JP4567181B2 - Method and apparatus for controlling the rotational speed of an internal combustion engine at a low rotational speed - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサによってセグメント内のそのつどの回転数を表すセグメント発生器の信号を検出し、検出された信号から平均回転数Nmitを求める低い回転数での内燃機関の回転数を制御する方法、およびこの方法を実施する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の回転に不整合がある場合、電子的なディーゼル直接噴射システムの無負荷制御回路の実際値パラメータとして例えば均回転数を求める必要がある。回転数の変動は圧縮フェーズ中のクランクシャフトの遅れおよび燃焼フェーズ中のクランクシャフトの進みから発生し、無負荷制御回路に対して相対的なものではなく、したがってフィルタリング除去されない。
【0003】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3939113号明細書には、適合可能な回転数処理の方法が開示されている。この内燃機関での適合可能な回転数処理の方法ではセグメントホイールがセンサによって走査される。評価回路では複数のセグメント回転数から平均回転数が形成され、この平均回転数は特殊なアルゴリズムにしたがって計算される。アルゴリズムを解くのに必要な副次的条件は回転数検出への要求に依存して定められる。関連する副次的条件とは、低い周波数に対する増幅度特性、さらに低い周波数に対する平均値形成、および選択された所定の周波数での位相進みの設定などである。
【0004】
回転数を求めるプロセスにより時間離散的に求められた回転数値は相応の重みづけ係数とともに加算される。これにより純粋に線形の伝送特性が得られる。このように回転数をセグメントによって求めて続いてフィルタリングすることにより、明確な遅延が実際の回転数に発生する。このような位相遅延を伴う制御は達成すべき制御回路の帯域幅に対してマイナスの作用を有する。すなわち制御回路をきわめて狭い帯域に(つまり小さなローバスト性で)構成しなければならないか、または安定性の限界近傍で駆動しなければならず、再び不安定な機関動作をもたらすことがある。制御回路のローバスト性が小さいことはとりわけ車両の始動過程できわめて都合が悪い。なぜなら内燃機関がエンストを起こしやすくなってしまうからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、低い回転数での内燃機関の回転数を制御する方法および装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この課題は、奇数セグメントまたは偶数セグメントの走査に依存して、偶数セグメントの回転数値を直接に制御回路へ供給し、奇数セグメントの回転数値を先行の偶数セグメントの回転数値からこの値が制御回路へ供給される前に求める方法により解決される。課題はまた、少なくとも1つの制御装置を有しており、この制御装置はプロセッサおよびメモリを有しており、制御装置に必要な情報が供給されて必要な計算が行われ、セグメント発生器が内燃機関のシリンダ数に適合する数の角度マークを有しており、該角度マークは割り当てられたスリットとともにそれぞれ1つの角度マークを形成しているか、または所定数の角度マークおよびスリットが1つのセグメントを形成しており、このセグメントの数はシリンダ数に適合化されている装置を構成して解決される。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の方法を用いれば、回転数値を求める際にほとんど位相損失なく内燃機関の回転の不整合を回転数信号からフィルタリング除去することができる。その際に回転数信号は内燃機関のシャフトとともに回転するセンサホイールを走査することにより形成される。このセンサホイールは複数の角度マークを有しており、角度マークの数すなわち角度量(Winkellaenge)は内燃機関のシリンダ数に適合化されている。
【0008】
角度マークの所定のエッジ間の距離、または角度マーク+後続のスリット間の距離をここではセグメントと称する。1セグメントは(例えば複数の角度マークを有するインクリメント発生器では)複数の角度マーク+これに属するスリットから形成され、セグメントの数は同様にシリンダ数に適合化されている。センサホイールとこれに属するピックアップとを通常セグメント発生器と称する。偶数セグメントと奇数セグメントとの差からフィルタ関数が切り換えられ、求められた値は直線のセグメントとしてフィルタリングされずに引き渡される。これにより位相の損失は発生しない。これに対して奇数セグメントでは回転数信号のローバスト性が最後の偶数セグメントの回転数値の外挿を行うことにより保証される。奇数のセグメントの評価は次のようにして最適化される。すなわち最後の偶数セグメントの妥当な外挿値と奇数セグメントの評価とが置換され、その際に周波数遅延は発生しない。
【0009】
本発明の方法では回転数の平均が行われ、これにより一方ではセンサホイールの測定誤差および走査誤差が回避され、他方では加算により所定の角度セグメントを介して得られた信号が予測される信号変化分に関する傾向を有しているという利点が得られる。これにより信号は重畳されている信号ノイズから明確に浮き立つ。
【0010】
セグメント回転数を偶数領域および奇数領域へ分割することは、セグメント1つ置きごとに(すなわち全ての偶数セグメントで)、ディーゼル噴射装置またはガソリン噴射装置において噴射制御装置EDCが噴射装置へ噴射すべき燃料量の設定値を送出するために重要である。噴射過程は圧縮フェーズの終了後、燃焼フェーズの開始直前にシリンダ4サイクルで行われる。この時点で燃料は燃焼室内へメイン噴射されるが、プレ噴射およびメイン噴射の時点を有する複数回の噴射が行われる場合には、奇数のセグメントでプレ噴射量を求めることが重要である。したがって正確な噴射量設定値を求めるために偶数セグメントを考慮するだけでなく、奇数セグメントをも考慮し、安定した設定値の出力信号を得る。安定した噴射量の設定値のデータはできる限り平滑な回転数特性から得られる。
【0011】
制御回路に含まれる分路によりフィルタモードの切り換えが選択される。信号分路に基づいてダイナミックフィルタリングされた回転数Ndynは奇数セグメントが走査されるかまたは偶数セグメントが走査されるかに応じて瞬時のセグメント回転数と外挿の回転数との間で切り換えられる。分路の出力側では定常的に回転数信号が発生し、この回転数信号は制御回路の比例部(以下P部とも称する)に供給される。制御回路は主としてダイナミックな負荷変化を補償する。これにより無負荷制御回路の構造部では専ら比例部に対して本発明により求められたフィルタリングされた回転数が加えられる。
【0012】
このように構成された制御構造部の内部では、比例部で大きな信号ウィンドウと小さな信号ウィンドウとの間での切り換えが正の制御偏差または負の制御偏差に対して非対称に行われる。これによりKpを正の制御偏差にも負の制御偏差にも適合させることができる。
【0013】
本発明の方法は有利には内燃機関の制御装置自体で行われる。
【0014】
【実施例】
個々の図に則して本発明を以下に詳細に説明する。
【0015】
図1にはセグメント回転数Naktの瞬時の特性が示されている。
【0016】
セグメント回転数1の特性は奇数セグメント3とそれぞれこの奇数のセグメント間に存在する偶数セグメント4とに分割される。偶数セグメント4では例えばディーゼル直接噴射装置EDCではメイン噴射が行われる。無負荷制御回路23を専ら偶数セグメント4の走査から得られた信号のみによって制御してもよい。その場合確かに噴射量設定値の変動が発生するが、1つ置きの値しか考慮されないので負の作用は生じない。
【0017】
噴射が複数回行われる場合(例えばメイン噴射とプレ噴射とに分割されて噴射が行われる場合)には、メイン噴射に対する噴射量設定値が偶数セグメント4から求められ、プレ噴射の設定値を求める際には奇数セグメント3が評価される。
【0018】
図2にはダイナミックフィルタリングされた回転数Ndynのセグメントで行われた合成を示す図である。
【0019】
時間軸線Tに関して瞬時のセグメント回転数1(Nakt)およびダイナミックフィルタリングされた回転数5(Ndyn)とが示されている。ダイナミックフィルタリングされた回転数5(Ndyn)の成分5.1の間に奇数セグメント3から得られた成分5.2が存在しており、この成分5.2は偶数セグメント4の回転数値5.1の外挿に基づいて求められたものである。
【0020】
偶数セグメント4については
Ndynk,gerade=Nakt,k(5.1に相応する)
が成り立ち、図1の奇数セグメント3については
Ndynk,ungerade=Next,k=Nakt,k - 1+1/2(Nakt,k−Nakt,k - 2)
が成り立つ。これはダイナミックフィルタリングされた回転数5(Ndyn)が偶数セグメント4で瞬時のセグメント回転数1に等しくなり、奇数セグメント3では偶数セグメント4の先行の回転数値5.1から外挿されることを意味している。先行の2つの偶数セグメント4間に発生する差7.1は偶数セグメントの回転数値の領域を求めるためにそのつど1/2にされる。これについては7.2を参照されたい。
【0021】
図3にはフィルタリングされた回転数の位相特性が周波数に関して示されている。
【0022】
セグメント回転数1(Nakt)は周波数全域にわたって一定の位相0を有している。移動平均により形成された平均機関回転数2(Nmit)の位相は周波数に比例して増大する。同様に周波数全体にわたって外挿された回転数6(Next)はこれに対して図3の下方の周波数領域で平均機関回転数2(Nmit)に比べて格段に低い位相シフトを有している。
【0023】
図4には信号分路13の前方の信号流とその操作とが示されている。信号分路13には2つの信号入力側が設けられており、これらのうち一方には偶数セグメント4の信号が対応し、他方には奇数セグメント3に相応する外挿された回転数値6(Next)が印加される。出力信号すなわちダイナミックフィルタリングされた回転数5(Ndyn)は図5の無負荷制御回路23に印加される。これにしたがって瞬時のセグメント回転数1(Nakt)は偶数セグメント4では直接にダイナミックフィルタリングされた回転数5となり、また図4に示されている信号処理区間で奇数セグメント3の回転数6(Next)を求める場合には、式Ndynk,ungerade=Next,k=Nakt,k - 1+1/2(Nakt,k−Nakt,k - 2)
でシミュレートされる。
【0024】
制御区間内の2つの無駄時間素子8、9でそのつど調整可能な時定数TTOTは有利にはセグメント時間Tsegへセットされる。
【0025】
図4で求められた回転数、すなわち回転数1または6(NaktまたはNext)から得られたダイナミックフィルタリングされた回転数5(Ndyn)の値は加算点18に供給される。この加算点にはパラメータNdynと目標回転数14とがともに加算点18で発生する値が無負荷制御回路23の比例部に加えられる前に供給される。パラメータ14(Nsoll)は分岐点20で取り出され、加算点19で負のパラメータ2(Nmit)が重畳される。加算点19で発生したパラメータは無負荷制御回路23の積分部16に加えられ、パラメータ2(Nmit)はさらに無負荷制御回路23のD部17に対する入力信号を形成する。このように構成された制御構造部23を用いて平均機関回転数2(Nmit)を積分部23に供給することにより、制御回路23を平均機関回転数2(Nmit)へ制御することができる。
【0026】
図6にはさらに無負荷制御回路の比例部の大きな信号パラメータと小さな信号パラメータとの非対称の切り換えが示されている。最適な制御回路の構成を支援するために、本発明によって構成される制御構造部では次のような手段が採用される。すなわち比例部16の大きな信号ウィンドウと小さな信号ウィンドウとの切り換えが正の制御偏差または負の制御偏差に対して非対称に行われる。これにより状況に応じて、パラメータ6およびダイナミックフィルタリングされた回転数Ndynが平均機関回転数Nmitに対してオフセットを有することが考慮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】瞬時の回転数Naktの特性を示す図である。
【図2】ダイナミックフィルタリングされた回転数Ndynのセグメントで行われた合成を示す図である。
【図3】フィルタリングされた回転数Next、Ndyn,Nmitの位相特性を周波数に関して示す図である。
【図4】ダイナミックフィルタリングされた回転数NdynをPID無負荷制御回路の入力量としてセグメントに依存して求めるために、信号分路の前方で発生した信号流を示す図である。
【図5】本発明の無負荷制御回路の構造を示す図である。
【図6】比例の増幅度Kpでの大きい信号パラメータおよび小さい信号パラメータの非対称の切り換えを示す図である。
【符号の説明】
1 瞬時のセグメント回転数Nakt
2 平均の機関回転数Nmit
3 奇数のセグメント
4 偶数のセグメント
5 ダイナミックフィルタリングされた回転数Ndyn
5.1 偶数セグメントのNdyn部
5.2 奇数セグメントのNdyn部
6 外挿された回転数Next
7.1 回転数差(偶数セグメント)
7.2 1/2の回転数差(偶数セグメント)
8、9 無駄時間素子
10、11 分周器
12 加算点
13 信号分路
14 目標回転数Nsoll
15 P制御部
16 I制御部
17 D制御部
18 加算点のP成分
19 加算点のI成分
20 分岐点
21 成分加算点
22 設定値
23 無負荷制御回路
24 負の大きな信号ウィンドウ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a sensor to detect a segment generator signal representing the respective engine speed in a segment, and to determine the average engine speed Nmit from the detected signal and to control the engine speed at a low engine speed. And an apparatus for carrying out the method.
[0002]
[Prior art]
When there is a mismatch in the rotation of the internal combustion engine, it is necessary to obtain, for example, the average rotation speed as an actual value parameter of the no-load control circuit of the electronic diesel direct injection system. Rotational speed variations arise from crankshaft lag during the compression phase and crankshaft advance during the combustion phase and are not relative to the no-load control circuit and are therefore not filtered out.
[0003]
German Offenlegungsschrift 3,939,113 discloses an adaptable method of rotational speed processing. In this method of speed processing that can be adapted in an internal combustion engine, the segment wheel is scanned by a sensor. In the evaluation circuit, an average rotational speed is formed from a plurality of segment rotational speeds, and this average rotational speed is calculated according to a special algorithm. The secondary conditions necessary to solve the algorithm are determined depending on the demand for rotational speed detection. Related secondary conditions include amplification characteristics for low frequencies, average value formation for lower frequencies, and setting of phase advance at a selected predetermined frequency.
[0004]
The number of revolutions obtained discretely in time by the process for obtaining the number of revolutions is added together with a corresponding weighting factor. This gives a purely linear transmission characteristic. Thus, by determining the number of rotations by segment and subsequently filtering, a definite delay occurs in the actual number of rotations. Such control with phase delay has a negative effect on the bandwidth of the control circuit to be achieved. That is, the control circuit must be configured in a very narrow band (i.e., with low robustness) or must be driven near the limit of stability, which can again lead to unstable engine operation. The low robustness of the control circuit is extremely inconvenient especially during the starting process of the vehicle. This is because the engine tends to cause engine stall.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method and apparatus for controlling the rotational speed of an internal combustion engine at a low rotational speed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
This task depends on the odd or even segment scan, supplying the even segment rotation value directly to the control circuit, and the odd segment rotation value from the previous even segment rotation value to the control circuit. It is solved by the method of seeking before being supplied. The problem also has at least one control unit, which has a processor and a memory, is supplied with the necessary information to the control unit, performs the necessary calculations, and the segment generator is an internal combustion engine. It has a number of angle marks that match the number of cylinders in the engine, and each angle mark forms one angle mark with the assigned slit, or a predetermined number of angle marks and slits form one segment. This number of segments is solved by constructing a device adapted to the number of cylinders.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
By using the method of the present invention, it is possible to filter out the rotational mismatch of the internal combustion engine from the rotational speed signal with almost no phase loss when obtaining the rotational numerical value. In this case, the rotational speed signal is formed by scanning a sensor wheel that rotates with the shaft of the internal combustion engine. The sensor wheel has a plurality of angle marks, and the number of angle marks, that is, the angle amount (Winkellaenge) is adapted to the number of cylinders of the internal combustion engine.
[0008]
The distance between the predetermined edges of the angle mark or the distance between the angle mark and the subsequent slit is referred to herein as a segment. A segment is formed (for example in an increment generator with a plurality of angle marks) from a plurality of angle marks + slits belonging to it, the number of segments being adapted to the number of cylinders as well. The sensor wheel and the pickup belonging to it are usually called a segment generator. The filter function is switched based on the difference between the even segment and the odd segment, and the obtained value is passed without being filtered as a straight segment. As a result, no phase loss occurs. On the other hand, in the odd segment, the robustness of the rotational speed signal is guaranteed by extrapolating the rotational value of the last even segment. The evaluation of the odd segments is optimized as follows. That is, the reasonable extrapolation value of the last even segment and the evaluation of the odd segment are replaced, and no frequency delay occurs at that time.
[0009]
The method of the present invention averages the number of revolutions, thereby avoiding sensor wheel measurement and scanning errors on the one hand, and, on the other hand, signal changes in which the signal obtained via a given angle segment is predicted by addition. The advantage of having a tendency for minutes is obtained. As a result, the signal clearly stands out from the superimposed signal noise.
[0010]
Dividing the segment rotational speed into even and odd regions means that every other segment (i.e., in all even segments), the fuel to be injected by the injection control device EDC into the injection device in a diesel injection device or a gasoline injection device. It is important to send the set value of quantity. The injection process is performed in four cylinder cycles after the compression phase ends and immediately before the start of the combustion phase. At this time, the fuel is main-injected into the combustion chamber. However, when a plurality of injections having the pre-injection time and the main injection time are performed, it is important to obtain the pre-injection amount in odd segments. Therefore, in order to obtain an accurate injection amount setting value, not only the even segment is considered but also the odd segment is considered, and an output signal having a stable set value is obtained. Stable injection amount setting value data can be obtained from as smooth a rotational speed characteristic as possible.
[0011]
Switching of the filter mode is selected by a shunt included in the control circuit. The dynamically filtered rotation speed Ndyn based on the signal shunt is switched between the instantaneous segment rotation speed and the extrapolation rotation speed depending on whether the odd segment or even segment is scanned. A rotation speed signal is constantly generated on the output side of the shunt, and this rotation speed signal is supplied to a proportional portion (hereinafter also referred to as a P portion) of the control circuit. The control circuit mainly compensates for dynamic load changes. Thereby, in the structure part of the no-load control circuit, the filtered rotation speed obtained by the present invention is added exclusively to the proportional part.
[0012]
Within the control structure configured in this way, switching between the large signal window and the small signal window is performed asymmetrically with respect to the positive control deviation or the negative control deviation in the proportional section. This makes it possible to adapt Kp to both positive and negative control deviations.
[0013]
The method according to the invention is preferably carried out by the control device of the internal combustion engine itself.
[0014]
【Example】
The invention is described in detail below with reference to the individual figures.
[0015]
FIG. 1 shows the instantaneous characteristics of the segment rotational speed Nakt.
[0016]
The characteristic of the segment
[0017]
When the injection is performed a plurality of times (for example, when the injection is performed by being divided into the main injection and the pre-injection), the injection amount setting value for the main injection is obtained from the even segment 4, and the pre-injection setting value is obtained. In this case, the
[0018]
FIG. 2 is a diagram showing the synthesis performed in the segment of the rotational speed Ndyn subjected to the dynamic filtering.
[0019]
The instantaneous segment speed 1 (Nakt) and the dynamically filtered speed 5 (Ndyn) with respect to the time axis T are shown. Between the component 5.1 of the dynamically filtered revolution number 5 (Ndyn) 5.1 there is a component 5.2 derived from the
[0020]
For even segment 4, N dynk, gerade = N akt, k (corresponding to 5.1)
Holds is, N dynk for
Holds. This means that the dynamic filtered speed 5 (Ndyn) is equal to the
[0021]
FIG. 3 shows the phase characteristics of the filtered rotational speed with respect to frequency.
[0022]
The segment rotation speed 1 (Nakt) has a
[0023]
FIG. 4 shows the signal flow in front of the
Is simulated.
[0024]
The time constant T TOT, which can be adjusted in each case by the two
[0025]
The value of the rotational speed 5 (Ndyn) obtained by dynamic filtering obtained from the rotational speed obtained in FIG. 4, that is, the
[0026]
FIG. 6 further shows asymmetric switching between the large and small signal parameters of the proportional portion of the no-load control circuit. In order to support the optimal control circuit configuration, the following means is employed in the control structure unit configured according to the present invention. That is, switching between the large signal window and the small signal window of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing characteristics of an instantaneous rotation speed Nakt.
FIG. 2 is a diagram illustrating a synthesis performed on a segment with a dynamically filtered rotation speed Ndyn.
FIG. 3 is a diagram showing phase characteristics of filtered rotation speeds Next, Ndyn, Nmit with respect to frequency.
FIG. 4 is a diagram showing a signal flow generated in front of a signal shunt in order to obtain a dynamically filtered rotational speed Ndyn as a PID no-load control circuit input amount depending on a segment.
FIG. 5 is a diagram showing a structure of a no-load control circuit of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing asymmetric switching of a large signal parameter and a small signal parameter with a proportional amplification Kp.
[Explanation of symbols]
1 Instantaneous segment rotation speed Nakt
2 Average engine speed Nmit
3 Odd segment 4 Even
5.1 Ndyn part of even segment 5.2 Ndyn part of odd segment 6 Extrapolated rotation speed Next
7.1 Speed difference (even segment)
7.2 1/2 speed difference (even segment)
8, 9
15 P Control Unit 16 I Control Unit 17
Claims (9)
検出された信号から平均回転数Nmit(2)を求める、
低い回転数での内燃機関の回転数を制御する方法において、
奇数セグメント(3)または偶数セグメント(4)の走査に依存して、
偶数セグメント(4)の回転数値(5.1)を直接に制御回路(23)へ供給し、
奇数セグメント(3)の回転数値(5.2)が制御回路(23)へ供給される前に、該奇数セグメント(3)の回転数値(5.2)を先行の偶数セグメント(4)の回転数値(5.1)から求める、
ことを特徴とする低い回転数での内燃機関の回転数を制御する方法。The sensor detects the signal of the segment generator representing the respective rotational speed (5.1, 5.2) in the segment (3, 4),
An average rotational speed Nmit (2) is obtained from the detected signal.
In a method for controlling the rotational speed of an internal combustion engine at a low rotational speed,
Depending on the scan of the odd segment (3) or even segment (4),
The rotation value (5.1) of the even segment (4) is directly supplied to the control circuit (23),
Before rotational speed values of the odd-numbered segments (3) (5.2) is supplied to the control circuit (23), rotation of the odd preceding even-numbered segment rotational speed value (5.2) of the segment (3) (4) numeric (5.1) or RaMotomu Mel,
A method for controlling the rotational speed of an internal combustion engine at a low rotational speed.
該制御装置はプロセッサおよびメモリを有しており、該制御装置に必要な情報が供給されて必要な計算が行われ、
セグメント発生器が内燃機関のシリンダ数に適合する数の角度マークを有しており、該角度マークは割り当てられたスリットとともにそれぞれ1つの角度マークを形成しているか、または所定数の角度マークおよびスリットが1つのセグメントを形成しており、該セグメントの数はシリンダ数に適合化されている、
ことを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項記載の方法を実施する装置。Having at least one control device,
The control device has a processor and a memory, and necessary information is supplied to the control device to perform necessary calculations.
The segment generator has a number of angle marks that match the number of cylinders of the internal combustion engine, the angle marks each forming an angle mark with an assigned slit, or a predetermined number of angle marks and slits Form one segment, the number of segments being adapted to the number of cylinders,
Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that
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