JP2007321742A - 車両の振動抑制装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両の加速時に発生する前後振動を、加速感を損なうことなく振動が始まる初期から抑制し、振動のショック及びユサユサ感を軽減する。
【解決手段】アクセルペダルが踏込まれて加速時の制振制御が実施されると、点火時期がトルクダウン補正値によって遅角され、ステップ的に上昇するエンジントルクが前後振動の振幅波形の最初のピークが出現する前にトルクダウンされて振動に対する逆相のトルクとして与えられる。これにより、前後振動の最初の振副のピークを抑制してショックを軽減すると共に、振動の減衰過程で生じるユサユサ感を軽減し、運転者に不快感を与えることがない。しかも、前後振動の振幅波形の最初のピークが出現する手前で逆相トルクを与えるため、アクセル操作に対応した車両加速度の立上がりが鈍って加速感を損なうことがなく、運転性の向上に寄与することができる。
【選択図】図5
【解決手段】アクセルペダルが踏込まれて加速時の制振制御が実施されると、点火時期がトルクダウン補正値によって遅角され、ステップ的に上昇するエンジントルクが前後振動の振幅波形の最初のピークが出現する前にトルクダウンされて振動に対する逆相のトルクとして与えられる。これにより、前後振動の最初の振副のピークを抑制してショックを軽減すると共に、振動の減衰過程で生じるユサユサ感を軽減し、運転者に不快感を与えることがない。しかも、前後振動の振幅波形の最初のピークが出現する手前で逆相トルクを与えるため、アクセル操作に対応した車両加速度の立上がりが鈍って加速感を損なうことがなく、運転性の向上に寄与することができる。
【選択図】図5
Description
本発明は、車両の駆動系に発生する振動を、該振動と逆相のエンジントルクで抑制する車両の振動抑制装置に関する。
自動車等の車両においては、エンジンの回転変動により振動が発生し、乗員に不快感を与えるばかりでなく、運転フィーリングの悪化を招く場合がある。この振動を抑制する技術としては、エンジントルクの立ち上がりをなだらかにすることで振動を抑制する技術が知られているが、振動を十分に抑制しようとすると加速感が損なわれてしまうという問題がある。
このため、例えば、特許文献1に開示されているように、振動と逆相のトルクを与えて振動を減衰させる技術が採用されることが多い。特許文献1に開示の技術は、エンジンの回転速度の変動を発電電動機の発生トルクによって抑制するものであり、エンジン回転速を検出してフィードバックすることにより、発電電動機の発生すべきトルクを演算している。
特開平5−302526号公報
しかしながら、特許文献1に開示の技術のように、エンジン回転変動を検出した後に、振動を抑制するトルクを発生させる技術では、振動が起こってから逆相トルクを発生させることになる。このため、加速時のアクセル操作に伴って発生する車両の前後振動のように、最初に比較的大きなショックが発生し、その後、ユサユサ感を伴う振動が減衰してゆくものに対しては、ユサユサ感を抑制することは可能であるものの、最初のショックを抑制することは困難である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の加速時に発生する前後振動を、加速感を損なうことなく振動が始まる初期から抑制し、振動のショック及びユサユサ感を軽減することのできる車両の振動抑制装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明による車両の振動抑制装置は、車両の駆動系に発生する振動を、該振動と逆相のエンジントルクで抑制する車両の振動抑制装置において、上記駆動系の捩じり要素をばね系で表現したモデルに基づいて、上記車両の加速時に発生する前後振動を予測する前後振動予測手段と、上記逆相のエンジントルクを与えるタイミングを、上記前後振動予測手段の予測結果に基づいて、上記前後振動が始まる初期の段階に設定するトルクダウンタイミング設定手段と、上記トルクダウンタイミング設定手段で設定したタイミングでエンジンの点火時期を遅角化させてエンジントルクをダウンさせることにより、上記逆相のエンジントルクを発生させる逆相トルク発生手段と備えたことを特徴とする。
本発明による車両の振動抑制装置は、車両の加速時に発生する前後振動を、加速感を損なうことなく振動が始まる初期から抑制し、振動のショック及びユサユサ感を軽減することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1〜図5は本発明の実施の一形態に係り、図1は車両制御系を示す概略構成図、図2は駆動系の捩じり共振モデルを示す説明図、図3はトルクダウン設定ルーチンのフローチャート、図4は点火時期設定ルーチンのフローチャート、図5はエンジントルクと車両前後振動との関係を示す説明図である。
図1において、符号1は車両であり、本形態においては、4輪駆動車である。この車両1の前部には、エンジン2が搭載され、このエンジン2の出力軸にトランスミッション3が連結されている。トランスミッション3の後部には、油圧多板クラッチやプラネタリギヤ等からなる駆動力配分機構及び差動制限機構を含むセンターデファレンシャル装置4が一体的に連結されており、このセンターデファレンシャル装置4がプロペラシャフト5を介してリヤデファレンシャル装置6に連結されると共に、フロントドライブシャフト7を介してフロントデファレンシャル装置8に連結されている。
エンジン2の出力は、トランスミッション3で所定に変速された後、センターデファレンシャル装置4を介して駆動力が前輪側と後輪側とに分配される。後輪側に分配された駆動力はリヤデファレンシャル装置6を介して左右の後輪9,9に伝達され、前輪側に分配された駆動力はフロントデファレンシャル装置8を介して左右の前輪10,10に伝達される。
一方、符号50は、車両1に搭載される電子制御装置であり、マイクロコンピュータを中心として構成されている。図1においては、エンジン制御用の電子制御装置(ECU)を代表して例示しているが、車両1には、その他、トランスミッション制御用の電子制御装置を初めとして複数の電子制御装置が搭載されている。
エンジン制御用のECU50には、クランク角センサ15やアクセルセンサ16、その他、吸入空気量センサや空燃比センサ等の運転状態を検出する各種センサ・スイッチ類が接続されている。ECU50は、これらのセンサ・スイッチ類からの信号に基づいて、インジェクタ(図示せず)を介した燃料噴射制御、電子制御式スロットル装置(ETC)20を介した吸気制御、点火プラグ17及びイグナイタ18を介した点火時期制御等の各種制御を実行する。
同時に、ECU50は、加速時の車両前後振動を防止するため、エンジン回転変動に対して逆相のエンジントルクを与えることにより振動を抑制する制振制御を実施している。このECU50による制振制御は、振動が始まる初期の段階で逆相のトルクを与えることにより、加速時の車両前後振動を効果的に抑制する制御であり、加速時の振動が大きくなる前の初期段階、すなわち実質的に振動が顕著となる前に逆相のトルクを与える。これにより、加速時のショックやユサユサ感を抑制すると共に、加速感を損なうことなく振動が始まる初期の段階でショックを抑制することができる。
加速時の車両前後振動は、エンジントルクの過渡変動を起振力として、駆動系に捩じり振動の共振モードが励起されることが原因である。すなわち、アクセルペダルの踏込みによる加速時のエンジントルクは、通常、ステップ(或いはランプ)入力として表現することができる。このため、通常の加速時には、駆動系の捩じり共振1次モードが励起され、減衰自由振動となる。
駆動系捩じり共振の1次モードは、図2に示すように、フライホールの等価質量M1と車両の等価質量M2とを、駆動系のクラッチやドライブシャフト等の捩じり要素をばね系の等価剛性K及び等価減衰係数Cで表現して結合した調和運動の簡易モデル(並進振動系に置換したモデル)で表現することができる。調和運動においては、速度と逆相の成分が減衰力として働くことから、以下の(1),(2)式に示すように、簡易モデルにエンジントルクFを与えたときの伝達力F1から車両前後加速度A2を求めることにより、エンジントルク過渡変動を起振力とする車両前後振動を予測し、図2の伝達力F1に対して90°遅れとなる逆相のエンジントルクを振動が始まる初期の段階で与えることにより、車両前後振動を効果的に抑制することができる。
A1={F−K×(X1−X2)−C×(V1−V2)}/M1 …(1)
A2={K×(X1−X2)−C×(V1−V2)}/M2 …(2)
但し、A1,V1,X1は、それぞれ、等価質量M1側の加速度、速度、変位であり、A2,V2,X2は、それぞれ、等価質量M2側の加速度、速度、変位である。
A2={K×(X1−X2)−C×(V1−V2)}/M2 …(2)
但し、A1,V1,X1は、それぞれ、等価質量M1側の加速度、速度、変位であり、A2,V2,X2は、それぞれ、等価質量M2側の加速度、速度、変位である。
具体的には、ECU50は、加速時のアクセル踏込みに対応してエンジントルクをステップ的に上昇させる際に、逆相トルク発生手段としての機能により、車両前後振動の振動波形において少なくとも最初のピークが発生する前の初期の段階で、エンジン2の点火時期を短期間だけ遅角化してステップ状のベーストルクからトルクダウンさせることにより、振動と逆相のエンジントルクを与える。
トルクダウンのタイミング(トルクダウンの開始時期及び終了時期)とトルクダウン量(点火時期の遅角時期及び遅角量)は、ECU50のトルクダウンタイミング設定手段としての機能によって設定され、ECU50の前後振動予測手段としての機能により簡易モデル式を用いて予測した車両前後振動の振幅及び周波数に基づいて決定する。
以下、ECU50による車両前後振動の制振制御について、図3,図4のフローチャートを用いて説明する。この制振制御は、ECU50の前後振動予測手段及びトルクダウンタイミング設定手段としての機能を実現する図3のトルクダウン設定ルーチン、及びECU50の逆相トルク発生手段としての機能を実現する図4の点火時期設定ルーチンによって実施される。
図3のトルクダウン設定ルーチンでは、先ず、最初のステップS1でアクセルセンサ16の信号を読込み、アクセルペダル(図示せず)の踏込み量及び踏込み速度を検出する。次に、ステップS2へ進み、制振制御を実施する加速条件が成立するか否かを判定する。例えば、アクセルペダルの踏込み量が所定の閾値以上で、且つ踏込み速度が所定の閾値以上のとき、制振制御を行う加速条件が成立すると判断する。制振制御を実施する閾値は、緩加速を含む加速時全般に適用可能な値に設定しても良いが、一般的には、緩加速時には特に問題となる車両前後振動が発生する虞がないことから、急加速に相当する値に設定する。
尚、この制振制御の加速条件は、エンジン回転数の変化速度を閾値と比較して判定するようにしても良い。
そして、ステップS2において、加速条件が成立しない場合には、制振制御を実施することなくルーチンを抜け、加速条件が成立する場合、ステップS2からステップS3へ進んでETC20の制御内容を読込む。ECTC20の制御内容は、主として、アクセルペダル踏込み量に対応する運転者の要求トルクを満たすスロットル開度への目標制御であり、アクセルセンサ16からの信号に基づくアクセル開度(アクセルペダル踏込み量)と、クランク角センサ15からの信号に基づくエンジン回転数とをパラメータとするテーブル参照等によって目標スロットル開度が設定される。
次に、ステップS4へ進み、ETC20による制御内容から加速により増加されるエンジントルクの増加量及び増加速度をエンジントルク変動量として算出し、ステップS5で、このエンジントルク変動量から、アクセルペダルの踏込みによって発生する車両前後振動の大きさ(振幅)及び周期を予測する。この車両前後振動の予測は、エンジン2からトランスミッション3を経て伝達される駆動系の捩じり振動の加速度を、予め制御対象となる車両の緒元を前述の簡易モデルに適用してシミュレーションし、また、実機による実験を併用し、トランスミッション3の各変速段毎にマップ化しておき、このマップを参照して得られる振動の加速度から予測する。
そして、ステップS5からステップS6へ進み、エンジントルクを一時的に減少させるトルクダウンのタイミング及びトルクダウン量を、予測した車両前後振動の振幅及び周期に基づいて設定し、ルーチンを抜ける。トルクダウンタイミングは、アクセルペダルの踏込みに対応したエンジントルクのステップ的な上昇が開始される時点を基準として、この基準からの時間が前後振動の振幅波形における最初のピークが出現する手間となるように、トルクダウンの開始時刻及びトルクダウンの期間(或いは終了時刻)が設定される。
具体的には、トルクダウンタイミングは、制振制御を実施する加速条件が成立した時点やETC20からスロットル開度の制御指令が出力された時点等を基準として決定される。また、トルクダウン量は、車両前後振動の振幅及び周期とエンジン特性を含む車両特性に応じたトルクダウン量との関係を予めマップ化する等して設定しておき、マップを参照する等して設定されるが、エンジン特性を含む車両特性によって自ずと定まる限界値が存在するため、予め設定した固定値としても良い。
尚、トルクダウン量の制限から、前後振動の振幅波形における最初のピークが出現する手前での1回のトルクダウンだけでは、十分な制振効果が得られないことが予想される場合には、振幅波形の次のピークに対してもトルクダウンタイミングが設定される。
以上のトルクダウン設定ルーチンで設定されたトルクダウンタイミング及びトルクダウン量は、点火時期制御で参照され、実質的に車両前後振動が発生する前に点火時期が遅角化されてトルクが減少され、振動が抑制される。
次に、制振制御の点火時期遅角化を含む点火時期制御の例について、図4のフローチャートを用いて説明する。尚、図4に示す点火時期設定ルーチンは、点火時期設定の一例を示すものであり、必ずしもこれに限定されるものではない。
図4の点火時期設定ルーチンでは、最初のステップS10において、運転状態に応じて基本点火時期ADVBを設定する。この基本点火時期ADVBは、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷(基本燃料噴射パルス幅等)とに基づいてテーブルを参照して設定される。
次に、ステップS11へ進み、加速時の制振制御を実施するトルクダウンタイミングか否かを調べる。そして、トルクダウンタイミングでない場合、ステップS11からステップS12,S13へ進んで通常の点火時期制御を実行し、トルクダウンタイミングの場合、ステップS11からステップS14,S15へ進んで制振制御のための点火時期遅角化を実行する。
通常の点火時期制御は、ステップS12で、基本点火時期ADVBを補正するための各種補正値ADVHを設定する。この各種補正値ADVHは、ノッキング補正、水温補正、回転数補正、学習補正等の各種補正値を総称するものであり、具体的には、各補正値は個別的に設定される。そして、ステップS13で基本点火時期ADVBを各種補正値ADVHで補正し、最終的な点火時期ADVを設定する。
一方、加速のためにアクセルペダルが踏込まれて制振制御を実行する運転状態に移行し、トルクダウンタイミングに達すると、ステップS14でトルクダウン補正値ADVTDを設定する。トルクダウン補正値ADVTDは、トルクダウン設定ルーチンで設定したトルクダウン量だけエンジントルクを減少させる遅角量であり、失火を生じさせない範囲内でエンジン特性に応じて設定される。そして、ステップS15で基本点火時期ADVBをトルクダウン補正値ADVTDで遅角補正し、最終的な点火時期ADVを設定する。
尚、トルクダウン補正値ADVTDは、トルクダウン設定ルーチンで設定しておき、点火時期設定ルーチンでは、トルクダウン補正値ADVTDを読込むだけしても良い。
以上により、最終的な点火時期ADVが設定されると、この点火時期ADVでイグナイタ18を介して点火プラグ17が火花放電され、エンジンの燃焼サイクルが繰返される。このとき、加速時の制振制御が実施されると、点火時期ADVがトルクダウン補正値ADVTDによって遅角され、駆動系の捩じり振動に対して逆相のトルクとして作用する。
この逆相のトルクは、図5に示すように、ステップ的に上昇するエンジントルク(入力)Fを、予測される前後振動の振幅波形に対して少なくとも最初のピークが出現する前にトルクダウンすることで与えられる。尚、伝達力F1の波形は車両前後加速度A2の波形に等しいため、図5においては、予測される前後振動を伝達力F1の破線の波形で示している。
これにより、図5に示すように、加速時の前後振動を抑制し、図中に太線で示すような車両加速度を得ることができ、前後振動の最初の振副のピークを抑制してショックを軽減すると共に、振動の減衰過程で生じるユサユサ感を軽減し、運転者に不快感を与えることがない。
しかも、前後振動の振幅波形において、少なくとも最初のピークが出現する手前で逆相トルクを与えるため、アクセル操作に対応した車両加速度の立上がりが鈍って加速感を損なうことがなく、むしろ円滑な加速フィーリングを得ることが可能であり、運転性の向上に寄与することができる。
1 車両
2 エンジン
3 トランスミッション
50 電子制御装置
ADV 点火時期
ADVTDトルクダウン補正値
2 エンジン
3 トランスミッション
50 電子制御装置
ADV 点火時期
ADVTDトルクダウン補正値
Claims (3)
- 車両の駆動系に発生する振動を、該振動と逆相のエンジントルクで抑制する車両の振動抑制装置において、
上記駆動系の捩じり要素をばね系で表現したモデルに基づいて、上記車両の加速時に発生する前後振動を予測する前後振動予測手段と、
上記逆相のエンジントルクを与えるタイミングを、上記前後振動予測手段の予測結果に基づいて、上記前後振動が始まる初期の段階に設定するトルクダウンタイミング設定手段と、
上記トルクダウンタイミング設定手段で設定したタイミングでエンジンの点火時期を遅角化させてエンジントルクをダウンさせることにより、上記逆相のエンジントルクを発生させる逆相トルク発生手段と備えたことを特徴とする車両の振動抑制装置。 - 上記トルクダウンタイミング設定手段は、
上記逆相のエンジントルクを与えるタイミングを、上記前後振動予測手段で予測した前後振動の振幅波形において少なくとも最初のピークが出現する手前に設定することを特徴とする請求項1記載の車両の振動抑制装置。 - 上記前後振動予測手段は、
上記前後振動を、加速時のエンジントルク変動量と変速機の変速段とを考慮して予測することを特徴とする請求項1又は2記載の車両の振動抑制装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006156528A JP2007321742A (ja) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | 車両の振動抑制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006156528A JP2007321742A (ja) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | 車両の振動抑制装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP (1) | JP2007321742A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130030665A1 (en) * | 2011-07-28 | 2013-01-31 | Advics North America | Method and apparatus for vehicle sway detection and reduction |
JP2019060328A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-18 | 株式会社Subaru | エンジン制御装置 |
-
2006
- 2006-06-05 JP JP2006156528A patent/JP2007321742A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130030665A1 (en) * | 2011-07-28 | 2013-01-31 | Advics North America | Method and apparatus for vehicle sway detection and reduction |
US8700282B2 (en) * | 2011-07-28 | 2014-04-15 | Advics Co., Ltd. | Method and apparatus for vehicle sway detection and reduction |
JP2019060328A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-18 | 株式会社Subaru | エンジン制御装置 |
JP6990552B2 (ja) | 2017-09-28 | 2022-01-12 | 株式会社Subaru | エンジン制御装置 |
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