JPH0363665B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関用制御装置に関し、更に詳細
に述べると、内燃機関への燃料供給量の制御を安
定に、且つ精度よく行なうことができる電子制御
式の内燃機関制御用装置に関する。

（従来の技術） 例えば、デイーゼル機関用の従来の電子制御式
燃料噴射制御装置においては、デイーゼル機関の
運転状態を示す入力信号に応答してその時々の目
標噴射量を示す目標信号を得、燃料噴射ポンプの
実噴射量を示すフイードバツク信号と目標信号と
が一致するよう、燃料噴射ポンプに設けられてい
る燃料調節部材を操作する閉ループ制御系が採用
されている。このような閉ループ制御系は、例え
ば、特開昭57−32025号公報、特開昭57−32026号
公報及び特開昭57−32027号公報等に開示されて
いる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、近年においては、このような制御系
を、例えばデイジタルマイクロコンピユータを用
いて実現する装置が数多く用いられており、この
ような場合には、種々の入力情報が間歇的に更新
されることとなる結果、閉ループ制御動作に種々
の不具合を生じさせることになる。例えば、実噴
射量を、噴射圧、噴射弁の閉弁時間、噴射ノズル
の針弁のリフト時間等に基づいて演算するように
した場合、デイジタル制御システムにあつては、
これらのデータは所定タイミング毎、例えば燃料
噴射タイミング毎、に更新される。したがつて、
新たに得られた入力データに基づく制御出力が得
られ、これによる制御が実行された場合におい
て、制御誤差が生じたとしても、次にデータが更
新されるまでは制御誤差の存否は判らず、それを
修正することができないので、特に、データの更
新の間隔が長くなると、制御が不安定となり、制
御精度も低下するという不具合を生じる。

本発明の目的は、従つて、内燃機関用制御装置
における閉ループ制御の上述の欠点を除去し、制
御のための所要のデータが間歇的に供給される場
合においても安定で高精度な制御を行なうことが
できる新規な内燃機関用制御装置を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するめの本発明の特徴は、燃料
噴射ポンプから内燃機関に供給される燃料の量が
所要の目標噴射量となるように上記燃料噴射ポン
プの燃料調節部材を電子的に制御する内燃機関制
御装置において、上記燃料噴射ポンプから供給さ
れる実噴射量を示す実噴射量データを所定のタイ
ミング毎に間歇的に得る噴射量検出手段と、目標
噴射量を示す目標噴射量データを出力する手段
と、上記実噴射量データと上記目標噴射量データ
とに応答し上記目標噴射量を得るのに必要な上記
燃料調節部材の目標位置を示す目標位置信号を出
力する手段と、上記燃料調節部材の実位置を示す
実位置信号を出力する位置検出手段と、上記目標
位置信号と上記実位置信号とに応答し上記実位置
を上記目標位置に一致させるために必要な制御量
を計算する計算手段と、該計算手段に応答し上記
燃料調節部材の位置を上記制御量に従つて制御す
るアクチユエータ手段とを備えた点にある。

実噴射量の検出は、例えば、噴射ノズル領域に
おける各部の作動状態、例えば針弁のリフト量、
開弁時間、噴射圧力等の値から演算で求めること
ができる。

また、目標噴射量は、内燃機関の運転状態を示
す各種パラメータの値に基づいて演算することが
できる。例えば、目標値を１ストローク当りの噴
射すべき燃料の質量〔mg／st〕で算出し、この質
量の値を、燃温センサからの燃料温度を示すデー
タ及び内燃機関の回転速度を示すデータに基づい
て補正し、１ストローク当りの体積〔mm³／st〕
に変換し、これを目標噴射量を示すデータとして
もよい。上述の如き演算により燃料の温度変化に
対する補正を容易に行なうことができ、より精度
の高い制御を期待することができる。

本発明による制御装置は、所定のガバナ特性曲
線に従つて調速制御を行なうための制御に限定さ
れるものではなく、アイドリング運転時のアイド
リング回転速度制御又は一定車速制御等を行なわ
せるために用いることができる。

（作 用） 間歇的に得られる実際の燃料噴射量を示すデー
タと目標噴射量を示すデータとから燃料調節部材
の目標位置が決定され、実際の燃料噴射量を示す
データが更新される次のタイミングまでの間、こ
の目標位置が保持されるように燃料調節部材の実
位置を示す信号をフイードバツクして成る位置制
御系によつて燃料調節部材の位置制御が行なわれ
る。

（実施例） 以下、図示の一実施例により本発明を詳細に説
明する。

第１図には、本発明による内燃機関用制御装置
の一実施例がブロツク図にて示されている。内燃
機関用制御装置１は、燃料噴射ポンプ２からデイ
ーゼル機関３に噴射される燃料を電子的に制御す
るための装置であり、目標噴射量演算回路４を備
えている。目標噴射量演算回路４は、機関速度を
示す速度データD₁、アクセルペダル（図示せず）
の操作量を示すアクセルデータD₂、デイーゼル
機関３の冷却水温を示す水温データD₃に応答し、
所要のガバナ特性に従つた速度制御を行なうのに
必要な燃料の量である目標噴射量をROMを用い
てマツプ演算する。このため、目標噴射量演算回
路４内のROM（図示せず）にはデータD₁，D₂，
D₃によつて示されるアドレスにそれらのデータ
内容に対応する値の目標噴射量データD₃が、１
ストローク当りに必要な燃料の重量を示す値とし
てストアされている。従つて、各データD₁，D₂，
D₃の組合せに応じたその時々の目標噴射量デー
タDaをデータD₁，D₂，D₃をアドレスデータとし
てROMに印加することによつてROMから読み
出すことができ、読み出された目標噴射量データ
Daは補正回路５に印加される。

補正回路５は、１ストローク当りの噴射燃料の
重量で示される目標噴射量を、その時々の燃料温
度及び機関速度を考慮して、１ストローク当りの
噴射燃料を体積で示す補正目標データDbに変換、
補正するための回路であり、速度データD₁及び
燃料の温度を示す燃温データD₄が入力されてい
る。補正回路５における、上述の変換、補正は、
下記の式に基づいて行なわれる。

Db＝Da＋α（t_Q−t_p） 即ち、その時々の燃料温度t_Qと所定の基準温度
t_Oとの差分にその時の機関速度Ｎの値により定ま
る係数αを乗じたものを、重量表示の目標噴射量
データDaに加えることにより、データの変換、
補正を行ない、その時の噴射量、燃料温度に関す
る補正を行なつた補正目標データDbが得られる。
係数αの値は、第２図に示されるように、機関速
度Ｎが増大するにつれて小さくなると共に、噴射
量Ｑが増大するにつれて大きくなるように定めら
れている。

一方、デイーゼル機関３の着目した所定の気筒
に設けられた噴射ノズル６には、該噴射ノズル６
の針弁のリスト量を検出するめのセンサ（図示せ
ず）が内蔵されており、該センサからの出力信号
S₁が実噴射量演算回路７に入力されている。出力
信号S₁は、そのレベルが針弁のリフト量に応じて
変化する信号であり（第４図ａ参照）、実噴射量
演算回路７では、この出力信号S₁のレベル変化の
様子から実際に噴射された燃料の量を演算し、こ
の演算結果が１ストローク当りの体積にて示す実
噴射量データDcとして出力される。

第３図には、実噴射量演算回路７の詳細ブロツ
ク図が示されている。

アナログ信号である出力信号S₁はサンプリング
回路２１に入力され、回転パルス発生器２２から
出力されるパルス信号P₁によりサンプリングさ
れる。パルス信号P₁は、デイーゼル機関３のク
ランク軸が所定角度回転する毎に出力されるパル
スから成るパルス列信号である。サンプリング回
路２１からのサンプリング結果は、サンプリング
データH₁，H₂，…から成る標本化信号Ｈとして
出力され（第４図ｂ参照）、次段の演算回路２３
に入力される。

演算回路２３は、噴射ノズル６の針弁リフト量
Ｌをその時の噴射ノズルの開口面積Ａに変換する
ための回路であり、演算回路２３には、予め求め
られているリフト量Ｌと開口面積Ａとの関係（第
５図参照）が記憶されていて、各サンプリングデ
ータH₁，H₂，…の入力毎に、これらの各サンプ
リングデータの値に応じた加工面積データA₁，
A₂，…を出力する。このようにしてリフト量デ
ータが開口面積データに変換された後、開口面積
データA₁，A₂，…は、積分回路２４に入力され
る。

積分回路２４は、１回の燃料噴射で得られる全
ての開口面積データA₁，A₂.…Anを時間積分す
ることにより実際の開口面積を演算するものであ
り、且つ実際の開口面積は実際の燃料噴射量と所
定の関数関係にあることから、積分回路２４から
の出力が噴射ノズルからの噴射量を示す噴射量信
号Saとして出力される。１回の燃料噴射動作で
得られる全ての開口面積データA₁，A₂，…Anを
積分回路２４において確実に時間積分することが
できるよう、積分回路２４には、積分回路２４の
積分開始及び積分終了を制御するための制御信号
Bbが、積分制御回路２５から入力されている。

積分制御回路２５は、積分開始のタイミング
を、エンジンのクランク軸のクランク角センサ
（図示せず）からの信号に基づき、噴射開始時点
t₁（第４図ａ参照）より少し早い時間t₀を検出し
てこのt₀に設定し、積分終了のタイミングを、１
回の噴射に要する時間Ｔに対して充分余裕を見込
んだ時間T₀が経過した時間t₂に設定する構成とな
つている。

この結果、積分回路２４は全開口面積データ
A₁，A₂，…Anを確実に積分することができる。
このように、噴射量信号Saが針弁の実際のリフ
ト量に基づいて算出された開口面積に従つて得ら
れ、噴射量信号Saはアナログ−デイジタル
（Ａ／Ｄ）変換器２６によりデイジタル化され、
噴射量データDcとして出力される。

第１図に戻ると、補正目標データDbと実噴射
量データDcとは、加算器８において図示の極性
で加算され、その加算結果を示す誤差データDd
は、PID制御回路９に入力され、比例、積分及び
微分制御を行なうのに必要な信号処理が誤差デー
タDdに対して施され、PID制御回路９から目標
位置信号S₂が出力される。

目標位置信号S₂は、燃料調節部材の目標制御位
置を示すアナログ信号であり、燃料調節部材の位
置を示す実位置信号S₃を出力する位置信号発生回
路１０を含んで成る位置信号ループに印加されて
いる。

燃料噴射ポンプ２内に設けられている図示しな
い燃料調節部材は、電磁アクチエータ１１に連結
されていて、該電磁アクチエータ１１により駆動
される。燃料調節部材位置を電気的に検出するた
め、センサコイル１２が電磁アクチエータ１１に
連結されており、燃料調節部材位置に応じてその
インダクタンスが変化することにより、センサコ
イル１２に接続されている位置信号発生回路１０
から、燃料調節部材の位置に応じてレベルの変化
する実位置信号S₃が出力される。実位置信号S₃
は、加算器１３にフイードバツク信号として入力
されており、目標位置信号S₂と実位置信号S₃とは
図示の極性にて加算され、その加算結果の出力信
号S₄が別のPID制御回路１５に入力されている。
PID制御回路１５は、出力信号S₄に対して、比
例、積分及び微分制御を行なうのに必要な信号処
理を施し、その結果の出力信号S′₄がパルス巾変
調回路１４にパルス巾制御信号として入力され
る。

パルス巾変調回路１４は、出力信号S′₄のレベ
ル変化に応じてパルス巾変調されたパルス信号を
出力する回路である。このパルス巾変調回路１４
によつて、出力信号S′₄のレベルに応じてデユー
テイー比が制御された駆動パルス信号S₅が制御量
を示す信号として出力され、駆動パルス信号S₅は
電磁アクチエータ１１に印加される。従つて、電
磁アクチエータ１１による、燃料調節部材の位置
決め操作は出力信号S′₄のレベルに応じて行なわ
れることになる。

このような構成によると、補正回路５から目標
噴射量を示すデータとして出力される補正目標デ
ータDbと実噴射量演算回路７からの実噴射量デ
ータDcとに応答し、目標の燃料噴射量を得るの
に必要な燃料調節部材の位置を示す目標位置信号
S₂が計算される。この目標位置信号S₂は、所定の
時間間隔で得られる実噴射量データDcに基づい
て計算されるため、この目標位置は所定の時間が
経過して次の実噴射量データDcが得られるまで
は一定である。そして、このようにして得られた
目標位置信号S₂と連続アナログ信号である実位置
信号S₃との差分に基づいて、燃料調節部材の位置
決め制御がパルス駆動信号S₅により行なわれ、実
噴射量データDcが更新されるまでの間、燃料調
節部材の位置を目標位置信号S₂により示される位
置に保持することができる。

この結果、実際の燃料噴射量に従つて、所要の
目標噴射量を得るめに必要な燃料調節部材位置を
決定することができるのでより正確な燃料制御が
可能となる上、次の実噴射量データDcの算出が
実行されるまでの間、燃料調節部材の位置は、実
位置信号をフイードバツクしてなるフイードバツ
ク制御系により、上述の如くして決定された燃料
調節部材の目標位置に保持される。このため、例
えば、振動等によつて燃料調節部材の位置がずれ
て所要の噴射量が得られなくなつた場合でも、こ
のフイードバツク制御系により燃料調節部材の位
置が信号S₂により示される位置に保持され、デー
タDcが更新されるまでの間、データDbにより示
される噴射量の供給が保持されることになる。し
たがつて、噴射量制御のために使用される実噴射
データの更新間隔が長くなつたとしても、制御精
度を損なわず、安定性の良好な制御を実現するこ
とができる。この場合、目標位置信号S₄と実位置
信号S₃とに応答して作動する位置決め制御は、入
力データの更新が行なわれるまでの間における制
御の安定性を確保すればよいので、特に制御精度
は要求されず、大巾なコスト上昇なしに、安定性
の高い制御を実現することができるものである。

更に、上記実施例では、目標噴射量の演算は、
一旦質量の次元で処理し、しかる後、燃料温度及
び機関速度を考慮して質量を体積に換算し、この
体積換算された補正目標データと実噴射量を示す
データとに応答して噴射量の制御量を決定するの
で、電磁アクチエータの位置の検出、検出された
位置を実噴射量に変換するためのテーブル等が不
要であり、各部に機械的磨耗が生じてもこれによ
り制御誤差を生じさせることがないという利点を
有している。

また、目標噴射量を示すデータDaに代えて適
宜の目標データを与えることにより、アイドル運
転速度制御又は定車走行制御等を同様にして実現
することができる。

（発明の効果） 本発明によれば、上述の如く、間歇的に得られ
る実際の燃料噴射量を示すデータと目標噴射量を
示すデータとから燃料調節部材の目標位置を決定
し、実際の燃料噴射量を示すデータが更新される
次のタイミングまでの間、この目標位置が保持さ
れるように燃料調節部材の実位置を示す信号をフ
イードバツクして成る位置制御系によつて燃料調
節部材の位置制御を行なう構成であるから、実噴
射量に基づく精度の高い制御を期待することがで
きる上に、制御に必要な実噴射量に関する入力デ
ータの更新間隔が長くなつた場合でも、燃料調節
部材のフイードバツク位置制御により、制御の安
定性を図ることができる等の優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は係数αの特性線図、第３図は第１図に示
す実噴射量演算回路の詳細ブロツク図、第４図ａ
及び第４図ｂは第３図に示す回路の動作を説明す
るための信号波形図、第５図は噴射ノズルのリフ
ト量と開口面積との関係を示す特性線図である。 １……内燃機関用制御装置、２……燃料噴射ポ
ンプ、３……デイーゼル機関、４……目標噴射量
演算回路、５……補正回路、７……実噴射量演算
回路、１０……位置信号発生回路、１１……電磁
アクチエータ、１２……センサコイル、D₁……
速度データ、D₂……アクセルデータ、D₃……水
温データ、D₄……燃温データ、Da……目標噴射
量データ、Db……補正目標データ、Dc……実噴
射量データ、S₁……出力信号、S₃……位置信号、
S₅……駆動パルス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料噴射ポンプから内燃機関に供給される燃
   料の量が所要の目標噴射量となるように前記燃料
   噴射ポンプの燃料調節部材を電子的に制御する内
   燃機関用制御装置において、前記燃料噴射ポンプ
   から供給される実噴射量を示す実噴射量データを
   所定のタイミング毎に間歇的に得る噴射量検出手
   段と、目標噴射量を示す目標噴射量データを出力
   する手段と、前記実噴射量データと前記目標噴射
   量データとに応答し前記目標噴射量を得るのに必
   要な前記燃料調節部材の目標位置を示す目標位置
   信号を出力する手段と、前記燃料調節部材の実位
   置と示す実位置信号を出力する位置検出手段と、
   前記目標位置信号と前記実位置信号とに応答し前
   記実位置を前記目標位置に一致させるために必要
   な制御量を計算する計算手段と、該計算手段に応
   答し前記燃料調節部材の位置を前記制御量に従つ
   て制御するアクチユエータ手段とを備えたことを
   特徴とする内燃機関用制御装置。