JPS6189961A - Injection quantity controller for fuel injection pump - Google Patents

Injection quantity controller for fuel injection pump

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JPS6189961A
JPS6189961A JP21117484A JP21117484A JPS6189961A JP S6189961 A JPS6189961 A JP S6189961A JP 21117484 A JP21117484 A JP 21117484A JP 21117484 A JP21117484 A JP 21117484A JP S6189961 A JPS6189961 A JP S6189961A
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fuel injection
actuator
control
adjustment member
timing adjustment
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Eiichi Kamei
栄一 亀井
Hideaki Nanba
秀彰 難波
Katsuhiro Oba
大羽 勝廣
Hiroaki Kuraoka
宏明 倉岡
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NipponDenso Co Ltd
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections

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Abstract

PURPOSE:To control a fuel injection quantity so accurately in a manner conformable to excellent responsiveness, by installing a state observation part, which estimates a state variable in a control system of a fuel injection pump, and also a feedback gain setting part which sets a controlled variable of an actuator. CONSTITUTION:A state observation part VI estimates a state variable in a system controlling the position of an overflow timing adjustment part II of a fuel injection pump I. A cumulating part VII finds an integral value or a cumulative value of a deviation between the desired position and the actual position of the adjustment member II. A feedback gain setting part VIII sets a controlled variable of an actuator III for controlling the adjustment member to be adjusted to the desired position. Thus, control over a fuel injection quantity is performable so accurately in a manner condormable to excellent responsiveness.

Description

【発明の詳細な説明】 11友l乱 [産業上の利用分野] 本発明は燃料噴射ポンプの噴射量制御装置に関し、詳し
くは燃料噴射ポンプの溢流時期調整部材の位置を制御す
るアクチュエータを、系のダイナミックモデルに基づい
て制御する燃料噴射ポンプの噴射量制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an injection amount control device for a fuel injection pump, and more specifically, an actuator for controlling the position of an overflow timing adjustment member of a fuel injection pump. The present invention relates to an injection amount control device for a fuel injection pump that is controlled based on a dynamic model of the system.

[従来の技術] 内燃機関、特にディーゼルエンジンの燃料噴射を行なう
燃料噴射ポンプの噴射量制御装置として、従来より分配
(VE)型等の燃料噴射ポンプが知られているが、燃料
噴射量を内燃機関の運転条件に応じて緻密に制御する為
に、その溢流時期調整部材、例えばスピルリングを電気
的なアクチュエータによって制御するものが提案されて
いる(例えば特開昭58−67932号公報の燃料噴射
ポンプの吐出量調整装置)。第7図はこうした燃料噴射
ポンプの制御系を示したものである。これは、内燃機関
の運転条件を検出する各種センサ群1の信号出力をアク
チュエータ制御手段としての電子制御回路2に入力する
と共に、燃料噴射ポンプの溢流時期調整部材3、例えば
分配型燃料噴射ポンプにおいて回転運動及び往復運動を
同時に行なうポンププランジャに外嵌されたスピルリン
グ3の実位置を電気的な位置検出手段4によって検出し
、実位置を示すこの検出信号を電子制御回路2に入力し
、両信号より電子制御回路2において、内燃機関の運転
条件より定まる最適な燃料噴射量となるよう溢流時期調
整部材3の目標位置、即ち燃料噴射終了タイミングを求
め、アクチュエータ5を介して溢流時期調整部材(スピ
ルリング)3を目標位置まで駆動・制御するような制御
系である。
[Prior Art] Fuel injection pumps such as a distribution (VE) type have been known as injection amount control devices for fuel injection pumps that inject fuel for internal combustion engines, especially diesel engines. In order to control the overflow timing precisely according to engine operating conditions, it has been proposed to control the overflow timing adjustment member, such as a spill ring, using an electric actuator (for example, the fuel flow timing adjustment member of JP-A-58-67932) has been proposed. Injection pump discharge amount adjustment device). FIG. 7 shows the control system of such a fuel injection pump. This inputs signal outputs from various sensor groups 1 for detecting operating conditions of the internal combustion engine to an electronic control circuit 2 serving as actuator control means, and also inputs signal outputs from various sensor groups 1 that detect operating conditions of the internal combustion engine to an overflow timing adjustment member 3 for a fuel injection pump, such as a distribution type fuel injection pump. The electric position detecting means 4 detects the actual position of the spill ring 3 fitted onto the pump plunger which simultaneously performs rotational motion and reciprocating motion, and inputs this detection signal indicating the actual position to the electronic control circuit 2. From both signals, the electronic control circuit 2 determines the target position of the overflow timing adjustment member 3, that is, the fuel injection end timing, so as to obtain the optimum fuel injection amount determined by the operating conditions of the internal combustion engine, and adjusts the overflow timing via the actuator 5. This is a control system that drives and controls the adjustment member (spill ring) 3 to a target position.

こうした制御系では、従来アクチュエータ5によって制
御された溢流時期調整部材3の実位置をフィードバック
して、即ち実位置と目標位置との備差が小さくなる様に
アクチュエータ5を制御していた。フィードバックによ
る帰還の大きさを決めるのが所謂ゲイン(P、増幅度)
であり、この他偏差の積分量(1)や微分子fi(D)
等を適宜帰還して所謂PID制御を行なうものも知られ
ている。
In such a control system, the actual position of the overflow timing adjusting member 3 controlled by the actuator 5 is conventionally fed back to control the actuator 5 so that the difference between the actual position and the target position is reduced. The so-called gain (P, degree of amplification) determines the magnitude of feedback.
In addition, the integral amount of deviation (1) and the differential molecule fi(D)
There is also known a system that performs so-called PID control by appropriately feeding back the information.

[発明が解決しようとする問題点] かかる従来技術としてのフィードバック制御においては
次のような問題が存在した。即ち、(1)従来のフィー
ドバック制御では基本的には、目標値と実位置との偏差
に応じて制御量を求めている。そこで、応答性を良好に
しようとするには帰還量の大きさであるゲイン(P)を
上げることになるが、ゲインを大きくすると過制御とな
ってしまい、大きなオーバーシュート、ダウンシュート
を生じ、時には発掘現象を引きおこすことさえあり、燃
料噴射量が最適な燃料噴射量からはずれてしまうことが
あるという問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The following problems existed in the feedback control as the prior art. That is, (1) in conventional feedback control, the control amount is basically determined according to the deviation between the target value and the actual position. Therefore, in order to improve the response, the gain (P), which is the magnitude of the feedback amount, must be increased, but increasing the gain will result in overcontrol, resulting in large overshoots and downshoots. In some cases, this may even cause an excavation phenomenon, causing the fuel injection amount to deviate from the optimal fuel injection amount.

(2)一方、制御の安定性を充分なものとする為にゲイ
ンを下げれば応答性が悪くなってしまい、内燃機関の運
転条件の変化に燃料噴射量が追従せず、空燃比が適正値
から大きくはずれて失火や黒煙発生を招いたり、出力が
要求に追従せずドライバビリティが悪化するなど種々の
問題を生じることがあった。
(2) On the other hand, if the gain is lowered to ensure sufficient control stability, the response will deteriorate, the fuel injection amount will not follow changes in the operating conditions of the internal combustion engine, and the air-fuel ratio will not reach the appropriate value. Various problems may occur, such as misfires and black smoke caused by a large deviation from the range, and drivability deteriorated due to the output not following demand.

(3)そこで、応答性を満足する為に微分量を加えたり
安定性を良好とする為に積分量を加えるなどして系の過
渡特性を改善しようとするPID制御も提案されている
が、実際゛の制御系において過渡特性を充分なものとす
る為の一般的な評価の方法がなく、ゲイン(P)、積分
子fi(r)、微分子fi(D>を適当に変化させて実
際の制御を実行するいわば試行錯誤、に頼らざるを得ず
、しかも必ずしも要求する燃料噴射量の過渡特性が実現
できるとは限らないので取扱いが困難であるという問題
があった。
(3) Therefore, PID control has been proposed to try to improve the transient characteristics of the system by adding a differential amount to satisfy responsiveness or adding an integral amount to improve stability. There is no general evaluation method to ensure sufficient transient characteristics in an actual control system, so it is necessary to appropriately change the gain (P), integral molecule fi(r), and differential molecule fi(D>). There is a problem in that it is difficult to handle because the control has to be carried out by trial and error, and it is not always possible to achieve the required transient characteristics of the fuel injection amount.

本発明の目的はこれらの問題を解決して、設計か容易で
過渡特性の優れた燃料噴射ポンプの噴射量制御ilI装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve these problems and provide an injection amount control device for a fuel injection pump that is easy to design and has excellent transient characteristics.

1にl又 [問題点を解決するための手段] 上記の問題を解決して発明の目的を達成する為に、第1
図に示すように、 燃料噴射ポンプエの圧送される燃料の溢流時期を調整す
る溢流時期調整部材■例えばスピルリングと、 該溢流時期調整部材を駆動して燃料噴射量の調整を行な
うリニアソレノイド等のアクチュエータ■と、 該溢流時期調整部材■の実位置を検出する位置検出手段
IV、例えば差動トランスと、内燃機関の運転条件、例
えば空燃比や負荷の大1   きさ等に基づいて定まる
燃料噴射量に対応した前記溢流時期調整部材■の目標位
置と前記検出された溢流時期調整部°材■の実位置とに
基づき、前記目標位置に前記溢流時期調整部材■を制御
する為の前記アクチュエータ■の制tfOffiを求め
、これをアクチュエータ■に出力するアクチュエータ制
リロ手段Vと、 を備えた燃料噴射ポンプの噴射量制!JlI装置におい
て、 前記アクチュエータ制御手段として、従来のフィードバ
ック制御の構成に替えて、次のような構成がとられた。
[Means for solving the problem] In order to solve the above problem and achieve the purpose of the invention,
As shown in the figure, there is an overflow timing adjustment member that adjusts the overflow timing of the fuel pumped by the fuel injection pump. Actuator (2) such as a solenoid, position detection means (IV) for detecting the actual position of the overflow timing adjustment member (2), such as a differential transformer, and operating conditions of the internal combustion engine, such as air-fuel ratio, load size, etc. The overflow timing adjustment member (2) is moved to the target position based on the target position of the overflow timing adjustment member (2) corresponding to the fuel injection amount determined by Injection amount control for a fuel injection pump, comprising: an actuator control reloading means V that obtains the control tfOffi of the actuator (2) and outputs it to the actuator (2) for controlling the actuator (2)! In the JlI device, the following configuration was adopted as the actuator control means in place of the conventional feedback control configuration.

即ち、 予め記憶された前記燃料噴射ポンブエの溢流時期調整部
材■の位置を制御する系のダイナミックモデルに基づき
、前記溢流時期調整部材■の実位置とアクチュエータ■
に出力される前記制御量とから、該系の動的な内部状態
を表わず適当な次数の状態変数量を推定する状態観測部
vfと、前記溢流時期調整部材■の目標位置と実位置と
の偏差の積分値または累積値を求める累積部Vllと、
前記推定された状態変数量と前記求められた累積値とか
ら、前記溢流時期調整部材■を目標位置に制御する為の
アクチュエータmの制f11を決定するフィードバック
ゲイン設定部■と、ここで燃料噴射ポンプとしては分配
型(VE型)の燃料噴射ポンプの他、朝型燃料噴射ポン
プであっても差支えない。分配型の燃料噴射ポンプでは
溢流時期調整部材がスピルリングであり、一方列型燃料
噴射ボンブではコントロールラックが溢流時期調整部材
にあたる。緻密な制御を実現するためには、質量が小さ
く慣性の小さなスピルリングを制御する方が良いが、ア
クチュエータの駆動力を大きくするなどすれば朝型燃料
噴射ポンプのコントロールラックの制御を正確に行なえ
ることは君うまでもない。
That is, based on a pre-stored dynamic model of the system that controls the position of the overflow timing adjustment member (2) of the fuel injection pump, the actual position of the overflow timing adjustment member (2) and the actuator (2) are determined.
A state observation unit vf estimates a state variable of an appropriate order without representing the dynamic internal state of the system from the control amount outputted to an accumulation unit Vll for calculating the integral value or cumulative value of the deviation from the position;
A feedback gain setting unit (2) determines a control f11 of the actuator m for controlling the overflow timing adjustment member (3) to the target position from the estimated state variable amount and the determined cumulative value; The injection pump may be a distribution type (VE type) fuel injection pump or a morning type fuel injection pump. In a distribution type fuel injection pump, the overflow timing adjustment member is a spill ring, while in a row type fuel injection bomb, the control rack is the overflow timing adjustment member. In order to achieve precise control, it is better to control a spill ring with a small mass and low inertia, but by increasing the actuator's driving force, it is possible to accurately control the control rack of a morning type fuel injection pump. There's no need for you to do that.

アクチュエータとしては、リニアソレノイド(プランジ
ャ)型の他、ロータリソレノイド型のもの、あるいは各
種のサーボモータや、負圧を制御してダイアフラムの変
位により溢流時期調整部材を駆動するようなアクチュエ
ータ等も使用することができる。あるいは特開昭58−
217755号の如く、スピルリングを直接ロータリソ
レノイドの可動部とするようなアクチュエーター溢流時
期調整部材の構成をとることも何ら差支えない。
In addition to linear solenoid (plunger) type actuators, rotary solenoid types, various servo motors, and actuators that control negative pressure and drive the overflow timing adjustment member by displacement of the diaphragm are also used. can do. Or JP-A-58-
No. 217755, the actuator overflow timing adjustment member may be configured such that the spill ring is directly the movable part of the rotary solenoid.

この場合、スピルリングとアクチュエータが一体化され
ているので燃料噴射ポンプが小型化できるという利点が
存在する。
In this case, since the spill ring and the actuator are integrated, there is an advantage that the fuel injection pump can be made smaller.

又、このアクチュエータによって駆動される溢流時期調
整部材の実位置を検出する位置検出手段としては、差動
トランスの他、ポテンショメータやその他各種の位置測
定センサを使用することができる。更に燃料噴射量を流
量センサやノズルの閉弁時間を知ることによって検出し
、これを溢流時期調整部材の位置として扱うことも、制
御の精度を向上させる上で有効である。
Further, as a position detection means for detecting the actual position of the overflow timing adjustment member driven by this actuator, in addition to a differential transformer, a potentiometer and various other position measurement sensors can be used. Furthermore, it is also effective to detect the fuel injection amount by knowing the flow rate sensor or the nozzle closing time and treat this as the position of the overflow timing adjustment member in order to improve control accuracy.

溢流時期調整部材の目標位置、即ち燃料噴射量を定める
内燃機関の運転条件としては、内燃機関の空燃比や負荷
、吸入空気量、暖機状態、吸気温麿あるいは加減速状態
等のうちすくなくともひとつあるいはその内の幾つかの
組合わVを考えることができ、本発明の燃料噴射ポンプ
の噴射量制御装置が用いられる内燃機関の態様に合わせ
て選択し、例えば空燃比制御装置等として構成し、機関
の各種センサの出力信号に基づいて溢流時期調整の目標
位置を本発明におけるアクチュエータ制御手段に入力す
る構成とすればよい。
The operating conditions of the internal combustion engine that determine the target position of the overflow timing adjustment member, that is, the fuel injection amount, include at least the air-fuel ratio, load, intake air amount, warm-up condition, intake temperature, acceleration/deceleration condition, etc. of the internal combustion engine. One or several combinations of them can be considered, and the fuel injection pump injection amount control device of the present invention can be selected according to the aspect of the internal combustion engine in which it is used, and configured as, for example, an air-fuel ratio control device. , the target position for overflow timing adjustment may be input to the actuator control means of the present invention based on output signals from various sensors of the engine.

次にアクチュエータ制御手段であるが、後で作用・実施
例の各項で詳述するように、溢流時期調整部材の位置を
検出しつつアクチュエータによってこれを目標位置へ制
御する系のダイナミックモデルを構築し、これに従って
導かれる状態変数量を用いて制御を行なうものであって
、通常マイクロコンピュータを用いROM、RAM等の
周辺素子と共に構成される。状態変数量としてはアクチ
ュエータの挙動を最も適確に制御するものとして、その
実位置の他にアクチュエータに流れる電流や駆動速度を
用いることができるが、必ずしも具体的な物理■に対応
させる必要はなく、系の構築されたダイナミックモデル
を記述する適当な変数を措定して用いればよい。
Next, regarding the actuator control means, as will be explained in detail later in each section of the operation and examples, we created a dynamic model of a system that detects the position of the overflow timing adjustment member and controls it to the target position using the actuator. It is constructed and controlled using state variables derived according to the construction, and is usually constructed using a microcomputer together with peripheral elements such as ROM and RAM. In addition to its actual position, the current flowing through the actuator and the drive speed can be used as state variables to most accurately control the behavior of the actuator, but it is not necessary to correspond to specific physics. Appropriate variables describing the constructed dynamic model of the system may be assumed and used.

[作用1 上記構成を有する本発明の燃料噴射ポンプの噴射量制御
装置は、燃料噴射量を定める燃料噴射ポンプの渦流時期
調整部材を駆動・制御するに際して、その実位置を検出
すると共に、予め記憶された溢流時期調整部材を制御づ
る系のダイナミックモデルに基づき溢流時期調整部材の
実位置とアクチュエータの制御2tl吊とから状態観測
部によって推定された適当な次数の状態変数量と、累積
部によって求められた溢流時II調整部材の目標位置と
実位置との偏差の累積値とから、フィードバックゲイン
設定部によってアクチュエータの制御ωを決定して、溢
流時期調整部材を制御している。
[Operation 1] The injection amount control device for a fuel injection pump of the present invention having the above configuration detects the actual position of the vortex timing adjustment member of the fuel injection pump that determines the amount of fuel injection, and also detects the actual position of the vortex timing adjusting member. Based on the dynamic model of the system that controls the overflow timing adjustment member, the state variable amount of an appropriate order is estimated by the state observation unit from the actual position of the overflow timing adjustment member and the control 2tl suspension of the actuator, and the accumulation unit Based on the obtained cumulative value of the deviation between the target position and the actual position of the overflow timing II adjustment member, the feedback gain setting unit determines the control ω of the actuator, thereby controlling the overflow timing adjustment member.

この制御系を第2図に示す。図において10はアクチュ
エーター溢流時期調整部材−位置検出手段を有する制御
対象としての燃料噴射ポンプ、12はアクチュエータ制
御手段として以下の構成を有するレギュレータ、14は
状態観測部、16は累積部、18はフィードバックゲイ
ン設定部である。ここでは各部をブロックで示したが、
これは制御系のモデルであってハード的な構成を示すも
のではない。
This control system is shown in FIG. In the figure, 10 is a fuel injection pump as a controlled object having an actuator overflow timing adjustment member and position detection means, 12 is a regulator having the following configuration as actuator control means, 14 is a state observation section, 16 is an accumulation section, and 18 is a This is a feedback gain setting section. Each part is shown here as a block, but
This is a control system model and does not represent the hardware configuration.

以下に、本発明において取扱う燃料噴射ポンプのアクチ
ュエーター溢流時期調整部材−位置検出手段からなる制
御対象のダイナミックモデルと上記制御系とについて詳
述するが、以下の説明においてF、X、A、B、C,y
、tA、C1,にl、u。
The dynamic model of the controlled object consisting of the actuator overflow timing adjustment member and position detection means of the fuel injection pump handled in the present invention and the above control system will be described in detail below. ,C,y
, tA, C1, l, u.

[)、IM、Pはベクトル量(行列)を示し、ATの如
き添字Tは行列の転置を、A−1の如き添字−1は逆行
列を、更にXの如き添字−はそれが推定値であることを
、Cの如き記号〜は制御対象とは別の系、ここでは状態
観測部14(以下、オブザーバと呼ぶンで扱われている
市であることを、y本の如き記号8は目標値であること
を、各々示している。
[), IM, P indicate a vector quantity (matrix), a subscript T such as AT indicates the transpose of the matrix, a subscript -1 such as A-1 indicates the inverse matrix, and a subscript - such as X indicates that it is an estimated value. , the symbol ~ such as C is a system different from the controlled object, here the city is handled by the state observation unit 14 (hereinafter referred to as an observer), and the symbol 8 such as y book is Each indicates that it is a target value.

第2図において、Vk木は内燃機関の運転条件より定め
られる燃料噴射量に対応する溢流時期調整部材の目標位
置を、Vkは溢流時期調整部材の実位置を、ekは目標
位置Vk本と実位置ybの差分(yk本−yk)を、Z
kl、を累積部16で求められた上記の差分ekの累積
値(Zk=Zk−1+T−ek−1)を、王はサンプリ
ング周期を、Ukは溢流時期調整部材を駆動・制御する
アクチュエータへ出力される制御ff1(ここでは印加
電圧)を、Xkは実位置ykと制御量ukとからオブザ
ーバ14によって推定された状態変数Mを、「はフィー
ドバックゲイン設定部18で設定された最適フィードバ
ックゲインを、各々表わしている。
In Fig. 2, Vk represents the target position of the overflow timing adjusting member corresponding to the fuel injection amount determined by the operating conditions of the internal combustion engine, Vk represents the actual position of the overflow timing adjusting member, and ek represents the target position Vk. The difference between the actual position yb and the actual position yb (yk books - yk) is Z
kl, is the cumulative value of the above-mentioned difference ek (Zk=Zk-1+T-ek-1) obtained by the accumulator 16, where "K" is the sampling period and "Uk" is the actuator that drives and controls the overflow timing adjustment member. Xk is the state variable M estimated by the observer 14 from the actual position yk and the control amount uk, and `` is the optimal feedback gain set by the feedback gain setting section 18. , respectively.

尚、添字には初期状態からのサンプリング回数を示して
おり、kは現在制御が行なわれている時点を、k−1は
前回サンプリングが行なわれた時点を、意味している。
Incidentally, the subscript indicates the number of samplings from the initial state, where k means the point in time when control is currently being carried out, and k-1 means the point in time when sampling was carried out last time.

次に上記構成を有するレギュレータ12の設計と制御に
ついて説明する。制御対堅の動的な挙動を表わす状態変
数モデルは、状態方程式と出力方程式とを用いて Xk =A−Xk−1 +E3・υに−1・・・(1)
yk−1=c −Xk−1・= (2)と導かれる。u
k−1は制御対象、ここではアクチュエーター溢流時期
調整部材−位置検出手段の被制御系にとっての制御入力
ベクトルであって、ある時点から線形近似が成立する範
囲内で制御対象に加える制御量を、この系では印加電圧
を示している。又、y k−1は制御対象の出りを意味
する制御出力ベクトルであって、通常の多変数制御系で
はひとつ以上の出力値を示す。ここでは溢流時期調整部
材の実位置を示す量(例えば電圧値)である。第2図に
示した系では制御対象にとっての制御入力ベクトルuk
、制御出力ベクトルykは各々ひとつの変数しかもたな
いので、スカシfiuk〈印加電圧)、yk(実位置信
号)とすることができる。更に、式(1)、<2)にお
いてXkは状態変数ベクトルであって、一般には制御対
象の内部状態を示す要素から成るベクトルである。ここ
では状態変数ベクトルXkの要素として、制御対象(ア
クチュエータ)に流れる電流値IDkと制御対象(溢流
時期調整部材)の動く速度VSkとを各状態変数として
とらえている。又、実位置信号ykは推定する必要はな
く、位置検出手段の出力ykをそのまま用いて状態変数
VPkとすることができる。
Next, the design and control of the regulator 12 having the above configuration will be explained. The state variable model that expresses the dynamic behavior of control vs. rigidity uses a state equation and an output equation to calculate
It is derived as yk−1=c −Xk−1·= (2). u
k-1 is a control input vector for the controlled object, here the controlled system of the actuator overflow timing adjustment member and the position detection means, and the control amount to be applied to the controlled object within the range where linear approximation is established from a certain point. , indicates the applied voltage in this system. Further, y k-1 is a control output vector indicating the output of the controlled object, and in a normal multivariable control system, it indicates one or more output values. Here, it is a quantity (for example, a voltage value) indicating the actual position of the overflow timing adjustment member. In the system shown in Figure 2, the control input vector uk for the controlled object is
, control output vector yk each has only one variable, so they can be defined as fiuk (applied voltage) and yk (actual position signal). Furthermore, in equation (1), <2), Xk is a state variable vector, which is generally a vector consisting of elements indicating the internal state of the controlled object. Here, as elements of the state variable vector Xk, the current value IDk flowing through the controlled object (actuator) and the moving speed VSk of the controlled object (overflow timing adjustment member) are taken as state variables. Further, it is not necessary to estimate the actual position signal yk, and the output yk of the position detecting means can be used as it is as the state variable VPk.

上述の式(1)、(2)における行列A、E!。Matrices A, E! in the above equations (1) and (2)! .

Cは制御系の物理モデルに従ってその諸元の形が定まり
、更に実験によって具体的な値を求めることができ、結
果的に定数行列として算出される。
The shape of the dimensions of C is determined according to the physical model of the control system, and furthermore, specific values can be obtained through experiments, and as a result, it is calculated as a constant matrix.

第2図に示すようにレギュレータ12はAブザーバ14
によって制御対象の状態変数Xkを推定する。これがオ
ブザーバ14の出力Xkであって、推定された状態変数
ff1Xkは離散的にサンプリングが行なわれるような
場合にはX(kT)とも表わせる。
As shown in FIG. 2, the regulator 12 has an A buzzer 14.
The state variable Xk of the controlled object is estimated by This is the output Xk of the observer 14, and the estimated state variable ff1Xk can also be expressed as X(kT) if sampling is performed discretely.

ここで、オブザーバ14が推定する状態変数ベクトルX
kを制御において実際の状態変数ベクトルとして扱うこ
とができるという根拠は次の点にある。今、オブザーバ
の出力Xkを次式(3)のように構成したとする。
Here, the state variable vector X estimated by the observer 14
The basis that k can be treated as an actual state variable vector in control is as follows. Now, suppose that the output Xk of the observer is configured as shown in the following equation (3).

Xk = (A−G−C) Xk−1+B−uk−1十
G−リに−1・・・(3) 式(3)において6は任意に与えられる行列である。式
(1)、(2)、(3)より変形すると、[Xk  −
Xkl1m]  =  (A−G−C)  [Xk−1
−Xk−1]  ・・・ 〈4) を(qる。従りて(A−G−C)なる行列の固有値が単
位円内にある様に行列6を選択すればに→ψでXk→X
kとなり、制御対象の内部の状態変数ff1Xkを入力
制御ベクトルukと出力制御ベクトルyhとの過去から
の系列u l:) 、 % (*)を用いて正しく推定
することができる。こうしたオブザーバの設計にはゴビ
ナスの設訓法などが、知られている。そこでXkを以侵
、状態推定量と呼ぶことにし、Xk=[IDk  VS
k  VPkコ1とする。
Xk = (A-G-C) Transforming from equations (1), (2), and (3), [Xk −
Xkl1m] = (A-G-C) [Xk-1
-Xk-1]...〈4) is (q). Therefore, if we select matrix 6 so that the eigenvalues of the matrix (A-G-C) are within the unit circle, then Xk→ X
k, and the internal state variable ff1Xk of the controlled object can be correctly estimated using the past sequence of the input control vector uk and the output control vector yh. Gobinas's method of design is known for designing such observers. Therefore, we decided to call Xk the state estimator, and Xk = [IDk VS
k VPk is set to 1.

状態変vlffi X kが推定できれば基本的には制
御可能となるが、ここで取上げている制御対象は溢流時
期調整部材の目標位置が内燃機関の運転条件によって変
更される為、サーボ系の制御となる。
Basically, control is possible if the state change vlffi becomes.

一般にサーボ系の制御においては目標値と実際の制御値
との定常偏差を消去するような制御が必要となり、これ
は伝達関数において1/S’(9,次の積分)を含む必
要があるとされる。本発明においては立=1、即ち一次
型の積分を考慮すればよく、これが累積部16による累
積値zkに反映されている。つまり目標値に対してそれ
までの実位置との偏差を加えて制御することにより、サ
ーボ系の定常偏差の問題は解決される。そこでZkを加
味して系を拡大し、式(1)を次のように記述する。
Generally, in the control of a servo system, control is required to eliminate the steady-state deviation between the target value and the actual control value, and this requires the transfer function to include 1/S' (9, the next integral). be done. In the present invention, it is sufficient to consider the equation 1, that is, linear integration, and this is reflected in the cumulative value zk by the accumulator 16. In other words, by controlling the target value by adding the deviation from the actual position up to that point, the problem of steady deviation in the servo system can be solved. Therefore, the system is expanded by taking Zk into consideration, and equation (1) is written as follows.

尚、式(1)におけるukは前述したようにスカラ最な
のでukとする。
Note that uk in equation (1) is a scalar maximum as described above, so it is assumed to be uk.

・・・(5) ここで、[Xk  ZklTを拡大された新たな系の状
態変数ベクトルと考え、式(5)と次式(6)で表わさ
れる評価関数を基にして、評価関数J(uk )を最小
にする出力1a (印加電圧)uk=「・[Xk  Z
kl”を求めることが、本発明の制御系に関する付加積
分型最適レギュレータとしての制御問題を解くことにな
る。
...(5) Here, considering [Xk ZklT as the state variable vector of the new expanded system, the evaluation function J( Output 1a (applied voltage) that minimizes uk ) uk = "・[Xk Z
Determining kl" solves the control problem for the control system of the present invention as an additive integral type optimal regulator.

J  (uk  )  −Σ (Xk  T  −C”
  −01−CXkk、4 +Zk  T −Q2  ・ Zk  +Uk  ” 
 −R−uk  )・・・ (6) 尚、式(6)において01は重みパラメータ行列、Q2
.Rはスカラ最の重みパラメータ、kは制御開始時点を
零とするナンブル回数を意味している。
J (uk) −Σ (Xk T −C”
-01-CXkk, 4 +Zk T -Q2 ・Zk +Uk”
-R-uk )... (6) In equation (6), 01 is the weight parameter matrix, Q2
.. R is the scalar highest weight parameter, and k is the number of numbers with the control start time being zero.

この問題の解は伊藤正美、木村英紀、細江繁幸「pA形
副制御系設計理論」 (昭和53年)財団法人計測自動
制御学会等に詳しいのでここでは詳述しないが、これを
解いて最適フィードバックゲインF=[PI   F2
  F3  F4]を、F=R−1[EITO] 71
’C・・・(7)として得る。但し、ここで皿はりカッ
チ方程式、の解を、R−1は重みパラメータRの逆数を
意味している。
The solution to this problem is detailed in Masami Ito, Hideki Kimura, and Shigeyuki Hosoe, "pA type sub-control system design theory" (1976), the Society of Instrument and Control Engineers, etc., so I will not discuss it in detail here, but by solving this problem, I will provide optimal feedback. Gain F=[PI F2
F3 F4], F=R-1[EITO] 71
'C...(7) is obtained. Here, R-1 means the reciprocal of the weighting parameter R in the solution of the plate-shaped Kacchi equation.

従って最終的な出力値(印加電圧)ukはuk=[PI
  F2  F3  F4][IDkVSk  VPk
  Zk ]”・・・(9)より求められる。
Therefore, the final output value (applied voltage) uk is uk = [PI
F2 F3 F4] [IDkVSk VPk
Zk ]”...obtained from (9).

この積分型最適レギュレータを求めるのに用いた評価関
数J (uk )は、制御対象にとっての制御入力値(
アクチュエータへの印加電圧)ukの動きを制約しつつ
、その制御出力(溢流時期調整部材)y(*)を目標位
置y*に如何に近づけるかを評価する意図を持つもので
あって、その制約の重みづけは重みパラメータ行列Ql
、重みパラメータQ2.Rの値によって変更することが
できる。従ってシミュレーション等によって適当なQl
、Q2.Rを選択し、制御対象、ここではアクチュエー
ター溢流時期調整部材−位置検出手段からなる燃料噴射
ポンプのダイナミックモデルを物理モデルに従って構築
し、予めリカツチ方程式(8)を解いて得られた肛を用
いて、最適フィードバックゲイン「を式(7)によって
計算し、これをアクチュエータ制御手段内に記憶してお
き、溢流時期調整部材の目標位置y本と実位置ykとの
偏差の累積値Zk及びオブザーバ14によって推定され
た状態変数量、即ち状態推定量Xkから式(9)によっ
て最適制御入力値としてのアクチュエータへの印加電圧
ukを容易に求めることができることになる。
The evaluation function J (uk) used to find this integral type optimal regulator is the control input value (
The purpose is to evaluate how close the control output (overflow timing adjustment member) y (*) can be to the target position y * while restricting the movement of the actuator (voltage applied to the actuator) uk. The weighting of the constraints is determined by the weight parameter matrix Ql
, weight parameter Q2. It can be changed depending on the value of R. Therefore, an appropriate Ql can be determined by simulation etc.
, Q2. R is selected, and a dynamic model of the fuel injection pump consisting of the control target, in this case the actuator overflow timing adjustment member and the position detection means, is constructed according to the physical model, and the dynamic model of the fuel injection pump consisting of the actuator overflow timing adjustment member and the position detection means is constructed according to the physical model, and the flowchart obtained by solving the Rikkatschi equation (8) in advance is used. Then, the optimum feedback gain "is calculated using equation (7), and this is stored in the actuator control means, and the cumulative value Zk of the deviation between the y target positions and the actual position yk of the overflow timing adjustment member and the observer The applied voltage uk to the actuator as the optimum control input value can be easily determined from the state variable quantity estimated by 14, ie, the state estimation quantity Xk, using equation (9).

尚、状態1iI定ff1Xkは、オブヂーバ14の設計
において、制御入力ff1ukと制御出力ff1ykを
用い、オブザーバ内の状態変IaFfi!ViIkを措
定することによって記述される、 !Wk=P−tWk−1+IM−(yk−1uk−1>
・・・(10) の2つの式の各行列P、JM、C,[)を求めておくこ
とができることから、予めこれをアクチュエータ制御手
段内に記憶しておき、計算することによって容易に求め
ることができる。
Note that the state 1iI constant ff1Xk is determined by the state change IaFfi! in the observer using the control input ff1uk and the control output ff1yk in the design of the observer 14. Described by assuming ViIk, ! Wk=P-tWk-1+IM-(yk-1uk-1>
...(10) Since the matrices P, JM, C, [) of the two equations can be determined in advance, they can be easily determined by storing them in the actuator control means in advance and calculating them. be able to.

[実施例] 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第3図は、本発明一実施例としての燃料噴射ポンプの噴
射量制御装置の概略構成を、電子制御回路の内部ブロッ
ク図と共に示す概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a schematic configuration of an injection amount control device for a fuel injection pump as an embodiment of the present invention, together with an internal block diagram of an electronic control circuit.

図において、50は燃料噴射ポンプ、52は溢流時期調
整部材としてのスピルリング、54はアクチュエータと
してのりニアソレノイド、56は位置検出手段としての
差動トランス、58はアクチュエータ制御手段としての
電子制御回路、を各々示している。また、60は燃料圧
送ポンプのプランジャ62を往復動させるカムを、64
はデリバリパルプを、66はプランジャ62により加圧
された燃料を図示しないシリンダ内に噴射するノズルを
、表わしている。燃料噴射ポンプ50のスピルリング5
2は、クランク68を介してリニアソレノイド54の可
動鉄心70により駆動される構成となっており、リニア
ソレノイド54のコイル72に供給される電力とスプリ
ング74とによってバランスする位置に可動鉄心70は
制御され、その位置は差動トランス56により検出され
る。
In the figure, 50 is a fuel injection pump, 52 is a spill ring as an overflow timing adjustment member, 54 is a glue near solenoid as an actuator, 56 is a differential transformer as a position detection means, and 58 is an electronic control circuit as an actuator control means. , are shown respectively. Further, 60 denotes a cam 64 that reciprocates the plunger 62 of the fuel pressure pump.
66 represents the delivery pulp, and 66 represents a nozzle that injects fuel pressurized by the plunger 62 into a cylinder (not shown). Spill ring 5 of fuel injection pump 50
2 is configured to be driven by the movable core 70 of the linear solenoid 54 via the crank 68, and the movable core 70 is controlled to a balanced position by the electric power supplied to the coil 72 of the linear solenoid 54 and the spring 74. and its position is detected by the differential transformer 56.

一方、電子制御回路58は周知のCPU81.ROM8
2.RAM83.及びリニアソレノイドのコイル72に
供給する電力信号を出力する出力ポート85.差動トラ
ンス56の検出信号を入力する入力ポート87.CPL
I81仙の素子・ポートを相互に接続するバス89等よ
り構成され、後述のフローチャートに従ってスピルリン
グ52の位置の制御を行ない、燃料噴射量を制御してい
る。
On the other hand, the electronic control circuit 58 is a well-known CPU 81. ROM8
2. RAM83. and an output port 85 for outputting a power signal to be supplied to the coil 72 of the linear solenoid. Input port 87 for inputting the detection signal of the differential transformer 56. C.P.L.
It is composed of a bus 89 etc. that interconnects the elements and ports of the I81, and controls the position of the spill ring 52 and the fuel injection amount according to a flowchart described later.

イ 次に第3図に示す制御対象としての燃料噴射ポンプにお
いて、状態方程式をその物理モデルよりM4築する。第
4図はこの制御系の物理モデルを示している。図におい
て、Plは第3図の可動2λ心70に相当する質ff1
Mの鉄心、S 1は同じくスピルリング74に相当する
弾性係数にのバネ、[1はリニアソレノイド54のコイ
ルに相当しリアクタンスLのコイル、R1は抵抗値Rの
限流抵抗器、TrはコイルLl、限流抵抗器R1に流れ
る電流をυj御する出力ポート85内のトランジスタ、
を各々示している。今、スピルリング52が燃料油中に
あることから燃料の粘性をfとすると、鉄心P1の位置
をXとして次の運動方程式を得る。
B Next, for the fuel injection pump shown in FIG. 3 as the controlled object, a state equation M4 is constructed from the physical model. FIG. 4 shows a physical model of this control system. In the figure, Pl is the quality ff1 corresponding to the movable 2λ core 70 in FIG.
M iron core, S1 is a spring with an elastic modulus corresponding to the spill ring 74, [1 is a coil corresponding to the coil of the linear solenoid 54 and has a reactance L, R1 is a current limiting resistor with a resistance value R, and Tr is a coil. Ll, a transistor in the output port 85 that controls the current υj flowing through the current limiting resistor R1;
are shown respectively. Now, since the spill ring 52 is in the fuel oil, if the viscosity of the fuel is f, then the following equation of motion is obtained with the position of the iron core P1 as X.

F2 (t )=M−d2x/dt2+f  −dx/
dt+に−X・・・(12) 又、コイルL1に流れる電流I (t )と電圧の関係
は、 V−L−d I (t )/dt +R−1(t )・
・・(13) で与えられる。そこで鉄心P1に働く力F1(t )を
線形に近似して、 Fl(t)=に1・I (t )・・・(14)とする
。ここでに1は定数である。式(12)で求められる力
F2 (t )と式(14)で表わした力Fl (t 
)とがバランスした所で鉄心P1は停止すると考えれば
、鉄心P1の移動速度Vを位置Xの一回微分量、 V=X        ・・・(15〉又、その出力方
程式は と表わすことができる。
F2 (t)=M-d2x/dt2+f-dx/
-X to dt+ (12) Also, the relationship between the current I (t) flowing through the coil L1 and the voltage is V-L-d I (t)/dt + R-1 (t).
...(13) is given by. Therefore, the force F1(t) acting on the iron core P1 is linearly approximated, and Fl(t)=1·I(t) (14). Here, 1 is a constant. The force F2 (t) obtained by equation (12) and the force Fl (t) expressed by equation (14)
) is considered to stop when the iron core P1 is balanced, the moving speed V of the iron core P1 is the one-time differential amount of the position .

以上、式(14)、(15)で構築した物理モデルから
、[作用]の項で説明したように、例えばゴビナスの設
計法に従ってオブザーバを設計し、重みパラメータ行列
Ql、重みパラメーター2゜Rを与えてリカツチ方程式
(8)を解き、評価関数J (uk )  (式(6)
)を(qてその結果をシュミレーションし、望ましい過
渡特性が得られるように、オブザーバの各行列C,[)
、 P、 IM (式(10)9式(11))を求める
。本実施例では、オーバシュートを低く押さえて最も応
答性の良い制御を行なうオブーザーバの諸元として、を
INFだ。又、最適フィードバックゲイン[として、F
=[PI  F2  F3  F4]= [37,1g
2 0.00395 0.42  310]・・・(2
2)を得た。
From the physical model constructed using equations (14) and (15) above, as explained in the [Effect] section, an observer is designed, for example, according to the Gobinas design method, and the weight parameter matrix Ql and the weight parameter 2°R are solve the Rikatsuchi equation (8), and calculate the evaluation function J (uk) (Equation (6)
) for each observer matrix C, [) to simulate the result and obtain the desired transient characteristics.
, P, IM (Equation (10) 9 Equation (11)) is determined. In this embodiment, INF is the specification of the observer that suppresses overshoot and performs control with the best responsiveness. Also, the optimal feedback gain [as, F
= [PI F2 F3 F4] = [37,1g
2 0.00395 0.42 310]...(2
2) was obtained.

そこでこれらの結果を7クチユ工−タ制御手段としての
電子制御回路58内のROM82に予め格納しておき、
測定されたスピルリング52の実位置yhを用いて逐次
、リニア・ソレノイド54の駆動電圧ukを針線すれば
、スピルリング52の最適な制御を行なうことができる
ことになる。
Therefore, these results are stored in advance in the ROM 82 in the electronic control circuit 58 as a control means for the 7-unit machine.
By sequentially adjusting the drive voltage uk of the linear solenoid 54 using the measured actual position yh of the spill ring 52, the spill ring 52 can be optimally controlled.

そこで、次に第5図のフローチャートに拠って、電子制
御回路58の行なう燃料噴射量制御ルーチンについて説
明する。cpus iは予めROM82内に格納された
前記C,[)、IP、IMの値を用い、既述の方程式(
10)、(11)に従って計算を繰返しており、まずス
テップ10oではりニアソレノイド54へ電圧u k−
1を出力する。ここで電圧u k−1とは、前回、以下
に説明する一連の演算が行なわれた結果を意味している
。続くステップ110では差動トランス56の出力信号
値を入力ポート87を介して入力し、リニアソレノイド
54の鉄心70の位置(スピルリング52の位置)、即
ち燃料用1>J ITiを検出する。これが実位置V 
k−1である。ステップ120では内燃機関の運転条件
より定まるスピルリング52の目標位置yk−1本を、
入力ポート87を介して読み込んだ内燃機関の運転条件
、例えば内燃機関の吸入空気量や回転数等から知って、
マツプ等を用いて読み出す処理が行なわれる。続くステ
ップ130では、ステップ110で読み込んだスピルリ
ング52の実位置V k−1とステップ120で読み出
した目標位置yk−1本との偏差をek = yk−1
” −yk−1として求め、次のステップ140では、
この偏差ekの過去からの累積値zkを求める処理が行
なわれる。
Next, the fuel injection amount control routine performed by the electronic control circuit 58 will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. cpus i uses the values of C, [), IP, and IM stored in the ROM 82 in advance, and the above equation (
10) and (11) are repeated, and first, in step 10o, the voltage u k- is applied to the beam near solenoid 54.
Outputs 1. Here, the voltage u k-1 means the result of the previous series of calculations described below. In the following step 110, the output signal value of the differential transformer 56 is inputted via the input port 87, and the position of the iron core 70 of the linear solenoid 54 (the position of the spill ring 52), that is, 1>J ITi for fuel is detected. This is the actual position V
It is k-1. In step 120, the target position yk-1 of the spill rings 52 is determined based on the operating conditions of the internal combustion engine.
Knowing from the operating conditions of the internal combustion engine read through the input port 87, such as the intake air amount and rotation speed of the internal combustion engine,
Reading processing is performed using a map or the like. In the following step 130, the deviation between the actual position V k-1 of the spill ring 52 read in step 110 and the target position yk-1 read in step 120 is calculated as ek = yk-1.
” -yk-1, and in the next step 140,
A process is performed to obtain the cumulative value zk of this deviation ek from the past.

即ち、第5図処理の繰返し時間を王として、Zk =Z
k−1+T −ek     −(23)により求める
That is, with the repetition time of the process shown in FIG. 5 as king, Zk = Z
It is determined by k-1+T-ek-(23).

続くステップ150.160は状態推定ff1Xkを算
出する処理であって、前述のオブザーバの設計によって
求めたベクトル、ここでは、式(1日)、(19)、(
20>、(21>を用いて式(10)、(11)により
状態推定量Xk=[IDkVSk  VPk ]”が求
められる。即ち、ステップ150において、 xlに=P11− xlk−1+P12− x2に一1
+M11− uk−1+M12− yk−1x 2に=
 F21− x 1に−1+ F22− x 2に一1
+M21−  uk−1+M22−  yk−1として
オブザーバの内部の変数x1に、x2kを算出し、続く
ステップ160において、 IDk =xlk+DI  −yk VSk =x2に+Q2 ・yk VPk=yk として状態推定ff1xkを求める。尚、ここでスピル
リング52の位置は推定せずに、差動トランス56の出
力ybより直接求めている。
The following steps 150 and 160 are processes for calculating the state estimation ff1Xk, and the vectors obtained by the above-mentioned observer design, in this case, the equations (1 day), (19), (
20> and (21>), the state estimation amount 1
+M11- uk-1+M12- yk-1x 2=
F21- x 1 to -1 + F22- x 2 to 1
x2k is calculated for the internal variable x1 of the observer as +M21-uk-1+M22-yk-1, and in the subsequent step 160, the state estimation ff1xk is determined as IDk=xlk+DI-yk VSk=x2 and +Q2.yk VPk=yk. Note that the position of the spill ring 52 is not estimated here, but is directly determined from the output yb of the differential transformer 56.

ステップ160に続くステップ170では、上記の計算
によ−り求めた状態推定量Xk及び累積値Zkと既に求
められROM82内に格納しておかれた最適フィードバ
ックゲイン、ここでは式(22)の値とを用いて、出力
電圧ukが、uk =F1 − IDk +F2−VS
k+ F 3 ・VPk +F4 ・Zkとして算出さ
れる。続くステップ180では、サンプリング・演痺・
制御の回数を示している添字kを1だけインクリメント
(更新)し、ステップ100へ戻って、上述のステップ
100ないしステップ180の処理を再び繰返す。
In step 170 following step 160, the state estimate Xk and cumulative value Zk obtained by the above calculations and the optimum feedback gain already obtained and stored in the ROM 82, here the value of equation (22) Using, the output voltage uk is uk = F1 - IDk + F2 - VS
It is calculated as k+F 3 ・VPk +F4 ・Zk. In the following step 180, sampling, reenactment,
The subscript k indicating the number of times of control is incremented (updated) by 1, the process returns to step 100, and the processes of steps 100 to 180 described above are repeated again.

本実施例によるスピルリング52の制御の実際を第6図
(A)、(B)に、従来のフィードバック制御と比較し
て示す。今、スピルリング52の目標位置が値2.06
だけ変更された場合について説明する。目標位置の変更
が行なわれた時を時間0として、第6図(A)はりニア
ソレノイド54に与えられる操作量(電圧に対応する値
であって、ここでは第6図(B)との対応を示す為、位
置と同じスケールで示した)を示しており、第6図(B
)は差動トランス56の出力、即らスピルリング52の
実位置である。
The actual control of the spill ring 52 according to this embodiment is shown in FIGS. 6(A) and 6(B) in comparison with conventional feedback control. Now, the target position of spill ring 52 is 2.06.
We will explain the case where only the following changes have been made. The time when the target position is changed is set as time 0, and FIG. 6(A) shows the operation amount (value corresponding to the voltage) given to the beam near solenoid 54, and here the correspondence with FIG. 6(B). Figure 6 (B) is shown on the same scale as the position.
) is the output of the differential transformer 56, that is, the actual position of the spill ring 52.

第6図(A>において一点鎖線Rは与えられた1−11
!;’、位位置、実線Gは本実施例による操作量((1
k)を、破線には従来のフィードバック制御による操作
量を、各々示しており、−力筒6図(B)の−魚類ar
は与えられた目標位置を、実線9は本実施例によって制
御されたスピルリング52の実位置を、破線には従来の
フィードバック制御によって制御されたスピルリングの
実位置を、各々示している。
In Figure 6 (A>, the dashed line R represents the given 1-11
! ;', position, solid line G is the manipulated variable ((1
k), and the broken line shows the operation amount by conventional feedback control.
indicates a given target position, a solid line 9 indicates the actual position of the spill ring 52 controlled by this embodiment, and a broken line indicates the actual position of the spill ring controlled by conventional feedback control.

両図から明白なように、本実施例によれば、従来のフィ
ードバック制御より速い応答性く立ら上がり〉を実現し
た上で、オーバーシュート、ダウンシュ−トもほとんど
なく、スピルリング52を目標位置へ駆動することがで
きている。系が安定する時r1で比較すれば、本実施例
では、立ち上がりが速いにもかかわらず1桁以上の改善
を実現していることがわかる。従って、燃料噴射ポンプ
50において、燃料噴射量のきわめて迅速かつ正確な制
御が可能となっており、空燃比の精密なコントロール等
、広い範囲に応用することができる。
As is clear from both figures, according to this embodiment, in addition to achieving a faster response than conventional feedback control, there is almost no overshoot or downshoot, and the spill ring 52 can be moved to the target position. Being able to drive to. If we compare r1 when the system becomes stable, it can be seen that in this example, an improvement of more than one order of magnitude is achieved even though the start-up is fast. Therefore, in the fuel injection pump 50, it is possible to control the fuel injection amount very quickly and accurately, and it can be applied to a wide range of applications such as precise control of the air-fuel ratio.

応答性と安定性を共に従来と較べて1衝程度改善してい
るのぐ、内燃機関の運転条イ′1の急変ヤ)ぞの繰返し
にも充分追従することができ、あらゆる条件下での燃料
噴射量を緻密に制御することができる。この結果、燃料
噴射量の制御の追従遅れ、オーバーシュート、ダウンシ
ュート等に起因する空燃比の変動や黒煙の発生、失火、
もたつきや息つぎ等のドライバビリティの低下の問題は
、ことごとく解決される。
Both response and stability have been improved by about one stroke compared to the conventional model, and it can sufficiently follow sudden changes in the internal combustion engine's operating conditions. The fuel injection amount can be precisely controlled. As a result, fluctuations in air-fuel ratio due to delay in fuel injection amount control, overshoot, downshoot, etc., generation of black smoke, misfire,
All problems of poor drivability, such as sluggishness and sluggishness, are resolved.

これは、本発明の実施例の制御では、制御対象系の物理
モデルを解析して、制御対象の状態、即ち未来への影響
を予測するために必要十分な系の過去の履歴に関する情
報を推定し、これを用いて制御を行なっていることによ
っている。従って、過制御による偏差が生じてからこれ
を修正するといった従来のフィードバック制御に対して
、あたかも過制御を予測しこれに先立って操作量を変更
してゆくように制御が行なわれている。
In the control according to the embodiment of the present invention, the physical model of the controlled system is analyzed to estimate the state of the controlled system, that is, information about the past history of the system that is necessary and sufficient to predict future effects. This is due to the fact that this is used for control. Therefore, in contrast to conventional feedback control in which a deviation due to overcontrol is corrected after it occurs, control is performed as if the overcontrol is predicted and the manipulated variable is changed in advance.

ここではステップ入力に対する過渡応答の結果のみを示
したが、目標位置と実位置との偏差の累積値Zkを制御
に取込んでいるので、サーボ機能においでも充分な特性
が得られている。
Although only the results of the transient response to the step input are shown here, since the cumulative value Zk of the deviation between the target position and the actual position is incorporated into the control, sufficient characteristics are obtained even in the servo function.

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこの
実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しく9る
ことは勿論である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments in any way, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention.

11匹1l 以上詳述したように、本発明の燃料噴射ポンプの噴射量
制御装置によれば、溢流時期調整部材の位置の制御系の
ダイナミックモデルを構築し、系の制御に必要十分な情
報、所謂状態を知って制御を行なっているので、溢流時
w1調整部材の位置と目標位置との偏差に基づ(従来の
フィードバック制御と較べて、過制御による溢流時期調
整部材の位置のオーバーシュートやダウンシュートを生
じることなく、且つ優れた応答性・追従性を実現し、し
かも系の物理モデルに従って最適の解を得て、溢流時期
調整部材の位置を制御することができるので、燃料噴射
看の制御を精密かつ速い店外性・追従性のもとに行なう
ことができるという優れた効果を奏する。この結果、空
燃比制御に適用すれば空燃比の不慮の変動を生じること
はなく、他方。
As described in detail above, according to the fuel injection pump injection amount control device of the present invention, a dynamic model of the control system for the position of the overflow timing adjustment member is constructed, and information necessary and sufficient for system control is constructed. Since the control is performed by knowing the so-called state, it is possible to control the position of the overflow timing adjustment member based on the deviation between the position of the w1 adjustment member at the time of overflow and the target position (compared to conventional feedback control). It achieves excellent responsiveness and followability without causing overshoot or downshoot, and the position of the overflow timing adjustment member can be controlled by obtaining the optimal solution according to the physical model of the system. It has the excellent effect of allowing fuel injection control to be carried out with precision and quick external performance and follow-up performance.As a result, when applied to air-fuel ratio control, accidental fluctuations in the air-fuel ratio are prevented. Not on the other hand.

黒煙の発生やドライバビリティの望まざる変動等を生じ
ることもないといった如く、内燃機関の燃料噴射量制御
全般に回って、その制御特性の格段の向上に資すること
ができる。
It is possible to significantly improve the control characteristics of the overall fuel injection amount control of the internal combustion engine, such as eliminating the generation of black smoke and undesired fluctuations in drivability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の基本的構成図、第2図は本発明の詳細
な説明する制御ブロック図、第3図は本発明実施例の構
成を示す概略構成図、第4図は実施例の制御対象の物理
モデルを説明する模式図、第5図は実施例における制御
例を示すフローチャート、第6図(A)、(B)は各々
実施例による制御と従来技術による制御との比較を示す
グラフ、第7図は従来の燃料噴射量の制御のモデルを示
すブロック図、である。 10.50・・・燃料噴射ポンプ 14・・・オプデーバ 16・・・累積部 18・・・フィードバックゲイン設定部52・・・スビ
ルリング 54・・・リニアソレノイド 56・・・差動トランス 58・・・電子制御回路 81・・・CPU 82・・・ROM
FIG. 1 is a basic configuration diagram of the present invention, FIG. 2 is a control block diagram explaining the invention in detail, FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram of the embodiment. A schematic diagram explaining a physical model of a controlled object, FIG. 5 is a flowchart showing a control example in the embodiment, and FIGS. 6 (A) and (B) each show a comparison between control according to the embodiment and control according to the conventional technology. The graph and FIG. 7 are block diagrams showing a conventional model for controlling the amount of fuel injection. 10.50... Fuel injection pump 14... Opdever 16... Accumulator 18... Feedback gain setting section 52... Subir ring 54... Linear solenoid 56... Differential transformer 58... Electronic control circuit 81...CPU 82...ROM

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 燃料噴射ポンプの圧送される燃料の溢流時期を調整
する溢流時期調整部材と、 該溢流時期調整部材を駆動して燃料噴射量の調整を行な
うアクチュエータと、 該溢流時期調整部材の実位置を検出する位置検出手段と
、 内燃機関の運転条件に基づいて定まる燃料噴射量に対応
した前記溢流時期調整部材の目標位置と前記検出された
溢流時期調整部材の実位置とに基づき、前記目標位置に
前記溢流時期調整部材を制御する為の前記アクチュエー
タの制御量を求め、これをアクチュエータに出力するア
クチュエータ制御手段と、 を備えた燃料噴射ポンプの噴射量制御装置において、 前記アクチュエータ制御手段が、 予め記憶された前記燃料噴射ポンプの溢流時期調整部材
の位置を制御する系のダイナミックモデルに基づき、前
記溢流時期調整部材の実位置とアクチュエータに出力さ
れる前記制御量とから、該系の動的な内部状態を表わす
適当な次数の状態変数量を推定する状態観測部と、 前記溢流時期調整部材の目標位置と実位置との偏差の積
分値または累積値を求める累積部と、前記推定された状
態変数量と前記求められた累積値とから、前記溢流時期
調整部材を目標位置に制御する為のアクチュエータの制
御量を決定するフィードバックゲイン設定部と、 を備えることを特徴とする燃料噴射ポンプの噴射量制御
装置。 2 前記燃料噴射量を定める内燃機関の運転条件が、内
燃機関の吸入空気量、負荷、空燃比、暖機状態、吸気温
度、加減速状態のすくなくともひとつを含む特許請求の
範囲第1項記載の燃料噴射ポンプの噴射量制御装置。 3 前記系のダイナミックモデルが、溢流時期調整部材
を制御する系の物理的なモデルから状態方程式を導くこ
とによって構築される特許請求の範囲第1項または第2
項記載の燃料噴射ポンプの噴射量制御装置。 4 前記状態観測部が、状態変数量として電気的に制御
されるアクチュエータに流れる電流とアクチュエータの
駆動速度とを推定する特許請求の範囲第1項ないし第3
項のいずれかの項に記載の燃料噴射ポンプの噴射量制御
装置。
[Scope of Claims] 1. An overflow timing adjustment member that adjusts the overflow timing of fuel pumped by a fuel injection pump; an actuator that drives the overflow timing adjustment member to adjust the fuel injection amount; a position detection means for detecting the actual position of the overflow timing adjustment member; a target position of the overflow timing adjustment member corresponding to the fuel injection amount determined based on the operating conditions of the internal combustion engine; and the detected overflow timing adjustment member. an actuator control means for determining a control amount of the actuator for controlling the overflow timing adjustment member to the target position based on the actual position of the actuator, and outputting the control amount to the actuator; In the control device, the actuator control means outputs the actual position of the overflow timing adjusting member to the actuator based on a pre-stored dynamic model of a system for controlling the position of the overflow timing adjusting member of the fuel injection pump. a state observation unit that estimates a state variable of an appropriate order representing the dynamic internal state of the system from the controlled variable; and an integral value of the deviation between the target position and the actual position of the overflow timing adjustment member. or an accumulator that calculates a cumulative value, and a feedback gain setting that determines a control amount of the actuator for controlling the overflow timing adjustment member to the target position from the estimated state variable amount and the determined cumulative value. An injection amount control device for a fuel injection pump, comprising: and. 2. The operating condition of the internal combustion engine that determines the fuel injection amount includes at least one of the intake air amount, load, air-fuel ratio, warm-up state, intake air temperature, and acceleration/deceleration state of the internal combustion engine. Injection amount control device for fuel injection pump. 3. Claim 1 or 2, wherein the dynamic model of the system is constructed by deriving a state equation from a physical model of the system that controls the overflow timing adjustment member.
An injection amount control device for a fuel injection pump according to paragraph 1. 4. Claims 1 to 3, wherein the state observation unit estimates a current flowing through an electrically controlled actuator and a driving speed of the actuator as state variables.
2. The injection amount control device for a fuel injection pump according to any one of paragraphs.
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