JPH08218924A - 内燃機関を安定動作に制御する方法及び装置 - Google Patents

内燃機関を安定動作に制御する方法及び装置

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JPH08218924A JP7329004A JP32900495A JPH08218924A JP H08218924 A JPH08218924 A JP H08218924A JP 7329004 A JP7329004 A JP 7329004A JP 32900495 A JP32900495 A JP 32900495A JP H08218924 A JPH08218924 A JP H08218924A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関を安定動作に制御する方法及び装置
においてシリンダをより一層均等に制御できるように改
善を行うこと。 【構成】 回転数信号を少なくとも２つのフィルタ手段
によって異なる周波数でフィルタリング可能にし、フィ
ルタリングされた回転数信号から少なくとも２つの周波
数固有の安定動作実際値と、安定動作目標値と、固有周
波数の制御偏差を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転数センサによ
って回転数信号が形成され、該回転数信号はセグメント
パルスを含み、２つのセグメントパルスによって１つの
セグメントが規定され、内燃機関の各シリンダに制御偏
差と制御器が対応付けされており、各制御器は対応付け
られた制御偏差からシリンダ固有の調整値を設定する、
内燃機関を安定動作に制御する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の内燃機関を安定動作に制御する
方法及び装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３
３６０２８号公報（米国特許第４６８８５３５号明細
書）から公知である。この公報では内燃機関を安定動作
に制御するための方法及び装置が開示されている。この
公報の装置では内燃機関の各シリンダに１つの制御部が
割当てられている。この制御部は対応付けられた制御偏
差に依存して、所属するシリンダ毎に調整特性量を形成
する。制御偏差は、個々のシリンダに対応付けられる実
際値と目標値から得られる。実際値としては２つの燃焼
サイクルの間の時間間隔かないしはセグメントホイール
によって規定されるセグメントの持続時間が用いられ
る。目標値は全ての実際値に亘る平均値形成によって得
られる。このような安定動作制御によっては必ずしも全
ての車両で満足のできる結果が得られるわけではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べたような形式の安定動作に制御する方法及び装置
において、シリンダをより一層均等に制御できるように
改善を行うことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記課題
は、回転数信号を少なくとも２つのフィルタ手段によっ
て異なる周波数でフィルタリングし、フィルタリングさ
れた回転数信号から少なくとも２つの周波数固有の安定
動作実際値と、安定動作目標値と、周波数固有の制御偏
差が検出可能であるようにして解決される。
【０００５】また上記課題は本発明により、少なくとも
２つのフィルタ手段が設けられており、該フィルタ手段
は回転数信号を異なる周波数でフィルタリングし、フィ
ルタリングされた回転数信号から少なくとも２つの周波
数固有の安定動作実際値と、１つの安定動作目標値と、
周波数固有の制御偏差とを検出する手段が設けるように
構成されて解決される。
【０００６】本発明による方法及び装置によれば、シリ
ンダを格段に均等に制御することができる。本発明の別
の有利な構成例及び実施例は従属請求項に記載される。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例を図面に基づ
き詳細に説明する。
【０００８】以下では本発明による装置を自己着火式内
燃機関の例で説明する。しかしながら本発明は自己着火
式の内燃機関に限定されるものではない。本発明はその
他の方式の内燃機関にも適用可能である。この場合は相
応する構成部材が変更される。例えば火花点火式内燃機
関においてはスロットル弁が制御ロッドに取って代わ
る。
【０００９】図１には出力を決定する調整機構が符号１
００で示されている。この調整機構の入力側には加算点
１０２の出力信号ＱＫが供給される。この加算点１０２
の一方の入力側にはパラメータ設定部１１０の出力信号
ＱＫＦが供給され、他方の入力側には第２のスイッチ１
６０の出力信号ＱＫＬが供給される。このパラメータ設
定部はアクセルペダル位置検出器１１５の出力信号と場
合によっては別のセンサ１１８からの出力信号を処理す
る。このパラメータ設定部１１０はさらに制御部１３６
に量信号ＱＫＦと、さらにここでは詳細には示されてい
ない別のパラメータを送出する。
【００１０】調整機構１００は、図には示されていない
内燃機関の出力を決定する。ディーゼル機関では通常は
出力を決定する調整機構として制御ロッドないし調整レ
バーが使用される。火花点火式内燃機関の場合では有利
にはスロットル弁が出力を決定する調整部材として用い
られる。しかしながら他の特性量、例えば点火時期又は
燃料噴射時間を相応に制御することも可能である。
【００１１】有利には内燃機関のクランク軸ないしカム
軸にセグメントホイール１２０が配設される。このセグ
メントホイールは気筒数に相応する少なくとも１つのマ
ーキング数を有している。このセグメントホイールはセ
ンサ１２５によって走査される。このセンサは信号ＴＳ
を送出する。この信号ＴＳはセグメントパルスのシーケ
ンスからなる。それぞれ２つのセグメントパルスは１つ
のセグメントを規定する。有利には２つの燃料噴射ない
し２つの燃焼サイクルの間の間隔が２つのセグメントに
分割される。この信号ないしそこから導出される信号は
制御部１３６，同期化部１３０並びに制御偏差計算部１
３２に供給される。
【００１２】加算点１４０の制御偏差計算部１３２の出
力信号Ｌは、第１のスイッチ手段１４５に供給される。
このスイッチ１４５が閉じている場合には信号は同期装
置１５０に達する。この同期装置は加算点１４０の出力
信号を、個々のシリンダに割当てられた制御器１７１，
１７２，１７３，１７４に送出する。
【００１３】わかりやすくするために図ではシリンダ
１，２，３と６に割当てられる素子のみが示されてい
る。制御器１７１〜１７４は、それらに割当てられるリ
ミッタ１８１，１８２，１８３，１８６に、相応のシリ
ンダに対応付けられるパラメータ信号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４を供給する。さらにこれらの制御器からの出力
信号は加算点１７９において結合され、増幅器１７６に
送出される。この増幅器１７６は、個々の制御器に相応
の信号を送出する。
【００１４】第２の同期装置１５５は個々のパラメータ
信号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４から１つの安定動作補正パ
ラメータ信号ＱＫＬを形成する。この補正パラメータ信
号ＱＫＬは第２のスイッチ１６０を介して加算点１０２
に達する。この加算点１０２においてこの補正パラメー
タ信号ＱＫＬはパラメータ設定部１１０の出力信号と結
合される。
【００１５】制御部１３６は第１のスイッチ１４５と第
２のスイッチ１６０に相応の制御開始信号を送出する。
同期部１３０は第１の同期ユニット１５０と第２の同期
ユニット１５５に相応の制御開始信号を送出する。
【００１６】図示の実施例は６気筒内燃機関である。し
かしながら本発明は有利にはさらにそれ以外の気筒数の
内燃機関にも適用することが可能である。この場合はセ
グメントホイール上のセグメントの数と制御器及びリミ
ッタの数を相応に適合させる必要がある。
【００１７】図２には制御偏差計算部１３２が詳細に示
されている。既に図１中でも示された素子には図２でも
同じ符号が付されている。センサ１２５の出力信号は、
第１のフィルタ２１０と、第２のフィルタ２２０と、第
３のフィルタ２３０に供給される。第１のフィルタ２１
０の出力信号は第１の目標値検出部２１２と第１の実際
値検出部２１４に送出される。第２のフィルタ２２０の
出力信号は第２の目標値検出部２２２と第２の実際値検
出部２２４に送出される。第３のフィルタ２３０の出力
信号は第３の目標値検出部２３２と第３の実際値検出部
２３４に送出される。
【００１８】第１の目標値検出部２１２の出力信号ＮＷ
Ｓは正の極性を持ち、第１の実際値検出部２１４の出力
信号ＮＷＩは負の極性を持って結合点２１６に達する。
それに続く結合点２１８では結合点２１６の出力信号が
重み付け係数ＦＮＷと結合される。そのように重み付け
された第１の制御偏差ＮＷＬは加算点２４０に達し、そ
こからブロック１４５へ送出される。
【００１９】第２の目標値検出部２２２の出力信号ＫＷ
Ｓは正の極性を持ち、第２の実際値検出部２２４の出力
信号ＫＷＩは負の極性を持って結合点２２６に達する。
それに続く結合点２２９では結合点２２６からの出力信
号が重み付け係数ＦＫＷと結合される。そのように重み
付けされた第２の制御偏差ＫＷＬは加算点２４０に達す
る。
【００２０】第３の目標値検出部２３２の出力信号ＺＳ
は、正の極性を持ち、第３の実際値検出部２３４の出力
信号ＺＩは負の極性を持って結合点２３６に達する。そ
れに続く結合点２３８では結合点２３６からの出力信号
が重み付け係数ＦＺと結合される。そのように重み付け
された第１の制御偏差ＺＬは加算点２４０に達する。
【００２１】加算点２４０の出力側からは制御偏差Ｌが
得られる。これは安定動作制御器に転送される。
【００２２】結合点２１８，２２８，２３８は、本発明
による有利な構成例である。選択的に次のようなことも
可能である。すなわち前記係数ＦＮＷ，ＦＫＷ又はＦＺ
を何か別の方法で、例えばフィルタ２１０，２２０また
は２３０において考慮するかないしは考慮しないように
することも可能である。
【００２３】第３のフィルタ２３０並びに第３の目標値
検出部及び第３の実際値検出部は、所定の気筒数の内燃
機関の場合にのみ必要となる。例えば６気筒内燃機関の
場合に必要となる。
【００２４】４気筒内燃機関の場合ではフィルタ２１０
と２２０で十分である。その他の気筒数の場合にはさら
に別のフィルタを設けてもあるいは省いてもよい。
【００２５】図示の６気筒内燃機関の実施形態ではフィ
ルタ２１０，２２０及び２３０は帯域フィルタである。
それらの中央周波数はフィルタ２１０の場合はカム軸周
波数で、フィルタ２２０の場合はクランク軸周波数で、
フィルタ２３０の場合は点火周波数の１／２の周波数で
ある。
【００２６】その他の気筒数においては場合によって別
の帯域フィルタが設けられる。例えば４気筒又は５気筒
内燃機関の場合、カム軸周波数を有する帯域フィルタ
と、カム軸周波数の２倍の周波数（これはクランク軸周
波数に相応する）を有する帯域フィルタが設けられる。
【００２７】（２×Ｌ）個の気筒を有する内燃機関にお
いては（この場合の符号Ｌは自然数である）Ｌ個の帯域
フィルタが設けられ、その平均周波数はカム軸周波数の
整数倍である。
【００２８】帯域フィルタ２１０，２２０，２３０を用
いることにより回転数信号はスペクトル成分に分離され
る。各スペクトル成分毎に第１、第２及び第３の実際値
形成器と第１、第２、第３の目標値形成器は、周波数固
有の目標値と実際値を求める。これらの目標値と実際値
の計算は有利には個々のスペクトル成分毎に区別して行
われる。
【００２９】安定動作制御の機能に対しては、回転数応
答と、起因するシリンダとの対応付けが重要である。こ
れには多かれ少なかれ相応の燃料量も含まれるべきであ
る。対応関係は周波数応答特性から求めることができ
る。周波数応答特性においては燃料量と回転数との間の
位相変位が重要である。この位相変位からは１つ又は複
数のセグメント（このセグメントに対して応答が生ず
る）を直接算出することができる。これらのセグメント
は実際値の形成のために評価されなければならない。
【００３０】着目する周波数毎に１つ又は複数のセグメ
ント（このセグメントには燃料噴射に続く応答が生じ
る）が明らかになる。これらのセグメントは通常は周波
数毎に異なる。従来技術による装置の場合では、妥協が
見つけだされなければならない。すなわち実際値形成の
ためのセグメント選択の際には妥協が含まれる。これは
従来技術においては補償すべき周波数毎に一義的なセグ
メント選択が行われなければならないことを意味する
（例えば調量後の第１及び第２セグメントの選択）。
【００３１】妥協が不可能な場合もある。これは例えば
応答の生じる個々の周波数成分のセグメントが相互に離
れて存在している場合である。セグメント選択が周波数
固有に行われる本発明の手段によればそのような妥協は
もはや必要ない。
【００３２】帯域フィルタ２１０，２２０，２３０を用
いることにより、回転数信号は個々の周波数毎に分けら
れる。各周波数毎に第１の実際値設定部２１４と、第２
の実際値設定部２２４と、第３の実際値設定部２３４は
周波数固有の実際値を算出する。相応に、各周波数毎に
第１の目標値設定部２１２と、第２の目標値設定部２２
０と、第３の目標値設定部２３２を用いて周波数固有の
目標値を算出してもよい。
【００３３】有利にはセグメント選択は周波数固有に行
われる。これは個々の周波数毎に異なるセグメントが実
際値形成のために及び／又は目標値形成のために用いら
れることを意味する。結合点２１６，２２６，２３６に
おいては周波数固有の制御偏差が求められる。
【００３４】有利には、これらの周波数固有の制御偏差
は周波数固有の重み付け係数ＮＷ，ＦＫＷ，ＦＺを用い
て周波数固有に重み付け可能である。特に有利にはこれ
らの重み付け係数ＮＷ，ＦＫＷ，ＦＺは、閉ループ制御
の増幅が全ての周波数に対して均等に設定されるように
選択される。それにより制御器パラメータの適合が固有
の周波数毎に達成される。
【００３５】位相変位（これに応じてセグメント選択が
行われるべきである）が、選択された変速段に依存して
いることは公知である。本発明によればセグメント選択
は、選択された変速段に依存して行われる。これは安定
動作制御が選択された変速段においても安定して動作す
る利点を有する。
【００３６】回転数の増加に伴ってカム軸周波数と、ク
ランク軸周波数と、１／２の点火周波数は変化するのに
対して、周波数応答特性は不変のままである。回転数に
依存してセグメントを選択することによって、安定動作
制御がアイドリング回転数を上回る回転数においても安
定して動作することが達成される。
【００３７】さらに振幅応答特性ないし区間増幅（振幅
比）は変速段の位置と回転数に依存する。変速段の位置
及び／又は回転数に依存した増幅率ＦＮＷ，ＦＫＷ，Ｆ
Ｚ／２の設定によってシリンダの同等化が全ての動作領
域、特に全ての回転数領域において可能となる。
【００３８】それにより有害物質の放出や快適性が著し
く向上する。
【００３９】そのように重み付けされるかないしは重み
付けされない制御偏差ＮＷＬ，ＫＷＬ，ＺＬは結合点２
４０において加算され、制御器に供給される。制御器は
図１に示された制御器に相応する。
【００４０】本発明による手段を用いれば、セグメント
の選択が任意の多数のセグメントに亘って適用可能とな
る。例えばカム軸変動がクランク軸変動よりも大きな周
期を有するならば、カム軸変動は複数のセグメントにお
いても監視可能である。
【００４１】帯域フィルタ２１０，２２０，２３０から
の振幅は評価可能であり、場合によっては重み付け係数
でもって加算可能である。この重み付けされ加算される
帯域フィルタの振幅の値が大きければ大きいほど安定動
作状態は悪化している。この値は安定動作尺度量として
も表わすことができ、様々な判断に利用することができ
る。
【００４２】特に有利には、安定動作尺度量が閾値を上
回った場合には安定動作制御が完全に中断される。これ
は図１中のスイッチ１４５が開かれることを意味する。
これにより、位相位置の変化によって制御回路が不安定
になる（これは振動にもつながる）ことが回避される。
【００４３】さらに有利には、変化した位相位置を補償
するために、閾値を外れるとセグメントの選択が変更さ
れる。
【００４４】特に有利には、位相位置における差が大き
い場合にも制御性が得られる。制御偏差を周波数固有に
形成することによって、制御区間特性の変化（例えばポ
ンプ内の変化、製造許容偏差又はドライブトレーンにお
ける摩耗等による）に対する安定動作制御器の頑強性が
高められる。
【００４５】セグメントホイール１２０を走査するセン
サ１２５の代わりに、インクリメントホイール（これは
回転数走査のより高い分解能を可能にする）を走査する
センサを用いてもよい。そのようなインクリメントホイ
ールは有利には電磁弁を制御するポンプのもとで使用さ
れる。そのようなインクリメントホイールにおいてはア
ンチエリアシングフィルタを用いてもよい。それによっ
ては高周波回転数成分のみが瀘波除去される。セグメン
トホイールは歯ないしは異なる歯間隔を計数することに
よってシミュレートできる。この実施例では個々のイン
クリメントパルスがセグメントパルスとして使用され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置のブロック回路図である。
【図２】本発明による目標値形成と実際値形成の詳細な
ブロックダイヤグラムである。
【符号の説明】
１００ 調整機構 １０２ 加算点 １１０ パラメータ設定部 １１５ アクセルペダル位置検出器 １２０ セグメントホイール １２５ センサ １３０ 同期部 １３２ 制御偏差計算部 １３６ 制御部 １４５ 第１のスイッチ １５５ 第２の同期装置 １６０ 第２のスイッチ １７１〜１７４ 制御器 ２１０ 第１のフィルタ ２２０ 第２のフィルタ ２３０ 第３のフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター ルップ ドイツ連邦共和国 レムスエック ドゥル ラッハー ヴェーク ２ (72)発明者 リューディガー フェールマン ドイツ連邦共和国 レオンベルク ホフマ ンシュトラーセ 189 (72)発明者 ウヴェ マイエンベルク ドイツ連邦共和国 シュツットガルト フ ァルベンヘンネンシュトラーセ ９ (72)発明者 フランク アイヒホルン ドイツ連邦共和国 フェルバッハ ツェッ ペリンシュトラーセ 46

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転数センサによって回転数信号が形成
    され、該回転数信号はセグメントパルスを含み、２つの
    セグメントパルスによって１つのセグメントが規定さ
    れ、 内燃機関の各シリンダに制御偏差と制御器が対応付けさ
    れており、 各制御器は対応付けられた制御偏差からシリンダ固有の
    調整値を設定する、内燃機関を安定動作に制御する方法
    において、 回転数信号を少なくとも２つのフィルタ手段によって異
    なる周波数でフィルタリングし、 フィルタリングされた回転数信号から少なくとも２つの
    周波数固有の安定動作実際値と、安定動作目標値と、周
    波数固有の制御偏差が検出可能であることを特徴とす
    る、内燃機関を安定動作に制御する方法。
  2. 【請求項２】 周波数固有の特性量を形成するために回
    転数センサの出力信号を少なくとも２つの帯域フィルタ
    を用いてフィルタリングし、前記２つの帯域フィルタは
    中央周波数に設定可能である、請求項１記載の内燃機関
    を安定動作に制御する方法。
  3. 【請求項３】 前記周波数はカム軸周波数の整数倍であ
    る、請求項１又は２記載の内燃機関を安定動作に制御す
    る方法。
  4. 【請求項４】 各周波数毎に安定動作実際値及び／又は
    安定動作目標値を異ならせて設定する、請求項１〜３い
    ずれか１項記載の内燃機関を安定動作に制御する方法。
  5. 【請求項５】 各周波数毎に、異なるセグメントを安定
    動作実際値の検出に利用する、請求項１から４いずれか
    １項記載の内燃機関を安定動作に制御する方法。
  6. 【請求項６】 選択された変速段及び／又は回転数に依
    存して、異なるセグメントを安定動作実際値の検出に利
    用する、請求項１〜５いずれか１項記載の内燃機関を安
    定動作に制御する方法。
  7. 【請求項７】 各周波数毎に、制御偏差を異ならせて重
    み付け及び／又は加算する、請求項1〜6いずれか１項記
    載の内燃機関を安定動作に制御する方法。
  8. 【請求項８】 選択された変速段及び／又は回転数に依
    存して、制御偏差を異ならせて重み付け及び／又は加算
    する、請求項１〜７いずれか１項記載の内燃機関を安定
    動作に制御する方法。
  9. 【請求項９】 帯域フィルタの出力特性量の重み付けさ
    れた及び／又は加算された振幅に依存して、安定動作制
    御が遮断可能であり、及び／又は種々異なるセグメント
    を安定動作実際値及び／又は安定動作目標値の検出のた
    めに利用する、請求項１〜８いずれか１項記載の内燃機
    関を安定動作に制御する方法。
  10. 【請求項１０】 回転数センサによって回転数信号が形
    成され、該回転数信号にはセグメントパルスが含まれ、
    ２つのセグメントパルスは１つのセグメントを規定し、 内燃機関の各シリンダに制御偏差と制御器が対応付けさ
    れており、各制御器は対応付けされた制御偏差からシリ
    ンダ固有の調整値を設定する、内燃機関を安定動作に制
    御する装置において、 少なくとも２つのフィルタ手段が設けられており、該フ
    ィルタ手段は回転数信号を異なる周波数でフィルタリン
    グし、 フィルタリングされた回転数信号から少なくとも２つの
    周波数固有の安定動作実際値と、１つの安定動作目標値
    と、周波数固有の制御偏差とを検出する手段が設けられ
    ていることを特徴とする内燃機関を安定動作に制御する
    装置。
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