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Dokumentenidentifikation DE102004028104B4 22.02.2007
Titel Aktuatorbetriebsregelvorrichtung für ein aktives Schwingungsisolationslagersystem und Verfahren zur Verwendung desselben
Anmelder Honda Motor Co., Ltd., Tokyo, JP
Erfinder Abe, Atsushi, Wako, Saitama, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Anmeldedatum 09.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004028104
Offenlegungstag 17.03.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse F16F 15/03(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60K 5/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatorbetriebsregelvorrichtung für ein aktives Schwingungsisolationslagersystem zur Regelung einer Betätigung eines Aktuators, um eine Übertragung einer Schwingung eines Motors mit einer Mehrzahl von Bänken zu unterdrücken.

Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik

Ein derartiges aktives Schwingungslagerisolationssystem ist aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-42783 bekannt.

Dieses aktive Schwingungsisolationslagersystem verändert eine Federkonstante durch Anlegen von elektrischem Strom an einen Aktuator, um ein bewegliches Element in Schwingung zu versetzen. Die Beziehung zwischen dem Phasenwert und dem Spitzenwert des angelegten elektrischen Stroms, der die Federkonstante einstellt, ist als Kennfeld im voraus gespeichert. Der Phasenwert und der Spitzenwert des elektrischen Stroms, welcher an den Aktuator angelegt werden soll, wird aus dem Kennfeld nach Maßgabe der Drehzahl des Motors erhalten. Dadurch kann das aktive Schwingungsisolationslagersystem in verschiedenen Drehzahlbereichen des Motors eine effektive Schwingungsisolationsfunktion vorweisen.

Das herkömmliche aktive Schwingungsisolationslagersystem schätzt den Schwingungszustand des Motors in jeder Betriebsperiode eines jeden Zylinders, und auf Grundlage dieses Schwingungszustands regelt das aktive Schwingungsisolationslagersystem den Betrieb des Aktuators in der Betriebsperiode des nächsten Zylinders. In einem V-Motor mit einer vorderen und einer hinteren Bank regelt deshalb das aktive Schwingungsisolationslagersystem auf Grundlage des Schwingungszustands, welcher in der Betriebsperiode des Zylinders in der vorderen Bank geschätzt wird, den Betrieb des Aktuators in der nachfolgenden Betriebsperiode des Zylinders in der hinteren Bank, oder das aktive Schwingungsisolationslagersystem regelt den Betrieb des Aktuators in der nachfolgenden Betriebsperiode des Zylinders in der vorderen Bank, auf Grundlage des Schwingungszustands, welcher in der Betriebsperiode des Zylinders in der hinteren Bank geschätzt wird.

Falls der Schwingungszustand aufgrund des Betriebs des Zylinders in der vorderen Bank und der Schwingungszustand aufgrund des Betriebs des Zylinders in der hinteren Bank der gleiche ist, gibt es in diesem Fall kein Problem. Wenn sich jedoch die Schwingungszustände deutlich unterscheiden, tritt eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen Schwingungszustand des Motors und der Regelung des Aktuators zur Schwingungsisolation auf, was zu der Möglichkeit führt, dass das aktive Schwingungsisolationslagersystem keine effektive Schwingungsisolationsfunktion vorweisen kann.

Wie z.B. in 9A gezeigt ist, sollte die Schwingungswellenform durch den Betrieb der vorderen Bank theoretisch vollständig gegenphasig zur Schwingungswellenform des Betriebs der hinteren Bank sein. Wie jedoch in 9B gezeigt ist, sind die Schwingungswellenformen nicht völlig in zueinander entgegengesetzten Phasen. Es tritt eine Phasenverschiebung ein, weil die Bänke des Motors tatsächlich keine völlig symmetrischen Strukturen haben. Wenn demgemäß die Regelung des Aktuators in der Betriebsperiode einer Bank auf Grundlage des Schwingungszustands der anderen Bank aus der vorderen Bank und der hinteren Bank durchgeführt wird, ergibt sich die Möglichkeit, dass das aktive Schwingungsisolationslagersystem einen ungeeigneten Betrieb durchführt.

ABRISS DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde unter den oben genannten Umständen geschaffen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein aktives Schwingungsisolationslagersystem für einen Motor mit einer Mehrzahl von Bänken bereitzustellen, in welchem das System eine effektive Schwingungsisolationsfunktion vorweist.

Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist gemäß einem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung eine Aktuatorbetriebsregelvorrichtung für ein aktives Schwingungsisolationslagersystem zur Regelung eines Betriebs eines Aktuators durch Regelmittel vorgesehen, um eine Übertragung einer Schwingung eines Motors mit einer Mehrzahl von Bänken zu unterdrücken, wobei das Regelmittel einen Schwingungszustand des Motors schätzt, wenn jede der Bänke in Betrieb ist, und den Betrieb des Aktuators zu der Zeit regelt, wenn eine vorbestimmte Bank in Betrieb ist, und zwar auf Grundlage des geschätzten Schwingungszustands des Motors beim vorherigen Mal, als die vorbestimmte Bank in Betrieb war.

Bei dem ersten Merkmal wird der Betrieb des Aktuators zu der Zeit, zu welcher die vorbestimmte Bank in Betrieb ist, auf Grundlage des geschätzten Schwingungszustands des Motors zu der vorherigen Zeit geregelt, als die vorbestimmte Bank aus einer Mehrzahl von Bänken in Betrieb war. Daher ist es sogar dann, wenn der Schwingungszustand des Motors zum Betriebszeitpunkt einer jeden der Bänke unterschiedlich ist, möglich, den Betrieb des Aktuators auf Grundlage des tatsächlichen Schwingungszustands des Motors zur vorherigen Zeit, wenn der Aktuator in Betrieb ist, zu regeln, was dem aktiven Schwingungsisolationslagersystem somit ermöglicht, die Schwingungsisolationsfunktion effektiv aufzuweisen.

Zusätzlich zum ersten Merkmal berechnet das Regelmittel gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung einen Unterschied des Schwingungszustands zwischen den jeweiligen Bänken. Wenn der Unterschied kleiner als ein oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, regelt das Regelmittel den derzeitigen Betrieb des Aktuators auf Grundlage des Schwingungszustands der Bank, welche zuletzt in Betrieb war.

Beim zweiten Merkmal wird der derzeitige Betrieb des Aktuators dann, wenn der Unterschied des Schwingungszustands zwischen den jeweiligen Bänken kleiner als oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, d.h., wenn der Unterschied des Schwingungszustands einer jeden Bank klein ist, auf Grundlage des Schwingungszustands der Bank geregelt, welche zuletzt in Betrieb war. Daher kann das aktive Schwingungsisolationslagersystem mit gutem Ansprechen sogar in der Übergangsperiode des Betriebszustands des Motors geregelt werden.

Zusätzlich zum ersten Merkmal berechnet das Regelmittel gemäß einem dritten Merkmal der vorliegenden Erfindung einen Unterschied des Schwingungszustands zwischen den jeweiligen Bänken. Dann, wenn der Unterschied größer als oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, regelt das Regelmittel den derzeitigen Betrieb des Aktuators auf Grundlage des Schwingungszustands zu der Zeit, als der gleiche Zylinder, welcher dieses Mal in Betrieb ist, das letzte Mal in Betrieb war.

Beim dritten Merkmal wird dann, wenn der Unterschied des Schwingungszustands der jeweiligen Bänke größer als oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist, d.h., wenn es wegen Verbrennung oder dgl. des Zylinders im Wesentlichen unmöglich ist, zu bestimmen, ob der Unterschied des Schwingungszustands groß oder klein ist, der derzeitige Betrieb des Aktuators auf Grundlage des Schwingungszustands zu jener Zeit geregelt, als der gleiche Zylinder, der dieses Mal in Betrieb ist, letztes Mal in Betrieb war. Daher kann der Betrieb des aktiven Schwingungsisolationslagersystems ohne Behinderung fortgesetzt werden, während die Schwingungsisolationsfunktion sichergestellt ist.

Die vordere Bank Bf und die hintere Bank Br entsprechen den Bänken der vorliegenden Erfindung und die elektronische Regeleinheit U in der Ausführungsform entspricht dem Regelmittel der vorliegenden Erfindung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine vertikale Schnittansicht eines aktiven Schwingungsisolationslagersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in 1.

3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in 1.

4 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils von 1.

5 ist ein Diagramm, welches eine Anordnung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems zeigt, das einen V-Motor lagert.

6 ist ein Diagramm, welches eine Zündfolge von Zylindern einer vorderen Bank und einer hinteren Bank zeigt.

7 ist ein Zeitdiagramm, welches einen Betrieb der Ausführungsform darstellt.

8 ist ein Flussdiagramm einer Antriebsbefehlswert-Bestimmungsroutine des aktiven Schwingungsisolationslagersystems.

9A und 9B sind Diagramme, welche einen Unterschied im Schwingungszustand zwischen einer vorderen Bank und einer hinteren Bank zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.

Ein aktives Schwingungsisolationslagersystem (ACM) M, in 1 bis 4 gezeigt, lagert elastisch einen Motor E (Sechs-Zylinder-Viertakt-V-Motor in dieser Ausführungsform) eines Automobils in einem Fahrzeugkörperrahmen F. Das System wird durch eine elektronische Regeleinheit U geregelt, mit welcher ein Kurbelimpulssensor Sa zur Erfassung von Kurbelimpulsen verbunden ist, die während einer Drehung einer Kurbelwelle des Motors E ausgegeben werden. bei jeder Drehung der Kurbelwelle werden vierundzwanzig Kurbelimpulse ausgegeben, d.h., alle 15 Grad Kurbelwinkel wird ein Kurbelimpuls ausgegeben.

Das aktive Schwingungsisolationslagersystem M hat eine Struktur, welche bezüglich einer Achse L im Wesentlichen symmetrisch ist. Das System M umfasst ein inneres Rohr 12, welches mit einer plattenförmigen Anbringungshalterung 11 verschweißt ist, die mit dem Motor E verbunden ist. Weiterhin umfasst es ein äußeres Rohr 13, welches koaxial an einem Außenumfang des inneren Rohrs 12 platziert ist. Das innere Rohr 12 und das äußere Rohr 13 sind durch Vulkanisierungsverbindung jeweils mit einem oberen Ende und einem unteren Ende eines elastischen Körpers 14 verbunden, der aus dickem Gummi hergestellt ist. Ein scheibenförmiges erstes öffnungsbildendes Element 15, welches in seiner Mitte eine Öffnung 15b aufweist, ein ringförmiges zweites öffnungsbildendes Element 16, welches einen schaufelförmigen, oben offenen Abschnitt aufweist und ein ringförmiges drittes öffnungsbildendes Element 17, welches in ähnlicher Weise einen schaufelförmigen, oben offenen Abschnitt aufweist, sind zu einer einzigen Einheit verschweißt. Die Außenumfänge des ersten öffnungsbildenden Elements 15 und des zweiten öffnungsbildenden Elements 16 sind aneinander anliegend übereinander gelegt und an einem Falt-Befestigungsteil 13a befestigt, welches in einem unteren Teil des äußeren Rohrs 13 vorgesehen ist.

Der Außenumfang eines zweiten elastischen Körpers 18, welcher aus einer Gummimembran hergestellt ist, ist durch Vulkanisierungsverbindung an dem Innenumfang des dritten öffnungsbildenden Elements 17 befestigt. Ein äußeres Kappenelement 19, welches durch Vulkanisierungsverbindung an dem Innenumfang des zweiten elastischen Körpers 18 befestigt ist, ist durch Presssitz an einem beweglichen Element 20 befestigt, welches an der Achse L vertikal beweglich angeordnet ist. Der Außenumfang einer Membran 22 ist durch Vulkanisierungsverbindung an einem Ringelement 21 befestigt, welches an dem Falt-Befestigungsteil 13a des äußeren Schlauchs 13 befestigt ist. Ein inneres Kappenelement 23, welches durch Vulkanisierungsverbindung an dem Innenumfang der Membran 22 befestigt ist, ist an dem bewegliche Element 20 durch Presssitz befestigt und ist durch das äußere Kappenelement 19 eng abgedeckt.

Eine erste Flüssigkeitskammer 24, welche mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, ist so zwischen dem ersten elastischen Körper 14 und dem zweiten elastischen Körper 18 definiert. Weiterhin ist eine zweite Flüssigkeitskammer 25, welche mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, so zwischen dem zweiten elastischen Körper 18 und der Membran 22 definiert. Die erste Flüssigkeitskammer 24 und die zweite Flüssigkeitskammer 25 stehen miteinander über eine obere Öffnung 26 und eine untere Öffnung 27, welche durch das erste bis das dritte öffnungsbildende Element 15, 16 und 17 gebildet sind, in Verbindung.

Die obere Öffnung 26 ist ein ringförmiger Durchgang, welcher zwischen dem ersten öffnungsbildenden Element 15 und dem zweiten öffnungsbildenden Element 16 ausgebildet ist. Ein Verbindungsloch 15a ist im ersten öffnungsbildenden Element 15 auf einer Seite einer Trennwand 26aausgebildet, welche in einem Teil der oberen Öffnung 26 vorgesehen ist. Weiterhin ist ein Verbindungsloch 16a in dem zweiten öffnungsbildenden Element 16 auf der anderen Seite der Trennwand 26a ausgebildet. Deshalb ist die obere Öffnung 26 im Wesentlichen über einen Umlauf von dem Verbindungsloch 15a des ersten öffnungsbildenden Elements 15 zu dem Verbindungsloch 16a des zweiten öffnungsbildenden Elements 16 ausgebildet (siehe 2).

Eine untere Öffnung 27 ist ein ringförmiger Durchgang, welcher zwischen dem zweiten öffnungsbildenden Element 16 und dem dritten öffnungsbildenden Element 17 ausgebildet ist. Das Verbindungsloch 16a ist in dem zweiten öffnungsbildenden Element 16 auf einer Seite einer Trennwand 27a ausgebildet, welche in einem Teil der unteren Öffnung 27 vorgesehen ist. Weiterhin ist ein Verbindungsloch 17a in dem dritten öffnungsbildenden Element 17 auf der anderen Seite der Trennwand 27a ausgebildet. Deshalb ist die untere Öffnung 27 im Wesentlichen über einen Umlauf vom Verbindungsloch 16a des zweiten öffnungsbildenden Elements 16 zum Verbindungsloch 17a des dritten öffnungsbildenden Elements 17 ausgebildet (siehe 3).

Als Folge der obigen Beschreibung stehen die erste Flüssigkeitskammer 24 und die zweite Flüssigkeitskammer 25 über die obere Öffnung 26 und die untere Öffnung 27, welche miteinander in Reihe verbunden sind, miteinander in Verbindung.

Eine ringförmige Anbringungshalterung 28 zur Befestigung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M an dem Fahrzeugkörperrahmen F ist an dem Falt-Befestigungsteil 13a des äußeren Rohrs 13 befestigt. Weiterhin ist ein Aktuatorgehäuse 30, welches eine äußere Schale eines Aktuators 29 zum Betrieb des beweglichen Elements 20 bildet, mit einer unteren Fläche der Anbringungshalterung 28 verschweißt.

An dem Aktuatorgehäuse 30 ist ein Joch 32 befestigt. Weiterhin ist eine Spule 34, welche um einen Spulenkörper 33 gewickelt ist, in einem Raum untergebracht, der von dem Aktuatorgehäuse 30 und dem Joch 32 umgeben ist. Ein mit Boden versehenes zylindrisches Lager 36 ist in einen rohrförmigen Teil 32a des Jochs 32 eingepasst, welches in einem Innenumfang der ringförmigen Spule 34 eingepasst ist. Ein scheibenförmiger Anker 38, welcher zu einer oberen Fläche der Spule 34 hinweist, ist an einer Innenumfangsfläche des Aktuatorgehäuses 30 verschiebbar gelagert. Ein Stufenteil 38a, welches an einem Innenumfang des Ankers 38 ausgebildet ist, ist im Eingriff mit einem oberen Teil des Lagers 36. Der Anker 38 ist durch eine Tellerfeder 42 nach oben vorgespannt, welche zwischen dem Anker 38 und einer oberen Fläche des Spulenkörpers 33 angeordnet ist, und ist durch Eingriff mit einem Halteteil 30a positioniert, welches an dem Aktuatorgehäuse 30 vorgesehen ist.

Ein zylindrisches Gleitstück 43 ist verschiebbar in den Innenumfang des Lagers 36 eingepasst. Weiterhin durchsetzt ein Schaftteil 20a, welches vom beweglichen Element 20 nach unten verläuft, locker ein oberes Basisteil des Lagers 36, um mit einem Vorsprung 44 verbunden zu werden, welcher an einem Innenumfang des Gleitstücks 43 befestigt ist. Zwischen dem oberen Basisteil des Lagers 36 und dem Gleitstück 41 ist eine Schraubenfeder 41 angeordnet. Das Lager 36 ist durch diese Schraubenfeder 41 nach oben vorgespannt und das Gleitstück 43 ist durch die Schraubenfeder 41 nach unten vorgespannt.

Wenn die Spule 34 des Aktuators 29 in einem entmagnetisierten Zustand ist, wirkt eine elastische Kraft der Schraubenfeder 41 nach unten auf das verschiebbar im Lager 36 gelagerte Gleitstück 43. Weiterhin wirkt eine elastische Kraft einer Schraubenfeder 45, welche zwischen dem Gleitstück 43 und einer Basisfläche des Jochs 32 angeordnet ist, nach oben, sodass das Gleitstück 43 bei einer Position zum Stillstand kommt, in der die elastischen Kräfte der beiden Schraubenfedern 41 und 45 im Gleichgewicht sind. Wenn die Spule 34 in diesem Zustand derart erregt wird, dass sie den Anker 38 nach unten zieht, drückt das Stufenteil 38a derart auf das Lager 36, dass es es nach unten schiebt, wodurch die Schraubenfeder 41 zusammengedrückt wird. Folglich nimmt die elastische Kraft der Schraubenfeder 41 zu, wodurch sie das Gleitstück 43 absenkt, während sie die Schraubenfeder 45 zusammendrückt. Weiterhin senkt sich das bewegliche Element 20 ab, welches mit dem Gleitstück 43 über den Vorsprung 44 und das Schaftteil 20a verbunden ist, und der zweite elastische Körper 18, welcher mit dem beweglichen Element 20 verbunden ist, verformt sich nach unten und erhöht so die Kapazität der ersten Flüssigkeitskammer 24. Wenn umgekehrt die Spule 34 entmagnetisiert wird, bewegt sich das bewegliche Element 20 nach oben, der zweite elastische Körper 18 verformt sich nach oben und die Kapazität der ersten Flüssigkeitskammer 24 nimmt ab.

Wenn eine niederfrequente Motorschwingung auftritt, während das Automobil in Bewegung ist, bewegt sich die Flüssigkeit zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 24 und der zweiten Flüssigkeitskammer 25, welche über die obere Öffnung 26 und die untere Öffnung 27 miteinander verbunden sind, dann, wenn eine vom Motor E eingegebene Last den ersten elastischen Körper 14 verformt und somit die Kapazität der ersten Flüssigkeitskammer 24 verändert. Wenn die Kapazität der ersten Flüssigkeitskammer 24 zu- und abnimmt, nimmt die Kapazität der zweiten Flüssigkeitskammer 25 dementsprechend ab und zu, und diese Veränderung der Kapazität der zweiten Flüssigkeitskammer 25 wird durch die elastische Verformung der Membran 22 absorbiert. Da die Gestalt und die Abmessung der oberen Öffnung 26 sowie der unteren Öffnung 27 und die Federkonstante des ersten elastischen Körpers 14 derart eingestellt sind, dass eine hohe Federkonstante und eine hohe Dämpfungskraft in einem Frequenzbereich einer Motorschwingung erreicht werden können, kann die Schwingung, welche vom Motor E zum Fahrzeugkörperrahmen F übertragen wird, effektiv reduziert werden.

In diesem Frequenzbereich der Motorschwingung wird der Aktuator 29 in einem Nichtbetriebszustand gehalten.

Falls aufgrund der Drehung der Kurbelwelle des Motors E eine Schwingung mit einer höheren Frequenz als die der Motorschwingung, nämlich eine Leerlaufschwingung oder eine Gedämpfte-Geräusch-Schwingung auftritt, wird die Flüssigkeit innerhalb der oberen Öffnung 26 und der unteren Öffnung 27, welche die erste Flüssigkeitskammer 24 und die zweite Flüssigkeitskammer 25 verbinden, in einen Blockierungszustand gebracht und kann die Schwingungsisolationsfunktion nicht vorweisen, weswegen der Aktuator 29 derart in Betrieb genommen wird, dass die Schwingungsisolationsfunktion vorliegt.

Wie in 5 gezeigt ist, umfasst der Sechs-Zylinder-Viertakt-V-Motor eine vordere Bank Bf und eine hintere Bank Br und seine Vorderseite und seine Rückseite sind jeweils durch die aktiven Schwingungsisolationslagersysteme M und M gelagert. Um die Schwingungsisolationsfunktion der Aktuatoren 29 und 29 der aktiven Schwingungsisolationslagersysteme M und M der Vorder- und der Rückseiten vorzuweisen, regelt die elektronische Regeleinheit U das Anlegen von elektrischem Strom an die Aktuatoren 29 und 29 auf Grundlage des Signals vom Kurbelimpulssensor Sa.

Wie in 6 gezeigt ist, umfasst der Motor E drei Zylinder #1, #2 und #3 in der vorderen Bank Bf und drei Zylinder #4, #5 und #6 in der hinteren Bank Br. Die Zündfolge der sechs Zylinder #1 bis # 6 ist #1 → #4 → #2 → #5 → #3 → #6, so dass die Zylinder in beiden Bänken Bf und Br abwechselnd zünden.

Als Nächstes werden die Details der Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M mit Bezug auf das Flussdiagramm in 8 beschrieben werden.

Zuerst wird in Schritt S1 der Schwingungszustand des Motors E in Bezug auf die Betriebsperioden der Zylinder geschätzt, d.h., auf die Betriebsperioden, in welchen ein beliebiger Zylinder der #1, #2 und #3 der vorderen Bank Bf und ein beliebiger Zylinder der #4, #5 und #6 der hinteren Bank Br zündet. In dem Sechs-Zylinder-Viertakt-Motor E in der Ausführungsform finden sechs Explosionen statt, während die Kurbelwelle zwei Umdrehungen macht. Seine Betriebsperiode ist ein Zyklus von 120 Grad Kurbelwinkel und in zwei Umdrehungen der Kurbelwelle sind sechs Betriebsperioden P1 bis P6 enthalten. Unter diesen sind die Betriebsperioden P1, P3 und P5 jene der vorderen Bank Bf und die Betriebsperioden P2, P4 und P6 sind jene der hinteren Bank Br (siehe 7).

Dies bedeutet, dass in den Betriebsperioden mit 120 Grad Kurbelwinkel acht Kurbelimpulse gelesen werden, welche bei jeweils 15 Grad Kurbelwinkel ausgegeben werden. Weiterhin wird das Zeitintervall zwischen den Kurbelimpulsen berechnet. Anschließend wird die Kurbelwinkelgeschwindigkeit &ohgr; durch Dividieren des Kurbelwinkels von 15 Grad durch das Zeitintervall zwischen den Kurbelimpulsen berechnet. Dann wird die Kurbelwinkelgeschwindigkeit &ohgr; zur Berechnung einer Kurbelwinkelbeschleunigung d&ohgr;/dt nach der Zeit abgeleitet. Weiterhin wird ein Drehmoment Tq um die Kurbelwelle des Motors E von Tq = l × d&ohgr;/dt erhalten, wobei l das Trägheitsmoment um die Kurbelwelle des Motors E bezeichnet. Wenn angenommen wird, dass die Kurbelwelle mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit &ohgr; dreht, ist dieses Drehmoment Tq 0. Die Kolbenbeschleunigung erhöht jedoch die Winkelgeschwindigkeit &ohgr; während eines Ausdehnungshubs und die Verzögerung des Kolbens verlangsamt die Winkelgeschwindigkeit &ohgr; während des Kompressionshubs und erzeugt so das Drehmoment Tq proportional zu der Kurbelwinkelbeschleunigung d&ohgr;/dt. Dann werden der Maximaldrehmomentwert und der Minimaldrehmomentwert, welche zeitlich nebeneinanderliegen, bestimmt, und der Schwingungszustand (die Amplitude) des Motors E wird als Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Drehmoments geschätzt, d. h. als dem Betrag an Drehmomentänderung.

Wenn der Schwingungszustand des Motors E in jeder der Betriebsperioden P1 bis P6 in dem zuvor erwähnten Schritt S1 geschätzt wird, werden in Schritt S2 die Regelparameter der aktiven Schwingungsisolationslagersysteme M auf Grundlage des Schwingungszustands des Motors E gesucht und in Schritt S3 werden die Antriebszeiten des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M bestimmt. Die Antriebszeit eines jeden der aktiven Schwingungsisolationslagersysteme M entspricht der Zeitdifferenz zwischen der Zeit, zu welcher eine vorbestimmte Betriebsperiode beginnt, und der Zeit, zu welcher der Antrieb des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M in der Betriebsperiode beginnt.

Im nachfolgenden Schritt S4 werden die Amplituden, mit welchen die aktiven Schwingungsisolationslagersysteme M der vorderen Bank Bf und der hinteren Bank Br betrieben werden, auf Grundlage des Schwingungszustands des Motors E bestimmt. In diesem Fall wird eine Amplitude AFR der vorderen Bank Bf auf Grundlage des Schwingungszustands des Motors E in den Betriebsperioden P1, P3 und P5 der vorderen Bank Bf bestimmt. Weiterhin wird eine Amplitude ARR der hinteren Bank Br auf Grundlage des Schwingungszustands des Motors E in den Betriebsperioden P2, P4 und P6 der hinteren Bank Br bestimmt.

In dem nachfolgenden Schritt S5 wird eine Differenz DLTAMP zwischen den Amplituden AFR und ARR der aktiven Schwingungsisolationslagersysteme M beider Bänke Bf und Br, deren Betriebsperioden aufeinanderfolgen, berechnet. Zum Beispiel wird die Amplitudendifferenz DLTAMP zwischen der Betriebsperiode P1 der vorderen Bank Bf und der nachfolgenden Betriebsperiode P2 der hinteren Bank Br als ein Absolutwert des Werts berechnet, welcher durch Subtraktion der Amplitude AFR(n-1) der vorderen Bank Bf des letzten Mals (Betriebsperiode P1) von der Amplitude ARR(n) der hinteren Bank Br dieses Mals (Betriebsperiode P2) erzielt wird. DLTAMP = |ARR(n) – AFR(n-1)|

Die Amplitudendifferenz DLTAMP zwischen der Betriebsperiode P2 der hinteren Bank Br und der nachfolgenden Betriebsperiode P3 der vorderen Bank Bf wird als ein Absolutwert des Werts berechnet, der durch Subtraktion der Amplitude ARR(n-1) der hinteren Bank Br des letzten Mals (Betriebsperiode P2) von der Amplitude AFR(n) der vorderen Bank Bf dieses Mals (Betriebsperiode P3) erhalten wird. DLTAMP = |AFR(n) – ARR(n-1)|

Im nachfolgenden Schritt S6 wird die Amplitudendifferenz DLTAMP mit einem ersten Schwellenwert &Dgr;A1 verglichen und dann, wenn die Amplitudendifferenz DLTAMP kleiner oder gleich dem ersten Schwellenwert &Dgr;A1 ist, d.h. wenn die Amplitudendifferenz DLTAMP der beiden Bänke Bf und Br klein ist, wird der Betrieb des Aktuators 29 des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M in Schritt S7 in der Betriebsperiode dieses Mals auf Grundlage der Amplitude der Betriebsperiode des letzten Mals geregelt, und zwar wie er herkömmlicherweise geregelt wird.

Genauer gesagt wird das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der hinteren Bank Br in der nachfolgenden Betriebsperiode P2 der hinteren Bank Br auf Grundlage der in der Betriebsperiode P1 geschätzten Amplitude AFR der vorderen Bank Bf geregelt. Weiterhin wird das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der vorderen Bank Bf in der nachfolgenden Betriebsperiode P3 der vorderen Bank Bf basierend auf der in der Betriebsperiode P2 geschätzten Amplitude ARR der hinteren Bank Br geregelt. Weiterhin wird das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der hinteren Bank Br in der nachfolgenden Betriebsperiode P4 der hinteren Bank Br basierend auf der in der Betriebsperiode P3 geschätzten Amplitude AFR der vorderen Bank Bf geregelt, welche in ähnlicher Weise danach wiederholt werden.

Wie oben beschrieben ist, wird die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M in der derzeitigen Betriebsperiode auf Grundlage des Schwingungszustands des Motors E in der vorherigen Betriebsperiode ausgeführt, welche zuletzt die derzeitige Betriebsperiode war. Deshalb kann das Ansprechen der Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M in der Übergangsperiode verbessert werden, in welcher sich der Betriebszustand des Motors E ändert.

Anstatt wie in der Ausführungsform auf Grundlage der Amplitude AFR der vorderen Bank Bf das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der hinteren Bank Br zu regeln, könnte das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der vorderen Bank Bf geregelt werden oder beide aktiven Schwingungsisolationslagersysteme M der vorderen Bank Bf und der hinteren Bank Br könnten geregelt werden. Anstatt wie in der Ausführungsform auf Grundlage der Amplitude ARR der hinteren Bank Br das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der vorderen Bank Bf zu regeln, könnte ebenso das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der hinteren Bank Br geregelt werden oder die aktiven Schwingungsisolationslagersysteme M sowohl der vorderen Bank Bf als auch der hinteren Bank Br könnten geregelt werden.

Wenn andererseits die Amplitudendifferenz DLTAMP den ersten Schwellenwert &Dgr;A1 in dem zuvor erwähnten Schritt S6 übersteigt und die Amplitudendifferenz DLTAMP in Schritt S8 kleiner als ein zweiter Schwellenwert &Dgr;A2 ist, d.h., wenn die Amplitudendifferenz DLTAMP bis zu einem gewissen Ausmaß groß ist, dann wird in dem Schritt S9 der Betrieb des Aktuators 29 des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M in der Betriebsperiode dieses Mals basierend auf der Amplitude der Betriebsperiode des vorvorherigen Mals geregelt.

Genauer gesagt wird, wie in 7 gezeigt ist, die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M der vorderen Bank Bf in der Betriebsperiode P3 auf Grundlage der Amplitude AFR der vorderen Bank Bf ausgeführt, wobei die Amplitude AFR in der vorvorherigen Betriebsperiode P1 der vorderen Bank Bf geschätzt wurde. Weiterhin wird die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M der vorderen Bank Bf in der Betriebsperiode P5 auf Grundlage der Amplitude AFR der vorderen Bank Bf ausgeführt, wobei die Amplitude AFR in der vorvorherigen Betriebsperiode P3 der vorderen Bank Bf geschätzt wurde. Die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M der hinteren Bank Br in der Betriebsperiode P4 wird auf Grundlage der Amplitude ARR der hinteren Bank Br ausgeführt, wobei die Amplitude ARR in der vorvorherigen Betriebsperiode P2 der hinteren Bank Br geschätzt wurde. Weiterhin wird die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M der hinteren Bank Br in der Betriebsperiode P6 auf Grundlage der Amplitude ARR der hinteren Bank Br ausgeführt, wobei die Amplitude ARR in der vorvorherigen Betriebsperiode P4 der hinteren Bank Br geschätzt wurde.

Wie in den Schritten S6 und S7 des Flussdiagramms in 8, wenn die Amplitudendifferenz DLTAMP der vorderen Bank Bf und der hinteren Bank Br klein ist, sind die Amplitude AFR der vorderen Bank Bf und die Amplitude ARR der hinteren Bank Br im Wesentlichen die gleichen, sodass bei der Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M in der Betriebsperiode der hinteren Bank Br auf Grundlage der Amplitude AFR der vorderen Bank Bf und bei der Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M in der Betriebsperiode der vorderen Bank Bf auf Grundlage der Amplitude ARR der hinteren Bank Br kein Problem auftritt.

Dann jedoch, wenn die oben beschriebene Regelung ausgeführt wird, wenn die Amplitudendifferenz DLTAMP zwischen der vorderen Bank Bf und der hinteren Bank Br bis zu einem gewissen Ausmaß groß ist, besteht eine Möglichkeit, dass die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M entsprechend dem tatsächlichen Schwingungszustand des Motors E unmöglich wird, wodurch sich die Schwingungsisolationsfunktion verschlechtert. Deshalb wird die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M der vorderen Bank Bf der derzeitigen Betriebsperiode auf Grundlage der Amplitude AFR der vorderen Bank Bf der vorvorherigen Betriebsperiode ausgeführt. Weiterhin wird die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M der hinteren Bank Br in der derzeitigen Betriebsperiode auf Grundlage der Amplitude ARR der hinteren Bank Br der vorvorherigen Betriebsperiode ausgeführt, wodurch die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M entsprechend dem tatsächlichen Schwingungszustand, d.h. der Amplitude und der Phase der tatsächlichen Schwingung des Motors E, wenn das aktive Schwingungsisolationslagersystem M in Betrieb ist, ermöglicht wird, um die Schwingungsisolationsfunktion sicherzustellen.

Anstatt wie in der Ausführungsform auf Grundlage der Amplitude AFR der vorderen Bank Bf das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der vorderen Bank Bf zu regeln, könnte das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der hinteren Bank Br geregelt werden oder beide aktive Schwingungsisolationslagersysteme M sowohl der vorderen Bank Bf als auch der hinteren Bank Br könnten geregelt werden. In ähnlicher Weise könnte, anstatt wie in der Ausführungsform auf Grundlage der Amplitude ARR der hinteren Bank Br das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der hinteren Bank Br zu regeln, das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der vorderen Bank Bf geregelt werden oder beide aktive Schwingungsisolationslagersysteme M sowohl der vorderen Bank Bf als auch der hinteren Bank Br könnten geregelt werden.

Wenn in dem zuvor erwähnten Schritt S8 die Amplitudendifferenz DLTAMP größer als der zweite oder gleich dem zweiten Schwellenwert &Dgr;A2 ist, d.h., wenn die Amplitudendifferenz DLTAMP extrem groß ist, wird geschätzt, dass ein Brennen des Zylinders auftritt, weshalb in Schritt S10 die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M in der derzeitigen Betriebsperiode auf Grundlage der Amplituden AFR und ARR zu der Zeit ausgeführt wird, als derselbe Zylinder das letzte Mal in Betrieb war, d.h., auf Grundlage der Amplituden AFR und ARR in derselben Betriebsperiode in der vorletzten Umdrehung der Kurbelwelle. Zum Beispiel wird die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M der vorderen Bank Bf in der Betriebsperiode P1 auf Grundlage der Amplitude AFR in derselben Betriebsperiode P1 in der vorletzten Umdrehung der Kurbelwelle ausgeführt.

Folglich kann die Regelung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems M ohne Problem fortgeführt werden, sogar dann, wenn es im Wesentlichen unmöglich ist, zu bestimmen, ob die Amplitudendifferenz DLTAMP zwischen der vorderen Bank Bf und der hinteren Bank Br wegen Brennen des Zylinders oder dgl. groß oder klein ist.

Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde oben detailliert beschrieben, aber die vorliegende Erfindung kann hinsichtlich ihrer Ausgestaltung in verschiedenen Arten und Weisen modifiziert werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen.

Das aktive Schwingungsisolationslagersystem M beschränkt sich z. B. nicht auf dasjenige mit einer Flüssigkeit, sondern kann eines sein, welches ein Piezoelement verwendet.

In der Ausführungsform wird das aktive Schwingungsisolationslagersystem M zur Lagerung des Motors E eines Automobils als ein Beispiel gezeigt. Jedoch ist das aktive Schwingungsisolationslagersystem M der vorliegenden Erfindung zur Lagerung eines beliebigen, nicht für ein Automobil gedachten Motors anwendbar.

In der Ausführungsform wird ein Beispiel des Sechs-Zylinder-V-Motors E veranschaulicht, aber die vorliegende Erfindung ist an einem beliebigen Typ eines Mehrzylindermotors anwendbar, wie z.B. an einem V-Typ, einem Boxermotor und an einem X-Typ, solange der Motor eine Mehrzahl von Bänken hat.

In einer Aktuatorbetriebsregelvorrichtung für ein aktives Schwingungsisolationslagersystem werden Amplituden der Motorschwingung geschätzt, wenn eine vordere Bank und eine hintere Bank in Betrieb sind. Wenn eine Differenz zwischen den Amplituden groß ist, wird ein Betrieb eines Aktuators zu der Zeit, wenn die vordere Bank in Betrieb ist, auf Grundlage der Amplitude der Motorschwingung zu der vorherigen Zeit, als die vordere Bank in Betrieb war, geregelt. Weiterhin wird der Betrieb des Aktuators zu der Zeit, wenn die hintere Bank in Betrieb ist, auf Grundlage der Amplitude der Motorschwingung zu der vorherigen Zeit geregelt, als die hintere Bank in Betrieb war. Folglich ist es möglich, den Betrieb des Aktuators auf Grundlage des tatsächlichen Schwingungszustands des Motors zu regeln, wenn der Aktuator in Betrieb ist, und zwar sogar dann, wenn der Schwingungszustand des Motors zu der Zeit des Betriebs einer jeden Bank unterschiedlich ist. Dadurch kann die Motorschwingung durch das aktive Schwingungsisolationslagersystem effektiv isoliert werden.


Anspruch[de]
Aktuatorbetriebsregelvorrichtung für ein aktives Schwingungsisolationslagersystem zur Regelung eines Betriebs eines Aktuators (29) durch eine Regelvorrichtung (U), um eine Übertragung einer Schwingung eines Motors (E) mit einer Mehrzahl von Zylinder-Bänken (Bf, Br) und mehreren jeweils für die Bänke (Bf, Bc) vorgesehenen Aktuatoren (29) zu unterdrücken, wobei die Regelvorrichtung (U) Werte der Amplituden (AFR, ARR) des Motors (E) auf Grundlage der Drehmomentänderung der Kurbelwelle bestimmt, wenn jede der Zylinder-Bänke (Bf, Br) in Betrieb ist, und den Betrieb jedes jeweiligen Aktuators (29) zu der Zeit regelt, wenn eine vorbestimmte Zylinder-Bank (Bf, Br), die dem jeweiligen Aktuator (29) zugeordnet ist, und zwar auf Grundlage des bestimmten Werts der Amplituden (AFR, ARR) des Motors (E) zu der vorherigen Zeit, als die vorbestimmte Zylinder-Bank (Bf, Br) in Betrieb war. Aktuatorbetriebregelvorrichtung für das aktive Schwingungsisolationslagersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Regelvorrichtung (U) den Betrag der Drehmomentänderung der Kurbelwelle in Bezug auf die Betriebsperioden (P1-P6) der Zylinder (#1-#6) als den Amplitudenwert (AFR, ARR) des Motors (E) bestimmt. Aktuatorbetriebsregelvorrichtung für das aktive Schwingungsisolationslagersystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein Paar von Zylinder-Bänken (Bf, Br) als eine vordere Bank (Bf) und eine hintere Bank (Br) an unterschiedlichen Seiten einer Kurbelwelle angeordnet sind, und wobei die Regelvorrichtung ein Paar von Aktuatoren (29) umfasst, welche jeweils an den unterschiedlichen Seiten der Kurbelwelle vorgesehen sind und jeweils den Zylinder-Bänken (Bf, Br) zugeordnet sind, die auf Grundlage des Signals vom Kurbelimpulssensor (Sa) betrieben werden. Aktuatorbetriebsregelvorrichtung für das aktive Schwingungsisolationslagersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Regelvorrichtung (U) einen Unterschied (DLTAMP) in der Amplitude (AFR, ARR) zwischen den jeweiligen Zylinder-Bänken (Bf, Br) berechnet, und dann, wenn der Unterschied (DLTAMP) kleiner oder gleich einem ersten Schwellenwert (DA1) ist, die Regelvorrichtung (U) den derzeitigen Betrieb des jeweiligen Aktuators (29) auf Grundlage der Amplitude (AFR, ARR) der Zylinder-Bank (Bf, Br) regelt, welche zuletzt in Betrieb war. Aktuatorbetriebsregelvorrichtung für das aktive Schwingungsisolationslagersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Regelvorrichtung (U) einen Unterschied (DLTAMP) in der Amplitude (AFR, ARR) zwischen den jeweiligen Zylinder-Bänken (Bf, Br) berechnet, und die Regelvorrichtung (U) dann, wenn der Unterschied (DLTAMP) größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert (DA2) ist, den derzeitigen Betrieb des jeweiligen Aktuators (29) auf Grundlage der Amplitude (AFR, ARR) zu jener Zeit regelt, als derselbe Zylinder, der dieses Mal in Betrieb ist, letztes Mal in Betrieb war. Verfahren zum Betrieb einer Aktuatorbetriebsregelvorrichtung für ein aktives Schwingungsisolationslagersystem, um eine Übertragung einer Schwingung eines Motors (E) mit einer Mehrzahl von Zylinder-Bänken (Bf, Br) und mehreren jeweils für die Zylinder-Bänke (Bf, Br) vorgesehenen Aktuatoren (29) zu unterdrücken,

wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Bestimmen eines Amplitudenwerts (AFR, ARR) des Motors (E) auf Grundlage der Drehmomentänderung der Kurbelwelle, wenn jede der Zylinder-Bänke (Bf, Br) in Betrieb ist (S1); und

Regeln des Betriebs des jeweiligen Aktuators (29) zu der Zeit, wenn eine vorbestimmte Bank, die dem jeweiligen Aktuator (29) zugeordnet ist, in Betrieb ist, auf Grundlage des bestimmten Amplitudewerts (AFR, ARR) des Motors (E) zu der vorherigen Zeit, als die vorbestimmte Zylinder-Bank in Betrieb war.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Betrag der Drehmomentänderung der Kurbelwelle in einer Betriebsperiode (P1-P6) des Motors (E) als der Wert der Amplitude (AFR, ARR) des Motors (E) bestimmt wird. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Regelvorrichtung einen Unterschied (DLTAMP) in der Amplitude (AFR, ARR) zwischen den jeweiligen Zylinder-Bänken (Bf, Br) berechnet und die Regelvorrichtung (U) dann, wenn der Unterschied (DLTAMP) kleiner oder gleich einem ersten Schwellenwert (DA1) ist, den derzeitigen Betrieb des jeweiligen Aktuators (29) auf Grundlage der Amplitude (AFR, ARR) der Zylinder-Bank (Bf, Br) regelt, welche zuletzt in Betrieb war (S7). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Regelvorrichtung einen Unterschied (DLTAMP) in der Amplitude (AFR, ARR) zwischen den jeweiligen Zylinder-Bänken (Bf, Br) berechnet, und die Regelvorrichtung (U) dann, wenn der Unterschied (DLTAMP) größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert (DA2) ist, den derzeitigen Betrieb des jeweiligen Aktuators (29) auf Grundlage der Amplitude (AFR, ARR) zu jener Zeit regelt, als derselbe Zylinder, welcher dieses Mal in Betrieb ist, das letzte Mal in Betrieb war (S9).






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