JPS61229951A - 内燃機関の回転数制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関の無負荷回転数を所定回転数にフ
ィードバック制御するための内燃機関の回転数制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来より、内燃機関の無負荷回転数を所定の回転数に定
値制御することが行なわれている。この回転数制御の目
的は、無負荷時の燃料消費を極力抑制するように無負荷
回転数を低く設定すること、および外乱による回転数変
動を抑制することであって、迅速かつ高精度の制御性が
要求される。

回転数を変動させる要因は大別して、機関そのものの無
負荷損失の変動や機関の熱効率の変動による一次要因と
、この−次要因による回転数変動を調整するために用い
られる吸気調整手段に内在する調整ゲインの変動や吸気
源たる大気密度の変動による二次要因に分類される。

その丸め、特開昭５９−１６２３４０号公報に見られる
ように回転数の目標値と実際値の偏差に基づいた調整信
号に応じて目標の吸気量ないしは吸気管圧力を発生し、
これと実際の吸気量ないしは吸気管圧力との偏差に基づ
いた調整信号に応じて吸気調整手段を制御することによ
って回転数を目標値に制御する方法がある。

この方法によれば、前記回転変動の一次要因に対応して
は回転数の目標値と実際値との偏差に基づく調整信号（
回転数調整信号）が応動し、二次要因に対応しては吸気
量ないしは吸気管圧力の目標値と実際値に基づく調整信
号（吸気調整信号）が応動するので、回転数のみによっ
てフィードバック制御するよりは回転変動を高精度にか
つ迅速に調整可能であることは自明である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記の構成においては、主として次に述
べる欠点がある。すなわち、回転数検出あるいは吸気量
検出のいずれかに故障が生じ死時、これに対応する調整
信号が無制限に応動して回転数を異常に暴走させたり、
停止させ友りして、好ましくない事態に陥ることである
。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、過渡状態においても無用の回転数変動を生じさせず
、また、故障に際しても回転数の調整が制限され暴走あ
るいは停止といった最悪の事態に陥らないようにできる
内燃機関の回転数制御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関の回転数制御装置は、回転数調
整器の出力、吸気調整器の出力が所定値を越えたとき回
転数調整器、吸気調整器、または吸気制御弁のいずれか
少なくとも一つの動作を停止する手段を設けたものであ
る。

〔作用〕

この発明においては、回転数調整器で発生する機関の目
標吸気量ま九は目標吸気圧力が所定値を越えるか、ある
いは吸気調整器から出力される調整信号のいずれかが所
定値を越えると、回転数調整器、吸気調整器または吸気
制御弁のいずれか少なくとも一つの動作を停止し、機関
の回転数を目標値に整定する。

〔実施例〕

以下、この発明の内燃機関の回転数制御装置の実施例を
図によって説明する。図はその一実施例の構成を示すブ
ロック図である。図中の１は内燃機関、２は吸気管であ
シ、吸気管２内には回転数を負荷に対応して制御するた
めのスロットル弁３が設けられている。

このスロットル弁３０前後の部分には、吸気管２にバイ
パス通路９１．９２が設けられており、バイパス通路９
１と９２間には、吸気制御弁８が設けられている。吸気
制御弁８はリニアソレノイド弁あるいはＤＣモータ制御
弁などが使用され、駆動装置７の出力で駆動制御される
ようになっている。

一方、内燃機関１には、内燃機関１０回転に連動する歯
車４１が取シ付けられている。歯車４１０回転を回転数
センサ４２で検出して、機関回転数信号ｎｅｔｉＩｌＬ
差増幅器６１に送出するようになっている。

この誤差増幅器６１には、目標回転数発生器５からの目
標回転数信号ｎでも入力されるようになっている。目標
回転数発生器５は機関、温度などの諸条件に対応して目
標の無負荷回転数の目標回転数信号ｎＴを発生するもの
である。

誤差増幅器６１はこの目標回転数信号ｎＴと回転数セン
サ４２の機関回転数信号ｎｅとの誤差Δムを演算し、こ
の誤差Δｎは回転数調整器６２に送出するようになって
いる。

この回転数調整器６２は、誤差Δｎを受けて、比例、積
分もしくは微分動作によって、この誤差Δｎをなくする
方向に回転数調整信号を発生して、切換器１２１に出力
するようになっている。

また、上記目標回転数発生器５で発生された目標回転数
信号ｎＴは変換器１２２に入力されるようになっている
。この変換器１２２は、目標回転数信号ｎＴに応じて、
標準的機関が目標回転数を保つのに必要な標準吸気量を
発生するようになっている。この変換器１２２と切換器
１２１とにより、回転数調整停止器１２が構成されてい
る。この回転数調整停止器１２は回転数調整器６２の作
用を停止するものである。

切換°器１２１から機関吸気量の目標吸気量ＱＴが誤差
増幅器１１１に出力するようになっているとともに、吸
気調整停止器１３の吸気調整器１３２に入力するように
なっている。

誤差増幅器１１１には、吸気量センサ１０の出力Ｑｅも
入力されるようになっている。この吸気量センサ１０は
吸気管２に設けられ、吸気管２を通して内燃機関１に吸
入される吸入空気量を検出するものである。

また、上記誤差増幅器１１１は吸気量センサ１０の出力
Ｑｅと切換器１２１の出力、すなわち、目標吸気量ＱＴ
との誤差ΔＱを吸気調整器１１２に送出するようになっ
ている。この吸気調整器１１２は、誤差ΔＱを受けて、
比例、積分もしくは微分動作によって誤差ΔＱをなくす
る方向に吸気調整信号を発生して１．切換器１３１に送
出するようになっている。

この切換器１３１には、変換器１３２の出力が入力され
るようになっている。この変換器１３２の出力は駆動装
置７に出力するようになっている。

この変換器１３２と切換器１３１とにより、吸気調整停
止器１３が構成されている。

次に、以上のように構成されたこの発明の内燃機関の回
転数制御装置の動作について説明する。

回転数の誤差Δｎによって回転数調整器６２が作動し、
出力を発生する。この出力は、誤差Δｎが減少する方向
に発生するので誤差Δｎが極小になると整定する。

回転数調整器６２の出力は回転数調整停止器１２を構成
する切換器１２１に与えられる。切換器１２１は回転数
調整器６２の出力を制限値と比較して小さい時通過させ
出力とする。制限値より大きい時、回転数調整器６２の
出力を阻止し、目標回転数ｎＴに応じて変換器１２２が
発生する値、すなわち標準的機関が目標回転数を保つの
に必要な標準吸気量を切換器１２１が出力する。

切換器１２１の出力は機関吸気量の目、標値ＱＴとして
用いられ、吸気量センサ１０の出力Ｑｅとの誤差ΔＱが
誤差増幅器１１１によって求められる。

この吸気量の誤差ΔＱによって吸気調整器１１２が作動
し、出力を発生する。この出力は誤差ΔＱが減少する方
向に発生するので、誤差ΔＱが極小になると整定する。

吸気調整器１１２の出力は切換器１３１に与えられる。

この切換器１３１は吸気調整器１１２の出力を制限値と
比較して小さい時通過させ、出力する。この制限値より
大きい時、吸気調整器１１２の出力を阻止し、目標吸気
量ＱＴに応じて変換器１３２が発生する値、すなわち、
標準的吸気制御系統が目標の吸気量を保つのに必要な標
準調整値を切換器１３１が出力する。

この切換器１３１の出力は駆動装置７によって電気信号
に変換される。この電気信号により、吸気制御弁８を駆
動する。

吸気制御弁８はこの電気信号に応じた開口面積になるよ
う動作するもので、入力電圧に比例して位置が変化する
ソレノイド弁、あるいは通電時間に比例して位置が変化
するＤＣモータ制御弁などが適用可能である。

吸気制御弁８の開口面積に応じた空気流量がバイパス９
１．９２を介して流れ、内燃機関１の吸入する空気流量
が増減する。

かくして、内燃機関１の回転数は目標値に整定し、この
とき、吸気量も目標値に整定している。

この整定状態における吸気調整信号は誤差ΔＱを極小に
調整している。これは、スロットル弁３の無負荷位置に
おける漏れ空気量のバラツキ、吸気制御弁８の初期特性
誤差や温度などによる特性変動、駆動装置７の電源電圧
依存性あるいは大気密度によるゲイン依存性などの吸気
量を調整するための各構成要素に内在する誤差を吸気調
整信号が調整しているためである。

切換器１３１はこれら吸気量を調整するための各構成要
素に内在する誤差を略累積した値に相尚して適度な制限
値が定められている。

したがって、吸気量センサ１０が故障して返気量Ｑｅの
帰還が行なわれなくなった場合に、吸気調整信号が発散
しても切換器１３１により調整信号が標準調整値に切り
換えられ、吸気量の発散が防止されるので、機関回転数
の発散（暴走ないしは停止）が防止される。

次に、回転数調整信号は誤差Δｎを極小に調整して機関
回転数ｎｅを目標回転数ｎＴに略一致させるように目標
の吸気量ＱＴを調整している。これは、機関各部におけ
る損失のバラツキや温度による熱効率の変動あるいは、
自動車用内燃機関などに見られるようにランプ類やモー
タ類などの各糧装備品による負荷変動を回転数調整信号
が調整しているためである。

切換器１２１はこれら機関各部の損失や負荷変動による
誤差を略累積した値に相当して適度な制限値が定められ
ている。したがって、回転数センナ４２などが故障して
回転数の帰還が行なわれなくなった場合に、回転数調整
信号が発散しても切換器１２１によシ調整信号が標準吸
気量に切フ換られ、吸気量の目標値が発散しないため、
機関回転数の発散（暴走ないしは停止）が防止される。

以上の説明においては、調整値が制限値を超えると直ち
に標準値に切り換えた。しかしながら、機関および制御
装置各部の応答遅れを最適に補償するように回転数調整
器６２あるいは吸気調整器１１２に調整ゲインを与える
と、調整値に行過ぎが生じる場合がある。

この行過ぎによって調整値を標準値に切り換えないよう
に、この行過ぎ時間に見合って切換を遅延させるように
切換器１２１．１３１を構成すると一層好ましい回転数
制御系が得られる。

また、切換器１２１，１３１が作動したとき、警報を出
力する機能を持たせると、回転数制御系を構成する吸気
量センサ、回転数センサあるいは吸気制御弁などの故障
を容易に故障部位が検出で゛きるので好ましい。

以上説明した図示の実施例においては、調整信号が目標
値と実際値との差のみに基づいて発生するようにしであ
るが、目標値に比例する項と目標値と実際値の差に基づ
く項とを合成して調整信号を発生することも可能である
。

また、この発明の効果をさらに高める友めに、吸気調整
器１１２の調整速度は回転数調整器６２のそれよフも速
いのが好ましいので、吸気調整器１１２および回転数調
整器６２の比例、積分もしくは微分調整ゲインを前者の
ものよシ高めて設定するのが好ましい。

さらに、同様の効果を得る友めに、切換器１３１ないし
は１２１の制限値を調整動作の過渡状態において、増減
することも可能である。

図示の実施例においては、吸気量センサ１０が用いられ
ているが、代わりにスロットル弁３の下流に配設された
吸気管圧力センサを使用しても同様の効果を奏すること
は言うまでもない。

さらに、図示の実施例においては、故障に際して調整器
の作用を停止するもので、吸気制御弁は予め見込んだ標
準値により駆動され続ける。

しかしながら、吸気制御弁を停止しても、差しつかえな
い場合にあっては吸気制御弁を停止させるような値に前
記標準値を決めることも可能である。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、回転変動の要因を機関
の損失に基づくものと、吸気量調整手段に基づくものと
に分離し、回転数調整器および吸気調整器の制御範囲を
それぞれの要因に応じて必要充分に制限するようにした
ので、各種センサなどの故障に際して調整動作が無制限
に行なわれることによる機関の暴走あるいは停止といっ
た事態を防止できる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の内燃機関の回転数制御装置の一実施例の
構成を示すブロック図である。 １・・・内燃機関、２・・・吸気管、３・・・スロット
ル弁、５・・・目標回転数発生器、７・・・駆動装置、
８・・・吸気制御弁、１０・・・吸気量センナ、１２・
・・回転数調整停止器、１３・・・吸気調整停止器、４
２・・・回転数センナ、６１，１１１・・・誤差増幅器
、６２・・・回転数調整器、１１２・・・吸気調整器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の回転数と目標の回転数とに関連して機関の
   目標吸気量または目標吸気管圧力を発生する回転数調整
   器と、この回転数調整器の出力と機関の吸気量または吸
   気管圧力とに関連して調整信号を発生する吸気調整器と
   、この吸気調整器の出力を受けて機関の吸気量または吸
   気管圧力を増減する吸気制御弁と、上記回転数調整器ま
   たは吸気調整器の出力が所定値を超えたときこの回転数
   調整器、吸気調整器、または吸気制御弁のいずれか少な
   くとも一つの動作を停止する手段を備えた内燃機関の回
   転数制御装置。
2. （２）動作を停止する手段は所定の時限の後作動するよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   内燃機関の回転数制御装置。
3. （３）動作を停止する手段は警報手段を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の回転数制
   御装置。