(57)【要約】【課題】  車体振動を抑制するための内燃機関の点火時期の進角補正量を最小の時間遅れで高精度に算出する。【解決手段】  エンジン回転数ＮＥのハイシェルフフィルタ値ＨＳＦを用いて点火時期の進角量ＩＧＡＣＣＲを制御するので、点火時期制御手段が１ＴＤＣ毎に演算を行う場合に、フィルタリング処理に１ＴＤＣ間隔の時間を要しても、フィルタ値の位相をその遅れ分だけ進角させることで、点火時期の制御を遅滞なく行って車体振動を効果的に低減することができる。しかもハイシェルフフィルタを設計する際のターゲット周波数として設定した車体振動の固有周波数が変化した場合でも、ハイシェルフフィルタの周波数特性によって出力周波数がずれないため、タイヤの交換や車体の経年変化による固有周波数の変化に影響されずに車体振動効果的に低減することができる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）を搭載する自動車の車体振動を抑制すべく、前記エンジン（Ｅ）の点火時期を制御するエンジンの点火時期制御装置において、
エンジン回転数（ＮＥ）を検出するエンジン回転数検出手段（Ｍ１）と、前記エンジン回転数検出手段（Ｍ１）で検出したエンジン回転数（ＮＥ）をシェルフフィルタでフィルタリング処理するフィルタリング手段（Ｍ２）と、前記フィルタリング手段（Ｍ２）によりフィルタリング処理したエンジン回転数（ＨＳＦ）に基づいて前記エンジン（Ｅ）の点火時期を制御する点火時期制御手段（Ｍ３）とを備え、
前記車体振動の固有周波数の近傍の周波数領域において、前記フィルタリング手段（Ｍ２）の出力周波数は略一定であることを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを搭載する自動車の車体振動を抑制すべく、前記エンジンの点火時期を制御するエンジンの点火時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関のトルクが伝達される駆動系の振動を抑制する内燃機関の制御装置において、内燃機関の回転数Ｎを微分してｄＮ（＝ｄＮ／ｄｔ）を算出する第１工程と、ｄＮを微分してｄｄＮ（＝ｄ2 Ｎ／ｄｔ2 ）を算出する第２工程と、ｄｄＮを積分して∫ｄｄＮを算出する第３工程と、∫ｄｄＮを積分して∫∫ｄｄＮを算出する第４工程とを行い、第４工程で算出した∫∫ｄｄＮが内燃機関の回転軸等の弾性部分の捩り量の微分値に比例することから、∫∫ｄｄＮを用いて内燃機関の点火時期を制御するものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開昭６２−１２６２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記引用文献１に記載されたものは、第１工程〜第４工程が内燃機関のＴＤＣ（上死点）毎に実行されるため、第１工程〜第４工程を完了して点火時期の補正量を算出するまでに少なくとも４ＴＤＣ間隔の遅れが発生する。抑制したい振動の周波数を４Ｈｚとすると、その振動の１周期は１／４＝２５０ｍｓｅｃであり、振動の波形をｓｉｎ波と考えると、制御する時間は半周期の１２５ｍｓｅｃである。
【０００４】
直列四気筒の内燃機関を想定すると、回転数６０００ｒｐｍにおけるＴＤＣ間隔は５ｍｓｅｃであるため、遅れ分の４ＴＤＣ間隔は２０ｍｓｅｃとなり、その２０ｍｓｅｃは制御する時間である１２５ｍｓｅｃに対して２０／１２５＝１６％を占めることになる。つまり、制御する時間である１２５ｍｓｅｃのうち、一部分である１６％の２０ｍｓｅｃでは振動抑制効果が得られないが、大部分である８４％の１０５ｍｓｅｃで振動抑制効果を得ることができる。このように、引用文献１に記載されたものは、６０００ｒｐｍといった高回転数領域では有効な振動抑制効果が得られるが、高回転数領域では振動を抑制するというニーズそのものが存在していない。
【０００５】
一方、回転数１０００ｒｐｍにおけるＴＤＣ間隔は３０ｍｓｅｃであるため、遅れ分の４ＴＤＣ間隔は１２０ｍｓｅｃとなり、その１２０ｍｓｅｃは制御する時間である１２５ｍｓｅｃに対して１２０／１２５＝９６％を占めることになる。つまり、制御する時間である１２５ｍｓｅｃのうち、一部分である４％の５ｍｓｅｃでは振動抑制効果が得られるが、大部分である９６％の１２０ｍｓｅｃで振動抑制効果を得ることができない。このように、引用文献１に記載されたものは、抑制したい振動が実際に発生する１０００ｒｐｍといった低回転数領域では有効な振動抑制効果が得られないという問題があった。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車体振動を抑制するための内燃機関の点火時期の補正量を最小の時間遅れで高精度に算出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンを搭載する自動車の車体振動を抑制すべく、前記エンジンの点火時期を制御するエンジンの点火時期制御装置において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記エンジン回転数検出手段で検出したエンジン回転数をシェルフフィルタでフィルタリング処理するフィルタリング手段と、前記フィルタリング手段によりフィルタリング処理したエンジン回転数に基づいて前記エンジンの点火時期を制御する点火時期制御手段とを備え、前記車体振動の固有周波数の近傍の周波数領域において、前記フィルタリング手段の出力周波数は略一定であることを特徴とするエンジンの点火時期制御装置が提案される。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の構成によれば、エンジン回転数検出手段がエンジン回転数を検出すると、シェルフフィルタよりなるフィルタリング手段がエンジン回転数をフィルタリング処理し、点火時期制御手段がフィルタリング処理したエンジン回転数に基づいてエンジンの点火時期を制御することで、車体振動に伴うエンジン回転数の変動を点火時期を制御によるエンジントルクの変動で相殺し、車体振動を抑制することができる。
【０００９】
このように、エンジン回転数のフィルタ値を用いて点火時期を制御するので、点火時期制御手段が１ＴＤＣ毎に演算を行う場合に、フィルタリング処理に１ＴＤＣ間隔の時間を要しても、ハイシェルフフィルタの特性の設定によりフィルタ値の位相をその遅れ分だけ進角させることで、点火時期の制御を遅滞なく（エンジン回転数の算出からゼロＴＤＣ間隔の遅れで）行って車体振動を効果的に抑制することができる。
【００１０】
しかもシェルフフィルタを設計する際のターゲット周波数として設定した車体振動の固有周波数が変化した場合でも、シェルフフィルタの周波数特性によって出力周波数がずれないため、タイヤの交換や車体の経年変化による固有周波数の変化に影響されずに車体振動を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図５は本発明の実施の形態を示すもので、図１はエンジンの点火時期制御装置の構成を示す図、図２は電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図、図３はエンジンの点火時期制御の作用を説明するフローチャート、図４はエンジンの点火時期制御の作用を説明するタイムチャート、図５はハイシェルフフィルタおよびハイパスフィルタのボード線図である。
【００１３】
図１に示すように、自動車に搭載されたエンジンＥに接続された吸気管１１に、吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出する吸気管内絶対圧センサ１２と、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ１３とが設けられる。またエンジンＥに、エンジン水温ＴＷを検出するエンジン水温センサ１４と、特定の気筒の所定クランク角でＣＹＬパルスを出力する気筒判別センサ１５と、各気筒の吸気上死点でＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ１６と、一定のクランク角毎にＣＲＫパルスを出力するクランク角センサ１７とが設けられる。例えば、直列４気筒エンジンＥでは、ＴＤＣパルスはクランク角の１８０°毎に出力され、ＣＲＫパルスはクランク角の６°毎に出力される。
【００１４】
電子制御ユニットＵは、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルスおよびＣＲＫパルスに基づいてエンジン回転数ＮＥを算出するとともに、このエンジン回転数ＮＥと、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、吸気温ＴＡおよびエンジン水温ＴＷとに基づいて点火時期の進角量ＩＧＬＯＧを算出し、この進角量ＩＧＬＯＧに基づいて、ディストリビュータ１８を介してエンジンＥの点火プラグ１９の点火時期を制御することで、例えばエンジンＥの急加速に伴う車体振動を抑制する。
【００１５】
エンジンＥの急加速時には、エンジンＥの駆動力が駆動輪に伝達される駆動力伝達系に設けられたシャフトがトルクの急増によって捩れるため、車体の固有振動数（例えば、３Ｈｚ）の車体振動が発生する。車体振動に伴ってエンジン回転数ＮＥは振動しながら増加するが、エンジン回転数ＮＥが下降するタイミングで点火時期を進角してエンジントルクを増加させることで、エンジン回転数ＮＥが滑らかに増加するようにして車体振動を抑制することができる。
【００１６】
図２に示すように、電子制御ユニットＵは、エンジン回転数算出手段Ｍ１と、フィルタリング手段Ｍ２と、点火時期制御手段Ｍ３とを備える。
【００１７】
エンジン回転数算出手段Ｍ１は、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルスおよびＣＲＫパルスに基づいてエンジン回転数ＮＥを算出する。ハイシェルフフィルタよりなるフィルタリング手段Ｍ２は、エンジン回転数算出手段Ｍ１で算出したエンジン回転数ＮＥをフィルタリング処理してフィルタ値ＨＳＦを出力する。点火時期制御手段Ｍ３は、エンジン回転数ＮＥのフィルタ値ＨＳＦから算出した第１進角量ＩＧＡＣＣＲと、エンジン回転数ＮＥと、吸気管内絶対圧ＰＢＡと、大気温ＴＡと、水温ＴＷとに基づいて点火時期ＩＧＬＯＧを算出し、この点火時期算ＩＧＬＯＧに基づいてエンジンＥの出力トルクを制御する。
【００１８】
次に、図３のフローチャートに基づいて、エンジンＥの点火時期制御による車体振動抑制について説明する。このプログラムは、エンジンＥのＴＤＣ毎に実行される。
【００１９】
先ずステップＳ１で前記各センサ１２〜１７が出力する運転パラメータを読み込み、ステップＳ２で吸気管内絶対圧センサ１２で検出した吸気管内絶対圧ＰＡＢとエンジン回転数検出手段Ｍ１で検出したエンジン回転数ＮＥとをマップに適用することで、エンジンＥの基本点火時期ＩＧＭＡＰを検索する。
【００２０】
続くステップＳ３で加速時の車体振動を抑制するためのエンジンＥの点火時期の第１進角量ＩＧＡＣＣＲを算出する。このステップＳ３は本発明の要旨に最も関連する部分であり、その詳細は後から詳述する。
【００２１】
続くステップＳ４で基本点火時期ＩＧＭＡＰを基準とする点火時期ＩＧＬＯＧを、前記第１進角量ＩＧＡＣＣＲと、吸気温センサ１３で検出した吸気温ＴＡやエンジン水温センサ１４で検出したエンジン水温ＴＷに基づく第２進角量ＩＧＣＲＯとを用いて、
ＩＧＬＯＧ＝ＩＧＭＡＰーＩＧＡＣＣＲ＋ＩＧＣＲＯ
により算出する。そしてステップＳ５で補正された点火時期ＩＧＬＯＧがディストリビュータ１８に出力されて各気筒の点火時期が制御される。
【００２２】
次に、上記作用を図４のタイムチャートに基づいて説明する。
【００２３】
運転者が車両を加速すべくアクセルペダルを急激に踏み込むと、エンジン回転数ＮＥは滑らかに増加せず、駆動力伝達系の捩じり振動の固有周波数に応じた周波数で振動しながら増加する。本実施の形態では、図中のＨＳＦはエンジン回転数ＮＥをハイシェルフフィルタで処理した結果を示すもので、このハイシェルフフィルタによる処理でエンジン回転数ＮＥの右上がりの成分が除去されて振動成分だけが抽出され、かつ振動成分の位相が所定角度（例えば、１１０°）進角して抽出される。図中のＩＧＡＣＣＲは前記第１進角量を示すものである。
【００２４】
第１進角量ＩＧＡＣＣＲは、フィルタ値ＨＳＦが負値であり、その絶対値が所定値以上の期間に、その絶対値に応じた大きさを持つように出力される。第１進角量ＩＧＡＣＣＲが出力される期間は、エンジン回転数Ｎｅが谷部になる期間に対して所定角度（例えば、１１０°）進角している。この１１０°の進角分は、第１進角量ＩＧＡＣＣＲが出力されてから、それがエンジントルク（エンジン回転数ＮＥ）の増加に反映されてエンジン回転数Ｎｅの谷部を埋めるまでのタイムラグに対応する。また第１進角量ＩＧＡＣＣＲの絶対値はエンジン回転数ＮＥの谷部の深さに対応する。よって、エンジン回転数ＮＥをハイシェルフフィルタで処理したフィルタ値ＨＳＦに基づいて算出した第１進角量ＩＧＡＣＣＲで基本点火時期ＩＧＭＡＰを補正することで、車体の共振周波数における車体振動を効果的に抑制することができる。
【００２５】
図５は、従来のハイパスフィルタおよび本実施の形態のハイシェルフフィルタの特性を示すボード線図である。破線で示すハイパスフィルタおよび実線で示すハイシェルフフィルタは、自動車の車体振動の共振周波数である３Ｈｚにおいて、位相特性が所定値の進角となるように設定されている。ハイシェルフフィルタおよびハイパスフィルタのゲイン特性および位相特性は低周波数領域で異なっている。即ち、実線で示すハイシェルフフィルタの特性は、低周波数領域でゲインおよび位相が概ね一定の部分（シェルフ）が形成されている。それに対して、破線で示すハイパスフィルタの特性は、低周波数領域でゲインが急激に減少し、かつ低周波数領域で位相の変化率が大きくなっている。
【００２６】
車体の共振周波数が３Ｈｚに固定されている場合には、ハイパスフィルタおよびハイシェルフフィルタの何れを用いても、共振周波数に合わせてフィルタ特性を設定すれば結果は同じである。しかしながら、車体の共振周波数は例えばタイヤの交換や、マウント特性、コンプラ特性、サスペンション特性等の経年変化により変動するものであり、設計時のターゲット周波数を共振周波数の３Ｈｚに設定しても、それが２．５Ｈｚや３．５Ｈｚに変動することがある。
【００２７】
ハイパスフィルタの位相特性は車体の共振周波数３．０Ｈｚの近傍で立っている（傾きが大）ため、例えば周波数が２．５Ｈｚから３．５Ｈｚまで変化すると位相の変動幅は大きくなる。この特性は、ハイパスフィルタの代わりに、ローパスフィルタやバンドパスフィルタを用いた場合でも同じである。一方、ハイシェルフフィルタの位相特性は車体の共振周波数３．０Ｈｚの近傍で寝ているため（傾きが小）、例えば周波数が２．５Ｈｚから３．５Ｈｚまで変化しても変動幅は極めて小さくなる。
【００２８】
よって、ハイパスフィルタを用いた場合には、車体の共振周波数がターゲット周波数から僅かに変動するだけで出力する位相が大きく変化してしまい、効果的な振動抑制効果が得られない可能性があるが、ハイシェルフフィルタを用いた場合には、車体の固有周波数がターゲット周波数から変動しても出力する位相が殆ど変化しないので、効果的な振動抑制効果を得ることができる。
【００２９】
以上のように、エンジン回転数ＮＥをハイシェルフフィルタでフィルタリング処理し、そのフィルタ値ＨＳＦを用いて点火時期を制御するので、フィルタリング処理に１ＴＤＣ間隔の時間を要しても、ハイシェルフフィルタの特性の設定によりフィルタ値ＨＳＦの位相をその遅れ分だけ進角させることで、車体振動が発生し易いエンジンＥの低回転数領域であっても、エンジン回転数ＮＥの算出からゼロＴＤＣ間隔の遅れで点火時期の進角制御を行うことができる。これにより、１ＴＤＣ間隔が長いエンジンＥの低速運転時であっても、点火時期の進角制御を遅滞なく行って振動抑制効果を効果的に発揮させることができる。
【００３０】
しかもハイシェルフフィルタを設計する際のターゲット周波数として設定した車体振動の固有周波数が変化した場合でも、ハイシェルフフィルタの周波数特性によって出力周波数がずれないため、タイヤの交換や車体の経年変化による固有周波数の変化に影響されずに車体振動を効果的に低減することができる。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３２】
例えば、実施の形態ではシェルフフィルタとしてハイシェルフフィルタを用いた場合について説明したが、ローシェルフフィルタを用いた場合でも同じ効果を得ることができる。ローシェルフフィルタのボード線図は、図４に示すハイシェルフフィルタのボード線図を左右反転させたものに相当するため、位相が概ね一定の部分（シェルフ）を車体の固有周波数の周波数領域に位置させれば良い。
【００３３】
また実施の形態ではエンジン回転数ＮＥが減少するときに点火時期を進角して車体振動を抑制しているが、エンジン回転数ＮＥが増加するときに点火時期を遅角して車体振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】エンジンの点火時期制御装置の構成を示す図
【図２】電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図
【図３】エンジンの点火時期制御の作用を説明するフローチャート
【図４】エンジンの点火時期制御の作用を説明するタイムチャート
【図５】ハイシェルフフィルタおよびハイパスフィルタのボード線図
【符号の説明】
【００３５】
Ｅ        エンジン
ＮＥ      エンジン回転数
Ｍ１      エンジン回転数検出手段
Ｍ２      フィルタリング手段
Ｍ３      点火時期制御手段
ＨＳＦ    フィルタリング処理したエンジン回転数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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