JPS5936806A - アクチユエ−タのデイジタル制御方法 - 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】 本発明は、内燃機関における燃料噴射時期制御装置等を
制御するアクチュエータのディジタル制御方法に関する
。

油圧アクチュエータ等のアクチュエータによって制御さ
れる負荷の伏慇は、種々の要因によって振動的に変動す
る場合が多い。

このような振動的な変動を、その変動ごとｌこ検出して
その制御を行なうと、その制御が非市に困難きなる。特
に、油圧アクチュエータを電磁弁１二よって制御するよ
うな場合、耐久性の点からその電磁弁の単位時間内にお
ける作動回数を少なくしようとすると、この問題は特に
顕著になる。

そこで、？ｆｔ来はこのような変動する負荷に対する制
御τ；おいて１ま、その検出した値の相加平均（ｌ！′
ｔ４イリ・用して制御を行なっている。

しかし、これら相加平均値のみによって制御を行７ｔう
と、その平均値が目標の範囲内に入っている限り、それ
ら変動の最大値あるいは最小値がどのようになっていて
も間萌としないものきなり、きめ細かい制御が困難とな
る問題がある。

本発明の目的１ま、上記のような問題を解決したアクチ
ュエータのディジタル制御方法を櫂供するごとにある。

以下、実施例１こ基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明におけるアクチュエータのディジタル
制御方法を無冊ｉ自、燃料噴射ポンプ４の噴射時期調整
装置２を操作するために使用し１こ場合のシステム図を
示したものであるディーゼルエンジン１のクランク軸１
ａに嵌着した歯車１Ｃと、噴射時期調整装置２における
入力軸２ａに嵌着した歯車２Ｃとは歯車結合をなしでお
り、噴射時期調整装置２における出力軸２ｂ１．ｌ：燃
料噴躬ポンプ４を駆動しでおり、噴射時期調整装置２は
、ディーゼルエンジン１の作動状態に応じて、入力軸２
＆と出力軸２ｂとの相対回転位相角登変化させ、そのこ
とによって、燃月噴射ポンプ４における噴射時期を適切
に設定するものであり、噴射時期調整装置２は公知のも
のを使用しでいるものである。

油圧ポンプ装置３は歯車２ｃおよび３ａを介して駆動さ
れており、油圧ポンプ装置３は配管３ｂを介して電磁弁
５Ｆの一定油圧源となっている。

クランク軸１ａには、回転角および回転速度測定用の円
板１ｂが嵌着し、出力軸２ｂにおいでも、同様の円板４
ａが嵌着しでおり、円板１ｂおよび４ａのそれぞれの円
周上には、周方向ｌこ等分割された位置に突起をそれぞ
れ配設し、円板１ｂおよび４ａのそれぞれの周上位置に
１よ、上記突起の回転位置を検出する電磁ピックアップ
５Ｈおよび５Ｇをそれぞれ固設している。

なお、５ａおよび５ｂは電線である。

電線５Ｃは、ディーゼルエンジン１を操作するアクセル
ペダルの変位を入力インターフェイス５Ａに送信するも
のであり、電線５ｄはディ。

−ゼルエンジン１のウォータシャケ・ントにおける水濡
を入力インターフェイス５Ａに送信するものであり、電
線５ｅは大気温度を人力インク□□コ マイクロコンピュータ）５を構成しでし＼る。

以上の構成において、その作用を以下に説明する。

噴射ポンプ４は、クランク軸１ａ、歯車１Ｃおよび２０
％入力軸２ａｓ噴射時期調整装置２および出力軸２ｂを
介しで駆動される。

噴射時期調整装置２は、ディーゼルエンジン１の回転速
度、アクセルペダルの変位、ウォータジャケットの水温
および大気の状ｐＪ　＋こよって制御ざＡｔ２該制御に
よって、噴射時期調整装置２は入力軸２ａ　　（すなわ
ちクランク軸１ａ、にも相当）と出力軸２ｂとの相対回
転位相角を変化でせ、その結果、燃料噴射ポンプ４の噴
射時期を適切に設定している。

上記作用において上記噴射時期の設定を行なう該制御１
ｊ下記のように行なっている。

計算機５は、電磁ピックアップ５Ｈによって実写゛ンジ
ン１の回転速度に検出し、且つ電線５Ｃ１５ｄおよＵ５
ｅを介して、それぞれアクセルペダルの踏み込み量、あ
るいはエンジン１のウォータジャケット水温等を検出し
、これら回転においで設定されるべき目標相対回転位相
角を求める。

こＩｔ　＋こ対し、同時１こ計算機５は、電磁ピンクア
ップ５Ｇおよび５Ｈによって、入力軸２ａ＋！：出力軸
２ｂとの開の実の相対回転位相角を検出するが、該検出
は円板１ｂおよび４ａに削設した、各円板同上の突起が
、それぞれ電磁ピックアップ５Ｇおよび５Ｈをよぎるご
とに検出するものてあって、該検出は、エンジン１にお
７する所定の回転角、あるいは所定の時間幅内（二おい
て、空数回検出し、該ネυ数回検出しｔこ一連のデータ
は相加平均さオする。

そ右、は、該実の相対回転位相角の値は振動的（こｙ）
′動しｒいる値であるため、その平均値を求めているム
のである。

４　ｔ：、その変動する理由は、エンジン１におけるシ
リンダ内の爆発燃焼、あるいは燃料噴射ポンプ４におけ
るポンプ作用によって、クランク軸１ａから出力軸２ｂ
に至る駆動系にねじり振動が生じでおり、且つ円板１ｂ
および４ａにおけるそれぞれの突起が電磁ビ・ツクアッ
プ５Ｇおよび５Ｂをよぎる時点は、同一ではなく、時間
的ずれを生じ、異なった時点のデータを検出しでいるこ
七ｆこよっているものである。

以上のように求められた目標相対回転位相角００と、実
の上記相加平均された相対回転位相角θａは、計算機５
において比較され、その偏差ｅｈ＜求められる。

ｔなわち、偏差ｅは ｅ−００−６ａ　　　　　　　　　　　（１）であり、
該偏差ｅの絶対値が、所定の目標偏差ｅＯの絶対値と比
較される。

その比較した結果に基づいて、中央演算回路５Ｂは、り
・要に応じて、出力インターフェイス５Ｄにく形波状の
パルス状電圧Ｖを出ツノし、そのパルス状１圧の印加時
間を日と偏％ｅとの関係は第２図のようになっている。

すなわち、 （イ）ｅが許容される　十〇Ｑ〜−ｅｏの範囲にある限
り、電線５ｋにはパルス電圧を出力せず、 （ロ）ｅが＋ｅＯよＱ大なるときは、偏％ｅに比例しｔ
二成分を有した電圧印加時間ｔｓのパルス電圧を電線５
ｋにおける一方の側に出力して、電磁弁５Ｆを一方に作
動だせで、噴射時期調整装置２における相対回転位相角
を一方に修正し、 （ハ）ｅが−ｅｏ、ｋＱ小なる七きｆま、偏差ｅに比例
した成分を有した電圧印加時間ｔｓのパルス電圧を電線
５ｋにおける他方の側に出力しで、電磁弁５Ｆを他方へ
作動させ、その結果、電磁弁５Ｆを他方に作動させて、
噴射時期調整装置２にお（）る相対回転位相角を他方に
修正する、− ものである。

なお、出力インターフェイス５Ｄは、電線５ｋからのパ
ルス電圧の印加時間を日に相当した時間の間、電磁弁５
Ｆに電流を流して、電磁弁５Ｆ′を作動させるものであ
り、電磁弁５Ｆが作動すると、配管３ｂの圧油が、配管
５ｎ’を介しで、噴射時期調整装置２内の油圧アクチュ
エータを作動させ、該作動によって、相対回転位相角を
設定するものである。

以上の第２図の特性にしたがって計算機５が、電線５に
＋こパルス電圧を出力して噴射時期調整装置２の相対回
転位相角を修正したときは、次の制御は、下記のような
制御を行なう。

すなわち、該修正を行なった後において、計算機５は前
回と同様に目標相対回転位相角２実の相対回転位相角を
求め、且つ該実の相対回転位相角を求めるための検出器
５Ｇ、５）１かものデータ検出１ま、上記変動を考慮し
て行なった複数回のデータ検出と同様の検出サイクルを
行なうのであるが、該修正を行なったききは、下記の異
なった演算を付加している。

それは、電磁ピックアップ５Ｇおよび５ＨＩこまって検
出した該次の制御における一連の検出データは、上記し
た相加平均値を使用した上記（１）式の演算とは別に、
更にそれぞれのデータごとに（１）式の、寅算を行夕い
言、該演算された結果のいずれかの偏差ｅが−ｅＯ〜＋
ｅｏからはずれているとき、すなわちオーバシュート（
ｏｖｅｒ　５ｈｏｏｔｅ　　）　しているときは、該オ
ーバシュートしているデータのうち、最も大きくオーバ
シュートしているデータの該オーバシュートの量に比例
した印加時間ｄｔｓを、計算機５内のメモリ５Ｅに記憶
させておく。そして、次のいずれかの回においで再び同
一方向へ偏差を修正する必要が生じたときは、第２図に
おけるｔＳから該ｄｔｓを減じ、その減じた新たな印加
時開のパルス電圧を、電線５ｋに与えて制御するもので
ある。

ここで、該オーバシュートをしたと言うこと１、ｔ２該
制御におけるパルス電圧印加の感度が高過ぎたことを意
味し、該ｄｔｓを減じた上記感度以上の実施例においで
、電線５ｋに偏差を修正するパルス電圧を出力するかど
うかの判断は、実の相対回転位相角のデータを複数回検
出し、その検出したデータを相加平均して、（１）式の
演算を行ない、該演算結果に基づいて行なっている。

しかし、該演算は、該一連のデータについて、それぞれ
の検出したデータごとに（１）式の演算を行ない、その
演算結果である一連のそれぞれの偏％ｅを相加平均し、
該相加平均したｅによって、電線５ｋにパルス電圧を印
加するかどうかの判定を行なってもよい。

第３図は、この後者の方法によって行なわれた場合の偏
差ｅの特性を示したものであり、縦！１ｌＩＩｅ１．を
偏差、横軸ｔは経過時間を示しでいるものである。

すなわち、第３図においで、ａＳｂおよびＣは各一連の
データごとにおける偏差ｅの時間経過を示し、ａＯ２ｂ
ＯおよびＣＯは、それぞれ、一連のデータａ、ｂおよび
Ｃにおけるそれぞれの偏差ｅの相加平均値を示しでおり
２その制御は、下記のようになっている。

「第１回目の検出」 （１）一連のデータａにおける平均値ａＯの値が、目標
の偏差＋ｅＯ〜−〇〇の範囲から１ｉずれたことより、
計算機５１ま配線５ｋに印加時間ｔ６のパルス電圧を与
えで、該偏差を修正する。

「第、、２１φ］目の検出」 （１）シかし、その修正結果は、偏差ｄに示すように、
オーバシュート　ｅｓを生じている。

ここで、このオーバシュート　ｅＳは、計算機５におい
て判断されるものであり、計算機５１ま、一連のデータ
ｂの各データについで、（１）式のン寅算を行ない、そ
の演算結果によって最初の偏差ｄと次に続く偏差ｆがオ
ーバシュートしていることを判断し、更に計算機５はこ
れらオーバシュートしている偏％ｄおよびｆのうち、最
大のオーバシュートをしでいる偏差ｄを判別するもので
ある。

このよう１；判別をした結果、計算機５は、該オーバシ
ュートｅａｔこ比例した値ｄｔ’ｅをメモリ５Ｅに記憶
ぎせでおく。

（，２）一連のデータｂにおける平均値ｂｏの値をチェ
ックし、この場合、ｂＯは＋ｅ。

〜−ｅＯの許容範囲に入っているため、制御は満足され
ていると判断し、次のステップに入る。

「第３回目の検出」 （１）一連のデータＣにおける平均値ＣＯをチェックす
ると、ＣＯは＋ｅＯ〜−ｅＯの許容範囲からはずれてい
るため、計′Ｎ機５）ま該偏差を補正するため、電線５
ｋにパルス電圧を印加する。

（、、？、）Ｌかし、該印加においでは、第２図におけ
る関係の印加時間ｔｓから、偏ｉｄにおけるオーバシュ
ートの際、メモリー５Ｅに記憶させでいた補正値ｄｔｓ
を減算しで、より感度を下げたパルス電圧を電線５ｋに
印加しでいる。

「第１回目の検出ｊ （１）その結果、第１回目の一連のデータにおける最初
の偏差ｆは、該感度補正により、過制御とならず、許容
の＋ｅＯ〜＝ｅｏ内ｌ二人る。

なお、第３図における実施例においては、たまたま一連
のデータｂにおける最初のデータがオーバシュートを生
じているが、８亥オーバシュートは必ずしも最初のデー
タのみに生ずると・は限らない。

それは、第３図において、平均値ａＯに基づいて、計算
機５が配線５ｋに印加時開ｔｓのパルス電圧を与えて、
該偏差を修正し、該修正の終了しないうちに、一連のデ
ータｂのうちの最初の偏差の検出が行なわれるような場
合に生じ、このような場合は、第４図のようになる。

すなわち、第４図においでは、平均値ａｏ　ｌこ基づい
て、計算機５が配線５に＋こパルス電圧を与え、該パル
ス電圧を出力し続けでいる開に、偏差ｄおよびｆの検出
が行なわれ、この間１こおいで１よ、未だ制御途中であ
るため、オーバシュートは生じでいない。しかし、３回
目の偏差ｇにおいては、該修正の制御が十分過ぎた結果
、オーバシュート　ｅｓを生じるものとなっているそし
て、平均値ＣＯに基づいて行なわれる配線５にへの次の
同一方向への出力は、偏差ｇｆこおけるオーバシュート
量ｅｅに比例したｄｔｓの補正を行なっ１−出力となっ
ている。

また、以上の実施例においでは自動車の燃料噴射時期制
御装置を例にとって説明したが、本発明におけるアクチ
ュエータのディジクル制御方法は、負荷が振動的に変動
し易い一般の制御においでも、そのまＪ使用出来ること
は容易に理解出来るであろう。

以上の説明がも明らかなように、本発明ｆこおけるアク
チュエータのディジタル制御方法は、制御判断ごとの一
連のデータの演算結果が、平均値化された演算結果によ
って、負荷の状態を修正制御するかどうかを判断してい
ることに加え、偏差の修正が行なわれた次の一連のデー
タ検出において、該一連のデータのうちいずれかのデー
タによる偏差がオーバシュートしたときは、該オーバシ
ュートしているデータのうち最大にオーバシュートして
いる該オーバーシュート量を検出して制御感度を補正し
ているため、単に一連のデータから求められる平均値の
みが、許容の偏差内へ収束してゆくだけでなく、その一
連のデータにおける偏差最大の値も、許容の偏差内へと
近づけでゆくことが可能となる。

よ。で、その制御はよりバラツキの少ない安定しに制１
ｎｌｌの状態を得ることが可能となるものである。

また、本発明におけるアクチュエータのディジタル制御
方法を、自動車の内燃機関における燃料噴射時期制御装
置に使用するときは、上記のように安定したバラツキの
少ない制御を可能とするため、内燃機関における燃料消
費量の削減、あるいは排出ガス成分の改善に大きく貢献
出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明におけるアクチュエータのステムをシ
ステム図によって示したものであり、第２図は、第１図
における電線５ｋｌこ印加するパルス電圧の印加時開ｔ
８と制御偏差ｅとの関係を示したものであり、第３図は
、第１図における制御において、制御偏％ｅの経過時間
ｔに対する特性を示したものであり、第４図は、第３図
に対する他の例の特性を示したものである。 実施例に使用した符号は、下記のとおりである。 １：ディーゼルエンジン １ａ：クランク軸、　　１ｂ　：円板、　　１Ｃ：歯車
。 ２：噴射時期調整装置 ２　ａ　　：　入フフ軸　、　　　　　２　ｂ　　：　
出　ノフ釉　、　　　　　２　ｃ：歯車。 ３：／由１王ポンプ ３ａ：歯車、　３ｂ＝配管。 ４：燃料噴射ポンプ ４ａ　：円板。 ５：計算機 ５Ａ　：入力インターフェイス、　　５日　：中央！寅
算回路、　５Ｄ　：出力インターフェイス。 ｅ　：偏差、　　ｔＳ：パルス電圧の印加時間、ｔ：経
過時間。 特許出願人　　　三輪精機株式会社 代表者　西海悦史 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検出器（５０，５Ｈ）は、アクチュエータが操作す
   る負荷の状態を複数回検出し、計算機〈５）１ま、前記
   複数回検出したデータの演算結果が平均値化された演算
   結果となる演算を行ない、 前記計算機は、前記演算結果に基づいて、前記状態は目
   標の値１こ修正する制御を行ない前記制御の結果に対し
   では、前回の検出と同様、前記検出器によって前記状態
   を複数回検出する操作を繰り返し５ 、「１記制御によって、前記目標の値がらオーバシュー
   トしでいるときは、次に同一方向に制御ぼれる場合にお
   ける制御感度を減じる方向に修正するこ七を特徴とする
   アクチュエ〜りのディジクル制御方法。 の感度を減じた修正となるものである特許請求の範囲第
   １項記載のアクチュエータのディジタル制御方法。 ３、アクチュエータが操作する負荷は、内燃機関ζこお
   ける燃料噴射時期調整装置である特許請求の範囲第１項
   あるいは第２項記載のアクチュエータのディジタル制御
   方法。