(57)【要約】【課題】エンジンの或る気筒の燃焼音を同時に燃焼される別の気筒の燃焼音によって相殺することで燃費を悪化させることなく騒音の低減を図り、クランク軸を２本有することで往復質量による慣性力の相殺を図る。【解決手段】メインエンジン２と、メインエンジン２に並設されたサブエンジン３と、メインエンジン２の何れかの気筒とサブエンジン３の何れかの気筒とが同時に爆発するように、メインクランク軸５とサブクランク軸４とを連動させる連動機構６と、メインエンジン２及びサブエンジン３の各気筒への燃料噴射を制御する制御部とを備え、制御部は、メインエンジン２の各気筒に、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて定められる噴射波形で燃料を噴射すると共に、サブエンジン３の各気筒には、サブエンジン３にメインエンジン２の燃焼音を相殺する燃焼音を発生させる噴射波形で燃料を噴射する。メインクランク軸５とサブクランク軸４の位相が１８０度ずれていることで、往復質量により生じる慣性力を相殺する。【選択図】図２
2011058476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数気筒を有するメインエンジンと、
該メインエンジンに並設された複数気筒を有するサブエンジンと、
前記メインエンジンの何れかの気筒と前記サブエンジンの何れかの気筒とが同時に爆発するように、前記メインエンジンのクランク軸と前記サブエンジンのクランク軸とを連動させる連動機構と、
前記メインエンジン及び前記サブエンジンの各気筒への燃料噴射を制御する制御部とを備えた多気筒エンジンであって、
前記制御部は、
前記メインエンジンの各気筒に、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて定められる噴射波形で燃料を噴射すると共に、前記サブエンジンの各気筒には、前記サブエンジンに前記メインエンジンの燃焼音を相殺する燃焼音を発生させる噴射波形で燃料を噴射する
ことを特徴とする多気筒エンジン。
【請求項２】
前記制御部は、
前記メインエンジン及び前記サブエンジンの燃焼騒音が所定値未満となる低騒音運転条件下では、前記メインエンジン及び前記サブエンジンの各気筒の夫々に、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて定められる噴射波形で燃料を噴射し、
前記燃焼騒音が所定値以上となる高騒音運転条件下では、前記メインエンジンの各気筒に、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて定められる噴射波形で燃料を噴射すると共に、前記サブエンジンの各気筒には、前記サブエンジンに前記メインエンジンの燃焼音を相殺する燃焼音を発生させる噴射波形で燃料を噴射する
請求項１に記載の多気筒エンジン。
【請求項３】
前記制御部が、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて、前記サブエンジンに前記メインエンジンの燃焼音を相殺する燃焼音を発生させる噴射波形を定めたマップを有する請求項１又は２に記載の多気筒エンジン。
【請求項４】
前記メインエンジン及び前記サブエンジンが、夫々、直列４気筒エンジンであり、前記サブエンジンのクランク軸の位相が、前記メインエンジンのクランク軸に対して１８０度ずれている請求項１〜３いずれかに記載の多気筒エンジン。
【請求項５】
前記メインエンジンのクランク軸と前記サブエンジンのクランク軸の位相が１８０度ずれていることで、往復質量により生じる慣性力を相殺するようにした請求項１〜４いずれかに記載の多気筒エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数気筒を有するメインエンジンと複数気筒を有するサブエンジンとを並設した多気筒エンジンに係り、特に、メインエンジンの燃焼音をサブエンジンの燃焼音によって相殺し、往復質量による慣性力を相殺するようにした多気筒エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（内燃機関）は、クランク軸の回転に伴って、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を繰り返すため、圧縮行程の終わりから膨張行程の始めにかけての燃焼により、周期的な騒音が生じる。
【０００３】
特に、ディーゼルエンジンにおいては、その燃焼特性として燃料の着火遅れに伴う燃焼音が大きい。図１の上欄は燃焼気筒の筒内圧の変動を示し、下欄はシリンダブロックの振動を示す。下欄の楕円ａで囲んだ部分が、燃焼音によるシリンダブロックの振動である。
【０００４】
なお、エンジンの吸気ダクトにて生じる吸気騒音をそれと逆位相の音波によって打ち消すものとして特許文献１が、エンジンの排気ダクトにて生じる排気騒音をそれと逆位相の音波によって打ち消すものとして特許文献２が知られているが、エンジンの燃焼音自体を相殺の対象としたものは知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５０４１０号公報
【特許文献２】特開平７−１２１１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ディーゼルエンジンの燃焼音を低減する対策として、燃料噴射の時期、量及び期間等を制御することで緩やかに燃焼させること等が考えられるが、燃料消費率（燃費）の悪化を招く。すなわち、燃焼音自体を小さくすることは、燃費とのトレードオフの関係から困難であった。
【０００７】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、エンジンの或る気筒の燃焼音を同時に燃焼される別の気筒の燃焼音によって相殺することで、燃費を悪化させることなく騒音の低減を図り、往復慣性力の低減を図った多気筒エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、複数気筒を有するメインエンジンと、該メインエンジンに並設された複数気筒を有するサブエンジンと、前記メインエンジンの何れかの気筒と前記サブエンジンの何れかの気筒とが同時に爆発するように、前記メインエンジンのクランク軸と前記サブエンジンのクランク軸とを連動させる連動機構と、前記メインエンジン及び前記サブエンジンの各気筒への燃料噴射を制御する制御部とを備えた多気筒エンジンであって、前記制御部は、前記メインエンジンの各気筒に、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて定められる噴射波形で燃料を噴射すると共に、前記サブエンジンの各気筒には、前記サブエンジンに前記メインエンジンの燃焼音を相殺する燃焼音を発生させる噴射波形で燃料を噴射するものである。
【０００９】
前記制御部は、前記メインエンジン及び前記サブエンジンの燃焼騒音が所定値未満となる低騒音運転条件下では、前記メインエンジン及び前記サブエンジンの各気筒の夫々に、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて定められる噴射波形で燃料を噴射し、前記燃焼騒音が所定値以上となる高騒音運転条件下では、前記メインエンジンの各気筒に、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて定められる噴射波形で燃料を噴射すると共に、前記サブエンジンの各気筒には、前記サブエンジンに前記メインエンジンの燃焼音を相殺する燃焼音を発生させる噴射波形で燃料を噴射するものであってもよい。
【００１０】
前記制御部が、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて、前記サブエンジンに前記メインエンジンの燃焼音を相殺する燃焼音を発生させる噴射波形を定めたマップを有していてもよい。
【００１１】
前記メインエンジン及び前記サブエンジンが、夫々、直列４気筒エンジンであり、前記サブエンジンのクランク軸の位相が、前記メインエンジンのクランク軸に対して１８０度ずれていてもよい。
【００１２】
前記メインエンジンのクランク軸と前記サブエンジンのクランク軸の位相が１８０度ずれていることで、往復質量により生じる慣性力を相殺するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る多気筒エンジンによれば、メインエンジンの或る気筒の燃焼音を同時に燃焼されるサブエンジンの或る気筒の燃焼音によって相殺することで、燃費を悪化させることなく騒音の低減を図ることができ、往復質量による慣性力を相殺することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】エンジンのクランク角度と、燃焼気筒の筒内圧と、シリンダブロックの振動との関係を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る多気筒エンジンとして並列８気筒エンジンを示す説明図であり、（ａ）は並列８気筒エンジンの平面図、（ｂ）は同エンジンの連動機構を示す側面図、（ｃ）は同エンジンのメインエンジンのクランク軸を示す側面図、（ｄ）は同エンジンのサブエンジンのクランク軸を示す側面図である。
【図３】エンジンのクランク角度と、メインエンジンのクランク軸による往復慣性力と、サブエンジンのクランク軸による往復慣性力と、それら慣性力の合力との関係を示す説明図である。
【図４】ＬＭＳ（Least Mean Square） アルゴリズムによる燃焼音消音のための信号生成についてのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る多気筒エンジン１は、直列４気筒のメインエンジン（ディーゼル）２と、メインエンジン２に並設された直列４気筒のサブエンジン（ディーゼル）３とを有する並列８気筒エンジンから成る。
【００１７】
図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、サブエンジン３のクランク軸（サブクランク軸）４の位相は、メインエンジン２のクランク軸（メインクランク軸）５に対して、１８０度ずれている。メインエンジン２の爆発順序は１−３−４−２であり、サブエンジン３の爆発順序は３−４−２−１となっている。なお、これらの数字は、図２（ｃ）、図２（ｄ）にて、各エンジン２、３の一端からクランク軸方向に沿って他端に向けて順番に付けられた気筒ナンバーである。
【００１８】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、メインクランク軸５とサブクランク軸４とは、連動機構６によって連動するようになっている。連動機構６は、メインクランク軸５に取り付けられたメインギヤ７と、サブクランク軸４に取り付けられたサブギヤ８と、メインギヤ７とサブギヤ８とに噛合する連動ギヤ９とを有する。メインギヤ７の歯数とサブギヤ８の歯数とは同じであり、連動ギヤ９はクランクケースに軸支されている。この構成により、メインクランク軸５とサブクランク軸４とは、位相が１８０度ずれた状態を保ちつつ、同方向に同速度で回転する。
【００１９】
この結果、メインエンジン２の何れかの気筒とサブエンジン３の何れかの気筒とが同時に爆発することになる。すなわち、メインエンジン２の一番気筒とサブエンジン３の三番気筒とが同時に爆発し、メインエンジン２の三番気筒とサブエンジン３の四番気筒とが同時に爆発し、メインエンジン２の四番気筒とサブエンジン３の二番気筒とが同時に爆発し、メインエンジン２の二番気筒とサブエンジン３の一番気筒とが同時に爆発する。
【００２０】
また、メインクランク軸５とサブクランク軸４とに１８０度の位相ずれが存在するため、図３に示すように、メインクランク軸５による往復慣性力とサブクランク軸４による往復慣性力とが打ち消し合い、エンジン回転２次成分の往復質量による起振力がキャンセルされる。よって、起振力による振動に基づく騒音が低減される。
【００２１】
なお、図２にて、１０はフライホイールであり、１１はクランクプーリである。
【００２２】
かかる並列８気筒エンジン１は、メインエンジン２及びサブエンジン３の各気筒への燃料噴射を制御する制御部を備えている。
【００２３】
制御部は、メインエンジン２及びサブエンジン３の燃焼騒音が所定値未満となる低騒音運転条件下では、メインエンジン２及びサブエンジン３の各気筒の夫々に、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて定められる噴射波形で燃料を噴射し、燃焼騒音が所定値以上となる高騒音運転条件下では、メインエンジン２の各気筒に、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて定められる噴射波形で燃料を噴射すると共に、サブエンジン３の各気筒には、サブエンジン３にメインエンジン２の燃焼音を相殺する燃焼音を発生させる噴射波形で燃料を噴射する。
【００２４】
制御部について詳述する。
【００２５】
制御部は、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に応じて、メインエンジン２、サブエンジン３の各気筒にそのときのアクセル開度及びエンジン回転数に見合った所望のエンジントルクを生じさせる燃料の噴射波形（噴射時期、量、期間）が定められた通常運転噴射マップを有すると共に、サブエンジン３にメインエンジン２の燃焼音を相殺する燃焼音を発生させる噴射波形（噴射時期、量、期間）が定められた燃焼音低減噴射マップを有する。なお、メインエンジン２、サブエンジン３に噴射される燃料の噴射波形は、アクセル開度及びエンジン回転数の他、エンジンの水温や油温に応じて定まるようにしてもよい。
【００２６】
制御部は、メインエンジン２及びサブエンジン３の燃焼騒音が所定値未満となる低騒音運転条件下では、メインエンジン２及びサブエンジン３の各気筒の夫々に、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に基づき前記通常運転噴射マップで定めた噴射波形（噴射時期、量、期間）で燃料を噴射する。これにより、メインエンジン２及びサブエンジン３の各気筒には、そのときのアクセル開度及びエンジン回転数に見合った同量の燃料が噴射され、所望のエンジントルクが生じる。低騒音運転条件としては、例えば、エンジン回転数が低い領域（低中回転領域）、アクセル開度が小さい領域（低中負荷領域）が挙げられる。
【００２７】
また、制御部は、メインエンジン２及びサブエンジン３の燃焼騒音が所定値以上となる高騒音運転条件下では、メインエンジン２の各気筒には、少なくともアクセル開度及びエンジン回転数に基づき前記通常運転噴射マップで定めた噴射波形（噴射時期、量、期間）で燃料を噴射し、サブエンジン３の各気筒には、サブエンジン３にメインエンジン２の燃焼音を相殺する燃焼音を発生させるように、前記燃焼音低減噴射マップで定めた噴射波形（噴射時期、量、期間）で燃料を噴射する。高騒音運転条件としては、例えば、エンジン回転数が高い領域（高回転領域）、アクセル開度が大きい領域（高負荷領域）が挙げられる。
【００２８】
これにより、メインエンジン２の或る気筒での燃焼音が、それと同時に燃焼されるサブエンジン３の或る気筒の燃焼音によって相殺され、騒音が減少する。
【００２９】
このとき、メインエンジン２には、アクセル開度及びエンジン回転数に応じた燃料が噴射されるので所望のエンジントルクが生じるが、サブエンジン３には、メインエンジン２とは異なった噴射時期、量及び期間で燃料が噴射されるので、所望のトルクが発生しないとも考えられる。しかし、サブエンジン３には、メインエンジン２の燃焼音を相殺する燃焼音を生じさせる燃料が噴射され、相殺のためにはメインエンジン２に噴射される燃料と略同量の燃料が必要となるため、所望のトルクに近いトルクが発生することになる。よって、ドライバビリティが極端に低下することはない。また、燃焼状態が極端に悪化することもないので、燃費の悪化も殆ど生じない。
【００３０】
前記燃焼音低減噴射マップは、事前にシミュレーションすることで作成しておく。シミュレーションに用いるブロック図を図４に示す。図４は、ＬＭＳ（Least Mean Square） アルゴリズムによる燃焼音消音のための信号生成についてのブロック図である。
【００３１】
図４に示すように、少なくともアクセル開度、エンジン回転数に基づき、メインエンジン２の燃料の噴射波形（噴射時期、量、期間：インジェクタ信号）が定められる。これには、前記通常運転噴射マップが用いられる。なお、既述のように、アクセル開度、エンジン回転数に加えて、エンジンの水温、油温等にも基づいて、噴射波形を定めるようにしてもよい。このインジェクタ信号がリファレンス信号となる。
【００３２】
メインエンジン２から発生する燃焼音（シミュレーションによる演算値）とサブエンジン３から発生する燃焼音（シミュレーションによる演算値）との偏差がエラー信号としてＬＭＳアルゴリズムに入力される。ＬＭＳアルゴリズムには、リファレンス信号としてメインエンジン２のインジェクタ信号が入力され、フィルタ係数が前記エラー信号を最小とするように更新される。
【００３３】
また、ＬＭＳアルゴリズムによって、フィルタ係数Ｗi が次のように計算される。
【００３４】
Ｗi［ｎ＋１］＝Ｗi［ｎ］＋２μｅ［ｎ］Ｘ［ｎ−ｉ］
ｉ＝０、１、２、・・・Ｎ
このフィルタ係数とメインエンジン２のインジェクタ信号はアダプティブＦＩＲフィルタに入力され、下記の畳み込み積分が行われて、インジェクタへの出力が計算される。
【００３５】
【数１】
2011058476.tif 000003
【００３６】
Ｘ：リファレンス信号
Ｗ：フィルタ係数
ｙ：制御系の出力信号
μ：ステップサイズパラメータ
ｅ：エラー信号
Ｎ：タップ数（１回に取り込む時間軸でのサンプル数）
ｎ：時系列データの指標（インデックス）
ｉ：サンプルの番号
この出力信号がサブエンジン３の燃料の噴射波形（噴射信号、時期、量、期間：インジェクタ信号）となる。この噴射波形を有するインジェクタ信号がサブエンジン３に入力され、サブエンジン３の燃焼音が発生する。
【００３７】
他方、リファレンス信号であるメインエンジン２のインジェクタ信号はメインエンジン２に入力されメインエンジン２から燃焼音が発生する。
【００３８】
このメインエンジン２の燃焼音（演算値）とサブエンジン３の燃焼音（演算値）との偏差は、前記エラー信号となる。
【００３９】
以上のＬＭＳアルゴリズムにより、メインエンジン２の燃焼音を相殺する（打ち消す）燃焼音をサブエンジン３に発生させるためのサブエンジン３の燃料噴射波形（噴射時期、量、期間）が、アクセル開度、エンジン回転数等に応じて求まり、これを前記燃焼音低減噴射マップとして用いる。
【００４０】
また、図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、メインクランク軸５とサブクランク軸４とは位相が１８０度ずれており、図３に示すように、往復質量による慣性力は相殺することができる。
【００４１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、メインクランク軸５とサブクランク軸４とを連動させる連動機構６は、ギヤトレーンに限られず、チェーンを用いたものでもよい。また、メインエンジン２、サブエンジン３は、直列４気筒エンジンに限られず、直列６気筒、３気筒、２気筒エンジン等でもよく、メインエンジン２とサブエンジン３とが直立することなくＶ型エンジンの如くバンクしていてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  多気筒エンジンとしての並列８気筒エンジン
２  メインエンジン
３  サブエンジン
４  サブエンジンのクランク軸
５  メインエンジンのクランク軸
６  連動機構
【図１】
2011058476.tif 000004
【図２】
2011058476.tif 000005
【図３】
2011058476.tif 000006
【図４】
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