JPH0370833A - ディーゼル式内燃機関の燃料供給量信号形成方法及び装置 - Google Patents
ディーゼル式内燃機関の燃料供給量信号形成方法及び装置Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
及び装置、更に詳細には、内燃機関のアクセルペダル位
置、回転数、ラムダ値、排ガス温度あるいはトルクなど
測定量に基づいて燃料供給量信号を形成し、所望燃料供
給量信号をアクセルペダル位置に従って発生させ、この
信号を第2の信号とともに最小値選択回路に入力し、そ
の出力信号により燃料供給量を定めるディーゼル式内燃
機関の燃料供給量制御方法及び装置に関する。
、ドイツ特許公開公報第3729771号に記載されて
いる。この種の方法においては、部分負荷領域における
噴射すべき燃料量は多次元のマツプ値発生器から読み出
される。この値を用いて内燃機関に供給される燃料の制
御が行われる。全負荷領域においては、ラムダセンサの
出力信号が所定の目標値と比較される。ラムダセンサの
出力信号が所定の目標値を上回ると、それに応じて噴射
すべき燃料量が制限される。この制御は全負荷領域にお
いては燃料供給量に影響を及ぼさない。従ってこの装置
には、燃料供給量の制御は運転状態(始動、アイドリン
ク、全負荷、部分負荷)及び回転数、アクセルペダル位
置、内燃機関の所望のトルクなどいくつかの運転パラメ
ータに従ってしか制御できないという欠点がある。この
ような装置においては、所定の運転状態においては、許
容できない排ガス放出をもたらす慣れかある。
動的特性を改良することができ、付加すを提供すること
である。
載の特徴によって解決され、本発明装置においては、請
求項第18項に記載の特徴によって解決される。
、従来技術と比較して、所定の運転領域においては燃料
供給量は設定値によってのみ定められ、他の運転領域に
おいては設定値を閉ループ制御器の出力信号と共に燃料
供給量の制御に用いることができるという利点が得られ
る。本発明の他の好ましい実施例は、従属請求項に記載
の手段によって得られる。
内燃機関である。この内燃機関には燃料ポンプ110を
介して燃料が供給され、吸気管120を介して外気が供
給される。排ガスは排ガスバイブ130を介して排出さ
れる。燃料ポンプ110に設けられているセンサ140
は、噴射開始を示す信号SBと実際に噴射された燃料量
に相当する燃料供給量信号MIを検出する。センサ15
0は吸気管120内に配置されており、吸気された空気
量QL、圧力PL及び/あるいは内燃機関が吸気した空
気の温度TLを検出する。内燃機関に設けられているセ
ンサ160は特に冷却水温度TWを検出する。他のセン
サ170は回転数nあるいはトルクMdを検出する。排
ガスバイブ内ではセンサ180がラムダ信号(空燃比)
丸■を検出する。
の出力信号Mに関係している。特殊な運転状態において
は装置20から付加信号あるいは補助信号が出力される
。最小値選択回路15には走行特性を決める燃料供給量
のデータを発生するマツプ値発生器30と接続点40か
らそれぞれ信号が入力される。マツプ値発生器30の出
力信号MWは主に回転数nとアクセルペダルセンサ19
0からの位置信号に従って決められる。マ・ンプ値発生
器30の代わりに、走行速度制御器の出力信号を使用す
ることもできる。接続点40において、設定値発生器5
0とラムダ制御器(閉ループ制御器)60の出力信号が
結合される。なお、設定値発生器50の出力信号をさら
に適応制御器54.56によって変化させることもでき
る。設定値発生器50の入力量としては、空気量信号Q
L、回転数信号n及び場合によっては他の量が用いられ
る。
MRはスイッチ70を介して適応制御器54.56ある
いは設定値発生器50へ入力される。スイッチ70の位
置は制御論理回路62の出力によって定められる。制御
パラメータ設定器72によってラムダ制御器60の制御
パラメータを種々の運転パラメータ(制御偏差、回転数
及び種々の量を示す信号)に従って適合させることがで
きる。ラムダ制御器60には、比較段74に印加される
ラムダ目標値とラムダ実際値の制御偏差が入力される。
際値はんIで示されている。ラムダ目標値は、回転数n
、冷却水温度TWあるいは噴射開始SRなど種々の量に
従って目標値を計算する目標値発生器76によって得ら
れる。その場合に閉ループ制御の動的特性を良くするた
めに、回転数n及び噴射開始SBを示す信号は好ましく
はそれぞれDT素子(77,78)を介して供給される
。ラムダ実際値は、排ガスバイブ130内に配置された
ラムダセンサ(酸素センサ、空燃比センサ)180によ
って測定される・6 ラムダ信号の代わりに、排ガス温度TAあるいて、目標
値を発生させる入力量を定める。
場合、全負荷時に制御器60を作動させるようにしたが
、制御器60により排ガス温度を閉ループ制御する場合
には、制御器を定常的な運転領域においてのみ作動させ
る。また、制御器60によりトルクを閉ループ制御する
場合、制御器はすべての運転領域において作動させるよ
うにする。
置20によって燃料供給量Mが定められる。装置20に
よってさらに、回転円滑制御、故障の際の非常運転ある
いは他の機能(説明を省略)を実施することができる。
信号のうち小さい方を選択する。一方の入力端子にはマ
ツプ値発生器30からの運転者の意図を反映する所望燃
料供給量信号MWが印加される。運転者の意図は、アク
セルへダルセンサ190あるいは不図示の走行速度制御
器によって与えられる。アクセルへダルセンサ190の
出力信号及び回転数nに従ってマツプ値発生器30は所
望燃料供給量信号MWを発生する。最小値選択回路15
の第2の入力端子には設定値発生器50とラムダ制御器
60の出力信号から形成された第2の燃料供給量信号が
印加される。
の出力信号QLに従って設定燃料供給量信号MVを出力
する。空気量検出回路55は空気量測定器として形成し
てもよく、あるいは第2図に示すように種々の量を用い
て空気量QLを計算することも可能である。設定値発生
器50の出力信号は適応制御器54の出力信号により乗
算的に信号処理され、ないしは適応制御器56の出力信
号によって加算的に信号処理され、燃料供給量信号Mを
連続的に制御する。
。制御器60は所定の運転状態においてのみ好ましくは
全負荷で作動されて、設定燃料供給量信号MVを補正す
る。目標値発生器76の出力信号と実際値との差に基づ
く制御器60の出力信号MRは、スイッチ70が閉成さ
れている場合、すなわち制御器60がオンにされている
場合にのみ、燃料供給量信号Mに作用を及ぼす。スイッ
チ70を制御する制御論理回路62の処理の流れが、第
3図のフローチャートに詳細に記載されている。
御することができる。そのために、スイッチ70が閉じ
ている場合には、制御器60の出力信号は適応制御器5
4.56の入力端子あるいは設定値発生器50の他の入
力端子に入力される。ラムダ信号は連続的に検出するこ
とができるので、迅速かつ簡単に適応制御を行うのに特
に適している。適応制御によって顕著な排煙が防止され
、エンジンが軽快になる。適応制御によって燃料温度の
影響が補償される。従って燃料温度センサは不要になる
6 設定値の適応制御は、異なる方法で行うことも可能であ
る。設定値発生器の出力信号は、制御器60の出力信号
MRに従って、適応制御器54によって乗算的に補正さ
れ、また適応制御器56によって加算的に補正される。
は、適応制御器54あるは56に入力される。内燃機関
が、特に加算的な誤差が発生する運転領域で駆動される
場合には、制御器60の出力信号は適応制御器56に入
力される。適応制御器56によって加算量が求められ、
その加算量がすべての運転領域において設定値発生器5
0の出力信号MVに加算される。これは例えば、内燃機
関に少量の燃料しか供給されない場合に相当する。
転領域で駆動される場合には、制御器60の出力信号は
適応制御器54に入力される。
運転領域において設定値発生R350の出力信号MVに
この量を乗算する。これは例えば、内燃機関に多量の燃
料が供給される場合に相当する。
号が設定値発生器50に直接入力される。
御器の出力信号に従って変化させることがることによっ
て、閉ループ制御の動的特性を向上させることができる
。設定値は常時出力されるので、センサが故障した場合
のシステムの安全性が向モする。
する。冷却水温度TWあるいは他の適当な量を介して、
エンジン温度が排ガス組成に与える影響を補正すること
ができる。さらに噴射開始SBを入力することによって
、噴射開始が排ガス組成に与える影響を補償することが
できる。
を補償することができる。
値はより小さい量にされ、あるいはそれに応じて制御パ
ラメータが変化される。それによって自動車が止まって
いる場合に、アクセルペダルの操作によって回転数が上
昇し、許容し難いほど排煙が発生することが防止される
。
気量QLに相当する信号が用いられる。第2図はこの空
気量の信号QLを得るための種々の方法を示すものであ
る。第2a図においては排ガスバイブ内の温度TLと圧
力PLからコンピュータ502によって空気j4QLが
算出される。圧力PLとしては絶対圧力あるいは空気圧
に対する差圧を用いることができる。反応の遅い温度セ
ンサの温度信号TLを圧力信号PLによって予め求めて
おく場合には制御系の反応は迅速なものになる。
サかどちらかを省くことができる。特に好ましくは、空
気温度TLのみを反応の速いセンサによって測定し、圧
力値は温度の測定値から導き出すようにする。導き出さ
れた圧力の定常的な初期値は、回転数nと燃料噴射量M
lに従ってマツプ値発生器503によって形成される。
、すでに行われている冷却水温度の測定値により近似さ
れる。過給気の圧縮によって温度が急激に上昇するので
、真の過給圧に関する誤差は余り問題にならない。
の場合に圧力と温度が測定され、あるいは圧力値が温度
の測定値から導き出され、あるいは温度値が測定された
圧力値から導き出される。
と、回転数を時間に関して微分する微分回路506によ
り得られる内燃機関の加速度から、シミュレータ504
を用いて内燃機関に吸気された空気量を求めることがで
きる。このシミュレータはラムダ制御を行わないと使用
できない。
生しないからである。
流れが示されている。内燃機関の始動(600)後にま
ず制御器60がオフにされ(602)、スイッチ70が
開放される。制御器出力RAは0の値を有する(604
)。マツプ値発生器30の出力信号である所望燃料供給
量信号MWが設定値発生器の出力信号MVより大きく、
かつ(あるいは)ラムダ実際値がラムダ目標値より小さ
い場合には(606)、制御器60をオンにして(60
B)、スイッチ70を閉成する。
く(610)、かつ設定値発生器の出力信号MVより大
きい場合には(612)、制f11器の出力RAは固定
される(614)。これは制御器の出力信号を一時的に
格納することを意味する。所望燃料供給量信号MWが制
御器出力信号MRより大きい場合(610)には制御器
はオンのままになる(608)。短時間後に所望燃料供
給量信号MWが再び増大した場合には、制御1器はラム
ダ実際値が固定された制(@ 益田力信号により非常に
濃くなったとき再びオンになる(608)所望燃料供給
量信号MWが制御器出力信号より小さく、かつ設定値発
生器の出力信号より大きいという状態が存在すると、カ
ウント値下がゼロにセットされ(616)、所定の期間
にわたってlずつインクリメントされる(618)。そ
の後針所望燃料供給量信号が上昇して制御器出力信号M
Rを越えたことが検出されると(620)、制御器が再
度オンにされる(608)。所望燃料供給量信号MWが
減少して設定値発生器の出力信号MVより小さくなると
(622)、制御器がオフにされて(602)、制御器
出力R八がゼロにセットされる(604)、カウント値
下がしきい(直Sを越えていない場合には、カウント値
はさらにlずつインクリメントされる。それに対してし
きい値を越えると(624)、固定されていた制御器の
出力信号が変化される(626)。制御器を調節したり
ないしはそれぞれの初期値を計算することにより、制御
器60をオンするときに飛躍なしにオンさせることがで
きる。
ラメータ、すなわちP(比例)成分と■ (積分)成分
は、第4図に示すように調節することができる。すなわ
ち制御偏差の符号に従って制御器の増幅特性を変化させ
ると非常に効果的である。部分負荷状態(701)から
負荷が飛躍的に増大し、測定されたラムダ値(LI)が
ラムダ目標値尤Sより大きく (負の制御偏差:702
)、かつ制御器の制御信号MRが設定値発生器から出力
される燃料供給量信号MVより小さい場合には、増幅率
を異なるようにするのが、特に望ましい。所望燃料供給
機信号MWが、部分子l荷領域を出て初めて(701)
設定値発生器により与えられる値MVとラムダ制御器に
より与えられる値MRの間に来ると、増幅率を小さくし
注意して排煙の限界へ近づけるようにする。その後は正
の制御偏差についても負の制御偏差についても増幅率を
高くする。
ちラムダ実際値とラムダ目標値との差がしきい値Sより
小さ((704)、従って制御偏差が小さく、追加する
燃料がわずかでいいことが示された場合には、増幅率を
小さくする。
。特に高速ギヤ比の場合には、増幅率をより大きくして
加速特性を向上させる。
パラメータを変化させることも可能である。すなわち燃
料供給量MIを微分する微分回路709を介して制御パ
ラメータを変化せることかできる9回転数の微分がしき
い値Sより大きくなる加速の場合(712)には、スイ
ッチ714が閉じ、ラムダ信号の勾配(710)によっ
て制御パラメータが変化される。高速ギヤ比の場合には
、設定値により燃料増加が緩慢になる。
極めて急速に増加した場合には、制御にオーバーシュー
トを招く慣れがあり、それによって黒煙放出が増大する
。このような望ましくない増量は、設定値によりさらに
増量を招く場合には、さらに顕著になる。この燃料噴射
量のオバーシュートは、制御系の遅延時間とデッドタイ
ムが原因である。これは次のような手段を講しることに
よって回避することができる。すなわちラムダ実際値が
ラムダ目標値を下回った場合、設定値によりさらに増量
となるときには、設定値発生器の出力信号を少し遅延さ
せて出力させる。
ある。少なくともPI特性を有する制御器60の代わり
に、状態制御器60を用いることによって、制御器60
の動的特性は著しく改善される。この種の状態制御I器
は例えばドイツ特許公開公報第3731982号に記載
されており、同公報においては状態制fi器がアクチュ
エータの制御に用いられている。第5図においては本来
の制御器60は点線で囲んで小されおり、他の素子ない
しユニットは第1図と同様の符号で示されている。制御
器60は制御対象(閉ループ制御すべき内燃機関)30
0に燃料供給量信号Mを出力する。制御対象300の特
性は、システムのデッドタイム301と遅延時間302
によって決まる。
303に入力される。シミュレータはブロック304に
おいて燃料供給量信号Mと内燃機関が吸気した空気ff
1QLから第1のラムダ値を計算する。その際に空気量
信号として空気量センサ55の出力信号が用いられる。
子306を用いて比例素子307の出力信号から第2の
ラムダ値を形成する。第2のラムダ値と比例素子310
の出力信号から遅延素子309を介してラムダ信号が演
算される。
際値と比較される。この比較信号はまた比例素子307
と310に入力される。比例素子312は第2のラムダ
値に基づいて燃料供給量信号を形成する。他の比例回路
314は測定されたラムダ信号に基づいて燃料供給量信
号を形成する。この2つの信号が接続点316に供給さ
れ、この接続点においてさらに設定値発生器50と比例
素子318の出力信号が加算される。積分器320にお
いて、ラムダ目標値とラムダ実際値との差の処理が行わ
れる。
知のスミス予測器を用いても動的特性をかな炉内上させ
ることができる。スミス予測器においても燃料供給量信
号Mと空気量QLを介してラムダ信号の予測が行われる
。この予測されたラムダ信号に基づいて、噴射すべき燃
料供給量Mが変化される。
dあるいは排ガス温度ATの閉ループ制御にも使用する
ことができる。すべての場合に基本原理は同一である。
TAあるいはトルクMd)は、所定の燃料供給量を設定
することによって、所定の目標値に制御することができ
る。
の運転パラメータに関係する。さらに制御器の出力であ
る燃料供給量信号MRは設定値発生器50からの設定供
給量によって調節される。設定値発生器50はすべての
運転状態において燃料供給量信号MVを形成する。それ
に対して制御器60は所定の運転状態においてのみ作動
される。
の実施例が得られる。制御器60が作動される運転状態
においては、設定値を適応制御により補正することがで
きる。
プデータとして図示されている。このデータ値には種々
の運転状態が示されている。
御領域を示しており、dは部分負荷領域、Cはエンジン
ブレーキ領域を示している。
には、制御器は好ましくは運転領域すとd(全負荷と部
分負荷)において作動される。運転領域a、c、eにお
いては設定値のみが燃料供給量に作用する。この領域に
おいては制御器60は作動されない。設定値発生器50
は燃料供給量を定める設定値を空気量、回転数に従って
算いは黒煙マツプ値発生器の出力信号Rに基づいても読
みだすことができる。
は定常的な運転領域すとCにおいてのみ作動される。そ
れに対して設定値発生器50は、すべての運転状態にお
いて作動される。
のみが燃料供給量を変化させることができる。
設定値発生器の入力量として用いられる。運転領域Cに
おいては行程毎の排ガス再循環率ARRが入力量として
用いられる。行程毎の排ガス再循環率は好ましくは混合
気温度から求められ、そのために新気、吸気及び帰還空
気の温度を検出する温度センサがそれぞれ必要である。
に従って設定値発生器50に格納することも考えられる
。その場合に空気量は、ラムダ制御の場合と同様にして
求めることができる。
基づいて格納させることができる。排ガス温度制御にお
いては、さらに過負荷保護が行われるので、特に好まし
くなる。
60はすべての駆動状態において作動される。設定値は
黒煙センサと排ガスセンサの出力信号Rに従って設定値
発生器50に格納される。トルクは好ましくはエンジン
とギヤの従動側で測定される。
スの放出を減少させ、内燃機関の動的特性を改良するこ
とができ、付加するセンサの故をできるだけ少なくする
ことのできる燃料供給量制御方法及び装置を得ることが
できる。
する装置の概略構成を示すブロック図、第2a図及び第
2b図は例えば空気量Qlなど種々の大きさに基づいて
計算を行う種々の方法を示すブロック図、第3図は制御
論理手順を示すフローチャート図、第4図は制御パラメ
ータの値を変化させる状態を説明するブロック図、第5
図は制御器60の特に好ましい実施例を示すブロック図
、第6図はディーゼル式内t!!i機関の個々の運転領
域を示す線図である。 15・・・最小値選択回路 30−・・マツプ値発生器 50・−・設定値発生器 54.56・・・適応制御器 60−・・閉ループ制御器 lOO・・・内燃機関 140.150.160・・・センサ i7o、iso・・・センサ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)内燃機関のアクセルペダル位置、回転数、ラムダ値
、排ガス温度あるいはトルクなど測定量に基づいて燃料
供給量信号を形成し、所望燃料供給量信号をアクセルペ
ダル位置に従って発生させ、この信号を第2の信号とと
もに最小値選択回路に入力し、その出力信号により燃料
供給量を定めるディーゼル式内燃機関の燃料供給量制御
方法において、 前記第2の信号を回転数に従って設定値発生器(50)
から出力させ、所定の運転状態においてこの第2の信号
を閉ループ制御すべき量を制御する制御器の出力信号(
MR)に従って変化させることを特徴とするディーゼル
式内燃機関の燃料供給制御方法。 2)所定の運転状態において、制御器の出力信号に従っ
て設定値発生器の出力信号を適応制御することを特徴と
する請求項第1項に記載の方法。 3)設定値発生器に格納されている値を制御器の出力信
号に従って変化させることを特徴とする請求項第1項あ
るいは第2項に記載の方法。 4)設定値発生器の出力信号を加算的あるいは乗算的に
補正することを特徴とする請求項第1項から第3項のい
ずれか1項に記載の方法。 5)前記閉ループ制御すべき量は、排ガス温度、トルク
あるいは排ガスのラムダ値のいずれかの量であることを
特徴とする請求項第1項から第4項のいずれか1項に記
載の方法。 6)全負荷の場合に、排ガスのラムダ値を閉ループ制御
する制御器を作動させることを特徴とする請求項第1項
から第4項のいずれか1項に記載の方法。 7)定常的な運転領域においてのみ、排ガス温度を閉ル
ープ制御する制御器を作動させることを特徴とする請求
項第1項から第4項のいずれか1項に記載の方法。 8)すべての運転領域において、トルクを閉ループ制御
する制御器を作動させることを特徴とする請求項第1項
から第4項のいずれか1項に記載の方法。 9)ラムダ目標値を回転数に関係して発生させることを
特徴とする請求項第1項から第6項のいずれか1項に記
載の方法。 10)設定値発生器からの値を、空気量センサによって
測定されるかシミュレータによって計算される吸気空気
量に関係させることを特徴とする請求項第1項から第9
項のいずれか1項に記載の方法。 11)吸気空気量を、回転数の微分値と燃料噴射量に従
ってシミュレータにより求めることを特徴とする請求項
第10項に記載の方法。 12)空気量(QL)が吸気温度(TL)と圧力(PL
)から計算され、その場合に圧力と温度が測定され、あ
るいは圧力値が温度の測定値から導き出され、あるいは
温度値が測定された圧力値から導き出されることを特徴
とする請求項第10項に記載の方法。 13)所望燃料供給量が制御器の出力信号を下回った場
合に、制御器の出力信号を固定することを特徴とする請
求項第1項から第12項のいずれか1項に記載の方法。 14)固定した信号を再び変化させることを特徴とする
請求項第13項に記載の方法。 15)制御パラメータを調節することを特徴とする請求
項第1項から第14項のいずれか1項に記載の方法。 16)制御器として少なくともPI特性を有する制御器
、状態制御器、あるいはスミス予測器が用いられること
を特徴とする請求項第1項から第15項のいずれか1項
に記載の方法。 17)所定の条件のもとでは、設定値発生器の出力信号
が遅延されることを特徴とする請求項第1項から第16
項のいずれか1項に記載の方法。 18)内燃機関のアクセルペダル位置、回転数、ラムダ
値、排ガス温度あるいはトルクなど測定量に基づいて燃
料供給量信号を形成し、所望燃料供給量信号をアクセル
ペダル位置に従って発生させ、この信号を第2の信号と
ともに最小値選択回路に入力し、その出力信号により燃
料供給量を定めるディーゼル式内燃機関の燃料供給量制
御装置において、 前記第2の信号が回転数に従って設定値発生器(50)
から出力され、所定の運転状態においてこの第2の信号
を閉ループ制御すべき量を制御する制御器の出力信号(
MR)に従って変化させる手段が設けられることを特徴
とするディーゼル式内燃機関の燃料供給量制御装置。
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