JPS61135955A - 減速時の熱機関の空気流量の制御装置 - 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】 本発明は、空気流量がエンジンの回転速度の関数として
調節される、燃料噴射によって混合ガスを供給される熱
機関における空気流量の制御方法および装置に関する。

本発明は、特に自動車の熱機関の所定の低回転速度（ア
イドル回転速度）の附近における空気流量の調節に適用
される。

熱機関の減速状態は主として吸入導管の中の空気流量に
よって調節される。空燃比と進みを正しく調節すれば、
熱機関に対して外部擾乱がなければ、安定状態を得るこ
とができる。それに反して、例えばパワーステアリング
あるいはその他の装置のような周辺素子に作用を及ぼす
ために附加の出力を熱機関に要求するときは、減速時の
平衡は乱され、その状態の静的な調節は課された負荷の
変化を補償することができない。

そのとき、そのような熱機関の減速状態を再び確立する
ために、吸入導管の中の空気流量を変更することができ
る作用器を使用することが既に考えられている。この作
用器の制御は熱機関の外部条件に無関係な減速状態を保
存すること、およびエンジンにおける不可避的な小さな
変化を補償しながら、より安定な減速状態を得ることを
可能にする。

空気流量への作用はいろいろな方法で実現することがで
きる。そのため、例えば、エンジンの主吸入回路に対し
てバイパスに設けられた独立したバルブを制御すること
ができる。また車輌のアクセルに連結されたスロットル
に直接作用を及ぼずことができる。

この種の公知の装置においては、したがって、その作用
器の制御は、吸入回路における空気流量のエンジンの状
態あるいは熱機関の回転速度での自動制御に帰されるこ
とができる。しかしながら、実際には、特に過渡的な現
象の際に応用の困難が認められる。実際、古典的な型の
調節では、減速状態の安定作用と、熱機関に存在するこ
とができる良く定義できない過渡的な現象の間で区別す
ることは困難である。特に熱機関の急速な減速時にそう
である。それは、エンジンの余りに大きな不足状態ある
いはエンジンの停止を伴う完全なエンジンストップさえ
も惹き起すことができる。

本発明は、調節弁の作用器の制御に予見を加えて、特に
過渡現象時に、吸入回路における空気流量の調節動作を
改善することを目的とする。

空気流量が、特に所定の低回転速度の附近において、エ
ンジンの回転速度の関数として調節される、本発明によ
る、燃料噴射によって混合ガスを供給される熱機関の吸
入回路における空気流量の制御方法は、調節の基準値と
して、熱機関の回転速度の瞬間的な価に結び付いた量で
行なわれる濾波の後に続く、そのようにして得られた濾
波された価と定格減速速度に結び付いた量の間の加重平
均の結果をとることにある。

そのろ波は、成可く、低域通過フィルタに似た１次シス
テムによって行なわれる。

そのろ波のために使用される１次システムの利得および
時定数は、成可く、全体的な伝達関数が低回転速度にお
けるエンジンの振動の最大周波数の附近で最大位相進み
をもたらすように選ばれる。

附図に示された実施例の詳細な記載を読めば本発明が一
層良く理解されるだろうが、それは例示に過ぎず、何ら
それに限定するものではない。

熱機関の中の吸入回路における空気流量の調節はその熱
機関の中に取りいれられる空気への適切に自動制御され
た作用を必要とする。したがって、バルブを使った調節
の場合には、熱機関の状態あるいは回転速度が低過ぎる
ときそのバルブを開き、反対に熱機関の状態あるいは回
転速度が高過ぎるとき、それを閉じることが問題である
。過渡現象の場合に適切な調節を行なうためには、所定
の低回転速度以下で、すなわち熱機関のアイドル回転速
度以下でバルブを開くだけでは十分ではない。

これでは吸入回路における空気への作用は、場合によっ
てはエンジンの突然の停止を惹き起す熱機関の状態の急
速な降下を補償するには余りに遅く介入して来るからで
ある。

第１図には、図には示されていない熱機関の中に取り入
れられる空気に作用を及ぼすことができる制御バルブ１
が非常に図式的な仕方で例として示されている。■で示
されているバルブの制御信号は、入力信号Ｓから出発し
て装置３による比例補正および装置４による積分補正を
行なう、アセ＝　６− ンブリの中の引用番号２を打たれた自動制御されたシス
テムから出る。

古典的なシステムにおいては、自動制御された２の入力
Ｓは熱機関の回転速度の瞬間的な価に結び付いた量Ｐと
、減速状態あるいは減速にある熱機関の所定の回転速度
に結び付いた量Ｒの間の偏差によって構成されているだ
ろう。その価は与えられた熱機関について予め与えられ
ている。

本発明によれば、この偏差ｅ＝Ｐ−Ｒはまず調節器５の
中で変換を受ける。換言すれば、バルブ］の制御は基準
値として量Ｒに結び付いた望ましい一定の減速状態を直
接とって行なわれるのではなく、その反対に、可変で、
瞬間的な状態に依存する、架空の基準状態から出発して
行なわれる。

本発明による調節器は、１次のシステムとして振舞う装
置７と比例装置８を備えた第１のブランチ６を含んでい
る。

さて、例として、熱機関の回転速度の価に結び付いた測
定量が周期、すなわち状態または回転速度の逆数である
場合の本発明のシステムのいろいろな装置の作用を正確
に述べよう。

これらの条件の下では、エンジンの瞬間的な状態は瞬間
的な周期の価Ｐによって表わされる。常数である減速状
態は減速周期Ｒによって表わされる。

本発明によれば、まず、濾波された価Ｐ′を得るように
、瞬間的な周期Ｐの濾波を行なう。この濾波は、入力Ｐ
が１次微分方程式 によって出力Ｐ′に結び付いている１次のシステム７に
よって行なわれる。

第１図の調節器の場合においては、フィルタフの入力は
偏差Ｐ−Ｒである。したがって、減速周期Ｒが一定であ
ることによって、フィルタフの出力はＰ’−Ｒである。

本発明によれば、制御バルブ１の自動制御のために選ば
れた基準値は瞬間的な周期の濾波された価Ｐ′と減速周
期Ｒの間の加重平均によって構成される基準周期Ｃであ
る。したがって、この基イタ１値はつぎのような定義に
よって選択される。

Ｃ＝ＫＰ’＋（１，−Ｋ）　Ｒ これらの条件の下で、瞬間的な周期Ｐと基準周期Ｃの間
の偏差である自動制御２の入力信号Ｓはっぎの式によっ
て得られる。

Ｐ−Ｃ＝Ｐ−Ｒ−Ｋ　（Ｐ’−Ｒ） ｅは調節器５の入力信号を表わし、ｅ′はフィルタフの
出力を表わし、Ｓは調節器５の出力を表わしている第１
図で用いられている記号を採用すれば、この式はｓ　＝
　ｅ　−Ｋ　ｅ　’と読むことができる。

これらの条件の下で、本発明によれば、調節器５の入力
における信号ｅは第１のブランチで第１の濾波７を受け
、それは濾波された信号ｅ′を供給し、その信号はつい
で係数にの比例装置８に送られる。その同じ入力信号ｅ
は調節器５の第２のブランチ９の中で係数１の比例装置
１０の作用を受ける。第１のブランチ６の出力は、出力
信号Ｓを供給するように第２のブランチ９の出力から引
かれる。

調節器２の伝達関数が 「 の形をしていることが見られる。調節器５の上流に直列
に置かれている自動制御２の伝達関数は、ｆ２＝に、＋
− の形をしている。ここでに、は比例装置３の係数であり
、一方に＝は積分器管４の係数である。このとき、その
システムの全体的な伝達関数はつぎ　　、のように書く
ことができる。

さて、第２図を参照しよう。そこでは縦軸に熱機関の瞬
間的な回転速度の価、すなわち周期Ｐの逆数値、横軸に
時間ｔが示されている。基準曲線Ｎに見られる熱機関の
状態の急速な減速によって実現される過渡現象の場合に
は、古典的な型の自動制御では、瞬間的な状態Ｎが一定
で予め定められた減速状態ＮＲに等しくなるとき（曲線
ＮとＮＲの交点Ｂ）、空気吸入の制御弁は時間ｔ２で開
くだるう。

本発明によれば、瞬間的な状態Ｎは、可変の濾波された
状態Ｎ′を得るように濾波される。そのろ波された状態
Ｎ′の推移がＮ′で示されている第２図の曲線で示され
ている。そのろ波された価はなお、推移がＮＣで示され
ている曲線で表わされている、エンジンの状態のための
基準値を得るように、前に説明した加重平均を行なって
変換される。自動制御されたシステムの入力として使用
されるのはその基準値である。これらの条件の下では、
制御バルブへの作用は時間ｔ１に、すなわち基準値Ｎｃ
と瞬間的な値の間の偏差がゼロである瞬間に、点Ａで介
入して来る。

したがって、本発明は、熱機関の瞬間的な状態の急速の
降下の場合にエンジンが突然とまらないようにする、バ
ルブの制御への作用を予測することを可能にする。

古典的な型の自動制御においては、入力信号は瞬間的な
状態（ＮまたはＰ）と減速状態（Ｎ　ＲまたはＲ）の間
の偏差によって構成され、他方本発明によれば、基準値
は調節器５の出力Ｓ、すなわち基準状態ＮＣあるいはそ
の周期Ｃと減速状態（ＮＲまたはＲ）の間の差によって
構成される。

例として、第１図の調節器５の振幅および位相の周波数
応答が示されている。第３図は、ヘルツで表わし、対数
スケールの振動の関数としてデシベルで表わした入力信
号に対する出力信号のモジュラスあるいは振幅の比の変
化を示す。低周波の附近における利得の低下を減少した
ければ例えば積分項に、を増大させることによって自動
制御２の特性に作用を及ぼすことができる。

第４図は、対数スケールでヘルツで表わされた振動の関
数として度で表わされた位相の変化を示す。図に見るこ
とができるように、本発明の調節器は０．７から０　、
８　Ｈｚまでの附近にある最大値を持った位相の進みを
もたらす。これらの条件の下で、最大位相の進みは一般
に０．５からＩＨｚまでのオーダである減速速度でのエ
ンジンの振動の最大周波数の附近にある。

結局、本発明の調節器の附加は自動制御に作用を及ぼし
、例えば熱機関の状態が所定の低回転速度以下となる前
の無負荷減速の場合に、例えば過渡状態にある熱機関の
中の空気吸入制御バルブを開くことを可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１−図は、本発明の調節器を含むサーボシステムの主
要な諸要素の機能図、第２図は本発明の機能を理解する
ことを可能にするいくつかの曲線を示す図、第３図およ
び第４図は本発明の中で使用される調節器の一実施例の
伝達関数のそれぞれモジュラスおよび位相を表わすグラ
フである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）空気流量がエンジンの回転速度の関数として調
   節される、燃料噴射によって混合ガスを供給される熱機
   関における空気流量の制御方法において、調節の基準値
   が、エンジンの回転速度の瞬間的な価に結び付いた量で
   行なわれる濾波の後に続く、そのろ波された価と所定の
   低回転速度に結び付いた量の間の加重平均の結果によっ
   て構成されることを特徴とする方法。
2. 　（２）ろ波が１次のシステムによって行なわれること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 　（３）その１次システムの利得および時定数が、全体
   的な伝達関数が低回転速度におけるエンジンの振動の最
   大周波数の附近で最大位相進みをもたらすように選ばれ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. 　（４）調節が比例−積分型であることを特徴とする特
   許請求の範囲前記諸項のいずれか一つに記載の制御方法
   。
5. 　（５）吸入導管の中の空気流量の変更手段、上記変更
   手段に結び付いた作用器、およびその作用器の入力信号
   に比例−積分補正を導入する自動制御されたシステムを
   有する、特許請求の範囲前記諸項のいずれか一つに記載
   の燃料噴射によって混合ガスを供給される熱機関の吸入
   回路における空気流量の制御装置において、さらにその
   熱機関の回転速度の瞬間的な価の関数である信号を受け
   、ｆ＝（１＋Ｔ＿ｐ−Ｋ）／（１＋Ｔ＿ｐ） 型の伝達関数を有する、自動制御されたシステムの上流
   に設けられている調節器を含むことを特徴とする装置。