JPH0641733B2 - 内燃機関の燃料供給装置用補正方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ）技術分野 本発明は内燃機関の燃料供給装置用補正方法および装
置、さらに詳細には内燃機関の状態量を測定するセンサ
と、実際に噴射された燃料の量を測定する装置と、供給
すべき燃料の量を定める制御回路とを備えた内燃機関の
燃料供給装置用補正方法および装置に関する。

ロ）従来技術 従来の燃料供給装置では内燃機関に供給される燃料の量
は、たとえば内燃機関の負荷，回転数あるいは温度のよ
うな動作特性量にしたがって制御されている。さらに内
燃機関に実際に噴射された燃料の量に関する信号を燃料
供給装置の調節に利用するような装置も知られている。
このために制御ロッドの位置に関する信号が形成され実
際に噴射された燃料の量に関する信号として用いられて
いる。この場合老朽化あるいはその他の現象によりこの
信号がもはや実際に内燃機関に噴射された燃料供給量に
対応しなくなる場合がある。したがってたとえばポンプ
駆動装置あるいは供給量調節装置における摩耗により、
また移動量センサの特性変動により、また燃料の圧縮性
あるいは粘性により、また燃料供給装置の部品が温度に
したがって変化するために、供給すべき燃料の量を定め
る制御回路に誤差が発生する場合がある。実際に噴射さ
れた燃料の量が測定されるのではなくこれを特徴づける
信号だけが測定されるだけであることならびにこれら両
者間に存在する正確な関係が各時点で不明であることに
より燃料供給量にはある種の誤差が発生してしまうこと
になる。

ハ）目 的 したがって本発明はこのような従来の欠点を解消するた
めに成されたものであり、老朽化現象などによって燃料
供給量が変化した場合でも正確に補正して最適の燃料を
供給できる内燃機関の燃料供給装置用補正方法ならびに
装置を供給することを目的とする。

ニ）発明の構成 この目的を達成するために、内燃機関の状態量を測定す
るセンサと、噴射される燃料量に対応する量を測定する
装置と、噴射される燃料量を定める制御回路とを備えた
内燃機関の燃料供給装置用補正方法において、噴射すべ
き燃料量が零でない値から零に変わる内燃機関の所定の
駆動状態において燃料が実際に噴射されるかを調べ、噴
射される場合には燃料供給装置を調節する補正信号を形
成する構成を採用した。

また、本発明では、内燃機関の状態量を測定するセンサ
と、噴射される燃料量に対応する量を測定する装置と、
噴射される燃料量を定める制御回路とを備えた内燃機関
の燃料供給装置用補正装置において、噴射すべき燃料量
が零でない値から零に変わる内燃機関の所定の駆動状態
を識別する手段と、前記所定の駆動状態において燃料が
実際に噴射されるかを識別する手段と、噴射されること
が識別された場合に燃料供給装置を調節する補正信号を
形成する手段とを設ける構成も採用した。

ホ）実施例 以下図面に示す実施例にしたがい本発明を詳細に説明す
る。

第１図には内燃機関，燃料供給装置ならびにこの燃料供
給装置の補正装置がブロック図として図示されている。
制御回路１０は調節器１１，操作器１２，内燃機関１
３，第１の目標値発生器１４，結合点１５から構成され
る。結合点１５，調節器１１，操作器１２ならびに内燃
機関１３はそれぞれ直列に接続されている。操作器１２
の出力信号ＲＷｉが結合点１５に供給される。第１の目
標値発生器１４の出力信号ＲＷｓも同様に結合点１５に
接続される。さらに第１図のブロック図にはアクセルペ
ダル位置センサ２１，回転数センサ２２，スイッチング
装置２３，第２の目標値発生器２４，結合点２５ならび
に調節ユニットとメモリユニット２６から成る補正回路
２０が図示されている。スイッチング装置２３の入力に
は内燃機関１３から供給される信号ＮＢｉが供給され
る。スイッチング装置２３の出力信号は結合点２５に供
給される。スイッチング装置２３はアクセルペダル位置
センサ２１ならびに回転数センサ２２によって駆動され
る。第２の目標値発生器の出力信号ＮＢｓが結合点２５
に接続されるとこの結合点の出力信号は調節ならびにメ
モリユニット２６に入力され、その出力信号ＲＷｋが結
合点１５に接続される。また調節ならびにメモリユニッ
ト２６の出力信号はエラー表示装置３０にも入力され
る。

本発明の実施例では内燃機関としてディーゼル式の内燃
機関を例にとり説明する。

制御回路１０は操作器１２の出力量、すなわち実際の制
御量ＲＷｉを目標値ＲＷｓにできるだけ正確に調節する
機能を持つ。このような制御回路（閉ループ制御回路）
の機能はよく知られておりここでは詳細に説明するのを
省略する。

補正回路２０では制御回路１０に残存する誤差を補正な
いし調節する信号を形成する。このために補正回路２０
には制御回路１０に残存する誤差を識別させる実際のニ
ードル移動量ＮＢｉが入力される。補正回路２０はこの
入力信号から出力信号、たとえば補正量ＲＷｋを形成
し、この補正量が制御回路１０に入力される。

内燃機関の燃料供給は噴射ポンプによって行なわれ、そ
の場合噴射すべき燃料の量は制御ロッドによって調節さ
れる。この制御ロッドの位置はセンサによって測定され
るので第１図に図示した制御回路には制御ロッドの移動
量に関する目標値と実際値が発生する。ここで説明する
ディーゼル式内燃機関の燃料供給時における重要な量は
制御ロッドの移動量ではなく実際に噴射される燃料の量
である。理論的には制御ロッドの移動量と噴射される燃
料の量の間には所定の関係が存在するが、実際にはこの
関係は種々のファクター、たとえば内燃機関の駆動パラ
メータ，燃料の組成，燃料供給装置の機械部品における
摩耗現象，移動量センサのドリフト現象などに従って変
化する。たとえば燃料噴射ポンプの機械部品における摩
耗現象は制御ロッドの移動量に何ら影響を及ぼさないの
で制御ロッドの移動量と噴射された燃料の量間の関係を
変動させるファクターは制御回路１０を用いる場合部分
的に補正することができるが、噴射された燃料の量に誤
差が残存することになる。この誤差は補正回路２０によ
り補正量ＲＷｋの信号を形成することにより補正回路２
０によって補正することができる。この補正信号はたと
えば噴射ポンプの機械部品における摩耗現象を考慮し、
それによって制御回路１０の残存誤差を補償するに必要
な値を有するものである。

補正回路２０の機能を第２図から第４図を参照して説明
する。第２図には回転数とアクセルペダル位置にしたが
って噴射量の特性が図示されている。そして横軸には内
燃機関の回転数Ｎが、また縦軸には噴射された燃料の量
ＱＫが図示されている。第２図から明らかなように噴射
された燃料の量ＱＫは回転数Ｎならびにアクセルペダル
位置ＦＰに関係している。第３図ならびに第４図にはア
クセルペダル位置ＦＰ＝０における第２図の特性図の断
面図が図示されている。

既に説明したように補正回路２０には制御回路１０に残
存する誤差を識別させる信号が入力される。これは本実
施例の場合噴射ニードルのニードル移動量ＮＢｉであ
る。このニードル移動量ＮＢｉと実際に噴射された燃料
の量ＱＫ間には所定の関係が存在し、この関係は温度，
時間あるいはその他の影響によってごくわずかしか変化
しないものである。制御回路１０に残存する誤差を識別
するとき噴射すべき燃料の量が知られている内燃機関の
駆動状態が選ばれる。補正回路２０は内燃機関がこの駆
動状態にはいったとき実際に噴射された燃料の量がこの
既知の噴射量に対応するか否かを調べ、必要に応じて補
正信号ＲＷｋを用いて制御回路１０を補正ないし調節す
る。

この内燃機関の駆動状態はその状態において燃料供給量
が零に等しくない値から零になるかあるいはその逆にな
る状態が選ばれる。したがってこの場合信号ＮＢｉはＮ
Ｂｉ≠０からＮＢｉ＝０になるかあるいはその逆に変化
する。

この選ばれた駆動状態は好ましくは第３図に図示したよ
うにアクセルペダル位置ＦＰ＝０で回転数がｎ１＜Ｎ＜
ｎ２となる減速運転（エンジンブレーキ）領域である。
この駆動状態にはいったか否かはアクセルペダル位置セ
ンサ２１からのアクセルペダル位置ＦＰと回転数センサ
２２からの回転数Ｎが入力されるスイッチング装置２３
によって識別される。内燃機関がこの駆動状態になった
とき、すなわちＦＰ＝０，ｎ１＜Ｎ＜ｎ２になったとき
スイッチング装置２３が閉じられ、信号ＮＢｉが結合点
２５に送られる。ここでこの信号は第２の目標値発生器
２４によって形成される目標値ＮＢｓと結合される。そ
の結果が調節ならびにメモリユニット２６に供給され、
上述した補正信号ＲＷｋが形成される。

次にこの補正信号の形成方法を第３図を参照して説明す
る。ここでアクセルペダル位置ＦＰ＝０で回転数がｎ１
＜Ｎ＜ｎ２のとき内燃機関に噴射される燃料の量は零で
なければなれないことがわかっている。回転数ｎ１より
も小さい回転数になると内燃機関のアイドリング制御領
域となり燃料が再び噴射される。これが第３図でＡの特
性曲線として図示されている。この特性曲線Ａが制御回
路１０の残存誤差によりたとえばＡ′の曲線に移動した
とすると第３図でｎ１＜Ｎ＜ｎ２の回転数領域内の回転
数ｎ３においてアイドリング制御用の燃料が噴射され
る。この燃料噴射はニードル移動量ＮＢｉによって識別
され閉じたスイッチング装置２３を介して調節ならびに
メモリユニット２６に供給される。そこで上述した補正
量が形成されそれにより特性曲線Ａ′が再び特性曲線Ａ
の方向に移動される。上述したようにニードル移動量と
噴射された燃料の量間にはある種の変動が発生する。し
かしこの変動が補正回路２０に何ら影響を及ぼさないよ
うにするために、ニードル移動量ＮＢｉはこの駆動状態
において理論的に燃料供給量ＱＫ＝０に対応する零の値
に調節されるのではなくニードル移動量と噴射された燃
料の量の関係に発生する最大変動量に対応した目標値Ｎ
Ｂｓに調節される。このように形成された補正値ＲＷｋ
が消失しないようにするために調節ならびにメモリユニ
ット２６はこの補正値を形成するだけでなくそれぞれの
実際の補正値を格納する働きをする。したがって調節な
らびにメモリユニット２６は後段に積算型のメモリを備
えたＰ（比例動作）あるいはＰＩ（比例及び積分動作）
調節器から構成される。

上述した装置では特性曲線Ａが大きな回転数の方向に変
位する場合しか識別することができない。特性曲線Ａが
それと異なり特性曲線Ａ″の方向に移動すると、回転数
がｎ１の場合噴射された燃料の量は等しいので調節なら
びにメモリユニット２６は補正値ＲＷｋを形成しない。
したがって調節ならびにメモリユニット２６を後段にメ
モリを備えたカウンタとして構成するのが好ましい。回
転数ｎ１で噴射された燃料の量が零に等しい場合ではカ
ウンタはたとえばデクレメントされ、一方噴射された燃
料の量が零より大きい場合には、カウンタはインクレメ
ントされる。たとえば特性曲線Ａが特性曲線Ａ″に移動
したとすると、本実施例の場合調節ならびにメモリユニ
ット２６として構成されたカウンタは特性曲線Ａの残存
誤差が補正されるまで補正値ＲＷｋをデクレメトする。
その場合カウンタの後段に接続されたメモリは常に実際
の計数状態、すなわち実際の補正値を格納する働きをす
る。特性曲線Ａの残存誤差が調節ならびにメモリユニッ
ト２６により補正されると、この補正値はその計数値を
中心に常に行ったり来たりしている。

またカウンタをデクレメントあるいはインクレメントす
ることにより段階的に補正するのではなく、回転数差
（ｎ３−ｎ１）ないし（ｎ４−ｎ１）ならびに特性曲線
Ａの傾斜から直接補正値ＲＷｋを求めることにより特性
曲線Ａの残存誤差を補正することも可能である。

上述したように第３図に図示した特性曲線Ａはアイドリ
ング制御領域の特性曲線に関するものであるが、そのよ
うな特性曲線に対応する人工的な特性曲線を第１の目標
値発生器１４を用いて回転数ｎ１より上での回転数領域
において発生させることも可能である。特に横軸と２点
で交わる特性曲線を発生するのが好ましい。この例が第
４図に図示されており、形成された特性曲線は三角形状
Ｂを有しており、横軸とは回転数ｎ５，ｎ６で交叉す
る。たとえば三角形Ｂ′で図示されているように三角形
Ｂが大きい回転数方向に変位したとすると、回転数ｎ５
では噴射量が零になり、一方回転数ｎ６では零にはなら
ない。また、三角形Ｂ″で図示されたように噴射量が大
きくなる方向に変位したとすると、両回転数ｎ５，ｎ６
において噴射量は零とはならなくなる。このようにして
三角形状の関数Ｂを用いることにより制御回路１０に誤
差が発生していることだけではなく、この残存誤差がど
のような種類のものであるか、すなわち回転数に関係し
たものであるか噴射量に関係したものであるかを判別す
ることができる。このように三角形状の関数を用いるこ
とにより縦軸方向あるいは横軸方向に別々に補正をする
ことにより制御回路１０に残存する誤差をより良好に補
正することが可能になる。

エラー表示装置３０は継続して調節ならびにメモリユニ
ット２６の出力信号を監視し、この信号が所定の値より
も上回ったときに、エラー表示装置３０はこれを運転し
知らせるかあるいは何らかの方法で内燃機関を調節させ
る働きをする。このエラー表示装置３０により補正回路
２０によってはもはや補正することのできない残存誤差
によってたとえば内燃機関に損害が発生したりあるいは
燃料消費量が多くなったり排気ガスが悪化したりするの
を防止することが可能になる。

また補正回路２０をその基本的な機能に影響を及ぼさな
い範囲で変更することも可能である。たとえば第２の目
標値発生器２４を結合点２５に接続するのではなく、ス
イッチング装置２３に結合するようにしてもよい。その
場合実際のニードル移動量ＮＢｉが目標値ＮＢｓよりも
大きくなったときにスイッチング装置２３が閉じられる
ようにされる。スイッチング装置が閉じたときに導かれ
る信号ＮＢｉは調節ならびにメモリユニット２６により
零の値に調節される。さらに調節ならびにメモリユニッ
ト２６を調節器とメモリに分割することも可能であり、
その場合調節器はブロック図においてスイッチング装置
２３の前段に配置するようにすることもできる。

調節ユニットは所定の駆動状態が現われる毎に出力信号
を形成し、また前記メモリユニットはそれぞれ実際の信
号を一時記憶し次に所定の駆動状態が現われた場合に制
御回路を補正するように構成するのが好ましい。

また、メモリユニットは調節装置の出力信号をそれぞれ
前回の信号に加算して制御回路を補正し、その結果を制
御回路補正用の信号として格納するように構成される。

上述した実施例は、ディーゼル式内燃機関であったが、
もちろんこのような補正装置をガソリン式の内燃機関に
用いることも可能である。ディーゼル式内燃機関の場合
実際に噴射された燃料の量に関する信号はドイツ特許公
開公報第 3032381号に記載されているようにニードル移
動量センサによって得られるが、ガソリン式内燃機関の
場合には実際に噴射された燃料の量に関する信号は、た
とえばドイツ特許公開公報第 2251472号に記載されてい
るように電磁弁制御装置を用いて形成することができ
る。

また第１図の構成をアナログ構成で実現できる他にもち
ろん対応したプログラムを組んだマイクロプロセッサを
用いることによっても実現することができることはもち
ろんである。

本発明の原理をここでもう１度述べておくと、所定の駆
動状態において特性曲線の零通過点を検出し、この零通
過点を既知の値と比較し、その比較結果に基づいて補正
値を形成し、特性曲線の零通過点を調節するようにした
ことである。

ヘ）効果 以上説明したように、本発明では、実際に噴射される燃
料量をセンサを用いて検出しこれを目標値と比較して補
正値を形成するのではなく、噴射すべき燃料量が零でな
い値から零に変わる内燃機関の駆動状態において実際に
噴射が行なわれるかを調べることにより補正信号を形成
するようにしている。従って、老朽化現象によりドリフ
トが生じ燃料供給量を補正する場合、補正信号を形成す
るとき正確に噴射された噴射量を検出する必要はなく、
単に実際に噴射が行なわれたかあるいは噴射が行なわれ
ないかを検出するだけでよく、その検出に簡単なセンサ
を用いることができるので、安価な構成で老朽化現象を
補正し最適な燃料供給を行なうことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による補正装置の概略構成を示したブロ
ック図、第２図は回転数とアクセルペダル位置にしたが
った燃料噴射量を示した特性図、第３図および第４図は
第２図の特性曲線をアクセルペダル位置零の所で切断し
た時の特性を示した特性図である。 １０……制御回路、１１……調節器 １２……操作器、１３……内燃機関 １４……第１の目標値発生器 ２０……補正回路 ２１……アクセルペダル位置センサ ２２……回転数センサ ２３……スイッチング装置 ２４……第２の目標値発生器 ２６……調節ならびにメモリユニット

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関（１３）の状態量を測定するセン
   サと、噴射される燃料量に対応する量（ＲＷｉ）を測定
   する装置と、噴射される燃料量を定める制御回路（１
   ０）とを備えた内燃機関の燃料供給装置用補正方法にお
   いて、 噴射すべき燃料量（ＲＷｓ）が零でない値から零に変わ
   る内燃機関の所定の駆動状態において燃料が実際に噴射
   されるかを調べ、 噴射される場合には燃料供給装置を調節する補正信号
   （ＲＷｋ）を形成することを特徴とする内燃機関の燃料
   供給装置用補正方法。
2. 【請求項２】燃料が実際に噴射されるかを噴射弁のニー
   ドル移動量（ＮＢｉ）に基づいて調べることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の燃料供給装
   置用補正方法。
3. 【請求項３】前記補正信号は、前記内燃機関の所定の駆
   動状態において実際に噴射される燃料量が零になるよう
   に燃料供給装置を調節することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項に記載の内燃機関の燃料供給装置
   用補正方法。
4. 【請求項４】前記内燃機関の所定の駆動状態は、アクセ
   ルペダル位置が零であり噴射される燃料量が零でない値
   から零に変わる回転数領域を有する減速運転状態である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第
   ３項に記載の内燃機関の燃料供給装置用補正方法。
5. 【請求項５】前記回転数領域以下の回転数ではアイドル
   回転数領域となり燃料が再び噴射されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項に記載の内燃機関の燃料供給装
   置用補正方法。
6. 【請求項６】前記内燃機関の所定の駆動状態は、アクセ
   ルペダル位置が零である減速運転状態であり、この運転
   状態において所定の回転数領域（ｎ５〜ｎ６）において
   所定の燃料量を噴射させることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の内燃機関の燃料供給装置用補正方
   法。
7. 【請求項７】前記所定の燃料量は、所定の回転数領域
   （ｎ５〜ｎ６）で零でなく、その両側で零になる所定の
   関数によって与えられることを特徴とする特許請求の範
   囲第６項に記載の内燃機関の燃料供給装置用補正方法。
8. 【請求項８】前記所定の関数は第１の回転数（ｎ５）か
   ら直線的に増大しその後直線的に減少して第２の回転数
   （ｎ６）に至る三角形状の関数であることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項に記載の内燃機関の燃料供給装置
   用補正方法。
9. 【請求項９】前記所定の関数は燃料供給装置の制御回路
   によって発生されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項又は第８項に記載の内燃機関の燃料供給装置用補正
   方法。
10. 【請求項１０】内燃機関（１３）の状態量を測定するセ
    ンサと、噴射される燃料量に対応する量（ＲＷｉ）を測
    定する装置と、噴射される燃料量を定める制御回路（１
    ０）とを備えた内燃機関の燃料供給装置用補正装置にお
    いて、 噴射すべき燃料量（ＲＷｓ）が零でない値から零に変わ
    る内燃機関の所定の駆動状態を識別する手段（２１〜２
    ３）と、 前記内燃機関の所定の駆動状態において燃料が実際に噴
    射されるかを識別する手段（２４、２５）と、 噴射されることが識別された場合に燃料供給装置を調節
    する補正信号（ＲＷｋ）を形成する手段（２６）とを設
    けることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置用補正装
    置。
11. 【請求項１１】前記補正信号を形成する手段は、調節ユ
    ニットとメモリユニットから構成され、調節ユニットは
    所定の駆動状態が現れる毎に補正信号を形成し、また前
    記メモリユニットはそれぞれ補正信号を一時記憶するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の内燃機
    関の燃料供給装置用補正装置。
12. 【請求項１２】前記調節ユニットは比例動作（Ｐ）ある
    いは比例及び積分動作（ＰＩ）の調節器から構成される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の内燃
    機関の燃料供給装置用補正装置。
13. 【請求項１３】前記調節ユニットは可逆カウンタから構
    成されることを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記
    載の内燃機関の燃料供給装置用補正装置。
14. 【請求項１４】前記メモリユニットは補正信号をそれぞ
    れ前回の補正信号に加算しその結果を実際の補正信号と
    して格納することを特徴とする特許請求の範囲第１１項
    に記載の内燃機関の燃料供給装置用補正装置。
15. 【請求項１５】前記補正信号を形成する手段の前段にお
    いて実際に噴射される燃料量に関する信号と噴射すべき
    所望の燃料量に関する信号を結合することを特徴とする
    特許請求の範囲第１０項に記載の内燃機関の燃料供給装
    置用補正装置。
16. 【請求項１６】前記補正信号を形成する手段と前記両噴
    射量が結合される結合点の前段にスイッチング装置を設
    け、それにより所定の駆動状態が得られたときのみ実際
    に噴射される燃料量に関する信号を前記結合点に送るこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載の内燃機
    関の燃料供給装置用補正装置。
17. 【請求項１７】実際に噴射される燃料量に関する信号
    は、燃料供給装置の噴射弁のニードル移動量を表す信号
    であることを特徴とする特許請求の範囲第１５項又は第
    １６項に記載の内燃機関の燃料供給装置用補正装置。
18. 【請求項１８】前記補正信号がエラー表示装置に供給さ
    れ、その信号が所定の限界値を越えた場合、それが表示
    されるかあるいは内燃機関が調節されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１０項に記載の内燃機関の燃料供給
    装置用補正装置。