JPH0350362A - 内燃機関の制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、内燃機関の制御装置、更に詳細には、ラムダ
センサ（空気比ないし空燃比を測定するセンサ）、回転
数センサ、吸気管の空気流量ないし圧力を測定するセン
サ、絞り弁角度を検出するセンサを有し、更に空気流量
、回転数、ラムダ値（空気比）を制御する制御手段を備
えた内燃機関の制御装置に関する。

［従来の技術］ 自動車技術雑誌ｒＡｕｔｏｍｏｂｉｌｔｅｃｈｎｉｓｃ
ｈｅ　ＺｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔＪ　　（ＡＴＺ）　８２
　（１９８０）　４の第１６９頁には、噴射量と点火時
点を電子的に制御することによりカッリンエンジンの燃
料消費を減少させる方法が記載されている。また、同雑
誌の１７３頁には種々の方法が記載されており、特に３
．５章の「デジタルエンジン電子技術」では、とのよう
な方法で種々なラムダ値の他に点火時点を各ラムダ値に
合った時点に調節するかが示されている。

又同雑誌には第６図において吸気圧と回転数に関して特
性値の取られた点火マツプ値が図示されている。

又ドイツ特許第２５１０５２６号には内燃機関の運転特
性を制御する方法か開示されている。その特許請求の範
囲第１項には回転を円滑に制御する方法が述べられてお
り、その特徴部分には、燃料と空気の混合気を変化させ
たり、排気再循環量を変化させる他に点火角度も変化さ
せることが請求されている。即ち同公報には回転を円滑
に制御するために点火角度、ラムダ値あるいは排気再循
環量を絹み合せて調節する方法が提案されている。

又ＥＰ−Ｂ−３３６１６には、回転数の実際値と目標値
の偏差に比例して点火時点を調節し、この回転数の実際
値と目標値の偏差に従って積分成分により空気ないし混
合気の量を調節するようにし、アイドリンク時の回転速
度を制御するアイドリンク回転速度制御装置が記載され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ ラムダ制御、アイドリング回転数制御を備えた従来の装
置では、これら２つの制御の相互関係が必ずしも最適で
ないことが判明している。原理的にはこれら２つの機能
は独立して働く。即ちアイドリング回転数制御器ひにラ
ムダ制御は互いに完全に無関係に機能する。しかしこの
両制御はエンジンを介して結合されているので、両制御
が運転領域に従って互いに逆に作用するような場合には
好ましくない運転状態が発生する。例えばエンジンによ
り出力されたトルクはラムダ値の関数となっている。ラ
ムダ値が変化すると、トルクも変り、それによって回転
数に影響がでてくる。アイドリング時では回転数は一定
になるように制御が行なわれるので、直ちに回転数制御
器が動作し、ラムダ値の変化による影響を押えるように
する。従って両制御による作用の位相関係が好ましくな
いと、アイドリング時における内燃機関の円滑な回転が
得られなくなってしまう。

従って本発明は、このような問題点を解決するために成
されたもので、異なる制御器によフて逆に作用するネガ
ティブな影響を防止する手段を設けるようにした内燃機
関の制御装置を提供することを課題とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては上述した課題を解決するために、ラム
ダセンサ、回転数センサ、吸気管の空気流量ないし圧力
を測定するセンサ、絞り弁角度を検出するセンサを有し
、更に空気流量、回転数、ラムダ値を制御する制御手段
を備えた内燃機関の制御装置において、異なる速度で作
用する制御信号間の結合を減少させる減結合手段（３０
，３５）を設ける構成を採用した。

［作　用］ このような構成では、異なる制御器が逆方向にネガティ
ブに作用することがなくなり、内燃機関の回転を静かに
円滑なものにすることができる。

これは作用速度の異なる制御信号（開ループないし閉ル
ープ信号）間の結合を減少させることによって得られる
。

好ましい実施例によれは、ラムダ値を示す信号に基づい
て点火時点が調節される。このラムダ値を示す信号は減
結合回路を構成する遅延回路を介して遅延されて、点火
時点の制御に用いられる。

［実施例］ 以下図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する。

第１図には、開ループないし閉ループ制御を行なう制御
回路とともに外部着火式の内燃機関の構成が概略ブロッ
ク図として図示されている。内燃機関自体は符号１０て
示されている。

内燃機関は、点火時点（α２）に関する信号が人力され
る入力端子１１、供給される空気量ないし空気流量に関
する信号が人力される入力端子１２並びに燃料量あるい
は空気と燃料の混合気量に関する信号が人力される入力
端子１３を有しており、内燃機関は、これらの入力端子
を介して人力される信号に従って制御される。内燃機関
の出力側には２つの量が図示されている。その一つは出
力端子１４に現れるラムダ値の実際値（λｉｓｔ　）で
あり、他の一つは、出力端子１５に現れる回転数の実際
値（ｎｉｓｔ）である。

又、図示されてないが、ラムダセンサ（空気比ないし空
燃比を測定するセンサ）、回転数センサ、吸気管の空気
流量ないし圧力を測定するセンサ、絞り弁角度を検出す
るセンサなどが設けられてい内燃機関１０の前段には制
御ユニット（開ループ制御ユニット）１７が接続される
。この制御ユニット１７は上記センサ等によって測定さ
れる各運転パラメータや測定値に従って内燃機関１０に
空気量、燃料量並びに点火時点に関する信号を供給する
。

符号２０て示すものは、ラムダ制御器（空気比を閉ルー
プ制御する制御器）であり、２５は回転数制御器（回転
数を閉ループ制御する制御器）、３０は減結合回路を示
す。制御ユニット１７．２つの制御器２０．２５並ひに
減結合回路３０を一つの制御装置にまとめることができ
ることは勿論である。

ラムダ制御器２０には、比較段２２を介し内燃機関１０
の出力端子１４に現れるラムダ値の実際値（λ１ｓｔ）
と入力端子２１を介して得られるラムダ値の目標値（λ
５ｏｌｌ）に従った偏差信号が人力され、ラムダ制御器
はこの偏差信号に従って制御信号を発生する。ラムダ制
御器２０からの制御信号は、制御ユニット１７に人力さ
れて空気と燃料の混合比が調節され、ラムダ値の目標値
と実際値の偏差が０となるように閉ループ制御が行なわ
れる。

同様に、回転数制御器２５には、比較段２６を介して内
燃機関の出力端子１５に現れる回転数の実際値（ｎ　１
ｓｔ）と入力端子２７を介して入力される回転数の目標
値（ｎｓｏｌｌ）に従った偏差信号が供給される。良く
知られているように、この回転数制御器２５によって、
制御ユニット１７を介して内燃機関１０に供給される空
気量を変えることにより、あるいは点火時点あるいはラ
ムダ値を調節することにより回転数が可能な限り一定に
制御される。

第１図に図示した実施例では更に減結合回路３に作用す
る。即ちラムダ制御器２ｏから得られる信号が第１の減
結合回路３０ａを介して加算点３１に入力され、回転数
制御器２５の出力信号と加−〇− 算されると共に、逆に回転数制御器２５からの出力信号
が第２の減結合回路３０ｂを介して加算点３２に人力さ
れ、ラムダ制御器２０の出力信号と加算される。

第１図の実施例で、特徴的なことは、ラムダ制御器２０
と回転数制御器２５が異なる速度で動的な現象に応答す
ることである。これは内燃機関の物理的特性を考えると
理解ができる。混合気は吸気管で形成されることから、
空気と燃料の比に対応するラムダ値は、必然的に内燃機
関の燃焼工程中の前の部分で変化される。それによって
ラムダ値の実際値信号に従ってラムダ値を調節する場合
あるデッドタイムが生じ、それによって無視できない長
さの応答時間が発生する。一方回転数の制御は点火を介
して行なわれる。点火は内燃機関の燃焼工程そのものに
影響を与えるので、その応答時間はラムダ値を調節する
応答時間に比較してかなり短いものとなる。

例えば、第１図の実施例で、ラムダ値の目標値が変化す
ると、内燃機関によって得られるトルク１０− も所定の関係で変化する。トルクが変化すると当然回転
数も変化するが、この回転数は回転数制御器によって一
定になるように制御される。内燃機関は回転数制御器の
出力信号が変化すると、その変化にかなり速く応答する
ので、本発明では減結合回路３０を設け、それによって
両制御器２０゜３０が好ましくない相互作用を及ぼすの
を防止し、回転が滑らかになるようにしている。この減
結合回路により、それぞれ他方の制御器の変化に反応し
、一方向あるいは両方向からその影響を内燃機関の制御
に取り入れることが可能になる。

その場合、好ましくは、所定の運転状態、特に制御入力
端子３０ｃを介して人力されるアイドリング信号が発生
した時のみ減結合回路３０を作動させることが好ましい
。減結合回路３０ａは、後述する第２図の減結合回路３
５と同様に遅延回路と比例回路を用いて構成され、また
減結合回路３０ｂは、比例回路を用いて構成される。ラ
ムダ値が変化したことによる回転数の変動は、所定の遅
延時間経過した後に始めて測定可能になるので、１１− 減結合回路３０ａによりラムダ制御器２０の出力信号は
遅延させられる。このような遅延無しに直ちに点火時期
調節すると制御に振動が発生してしまうことになる。こ
の減結合回路のパラメータの設定は、第２図虻回路に関
連して後述される。

第２図には詳細なブロック回路図が図示されている。第
１図と同一の回路ないし素子には同一の参照番号が付さ
れている。第２図の例では、減結合回路３５は、ラムダ
の実際値信号が現れる内燃機関の出力端子１４と、点火
時点信号が入力される内燃機関の入力端子１１間に接続
される。減結合回路３５の出力信号が内燃機関１０の点
火時点入力端子１１の前段に設けられた加算点３６に入
力される状態が図示されている。減結合回路３５自体は
、図示したように遅延時間（デッドタイム）ｔだけ遅れ
て人力信号を出力する遅延回路３８並ひにその後段に接
続された比例回路３９を有する。

遅延回路３８のｔ並びに比例回路３９の比例常数等のパ
ラメータは、回転数（ｎ）並びに負荷のような内燃機関
の運転パラメータ、特に基本燃料噴１２ 射ｆｉｌ（ｔＬ）に従って変化させることができ、また
個々の内燃機関及び自動車のタイプに従って調節するこ
とができる。第２図に示した減結合回路３５を用いるこ
とにより、それ自体高速な点火制御の作用を、混合比に
対応するラムダ値に高速に適合させ、点火時点をラムダ
値に従って調節することが可能になり、それにより両制
御器２０．２５の出力信号間の結合を減少ないし分離さ
せることが可能になる。

すなわち、減結合回路は、ラムダ値の変動によって生じ
たトルクの変動を補償する機能をもっており、遅延時間
ｔのパラメータは、回転数とエンジン固有の遅延時間の
関数となっている。エンジン固有の遅延時間は、回転数
と負荷信号から読み出される値である。また、比例回路
３９の比例係数は、自動車のタイプに合わせて設定され
、トルクと点火時期に関係しておリラムダ値の変動によ
って生じたトルク変動を補償するように作用する。

エンジンの遅延時間によりラムダの実際値は点火時点の
調節より遅れて出力される。減結合回路３１３− ５によりこの遅延はさらに遅れることになるので、ラム
ダ値に関係した点火時点への影響はさらに位相がずれて
現れ所望のトルク変動を防止した効果が得られる。

第２図に図示した実施例において、減結合回路３５０入
力信号に、ラムダの目標値を人力させたり、あるいはラ
ムダ制御器２０の出力信号自体を入力させることも可能
である。更に減結合回路３５の出力信号を燃料の量を制
御する制御信号に入力させることも可能である。

第１図及び第２図に図示した例では、本発明を説明する
のにブロック図が用いられているが、このブロック図の
機能を内燃機関の個々の制御すべき量を処理するコンピ
ュータの制御プログラムで実現できることは勿論である
。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、作用
速度の異なる制御信号（開ループないし閉ループ信号）
間の結合を減少させるようにしているので、異なる制御
器が逆方向にネガティブに４ 作用することがなくなり、トルク変動の少なくし内燃機
関の回転を静かに円滑なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示したフロック図、第
２図は他の実施例を示したブロック図である。 ０・・・内燃機関 ７・・・制御ユニット ０・・・ラムダ制御器 ５・・・回転数制御器 ０．３５・・・減結合回路 １５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ラムダセンサ、回転数センサ、吸気管の空気流量な
   いし圧力を測定するセンサ、絞り弁角度を検出するセン
   サを有し、更に空気流量、回転数、ラムダ値を制御する
   制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、異なる
   速度で作用する制御信号間の結合を減少させる減結合手
   段（３０、３５）が設けられていることを特徴とする内
   燃機関の制御装置。 ２）前記減結合手段（３０、３５）は、ラムダ制御器と
   回転数制御器間に設けられることを特徴とする請求項第
   １項に記載の内燃機関の制御装置。 ３）前記減結合手段（３０、３５）は所定の運転状態に
   おいて作動されることを特徴とする請求項第１項に記載
   の内燃機関の制御装置。 ４）点火時点信号がラムダ信号に従って調節されること
   を特徴とする請求項第１項から第３項までのいずれか１
   項に記載の内燃機関の制御装置。 ５）ラムダ信号としてラムダ値の実際値信号が用いられ
   ることを特徴とする請求項第４項に記載の内燃機関の制
   御装置。 ６）遅延回路（３８）を介して減結合が行なわれること
   を特徴とする請求項第４項に記載の内燃機関の制御装置
   。 ７）遅延回路のパラメータを調節できるようにしたこと
   を特徴とする請求項第６項に記載の内燃機関の制御装置
   。 ８）遅延回路のパラメータを回転数及び負荷、特に基本
   燃料噴射量（ｔＬ）に従って調節することを特徴とする
   請求項第７項に記載の内燃機関の制御装置。 ９）比例回路（３９）を介して減結合を行なうことを特
   徴とする請求項第４項に記載の内燃機関の制御装置。