JPH0331549A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｌ胛匹旦珀 ［産業上の利用分野］ 本発明（友　例えばディーゼルエンジン用燃料噴射ポン
プの燃料調節部材を電気的に調節して燃料量を最適に制
御する燃料噴射制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従夾　この種の燃料噴射制御装置の一例として特公昭５
９−５１６６３号公報に示されるごとく燃料調節部材の
実際の作動量を検出するセンサを設け、このセンサから
の実位置信号をフィードバックして生成された制御信号
に応じ燃料調節部材を目標位置に制御すると共１：、フ
ィードバック制御系の制御ゲインを運転状態に応じて（
特にアイドル時と走行時）切換える装置が知られている
。

また、運転状態に応じて制御ゲインを変更する装置１上
　このイ包　　特開昭５９−１６００５６号公報や特開
昭５９−１５５５３９号公報に開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、燃料調節部材の作動特性（友　前述した
運転状態の変化の他にも経時変化　温度変イＬ、渭滑油
（エンジンオイル）の種類瓢　さまざまな使用条件に応
じ多様に変化するものである。

即ち、例えばより潤滑油の粘性が減少したような場合や
、経時変化により燃料調節部材の摺動摩擦抵抗が小さく
なった場合、燃料調節部材が過敏に作動してハンチング
（異常発振）が生じ、また逆に油の粘性が増大したよう
な場合１友　燃料調節部材の応答性が悪くなり、運転性
が悪化した　このような燃料調節部材の経時変化あるい
（友　温度変（？、　　オイル交換による潤滑油の種類
や粘性の変化機　多種多様な使用条件変化に対応させて
制御ゲインを得るために（上　温度センサ等各種センサ
が必要になるし、たとえこれらのセンサを備えたとして
も、経時変化や潤滑油の性質変化等に伴う燃料調節部材
の作動特性変化を検出することはできないという問題が
あった また　ゲインを変更することに関して（よ　基本的には
オーブンループであり、変化後のゲインによる制御性の
可否がフィードバックされていないものであった　しか
も、このような装置において１上　その制御ゲインの演
算が常時性なわれているため、その演算や各種車両の制
御を司る自動車用マイクロコンピュータの演算量が多く
なってしまい、各種車両制御のサンプリングタイムを長
くとる必要が生じ、精度の高い車両制御を行うことがで
きないという問題も生じていた 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、たと
え燃料調節部材の作動特性に変化が生じても正確に燃料
噴射を調量できるようにすることと共１：、制御系の演
算量を低減することを目的とする。

Ｌ１戸１成 かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明す
る。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明（友エンジン運転
状態に応じ演算された目標噴射量信号に基づいて、燃料
調節部材を制御して燃料量を調節する燃料噴射制御装置
において、前記目標噴射量信号に対応する前記燃料調節
部材の作動特性を表す伝達関数に従って、この燃料調節
部材の仮想上の移動位置を演算する規範モデル演算手段
と、 所定期間あたりの前記燃料調節部材の作動量が所定値よ
りも大きく変化する状態を判断する判断手段と、 該状態にあると判断されたときに、前記規範モデル演算
手段の演算結果と前記燃料調節部材の実際の作動量との
差に応じ、前記燃料調節部材の制御ゲインのうち少なく
とも微分ゲインを更新する制御ゲイン更新手段と、 前記更新された制御ゲインにより、前記目標噴射量信号
に基づいて前記燃料調節部材を駆動する駆動手段とを備
えたことを要旨とする。

［作用］ 上記構成の燃料噴射制御装置で（友　エンジン運転状態
に応じて決定された目標噴射量信号に応動する燃料調節
部材の仮想上の移動位置が、規範モデル演算手段により
、目標噴射量信号に対応して一意的に定まる伝達関数に
従って演算される。この規範モデル演算手段の演算結果
と、燃料調節部材の実際の作動量との差に応じて制御ゲ
イン更新手段が、燃料調節部材の制御ゲインのうち少な
くとも微分ゲインを更新するが、かかる更新（友　燃た
制御ゲインにより、駆動手段が目標噴射量信号に基づい
て燃料調節部材を駆動している。即ち、制御ゲイン１よ
　その値が大きく変動すると予想される時において、規
範モデルと燃料調節部材の実際の作動量との差に応じて
、更新されるのである。

従って、目標噴射量信号に対応する燃料調節部材の最終
的な理想的な動きを規範モデルとして所定の伝達関数で
設定し、経時変化や温度変化等の影響を受けた実際の燃
料調節部材の作動量が規範モデルに一致した関数となる
よう燃料調節部材の制御ゲインを更新し、燃料調節部材
の作業特性の変化を補償している。

［実施例］ 以下本発明の燃料噴射制御装置の実施例の構成について
説明する。第１図は本発明の一実施例としての燃料噴射
制御装置全体のブロック構成図であり、ディーゼルエン
ジンの列型燃料噴射ポンプに適用した例を示している。

第１図に示す噴射量演算部１はエンジン回転数アクセル
開度等の運転状態から基本噴射量を求め、これを水温等
により補正して目標噴射量を演算し、これを目標位置信
号Ｐｒとして出力する。駆動手段をなすサーボコントロ
ーラ２１上　ラック位置センサ６にて検出される燃料調
節部材の実位置信号Ｐが目標位置信号Ｐｒに一致するよ
うに比例・微分補償を行い、電流指令値１ｒを駆動部３
に出力する。駆動部３（上　電流指令値１「に従ってパ
ルス幅変調（ＰＷＭ）を行ない噴射ポンプのガバナ４の
リニアソレノイド５への電ＦＭを指令値１ｒに一致させ
る。

ガバナ４の構造を第２図に示す。第２図において、４０
は燃料調節部材であり直線方向Ａに移動して噴射量を調
節するコントロールラックである。

コントロールラック４０はリニアソレノイド５により駆
動される。リニアソレノイド５のコイル４１に１友　駆
動部３により駆動電流が流さ札　この電流に応じた大き
さの磁気的な力（駆動力）が発生する。かかる駆動力に
より、可動部４３およびこの可動部４３に連結されたコ
ントロールラック４０が、スプリング４２の復元力との
つり合い位置に動かされる。

ラック位置センサ６（上　コントロールラック４０にレ
バー４６にて連結さ瓢　実際の噴射量に基づく信号とし
て前述した実位置信号Ｐを出力する。

コントロールラック４０やレバー４６の配設された室４
７内に（表　コントロールラック４０やその他種動部の
摺動抵抗を減じる潤滑油としてエンジンオイルが入れら
れている。ところでコントロールラック４０は燃料量を
調量するものであるから。

噴射ポンプの各部の隙間から室４７内に燃料が混入し、
エンジンオイルの粘性が変化することがある。このよう
な粘性変化１上　この他にも長期使用によるエンジンオ
イル自体の性質変化があった時、あるいは新たなエンジ
ンオイルに交換された時や、温度変化が生じた時にもも
ちろん発生する。また、部品等の経時変化や個体間のば
らつきによって、コントロールラック４０の慣性質量、
スプリング４２のばね九　各部の摺動摩擦抵抗が変わる
こともある。

このような様々な要素に起因してコントロールラック４
０の作動特性が変化すると、その変化がそのまま噴射量
誤差に現れる。第１図の規範モデル７（友　これらの作
動特性が全く生じなかったと仮定した時のある目標位置
信号Ｐ「に応じたコントロールラック４０の応答の最終
結果としての実位置信号Ｐを一意的に定める関数である
。即ち。

規範モデル７（友　コントロールラック４０自体の作動
特性の変化を全く考慮することなく目標位置信号Ｐｒに
対するシステムとして最も望ましいラック位置センサ６
の出力を規定したものである。

例え【戴　第３図に実線で示した目標位置信号Ｐｒに対
してＩｔ、、　　破線で示すコントロールラック４０の
実位置信号Ｐが望ましい応答であるとすれ（二規範モデ
ル信号ＰｍをこのＰに最も近似した関数とすれば良Ｌ〜
　即ち規範モデル信号Ｐｍはコントロールラック４０に
働く粘性摩擦力　復元ばね力、慣性質量の各要素を基本
パラメータとして、次式（１）に示す２次の伝達関数Ｇ
　（Ｓ）により近似される。

ただし、Ｋｏｍ、Ｍｍ、Ｂハ　Ｋｍは定数である。眞　
この規範モデル７を表す伝達関数Ｇ（Ｓ）として１友　
第３図の実位置信号Ｐがオーバシュートを生じた減衰振
動波形であることからも明かなごとく、少なくとも２次
以上必要である。しかし高次になるほどシステムが複雑
化し、自動車用マイクロコンピュータの負担が増えるた
め、本実施例では２次としである。もとより、高速のデ
バイスを用い、伝達関数Ｇ　（Ｓ）を３次以上として演
算精度を高くすることも好適である。規範モデル７（友
　アナログ回路として構成してもよいが、マイクロコン
ピュータ内部で１上　上記伝達関数Ｇ（Ｓ）を離散化し
、次式（２）のように求める。

Ｐ　ｍ（ｋ）＝　ａ　１−Ｐ　ｍ（ｋ−１）＋　ａ　２
・Ｐ　ｍ（ｋ−２）＋　ｂ　１−Ｐ　ｒ（ｋ−１）＋　
ｂ　２・Ｐ　ｒ（ｋ−２）・・・　（２） ただし、ａｌ、ａ２．ｂｌ、ｂ２１ｔ−、定数である。

制御ゲイン演算手段をなすゲインコントローラ８　Ｆ　
　実位置信号Ｐと、規範モデル信号Ｐｍと実位置信号Ｐ
との差である出力誤差信号ｅとから、後述するゲイン演
算条件判定部９からの判定信号×に応じて、サーボコン
トローラ２に作用する微分ゲインＫｌを演算し更新する
ものである。ここで微分ゲインＫＩＴ、ｔ、　　コント
ロールラック４０の作動特性のうち、主に潤滑油の粘性
と摺動摩擦抵抗により決まるダンパ特性を考慮して、コ
ントロールラック４０の振動の減衰特性変化を補償する
重要なゲインである。

サーボコントローラ２（よ　固定値であるゲインに２．
に３と、ゲインコントローラ８の演算結果である微分ゲ
インＫｌを用いて、次式（３）のよう１：、電流指令値
１「を演算し出力する。

ｌｒ＝に３・　Ｐ　ｒ−に１−　Ｐ−に２・　Ｐ　　・
・・　（３）低　ゲインコントローラ８が演算する微分
ゲインＫｌの具体的な算出式（友　次式（４）の通りで
あるが、この演算１山　ゲイン演算条件判定部９からの
判定信号Ｘ（Ｘ：１または０）に応じて実行されるか否
かが決定される。

Ｘ＝Ｏのとき　Ｋｌ：更新しない Ｘ＝１のとき ・・・　（４） ただし、α、β、　γは定数であり、ＫＩＯは時刻１＝
０の初期値である。

このように微分ゲインに１１＆　　実位置信号Ｐの一次
の）−ＩＰＦ　（バイパスフィルタ）を通した後の信号
と、出力誤差信号ｅの積により決定される。

いま、ゲイン演算条件判定部９の判定信号Ｘ＝１のとき
を考える。サーボコントローラ２で用いる微分ゲインＫ
ｌが適切な値であるとき、実位置信号Ｐとモデル信号Ｐ
ｍは一致し、出力誤差ｅは宝となり、上記式（４）によ
り、微分ゲインＫｌＯ値は変化せず、そのときの値が維
持される０次１：。

さまざまな要因により制御対象であるリニアソレノイド
５の作動特性に変化が生じると、出力誤差ｅは宝でなく
なるため、微分ゲインに１は式（４）の第１　ｒｌ　　
第２項の作用で値が変更される。その結果、再び、実位
置信号Ｐが規範モデル信号Ｐｍに一致し、出力誤差ｅｈ
＜宝になると、その時の微分ゲインに１の値が維持され
ることになる。

ゲイン演算条件判定部９１ヨ　　アクセル開度等のエン
ジン運転状態の情報に基づいて、アイドル状態にあるか
否かを検出する。そして、第４図のタイミングチャート
に示すよう（ミ　エンジン運転状態が、アイドル状態か
ら非アイドル状態に切り替わったときに１上　その時刻
ｔｌから一定期間（デイレイタイムＴｄ）内において、
所定期間あたりの実位置信号Ｐが所定値よりも大きく変
化するとして、ゲインコントローラ８に微分ゲインＫｌ
の演算指示命令としての判定信号Ｘを×＝１として出力
する。＃Ｋ　デイレイタイムＴｄ経過後１友　判定信号
Ｘは０に切り替わる。即ち、アイドル状態から非アイド
ル状態に切り替わったときから一定期間内において、ゲ
インコントローラ８は微分ゲインに１の演算を行なって
演算値を更新してゆき、デイレイタイムＴｄ経過後１友
　そのデイレイタイムＴｄ終了直前の演算値を維持する
。

これ（飄　式（４）から分かるようにゲインコントロー
ラ８での微分ゲインＫｌの更新が、実位置信号Ｐの変化
が大きい時に最も顕著に行なわれるという事実に基づい
ている。即ち、アイドル状態から発進加速するためにア
クセルをステップ的に踊み込むと、第４図に示すように
、目標位置信号Ｐ「が所定値ＰＯより大きく変化し、実
位置信号Ｐの変化も所定値より大きくなるため、この期
間（デイレイタイムＴｄ）中に　微分ゲインに１を演算
すｈ（ｆ、　　その値は適切な値に収束し、その後１社
　はとんど変化しないということである。

以上説明したよう１：、本実施例の燃料噴射制御装置で
（よ　規範モデルにより実際のコントロールラック４０
の位置に関わりなく求めたコントロールラック４０のあ
るべき位置と実際の位置との偏差に応じて、微分ゲイン
Ｋｌの変動の大きい、即ち、実位置信号Ｐが所定値より
も大きく変化すると判断されるデイレイタイムＴｄ期間
中１：、サーボコントローラ２で用いる微分ゲインＫｌ
を変更している。従って、潤滑油の粘性等の変化に依拠
するコントロールラック４０の作動特性が変化すると、
これに応じて微分ゲインＫｌを変え、常に最適な特性で
、コントロールラック４０を制御・駆動することができ
る。即ち、潤滑油の粘性等の経時変化等によらず、第３
図に破線で示すような最適として定めた特性を、常時得
ることができるのである。

更に　微分ゲインＫｌの演算を、実位置信号Ｐの変化の
大きい期間であるアイドル状態から非アイドル状態に切
り替わったときから一定期間（デイレイタイムＴｄ）内
に限定しているため、この複雑な演算を実行する自動車
用マイクロコンピュータの演算量を低減できる。従って
、各種車両制御のサンプリングタイムを短く保つことが
できるため、演算能力の高いマイクロコンピュータを用
いなくとも、精度の高い車両制御が可能となる。

随　本実施例で１友　デイレイタイムＴｄを過ぎると、
再びアイドル状態から非アイドル状態に切り替わるまで
微分ゲインに１は更新されないが、リニアソレノイド５
の作動特性の変動を考えた場合、その変動速度（飄　温
度変化や経時変化のオーダーであり、比較的遅いため問
題にはならない。

次に、本実施例のゲイン演算条件判定部９の変形例を第
５図と共に説明する。この変形例（よ　ゲイン演算条件
判定部９の判定する演算条件を、実位置信号Ｐの変動の
大きさに基づくものとしている。即ち、第５図のタイミ
ングチャートに示すよ所定値より大きくなる、即ちＩＰ
Ｉ＞ａ（定数）にある期間と、さらにその期間終了時か
ら一定期間（デイレイタイムＴｄ）内とにおいて、ゲイ
ンコントローラ８に判定信号×をＸ＝１として出力する
ものである。従って、ゲインコントローラ８（友　実位
置信号の変動の大きいとき、即ち、微分ゲインＫｌの変
動が大きいときに　そのゲイン値の演算を行なってその
演算値を更新してゆき、デイレイタイムＴｄ経過後はそ
の最終の演算値を維持する。従って、微分ゲインに１の
値（上　適切な値に収束し、常に最適な特性でコントロ
ールラック４０を制動・駆動することができる。随　実
位置いてもよい。

以上　本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
れらの実施例に何等限定されるものではなく、例え（′
Ｌ　燃料調節部材としてスピルリングを用いて燃料噴射
量の制御を行なう分配型燃料噴射ポンプに適用した構成
など、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々な
る構成で実施し得ることは勿論である。

１肌五夙１ 以上詳述したように、本発明では燃料調節部材の経時変
化や潤滑油の性質変化等の影響に関わらない規範モデル
を所定の伝達関数で設定し、燃料調節部材の実際の作動
量をこの規範モデルに近づけるように燃料調節部材の制
御ゲインを制御するのであるが、この制御ゲイン１よ　
そのゲイン値が大きく変動する燃料調節部材の作動量が
大きく変化する状態にあると判断されたときにおＬ４て
更新されるため、適切値に収束する。従って、経時変化
　潤滑油の性質変化等の様々な原因により燃料調節部材
の作動特性が変化した場合でも異常振動等を生じること
のない常に理想的な燃料調節部材の応答特性を得ること
ができる。この結果　燃料噴射量の調量性が著しく向上
し、常時良好な運転性を維持できるという優れた効果が
ある。また、制御ゲインの演算（友　燃料調節部材の作
動量が所定値よりも大きく変化する状態にあると判断さ
れたときにおいてなされるため、自動車用マイクロコン
ピュータの演算量を低減でき、マイクロコンピュータの
負担を軽減することができる。従って、各種車両制御の
サンプリングタイムを短く保つことができ、精度の高い
車両制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例としての燃料噴射制御装置のブ
ロック構成は　第２図は第１図の燃料調節部材４の詳細
断面医　第３図は燃料調節部材４の作動特性を示すグラ
フ、第４図はゲイン演算条件を表すタイミングチャート
、第５図はゲイン演算条件の変形例を表すタイミングチ
ャートである。 ４０・・・コントロールラック

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　エンジン運転状態に応じ演算された目標噴射量信号
   に基づいて、燃料調節部材を制御して燃料量を調節する
   燃料噴射制御装置において、前記目標噴射量信号に対応
   する前記燃料調節部材の作動特性を表す伝達関数に従っ
   て、この燃料調節部材の仮想上の移動位置を演算する規
   範モデル演算手段と、 所定期間あたりの前記燃料調節部材の作動量が所定値よ
   りも大きく変化する状態を判断する判断手段と、 該状態にあると判断されたときに、前記規範モデル演算
   手段の演算結果と前記燃料調節部材の実際の作動量との
   差に応じ、前記燃料調節部材の制御ゲインのうち少なく
   とも微分ゲインを更新する制御ゲイン更新手段と、 前記更新された制御ゲインにより、前記目標噴射量信号
   に基づいて前記燃料調節部材を駆動する駆動手段と を備えた燃料噴射制御装置。