JPS59110846A - 内燃機関の測定センサからの信号を処理する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ）技術分野 本発明は内燃機関の測定センサからの信号を処理する方
法及び装置に係わシ、更に詳細には内燃機関の駆動状態
を示す量を測定し、その測定量に関係した、形状に特徴
のちる信号を時系列的に発生させる測定センサを有し、
その測定センサからの信号を処理して他の測定量を得る
内燃機関の測定センサからの信号を処理する方法及び装
置に関する。

口）従来技術 （３） 内燃機関の駆動状態を特徴づけたり最適な駆動特性を得
るだめの制御に必要な重要な量は内燃機関に供給される
燃料の量である。直接噴射を行なう内燃機関の場合には
燃料パイプ内の圧力がわかっている場合噴射弁の開放時
間を介して供給される燃料の量を定めることができる。

又噴射期間を定める具体的な方法はニードル弁のストロ
ークないしは速度をセンサを介して検出する方法である
。

例えばドイツ特許公開公報第３０３２３８１号には噴射
期間信号を用いて噴射開始、噴射量あるいは排気再循環
率等の量を制御する電子制御装置が開示されている。例
えば測定センサとしてニードル移動量センサが用いられ
ており、同センサでは噴射ノズルのニードル弁の移動に
よυインダクタンス（コイル）を介して電気信号が得ら
れている。

同公報の第４図に図示されているようにコイルが電源に
接続されており、出力信号を処理するために一回あるい
は複数回微分されて端部の立上シを良くシ、続いてその
処理された信号が比較スイッチに供給されている。

（４） 更に従来の装置ではニードル移動量からの出力信号が回
転数に関係して変化することにより噴射開始及び噴射終
了時期を定める場合、場合によってはエラーが極めて大
きくなるという欠点があることが判明した。更にニード
ル移動量センサからの出力信号（（は通常噴射弁の開閉
に伴うニードル弁の複雑な移動から生じる高周波のノイ
ズ信号が一部大きな振幅を伴って重畳されている。又ニ
ードル移動量センサからの信号がバラつくことによシそ
の毎に異なる出力信号が発生するので、比較スイッチの
しきい値を個々に設定しなければならないという欠点が
ある。

ハ）目　的 従って本発明はこのような従来の欠点を除去するために
成されたもので、噴射期間を定める場合ノイズ信号に無
関係に正確な信号処理をして正確な噴射期間を定めるこ
とができる内燃機関の測定センサからの信号を処理する
方法及び装置を提供することを目的とする。

実施例 以下図面に示す実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。

第１図（ａ）で符号１０で示すものはニードル移動量セ
ンサであシ、例えばディーゼル内燃機関に用いられる。

このニードル移動量センサ１ｏは電源１１並びにニード
ルの移動によって変化するインダクタンス（コイル）１
２の直列接続から構成されている。第１図（ｂ）にはイ
ンダクタンス１２を介して得られる出力信号ＵＡが時間
ｔに対して図示されている。噴射ノズルが開放する場合
ニードル弁の移動によりインダクタンスが変化してニー
ドル移動量センサ１０の出力電圧は正のピーク値介十に
上昇する。この正のピーク電圧は開放過程におけるニー
ドルの最大速度に対応する。

続いて移動方向と反対方向の圧縮ばねによる付勢力が移
動に伴って大きくなるのでニードル弁は減速され、その
結果出力電圧０人は小さな値に減少する。噴射ノズルが
閉じる場合にはニードル弁は逆方向に移動し、インダク
タンス１２に発生する電圧は負の値をとる。ニードル弁
が下方方向に移動する間機械的な振動によりノイズ信号
を発生し、このノイズ信号が本来の信号に重畳される。

出力電圧ＵＡが負のピーク＠合一から急に上昇するのは
噴射終了時ｔＥにおいてニードル弁が急激に制動がかけ
られるからである。続いて発生する減衰振動はニードル
弁がチャタリングを起こすことによって発生する。

実験によれば噴射開始時点ｔＲを正のピーク電圧値の百
分率として定義するのが好ましいのが判明している。一
方噴射終了時点ｔＰ、は出力電圧が２番目に零点を通過
する時点によって定められる。又この信号波形で特徴的
なことはこのピーク値合−は常に正のピーク値合＋よ郵
も大きな値をとるということである。

続いてこのような信号を処理する方法並びにそれに関連
した回路装置を第２図のブロック図を参照して説明する
。

第２図において第１図（ａ）で図示したニードル移動量
センサ１０は第１の比較スイッチ（コンパレータ）１３
、正のピーク電圧メモリ１４並びに第２の比較スイッチ
（コンパレータ）１５とそれぞれ接続される。比較スイ
ッチ１３の出力は単安定マルチバイブレータ１６を介し
てフリップ７０ツブ１７に接続される。又正のピーク電
圧メモ１月４の出力信号はインバータ１８並びに放電ユ
ニット１９に供給される。インバータ１８にょシ第２の
比較スイッチ１５に対するしきい値が得られ、この比較
スイッチ１５によって７リツプフロツプ１７が制御され
る。単安定マルチバイブレータ２ｏは回転数に比例した
パルス列を発生し、この単安定マルチバイブレータは放
電ユニット１９並びに点線で図示した積分器２１に接続
される。放電ユニット１９並びに積分器２１の出力信号
は比較スイッチ１３に供給される。フリップフロツプ１
７の出力には噴射期間に関する情報が得られ、この噴射
期間に関する情報は燃料供給量を制御する装置、排気再
循環率を制御する装置、アイドリンクを制御する装置等
の制御装置に供給されたり、あるいは瞬間的な燃料消費
量を表示する表示装置に用いられる。

正のピーク電圧１４並びに放電ユニット１９の簡単な構
成例が第３図に図示されている。同図においてダイオー
ド２２はコンデンサ２３を介してアースに接続される。

このコンデンサ２３には抵抗２４が並列に接続され、そ
の場合この並列回路は例えば回転数信号によって駆動さ
れるスイッチ２５を介して遮断される。

第３図において最初にコンデンサ２３が放電された場合
、ダイオード２２のアノードに正の入力信号が印加され
ると、ダイオード２２が導通する。

それによりダイオード２２を介してコンデンサ２３に充
電電流が流れる。入力信号が再び小さな値あるいは零の
値に減少すると、ダイオード２２は遮断され、コンデン
サ２３に充電された電荷はスイッチ２５が開放していて
素子が理想的である場合には一定に保持される。一方コ
ンデンサ２３の放電はスイッチ２５を操作することによ
り行なわれる。放電の度合は抵抗２４の値並びにスイッ
チ２５の閉じる時間によって定められる。この実施例の
場合スイッチ２５は回転数に関係した信号にょって動作
される。しかし放電を他の駆動量、例えば温度、排気ガ
ス値あるいは圧力等のパラメータによって制御すること
も可能である。

次に第２図に図示した回路の動作を第４図の信号波形図
を参照して説明する。第４図において縦軸の電圧信号Ｈ
の下に付された数字は第２図のブロックの数字に対応し
ている。又第４図の横軸は時間が単位に選ばれている。

ニードル移動量センサ１０の出力電圧Ｕ１ｏは回転数が
一定の場合第４図（ａ）に図示されたような形状となる
。第４図（ａ）に誇張して図示されたようにこの信号波
形は噴射毎に少し変化する。又回転数が変化する場合に
は信号の時間間隔だけでなくその振幅も変化する。

第４図（ｂ）には正のピーク電圧値メモリ１４の反転信
号ＵＩ８が図示されておシ、それによって比較スイッチ
１５のしきい値が定められる。電圧Ｕ１８の大きさが正
のピーク値舎十と一致させるようにするために正のピー
ク電圧メモリの時定数を２つの噴射信号間の最大時間間
隔よりも大きくする必要がある。第４図（Ｃ）には噴射
終了時を定めるための比較スイッチ１５の信号特性が図
示されている。噴射終了時（４電圧Ｕ１．が正の電圧に
変動することによって示される。比較スイッチ１５が噴
射終了時点即ち噴射信号の鋭い端部に続く零点通過を検
出することができるにはまず比較スイッチ１５がセット
されなければならない。比較スイッチ１５のオンオフは
信号電圧Ｕ、。が電圧ＵＩ８によってセットされるしき
い値を上まわったか丁丑わったかによつく て行なわれる。電圧Ｕ１ｏが電圧ＵＩ８よシも小さもｋ
つた時比較スイッチ１５はローレベルにセットされ、続
く零点通過時に正の電圧変化によりローからハイレベル
にセットされる。噴射終了時近の検出時間間隔を制限す
るために本発明では噴射信号の形状にみられる固有な特
徴、即ち噴射終了時近くに現われる負のピーク値舎−が
常に正のピーク値介＋よシも太きいという事実が用いら
れている。

第４図（ｄ）に図示されたように単安定マルチバイブレ
ータ２０によシ回転数に比例したアナログ信号が幅の一
定な矩形波パルスに変換される。この信号Ｕ２ｏによシ
放電ユニット１９の機械的あるいは電子的に構成された
スイッチ２５が操作される。

この放電ユニット１９の出力信号ＵＩ９が第４図（ｅ）
に図示されている。この回転数に比例したノくルスＵ２
ＯＫ同期して２つの噴射信号間でコンデンサ２３が放電
される。介＋のｘ％で示された最終値１はコンデンサ２
３ないし抵抗２４並びにパルスＵ２ｏのパルス幅を適当
に決めることによって得られるものである。これらの値
を一定にしておいてなお△ ■＋のｘ％の絶対匝が変化する場合にはそれは噴射信号
Ｕ、。の振幅値が変化したことによるものである。

これによって噴射信号Ｕ１ｏの振幅値が変化した場合噴
射開始を定めるしきい値ｘ％舎＋も同方向に変化するこ
とになる。本実施例の場合第（ｎ＋１’）番目の噴射信
号に対するしきい値が第ｎ番目の噴射信号から得られる
ように構成されている。しかし各回の噴射信号をしきい
値を定めるのに用いなくてもいいような場合や、第ｎ番
目の噴射信号を第（ｎ−１−ｍ）番目の信号のしきい値
決定に用いることができるような場合も考えられる。

第（ｎ＋１）番目の噴射信号の電圧Ｕ、。が第ｎ番目の
信号から得られたしきい値と等しく々ると、比較スイッ
チ１３によって単安定マルチバイブレータ１６が作動さ
れ第４図（ｆ）で図示したような一定長さのパルスを発
生する。このパルスの長さＴＭは確実性のために噴射信
号全体を覆うような長さに選ばれる。

噴射開始を定める場合に、連続して現われる噴射信号の
形状並びにその振幅はほんの僅かしか異浄支 ならないという十俺が用いられている。フリップフロッ
プ１７には信号ＵＩＩＩ　＋Ｕ１６の信号が印加され、
その出力には第４図（ｇ）に図示されたような噴射期間
信号ＳＤが得られる。この信号は上述したように内燃機
関の制御装置あるいは他の素子に入力され制御あるいは
表示の目的に利用される。

又比較スイッチ１３のしきい値を例えば回転数や圧力の
ような内燃機関の他の駆動量によって変化させることが
できる。内燃機関がエンジンブレーキの状態にあシ燃料
供給が遮断されている場合には噴射弁は閉じたままとな
っているので噴射信号Ｕ、。は現われない。それにより
しきい値ＵＩＱ　　も小さな値ないしは零に減少するの
で、エンジンブレーキが終了した後再び噴射を再開した
場合、噴射信号ＵＩＯの実際の振幅は大きな瞳（回転数
が高い）をとってしまうのでそれによりしきい値Ｕ１゜
を定めるのは適当でない。このような状況の場合噴射を
再開した後噴射時点を定めるためのしきい値を例えば回
転数から得るようにするのが好ましい。

このために第２図でば２１で図示された積分器が用いら
れる。この積分器は単安定マルチバイブレータ２６の出
力パルスを積分するので出力電圧は回転数に関係した特
性を有することになる。又回転数信号の代りに内燃機関
の駆動状態を特徴づける他の量を用いしきい値を形成す
るようにすることもできる。

上述した方法並びにその方法を実施する装置は例えば回
転数信号、点火時点信号あるいはギヤ制御信号等の時系
列的に発生する他の量を正確に処理するのにも用いるこ
とができる。この方法を利用するだめの唯一の前提は信
号の形状がどのようなものであるかを知ることである。

所定の信号領域を抑圧させることができるため耐ノイズ
性が向上すると共に、連続して現われる信号のどく僅か
な振幅変動に基づくしきい値の変動を補償することがで
きるので測定精度を向上させることができる。

ホ）効　果 このように本発明では時系列的に発生する測定量であっ
て、その信号形状が特徴のある信号である場合には全て
の信号に応用することができ、特に好ましくはディーゼ
ル式内燃機関の噴射期間を定める場合に用いることがで
きる。ニードル移動量センサから得られる形状に特徴の
ある出力信号を処理していることによシ、又トリガーし
きい値を振幅が変化した場合に補償していることによシ
噴射期間を定める場合に正確な測定並びに耐ノイズ性を
向上することができる。特に振幅に関係したしきい値の
調節を行なっているので回転数に関係して現われる振幅
変動並びに製造時のバラつきによって現われる振幅変動
に基づく誤差を無くすることが可能になる。

（１５） 又ニードル移動量センサの出力信号の特徴を利用するこ
とにより噴射終了時を定める場合その信号の一部を抑圧
することが可能になる。即ち信号形状がわかっている場
合に噴射終了時点が現われる時にいわゆる時間の窓を信
号にかぶせることが可能になる。とのようにして時間の
窓を置くことによりこの時間の窓以外に本来の信号に重
畳されており噴射終了時の条件を満たすよう々ノイズ信
号を抑圧することが可能になる。又例えばエンジンブレ
ーキのように燃料噴射を長い間中断したような場合噴射
開始時点を定める場合のトリガーしきい値を回転数ある
いは内燃機関の他の特性量がら導き出すようにすること
ができるので、エンジンブレーキを終了した後燃料供給
を再開した場合でもしきい値の誤った設定を防止するこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は従来のニードル移動量センサの構成を示
した回路図、第１図（ｂ）はニードル移動量センサから
得られる出力信号の波形を示した信号波形（１６） 図、第２図は本発明による処理装置の概略構成を示した
ブロック図、第３図はピーク電圧メモリと放電ユ、ニッ
トの簡単な構成を示した電気回路図、第４図（ａ）〜（
ｇ）は第２図の回路の動作を説明する信号波形図である
。 １０・・・ニードル移動量センサ　１１・・・電源１３
．１５Ｊ、比較スイ、′ヅチ　　１４・・・ピーク電圧
メモリ１６・・単安定マルチバイブレータ １７・・・フリップフロップ　　　１８・・・インバー
タ１９・・・放電ユニット２０・・・単安定マルチバイ
ブレータ２１・・・積分器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　内燃機関の駆動状態を示す量を測定し、その測定
   量に関係した、形状に特徴のある信号を時系列的に発生
   する測定センサ分有し、その測定センサからの信号を処
   理して他の測定量を得る内燃機関の測定センサからの信
   号を処理する方法において、測定センサからの第ｎ番目
   の出力信号を用いて時系列的な次の（ｎ−）−ｍ）番目
   の信号を処理するようＫしたことを特徴とする内燃機関
   の測定センサからの信号を処理する方法。 ２）　内燃機関の駆動状態を示す他の量を参照して測定
   センサからの信号を処理するようにした特許請求の範囲
   第１項に記載の内燃機関の測定センサからの信号を処理
   する方法。 ３）　測定センサの第ｎ番目の出力信号のピーク値の百
   分率を第（ｎ−１−ｍ）番目の出力信号のトリガーしき
   い値とした特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の内
   燃機関の測定センサからの信号を処理する方法。 ４）　内燃機関がディーゼル式内燃機関であり、測定セ
   ンサが噴射ノズルのニードル弁の移動量を測定するニー
   ドル移動量センサ（１０）である特許請求の範囲第１項
   、第２項又は第３項に記載の内燃機関の測定センサから
   の信号を処理する方法。 ５）　ニードル移動量センサからの出力信号に基づき噴
   射期間、従って内燃機関に供給される燃料に関する情報
   を得るようにした特許請求の範囲第４項に記載の内燃機
   関の測定センサからの信号を処理する方法。 ６）　信号の零点通過として定義される噴射終了時の検
   出を噴射信号のピーク値から得られるしきい値を通過し
   た時に行なうようにした特許請求の範囲第４項又は第５
   項に記載の内燃機関の測定センサからの信号を処理する
   方法。 ７）　燃料供給量を遮断した場合トリガーしきい値を内
   燃機関の他の駆動量から得るようにした特許請求の範囲
   第３項から第６項迄のいずれか１項に記載の内燃機関の
   測定センサからの信号を処理する方法。 ８）　噴射期間から得られ、内燃機関の負荷に関係した
   信号を燃料供給量を制御する装置、排気再循環率を制御
   する装置、アイドリンクを制御する装置、あるいは燃料
   消費量を表示する装置に供給するようにした特許請求の
   範囲第５項、第６項又は第７項に記載の内燃機関の測定
   センサからの信号を処理する方法。 ９）　内燃機関の駆動状態を示す量を測定し、その測定
   量に関係した、形状に特徴のある信号を時系列的に発生
   させる測定センサを有し、その測定センサからの信号を
   処理して他の測定量を得る内燃機関の測定センサからの
   信号を処理する装置において、測定センサ（１０）に関
   連して比較スイッチ（１３、１５）を設け、これら比較
   スイッチのしきい値をそれぞれ測定センサに接続された
   メモＩＪ　（１４）並びにその後段に接続された放電ユ
   ニツ）　（１９）により変化させるようにした内燃機関
   の測定センサからの信号を処理する装置。 １０）前記放電ユニツ）　（１９）を回転数に関係した
   信号により駆動するようにした特許請求の範囲第９項に
   記載の内燃機関の測定センサからの信号を処理する装置
   。 １１）比較スイッチ（１３、１５）のしきい値を内燃機
   関の他の駆動量により変化させるようにした特許請求の
   範囲第９項又は第１０項に記載の内燃機関の測定センサ
   からの信号を処理する装置。