JP2929188B1 - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置及び方法 - Google Patents

ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置及び方法

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    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

【要約】 【課題】アイドリング時の燃料噴射量を最適に制御する
と共に、ウォーキング走行時にもエンジン回転が安定す
る燃料噴射量を制御する装置及び方法を提供する。 【解決手段】予め定められた、開度０を含む各アクセル
開度毎の回転数と燃料噴射量との関係を走行特性マップ
記憶手段３に記憶しておく。エンジンの負荷状態を判断
し、マップからアクセル開度と回転数に対応する基礎噴
射量を算出する。アイドルモードにある時にコントロー
ラ５でフィードバック制御を行い、且つ、各負荷モード
毎に、フィードバック補正量が最適になるように学習
し、基礎噴射量と学習値から補正基礎噴射量を算出す
る。アクセル開度０に対応する補正マップを補正マップ
記憶手段７に記憶しておく。車両がアイドルモードにあ
る時には補正基礎噴射量とコントローラの出力値を加算
して、車両がアイドルモードにない時には補正基礎噴射
量と補正量を加算して、夫々目標噴射量を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、ディーゼルエンジン
の燃料噴射制御装置及び方法に関する。さらに詳細に言
えば、アイドル回転中にはその回転が目標回転数におい
て安定して行われるように燃料噴射量のフィードバック
制御を行い、走行中には予め設定された走行特性マップ
に従って、アクセル開度に対応した一定の回転数で回転
するように、燃料噴射量が制御される、ディーゼルエン
ジンの燃料噴射制御装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの燃料噴射量
の制御は、基本的には、各アクセル開度毎にエンジンの
回転数と燃料噴射量とを対応させて予め設定された走行
特性マップに基づいて行われている。そして、走行中に
は走行特性マップに従って、アクセル開度とエンジン負
荷に対応した一定の回転数で回転するように燃料噴射量
が制御され、アイドル回転中にはこの走行特性マップに
基づく制御に加えてさらに、その回転が冷却水温度等に
応じて設定される目標回転数において安定して行われる
ように、ＰＩＤ調整計等のコントローラを使用して燃料
噴射量のフィードバック制御を併せて行っているのが一
般的である。
【０００３】このように、アイドル回転中の制御は、走
行特性マップに基づく制御と、フィードバック制御との
両方に依っており、マップ制御によるゲインとフィード
バック制御によるゲインのマッチングを取る必要があ
る。従って、アクセル開度ゼロパーセントに対応するマ
ップのゲインは、マップのみで制御しようとする場合の
ゲインより当然低く設定しなければならない。
【０００４】ところで、このように行われるアイドル回
転制御においても、エンジンの負荷状態が異なれば、同
じＰＩＤの出力であっても、エンジンの回転数に与える
影響度は異なり、従って、一種類のＰＩＤ定数では、全
ての負荷状態で安定したアイドル回転制御を行うことが
困難であるところから、本願出願人は、負荷状態毎にＰ
ＩＤの出力に基づいて学習し、この負荷状態毎の学習値
により走行特性マップを補正し、アイドル回転制御にお
けるフィードバック制御が各モード毎に最適になるよう
にした、ディーゼルエンジンのアイドル回転制御装置及
び方法を、特願平７−１７９６２６（特開平９−１４０
３１）において提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アイドリン
グを行っている場合には、アクセル開度ゼロパーセント
に対応するマップ制御に加えて前述のようにフィードバ
ック制御が行われ、冷却水温度等に対応して設定される
目標回転数で安定して回転するよう制御されるが、時と
して、停車してアイドリングを行わず、アクセル開度ゼ
ロパーセントできわめてゆっくりと走行させる、所謂ウ
ォーキング走行が行われる場合がある。このようなウォ
ーキング走行においてフィードバック制御を行うと、車
両の挙動即ち路面等から受ける作用等が外乱として作用
し、通常のアイドリングの時のフィードバック制御のゲ
インではマッチングせず、エンジンの挙動に影響を与
え、不安定となる可能性がある。従って、このようなウ
ォーキング走行時には、フィードバック制御は行わない
ほうが望ましい。
【０００６】しかし、このようにフィードバック制御を
停止すると、ウォーキング走行が行われた場合に別の問
題が生じる。即ち、先に述べたようにアクセル開度ゼロ
パーセントに対応するマップのゲインは、マップのみで
制御しようとする場合のゲインより低く設定されてい
る。従って、ウォーキング走行が行われた場合には、負
荷の増大により、要求される燃料噴射量が増大し、これ
により回転数が低下し、回転が不安定となる場合があ
る。これらを考慮してアクセル開度ゼロパーセントの走
行特性即ちマップを設定すると、このマップは、純粋に
アイドルモード時のエンジン回転数の安定性を目指した
ものと異なってしまう。
【０００７】本願発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、負荷状態毎にコントローラの出力に基づいて学習
し、この負荷状態毎の学習値により走行特性マップを補
正することにより、フィードバック制御のフィードバッ
ク補正量が最適になるようにするとともに、走行時には
走行特性マップを別の手段により補正するように構成す
ることにより、アクセル開度０％のマップを純粋にアイ
ドルモード時のエンジン回転の安定性に着目して設定
し、最適のアイドル回転制御を行うことを可能とし、且
つウォーキング走行時等にもエンジンが安定して回転す
るように制御可能とし、エンジンストール等が生じ難く
したディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置及び方法を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、エンジンのアイドル回転時に目
標回転数と実際の回転数との偏差に基づきフィードバッ
ク制御を行い、その際に出力される操作量に基づいて行
われる学習で得られる学習値で走行特性マップにより得
られる基礎噴射量を補正して補正基礎噴射量を得る。そ
して車両がアイドルモードにある時には、この補正基礎
噴射量とフィードバック制御による操作量に基づき目標
噴射量を求める。そして走行時にはフィードバックを停
止するが、先に行われた学習による最終学習値をそのま
ま保持して補正基礎噴射量を求め、予め用意された走行
特性マップ補正マップにより得られる、エンジン回転数
に応じた補正値を求め、先の補正基礎噴射量とこの補正
値とにより、目標噴射量を求めるようにした。
【０００９】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の具体的実施例を
説明する。図１は本願発明の制御装置１の主要部を示す
ブロック図である。装置１は、ディーゼルエンジンの走
行特性マップを記憶している走行特性マップ記憶手段３
を備えている。走行特性マップは図２に示されており、
各アクセル開度毎にエンジン回転数Ｎと燃料の噴射量Ｑ
との関係を予め定め、線図として示しているものであ
る。なお、図２では具体的にはアクセル開度０％のみを
図示してある。そして、本実施例におけるこのアクセル
開度０％の値は、純粋に、停車してアイドリングを行う
際のエンジンの回転の安定性に着目して決定される。な
お、図２に符号Ｎ／Ｌで示した破線は、無負荷状態での
エンジン回転数の噴射量との関係を示している。
【００１０】この走行特性マップ記憶手段３に対して、
このマップを使用して、センサにより検出されたアクセ
ル開度及びエンジンの回転数に対応する基礎噴射量ｄＱ
を算出する基礎噴射量算出手段が設けられている。
【００１１】符号５は、アイドル回転制御を行うための
例えばＰＩＤ調整計（以下、単に「ＰＩＤ」と呼ぶ。）
であるコントローラであり、アイドル回転時における目
標回転数Ｎｏと実際の回転数Ｎｒとの偏差を入力とし
て、予め定められたＰＩＤ定数を用いて演算を行い、フ
ィードバック制御の為の操作量としてのＰＩＤ値ＱＩを
算出して出力する。
【００１２】装置１は、走行特性マップに示されたアク
セル開度０パーセント時の特性を補正するための走行特
性マップ補正マップ（以下単に補正マップと言う）を記
憶している補正マップ記憶手段７を備えている。補正マ
ップは図３に示されており、エンジン回転数Ｎと燃料の
補正量Ｑａとの関係を予め定め、線図として示している
ものである。そしてこの補正マップ記憶手段７に対し
て、このマップを使用して、センサにより検出されたエ
ンジンの回転数に対応する補正量Ｑａを算出する補正量
算出手段が設けられている。
【００１３】符号９は、車両の運転状態がアイドルモー
ドにあるか否かを判断するアイドルモード判定手段によ
り、アイドル回転制御とアイドル制御オフ（補正マップ
制御）との間で切り換えられる切換えスィッチである。
【００１４】符号１１は、所定の条件の下で、ＰＩＤの
出力値から予め定められた式に基づいて学習値Ｇを算出
する学習手段である。
【００１５】基礎噴射量ｄＱと学習値Ｇは、加算点１３
で加算され、補正基礎噴射量ＱＤを得る。そして、補正
基礎噴射量ＱＤとＰＩＤの出力であるＰＩＤ値ＱＩ、或
いは補正基礎噴射量ＱＤと補正量Ｑａとは、加算点１５
で加算され、最終目標噴射量ＱＳが得られる。
【００１６】以下、図３のフローチャートに従って、本
発明の制御方法を説明する。エンジンがスタートすると
図３のタスクがスタートする（ステップＳ１）。このタ
スクは、例えば１０ｍｓ毎に繰り返されるようになって
いる。
【００１７】ステップＳ２でエンジンの負荷モードの判
断がなされる。すなわち、エンジンがどの様な負荷状態
で運転しているかを判断するものであり、エアコンセン
サ等各種サンサからの信号に基づき、本実施例では、ノ
ーマル状態、エアコンオン状態、バッテリ電圧降下によ
るアイドルアップ状態、ニュートラル以外の状態、エア
コンオンプラスニュートラル以外の状態の５種類の負荷
モードＭｉを判別するようになっている。
【００１８】ステップＳ３では、その状態にあると判断
された負荷モードＭｉの学習値初期値ＧＩｉが投入され
ているか否かを判断する。この学習値初期値ＧＩｉは、
各負荷モード毎に予め設定された値である。投入されて
いなければ、ステップＳ４に進み、Ｓ２で判断された負
荷モードＭｉに対応する学習値初期値ＧＩｉを学習値Ｇ
ｉとして学習手段９に記憶させ、投入済のフラッグを立
てる。すでに初期値ＧＩｉが投入済であれば、ステップ
Ｓ２からステップＳ５へ進む。
【００１９】ステップＳ５では、現在のエンジンの運転
状態において許容される最大噴射量ＦＱを算出する。次
いでステップＳ６で、現在のアクセル開度及びエンジン
回転数Ｎｒから、走行特性マップを用いて、対応する基
礎噴射量ｄＱが算出される。図３には、アクセル開度０
％の場合の走行特性のみを示してあるが、他のアクセル
開度に対応する走行特性も定められており、ステップＳ
６では、当然実際のアクセル開度に対応して、基礎噴射
量が算出される。次いでステップ７で、エンジンの回転
数Ｎｒから補正マップを用いて補正量Ｑａが算出され
る。
【００２０】次にステップＳ８で、基礎噴射量ｄＱがゼ
ロか否かが判断され、ゼロでない場合にはステップＳ９
に進んで、基礎噴射量ｄＱに学習値Ｇｉを加算した値を
補正基礎噴射量ＱＤとする。基礎噴射量ｄＱがゼロの場
合には、ステップＳ１０に進み、この場合には学習値Ｇ
ｉを加算せずに、基礎噴射量ｄＱを補正基礎噴射量ＱＤ
とする。
【００２１】ステップ１１では、現在車両がアイドル運
転状態にあるか否かを判断する。この判断は、アクセル
開度、車速、エンジン回転数を示すセンサからの信号に
基づいて行われる。この判断に基づいて、図１の切替え
スイッチ９が適宜切り換えられる。
【００２２】アイドル運転状態に無い場合には、そのま
ま後述のステップＳ２０に進むが、アイドル運転状態に
ある場合にはステップＳ１２に進み、目標アイドル回転
数Ｎｏと実際のエンジン回転数Ｎｒとの偏差ｅｎに基づ
いて、ＰＩＤによる演算がなされ、ＰＩＤ値ＱＩが算出
される。なお、目標アイドル回転数Ｎｏは、水温、エン
ジン負荷等に基づいて定められるようになっている。
【００２３】ステップＳ１３では、エンジンの回転が安
定しているか否かの判断がなされる。この判定は、目標
アイドル回転数Ｎｏと実際のエンジン回転数Ｎｒとの差
が、所定の判定基準値より小さいことが、所定の判定回
数連続して検出された場合に“安定”と判定する。
【００２４】次にステップ１４では、ＰＩＤ値ＱＩの変
化量ｅＱＩが所定の判定値ｅＱＩｏより大きいか否かが
判断される。すなわち、先の学習値が学習されたときの
ＰＩＤ値ＱＩと今回算出されたＰＩＤ値ＱＩとの差ｅＱ
Ｉが判定値ｅＱＩｏを越えているか否かを判定する。そ
して、ＰＩＤ値の変化量ｅＱＩが判定値ｅＱＩｏより大
きいと、再学習を行うことが決定され、ステップＳ１５
で再度学習を行い、先の学習値に今回算出されたＰＩＤ
値ＱＩを加え、その和から予めデータ設定しておくオフ
セット量Ｓａを減算した値を新たな学習値Ｇとして前の
学習値に代えて記憶し、次のステップＳ１６に進む。す
なわち、一度学習が終了した後には、ＰＩＤ値ＱＩの変
化量ｅＱＩが判定値ｅＱＩｏを越えるまでは、再学習は
行わない。なお、ステップＳ１３及びＳ１４で判定が否
とされた場合には、そのままステップＳ１６に進む。
【００２５】次にステップＳ１６において、実際のエン
ジン回転数Ｎｒが目標アイドル回転数Ｎｏを上回ってい
るか否かが判断され、上回っている場合にはステップＳ
１７においてＰＩＤ値ＱＩがゼロか否かが判断される。
そしてゼロである場合には、ステップＳ１８において学
習値Ｇから所定の値の更新変化量Ｓｂを減算して学習値
を更新して、ステップＳ１９に進む。この学習値の更新
は、操作量ＱＩがゼロでない、より具体的には算出され
るＰＩＤ値ＱＩが、先に述べたオフセット量Ｓａの値に
等しくなるまで繰り返される。なお、ステップＳ１６お
よびＳ１７で否と判定された場合には、そのままステッ
プＳ１９に進む。
【００２６】ステップ１９では、ステップＳ９或いはＳ
１０で求めた補正基礎噴射量ＱＤとＰＩＤの出力ＱＩと
を加算し、最終目標噴射量ＱＳとする。ついでステップ
Ｓ２１において、この最終目標噴射量が、ステップＳ５
で求めた最大許容噴射量ＦＱより大きいか否かが判断さ
れ、大きい場合にはステップＳ２２で、最大許容噴射量
ＦＱを最終目標噴射量ＱＳとして、ステップＳ２３に進
む。最終目標噴射量ＱＳが、最大許容噴射量ＦＱより大
きくない場合には、そのままステップＳ２３に進む。そ
してステップＳ２３で、この最終目標噴射量ＱＳに対応
した、噴射ポンプのアクチュエータに与える電圧を算出
し、ステップＳ２４で終了する。
【００２７】一方、ステップ１１でアイドル運転状態に
無いと判断された場合は、ステップ２０に進み、そこで
補正基礎噴射量ＱＤと補正量Ｑａとを加算して最終目標
噴射量ＱＳを求め、ステップ２１に進む。
【００２８】なお、上記の説明において、ステップＳ９
あるいはＳ１０において学習値Ｇｉを基礎噴射量ｄＱに
加算して補正基礎噴射量ＱＤを求める場合、このアイド
ルモード時の学習で得られた学習値Ｇｉを、同じ運転モ
ードであれば、アクセル開度０％の場合のみでなく、他
のアクセル開度の場合にも加算して補正基礎噴射量を求
める、即ち全てのアクセル開度の走行特性をこの学習値
で補正するようにしてもよいし、アクセル開度が０であ
るかどうかを判定し、０の場合のみこの学習値を加算す
るようにしてもよい。
【００２９】また、補正量Ｑａは、例えば高速走行中に
運転手がアクセルペダルから足を離した場合等も含め
て、アクセル開度が０である全て場合に加算するように
しても良いし、一定条件下でウォーキング走行状態にあ
ると判定された場合のみ加算するようにしてもよい。
【００３０】また、上記のステップＳ１３からＳ１８に
関連して補足説明すると、ステップＳ１５で所定の式に
より新学習値を学習し、記憶する手段を、学習値算出記
憶手段と、ステップＳ１３とＳ１４でエンジンの回転の
安定を判断し、ＰＩＤ値ＱＩの変化量が判定値より大き
いか否かを判断し、再学習を決定する手段を再学習判定
手段と、ステップＳ１６からＳ１８を実行して学習値を
更新する手段を学習値更新手段と定義することができる
が、さらにこれら学習値算出記憶手段と再学習判定手段
と学習値更新手段とを纏めてより上位概念としての学習
手段と定義することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、車両の運転状態がアイドルモードに有る場合に、エ
ンジンの各負荷モード毎に、フィードバック制御をする
際のフィードバック制御量が最適になるように学習をす
るばかりでなく、アイドルモードにない場合には、補正
マップを用いて得られる補正値と先の学習で得られた学
習値で走行特性マップを補正する。従って、アクセル開
度０パーセントに対する走行特性を、純粋に、車両が停
止してアイドリングを行うアイドルモードにおけるエン
ジン回転の安定性のみに着目して決定することができ
る。これにより、全ての負荷モード毎にそれに適したア
イドル回転制御が可能で、負荷モードが切り替わって
も、即時にその切替り後の負荷モードでの学習値に基づ
く制御が開始され、モード切り替え時の違和感が生じな
いという効果に加え、アイドルモードにおける燃料噴射
量制御を無駄なくより効果的に行うことができるととも
に、さらにウォーキング走行時にもエンジン回転が安定
するように制御することが可能となり、エンジンストー
ル等の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施例にかかるシステムの主要部
の構成図である。
【図２】走行特性マップの一例を示す線図である。
【図３】補正マップの一例を示す線図である。
【図４】本発明による制御を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
１ アイドル回転制御装置 ３ 走行特性マップ記憶手段 ５ コントローラ ７ 補正マップ記憶手段 ９ 制御切替えスイッチ １１ 学習手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−14031（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−312418（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−177596（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−370345（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−325350（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−79068（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−312419（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−248301（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−71935（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
    において、予め定められた、開度ゼロパーセントを含む
    各アクセル開度毎のエンジン回転数と燃料噴射量との関
    係を示す走行特性マップを記憶保持する走行特性マップ
    記憶手段と、エンジンの負荷状態を判断する負荷モード
    判定手段と、アクセル開度及びエンジン回転数に基づ
    き、前記走行特性マップから対応する基礎噴射量を算出
    する基礎噴射量算出手段と、車両の運転状態から所定の
    アイドル状態であるか否かを判断するアイドルモード判
    定手段と、車両がアイドルモードにあるときに、エンジ
    ンの目標回転数と実際の回転数との偏差を入力として燃
    料噴射量をフィードバック制御するようにされたコント
    ローラと、車両がアイドルモードにあるときに、各負荷
    モード毎に、前記コントローラの出力値に基づいて学習
    値を算出し、記憶する学習手段と、前記算出された基礎
    噴射量の値に応じて、予め定められた式により前記算出
    された基礎噴射量と前記学習値から補正基礎噴射量を算
    出する補正基礎噴射量算出手段と、開度ゼロパーセント
    の走行特性マップを補正するための、エンジン回転数と
    補正量との関係で示された走行特性補正マップを記憶保
    持する補正マップ記憶手段と、エンジンの回転数に基づ
    いて前記走行特性補正マップから補正量を算出する補正
    量算出手段と、車両がアイドルモードにあるときには前
    記補正基礎噴射量と前記コントローラの出力値を加算
    し、車両がアイドルモードにないときには前記補正基礎
    噴射量と前記補正量を加算し、それぞれ目標噴射量を算
    出する目標噴射量算出手段とを含んでなることを特徴と
    する、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のディーゼルエンジンの燃
    料噴射制御装置において、前記車両がアイドルモードに
    ないときにおける前記補正基礎噴射量と前記補正量との
    加算による目標噴射量の算出は、車両速度が一定の速度
    以下の場合にのみ行われることを特徴とする、ディーゼ
    ルエンジンの燃料噴射制御装置。
  3. 【請求項３】 ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法
    において、エンジンの負荷モードを判断するステップ
    と、予め記憶された、開度ゼロパーセントを含む各アク
    セル開度毎のエンジン回転数と燃料噴射量との関係を示
    す走行特性マップから、アクセル開度及びエンジン回転
    数に対応する基礎噴射量を算出するステップと、車両の
    運転状態から所定のアイドル状態であるか否かを判断す
    るステップと、車両がアイドルモードにあるときに、エ
    ンジンの目標回転数と実際の回転数との偏差に基づき、
    燃料噴射量をフィードバック制御するための操作量を算
    出するステップと、車両がアイドルモードにあるとき
    に、各負荷モード毎に、前記操作量の値に基づいて学習
    値を算出し、記憶するステップと、前記算出された基礎
    噴射量の値に応じて、予め定められた式により前記算出
    された基礎噴射量と前記学習値から補正基礎噴射量を算
    出するステップと、開度ゼロパーセントの走行特性マッ
    プを補正するための、エンジン回転数と補正量との関係
    で示された走行特性補正マップから、エンジンの回転数
    に対応する補正量を算出するステップと、車両がアイド
    ルモードにあるときには前記補正基礎噴射量と前記操作
    量を加算し、車両がアイドルモードにないときには前記
    補正基礎噴射量と前記補正量を加算し、それぞれ目標噴
    射量を算出するステップとを含んでなることを特徴とす
    る、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法。
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