JPH0361645A - 閉ループ燃料制御方法及び装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料噴射エンジンの燃料制御に関するもので
、特に、例えば米国特許第４，４２８，３５４号明細書
に開示されたような閉ループ燃料制御方法及び装置に関
する。

（従来技術） マイクロコンピュータに基づく制御による内燃機関の制
御は平凡になっており、また、各シリンダに送られる最
適燃料の量の計算が可能になっている。このシリンダま
たは各シリンダの取入口へ直接噴射するための燃料イン
ジェクタの使用は各シリンダに送る燃料の実用的手段を
与えている。

この発明の前には、燃料インジェクタによって送られる
燃料の実際の量の測定はできなかったので、開ループ燃
料制御のみが使用されていた。従って、燃料インジェク
タの量と噴射制御信号を相互に関係させるように新しく
燃料インジェクタの測定がなされていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、そのような測定は、噴射量がエンジン操
作状態及び燃料インジェクタの経年変化と摩耗で変化す
るため、殆ど近似的である。その結果、実際の送り量が
分からず、燃料の量が計算値から外れるという傾向にあ
る６ 各シリンダへの燃料を制御することは利点がある０例え
ば、そのような制御は燃料の平均化を可能にし、即ち等
量の燃料を全てのシリンダへ送ることができる。逆に、
燃料送りの故意の変化は有効な制御パラメータが最良の
操作を必要とする場合に正確に管理することができる。

従って、本発明は、閉ループ燃料制御方法及び装置提供
することを目的とする。さらに、本発明は、個々の燃料
インジェクタを基にそのような制御をすることが目的で
ある。

（発明が解決しようとする手段） 本発明の方法では、正移動プランジャを持つ燃料インジ
ェクタによってエンジンに送られる燃料の量を制御する
方法において、燃料の量に対するプランジャ移動の較正
をする段階と、所望の燃料の量を示すコマンド値を発生
する段階と、前記エンジンに燃料を送るパルス幅変調制
御信号によって前記燃料インジェクタをパルス動作させ
る段階と、前記正移動プランジャの移動を測定する段階
と、前記較正によって前記移動から燃料の量を計算する
段階と、誤差を決定するように燃料の量とコマンド燃料
値とを比較する段階と、前記制御信号のパルス幅を調整
して、噴射された燃料の量がコマンド燃料値に実質的に
等しくなるように前記誤差を減少する段階とを含むもの
である。

本発明の装置では、制御信号によって動作され、かつ送
られる燃料の量に比例して動作する正移動プランジャを
持つ燃料インジェクタを有するエンジンに送られる燃料
の量を制御する装置において、プランジャ移動を測定し
、燃料の量を示す移動信号を発生する検知手段と、所望
の燃料の量を示す所望燃料信号を発生するコマンド手段
と、所望燃料信号に応答して、燃料送りをするために、
燃料インジェクタを動作する制御信号を発生させる制御
手段とを具備し、該制御手段は、所望の量に実際の量を
釣り合わせるように、所望燃料信号と移動信号とに応答
する閉ループ手段を含む。

（実施例） 以下、この発明を添付図面を参照しながら例示的に説明
する。

次の記載は、直接噴射層状チャージエンジンに特に開発
された装置に関する。同じ原理または同じ回路がディー
ゼルエンジンばかりでなく、各シリンダの燃料噴射口を
持つ他のエンジンにも適用される。この装置は、送られ
る燃料の量に実質的に比例し、あるいは少なくとも正確
に較正されたプランジャの動きを持つ燃料インジェクタ
の利用に基づいており、またプランジャの動きを測定す
るために燃料インジェクタに連結されたセンサに基づい
ており、実際の燃料の量に関するフィードバック情報を
与える。本発明は、そのような燃料インジェクタ／セン
サの特殊な構造に向けられているのではなく、このタイ
プの燃料インジェクタの特性を利用する方法及び装置に
向けられている。

第１図は、各シリンダに燃料インジェクタ１０を持つ４
気筒エンジンに適用されるような装置を示している。各
燃料インジェクタ１０は制御ライン１４及びフィードバ
ックライン１６によってインジェクタコントローラ１２
に連結されている。

（エンジン制御）コンピュータ１８は、加速装置部分、
エンジン速度、マニホールド絶対圧力（ＭＡＰ）及びＥ
ＧＲ信号を含みこれに限定されない多数の入力を持って
いる。コンピュータ１８は各燃料インジェクタ１０に対
してライン２０に４つの出力パルスを発生する。これら
のパルスは燃料インジェクタ１０に正確に印加するため
にタイミングが定められ、インジェクタコントローラ１
２を通して結合される。これらのパルス幅は燃料インジ
ェクタ１０によって送られる燃料の量を決定する。その
ような制御の目的は正確な所望の燃料の量を生じる値に
各パルス幅を調整することである。フィードバックはそ
の目的に使用される。燃料インジェクタ１０からのフィ
ードバックライン１６はインジェクタコントローラ１２
によって処理される信号を運び、ライン２２及びアナロ
グ−デジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ）２４を
介してコンピュータ１８にフィードバックされる。

第２図は、１つの燃料インジェクタを制御するために充
分な装置の１つのチャンネルに関し、またフィードバッ
ク情報源を充分に示している。インジェクタコントロー
ラ１２は、ライン２０のパルス幅信号を処理して制御ラ
イン１４にインジェクタ動作パルスを出力するための駆
動回路２６と、フィードバックライン１６のセンサ信号
を処理するセンサ回路２８とを有している。燃料インジ
エフタ１０は燃料ライン３４から燃料を充填される穴３
２にプランジャ３０を持つ正移動タイプのものであり、
プランジャが穴で動作される時、燃料を発射するために
オリフィスまたはばね負荷バルブ３６を持っている。

プランジャの移動量は送られる燃料の量に直接比例して
いる。プランジャ３０はアマチュア３８によって操作さ
れ、アマチュア３８はソレノイド４０によって制御され
る。制御ライン１４の制御パルスはソレノイド４０を付
勢してアマチュア３８及びプランジャ３０を駆動する。

ライン１４のパルスが広くなればなる程、プランジャ３
０は遠くに移動され、燃料が多くなる。しかし、この燃
料の量はこのパルス幅に直接比例していない。

燃料インジェクタ１０は、パルス幅に対する燃料の量の
較正曲線を導き出すために、少なくとも近似した燃料の
量に対していくつかのパルス幅で較正されなければなら
ない。ソレノイド４０による直接のプランジャ動作は電
気的パルスに応じる燃料噴射機構の例を示しているだけ
である。他の例は、電気的に動作されるバルブによって
順次制御される水圧によって制御されるプランジャであ
る。

どんなことがあっても、プランジャの動きは、アマチュ
アの位置に応じたＬＶＤＴ４２　（検知手段）として示
されたセンサによって測定される。ＬＶＤＴはインジェ
クタコントローラ１２においてセンサ回路２８に連結さ
れ、このインジェクタコントローラ１２はある基準点に
ついてアマチュアの位置に比例した電圧を発生する。ピ
ークホールド回路４６はセンサ回路２８の最大電圧を保
持し、この値は最大プランジャ移動、即ち実際の燃料の
量を示すものとしてコンピュータ１８に送られる。

燃料の量が測定された移動に正確に比例していない場合
は、燃料の量に対するセンサの電圧の第２の較正曲線が
作られる６ 再較正曲線、即ちパルス幅に対する燃料の量と燃料の量
に対するセンサ電圧は、方程式の形でコンピュータ１８
に格納される。第３図はパルス幅に対する燃料の量の較
正曲線を示している。これは実用的燃料インジェクタに
ついて経験に基づいて決定された代表的な曲線であり、 多項式ＢＡＳＥ＝　１．２５７＋〇、００４１２Ｑ＋０
．０００４２５Ｑ”で示される。ここで、ＢＡＳＥはミ
リ秒における基礎パルス幅であり、ＱはＩ１１／ス）ａ
−りにおける噴射された量である。同じ燃料インジェク
タ１０に対して、実際の噴射量に対する電圧は、ＡＱ＝
−２７，１３９８＋　２３．７４４Ｖによって示された
直線である。

コンピュータ１８は、所望の燃料の量Ｑを計算するため
の燃料デマンドアルゴリズムと、誤差即ち燃料の量Ｑと
実際の燃料の量ＡＱの差を除去するために必要なパルス
幅を計算するように、燃料の量Ｑと実際の燃料の量ＡＱ
を示すセンサフィードバック信号とに応答するパルス幅
アルゴリズムとを持っている。燃料デマンドアルゴリズ
ムは、よく知られた燃料制御プログラムのいずれにも普
通に使用されている。パルス幅アルゴリズムは第４図の
フローチャートに記載されている。このプログラムは、
燃料デマンドアルゴリズムによって決定される所望の量
Ｑを読み取り、パルス幅に対する燃量較正曲線について
の方程式からパルス幅ＢＡＳＥを計算し、センサ電圧を
読み、電圧に対する燃料の量の較正についての方程式か
ら実際の量ＡＱを計算する。

次に、燃料誤差は、Ｅ、＝Ｑ−ＡＱ　（ここで、下に書
かれた文字ｉは現在のエンジンサイクルを表わす〉とし
て計算され、比例−積分−微分制御は、１１項ＳＵＭｌ
＝ＳＵＭｌ−１＋Ｅ、を計算すルコトニよって、微分項
ＤＴＦＦ＝　Ｅ、　−Ｅ、、を計算することによって、
ＤＥＬＴ＾＝に、Ｅ１＋ＫＹＳＵＩ４１＋ＫＤＤＩＦＦ
からＤＥＬＴ＾項を計算することによってなされる。最
後に、ＢＡＳＥとＤＥＬＴ＾の解は訂正された値「総パ
ルス幅」を生じるように加えられ、この値がインジェク
タコントローラに送られる制御値である。比例項の定数
ＫＰはＱとＡＱの値の間の中間点でパルス幅に対する燃
料の量の曲線の微分に定数を乗算することにより、即ち
に、＝に（０，００４１２＋Ｏ，０Ｏ０８５０ａ）によ
って決定される。ここで、Ｑａ＝（Ｑ＋八へ）／２であ
る。Ｋ。

Ｋ、　、に、の値は経験に基づいて決定される。

パルス幅に対する燃料の較正が正確であり、全てのエン
ジン状態で較正値から離れることなく噴射が正確に行わ
れるならば、閉ループ装置は必要ではない、しかしなが
ら、実際に正確な較正でさえ経年変化及び摩耗で変化す
るが、閉ループ装置では、動作可能なスタート位置を形
成する。

即ち、スタート時の初期エンジンサイクルは成功した燃
焼に対しである妥当な燃料の量を必要とする。ありのま
まに較正された燃料インジェクタを持つ４気筒エンジン
に対する試験シーケンスはこの点を示しており、さらに
、閉ループ制御の有効性を示している。

この試験は、各燃料インジェクタのパルス幅に対するエ
ンジンサイクルがチャートに描かれた第５図と、センサ
電圧によって測定された各燃料インジェクタのＡＱに対
するエンジンサイクルがチャートに描かれた第６図に示
されている。第５図において、燃料のデマンド量はスト
ローク当り一定の１７．１ｍｍ＋’であり、この値に対
する較正曲線は、開ループを操作するＯ番目のサイクル
の間に若干のシリンダに１４５０マイクロ秒から１９０
０マイクロ秒の間で変化するパルス幅を与える。このサ
イクルの間に、ＡＱフィードバック信号の誤り値（ｄｅ
ｆａｕｌｔ　ｖａｌｕｅ）はＢＡＳＥパルス幅が調整さ
れないので、ゼロである。同様な状態について、第６図
は、噴射事象後のセンサ電圧から計算された、対応する
ＡＱが８．６ｍ１から１５．３階−の間で変化すること
を示している。これは、エンジンをスタートするには適
当である。そして、この閉ループはその後のサイクルに
対して有効であり、ＡＱは急速に全てのシリンダに対し
て１７．１ｓ１の目標に達する。即ち、制御の有効性を
示している。第５図は、安定すると、１８８０マイクロ
秒から２３８０マイクロ秒の間で変化し、制御パルスに
対するそれぞれの燃料インジェクタのレスポンスを反映
するパルス巾を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るフィードバックセンサを持つ各
燃料インジェクタによって閉ループ燃料制御をする装置
のブロック図である。第２図は、第１図の装置について
制御回路及びインジェクタのブロック図である。第３図
は、パルス幅に対する燃料噴射量の較正曲線である。第
４図は、本発明に係る閉ループ燃料制御プロセスのフロ
ーチャートである。第５図は４気筒エンジンの試験運転
のためのパルス幅に対するサイクル数の図である。 第６図は、第５図と同じエンジン試験のための噴射量に
対するサイクル数の図である。 １０・・・燃料インジェクタ、１２・・・インジェクタ
コントローラ、１４・・・制御ライン、１６・・・フィ
ードバックライン、１８・・・コンピュータ、２８・・
・センサ回路、３０・・・プランジャ、３８・・・アマ
チュア、４０・・・ソレノイド。 （外４名） ＩＧ　３ 噴 荷重　１ヒ　（ｍ−／ストロ−７） ＦＩＧ　４ ブイクル 手 続 補 正 ′４！（方式） １、事件の表示 平成２年特許願第８９０２９号 ２、発明の名称 閉ループ燃料制御方法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係 住所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、正移動プランジャ（３０）を持つ燃料インジェクタ
   （１０）によってエンジンに送られる燃料の量を制御す
   る方法において、燃料の量に対するプランジャ移動を較
   正する段階と、所望の燃料の量を示すコマンド値を発生
   する段階と、前記エンジンに燃料を送るパルス幅変調制
   御信号によって前記燃料インジェクタ（１０）をパルス
   動作させる段階と、前記正移動プランジャ（３０）の移
   動を測定する段階と、前記較正によって前記移動から燃
   料の量を計算する段階と、誤差を決定するように燃料の
   量とコマンド燃料値とを比較する段階と、前記制御信号
   のパルス幅を調整して、噴射された燃料の量がコマンド
   燃料値に実質的に等しくなるように前記誤差を減少する
   段階とを含むことを特徴とする燃料制御方法。 ２、前記制御信号は、基礎パルス幅を定める段階と、前
   記誤差に比例する項を決定する段階と、連続した制御サ
   イクルの誤差の総計を示す項を決定する段階と、誤差の
   変化の割合を示す項を決定する段階と、前記各項の総計
   によつて前記基礎パルス幅を調整する段階とによって調
   整されることを特徴とする請求項１記載の燃料制御方法
   。 ３、前記基礎パルス幅は、近似の燃料の量に対するパル
   ス幅に関する較正曲線を決定するように前記燃料インジ
   ェクタ（１０）を較正する段階と、所望の燃料の量に基
   づいて該較正曲線から基礎パルス幅を選択する段階とに
   よって決定されることを特徴とする請求項１記載の燃料
   制御方法。 ４、実際の燃料の量と所望の燃料の量の間の中間で前記
   較正曲線の傾斜を計算する段階と、この傾斜に定数を乗
   じる段階とによって、前記比例項のファクタを決定する
   段階を有し、それによって、前記比例項が前記誤差だけ
   でなく、前記燃料の量にも依存することを特徴とする請
   求項３記載の燃料制御方法。 ５、パルス幅制御信号に応答する正移動プランジャ（３
   ０）を持つ燃料インジェクタ（１０）によってエンジン
   に送られる燃料の量を制御する方法において、燃料の量
   に対するプランジャ移動を較正をする段階と、較正曲線
   を発生するように、近似燃料の量に対する制御パルス幅
   を較正する段階と、所望の燃料の量を示すコマンド信号
   を発生する段階と、前記所望の燃料の量と前記較正曲線
   との関数として、前記制御信号のパルス幅を計算する段
   階と、エンジンに燃料を送るようにパルス幅変調制御信
   号によって前記燃料インジェクタ（１０）をパルス動作
   させる段階と、前記プランジャ（３０）の移動を測定す
   る段階と、移動に対する燃料の較正によって前記移動か
   ら前記燃料の量を計算する段階と、誤差を決定するよう
   に燃料の量とコマンド燃料値とを比較する段階と、噴射
   された燃料の量が所望の燃料の量に実質的に等しいよう
   に前記誤差に対して比例−積分−微分アルゴリズムを適
   用することによって、前記誤差を減少させるように前記
   制御信号のパルス幅を調整する段階とを含むことを特徴
   とする閉ループ燃料制御方法。 ６、制御信号によって動作され、かつ送られる燃料の量
   に比例して動作する正移動プランジャ（３０）を持つ燃
   料インジェクタ（１０）を有するエンジンに送られる燃
   料の量を制御する装置において、プランジャ移動を測定
   し、燃料の量を示す移動信号を発生する検知手段（４２
   ）と、所望の燃料の量を示す所望燃料信号を発生するコ
   マンド手段（１８）と、前記所望燃料信号に応答して、
   燃料送りをするために、前記燃料インジェクタを動作す
   る制御信号を発生させる制御手段（１２、１８）とを具
   備し、前記制御手段が、所望の量に実際の量を釣り合わ
   せるように、所望燃料信号と移動信号とに応答する閉ル
   ープ手段（１８、２４、２８、４６）を備えることを特
   徴とする燃料制御装置。 ７、前記閉ループ手段は、誤差を決定するように実際の
   量と所望の量を比較する手段（第４図）と、前記誤差を
   ゼロに減少するための比例−積分−微分制御（第４図）
   とを有することを特徴とする請求項６記載の燃料制御装
   置。 ８、前記燃料インジェクタ（１０）は近似燃料量に対す
   るパルス幅の曲線を発生するように較正され、前記制御
   信号はパルス幅変調信号であり、前記制御手段（１８）
   は所望の燃料の量と実際の燃料の量との間の点で前記較
   正曲線を微分することによって制御の比例項のファクタ
   を計算する手段（第４図）を含むことを特徴とする請求
   項７記載の燃料制御装置。