JPH076432B2 - 自己点火式内燃機関の噴射開始制御装置 - Google Patents

自己点火式内燃機関の噴射開始制御装置

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JPH076432B2
JPH076432B2 JP58002918A JP291883A JPH076432B2 JP H076432 B2 JPH076432 B2 JP H076432B2 JP 58002918 A JP58002918 A JP 58002918A JP 291883 A JP291883 A JP 291883A JP H076432 B2 JPH076432 B2 JP H076432B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自己点火式内燃機関の噴射開始制御装置、特に
少なくとも噴射開始、クランク軸位置の現在値、負荷及
び温度を検出するセンサと、噴射開始目標値形成回路
と、目標値と現在値の差信号に従つて噴射開始を抑制す
る制御器とを備えた自己点火式内燃機関の噴射開始制御
装置に関する。
自己点火式内燃機関（デイーゼル機関）の噴射開始制御
はオツトー機関の点火時点制御と同様重要な意味を持
つ。噴射開始時期は、出力，走行特性及び排気ガス組成
に重要な影響を与える。噴射開始制御の原理とその効果
はすでに知られて久しい。燃料の価格が上昇しているこ
と並びに排ガス規制が厳しくなつていることを考える
と、噴射開始制御をさらに精密にし、しかも最適化する
ことが重要になつてくる。
ドイツ特許公開公報第26 53 046号（US−SN853669）に
は動作特性量に関係した目標値を形成し、この目標値と
測定された現在値を比較し、両値の差を制御に用いるよ
うにした噴射開始制御装置が記載されている。この装置
の主な特徴は最も早い噴射開始となるその前のクランク
軸上に基準マークが設けられていることであり、この基
準マークに関連して噴射開始現在値と目標値に対するク
ランク軸の増分が計数され信号が制御技術を用いて処理
されている。
しかしこのような従来の装置にはそれぞれ基準マーク用
のセンサと角度増分を検出するセンサが必要となる。で
きるだけ安価に大量生産を行なわなければならないこと
を考えると、このように二つのセンサを用いることは好
ましくない。
従つて本発明の目的は、できるだけ簡単なセンサを用い
て噴射開始制御を行なうことが可能な自己点火式内燃機
関の噴射開始制御装置を提供することを目的とする。
本発明では、この目的を達成するために、噴射開始の目
標値を角度値として設定する手段と、実際の噴射開始時
点を検出する手段と、クランク軸の回転に従って発生す
る基準マークを検出するセンサと、前記実際の噴射開始
時点と基準マーク間の期間を所定の計数周波数で計数す
る計数手段と、前記計数手段の出力信号を噴射開始の現
在値用の角度値に換算する手段と、前記噴射開始の現在
値を噴射開始の目標値と比較する比較手段と、この比較
手段からの偏差信号に従って噴射開始を制御する制御器
とを有する構成を採用した。
このような構成では、噴射開始の現在値は、検出された
実際の噴射開始時点と、クランク軸の回転に従って発生
する基準マークとの間の期間が所定の計数周波数で計数
されて、時間データとして求められるので、高価なクラ
ンク軸の増分を示すパルス発生機構が必要でなく、安価
なセンサ構成とすることができるとともに、計数周波数
を大きくすることにより簡単に検出精度が高められ、故
障が少なく安価で精度の高い噴射開始制御が可能にな
る、という利点が得られる。
好ましい実施例では、計数は誤動作を防止するためにク
ランク軸の角度が所定の範囲になったときのみ可能とな
る。計数周波数は種々の値が考えられ、例えば50〜200K
Hzの範囲で選ばれる。誤動作の場合、異なる噴射開始制
御が行なわれるとともに、場合によって燃料供給量は規
定量の例えば、70％に制限される。
以下添付図面に示す実施例に基いて本発明を詳細に説明
する。
本発明は自己点火式内燃機関の噴射開始を制御する制御
装置に関するものであり、４シリンダの内燃機関の場
合、第１図に図示したような信号特性が得られる。
第1A図には基準マーク信号が図示されており、この信号
はクランク軸が90度回転するごとに現われ、例えばシリ
ンダ（ZYL）の上死点（OT）と同期して現われる。
又第1B図には４シリンダ内燃機関の噴射ノズルに関する
噴射開始信号が図示されている。その場合１番目のシリ
ンダ（ZYL1）の噴射開始信号が図示されている。この信
号はクランク軸が２回転するごとに現われるのでその間
隔は角度にして720度となる。
第1C図には第1B図から得られる信号が図示されており、
その信号は噴射開始から関連するシリンダの上死点まで
続く。αを角度,tを経過時間,nを回転数とすると、 α（ｏ′）＝ｔ（msec）・ｎ（1/min）・６・10-3 の関係を持つ時間と角度の関係が得られる。
本発明によれば、噴射開始信号が発生した時点と次に来
る基準マーク間の時間が計数され、その計数結果が噴射
開始目標値と比較される。例えばノイズ信号が発生して
誤つた計数が行なわれるのをさけるために第1D図に示し
たように計数できる領域が定められる。その信号の幅は
噴射開始信号の全スペクトルを覆い次の基準マークが発
生するまで続く。本実施例の場合、この幅は２つの基準
マーク間の幅に定められる。
第２図には本発明による制御装置の構造がブロツク図と
して図示されている。符号10,11で示すものは基準マー
ク（OT）と噴射開始（SB）を検出するセンサであつて、
その各出力信号はカウンタ12に入力される。その場合基
準マークセンサ10はカウンタ12のストツプ入力端子と、
又噴射開始センサ11はスタート入力端子と接続される。
カウンタ12の計数周波数は入力端子13を介して変化させ
ることができる。その場合例えば計数周波数は温度，ス
タート信号あるいは回転数などの運転パラメータに従っ
て変化させる。これは次の理由による。すなわち、噴射
開始の現在値並びに基準マークの信号は、各燃焼毎に一
回しか現れないので、内燃機関の回転数に従って噴射開
始の現在値とクランク軸の基準マークの時間間隔は相違
する。例えば、内燃機関のスタート時や温度が低い冷間
時には、回転数が僅かなので、上記時間間隔は長くな
り、温度、スタート信号、回転数等の運転パラメータに
従って噴射開始の現在値とクランク軸の基準マークの時
間間隔は相違するので、これを補償するために時間間隔
を計数する計数周波数を変化させている。カウンタ12の
出力は換算回路14と接続され、この換算回路では回転数
入力端子15を介して入力される回転数信号（例えば基準
マークの発生頻度を介して求められる。）を用いてクラ
ンク軸に関連した角度信号が求められる。この換算回路
の後に比較点16,PI制御器（比例及び積分動作を行なう
制御器）17,スイツチ回路18,噴射調節器（図示せず）を
駆動する駆動回路19が接続される。噴射開始目標値は基
本特性信号発生器20を介して回転数（ｎ），負荷（QK）
に従つて求められ、その出力値は補性特性信号発生器21
を介して回転数並びにエンジンの温度（θＭ）に従つて
補正することが可能である。最終的な噴射開始目標信号
は噴射開始の現在値信号と共に比較点16に入力される。
現在値と目標値の偏差は制御器17において処理され噴射
調節器の駆動装置19に入力される。
通常とる位置で図示されているスイツチ18の第２の入力
端子には噴射開始用制御特性信号発生器23からの信号が
入力され、その信号値は回転数並びに負荷に従つて読み
出される。この信号発生器23は各センサ並びに回路から
点線で図示されてスイツチ18に導かれていることからわ
かるように誤動作した場合に有効となる。リード線25は
噴射開始センサが故障した場合を、又リード線26は例え
ば計数信号が誤つている場合のようにカウンタ12の計数
領域が少なすぎた場合を、又リード線27は換算回路14に
エラーが発生した場合をそれぞれ示す。これら３つのリ
ード線25〜27並びに場合によつては他のエラー信号線28
がオア回路29に入力され、そのオア回路の出力信号によ
つてスイツチ18の切り換え位置が定められる。
次に第２図に図示した噴射開始制御装置の動作を説明す
る。
第1B図に示した噴射開始信号が現われるとカウンタ12は
入力端子13を介して制御される周波数により基準マーク
ガ発生するまで計数を開始する。第1C図に図示された信
号期間に対応する計数結果は続いて換算回路によつてク
ランク軸角度信号に変換される。それにより噴射開始の
角度位置が与えられ、この角度位置は特性信号発生器2
0,21によつて形成される目標値と比較される。両特性信
号発生器20,21は別体として構成される。というのは技
術的にみて多次元の特性信号発生器は三次元の特性信号
発生器でその出力値を組み合わせたものより複雑であり
高価なものとなつてしまうからである。
後段のPI制御器17では制御偏差が可能な限り０となるよ
うに制御され、噴射調節器を駆動する駆動信号がスイツ
チ18を介して得られる。
エラーが発生した場合、非常運転が維持できるように最
適ではないにしても制御特性器23において異なる噴射開
始制御が行われる。誤動作の場合、第２図によれば制限
回路30により燃料供給料の制限が行われる。この制限回
路30によつてエラーが発生した場合、燃料供給量制御信
号QKは元の必要量の70％に減少され非常走行運転ができ
るようにされる。
多様な制御が可能なことからコンピユータを用いた制御
が行われているが、次にその方法を説明する。
第３図には、コンピユータユニツト35,メモリ36入力カ
ウンタ37,出力カウンタ38並びにデータアドレスバス39
を備えたコンピユータ装置が概略図示されている。入力
カウンタ37のスタート，ストツプ入力端子40,41の前段
には噴射開始センサ並びに基準マークセンサからの出力
信号を受けるパルス形成回路42,43が接続される。コン
ピユータユニツト35にはデータアドレスバス39の他にパ
ルス形成回路43から信号線44が導かれる。又、入力線45
からは他の種々の制御信号が入力される。出力カウンタ
38の出力には最終段46が接続され、この最終段46はさら
に噴射調節器47と接続される。
第4A図には噴射開始制御の流れが図示されている。
割り込み50に続いて回転数読み込み命令51が実行され
る。続いてパルスカウンタがデクレメントされ（52）こ
の計数状態が０ならば（53）このカウンタはシリンダ数
の２倍にセツトされる。これは720゜のクランク軸角度
に現われる基準マークの数あるいは２つの噴射開始パル
スが発生する間の基準マークの数に対応する（54）。続
いて噴射開始用（SB）カウンタが読み込まれ（55）、次
に０になつたか否かが判断される（56）。０の場合はエ
ンジンブレーキなどのような減速運転や噴射開始センサ
が故障している場合のように噴射開始パルスが現れない
場合に発生する。その場合には減速フラツグがセツトさ
れる（57）。他の場合には第２図の換算回路14により噴
射開始時間が角度に換算される（58）。換算の結果角度
が所定の値以下の場合は、その角度が記憶される（6
0）。他の場合には同様に減速フラツグがセツトされる
（61）。60,61のブロツクの後には始動か否かを判断す
るブロツク62が接続される。始動時には例えば50KHzの
計数周波数（第２図のカウンタ12）で処理され、一方始
動時以外は例えば200KHzの計数周波数で処理される。続
いてリターン65が行われ、通常の動作プログラムに移
る。始動時と通常運転時で計数周波数を違えたのは回転
数の差が大きいため、計数領域をあまりに多く選択しな
くてもよいようにし柔軟性を持たせるためである。
第4B図には第２図装置の制限回路30の動作が示されてい
るリセツト（70）及び初期化（71）に続いて噴射開始制
御が行われるような計算が行われ（72）、続いて噴射調
節器に信号が出力される（73）。続いて必要な噴射量QK
が計算され（74）減速フラツグ（57,61）がセツトされ
ているかどうか、すなわち減速運転かあるいは誤動作か
が調べられる（75）。フラツグがセツトされている場合
には燃料は規定量の70％に制限され（76）この値あるい
減速フラツグがセツトされていない場合には全量QKが出
力される（77）。噴射開始及び噴射量の計算は継続して
繰り返される。
すでに説明したように、本発明による制御装置ではセン
サの構造が簡単になるという特徴があり、さらに第２図
のカウンタ12のスタート、ストツプ制御によりノイズパ
ルスが入つてきてもそれを確実に無効にすることができ
る。
第２図の装置では比較点16において角度の比較が行われ
たが、原理的には純粋に時間の比較を行うこともでき、
その場合には換算回路14を省略することができる。比較
値の選択はそれぞれ異なる目的に従つて決められ具体的
な事例に合わせて調節される。
【図面の簡単な説明】
第1A図から第1D図は本発明装置の原理の説明するパルス
波形図、第２図は全体の構成を説明するブロツク図、第
３図はコンピユータを用いた場合の構成を示すブロツク
図、第4A図及び第4B図は第３図装置の動作を説明する流
れ図である。 10……基準マークセンサ、11……噴射開始センサ 12……カウンタ、17……制御器 18……スイツチ、19……駆動装置 20,21,23……特性信号発生器 30……制限回路、35……コンピユータユニツト 36……メモリ、37……入力カウンタ 38……出力カウンタ、42,43……パルス形成回路 46……最終段、47……噴射調節器

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】噴射開始の目標値を角度値として設定する
    手段（20、21）と、 実際の噴射開始時点を検出する手段（11）と、 クランク軸の回転に従って発生する基準マークを検出す
    るセンサ（10）と、 前記実際の噴射開始時点と基準マーク間の期間を所定の
    計数周波数で計数する計数手段（12）と、 前記計数手段（12）の出力信号を噴射開始の現在値用の
    角度値に換算する手段（14）と、 前記噴射開始の現在値を噴射開始の目標値と比較する比
    較手段（16）と、 この比較手段（16）からの偏差信号に従って噴射開始を
    制御する制御器（17）とを有することを特徴とする自己
    点火式内燃機関の噴射開始制御装置。
  2. 【請求項２】前記計数周波数を運転パラメータに従って
    変化させることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載の自己点火式内燃機関の噴射開始制御装置。
  3. 【請求項３】前記運転パラメータが温度であることを特
    徴とする特許請求の範囲第２項に記載の自己点火式内燃
    機関の噴射開始制御装置。
  4. 【請求項４】前記運転パラメータがスタート信号である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の自己点
    火式内燃機関の噴射開始制御装置。
  5. 【請求項５】前記運転パラメータが回転数であることを
    特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の自己点火式内
    燃機関の噴射開始制御装置。
  6. 【請求項６】前記計数周波数が50〜200KHzの範囲にある
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５項まで
    のいずれか１項に記載の自己点火式内燃機関の噴射開始
    制御装置。
  7. 【請求項７】誤動作の場合噴射開始制御を他の系統の噴
    射開始に切り替えることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項から第６項までのいずれか１項に記載の自己点火式
    内燃機関の噴射開始制御装置。
  8. 【請求項８】噴射開始の目標値を特性信号発生器（20、
    21）から求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    から第７項までのいずれか１項に記載の自己点火式内燃
    機関の噴射開始制御装置。
  9. 【請求項９】クランク軸が所定の角度範囲にあるときの
    み計数を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項
    から第８項までのいずれか１項に記載の自己点火式内燃
    機関の噴射開始制御装置。
  10. 【請求項１０】誤動作の場合燃料供給量を約70％に制限
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項から第９項
    までのいずれか１項に記載の自己点火式内燃機関の噴射
    開始制御装置。
JP58002918A 1982-01-27 1983-01-13 自己点火式内燃機関の噴射開始制御装置 Expired - Lifetime JPH076432B2 (ja)

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DE3202614.5 1982-01-27

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JPS58133444A JPS58133444A (ja) 1983-08-09
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