(57)【要約】噴射持続時間が電動式燃料噴射器（１６）に印加される電気信号（Ｐ１，Ｐ２）の持続時間で設定されると共に燃料の噴射圧力（ＩＣＰ）が燃料噴射器（１６）に加わる作動油の圧力で設定される噴射中、電動式燃料噴射器（１６）により噴射される燃料の量を計算する公式（図４）を求める方法。燃料噴射器（１６）をマップするのに、種々の選択された作動油圧力と種々の選択された電気信号の持続時間の種々の組合せを適用して対応の選択された作動油圧力、対応の選択された電気信号持続時間及び燃料の噴射量のデータセットを作成する。データセットからのデータを処理して燃料噴射量を計算するのに用いられる数学的多項式の項を作る。
2005536673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射中に電動式燃料噴射器により噴射される燃料の量を計算する公式を求める方法であって、噴射持続時間が電動式燃料噴射器に印加される電気信号の持続時間で設定されると共に燃料の噴射圧力が燃料噴射器に加わる作動油の圧力で設定される方法において、種々の選択された作動油圧力と種々の選択された電気信号持続時間の種々の組合せを燃料噴射器に適用し、各組合せにつき、燃料の噴射量を測定して対応の選択された作動油圧力、対応の選択された電気信号持続時間、及び燃料噴射器への対応の選択された作動油圧力及び対応の選択された電気信号持続時間の適用の結果として噴射される燃料の量から成る対応のデータセットを組合せについて作成することによって燃料噴射器をマップする段階と、データセットからのデータを処理して燃料噴射量を計算するのに用いられる多項数学公式の項を作る段階とを有し、前記公式の項は、変数として電気信号持続時間及び作動油圧力を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
処理段階は、各選択された作動油圧力の各々について、その選択された作動油圧力、電気信号持続時間及び燃料噴射量を含むデータセットからのデータを処理して前記選択された作動油圧力で噴射される燃料の量を電気信号持続時間の関数として計算するそれぞれの中間公式の項に関する係数のためのデータを作成する段階から成る中間段階を意味していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
中間処理段階は、選択された作動油圧力の各々について、その選択された作動油圧力を含むデータセットからの電気信号持続時間及び燃料噴射量を線形回帰により処理することにより前記それぞれの中間公式の項について係数に関するデータを作成する段階を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
中間公式の項についての係数に関するデータを処理して燃料噴射量を計算する公式のそれぞれの項についての係数中に見える或る特定のデータを作成する別の中間段階を含み、前記それぞれの項は、変数として電気信号持続時間及び作動油圧力を含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記別の中間段階は、最良適合処理に従って中間公式の項についての係数に関するデータを処理することにより燃料噴射量を計算するための公式の項についての係数中に見える或る特定のデータを作成する段階を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
燃料噴射量を計算するための公式の項についての係数中に見えるデータを非線形回帰により処理してこれら係数を公式精度の向上のために洗練する段階を含む更に別の中間段階を更に有していることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
処理段階は、一部分が電気信号持続時間を１乗変数として含む公式の項についての係数中に見え、別の部分が作動油圧力を１／２乗変数として含む公式の項についての係数中に見える或る特定のデータを生じさせるプロセスに従って、電気信号持続時間及び燃料噴射量を処理する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
電気信号の各持続時間は、燃料噴射器の作動を開始させて噴射を開始させる一変数及び燃料噴射器の作動を終了させて噴射を終了させる別の変数により協調して定められ、処理段階は、選択された作動油圧力の各々についてその選択された作動油圧力を含むデータセットから電気信号持続時間及び燃料噴射量を定める変数の値を線形回帰により処理して選択された作動油で噴射された燃料の量を前記一変数及び別の変数の関数として計算するそれぞれの中間公式の項についての係数に関するデータを作成する段階を含む中間段階を有していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
処理段階は、中間公式の項についての係数に関するデータを処理して燃料噴射量を計算する公式の第１項、第２項及び第３項についての係数中に見える或る特定のデータを作成する別の中間段階を含み、第１項は、噴射を開始させる一変数を含み、第２項は、噴射を終了させる前記別の変数を含み、第３項は、変数として作動油圧力を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記別の中間段階は、最良適合処理に従って中間公式の項についての係数に関するデータを処理することにより第１項、第２項及び第３項についての係数中に見える或る特定のデータを作成する段階を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
噴射中に電動式燃料噴射器により噴射される燃料の量を計算する公式を求めるシステムであって、噴射持続時間が電動式燃料噴射器に印加される電気信号の持続時間で設定されると共に燃料の噴射圧力が燃料噴射器に加わる作動油の圧力で設定されるシステムにおいて、種々の選択された作動油圧力と種々の選択された電気信号持続時間の種々の組合せを燃料噴射器に適用し、各組合せにつき、燃料の噴射量を測定して対応の選択された作動油圧力、対応の選択された電気信号持続時間、及び燃料噴射器への対応の選択された作動油圧力及び対応の選択された電気信号持続時間の適用の結果として噴射される燃料の量から成る対応のデータセットを組合せについて作成することによって燃料噴射器をマップするマッピング装置と、データセットからのデータを処理して燃料噴射量を計算するのに用いられる多項数学公式の項を作る処理装置とを有し、前記公式の項は、変数として電気信号持続時間及び作動油圧力を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
処理装置は、各選択された作動油圧力の各々について、その選択された作動油圧力、電気信号持続時間及び燃料噴射量を含むデータセットからのデータを処理して前記選択された作動油圧力で噴射される燃料の量を電気信号持続時間の関数として計算するそれぞれの中間公式の項に関する係数のためのデータを作成する段階から成る中間段階を実施するよう動作することを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
処理装置は、選択された作動油圧力の各々について、その選択された作動油圧力を含むデータセットからの電気信号持続時間及び燃料噴射量を線形回帰により処理することにより前記それぞれの中間公式の項について係数に関するデータを作成することによって中間処理段階を実施するよう動作することを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
処理装置は、中間公式の項についての係数に関するデータを処理して燃料噴射量を計算する公式のそれぞれの項についての係数であるように見える或る特定のデータを作成する別の中間段階を実施するよう動作し、前記それぞれの項は、変数として電気信号持続時間及び作動油圧力を含むことを特徴とする請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
処理装置は、最良適合処理に従って中間公式の項についての係数に関するデータを処理することにより燃料噴射量を計算するための公式の項についての係数中に見える或る特定のデータを作成することによって前記別の中間段階を実施するよう動作することを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
処理装置は、燃料噴射量を計算するための公式の項についての係数中に見えるデータを非線形回帰により処理してこれら係数を公式精度の向上のために洗練する段階を含む更に別の中間段階を実施するよう動作することを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
処理装置は、一部分が電気信号持続時間を１乗変数として含む公式の項についての係数中に見え、別の部分が作動油圧力を１／２乗変数として含む公式の項についての係数中に見える或る特定のデータを生じさせるプロセスに従って、電気信号持続時間及び燃料噴射量を処理するよう動作することを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１８】
電気信号の各持続時間は、燃料噴射器の作動を開始させて噴射を開始させる一変数及び燃料噴射器の作動を終了させて噴射を終了させる別の変数により協調して定められ、処理装置は、選択された作動油圧力の各々についてその選択された作動油圧力を含むデータセットから電気信号持続時間及び燃料噴射量を定める変数の値を線形回帰により処理して選択された作動油で噴射された燃料の量を前記一変数及び別の変数の関数として計算するそれぞれの中間公式の項についての係数に関するデータを作成する段階を含む中間段階を実施するよう動作することを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１９】
処理装置は、中間公式の項についての係数に関するデータを処理して燃料噴射量を計算する公式の第１項、第２項及び第３項についての係数中に見える或る特定のデータを作成する別の中間段階を実施するよう動作し、第１項は、噴射を開始させる一変数を含み、第２項は、噴射を終了させる前記別の変数を含み、第３項は、変数として作動油圧力を含むことを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
処理装置は、前記別の中間段階は、最良適合処理に従って中間公式の項についての係数に関するデータを処理することにより第１項、第２項及び第３項についての係数中に見える或る特定のデータを作成することにより前記別の中間段階を実施するよう動作することを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
内燃機関であって、１以上の電動式燃料噴射器を有し、各燃料噴射器は、噴射器制御圧力及び内燃機関の所望の燃料補給を表す所望の燃料補給データにより少なくとも一部が決定される噴射量を達成するよう燃料噴射の持続時間を設定する電気作動信号の持続時間の関数として燃料を内燃機関のそれぞれの燃焼室に噴射し、前記内燃機関は、１以上のプロセッサを含む内燃機関コントロールシステムを更に有し、前記プロセッサは、数学的公式に従って所望の燃料補給データ及び噴射器制御圧力を表すデータと相関関係にあるデータを処理してコントロールシステムが電気作動信号の持続時間を計算するために更に処理するデータを作成することを含む所望の燃料補給データ及び噴射器制御圧力を表すデータの処理により、所望の燃料補給データを計算し、所望の燃料補給データから各燃料噴射器について電気作動信号の持続時間を計算することを特徴とする内燃機関。
【請求項２２】
電気信号の各持続時間は、燃料噴射器の作動を開始させて噴射を開始させる一変数及び燃料噴射器の作動を終了させて噴射を終了させる別の変数により協調して定められ、コントロールシステムは、所望の燃料補給データに基づいて前記一変数についてのデータを選択し、前記一変数についての選択されたデータ及び噴射器制御圧力データを前記公式に従って処理して噴射を終了させる前記別の変数についてのデータを作成し、前記一変数は、電気作動信号が開始する時期を設定し、前記別の変数は、電気作動信号が終了する時期を設定することを特徴とする請求項２１記載の内燃機関。
【請求項２３】
コントロールシステムは、所望の燃料補給データが所定限度を超えると、前記一変形例数についてのデータとして所定の定数を選択するが、所望の燃料補給データが所定の限度以下であれば、前記一変数を前記別の変数に等しくすることを特徴とする請求項２２記載の内燃機関。
【請求項２４】
各燃料噴射器は、複数の電気アクチュエータを有し、前記アクチュエータのうちの１つは、燃料噴射を開始するよう付勢され、前記電気アクチュエータの別のものは、燃料噴射を終了させるよう付勢され、前記一変数は、前記一アクチュエータが付勢される時期を設定し、前記別の変数は、前記別のアクチュエータが付勢される時期を設定することを特徴とする請求項２２記載の内燃機関。
【請求項２５】
前記コントロールシステムは、所望の燃料補給データを計算するプロセッサを有する内燃機関コントローラと、前記内燃機関コントローラにより計算された所望の燃料補給データ及び噴射器制御圧力を表すデータを処理して電気作動信号の持続時間を定めるデータを作成するプロセッサを有する噴射器コントロールモジュールとを有していることを特徴とする請求項２２記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、燃料を内燃機関（エンジン）の燃焼室内に噴射する電動式燃料噴射器を搭載した内燃機関に関する。特に、本発明は、噴射中、燃料噴射器により噴射される燃料の量を計算するプロセスにおいて噴射器制御圧力及び燃料噴射器に印加される噴射器作動信号の持続時間を含む幾つかの変数を用いるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の電子エンジンコントロールシステムは、種々のデータを処理してエンジンに関する燃料補給データを作成するプロセッサ利用型エンジンコントローラを有している。燃料補給データは、燃焼のためにエンジン内に導入される燃料の量を表している。コントロールシステムは、燃料を燃料補給データに一致した量でエンジン内へ噴射する燃料噴射器を作動させる噴射器コントロールモジュール又は噴射器ドライバモジュールを更に有している。燃料補給データは、エンジンコントローラから噴射器コントロールモジュールに送られ、噴射器コントロールモジュールは、送られたデータを処理して燃料噴射器が燃料をエンジンコントローラにより計算された燃料補給データに一致した量で噴射するようにするのに適したデータを作成するそれ自体のプロセッサを有している。本明細書において説明する必要のない種々の理由のうち１以上に関し、噴射器コントロールモジュールは、エンジンコントロールストラテジー（方式）及び（又は）噴射器校正がそのようにするのが適当であるとしたとき、送られたデータに対する或る程度の調整を行うのがよい。
【０００３】
噴射器コントロールモジュールは、各々が電流信号を電気アクチュエータに送る噴射器ドライバを更に有している。燃料噴射器は、その特定の構成に応じて１以上の電気アクチュエータを有するのがよい。燃料の噴射を引き起こすよう燃料噴射器に印加される信号は、一般にパルス幅変調信号と通称されている。単一のアクチュエータを搭載した燃料噴射器の場合、作動信号は、幅が噴射時間を設定し、それ故本質的にその印加されたパルスの結果として燃料噴射器が対応関係をなすエンジンシリンダ内に噴射する燃料の量を定める真のパルスである。今述べている公知のエンジンコントローラでは、エンジンコントローラにより噴射器コントロールモジュールに送られた燃料補給データを処理することによりパルス幅を計算するのは噴射器コントロールモジュールである。
【０００４】
任意の特定の燃料噴射器の電気作動が独特なものであるかどうかは、燃料噴射器が特定の構造のものであるかどうかによる。圧縮着火内燃機関用である別のタイプの燃料噴射器は、関連のエンジンシリンダ内への直接的な燃料の高圧噴射を生じさせる増圧器ピストンを有している。増圧器ピストンは、コントロールチャンバ内で制御流体、例えば油にさらされる所与の端面積のヘッド及び噴射チャンバ内で液体燃料にさらされるこれよりも小さな端面積のプランジャ又はロッドを有している。電気アクチュエータは、コントロールチャンバ内への加圧制御流体の導入及びコントロールチャンバからの制御流体の排出を制御する２つの電気アクチュエータ、即ちソレノイドコイルを利用したスプール弁を有している。
【０００５】
燃料噴射を開始させる電気信号をスプール弁の２つの電気アクチュエータのうち一方に印加すると、制御流体はスプール弁の一部分を通ってコントロールチャンバ内に加圧下で導入され、それにより増圧器ピストンの行程を下降させ、噴射チャンバ内の燃料を加圧下で燃料噴射器のノズルから関連のエンジンシリンダ内へ噴射させる。増圧器ピストンは、ヘッド端面積とプランジャ端面積の比に等しい因数だけ制御流体の圧力を増大させ、それにより増大した圧力を噴射チャンバ内の液体燃料に及ぼす。その結果、燃料は、制御流体の圧力よりも実質的に高い圧力で燃焼チャンバ内に噴射される。
【０００６】
燃料噴射を終了させる電気信号を他方の電気アクチュエータに印加すると、スプール弁は増圧器ピストンの下降行程を終了させ、その代わり、制御流体がコントロールチャンバからスプール弁の別の部分を通って排出して増圧器ピストンが上昇行程を行って噴射チャンバに次の噴射に備えて液体燃料を供給することができるよう動作する。
今説明したような弁を搭載した燃料噴射器の例は、米国特許第３，８３７，３２４号明細書、第５，４６０，３２９号明細書、第５，４７９，９０１号明細書及び第５，５９７，１１８号明細書に見られる。
【０００７】
単一の電気アクチュエータが燃料噴射弁を制御する場合、アクチュエータに印加される電気パルスの始めは、噴射を開始させ、噴射は、パルスが終わると終了する。したがって、噴射時間は、噴射器アクチュエータに印加される実際の電気パルスの幅、即ち持続時間によって設定される。
【０００８】
共通譲受人の米国特許第６，０２９，６２８号明細書は、２つの電気アクチュエータがそれぞれ対応関係にある弁機構を動作するよう構成された燃料噴射器の一例を示している。供給弁機構は、増圧器ピストンを下降行程させる供給通路を通る制御流体の流量を選択的に制御する電気供給弁アクチュエータにより制御される。ドレン弁機構は、ドレン通路を通る制御流体の流れを選択的に制御する電気ドレン弁アクチュエータにより制御される。各弁アクチュエータはその対応関係にある弁機構を他方とは独立に選択的に動作させるよう他方とは別個独立に選択的に動作可能である。ドレン弁機構が作動されていない間に供給弁機構を作動させると噴射が開始され、噴射が、ドレン弁機構を作動させると終了する。
【０００９】
各々が２つのアクチュエータにそれぞれ印加される２つの電気信号を用いて燃料噴射の持続時間を設定することは、スプール弁を作動させる２つのアクチュエータを搭載した燃料噴射器について上述したやり方と似ている。というのは、実際の電気パルスの持続時間ではなく、２つのアクチュエータを作動させる時期相互間の差が、噴射の持続時間を制御するからである。しかしながら、２つの信号は燃料噴射器を作動させるパルス幅を実際に定め、このパルス幅は、電気アクチュエータを１つだけ搭載した燃料噴射器の噴射時間を定める単一のパルス信号のパルス幅に等しい。それ故、一般的な状況においてパルス幅といえば、単一の信号の実際のパルス幅又は噴射を開始させる１つの信号及び噴射を開始させる別の信号の使用に起因したこれと等価なパルス幅を意味するものと解すべきである。  公知のエンジンコントローラは、そのプロセッサが所望の燃料補給データを計算するために用いる１以上のルックアップテーブルを更に有し、次に、かかる所望の燃料補給データを処理して燃料噴射器を作動させる電気パルスの幅を計算する。ルックアップテーブルは、燃料噴射器の実際の試験から得られている。噴射器制御圧力及び作動信号パルス幅の値の種々の組合せに関し燃料噴射器をマップする。値の各組合せは、所望の燃料補給データについての対応関係をなす値を定める。変数の適当な範囲をカバーするのに十分な数の組合せが必要であるが、ルックアップテーブルの有効サイズは、どれほど多くの組合せをコントローラのメモリ内に実際に記憶できるかを最終的に決定する。
【００１０】
ルックアップテーブルのサイズを増大させ、それ故記憶できる組合せの数を増大させることによりルックアップテーブルに燃料補給精度の向上に望ましい高い分解能の度合いが与えられるが、記憶データを格納するのに必要な電子記憶媒体のサイズの増大により、コントローラのコストが高くなる。また、多くのデータ量を得るためには多量のマッピングも必要である。
【００１１】
記憶された組合せの数が少ないと、分解能が減少し、それ故燃料補給精度が減少する場合がある。この場合、プロセッサは、必要に応じて、所望の燃料補給データを得るためにマップされたデータを内挿又は補間しなければならない場合があり、燃料噴射器に非直線性が存在していれば、直線（一次）補間を行っても、分解能の高い大きなテーブルから得られる精度が生じない場合がある。
【００１２】
燃料噴射器のタイプ又はコントローラ中にどのように燃料噴射器データをマップするかとは無関係に、燃料噴射器の校正も又、所望の燃料補給を確保する上で重要である。大量生産法は本来的にその結果として、燃料噴射器毎の校正の或る程度のばらつきが生じ、かかる方法はかかるばらつきの範囲を最小限に抑えようとするが、かかる範囲は、多種多様な校正カテゴリ又はグループに応じた燃料噴射器の或る分類が大量生産環境において適当であるほど相当大きいままである。したがって、上述した燃料噴射器データのマッピングは、燃料噴射器の分野を統計学的に代表する多くの個々の燃料噴射器のマッピングから得られる平均データを表す場合があり、この場合、計算した燃料補給データは、個々の燃料噴射器の校正を考慮に入れるよう更に処理するのがよい。
【００１３】
それ故、大量生産された燃料噴射器は、エンジンに組み付けられる前に、その実際の校正の確認のために作動される。実際の校正は、燃料噴射器が多種多様な校正カテゴリのどの特定の１つに属するかを決定する。つぎに、燃料噴射器をその特定のカテゴリで識別する。エンジンを製造しているとき、関連のエンジンコントローラは、特定のエンジンシリンダの各々についての燃料噴射器の特定の校正カテゴリがそのコントローラに利用できるようにプログラムされる。コントローラは、そのデータを用いて燃料噴射器に対する電気制御信号を校正し、典型的にはエンジンコントローラにより計算された所与の燃料補給データの値について各燃焼室への実質的に等しい量の燃料の噴射を確保する。
【００１４】
米国特許第５，５７５，２６４号明細書は、実際の性能データと燃料噴射器を関連させる方法を開示している。このデータは、燃料噴射器本体に取り付けられ、関連のエンジンコントローラによる読み取りに適した媒体、例えばＥＥＰＲＯＭ中に格納される。
米国特許第５，８３９，４２０号明細書は、燃料噴射器の変動について燃料噴射システムを補償する方法に関する。各燃料噴射器は、燃料噴射器の実際の校正を識別する校正コードを格納した記憶媒体を有する。関連のエンジンコントローラは、燃料噴射器についての校正コードに基づいて各燃料噴射器につき生の付勢時間を校正された付勢時間に変換する。
米国特許第５，６３４，４４８号明細書は、燃料噴射器を微調整して燃料噴射器の変動性を補償する別の方法に関する。
米国特許第４，４０２，２９４号明細書は、燃料噴射器を校正するシステムに関する。
エンジン燃料補給を計算すると共に（或いは）例えば個々の燃料噴射器校正のような因子についての計算を補正するシステム及び方法に関する他の特許文献としては、米国特許第４，３７９，３３２号明細書、米国特許第４，６１９，２３４号明細書及び米国特許第５，８０６，４９７号明細書が挙げられる。
【００１５】
上述したように、燃料噴射器をマップして校正するのに必要な相当大きな労力及びエンジン燃料補給に影響を与える可変パラメータの適当な範囲に及ぶのに十分な量のマップされたデータを記憶するのに必要な媒体の量が所与であれば、マッピング労力の度合い及び必要とされるデータ記憶量の度合いを減少させるシステム及び方法を提供することが望ましい。本発明は、これらのことを目的とする。
【００１６】
（発明の概要）
本発明は、可変パラメータ、例えば噴射器制御圧力及び作動信号パルス幅の種々の組合せと相関された所望のエンジン燃料補給の値を格納した１又は複数のルックアップテーブルを用いないで、噴射中の燃料噴射量を計算するシステム及び方法に関する。これとは異なり、本発明のシステム及び方法は、結果としての所望のエンジン補給の値を生じさせる公式に従って可変パラメータを処理する段階を有する。この処理は、所望のエンジン燃料補給をリアルタイムで連続的にアップデートするプロセッサにより十分高速で実施される。
【００１７】
関連の特徴は、公式を導き出すシステム及び方法に関し、これには公式中で用いられる或る特定の係数の偏差が含まれる。
したがって、本発明の一般的な特徴は、噴射中に電動式燃料噴射器により噴射される燃料の量を計算する公式を求める方法であって、噴射持続時間が電動式燃料噴射器に印加される電気信号の持続時間で設定されると共に燃料の噴射圧力が燃料噴射器に加わる作動油の圧力で設定される方法に関する。この方法は、種々の選択された作動油圧力と種々の選択された電気信号持続時間の種々の組合せを燃料噴射器に適用することによって燃料噴射器をマップする段階を有する。各組合せにつき、燃料の噴射量を測定して対応の選択された作動油圧力、対応の選択された電気信号持続時間、及び燃料噴射器への対応の選択された作動油圧力及び対応の選択された電気信号持続時間の適用の結果として噴射される燃料の量から成る対応のデータセットを組合せについて作成する。データセットからのデータを処理して燃料噴射量を計算するのに用いられる多項数学公式の項を作り、上記公式の項は、変数として電気信号持続時間及び作動油圧力を含む。
【００１８】
本発明の別の一般的な特徴は、噴射中に電動式燃料噴射器により噴射される燃料の量を計算する公式を求めるシステムであって、噴射持続時間が電動式燃料噴射器に印加される電気信号の持続時間で設定されると共に燃料の噴射圧力が燃料噴射器に加わる作動油の圧力で設定されるシステムに関する。このシステムは、種々の選択された作動油圧力と種々の選択された電気信号持続時間の種々の組合せを燃料噴射器に適用することによって燃料噴射器をマップする装置を有する。各組合せにつき、燃料の噴射量を測定して対応の選択された作動油圧力、対応の選択された電気信号持続時間、及び燃料噴射器への対応の選択された作動油圧力及び対応の選択された電気信号持続時間の適用の結果として噴射される燃料の量から成る対応のデータセットを組合せについて作成する。プロセッサが、データセットからのデータを処理して燃料噴射量を計算するのに用いられる多項数学公式の項を作り、上記公式の項は、変数として電気信号持続時間及び作動油圧力を含む。
【００１９】
本発明の更に別の一般的な特徴は、１以上の電動式燃料噴射器を有し、各燃料噴射器が、噴射器制御圧力及び内燃機関の所望の燃料補給を表す所望の燃料補給データにより少なくとも一部が決定される噴射量を達成するよう燃料噴射の持続時間を設定する電気作動信号の持続時間の関数として燃料を内燃機関のそれぞれの燃焼室に噴射するようになった内燃機関に関する。内燃機関コントロールシステムが、所望の燃料補給データを計算し、所望の燃料補給データから各燃料噴射器について電気作動信号の持続時間を計算する１以上のプロセッサを有する。この計算は、数学的公式に従って所望の燃料補給データ及び噴射器制御圧力を表すデータと相関関係にあるデータを処理してコントロールシステムが電気作動信号の持続時間を計算するために更に処理するデータを作成することを含む所望の燃料補給データ及び噴射器制御圧力を表すデータの処理によって行われる。
【００２０】
上記内容は、本発明の別の特徴及び利点と共にこの時点において本発明を実施する最良の形態を示す本発明の現時点において好ましい実施形態の以下の説明で理解されよう。本願は、図面を含むが、後でその簡単な説明を行う。
【００２１】
（発明の好ましい実施形態の説明）
図１Ａは、図１を参照して後で説明する方法からの結果を利用する例示のエンジンコントロールシステム１０の略図である。コントロールシステム１０は、プロセッサ利用型エンジンコントローラ１２及び燃料を自動車に動力を供給する内燃機関１８、例えば多気筒圧縮着火内燃機関の燃焼室中へ噴射する電動式燃料噴射器１６の作動を制御する噴射器コントロールモジュール又は噴射器ドライバモジュール１４を有している。図１Ａは、１つだけのシリンダ（気筒）２０のための構造を示しているが、各シリンダにはそれぞれ燃料噴射器１６が関連している。各燃料噴射器は、エンジンに取り付けられた本体を有すると共に燃料を対応のエンジンシリンダ内に噴射するノズルを有している。
【００２２】
コントローラ１２は、噴射器コントロールモジュール１４により各燃料噴射器１６を作動させ、それぞれ対応関係にあるモジュール１４内のドライバ回路（図示せず）がエンジン作動サイクル中における適当な時期にそれぞれ対応関係にある燃料噴射器を作動させる。コントローラ１２のプロセッサは、データの種々の項目を処理して個々の燃料噴射器により噴射される燃料の所望の量を表すデータを作成する。かかるデータは、記号ｖｆｄｅｓにより表された所望の燃料補給データと称する。所望の燃料補給データを噴射器コントロールモジュール１４に送り、この噴射器コントロールモジュールは、送られたデータのそれ以上の処理を行って燃料噴射器を作動させる噴射器ドライバのための対応関係にある電気信号に変換されるデータを作成するそれ自体のプロセッサを有するのがよい。現在の噴射器制御圧力ＩＣＰを表すデータも又、噴射器コントロールモジュール１４にとって役に立つ。
【００２３】
各燃料噴射器１６は、電動式噴射機構、例えば上述したタイプの電動式噴射機構を有している。噴射器からの燃料噴射を開始させるには、開始電気信号をそれぞれのドライバ回路により燃料噴射器に印加する。燃料噴射は、電気信号が終了電気信号に変わると終了する。単一の電気アクチュエータを有する噴射器の場合、開始電気信号は、方形パルスの立上がり区間であり、終了信号は、立下がり区間であるのがよい。これら区間相互間の時間は、パルス幅であり、これは噴射される燃料の量に従って変調可能である。したがって、噴射開始信号としてパルスの立上がり区間を用いると共に噴射終了信号として立下がり区間を用いて真のパルス幅変調信号により燃料噴射器を作動させる場合、開始電気信号及び終了電気信号のタイミングは、燃料噴射量を決定し、実際のパルス幅は、時々ｖｆｄｅｓの或る程度の調整を行う際に用いるのが適した他のデータを考慮に入れるよう調節するのがよい。
【００２４】
したがって、噴射器コントロールモジュール１４は、燃料噴射器に送られる電気電流信号のパルス幅を生じさせるためにコントローラ１２から受け取った所望の燃料補給データｖｆｄｅｓに対して何回かの調節を行うのがよい。噴射器コントロールモジュール１４がコントローラ１２から送られた所望の燃料補給データの調節を行う一理由は、特定の燃料噴射器の或る特性、例えば上述の噴射器校正を補償することにある。本発明のシステム及び方法の具体化により、２００１年１０月１９日に出願された本発明者の共通譲受人の米国特許出願第１０／０３９３８７号明細書（発明の名称：SYSTEM AND METHOD FOR CALIBRATING FUEL INJECTORS IN AN ENGINE CONTROL SYSTEM THAT CALCULATES INJECTION DURATION BY MATHEMATICAL FORMULA ）（代理人事件番号：Ｄ５１４６）の要旨であるシステム及び方法が提供される。所望の燃料補給データの調整のための別の理由（尚、本明細書では説明の必要のない理由である）は、所望の量からの実際の燃料噴射量の偏差の一因となるよく見られる条件、例えばコールドスタートを補償することにある。
【００２５】
噴射器コントロールモジュール１４に送られる所望の燃料補給データｖｆｄｅｓは、エンジン及び周囲についての或る組をなす基準状態に基づき、燃料噴射器に送られる信号がこれに対応した量の燃料をエンジンシリンダに送るための或るパルス幅を表している。
【００２６】
一方が燃料噴射を開始させるよう付勢され、他方が燃料噴射を終了させるよう付勢される２つの電気アクチュエータを搭載した燃料噴射器の場合、それぞれの信号が各アクチュエータに送られる。しかしながら、上述したように、２つの信号の印加相互間の時間の差は、単一の電気作動信号のパルス幅と等価である。添付の図面を参照して行う本発明の詳細な説明は、燃料噴射器が２アクチュエータタイプのものであることを前提としている。  本発明は、かかる各燃料噴射器１６により噴射される燃料の量を計算するための公式を求めるシステム及び方法に関する。この公式は、エンジンコントロールシステム１０のプロセッサのうちの１つにプログラムされる。この方法は、種々の選択された作動油圧力と電気作動信号の種々の選択された持続時間の種々の組合せを適用することにより代表的な燃料噴射器１６をマップする段階を有する。各組合せについて、その組合せについて対応関係をなすデータセットを作成するよう燃料噴射量を測定する。各データセットは、対応の選択された作動油圧力、対応の選択された電気信号持続時間、及び対応の選択された作動油圧力及び対応の選択された電気信号持続時間を燃料噴射器に適用した結果として噴射される燃料の量を含む。マッピング装置は、全体が図１に示されており、測定機器及び処理装置の種々の部品から成っている。
【００２７】
この例の燃料噴射器は２つの電気アクチュエータを搭載しているので、第１の信号Ｐ１は、２つのアクチュエータのうち一方を付勢することにより燃料噴射を開始させるのに用いられ、第２の信号Ｐ２は、他方のアクチュエータを付勢することにより燃料噴射を終了させるのに用いられる。それ故、マッピングの結果は、各々Ｐ１データ、Ｐ２データ、噴射器制御圧力データ及び燃料噴射量データを含む多くのデータセットから成る。次に、データセットをグループにソートして所与のグループのデータセットについての噴射器制御圧力データが同一であるようにした。各グループのデータについて重線形回帰を行った。以下は、特定の燃料噴射器に対して行った実際のマッピングの例である（重多項式回帰を或る圧力範囲内で生じる噴射器制御圧力、例えば直線性が疑問である場合には低い噴射器制御圧力について行うのがよい）。
【００２８】
重線形回帰に用いられる方程式は、ウォルポール（Walpole ）、マイヤーズ（Myers ）共著「プロバビリィティ・アンド・スタティスティックス・フォア・エンジニアーズ・アンド・サイエンティスツ（Probability and Statistics for Engineers and Scientists
）」（第２版１９７８年，第３版１９８５年，ニューヨーク州ニューヨーク所在のマクミラン（MacMillan ）出版）から抜粋して以下に記載されている。
【数１】
2005536673.tif 000003
上式において、×１＝Ｐ１、×２＝Ｐ２、×３＝噴射器制御圧力、ｎ＝測定回数、ｙ＝燃料噴射量である。
【００２９】
次に、３つの互いに異なる噴射器制御圧力で上記方程式をｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３について解き、これら圧力は、この例では６ＭＰａ、１２ＭＰａ、２４ＭＰａである。この結果、燃料噴射量（１回の噴射当たり又は１ストローク当たりの燃料の容積）について以下の方程式が得られる。
【数２】
2005536673.tif 000004
３つの噴射器制御圧力の各々についての実際のデータをこれらのそれぞれ予想された値に対してプロットすると、図２に示す相関関係が得られる。ほぼ４５゜の直線当てはめから理解できるように、個々の条件に基づく相関関係は、極めて良好であり、ほぼ９５％〜９６％の信頼性がある。
【００３０】
各々が無限の数の考えられる燃料噴射量のうちの１つを表す無限の数の方程式を具体化することは非現実的であると考えられるので、この例における次の段階では、個々の係数を最もよく表す方程式を決定する。これは、図３及び図３Ａに示すように最適当てはめについて係数を噴射器制御圧力に対しプロットすることにより行える。
【００３１】
係数と噴射器制御圧力の直線当てはめに関する方程式から、係数について以下の方程式が得られた。
【数３】
2005536673.tif 000005
次に、係数を方程式の項に適用し、移動因子を加味することにより、燃料噴射量についての以下の一般化された方程式を次のように展開した。
【数４】
2005536673.tif 000006
それ故、上記は、データセットからのデータは、燃料噴射量を計算するのに用いることができる多項数学公式の項を作るよう処理されたことを示しており、この公式の項は、変数として電気信号持続時間及び作動油圧力を含んでいる。
【００３２】
図４は、本発明の方法により求められた一般方程式又は公式を用いる方法は、特定の動作範囲内においてＰ１、Ｐ２に基づく燃料噴射量及びこの種の噴射器についての噴射器制御圧力を満足な精度で計算できるということを立証している。
各特定タイプの燃料噴射器は、それ自体の独自の一般方程式の展開を必要とする場合があることは理解されるべきである。
【００３３】
図５によって示された相関関係は、この特定の例では、６ＭＰａ〜２４ＭＰａの圧力についての線分（直線セグメント）に基づいている。６ＭＰａ以下であって最大燃料送出し量での精度は、噴射器制御圧力の変動及び非線形条件を生じさせる因子に起因して問題があり、かかる理由で、多変数多項式回帰が上述したように必要な場合がある。
【００３４】
“ＳＩＧＭＡ  ＰＬＯＴ”として知られている統計学的ソフトウェアを用いると、非線形回帰モデルを用いることにより一般方程式に対する改良が可能である。非線形回帰を用いることは、上述したように一般方程式を導き出したということを前提としている。一般方程式をＳＩＧＭＡ  ＰＬＯＴソフトウェア及び３つの独立変数（Ｐ１、Ｐ２、噴射器制御圧力）及び１つの独立変数（燃料噴射量）についてのデータセットに入力し、曲線当てはめを厳しくした。改善された相関関係が図６に示されている。９８％のＲ２値が見られた。
【００３５】
変形した方程式は、次式として与えられる。
【数５】
2005536673.tif 000007
【００３６】
９８％の相関関係を有する６〜２４ＭＰａの範囲にわたり燃料送出し量を予想できる単一の実験方程式の展開は、制御ストラテジー及び校正手順を大幅に簡単にする機会をエンジン制御ストラテジーデザイナ及びエンジンキャリブレータに与えると考えられる。
【００３７】
エンジンコントロールシステムのプロセッサは、上述の一般方程式又はその変形式を用いて噴射器作動持続時間をリアルタイムで計算するのに十分速くデータを処理できる。かかる場合、コントロールシステムは、何れかの方程式であるが、Ｐ２について解くよう整理された方程式でプログラムされている。エンジンコントローラは、燃料噴射器の１回の噴射当たり又は１行程当たりの燃料噴射量の観点で所望のエンジン燃料補給の計算に適した或る特定のデータを処理する。所望のエンジン燃料補給を表す計算されたデータをコントロールシステム内に入っている所定の限度と比較する。コントロールシステムは、所望の燃料補給データが、所定限度を超えていれば、Ｐ１についてのデータとして所定の定数を選択するが、所望の燃料補給データが所定の限度以下であれば、公式中のＰ１にＰ２を代入することによりＰ１をＰ２に等しくする。処理の結果は、Ｐ２についての値を定めるデータであり、このデータは、Ｐ１についてのデータと関連して、よく見られる噴射器制御圧力ＩＣＰにおける噴射中の燃料噴射量を、上述したように或る程度の調整を必要とする場合のある因子に起因してあり得る瞬間調整を無視すれば、所望の燃料補給に実質的に等しくして或る特定の影響を補償するようにする燃料噴射持続時間を定める。調整を行っても、実際の噴射量は、少なくとも大部分は、燃料の１回の噴射を生じさせるよう噴射器作動持続時間を設定するデータを作成するよう整理された一般公式又はその変形式によって定められる。上記において引用した関連出願（代理人事件番号：Ｄ５１４６）から理解できるように、一般公式又はその変形式は、エンジンにおける各燃料噴射器の特定の校正を計算に入れるよう作成されたものであるのがよい。特定の制御ストラテジーは依然として時々、補償を必要とする或る特定の影響、例えば低温始動（コールドスタート）を補償するよう作成された公式を調整してもよい。
【００３８】
或る特定の燃料噴射ストラテジーは、先立ち（パイロット）噴射を利用し、次に主噴射を用いる。本発明の原理は、かかる噴射ストラテジーにおける噴射型式の何れか一方又は両方に適用できる。
【００３９】
本発明の現時点において好ましい実施形態を開示したが、本発明の原理は特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれる全ての実施形態に当てはまることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施に用いられる或る特定の装置の例示の実施形態の略図である。
【図１Ａ】本発明により得られる例示のエンジン及びコントロールシステムの略図である。
【図２】本発明の実施の際に行われる或る特定の段階を示す例を示すグラフ図である。
【図３】追加の段階を示すグラフ図である。
【図３Ａ】図３の一部の拡大図である。
【図４】実際の燃料補給測定値と本発明の原理の利用により導き出された所望の燃料補給計算値の相関関係を示すグラフ図である。
【図５】幾つかの互いに異なる噴射器制御圧力について本発明の原理の利用により得られた所望の燃料補給とパルス幅の関係を示すグラフ図である。
【図６】図２及び図４と類似したグラフ図であるが、軸線が逆になっており、実際の燃料補給測定値と本発明の或る特定の追加の原理の利用により得られた所望の燃料補給計算値との相関関係を示す図である。
【図１】
2005536673.tif 000008
【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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