JPH0726563B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジン振動の抑制を図るようにしたエンジ
ンの制御装置に関するものである。

（従来技術） 従来より、エンジンの不整運転状態すなわちエンジン振
動の発生を抑制するために、この不整運転状態の検出に
基づいて、例えば、燃料供給量、点火時期等を制御する
ようにしてエンジン振動が所定値以下となるようにする
いわゆるラフネス制御の技術が知られている（例えば、
特開昭53−41648号参照）。

しかして、前記エンジン振動は低周波分と高周波分とが
重なり合った状態で発生するものであり、高周波分は１
サイクル中の燃焼圧変化に伴う回転速度変動による振動
成分であり、低周波分は失火もしくは異常燃焼等が発生
した時に生じるトルク変動が所定周期で減衰する際の振
動成分である。このように、異なる振動成分のうち、運
転者にとって不快な振動は、例えば５〜10Hz程度の低周
波分である。

上記のようなエンジン振動において、高周波分の大きさ
そのものを抑制することは基本的に困難であり、このエ
ンジン振動の高周波分が車体側に伝達するのを抑制する
ことが有効な手法となるが、そのためにはエンジンマウ
ントの弾性特性を柔かくし、振動の吸収により伝達を低
減する必要がある。

しかるに、上記のようにエンジンマウントの弾性特性を
柔かくすると高周波分の伝達は低減するが、エンジンの
支持剛性が低下してエンジンマウントの変形量すなわち
エンジンの変位量が大きくなり、エンジンと接続されて
いるミッション、排気系等のエンジン変位に伴う力が作
用して他部の振動を誘発するなどの悪影響を及ぼす恐れ
がある。また、低周波分の減衰が小さく長時間振動する
ことになり、その振動抑制制御にハンチング現象を生起
することになって好ましくない。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、エンジン振動の低周波分と高
周波分とをエンジンマウントの弾性特性とエンジンの燃
焼状態の制御とによって低減するようにしたエンジンの
制御装置を提供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の制御装置は、エンジン振動から低周波分を検出
する低周波分検出手段と、高周波分を検出する高周波分
検出手段と、エンジンを支持するエンジンマウントと、
該エンジンマウントの弾性特性を変更する特性変更手段
と、エンジンの空燃比等の燃焼状態を制御する燃焼状態
制御手段と、前記低周波分検出手段および高周波分検出
手段の出力を受け、高周波分が所定値以上のとき特性変
更手段によるエンジンマウントの弾性特性を柔らかくす
る一方、低周波分が所定値以上のときには高周波分にか
かわらず特性変更手段によるエンジンマウントの弾性特
性を堅くするとともに燃焼状態制御手段によって低周波
分を低減制御する振動抑制手段とを備えたことを特徴と
するものである。

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図であ
り、エンジン１は、吸気通路２に配設したインジェクタ
３に対する燃料噴射パルス（燃料供給量）を調整するこ
とによって空燃比等のエンジン１の燃焼状態を支配する
変動量を制御する燃焼状態制御手段４を備えている。

また、上記エンジン１はエンジンマウント５によって車
体６に支持され、このエンジンマウント５の弾性特性を
可変に設け、該弾性特性を特性変更手段７によって変更
制御するものである。

一方、上記エンジン１に発生するエンジン振動の低周波
分を検出する低周波分検出手段８と、高周波分を検出す
る高周波分検出手段９とを配設し、この低周波分検出手
段８および高周波分検出手段９の信号を受けた振動抑制
手段10は、エンジン振動の低周波分および高周波分の大
きさに応じて前記エンジンマウント５の特性変更手段７
および燃焼状態制御手段４に制御信号を出力して、エン
ジン振動を抑制するものである。

すなわち、上記振動抑制手段10は、高周波分が所定値以
上のときには、エンジンの弾性特性を柔かくする制御信
号を特性変更手段７に出力して、高周波分の車体６側へ
の伝達を低減する一方、低周波分が所定値以上のときに
は、高周波分の大きさにかかわらず、エンジンマウント
５の弾性特性を堅くする制御信号を特性変更手段７に出
力するとともに、低周波分を抑制する方向に燃焼状態を
移行する制御信号を燃焼状態制御手段４に出力し、低周
波分の低減およびエンジンマウント５の減衰性能を高め
るものである。

（発明の効果） 本発明によれば、エンジン振動の高周波分はエンジンマ
ウントの弾性特性を柔かくすることによって車体側への
伝達を抑制する一方、低周波分は高周波分に優先してそ
の低周波分の発生そのものを燃焼状態の制御によって抑
制し、かつエンジンマウントの弾性特性を堅くしてハン
チングの発生を防止するようにして、全体としてエンジ
ン振動の低減を図ることができるものである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。第２図
に具体例の全体構成図を示す。

エンジン１の燃焼室11に吸気を供給する吸気通路２に
は、上流側からエアクリーナ12、インジェクタ３、スロ
ットルバルブ13が順に介装されている。また、排気ガス
を導出する排気通路14には、触媒装置15が介装されてい
る。

上記エンジン１は両側のエンジンマウント５によって車
体６側に支持され、このエンジンマウント５は弾性特性
が変更可能な減衰力可変構造に設けられている。

前記インジェクタ３に対しては、燃料タンク16からの燃
料供給パイプ17が燃料ポンプ18、レギュレータ19を介し
て接続され、燃料が供給される。また、前記スロットル
バルブ13をバイパスするバイパス通路20のエア量を、ソ
レノイド21aの作動に基づくバイパスエア制御弁21によ
って制御するアイドル回転数調整機構が設けられてい
る。さらに、排気通路14を流れる排気ガスの一部をスロ
ットルバルブ13より下流側の吸気通路２に還流するEGR
通路23に、還流排気ガス量をソレノイド24aの作動に基
づくEGR制御弁24によって制御するEGR調整機構が設置さ
れている。

一方、エンジンの運転状態を検出するために、各種セン
サが設置されている。吸気通路２には、吸入空気温度を
検出する吸気温センサ26、スロットルバルブ13下流側の
吸気負圧を検出する負圧センサ273、スロットルバルブ1
3の開度を検出するスロットルセンサ28がそれぞれ配設
されている。また、エンジン１の本体に対して、冷却水
温度を検出する水温センサ29、エンジン振動を検出する
振動センサ30、クランク軸31の回転位置を検出するクラ
ンク角センサ32がそれぞれ配設されている。排気通路14
には、排気ガスの酸素濃度等から供給空燃比を検出する
空燃比センサ33、触媒装置15の温度を検出する触媒温度
センサ34が設置されている。さらに、前記EGR制御弁24
の動作量を検出するポジションセンサ35が設けられてい
る。これらの各種センサの検出信号は、コントロールユ
ニット36に出力される。

なお、37はバッテリ、38はイグナイタである。

前記エンジンマウント５の構造は、第３図に示すよう
に、ゴム等の弾性材で形成された弾性筒体40の内部空間
40aにオイル等の流体41が封入され、その両端取付部42,
43がそれぞれエンジン１側および車体６側に取り付けら
れる。上記弾性筒体40を貫通してリザーブ部材44が設け
られ、このリザーブ部材44には、弾性筒体40の内部空間
40aに開口する連通口45が開設されている。

上記リザーブ部材44は、内部に形成されたリザーブ通路
46の一端に摺動可能なピストン47を備え、該ピストン47
はスプリング48によって付勢されている。また、リザー
ブ通路46の他端には、前記連通口45を開閉する先端部49
aを有するロッド49が装着され、このロッド49を摺動移
動するソレノイドによるアクチュエータ50が設置され、
このアクチュエータ50に対する制御信号に応じて連通口
45を開閉して、エンジンマウント５の弾性特性を切り換
える。

すなわち、上記連通口45がロッド49によって閉じている
状態においては、弾性筒体40内に封入された流体41の容
積は一定であり、両端に作用する外力に対して弾性筒体
40の変形は少なく、その弾性特性は堅い状態となる。一
方、アクチュエータ50の作動によって連通口45を開いた
場合には、弾性筒体40内の流体41は連通口45からリザー
ブ部材44内のリザーブ通路46に流通可能となり、外力が
作用した時に流体41がピストン47をスプリング48に抗し
て押圧しつつリザーブ通路46内に流入することによって
弾性筒体40の変形が容易となり、その弾性特性は柔かい
状態となる。この柔かい弾性特性は、連通口45の開口面
積およびピストン47を付勢するスプリング48の特性によ
って決定される。

そして、前記インジェクタ３およびエンジンマウント５
のアクチュエータ50にコントロールユニット36からの制
御信号が出力され、燃料噴射量（空燃比）およびエンジ
ンマウント５の弾性特性の切換えの制御を行うととも
に、バイパスエア制御弁21およびEGR制御弁24のソレノ
イド21a,24aに制御信号を出力して運転状態に応じたア
イドル制御およびEGR制御を行い、さらに、イグナイタ3
8に点火信号が出力される。

上記コントロールユニット36は、前記第１図の各手段の
機能を有し、その制御ブロック図を第４図に示す。振動
センサ30の検出信号は、エンジン振動から高周波分を取
り出すハイパスフィルタ52と低周波分を取り出すローパ
スフィルタ53に入力され、それぞれの信号はＰ−Ｐ検出
回路54でクランク角センサ32からのクランク角信号に対
応して所定期間における振動の大きさを検出し、CPU55
に入力される。

すなわち、第５図に示すように、前記振動センサ30の検
出信号すなわちエンジン振動は（Ａ）に示すように、小
さい周期で変動する高周波分と大きな周期で変動する低
周波分とを含み、これをハイパスフィルタ52を通すと、
（Ｂ）に示すように各サイクル中での変動による高周波
分だけととなり、Ｐ−Ｐ検出回路54で１サイクルに相当
する期間のクランク角信号によるリセット間のピーク値
の検出により変動幅Δｎを求める。一方、振動センサ30
の出力をローパスフィルタ53を通すと、（Ｃ）に示すよ
うに長い周期の変動による低周波分だけとなり、Ｐ−Ｐ
検出回路54でその周期に相当する長い期間のクランク角
信号によるリセット間のピーク値の検出によりへ変動幅
ΔＮを求めるものである。

前記CPU55には、その他、クランク角センサ32のクラン
ク角信号に基づいてエンジン回転数を検出する回転数検
出回路56の回転数信号、各種センサ信号が入力インタフ
ェース57およびA/D変換回路58を介して入力され、このC
PU55から出力インターフェース59を介して、インジェク
タ３に対する燃料制御信号、アクチュエータ50に対する
エンジンマウント駆動信号、バイパスエア制御弁21に対
するバイパスエア制御信号、EGR制御弁24に対するEGR制
御信号、イグナイタ38に対する点火時期制御信号がそれ
ぞれ出力される。

前記コントロールユニット36の作動を、第６図のフロー
チャートに基づいて説明する。このフローチャートは、
エンジン振動に対するエンジンマウント５の弾性特性お
よび空燃比の補正制御についてのみのルーチンを示して
いる。

CPU55は、スタート後、ステップS1でイニシャライズを
行い、ステップS2で前記Ｐ−Ｐ検出回路54の信号、すな
わちエンジン振動の低周波分の変動幅ΔＮおよび高周波
分の変動幅Δｎを読み込む。

そして、ステップS3で低周波分の変動幅ΔＮが所定値α
以上か否かを判定し、この判定がNOで低周波分の変動幅
ΔＮが小さい場合には、ステップS4で高周波分の変動幅
Δｎが所定値β以上か否かを判定する。この判定がNOで
高周波分の変動幅Δｎが小さい場合には、ステップS5で
エンジンマウント５のアクチュエータ50にオフ信号を出
力して、リザーブ通路46の連通口45を閉じてエンジンマ
ウント５の弾性特性を堅くする。

一方、ステップS4の判定がYESで高周波分の変動幅Δｎ
が所定値β以上に大きい場合には、ステップS6でエンジ
ンマウント５のアクチュエータ50にオン信号を出力し
て、リザーブ通路46の連通口45を開いてエンジンマウン
ト５の弾性特性を柔かくし、高周波分の車体６側への伝
達を低減するものである。

上記のように、エンジン振動の低周波分の変動幅ΔＮが
所定値αより小さいときには、ステップS7で空燃比を所
定値ΔA/Fだけリーン化するよう燃料噴射量の補正制御
を行って、リーン燃焼に移行する。

次に、前記ステップS3の判定がYESで、エンジン振動の
低周波分の変動幅ΔＮが所定値α以上に大きいときに
は、ステップS8でエンジンマウント５のアクチュエータ
50にオフ信号を出力して、高周波分の変動幅Δｎの大き
さにかかわらず、リザーブ通路46の連通口45を閉じてエ
ンジンマウント５の弾性特性を堅くするとともに、低周
波分の変動幅ΔＮが大きくなって燃焼が不安定となって
いるので、ステップS9で空燃比を所定値ΔA/Fでけリッ
チ化するよう燃料噴射量の補正制御を行い、燃焼安定化
を向上して低周波分の制御を行う。

上記実施例によれば、高周波分が大きい場合にはエンジ
ンマウント５の弾性特性を柔かくし、この高周波分をエ
ンジンマウント５で吸収して伝達を低減する。一方、低
周波分が大きい場合には高周波分の低減に優先して低周
波分の発生そのものの抑制を行うように空燃比をリッチ
側に移行するについて、エンジンマウント５の弾性特性
を堅くしてエンジンの支持剛性の向上によりハンチング
の少ない状態で制御精度を高め、早期に低周波分を抑制
して、その後に高周波分に対処するものである。これに
より、有効なエンジン振動の低減を図ることができる。

なお、上記実施例においては、振動センサの検出信号か
らローパスフィルタおよびハイパスフィルタによって、
エンジン振動の低周波分および高周波分を検出するよう
にしているが、低周波分を検出する周波数特性の振動セ
ンサおよび高周波分を検出する周波数特性の振動センサ
を使用してそれぞれの成分を検出するようにしてもよ
い。また、エンジン振動の検出を振動センサによらず、
エンジン回転速度の変動もしくはトルク変動等から検出
するようにしてもよい。

一方、エンジンの燃焼状態の制御としては、上記実施例
のような空燃比制御の外、点火時期の制御もしくはEGR
制御等を単独または組み合わせて行うようにしてもよ
い。

さらに、エンジンマウントの弾性特性を変更する構造と
しても、従来公知の構造が適宜採用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図、 第２図は具体例の全体構成図、 第３図はエンジンマウントの弾性特性の可変構造の一例
を示す断面図、 第４図はコントロールユニットの制御ブロック図、 第５図はエンジン振動の検出信号とフィルタにより取り
出した高周波分と低周波分とを示す波形図、 第６図はコントロールユニットの動作を説明するための
フローチャート図である。 １……エンジン、３……インジェクタ ４……燃焼状態制御手段 ５……エンジンマウント、６……車体 ７……特性変更手段 ８……低周波分検出手段 ９……高周波分検出手段 10……振動抑制手段、30……振動センサ 36……コントロールユニット 50……アクチュエータ 52……ハイパスフィルタ 53……ローパスフィルタ 54……Ｐ−Ｐ検出回路 55……CPU

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間宮 清孝 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−183137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−159444（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン振動から低周波分を検出する低周
   波分検出手段と、高周波分を検出する高周波分検出手段
   と、エンジンを技術するエンジンマウントと、該エンジ
   ンマウントの弾性特性を変更する特性変更手段と、エン
   ジンの空燃比等を燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段
   と、前記低周波分検出手段および高周波分検出手段の出
   力を受け、高周波分が所定値以上のとき特性変更手段に
   よるエンジンマウントの弾性特性を柔らかくする一方、
   低周波分が所定値以上のときには高周波分にかかわらず
   特性変更手段によるエンジンマウントの弾性特性を堅く
   するとともに燃焼状態制御手段によって低周波分を低減
   制御する振動抑制手段とを備えたことを特徴とするエン
   ジンの制御装置。