線２１）と比べてリタード
補正が行なわれた場合に低下する（破１１２２＞という
傾向に対し、スワール強化により燃焼圧力が高められる
（実線２３）。これにより出力低下が抑制される。そし
て、燃焼圧力が高くても、点火時期リタードに伴い、ク
ランクシャフト曲げ方向分力が減少する作用により、騒
音低減効果が発揮される。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、エンジンの一端側の気筒および
他端側の気筒に対してそれぞれ、クランクシャフトの各
端部における共振周波数とエンジンの振動特性とに基づ
いて設定した振動制御条件に基づき、燃焼状態を制御す
るようにしているため、エンジン一端側および他端側の
各々における振動発生状況に応じた適切な燃焼状態の制
御を行なうことができ、不必要な出力低下を招くという
ような事態を避けつつ有効に振動騒音を低減することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の一実施例に適用されるエンジン
および制御系の概略図、第２図は同エンジンを概略縦断
面で表わした図、第３図はエンジン振動の各種次成分の
分布状態を示す特性図、第４図はエンジン回転数とエン
ジン振動の各種次成分の周波数との関係およびエンジン
前端側と後端側の共振周波数を示す図、第５図は領域設
定を示す説明図、第６図は負荷と振動レベルとの関係を
示す図、第７図は点火時期制御のフローチャート、第８
図は本発明の方法の別の実施例に適用されるエンジンお
よび制御系の概略図、第９図（ａ）（ｂ）はエンジン負
荷に応じた点火時期リタード量および吸気流速の制御特
性を示す図、第１０図は点火時期制御および吸気流速の
制御に応じた燃焼圧力の変動を示す説明図である。 １・・・エンジン、２ａ〜２ｄ・・・各気筒、４・・・
クランクシャフト、 ８・・・点火プラグ、 １・・・コントロ ールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンの一端側の気筒および他端側の気筒に対し
   てそれぞれ、クランクシャフトの各端部における共振周
   波数とエンジンの振動特性とに基づいて振動制御条件を
   設定し、上記一端側の気筒および他端側の気筒の燃焼状
   態をそれぞれに対する上記振動制御条件に基づいて制御
   することを特徴とするエンジンの制御方法。