JPS59141731A - 自己着火式内燃機関の操作機器用調節装置 - 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】 本発明は自己着火式内燃機関の操作機器用調節装置、さ
らに詳細には回転数、アクセルペダル位置等の動作特性
量を検出するセンサと、目標値を発生させる目標値発生
段と、その後段に接続され実際値と目標値を比較する比
較段と、操作機器を調節する電子調節器とを備えた自己
着火式（ディーゼル式）内燃機関の操作機器用調節装置
に関する。

自動車はエンジンと車体が弾性的に懸架されていること
によって振動爪を構成し、それにより例えば燃料供給量
に変動が発生したり外部からトルク変動が発生すると（
道路に穴がある場合）減衰振動が起こされる。この振動
は通常１〜８Ｈ２にありがたがたする振動（以下揺れと
言う）として感じられる。この揺れは回転数変動あるい
はエンジンと車体間の相対移動が発生したことを意味す
る。

自己着火式内燃機関、すなわちディーゼル機関の噴射装
置では燃料を噴射させるに必要な情報、例えばアクセル
ペダル位置、回転数等は制御装置によって得ている。こ
の制御装置によって計算されたコントロールロンドの移
動量を定める目標値に従って制御が行なわれ、噴射量操
作部を介して燃料噴射ポンプが調節される。電子的な処
理システムでは信号の検出、信号の処理並びに操作シス
テムによって制御回路に遅延が発生する。それによって
制御回路は不安定あるいは振動を起こすようになり、そ
れがまた揺れにつながることになる。

揺れ振動を制振する装置が開示されている。同装置では
通常の振動が微分回路を介して回転数信号から導き出さ
れ、動作特性量が所定の値になった場合操作量を揺れ振
動が抑まるように制御するようにして制振を行なってい
る。この制御は揺れ振動の周波数領域で行なわれ、従っ
て装置の立ち上がり時間に関係する。従来の装置によっ
て揺れ振動を比較的良好に制振することができるけれど
も、その場合回路構成並びに信号処理に多大な費用がか
かるという欠点がある。

従って本発明はこのような従来の欠点を除去するために
なされたもので、比較的簡単な手段により揺れを制振さ
せることが可能な自己着火式内燃機関の操作機器用調節
装置を提供することを目的とする。

本発明によれば割振を行なうために回転数信号を調節部
に入力するようにしているので、°従来の装置に比較し
て回転数信号を早く処理することができ処理システムに
おける遅延をさらに補償しなくても良いという利点が得
られる。位相の°進みを少なくすることにより安定した
信号が得られ、またノイズに強い特性が得られる。

また本発明によれば各制御素子に対して定常特性とダイ
ナミック特性に対しそれぞれ最適化して用いることがで
きるという特徴が得られる。

以下、図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する
。

本発明では自己着火式内燃機関において回転数をフィー
ドバックさせ燃料供給を行なう操作機器に対する調節装
置が説明される。

第１図において符号１で示すものは電子制御装置で、ア
クセルペダル位置センサ１１からの信号並びに回転数セ
ンサ（図示せず）からの信号を処理して目標値を発生さ
せる。この目標値を発生させる電子制御装置１０の出力
はフィルタ１２を介して減算点１３に接続されており、
まだその後段にはＰＩ動作調節器１４が設けられる。フ
ィルタ１２の出力信号ＵａＳＯ目は燃料噴射量を定める
操作機器の位置に関連した目標値を表わすアナログ信号
を発生し、一方ＰＩ動作調節器１４の出力信号は回転数
の目標値ｎ５ｏｌ＋に対応した信号を発生する。

ＰＩ動作調節器１４の後段には加算点１５、Ｐ動作調節
器１６、減算点１１、ＰＤ動作調節器１８、噴射ポンプ
を操作する操作機器１９並びに内燃機関２０がその順序
で接続される。まだ内燃機関の出力から回転数の実際値
ｎ　ｉｓｔが取り出される。操作機器１９と内燃機関２
０の間で操作機器の位置信号Ｕαｉｓｔが取り出される
。この信号は減算点１３゜１７のマイナス入力端子に入
力される。

ま５た減算点１５のマイナス入力端子には切り換えスイ
ッチ２１が設けられており、それを切り換えることによ
って内燃機関２０の出力から得られる回転数の実際値を
直接あるいは進相器２２を介して制御回路に供給させる
ことができる。

従って第１図に図示した操作機器の調節は三段で接続さ
れた制御回路によって行なわれる。その量も内側の制御
回路は比例午）、微分（Ｄ）動作を備えた調節器１８を
有し、それによってコントロール・ロンドの移動量、す
なわち燃料噴射を制御する操作機器の位置をできるだけ
素早く目標値Ｕαｓｏｕに調節するように構成されてい
る。また回転数の制御に対してはＰ動作調節器１６が設
けられており、それによって素早く目標値ｎ　ＳＯｕが
得られるように制御される。定常的に操作機器が正しい
位置（Ｊａｓｏｕに設定されるように比較的緩慢なＰＩ
動作調節器１４が設けられており、その■成分は操作機
器の目標位置と実際の位置が一致するまで制御を行なう
。このような構成によって噴射ポンプはそれぞれの回転
数に関した必要な情報をできるだけ早く得られるように
なる。

本発明において重要なことは回転数が■成分を有する調
節器の後に制御系に入力されていることであり、言い替
えると回転数に関する情報が位相変化素子によって遅延
されないことである。

このような考え方のもとに第２図には第１図に図示され
た制御回路の簡単な実施例が図示されている。同図にお
いて同一の部材には同一の番号を付し、その説明は省略
する。第２図において減算点１３″、１５間にはＰＩＤ
動作調節器２５が設けられており、減算点１５の後段に
Ｐ動作調節器２６が配置される。第２図に示した実施例
から、回転数の実際値を減算点１５に入力した後には位
相変化素子が存在しないことが理解される。

このように本発明によれば回転数を操作機器の調節回路
にフィードバックすることによってシステムを最適化で
きるという長所が得られる。通常電子制御装置１０には
アクセルペダルの位置に関連した特性信号が格納されて
おり、この信号発生器からアクセルペダルの位置と回転
数に従って燃料噴射量を読み出すことができる。この特
性信号発生器ではアクセルペダルの位置が一定の場合燃
料供給量ＱＫは回転数に従って変化する。従来の装　　
　〆置ではこの特性信号発生器は燃料噴射量ＱＫと回転
数の関係が弱いけれども逆の関係になるように構成され
ている。本発明では回転数を調節部にフィードバックさ
せるようにしているのでアクセルペダル位置に関連して
信号が呼び出される特性信号発生器は定常的な運転に対
して用いるようにすることができる。それに対してダイ
ナミックな駆動に対する処理は操作機器用の調節回路を
介して行なわれる。それによって定常的な駆動及びダイ
ナミック駆動に対する条件を分けて考えることができ、
それによってそれぞれを最適化させることができる。

第１図及び第２図には電子制御装置１０の出力にフィル
タ１２が設けられているが、このフィルタは回転数が変
動する場合操作機器の位置に対する目標値も振動するが
種々の位相で振動するために設けられている。回転数を
素早く調節回路にフィードバックさせる効果が電子制御
装置１０の出力信号から得られる他の位相を持った位置
信号の変動によって影響を受けないようにするために、
この位置信号の目標値をフィルタにかける必要がある。

しかし利用目的によってフィルり１２が問題となる場合
がある。即ちアイドリンク制御においてアイドリンク調
節器が制御装置１０内にある場合にはアイドリンク制御
が不安定になる場合がある。このような場合にはアイド
リンク調節器の出力はフィルタ１２の後で信号線に供給
するようにしなければならない。

同様にそれぞれ利用目的に従い進相器２２を用いるのが
好ましい。特に揺れが内部の回転数フィードバックだけ
では良好に割振できないような場合に用いられる。第１
図及び第２図の例では切り換えスイッチ２１を用いるこ
とにより進相器２２なしであるいは進相器２２を設けて
信号を処理することができる。この進相器２２は制御回
路の安定性を高めるだめに回転数信号の位相を進める役
割を果たす。例えばこの進相器は比例微分素子を用いて
構成される。

さらに進相器を次のようにして実現することもできる。

即ち出力線にある減算点に回転数の実際値信号をプラス
入力端子を介して入力し、またマイナス入力端子にこの
回転数の実際値信号をローパスイルタを介して入力させ
るようにする方法である。このような構成は低い周波数
に対−してはＤ動作のように、又高い周波数に対しては
Ｐ動作のような働きをする（　’ＤＴＡ動作）。このよ
うにして同じ成分のない回転数フィードバックが可能に
なる。進相器２２を用いて回転数フィードバックのゲイ
ンをダイナミックに調節することができる。

回転数の実際値を検出するためには種々の方法が知られ
ているが、本発明の方法に鑑みてできるだけ早く回転数
を検出する方法が好ましい。

例えば内燃機関のモデルを介しそれぞれの操作機器の位
置に応じて回転数をシミュレーションすることもできる
。この例が第３図に図示されている。噴射量を制御する
部材の位置を操作する操作機器の実際値信号Ｕαｉｓｔ
が内燃機関モデル３０に供給され、そのモデルの出力か
らシミュレーションされた回転数の値ｎ　ｓｉｍが得ら
れる。最も簡単な内燃機関モデル３０としては積分素子
あるいは限界周波数の低い一次遅延素子が用いられる。

どのような回転数信号を発生させるかはそれぞれ個々の
問題である。第３図に図示したようなシミュレーション
装置を用いた場合には具体的な回転数センサを省略する
ことができるという利点が得られる。しかしこのような
シミュレーションモデルでは温度などのような他の重要
な動作特性量を作ることかできないという問題はある。

一方シミュレーションモデルを高価なものにした場合に
は回路技術並びにプログラム技術上困難な面が生じてく
る。

第４図には操作機器を調節する調節部の他の実施例が図
示されている。同図において第１図と同一部分には同一
の参照符号が付されている。符号４０で示すものは進相
器であり内燃機関２０の回転数出力と減算点１３の間に
接続され揺れを押える制振作用を行なう。

減算点１３の後には第１図の図示に従って一体となった
ＰＩＤ動作調節器が設けられており、第１図に従い符号
１４．１６．１８が付されている。

第４図の実施例においてもＰＩＤ動作調節器１４゜１６
．１８のフィードバック回路４１は減算点１３に接続さ
れている。

第４図の場合進相器４０は３つの部分、即ち遅延回路４
１、遅延成分を有するＤ回路４２並びに増幅回路４３か
ら構成されている。回路４１〜４３をこのように構成す
る目的は回転数を素早く処理しギヤ位置に関係して変化
する揺れ周波数に対して進相器の周波数特性を好ましく
合わせることにより最適の制振作用を行なうものである
。

第４図の進相器４０をさらに理解するために第５図を用
いて説明する。簡単にするために増幅回路４３と遅延回
路４１を一緒にし、その後に遅延成分を有するＤ回路４
２が接続されている。

ここで重要なことは進相器４０を介して行なわれるフィ
ードバックの周波数特性は所定の特性を有するように構
成される。

゛　　即ち周波数に関係したＰＤＴ素子４０はボード線
図（第５図（ｂ）　、　（Ｃ）　）において以下のよう
な特徴を有する。

即ちゲインは周波数と共に上昇し、一方位相の進みは角
波数と共に減少する。これらはそれぞれ変速比に関連し
て変わる揺れ周波数の領域において当てはまるものであ
る。

その場合り素子４２は第１速から第４速にかけて揺れ周
波数が増大するとともにゲインが増大する。またその遅
延成分は位相遅れを発生させる。

これら両部会の組み合わせは折曲周波数の位置によって
特徴づけられる。

Ｄの時定数Ｔ２（Ｔ２＝＝１／ω（第１速）：ω−２π
ｆ）はボード線図において第１速（変速比前人）の揺れ
周波数の近傍に位置する。

遅延時定数Ｔｎ（Ｔｎ≦１／ω（第４速））はボード線
図において第４速（変速比最小）の揺れ周波数より隙か
上側に位置する。

Ｄ素子４２の遅延成分による折曲周波数は同様に第４速
の揺れ周波数より上側に位置する（ＴＤ（１／ω（第４
速））。

回転数処理（フィルタ）の時定数はＴｎに含まれており
、これは回転数処理が速くなることを意味する。

進相器４０は変速比に逆比例して揺れを補正し、従って
そのゲインは揺れ周波数に比例する。

このように構成することは以下に述べる関係を前程とし
ている。

＼ 揺れ振幅は変速比が大きくなるに従って大きくなる。

揺れ周波数は変速比が与＆られた場合一定となる。

揺れ周波数は変速比を大きくすれば小さな値とガリ、例
えば自動車のギヤの場合２〜８Ｈｚの間にある。

このようにして揺れ周波数と揺れの振幅は変速比を表わ
す尺度となっている。進相器を設けないで燃料噴射量を
調節するのに比較して進相器４０を設けて補正する場合
にはゲインにおいても又位相においても揺れを制振させ
る作用を行なうことになる。すなわち、位相は変速比が
大きくなるに従って進ませ、又ゲインは変速比が小さく
なるに従って上昇させる（この場合揺れ振幅は小さくな
る）。このことは変速比から理解できる。また最大ゲイ
ンは安定性の限界、例えばアイドリンク制御における安
定性の限界によって制Ｆ！される。

このような変速比によって異なる揺れは周波数に関連し
て変化する特性を持つ素子によって制振させることがで
きる。この状態が第５図（ｂ）　、、　（Ｃ１図に図示
されている。同図においてそれぞれの変速比に対し最適
の制振点が図示されている。振れ周波数が高くなるに従
ってゲインを大きくする必要があるがこれはＤ素子４２
によって得られる。また位相進みを少くするのけＰＴＩ
素子４１．４３によって行なわれる。

Ｄ素子４２の特性とＰＴ素子の折曲周波数は第５図（ｂ
）に図示したように互いにずらすようにし、ボード線図
において所望のＰＤＴ特性が揺れ周波数の領域に来るよ
うにする。

ゲインと位相は揺れ周波数にほぼ比例して伸びるように
する。揺れ周波数並びに最適化時制振に必要な回転数変
動に関連した補正量は変速比の逆数に比例するので、上
述したＰＤＴ素子による補正は妥当性があるものと考え
られる。

揺れ周波数の領域はほぼ１デ力−ド以上に渡って伸びて
いるので、ボード線図において良好な近似で次のように
構成することができる。即ちＰＤ素子の折曲周波数は最
小変速比の揺れ周波数の近傍に位置させる。それによっ
て位相カーブのアークタンジェント特性によって所望の
点が良好に近似できる（さらに他の遅延成分がある場合
は揺れ周波数領域外に位置させなければならない）。ま
たＤ成分は第１速の揺れ周波数の振幅カーブがＰＴ素子
のゲインと交差するようにする。実際の特性は漸近線と
異なるので、第４速は４５度以下の線には来ないが所望
の値に近づくことになる。

第１図、第２図、第３図に図示した調節装置では信号処
理がアナログ的に行なわれているが、これらの信号処理
はデジタル処理を行なうそれぞれのブロックによって行
なうことも可能である。さらに第１図、第２図、第４図
の図示した例に従ってコンピュータ制御によりプログラ
ムすることも当業者には問題なくできるものである。

【図面の簡単な説明】

各図はいずれも本発明の実施例を示すもので、第１図は
第１の実施例の構成を示しだブロック図、第２図は第２
の実施例の構成を示したブロック図、第３図は回転数信
号をシミュレーション装置を用いて発生される場合の構
成を示したブロック図、第４図は移送器の詳細な構成を
示したブロック図、第５図（ａ）　、　（ｂ）　、　（
Ｃ１は制振作用を説明する説明図である。 １０・・電子制御装置 １１・・アクセルペダル位置信号発生器１２・・・フィ
ルタ　　　　１４・・Ｐ’Ｉ動作調節器１６・・・Ｐ動
作調節器　　１８・・・ＰＤ動作調節器１９・・・操作
機器　　　２０・・内燃機関２２・・・進相器３０・・
・エンジンモデル４０・・・進相器４１・・・遅延素子 ４２・・Ｄ素子　　　　　４３・・・増幅回路。 ドイツ連邦共和国７１４１オーバー リーキシンゲン・ミュールシュ トラーセ２７ 手続補正書彷幻 昭和５９年　３月１４日 特許庁長官殿 １、ｉｊＧ件の表示 昭和　５８　年　特許願　第　１５７２６４　　号２、
発明め名称 自己着火式内燃機関の操作機器用調節装置３、補正をす
る者 事件との関係　　　特許出願人 名称　　　　ローベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・
ミツト・ベシュレンクテルーハフツング４、代理人　　
　　電話　０３　（２６８）２４８１　（イυ６、補正
の対象 図面 ７、補正の内容 連単を用いて鮮明に描いた図面を提出いたします。 ただし内容に変更なし。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）動作特性量を検出するセンサと、目標値を発生さ
   せる目標値発生段（１０）と、その後段に接続され実際
   値と目標値を比較する比較段と、操作機器を調節する電
   子調節器（１４，１６，１８，２５，２６）とを備えた
   自己着火式内燃機関の操作機器用調節装置において、電
   子調節器に回転数信号を供給させることを特徴とする自
   己着火式内燃機関の操作機器用調節装置。 （２）前記回転数信号を電子調節器の位相を変化させる
   素子の後に入力するようにした特許請求の範囲第１項に
   記載の自己着火式内燃機関の操作機器用調節装置。 ・（３）前記回転数信号を進相器（２２，４０）を介し
   て電子調節器に入力するようにした特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載の自己着火式内燃機関の操作機器用
   調節装置。 （４）前記回転数信号を■動作調節部の後に供給するよ
   うにした特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項に記
   載の自己着火式内燃機関の操作機器用調節装置。 （５）　　目標値発生段（１０）は回転数信号とアクセ
   ルペダル位置信号に基づいて操作機器の目標値信号を発
   生し、この目標値は実際値と比較され、その比較結果が
   Ｐ’Ｉ動作調節器（１４）の入力となり、続いて比較点
   （１５）に回転数信号が供給され、その比較結果により
   少くともＰ動作を行なう調節器を介して操作機器（１９
   ）の位置が定められる特許請求の範囲第１項から第４項
   までのいずれか１項に記載の自己着火式内燃機関の操作
   機器用調節装置。 （６）前記ＰＩ調節器はさらにＤ動作特性を有する特許
   請求の範囲第５・項に記載の自己着火式内燃機関の操作
   機器用調節装置。 （力　目標値発生段（１０）の出力信号をフィルタ（１
   ２）を介して供給するようにした特許請求の範囲第１項
   から第６項までのいずれか１項に記載の自己着火式内燃
   機関の操作機器用調節装置。 （８）調節装置を自己着火式内燃機関の燃料供給量を調
   節する操作機器あるいは噴射タイミング装置に用いるよ
   うにした特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれ
   か１項に１記載の自己着火式内燃機関の操作機器用調節
   装置。 （９）揺れを制振させるに必要な回転数信号をシミンレ
   ーション装置（３０）から得るようにした特許請求の範
   囲第１項から第７項までのいずれか１項に記載の自己着
   火式内燃機関の操作機器用調節装置。 ００）−相器（２１，４０’）の周波数応答特性が変速
   比を考慮してＰＤ（Ｔ）特性を有するように構成されて
   いる特許請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１
   項に記載の自己着火式内燃機関の操作機器用調節装置。 （１１）進相器のゲインを揺れ周波数が大きくなるに従
   ってそれに比例し増大させるようにした特許請求の範囲
   第１項から第１０項までのいずれか１項に°記載の自己
   着火式内燃機関の操作機器用調節装置。 （１の　　進相器の位相進みを揺れ周波数が増大するに
   つれて減少させるようにした特許請求の範囲第１項から
   第１１項までのいずれか１項に記載の自己着火式内燃機
   関の操作機器用調節装置。 （１３）　　Ｄ成分並びにＰＴ酸成分折曲周波数をギヤ
   領域に従って移動できるようにし、その場合り成分を最
   小揺れ周波数に従って定め、またＰＴの折曲周波数を最
   大揺れ周波数より大きくするようにした特許請求の範囲
   第１項から第１２項までのいずれか１項に記載の自己着
   火式内燃機関の操作機器用調節装置。