JPH0792013B2 - 閉ループ燃料制御方法及び装置 - Google Patents

閉ループ燃料制御方法及び装置

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JPH0792013B2
JPH0792013B2 JP2089029A JP8902990A JPH0792013B2 JP H0792013 B2 JPH0792013 B2 JP H0792013B2 JP 2089029 A JP2089029 A JP 2089029A JP 8902990 A JP8902990 A JP 8902990A JP H0792013 B2 JPH0792013 B2 JP H0792013B2
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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、閉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。
各シリンダへの燃料を制御することは利点がある。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、この発明の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EGR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12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。燃料インジェクタ10は燃
料ライン34から燃料を充填される穴32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30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たいない場合は、
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。
両較正曲線、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＋0.00412Q＋0.000425Q2 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mm3/ストローク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、E1＝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、積分項SUMi＝SUMi-1＋
Eiを計算することによって、微分項DIFF＝Ei−Ei-1を計
算することによって、DELTA＝KpEi＋KISUMi＋KDDIFFか
らDELTA項を計算することによってなされる。最後に、B
ASEとDELTA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Kp＝Ｋ（0.00412＋0.0
0085Qa）によって決定される。ここで、Qa＝（Ｑ＋AQ）
/2である。K,KI,KD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
焼に対して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17.1mm3であり、この値に対する較正曲
線は、閉ループを操作する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1900マイクロ秒の間で
変化するパルス幅を与える。このサイクルの間は、AQフ
ィードバック信号の誤り値（default 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8.6mm3から15.3mm3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17.1mm3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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン・フランシス・デ・ナジェル アメリカ合衆国ミシガン州48093，ウォー レン，ローン 29268 (56)参考文献 特開 昭61−40458（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−300058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−229958（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−41318（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−130259（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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. 【請求項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
    各項の総計によっ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. 【請求項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. 【請求項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手段と、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. 【請求項５】パルス幅制御信号に応答する正移動プラン
    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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。
JP2089029A 1989-04-03 1990-04-03 閉ループ燃料制御方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0792013B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/332,204 US4903669A (en) 1989-04-03 1989-04-03 Method and apparatus for closed loop fuel control
US332204 1989-04-03

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Publication Number Publication Date
JPH0361645A JPH0361645A (ja) 1991-03-18
JPH0792013B2 true JPH0792013B2 (ja) 1995-10-09

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ID=23297179

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JP2089029A Expired - Lifetime JPH0792013B2 (ja) 1989-04-03 1990-04-03 閉ループ燃料制御方法及び装置

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