JPH0350276Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関の燃料供給量補正装置、特
に供給すべき燃料の量を定める調量部材並びに少
なくともＰ（比例動作）特性、好ましくはさらに
（積分動作）特性を有する制御回路とを備えた
内燃機関の燃料供給量を制御する装置に用いられ
る内燃機関の燃料供給量補正装置に関する。

従来の燃料供給量制御装置では、負荷、回転速
度および温度のような動作特性量に従つて供給す
べき燃料の量を制御している。さらに他の燃料供
給量制御装置が知られているが、そのような装置
では制御を最終的な結果として実施していない。
即ち、供給される燃料の量それ自体を測定し、検
出信号として処理しているのではなく、単に例え
ば制御ロツドの位置を示す位置信号だけを検出し
処理している。例えば特開昭50−13731号公報に
記載されたようなデイーゼル式内燃機関の燃料制
御装置では、制御ロツドの位置を目標位置に移動
させ、目標とする燃料の量を噴射させている。そ
の場合供給された燃料の量が実際測定されている
のではなく、制御ロツドの位置を示す位置信号を
検出して、目標位置に移動させているような処理
が行なわれている。その場合このような位置信号
はそれぞれ供給すべき燃料の量を十分特徴づける
ものであるということが前提となつている。この
ような前提は機械的に動作する制御システムの場
合既に存在する許容誤差に比較して正当化される
ものである。しかし電子的な装置においては極め
て正確で、しかも老化に無関係な信号処理を行な
わなければならないので、純粋な機械的な素子の
変動に基づくエラーが障害となる。このような機
械的な誤差は特にデイーゼルエンジンの場合に見
られるように高圧噴射装置の場合に発生し、この
誤差は「老化」という概念で要約される現象に基
づくものである。この老化現象には例えばバネが
ゆるんできたり、制御エツジが丸まつたりするこ
とがあげられる。これらは不正確な供給量制御と
なるので、例えば制御ロツドの位置は供給すべき
燃料の量を正確に表わす尺度とはならない。

このような老化現象は走行特性に関しては二次
的な影響しか持たないものである。というのは自
動車の運転手は通常ある速度を望んだ場合、これ
をアクセルペダルを強く踏むことによつて達成し
ているからである。

しかしこのように調量部材の位置信号と供給さ
れた燃料の量との間に誤差が発生すると、例えば
この調量部材の信号あるいは位置センサからとら
れた位置信号によつてさらに他の装置を制御する
ような場合に問題となる。例えば部分負荷領域に
おける排気ガス再循環を行なう場合があげられ
る。即ち、このような場合には位置信号が内燃機
関の部分負荷駆動を表わし、この駆動時において
のみ排気ガス再循環を行なうことになるが、既に
このような場合供給される燃料が全負荷駆動に対
応してしまつているということが起こりうる。そ
の結果有害排気ガスが多量に出る結果となる。

調量部材の位置と供給される燃料との関連が不
正確になつた場合の他の特徴はエンジンの定格出
力が合わなくなることである。即ち、噴射ポンプ
が老朽化し出して燃料が前よりも多く供給される
ようになると、内燃機関はもとよりも大きな出力
となつて現われ、例えば不合理な結果となる。

従つて本考案はこのような従来の欠点を除去
し、制御ロツド等の調量部材の位置とその位置に
おいて噴射される燃料の量の関係に燃料ポンプの
老化現象等によつて変化が発生した場合でも、そ
れを補償することができ、正確な燃料供給を行な
うことが可能な内燃機関の燃料供給量補正装置を
提供することを目的とする。

本考案は、この目的を達成するために、供給す
べき燃料の量を定める調量部材と、前記調量部材
の目標位置を示す目標信号を発生させる手段と、
前記目標信号に従つて排気ガス再循環を制御する
手段と、前記目標信号と調量部材の現在位置を示
す信号を比較する手段と、前記比較手段の比較結
果に従い調量部材の位置を制御する制御回路と、
付加信号を発生させる手段とを備え、燃料噴射系
の老化現象により調量部材の位置とその位置で供
給される燃料の量の間の関係に変化が発生した場
合、前記比較手段に付加信号を印加して前記目標
信号と実際に供給される燃料の量の関係が元の関
係になるように補正する構成を採用した。

次に添付図面を参照して本考案の種々の実施例
を詳細に説明する。

第１図には自己点火式の内燃機関並びにそれに
属する燃料供給量制御装置が図示されている。１
０は内燃機関を示し、この内燃機関には吸気管１
１を介して新鮮な空気が供給され、又排気管１２
には排気ガス再循環パイプ１３が設けられる。排
気ガスの全体のシリンダー充填量に対する割合は
調節部材１５によつて制御される混合弁１４（弁
および絞り弁）により調節することができる。

符号１７で示した燃料ポンプはポンプ１８を介
して燃料タンク１９から燃料を得る。それぞれ噴
射される燃料は制御ロツドないし制御棒（以下調
量部材という）によつて決められる。この燃料調
量装置はポジシヨンと燃料供給量変換器（Ｓ／
Ｑ）によつて記号的に図示されている。この調量
部材の位置は制御器２０内の調量器、好ましくは
電磁調量器２１によつて調節される。この調量器
２１は電圧／ポジシヨン変換器（Ｕ／Ｓ）として
記号的に図示されている。制御器２０の入力はア
クセルペダル２２からの信号並びに回転速度、温
度、制御ロツドの位置検出信号などである。

制御器２０は通常比例動作特性並びに少なくと
もさらに積分動作特性を有するもので、関連する
制御回路には制御偏差量は発生しない。この理由
から例えば内燃機関のアイドリングは、所望のア
イドリング回転速度に達するまで噴射すべき燃料
を補正することにより正確に得るようにすること
ができる。その必要な燃料の量に対応して調量部
材の位置も変わり、それが制御器２０にフイード
バツクされる。

第１図に図示した実施例の場合混合弁１４を制
御する調節部材１５はとりわけ調量部材の目標位
置および現在位置によつて制御される。燃料ポン
プ１７に老化現象が現われて噴射すべき燃料の量
と調量部材の位置との関係が変化すると負荷と回
転速度の点が定まつた場合制御器２０において定
格状態と異なつた調量部材の位置信号が発生する
ので、混合弁１４の位置はもとの状態と異なつた
状態で調節される。一方回転速度はこのような変
化とは無関係に積分動作特性を有する制御回路に
よつて正しく調節される。従つて排気ガス循環率
はもはや一致しなくなり、排気ガス値は悪くな
る。このような「誤つた制御」は今適用されてお
り、これから適用されようとしている排気ガス規
定にもはや合わなくなつてしまう。

このような制御ロツドの位置と噴射された燃料
の量との関係が変化するのは、例えばバネがたる
んだり、制御エツジが段々丸まつたりしてくるこ
とによつてもたらされる。全体の偏差を簡単のた
めにドリフトと表示し、それに対する処理をドリ
フト補償と呼ぶことにする。

既に述べたように個々にエラーが発生すると調
量部材の位置と噴射される燃料の量との関係は変
化する。ドリフト補償はこの位置の信号と調量部
材の位置との関係を変化させ、位置信号と噴射量
との間にもとの関係が再び得られるようにするこ
とである。一方積分成分を有する調速回路は制御
器の（積分）成分より対応した合つた値にする
ことによりこの変化を直ちにバランスさせる。

第２図には第１図に図示した燃料供給量制御装
置のさらに詳細な基本的な構造が図示されてい
る。第２図において第１図と同様な部材ないしユ
ニツトには同一の参照番号が付されている。第２
図では制御器２０が後段に比較器２６を配置した
制御ユニツト２５と位置制御器２７に分割されて
いる。制御ユニツト２５は位置に関して目標信号
を発生し、この目標信号は調量部材の現在値信号
と比較され、この目標値と現在値の比較に従つて
位置制御器２７に調節信号を発生する。この位置
制御器２７には少なくとも積分動作特性に基づく
制御機能が含まれているので、制御偏差は発生し
ない。

既に述べたように噴射ポンプがかなりドリフト
した場合制御ロツドの位置と噴射される燃料の量
との関連は異なつてくる。これにより負荷が同一
の場合、従つて燃料がある供給量の場合所定の回
転数に対して制御ロツドの位置が変化し、この位
置は位置制御器２７によつて保持される。ドリフ
ト補償の目的はこのようにポンプ出力が変化した
場合位置センサから調量器２１に入力される検出
電圧をもとの正しい検出電圧に復活させ、位置信
号と要求される量との関係をもとの関係にさせる
ことである。

ポンプないし調量器のドリフト補償には、エン
ジンがある動作点にある場合所定の周辺条件を加
味して駆動の老化現象に無関係な必要量が存在す
ることが前提となつている。それに対する好適な
動作点はアイドリング点である。というのはこの
アイドリング時においては負荷（零負荷）並びに
回転速度がシステムそれ自体から決定され調節さ
れるからである。例えば中間調速装置のような他
の手段を用い外部から負荷を加えることによつて
勿論他の動作点を選びポンプを較正させるように
することもできる。

ドリフト補償は加算的あるいは乗算的あるいは
その両方の態様で行なうことができる。特に加算
的なドリフト補償は簡単である。というのは加算
的なドリフト補償の場合には個々の動作点のみを
考虜しさえすればよいからである。補償は、次の
ように、即ち所定の動作点に基づいて噴射量と調
量部材の位置間の関係を定める特性曲線あるいは
特性曲線群を平行に、即ち加算的に移動させ、信
号がこの動作点においてもとの目標信号と等しく
なるまで移動することによつて行なわれる。電気
的な補償（信号電圧の補償）の場合にはセンサが
線形な特性曲線を有する場合には他の手段を用い
ることなく正確に行なうことができる。

乗算的な構成の場合には常に２つの動作点が必
要となる。その場合センサ自体、その検出回路あ
るいは信号処理回路を調節し、動作点間の信号の
差を対応する目標信号差に調節するようにする。

以下第３図〜第６図を参照して噴射装置の構成
ないしドリフト補償を行なう種々の実施例を説明
する。それぞれの実施例は噴射ポンプの電気調量
器２１に半差動短絡リングセンサ（調節可能な基
準インダクタンスを有する短絡リングセンサ）が
設けられ位置が検出される燃料噴射ポンプを備え
た実施例である。

第３図の実施例の場合第２図に図示した装置に
比較してセンサと調量器の関係を調節する調節装
置３０が設けられ、それによつて所定の噴射量に
対してもとの検出信号を得るように調節すること
ができる。この調節装置３０によつてエンジンが
回転している場合調量器ないし制御ロツドと位置
センサに関する関係（加算的な補償）あるいはい
わゆるセンサの係数（乗算的な補償に対して）を
変化させることができる。

ドリフト補償を行なうためアイドリング時にお
いて調速制御された駆動中の関係は位置制御器２
７において現在値あるいは目標値（この両方の値
は位置制御器２７に成分があるために等しくな
る）がテスト駆動点（この場合アイドリング点）
に対応した値になるまで変化させられる。較正中
調速回路を遮断してはならないので、検出器とし
て短絡リングセンサを用いる場合コアあるいは全
体のユニツト（電磁調量器を備えたコア）を短絡
リングを無接触動作させて移動させる。そのため
に調節すべきユニツトは必要な較正領域において
調節ねじにより移動できるようにしなければなら
ない。これは回転する調量器の場合には回転する
ことにより又移動させる調量器の場合には移動さ
せることによつて行なわれる。

このような方法は理論的に加算的な補償に対し
て正しいものとなる。この場合ポンプをセツトす
ることによりもたらされるドリフトは直接その発
生場所において調節することができるので、この
方法はセンサの特性曲線が非線形の場合にも正し
いものとなる。

乗算的な較正はセンサの特性が十分に線形性が
ある場合のみ簡単な方法で行なうことができる。
較正は短絡リングセンサの基準短絡リングを移動
させることにより行なわれる。

ポンプにおける機械的な補償は振動に対する応
力が大きいのとポンプにおける過圧によりかなり
の高価な装置を必要とする。従つて電気的に較正
を行なうのが安価になる。

第４図においては比較器２６のいわゆる可変な
オフセツト信号を印加させることにより電気的に
簡単な方法で加算補正を行なつている。電気的に
みれば目標値と現在値の比較に対してこのような
信号を印加することは検出信号を擬制的に変化さ
せていることになる。

このような信号の入力は電源電圧端子間にポテ
ンシヨメータ３０を接続させることによつて可能
になる。その場合ポテンシヨメータのスライダー
は比較器２６の入力と接続させる。

電気的に加算較正を行ない加算的な供給量のド
リフトをバランスさせる上述した方法は、センサ
の特性がリニアである場合にのみ正しいものとな
る。リニアな場合にのみ横軸方向における特性曲
線のドリフトを縦軸方向に移動させることによつ
て補償することができる。センサの特性曲線が非
線形の場合には、比較回路に入力させる前に関係
発生器３１によりセンサ出力を線形化し、ほぼ線
形とみなされる測定システムが存在する場合にの
み上述した方法が用いられる。関数発生器３１は
例えばダイオードと増幅器を組み合わせた回路に
よつて実現することができる。

第４図に図示した装置はアナログ信号電圧によ
つて動作する。ノイズを除去し複雑な制御を行な
うためには最近の傾向としてデジタル動作をする
制御システテムが利用されており、その場合第４
図に図示した回路をそれに対応して変化させなけ
ればならない。

第５図にはコンピユータを用いて調量制御を行
なうドリフト補償の例が図示されている。コンピ
ユータ３３には特性信号メモリないし発生器３４
並びに特性信号処理回路３５が設けられており、
この処理回路３５にはエンジンの動作特性量並び
に場合によつては外部のメモリ３６から得られた
値が入力される。この場合比較段３７はデジタル
動作をするので、それぞれポテンシヨメータ３０
ないし関数発生器３１からの信号線にアナログデ
ジタル変換器３８，３９を接続するようにしなけ
ればならない。デジタル動作をする比較段３７の
後にデジタルアナログ変換器を備えた制御器４０
が接続され、その後に調量器２１を駆動させる最
終段４１が接続される。第５図に図示した実施例
の場合ドリフト補償はポテンシヨメータ３０に補
償電圧を発生させアナログデジタル変換器３８を
介してコンピユータに入力し信号を処理すること
によつて行なわれる。又同様な効果を手動により
操作することができる外部のデジタルメモリ３６
を用いて達成することもできる。その場合メモリ
３６の内容はデジタル入力を介してコンピユータ
３３に入力される。その場合電源を遮断しても情
報が失われないように配虜しなければならない。

第６図には半自動的ないし自動的にドリフト補
償を行なう実施例が示されている。そのためには
電源を遮断してもその内容が失われないRAM
（ランダムアクセスメモリ）４５が必要となる。
補償自体は上に述べた方法に対応して行なわれ
る。

又、顧客へのサービスとして補償駆動点（所定
の動作パラメータ）を選び、サービス命令により
「オフセツトメモリ」を対応させて変化させる方
法も考えられる。この場合制御はコンピユータ３
３の入力４６を介して行なわれる。

全自動により補償を行なう場合にはシステムそ
れ自体は正確な補償を行なうに適した駆動点を識
別し、補償を行なうようにしなければならない。
好適な制御システムの場合にはこのことはRAM
４５並びにそれに必要な装置を除いては他にハー
ドウエアーを必要としないことを意味する。とい
うのはエンジンの温度、空気特性のような重要な
データはともかく測定により検出することができ
制御装置に存在しているからである。

上述した考案の本質は、ドリフトしている制御
装置（制御器、調量器および噴射ポンプ）の較正
を手によつて、半自動的あるいは自動的に次のよ
うにして行なうことにある。即ち、本考案では回
転速度が一定に制御されており、又燃料必要量が
エンジンに関係した一定で知られた値である一つ
のあるいは複数の動作点（例えばアイドリング
点）において特性曲線を移動させることにより初
めにその動作点に属していた制御信号を再び得る
ようにしているので、ドリフトにより制御装置に
エラーが発生したとしてもそのようなエラーは回
転速度制御に関係した場合だけでなく、例えば排
気ガス再循環制御や温度に関係したスタートの場
合の制御におけるドリフトも補償することができ
る。

上述した方法は、他の全ての周辺条件が実質的
に変化せずならし運転されたエンジンの定格状態
に対応する場合にのみ効果が発揮される。さらに
その場合噴射量と調量部材の位置との関連のドリ
フトが回転速度に無関係であることが前提となつ
ている。

ドリフトが回転速度に関係するが負荷に関係し
ない場合には、噴射量の目標値から調量部材の位
置を変化させる場合補償の目的のために回転速度
に関係した特性曲線を入力させるようにすること
ができる。

そうするためには、アイドリング点だけではな
く全体の零負荷線（複数のサンプリング点を考虜
するだけで十分である）を測定する。その場合
個々の中間速度は成分を有する中間調速器を用
いて調速されるので、制御偏差は発生しない。続
いてそれぞれのサンプリング点において噴射量と
調量部材の位置信号間の関係がもとの関係となる
ように補正特性曲線を調節する。

第４図および第５図においてブロツク３０ない
し３６は回転速度に関係してドリフト補正信号を
比較器あるいは特性信号処理回路の領域にデジタ
ル的に入力させることができる特性信号発生器に
よつて置き変えることもできる。

これらの全てのドリフト補償に対しては、調節
を行なう間エンジンの燃料消費率がならし運転さ
れてエンジンの理想状態と比較して変わつていな
いことが前提となつている。しかし燃料消費率
（機械的な出力を得るために用いられる燃料の量）
は多かれ少なかれ、オイルの温度、燃料の温度、
水温、オイルの種類、燃料値、摩擦トルク（内部
制動トルク）に従つて変化する。

燃料の温度はシステムによつてともかく測定で
き、その影響は補償することができる。オイルの
温度、オイルの種類並びに水温（エンジンの温
度）は補償する間簡単な方法で所定の値に一定に
保つようにすることができる。しかし燃料値（カ
ロリー値）および摩擦トルクの影響はそれを明ら
かにしてドリフト補償する場合考虜しなければな
らない。次にその方法について述べる。

イ 停止実験により回転速度に関係して内部制動
トルクM_B（Ｎ）を求める。そのために定格回転
速度で零負荷のとき突然噴射量を零にするの
で、エンジンはその内部制動トルクにより回転
数が零まで減少する。その場合 Ｎ＝（Ｋ／θ）M_B（Ｎ） が成りたつ。

但し、Ｋはシステムの定数、θはエンジンの
慣性モーメント、ＮはＮの関数として測定によ
り検出することできるものであり、M_B（Ｎ）＝
Ｎ（Ｎ）：Ｋ／θを決めることができる。

ロ 燃料値の影響並びに一般的に加算的なドリフ
トは制動トルクM_B（Ｎ）がわかつている場合ス
タート実験により求めることができる。その場
合この工程を制御するコンピユータにより所定
の目標量の変動△Qkが前もつて与えられてい
ることが前提となる。

このようにして次の回転速度カーブ（Km＝
△Mmot／△Qk・（Ｎ））が得られる。

Ｎ＝Ｋ／θ（Km（Ｎ）・△Qk−M_B（Ｎ）） このようにして実際の制動トルクの影響によ
つて補正された目標とするスタート曲線と実際
の曲線とのずれから燃料値の影響を知ることが
できる。

このようにして実際の燃料値並びに実際の内部
制動トルクの影響は零負荷曲線に基づいて求めら
れる補償特性曲線を求める場合あるいはアイドリ
ング点に基づき補償値を求める場合に考虜するこ
とができる。

以上説明したように、本考案によれば、供給す
べき燃料の量を定める調量部材の目標位置を示す
目標信号と現在位置を示す信号を比較する手段に
付加信号を印加することにより、燃料噴射系の老
化現象により調量部材の位置とその位置で供給さ
れる燃料の量の間の関係に変化が発生した場合、
目標信号と実際に供給される燃料の量の関係が元
の関係になるように補正できるので、調量部材の
目標信号と実際に供給される燃料の量の関係は、
燃料噴射系の老化現象に関係なく常に元の関係に
補正することができ、実際に供給される燃料の量
に従つた排気ガス再循環の制御が保証され、有害
排気ガスを減少させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による装置の概略構成を示した
配置構成図、第２図は燃料噴射制御を行なう基本
構造を示したブツク図、第３図〜第６図はそれぞ
れ補正装置の異なる実施例を示したブロツク図で
ある。 １０……内燃機関、１１……吸気管、１２……
排気管、１３……排気ガス再循環パイプ、１４…
…混合弁、１５……調節部材、１７……燃料ポン
プ、１８……ポンプ、１９……燃料タンク、２０
……制御器、２１……調節器、２２……アクセル
ペダル、２５……制御ユニツト、２６……比較
器、２７……位置制御器、３０……ポテンシヨメ
ータ、３１……関数発生器、３３……コンピユー
タ、３６……メモリ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 供給すべき燃料の量を定める調量部材と、前
   記調量部材の目標位置を示す目標信号を発生さ
   せる手段２５と、 前記目標信号に従つて排気ガス再循環を制御
   する手段１５と、 前記目標信号と調量部材の現在位置を示す信
   号を比較する手段２６と、 前記比較手段の比較結果に従い調量部材の位
   置を制御する制御回路２０，２７と、 付加信
   号を発生させる手段３０とを備え、 燃料噴射系の老化現象により調量部材の位置
   とその位置で供給される燃料の量の間の関係に
   変化が発生した場合、前記比較手段に付加信号
   を印加して前記目標信号と実際に供給される燃
   料の量の関係が元の関係になるように補正する
   ことを特徴とする内燃機関の燃料供給量補正装
   置。 ２ 前記付加信号は、特性信号発生器から得られ
   る回転数に関係した付加信号である実用新案登
   録請求の範囲第１項に記載の内燃機関の燃料供
   給量補正装置。 ３ 前記補正を半自動的あるいは自動的に行なう
   ようにした実用新案登録請求の範囲第１項又は
   第２項に記載の内燃機関の燃料供給量補正装
   置。 ４ 前記調量部材１７は自己点火式内燃機関の制
   御ロツドである実用新案登録請求の範囲第１項
   から第３項までのいずれか１項に記載の内燃機
   関の燃料供給量補正装置。