JP2000352347A - エンジン制御装置 - Google Patents
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- JP2000352347A JP2000352347A JP11163046A JP16304699A JP2000352347A JP 2000352347 A JP2000352347 A JP 2000352347A JP 11163046 A JP11163046 A JP 11163046A JP 16304699 A JP16304699 A JP 16304699A JP 2000352347 A JP2000352347 A JP 2000352347A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/12—Timing of calculation, i.e. specific timing aspects when calculation or updating of engine parameter is performed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の回転変動の周期性を検出し、回転
変動を予測することにより精度良く、目標クランク角に
おけるエンジン制御が可能なエンジン制御装置を提供す
る。 【解決手段】 基準クランク角を検出すると共に、クラ
ンク回転角を検出し、検出したクランク回転角から求め
たクランクの回転周期に基づき、基準クランク角から目
標クランク角に達する時間を予測する。そして、クラン
ク回転変動を検出し、前記回転変動を記憶して、記憶さ
れた回転変動に基づき、回転変動の周期性を検出し、前
記回転変動の周期性に基づき、基準クランク角から目標
クランク角に達する予測時間を補正して、補正時間によ
り目標クランク角に応じたエンジン制御信号を出力す
る。
変動を予測することにより精度良く、目標クランク角に
おけるエンジン制御が可能なエンジン制御装置を提供す
る。 【解決手段】 基準クランク角を検出すると共に、クラ
ンク回転角を検出し、検出したクランク回転角から求め
たクランクの回転周期に基づき、基準クランク角から目
標クランク角に達する時間を予測する。そして、クラン
ク回転変動を検出し、前記回転変動を記憶して、記憶さ
れた回転変動に基づき、回転変動の周期性を検出し、前
記回転変動の周期性に基づき、基準クランク角から目標
クランク角に達する予測時間を補正して、補正時間によ
り目標クランク角に応じたエンジン制御信号を出力す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関におい
て、基準クランク角を基に、点火時期制御、燃料噴射時
期制御等の各種制御を行うエンジン制御装置に関する。
て、基準クランク角を基に、点火時期制御、燃料噴射時
期制御等の各種制御を行うエンジン制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関において基準クランク角を基
に、点火時期を進角、遅角させたり、燃料噴射タイミン
グを進角、遅角させる場合に、基準クランク位置から目
標角度に達する時間を回転周期から演算予測することに
より制御する方法が一般的に用いられている。この方法
の場合は、下記のような問題があった。
に、点火時期を進角、遅角させたり、燃料噴射タイミン
グを進角、遅角させる場合に、基準クランク位置から目
標角度に達する時間を回転周期から演算予測することに
より制御する方法が一般的に用いられている。この方法
の場合は、下記のような問題があった。
【0003】前記の回転周期から演算予測する方法で
は、必要タイミング(例えば目標点火時期)以前の基準
クランク角信号と例えばその1回転前の基準クランク角
信号間の回転数(時間)から最新の基準クランク角信号
と必要タイミング間の時間を演算予測する方式である
為、クランク軸の回転変動(回転変化)に対して演算予
測値の安定性が弱い。多気筒エンジンにおいては、気筒
別の吸気量や噴射された燃料の霧化量のバラツキ、気筒
別のインジェクター特性のバラツキ、あるいは気筒別の
キャブレター特性のバラツキ等による気筒別の燃焼バラ
ツキにより、回転変動が生ずる。特に、必要とする燃料
および吸気量が少ない極低回転域では、必要燃料および
吸気量に占める上記バラツキ量の割合は大きく、また回
転慣性力も小さい為、気筒毎のわずかな燃焼のバラツキ
でも回転変動は大きい。
は、必要タイミング(例えば目標点火時期)以前の基準
クランク角信号と例えばその1回転前の基準クランク角
信号間の回転数(時間)から最新の基準クランク角信号
と必要タイミング間の時間を演算予測する方式である
為、クランク軸の回転変動(回転変化)に対して演算予
測値の安定性が弱い。多気筒エンジンにおいては、気筒
別の吸気量や噴射された燃料の霧化量のバラツキ、気筒
別のインジェクター特性のバラツキ、あるいは気筒別の
キャブレター特性のバラツキ等による気筒別の燃焼バラ
ツキにより、回転変動が生ずる。特に、必要とする燃料
および吸気量が少ない極低回転域では、必要燃料および
吸気量に占める上記バラツキ量の割合は大きく、また回
転慣性力も小さい為、気筒毎のわずかな燃焼のバラツキ
でも回転変動は大きい。
【0004】一般的な1回転間の回転周期から予測演算
する場合、4サイクルエンジンにおいては目標角度を決
定する為の1回転の周期(図1)は他の気筒の燃焼が反
映される部分であり、上記のように気筒毎の燃焼バラツ
キが生じやすい極低回転域では演算予測値の精度は低
い。前記の演算予測方法では例えば図2に示すように#
1の点火時期は#3αと前回の#3α間の平均回転数と
#3αから点火時期までの平均回転数がほぼ一致すると
して制御している。この場合、上記1回転は主に#3の
燃焼行程と#2の圧縮、燃焼行程に相当し、この区間の
平均回転数から#1の圧縮行程の平均回転数を予測する
為、気筒別の燃焼バラツキがあると当然のことながら精
度は悪くなる。
する場合、4サイクルエンジンにおいては目標角度を決
定する為の1回転の周期(図1)は他の気筒の燃焼が反
映される部分であり、上記のように気筒毎の燃焼バラツ
キが生じやすい極低回転域では演算予測値の精度は低
い。前記の演算予測方法では例えば図2に示すように#
1の点火時期は#3αと前回の#3α間の平均回転数と
#3αから点火時期までの平均回転数がほぼ一致すると
して制御している。この場合、上記1回転は主に#3の
燃焼行程と#2の圧縮、燃焼行程に相当し、この区間の
平均回転数から#1の圧縮行程の平均回転数を予測する
為、気筒別の燃焼バラツキがあると当然のことながら精
度は悪くなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題点に鑑みてなされたものであって、内燃機関の回転
変動の周期性を検出し、回転変動を予測することにより
精度良く、目標クランク角におけるエンジン制御が可能
なエンジン制御装置を提供することを目的とする。
問題点に鑑みてなされたものであって、内燃機関の回転
変動の周期性を検出し、回転変動を予測することにより
精度良く、目標クランク角におけるエンジン制御が可能
なエンジン制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、次の構成を有する。請求項1の発明は、ク
ランク角を検出する手段と、検出したクランク角から求
めたクランクの回転周期に基づき、基準クランク角から
目標クランク角に達する時間を予測する手段と、クラン
ク角の信号入力に基づきクランク回転変動を検出する手
段と、前記回転変動を記憶する手段と、記憶された回転
変動に基づき、回転変動の周期性を検出する手段と、前
記回転変動の周期性に基づき、基準クランク角から目標
クランク角に達する予測時間を補正する手段と、補正時
間により目標クランク角に応じたエンジン制御信号を出
力する手段と、を備えたことを特徴とするエンジン制御
装置である。請求項2の発明は、クランク角検出手段
は、気筒毎の回転変動を検出可能にしたことを特徴とす
る請求項1に記載のエンジン制御装置である。請求項1
または2の発明によれば、点火時期制御、噴射格制御な
どのクランク角制御を精度良く行うことができ、また、
クランク角検出手段の信号間隔で回転変動を検出できる
ため、少ない基準角信号で精度良く実行できる。
成するため、次の構成を有する。請求項1の発明は、ク
ランク角を検出する手段と、検出したクランク角から求
めたクランクの回転周期に基づき、基準クランク角から
目標クランク角に達する時間を予測する手段と、クラン
ク角の信号入力に基づきクランク回転変動を検出する手
段と、前記回転変動を記憶する手段と、記憶された回転
変動に基づき、回転変動の周期性を検出する手段と、前
記回転変動の周期性に基づき、基準クランク角から目標
クランク角に達する予測時間を補正する手段と、補正時
間により目標クランク角に応じたエンジン制御信号を出
力する手段と、を備えたことを特徴とするエンジン制御
装置である。請求項2の発明は、クランク角検出手段
は、気筒毎の回転変動を検出可能にしたことを特徴とす
る請求項1に記載のエンジン制御装置である。請求項1
または2の発明によれば、点火時期制御、噴射格制御な
どのクランク角制御を精度良く行うことができ、また、
クランク角検出手段の信号間隔で回転変動を検出できる
ため、少ない基準角信号で精度良く実行できる。
【0007】請求項3の発明は、時間の予測演算を複数
個の演算値の平均値または重み付けした平均値を使用し
て行うことを特徴とする請求項1または2に記載のエン
ジン制御装置である。請求項3の発明によれば、同一気
筒の前サイクルの回転変動検出値に最も重み付けして精
度向上を図ると同時に、瞬間的な負荷変動により、演算
値(区間平均回転数や区間毎の回転差)にバラツキが生
じても平均することで必要精度を確保できる。
個の演算値の平均値または重み付けした平均値を使用し
て行うことを特徴とする請求項1または2に記載のエン
ジン制御装置である。請求項3の発明によれば、同一気
筒の前サイクルの回転変動検出値に最も重み付けして精
度向上を図ると同時に、瞬間的な負荷変動により、演算
値(区間平均回転数や区間毎の回転差)にバラツキが生
じても平均することで必要精度を確保できる。
【0008】請求項4の発明は、目標クランク角の進角
させるにしたがって予測値または制御値に補正を加える
ことを特徴とする請求項1または2に記載のエンジン制
御装置である。従来の時間(周期計測)制御は基準角以
後、等速回転すると過程して制御を行っている。実際に
は回転数が低下傾向にある区間では補正を加えることに
より精度が向上する。
させるにしたがって予測値または制御値に補正を加える
ことを特徴とする請求項1または2に記載のエンジン制
御装置である。従来の時間(周期計測)制御は基準角以
後、等速回転すると過程して制御を行っている。実際に
は回転数が低下傾向にある区間では補正を加えることに
より精度が向上する。
【0009】請求項5の発明は、予測時間の補正は所定
の低回転域で行い、一方、中高回転域では予測時間の補
正を行わないと共に、この回転数によるエンジン制御の
移行には回転数にヒステリシスを設定したことを特徴と
する請求項1ないし4のうちのいずれか1項に記載のエ
ンジン制御装置である。演算処理能力が劣る安価な演算
処理装置においても全回転域で必要精度を確保できる。
また、移行回転数付近で頻繁に制御方式が変化すること
なく、スムーズに移行する。
の低回転域で行い、一方、中高回転域では予測時間の補
正を行わないと共に、この回転数によるエンジン制御の
移行には回転数にヒステリシスを設定したことを特徴と
する請求項1ないし4のうちのいずれか1項に記載のエ
ンジン制御装置である。演算処理能力が劣る安価な演算
処理装置においても全回転域で必要精度を確保できる。
また、移行回転数付近で頻繁に制御方式が変化すること
なく、スムーズに移行する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。実施形態の気筒判別装置は、
4サイクル3気筒エンジン(内燃機関)において、クラ
ンク軸のクランク角検出器10の信号から基準角度を検
出するとともに、回転変動の周期性を検出し、回転変動
を予測することにより、精度良く、目標クランク角にお
けるエンジン制御を行うものである。
施形態を詳細に説明する。実施形態の気筒判別装置は、
4サイクル3気筒エンジン(内燃機関)において、クラ
ンク軸のクランク角検出器10の信号から基準角度を検
出するとともに、回転変動の周期性を検出し、回転変動
を予測することにより、精度良く、目標クランク角にお
けるエンジン制御を行うものである。
【0011】図1、図2は実施形態1に係る4サイクル
3気筒エンジンのタイミングチャート、回転変動波形お
よびクランク角検出器の各構成例図、図3〜図7は回転
変動の周期性から目標点火時期を演算する手順を示すフ
ローチャートである。なお、図8は前記エンジンの制御
システムの全体を示すブロック図であり、各実施形態
(実施形態1〜実施形態2)で共通するものである。
3気筒エンジンのタイミングチャート、回転変動波形お
よびクランク角検出器の各構成例図、図3〜図7は回転
変動の周期性から目標点火時期を演算する手順を示すフ
ローチャートである。なお、図8は前記エンジンの制御
システムの全体を示すブロック図であり、各実施形態
(実施形態1〜実施形態2)で共通するものである。
【0012】図8に示すように、この制御システムにお
いては、各検出器(各センサー)には、クランク角検出
器(エンジン回転数検出器)10、スロットル開度検出
器12、吸気圧力検出器14、大気圧力検出器16、吸
気温度検出器18、エンジン温度検出器(冷却水温検出
器)20、およびエンジン傾斜角検出器22が必要に応
じて設けられ、それらのうちの、少なくともクランク角
検出器10とエンジン温度検出器20の信号が処理装置
24内に入力される。この処理装置24は、汎用あるい
はカスタムメイドのマイクロコンピュータユニットを用
いて適宜のソフトウェアーで所望する処理を行い得るも
のである。
いては、各検出器(各センサー)には、クランク角検出
器(エンジン回転数検出器)10、スロットル開度検出
器12、吸気圧力検出器14、大気圧力検出器16、吸
気温度検出器18、エンジン温度検出器(冷却水温検出
器)20、およびエンジン傾斜角検出器22が必要に応
じて設けられ、それらのうちの、少なくともクランク角
検出器10とエンジン温度検出器20の信号が処理装置
24内に入力される。この処理装置24は、汎用あるい
はカスタムメイドのマイクロコンピュータユニットを用
いて適宜のソフトウェアーで所望する処理を行い得るも
のである。
【0013】処理装置24では、それらの信号が入力回
路(入力インターフェイス)26を介してこの中央処理
部(CPU)28に入力される。この中央処理部28に
は、外部の通信装置30に対して信号の入出力をするこ
とができ、信号は通信インターフェイス32を介して中
央処理部28内と入出力される。また、中央処理28に
は、ランダムアクセスメモリ(RAM)とリードオンリ
メモリ(ROM)が搭載され、かつ、EEPROM(消
去書き込み可能ROM)等のメモリ30を別体に設け
る。中央処理部28の信号は出力回路32を介して、イ
ンジェクター34、空気量調整アクチュエータ36、各
表示装置38、フューエルポンプ40、イグニッション
コイル42動作信号を出力する。なお、イグニッション
コイル42には、点火装置44・電源装置46を介して
点火信号を出力して、点火進角遅角制御するようになっ
ている。
路(入力インターフェイス)26を介してこの中央処理
部(CPU)28に入力される。この中央処理部28に
は、外部の通信装置30に対して信号の入出力をするこ
とができ、信号は通信インターフェイス32を介して中
央処理部28内と入出力される。また、中央処理28に
は、ランダムアクセスメモリ(RAM)とリードオンリ
メモリ(ROM)が搭載され、かつ、EEPROM(消
去書き込み可能ROM)等のメモリ30を別体に設け
る。中央処理部28の信号は出力回路32を介して、イ
ンジェクター34、空気量調整アクチュエータ36、各
表示装置38、フューエルポンプ40、イグニッション
コイル42動作信号を出力する。なお、イグニッション
コイル42には、点火装置44・電源装置46を介して
点火信号を出力して、点火進角遅角制御するようになっ
ている。
【0014】図2に示すクランク角度検出器10では、
(3つの気筒の)設定クランク角に対応する位置に3つ
の検出センサー10a1,10a2,10a3を有する
と共に、検出用のローター48には、第1基準角、第2
基準角に対応する位置を前後位置とする1つのトリガー
ポール10bが設けられている。これらの気筒別の各検
出センサー10a1,10a2,10a3から、圧縮行
程とその1回転後の排気行程の信号が得られるように構
成された実施形態である。したがって、設定クランク角
度でトリガーポール10bと対向するように配置された
クランク角センサー10a1,10a2,10a3から
の信号が処理装置に入力される。なお、気筒毎にクラン
ク角信号が得られれば、他の構成でもよい。
(3つの気筒の)設定クランク角に対応する位置に3つ
の検出センサー10a1,10a2,10a3を有する
と共に、検出用のローター48には、第1基準角、第2
基準角に対応する位置を前後位置とする1つのトリガー
ポール10bが設けられている。これらの気筒別の各検
出センサー10a1,10a2,10a3から、圧縮行
程とその1回転後の排気行程の信号が得られるように構
成された実施形態である。したがって、設定クランク角
度でトリガーポール10bと対向するように配置された
クランク角センサー10a1,10a2,10a3から
の信号が処理装置に入力される。なお、気筒毎にクラン
ク角信号が得られれば、他の構成でもよい。
【0015】図2の実施形態1では前記のように気筒毎
にクランク角センサー10a1、10a2、10a3を
有し、始動時の点火時期となるβ(BTDC5°:上死
点前5°)と進角時の基本信号となるα(BTDC45
°:上死点前45°)が各気筒独立して入力される構成
となっている。αはトリガーポールに近接する瞬間に発
生し、βはトリガーポールに璃隔する瞬間に発生するト
リガーパルス状の信号である。また、図1、図2には前
記4サイクル3気筒エンジンの低回転時の回転変動のタ
イミングチャートの例を示す。この図に示すように、慣
性力が小さい低回転域では、主に気筒毎の燃焼行程の回
転上昇と、圧縮行程の回転低下により回転変動が生ず
る。また、低速時は従来技術に示したように、気筒毎の
バラツキが生じやすい。
にクランク角センサー10a1、10a2、10a3を
有し、始動時の点火時期となるβ(BTDC5°:上死
点前5°)と進角時の基本信号となるα(BTDC45
°:上死点前45°)が各気筒独立して入力される構成
となっている。αはトリガーポールに近接する瞬間に発
生し、βはトリガーポールに璃隔する瞬間に発生するト
リガーパルス状の信号である。また、図1、図2には前
記4サイクル3気筒エンジンの低回転時の回転変動のタ
イミングチャートの例を示す。この図に示すように、慣
性力が小さい低回転域では、主に気筒毎の燃焼行程の回
転上昇と、圧縮行程の回転低下により回転変動が生ず
る。また、低速時は従来技術に示したように、気筒毎の
バラツキが生じやすい。
【0016】本発明では、 ・気筒毎に燃焼状態は異なるが、同一気筒のサイクル毎
の燃焼状態は安定している。 ・圧縮行程および負荷による回転低下は気筒によらずほ
ぼ安定している。点に着目し、基準クランク角から目標
クランク角までの時間制御の精度を向上させるものであ
る。
の燃焼状態は安定している。 ・圧縮行程および負荷による回転低下は気筒によらずほ
ぼ安定している。点に着目し、基準クランク角から目標
クランク角までの時間制御の精度を向上させるものであ
る。
【0017】また、図1、図2のタイミングチャートで
は、第1気筒>第2気筒>第3気筒の順序で燃焼状態が
異なる場合の回転変動を示している。すなわち、第1気
筒が最も燃焼が良く、第3気筒が最も燃焼が悪い場合で
ある。なお、#1、#2、#3はそれぞれ第1気筒、第
2気筒、第3気筒を意味し、図1等のタイミングチャー
トでは、当該気筒の点火時期に対応して記している。例
えば、点火時期制御において、図1に示す、#1BTD
C5°(第1気筒上死点前5°)よりも点火時期を進角
させる場合、従来技術では、点火前の最終基準角信号以
前の1回転の回転数(周期)を演算し、基準角以後も演
算した回転数で回転することを前提に基準角信号から目
標点火時期までの時間を演算し、設定時間経過後に点火
するシステムであった。この方式は慣性力が大きく、回
転変動が小さい中・高回転域では問題ないが、回転変動
の大きな低回転域では精度が悪い。また、奇数気筒エン
ジンにおいては1回転間の平均回転数は回転変動のサイ
クルと合致しない(例えば4サイクル3気筒エンジンで
は2回転で燃焼による回転上昇は3サイクルめ・・・
1.5サイクル/1回転)ため、図1に示すように、1
回転の平均回転数X1(X2、X3)とその後の点火ま
での平均回転数Y1(Y2、Y3)は大きく異なり、当
然のことながら、目標点火時期と実際の点火時期には大
きな誤差が生ずる。
は、第1気筒>第2気筒>第3気筒の順序で燃焼状態が
異なる場合の回転変動を示している。すなわち、第1気
筒が最も燃焼が良く、第3気筒が最も燃焼が悪い場合で
ある。なお、#1、#2、#3はそれぞれ第1気筒、第
2気筒、第3気筒を意味し、図1等のタイミングチャー
トでは、当該気筒の点火時期に対応して記している。例
えば、点火時期制御において、図1に示す、#1BTD
C5°(第1気筒上死点前5°)よりも点火時期を進角
させる場合、従来技術では、点火前の最終基準角信号以
前の1回転の回転数(周期)を演算し、基準角以後も演
算した回転数で回転することを前提に基準角信号から目
標点火時期までの時間を演算し、設定時間経過後に点火
するシステムであった。この方式は慣性力が大きく、回
転変動が小さい中・高回転域では問題ないが、回転変動
の大きな低回転域では精度が悪い。また、奇数気筒エン
ジンにおいては1回転間の平均回転数は回転変動のサイ
クルと合致しない(例えば4サイクル3気筒エンジンで
は2回転で燃焼による回転上昇は3サイクルめ・・・
1.5サイクル/1回転)ため、図1に示すように、1
回転の平均回転数X1(X2、X3)とその後の点火ま
での平均回転数Y1(Y2、Y3)は大きく異なり、当
然のことながら、目標点火時期と実際の点火時期には大
きな誤差が生ずる。
【0018】これに対して、本発明の実施形態1では、
信号入力毎(#3β→#1α→#1β→#2α→#2β
→#3α→#3β・・・)の時間差から角度信号毎(8
0°→40°間→80°間→40°間→80°間→・・
・)の平均回転数を演算し(角度/時間:a、b、c、
d、e、f、g、h、i、j、k、l)、角度信号間毎
の平均回転数差(A=b−a、B,C,D,E,F,
G,H,工,J,K,L)を演算する。これらの回転数
差はそれそれ下記の量と関係が深い。 A:#1の圧縮行程および負荷による回転低下量 E:#3の圧縮行程および負荷による回転低下量 I:#2の圧縮行程および負荷による回転低下量 A,E,Iは圧縮および、負荷による回転低下量であ
り、気筒別の差はほとんど無い。 C:#1の燃焼による回転上昇量(#1の燃焼状態) G:#3の燃焼による回転上昇量(#3の燃焼状態) K:#2の燃焼による回転上昇量(#2の燃焼状態) C、G、Kは気筒毎の燃焼による差であり、気筒別に異
なる。
信号入力毎(#3β→#1α→#1β→#2α→#2β
→#3α→#3β・・・)の時間差から角度信号毎(8
0°→40°間→80°間→40°間→80°間→・・
・)の平均回転数を演算し(角度/時間:a、b、c、
d、e、f、g、h、i、j、k、l)、角度信号間毎
の平均回転数差(A=b−a、B,C,D,E,F,
G,H,工,J,K,L)を演算する。これらの回転数
差はそれそれ下記の量と関係が深い。 A:#1の圧縮行程および負荷による回転低下量 E:#3の圧縮行程および負荷による回転低下量 I:#2の圧縮行程および負荷による回転低下量 A,E,Iは圧縮および、負荷による回転低下量であ
り、気筒別の差はほとんど無い。 C:#1の燃焼による回転上昇量(#1の燃焼状態) G:#3の燃焼による回転上昇量(#3の燃焼状態) K:#2の燃焼による回転上昇量(#2の燃焼状態) C、G、Kは気筒毎の燃焼による差であり、気筒別に異
なる。
【0019】上記のことから、#1の点火時期を精度良
く演算するには、点火直前の基準角信号(BTDC45
°)とその前の基準角信号(BTDC125°)間の平
均回転数aから、前回のその区間の回転低下量Aを引く
ことにより、直前の基準信号から目標点火時期間の回転
数を精度良く予測できる。
く演算するには、点火直前の基準角信号(BTDC45
°)とその前の基準角信号(BTDC125°)間の平
均回転数aから、前回のその区間の回転低下量Aを引く
ことにより、直前の基準信号から目標点火時期間の回転
数を精度良く予測できる。
【0020】実施形態1のエンジン制御を図3〜図7の
フローチャートに基づき説明する。この場合、メインル
ーチンのフローチャートを図3に示し、図4〜図7に各
サブルーチンを示す。図3において、スタートすると、
まず、#1の基準角信号#1αを検出し(ステップ
(S)10)、図4のサブルーチンを実行する。すなわ
ち、このサブルーチンでは、第1気筒点火基準角信号
(#1α)を検出し、基準角信号間の平均回転数を演算
する(S11)。そして、この平均回転数から予測回転
数を演算する。つまり、「予測回転数=平均回転数a
(g)+前気筒同一区間の回転差I(C)」と演算する
(S12)。そして、#1の点火タイミングをセットす
る。この場合、予測回転数を基に基準角信号を目標点火
時期(角度)までの時間を演算する。要するに演算時間
も補正してセットする(S13)。前回の平均回転数と
の回転差を演算し、記憶する(1サイクル分の各回転差
を記憶しておくA〜L)(S14)。
フローチャートに基づき説明する。この場合、メインル
ーチンのフローチャートを図3に示し、図4〜図7に各
サブルーチンを示す。図3において、スタートすると、
まず、#1の基準角信号#1αを検出し(ステップ
(S)10)、図4のサブルーチンを実行する。すなわ
ち、このサブルーチンでは、第1気筒点火基準角信号
(#1α)を検出し、基準角信号間の平均回転数を演算
する(S11)。そして、この平均回転数から予測回転
数を演算する。つまり、「予測回転数=平均回転数a
(g)+前気筒同一区間の回転差I(C)」と演算する
(S12)。そして、#1の点火タイミングをセットす
る。この場合、予測回転数を基に基準角信号を目標点火
時期(角度)までの時間を演算する。要するに演算時間
も補正してセットする(S13)。前回の平均回転数と
の回転差を演算し、記憶する(1サイクル分の各回転差
を記憶しておくA〜L)(S14)。
【0021】次いで、S10の後にメインルーチンで
は、基準角信号β(#1β,#2β,#3β)を検出
し、図7のサブルーチンを実行する(S20)。つま
り、前記検出した基準角信号の平均回転数を演算し(S
21)、前回の平均回転数との回転差を演算し、記憶す
る(1サイクル分の各回転差を記憶しておくA〜L)
(S22)。
は、基準角信号β(#1β,#2β,#3β)を検出
し、図7のサブルーチンを実行する(S20)。つま
り、前記検出した基準角信号の平均回転数を演算し(S
21)、前回の平均回転数との回転差を演算し、記憶す
る(1サイクル分の各回転差を記憶しておくA〜L)
(S22)。
【0022】次いで、S20の後にメインルーチンで
は、#2の基準角信号#2αを検出し(ステップ(S)
30)、図5のサブルーチンを実行する。すなわち、第
2気筒点火基準角信号(#2α)を検出し、基準角信号
間の平均回転数を演算する(S31)。そして、この平
均回転数から予測回転数を演算する。つまり、「予測回
転数=平均回転数c(l)+前気筒同一区間の回転差K
(E)」を演算する(S32)。そして、#2の点火タ
イミングをセットする。この場合、予測回転数を基に基
準角信号を目標点火時期(角度)までの時間を演算す
る。要するに演算時間も補正してセットする(S3
3)。前回の平均回転数との回転差を演算し、記憶する
(1サイクル分の各回転差を記憶しておくA〜L)(S
34)。なお、上記のS32に代えて、図5に示すS3
2aの処理を実行することにより、精度が向上する。つ
まり、「予測回転数=直前の平均回転数(al)+(A
*8+E+I)/10」と演算する(S32a)。ただ
し、この場合には、回転差の記憶容量(1サイクル分必
要)と演算時間は増大する。
は、#2の基準角信号#2αを検出し(ステップ(S)
30)、図5のサブルーチンを実行する。すなわち、第
2気筒点火基準角信号(#2α)を検出し、基準角信号
間の平均回転数を演算する(S31)。そして、この平
均回転数から予測回転数を演算する。つまり、「予測回
転数=平均回転数c(l)+前気筒同一区間の回転差K
(E)」を演算する(S32)。そして、#2の点火タ
イミングをセットする。この場合、予測回転数を基に基
準角信号を目標点火時期(角度)までの時間を演算す
る。要するに演算時間も補正してセットする(S3
3)。前回の平均回転数との回転差を演算し、記憶する
(1サイクル分の各回転差を記憶しておくA〜L)(S
34)。なお、上記のS32に代えて、図5に示すS3
2aの処理を実行することにより、精度が向上する。つ
まり、「予測回転数=直前の平均回転数(al)+(A
*8+E+I)/10」と演算する(S32a)。ただ
し、この場合には、回転差の記憶容量(1サイクル分必
要)と演算時間は増大する。
【0023】次いで、S30の後にメインルーチンで
は、前記S20と同様に基準角信号β(#1β,#2
β,#3β)を検出し、前記図7のサブルーチンを実行
する(S40)。
は、前記S20と同様に基準角信号β(#1β,#2
β,#3β)を検出し、前記図7のサブルーチンを実行
する(S40)。
【0024】次いで、#3の基準角信号#3αを検出し
(S50)、図6のサブルーチンを実行する。すなわ
ち、第3気筒点火基準角信号(#3α)を検出し、基準
角信号間の平均回転数を演算する(S51)。そして、
この平均回転数から予測回転数を演算する。つまり、
「予測回転数=平均回転数e(k)+前気筒同一区間の
回転差A(G)」と演算する(S52)。そして、#3
点火タイミングをセットする。この場合、予測回転数を
基に基準角信号を目標点火時期(角度)までの時間を演
算する。要するに演算時間も補正してセットする(S5
3)。前回の平均回転数との回転差を演算し、記憶する
(1サイクル分の各回転差を記憶しておくA〜L)(S
54)。
(S50)、図6のサブルーチンを実行する。すなわ
ち、第3気筒点火基準角信号(#3α)を検出し、基準
角信号間の平均回転数を演算する(S51)。そして、
この平均回転数から予測回転数を演算する。つまり、
「予測回転数=平均回転数e(k)+前気筒同一区間の
回転差A(G)」と演算する(S52)。そして、#3
点火タイミングをセットする。この場合、予測回転数を
基に基準角信号を目標点火時期(角度)までの時間を演
算する。要するに演算時間も補正してセットする(S5
3)。前回の平均回転数との回転差を演算し、記憶する
(1サイクル分の各回転差を記憶しておくA〜L)(S
54)。
【0025】次いで、S50の後にメインルーチンで
は、前記S20と同様に基準角信号β(#1β,#2
β,#3β)を検出し、図7のサブルーチンを実行し
(S60)、スタートに戻る。
は、前記S20と同様に基準角信号β(#1β,#2
β,#3β)を検出し、図7のサブルーチンを実行し
(S60)、スタートに戻る。
【0026】ここで、前記のエンジン制御を実行すると
きには、各気筒の回転低下量A,E,Iはあまり差が無
い為、Aの代わりにIを代用することも可能である。ま
た、瞬間的な負荷変動時にA,E,Iにバラツキが生
じ、精度が悪くなってしまうことを考慮し、A,E,I
の平均値、または重み付け平均値、例えば#1の場合に
は(A*8+E+I)/10、#3の場合には(E*8
+I+A)/10、#2の場合には(I*8+A+E)
/10、等を使用することも可能である。気筒別に燃焼
のバラツキがあっても同一気筒の回転変動値はサイクル
毎に安定していることから、前回の同一気筒、同一区間
の回転変動値に最も重み付けを行う。また、記憶容量、
演算能力に余裕があれば前々回の回転変動値を考慮に入
れることも可能である。
きには、各気筒の回転低下量A,E,Iはあまり差が無
い為、Aの代わりにIを代用することも可能である。ま
た、瞬間的な負荷変動時にA,E,Iにバラツキが生
じ、精度が悪くなってしまうことを考慮し、A,E,I
の平均値、または重み付け平均値、例えば#1の場合に
は(A*8+E+I)/10、#3の場合には(E*8
+I+A)/10、#2の場合には(I*8+A+E)
/10、等を使用することも可能である。気筒別に燃焼
のバラツキがあっても同一気筒の回転変動値はサイクル
毎に安定していることから、前回の同一気筒、同一区間
の回転変動値に最も重み付けを行う。また、記憶容量、
演算能力に余裕があれば前々回の回転変動値を考慮に入
れることも可能である。
【0027】前記実施形態1のエンジン制御に加えてよ
り精度を向上させる方法について説明する。前記のエン
ジン制御は直前の基準角から目標点火時期間が等速回転
をする前提で制御を実施しているが、実際の回転数は、
図1に示すようにその区間(圧縮行程のαとβ間:4サ
イクルエンジンでは同じαとβ間でも圧縮行程と排気行
程が交互に繰り返され、燃焼は圧縮行程後である為、排
気行程の後の点火はムダ火となる。)では、回転低下傾
向にある。またこの回転低下は、前記のとおり、主には
圧縮行程および負荷によるものでサイクルにより回転低
下の差はほとんど無い。よって、目標点火時期を進角さ
せていくに従って、基準角信号から目標点火時期間の平
均回転数は、増加する。この増加分を補正し、より精度
を向上させることができる。例えば、始動時点火時期か
らの進角度数毎に前記図4等の予測回転数に対して増加
補正する回転数(補正回転数M)を次表1に示すテーブ
ルの形式であらかじめ設定し、補正することができる。
り精度を向上させる方法について説明する。前記のエン
ジン制御は直前の基準角から目標点火時期間が等速回転
をする前提で制御を実施しているが、実際の回転数は、
図1に示すようにその区間(圧縮行程のαとβ間:4サ
イクルエンジンでは同じαとβ間でも圧縮行程と排気行
程が交互に繰り返され、燃焼は圧縮行程後である為、排
気行程の後の点火はムダ火となる。)では、回転低下傾
向にある。またこの回転低下は、前記のとおり、主には
圧縮行程および負荷によるものでサイクルにより回転低
下の差はほとんど無い。よって、目標点火時期を進角さ
せていくに従って、基準角信号から目標点火時期間の平
均回転数は、増加する。この増加分を補正し、より精度
を向上させることができる。例えば、始動時点火時期か
らの進角度数毎に前記図4等の予測回転数に対して増加
補正する回転数(補正回転数M)を次表1に示すテーブ
ルの形式であらかじめ設定し、補正することができる。
【0028】
【表1】
【0029】また、より精度を向上させる為に補正回転
数Mを進角度数と回転数(または負荷)により決定する
ことも可能である。負荷はスロットル閑度や吸気負圧に
対する回転数などから演算できる。また、目標クランク
角等に補正を加えても同様の効果が得られる。
数Mを進角度数と回転数(または負荷)により決定する
ことも可能である。負荷はスロットル閑度や吸気負圧に
対する回転数などから演算できる。また、目標クランク
角等に補正を加えても同様の効果が得られる。
【0030】
【表2】
【0031】図9、図10に本発明の実施形態2の説明
図を示す。この実施形態2では、設定クランク角度(1
20°の開き)でトリガーポール10bと対向するよう
に配置されたクランク角センサーからの信号がエンジン
制御ユニットに入力される。図9の実施形態2ではクラ
ンク角センサー10a、10aの正負の信号が各気筒め
始動時の点火時期(例えばBTDC5°)の角度となる
クランク角センサ10aとートリガーポール10bの構
成となっており、エンジン制御ユニットに120°毎の
基準角信号が入力される。この実施形態2のシステム
は、図2のクランク角システムと比較し、クランク角セ
ンサーとセンサー入力回路数を削減したシステムであ
り、この場合の精度向上の実施形態である。
図を示す。この実施形態2では、設定クランク角度(1
20°の開き)でトリガーポール10bと対向するよう
に配置されたクランク角センサーからの信号がエンジン
制御ユニットに入力される。図9の実施形態2ではクラ
ンク角センサー10a、10aの正負の信号が各気筒め
始動時の点火時期(例えばBTDC5°)の角度となる
クランク角センサ10aとートリガーポール10bの構
成となっており、エンジン制御ユニットに120°毎の
基準角信号が入力される。この実施形態2のシステム
は、図2のクランク角システムと比較し、クランク角セ
ンサーとセンサー入力回路数を削減したシステムであ
り、この場合の精度向上の実施形態である。
【0032】また、図9、図10のタイムチャートは4
サイクル3気筒エンジンの低回転時、第1気筒>第2気
筒>第3気筒の順序で燃焼状態が異なる場合の回転変動
を示す。(第1気筒が最も燃焼が良く、第3気筒が最も
燃焼が悪い場合を示す。)
サイクル3気筒エンジンの低回転時、第1気筒>第2気
筒>第3気筒の順序で燃焼状態が異なる場合の回転変動
を示す。(第1気筒が最も燃焼が良く、第3気筒が最も
燃焼が悪い場合を示す。)
【0033】この実施形態2では信号入力毎の時間差か
ら角度(120°)信号毎の平均回転数を演算し(図1
0のa、b、c、d、e、f)、角度信号毎の平均回転
数差(A=b−a、B,C,D,E,F)を演算する。
平均回転数b、d、fの区間は圧縮および、負荷による
回転低下区間であり、気筒別の差はほとんど無いことか
らその前の区間との回転数差A=b−a、C、Eはそれ
ぞれ A:#2の燃焼による回転上昇量(#2の燃焼状態) C:#1の燃焼による回転上昇量(#1の燃焼状態) E:#3の燃焼による回転上昇量(#3の燃焼状態)と
関係が深い。 よって、#1の点火時期を精度良く演算するには、点火
直前の基準信号(BTDC125°)からその前の基準
角信号(BTDC245°)間の平均回転数aに、前回
のその区間の回転増減量Aを加えることにより、直前の
基準クランク角信号から目標点火時期間の平均回転数
(#2の燃焼状態と#1の圧縮、負荷による回転低下を
考慮)を精度良く予測できる.
ら角度(120°)信号毎の平均回転数を演算し(図1
0のa、b、c、d、e、f)、角度信号毎の平均回転
数差(A=b−a、B,C,D,E,F)を演算する。
平均回転数b、d、fの区間は圧縮および、負荷による
回転低下区間であり、気筒別の差はほとんど無いことか
らその前の区間との回転数差A=b−a、C、Eはそれ
ぞれ A:#2の燃焼による回転上昇量(#2の燃焼状態) C:#1の燃焼による回転上昇量(#1の燃焼状態) E:#3の燃焼による回転上昇量(#3の燃焼状態)と
関係が深い。 よって、#1の点火時期を精度良く演算するには、点火
直前の基準信号(BTDC125°)からその前の基準
角信号(BTDC245°)間の平均回転数aに、前回
のその区間の回転増減量Aを加えることにより、直前の
基準クランク角信号から目標点火時期間の平均回転数
(#2の燃焼状態と#1の圧縮、負荷による回転低下を
考慮)を精度良く予測できる.
【0034】また、瞬間的な負荷変動時に精度が悪くな
ってしまうことを考慮し、A,C,Eの平均値、または
重み付け平均値例えば、#1の場合には(A*8+C+
E)/10、#3の場合には(C*8+E+A)/1
0、#2の場合には(E*8+A+C)/10、等を使
用することも可能である。
ってしまうことを考慮し、A,C,Eの平均値、または
重み付け平均値例えば、#1の場合には(A*8+C+
E)/10、#3の場合には(C*8+E+A)/1
0、#2の場合には(E*8+A+C)/10、等を使
用することも可能である。
【0035】本実施形態2は、少数の基準クランク角入
力で制御するものであり、1サイクルにおける演算回数
や回転差記憶量が少ない。また同一角度(120°)毎
の信号であり、平均回転数の演算も容易であり、安価な
制御処理装置でも構成できる。
力で制御するものであり、1サイクルにおける演算回数
や回転差記憶量が少ない。また同一角度(120°)毎
の信号であり、平均回転数の演算も容易であり、安価な
制御処理装置でも構成できる。
【0036】なお、本発明では、前記のような点火時期
制御に限らず、基準角から時間制御(周期計測制御)に
より目標クランク角を演算して行うエンジン制御(噴射
開始角、噴射終了角制御など)に使用できる。
制御に限らず、基準角から時間制御(周期計測制御)に
より目標クランク角を演算して行うエンジン制御(噴射
開始角、噴射終了角制御など)に使用できる。
【0037】また、慣性力が増加し、気筒別の燃焼差も
小さくなる中、高回転域では、従来の方式でも必要充分
な精度が確保できることから、中高回転域移行時にヒス
テリシスなどを設けて、従来の制御方法に移行すること
も可能である。例えば1500rpmで従来制御に移行
し、従来制御から本発明の制御に戻る回転数は1200
rpmに設定する。これにより、高回転時の点火間隔に
おいて、本発明の演算処理能力がない安価な演算処理装
置においても全回転域で必要精度を確保でき、かつ移行
回転数付近で運転する場合においても頻繁に制御方式が
変化することなく、スムーズに移行できる。
小さくなる中、高回転域では、従来の方式でも必要充分
な精度が確保できることから、中高回転域移行時にヒス
テリシスなどを設けて、従来の制御方法に移行すること
も可能である。例えば1500rpmで従来制御に移行
し、従来制御から本発明の制御に戻る回転数は1200
rpmに設定する。これにより、高回転時の点火間隔に
おいて、本発明の演算処理能力がない安価な演算処理装
置においても全回転域で必要精度を確保でき、かつ移行
回転数付近で運転する場合においても頻繁に制御方式が
変化することなく、スムーズに移行できる。
【0038】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、内燃
機関の回転変動の周期性を検出し、回転変動を予測する
ことにより精度良く、目標クランク角におけるエンジン
制御が可能にする。
機関の回転変動の周期性を検出し、回転変動を予測する
ことにより精度良く、目標クランク角におけるエンジン
制御が可能にする。
【図1】実施施形態1に係る4サイクル3気筒エンジン
のタイミングチャートである。
のタイミングチャートである。
【図2】図1に対応するエンジンの回転変動波形および
クランク角検出器の各構成例図である。
クランク角検出器の各構成例図である。
【図3】実施形態にかかる回転変動の周期性から目標点
火時期を演算する手順を示すメインルーチンのフローチ
ャートである。
火時期を演算する手順を示すメインルーチンのフローチ
ャートである。
【図4】サブルーチンのフローチャートである。
【図5】サブルーチンのフローチャートである。
【図6】サブルーチンのフローチャートである。
【図7】サブルーチンのフローチャートである。
【図8】実施形態にかかるエンジンの制御システムの全
体を示すブロック図である。
体を示すブロック図である。
【図9】実施施形態2に係る4サイクル3気筒エンジン
のタイミングチャートである。
のタイミングチャートである。
【図10】図9に対応するエンジンの回転変動波形およ
びクランク角検出器の各構成例図である。
びクランク角検出器の各構成例図である。
10 クランク角検出器 10a クランク角検出センサー 24 処理装置 28 中央処理部(CPU)
フロントページの続き Fターム(参考) 3G022 CA06 DA01 DA02 EA06 EA07 GA01 GA05 3G084 BA15 BA17 CA09 DA07 DA11 EA05 EA06 EA07 EA13 EB25 EC02 FA34 FA38 FA39 3G301 HA01 JA04 KA24 LA00 MA18 NA01 NB03 NE23 NE26 PE02Z PE03Z PE04Z
Claims (5)
- 【請求項1】 クランク角を検出する手段と、 検出したクランク角から求めたクランクの回転周期に基
づき、基準クランク角から目標クランク角に達する時間
を予測する手段と、 クランク角の信号入力に基づきクランク回転変動を検出
する手段と、 前記回転変動を記憶する手段と、 記憶された回転変動に基づき、回転変動の周期性を検出
する手段と、 前記回転変動の周期性に基づき、基準クランク角から目
標クランク角に達する予測時間を補正する手段と、 補正時間により目標クランク角に応じたエンジン制御信
号を出力する手段と、を備えたことを特徴とするエンジ
ン制御装置。 - 【請求項2】 クランク角検出手段は、気筒毎の回転変
動を検出可能にしたことを特徴とする請求項1に記載の
エンジン制御装置。 - 【請求項3】 時間の予測演算を複数個の演算値の平均
値または重み付けした平均値を使用して行うことを特徴
とする請求項1または2に記載のエンジン制御装置。 - 【請求項4】 目標クランク角の進角させるにしたがっ
て予測値または制御値に補正を加えることを特徴とする
請求項1または2に記載のエンジン制御装置。 - 【請求項5】 予測時間の補正は所定の低回転域で行
い、一方、中高回転域では予測時間の補正を行わないと
共に、この回転数によるエンジン制御の移行には回転数
にヒステリシスを設定したことを特徴とする請求項1な
いし4のうちのいずれか1項に記載のエンジン制御装
置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11163046A JP2000352347A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | エンジン制御装置 |
US09/590,157 US6234145B1 (en) | 1999-06-09 | 2000-06-08 | Engine control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11163046A JP2000352347A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | エンジン制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000352347A true JP2000352347A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15766160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11163046A Pending JP2000352347A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | エンジン制御装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6234145B1 (ja) |
JP (1) | JP2000352347A (ja) |
Families Citing this family (13)
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---|---|---|---|---|
DE19906390A1 (de) * | 1999-02-16 | 2000-08-17 | Bosch Gmbh Robert | Zündsteuervorrichtung und -verfahren |
JP3805596B2 (ja) * | 2000-03-15 | 2006-08-02 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の電子制御装置 |
US6386176B1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-05-14 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for determining a start angle for a fuel injection associated with a fuel injection signal |
US6895908B2 (en) * | 2000-10-12 | 2005-05-24 | Kabushiki Kaisha Moric | Exhaust timing controller for two-stroke engine |
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