JPH063159B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関制御装置に関し、特に、内燃機関が発
生する実トルクを検出して燃料供給量を制御する内燃機
関制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関制御装置として内燃機関の出力軸にトル
クセンサを取付けたものが提案されている。

例えば、特開昭59−196945号公報に開示されたトルクセ
ンサ付きエンジン制御装置は、アクセルペダルのストロ
ーク（踏み込み量）が燃料噴射弁をそのまま制御する形
式の内燃機関制御装置の有する様々な欠点ないし問題点
を取除くために提案されたものである。このトルクセン
サ付きエンジン制御装置は、エンジンへの燃料供給量を
制御する燃料供給用制御機構と、同制御機構からの制御
信号に応じてエンジンへ燃料を供給する燃料供給機構と
をそなえ、上記制御機構へアクセル開度信号を送るアク
セル開度センサと、上記制御機構へエンジン出力信号を
送るトルクセンサとが設けられて、上記制御機構が上記
のアクセル開度信号とエンジン出力信号とに基づき上記
制御信号を算出する演算部をそなえ、これにより、運転
者が踏み込んだアクセルペダルのストロークに応じ、要
求トルク値および要求トルク値への到達速度が決めら
れ、各値に従って、スロットル開度の開き速度、最終開
度が決定され、サーボモータ等によりスロットル弁が開
閉制御されるようになされている。

また、インジェクタからの燃料供給量は、スロットル開
度検出信号とエンジン回転数センサからのエンジン回転
数検出信号とに応じて、１次近似によって決定される。

そして、排気通路に設けられたＯ_２センサからのＯ_２濃
度に応じてフィードバック制御が行われる領域では、燃
料量と増減して、所定の空燃比へ燃料供給量が設定され
る。

ところで、近年、公害防止の観点から種々の排ガス規制
が行われており、例えば、ディーゼルエンジンにおいて
は黒煙規制が実施されている。この黒煙の成因として
は、燃焼中に燃料液滴が既燃の高温ガス中に噴射される
が、このとき酸素が不足していると燃料分子中の水素原
子は酸素との結合力が強いために優先的に酸化され、炭
素が未燃のまま残り、膨張による温度低下とともに凝集
してススになったり、濃混合気の火災が冷えたシリンダ
壁に接触して不完全燃焼して炭素が残ることが考えられ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来のトルクセンサ付きエンジン制御装置は、
アクセル開度センサからのアクセルストロークに応じた
要求トルク値と、実際にエンジンから出力されている実
トルク値とを比較し、その比較した値に基づいてエンジ
ンへの燃料供給量を制御するもので、排ガス規制、例え
ばディーゼルエンジンの黒煙規制に対しては十分なもの
ではなかった。すなわち、排気通路に設けられたＯ_２セ
ンサからのＯ_２濃度をフィードバックする等、エンジン
の出力軸にトルクセンサが取付けられていない一般のエ
ンジン制御装置と同じ手法で排ガス規制に対処せんとす
るものであった。

本発明は、上述した従来形の内燃機関制御装置に鑑み、
内燃機関に供給する燃料の増減量とこの増減された燃料
により変化する実トルク変化値との関係に着目し、前記
燃料増減量と実トルク変化値との比を予め設定された値
と判別することにより、所定の排ガス規制値内で運転者
が要求する最適な出力が得られる内燃機関制御装置を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明に係る内燃機関制御装置の構成を示すブ
ロック図である。

本発明によれば、内燃機関の回転数を検出する回転数検
出器と、アクセルの開度を検出するアクセル開度検出器
と、前記検出された回転数およびアクセル開度から内燃
機関に要求されたトルクを演算する手段と、前記演算さ
れたトルクに従って内燃機関に燃料を供給する燃料供給
機構と、前記供給された燃料により内燃機関が発生する
実トルクを検出する検出器と、前記検出された実トルク
と前記演算トルクとを比較判別する第１の判別手段と、
前記実トルクと演算トルクの判別結果に従って内燃機関
に供給する燃料の増減を制御する燃料増減制御手段と、
前記実トルク検出器により前記増減された燃料に従って
変化する実トルクを検出し、前記燃料増減量と実トルク
変化値との比を予め設定された値と比較判別する第２の
判別手段と、を具備し、前記第１の判別手段により、前
記演算トルクが前記実トルクよりも大きいと判別された
場合には燃料の供給量を増大し、且つ、前記第２の判別
手段により、前記燃料増減量と実トルク変化値との比が
予め設定された値以下であると判別された場合には燃料
の供給量を減少し、所定の排ガス規制値内で最適な出力
を得る内燃機関制御装置が提供される。

〔作用〕

上述の構成を有する本発明の内燃機関制御装置によれ
ば、回転数検出器１およびアクセル開度検出器２によっ
て検出された回転数およびアクセル開度から内燃機関に
要求されたトルクがトルク演算手段３１で演算される。
この演算されたトルクに従って燃料供給機構４は内燃機
関に燃料を供給し、この供給された燃料により内燃機関
が発生する実トルクを実トルク検出器５で検出する。そ
して、第１の判別手段３２において検出された実トルク
と演算トルクとが判別され、この判別結果に従って内燃
機関に供給される燃料の増減制御が燃料増減制御手段３
３で行われる。さらに、第２の判別手段３４において燃
料増減量と実トルク変化値との比を予め設定された値と
判別し、所定の排ガス規制値内で最適な出力が得られる
ようになされる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係る内燃機関制御装置の
実施例を説明する。

第２図は本発明の内燃機関制御装置を使用した内燃機関
全体の構成図である。

電子制御式ディーゼルエンジン６にはコモンレールシス
テムの燃料噴射機構４が使用され、この燃料噴射機構４
は高圧ポンプ４１、高圧燃料リザーバ４２および燃料噴
射弁４３を有している。そして、燃料噴射機構４の高圧
燃料リザーバ４２には、高圧ポンプ４１により送られた
高圧燃料が常時蓄えられていてマイクロプロセッサ３の
指令によって燃料噴射信号Ｓｆが送出されると、その間
高圧燃料リザーバ４２の中に蓄積された高圧燃料が燃料
噴射弁４３から噴射されるようになされている。すなわ
ち、ディーゼルエンジン６はマイクロプロセッサ３の指
令により任意の時期に任意の量の燃料を噴射できるよう
になされている。

回転数検出器１はエンジン回転数を検出するもので、検
出されたエンジン回転数信号Ｓｒはマイクロプロセッサ
３に送出され、また、アクセル開度検出器２は運転者の
操作したアクセル開度を検出するもので、検出されたア
クセル開度信号Ｓａはマイクロプロセッサ３に送出され
る。

実トルク検出器５はディーゼルエンジン６の出力軸６１
に取付けられ、この実トルク検出器５によりディーゼル
エンジン６が実際に出力している実トルクが検出される
ようになされている。そして、検出された実トルク信号
Ｓｔはマイクロプロセッサ３に送出される。

エンジン回転数信号Ｓｒ、アクセル開度信号Ｓａ、実ト
ルク信号Ｓｔおよびエンジン冷却水の水温等が入力され
たマイクロプロセッサ３は、これらエンジン回転数、ア
クセル開度およびエンジン冷却水の水温等から適切な燃
料噴射量、燃料噴射時期、さらには多段燃料噴射等の噴
射パターンを演算し、また、エンジンの実トルクを考慮
して燃料供給機構４に燃料噴射信号Ｓｆを送出するよう
になされている。

第３図は本発明に基づく制御動作の一例を示すフローチ
ャートである。

まず、エンジンが始動され燃料制御処理が開始される
と、ステップ100でマイクロプロセッサ３は回転数検出
器１によって検出されたエンジン回転数およびアクセル
開度検出器２によって検出されたアクセル開度を読込
む。そして、ステップ101で運転者が要求したトルクｔ
を、例えば、第５図の演算トルク特性を示す図に従って
演算する。この第５図は、エンジン回転数およびアクセ
ル開度と演算トルクｔの関係を示したものである。

次に、ステップ102で演算されたトルクｔに応じた燃料
噴射量ｑおよび噴射パターンを、例えば、第６図の演算
燃料噴射量特性を示す図に従って演算する。この第６図
に示される演算燃料噴射量特性は、図から明らかなよう
にエンジン回転数により演算トルクｔと燃料噴射量ｑの
関係を示す曲線は異っている。このようにして燃料噴射
量ｑが演算されるが、さらに、エンジン冷却水の水温等
による補正が行われ、また、第７図の演算燃料噴射時期
特性を示す図に従って燃料噴射時期が決定される。この
第７図はエンジン回転数および燃料噴射量ｑと燃料噴射
時期との関係を示したものである。さらにまた、パイロ
ット燃料噴射等の多段噴射を行う場合にも、このステッ
プ102でそのパターンが決定されることになる。

以上で、燃料噴射に関する演算が終了し、ステップ103
でマイクロプロセッサ３は燃料噴射機構４の燃料噴射弁
４２を駆動して所定の燃料噴射を行わせることになる。

ディーゼルエンジン６では燃料噴射機構４の燃料噴射に
伴ってトルクが発生する。このディーゼルエンジン６に
発生した実トルクＴをステップ104で実トルク検出器５
によって検出する。そして、ステップ105で、演算トル
クｔと実トルクＴとの判別が行われる。

ステップ105で演算トルクｔ＞実トルクＴと判別される
と、すなわち、ディーゼルエンジン６の出力が要求され
た値よりも小さいと、ステップ110に進み、燃料噴射量
ｑがΔｑだけ増加される。この燃料増加量Δｑによって
実トルクＴはΔＴだけ増加するが、この実トルク変化値
ΔＴはステップ111で実トルク検出器５によって検出さ
れ、この実トルク変化値ΔＴを表わす信号はマイクロプ
ロセッサ３に送出される。そして、ステップ112でマイ
クロプロセッサ３により燃料増加量Δｑと実トルク変化
値ΔＴとの比ΔＴ／Δｑが予め設定された値αと判別さ
れる。このステップ112でΔＴ／Δｑ＞αと判別される
と、すなわち、黒煙規制値よりも小さいと、ステップ10
5に戻る。またステップ112でΔＴ／Δｑ≦αと判別され
ると、すなわち、黒煙規制値よりも大きく黒煙を排出し
ていると、ステップ140に進む。

ステップ105で演算トルクｔ＝実トルクＴと判別される
と、すなわち、ディーゼルエンジン６の出力が要求され
た値に等しいと、ステップ120に進み、燃料増加量Δｑ
がΔｑだけ増加される。このｔ＝Ｔのときは燃料噴射量
ｑが適量であるということだが、ディーゼルエンジン６
が黒煙を排出している可能性があるためステップ120で
燃料噴射量ｑをΔｑだけ増加する。この燃料増加量Δｑ
によって実トルクＴはΔＴだけ増加するが、この実トル
ク変化値ΔＴはステップ121で実トルク検出器５によっ
て検出され、この実トルク変化値ΔＴを表わす信号はマ
イクロプロセッサ３に送出される。そして、ステップ12
2でマイクロプロセッサ３により燃料増加量Δｑと実ト
ルク変化値ΔＴとの比ΔＴ／Δｑが予め設定された値α
と判別される。このステップ122でΔＴ／Δｑ＞αと判
別されると、すなわち、黒煙規制値よりも小さいと、ス
テップ123に進む。また、ステップ122でΔＴ／Δｑ≦α
と判別されると、すなわち、黒煙規制値よりも大きく黒
煙を排出していると、ステップ140に進む。ステップ123
ではステップ120で増加した燃料噴射量Δｑと等しい燃
料を減小して再びｔ＝Ｔとなるようにしてステップ143
に進む。

ステップ105で演算トルクｔ＜実トルクＴと判別される
と、すなわち、ディーゼルエンジン６の出力が要求され
た値よりも大きいと、ステップ130に進み、燃料噴射量
ｑがΔｑだけ減小される。この燃料減小量ｑによって実
トルクＴはΔＴだけ減小するが、この実トルク変化値Δ
Ｔはステップ131で実トルク検出器５によって検出さ
れ、この実トルク変化値ΔＴを表わす信号はマイクロプ
ロセッサ３に送出される。そして、ステップ132でマイ
クロプロセッサ３により燃料増加量Δｑと実トルク変化
値ΔＴとの比ΔＴ／Δｑが予め設定された値αと判別さ
れる。このステップ132でΔＴ／Δｑ＞αと判別される
と、すなわち、黒煙規制値よりも小さいと、ステップ10
5に戻る。またステップ112でΔＴ／Δｑ≦αと判別され
ると、すなわち、黒煙規制値よりも大きく黒煙を排出し
ていると、ステップ140に進む。

以上において、ステップ112，ステップ122およびステッ
プ132で燃料増減量Δｑと実トルク変化値ΔＴとの比Δ
Ｔ／Δｑが予め設定された値αと判別されるが、これ
は、燃料噴射量と実トルク並びに黒煙濃度が第４図のよ
うな関係になっているためである。

すなわち、実トルクＴは或る限界の燃料噴射量ｑｏを越
えるまでほぼ比例関係が成立し、また、この燃料噴射量
ｑｏを越えると急激に黒煙濃度が上昇し黒煙規制値を越
えてしまうことになる。そして第４図から明らかなよう
に、黒煙濃度が黒煙規制値を越えるような、すなわち、
燃料噴射量ｑが限界燃料噴射量ｑｏよりも多くなると、
燃料噴射量ｑを増加しても実トルクＴがあまり大きくな
らずΔＴ／Δｑの値が小さくなる。そして、ステップ11
2，122および132の判別は、αとして予め設定された限
界燃料噴射量ｑｏ（黒煙規制値）におけるΔＴ／Δｑの
値により燃料増減量Δｑと実トルク変化値ΔＴとの比Δ
Ｔ／Δｑを判別するものである。

ステップ112，122および132でΔＴ／Δｑ≦αと判別さ
れステップ140に進むと、燃料噴射量ｑがΔｑだけ減小
される。この燃料減小量Δｑによって実トルクＴはΔＴ
だけ減小するが、この実トルク変化値ΔＴはステップ14
1で実トルク検出器５によって検出され、この実トルク
変化値ΔＴを表わす信号はマイクロプロセッサ３に送出
される。そして、ステップ142でマイクロプロセッサ３
により燃料増加量Δｑと実トルク変化値ΔＴとの比ΔＴ
／Δｑが予め設定された値αと判別される。このステッ
プ142でΔＴ／Δｑ＞αと判別されると、すなわち、黒
煙規制値よりも小さいと、ステップ143に進む。またス
テップ142でΔＴ／Δｑ≦αと判別されると、すなわ
ち、黒煙規制値よりも大きく黒煙を排出していると、ス
テップ140に戻ることになる。

ステップ142でΔＴ／Δｑ＞αと判別されるか、または
ステップ123で燃料噴射量をΔｑだけ減小してステップ1
43に進むと、終了かどうか判別され、終了のときは燃料
制御処理が終了し、燃料制御処理が継続されるときはス
テップ150でそのときのディーゼルエンジン６の状態に
合致するようにマップを書き替え、ステップ100に戻る
ことになる。この150において書き替えられるマップ
は、例えば、第５図〜第７図に示されるような特性図で
ある。

以上において、内燃機関としてはコモンレースシステム
の燃料供給機構が使用されたディーゼルエンジンについ
て、また、排ガス規制として黒煙規制について説明した
が、本発明の内燃機関制御装置は他の電子制御式エンジ
ンおよび燃料増加量Δｑと実トルク変化値ΔＴとの比Δ
Ｔ／Δｑが或る排ガスと黒煙規制に類似する関係を有し
ている場合にも適用することができるのはもちろんであ
る。

第８図は内燃機関および駆動系統を示す概略図である。

これは、実トルク検出器５が変速ギヤ７の後に取付けら
れたもので、実トルク検出器５により検出された実トル
ク信号S′ｔだけでなく、変速ギヤ７のギヤポジション
信号Ｓｇもマイクロプロセッサ３に送出されるようにな
され、この実トルク信号S′ｔおよびギヤポジション信
号Ｓｇからディーゼルエンジン６の発生する実トルクが
算出される。ここで、８はプロペラシャフト、８１はデ
ィファレンシャルギヤ、そして８２はタイヤである。

以上において、変速ギヤ７がニュートラルの時やクラッ
チが切れた時（＝変速操作中）は、実トルク検出器５の
出力トルクは零となる。しかし、この時アクセル開度は
零ではないので、燃料噴射量をどんどん増量させる事に
なってしまう。これを防ぐため、上記の場合には、実ト
ルク検出によるフィードバックを行わず、演算された燃
料噴射量を噴射する制御のみとすればよい。ニユートラ
ルの検出にはギヤポジション検出器を使用し、クラッチ
が切れているかどうかは、クラッチにスイッチを取付け
る事により判別することができる。

第９図は本発明の内燃機関制御装置に使用する実トルク
検出器の一例を示す断面図、第１０図は第９図のＢ−Ｂ
線に沿う平面の断面図である。

この実トルク検出器５は本発明の同じ出願人により出願
された実開昭60−179946号公報に示されたものである。

６１は内燃機関の出力軸で、ねじれトルクを受ける。５
１は、出力軸６１の外側にとりつけられた筒で、強磁性
材料のアモルファス薄帯である。５２はセンサ部であ
り、521は磁極片、522，523は励磁用コイルである。ま
た524は磁極片521と直交する別の磁極片、525，526は検
出用コイルである。

出力軸６１にトルクがかかると、出力軸６１とともに筒
体５１もねじれを受け、出力軸６１と45゜の方向に応力
を受けるため、透磁率に変化が生じる。この時、コイル
521，524を交流で駆動すると、検出用の磁極片524のコ
イル525，526には透磁率の変化、すなわちトルクに比例
した出力電圧が発生するのである。

なお、上記実施例において実トルク検出によってフィー
ドバックを行う際、演算トルクと実トルクの偏差を求
め、この値が所定値より大きい時、すなわち、演算トル
クに対し実トルクがあまりに小さいか大きい時は、噴射
ノズルや実トルク検出器等の噴射系、検出系に異常が生
じたものと判断し、それらの異常を検出する事ができ
る。この異常の場合は、警告を発し、点検を促す等、運
転者に告知することができる。また、上記実施例におい
て、判別用の予め設定された値αは、エンジンの運転状
態（例えば回転数）をパラメータとした関数とすること
ができ、より正確な制御が可能となる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明に係る内燃機関制御装置
は、内燃機関に供給する燃料の増減量とこの増減された
燃料により変化する実トルク変化値との比を予め設定さ
れた値と判別することにより、所定の排ガス規制値内で
運転者が要求する最適な出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関制御装置の構成するを示
すブロック図、 第２図は本発明の内燃機関制御装置を使用した内燃機関
全体の構成図、 第３図は本発明に基づく制御動作の一例を示すフローチ
ャート、 第４図は燃料噴射量と実トルク並びに黒煙濃度の関係を
示す図、 第５図は演算トルク特性を示す図、 第６図は演算燃料噴射量特性おを示す図、 第７図は演算燃料噴射時期特性を示す図、 第８図は内燃機関および駆動系統を示す概略図、 第９図は本発明の内燃機関制御装置に使用する実トルク
検出器の一例を示す断面図、第１０図は第９図のＢ−Ｂ
線に沿う平面の断面図である。 １…回転数検出器、 ２…アクセル開度検出器、 ３…マイクロプロセッサ、 ４…燃料供給機構、 ５…実トルク検出器、 ６…ディーゼルエンジン、 31…トルク演算手段、 32…第１の判別手段、 33…燃料増減制御手段、 34…第２の判別手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金原 賢治 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 村手 伸行 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 山口 公昭 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−196945（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−28827（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の回転数を検出する回転数検出器
   と、 アクセルの開度を検出するアクセル開度検出器と、 前記検出された回転数およびアクセル開度から内燃機関
   に要求されたトルクを演算する手段と、 前記演算されたトルクに従って内燃機関に燃料を供給す
   る燃料供給機構と、 前記供給された燃料により内燃機関が発生する実トルク
   を検出する検出器と、 前記検出された実トルクと前記演算トルクとを比較判別
   する第１の判別手段と、 前記実トルクと演算トルクの判別結果に従って内燃機関
   に供給する燃料の増減を制御する燃料増減制御手段と、 前記実トルク検出器により前記増減された燃料に従って
   変化する実トルクを検出し、前記燃料増減量と実トルク
   変化値との比を予め設定された値を比較判別する第２の
   判別手段と、 を具備し、前記第１の判別手段により、前記演算トルク
   が前記実トルクよりも大きいと判別された場合には燃料
   の供給量を増大し、且つ、前記第２の判別手段により、
   前記燃料増減量と実トルク変化値との比が予め設定され
   た値以下であると判別された場合には燃料の供給量を減
   少し、所定の排ガス規制値内で最適な出力を得る内燃機
   関制御装置。
2. 【請求項２】前記内燃機関制御手段は、ギヤがニュート
   ラル状態かまたはクラッチが切れた状態のときには実ト
   ルクを検出する事による燃料供給量の制御を行わないよ
   うにする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
3. 【請求項３】前記内燃機関はディーゼルエンジンであ
   り、かつ前記燃料供給機構は燃料噴射装置である特許請
   求の範囲第１項または２項に記載の装置。
4. 【請求項４】前記燃料増減制御手段は、前記演算された
   トルクと実トルクとの偏差があらかじめ設定された値の
   範囲を越えた時、噴射系の異常として検知する手段を有
   する特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１
   項に記載の装置。