JPH0718371B2 - 内燃機関の回転数制御装置 - Google Patents
内燃機関の回転数制御装置Info
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- JPH0718371B2 JPH0718371B2 JP61280420A JP28042086A JPH0718371B2 JP H0718371 B2 JPH0718371 B2 JP H0718371B2 JP 61280420 A JP61280420 A JP 61280420A JP 28042086 A JP28042086 A JP 28042086A JP H0718371 B2 JPH0718371 B2 JP H0718371B2
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D31/001—Electric control of rotation speed
- F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
- F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
- F02D31/005—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control by controlling a throttle by-pass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
- F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
- F02D2011/101—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles
- F02D2011/102—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles at least one throttle being moved only by an electric actuator
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、吸気量を目標値に調整するループと回転数
を目標値に調整するループとを併用して吸気調整と回転
数調整動作を速めるようにした内燃機関の回転数制御装
置に関する。
を目標値に調整するループとを併用して吸気調整と回転
数調整動作を速めるようにした内燃機関の回転数制御装
置に関する。
従来より、内燃機関の無負荷回転数を所定の回転数に定
値制御することが行われている。この回転数制御の目的
は、無負荷時の燃料消費を極力抑制するように無負荷回
転数を低く設定すること、および外乱による回転数変動
を抑制することであつて、迅速かつ高精度の制御性が要
求される。
値制御することが行われている。この回転数制御の目的
は、無負荷時の燃料消費を極力抑制するように無負荷回
転数を低く設定すること、および外乱による回転数変動
を抑制することであつて、迅速かつ高精度の制御性が要
求される。
回転数を変動させる要因は大別して機関そのものの無負
荷損失の変動や機関の熱効率の変動による一次要因と、
この一次要因による回転数変動を調整するために用いら
れる吸気調整手段に内在する調整ゲインの変動や吸気源
たる大気の密度の変動による二次要因に分類される。
荷損失の変動や機関の熱効率の変動による一次要因と、
この一次要因による回転数変動を調整するために用いら
れる吸気調整手段に内在する調整ゲインの変動や吸気源
たる大気の密度の変動による二次要因に分類される。
そのため、特開昭59−162340号公報に見られるように、
回転数の目標値と実際値の偏差に基づいた調整信号に応
じて目標の吸気量ないしは吸気管圧力との偏差に基づい
た調整信号に応じて吸気調整手段を制御することによつ
て、回転数を目標値に制御する方法がある。
回転数の目標値と実際値の偏差に基づいた調整信号に応
じて目標の吸気量ないしは吸気管圧力との偏差に基づい
た調整信号に応じて吸気調整手段を制御することによつ
て、回転数を目標値に制御する方法がある。
この方法によれば、前記回転変動を一次要因に対応して
は回転数の目標値と実際値との偏差に基づく調整信号
（回転数調整信号）が応動し、二次要因に対応しては、
吸気量ないしは吸気管圧力の目標値と実際値の差を積分
した値に基づく調整信号（吸気調整信号）が応動するの
で、回転数のみによつてフイードバツク制御するよりは
回転変動を高精度にかつ迅速に調整可能であることは自
明である。
は回転数の目標値と実際値との偏差に基づく調整信号
（回転数調整信号）が応動し、二次要因に対応しては、
吸気量ないしは吸気管圧力の目標値と実際値の差を積分
した値に基づく調整信号（吸気調整信号）が応動するの
で、回転数のみによつてフイードバツク制御するよりは
回転変動を高精度にかつ迅速に調整可能であることは自
明である。
このように上記公報に示す従来例では、回転数制御手段
自体に有する誤差を自己修正する目的で吸気量調整ルー
プを示すものである。
自体に有する誤差を自己修正する目的で吸気量調整ルー
プを示すものである。
この場合、吸気量調整ループの応答は回転数調整ループ
に比して、充分速いものでないと意味をなさない。
に比して、充分速いものでないと意味をなさない。
しかしながら、吸気量調整ループの応答性を速めると、
何らかの外乱に応じて機能の回転数が異常に下降したと
き、機関の吸気量が急速に減少し、これに応じて、吸気
量調整信号が急速に大きくなる。機関回転数が異常低下
している状態では吸気量は機関回転数に律速されてお
り、吸気量調整信号を増大させても実際の吸気量を増大
させることはできず、結局吸気量調整信号は増大方向に
発散しつつ機関は停止に至る。
何らかの外乱に応じて機能の回転数が異常に下降したと
き、機関の吸気量が急速に減少し、これに応じて、吸気
量調整信号が急速に大きくなる。機関回転数が異常低下
している状態では吸気量は機関回転数に律速されてお
り、吸気量調整信号を増大させても実際の吸気量を増大
させることはできず、結局吸気量調整信号は増大方向に
発散しつつ機関は停止に至る。
次に再始動をして回転数および吸気量の調整ループが作
動状態に入つたとき、吸気量調整信号が過大な値に発散
しているため、吸気量が過大になり、したがつて、機関
の回転数は異常に上昇し、以後正常な値に向けて整定し
ていく。
動状態に入つたとき、吸気量調整信号が過大な値に発散
しているため、吸気量が過大になり、したがつて、機関
の回転数は異常に上昇し、以後正常な値に向けて整定し
ていく。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、調整動作を早くすることができるとともに、機関
の異常な回転数低下からの再始動に際しても回転数の異
常な暴走を防止できる内燃機関の回転数制御装置を得る
ことを目的とする。
ので、調整動作を早くすることができるとともに、機関
の異常な回転数低下からの再始動に際しても回転数の異
常な暴走を防止できる内燃機関の回転数制御装置を得る
ことを目的とする。
この発明に係る内燃機関の回転数制御装置は、機関の吸
気量に相当する電気出力を発生する吸気量センサと、こ
の吸気量センサの出力と機関の目標の吸気量とに関連し
て吸気調整器から発生する調整信号にほぼ比例して機関
の吸気量を増減させる調整弁と、異常回転検出手段と吸
気量調整信号をリセツトする手段とを設けたものであ
る。
気量に相当する電気出力を発生する吸気量センサと、こ
の吸気量センサの出力と機関の目標の吸気量とに関連し
て吸気調整器から発生する調整信号にほぼ比例して機関
の吸気量を増減させる調整弁と、異常回転検出手段と吸
気量調整信号をリセツトする手段とを設けたものであ
る。
この発明においては、吸気量センサにより機関の吸気量
に相当する電気出力を発生させ、この電気出力と吸気調
整器で得られた目標の吸気量に関連した調整信号にほぼ
比例して調整弁により機関の吸気量を増減させ、異常回
転数を検出したときは調整信号を基準値にリセツトす
る。
に相当する電気出力を発生させ、この電気出力と吸気調
整器で得られた目標の吸気量に関連した調整信号にほぼ
比例して調整弁により機関の吸気量を増減させ、異常回
転数を検出したときは調整信号を基準値にリセツトす
る。
以下、この発明の内燃機関の回転数制御装置の実施例に
ついて図面に基づき説明する。図はその一実施例の構成
を示すブロツク図である。この図において、１は内燃機
関であり、この内燃機関１に吸気管２が連結されてい
る。
ついて図面に基づき説明する。図はその一実施例の構成
を示すブロツク図である。この図において、１は内燃機
関であり、この内燃機関１に吸気管２が連結されてい
る。
吸気管２の所定個所にスロツトル弁３が配設されてい
る。スロツトル弁３は回転数を負荷に対応して制御する
ものである。このスロツトル弁３の前後において、吸気
管２にバイパス通路91,92が設けられている。
る。スロツトル弁３は回転数を負荷に対応して制御する
ものである。このスロツトル弁３の前後において、吸気
管２にバイパス通路91,92が設けられている。
このバイパス通路91,92間には、吸気制御弁として、リ
ニア特性を有するソレノイド弁８が配設さている。この
ソレノイド弁８は駆動装置７の出力により駆動制御され
るようになつている。
ニア特性を有するソレノイド弁８が配設さている。この
ソレノイド弁８は駆動装置７の出力により駆動制御され
るようになつている。
一方、内燃機関１には、歯車41が設けられている。この
歯車41は内燃機関１の回転に連動するもうになつてい
る。この歯車41の回転は回転数センサ42で検出するよう
になつている。回転数センサ42は歯車41の回転を検出し
て機関回転数neを誤差増幅器61に出力するようになつて
いる。
歯車41は内燃機関１の回転に連動するもうになつてい
る。この歯車41の回転は回転数センサ42で検出するよう
になつている。回転数センサ42は歯車41の回転を検出し
て機関回転数neを誤差増幅器61に出力するようになつて
いる。
誤差増幅器61には、目標回転数発生器５の出力ntも入力
されるようになつており、誤差増幅器61は回転数センサ
42の出力neと目標回転数発生器５の出力ntとの誤差Δｎ
を演算して、回転数調整器62に出力するようになつてい
る。
されるようになつており、誤差増幅器61は回転数センサ
42の出力neと目標回転数発生器５の出力ntとの誤差Δｎ
を演算して、回転数調整器62に出力するようになつてい
る。
目標回転数発生器５は、機関温度などの諸条件に対応し
て目標の無負荷回転数の目標値を発生するものであり、
また、回転数調整部62は誤差増幅器61の出力を受けて、
比例、積分、もしくは微分動作によつて偏差Δｎをなく
する方向に回転数調整信号を発生するものである。
て目標の無負荷回転数の目標値を発生するものであり、
また、回転数調整部62は誤差増幅器61の出力を受けて、
比例、積分、もしくは微分動作によつて偏差Δｎをなく
する方向に回転数調整信号を発生するものである。
この回転数調整部62の出力は機関の目標の吸気量QTとな
る。この目標の吸気量QTは誤差増幅器111に送出するよ
うになつている。誤差増幅器111には、吸気量センサ10
からの吸気量Qeも入力されるようになつている。
る。この目標の吸気量QTは誤差増幅器111に送出するよ
うになつている。誤差増幅器111には、吸気量センサ10
からの吸気量Qeも入力されるようになつている。
吸気量センサ10は吸入管２に設けられており、反応性が
よいものである。この吸気量センサ10から出力される吸
気量Qeと回転数調整器62から出力される目標の吸気量QT
は誤差増幅器111で誤差ΔＱを演算して、吸気調整器112
に出力するようになつている。
よいものである。この吸気量センサ10から出力される吸
気量Qeと回転数調整器62から出力される目標の吸気量QT
は誤差増幅器111で誤差ΔＱを演算して、吸気調整器112
に出力するようになつている。
この吸気調整器112は誤差ΔＱを受けて積分動作によつ
て誤差ΔＱをなくする方向に吸気調整信号を発生して駆
動装置７に送出するようになつている。
て誤差ΔＱをなくする方向に吸気調整信号を発生して駆
動装置７に送出するようになつている。
駆動装置７はソレノイド弁８に駆動信号を送り、ソレノ
イド弁８はこの駆動信号により開口面積が増減制御され
るようになつている。
イド弁８はこの駆動信号により開口面積が増減制御され
るようになつている。
回転数センサ42の出力は異常回転数検出器113に与えら
れ、異常回転数検出器113の出力は吸気調整器112に接続
されている。
れ、異常回転数検出器113の出力は吸気調整器112に接続
されている。
次に、以上のように構成されたこの発明の内燃機関の回
転数制御装置の動作について説明する。回転数の誤差Δ
ｎによつて回転数調整器62が作動し、出力を発生する。
転数制御装置の動作について説明する。回転数の誤差Δ
ｎによつて回転数調整器62が作動し、出力を発生する。
この回転数調整器62は機関１の回転数と目標の回転数と
に関連して、内燃機関１の目標の吸気量を発生するもの
であり、この回転数調整器62の出力は誤差増幅器61から
出力される誤差Δｎが減少する方向に発生するので、誤
差Δｎが極小になると整定する。
に関連して、内燃機関１の目標の吸気量を発生するもの
であり、この回転数調整器62の出力は誤差増幅器61から
出力される誤差Δｎが減少する方向に発生するので、誤
差Δｎが極小になると整定する。
回転数調整器62の出力は機関１の吸気量の目標値QTとし
て用いられ、誤差増幅器111に送られる。この誤差増幅
器111には、吸気量センサ10の出力Qeも入力される。
て用いられ、誤差増幅器111に送られる。この誤差増幅
器111には、吸気量センサ10の出力Qeも入力される。
誤差増幅器111はこの出力Qeと吸気量の目標値QTとの誤
差ΔＱを求めて吸気量調整器112に出力する。この吸気
量の誤差ΔＱによつて、吸気調整器112が作動して出力
を発生する。
差ΔＱを求めて吸気量調整器112に出力する。この吸気
量の誤差ΔＱによつて、吸気調整器112が作動して出力
を発生する。
この出力は吸気量センサ10から出力される吸気量Qeと目
標の吸気量QTの差を積分した値に関連した信号である。
標の吸気量QTの差を積分した値に関連した信号である。
こと吸気調整器112の出力は誤差ΔＱが減少する方向に
発生するので、誤差ΔＱが微小になると整定する。吸気
調整器112の出力は駆動装置７によつて電気信号に変換
される。
発生するので、誤差ΔＱが微小になると整定する。吸気
調整器112の出力は駆動装置７によつて電気信号に変換
される。
この電気信号はリニア特性を有するソレノイド弁８に送
られる。ソレノイド弁８は応答性のよい吸気量センサ10
とともに吸気量調整ループを得るためのものであり、こ
の吸気調整ループの積分ゲインを回転数調整器62を主体
とする回転数調整ループの10〜100倍に限定するように
している。
られる。ソレノイド弁８は応答性のよい吸気量センサ10
とともに吸気量調整ループを得るためのものであり、こ
の吸気調整ループの積分ゲインを回転数調整器62を主体
とする回転数調整ループの10〜100倍に限定するように
している。
このように10〜100倍に限定するのは実験結果によるも
のであつて、所期の目的のために、１桁以上大きなゲイ
ンとする必要があること、および余りに大きなゲインと
すると、吸気量調整ループ自体のハンチングが生じるこ
とにより、前記の範囲が妥当であることが判明した。
のであつて、所期の目的のために、１桁以上大きなゲイ
ンとする必要があること、および余りに大きなゲインと
すると、吸気量調整ループ自体のハンチングが生じるこ
とにより、前記の範囲が妥当であることが判明した。
上記駆動装置７から出力される電気信号により、ソレノ
イド弁８がその電気信号に応じた開口面積になるように
動作し、入力電圧に比例して位置が変化する。
イド弁８がその電気信号に応じた開口面積になるように
動作し、入力電圧に比例して位置が変化する。
このようにして、ソレノイド弁８が電気信号に応じて開
口することにより、吸気管２に吸気される空気流量がバ
イパス通路91,92を介して流れ、内燃機管１の吸入空気
量が増減する。
口することにより、吸気管２に吸気される空気流量がバ
イパス通路91,92を介して流れ、内燃機管１の吸入空気
量が増減する。
かくして、内燃機関１の回転数は目標値に整定し、この
とき、吸気量も目標値に整定している。この整定状態に
おける吸気調整信号は誤差ΔＱを微小に調整している。
とき、吸気量も目標値に整定している。この整定状態に
おける吸気調整信号は誤差ΔＱを微小に調整している。
これはスロットル弁３の無負荷位置における漏れ空気量
のバラツキ、ソレノイド弁８の所期特性誤差や温度など
による特性変動、駆動装置７の電源電圧依存性、あるい
は大気密度によるゲイン依存性などの吸気量を調整する
ための各構成要素に内在する誤差を吸気調整信号が調整
しているためである。
のバラツキ、ソレノイド弁８の所期特性誤差や温度など
による特性変動、駆動装置７の電源電圧依存性、あるい
は大気密度によるゲイン依存性などの吸気量を調整する
ための各構成要素に内在する誤差を吸気調整信号が調整
しているためである。
次に、回転数調整信号は誤差Δｎを微小に調整して、機
関回転数neを目標の回転数nTに略一致させるように、目
標の吸気量QTを調整している。これは機関各部における
損失のバラツキや温度による熱効率の変動あるいは自動
車用内燃機関などに見られるように、ランプ類やモータ
類などの各種装備品による負荷変動を回転数調整信号が
調整しているためである。
関回転数neを目標の回転数nTに略一致させるように、目
標の吸気量QTを調整している。これは機関各部における
損失のバラツキや温度による熱効率の変動あるいは自動
車用内燃機関などに見られるように、ランプ類やモータ
類などの各種装備品による負荷変動を回転数調整信号が
調整しているためである。
以上は機関回転数が極端な外乱を受けない場合の動作を
説明したものであるが、過大な外乱を受けて回転数が著
しく低下したときの動作を説明する。
説明したものであるが、過大な外乱を受けて回転数が著
しく低下したときの動作を説明する。
回転数が著しく低下すると、機関の吸気能力が応動して
低下し、スロツトルバルブ３の下流の吸気負圧が低下
し、最終的にはスロツトルバルブ３の前後の差圧が殆ど
発生しないため、ソレトイド弁８を駆動して、開口面積
を大きくしても吸気量は増大せず、回転数を元に回復す
ることはできない。
低下し、スロツトルバルブ３の下流の吸気負圧が低下
し、最終的にはスロツトルバルブ３の前後の差圧が殆ど
発生しないため、ソレトイド弁８を駆動して、開口面積
を大きくしても吸気量は増大せず、回転数を元に回復す
ることはできない。
このような状況下では、吸気量を目標値に回復させるべ
く、吸気量調整値は増大方向に発散しつつ機関停止に至
ることは自明である。このとき、異常回転数検出器113
が回転数の異常低下を検出し、吸気調整器112にリセツ
ト信号を送出する。吸気調整器112の調整信号の積分値
は基準値にリセツトされる。
く、吸気量調整値は増大方向に発散しつつ機関停止に至
ることは自明である。このとき、異常回転数検出器113
が回転数の異常低下を検出し、吸気調整器112にリセツ
ト信号を送出する。吸気調整器112の調整信号の積分値
は基準値にリセツトされる。
したがつて、機関を再始動したとき、吸気調整信号は妥
当な値（基準値）に有るので、ソレノイド弁８が妥当な
開度に有り（吸気量が妥当な値に有り）、回転数が異常
に上昇することはない 以上説明した図示の実施例においては、ソレノイド弁８
を使用しているが、他の吸気量調整手段、たとえばステ
ツプモータやDCモータなどによつて開閉する方式の弁に
よつても同様の効果を奏することは言うまでもない。
当な値（基準値）に有るので、ソレノイド弁８が妥当な
開度に有り（吸気量が妥当な値に有り）、回転数が異常
に上昇することはない 以上説明した図示の実施例においては、ソレノイド弁８
を使用しているが、他の吸気量調整手段、たとえばステ
ツプモータやDCモータなどによつて開閉する方式の弁に
よつても同様の効果を奏することは言うまでもない。
また、吸気量センサ10としては、熱線式のもやペーン式
あるいはカルマン渦式など各種のもので構成可能である
が、空気質量を計測する熱線式のものがこの発明の装置
においては最も好しい。
あるいはカルマン渦式など各種のもので構成可能である
が、空気質量を計測する熱線式のものがこの発明の装置
においては最も好しい。
また、吸気量を計測する手段として、吸気管内圧力セン
サを用いることも可能であり、この場合、圧力センサは
スロツトル弁と機関の間に設けることは当然である。
サを用いることも可能であり、この場合、圧力センサは
スロツトル弁と機関の間に設けることは当然である。
この発明は以上説明したとおり、吸気量を目標値に調整
するループと、回転数を目標値に調整するループとを併
用するようしたので、調整動作を早くすることができ
る。また、機関が再始動したとき、及び、一時的な異常
な回転数下降から正常な回転数に復帰するときに、機関
の回転数が異常に吹き上がることをなくすることができ
る。
するループと、回転数を目標値に調整するループとを併
用するようしたので、調整動作を早くすることができ
る。また、機関が再始動したとき、及び、一時的な異常
な回転数下降から正常な回転数に復帰するときに、機関
の回転数が異常に吹き上がることをなくすることができ
る。
図はこの発明の内燃機関の回転数制御装置の一実施例の
ブロツク図である。 １……内燃機関、２……吸気管、３……スロツトル弁、
５……目標回転数発生部、７……駆動装置、８……ソレ
ノイド弁、10……吸気量センサ、62……回転数調整器、
112……吸気調整器、61,111……誤差増幅器、113……異
常回転検出器。
ブロツク図である。 １……内燃機関、２……吸気管、３……スロツトル弁、
５……目標回転数発生部、７……駆動装置、８……ソレ
ノイド弁、10……吸気量センサ、62……回転数調整器、
112……吸気調整器、61,111……誤差増幅器、113……異
常回転検出器。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−23255（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−102537（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−162340（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】機関の回転数と目標の回転数とに関連して
機関の目標吸気量を発生する回転数調整器と、機関の吸
気通路に配設され機関の吸気量に相当する電気出力を発
生する吸気量センサと、この吸気量センサの出力と前記
目標吸気量との差を積分した値に関連して調整信号を発
生する吸気調整器と、前記調整信号にほぼ比例して機関
の吸気量を増減させる調整弁と、前記機関の回転数が異
常に下降したことを検出する異常回転検出手段と、この
異常下降検出時に前記積分した値を基準値にリセットす
るリセット手段を備えたことを特徴とする内燃機関の回
転数制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61280420A JPH0718371B2 (ja) | 1986-11-24 | 1986-11-24 | 内燃機関の回転数制御装置 |
| GB8726863A GB2199428B (en) | 1986-11-24 | 1987-11-17 | Rpm control device for internal combustion engine |
| KR1019870013067A KR910004767B1 (ko) | 1986-11-24 | 1987-11-20 | 내연기관의 회전수 제어장치 |
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