JPS62214269A - 内燃機関の性能最適化制御装置及び最適化方法 - Google Patents
内燃機関の性能最適化制御装置及び最適化方法Info
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- JPS62214269A JPS62214269A JP5233786A JP5233786A JPS62214269A JP S62214269 A JPS62214269 A JP S62214269A JP 5233786 A JP5233786 A JP 5233786A JP 5233786 A JP5233786 A JP 5233786A JP S62214269 A JPS62214269 A JP S62214269A
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Landscapes
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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。
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〕
本発明は、1983年4月8日に申請され(現在取下)
、「ディーゼル又は火花点火機関の点火時機の最適化装
置」という題の特許出願第483,188号の内容を一
部継続するものである。
、「ディーゼル又は火花点火機関の点火時機の最適化装
置」という題の特許出願第483,188号の内容を一
部継続するものである。
本発明は内燃機関等の発動機の性能を向上させるための
適応制御装置に係り、さらに詳細には、機関速度の広範
な領域で安定な閉ループ制御装置に関する。
適応制御装置に係り、さらに詳細には、機関速度の広範
な領域で安定な閉ループ制御装置に関する。
シュバイツアー(Schweitzer )等に付与さ
れた特許第4,026,251 館、機関の閉ループデ
ィジタル電子式制御装置が記載されていて、ここでは、
機関制御パラメータに与えられた設定値の付近で摂動を
加え、同時に機関の性能を監視しながら、制御パラメー
タを与えられた設定値のどちら側に動かせば性能が向上
するか否かの判定を行なっている。設定値の変更が性能
を改善させる場合には、電子回路で生成された制御信号
は、制御設定を同一方向へ変化させるために使用される
。
れた特許第4,026,251 館、機関の閉ループデ
ィジタル電子式制御装置が記載されていて、ここでは、
機関制御パラメータに与えられた設定値の付近で摂動を
加え、同時に機関の性能を監視しながら、制御パラメー
タを与えられた設定値のどちら側に動かせば性能が向上
するか否かの判定を行なっている。設定値の変更が性能
を改善させる場合には、電子回路で生成された制御信号
は、制御設定を同一方向へ変化させるために使用される
。
しかし微小変化の結果性能が低下した場合には、機関の
設定値は逆方向に変化させられる。
設定値は逆方向に変化させられる。
上記のシュバイツアー等の特許に基づく装置では機関性
能の監視は” celsig”パルスをあらかじめ定め
られた摂動期間中に積算することで実施される。’ c
slsig”パルスは、機関の回転軸、フライホイール
又は発電機から発生され、その出現頻度は機関速度に比
例している。制御装置の論理回路では計数器を使用して
おりこれは4つの区間に分割されている。計数装置は摂
動周期の各四分割における” celsig ’″パル
ス数計数している。計数器は第1四分割区間では計数値
を増加させ、次の2つの四分割区間では減少させ、再び
第4四分割区間では増加させるように使用される。各計
数周期の終了時にUP / DOWN計数器内に残って
いる計数値は機関の制御パラメータ設定をいずれの方向
に変化させるかの判定に使用される。これらの修正作業
は機関の制御パラメータに加えられる摂動によって機関
速度に大きな変動が生じなくなるまで、すなわち、最大
制動トルク(MBT )の設定値に達したことを示すま
で継続される。
能の監視は” celsig”パルスをあらかじめ定め
られた摂動期間中に積算することで実施される。’ c
slsig”パルスは、機関の回転軸、フライホイール
又は発電機から発生され、その出現頻度は機関速度に比
例している。制御装置の論理回路では計数器を使用して
おりこれは4つの区間に分割されている。計数装置は摂
動周期の各四分割における” celsig ’″パル
ス数計数している。計数器は第1四分割区間では計数値
を増加させ、次の2つの四分割区間では減少させ、再び
第4四分割区間では増加させるように使用される。各計
数周期の終了時にUP / DOWN計数器内に残って
いる計数値は機関の制御パラメータ設定をいずれの方向
に変化させるかの判定に使用される。これらの修正作業
は機関の制御パラメータに加えられる摂動によって機関
速度に大きな変動が生じなくなるまで、すなわち、最大
制動トルク(MBT )の設定値に達したことを示すま
で継続される。
この装置が正常に作動するためには” celsig″
パルス数が十分に大きく摂動周期内に多数の機関周期が
含まれていること、すなわち機関の回転周波数が摂動周
波数より十分大きいことが必要であることがわかる。機
関周波数が摂動周波数よシ十分に太き(ない場合には制
御不能となる。
パルス数が十分に大きく摂動周期内に多数の機関周期が
含まれていること、すなわち機関の回転周波数が摂動周
波数より十分大きいことが必要であることがわかる。機
関周波数が摂動周波数よシ十分に太き(ない場合には制
御不能となる。
このように制御不能となる原因は、従来装置において、
摂動パルスが、機関周期に対して非同期であるためと考
えられる。すなわち先に述べたシュバイツア等の特許に
よる装置では摂動周波数は固定であり、電子式発振器に
よって正確に決められている。従って1進み”から”遅
れ”への切換、又その逆の切換は摂動周期の始まり又は
中間点において行われるが、これは機関軸の回転及び点
火パルスとは無関係である。その結果、後程さらに詳し
く述べるように、機関速度には固有の変動があシ、気筒
相互の点火時機は、機関制御パラメータ設定へ加える摂
動によって時には加速されたシ、又逆に減速されたシす
る。
摂動パルスが、機関周期に対して非同期であるためと考
えられる。すなわち先に述べたシュバイツア等の特許に
よる装置では摂動周波数は固定であり、電子式発振器に
よって正確に決められている。従って1進み”から”遅
れ”への切換、又その逆の切換は摂動周期の始まり又は
中間点において行われるが、これは機関軸の回転及び点
火パルスとは無関係である。その結果、後程さらに詳し
く述べるように、機関速度には固有の変動があシ、気筒
相互の点火時機は、機関制御パラメータ設定へ加える摂
動によって時には加速されたシ、又逆に減速されたシす
る。
本発明においては、摂動周波数は固定ではなく、機関の
通常動作周期と同期させられている。すなわち、各摂動
周期は軸角度がある一定の位置で開始され、摂動周期の
各相(進み及び遅れ)は同数の点火パルスを有している
。従って機関の気筒点火時機は、機関の制御パラメータ
の摂動に対して連続してずれて行くことはない。計算機
シミュレーションの結果この同期式摂動手法は、従来技
術に較べて全回転速度領域で誤差をいちぢるしく減少さ
せ、特に機関の回転周波数が摂動周波数と同程度である
かわずかに小さい時に特に有効であることが判明した。
通常動作周期と同期させられている。すなわち、各摂動
周期は軸角度がある一定の位置で開始され、摂動周期の
各相(進み及び遅れ)は同数の点火パルスを有している
。従って機関の気筒点火時機は、機関の制御パラメータ
の摂動に対して連続してずれて行くことはない。計算機
シミュレーションの結果この同期式摂動手法は、従来技
術に較べて全回転速度領域で誤差をいちぢるしく減少さ
せ、特に機関の回転周波数が摂動周波数と同程度である
かわずかに小さい時に特に有効であることが判明した。
本発明の実施例においては、機関軸の回転検出器が備え
られていて、これは機関の特定の気筒が上死点に達した
時点がわかるようにフライホイール上に検出可能な目印
を付けている。固定側検出器も具備されていてこれは、
目印が検出器を通過する毎にインパルスを発生させる。
られていて、これは機関の特定の気筒が上死点に達した
時点がわかるようにフライホイール上に検出可能な目印
を付けている。固定側検出器も具備されていてこれは、
目印が検出器を通過する毎にインパルスを発生させる。
さらに別の装置が軸があらかじめ定められた回数回転す
るのに要する時間を測定するために具備されている。1
つの方法として、非常に高周波の、例えば10MHzの
パルス発生器が用いられている。これらのパルスは計数
器で積算され、この計数器は固定側の目印検出器より発
せられる回転検出信号に同期してスタート/ストップさ
れる。摂動周期を4分割し、高周波クロックパルスを4
つの計数器で積算することにより、摂動周期終了時点に
記憶されている値はこれら4分割区間での平均回転速度
を示している。論理回路が具備されておりこれは、第1
及び第4区間での平均速度を、第2及び第3区間での平
均速度と比較し、これらの差の符号に応じて制御信号を
出力し、この信号は機関の制御パラメータ設定に接続さ
れた変換器に入力されて、設定値をあらかじめ定められ
た量だけ装置の性能を向上させる方向に変化させる。
るのに要する時間を測定するために具備されている。1
つの方法として、非常に高周波の、例えば10MHzの
パルス発生器が用いられている。これらのパルスは計数
器で積算され、この計数器は固定側の目印検出器より発
せられる回転検出信号に同期してスタート/ストップさ
れる。摂動周期を4分割し、高周波クロックパルスを4
つの計数器で積算することにより、摂動周期終了時点に
記憶されている値はこれら4分割区間での平均回転速度
を示している。論理回路が具備されておりこれは、第1
及び第4区間での平均速度を、第2及び第3区間での平
均速度と比較し、これらの差の符号に応じて制御信号を
出力し、この信号は機関の制御パラメータ設定に接続さ
れた変換器に入力されて、設定値をあらかじめ定められ
た量だけ装置の性能を向上させる方向に変化させる。
又、比例制御も可能であって、この場合、修正量は誤差
信号の極性だけではなく、誤差信号の大きさにも関連し
ている。本発明のアルゴリズムは、先に示唆したような
個別論理素子を用いても、又適当なマイクロプロセッサ
を使用しても実現することができる。
信号の極性だけではなく、誤差信号の大きさにも関連し
ている。本発明のアルゴリズムは、先に示唆したような
個別論理素子を用いても、又適当なマイクロプロセッサ
を使用しても実現することができる。
・ シュパイラフ等の特許第4,130,863号には
、ある種の環境下では、機関をMBT状態からずらした
所で運転させるように適応制御装置を調整する方が望ま
しいことが述べられている。この最適状態からずれた運
転方法は“バイアス法”と呼ばれている。バイアス法は
本発明においても、個別論理素子を用いるかマイクロプ
ロセッサを用いるかに依らず同じように適用できる。
、ある種の環境下では、機関をMBT状態からずらした
所で運転させるように適応制御装置を調整する方が望ま
しいことが述べられている。この最適状態からずれた運
転方法は“バイアス法”と呼ばれている。バイアス法は
本発明においても、個別論理素子を用いるかマイクロプ
ロセッサを用いるかに依らず同じように適用できる。
すでに示したように、本発明に基づいて構築された制御
装置において、摂動周期の各相すなわち進み位相及び遅
れ位相は、等しい数の機関回転数又は点火パルスを含み
、各摂動相の開始と終了時点は機関周期又はパルスと同
期している。摂動相に含まれる機関回転数又は点火パル
ス数を機関の回転速度の関数として選択できれば制御性
が改善されることが知られて、いる。従って、例えば機
関の回転数がQ rpmから2.00 Orpmの時は
各摂動周期は軸の2回転分(4サイクル機関の1機関周
期である)であり、一方機関の回転数が2.00 Or
pmから4.00 Orpmの間では、各摂動周期は軸
の4回転分で構成されている。この結果各摂動周期中に
より多くのクロックパルスを積算できることになって、
誤差信号の精度が向上する。さらに、点火時機の変更に
対して、機関が応答するのに比較的十分な時間を与える
ことになり、この結果誤差信号の測定も容易になる。も
ちろん、より高い回転数域において、1摂動周期あたシ
の回転数として別の数値を用いることも可能である。
装置において、摂動周期の各相すなわち進み位相及び遅
れ位相は、等しい数の機関回転数又は点火パルスを含み
、各摂動相の開始と終了時点は機関周期又はパルスと同
期している。摂動相に含まれる機関回転数又は点火パル
ス数を機関の回転速度の関数として選択できれば制御性
が改善されることが知られて、いる。従って、例えば機
関の回転数がQ rpmから2.00 Orpmの時は
各摂動周期は軸の2回転分(4サイクル機関の1機関周
期である)であり、一方機関の回転数が2.00 Or
pmから4.00 Orpmの間では、各摂動周期は軸
の4回転分で構成されている。この結果各摂動周期中に
より多くのクロックパルスを積算できることになって、
誤差信号の精度が向上する。さらに、点火時機の変更に
対して、機関が応答するのに比較的十分な時間を与える
ことになり、この結果誤差信号の測定も容易になる。も
ちろん、より高い回転数域において、1摂動周期あたシ
の回転数として別の数値を用いることも可能である。
本発明の方法及び装置をディー°ゼル機関に適用する場
合には、燃料噴射装置相互の点火時機の違いを補償する
ための調整作業が必要となる。電気的に駆動されるディ
ーゼル燃料噴射装置及び噴射パルプは互°いに機械的又
は電気的遅れで連動しておシ、これらは個別に変更でき
る。したがって、燃料噴射装置に対して正確な点火時機
制御が要求される場合には個々の噴射装置間の差を調整
するための好適な装置が必要となる。
合には、燃料噴射装置相互の点火時機の違いを補償する
ための調整作業が必要となる。電気的に駆動されるディ
ーゼル燃料噴射装置及び噴射パルプは互°いに機械的又
は電気的遅れで連動しておシ、これらは個別に変更でき
る。したがって、燃料噴射装置に対して正確な点火時機
制御が要求される場合には個々の噴射装置間の差を調整
するための好適な装置が必要となる。
本発明による方法及び装置では、ディーゼル又は火花点
火機関の点火時機の全体的な最適化ができる。しかしな
がら、個々の燃料噴射装置相互間に大きな時間差がある
場合に、これらの差が考慮されていないと気筒間の点火
時機に大きな差が残ってしまう。この結果噴射量が増加
し、燃費が悪化する。本発明による装置及び方法ではこ
の問題を次の方法で解消している、すなわち個々の気筒
の点火時機を最適化することによって噴射装置間の相対
遅れが求まる。このように個々の点火時機の違いを知る
ことによって、噴射装置の性能特性の変化を補償するた
めの好適な制御回路を考案できる。
火機関の点火時機の全体的な最適化ができる。しかしな
がら、個々の燃料噴射装置相互間に大きな時間差がある
場合に、これらの差が考慮されていないと気筒間の点火
時機に大きな差が残ってしまう。この結果噴射量が増加
し、燃費が悪化する。本発明による装置及び方法ではこ
の問題を次の方法で解消している、すなわち個々の気筒
の点火時機を最適化することによって噴射装置間の相対
遅れが求まる。このように個々の点火時機の違いを知る
ことによって、噴射装置の性能特性の変化を補償するた
めの好適な制御回路を考案できる。
本発明の第1の目的は発動機で使用される適応制御装置
を提供することである。
を提供することである。
本発明の別の目的は、機関制御パラメータが与えられた
設定値の付近で前後に変動を与えられ、その微少変動が
性能全改善したか否かに応じて制御信号を発生する型の
適応制御装置を提供することである。
設定値の付近で前後に変動を与えられ、その微少変動が
性能全改善したか否かに応じて制御信号を発生する型の
適応制御装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、先に述べた目的に関連して
、機関の制御パラメータ設定の変動が制御対象である機
関に固有の周期と同期されている適応制御装置全提供す
ることである。
、機関の制御パラメータ設定の変動が制御対象である機
関に固有の周期と同期されている適応制御装置全提供す
ることである。
本発明のさらに別の目的は、摂動周波数が可変である”
摂動”型適応制御装置を提供することである。
摂動”型適応制御装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、摂動周期の各相が同数の機
関周期を有し、機関の運転周期と同期し・ている“摂動
”型適応制御装置を提供することである。
関周期を有し、機関の運転周期と同期し・ている“摂動
”型適応制御装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、摂動周期に含まれる機関周
期の数が、機関の速度に応じて変化する適応制御装置を
提供することである。
期の数が、機関の速度に応じて変化する適応制御装置を
提供することである。
本発明のさらに別の目的は多気筒ディーゼル機関で使用
される複数の噴射装置相互間の遅れを求めることによっ
て1固々の気筒の点火時機の最適化をはかる方法及び装
置の提供である。
される複数の噴射装置相互間の遅れを求めることによっ
て1固々の気筒の点火時機の最適化をはかる方法及び装
置の提供である。
本発明のこれらの目的及び長所は、本技術分野に精通し
た者にとっては、提出された実施例について、以下に述
べる詳細記述を、特に添付図面を参照して読むことによ
って明らかとなろう。
た者にとっては、提出された実施例について、以下に述
べる詳細記述を、特に添付図面を参照して読むことによ
って明らかとなろう。
〔実施例コ
第1図は本発明に基づく適応制御装置の簡単なブロック
図である。図に(工説明のための内燃機関10が示され
ており、これは負荷14に連結された出刃シャフト12
全有する。シャフトに(エフライホイール16が固定さ
れている。フライホイール16の周辺部には例えば永久
S石18のような検出用の目印が配置されていて、固定
側検出器20の横を回転しながら通過すると電圧信号を
発生する。このようなパルス信号はフライホイール16
の1回転毎に発生される。
図である。図に(工説明のための内燃機関10が示され
ており、これは負荷14に連結された出刃シャフト12
全有する。シャフトに(エフライホイール16が固定さ
れている。フライホイール16の周辺部には例えば永久
S石18のような検出用の目印が配置されていて、固定
側検出器20の横を回転しながら通過すると電圧信号を
発生する。このようなパルス信号はフライホイール16
の1回転毎に発生される。
機関10には又制御装置22が接続されている、この装
置は制御される機械の特注に応じて種々の形状のものが
選択可能である。例えばガソリン・エンジンでは制御袋
[22はディストリビュータのタイミング装置であり、
−万デイーゼル・エンジンにおいては制御装置22はエ
ンジンの燃料噴射制御装置である。
置は制御される機械の特注に応じて種々の形状のものが
選択可能である。例えばガソリン・エンジンでは制御袋
[22はディストリビュータのタイミング装置であり、
−万デイーゼル・エンジンにおいては制御装置22はエ
ンジンの燃料噴射制御装置である。
“摂動′と名付けられたブロック24は電子式又は宣気
機械式製看であって、これは制御装着22に摂動?与え
機械の通常制御設定値に対しあらかじめ決められている
変動全顎える。シュバイツアー(Schweitzer
)等、に付与された特許第4.026,251号(同様
にシュバイツアー等の特許第3,142.967号、第
4,130,863号及び? /l/ ニア A (M
alcolm )の特許%4,306,284号〕にお
いては、摂動周期は固定であり機関内の個々の点火時機
とは特に関係の無いものであったが、本発明においては
回転検出器18−20で制御されるディジタル論理素子
26が制御設定22を機関10内の個々の点大パルスに
同期して前後に変化させている。各摂動期間中にエンジ
ンシャフト12があらかじめ定められた回数だけ回転す
るのに要する時間は、クロック源28から出力される高
周波クロックパルス信号を、回転検出器18−20で制
御される好適な計数器で計数することで測定される。摂
動の1周期が完了すると、点火時平均速度予想値とこれ
ら2つの四分割区間での実速度との比較がなされる。こ
の速度の簡単な予想値は第1及び第4四分割区間の速度
を平均して得られる。この予想値はエンジンが安定して
いる場合やゆっくりと変化している場合には十分正確な
ものである。速度が急速変化中は前回の摂動周期での第
1及び第4四分割区間の速度値を用いて“さらに正確な
予想値を得ることができる。比較の結果に応じて論理装
置26は誤差信号を出力線30に出力し、サーボ機構3
2全通して制御設定22を調整する。装置32は、全電
子式であっても、又電気機械式であっても構成すること
ができる。
機械式製看であって、これは制御装着22に摂動?与え
機械の通常制御設定値に対しあらかじめ決められている
変動全顎える。シュバイツアー(Schweitzer
)等、に付与された特許第4.026,251号(同様
にシュバイツアー等の特許第3,142.967号、第
4,130,863号及び? /l/ ニア A (M
alcolm )の特許%4,306,284号〕にお
いては、摂動周期は固定であり機関内の個々の点火時機
とは特に関係の無いものであったが、本発明においては
回転検出器18−20で制御されるディジタル論理素子
26が制御設定22を機関10内の個々の点大パルスに
同期して前後に変化させている。各摂動期間中にエンジ
ンシャフト12があらかじめ定められた回数だけ回転す
るのに要する時間は、クロック源28から出力される高
周波クロックパルス信号を、回転検出器18−20で制
御される好適な計数器で計数することで測定される。摂
動の1周期が完了すると、点火時平均速度予想値とこれ
ら2つの四分割区間での実速度との比較がなされる。こ
の速度の簡単な予想値は第1及び第4四分割区間の速度
を平均して得られる。この予想値はエンジンが安定して
いる場合やゆっくりと変化している場合には十分正確な
ものである。速度が急速変化中は前回の摂動周期での第
1及び第4四分割区間の速度値を用いて“さらに正確な
予想値を得ることができる。比較の結果に応じて論理装
置26は誤差信号を出力線30に出力し、サーボ機構3
2全通して制御設定22を調整する。装置32は、全電
子式であっても、又電気機械式であっても構成すること
ができる。
本発明による最適化アルゴリズムをディーゼル機関の金
気筒に対してで(工なく、個々の噴射装置に対して適用
する場合には、機関は一定の燃料消費でほぼ定速運転と
なり、好適には高速のアイドリング運転状態とrlる。
気筒に対してで(工なく、個々の噴射装置に対して適用
する場合には、機関は一定の燃料消費でほぼ定速運転と
なり、好適には高速のアイドリング運転状態とrlる。
次に、個々の噴射装置のタイミングが制御設定22であ
り、クランク軸の回転に同期して摂動を与えられるもの
である。残りの噴射装置のタイミングは固定されている
。そして1つの摂動周期が完了すると、その摂動周期の
第2及び第6四分割区間での噴射装置に摂動が加えられ
なかった場合の出力軸の平均速度予想値と、これら2つ
の四半分における実速度とが比較される。論理袋[12
6!工再び誤差信号を出力し、この信号をエサーボ機構
32を通して噴射装置に調整 を 刀ロ え る。
り、クランク軸の回転に同期して摂動を与えられるもの
である。残りの噴射装置のタイミングは固定されている
。そして1つの摂動周期が完了すると、その摂動周期の
第2及び第6四分割区間での噴射装置に摂動が加えられ
なかった場合の出力軸の平均速度予想値と、これら2つ
の四半分における実速度とが比較される。論理袋[12
6!工再び誤差信号を出力し、この信号をエサーボ機構
32を通して噴射装置に調整 を 刀ロ え る。
第2図には参考として、6気筒機関の2回転分(クラン
ク軸角720度)を通してのエンジン速度(曲線A)及
び気筒内圧力(曲iB)が示されている。従って第2図
のグラフには6気筒すべての点火状態を含むエンジンの
1サイクル過程が示されている。気筒内圧力(曲ffI
AB)が上昇すると軸速度(曲線A)が減少する。点火
に際してはピストンが下降するので内圧が低下し軸速度
が増加する。次に点火されるピストンが上昇し始め、気
筒内の空気/燃料混合ガスを圧縮し気筒内圧力は再び上
昇して軸速度は減衰する。速度曲線(曲線A)はほぼ正
弦波形であるが気筒毎の点火状態の違いによって速度の
ばらつきがあってこれは速度曲線の個々の最大値の違い
として反映されている。
ク軸角720度)を通してのエンジン速度(曲線A)及
び気筒内圧力(曲iB)が示されている。従って第2図
のグラフには6気筒すべての点火状態を含むエンジンの
1サイクル過程が示されている。気筒内圧力(曲ffI
AB)が上昇すると軸速度(曲線A)が減少する。点火
に際してはピストンが下降するので内圧が低下し軸速度
が増加する。次に点火されるピストンが上昇し始め、気
筒内の空気/燃料混合ガスを圧縮し気筒内圧力は再び上
昇して軸速度は減衰する。速度曲線(曲線A)はほぼ正
弦波形であるが気筒毎の点火状態の違いによって速度の
ばらつきがあってこれは速度曲線の個々の最大値の違い
として反映されている。
機関の軸速度に通常の変動があるため、機関の制御設定
に非同期的に摂動信号を加えると場合によって速度の増
加を増大させたり、逆に速度の増加をおさえたりする。
に非同期的に摂動信号を加えると場合によって速度の増
加を増大させたり、逆に速度の増加をおさえたりする。
同様に制御設定の遅れは速度の増2J[l ’におさえ
たり、速度の減少を助勢したりする。実際光に述べたシ
ュバイツアー等の特許やマルコムの特許に基いて製作さ
れた制御装置では時々追従能力が減少したりサーボ装置
に送られる誤差信号が制御不能な様態でふらつくことが
経験的に知られている。
たり、速度の減少を助勢したりする。実際光に述べたシ
ュバイツアー等の特許やマルコムの特許に基いて製作さ
れた制御装置では時々追従能力が減少したりサーボ装置
に送られる誤差信号が制御不能な様態でふらつくことが
経験的に知られている。
第7a図及び第7b図をエフランク角(cAD)に対す
る点火時期誤差の変動及び点火時期自身の変Whヲ機関
の回転速度と共に示したものであり従来技術における適
応制御装置を使用している。注目しなければならな・い
のは、低回転域での点火時期及び点火時機誤差の変動が
大きく、零誤差位置を中心に大きく振れている点である
。高′回転域では点火時期誤差はかなり安定しているが
、それでも制御パラメータを摂動で変更した影響以外の
変動が見られる。又加速及び減速時には点火時期及び点
火時期誤差に過渡的な変動が生じている。第7a図を工
摂動周期が4Hz の場合である。第7b図はやはり従
来技術を用いた制御装置で摂動周期全2 Hz ICし
た場合の波形である。この場合も低回転域で点火時期誤
差が大きく変動しているのがわかる。
る点火時期誤差の変動及び点火時期自身の変Whヲ機関
の回転速度と共に示したものであり従来技術における適
応制御装置を使用している。注目しなければならな・い
のは、低回転域での点火時期及び点火時機誤差の変動が
大きく、零誤差位置を中心に大きく振れている点である
。高′回転域では点火時期誤差はかなり安定しているが
、それでも制御パラメータを摂動で変更した影響以外の
変動が見られる。又加速及び減速時には点火時期及び点
火時期誤差に過渡的な変動が生じている。第7a図を工
摂動周期が4Hz の場合である。第7b図はやはり従
来技術を用いた制御装置で摂動周期全2 Hz ICし
た場合の波形である。この場合も低回転域で点火時期誤
差が大きく変動しているのがわかる。
本発明によれば、機関の制御パラメータは固定周期で摂
動を加えるのではなく、摂動周期を通常の機関回転周期
と同期をとっている。従って摂動周期の各半周期中に発
生する点火パルスの総数(第2図の曲iB)及び摂動周
期の開始と終了時は機関内のある特定の気筒の点火時点
と同期して発生することになる。
動を加えるのではなく、摂動周期を通常の機関回転周期
と同期をとっている。従って摂動周期の各半周期中に発
生する点火パルスの総数(第2図の曲iB)及び摂動周
期の開始と終了時は機関内のある特定の気筒の点火時点
と同期して発生することになる。
第3図において参照符号34は摂動波形を示している。
ここでは4サイクル機!に’を考えており、機関の1周
期の間に出力軸は2回転する。摂動周期は2つの位相、
すなわち進み位相と遅れ位相とで構成されている。
期の間に出力軸は2回転する。摂動周期は2つの位相、
すなわち進み位相と遅れ位相とで構成されている。
第6図の波形36及び38を工摂動周期34中の進み位
相及び遅れ位相での軸速度を示している。
相及び遅れ位相での軸速度を示している。
仮りに機関設定がMBT(最大制動トルク〕に対して遅
れているとすれば、進み位相中は軸速度は増加し遅れ位
相中ば軸速度は減衰する。この状態が第6図の波形36
に示されている。−万機間の制御設定が、MBTに対し
て進んでいると摂動周期の@1半Lし期において設定を
さらに進めると速度は減少し、次相で設定を遅らせると
速度が増大する。この状態【1第3図の波形38に示さ
れている。
れているとすれば、進み位相中は軸速度は増加し遅れ位
相中ば軸速度は減衰する。この状態が第6図の波形36
に示されている。−万機間の制御設定が、MBTに対し
て進んでいると摂動周期の@1半Lし期において設定を
さらに進めると速度は減少し、次相で設定を遅らせると
速度が増大する。この状態【1第3図の波形38に示さ
れている。
後はどさらに詳細に説明するように、本発明に基づく制
御装置を構成する際には、摂動周期を複数に分割するの
が好適である。詳細には第6図に示すように摂動周期は
4分割されていて、その6各は軸の回転数によってあら
かじめ区切られている。論理装置26は各回転に要する
時間Δtl。
御装置を構成する際には、摂動周期を複数に分割するの
が好適である。詳細には第6図に示すように摂動周期は
4分割されていて、その6各は軸の回転数によってあら
かじめ区切られている。論理装置26は各回転に要する
時間Δtl。
△t2 等の測定装置を具備している。
制御機能を実現する最も簡単な方法は、論理装置26に
おいて、摂動周期の中間点に於ける回転速度が摂動周期
の始点又は終点に於ける回転速度より大きいか否かを判
定することである。さらに詳細に述べると、摂動周期の
第1四分割区間及び第4四分割区間における軸回転に要
する時間の和から第2四分割区間及び第3四分割区間に
おける軸回転に要する時間の和を減算する。その結果が
正であれば機関の制御設定を進めれば性能が改養される
ことが知れる。しかし、その差が負である場合は、摂動
’e DOえると性能を悪化させるのでパラメータ設定
を現在値から遅らせなければならないことが知れる。バ
イアスの概念を入れなければこの誤差の演算式は数式的
に次のように表現できる: (11F=(△t1+△t4 ン −(△t2+△t
3 )ここでΔt1 、Δt2・・・Δt4は第6図
に示すように摂動周期の各四分割区間における平均回転
時間である。
おいて、摂動周期の中間点に於ける回転速度が摂動周期
の始点又は終点に於ける回転速度より大きいか否かを判
定することである。さらに詳細に述べると、摂動周期の
第1四分割区間及び第4四分割区間における軸回転に要
する時間の和から第2四分割区間及び第3四分割区間に
おける軸回転に要する時間の和を減算する。その結果が
正であれば機関の制御設定を進めれば性能が改養される
ことが知れる。しかし、その差が負である場合は、摂動
’e DOえると性能を悪化させるのでパラメータ設定
を現在値から遅らせなければならないことが知れる。バ
イアスの概念を入れなければこの誤差の演算式は数式的
に次のように表現できる: (11F=(△t1+△t4 ン −(△t2+△t
3 )ここでΔt1 、Δt2・・・Δt4は第6図
に示すように摂動周期の各四分割区間における平均回転
時間である。
先に述べたシュバイツアー等の特許及びマルコムの特許
においては軸速度の測定は、摂動周期のあらかじめ定め
られた区間内に発生するいわゆる’ celsig“パ
ルスの数を計数して行なっていたが、本発明においては
、摂動1到期が機関の回転軸に同期しているので、平均
速度は出力軸があらかじめ定められた回数回転する間に
ディジタル計数器に入力される高周波クロックパルスの
数を計数して求め゛る。従来技術における’ cels
ig’パルス発生器を電子式高周波発振器又はクロック
発生器に置き換えることによって装置の価格が低下する
と共に性能が向上する。第4図は、本発明に基づく適応
制御装置を個別の論理素子を用いて構成する方法を示す
。図示されるように機関の軸12はフライホイール16
を駆動しこのフライホイールの周辺上には磁石素子18
があって検出コイル20と連動している。従ってフライ
ホイールが回転する毎に電気的なインパルス信号が4琢
40上に発生される。ここでを工磁石と磁気検出器との
組み合わせで満足する結果を得ているが、本技術分舒に
精通した者なら他の方法を用いても回転するフライホイ
ール上の固定点があらかじめ定められた固定検出位@全
通過する際に電気信号全発生させることが出来ることが
了解できよう。従って本発明は磁気検出方法に限定され
ると解釈されるものではない。
においては軸速度の測定は、摂動周期のあらかじめ定め
られた区間内に発生するいわゆる’ celsig“パ
ルスの数を計数して行なっていたが、本発明においては
、摂動1到期が機関の回転軸に同期しているので、平均
速度は出力軸があらかじめ定められた回数回転する間に
ディジタル計数器に入力される高周波クロックパルスの
数を計数して求め゛る。従来技術における’ cels
ig’パルス発生器を電子式高周波発振器又はクロック
発生器に置き換えることによって装置の価格が低下する
と共に性能が向上する。第4図は、本発明に基づく適応
制御装置を個別の論理素子を用いて構成する方法を示す
。図示されるように機関の軸12はフライホイール16
を駆動しこのフライホイールの周辺上には磁石素子18
があって検出コイル20と連動している。従ってフライ
ホイールが回転する毎に電気的なインパルス信号が4琢
40上に発生される。ここでを工磁石と磁気検出器との
組み合わせで満足する結果を得ているが、本技術分舒に
精通した者なら他の方法を用いても回転するフライホイ
ール上の固定点があらかじめ定められた固定検出位@全
通過する際に電気信号全発生させることが出来ることが
了解できよう。従って本発明は磁気検出方法に限定され
ると解釈されるものではない。
線40に出現する信号は、4段計数器42の計数入力端
子に接続される。各段の出力tl力)らt4はそれぞれ
デート回路44,46.48及び50の第1人力に構成
されている。これらのケ9−トの第2人力Q工導線52
を介して高周波発振器54にア続されている。出力段t
1及びt3G工又、立ち上り信号でトリガされるセット
/リセット型71ノツプ・フロップ56に従続されてお
り、このフIJツブ・フロップの出力は変換器(図示せ
ず)を介して、機関の制御設定装置22に接続されてい
る。
子に接続される。各段の出力tl力)らt4はそれぞれ
デート回路44,46.48及び50の第1人力に構成
されている。これらのケ9−トの第2人力Q工導線52
を介して高周波発振器54にア続されている。出力段t
1及びt3G工又、立ち上り信号でトリガされるセット
/リセット型71ノツプ・フロップ56に従続されてお
り、このフIJツブ・フロップの出力は変換器(図示せ
ず)を介して、機関の制御設定装置22に接続されてい
る。
各々の一致回路44から50は多段2値計数器58.6
0.62及び64に接続されている。計数器58及び6
4からの出力は共に第1の全加算回路66に入力され、
計数器60及び62からの出力に第2の加算器68に入
力されている。加算器66及び68からの出力は減算器
70に入力され、演算結果に応じて出力M472にを1
正又は負の信号が出現する。この信号は好適な電子装置
に入力されその電子装置は機関の制御パラメータ設定全
段階的に調整するものであって、その調整の方向は出力
線72の出力信号の極性で決められる。
0.62及び64に接続されている。計数器58及び6
4からの出力は共に第1の全加算回路66に入力され、
計数器60及び62からの出力に第2の加算器68に入
力されている。加算器66及び68からの出力は減算器
70に入力され、演算結果に応じて出力M472にを1
正又は負の信号が出現する。この信号は好適な電子装置
に入力されその電子装置は機関の制御パラメータ設定全
段階的に調整するものであって、その調整の方向は出力
線72の出力信号の極性で決められる。
第2図、第6図及び第4図を参照しながら第4図に示す
方法で構成された内燃機関制御装置の説明を行なう。検
出器20は固定枠に装着され、フライホイール16又は
、機関と同期して回転する機関軸上の他の素子と関連し
て動作し、フライホイール16が回転する毎に電気パル
スを出力線40上に機関の点火周期に同期して出力する
。計数器42の初期状態は零であって、線40上に出現
する立ち上がりパルスによってt1状態に進められる。
方法で構成された内燃機関制御装置の説明を行なう。検
出器20は固定枠に装着され、フライホイール16又は
、機関と同期して回転する機関軸上の他の素子と関連し
て動作し、フライホイール16が回転する毎に電気パル
スを出力線40上に機関の点火周期に同期して出力する
。計数器42の初期状態は零であって、線40上に出現
する立ち上がりパルスによってt1状態に進められる。
この状態において、フリップ・フロップ56は摂動装置
が機関の制御設定を現在値から進み状態となるようにセ
ットされる。同時に計数器42のt1出力はデート44
全読み込み可能状態とし、発振器54からの高周波クロ
ックパルスはデートを通過して計数器58で積算される
。ここでフライホイール16が1回転し終わると、再び
インパルス信号が出力線40上に出現して計数器42を
更新する。すなわち計数器42はt2状態となる。この
状態において、デート44は閉じられて計数器5Bへの
クロックパルス入力はしゃ断される。−万ケ” −)
46は読み込み可能状態となり発振器54からのクロッ
クパルスはデートを通過して計数器60内で積算される
。この状態は再びフライホイールが1回転し終わって計
数器42がt3状態となるまで継続する。計数器42が
t3状態となると2つの機能が実行される。第1は計数
器42の出力信号がフリップ・フロップ56のリセット
端子に入力され、フリップ・フロップを“遅れ°状態と
し、その出力で最終的に機関の制御パラメータ設定を現
在の設定値より遅れ方向に移動させる機能である。第2
は、デート44及び46を閉じる一万でデート48を読
み込み可能とし発振器54からのクロックパルスを計数
器62で積算させる機能である。次にフライホイール1
6の一回転が完了すると計数器42はt4状態に切換わ
り、デート50を除くすべてのデートが閉じられ、計数
器64は発振器54からのクロックパルスを、機関の出
力軸が一回転する間受信する。
が機関の制御設定を現在値から進み状態となるようにセ
ットされる。同時に計数器42のt1出力はデート44
全読み込み可能状態とし、発振器54からの高周波クロ
ックパルスはデートを通過して計数器58で積算される
。ここでフライホイール16が1回転し終わると、再び
インパルス信号が出力線40上に出現して計数器42を
更新する。すなわち計数器42はt2状態となる。この
状態において、デート44は閉じられて計数器5Bへの
クロックパルス入力はしゃ断される。−万ケ” −)
46は読み込み可能状態となり発振器54からのクロッ
クパルスはデートを通過して計数器60内で積算される
。この状態は再びフライホイールが1回転し終わって計
数器42がt3状態となるまで継続する。計数器42が
t3状態となると2つの機能が実行される。第1は計数
器42の出力信号がフリップ・フロップ56のリセット
端子に入力され、フリップ・フロップを“遅れ°状態と
し、その出力で最終的に機関の制御パラメータ設定を現
在の設定値より遅れ方向に移動させる機能である。第2
は、デート44及び46を閉じる一万でデート48を読
み込み可能とし発振器54からのクロックパルスを計数
器62で積算させる機能である。次にフライホイール1
6の一回転が完了すると計数器42はt4状態に切換わ
り、デート50を除くすべてのデートが閉じられ、計数
器64は発振器54からのクロックパルスを、機関の出
力軸が一回転する間受信する。
第4図に示す構成において、フライホイール16が4回
転し終えた時点で計数器58から64に貯えられている
数値は第3圀に示すそれぞれ4つの区間内での出力軸の
平均回転速度に逆比例したものである。第4図の論理ブ
ロック図に昏工詳細に示されていないが、一時記憶器が
具備されていて、これは引続いて行なわれる算術演算に
備えて計数値を記憶するためのものである。この理由は
、次にフライホイールの一回転が完了すると計数器58
から64がすべてクリアされてしまうためである。一時
記憶器が備えられているので、計数器58.60及び6
2は計数器42のt4周期が開始されると直ちにクリア
してもかまわず、次のt2局期が開始する時点で、線7
4全通して計数器64ヘクリア・パ、ルスを送り、その
内容全クリアして次の周期で発振器54からのパルスを
受信するために待機する。
転し終えた時点で計数器58から64に貯えられている
数値は第3圀に示すそれぞれ4つの区間内での出力軸の
平均回転速度に逆比例したものである。第4図の論理ブ
ロック図に昏工詳細に示されていないが、一時記憶器が
具備されていて、これは引続いて行なわれる算術演算に
備えて計数値を記憶するためのものである。この理由は
、次にフライホイールの一回転が完了すると計数器58
から64がすべてクリアされてしまうためである。一時
記憶器が備えられているので、計数器58.60及び6
2は計数器42のt4周期が開始されると直ちにクリア
してもかまわず、次のt2局期が開始する時点で、線7
4全通して計数器64ヘクリア・パ、ルスを送り、その
内容全クリアして次の周期で発振器54からのパルスを
受信するために待機する。
計数器58から64に第1の摂動周期中に積算された値
は後続の摂動周期中に加算器66及び68で加算される
。先に示した誤差演算式内で摂動周期の中間点での平均
回転時間に対応する計数器60及び62の内容は加算器
68で加算され、摂動周期の開始及び終了時点での平均
回転時間に対応する計数器58及び64の内容は加算器
66内でl1ll算される。引算器70では加算器66
及び68の出力信号を演算して、摂動周期の中間点での
平均時間が摂動周期の両端部での平均時間に較べて大き
いか小さいかの判断を行なう。これは引算器70の出カ
フ2に出現する信号の極性で利足できる。
は後続の摂動周期中に加算器66及び68で加算される
。先に示した誤差演算式内で摂動周期の中間点での平均
回転時間に対応する計数器60及び62の内容は加算器
68で加算され、摂動周期の開始及び終了時点での平均
回転時間に対応する計数器58及び64の内容は加算器
66内でl1ll算される。引算器70では加算器66
及び68の出力信号を演算して、摂動周期の中間点での
平均時間が摂動周期の両端部での平均時間に較べて大き
いか小さいかの判断を行なう。これは引算器70の出カ
フ2に出現する信号の極性で利足できる。
第4図に示された個別論理素子の構成は、先に示した速
度の演算式を解くための1つの構成例にすぎず、本技術
分野に精通した技術者なら同じ結果を得るための他の調
理回路全工夫し得ることは理解できよう。本実施例では
誤差信号に対するバイアス信号の処理【工特に行なって
いないが、これも個別の論理回路を用いて笑現し得る。
度の演算式を解くための1つの構成例にすぎず、本技術
分野に精通した技術者なら同じ結果を得るための他の調
理回路全工夫し得ることは理解できよう。本実施例では
誤差信号に対するバイアス信号の処理【工特に行なって
いないが、これも個別の論理回路を用いて笑現し得る。
しかしながら、本発明に基づく装置が従来技術による装
置と本質的にIAなる点は、摂動周期が機関軸の回転と
同期し、軸の平均回転時間が機−の出力軸に取付けられ
た変換器の発生する” celsig’によってではな
く、安定化発振器(発振器54)からの出力信号全積算
して算出される点である。この結果光に述べたシュバイ
ツアー等やマルコムの特許に示された従来技術に比較し
て、速度の測定をより高い精度で行なえるようになる。
置と本質的にIAなる点は、摂動周期が機関軸の回転と
同期し、軸の平均回転時間が機−の出力軸に取付けられ
た変換器の発生する” celsig’によってではな
く、安定化発振器(発振器54)からの出力信号全積算
して算出される点である。この結果光に述べたシュバイ
ツアー等やマルコムの特許に示された従来技術に比較し
て、速度の測定をより高い精度で行なえるようになる。
技術分管に精通した者には、第1図に示す論理素子26
?、第4図に示す個別ディジタル素子で構成するよりも
、マイクロプロセッサを使用すれば、さらにフレキシブ
ルな構成を行なえることが理解されよう。本発明を、マ
イクロプロセッサを用いて構成する場合を次に考察する
。
?、第4図に示す個別ディジタル素子で構成するよりも
、マイクロプロセッサを使用すれば、さらにフレキシブ
ルな構成を行なえることが理解されよう。本発明を、マ
イクロプロセッサを用いて構成する場合を次に考察する
。
第5図は、モトローラ製マイクロコンピュータMC68
01の内部構成のブロック図である。これは単一チップ
のN −MO3素子であり、演算処理ユニット80及び
RAM f32 、 ROM 84、内部タイマ86、
通信インタフェース88及び入力/出力部90,92,
94及び96が同一のシリコンチップ上に配列されてい
る。MC6801マイクロコンピユータは3つの基本動
作モードのいずれか1つのモードで動作し得る。さらに
詳細に述べると、このICは、単一素子として独立で機
能し得て、この場合使用できる入力/出力線はチップ上
に乗っている素子数が限反である。又、いわゆる°拡張
、非多重モード“で動作させることもできて、この場合
外部記憶装置や他の装置に別のデータバスを介して読み
取りや書き込み動作を行なうことができる。最後は、い
わゆる・拡張、多重モード瀞であって、アドレス及びデ
ータバスは時分割されており、64にバイトのアドレス
空間が生成できるが、バス上の信号全復調する必要が生
じる。本発明では、多くの記憶容置を必要とはしないの
で素子を、第1又は羊−チップモードで使用できる。
01の内部構成のブロック図である。これは単一チップ
のN −MO3素子であり、演算処理ユニット80及び
RAM f32 、 ROM 84、内部タイマ86、
通信インタフェース88及び入力/出力部90,92,
94及び96が同一のシリコンチップ上に配列されてい
る。MC6801マイクロコンピユータは3つの基本動
作モードのいずれか1つのモードで動作し得る。さらに
詳細に述べると、このICは、単一素子として独立で機
能し得て、この場合使用できる入力/出力線はチップ上
に乗っている素子数が限反である。又、いわゆる°拡張
、非多重モード“で動作させることもできて、この場合
外部記憶装置や他の装置に別のデータバスを介して読み
取りや書き込み動作を行なうことができる。最後は、い
わゆる・拡張、多重モード瀞であって、アドレス及びデ
ータバスは時分割されており、64にバイトのアドレス
空間が生成できるが、バス上の信号全復調する必要が生
じる。本発明では、多くの記憶容置を必要とはしないの
で素子を、第1又は羊−チップモードで使用できる。
MC68[]1のタイマ機能ハ、マイクロプロセッサを
本発明に基づく制御装置として適用するにあたって有効
に利用できる。タイマ86&!16ビツトの計数器であ
って、MPU 80内部の水晶発振器からのクロックで
更新されている。計数値はMPUで読み取ることができ
て16ビツトカウンタが全fls1となる毎にオーバー
フローフラッグカセットされる。従ってこのタイマは、
2つの事象間、例えば連続するフライホイール変換器か
らのパルス、にはさまれた間の時間を測定するために使
用できる。
本発明に基づく制御装置として適用するにあたって有効
に利用できる。タイマ86&!16ビツトの計数器であ
って、MPU 80内部の水晶発振器からのクロックで
更新されている。計数値はMPUで読み取ることができ
て16ビツトカウンタが全fls1となる毎にオーバー
フローフラッグカセットされる。従ってこのタイマは、
2つの事象間、例えば連続するフライホイール変換器か
らのパルス、にはさまれた間の時間を測定するために使
用できる。
モトローラM06801マイクロコンピュータに関する
、アーキテクチャ、特徴、プログラム及び応用例につい
ての詳細は、モトローラ社発刊の“M06801 8−
ビット単一チツブマイクロコンピュータ取拠説明書“1
980年版に書かれているので、命令の種類、演算時間
、アドレス指定様式及びプログラム方法の詳細を知りた
い万は上記の説明書を参照されたい。
、アーキテクチャ、特徴、プログラム及び応用例につい
ての詳細は、モトローラ社発刊の“M06801 8−
ビット単一チツブマイクロコンピュータ取拠説明書“1
980年版に書かれているので、命令の種類、演算時間
、アドレス指定様式及びプログラム方法の詳細を知りた
い万は上記の説明書を参照されたい。
第6a図(工機関軸の回転に同期して誤差信号を計算す
るため、マイクロプロセッサに入力されるプログラムの
流れ図である。コンピュータは次に示す誤差式を用いて
誤差演算を行なうようにプログラムされている: E=ΔtCD−ΔtcD こ、こで△tCDは摂動周期を四分割した中2つの期間
に点火時機に摂動(進み)が加えられなかった場合の推
定時間であり、△tCDは、上記2つの四分割区間に摂
動が加えられた場合の実測時間、すなわちΔt2+Δt
3である。最も簡単な場合はΔtCDはΔt1+Δt2
である。機関の回転速度が一定であるかゆっくりと変化
している場合は、これで十分である。しかし、速度変化
が急な場合には、さらに正確なΔtcDの推定値が前回
の摂動周期の情報を用いて得られる。例えば4次の多項
式で時間と機関の回転速度との関係を近似できるならΔ
t−4.Δt−1.Δtl及びΔt4(第6図参照)を
用いて、さらに正確にΔtc″0の推定が行えて、これ
は次式で与えられる: Δt co ” AΔt−4+ BΔt−1+ C△t
l+D△t4ここでA、B、C及びDは近似より得られ
る定数である。バイアス環を誤差の式に付加して装置を
MBT(最大制動トルク)運転から少し進んだ状態又は
遅れた状態で運転させることもできる。従って最終的な
誤差の式は E=A、△t−、+B、Δt−1+c、Δtl+D、△
t4−△t2−Δt3+bia8となりこのバイアス(
bias)値は表から得られる。
るため、マイクロプロセッサに入力されるプログラムの
流れ図である。コンピュータは次に示す誤差式を用いて
誤差演算を行なうようにプログラムされている: E=ΔtCD−ΔtcD こ、こで△tCDは摂動周期を四分割した中2つの期間
に点火時機に摂動(進み)が加えられなかった場合の推
定時間であり、△tCDは、上記2つの四分割区間に摂
動が加えられた場合の実測時間、すなわちΔt2+Δt
3である。最も簡単な場合はΔtCDはΔt1+Δt2
である。機関の回転速度が一定であるかゆっくりと変化
している場合は、これで十分である。しかし、速度変化
が急な場合には、さらに正確なΔtcDの推定値が前回
の摂動周期の情報を用いて得られる。例えば4次の多項
式で時間と機関の回転速度との関係を近似できるならΔ
t−4.Δt−1.Δtl及びΔt4(第6図参照)を
用いて、さらに正確にΔtc″0の推定が行えて、これ
は次式で与えられる: Δt co ” AΔt−4+ BΔt−1+ C△t
l+D△t4ここでA、B、C及びDは近似より得られ
る定数である。バイアス環を誤差の式に付加して装置を
MBT(最大制動トルク)運転から少し進んだ状態又は
遅れた状態で運転させることもできる。従って最終的な
誤差の式は E=A、△t−、+B、Δt−1+c、Δtl+D、△
t4−△t2−Δt3+bia8となりこのバイアス(
bias)値は表から得られる。
(Δt1+Δt2+Δt 3+at 4 ) 2に比例
したバイアス値はMETからほぼ一定角度の進み又【工
遅れを発生させる。マイクロプロセッサに、回転検出器
が位置目印の通過を検出するまで第6a図に示された主
処理プログラムに書れた命令を実行する。検出器が位置
目印の通過を検出すると、検出器Q工割り込み信号を発
生し、この信号は第5図に示す。マイクロプロセッサの
入力端子IRQ 1に入力される。
したバイアス値はMETからほぼ一定角度の進み又【工
遅れを発生させる。マイクロプロセッサに、回転検出器
が位置目印の通過を検出するまで第6a図に示された主
処理プログラムに書れた命令を実行する。検出器が位置
目印の通過を検出すると、検出器Q工割り込み信号を発
生し、この信号は第5図に示す。マイクロプロセッサの
入力端子IRQ 1に入力される。
この信号によってMPU 80はジャンプ命令を実行し
て、第6b図及び60図の流れ図に示される割り込み処
理の命令のある番地へ飛ぶ。割り込み処理命令の実行が
完了すると即座に、命令は自動的に主処理プログラムに
戻る。
て、第6b図及び60図の流れ図に示される割り込み処
理の命令のある番地へ飛ぶ。割り込み処理命令の実行が
完了すると即座に、命令は自動的に主処理プログラムに
戻る。
まず第6a図に示された主処理プログラムについて説明
すると、マイクロプロセッサの電源が投入されると、本
発明による適応制御アルゴリズムの実行にMuえて、い
わゆる四分割計数値、誤差値及び周期指標とが初期化さ
れる。主処理プロゲラAは四分割指標を零にすることか
ら始まる。四分割指標値は、割り込み処理が実行される
毎に更新される。次に誤差値も又零にセットされ、前回
周期の四分割計数値が今回周期の計数値に置き換えられ
る、例えば前回値のΔt−4の値がたった今終了した周
期の第1四分割区間の値△tlK等しくなる。残りの四
分割計数値も同様の方法で更新される。数学的に表現す
ると、このデータの更新は以下のように示されるに △t−4=△t1 Δt−3=△t2 Δt−2=Δt3 そして Δt−1=△t4 である。
すると、マイクロプロセッサの電源が投入されると、本
発明による適応制御アルゴリズムの実行にMuえて、い
わゆる四分割計数値、誤差値及び周期指標とが初期化さ
れる。主処理プロゲラAは四分割指標を零にすることか
ら始まる。四分割指標値は、割り込み処理が実行される
毎に更新される。次に誤差値も又零にセットされ、前回
周期の四分割計数値が今回周期の計数値に置き換えられ
る、例えば前回値のΔt−4の値がたった今終了した周
期の第1四分割区間の値△tlK等しくなる。残りの四
分割計数値も同様の方法で更新される。数学的に表現す
ると、このデータの更新は以下のように示されるに △t−4=△t1 Δt−3=△t2 Δt−2=Δt3 そして Δt−1=△t4 である。
ここでΔt1はあらかじめ定められた回数だけ軸が回転
するのに要する時間であQ (i)は第3図に示すよう
に新しく周期が開始してから経過する四分割区間の番号
である。
するのに要する時間であQ (i)は第3図に示すよう
に新しく周期が開始してから経過する四分割区間の番号
である。
このデータ入れ換え作業に貌<、次の作業は周期指標の
計算と、この値が前回値とSなる場合に新しく周期指標
フラッグをセットすることである。
計算と、この値が前回値とSなる場合に新しく周期指標
フラッグをセットすることである。
周期指標は下記の式で計算される:
Δt−1 > ’r1 の場合n = 1T1)Δt
−1> T2 の場合n = 2Δt−1(T2
の場合ユ=4 である。
−1> T2 の場合n = 2Δt−1(T2
の場合ユ=4 である。
ここでT1及びT2Tt工周期指標nを更新する切換点
での回転速度の逆数である。周期指標を用いたりこの値
を更新するのは任意であって、これは使用する計数器の
度数を軽減するためであって周期指標として定!&ヲ用
いることも可能である。次は誤差計算に近似手法を使用
するか否かの判定である。もし周期指標が前回周期と同
一であれば周期指標フラッグは零に設定され△1−.及
びΔt−1が誤差計算開始用に用いられる。主プログラ
ムにおける次の処理は前回周期からの重み付き誤差係数
館t−4+ 込t−1を積算誤差に加算することである
。
での回転速度の逆数である。周期指標を用いたりこの値
を更新するのは任意であって、これは使用する計数器の
度数を軽減するためであって周期指標として定!&ヲ用
いることも可能である。次は誤差計算に近似手法を使用
するか否かの判定である。もし周期指標が前回周期と同
一であれば周期指標フラッグは零に設定され△1−.及
びΔt−1が誤差計算開始用に用いられる。主プログラ
ムにおける次の処理は前回周期からの重み付き誤差係数
館t−4+ 込t−1を積算誤差に加算することである
。
周期指標フラッグが1に設定されていると最後の処理は
バイパスされる。
バイパスされる。
次に主プログラムは四分割指標が3に等しくなるまで待
機状態に入る。前記の指標が3に等しくなるとデータ入
力作業が処理され負荷を示すディジタル値と、それ以外
の検出器からのディジタル値とが入力される。例えば火
花点火機関においてノック検出器を用いてバイアス値を
減少させてノック11許容レベルまで軽減させるように
できる。
機状態に入る。前記の指標が3に等しくなるとデータ入
力作業が処理され負荷を示すディジタル値と、それ以外
の検出器からのディジタル値とが入力される。例えば火
花点火機関においてノック検出器を用いてバイアス値を
減少させてノック11許容レベルまで軽減させるように
できる。
この処理は周期時間の計算に引続いて実施される。
この周期時間の計算は簡単に次式で求められる:Δt2
+Δt3 △t=2・(□〕 ここでnは周期指標である。全周期時間は△tで示され
ている。
+Δt3 △t=2・(□〕 ここでnは周期指標である。全周期時間は△tで示され
ている。
周期時間が計算されると次にバイアス係数が計算される
。この作業はROMメモリ84(第5図に示す〕内に記
憶されている表を用いて簡便に実施される。すなわち機
関の負荷値又は周期時間、又同様に好適な検出器から得
られる他の係数を元に辰から値全求め、周期時間の2乗
を掛けるとバイアス値となりバイアス補正が必要な場合
に【工誤差に加算される。
。この作業はROMメモリ84(第5図に示す〕内に記
憶されている表を用いて簡便に実施される。すなわち機
関の負荷値又は周期時間、又同様に好適な検出器から得
られる他の係数を元に辰から値全求め、周期時間の2乗
を掛けるとバイアス値となりバイアス補正が必要な場合
に【工誤差に加算される。
次は四分割指標が4に達するまで待機状態となり指標が
4になると修正値が計算される。修正値は誤差に比例し
た値か又は大きさは一定で修正方向のみが異なる信号で
あっても良く、その場合誤差が正の制限値を超える場合
には正方向の修正全文、誤差が負の制限値を超える場合
には負号向の修正を計算値とする。マイクロプロセッサ
G工次に計算された修正係数ヲ加えて機関パラメータ設
定を更新する制御信号を出力し、処理動作は最初に戻っ
て四分割指標及び誤差は零にセットされる。
4になると修正値が計算される。修正値は誤差に比例し
た値か又は大きさは一定で修正方向のみが異なる信号で
あっても良く、その場合誤差が正の制限値を超える場合
には正方向の修正全文、誤差が負の制限値を超える場合
には負号向の修正を計算値とする。マイクロプロセッサ
G工次に計算された修正係数ヲ加えて機関パラメータ設
定を更新する制御信号を出力し、処理動作は最初に戻っ
て四分割指標及び誤差は零にセットされる。
点火時期が進められる場合には、摂動信号と修正値とが
パラメータ設定の前回値に加算される。
パラメータ設定の前回値に加算される。
以上で主処理プログラムの説明が終わったので次に割り
込み処理について解説する。この点については第6b図
及び第6c図を参照して説明を行なう。先に述べたよう
に、割り込み処理は機関軸の回転が完了する毎に検出器
18−20(第1図ンから出力される割り込み信号を受
けて実行される。
込み処理について解説する。この点については第6b図
及び第6c図を参照して説明を行なう。先に述べたよう
に、割り込み処理は機関軸の回転が完了する毎に検出器
18−20(第1図ンから出力される割り込み信号を受
けて実行される。
割り込み処理プログラムでの最初の作業は周期計数の更
新である。次に周期計数が周期指標値に等しいか否かの
判定を行なう。不一致であれば割り込みプログラムから
主処理プログラムへ戻る。−万周期計数が周期指標値に
等しくなると、割り込み処理プログラムはコンピュータ
の区間計数器から時間データを読み込むと同時に計数器
を初期化して引続いて高周波クロックパルスの受信が可
能となるように準備する。その次に四分割計数値を更新
する。四分割計数値を更新した後、新しい値が2に等し
いか否かの判定を行なう。等しい場合には、これは摂動
周期の手分が完了したこと全意味しており、正常な摂動
周期の処理分だけパラメータ設定を遅らせる。英際には
、点火時期は摂動逮を機械のパラメータ制御設定で定め
られている現在の点火時期から減算して遅らされる。
新である。次に周期計数が周期指標値に等しいか否かの
判定を行なう。不一致であれば割り込みプログラムから
主処理プログラムへ戻る。−万周期計数が周期指標値に
等しくなると、割り込み処理プログラムはコンピュータ
の区間計数器から時間データを読み込むと同時に計数器
を初期化して引続いて高周波クロックパルスの受信が可
能となるように準備する。その次に四分割計数値を更新
する。四分割計数値を更新した後、新しい値が2に等し
いか否かの判定を行なう。等しい場合には、これは摂動
周期の手分が完了したこと全意味しており、正常な摂動
周期の処理分だけパラメータ設定を遅らせる。英際には
、点火時期は摂動逮を機械のパラメータ制御設定で定め
られている現在の点火時期から減算して遅らされる。
中間点で摂動信号を進みから遅れに切換えた後、誤差値
の更をを行なうためには2種類の演算を選択し得る。詳
細に述べると、もしも現在の周期指標が新しいものであ
るか、又は前回値と異なる場合には演算処理は流れ図の
左側の分岐を進む。最初に四分割計数が1に等しいか否
かの判定を行なう。等しい場合には時間計数値が積算誤
差値に加算されこの時の時間計数値はΔt1として記憶
される。四分割計数が1に等しくない場合にはこの値が
2に等しいか否かの判定を行なう。もし2に等しい場合
には、時間計数値を誤差から引き、△t2として記憶す
る。四分割計数が1にも2にも等しくない場合に【工3
に等しいか否かの判定を、行ない、等しい場合には、時
間計数値を誤差から引くと同時に時間計数値をΔt3と
して記憶する。最後に四分割計数値が4に等しい場合に
は、時間計数置を積算誤差に加算し時間計数値をΔt4
として記憶する。
の更をを行なうためには2種類の演算を選択し得る。詳
細に述べると、もしも現在の周期指標が新しいものであ
るか、又は前回値と異なる場合には演算処理は流れ図の
左側の分岐を進む。最初に四分割計数が1に等しいか否
かの判定を行なう。等しい場合には時間計数値が積算誤
差値に加算されこの時の時間計数値はΔt1として記憶
される。四分割計数が1に等しくない場合にはこの値が
2に等しいか否かの判定を行なう。もし2に等しい場合
には、時間計数値を誤差から引き、△t2として記憶す
る。四分割計数が1にも2にも等しくない場合に【工3
に等しいか否かの判定を、行ない、等しい場合には、時
間計数値を誤差から引くと同時に時間計数値をΔt3と
して記憶する。最後に四分割計数値が4に等しい場合に
は、時間計数置を積算誤差に加算し時間計数値をΔt4
として記憶する。
以上は周期指標が新しい[直の場合である。−万、同期
指標が前回の周期指標値に等しい場合には、処理プログ
ラムは流れ図の右側の分岐を進み、誤差の演算方法は若
干異なったものとなる。詳細に【工、四分割計数が1に
等しいと判定されると、重み付きの時間計数値が積算誤
差に加算される。この重み付き計数値は、今回の時間計
数値Δt1に定保i (c) ’に掛けたものである。
指標が前回の周期指標値に等しい場合には、処理プログ
ラムは流れ図の右側の分岐を進み、誤差の演算方法は若
干異なったものとなる。詳細に【工、四分割計数が1に
等しいと判定されると、重み付きの時間計数値が積算誤
差に加算される。この重み付き計数値は、今回の時間計
数値Δt1に定保i (c) ’に掛けたものである。
四分割計数値が2に等しい場合は、積算誤差から今回の
時間計数値を引いて誤差値全更新し、時間計数値はΔt
2として記憶される。四半分計数値が3に等しい場合は
、積算誤差から今回の時間計数値を引いて誤差値全更新
し、時間計数値はΔt3として記憶される。
時間計数値を引いて誤差値全更新し、時間計数値はΔt
2として記憶される。四半分計数値が3に等しい場合は
、積算誤差から今回の時間計数値を引いて誤差値全更新
し、時間計数値はΔt3として記憶される。
最後に四分割計数値が4に等しい場合は、重み付きの時
間計数値が積算誤差に加算されこの重み付き計数値G”
l D・Δt4であって時間計数値は記憶されて、後程
プログラム中で使用される。割り込み処理プログラムで
左側の流れ図を進んだか右側の流れ図を進んだかには関
係なく、四分割計数値が4に等しいか否かの判定と、そ
れに続く演算処理が完了すると、主プログラムへ戻る。
間計数値が積算誤差に加算されこの重み付き計数値G”
l D・Δt4であって時間計数値は記憶されて、後程
プログラム中で使用される。割り込み処理プログラムで
左側の流れ図を進んだか右側の流れ図を進んだかには関
係なく、四分割計数値が4に等しいか否かの判定と、そ
れに続く演算処理が完了すると、主プログラムへ戻る。
第6図に示す流れ図は、汎用マイクロプロセッサを用い
て本発明を実現するためのプログラム例を示したに過ぎ
ない。この技術分骨に精通した者ならばこの流れ図から
アセンブラ言語に落し機械語に容易にフンパイルできる
であろう。従って詳細な命令リストを提示する必要はな
いと考えられる。
て本発明を実現するためのプログラム例を示したに過ぎ
ない。この技術分骨に精通した者ならばこの流れ図から
アセンブラ言語に落し機械語に容易にフンパイルできる
であろう。従って詳細な命令リストを提示する必要はな
いと考えられる。
第8a図から第8f図は本発明に基づく制御装置をディ
ーゼル機関の燃料噴射時期制御に適用した場合の計算機
シミュレーションの結果である。
ーゼル機関の燃料噴射時期制御に適用した場合の計算機
シミュレーションの結果である。
図の内容は一番下に機関速度、を示し各時点での噴射時
期誤差と噴射時期とを示したものである。これらの波形
を、従来技術の結果である第7図に示された波形と比較
すると、低回転域での変動がほとんど除去されているこ
とがわかる。同様に本発明による同期摂動方式を採用し
た結果、噴射時期及び噴射時・期誤差の変動が共に少な
くなっている。
期誤差と噴射時期とを示したものである。これらの波形
を、従来技術の結果である第7図に示された波形と比較
すると、低回転域での変動がほとんど除去されているこ
とがわかる。同様に本発明による同期摂動方式を採用し
た結果、噴射時期及び噴射時・期誤差の変動が共に少な
くなっている。
両方の装置において、速度の急速変化時には過渡的な変
動が生じているが、第8a図から第8f図までの波形を
第7a図及び第7b図の波形と比較すれば、本発明を制
御方式として採用した場合の万が過渡的な変動が急速に
減衰していることがわ力)る。
動が生じているが、第8a図から第8f図までの波形を
第7a図及び第7b図の波形と比較すれば、本発明を制
御方式として採用した場合の万が過渡的な変動が急速に
減衰していることがわ力)る。
摂動周期の各四分割区間で軸速度を測定するために使用
しているクロックの周波数を変化させた場合の影響が第
8a図と第8b図を比較して示されている。第8a図の
波形はi MHzのクロック源を計数器のクロック入力
として使用した場合である。−万第8b図は1Q MH
zのクロック源ヲ使用した場合である。この比較から明
らかに、高い周波数のクロックを用いた方が制御パラメ
ータの摂動に影響を与える噴射時期誤差の変動を小さく
している。クロック周波数の影響は第8C図の波形か・
らもさらに明白であり、これはクロック発振器の周波数
を100 GHzまで上げた場合の計算機シミュレーシ
ョンの結果である。
しているクロックの周波数を変化させた場合の影響が第
8a図と第8b図を比較して示されている。第8a図の
波形はi MHzのクロック源を計数器のクロック入力
として使用した場合である。−万第8b図は1Q MH
zのクロック源ヲ使用した場合である。この比較から明
らかに、高い周波数のクロックを用いた方が制御パラメ
ータの摂動に影響を与える噴射時期誤差の変動を小さく
している。クロック周波数の影響は第8C図の波形か・
らもさらに明白であり、これはクロック発振器の周波数
を100 GHzまで上げた場合の計算機シミュレーシ
ョンの結果である。
第8a図は噴射時期にバイアスを加えた場合の影響を示
している。中心から10度進んだ位置からさらに約2・
込度だけTDC(上死点〕の方へ噴射時機をずらしてい
る。同様に噴射時期誤差も零中心とはならずに、約2・
A度だけクランク角で負の方向に変位している。第8d
図の波形は10MHzのクロック周波数を使用して得ら
れたものである。
している。中心から10度進んだ位置からさらに約2・
込度だけTDC(上死点〕の方へ噴射時機をずらしてい
る。同様に噴射時期誤差も零中心とはならずに、約2・
A度だけクランク角で負の方向に変位している。第8d
図の波形は10MHzのクロック周波数を使用して得ら
れたものである。
第8e図は10 MH2のクロック周波数で曲線近似手
法を基にした比例制御を適用した場合である。
法を基にした比例制御を適用した場合である。
急なり0速及び減速によって生じる過渡的な誤差を除い
て、噴射時期誤差の変動がほとんど除去されていること
はプロットされた噴射時期誤差波形の高さ変動が無いこ
とCIIO速及び減速時を除く)から明らかである。
て、噴射時期誤差の変動がほとんど除去されていること
はプロットされた噴射時期誤差波形の高さ変動が無いこ
とCIIO速及び減速時を除く)から明らかである。
最後に第8f図の波形は本発明に基づく適応制御装置を
、内燃機関でをニ一般的に使用される型の開ループ制御
装置と共に使用した場合である。摂動の大きさはクラン
ク角で約0.025度とし、1Q MHzのクロック周
波数使用した結果、噴射時期誤差は摂動によって導入さ
れる誤差に限定さ肱広範な速度域において、誤差を零と
するように制御装置が動作している。
、内燃機関でをニ一般的に使用される型の開ループ制御
装置と共に使用した場合である。摂動の大きさはクラン
ク角で約0.025度とし、1Q MHzのクロック周
波数使用した結果、噴射時期誤差は摂動によって導入さ
れる誤差に限定さ肱広範な速度域において、誤差を零と
するように制御装置が動作している。
多気筒ディーゼル機関の個々の噴射装置の噴射゛時期特
性を、本発明による最適化手法を用いて決定する方法を
次に説明する。最初に燃料噴射制御装置を調整して、機
関が一定の燃料消費で運転されるようにする。次に個々
の噴射装置の噴射時期にクランク軸の回転に同期した摂
動をDOえる。1つの噴射装置を調整する間、残りの噴
射装置の噴射時期は固定されている。摂動モードに従っ
て、調整中の噴射装置の噴射時期は第3図に示すように
摂動周期の前半は進められ、後半は同じ量だけ遅らされ
る。摂動周期の前半及び後半に含まれるクランク軸の回
転数は同一である。好適に少くとも2機関周期〔4スト
ロ一ク機関でに4回転〕が摂動周期の各半周期に含まれ
ている。噴射装置からの実燃料の流れがMBT (最大
制動トルク)時より遅れている場合には、噴射時期を進
めると機関の回転数は増加し、噴射時期を遅らせると減
少する。同様に噴射時期がMBTより進んでいる場合に
は、これと反対の現象となり機関速度は第3図の波形3
8に示す変化金する。制御機構の制御論理は、速度変化
が波形36のようになる時は噴射時期を進め、波形38
のようになる時は噴射時期を遅らせる。従って噴射時期
は常にMBTに近づくように制御される。
性を、本発明による最適化手法を用いて決定する方法を
次に説明する。最初に燃料噴射制御装置を調整して、機
関が一定の燃料消費で運転されるようにする。次に個々
の噴射装置の噴射時期にクランク軸の回転に同期した摂
動をDOえる。1つの噴射装置を調整する間、残りの噴
射装置の噴射時期は固定されている。摂動モードに従っ
て、調整中の噴射装置の噴射時期は第3図に示すように
摂動周期の前半は進められ、後半は同じ量だけ遅らされ
る。摂動周期の前半及び後半に含まれるクランク軸の回
転数は同一である。好適に少くとも2機関周期〔4スト
ロ一ク機関でに4回転〕が摂動周期の各半周期に含まれ
ている。噴射装置からの実燃料の流れがMBT (最大
制動トルク)時より遅れている場合には、噴射時期を進
めると機関の回転数は増加し、噴射時期を遅らせると減
少する。同様に噴射時期がMBTより進んでいる場合に
は、これと反対の現象となり機関速度は第3図の波形3
8に示す変化金する。制御機構の制御論理は、速度変化
が波形36のようになる時は噴射時期を進め、波形38
のようになる時は噴射時期を遅らせる。従って噴射時期
は常にMBTに近づくように制御される。
第3図に示す速度曲線を調べると、摂動周期の中間部、
すなわち−2nから+2nでの速度が摂動周期の両端部
、すなわち−4nから一2n及び+2nから+4nでの
速度より大きな場合には噴射時期を進めれば良いことが
わかる。又反対に摂動周期中間部での速度が両端部での
速度より遅い場合には噴射時期は遅らされるべきである
。この論理全実現する1つの方法は、誤差式(1)によ
って誤差信号を求めることである。Eの値が正値の場合
に、噴射時期を進めること全示し、負の場合は噴射時期
を遅らせることを示している。修正量は一定の大きさで
あってEの値が正の場合は進み方向に又Eの値が負の場
合を工遅れ方向に加えられる。又修正量を誤差信号Eの
大きさに比例させることも可能である。
すなわち−2nから+2nでの速度が摂動周期の両端部
、すなわち−4nから一2n及び+2nから+4nでの
速度より大きな場合には噴射時期を進めれば良いことが
わかる。又反対に摂動周期中間部での速度が両端部での
速度より遅い場合には噴射時期は遅らされるべきである
。この論理全実現する1つの方法は、誤差式(1)によ
って誤差信号を求めることである。Eの値が正値の場合
に、噴射時期を進めること全示し、負の場合は噴射時期
を遅らせることを示している。修正量は一定の大きさで
あってEの値が正の場合は進み方向に又Eの値が負の場
合を工遅れ方向に加えられる。又修正量を誤差信号Eの
大きさに比例させることも可能である。
この装置が正常に働くために9工、摂動周期は機関の点
火パルスと同期させられていなければならない。もし同
期がとられていないと、MBT(最大制動トルク)検出
回路が正常に動作しなくなってしまう。これは個々の噴
射装置の噴射時期に摂動が加えられる結果変化した機関
の点火パルスの影響によって生じる速度変化が正しくと
らえられなくなるためである。さらに、調整中はただ1
つの噴射装置のみに摂動力弓口えられているので、摂動
周期の各四半分において少くとも1回は機関が完全に1
回転し終える必要がある。これは各四分割区間の間に調
整中の噴射装置が少くとも1回は確実に動作する必要が
あるためである。
火パルスと同期させられていなければならない。もし同
期がとられていないと、MBT(最大制動トルク)検出
回路が正常に動作しなくなってしまう。これは個々の噴
射装置の噴射時期に摂動が加えられる結果変化した機関
の点火パルスの影響によって生じる速度変化が正しくと
らえられなくなるためである。さらに、調整中はただ1
つの噴射装置のみに摂動力弓口えられているので、摂動
周期の各四半分において少くとも1回は機関が完全に1
回転し終える必要がある。これは各四分割区間の間に調
整中の噴射装置が少くとも1回は確実に動作する必要が
あるためである。
機関の点火時期の最適化を行なう装置の全容について説
明したように、個々の噴射装置の調整に(工、個別のデ
ィジタル論理素子で構成した装置を使用しても、マイク
ロプロセッサ装置を使用してもかまわない。どちらにし
ても摂動周期は、フライホイールに付けられた目印が固
定側検出器の横を通過した際に発生するパルスによって
開始される。タイマーも又目印の検出によって開始され
、2回転すなわちフライホイール上の目印が検出器を2
度目に通過するまで動作を継続する。この最初の四分割
区間の平均時間は先に述べた誤差式のΔt1演算用に使
用される。次の2回転中の時間も同様に測定されてΔt
2が定まる。第2四半分期終了時点での目印通過信号は
又摂動周期の後半において点火時期を遅らせるための信
号として使用される。(第6図参照)摂動期間中に生じ
る残94回転に要する時間も同様の方法で測定され、Δ
t3及びΔt4 が定められる。これら4つの回転時間
成分は(匂ヲ演算するために使用され、摂動周期の終了
時点で修正信号として進みをとるか遅れをとるかの判定
を行なう。この処理過程&X MBT(最大制動トルク
)の点大時機が得られるまで°続けられる。個別論理素
子の装置にもマイクロプロセッサの制御プログラムにも
装置がMBTに達した時点を表示するための好適な判定
回路が組み込まれている。この点火時期は数周期にわた
って平均され記録されて、調整中の噴射装置のMBT点
火時期を算出する。同様の過程が各々の機関噴射装置に
対して実行処理される。
明したように、個々の噴射装置の調整に(工、個別のデ
ィジタル論理素子で構成した装置を使用しても、マイク
ロプロセッサ装置を使用してもかまわない。どちらにし
ても摂動周期は、フライホイールに付けられた目印が固
定側検出器の横を通過した際に発生するパルスによって
開始される。タイマーも又目印の検出によって開始され
、2回転すなわちフライホイール上の目印が検出器を2
度目に通過するまで動作を継続する。この最初の四分割
区間の平均時間は先に述べた誤差式のΔt1演算用に使
用される。次の2回転中の時間も同様に測定されてΔt
2が定まる。第2四半分期終了時点での目印通過信号は
又摂動周期の後半において点火時期を遅らせるための信
号として使用される。(第6図参照)摂動期間中に生じ
る残94回転に要する時間も同様の方法で測定され、Δ
t3及びΔt4 が定められる。これら4つの回転時間
成分は(匂ヲ演算するために使用され、摂動周期の終了
時点で修正信号として進みをとるか遅れをとるかの判定
を行なう。この処理過程&X MBT(最大制動トルク
)の点大時機が得られるまで°続けられる。個別論理素
子の装置にもマイクロプロセッサの制御プログラムにも
装置がMBTに達した時点を表示するための好適な判定
回路が組み込まれている。この点火時期は数周期にわた
って平均され記録されて、調整中の噴射装置のMBT点
火時期を算出する。同様の過程が各々の機関噴射装置に
対して実行処理される。
各々の噴射装置が本発明による制御アルプリズムで一担
処理されると、各々の噴射装置のMBT点火時期は噴射
装置相互の相対的な関係に変換される。この相互1係は
電気的又機械的遅れ特性に反映される。個々の値を知る
ことによって、噴射装置の制御装置を、それぞれの噴射
装置の特注に対して初期化又は調整することが可能とな
る。
処理されると、各々の噴射装置のMBT点火時期は噴射
装置相互の相対的な関係に変換される。この相互1係は
電気的又機械的遅れ特性に反映される。個々の値を知る
ことによって、噴射装置の制御装置を、それぞれの噴射
装置の特注に対して初期化又は調整することが可能とな
る。
以上述べた手順(工、装置の再調整が必要な時にいつで
も、手動又は自動的に行なうことができる。
も、手動又は自動的に行なうことができる。
しかしながら1度調整を行なうと、装置は通常の噴射時
期制御モードに切り換えられる。この時点で気筒相互間
の噴射時期の違いはこれに先立って実施される個々の噴
射装置の調整過程ですでに除去されている。
期制御モードに切り換えられる。この時点で気筒相互間
の噴射時期の違いはこれに先立って実施される個々の噴
射装置の調整過程ですでに除去されている。
以上説明した方法と同様にして、先に説明したようにバ
イアス値を導入して装置の運転状態全MBTからあらか
じめ決めた値だけずらすことも可能であり、これはディ
ーゼル機関の噴射装置調整中の各変量ヲ定める過程で実
施できる。この場合、噴射時期がMBTからずれるため
に速度対噴射時期の関係曲線はいくらか急峻となる、バ
イアスを用いるのは、(6)に大きな値を得るためであ
り、このために装置の感度があがって使い易いものとな
る。
イアス値を導入して装置の運転状態全MBTからあらか
じめ決めた値だけずらすことも可能であり、これはディ
ーゼル機関の噴射装置調整中の各変量ヲ定める過程で実
施できる。この場合、噴射時期がMBTからずれるため
に速度対噴射時期の関係曲線はいくらか急峻となる、バ
イアスを用いるのは、(6)に大きな値を得るためであ
り、このために装置の感度があがって使い易いものとな
る。
特許法に従って本発明をかなり詳細に説明し、本技術分
野に精通した者に対して、概念を理解するため又、構成
し、必要に応じてこれらの素子を使いこなすために必要
な情報を提供してきた。しかしながら本発明は、異なる
装置によっても実現可能であり、装置?処理手順に関し
て、本発明の範囲を越えることなく種々の改変を行なえ
ることも明記しておく必要がある。
野に精通した者に対して、概念を理解するため又、構成
し、必要に応じてこれらの素子を使いこなすために必要
な情報を提供してきた。しかしながら本発明は、異なる
装置によっても実現可能であり、装置?処理手順に関し
て、本発明の範囲を越えることなく種々の改変を行なえ
ることも明記しておく必要がある。
第1図を1本発明に基づく適応制御装置のブロック図;
第2図は6気筒内燃機関の1エンジンサイクル内での通
常の速度変化を示す波形図; 第6図は6気筒内燃機関の1エンジンサイクル内の°摂
動°サイクルとその結果である速度変化とを示す波形図
: 第4図は個別論理素子を用いて本発明を構成するための
論理回路図; 第5図は本発明に基づく制御アルゴリズムを実行すべく
プログラムされたマイクロプロセッサのブロック図; 第6&図から第6c図は第5図に示すマイクロプロセッ
サにプログラムされた内容のフローチャート図: 第7a図及び第7b図は点火タイミング及びタイミング
誤差をエンジン速度の関数として示したものであり先行
技術における非同期式摂動電子式制御装置を用いた場合
の波形図; 第8a図から第8f図は点大タイミング及びタイミング
誤差をエンジン速度の関数として示したものであり本発
明による電子式制御装置を用い、バイアス条件、及びク
ロック条件を変えた場合の波形図である。 符号の説明 10・・・機関、12・・・出力軸、16・・・フライ
ホイール、18・・・目印、20・・・検出器、22・
・・制御設定、34・・・摂動波形、36.38・・・
軸速度、44,46,48,50・・・hND)f−ト
、58,60,62,64・・・計数器、66.68・
・・加算器、70・・・減算器、80・・・中央処理ユ
ニツ)、82.84・・・記憶装置、90.92,94
.96・・・I10ボート。 代団人 4 N 皓 0 oOQ 7c/″グ、 6a 工処理ルー子ン Fig、 6b 劃り囚、1−1処理 的藺(分)81間(分) Fig、 7a Fig、 7b日う
M(うt)口うIIFI(分) Fig、θσ 7c/″グ、θb開開(分
) 開開(分)hν、θf
Fig、θdB今IIl!(什)
開開(曾)Fig、 Be Fig、θ
f手続補正書(自発) 昭和61年4月220
常の速度変化を示す波形図; 第6図は6気筒内燃機関の1エンジンサイクル内の°摂
動°サイクルとその結果である速度変化とを示す波形図
: 第4図は個別論理素子を用いて本発明を構成するための
論理回路図; 第5図は本発明に基づく制御アルゴリズムを実行すべく
プログラムされたマイクロプロセッサのブロック図; 第6&図から第6c図は第5図に示すマイクロプロセッ
サにプログラムされた内容のフローチャート図: 第7a図及び第7b図は点火タイミング及びタイミング
誤差をエンジン速度の関数として示したものであり先行
技術における非同期式摂動電子式制御装置を用いた場合
の波形図; 第8a図から第8f図は点大タイミング及びタイミング
誤差をエンジン速度の関数として示したものであり本発
明による電子式制御装置を用い、バイアス条件、及びク
ロック条件を変えた場合の波形図である。 符号の説明 10・・・機関、12・・・出力軸、16・・・フライ
ホイール、18・・・目印、20・・・検出器、22・
・・制御設定、34・・・摂動波形、36.38・・・
軸速度、44,46,48,50・・・hND)f−ト
、58,60,62,64・・・計数器、66.68・
・・加算器、70・・・減算器、80・・・中央処理ユ
ニツ)、82.84・・・記憶装置、90.92,94
.96・・・I10ボート。 代団人 4 N 皓 0 oOQ 7c/″グ、 6a 工処理ルー子ン Fig、 6b 劃り囚、1−1処理 的藺(分)81間(分) Fig、 7a Fig、 7b日う
M(うt)口うIIFI(分) Fig、θσ 7c/″グ、θb開開(分
) 開開(分)hν、θf
Fig、θdB今IIl!(什)
開開(曾)Fig、 Be Fig、θ
f手続補正書(自発) 昭和61年4月220
Claims (23)
- (1)パラメータを修正することによつて発動機の性能
を最適化するための電子式適応制御装置において: (a)前記発動機に連結され、該発動機の出力軸の基準
点に対する回転を検出するための軸回転検出装置と; (b)前記軸回転検出装置に連結され、前記発動機の性
能修正パラメータを与えられた設定値に対して、前記出
力軸の回転軸に同期して前後に変化させるための装置と
; (c)前記与えられた設定値に対して前記設定値を正負
対称的に変動させる区間内の複数に分割された区間内に
おいて、前記出力軸の平均回転速度を求めるための、前
記軸回転検出装置に連結された速度測定装置と; (d)前記複数区間の第1区間における前記平均速度と
、前記複数区間の第2区間の平均速度との重み付き偏差
を算出し、該重み付き係数が前記出力軸の加速に使用さ
れる計算装置と;それに (e)前記平均速度の重み付き偏差に応じて前記与えら
れた設定値を修正するための装置とで構成された適応制
御装置。 - (2)前記設定値を正負対称的に変動させるための前記
区間の各相が同数の気筒点火パルス数を有し、前記気筒
点火パルスに同期していることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の電子式適応制御装置。 - (3)前記軸回転検出装置が前記軸の回転に際し360
度毎に1つの電気パルスを出力する装置を具備している
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電子式
適応制御装置。 - (4)特許請求の範囲第3項に記載の適応制御装置にお
いて、前記電気パルス出力装置が: (a)前記軸に回転可能なように取付けられた装置と; (b)前記軸に回転可能なように取付けられた装置に配
置された目印素子と; (c)前記軸に固定された前記装置に近接して固定配備
された目印検出装置とで 構成されていることを特徴とする、前記特許請求の範囲
第3項に記載の適応制御装置。 - (5)特許請求の範囲第1項に記載の前記計算装置が前
記発動機の設定値をMBT(最大制動トルク)設定から
あらかじめ定められた値だけずらすように、前記重み付
偏差に修正を加えるバイアス装置を有することを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の適応制御装置。 - (6)前記発振装置及び前記与えられた設定値を調整す
るための前記装置とが、前記計算装置に連結された受信
装置を具備することを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の適応制御装置。 - (7)特許請求の範囲第1項に記載の速度測定装置が: (a)定周波クロックパルス発生源と; (b)計数装置と;それに (c)前記定周波クロックパルス発生源と前記計数装置
とを接続する位置にあつて、前記出力軸のあらかじめ定
められた回転期間だけ、前記クロックパルスを前記計数
装置で積算するように制御する装置とで構成されている
ことを特徴とする、特許請求の範囲第1項に記載の適応
制御装置。 - (8)特許請求の範囲第7項に記載の計算装置が:(a
)前記計数装置に接続され、前記計数装置内に積算され
たパルスの和を定期的に算出するためのデイジタル加算
装置と;それに (b)前記デイジタル加算装置の出力に接続され、前記
加算値間の代数的偏差を示すデイジタル値を定期的に算
出するためのデイジタル減算装置とで構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載の適応制御
装置。 - (9)前記計数装置、前記デイジタル加算装置及び前記
デイジタル減算装置とが軸回転検出装置によつて制御さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載の適
応制御装置。 - (10)パラメータを修正することによつて発動機の性
能を最適化するための電子式適応制御装置において: (a)前記発動機に連結され、該発動機の出力軸の回転
を検出するための軸回転検出装置と;(b)前記軸回転
検出装置に連結され、前記発動機の性能修正パラメータ
を与えられた設定値に対して、前記出力軸の回転角に同
期して前後に交互に変化させ、この交互に変化させる時
間間隔が四分割されている装置と; (c)前記軸回転検出装置に連結され、前記各四分割区
間における前記出力軸の平均回転時間を求めるための回
転時間測定装置と; (d)前記四分割区間の第1区間と第2区間との平均回
転時間の重み付き偏差を求めるための計算装置と;それ
に (e)前記偏差に応じて、前記与えられた設定値を調整
するための装置とで構成されていることを特徴とする電
子式適応制御装置。 - (11)前記設定値を交互に変化させる各位相に等しい
数の機関気筒点火パルスを含み該気筒点火パルスに同期
していることを特徴とする特許請求の範囲第10項に記
載の電子式適応制御装置。 - (12)前記軸回転検出装置が前記軸の回転に際し36
0度毎に1つの電気パルスを出力する装置を具備してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電子
式適応制御装置。 - (13)前記計算装置がマイクロプロセッサで構成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の
適応制御装置。 - (14)パラメータを修正することによつて、与えられ
た設定値における発動機の性能を最適化するための方法
において: (a)前記発動機の出力軸の回転を検出し;(b)前記
出力軸の回転角に同期して前記与えられた設定値に対し
て前記パラメータを前後に対称に交互に変化させる手順
と; (c)前記設定値の変動周期の複数の四分割区間におけ
る前記出力軸の平均回転速度を求める手順と; (d)前記複数の四分割区間の第1区間及び第2区間に
おける平均速度の重み付偏差を求める手順と;それに (e)前記与えられた設定値を前記偏差の関数として調
整する手順とで構成されていることを特徴とする発動機
の性能を最適化するための方法。 - (15)前記発動機の性能修正パラメータが、複数の機
関燃料噴射装置のうちの少くと1台の噴射開始時間を含
むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電子
式適応制御装置。 - (16)内燃機関の燃料噴射時期制御の調整方法におい
て: (a)前記機関の出力軸の回転を検出する手順と;(b
)前記出力軸の回転角に同期して、前記時期制御を与え
られた設定値に対し、少くとも1台の噴射装置の噴射時
期を前後に周期的に進めたり、遅らせたりする手順と; (c)前記設定値の進み及び遅れ周期の複数の分割区間
における前記出力軸の平均回転速度を求める手順と; (d)前記複数分割区間の第1及び第2区間における平
均速度間の重み付き偏差を求める手順と;それに (e)前記与えられた設定を前記偏差の関数として調整
する手順とで構成されていることを特徴とする内燃機関
の燃料噴射時期制御の調整方法。 - (17)多気筒機関の燃料噴射装置の噴射時期調整方法
において: (a)前記機関出力軸の回転検出手順と; (b)複数の燃料噴射開始時間を周期的に、かつ与えら
れた設定値の前後に対称に前記出力軸の前記回転に同期
させて個別に変化させる手順と;(c)前記出力軸の平
均回転時間を前記時間設定の周期的変動期間の四分割区
間で測定する手順と; (d)前記複数の分割区間の第1及び第2区間での平均
回転時間の重み付偏差を計算する手順と;(e)前記与
えられた時間設定を算出された重み付偏差に応じて調整
する手順と; (f)噴射開始時刻を、最大制動トルクに対しあらかじ
め定められた値に対応して記録する手順と;それに (g)前記(a)から(f)までの手順を各燃料噴射装
置に対して繰り返す手順とで構成されることを特徴とす
る噴射時期調整方法。 - (18) 特許請求の範囲第17項に記載の燃料噴射時
期調整方法においてさらに: (a)すべての噴射装置の噴射時期の偏差を前記噴射装
置のうちの1台に対して求める手順と;(b)前記偏差
を時間測定値に変換する手順と;それに (c)前記時間測定値を機関の性能調整制御装置に供給
する手順とを有する燃料噴射時期調整方法。 - (19)特許請求の範囲第5項に記載の適応制御装置に
おいて前記バイアス装置が: (a)前記計算装置に連結され、指定可能なあらかじめ
定められた演算子を記憶している記憶装置と; (b)前記速度測定装置と関連して、前記記憶装置から
前記演算子を選択的に読み取るための番地指定装置と; (c)前記計算装置に含まれ、前記演算子と機関周期時
間の2乗に比例する係数との積を算出する装置と;それ
に (d)前記積の値を、前記複数分割区間の第1区間と、
第2区間での平均速度の重み付き偏差に加算するための
装置とで構成されていることを特徴とする適応制御装置
。 - (20)特許請求の範囲第1項に記載の電子式適応制御
装置において、前記設定値の対称な交互変化周期の前記
複数の分割区間が前記設定値に対する前記交互変化周期
の前回周期と、今回周期とで構成されていることを特徴
とする電子式適応制御装置。 - (21)特許請求の範囲第20項に記載の電子式適応制
御装置において、さらに、機関速度の変化速度に応じて
、前記交互変化の前回周期と今回周期とを含めるか否か
の判断を行なう装置を具備することを特徴とする電子式
適応制御装置。 - (22)特許請求の範囲第7項に記載の適応制御装置に
おいて、さらに、前記軸の回転速度に応じて、前記クロ
ックパルスを、前記計数装置に積算させる期間を定める
前記出力軸の回転数を増加させるための周期指標装置を
具備することを特徴とする適応制御装置。 - (23)特許請求の範囲第5項に記載の適応制御装置に
おいて、前記バイアス装置が: (a)前記計算装置に連結され、指定可能なあらかじめ
定められた演算子を記憶している記憶装置と; (b)前記速度測定装置と関連して、前記記憶装置から
前記演算子を選択的に読み取るための番地指定装置と; (c)前記計算装置に含まれ、前記演算子と機関周期時
間の2乗に比例する係数との積を算出する装置と;それ
に (d)前記積の値を、前記複数分割区間の第1区間と、
第2区間での平均速度の重み付き偏差に加算するための
装置とで構成されていることを特徴とする適応制御装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5233786A JPS62214269A (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 内燃機関の性能最適化制御装置及び最適化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5233786A JPS62214269A (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 内燃機関の性能最適化制御装置及び最適化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62214269A true JPS62214269A (ja) | 1987-09-21 |
JPH048626B2 JPH048626B2 (ja) | 1992-02-17 |
Family
ID=12911983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5233786A Granted JPS62214269A (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 内燃機関の性能最適化制御装置及び最適化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62214269A (ja) |
Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
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JPH01104949A (ja) * | 1987-09-15 | 1989-04-21 | Lucas Ind Plc | 内燃エンジン用適応制御方式 |
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JPS5634959A (en) * | 1979-08-29 | 1981-04-07 | Nippon Denso Co Ltd | Control of ignition timing |
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-
1986
- 1986-03-10 JP JP5233786A patent/JPS62214269A/ja active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6487873A (en) * | 1987-06-27 | 1989-03-31 | Lucas Ind Plc | Adaptation controller and control method of internal combustion engine |
JPH01104949A (ja) * | 1987-09-15 | 1989-04-21 | Lucas Ind Plc | 内燃エンジン用適応制御方式 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH048626B2 (ja) | 1992-02-17 |
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