JP2754768B2 - Fuel injection pump injection amount control device - Google Patents

Fuel injection pump injection amount control device

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JP2754768B2
JP2754768B2 JP19752689A JP19752689A JP2754768B2 JP 2754768 B2 JP2754768 B2 JP 2754768B2 JP 19752689 A JP19752689 A JP 19752689A JP 19752689 A JP19752689 A JP 19752689A JP 2754768 B2 JP2754768 B2 JP 2754768B2
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control
fuel injection
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直人 大岡
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば溢流時期調整部材の位置を調節する
ことにより燃料噴射量を制御するディーゼルエンジンの
燃料噴射ポンプの噴射量制御装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an injection amount control device for a fuel injection pump of a diesel engine for controlling a fuel injection amount by adjusting a position of an overflow timing adjusting member, for example. It is.

[従来の技術及びその課題] 従来、この種の溢流時期調整部材の位置制御は、ポン
プに装着されたスピル位置検出手段からの実位置を目標
位置に対して差が最小となるようアクチュエータを介し
てフィードバック制御するものである。このような従来
技術の一般的な構成は、専用のアナログ回路を用意し
て、差に応じた比例ゲインP、差の積分に応じた積分ゲ
インi、目標値の変化に応じた微分ゲインDを求め、こ
れらのゲインに基づいて、いわゆるPiD制御を行うよう
構成されている。
[Prior art and its problems] Conventionally, position control of this kind of overflow timing adjusting member is performed by using an actuator such that a difference between an actual position from a spill position detecting means mounted on a pump and a target position is minimized. Feedback control is performed via the In such a general configuration of the related art, a dedicated analog circuit is prepared, and a proportional gain P corresponding to the difference, an integral gain i corresponding to the integration of the difference, and a differential gain D corresponding to the change of the target value are provided. Then, so-called PiD control is performed based on these gains.

ところが、このようなアナログ回路を具備した制御装
置には次のような問題点がある。
However, a control device having such an analog circuit has the following problems.

このアナログ回路は、内部制御コンピュータと別の回
路として構成しなければならないために、コストアップ
につながる。
This analog circuit must be configured as a circuit separate from the internal control computer, leading to an increase in cost.

また、制御系の設計として、応答性を重視する場合に
は、比例ゲインPを大きく設定しているが、環境が変化
するとオーバーシュート/アンダシュートが発生し、さ
らには、発振現象を生じるおそれもあり、一方、安定性
を重視する場合には、比例ゲインPを小さく設定してい
るが、これによるとエンジンの運転条件の変化に燃料噴
射量が追従せず、ドライバビリティを悪化させることに
なることから、さらに応答性を改善するために微分制御
を導入することになる。
In addition, when the response is emphasized in the control system design, the proportional gain P is set large. However, when the environment changes, overshoot / undershoot occurs, and furthermore, there is a possibility that an oscillation phenomenon may occur. On the other hand, when importance is placed on stability, the proportional gain P is set to a small value. However, according to this, the fuel injection amount does not follow changes in the operating conditions of the engine, and the drivability deteriorates. Therefore, differential control is introduced to further improve the response.

このように各ゲインを所望の値に調整しながら設定す
るPiD制御では、一般的な評価方法がなくPiDの各ゲイン
を適用に変化させて実際の制御を実行する試行錯誤に頼
らざるを得ず、しかも必ずしも要求する燃料噴射量の過
渡特性が実現できるとは限らないので取扱いが困難であ
った。
In this way, in PiD control in which each gain is set while adjusting it to a desired value, there is no general evaluation method, and it is necessary to rely on trial and error in which each gain of PiD is changed to apply and actual control is executed. In addition, the required transient characteristics of the fuel injection amount cannot always be realized, so that handling is difficult.

こうした問題が解決する技術として、例えば、特開昭
61−101648号公報または特開昭61−101653号公報のもの
が知られている。すなわち、燃料溢流時期調整部材の位
置を制御する系を、動的な振舞いとして表されるダイナ
ミックモデルとして構築し、このモデルで設定されたフ
ィードバックゲインによりフィードバック制御する技術
である。しかも、この技術では、溢流時期調整部材が燃
料に浸っていることから、油温の違いに伴うダイナミッ
クモデルの変動を生じて、応答性が低くなったり、制御
の不安定をもたらすことがあるが、このような問題を補
償して最適な燃料噴射量とするために、変動する燃料油
温に応じたフィードバックゲインを予め複数用意し、こ
れを温度センサの検出値に基づいて切り換える機能も備
えている。
As a technique for solving such a problem, for example,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-101648 or Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 61-101653 is known. That is, this is a technique of constructing a system for controlling the position of the fuel overflow timing adjusting member as a dynamic model expressed as a dynamic behavior, and performing feedback control with a feedback gain set by this model. In addition, in this technique, since the overflow timing adjusting member is immersed in the fuel, the dynamic model fluctuates due to a difference in oil temperature, which may result in low responsiveness and unstable control. However, in order to compensate for such a problem and obtain an optimum fuel injection amount, a function is provided in which a plurality of feedback gains are prepared in advance according to the fluctuating fuel oil temperature, and the feedback gains are switched based on the detection value of the temperature sensor. ing.

また、他の技術として、温度センサの代わりに、燃料
の粘性を読み込んで、この検出値によりフィードバック
ゲインを切り換えているものもある。
Further, as another technique, there is a technique in which the viscosity of fuel is read instead of the temperature sensor and the feedback gain is switched based on the detected value.

しかし、これらの手段では、複数のフィードバックゲ
インを予め設定しなければならないという面倒の他に、
温度センサや粘性センサを必要としているために、構成
が複雑になるという問題がある。
However, in these means, in addition to the trouble of having to set a plurality of feedback gains in advance,
Since a temperature sensor and a viscosity sensor are required, there is a problem that the configuration is complicated.

本発明は、上記従来の技術の問題点を解決することを
課題とし、ダイナミックモデルを切り換える等の複雑な
構成を有しないで、安定かつ応答性の高い燃料噴射ポン
プの噴射量制御装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an injection amount control device for a fuel injection pump that is stable and responsive without having a complicated configuration such as switching a dynamic model, and the like. The purpose is to:

[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するためになされた本発明による燃料
噴射ポンプの噴射量制御装置は、第1図に示すように、 燃料噴射ポンプM1より圧送される燃料の噴射量を調整
する噴射量調整部材と、 該噴射量調整部材を駆動して燃料噴射量の調整を行う
アクチュエータM3と、 該噴射量調整部材の実位置を検出する位置検出手段M4
と、 内燃機関の運転状態に基づいて定まる燃料噴射量に対
応した上記噴射量調整部材M2の目標位置と上記検出され
た噴射量調整部材M2の実位置とに基づき、噴射量調整部
材M2、位置検出手段M4及びアクチュエータM3を制御要素
とするダイナミックモデルに対して上記噴射量調整部材
M2を目標位置に制御するための制御値を求め、これをア
クチュエータM3に出力するアクチュエータ制御手段M5
と、 を備えた燃料噴射ポンプの噴射量制御装置において、 上記アクチュエータ制御手段M5は、ダイナミックモデ
ルの動的振舞いを変化させる使用条件の違いにより、該
使用条件内における標準的な状態のモデルと、該標準的
なモデルに対し最大偏差を生じるモデルとを求め、これ
らの偏差に基づいて設定された1組のパラメータだけを
記憶し、このパラメータに基づいて噴射量調整部材M2を
制御する補償器M6を備えたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] An injection amount control device for a fuel injection pump according to the present invention, which has been made to solve the above problems, as shown in FIG. 1, injects fuel that is pumped from a fuel injection pump M1. An injection amount adjusting member for adjusting the amount; an actuator M3 for driving the injection amount adjusting member to adjust the fuel injection amount; and a position detecting means M4 for detecting an actual position of the injection amount adjusting member.
Based on the target position of the injection amount adjustment member M2 corresponding to the fuel injection amount determined based on the operating state of the internal combustion engine and the actual position of the detected injection amount adjustment member M2, the injection amount adjustment member M2, The injection amount adjusting member for the dynamic model having the detecting means M4 and the actuator M3 as control elements.
Actuator control means M5 for obtaining a control value for controlling M2 to the target position and outputting this to actuator M3
In the injection amount control device for a fuel injection pump, comprising: the actuator control means M5, a model of a standard state within the use conditions, due to a difference in use conditions that change the dynamic behavior of the dynamic model, A model that produces a maximum deviation from the standard model is obtained, only a set of parameters set based on these deviations is stored, and a compensator M6 that controls the injection amount adjusting member M2 based on these parameters is stored. It is characterized by having.

[作用] 本発明は、噴射量調整部材M2の目標位置及び位置検出
手段M4の実位置に基づいて、アクチュエータ制御手段M5
によりアクチュエータM3を介して噴射量調整部材M2の位
置制御を行うことにより、燃料噴射量を目標値へ調整す
るものである。このようなフィードバック制御を行うア
クチュエータ制御手段M5は、噴射量調整部材M2の動的振
舞いをダイナミックモデルとし、これに基づいて定めら
れた1組のパラメータを補償器M6に記憶している。この
パラメータは、ダイナミックモデルの動的振舞いを変化
させる使用条件の違う複数のダイナミックモデルから求
められたものであり、つまり、使用条件内における標準
的なモデルと、この標準的なモデルに対して最大偏差を
生じるモデルとを求め、これらに基づいて定められてい
る。
[Operation] The present invention provides an actuator control unit M5 based on the target position of the injection amount adjustment member M2 and the actual position of the position detection unit M4.
By controlling the position of the injection amount adjusting member M2 via the actuator M3, the fuel injection amount is adjusted to the target value. The actuator control unit M5 that performs such feedback control uses the dynamic behavior of the injection amount adjusting member M2 as a dynamic model, and stores a set of parameters determined based on the dynamic model in the compensator M6. This parameter is derived from multiple dynamic models with different usage conditions that change the dynamic behavior of the dynamic model, that is, the standard model within the usage conditions and the maximum for this standard model A model that produces a deviation is determined, and is determined based on these.

すなわち、本発明による補償器M6のパラメータは、ダ
イナミックモデルの変動分を考慮し、しかも1組だけで
状態フィードバック制御を行っているのでモデルの切換
等もなく、使用条件の変動に対して高い制御性が得られ
る。
That is, the parameters of the compensator M6 according to the present invention take into account the variation of the dynamic model and perform state feedback control with only one set. Property is obtained.

[実施例] 以下本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図は本発明一実施例としての燃料噴射ポンプの噴
射量制御装置の概略構成を、電子制御回路の内部ブロッ
ク図と共に示す概略構成図である。同図において、50は
燃料噴射ポンプ、52は噴射量調整部材としてのスピルリ
ング、54はアクチュエータとしてのリニアソレノイド、
56は位置検出手段としての差動トランス、58はアクチュ
エータ制御手段としての電子制御回路を各々示してい
る。また、60は燃料噴射ポンプ50のプランジャ62を往復
動させるカムを、64はデリバリバルブを、66はプランジ
ャ62により加圧された燃料を図示しないシリンダ内に噴
射するノズルを表している。燃料噴射ポンプ50のスピル
リング52は、クランク68を介してリニアソレノイド54の
可動鉄心70により駆動される構成となっており、リニア
ソレノイド54のコイル72に供給される電力とスプリング
74とによってバランスする位置に可動鉄心70は制御さ
れ、その位置は差動トランス56により検出される。一
方、電子制御回路58は周知のCPU81,ROM82,RAM83,及びリ
ニアソレノイドのコイル72に供給する電力信号を出力す
る出力ポート85,差動トランス56の検出信号を入力する
入力ポート87,CPU81等の素子・ポートを相互に接続する
バス89等より構成され、後述する第6図のフローチャー
トにしたがってスピルリング52の位置制御を行い、燃料
噴射量を制御している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a schematic configuration of an injection amount control device of a fuel injection pump as one embodiment of the present invention, together with an internal block diagram of an electronic control circuit. In the figure, 50 is a fuel injection pump, 52 is a spill ring as an injection amount adjusting member, 54 is a linear solenoid as an actuator,
Reference numeral 56 denotes a differential transformer as position detection means, and 58 denotes an electronic control circuit as actuator control means. Reference numeral 60 denotes a cam for reciprocating the plunger 62 of the fuel injection pump 50, 64 denotes a delivery valve, and 66 denotes a nozzle for injecting fuel pressurized by the plunger 62 into a cylinder (not shown). The spill ring 52 of the fuel injection pump 50 is configured to be driven by a movable iron core 70 of a linear solenoid 54 via a crank 68, and the power supplied to a coil 72 of the linear solenoid 54 and a spring
The movable core 70 is controlled to a position balanced by 74 and the position is detected by the differential transformer 56. On the other hand, the electronic control circuit 58 includes a well-known CPU 81, a ROM 82, a RAM 83, an output port 85 for outputting a power signal supplied to a linear solenoid coil 72, an input port 87 for inputting a detection signal of the differential transformer 56, a CPU 81, and the like. The bus 89 connects the elements and ports to each other. The bus 89 controls the position of the spill ring 52 in accordance with a flowchart shown in FIG.

このような制御を説明するに当たって、まず、第3図
のボード線図及び第4図の制御系のブロック図を用い
て、予め求められる制御系パラメータの設計の概念を説
明し、その後に、このパラメータをROM82内に格納した
電子制御回路58により実際に行われる制御について説明
する。
In describing such control, first, the concept of designing control system parameters required in advance will be described with reference to the Bode diagram of FIG. 3 and the block diagram of the control system of FIG. The control actually performed by the electronic control circuit 58 in which the parameters are stored in the ROM 82 will be described.

いま、制御対象Pの標準的な制御状態における特性を
Pnで表し、これを第3図のボード線図にプロットする
と、実線Pn(jw)で表される。この特性Pn(jw)に、目
標位置に追従するような補償器Kを考えると、フィード
バックシステムの特性、すなわち、補償器Kの入力err
から制御対象の応答ykまでの特性は1/(1+PK)で表さ
れ、つまり図示破線となるように補償器Kを設定するこ
とが望ましい。すなわち、低周波数領域で応答性を向上
させるためゲインをもち上げ、制御すべき周波数より高
周波数領域では、安定性を重視してゲインを下げるよう
補償器Kを構成することが望ましい。
Now, the characteristics of the controlled object P in a standard control state are described.
Pn, and when plotted on the Bode diagram of FIG. 3, it is represented by a solid line Pn (jw). Considering the compensator K that follows the target position to the characteristic Pn (jw), the characteristic of the feedback system, that is, the input e rr of the compensator K
It is desirable to set the compensator K such that the characteristic from to the response yk of the controlled object is represented by 1 / (1 + PK), that is, as indicated by the broken line in the figure. That is, it is desirable to configure the compensator K to increase the gain in order to improve the responsiveness in the low frequency region, and to reduce the gain in the frequency region higher than the frequency to be controlled with emphasis on stability.

ところが、実際の制御対象Pでは、種々の制御状態に
よって、標準的な制御状態における特性Pnと比べて変動
が生じる。この変動分の最大値をΔとすると、実際の制
御対象Pは、Pn(1+Δ)にて表される。したがって、
第3図のボード線図では、実際の制御対象Pは、標準的
な制御状態での特性Pn(jw)の前後の一点鎖線[(Pn
(1+Δ)]となり、それに伴い、フィードバックシス
テムの特性も、標準的な制御状態でのフィードバックシ
ステム1/(1+PnK)の前後の二点鎖線[1/(1+Pn
(1+Δ)K)]となる。
However, in the actual control target P, there is a variation due to various control states as compared with the characteristic Pn in the standard control state. Assuming that the maximum value of the variation is Δ, the actual control target P is represented by Pn (1 + Δ). Therefore,
In the Bode diagram of FIG. 3, the actual control target P is represented by a chain line [(Pn) before and after the characteristic Pn (jw) in the standard control state.
(1 + Δ)], and accordingly, the characteristics of the feedback system are also represented by a two-dot chain line [1 / (1 + PnK) before and after the feedback system 1 / (1 + PnK) in the standard control state.
(1 + Δ) K)].

このように制御状態の変化に伴い、制御対象Pの特性
が変動することにより、フィードバックシステムの特性
も大きく変化することが予想される。その結果、最悪の
場合、フィードバックシステムは安定に制御できず、発
振するおそれや全く追従できない問題も生じることが予
想される。
As described above, it is expected that the characteristics of the feedback system fluctuate greatly when the characteristics of the control target P fluctuate with the change in the control state. As a result, in the worst case, it is expected that the feedback system cannot be controlled stably, and there is a possibility that oscillation may occur or a problem that the feedback system cannot follow at all may occur.

そこで、本実施例では、標準的な制御状態での特性Pn
のダイナミックモデルだけでなく、いろいろ制御状態の
うち、最も変動の大きいダイナミックモデルを予め補償
器Kの設計段階で考慮することにより、最も変動の大き
い制御状態で制御しても、安定かつ応答性の高いフィー
ドバック制御を行えるようにしたのである。
Therefore, in this embodiment, the characteristic Pn in the standard control state
By considering the dynamic model having the largest variation among various control states in advance in the design stage of the compensator K in addition to the dynamic model of High feedback control was made possible.

このような概念に基づいて設計された補償器は、第5
図にて示される。つまり、破線ブロックにて示すよう
に、標準的な制御状態の特性Pn(s)と共に、2つの重
み関数W1(s),W2(s),目標値y・と実際の制御値
yとの定常偏差を消去するために積分器1/sを含めた系
を新たに制御対象と考える。なお、z1、z2は重み関数W1
(s),W2(s)による出力を示す。
A compensator designed based on such a concept is the fifth type.
Shown in the figure. In other words, as shown by the broken line block, the two weighting functions W 1 (s) and W 2 (s), the target value y, and the actual control value y, together with the characteristic Pn (s) of the standard control state. The system including the integrator 1 / s is newly considered as a control target in order to eliminate the steady-state deviation of. Note that z 1 and z 2 are weight functions W 1
(S) and W 2 (s) output.

次に、重み関数W1(s),W2(s)の決定方法につい
て説明する。重み関数W1(s)は、目標値への収束性と
速応性を定義する関数で、低周波領域でのフィードバッ
クシステムの特性を定めるものである。一般的には、設
計者が、第3図のW1(jw)で表されるように本来制御す
べき制御仕様の下限、すなわち、標準的なフィードバッ
クシステムの特性1/(1+PnK)の下限として決定す
る。
Next, a method for determining the weight functions W 1 (s) and W 2 (s) will be described. The weight function W 1 (s) is a function that defines the convergence and responsiveness to the target value, and determines the characteristics of the feedback system in a low frequency region. Generally, the designer specifies the lower limit of the control specification to be controlled as represented by W 1 (jw) in FIG. 3, that is, the lower limit of the characteristic 1 / (1 + PnK) of the standard feedback system. decide.

また、重み関数W2(s)は、高周波領域での安定性に
関する関数で、第3図に示す制御対象Pの変動分Δの上
限として表され、つまり、最悪の制御状態での制御対象
の特性をPw(s)とすると重み関数W2(s)は次式
(1)にて表される。
The weighting function W 2 (s) is a function related to stability in a high frequency region, and is expressed as the upper limit of the variation Δ of the control target P shown in FIG. 3, that is, the control target in the worst control state. Assuming that the characteristic is Pw (s), the weight function W 2 (s) is expressed by the following equation (1).

|W2(jw)|≧|Δ(jw)| =|Pw(jw)−Pn(jw)/Pn(jw)| …(1) すなわち、上式(1)の意味するところは、標準的な
制御状態における特性Pnに対して、変動量の大きい制御
状態の特性Pw(jw)を調べ、標準的な制御状態の特性Pn
(jw)との偏差Δ(s)を求め、さらに余裕を持たせて
W2(s)を決定していることである。
| W 2 (jw) | ≧ | Δ (jw) | = | Pw (jw) −Pn (jw) / Pn (jw) | (1) That is, the meaning of the above equation (1) is standard. The characteristic Pn (jw) of the control state having a large fluctuation amount is examined with respect to the characteristic Pn in the normal control state.
Find the deviation Δ (s) from (jw) and give more margin
W 2 (s) is determined.

このように重み関数W1(s),W2(s)を考慮した次
式(2)に示す無限大ノルム条件を満たす補償器K
(s)が見つかれば、この補償器K(s)は最大変動分
Δまで変化してもシステムを安定に制御できることが知
られている。
As described above, the compensator K that satisfies the infinity norm condition shown in the following equation (2) considering the weight functions W 1 (s) and W 2 (s)
It is known that if (s) is found, the compensator K (s) can stably control the system even if it changes up to the maximum variation Δ.

この条件を満たす補償器K(s)を求める問題は、混
合感度問題と呼ばれ、この解法については公知の文献
「State−space formulae for all stabilizing contro
ls that satisfy an H∞−norm bound and relations t
o risk sensitivity」(K.Glover,J.C.Doyle,Systems a
nd Control Letters 1988)」などに詳しいので、ここ
では省略する。
The problem of finding the compensator K (s) that satisfies this condition is called the mixed sensitivity problem, and its solution is described in the well-known document “State-space formulae for all stabilizing contros”.
ls that satisfy an H∞-norm bound and relations t
o risk sensitivity ”(K. Glover, JCDoyle, Systems a
nd Control Letters 1988) ”, etc., and are omitted here.

こうして解かれた補償器K(s)を状態空間表現、す
なわち、行列形式で表したものが第4図である。
FIG. 4 shows the compensator K (s) thus solved in a state space representation, that is, in a matrix form.

なお、目標値に追従するため、第5図のように積分器
1/sを制御対象の特性Pn(s)の前に設置したが、重み
関数W1(s)の中に積分器1/sを含め、Pn(s)そのも
のを使った形でも設計できる。
In order to follow the target value, as shown in FIG.
Although 1 / s is set before the characteristic Pn (s) of the control target, it is also possible to design by using Pn (s) itself by including the integrator 1 / s in the weight function W 1 (s).

このような制御対象Pを構築した際の原理を用いて、
スピルリング52の位置制御のための補償器Kは、以下の
手順にて設計されている。
Using the principle when such a control target P is constructed,
The compensator K for controlling the position of the spill ring 52 is designed in the following procedure.

まず、制御対象Pに変動をもたらす要素として、スピ
ルリング52が浸っている燃料油温とし、この油温の違い
によるモデルを複数求める。つまり、制御対象Pの標準
的な制御状態として、燃料油温25℃のもの、これと偏差
の大きい状態として、燃料油温60℃及び燃料油温0℃に
おける各々の駆動電圧uを求め、これらに基づいて、溢
流時期調整部材の実位置yの伝達関数P25(s),P
60(s),P0(s)を求める。次に、標準的な制御状態
であるP25(s)とそれぞれの状態との偏差の逆数、す
なわちΔ0 -1=P25(s)/(P0(s)−P25(s))及
びΔ60 -1を求め、|W2 -1(jw)|≦Min(|Δ0 -1(jw)
|,|Δ60 -1(jw)|)となる重み関数W2(s)を決定す
る。ここでは、次式(3)とした。
First, the temperature of the fuel oil in which the spill ring 52 is immersed is considered as an element that causes the control target P to vary, and a plurality of models based on the difference in the oil temperature are obtained. That is, as the standard control state of the control target P, the fuel oil temperature of 25 ° C., and the driving voltage u at the fuel oil temperature of 60 ° C. and the fuel oil temperature of 0 ° C. as the state having a large deviation from this, are obtained. , The transfer function P 25 (s), P of the actual position y of the overflow timing adjusting member
60 (s) and P 0 (s) are obtained. Next, the reciprocal of the deviation between the standard control state P 25 (s) and each state, that is, Δ 0 −1 = P 25 (s) / (P 0 (s) −P 25 (s)) And Δ 60 −1 are obtained, and | W 2 −1 (jw) | ≦ Min (| Δ 0 −1 (jw)
|, | It determines the) and a weight function W 2 (s) | Δ 60 -1 (jw). Here, the following equation (3) is used.

また、重み関数W1は、上述のように応答性を考慮し
て、W1(s)=20/S(s+20)とした。
Moreover, the weighting function W 1, taking into account the response as described above, was W 1 (s) = 20 / S (s + 20).

これらの重み関数W1(s)、W2(s)を基に、上式
(2)を満たす補償器K(s)を求め、これを状態空間
表現で表すと次のパラメータ のようになる。
Based on these weighting functions W 1 (s) and W 2 (s), a compensator K (s) that satisfies the above equation (2) is obtained. become that way.

これらのパラメータ を用いた補償器K(s)の内部演算は、次式で表され
る。
These parameters The internal operation of the compensator K (s) using is represented by the following equation.

次に、第6図のフローチャートに拠って、電子制御回
路58の行う燃料噴射量制御ルーチンについて説明する。
CPU81は予めROM82内に格納されたパラメータ の値を用い、既述の方程式(4),(5)にしたがって
計算を繰返している。なお、以下の説明で添字kは、サ
ンプリング、演算及び制御の回数を示している。
Next, a fuel injection amount control routine performed by the electronic control circuit 58 will be described with reference to the flowchart of FIG.
The CPU 81 uses parameters stored in the ROM 82 in advance. The calculation is repeated according to the above-mentioned equations (4) and (5) using the value of. In the following description, the subscript k indicates the number of times of sampling, calculation, and control.

まず、ステップ100でリニアソレノイド54へ電圧ukを
出力する。ここで電圧ukは以下に説明する一連の演算が
行われた結果を示している。続くステップ110では内燃
機関の運転状態、例えばエンジン回転数、吸入空気量、
冷却水温などの運転状態を入力ポート87を介して読み込
み、最適の噴射量を実現するスピルリング52の目標位置
yk*を求める処理が行われる。ステップ120では差動トラ
ンス56の出力信号値を入力ポート87を介して入力し、リ
ニアソレノイド54の可動鉄心70の位置、すなわち、スピ
ルリング52の位置を検出する。これが実位置ykである。
ステップ130では、ステップ110で読み出した目標位置yk
*とステップ120で読み込んだスピルリング52の実位置yk
との偏差errをerr=yk*−ykとして求める。続くステッ
プ140では、燃料噴射ポンプ50の状態推定量xkを産出す
る処理を行い、つまり、前述した補償器K(s)の設計
法により予め求められ、ROM82に格納されているパラメ
ータ を用いた行列演算を行う。続くステップ150では、ステ
ップ140で求めた状態推定量xkと予め補償器の設計で求
めROM82に格納されている行列 から、出力電圧ukの変化分Δuを行列演算により求め
る。続くステップ160では、次回の出力電圧uk+1を、
ステップ150で求めた出力電圧の変化分Δuの過去から
の累積値として求める。続くステップ170では、kを1
だけインクリメント(更新)し、ステップ100へ戻っ
て、上述のステップ100ないしステップ170の処理を繰返
す。
First, in step 100, the voltage uk is output to the linear solenoid 54. Here, the voltage uk indicates the result of performing a series of calculations described below. In the following step 110, the operating state of the internal combustion engine, for example, the engine speed, the intake air amount,
The target position of the spill ring 52 that reads the operating state such as cooling water temperature via the input port 87 and realizes the optimal injection amount
Processing for obtaining yk * is performed. In step 120, the output signal value of the differential transformer 56 is input via the input port 87, and the position of the movable iron core 70 of the linear solenoid 54, that is, the position of the spill ring 52 is detected. This is the actual position yk.
In step 130, the target position yk read in step 110
* And the actual position yk of the spill ring 52 read in step 120
The deviation e rr of the obtained as e rr = yk * -yk. In the following step 140, a process of producing the estimated state quantity xk of the fuel injection pump 50 is performed, that is, the parameters obtained in advance by the above-described design method of the compensator K (s) and stored in the ROM 82 Performs a matrix operation using. In the following step 150, the state estimation amount xk obtained in step 140 and the matrix previously obtained in the design of the compensator and stored in the ROM 82 Then, a change Δu of the output voltage uk is obtained by a matrix operation. In the following step 160, the next output voltage uk + 1 is
The output voltage change Δu obtained in step 150 is obtained as a cumulative value from the past. In the following step 170, k is set to 1
Then, the process returns to step 100, and repeats the above-described steps 100 to 170.

このように本実施例の制御によれば、標準的な制御状
態における制御対象Pnだけではなく、予測される変動に
対応する特性Pw等も求め、これらを含めた補償器Kを構
築し、これから1組のパラメータ を用いて制御してしている。すなわち、本実施例では、
設計された補償器Kの構成は、燃料油温によるダイナミ
ックモデル変動分を考慮にいれた状態フィードバック制
御を行っているので、高い制御性が得られるのである。
したがって、燃料油温による使用条件が変わっても、安
定、かつ応答性に優れた制御が可能である。
As described above, according to the control of this embodiment, not only the control target Pn in the standard control state but also the characteristics Pw and the like corresponding to predicted fluctuations are obtained, and a compensator K including these is constructed. One set of parameters It is controlled by using. That is, in this embodiment,
The designed configuration of the compensator K performs state feedback control in consideration of the dynamic model variation due to the fuel oil temperature, so that high controllability can be obtained.
Therefore, even if the use condition changes depending on the fuel oil temperature, stable and excellent responsiveness control can be performed.

こうした本実施例による効果を第7図に示す制御状態
を示すグラフを用いて第8図の従来の技術と比べて説明
する。なお、図中、破線はスピルリング52の目標位置
を、実線はスピルリング52の実位置(差動トランス56の
出力)を示しており、燃料油温に応じて25℃、0℃、及
び60℃の3種類について測定した。
The effect of the present embodiment will be described with reference to the graph showing the control state shown in FIG. 7 in comparison with the prior art shown in FIG. In the figure, the broken line indicates the target position of the spill ring 52, and the solid line indicates the actual position of the spill ring 52 (the output of the differential transformer 56). It measured about three kinds of ° C.

第7図に示す本実施例の結果から、燃料油温が25℃だ
けでなく、0℃及び60℃においても、オーバーシュート
やアンダシュートがほとんどなく、目標位置によく追随
していることが分かる。
From the results of this embodiment shown in FIG. 7, it can be seen that there is almost no overshoot or undershoot, and the fuel oil temperature well follows the target position not only at 25 ° C. but also at 0 ° C. and 60 ° C. .

これに対して、従来のフィードバック制御では、燃料
油温が25℃で最適の応答が得られるように調整されてい
るために、25℃では、オーバーシュートやアンダシュー
トがほとんどなく、目標位置によく追随しているが、0
℃では応答性が悪く、また、60℃では不安定である。す
なわち、本実施例では、このような制御の応答性や不安
定さが改善されていることが分かる。
On the other hand, in the conventional feedback control, since the fuel oil temperature is adjusted so as to obtain an optimum response at 25 ° C., at 25 ° C., there is almost no overshoot or undershoot, and the target position is well controlled. Following, but 0
Responsiveness is poor at ℃ and unstable at 60 ° C. That is, in the present embodiment, it can be seen that the responsiveness and instability of such control are improved.

また、本実施例では、複数のダイナミックモデルを温
度センサ等の検出信号に基づいて切り換える構成ではな
く、1組のパラメータ だけで制御しているから構成も簡単になる。
In the present embodiment, a plurality of dynamic models are not switched based on a detection signal from a temperature sensor or the like, but a set of parameters is set. The configuration is simplified because the control is performed only by the control.

なお、上記実施例では、ステップ応答に対する過渡応
答性としての制御系、つまり一型の系となるように補償
器を設計したため、ステップ入力に対する過渡応答の結
果のみを示したが、速度追従型の制御系、つまり二型
(ランプ)関数に追随する系を構成する場合には、設計
モデルを二型とすればよく、基本的に内部モデルの考え
方をそのまま重み関数W1(s)に適用して設計すればよ
い。
In the above embodiment, since the compensator was designed to be a control system as a transient response to the step response, that is, a type 1 system, only the result of the transient response to the step input was shown. When constructing a control system, that is, a system that follows the type 2 (ramp) function, the design model may be type 2 and the concept of the internal model is basically applied to the weight function W 1 (s) as it is. Design.

また、本発明の実施例として、噴射量調整部材がスピ
ルリングの例で説明したが、この構成に限定されず、ソ
レノイド等により噴射量調整部材の位置決めできるもの
であっても、同様な作用、効果を奏することができるの
は勿論である。
Further, as an embodiment of the present invention, the injection amount adjusting member has been described as an example of a spill ring, but the invention is not limited to this configuration, and even if the injection amount adjusting member can be positioned by a solenoid or the like, the same operation, Of course, the effect can be obtained.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、噴射量期調整
部材の位置制御系の標準的な使用条件だけでなく、それ
より外れた条件においてもオーバーシュートやアンダシ
ュートもほとんどなく、目標位置によく追随し、しか
も、優れた応答性を得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, not only the standard use condition of the position control system of the injection amount period adjusting member but also the overshoot and the undershoot hardly occur under the other conditions. In addition, it can follow the target position well and can obtain excellent responsiveness.

しかも、制御系の構成も複数のダイナミックモデルを
温度センサ等の検出信号に基づいて切り換える構成では
なく、1組のパラメータだけで制御しているから構成も
簡単になる。
In addition, the configuration of the control system is not a configuration in which a plurality of dynamic models are switched based on a detection signal from a temperature sensor or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の基本的構成の一例を示す構成図、第2
図は本発明の一実施例による燃料噴射ポンプの制御装置
を示す概略構成図、第3図は同実施例の作用を説明する
ためのボード線図、第4図は同実施例のシステム構成
図、第5図は設計の概念を説明する説明図、第6図は同
実施例の制御フローチャート、第7図は同実施例による
制御状態を説明するグラフ、第8図は従来の制御状態を
示すグラフである。 M1…燃料噴射ポンプ、M2…噴射量調整部材 M3…アクチュエータ、M4…位置検出手段 M5…アクチュエータ制御手段、M6…補償器 50…燃料噴射ポンプ、52…スピルリング 54…リニアソレノイド、58…電子制御回路
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a basic configuration of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a control device of a fuel injection pump according to one embodiment of the present invention, FIG. 3 is a Bode diagram for explaining the operation of the embodiment, and FIG. 4 is a system configuration diagram of the embodiment. FIG. 5 is an explanatory view for explaining the concept of design, FIG. 6 is a control flowchart of the embodiment, FIG. 7 is a graph for explaining a control state according to the embodiment, and FIG. 8 is a conventional control state. It is a graph. M1… Fuel injection pump, M2… Injection amount adjustment member M3… Actuator, M4… Position detection means M5… Actuator control means, M6… Compensator 50… Fuel injection pump, 52… Spill ring 54… Linear solenoid, 58… Electronic control circuit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−151750(JP,A) 特開 平1−106102(JP,A) 特開 昭61−76740(JP,A) 特開 昭63−186946(JP,A) 特開 昭61−89961(JP,A) 特開 昭61−101653(JP,A) 特開 昭59−211729(JP,A) 特開 昭61−101648(JP,A) 特開 昭61−76739(JP,A)Continuation of front page (56) References JP-A-1-151750 (JP, A) JP-A-1-106102 (JP, A) JP-A-61-76740 (JP, A) JP-A-63-186946 (JP) JP-A-61-89961 (JP, A) JP-A-61-101653 (JP, A) JP-A-59-211729 (JP, A) JP-A-61-101648 (JP, A) 61-76739 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】燃料噴射ポンプより圧送される燃料の噴射
量を調整する噴射量調整部材と、 該噴射量調整部材を駆動して燃料噴射量の調整を行うア
クチュエータと、 該噴射量調整部材の実位置を検出する位置検出手段と、 内燃機関の運転状態に基づいて定まる燃料噴射量に対応
した噴射量調整部材の目標位置と上記検出された噴射量
調整部材の実位置とに基づき、噴射量調整部材、位置検
出手段及びアクチュエータを制御要素とするダイナミッ
クモデルに対して上記噴射量調整部材を目標位置に制御
するための制御値を求め、これをアクチュエータに出力
するアクチュエータ制御手段と、 を備えた燃料噴射ポンプの噴射量制御装置において、 上記アクチュエータ制御手段は、ダイナミックモデルの
動的振舞いを変化させる使用条件の違いにより、該使用
条件内における標準的な状態のモデルと、該標準的なモ
デルに対し最大偏差を生じるモデルとを求め、これらの
偏差に基づいて設定された1組のパラメータだけを記憶
し、このパラメータに基づいて噴射量調整部材を制御す
る補償器を備えたことを特徴とする燃料噴射ポンプの噴
射量制御装置。
An injection amount adjusting member for adjusting an injection amount of fuel pumped from a fuel injection pump; an actuator for driving the injection amount adjusting member to adjust a fuel injection amount; A position detecting means for detecting an actual position; and an injection amount based on a target position of the injection amount adjusting member corresponding to a fuel injection amount determined based on an operation state of the internal combustion engine and the detected actual position of the injection amount adjusting member. Actuator control means for obtaining a control value for controlling the injection amount adjustment member to a target position with respect to a dynamic model having an adjustment member, a position detection means, and an actuator as control elements, and outputting the control value to the actuator. In the injection amount control device for a fuel injection pump, the actuator control means may determine a difference in a use condition that changes a dynamic behavior of a dynamic model. In other words, a model in a standard state within the use condition and a model that produces a maximum deviation from the standard model are obtained, and only one set of parameters set based on these deviations is stored. An injection amount control device for a fuel injection pump, comprising a compensator for controlling an injection amount adjusting member based on a parameter.
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