JPH0451660B2 - - Google Patents

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JPH0451660B2
JPH0451660B2 JP57067068A JP6706882A JPH0451660B2 JP H0451660 B2 JPH0451660 B2 JP H0451660B2 JP 57067068 A JP57067068 A JP 57067068A JP 6706882 A JP6706882 A JP 6706882A JP H0451660 B2 JPH0451660 B2 JP H0451660B2
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JP
Japan
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speed
differential
signal
rotation
proportional
Prior art date
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JP57067068A
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English (en)
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JPS58185956A (ja
Inventor
Toshio Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Priority to JP6706882A priority Critical patent/JPS58185956A/ja
Publication of JPS58185956A publication Critical patent/JPS58185956A/ja
Publication of JPH0451660B2 publication Critical patent/JPH0451660B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001Electric control of rotation speed
    • F02D31/002Electric control of rotation speed controlling air supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レシプロ式エンジンの回転速度を一
定に保ち、特にその回転変動量を減少させること
ができる電子式速度制御装置に関するものであ
る。
レシプロ式エンジンを用いた発電機などでは、
その用途によつては高い周波数精度を必要とする
場合がある。この場合はエンジン回転速度を高い
精度で一定に保つ必要があり、また急激な負荷変
動に対しても速やかに一定回転速度に安定するこ
とが要求される。
電子式速度制御装置として従来より、エンジン
のクランク軸の回転により多数のパルス信号を発
生させ、このパルス信号の周波数をF/Vコンバ
ータによつて電圧信号に変換し、この電圧信号を
一定に保つようにしたアナログ式速度制御装置が
知られている。この種のアナログ式のもので、制
御精度および負荷変動時の応答速度を向上させる
ためには、クランク軸の1回転あたりのパルス信
号数を増加させることが必要である。しかし、単
気筒エンジン等、気筒数の少ないエンジンでは、
クランク軸の1回転内での速度変動が大きい。す
なわち圧縮行程では速度が低下し、また爆発行程
では速度が増加するからである。前記した負荷変
動時の応答速度を向上させるためには微分補償量
を増やすことが望ましいが、前記したようにクラ
ンク軸1回転内の速度変動が大きいとハンチング
が発生して動作が不安定になり易く、微分補償を
有効に加えることが困難であつた。このため前記
応答速度を犠牲にして速度制御を行なわねればな
らなかつた。
また4サイクル単気筒エンジンを用いる場合は
クランク軸2回転で吸入・圧縮・爆発・排気の全
行程を行なうため、クランク軸1回転当たりの回
転速度変動量が一層大きくなる。このため微分補
償量の増加は一層困難で、制御精度の悪化と応答
速度の低下を防ぐことができないという問題があ
つた。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので
あり、精度が高く、負荷変動時の応答性が良好で
安定な速度制御を可能にするエンジンの電子式速
度制御装置を提供することを目的とする。
本発明によればこの目的は、クランク軸の1回
転に要する時間から速度信号を前記クランク軸の
1回転毎に求める速度検出回路と、目標速度との
誤差に基づいて比例補償量を求める比例演算部
と、前記速度信号の時間に対する微分値を求め微
分補償量を算出する微分演算部とを備え、回転速
度を目標値に一致させるよう比例動作および微分
動作を含む制御を行なうものにおいて、前記比例
演算部は1回転前の速度信号を記憶するレジスタ
と、ある時点の速度信号と前記1回転前の速度信
号との和から前記目標速度の2倍に対応する設定
値を減算して誤差とする誤差演算部とを備え、前
記誤差を用いて比例補償量を求める一方、前記微
分演算部は2回転前の前記速度信号を記憶するレ
ジスタと、或る時点の速度信号と前記2回転前の
速度信号との速度差を求める減算器とを備え、前
記速度差に基づいて前記微分補償量を求めること
を特徴とするエンジンの電子式速度制御装置、に
より達成される。以下図示の実施例に基づき本発
明を詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図はそのタイミング図である。第1図におい
て符号10は4サイクル単気筒エンジン、12は
気化器、14はスロツトル弁であり、このスロツ
トル弁14はサーボモータなどのアクチユエータ
16により開閉駆動される。このスロツトル弁1
4の開度は、ポテンシヨメータなどの開度センサ
18により常時検出されている。
20は速度検出回路であり、この回路20は、
前記エンジン10のクランク軸1回転に要する時
間すなわち周期から後記するように速度信号とし
ての計数値nを求める。この回路20は波形整形
回路22と、タイング信号発生制御回路24と、
カウンタ26と、レジスタ28とを備える。波形
整形回路22は、例えばエンジン10のクランク
軸に連結された交流発電機が出力するクランク軸
1回転に1サイクルの変化をする回転信号A(第
2図)に基き、クランク軸1回転に対し1個のパ
ルス信号Bを出力する。タイミング制御発生制御
回路24はこのパルス信号の波形の立上がりを基
準として、所定のタイミングにタイミングパルス
T1〜T6、カウントパルスC、リセツトパルスR、
セレクト信号SEL等を出力する。カウントパルス
Cは、回転速度に関係なくパルス信号Bより短い
一定周期で常に出力されている。カウンタ26は
リセツトパルスRが入力されると零復帰し、カウ
ントパルスCを2つのリセツトパルスR間で加算
する。すなわちクランク軸が1回転する時間を、
カウンタ26の計数値nにより求めるものであ
り、この計数値nは速度信号になる。この場合カ
ウントパルスCの発生周期により分解能が決ま
る。レジスタ28は前記タイミングパルスT1
波形の立上がりに同期してカウンタ26の内容で
ある計数値nを読込み、この読込んだ計数値nを
次のタイミングパルスT1が発生されるまでの間
記憶している。
30は微分演算部であり、この演算部30は、
レジスタ32,34、セレクタ36、減算器3
8、乗算器40およレジスタ42を備える。レジ
スタ32,34はタイミングパルスT2およびT3
に基づいて、前記速度検出回路20のレジスタ2
8に記憶された計算値nを、クランク軸の1周期
内にそれぞれ1回づつ交互に読込む。第2図でn
(0)、n(1)、……はクランク軸1回転毎のカウン
タ26の計数値nを順次示す。セレクタ36はセ
レクト信号SELに基づき、レジスタ32,34の
いれかの記憶内容を選択して減算器38に入力す
る。セレクト信号SELはクランク軸1周期毎にH
レベとLレベルとの間で変化し、例えばこのセレ
クト信号SELがHレベルの時にはレジスタ34の
内容を、またLレベルの時にはレジスタ32の内
容をそれぞれ減算器38へ入力する。減算器38
はレジスタ28の内容からセレクタ38の出力を
減算する。例えばレジスタ28の内容が或る周期
のn(0)であれば、セレクタ36はその2周期
前の計算値n(0−2)を記憶するレジスタ32
の内容n(0−2)を減算器38へ送る。従つて
減算器38はこの時両者の差n(0)−n(0−2)
を出力する。この差は、回転速度の所定周期間に
おける変動量すなわち微分値を示すものである。
乗算器40はこの差に係数K1を掛け、その結果
であるD(0)=K1×〔n(0)−n〔(0−2)〕を
レジスタ42に入力する。レジスタ42はタイミ
ングパルスT4に同期して乗算器40の出力を読
込み、記憶する。このレジスタ42の内容は微分
補償量Dに対するものであり、前記係数K1を変
えることにより、この制御系における微分動作の
割合を変えることができる。
微分演算部30はこのように或る周期と、その
2周期前の周期との計算値nの差、すなわち回転
速度の差に基づいて微分補償量Dを決めるので、
或る時点で圧縮行程にあればその2周期前も同じ
圧縮行程になり、この動行程の違いによる回転速
度の変動による影響を受けることがなくなる。従
つて制御の安定性が増し、微分補償を有効に効か
せることができる。
50は誤差演算部であり、加算器52と、減算
器54とを備える。加算器52は微分演算部30
のレジスタ32,34に記憶された連続する2つ
の周期の計数値例えばn(0−1)とn(0)とを
加算し、また減算器54はこの加算値n(0−1)
+n(0)と、制御目標速度の2倍に対応する設
定値Sとの差Y(0)=n(0−1)+n(0)−Sを
算出する。このように連続する2周期分の計数値
の和を求めることにより、特に4サイクルエンジ
ンでの圧縮行程の周期と排気行程の周期との速度
変動を打消すことができる。すなわちこの加算値
n(0−1)n(0)は2周期分の回転速度の平均
値に対応することになる。また前記差Y(0)=n
(0−1)+n(0)−Sは現実の回転速度と目標速
度との誤差Yに対応する。
60は比例演算部であり、乗算器62を備え
る。この乗算器62は前記誤差演算部50で求め
た誤差n(0−1)+n(0)−Sに係数K2を掛け、
P(0)=K2{n(0−1)+n(0)−S}を算出す
る。この値Pは比例補償量を示すものであり、係
数K2を変えることによりこの制御系における比
例動作の割合を変えることができる。
70は積分演算部であり、加算器72、レジス
タ74、除算器76を備える。加算器72は誤差
演算部50の出力である誤差Yとレジスタ74の
記憶する内容とを加算して、その和をレジスタ7
4にタイミングパルスT5に基づいて1周期毎に
加算する。この結果レジスタ74にはi=0 〓 {n(i−1)+n(i)−S} の値が記憶され、この値は前記誤差Yの積分値に
対応することになる。この積分値には除算器76
において係数1/K3が掛けられ、その出力は I(0)=〓{n(i−1)+n(i)−S}/K3 となる。このI(0)は積分補償量に対応するも
ので、係数K3を変えることにより、この制御系
における積分動作の寄与の割合を変えることがで
きる。
以上のようにして求めた比例補償量Pと微分補
償量Dは加算器80で加えられ、この和P+Dに
は、さらに加算器82において積分補償量Iが加
算される。これらの和P+D+Iはレジスタ84
にタイミングパルスT6に基づいて1周期毎にレ
ジスタ86に記憶される。
以上の各演算はデジタル信号により処理され
る。すなわち速度検出部20のカウンタ26の計
数値nは、例えば2進化10進数で出力され、以後
の各演算におけるデータの転送は全て、複数ビツ
トを有するバスによつて行なわれる。
90はスロツトル制御部であり、変換ROM
(ランダムアクセスメモリ)92と、アクチユエ
ータ制御部94と、アクチユエータドライバ96
と、前記アクチユエータ16と、スロツトル開度
センサ18とを備える。前記レジスタ86の内容
P+D+Iは、制御量を指示する2進信号でこの
2進信号は変換ROM92において前記スロツト
ル弁14の開閉量を示す2進信号に変換される。
アクチユエータ制御部94はこの変換ROM92
と、前記スロツトル開度センサ18の示す開度信
号との差を求め、開閉制御信号を出力する。この
開閉制御信号は増幅器からなるアクチユエータド
ライバ96で増幅され、前記アクチユエータ16
を作動させるこによりスロツトル弁14を開閉す
る。この結果スロツトル弁14はレジスタ86の
記憶する制御量(P+D+I)に対応する開度に
一致するように開閉制御される。
この実施例は以上のようにクランク軸の1周期
間に加算したカウンタ26の計数値nを用いて、
1周期おきの計数値例えn(0−1)とn(1)の差
に基づき微分補償量Dを求める。また連続する2
周期の計数値の和例えばn(0−1)+n(0)と、
目標速度を定める設定値Sとの差によつて速度誤
差Yを求め、この速度誤差Yに基づいて比例補償
量Pおよび積分補償量Iを求める。そしてこれら
各補償量の和P+D+Iによつて、スロツトル弁
14の開度をこの和P+D+Iが示す開度に一致
するようスロツトル制御部90で制御するもので
ある。
また微分演算部30では現在の速度信号として
の計数値nと、2回転前の速度信号としての計数
値nとの差から、微分補償量Dを求めているの
で、特に4サイクルエンジンでは圧縮行程を含む
周期と爆発行程を含む周期とで回転の変動が大き
いにもかかわらず、その影響を受けることがなく
なる。
さらにこの実施例では、クランク軸の現実の回
転速度と目標速度との差を、2周期分の速度信号
としての計数値nの和に基づき求めているので、
特に4サイクルでの回転変動の影響を打消すこと
ができ、一層正確な速度制御が可能になる。
この実施例では以上のように、比例+積分+微
分動作(いわゆるPID動作)を行なうものである
ため速度制御精度が著しく向上する。しかし本発
明は比例+微分動作(いわゆるPD動作)を行な
うものにも適用可能なことはもちろんであり、少
なくとも微分補償を速度制御装置であれば適用で
き、これらのものも本発明は包含するものであ
る。
なお本発明は4サイクルエンジンばかりでなく
2サイクルエンジンにもそのまま適用できること
はもちろんである。2サイクルエンジンではスロ
ツトル弁の全閉ないし低開度時に、掃気の悪化に
伴う不整燃焼が発生し、回転変動が発生すること
が多い。本発明をこのような2サイクルエンジン
に適用すれば、この低・無負荷時に回転変動に原
因するハンチングの発生を抑制でき、速度制御の
安定性が著しく向上する。
本発明は以上のように、クランク軸の2回転
前、すなわち2周期前の速度信号をレジスタに記
憶し或る時点とその2回転前の各速度信号の差に
基づいて微分補償量を算出するので、クランク軸
の回転変動による影響を抑制でき、制御を不安定
化することなく微分補償量を増やすことができ
る。
また1回転前の速度信号と現在の速度信号との
和から目標速度の2倍に対応する設定値を減算し
て誤差を求め、この誤差から比例補償量を求めて
いる。このように連続する2回転分の速度信号の
和を用いることにより、1回転毎では速度に変動
があつてもこの速度変動の影響を打消すことがで
き、比例補償量を用いた高精度な制御が可能にな
る。このための制御の応答速度を向上でき速度制
御精度が向上する。特に4サイクル単気筒エンジ
ンに適用した場合には速度変動による影響を完全
に打消すことが可能であり、本発明の効果は一層
顕著になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図はそのタイミング図である。 10……エンジン、20……速度検出回路、3
0……微分演算部、32,34……レジスタ、3
8……減算器、50……誤差演算部、60……比
例演算部、P……比例補正量、n……速度信号と
しての計数値、D……微分補償量。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 クランク軸の1回転に要する時間から速度信
    号を前記クランク軸の1回転毎に求める速度検出
    回路と、目標速度との誤差に基づいて比例補償量
    を求める比例演算部と、前記速度信号の時間に対
    する微分値を求め微分補償量を算出する微分演算
    部とを備え、回転速度を目標値に一致させるよう
    比例動作および微分動作を含む制御を行なうもの
    において、前記比例演算部は1回転前の速度信号
    を記憶するレジスタと、ある時点の速度信号と前
    記1回転前の速度信号との和から前記目標速度の
    2倍に対応する設定値を減算して誤差とする誤差
    演算部とを備え、前記誤差を用いて比例補償量を
    求める一方、前記微分演算部は2回転前の前記速
    度信号を記憶するレジスタと、或る時点の速度信
    号と前記2回転前の速度信号との速度差を求める
    減算器とを備え、前記速度差に基づいて前記微分
    補償量を求めることを特徴とするエンジンの電子
    式速度制御装置。
JP6706882A 1982-04-23 1982-04-23 エンジンの電子式速度制御装置 Granted JPS58185956A (ja)

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JP6706882A JPS58185956A (ja) 1982-04-23 1982-04-23 エンジンの電子式速度制御装置

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JPS58185956A JPS58185956A (ja) 1983-10-29
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5584858A (en) * 1978-12-18 1980-06-26 Nippon Denso Co Ltd Engine control
JPS58156142U (ja) * 1982-04-14 1983-10-18 日産自動車株式会社 内燃機関の電子制御装置

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