JP3510325B2 - ユニットインジェクター式燃料システム用電子制御装置及び方法 - Google Patents
ユニットインジェクター式燃料システム用電子制御装置及び方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には油圧駆動電
子制御燃料噴射に関し、より詳しくは、加圧した油圧ア
クチュエーター流体のレール圧力を検知する電子制御に
関するものである。
子制御燃料噴射に関し、より詳しくは、加圧した油圧ア
クチュエーター流体のレール圧力を検知する電子制御に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】油圧駆動電子制御ユニットインジェクタ
ー式燃料システムの例は、１９９３年３月９日グラッシ
ー等に与えられた米国特許第５，１９１，８６７号に示
されている。グラッシーの特許は、加圧した油圧アクチ
ュエーター流体の圧力を正確に制御する装置を開示して
いる。グラッシーの特許以前の装置は、油圧回路のある
構成部品の運転の変化のために、加圧した油圧アクチュ
エーター流体の所望の圧力を保持することができなかっ
た。例えば、これらの以前のシステムの油圧ポンプは、
普通エンジン速度に応じてポンプ効率の変化を示した。
グラッシーの特許は、加圧した油圧アクチュエーター流
体の圧力をより正確に制御する装置を開示している。し
かし、グラッシーの特許に開示されている装置も他の先
行技術のシステムもレール圧力の変動を測定しているも
のはない。これらが変動すると、個々のシリンダーに噴
射される燃料の量が燃料の望ましい量から外れることが
あり、性能の低下、有害物の過剰な排気、及び他の望ま
しくない結果を引き起こす場合がある。
ー式燃料システムの例は、１９９３年３月９日グラッシ
ー等に与えられた米国特許第５，１９１，８６７号に示
されている。グラッシーの特許は、加圧した油圧アクチ
ュエーター流体の圧力を正確に制御する装置を開示して
いる。グラッシーの特許以前の装置は、油圧回路のある
構成部品の運転の変化のために、加圧した油圧アクチュ
エーター流体の所望の圧力を保持することができなかっ
た。例えば、これらの以前のシステムの油圧ポンプは、
普通エンジン速度に応じてポンプ効率の変化を示した。
グラッシーの特許は、加圧した油圧アクチュエーター流
体の圧力をより正確に制御する装置を開示している。し
かし、グラッシーの特許に開示されている装置も他の先
行技術のシステムもレール圧力の変動を測定しているも
のはない。これらが変動すると、個々のシリンダーに噴
射される燃料の量が燃料の望ましい量から外れることが
あり、性能の低下、有害物の過剰な排気、及び他の望ま
しくない結果を引き起こす場合がある。
【０００３】油圧アクチュエーター流体のレール圧力の
変動を測定することができる電子制御を開発し、それに
より燃料噴射をより正確に制御できるようにすることが
望まれる。
変動を測定することができる電子制御を開発し、それに
より燃料噴射をより正確に制御できるようにすることが
望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
の１つ又はそれ以上を解決することを目的とする。
の１つ又はそれ以上を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の１態様では、油
圧駆動電子制御ユニットインジェクター式燃料システム
が開示されている。そのシステムには、加圧した油圧ア
クチュエーター燃料源に接続された油圧駆動電子制御燃
料インジェクターが備えられている。センサーは油圧ア
クチュエーター流体と関連し、電子制御器に電気的に接
続されている。電子制御器は噴射信号を発生し、噴射信
号の関数としての各時点において油圧アクチュエーター
流体の圧力信号を入力する。本発明の他の態様では、噴
射信号を発生し、前記噴射信号を発するのに応答してア
クチュエーター流体を検知する段階を含む、油圧駆動電
子制御ユニットインジェクター式燃料システムの油圧ア
クチュエーター流体の圧力変動を検知する方法が開示さ
れる。本発明の他の態様、利点は図面及び特許請求の範
囲を参照し、発明の詳細な説明を読めば明らかになるで
あろう。
圧駆動電子制御ユニットインジェクター式燃料システム
が開示されている。そのシステムには、加圧した油圧ア
クチュエーター燃料源に接続された油圧駆動電子制御燃
料インジェクターが備えられている。センサーは油圧ア
クチュエーター流体と関連し、電子制御器に電気的に接
続されている。電子制御器は噴射信号を発生し、噴射信
号の関数としての各時点において油圧アクチュエーター
流体の圧力信号を入力する。本発明の他の態様では、噴
射信号を発生し、前記噴射信号を発するのに応答してア
クチュエーター流体を検知する段階を含む、油圧駆動電
子制御ユニットインジェクター式燃料システムの油圧ア
クチュエーター流体の圧力変動を検知する方法が開示さ
れる。本発明の他の態様、利点は図面及び特許請求の範
囲を参照し、発明の詳細な説明を読めば明らかになるで
あろう。
【０００６】
【実施例】本発明は、油圧駆動電子制御ユニットインジ
ェクター式燃料システムに使用する電子制御装置に関す
るものである。油圧駆動電子制御ユニットインジェクタ
ー式燃料システムは、当該技術分野で公知である。この
ような装置の１つの例は、１９９３年３月９日グラッシ
ー等に与えられた米国特許第５，１９１，８６７号に示
されている。その開示をここに参照として組み込む。発
明の詳細な説明、図面を通じて同じ参照番号は同じ部品
又は部分をさす。図１を参照すると、油圧駆動電子制御
ユニットインジェクター式燃料システムに使用する電子
制御装置１０が示されている。電子制御装置には電子制
御器１５が備えられ、好適な実施例ではマイクロ制御器
２０である。好適な実施例で使用されるマイクロ制御器
２０はモトローラマイクロ制御器、モデルｎｏ．６８Ｈ
Ｃ１１である。しかし、当業者はわかるように、本発明
には多くの好適な制御器を使用することができる。電子
制御装置１０には油圧駆動電子制御ユニットインジェク
ター２５ａ−ｆが設けられ、それぞれ電子コネクター３
０ａ−ｆにより制御器２０の出力に接続されている。図
１では、６気筒エンジン５５に電子制御装置１０を使用
する６つのユニットインジェクター２５ａ−ｆが図示さ
れている。しかし、本発明は６気筒エンジンに使用する
場合に限られない。反対に、シリンダーとユニットイン
ジェクター２５がどのような数のエンジンにでも使用で
きるよう変更することができる。個々のユニットインジ
ェクター２５ａ−ｆは、公知であるようにエンジンシリ
ンダーと組み合わされている。従って、好適な実施例を
８気筒で運転するように変更するには、エンジンにはこ
のようなインジェクター２５を合計で８つとするために
２つの追加のユニットインジェクター２５が必要であ
る。
ェクター式燃料システムに使用する電子制御装置に関す
るものである。油圧駆動電子制御ユニットインジェクタ
ー式燃料システムは、当該技術分野で公知である。この
ような装置の１つの例は、１９９３年３月９日グラッシ
ー等に与えられた米国特許第５，１９１，８６７号に示
されている。その開示をここに参照として組み込む。発
明の詳細な説明、図面を通じて同じ参照番号は同じ部品
又は部分をさす。図１を参照すると、油圧駆動電子制御
ユニットインジェクター式燃料システムに使用する電子
制御装置１０が示されている。電子制御装置には電子制
御器１５が備えられ、好適な実施例ではマイクロ制御器
２０である。好適な実施例で使用されるマイクロ制御器
２０はモトローラマイクロ制御器、モデルｎｏ．６８Ｈ
Ｃ１１である。しかし、当業者はわかるように、本発明
には多くの好適な制御器を使用することができる。電子
制御装置１０には油圧駆動電子制御ユニットインジェク
ター２５ａ−ｆが設けられ、それぞれ電子コネクター３
０ａ−ｆにより制御器２０の出力に接続されている。図
１では、６気筒エンジン５５に電子制御装置１０を使用
する６つのユニットインジェクター２５ａ−ｆが図示さ
れている。しかし、本発明は６気筒エンジンに使用する
場合に限られない。反対に、シリンダーとユニットイン
ジェクター２５がどのような数のエンジンにでも使用で
きるよう変更することができる。個々のユニットインジ
ェクター２５ａ−ｆは、公知であるようにエンジンシリ
ンダーと組み合わされている。従って、好適な実施例を
８気筒で運転するように変更するには、エンジンにはこ
のようなインジェクター２５を合計で８つとするために
２つの追加のユニットインジェクター２５が必要であ
る。
【０００７】ユニットインジェクター２５を開きエンジ
ンシリンダーに燃料を噴射するためには、油圧アクチュ
エーター流体には十分な圧力を供給することが要求され
る。好適な実施例では、油圧アクチュエーター流体は、
エンジン油を含み、エンジンオイルパン３５から油が供
給される。低圧油が低圧ポンプ４０によりオイルパンか
らフィルター４５を通って供給され、該フィルターはエ
ンジン油から不純物を濾過する。フィルター４５は高圧
固定吐出量供給ポンプ５０に接続され、該ポンプはエン
ジン５５に機械的に連接され、該エンジンにより駆動さ
れる。高圧の油圧アクチュエーター流体（好適な実施例
ではエンジン油）は、高圧供給ポンプ５０の吐出口６５
に結合された導管６０に入る。導管７０の一端は導管６
０に接続され、他端はインジェクター作動制御器７５に
接続されている。作動制御器７５と固定吐出量ポンプ５
０は別個の部品として示されている。しかし、１つで両
方の役割を果たす部品で簡単に置き換えることができ
る。このような部品は公知である。好適な実施例では、
インジェクター作動制御器７５は、インジェクター作動
制御弁７６に接続された固定吐出量ポンプ５０を備え
る。固定吐出量ポンプ５０とインジェクター作動制御弁
７６を、公知の他の装置で容易に置き換えることができ
る。例えば、このような装置の１つは可変圧力高吐出量
ポンプである。
ンシリンダーに燃料を噴射するためには、油圧アクチュ
エーター流体には十分な圧力を供給することが要求され
る。好適な実施例では、油圧アクチュエーター流体は、
エンジン油を含み、エンジンオイルパン３５から油が供
給される。低圧油が低圧ポンプ４０によりオイルパンか
らフィルター４５を通って供給され、該フィルターはエ
ンジン油から不純物を濾過する。フィルター４５は高圧
固定吐出量供給ポンプ５０に接続され、該ポンプはエン
ジン５５に機械的に連接され、該エンジンにより駆動さ
れる。高圧の油圧アクチュエーター流体（好適な実施例
ではエンジン油）は、高圧供給ポンプ５０の吐出口６５
に結合された導管６０に入る。導管７０の一端は導管６
０に接続され、他端はインジェクター作動制御器７５に
接続されている。作動制御器７５と固定吐出量ポンプ５
０は別個の部品として示されている。しかし、１つで両
方の役割を果たす部品で簡単に置き換えることができ
る。このような部品は公知である。好適な実施例では、
インジェクター作動制御器７５は、インジェクター作動
制御弁７６に接続された固定吐出量ポンプ５０を備え
る。固定吐出量ポンプ５０とインジェクター作動制御弁
７６を、公知の他の装置で容易に置き換えることができ
る。例えば、このような装置の１つは可変圧力高吐出量
ポンプである。
【０００８】好適な実施例では、制御弁７６と固定吐出
量ポンプ５０の組み合わせにより、マイクロ制御器２０
が導管７０、６０、９０内の油圧アクチュエーター流体
を望ましい圧力に保持できるようにする。インジェクタ
ー作動制御弁７６は、マイクロ制御器２０に電子コネク
ター８０により接続されている。インジェクター作動圧
力センサー９５が導管９０に取り付けられ、マイクロ制
御器２０に接続された電子コネクター１００に出力信号
を出す。マイクロ制御器２０は、圧力センサー９５のコ
ネクター１００の出力信号をサンプリングすることで、
導管９０内の油圧アクチュエーター流体の圧力を幾分か
閉ループ制御に保持する。マイクロ制御器２０は、エン
ジン速度、望ましい燃料噴射量、他のエンジンの変数の
関数としての油圧アクチュエーターの圧力を計算する。
特定の好適な油圧アクチュエーターの圧力を計算するこ
とは、本発明の範囲を超えるのでこれ以上詳述しない。
好適な実施例では、望ましい油圧アクチュエーターの圧
力は５ＭＰａと２３ＭＰａの間であるが、他の圧力でも
よい。ユニットインジェクター２５ａ−ｆに供給する導
管９０内の油圧アクチュエーターの圧力は、マイクロ制
御器２０からコネクター８０を通って制御弁７６へ送ら
れる信号の関数である。上述したように、マイクロ制御
器が油圧アクチュエーターの圧力の閉ループ制御を行
う。従って、公知のように、マイクロ制御器２０からコ
ネクター８０を通ってインジェクター作動制御弁７６へ
送られる信号は、マイクロ制御器２０により計算される
望ましい油圧アクチュエーターの圧力と圧力センサー９
５からコネクター１００を通ってくるフィードバック信
号との差の関数である差信号である。圧力センサーは油
圧アクチュエーターの圧力を制御するループを閉じるた
め使用されるので、マイクロ制御器２０による圧力セン
サー９５のサンプリングが、油圧アクチュエーターの圧
力の変動の結果生じるサンプリングエラーを減少させる
ことが重要である。これらのサンプリングエラーにより
間違った差信号を発生することになり、マイクロ制御器
２０が望ましい油圧アクチュエーターの圧力を保持でき
ず、エンジンシリンダーに送られる燃料を制御すること
ができなくなる場合がある。後に詳述するが、本発明は
このようなエラーを減少させる。
量ポンプ５０の組み合わせにより、マイクロ制御器２０
が導管７０、６０、９０内の油圧アクチュエーター流体
を望ましい圧力に保持できるようにする。インジェクタ
ー作動制御弁７６は、マイクロ制御器２０に電子コネク
ター８０により接続されている。インジェクター作動圧
力センサー９５が導管９０に取り付けられ、マイクロ制
御器２０に接続された電子コネクター１００に出力信号
を出す。マイクロ制御器２０は、圧力センサー９５のコ
ネクター１００の出力信号をサンプリングすることで、
導管９０内の油圧アクチュエーター流体の圧力を幾分か
閉ループ制御に保持する。マイクロ制御器２０は、エン
ジン速度、望ましい燃料噴射量、他のエンジンの変数の
関数としての油圧アクチュエーターの圧力を計算する。
特定の好適な油圧アクチュエーターの圧力を計算するこ
とは、本発明の範囲を超えるのでこれ以上詳述しない。
好適な実施例では、望ましい油圧アクチュエーターの圧
力は５ＭＰａと２３ＭＰａの間であるが、他の圧力でも
よい。ユニットインジェクター２５ａ−ｆに供給する導
管９０内の油圧アクチュエーターの圧力は、マイクロ制
御器２０からコネクター８０を通って制御弁７６へ送ら
れる信号の関数である。上述したように、マイクロ制御
器が油圧アクチュエーターの圧力の閉ループ制御を行
う。従って、公知のように、マイクロ制御器２０からコ
ネクター８０を通ってインジェクター作動制御弁７６へ
送られる信号は、マイクロ制御器２０により計算される
望ましい油圧アクチュエーターの圧力と圧力センサー９
５からコネクター１００を通ってくるフィードバック信
号との差の関数である差信号である。圧力センサーは油
圧アクチュエーターの圧力を制御するループを閉じるた
め使用されるので、マイクロ制御器２０による圧力セン
サー９５のサンプリングが、油圧アクチュエーターの圧
力の変動の結果生じるサンプリングエラーを減少させる
ことが重要である。これらのサンプリングエラーにより
間違った差信号を発生することになり、マイクロ制御器
２０が望ましい油圧アクチュエーターの圧力を保持でき
ず、エンジンシリンダーに送られる燃料を制御すること
ができなくなる場合がある。後に詳述するが、本発明は
このようなエラーを減少させる。
【０００９】逆止弁８５が導管６０、９０に接続されて
いる。インジェクター作動圧力センサー９５が導管９０
と組み合わされ、マイクロ制御器２０に接続された電子
コネクター１００に出力信号を出す。マイクロ制御器２
０はまた、エンジン運転の変数を表す他のセンサー信号
１０５を受け取る。例えば、本発明の好適な実施例で
は、エンジンと組み合わされたカムシャフト速度／タイ
ミングセンサー５６からのカムシャフト速度／タイミン
グ信号１１０がマイクロ制御器２０の入力となってい
る。また、冷却液温度センサーから冷却液温度信号１１
５、ブースト圧力センサーからブースト圧力１２０、大
気圧力センサーから大気圧力１２５のような信号がマイ
クロ制御器２０の入力として供給される。これらの信号
のためのセンサーは図１に示されていない。しかし、こ
のようなセンサーをエンジンと組み合わせて使用するこ
とは公知である。当業者は、本発明を使ってエンジンに
このようなセンサーを容易に使用することができるであ
ろう。グラッシーの特許により詳細に説明されているよ
うに、ユニットインジェクター２５ａ−ｆにより特定の
エンジンシリンダーに噴射される燃料の量は、マイクロ
制御器２０により個々の電子コネクター３０ａ−ｆを通
ってインジェクター２５へ送られる個々のドライバー信
号と、導管９０内の油圧アクチュエーター流体の圧力の
関数である。
いる。インジェクター作動圧力センサー９５が導管９０
と組み合わされ、マイクロ制御器２０に接続された電子
コネクター１００に出力信号を出す。マイクロ制御器２
０はまた、エンジン運転の変数を表す他のセンサー信号
１０５を受け取る。例えば、本発明の好適な実施例で
は、エンジンと組み合わされたカムシャフト速度／タイ
ミングセンサー５６からのカムシャフト速度／タイミン
グ信号１１０がマイクロ制御器２０の入力となってい
る。また、冷却液温度センサーから冷却液温度信号１１
５、ブースト圧力センサーからブースト圧力１２０、大
気圧力センサーから大気圧力１２５のような信号がマイ
クロ制御器２０の入力として供給される。これらの信号
のためのセンサーは図１に示されていない。しかし、こ
のようなセンサーをエンジンと組み合わせて使用するこ
とは公知である。当業者は、本発明を使ってエンジンに
このようなセンサーを容易に使用することができるであ
ろう。グラッシーの特許により詳細に説明されているよ
うに、ユニットインジェクター２５ａ−ｆにより特定の
エンジンシリンダーに噴射される燃料の量は、マイクロ
制御器２０により個々の電子コネクター３０ａ−ｆを通
ってインジェクター２５へ送られる個々のドライバー信
号と、導管９０内の油圧アクチュエーター流体の圧力の
関数である。
【００１０】例えば、マイクロ制御器２０は一般的に
は、エンジン速度１１０、ブースト圧力１２０、その他
の当業者に公知の信号を含むある検知された変数に従っ
て、特定のエンジンシリンダーに噴射するのに必要な燃
料の量を計算する。このような計算は、発明を利用する
特定のエンジンに固有であり、当業者には公知である。
本発明は送る燃料の量を計算することに関するものでは
なく、制御器２０が導管９０内の油圧アクチュエーター
流体圧力の正確な測定値を受け取ることを保証すること
に関するもので、これによりユニットインジェクター２
５が要求される量の燃料を送るようにするのに必要なド
ライバー信号を正確に計算できるようにする。従って、
要求される燃料の量を決めることに関する特定の計算に
ついてはこれ以上述べない。要求される燃料の量に対応
する要求されるユニットインジェクタードライバー信号
を計算するためには、マイクロ制御器２０は導管９０内
の油圧アクチュエーター流体の圧力を測定しなければな
らない。従来の油圧駆動電子制御ユニットインジェクタ
ー燃料システムでは、マイクロ制御器２０は、油圧アク
チュエーター圧力の過渡的な変動を除去しようとしてフ
ィルターを通した又は平均の圧力信号を測定した。しか
し、経験的にはこれらの過渡的な変動が時として重要な
影響を及ぼす。これらの従来技術のシステムでは、マイ
クロ制御器２０は、検知した平均のインジェクター作動
圧力に基づいて噴射信号を出すが、実際は過渡的な変動
ゆえに実際のインジェクター作動圧力はその値より大き
いか小さい。実際の圧力は検知された圧力と異なるの
で、このようなシステムの計算した噴射信号は正しくな
く、シリンダーに噴射するように計算された燃料の望ま
しい量より多くなったり少なくなったりする。
は、エンジン速度１１０、ブースト圧力１２０、その他
の当業者に公知の信号を含むある検知された変数に従っ
て、特定のエンジンシリンダーに噴射するのに必要な燃
料の量を計算する。このような計算は、発明を利用する
特定のエンジンに固有であり、当業者には公知である。
本発明は送る燃料の量を計算することに関するものでは
なく、制御器２０が導管９０内の油圧アクチュエーター
流体圧力の正確な測定値を受け取ることを保証すること
に関するもので、これによりユニットインジェクター２
５が要求される量の燃料を送るようにするのに必要なド
ライバー信号を正確に計算できるようにする。従って、
要求される燃料の量を決めることに関する特定の計算に
ついてはこれ以上述べない。要求される燃料の量に対応
する要求されるユニットインジェクタードライバー信号
を計算するためには、マイクロ制御器２０は導管９０内
の油圧アクチュエーター流体の圧力を測定しなければな
らない。従来の油圧駆動電子制御ユニットインジェクタ
ー燃料システムでは、マイクロ制御器２０は、油圧アク
チュエーター圧力の過渡的な変動を除去しようとしてフ
ィルターを通した又は平均の圧力信号を測定した。しか
し、経験的にはこれらの過渡的な変動が時として重要な
影響を及ぼす。これらの従来技術のシステムでは、マイ
クロ制御器２０は、検知した平均のインジェクター作動
圧力に基づいて噴射信号を出すが、実際は過渡的な変動
ゆえに実際のインジェクター作動圧力はその値より大き
いか小さい。実際の圧力は検知された圧力と異なるの
で、このようなシステムの計算した噴射信号は正しくな
く、シリンダーに噴射するように計算された燃料の望ま
しい量より多くなったり少なくなったりする。
【００１１】試験によれば、過渡的な圧力波動が導管９
０で発生し、その圧力波動の周期はエンジン速度の関数
であることが判明した。より詳しくは、過渡的な圧力波
動は、個々のユニットインジェクター２５ａ−ｆの点火
により起こることが分かった。従って、圧力波動の周波
数は個々のユニットインジェクター２５が開く速度の関
数である。図では、６気筒４サイクルエンジンが示され
ている。このようなエンジン５５では個々のエンジンの
回転の間に３つのインジェクター２５が開閉する。それ
ゆえ、過渡的な圧力波動の周波数はエンジン速度の３倍
である。例えば、６気筒エンジンが１８００ＲＰＭ（３
０ｒｅｖ／ｓ）で回転していると、過渡的な圧力波動の
周波数はほぼ９０Ｈｚである。同様に、８気筒４サイク
ルエンジンでは、個々のエンジンの回転の間に４つのイ
ンジェクター２５が開閉する。それゆえ、過渡的な圧力
波動の周波数はエンジン速度の約４倍である。好適な実
施例は４サイクルエンジンについて述べられているが、
当業者は本発明を２サイクルエンジンに使用する場合に
容易に置き換えることができる。当業者には公知である
ように、６気筒２サイクルエンジンではエンジンの回転
の間に６つ全てのインジェクターが開閉する。従って、
圧力波動の周波数はそのエンジン速度の６倍である。
０で発生し、その圧力波動の周期はエンジン速度の関数
であることが判明した。より詳しくは、過渡的な圧力波
動は、個々のユニットインジェクター２５ａ−ｆの点火
により起こることが分かった。従って、圧力波動の周波
数は個々のユニットインジェクター２５が開く速度の関
数である。図では、６気筒４サイクルエンジンが示され
ている。このようなエンジン５５では個々のエンジンの
回転の間に３つのインジェクター２５が開閉する。それ
ゆえ、過渡的な圧力波動の周波数はエンジン速度の３倍
である。例えば、６気筒エンジンが１８００ＲＰＭ（３
０ｒｅｖ／ｓ）で回転していると、過渡的な圧力波動の
周波数はほぼ９０Ｈｚである。同様に、８気筒４サイク
ルエンジンでは、個々のエンジンの回転の間に４つのイ
ンジェクター２５が開閉する。それゆえ、過渡的な圧力
波動の周波数はエンジン速度の約４倍である。好適な実
施例は４サイクルエンジンについて述べられているが、
当業者は本発明を２サイクルエンジンに使用する場合に
容易に置き換えることができる。当業者には公知である
ように、６気筒２サイクルエンジンではエンジンの回転
の間に６つ全てのインジェクターが開閉する。従って、
圧力波動の周波数はそのエンジン速度の６倍である。
【００１２】公知のように、その信号を再現するために
信号をサンプリングしなければならない理論上の最低周
波数は、信号のナイキスト周波数により決まる。理論上
は、その信号を再現するためには信号の周波数の２倍サ
ンプリングする必要がある。しかし、実際にはその信号
を適度に再現するためには、サンプリングする周波数は
サンプリングされる信号の周波数の少なくとも４倍か５
倍なければならない。しかし、マイクロ制御器２０はイ
ンジェクター作動センサー９５を繰り返し測定する以外
の仕事もしなければならないため、過渡的な圧力波動を
適度に再現するのに十分な速さでインジェクター作動信
号をサンプリングすることができないことがしばしばあ
る。図２は、エンジン５５がほぼ２６００ＲＰＭで運転
し、インジェクター作動制御弁７６に約１６ＭＰａの油
圧アクチュエーター流体の確立された定常状態圧力がか
かっているときの導管９０内で発生する過渡的な圧力波
動１５１を示す。図から分かるように、過渡的な圧力波
動１５１は周期的である。上述したように、油圧アクチ
ュエーター圧力の変動は個々のユニットインジェクター
２５ａ−ｆの点火により起こる。従って、波動の周波数
はユニットインジェクター２５ａ−ｆの点火の関数であ
り、これはエンジン速度の関数である。
信号をサンプリングしなければならない理論上の最低周
波数は、信号のナイキスト周波数により決まる。理論上
は、その信号を再現するためには信号の周波数の２倍サ
ンプリングする必要がある。しかし、実際にはその信号
を適度に再現するためには、サンプリングする周波数は
サンプリングされる信号の周波数の少なくとも４倍か５
倍なければならない。しかし、マイクロ制御器２０はイ
ンジェクター作動センサー９５を繰り返し測定する以外
の仕事もしなければならないため、過渡的な圧力波動を
適度に再現するのに十分な速さでインジェクター作動信
号をサンプリングすることができないことがしばしばあ
る。図２は、エンジン５５がほぼ２６００ＲＰＭで運転
し、インジェクター作動制御弁７６に約１６ＭＰａの油
圧アクチュエーター流体の確立された定常状態圧力がか
かっているときの導管９０内で発生する過渡的な圧力波
動１５１を示す。図から分かるように、過渡的な圧力波
動１５１は周期的である。上述したように、油圧アクチ
ュエーター圧力の変動は個々のユニットインジェクター
２５ａ−ｆの点火により起こる。従って、波動の周波数
はユニットインジェクター２５ａ−ｆの点火の関数であ
り、これはエンジン速度の関数である。
【００１３】本発明の好適な実施例では、マイクロ制御
器２０は、時点１５５でインジェクター作動センサー９
５をサンプリングする。これらの時点１５５は、マイク
ロ制御器２０が対応するコネクター３０ａ−ｆを通って
特定のユニットインジェクター２５ａ−ｆへドライバー
信号の送信を開始する時に対応する。このように、マイ
クロ制御器２０は、インジェクター作動圧力センサー９
５を周期的に過渡的な圧力波動１５１の各サイクルの同
じ時点で読む。図２に示すように、過渡的な圧力波動１
５１は各サイクルのピーク１５５で測定される。噴射サ
イクルの残りの間圧力はピーク１５５より減少するが、
減少は図２に示す曲線から予想することができる。噴射
サイクルの間の導管９０内の油圧アクチュエーターの圧
力を予想することができるので、マイクロ制御器２０
は、ユニットインジェクター２５を作動させなければな
らない時間周期を正確に計算することができる。マイク
ロ制御器２０は、それから個々のコネクター３０を通っ
て特定のユニットインジェクター２５へドライバー信号
を送信し、これによりユニットインジェクター２５が要
求される時間で作動するようにする。図３は本発明のイ
ンジェクター作動のサンプリングを行うのに要する信号
の全体のタイミング線図を示す。タイミング線図は本発
明によるサンプリングを行うのに必要な信号の十分で完
全な説明を示す。これらの信号はマイクロ制御器２０に
組み込まれた好適なソフトウェアにより容易に発生する
ことができる。このようなタイミング線図からこのよう
なソフトウェアを作ることは、公知であり当業者には容
易である。
器２０は、時点１５５でインジェクター作動センサー９
５をサンプリングする。これらの時点１５５は、マイク
ロ制御器２０が対応するコネクター３０ａ−ｆを通って
特定のユニットインジェクター２５ａ−ｆへドライバー
信号の送信を開始する時に対応する。このように、マイ
クロ制御器２０は、インジェクター作動圧力センサー９
５を周期的に過渡的な圧力波動１５１の各サイクルの同
じ時点で読む。図２に示すように、過渡的な圧力波動１
５１は各サイクルのピーク１５５で測定される。噴射サ
イクルの残りの間圧力はピーク１５５より減少するが、
減少は図２に示す曲線から予想することができる。噴射
サイクルの間の導管９０内の油圧アクチュエーターの圧
力を予想することができるので、マイクロ制御器２０
は、ユニットインジェクター２５を作動させなければな
らない時間周期を正確に計算することができる。マイク
ロ制御器２０は、それから個々のコネクター３０を通っ
て特定のユニットインジェクター２５へドライバー信号
を送信し、これによりユニットインジェクター２５が要
求される時間で作動するようにする。図３は本発明のイ
ンジェクター作動のサンプリングを行うのに要する信号
の全体のタイミング線図を示す。タイミング線図は本発
明によるサンプリングを行うのに必要な信号の十分で完
全な説明を示す。これらの信号はマイクロ制御器２０に
組み込まれた好適なソフトウェアにより容易に発生する
ことができる。このようなタイミング線図からこのよう
なソフトウェアを作ることは、公知であり当業者には容
易である。
【００１４】図３を参照すると、カムシャフト速度／タ
イミング信号１１０はカムシャフト速度／タイミングセ
ンサー５６により発生される。カムシャフト速度／タイ
ミング信号１１０の参照点１１２に基づいて、マイクロ
制御器２０は対応するピストンがその行程の上死点１１
３に来る時間を計算する。図示するように、好適な実施
例における参照点１１２はカムシャフト速度／タイミン
グ信号１１０の上昇端１１１である。マイクロ制御器２
０は燃料がシリンダーに噴射し始めるべき噴射時間の始
点１１７を計算する。マイクロ制御器２０はコネクター
３０を通ってユニットインジェクター２５にドライバー
信号１１６を出す。図から分かるように、ドライバー信
号１１６は特定のユニットインジェクター２５に、噴射
時間の始点１１７前に所定の時間長さで出される。これ
は、ドライバー信号１１６をユニットインジェクター２
５に出すのとユニットインジェクター２５の燃料噴射時
間の始点１１７との間に遅れがあるからである。初めに
ユニットインジェクター２５を開くにはインジェクター
２５を開いた位置に保持するより大きな電流量を要す
る。従って、ドライバー信号１１６には２つの段１１８
ａ，ｂがある。第１段１１８ａは初めにユニットインジ
ェクター２５を開くのに必要な高レベル電流を表す。第
２段１１８ｂはインジェクター２５を開いた位置に保持
するのに必要な電流を表す。図示するように、噴射時間
の始点１１７はドライバー信号１１６の電流が第２段１
１８ｂのレベルに減少する時と一致する。この図は噴射
の始点１１７時間を例示したものにすぎない。噴射の始
点１１７はドライバー信号１１６の電流が減少するのに
よらず、油圧作動圧力の関数である。それゆえ、噴射の
始点１１７はドライバー信号１１６の電流が減少する前
又は後に起こりえる。
イミング信号１１０はカムシャフト速度／タイミングセ
ンサー５６により発生される。カムシャフト速度／タイ
ミング信号１１０の参照点１１２に基づいて、マイクロ
制御器２０は対応するピストンがその行程の上死点１１
３に来る時間を計算する。図示するように、好適な実施
例における参照点１１２はカムシャフト速度／タイミン
グ信号１１０の上昇端１１１である。マイクロ制御器２
０は燃料がシリンダーに噴射し始めるべき噴射時間の始
点１１７を計算する。マイクロ制御器２０はコネクター
３０を通ってユニットインジェクター２５にドライバー
信号１１６を出す。図から分かるように、ドライバー信
号１１６は特定のユニットインジェクター２５に、噴射
時間の始点１１７前に所定の時間長さで出される。これ
は、ドライバー信号１１６をユニットインジェクター２
５に出すのとユニットインジェクター２５の燃料噴射時
間の始点１１７との間に遅れがあるからである。初めに
ユニットインジェクター２５を開くにはインジェクター
２５を開いた位置に保持するより大きな電流量を要す
る。従って、ドライバー信号１１６には２つの段１１８
ａ，ｂがある。第１段１１８ａは初めにユニットインジ
ェクター２５を開くのに必要な高レベル電流を表す。第
２段１１８ｂはインジェクター２５を開いた位置に保持
するのに必要な電流を表す。図示するように、噴射時間
の始点１１７はドライバー信号１１６の電流が第２段１
１８ｂのレベルに減少する時と一致する。この図は噴射
の始点１１７時間を例示したものにすぎない。噴射の始
点１１７はドライバー信号１１６の電流が減少するのに
よらず、油圧作動圧力の関数である。それゆえ、噴射の
始点１１７はドライバー信号１１６の電流が減少する前
又は後に起こりえる。
【００１５】図３に示すように、マイクロ制御器２０は
インジェクター作動圧力センサー９５を時点１１９で検
知し、これはドライバー信号１１６をユニットインジェ
クター２５へ送り始めるのとほぼ同時である。インジェ
クター作動圧力センサー９５を検知した後、マイクロ制
御器２０は検知した油圧アクチュエーター圧力に基づ
き、噴射持続時間を再計算する。上述したように、過渡
的な圧力波動は個々のユニットインジェクター２５の点
火により起こる。油圧アクチュエーター流体圧力を個々
のドライバー信号１１６の始点の近くで測定することに
より、マイクロ制御器２０は過渡的な圧力波動とほぼ同
じ周波数でサンプリングすることを保証する。マイクロ
制御器２０が過渡的な圧力波動と同じ周波数でサンプリ
ングするので、個々のサイクルのほぼ同じ時点で測定す
ることになる。マイクロ制御器２０がドライバー信号１
１６を出す時にサンプリングすることで、サンプリング
された値は図２に示すように過渡的な圧力波動のピーク
１５５に近くなる。
インジェクター作動圧力センサー９５を時点１１９で検
知し、これはドライバー信号１１６をユニットインジェ
クター２５へ送り始めるのとほぼ同時である。インジェ
クター作動圧力センサー９５を検知した後、マイクロ制
御器２０は検知した油圧アクチュエーター圧力に基づ
き、噴射持続時間を再計算する。上述したように、過渡
的な圧力波動は個々のユニットインジェクター２５の点
火により起こる。油圧アクチュエーター流体圧力を個々
のドライバー信号１１６の始点の近くで測定することに
より、マイクロ制御器２０は過渡的な圧力波動とほぼ同
じ周波数でサンプリングすることを保証する。マイクロ
制御器２０が過渡的な圧力波動と同じ周波数でサンプリ
ングするので、個々のサイクルのほぼ同じ時点で測定す
ることになる。マイクロ制御器２０がドライバー信号１
１６を出す時にサンプリングすることで、サンプリング
された値は図２に示すように過渡的な圧力波動のピーク
１５５に近くなる。
【００１６】
【発明の効果】油圧アクチュエーター流体の測定された
圧力と噴射サイクルの持続の間の実際の圧力の減少を予
想し、マイクロ制御器２０がドライバー信号１１６の持
続時間を計算することで考慮に入れることができる。こ
のように、本発明はかなり速い速度でサンプリングする
装置の結果に近づけることができる。多くの装置のマイ
クロ制御器２０は過渡的な信号を正確に再現できるよう
に速くサンプリングする能力を持っていない。本発明
は、ユニットインジェクター２５が点火される間隔に基
づき、規則的な間隔で圧力をサンプリングし、サンプリ
ングする速度を増加することなく実際の油圧アクチュエ
ーター圧力を正確に近似することができる。
圧力と噴射サイクルの持続の間の実際の圧力の減少を予
想し、マイクロ制御器２０がドライバー信号１１６の持
続時間を計算することで考慮に入れることができる。こ
のように、本発明はかなり速い速度でサンプリングする
装置の結果に近づけることができる。多くの装置のマイ
クロ制御器２０は過渡的な信号を正確に再現できるよう
に速くサンプリングする能力を持っていない。本発明
は、ユニットインジェクター２５が点火される間隔に基
づき、規則的な間隔で圧力をサンプリングし、サンプリ
ングする速度を増加することなく実際の油圧アクチュエ
ーター圧力を正確に近似することができる。
【図１】本発明の制御装置の好適な実施例のブロック線
図である。
図である。
【図２】本発明の制御装置の好適な実施例におけるレー
ル圧力の例である。
ル圧力の例である。
【図３】本発明の電子制御の好適な実施例における発生
した信号のタイミング線図である。
した信号のタイミング線図である。
１０・・電子制御装置
１５・・電子制御器
２０・・マイクロ制御器
２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ・・ユニットインジェクタ
ー ３０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ・・電子コネクター ３５・・エンジンオイルパン ４０・・低圧ポンプ ４５・・フィルター ５０・・固定吐出量ポンプ ５５・・エンジン ６０・・導管 ６５・・吐出口 ７０・・導管 ７５・・作動制御器 ７６・・制御弁 ８０・・電子コネクター ８５・・逆止弁 ９０・・導管 ９５・・圧力センサー １００・・電子コネクター １０５・・センサー信号 １１０・・カムシャフト速度／タイミング信号 １１１・・上昇端 １１２・・参照点 １１３・・行程 １１５・・冷却液温度 １１６・・ドライバー信号 １１７・・燃料噴射の始点 １１８ａ，ｂ・・段 １１９・・時点 １２０・・ブースト圧力信号 １２５・・大気圧力 １５１・・過渡的な圧力波動 １５５・・ピーク
ー ３０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ・・電子コネクター ３５・・エンジンオイルパン ４０・・低圧ポンプ ４５・・フィルター ５０・・固定吐出量ポンプ ５５・・エンジン ６０・・導管 ６５・・吐出口 ７０・・導管 ７５・・作動制御器 ７６・・制御弁 ８０・・電子コネクター ８５・・逆止弁 ９０・・導管 ９５・・圧力センサー １００・・電子コネクター １０５・・センサー信号 １１０・・カムシャフト速度／タイミング信号 １１１・・上昇端 １１２・・参照点 １１３・・行程 １１５・・冷却液温度 １１６・・ドライバー信号 １１７・・燃料噴射の始点 １１８ａ，ｂ・・段 １１９・・時点 １２０・・ブースト圧力信号 １２５・・大気圧力 １５１・・過渡的な圧力波動 １５５・・ピーク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 マーク イー レッティグ
アメリカ合衆国 イリノイ州 61615
ピオーリア ウェスト クレイトン テ
ラス 4104
(72)発明者 マーク ジェイ ヒルバート
アメリカ合衆国 イリノイ州 61615
ピオーリア ノース フロストウッド
パークウェイ 6831
(56)参考文献 特開 平１−273868（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02M 47/00
F02M 57/02 320
Claims (20)
- 【請求項１】 油圧駆動電子制御ユニットインジェクタ
ー式燃料システムにおいて、 油圧駆動電子制御燃料インジェクター、 前記油圧駆動電子制御燃料インジェクターに接続された
加圧した油圧アクチュエーター流体、 前記油圧駆動電子制御燃料インジェクターに電気的に接
続された電子制御器、 前記加圧した油圧アクチュエーター流体と関連し、前記
電子制御器に接続された第１センサー、及び、 エンジンの変数と関連し、前記電子制御器に接続された
第２センサー、を備え、 前記電子制御器が前記エンジンの変数の検知した状態に
応答して噴射信号を発生し、 前記加圧した油圧アクチュエーター流体と関連する前記
第１センサーが圧力信号を発生し、 前記電子制御器が噴射信号を発生する時の関数として、
前記電子制御器が前記圧力信号を入力することを特徴と
するシステム。 - 【請求項２】 前記電子制御器に接続されたインジェク
ター作動制御器を備えることを特徴とする請求項１記載
の油圧駆動電子制御ユニットインジェクター式燃料シス
テム。 - 【請求項３】 前記電子制御器が噴射信号を発生するの
とほぼ同時に前記圧力信号を入力することを特徴とする
請求項２記載の油圧駆動電子制御ユニットインジェクタ
ー式燃料システム。 - 【請求項４】 前記電子制御器が噴射信号を発生した
後、前記圧力信号を入力することを特徴とする請求項２
記載の油圧駆動電子制御ユニットインジェクター式燃料
システム。 - 【請求項５】 前記電子制御器が各噴射信号を発生した
後、前記圧力信号を入力することを特徴とする請求項２
記載の油圧駆動電子制御ユニットインジェクター式燃料
システム。 - 【請求項６】 前記エンジンの変数は、カムシャフト速
度／タイミング、エンジンクランクシャフト位置、エン
ジン冷却液温度、エンジン排気の背圧、吸気マニホール
ド圧力、燃料スロットル位置からなる群から選択される
ことを特徴とする請求項２記載の油圧駆動電子制御ユニ
ットインジェクター式燃料システム。 - 【請求項７】 前記エンジンの変数は、カムシャフト速
度／タイミング信号を含むことを特徴とする請求項２記
載の油圧駆動電子制御ユニットインジェクター式燃料シ
ステム。 - 【請求項８】 前記エンジンの変数は、カムシャフト速
度／タイミング信号を含むことを特徴とする請求項３記
載の油圧駆動電子制御ユニットインジェクター式燃料シ
ステム。 - 【請求項９】 前記エンジンの変数は、エンジンのクラ
ンクシャフト位置信号を含むことを特徴とする請求項２
記載の油圧駆動電子制御ユニットインジェクター式燃料
システム。 - 【請求項１０】 前記エンジンの変数は、エンジンのク
ランクシャフト位置信号を含むことを特徴とする請求項
３記載の油圧駆動電子制御ユニットインジェクター式燃
料システム。 - 【請求項１１】 油圧駆動電子制御ユニットインジェク
ター式燃料システムの加圧した油圧アクチュエーター流
体の圧力の変動を検知する方法において、 油圧駆動ユニットインジェクターに噴射信号を出し、 前記噴射信号を出すのに応答して、油圧アクチュエータ
ー流体圧力を検知する段階からなることを特徴とする方
法。 - 【請求項１２】 エンジンの変数を検知し、前記エンジ
ンの変数の所定の状態に応答して前記噴射信号を出す段
階を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。 - 【請求項１３】 前記検知する段階は、前記噴射信号を
出す前記段階とほぼ同時に行われることを特徴とする請
求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 前記検知する段階は、前記噴射信号を
出す前記段階の後に行われることを特徴とする請求項１
２記載の方法。 - 【請求項１５】 エンジンの変数を検知する前記段階
は、カムシャフト速度／タイミングセンサーを検知する
ことを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。 - 【請求項１６】 エンジンの変数を検知する前記段階
は、エンジンクランクシャフト位置センサーを検知する
ことを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。 - 【請求項１７】 油圧駆動電子制御ユニットインジェク
ター式燃料システムの加圧した油圧流体の圧力の変動を
検知する方法において、 エンジンの変数を検知し、 エンジンの変数を検知する前記段階の関数として噴射信
号を出し、 噴射信号を出す前記段階の関数である時に油圧アクチュ
エーター流体の圧力を検知する段階からなる方法。 - 【請求項１８】 エンジンの変数を検知する前記段階
は、カムシャフト速度／タイミングセンサーを検知する
ことを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 エンジンの変数を検知する前記段階
は、エンジンクランクシャフト位置センサーを検知する
ことを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。 - 【請求項２０】 油圧アクチュエーター流体の圧力を検
知する前記段階は、噴射信号を出す前記段階とほぼ同時
に行われることを特徴とする請求項１７記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/078,525 US5564391A (en) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | Electronic control for a hydraulic-actuator unit injector fuel system and method for operating same |
| US08/078525 | 1993-06-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0712027A JPH0712027A (ja) | 1995-01-17 |
| JP3510325B2 true JP3510325B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=22144581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13018694A Expired - Fee Related JP3510325B2 (ja) | 1993-06-16 | 1994-06-13 | ユニットインジェクター式燃料システム用電子制御装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5564391A (ja) |
| JP (1) | JP3510325B2 (ja) |
| DE (1) | DE4421106B4 (ja) |
| GB (1) | GB2279157B (ja) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5634448A (en) | 1994-05-31 | 1997-06-03 | Caterpillar Inc. | Method and structure for controlling an apparatus, such as a fuel injector, using electronic trimming |
| US5447138A (en) * | 1994-07-29 | 1995-09-05 | Caterpillar, Inc. | Method for controlling a hydraulically-actuated fuel injections system to start an engine |
| US5711273A (en) * | 1995-08-31 | 1998-01-27 | Caterpillar Inc. | Method for controlling the operation of a driver circuit in response to an electrical fault condition |
| JP3834918B2 (ja) * | 1997-03-04 | 2006-10-18 | いすゞ自動車株式会社 | エンジンの燃料噴射方法及びその装置 |
| US5868116A (en) * | 1997-05-29 | 1999-02-09 | Caterpillar Inc. | White smoke reduction apparatus and method |
| US6009857A (en) * | 1997-05-29 | 2000-01-04 | Caterpillar Inc. | Compression ignition cylinder cutout system for reducing white smoke |
| DE19726756C2 (de) * | 1997-06-24 | 2002-03-07 | Bosch Gmbh Robert | System zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
| US5839412A (en) * | 1997-11-25 | 1998-11-24 | Caterpillar Inc. | Method for electronic fuel injector operation |
| US6026780A (en) * | 1997-12-18 | 2000-02-22 | Caterpillar Inc. | Method for controlled transition between use of different injection waveform types in a hydraulically-actuated electronically-controlled fuel injection system |
| US5893347A (en) * | 1997-12-18 | 1999-04-13 | Caterpillar Inc. | Method for delivering a small quantity of fuel with a hydraulically-actuated injector during split injection |
| US6102004A (en) * | 1997-12-19 | 2000-08-15 | Caterpillar, Inc. | Electronic control for a hydraulically activated, electronically controlled injector fuel system and method for operating same |
| US6082331A (en) * | 1997-12-19 | 2000-07-04 | Caterpillar Inc. | Electronic control and method for consistently controlling the amount of fuel injected by a hydraulically activated, electronically controlled injector fuel system to an engine |
| US6014956A (en) | 1997-12-22 | 2000-01-18 | Caterpillar Inc. | Electronic control for a hydraulically activated, electronically controlled injector fuel system and method for operating same |
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