JPH0718369B2 - 自己着火式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）技術分野 本発明は、自己着火式内燃機関の制御装置、さらに詳細
にはアクセルペダル位置、回転数などの内燃機関の動作
特性量を検出するセンサと、目標値発生回路と、制御回
路とを備えた自己着火式内燃機関の制御装置に関する。

（ロ）従来技術 自動車はエンジンと車体が弾性的に懸架されていること
によつて振動系となつており、外乱がはいると少なから
ず減衰振動が発生する。この外乱はたとえば内燃機関の
燃料供給時における供給量の変動であつたり、あるいは
自動車が道路の穴にはいつて起こされるような外部から
もたらされるトルク変動などである。回転数変動やエン
ジンと車体の相対移動によつて起こされる振動は通常１
〜8Hzの間にあり揺れとして認識される。

ドイツ特許出願P3232725号には自己着火式内燃機関（デ
イーゼル内燃機関）におけるこのような揺れ振動を制振
させる装置が記載されている。この装置の場合目標値発
生回路と噴射ポンプの操作部材との間に閉ループ制御回
路が構成され、それによつて内燃機関の回転数ならびに
操作部材の位置に基づき揺れ振動ができる限り早く減衰
するように内燃機関に供給される燃料の量が調節されて
いる。

このような従来の装置では回路素子のコストが高く、調
節にあたつて非常に多数のパラメータを互いに同調させ
なければならないという欠点がある。その結果従来の装
置は後からこれを既に存在する燃料供給装置に組み込む
ことができないという問題が発生する。

（ハ）目 的 したがつて本発明はこのような従来の欠点を解消するた
めに成されたもので、回路素子の数を減少させ揺れ振動
を良好に減衰できるとともに調節パラメータの数を減少
させることができる自己着火式内燃機関の制御装置を提
供することを目的とする。

（ニ）発明の構成 本発明は、この目的を達成するために、自己着火式内燃
機関の燃料量を定める操作部材を調節する制御装置にお
いて、少なくともアクセルペダル位置と回転数を検出す
るセンサ（10、11）と、操作部材を設定値に調節する閉
ループ制御回路（14）用の前記設定値を形成する手段
（20）と、回転数変動を検出しその回転数変動の大きさ
を示す外乱量を形成する手段（22）とを備え、回転数変
動の大きさに応じた外乱量を前記設定値に重畳させる構
成を採用した。

（ホ）実施例 以下図面に示す実施例にしたがい本発明を詳細に説明す
る。

本実施例では自己着火式内燃機関の燃料供給量を制御す
る制御装置について取り扱う。

第１図は揺れ振動を減衰させる制振装置を接続した燃料
供給装置の原理的な構成が図示されている。符号10で示
すものはアクセルペダル位置センサであり、符号11は回
転数センサを示す。目標値発生回路12はアクセルペダル
位置（α）センサ10と回転数（ｎ）センサ11に接続され
る。また変換器13が回転数センサ11に接続されている。
符号20で示すものは制振装置であり、設定値形成回路2
1、揺れ信号形成回路22ならびに結合点23から構成され
る。その場合設定値形成回路21は目標値発生回路12と、
また揺れ信号形成回路22は変換器13と接続され、一方結
合点23には設定値形成回路21と揺れ信号形成回路22から
の信号が入力される。符号14は燃料供給装置の（閉ルー
プ）制御回路であり、また符号15は内燃機関自体を示
す。結合点23は制御回路14と、また制御回路14は内燃機
関15とそれぞれ接続される。第１図においてアクセルペ
ダル位置センサ10、回転数センサ11、目標値発生回路1
2、制御回路14ならびに内燃機関15により燃料供給量制
御装置の基本的な構成が得られる。その場合目標値発生
回路12はアクセルペダル位置αと内燃機関の回転数ｎに
基づき信号 を形成し、この信号が後段に接続された制御系の目標値
となる。一方制御回路14は制御回路14の出力信号Ｕ_αｉ
をできるだけ早くしかも正確に制御回路14の入力信号Ｕ
_αｓに合わせる働きをする。目標値発生回路12と制御回
路14間に制振装置20が接続される。

制振装置20の設定値形成回路21によつて信号 から信号U_Fが形成され、また揺れ信号形成回路22により
変換器13によつて形成された回転数信号に基づき揺れに
関した外乱量を示す信号U_Sが形成される。これらの信号
U_FとU_Sが結合点23で結合され信号Ｕ_αｓが形成される。

設定値形成回路21と揺れ信号形成回路22の実施例に対し
ては種々のものが考えられるが、いずれの実施例をとつ
てみても第１図に図示した原理的な構成に基づき制振装
置20を既存の燃料供給量制御装置に導入しそれに適合さ
せることが可能である。

目標値発生回路12と変換器13はよく知られた装置であ
り、たとえば目標値発生回路12は入力信号αとｎにした
がつて特性値を格納したメモリなどを介し出力信号 を形成するものであり、一方変換器13はたとえば周波数
電圧変換器で構成される。

制御回路14の実施例が第２図に図示されている。符号30
は調節器、たとえばPID調節器であり、一方符号31は噴
射ポンプの操作部材を示す。結合点32には信号Ｕ_αｓ、
Ｕ_αｉが入力される。この結合点32の出力信号が調節器
30に導かれ、その出力信号が噴射ポンプの操作部材31に
入力される。操作部材31の出力信号、すなわちＵ_αｉは
操作部材の位置を表わす信号となる。調節器30は操作部
材31からのフイードバツク信号を受け、両信号Ｕ_αｉ、
Ｕ_αｓの差が常に零となるように制御されるので、操作
部材31の実際の位置は操作部材に対する目標ないし設定
位置に対応することになる。

第３図には設定値形成回路の実施例が図示されており、
符号40で示すものはPI調節器などで構成されている調節
器であり、また符号41はローパスフイルタなどで構成さ
れる移相器、符号42は結合点をそれぞれ示す。結合点42
には信号 とローパスフイルタ41の出力信号が入力される。結合点
42の出力信号は調節器40に入力され、その出力信号がU_F
となる。ローパスフイルタ41の入力信号として２つの信
号が用いられる。信号Ｕ_αｓがローパスフイルタ41に入
力されると、制振装置20は既に存在する燃料供給量制御
装置に完全に結合することができる。というのはこの場
合信号Ｕ_αｓが制振装置20自身によつて形成されるから
である。それに対して信号Ｕ_αｉをローパスフイルタ41
に入力されると、この信号は外部から制振装置20に供給
しなければならない。したがつてこの場合には燃料供給
量制御装置によつて操作部材の位置を示す信号Ｕ_αｉが
得られる場合に限り制振装置20を燃料供給量制御装置に
導入することが可能である。

信号Ｕ_αｓがフイードバツクされる場合には、後段の制
御回路14に対しＵ_αｓ、Ｕ_αｉ間に偏差が残らないよう
にし、制御回路14のダイナミツク特性がかなり全体の制
御装置によつて決められることに注意しなければならな
い。噴射ポンプ31の操作部材ならびに制振装置の他の実
施例によつてはローパスフイルタ41を省略し、フイード
バツク信号Ｕ_αｓないしＵ_αｉを直接結合点42に導くよ
うにすることもできる。調節器40は信号U_Fを信号 に調節する働きをする。調節器４の設計にあたつては良
好な特性を有すると共に、すなわち信号U_Fが信号 の変動にできるだけ急速にまた正確にしたがうようにさ
せると共に制振装置20の効果を相殺しないように注意し
なければならない。また調節器40にPI動作を持たせず
に、対応する制振装置の特性に合つた他の動作特性を持
たせるようにすることも可能である。制振装置20の構成
ならびにそれに対応して第３図に図示したように設定値
形成回路を構成すると後段の制御回路に入力される設定
値ないし目標値に対し、たとえば制限を求めたりあるい
は不感領域を形成するなどの信号処理が不必要になる。

第４図には揺れ信号を形成する３つの実施例が図示され
ている。符号50で示すものはハイパスフイルタ、51は制
限器、52は不感領域を備えた制限器である。最も簡単な
例としては第４図（ａ）に図示された様にハイパスフイ
ルタ50によつて揺れ信号形成回路22が構成される。この
ハイパスフイルタは揺れ振動を識別しその揺れ振動の大
きさを外乱量を示す信号U_Sとして結合点23に送出する働
きをする。また第４図（ｂ）に図示したように信号U_Sを
制限させることも可能である。その場合ハイパスフイル
タ50の出力信号は制限器51に入力される。また第４図
（ｃ）に図示したように不感領域を備えた制限器52を介
して信号U_Sを得るようにしてもよい。

第４図に図示されたいずれの例を用いるかはそれぞれの
燃料供給量制御装置のタイプ、とりわけ使用される噴射
ポンプの操作部材に関係している。その場合もちろん第
４図に図示したのと別の実施例を用い信号U_Sを形成する
ことも可能である。

第５図には制振装置の他の実施例が図示されている。こ
の制振装置20の設定値形成回路は調節器60から構成さ
れ、また揺れ信号形成回路22は第１のハイパスフイルタ
61、信号処理回路62、第２のハイパスフイルタ63から構
成される。信号 が調節器60に入力され、その出力信号U_Fが結合点23に接
続される。ハイパスフイルタ61、信号処理回路62並びに
ハイパスフイルタ63から構成される直列回路に信号U_Nが
印加され、この直列回路の出力信号は同様に結合点23に
導かれる。結合点23からの出力信号は信号Ｕ_αｓとな
り、これが後段に接続された制御回路14に設定値ないし
目標値として入力される。第５図に図示した制振装置で
は回転数に関係した信号U_Nは２つのハイパスフイルタを
介して後段に接続の制御回路14の設定値ないし目標値に
対する外乱信号として処理される。この場合設定値形成
回路21は調節器60だけから構成され、従つてＵ_αｓない
しＵ_αｉのフイードバツク信号は形成されない。調節器
60は種々の実施例が考えられ、例えばPDT₁調節器により
構成することもできる。また信号処理回路62に対しても
種々の実施例が考えられ、例えば不感領域を設けた制限
器として構成することもできる。第５図に図示した制振
装置20は目標値発生回路12と燃料供給量制御装置の制御
回路14間に接続されるように構成される。その場合第５
図の制振装置の実施例に従い制振装置をすでに存在する
燃料供給量制御装置に合わせるようにすることが可能に
なる。

第１図から第５図に図示した制振装置は特にその構成が
簡単であり好ましいものである。それにより制振装置を
すでに存在する燃料供給量制御装置に合わせる場合、あ
まりパラメータを調節しなくても良いという効果が得ら
れる。調節パラメータの数が少なくなることにより、パ
ラメータを例えば温度、内燃機関の回転数、ギヤ比等に
従つて調節することも可能になる。

また内燃機関を始動させる場合制振装置の効果を制限す
るのが好ましい。これは例えば回転数が所定回転数以下
では信号U_Nを一定の電圧とし、実際の内燃機関の回転数
に無関係にすることによつて行なわれる。内燃機関の始
動時にこのような処置をとるのは例えば変換器13によつ
て行なうことができる。

また揺れ振動を信号 に作用させないようにすることも好ましい。これは例え
ば目標値発生回路12において回転数センサ11によつて得
られた信号をとりあえずローパスフイルタを介して導
き、従つて急速な揺れ振動を平滑化させることによつて
防止することができる。このような平滑化はもちろん信
号U_Nに影響を与えるものであつてはいけない。というの
は後段の揺れ信号形成回路22において急速な揺れ振動に
従つて信号U_Sが形成されるからである。

上述した実施例において各フイルタ41,50,61,63はそれ
ぞれ移相器を用いて構成される。また説明された各種回
路を統合させることもできる。例えば目標値発生回路、
制振装置、制御回路並びに場合によつては他の回路を一
つのユニツトに形成することができる。それによつて操
作がしやすく小型な内燃機関の制御装置が得られる。

上述した制御装置はアナログ技術を介して実現されるだ
けでなく、もちろんマイクロコンピユータを用い対応し
たプログラムを組むことによつても実現できるものであ
る。また上述した装置は燃料供給量制御装置の噴射ポン
プにおける操作部材を制御するだけでなく、内燃機関の
燃焼に関係のある他の量を制御することも可能である。

（ヘ）効 果 以上説明したように、本発明によれば、回転数変動の大
きさを示す外乱量が形成され、その回転数変動の大きさ
に応じた外乱量が燃料量を定める操作部材を調節する閉
ループ制御回路用の設定値に重畳されるので、簡単な構
成で、回転数変動に基づく揺れ振動を良好に減衰させる
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概略構成を示したブロツク図、第
２図は制御回路のさらに詳細な構造を示したブロツク
図、第３図は設定値形成回路のさらに詳細な構成を示し
たブロツク図、第４図（ａ）〜（ｃ）は揺れ信号形成回
路のそれぞれ異なる実施例のさらに詳細な構造を示した
ブロツク図、第５図は本発明の他の実施例の構成を示し
たブロツク図である。 10……アクセルペダル位置センサ 11……回転数センサ、12……目標値発生回路 13……変換器、14……制御回路 15……内燃機関、20……制振装置 21……設定値形成回路、22……揺れ信号形成回路 30……調節器、40……調節器 41……ローパスフイルタ、50……ハイパスフイルタ 51……制限器、60……調節器 61,63……ハイパスフイルタ 62……信号処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴオルフ・ヴエツセル ドイツ連邦共和国7141オーバーリーキシン ゲン・ミユールシユトラーセ 27 (56)参考文献 特開 昭58−187532（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−121827（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−188746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−148645（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−51133（ＪＰ，Ａ)

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自己着火式内燃機関の燃料量を定める操作
   部材を調節する制御装置において、 少なくともアクセルペダル位置と回転数を検出するセン
   サ（10、11）と、 操作部材を設定値に調節する閉ループ制御回路（14）用
   の前記設定値を形成する手段（20）と、 回転数変動を検出しその回転数変動の大きさを示す外乱
   量を形成する手段（22）とを備え、 回転数変動の大きさに応じた外乱量を前記設定値に重畳
   させることを特徴とする自己着火式内燃機関の制御装
   置。
2. 【請求項２】前記設定値を形成する手段は、調節器（4
   0）から構成されており、この調節器には、設定値を形
   成する手段に入力される目標値とフィードバックされた
   設定値とを結合することにより形成される信号が入力さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の制
   御装置。
3. 【請求項３】前記調節器（40）はPI特性を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の制御装置。
4. 【請求項４】前記設定値がフィードバックされる部分に
   移相器（41）が接続されることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の制御装置。
5. 【請求項５】前記移相器（41）はローパスフィルタから
   構成されることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載の制御装置。
6. 【請求項６】前記外乱量が移相器（50）により形成され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の制御
   装置。
7. 【請求項７】前記外乱量が信号処理回路（51、52）に入
   力されることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載
   の制御装置。
8. 【請求項８】前記移相器（50）がハイパスフィルタによ
   り構成されることを特徴とする特許請求の範囲第６項に
   記載の制御装置。
9. 【請求項９】前記信号処理回路（51、52）は少なくとも
   制限機能あるいは不感領域を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第７項に記載の制御装置。
10. 【請求項１０】前記設定値を形成する手段は、調節器
    （60）から構成され、前記外乱量が２つの移相器（61、
    63）並びにその両移相器間に接続された信号処理回路
    （62）によって形成されることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項に記載の制御装置。
11. 【請求項１１】前記調節器（60）はPDT1特性を有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載の制御装
    置。
12. 【請求項１２】前記２つの移相器（61、63）はそれぞれ
    ハイパスフィルタであることを特徴とする特許請求の範
    囲第10項に記載の制御装置。
13. 【請求項１３】前記２つの移相器間に接続される信号処
    理回路（62）は少なくとも制限機能あるいは不感領域を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載の
    制御装置。
14. 【請求項１４】前記各回路（40、41、50、51、52、60、
    61、62、63）の特性は少なくとも内燃機関の温度、回転
    数あるいは設定されたギア比に関係することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項から第13項までのいずれか１項
    に記載の制御装置。
15. 【請求項１５】所定回転数以下では前記設定値に重畳さ
    れる外乱量が一定であることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項から第14項までのいずれか１項に記載の制御装
    置。