JPH01211639A - 内燃機関用制御装置 - 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、例えば、ヒートポンプ等の動力源　　　　
　′として利用される内燃機関用制御装置に係り、詳し
くは外部より信号を入力して目標となる内燃機関の回転
数を設定し、内燃機関の回転数をフィードハック制御す
る内燃機関用制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、特開昭５８−３８３４１号公報又は特開昭６ｌ−
１０４１３Ｔ号公報に示されるように、スロットルバル
ブをステンプモータにて駆動して内燃機関の回転数を制
御する方式の内燃機関用制御装置において、スロットル
バルブを駆動するタイミングは内燃機関の回転数情報取
り込みタイミングとは無関係に一定時間毎に制御してい
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のものでは、スロットルバルブの駆動タ
イミングを一定時間毎に制御するため、回転数情報取り
込みタイミングと一致せす、ある制′ａ領域では一つの
回転数情報を基に、少なくとも２回以上スロットルバル
ブを駆動してしまうという問題点がある。

そして、上記方式をヒートポンプ等の動ノコ１ｌＪｉｔ
である内燃機関に応用した場合、外部信号により設定さ
れる目標回転数に実際の回転数が一致するように、目標
回転数を内燃機関の使用回転数領域でフィードハック制
御させると、回転数や、マグネットクラッチ、ダクト起
動の９荷が加わると安定した回転数制御のできない領域
があり、スロットルバルブのハンチング現象が発生ずる
という問題点がある。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あって、その目的はスロットルバルブ駆動タイミングを
内燃機関の回転数情報取り込み周期に同期させ、かつ、
内燃機関の運転状態に応じてスロットルバルブ駆動速度
を可変することにより、目標となる回転数に対し、応答
性及び安定性の良いフィードハック制御を行うことがで
きる内燃機関用制御装置を提供することにある。

［課題を解決するだめの手段］ この発明は上記目的を達成するため、第１図に示すよう
に内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記
回転検出手段からの検出信号に基いて内燃機関の回転数
を算出する演算手段と、内燃機関の目標回転数を設定す
るだめの回転数設定手段と、スロットルバルブを駆動す
るためのフロ・７１−ルハルブ駆動手段と、前記演算手
段により算出された回転数と前記回転数設定手段により
設定された目標回転数とに基いて前記スロットルバルブ
駆動手段を制御して内燃機関の回転数を目標回転数に一
致させる駆動制御手段とを備えた内燃機関用制御装置に
おいて、前記駆動制御手段によるスロットルバルブ駆動
の複数の駆動周期、を設定するだめの駆動周期設定手段
と、内燃機関の運転状態を検出し、スロットルバルブの
駆動周期を切換える駆動周期切換手段と、前記回転数検
出手段による検出信号に基いて前記駆動周期切換手段に
より切換えられた駆動周期におけるスロットルバルブ駆
動タイミングを検出し、前記駆動制御手段に駆動タイミ
ング情報を出力する駆動時期検出手段とを備えた内燃機
関用制御装置をその要旨とする。

［作用］ 従って、回転数検出手段の検出信号に基いて演算手段に
より内燃機関の回転数が求められる。駆動周期切換手段
は内燃機関の運転状態を検出して駆動周期設定手段によ
り設定されたスロットルバルブの駆動周期を切換え、駆
動時期検出手段は前記回転数検出手段の検出信号に基い
て駆動周期切換手段により切換えられた駆動周期におけ
るスロットルバルブ駆動タイミングを検出して駆動制御
手段に駆動タイミング情報を出力する。この駆動タイミ
ングにて駆動側４７１１手段は演算手段により算出され
た回転数と回転数設定手段により設定された目標回転数
とに基いてスロットルバルブ駆動手段を制御する。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を第２〜９図に従
って説明する。

第２図に示すように、内燃機関としてのエンジン１のエ
ンジンブロック１ａには回転数検出手段としての回転角
センサ２が取付けられ、この回転角センサ２はクランク
軸又はカム軸の回転角に同期した第５図（ａ）に示す検
出信号ＳＧ１を演算手段。

駆動制御手段、駆動周期設定手段、駆動周期切換手段及
び駆動時期検出手段としての制御装置（以下、ＥＣＵと
いう）３に出力するようになっている。

エアクリーナ４に接続された吸気通路５内には吸入空気
量を調節するためのスロットルバルブ６が設けられ、吸
気通路５の外部にはこのスロソトルバルブ６の開度を調
節するスロットルバルブ駆動手段としてのステップモー
タ７が設けられている。

ＥＣＵ３にはエンジン１の目標回転数を設定する回転数
設定手段としての回転数設定器８が接続されており、目
標とするエンジン１の回転数を運転指示信号ＳＧ３とし
てＥＣＵ３に出力するようになっている。

次に前記のように構成したＥＣＵ３を第３図に基いて説
明する。

前記回転角センサ２には第４図に示すようにロータとピ
ックアップコイルとからなる電磁式センサが使用されて
おり、エンジン１の回転に同期して第５図ｔａ＋に示す
検出信号３０１を波形整形回路９に出力し、波形整形回
路９はこの出力信号を第５１１（ｂ）に示すデジタル化
した回転数情報信号ＳＧ２に波形整形して、中央処理装
置（ＣＰｔＪ）１０に出力している。

又、前記回転数設定器８はＡ／Ｄ変換器１１に接続され
、Ａ／Ｄ変換器１１は回転数設定器８より出力されるア
ナログの運転指示信号ＳＧ３をデジタル化した運転指示
信号ＳＧ４に変換し、ＣＰｔＪｌｏに出力している。

ＣＰＵｌ０の出力側にはドライブ回路１２が接続され、
ドライブ回路１２には前記ステップモータ７が接続され
ている。

ＣＰＵｌ０は前記波形整形回路９より入力されたデジタ
ル化した回転数情報信号ＳＧ２に基いてエンジン１の回
転数Ｎｅ（以下、Ｎｅという）を算出するとともに、そ
のＮｅに基いて予め記憶している第７図（ｂｌに示すテ
ーブルよりスロットルハルプロを駆動させる速度を判別
するためのスロットル駆動速度判別帯ＮＥＤ　（以下、
ＮＥＤという）を算出する。又、ＣＰＵＩ　ＯはＡ／Ｄ
変換器１１より人力された運転指示信号ＳＧ４に基いて
予め記憶している第７図（ａｌに示すＮＥＴテーブルよ
り目標回転数ＮＥＴ　（以下、ＮＥＴという）を算出す
るようになっている。

そして、ＣＰｔＪｌｏはＮＥＴ＋ＮＥＤ　（−スロット
ル駆動速度判別畳上限値）とＮｅとを比較するとともに
、ＮＥＴ−ＮＥＤ　（−スロットル駆動速度判別下＠　
（ｉ！　）とＮｅとを比較し、その判別結果に基いてス
ロットルバルブ６を駆動させるための前記検出信号ＳＧ
Ｉの取り込み回数を駆動周期目標値Ｎとして設定するよ
うになっている。

又、ＣＰｔＪｌｏは前回スロットルバルブ６を駆動した
時のＮｅ　（−Ｎｅム）と、前記検出信号ＳＧＩの取り
込み回数が駆動周期目標値Ｎに一致した時のＮｅとの差
の絶対値、即ち、ステップモータ７を１ステツプ駆動し
た時のＮｅの変化量ΔＮｅを求め、この変化量ΔＮｅを
スロットルバルブ６の駆動によって制御できない不感帯
とし、Ｎｅ＋ΔＮｅ（−不感帯上限値）とＮＥＴとを比
較するとともに、Ｎｅ−ΔＮｅ（−不感帯下限値）とＮ
ＥＴとを比較し、その判別結果に基いてステップモータ
７を開方向若しくは閉方向にｌステンプ駆動してスロッ
トルバルブ６を駆動するか、又はその位置に保持するよ
うになっている。

次にステンブモータ駆動処理を第６図に示すフローチャ
ートに基いて説明する。

この処理は回転角センサ２の入力信号に同期して実行さ
れるものであり、まず、ステップＳ１（以下、単に８１
という）でＣＰＵｌ０は回転数Ｎｅが目標回転数ＮＥＴ
とスロットル駆動速度判別帯ＮＥＤとの和よりも小さい
かどうかを判別し、小さければＳ２に進んで回転数Ｎｅ
が目標回転数ＮＥＴとスロットル駆動速度判別帯ＮＥＤ
との差よりも大きいかどうかを判別し、Ｎｅが大きけれ
ば、現在の回転数Ｎｅが目標回転数ＮＥＴに対し近い位
置にあると判別し、Ｓ３に進んでスロットルバルブ６の
安定性を図るためにスロットルバルブ６の駆動周期目標
値Ｎを大きな駆動速度定数Ａ１直とし、Ｓ５に進む。

又、前記Ｓ１にてエンジン１の回転数ＮｅがＮＥＴ＋Ｎ
ＥＤ以上と判別されるか、前記Ｓ２にて回転数ＮｅがＮ
ＥＴ−ＮＥＤ以下と判別、即ち、現在の回転数Ｎｅが目
標回転数ＮＥＴに対し遠い位置にあると判別されると、
Ｓ４に進んでスロットルハルプロの応答性を向上するた
めにスロットルハルプロの駆動周期目標値Ｎを小さな駆
動速度定数Ｂ値としてＳ５に進む。

Ｓ５ではこのルーチンが実行される毎にインクリメント
するカウンタ値が前記Ｓ３又はＳ４にて設定された駆動
周期目標値Ｎ以上かどうかが判別され、そのカウンタ値
がＮよりも小さい、即ち、スロットルハルプロの駆動タ
イミングでないと判別されると３６に進み、スロットル
バルブ６の駆動判別を実行せず、カウンタ値に「１」を
加算して本ルーチンを終了する。

又、Ｓ５にて前記カウンタ値が前記８３又はＳ４にて設
定された駆動周期目標値Ｎ以上、即ち、スロワ１〜ルバ
ルブ６の駆動タイミングであると判別されると、Ｓ７に
進んでカウンタ値を「０」にリセフトする。そしてａ＜
　３８にて前回スロットルバルブ６を駆動した時の回転
＃！１．Ｎｅムとその時の回転数Ｎｅとの差の絶対値、
即ら、ステップモータを１ステツプ駆動した時のＮｅの
変化量ΔＮｅを求め、スロットルバルブ６の駆動を行わ
ない不感帯とする。

次に８９に進んでＣＰＵ１０は目標回転数ＮＥＴがその
時の回転数Ｎｅと不感帯ΔＮｅとの和よりも大きいかと
うかを判別し、ＮＥＴ≦Ｎｅ＋ΔＮｅてあればＳＩＯに
進み、この３１０にてＮＥＴがＮｅとΔＮｅとの差より
も小さいかどうかを判別し、ＮＥＴ≧Ｎｅ−ΔＮｅであ
ればその時のＮｅとＮＥＴは不感帯上下限値内（Ｎｅ−
ΔＮｅ）≦ＮＥＴ≦（Ｎｅ＋ΔＮｅ）にあると判断して
、Ｓｌｌにてステップモータ７は馬区動されず、スロッ
トルハルプロはその時の開度状態に保持される。

又、前記Ｓ９にて目標回転数Ｎ　Ｅ　Ｔが不感帯上限よ
り大きい（ＮＥＴ＞Ｎｅ＋ΔＮｅ）　と判別されると、
３１３にてステップモータ７が開方向へ１ステツプ駆動
されスロットルバルブ６がオープンされる。さらに、前
記ＳＩＯにて目標回転数ＮＥＴが不感帯下限値未満（Ｎ
ＥＴ＜Ｎｅ−ΔＮｅ）であると判別されると、Ｓ１４に
てステ・ノブモータ７が閉方向へ１ステツプ駆動されス
ロットルバルブ６がクローズされる。そして、Ｓ１２に
てその時の回転数ＮｅがＮｅムとして記憶され、次回の
フロソ（・ル駆動判別において用いられる。

第８図は第６図に示すルーチンを用いた動作例を示すも
のであって、例えば、エンジン１が軽負荷状態で回転数
Ｎｅが区間（ア）にて目標回転数ＮＥＴに制御されてい
る時、外部からの負荷が急激にエンジン１に加えられる
（負荷ＯＦＦからＯＮへの移行時）と、区間（イ）に示
すように回転数Ｎｅは落ち込む。回転数Ｎｅが■以下と
なった場合、ＣＰＵｌ０は回転数Ｎｅの落ち込みを抑制
するため、ステップモータフの駆動周期目標値Ｎを小さ
なり値に切換えてステップモータ７を開方向へ駆動して
スロットルバルブ６を開方向へ動作させ、回転数Ｎｅが
０以上に復帰すれば、回転数Ｎｅのハンチングを防止す
るため、区間（つ）で示すようにステップモータ７の駆
動周期目標値Ｎを大きなＡ値に切換えてスロットルハル
プロの駆動判別を行う。

又、高負荷状態から急激に負荷が軽くなった場合（ＩＬ
荷ＯＮからＯＦＦへの移行時）、第８図中、区間（１）
に示すように回転数Ｎｅば上昇する。

回転数Ｎｅが０以上となった時、ＣＰＵｌ０ば回転数Ｎ
ｅの上昇を抑制するため、ステップモータフの駆動周期
目標値Ｎを小さなり値に切換え、回転数Ｎｅが■以下と
なった時、Ｎｅのハンチング防止のため、区間（オ）で
示すようにステップモータ７の駆動周期目標値Ｎを大き
なＡ値に切換えてスロットルハルプロの駆動判別を行う
。

第９図はスロットル駆動判別時の制御例を示すものであ
って、同図（ａｌに示すスロットルオープン時は現在の
Ｎｅ（Ａ）ポイントから前回スロットルバルブ６の駆動
時のＮｅ　（Ａ）ムとの偏差、即ち、不感帯ΔＮｅをプ
ラス側（Ｂ）ポイント及びマイナス側（Ａ）ムポイント
にとって、（Ｂ）ポイント（不感帯上限値）が目標回転
数ＮＥＴに比べて小さければ、ステップモータ７を１ス
テツプ駆動してスロットルハルプロを開方向へ操作する
ようにしている。

又、第９図（ｂ）に示すスロットルクローズ時は前記オ
ープン時と同様に現在の回転数Ｎｅを基準として不感帯
ΔＮｅをプラス側（Ａ）ムポイント及びマイナス側（Ｃ
）ポイントにとって、（Ｃ）ボインド（不感帯下限値）
が目標回転数ＮＥＴに比べて大きければ、ステップモー
タ７を１ステ・ノブ駆動してスロットルバルブ６を閉方
向へ操作するようにしている。

なお、前記実施例において第６図に示すフローチャート
ではＳ３．Ｓ４においてスロットルバルブ６の駆動周期
目標値Ｎを固定した大きな定数Ａ値、又は小さな定数Ｂ
値としたが、第１０図に示すように３２０にて第１１図
（ａ）に示すＮｅ−Ａテーブルより回転数Ｎｅに適合し
た最適な駆動周期Ａ値を読み出し、Ｓ３にて駆動周期目
標値Ｎを設定するとともに、Ｓ２１にて第１１図ｔｂ）
に示すＮｅＢテーブルより回転数Ｎｅに適合した最適な
駆動周期Ｂ値を読み出し、ステップＳ４にて駆動周期目
標値Ｎを設定するようにしてもよい。

又、前記実施例ではステップモータ７の駆動を回転角セ
ンサ２からの検出信号ＳＧＩに同期して行うようにした
が、このステップモータ７の駆動は点火信号に同期させ
て行うようにしても同様な効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、スロットルバル
ブ駆動タイミングを内燃機関の回転数情報取り込み周期
に同期させ、かつ、内燃機関の運転状態に応じてスロッ
トルバルブ駆動速度を可変するようにしたので、内燃機
関の目標回転数に対し、応答性及び安定性の良いフィー
ドバック制御を行うことができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
を具体化した一実施例を示す制御装置の構成図、第３図
は制御装置の電気的構成を示すブロック図、第４図は回
転角センサを示す図、第５図（ａ）は回転角センサの検
出信号を示す波形図、第５図ｆｂｌは波形整形回路の出
力信号を示す波形図、第６図は作用を説明するためのフ
ローチャート、第７図ｆａ）は回転数設定器の出力電圧
による目標回転数テーブル、第７図ｔｂ＋は回転数によ
るフロソトルハルブ駆動速度判別帯テーブル、第８図は
スロットルバルブの駆動速度判別を示すタイムチャート
、第９図（ａ＋、　［ｂ）はそれぞれスロットルバルブ
駆動手段を示すタイムチャート、第１０図はスロットル
バルブの駆動周期目標値設定の別例を示すフローチャー
ト、第１１図ｔａｇ、　ｔｂ）はそれぞれ回転数による
駆動周期定数テーブルである。 図中、２は回転数検出手段としての回転角センサ、３は
演算手段、駆動制御手段、駆動周期設定手段、駆動周期
切換手段及び駆動時期検出手段としてのＥＣＵ、７はス
ロットルバルブ駆動手段としてのステップモータ、８は
回転数設定手段としての回転数設定器である。 特許出願人　　　　　　日本電装　株式会社代　理　人
　　　　　　弁理士　恩１）博宣ＮＥＴテーブル 出刃’！＋圧（Ｖ） 第５図（ａ）　　　第５図（ｂ） 第７図（ｂ） ＮＩＩＧＤテーブル Ｎｅ−Ａテーフフレ Ｎｅ−Ｂテーフ゛ル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記回転検出手段からの検出信号に基いて内燃機関の回
   転数を算出する演算手段と、 内燃機関の目標回転数を設定するための回転数設定手段
   と、 スロットルバルブを駆動するためのスロットルバルブ駆
   動手段と、 前記演算手段により算出された回転数と前記回転数設定
   手段により設定された目標回転数とに基いて前記スロッ
   トルバルブ駆動手段を制御して内燃機関の回転数を目標
   回転数に一致させる駆動制御手段と を備えた内燃機関用制御装置において、 前記駆動制御手段によるスロットルバルブ駆動の複数の
   駆動周期を設定するための駆動周期設定手段と、 内燃機関の運転状態を検出し、スロットルバルブの駆動
   周期を切換える駆動周期切換手段と、前記回転数検出手
   段による検出信号に基いて前記駆動周期切換手段により
   切換えられた駆動周期におけるスロットルバルブ駆動タ
   イミングを検出し、前記駆動制御手段に駆動タイミング
   情報を出力する駆動時期検出手段と を備えたことを特徴とする内燃機関用制御装置。