JP2002502479A - 噴射器のばらつきを補償するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電子制御燃料噴射器（１４）により、スプリット噴射のような複雑な噴射制御方法が可能になる。論理コントローラ（５０）は、噴射器（１４）毎に設けられた較正コードを使って、エンジン制御ユニット（２２）が決めた未処理の電圧印加時間に基づき、較正された電圧印加時間を決定する。各噴射器（１４）は、ばらつきを補償するために個別に較正されるので、各気筒からバランスの取れた出力を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 噴射器のばらつきを補償するシステム及び方法 技術分野 本発明は、燃料噴射制御に電子制御バルブを利用する燃料噴射器における噴射 器のばらつきを補償するシステム及び方法に関する。 背景技術 燃料噴射システムを制御する場合、在来の方法では、エンジン及びこれに関連 したシステムの様々な機能を制御するために、揮発性及び不揮発性メモリと、入 出力ドライバ回路と、記憶された命令セットを実行できるプロセッサとを有する 電子制御ユニットを利用している。特別な電子制御ユニットは、多くのセンサー 、アクチュエータ、並びに、燃料の給送、変速機制御、その他の多くを含む種々 な機能制御に必要な他の電子制御ユニットと通信している。 燃料噴射の制御には、電子制御バルブを利用した燃料噴射器が広く普及してい る。電子制御バルブを使えば噴射現象を正確に制御できるからである。電子制御 ユニットは、作動時に、その時のエンジン状態に対応した制御バルブの電圧印加 時間を決める。 燃料噴射器に関係する問題の一つとして、噴射器の製造公差と製造ばらつき（ 製造誤差）のために、各噴射の実行中、各噴射器で均一な噴射を得ることが難し いということがある。更に、噴射器のばらつきのため、バランスの取れた出力を 各シリンダーから得ることが非常に難しい。この噴射器毎の製造誤差のために、 スプリット噴射のような複雑な噴射制御方法を行うことが非常に難しくなる。 発明の概要 従って本発明の目的は、燃料噴射器における噴射器のばらつきを補償するシス テムと方法を提供することにある。 本発明の別の目的は、バランスの取れた出力を各シリンダーから得ることので きる、燃料噴射を制御するための電子制御バルブを利用した改良した燃料噴射器 を提供することにある。 本発明の上記及び他の目的及び特徴を実施するシステム及び方法が提供される 。本方法は、噴射器に基準電圧を印加する時間を定める工程を有する。この基準 電圧印加時間は、所定のエンジン状態での望ましい燃料噴射特性に対応している 。噴射器のテストにより真の電圧印加時間が決定され、この真の電圧印加時間は 、所定の同じエンジン状態に対応する。較正コードが各噴射器に割り当てられる が、この較正コードは、定められた基準電圧印加時間に関連する当該噴射器の真 の電圧印加時間に基づいている。 本発明のシステムでは、論理コントローラが、各噴射の実行に関する較正され た電圧印加時間を決めるが、この電圧印加時間は、一部が較正コードに基いて、 一部がエンジン制御ユニットにより決定された未処理の電圧印加時間に基づいて 決定される。 本発明は多くの利点を有する。例えば、本発明のシステム及び方法は、各噴射 の実行中、各噴射器から均一な噴射を得るために、噴射器のばらつきを補償する ことができる。噴射器のばらつきを補正することにより、スプリット噴射のよう な複雑な噴射方法が可能になり、各シリンダーからの出力を容易にバランスさせ ることができる。 添付図面を参照した、以下の本発明の最良の実施例の詳細な説明を読めば、当 業者は本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点を容易に理解できるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に従って作られた燃料噴射システムの概略図である。 図２は、本発明に従って噴射器の基準電圧印加時間を定める方法を示すブロッ ク図である。 図３は、本発明に従って噴射器較正コードを選択する方法を示すブロック図で ある。 図４は、本発明に従って噴射器を作動させる方法を示すブロック図である。 図５は、本発明に従って、未処理の電圧印加時間と較正された電圧印加時間の 関係のグラフである。本発明の最良の実施態様 図１において、参照符号１０は、噴射器のばらつきを補償するシステムの全体 を示す。このシステム１０は、複数のシリンダーを備えたエンジン１２を有し、 各シリンダーには燃料噴射器１４によって燃料が供給される。好ましい実施例で は、エンジン１２は、４気筒又は６気筒のディーゼルエンジンのような圧縮点火 内燃機関てある。 システム１０は、エンジン１２の対応する運転状態又はパラメータを表す信号 を生成する種々のセンサと、車両変速機（図示せず）と、他の車両構成要素とを 有している。センサー２０は、入力ポート２４を介してコントローラ２２と電気 的な通信を行う。コントローラ２２は、様々なコンピュータ読み取り記憶媒体２ ８とデータ及び制御バス３０を介して通信するマイクロプロセッサ２６を含むの が好ましい。コンピュータ読み取り記憶媒体２８は、読み出し専用メモリ（ＲＯ Ｍ）３２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３４、キープアライブメモリ（Ｋ ＡＭ）３６等として機能する数多くの既知のデバイスであれば、いかなるもので あってもよい。コンピュータ読み取り記憶媒体は、コントローラ２２のようなコ ンピユータを介して実行可能な命令を表すデータを保存できる多くの既知の物理 的なデバイスであれば、いかなるもので実施されてもよい。既知のデバイスとし ては、一時的又は永久的にデータを保存できる磁気媒体、光学媒体、及び組合せ 媒体の他、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等があるが 、これらに限定されない。 コンピュータ読み取り記憶媒体２８は、エンジン１２、車両変速機等のような 車両の様々なシステム及びサブシステムの制御を行うために、様々なプログラム 命令、ソフトウエア及び制御ロジックを有する。コントローラ２２は、センサー ２０から入力ポート２４経由で信号を受け取り、出力信号を生成して出力ポート ３８を介して様々なアクチュエータ及び／又は構成要素に供給する。更に、シス テム作動に関する情報を車両の運転者に伝えるために、ライト４２のような様々 なインジケータを始めとする表示デバイス４０に信号が供給される。 又、データ／診断／プログラミング用のインターフェース４４をプラグ４６を 介してコントローラ２２へ選択的に接続し、両者の間で様々な情報を交換するこ ともできる。インターフェース４４は、構成設定、噴射器較正コードと電圧印加 時間の参照テーブルを始めとする較正変数、制御ロジック等のようなコンピュー タ読み取り記憶媒体２８内の数値を変えるのに使うこともできる。 コントローラ２２は、作動時に、センサー２０から信号を受け取り、噴射器の ばらつきを補償するためにハードウエア及び／又はソフトウエアに組み込まれた 制御ロジックを実行し、各気筒からバランスの取れた出力を得る。好ましい実施 例では、コントローラ２２は、ミシガン州デトロイトのDetroit Diesel社から入 手可能なＤＤＥＣコントローラである。このコントローラの他の様々な特徴は、 米国特許第5,477,827号と第5,445,128号に詳しく説明されており、それらの開示 の全てをここに援用する。 図１を更に参照すると、論理演算ユニット５０のような論理コントローラは、 燃料噴射器１４に送られる信号を制御する。論理演算ユニット５０は、現在のエ ンジン状態に対応する未処理の電圧印加時間を処理することにより、較正された 電圧印加時間を算出する。較正された電圧印加時間は、以下に説明する各噴射器 に設けられた較正コードに基づき、未処理の電圧印加時間から決められる。論理 演算ユニット５０は、マイクロプロセッサ２６の機能として含まれていてもよく 、或いはハードウエアとソフトウエアの制御システム分野で既知の他の任意の方 法で行ってもよい。論理演算ユニット５０は、コントローラ２２の一部であって もよく、或いは、コントローラ２２と通信状態にある独立した制御ユニットでも よいことが理解されよう。 各噴射器１４は、噴射器１４のための較正コードを含むメモリ記憶媒体５２を 含む。この較正コードは、前述のような種々の記憶媒体型のもののいずれかに記 憶されていてもよく、変形例として、製造時に噴射器にバーコード表示又はスタ ンプ表示されていてもよい。好ましい実施例では、制御ユニット５０は、噴射器 を装着する時に適切な較正コードでプログラムされる。変形例として、制御ユニ ット５０は、データバスで記憶媒体５２に接続されていてもよく、また、次いで エンジン始動時毎に較正コードを読み込むようにしてもよい。 当業者であれば理解できるように、制御ロジックは、ハードウエア、ソフトウ エア、又は両者の組み合わせにより、実行つまり実施してもよい。様々な機能は 、ＤＤＥＣコントローラのようなプログラムされたマイクロプロセッサで実行す るのが好ましいが、一以上の機能を専用の電気、電子及び集積回路で実行しても よい。制御ロジックは、多くの既知のプログラミングと処理技術又は戦略のうち の一つで実行してもよく、便宜上、ここに示す手順又はシーケンスには限定され ないことも理解されよう。例えば、割り込みやイベント駆動処理は、典型的には 、車両のエンジンや変速機の制御のようなリアルタイム制御アプリケーションの 中で用いられている。同様に、並列処理又は多重タスキングのシステムと方法を 、本発明の目的、特徴と利点を達成するために用いてもよい。本発明は、特別の プログラム言語、オペレーティングシステム、又は例示した制御ロジックの実行 に用いられるプロセッサに依存するものではない。 図２は本発明の方法を示す。コントローラ２２（図１）のような電子制御ユニ ットは、数多くの車両センサーによって決定されるような様々なエンジン運転状 態に基づいて、電子制御燃料噴射器のために未処理の電圧印加時間を決める。製 造許容誤差と製造ばらつき（製造誤差）のために、全ての燃料噴射器が同一では ないことから、燃料噴射制御バルブを作動させるために未処理の電圧印加時間を 使用すると、結果的に、バランスの取れないシリンダー出力となってしまう。 本発明の方法によれば、エンジンシリンダー出力をバランスさせるために、各 燃料噴射器を個別的に較正する。ステップ６０で、フルスロットルエンジン状態 の基準電圧印加時間を定める。ステップ６２では、エンジンアイドリング状態の 基準電圧印加時間を定める。これら基準電圧印加時間は、エンジンフルスロット ル状態とエンジンアイドリング状態との未処理の電圧印加時間であるのが好まし く、噴射器のばらつきとは無関係であり、全ての噴射器に関して同一である。こ こで定める基準時間は、噴射器のテストで平均時間で決めたり、経験的に決めた り、任意に選んでもよい。 ここに定めた二つの基準時間６０、６２は、理想的な噴射器で期待される動作 を決定することになるが、その一例が図５に最も良く示されている。理想的な燃 料噴射器は、例えば、１，６５０μｓのフルスロットル基準電圧印加時間で、噴 射圧力１２０ＭＰａで６７０mm³を噴射する。エンジンアイドリング状態では、 理想的な噴射器は、例えば３４５μｓの基準アイドリング電圧印加時間で、噴射 圧力６０ＭＰａで１００mm³を噴射する。 図２を更に参照して、ステップ６４では、理想的な噴射器のための基準較正コ ードが任意に選択される。例えば、コード化システムは１００個の異なるコード を有し、その内の一つが理想的な噴射器を示す。他の利用可能なコードは、各々 、理想的な噴射器とは異なる噴射特性の噴射器を示す。好ましい実施例では、各 較正コードは、「００」から「９９」までのコードのグループから選ばれた２桁 のコードである。これらのコードの一つが理想的な噴射器のために確保されるこ とになるが、これは任意に選ぶことができる。 好ましい実施例では、較正コードは、較正値の対の間に無作為に配分される。 この無作為な配分は、燃料噴射パルス幅を変更するためにエンドユーザがみだり に変更するのを防ぐことを意味する。 図３に本発明の方法を示す。製造された噴射器毎に、フルスロットルとアイド リングの両状態における真の電圧印加時間を測定する。ステップ６６で、フルス ロットル状態に対応する第一の真の電圧印加時間を決定する。ステップ６８で、 ステップ６６で決定された第一の真の電圧印加時間に基づき、第一の較正値を選 択する。この第一の較正値は、第一の真の電圧印加時間６６と、ステップ６０で 定められた第一基準電圧印加時間（図２）との差を示す。好ましい実施例では、 第一較正値は、「−５」から「＋５」までの整数である。較正値「０」は、ステ ップ６０の基準電圧印加時間に対応する。正負いずれの方向であっても、各整数 は、定められた基準電圧印加時間からの真の電圧印加時間の２０μｓの差を示す 。 ステップ７０で、エンジンアイドリング状態に対応する第二の真の電圧印加時 間を決定する。ステップ７２で、ステップ６８で決定された第二の真の電圧印加 時間に基づき、第二の較正値を選択する。この第二の較正値は、第二の真の電圧 印加時間７０と、ステップ６２で定められた第二基準電圧印加時間（図２）との 差を示す。好ましい実施例では、第二較正値は「−４」から「＋４」までの整数 である。較正値「０」は、ステップ６２の基準電圧印加時間に対応する。正負い ずれの方向であっても、各整数は、定められた基準電圧印加時間からの真の電圧 印加時間の２０μｓの差を示す。 ステップ７４で、第一較正値と第二較正値に基づき、較正コードを選択する。 この較正コードは、較正値の別の組み合わせを示す複数の所定の較正コードから 選択される。 エンジンのアイドリングとフルスロットルは、較正用に使うことのできるエン ジン状態の一例であることを理解されたい。ハーフスロットルのような他のエン ジン状態又は追加のエンジン状態を試験してもよい。その代わりに、較正値増分 毎に短い時間増分を用いることにより、また、「±１０」のような各較正値に関 する広い範囲を用いることにより、より良い結果を得ることもできる。更に、較 正値は、等しい電圧印加時間インターバルで間隔を隔てる必要のないことは理解 されよう。連続的な較正値の間の電圧印加時間は、より良い結果を得るために変 化していてもよい。 図５に最も良く示すように、第一較正値と第二較正値は、エンジンアイドリン グからエンジンフルスロットルまでの全てのエンジン状態に関する較正された電 圧印加時間を決定するラインを規定する。較正された電圧印加時間を、測定され た真の電圧印加時間に基づいて、モデル化するのに、多くの技術が存在している ことは理解されよう。好ましい実施例では、２点線形補間法が用いられている。 任意の数のサンプル点と高次のモデル化手法を用いることで、同様の較正値を得 るようにしてもよい。較正された電圧印加時間をモデル化する他の方法としては 、ハーフスロットルで真の電圧印加時間を決め、未処理の電圧印加時間からの直 線オフセットを利用することがある。 図４は、本発明による燃料噴射器の作動方法を示す。ステップ８０で、ソレノ イドへの未処理の電圧印加時間を、現在のエンジン状態に基づいて決める。ステ ップ８２では、較正された電圧印加時間を、２点線形補間法のような較正された 電圧印加時間の関数で計算し、未処理の電圧印加時間を較正された電圧印加時間 にマッピングする。較正された電圧印加時間の演算は、論理演算ユニット５０に よって行われる（図１）。これらの演算は、制御システムの分野で既知の様々な 方法のいずれで実行してもよいが、未処理の電圧印加時間により索引される参照 テーブルを介して行うのが好ましい。ステップ８４で、較正された電圧印加時 間でソレノイドを付勢し、個々に較正された燃料噴射量を各シリンダーに提供す る。 図５のグラフは、未処理の電圧印加時間と較正された電圧印加時間との関係を 示す。図示のように、理想的な噴射器のグラフの傾きは「１」に等しい。同じ座 標軸で、幾つかの較正された電圧印加時間の関数を示す。図示のように、エンジ ンアイドリング状態の較正された電圧印加時間は、理想的な噴射器のものから＋ ／−８０μｓ（＋／−４増分）変化してもよい。エンジンフルスロットルでの較 正された電圧印加時間は、理想的な噴射器のものから＋／−１００μｓ（＋／− ５増分）変化してもよい。 本発明により、内燃機関の各シリンダーからバランスされた出力を得ることが できる、ということを認識すべきである。各燃料噴射器は、装着に先立つ試験で 決められた真の電圧印化時間に従って個別に較正される。 本発明を実施するための最良の態様を詳しく説明したが、本発明が関連する技 術分野の当業者は、請求の範囲で規定する発明を実施する様々な代替の設計と実 施例を認識することであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．所定のエンジン状態での燃料噴射に対応する基準電圧印加時間を定める工程 と、 較正されるべき噴射器を選択する工程と、 前記所定のエンジン状態での燃料噴射に対応した、前記噴射器の真の電圧印 加時間を決める工程と、 前記基準電圧印加時間に関連した真の電圧印加時間に基づいて較正値を選択 する工程と、 前記較正値を示す前記噴射器に較正コードを割り当てる工程とを有すること を特徴とする電子制御される燃料噴射器の噴射器のばらつきを補償する方法。 ２．前記所定のエンジン状態が、エンジンフルスロットル状態である、請求の範 囲第１項に記載の方法。 ３．前記所定のエンジン状態が、エンジンアイドリング状態である、請求の範囲 第１項に記載の方法。 ４．前記基準電圧印加時間を定める工程が、 エンジンフルスロットル状態での燃料噴射に対応する第一基準電圧印加時間 を定める工程と、 エンジンアイドリング状態での燃料噴射に対応する第二基準電圧印加時間を 定める工程とを有する、請求の範囲第１項に記載の方法。 ５．前記噴射器の真の電圧印加時間を決める工程が、 エンジンフルスロットル状態での燃料噴射に対応する前記噴射器の第一の真 の電圧印加時間を決める工程と、 エンジンアイドリング状態での燃料噴射に対応する前記噴射器の第二の真の 電圧印加時間を決める工程とを有する、請求の範囲第４項に記載の方法。 ６．前記較正値を選択する工程が、 前記第一基準電圧印加時間に対する第一の真の電圧印加時間に基づいて第一 較正値を選択する工程と、 前記第二基準電圧印加時間に対する第二の真の電圧印加時間に基づいて第二 較正値を選択する工程とを有する、請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．前記較正コードが、前記第一較正値と前記第二較正値を示す、請求の範囲第 ６項に記載の方法。 ８．前記較正コードが、複数の所定の較正コードから選択される、請求の範囲第 ７項に記載の方法。 ９．前記第一及び前記第二の真の電圧印加時間に基づいて前記噴射器のための較 正された電圧印加時間関数を決定する工程を更に有し、 前記較正された電圧印加時間関数が、所定のエンジン状態を、前記噴射器の ための対応する較正された電圧印加時間にマッピングする、請求の範囲第７項 に記載の方法。 10．前記較正された電圧印加時間関数が、前記第一及び前記第二の較正値の２点 線形補間法で規定される、請求の範囲第９項に記載の方法。 11．前記第一較正値が、間隔を隔てて設けられた較正値の第一範囲から選択され 、 前記第二較正値が、間隔を隔てて設けられた較正値の第二範囲から選択され 、 前記間隔を隔てて設けられた較正値の第一と第二範囲が複数の較正値ペア定 義し、各ペアは、所定のエンジン状態を前記噴射器用の対応する較正された電 圧印加時間へマッピングするための較正された電圧印加時間関数を定義する、 請求の範囲第６項に記載の方法。 12．前記較正コードが、複数の所定の較正コードから選択され、該複数の較正コ ードの各較正コードが、別の較正値の対に対応している、請求の範囲第１１項 に記載の方法。 13．前記較正コードを割り当てる工程が、 前記噴射器にメモリ記憶媒体を設ける工程と、 エンジン制御ユニットの次の使用のために、前記メモリ記憶媒体に、前記較 正コードを保存する工程とを有する、請求の範囲第１項に記載の方法。 14．現在のエンジン状態に対応する未処理の電圧印加時間を決める工程と、 現在のエンジン状態に対応する較正された電圧印加時間を、一部は前記未処 理の電圧印加時間に基づき、一部は前記較正コードに基づいて計算する工程と 、 前記較正された電圧印加時間の間、前記噴射器を付勢する工程とを更に有し 、 これにより噴射器のばらつきを補償する、請求の範囲第１項に記載の方法。 15．噴射器と、 所定のエンジン状態での燃料噴射に対応する真の電圧印加時間に基づいて噴 射器に割り当てられる較正コードと、 現在のエンジン状態に対応する未処理の電圧印加時間を処理し、前記較正コ ードに基づいて、較正した電圧印加時間を計算する論理コントローラとを有す ることを特徴とする電子制御燃料噴射器における噴射器のばらつきを補償する システム。 16．前記論理コントローラが、エンジン制御ユニットの一部である、請求の範囲 第１５項に記載のシステム。 17．前記較正コードが、噴射器装着時にエンジン制御ユニットにプログラムされ ており、該較正コードは、噴射器の作動中に必要とされるときに、前記論理コ ントローラで利用される、請求の範囲第１６項に記載のシステム。 18．現在のエンジン状態に基づいて噴射器の未処理の電圧印加時間を決定するエ ンジン制御ユニットによって制御する電子制御燃料噴射器であって、 所定のエンジン状態での燃料噴射に対応する真の電圧印加時間に基づいて前 記噴射器に割り当てられる較正コードを有し、 前記エンジン制御ユニットにより決められた較正された電圧印加時間は、一 部が未処理の電圧印加時間に基づいており、また、一部が噴射器のばらつきを 補償するために較正コードに基づいていることを特徴とする電子制御燃料噴射 器。 19．少なくとも一つの燃料噴射器が、所定のエンジン状態での燃料噴射に対応す る真の電圧印加時間に基づいた較正コードを有する複数の燃料噴射器と、 前記噴射器のために、現在エンジン状態に対応する未処理の電圧印加時間を 決める電子制御ユニットとを有し、 前記少なくとも一つの噴射器のための較正された電圧印加時間は、一部が前 記少なくとも一つの噴射器の未処理の電圧印加時間に基づき、一部が前記少な くとも一つの噴射器の較正コードに基づいていることを特徴とする、内燃機関 の電子制御燃料噴射器における噴射器のばらつきを補償するためのシステム。 20．前記複数の噴射器の各噴射器が、各シリンダーからバランスの取れた出力を 得るために、各噴射器の別々の較正を可能にする較正コードを有する、請求の 範囲第１９項に記載のシステム。 21．較正された電圧印加時間が、未処理の電圧印加時間によって索引される参照 テーブルに設けられている、請求の範囲第２０項に記載のシステム。 22．各較正コードが、「００」から「９９」までのコードのグループから選択さ れる２桁コードである、請求の範囲第２０項に記載のシステム。