JPS63113150A - 自動車用エンジンの振動低減装置 - 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、自動車用エンジンの振動低減装置に関するも
のである。

（従来技術） 一般に、自動車用エンジンのアイドル回転数制御装置は
、例えばエンジンのスロットル弁をバイパスするように
吸入空気のバイパス通路を形成するとともに、このバイ
パス通路にスロットル弁の最小開度状態（アイドル状態
）における吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段（
電磁弁）を設け、エンジンの実際の回転数が目標回転数
設定手段によって設定された所定目標回転数となるよう
に当該吸入空気最調整手段を制御することにより一定の
アイドル目標回転数で運転するように構成されている。

そして、上記の場合、さらに具体的には、マイクロプロ
セッサにより構成されるエンジンコントローラを使用し
、上記吸入空気量調整手段を、上記目標回転数に対応さ
せて設定した所定の基本制御量によって制御し、当該所
定の基本制御量によって得られる実回転数が上記目標回
転数と不一致の場合には、そのときの負荷量又は偏差量
に応じて上記所定の基本制御量を補正することによって
実回転数を目標回転数に収束せしめるような構成が採用
される。

すなわち、通常エンジンのアイドル回転数は、回転状態
の安定性と燃費の節約の両条件を充足する最低の回転数
・を本来の目標回転数として設定されており、負荷が増
大して上記回転数が低下するようになると当該負荷量に
応じて吸入空気Ｍを増やすとともに必要に応じて該吸入
空気量の増量値に応じた最適燃料量を演算することによ
り上記本来の目標回転数に戻すようになっている。

つまり、アイドル時においてはスロットル最小開度状態
における低吸入空気量域での微少な吸入空気量の調整に
よる極めて高精度なフィードバック制御が絶えず正確に
行なわれなければならないことになり、エンジンの燃焼
状態自体のコントロールが極めて難しい状態であると言
える。従って、該状態においてはわずかな空燃比の変動
によってもラフアイドルを生じ易く、場合によっては大
きなエンジン振動を引起こすことになる。

このアイドル時のエンジン振動は、特にエンジン燃焼行
程（爆発行程）におけるピストン下降時のシリンダの抵
抗によって引き起こされ、エンジン自体の縦方向（上下
方向）の振動を惹起する。そして、該振動成分は上記燃
焼状態が空燃比の変動等によって不釣合となった時には
より大きく増幅されることになる。

この振動成分の振幅は、実験結果によってその時のエン
ジン負荷量や回転速度（回転角速度）によって変化する
ことが知られており、一般に負荷量が大きく回転速度が
低いほど振幅が大となる。従って、上記振動を車体に対
する起振力として見た場合には、当該起振力はエンジン
回転の２次成分として把握することができ、該エンジン
回転の２次成分としての起振力がエンジンマウントを介
して車体に伝達されると、車体側の振動特性（特に固有
振動数帯域）との関係から所定の周波数帯域での共振を
生じ、特にステアリング等の不快な振動を生じさせる。

このようなステアリングの振動は、当該ステアリングと
エンジンマウントとが近接して配設されることになるＦ
Ｆ車の場合に特に顕著である。

そこで、従来上記のような事情に鑑みエンジン自体に当
該エンジンのラフネス振動をピックアップするラフネス
センサを設け、その検出値が所定の許容限界値内にある
か否かを監視判定し、当該許容限界値内にある場合には
燃費低減を最優先してアイドル回転数をできるだけ低（
するように空燃比制御を行なうようにしたエンジン振動
をパラメータとするアイドル回転数の制御装置が先に提
案されている（特開昭５７−１８８７４６号公報参照）
。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来技術の場合には、次の点で問題があ
る。

すなわち、該従来技術ではエンジン自体のラフネスを検
出して可能な限り目標回転数を低く設定するようにして
いるが、運転者に対して実際に不快感を抱か仕るのはエ
ンジン自体の振動ではなく、エンジン振動を起振力とす
る２次振動成分がステアリング側の固有振動数と一致し
た時に生じるステアリング自体の振動である。

従って、実際にエンジン振動が発生していても、それが
エンジンマウントのダンパ一部等で充分に吸収されステ
アリング自体の振動を生じさせないものであれば敢て目
標回転数を高くする必要はない。しかし、上記従来技術
ではステアリング自体の振動を全くパラメータとして入
力していないので、このような場合にも第７図に示すよ
うに目標回転数を高くする場合（セットロス）を生じる
可能性があり、その分燃費を悪化させることになる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてなさ
れたもので、アイドル時のエンジンの目標回転数を設定
する目標回転数設定手段と、エンジンの実回転数を上記
目標回転数設定手段により設定された目標回転数に制御
するエンジン回転数制御手段とを備えてなる自動車にお
いて、当該自動車のステアリング部の振動を検出する振
動検出手段と、該振動検出手段によって検出される上記
ステアリング部の振動が所定値以上のときに上記目標回
転数設定手段により設定される目標回転数を所定回転数
だけ高く設定する目標回転数補正手段とを設けてなるも
のである。

（作　用） 上記の手段によると、ステアリング自体の振動を検出し
、該検出値が所定値以上の場合にのみアイドル目標回転
数を当該振動レベルに応じて所定回転数高く補正するよ
うになるから、エンジンラフネスが生じても実際にステ
アリングの振動を生じないような場合にまで不必要に目
標回転数を高くするようなことはなくなり、ステアリン
グ振動の低減はもとより燃費の低減をも実現することが
できるようになる。

（実施例） 第１図ないし第３図は、本発明の実施例に係る自動車用
エンジンの振動低減装置を示すものである。

先ず、最初に第２図を参照して上記本発明の実施例装置
の制御システムの概略を説明し、その後要部の制御の説
明に入る。

第２図において、符号１はエンジン本体であり、吸入空
気はエアクリーナを介して外部より吸入され、その後エ
アフロメータ２、スロットルチャンバ３を経て各シリン
ダに供給され、また燃料は後、　述のようにエンジンコ
ントロールユニット（以下、ＥＣＵと略称する）９によ
って制御されるフューエルインジェクタ５により噴射さ
れるようになっている。そして、上記シリンダへの吸入
空気の量は、上記スロットルチャンバ３内に設けられて
いるスロットル弁６によって制御され、その量はエアフ
ロメータ２によって検出される。スロットル弁６は、ア
クセルペダルに連動され、アイドル運転状態では、最小
開度に維持される。このスロットル弁６の弁軸には同軸
上にポテンショメータよりなるスロットルセンサ２１が
設けられており、該スロットルセンサ２１の出力は後述
するＥＣＵ９に入力されるようになっている。

一方、上記スロットルチャンバ３には、上記スロットル
弁６をバイパスしてバイパス通路７が設けられており、
このバイパス通路７にアイドル時のエンジン回転数制御
のためのバイパスエア量調整手段となる電流量制御型の
電磁弁（絞り弁）８が設けられている。従って、アイド
ル運転状態では、上記エアフロメータ２を経た吸入空気
（バイパスエア）は、上記バイパス通路７を介して各シ
リンダに供給されることになり、その供給量は上記電磁
弁８によって調節される。この電磁弁８は、ＥＣＵ９よ
り供給される後述する制御パルス信号のデユーティ比り
によってその開閉状態が制御される。

一方、上記フューエルインジェクタ５は、フィルタ１６
および燃料ポンプ１５を介して燃料タンク■４に接続さ
れている。また、符号１７は、当該燃料供給ラインの帰
還側に設けられた調圧弁である。また、符号２４は、当
該自動車のステアリングであり、該ステアリング２４の
コラム部にはたとえば圧電型のステアリング振動センサ
２２が設けられている。また符号１２は、エンジンの回
転角速度を検出する角速度センサである。

ＥＣＵ９は、例えばマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を中
心とし、メモリ（ＲＯＭおよびＲＡ　Ｍ　）およびイン
ターフェース（Ｉｌｏ）回路を備えて構成されている。

そして、このＥＣＵ９の上記インターフェース回路には
例えばサーミスタ等の水温センサ２０により検出された
エンジン本体ｌの冷却水温度の検出信号ＷＴ、上記ポテ
ンショメータよりなるスロットル開度センサ２１により
検出されたスロットル弁６のスロットル開度検出信号（
１゛ＶＯ）、エアフロメータ２によって検出された吸入
空気量検出信号Ｑ、ディストリビュータ２５に設けられ
ているエンジン回転数センサ１３により検出されたエン
ジン回転数検出信号Ｎ、角速度センサ１２によって検出
されたエンジン回転の角速度検出信号ΔＮが各々入力さ
れる。

そして、上記燃料タンク１４の燃料は、上述のように燃
料ポンプ１５によりフィルタ１６を介してその一部が上
記フューエルインジェクタ５に供給され、上記ＥＣＵ９
より供給される燃料噴射パルスＦ。によって当該フュー
エルインジェクタ５よりエンジンに供給される一方、そ
の他の余分な燃料は調圧弁１７を通って燃料タンク１４
に戻される。

ところで、上記ＥＣＵ９は、その機能上例えば第１図に
示すような各種の制御手段を含んで構成されている。

すなわち、先ず燃料噴射量の制御は、エアフロメータ２
によって検出された吸入空気量Ｑとエンジン回転数セン
サ１３によって検出されたエンジン回転数Ｎとを基にし
て基本燃料噴射パルス演算手段３０によって基本燃料噴
射ｆ２！（Ｆｐ）の演算を行なうとともにその演算値を
運転状態に応じて次段の燃料噴射パルス補正手段３！に
よって補正する。そして、その後当該補正後のデユーテ
ィ−比でフューエルインジェクタトリガー手段３２によ
りフユーエルインジヱクタトリガーパルスを発生させ、
上記フューエルインジェクタ５を駆動し上記所定の燃料
Ｆｏを噴射する。上記燃料噴射パルス補正手段３１では
、水温センサ２０の出力に応じて水温補正値演算手段３
５によって演算された演算値による補正とともに以下の
ような各種の補正が加えられる。

先ず、加速時には、上記エンジン回転数Ｎの上昇率とス
ロットルセンサ２１の出力の変化率を基準として加速判
定手段により加速状態であることを判定し、当該加速状
態に応じた補正値を加速補正値演算手段３６で演算して
補正する。

また、上記角速度センサ１２の検出値を基にエンジンの
角速度ΔＮの変動率からエンジンラフネスを演算し、ラ
フネス補正値演算手段３７により当該エンジンのラフネ
ス量に応じた補正値を演算して上述の場合と同じように
燃料噴射パルスの補正を行う。

一方、上記燃料噴射量の制御と併行して次に述べるよう
なバイパスエア量の調整によるアイドル回転数のコント
ロールが行われる。

このアイドル回転数の制御システムは、先ず上記角速度
センサ１２の出力から当該エンジン角速度ΔＮの変動率
を演算する角速度変動率演算手段４１と、該角速度変動
率演算手段４１の演算値、すなわちエンジンラフネスＲ
Ｌからエンジンラフネスに対応した第１の補正回転数Ｎ
、を演算する第１回転数補正手段４２と、上述のステア
リング２４の振動を検出するステアリング振動センサ２
２の出力を先ずステアリングの固有振動周波数を考慮し
たバンドパスフィルタ４３を通して所定周波数帯域の振
動検出信号（第６図ａ）となすとともに、さらに該信号
を全波整流した後積分回路４４を介してサンプリングす
ることによってその振動レベル（第６図ｂ）を検出し、
該検出値と所定の基準値（第６図すのＳＬ参照）とを比
較することによってステアリング振動に対応した第２の
補正回転数（第６図ｃ）Ｎ、を演算する第２回転数補正
手段４５と、上記第１回転数補正手段４２および第２回
転数補正手段４５の各補正回転数Ｎ、、Ｎ、と基本回転
数Ｎｎを決定する上記水温センサ２０の出力とを入力し
て後述するように最終的なアイドル目標回転数ＮＯを演
算するアイドル目標回転数演算手段３８と、該アイドル
目標回転数演算手段３８で演算された最終目標回転数（
設定値）Ｎｏと上記エンジン回転数センサ１３によって
検出された実際のエンジン回転数Ｎとを入力し、それら
の偏差値（Ｎ−Ｎｏ＝ΔＮ）に応じて上記バイパスエア
量調整用電磁弁８をコントロールするための制御デユー
ティ−比を演算する制御デユーティ−比演算手段３９と
から構成されている。

次に、以上の構成よりなるＥＣＵ９の制御動作を第３図
のフローチャートを参照して更に詳細に説明する。

先ず最初に制御動作がスタートされると、ステップＳｌ
で上述した各種の六方情報、すなわち、実際のエンジン
回転数Ｎ１スロットル弁６のｒＪＦＪ度ＴｖＯ、アイド
ルスイッチＳＷ、のＯＮ、ＯＦＦ信号、エンジン冷却水
温Ｗ　Ｔ　、角速度入力ΔＮ１ステアリング振動入力Ｓ
等の各種データが読み込まれ、その上でそれらの情報を
基にしてステップＳ、では現在の運転状態がアイドル領
域にあるか否かがアイドルスイッチＳＷ、のＯＮを条件
として判断される。即ち、アイドルスイッチｓｗ、がＯ
Ｎのときには、アイドル領域と判断し、他方向スイッヂ
ＳＷ、がＯＦＦ’のときには非アイドル領域と判断する
。

そして、アイドル領域にある場合（ＹＥＳ）には、続い
てステップＳ３に進み、上述したエンジンの角速度入力
ΔＮを基準として実際のラフネスレベルＲＬを演算し、
さらにステップＳ４に進んで第４図に示すエンジンラフ
ネス判定マツプからその時のエンジン回転数Ｎに対応し
てルックアップされた本来あるべき適正なラフネスレベ
ルＲＬＤと比較する。その結果、実゛際のラフネスレベ
ル゛ＲＬが上記基準値レベルＲＬＤを越えているとき（
ＹＥＳ）は、ステップＳ、に進んで上記第１回転数補正
手段４２により当該ラフネスレベルに対応して第１補正
回転数Ｎ、を先ずΔＮ、だけ高く設定（Ｎ。

＝　Ｎ　Ｉ＋ΔＮυする一方、上記実際のラフネスレベ
ルＲＬが上記基準値レベルＲＬＤよりも小の場合（ＮＯ
）には反対側のステップＳ６に進んで上記第１補正回転
数Ｎ１をΔＮ１だけ逆に低く設定（Ｎ。

＝Ｎｌ−ΔＮｌ）する。

そして、次にステップＳ、に進み、上記ステアリング振
動センサ２２によって検出されたステアリング振動人力
Ｓを基に先ず実際のステアリングの振動レベル（振幅）
ＶＬを演算する。その上でさらにステップＳｓに進み、
当該演算値ＶＬをその時のエンジン回転数Ｎによって特
定される基準となるステアリング振動レベルＶＬＤ（第
５図に示すステアリング振動レベル判定マツプからルッ
クアップされる）と比較する。

その結果、実際のステアリング振動レベルＶＬが上記基
準値レベルＶＬＤよりも大である場合（ＹＥＳ）には第
２回転数補正手段４５によりステアリング２４の振動レ
ベルに対応した第２補正回転数Ｎ、を所定回転数ΔＮ、
だけ高いＮ、＋ΔＮ、に設定（ステップＳＳ）する一方
、上記実際のステアリング振動レベルＶＬが上記基準値
レベルＶＬＤよりも小の場合（ＮＯ）には上記第２補正
回転数Ｎ。

を所定回転数ΔＮ、だけ低いＮ、−ΔＮ、に設定する（
ステップＳ＋ｏ）。

次に、ステップＳ１１に進んでエンジン冷却水の水温入
力ＷＴを基準にしてアイドル時の基本目標回転数ＮＢを
演算する。そして、ステップＳｔｔで先ず上記のエンジ
ンラフネスに対応する第１補正回転数Ｎ、とステアリン
グ振動レベルに対応した第２補正回転数Ｎ、とを比較し
、Ｎｔ＞Ｎｔの場合（ＹＥＳ）にはステップＳ　＋３に
進んで最終的なアイドル目標回転数ＮＯをＮ　Ｂ　＋　
Ｎ　ｒに補正する一方、Ｎ、＜Ｎｔの場合（Ｎｏ）には
他方ステップＳ　＋４の方に進んでアイドル目標回転数
ＮｏをＮＢ十Ｎ２にそれぞれステアリング振動の防止を
最優先して必ず高回転方向に補正する。そして、その上
でステップＳＩＳに進む。

ステップＳ１６では、その時の実際のエンジン回転数Ｎ
と上記最終的に設定されたアイドル目標回転数Ｎｏとの
偏差値Ｎ−Ｎｏが０よりも小であるか又は大であるかを
判断、すなわち実際のエンジン回転数Ｎと上記設定され
た目標回転数Ｎｏとの負又は正方向の偏差値±ΔＮを判
定してステップ５Ｉｌｌ又はステップＳ＋７に進み、当
該判定結果（Ｎ−Ｎｏ＜０又はＮ−Ｎｏ〉０）に応じた
吸入空気量制御用デユーティ比りのフィードバック初圧
（Ｄ＝Ｄ＋ΔＤ又はＤ＝Ｄ−ΔＤ）を行う。

以上のような制御システムによると、先ずステアリング
振動が生じるようなアイドル回転数の領域では、第７図
に示すようにステアリング振動の防止を最優先した所定
高さの目標回転数にフィードバック制御される一方、ス
テアリング振動が生じないようなアイドル回転数領域に
おいてもエンジンラフネスが生じるような場合には当該
エンジンラフネスの発生状態に応じた目標回転数の上昇
制御が行われることになる。

（発明の効果） 本発明は、以上に説明したように、アイドル時のエンジ
ンの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、エン
ジンの実回転数を上記目標回転数設定手段により設定さ
れた目標回転数に制御するエンジン回転数制御手段とを
備えてなる自動車において、当該自動車のステアリング
部の振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段に
よって検出されろ上記ステアリング部の振動が所定値以
上のときに上記目標回転数設定手段により設定される目
標回転数を所定回転数だけ高く設定する目標回転数補正
手段とを設けたことを特徴とするものである。

従って、本発明によると、ステアリング自体の振動を検
出し、該検出値が所定値以上の場合にのみアイドル目標
回転数を当該振動レベルに応じて所定回転数高く補正す
るようになるから、エンジンラフネスが生じても実際に
ステアリングの振動を生じないような場合にまで不必要
に目標回転数を高くするようなことはなくなり、ステア
リング振動の低減はちと上り燃費の低減をも実現するこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る自動車用エンジンの振
動低減装置の機能ブロック図、第２図は、同実施例装置
の制御システム図、第３図は、同実施例装置の制御動作
を示すフローチャート、第４図は、同実施例装置のエン
ジンコントローラに内蔵されたラフネス判定マツプ、第
５図は、同ステアリング振動判定マツプ、第６図は、上
記実施例装置の制御動作を示すタイムチャート、第７図
は、従来例の作用効果を説明するグラフである。 ｌ・・・・・エンジン本体 ２・・・・・エアフロメータ ５・・・・・フューエルインジェクタ ６・・・・・スロットル弁 ８・・・・・電磁弁 ９会ψ・・φエンジンコントロールユニット１２・・・
・角速度センサ １３・・・・エンジン回転数センサ ２２・・・・ステアリング振動センサ ３７・・・・ラフネス補正値演算手段 ３８・・・・アイドル目標回転数演算手段３９・・・・
制御デユーティ−比演算手段４０・・・・電磁弁駆動回
路 ４１・・・・角速度変動率演算手段 ４２・・・・第１回転数補正手段 ４５・・・・第２回転数補正手段 ＲＬＤ エンジン回転数Ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　アイドル時のエンジンの目標回転数を設定する目
   標回転数設定手段と、エンジンの実回転数を上記目標回
   転数設定手段により設定された目標回転数に制御するエ
   ンジン回転数制御手段とを備えてなる自動車において、
   当該自動車のステアリング部の振動を検出する振動検出
   手段と、該振動検出手段によって検出される上記ステア
   リング部の振動が所定値以上のときに上記目標回転数設
   定手段により設定される目標回転数を所定回転数だけ高
   く設定する目標回転数補正手段とを設けたことを特徴と
   する自動車用エンジンの振動低減装置。