(57)【要約】【課題】リード係数ａが変更されても連続的に滑らかに噴射量をなますことができる燃料噴射量制御装置を提供する。【解決手段】ドライバー要求噴射量Ｘを、一次遅れ要素からなるラグフィルタ２と立ち上がり時の応答性を定めるリード係数ａとを有するリードラグフィルタ１ｂに入力し、目標噴射量Ｚを求める燃料噴射量制御装置であって、上記ラグフィルタ２に備えられ今回のドライバー要求噴射量Ｘ（ｉ）と前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）とから今回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求める演算手段３と、上記リード係数ａを加速・減速・ギヤポジション等によって切り替える切替手段６と、該切替手段６が作動したときに上記演算手段３でラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を演算する際、前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）に代えて一旦前回の目標噴射量Ｚ（ｉ−１）を用いてラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求め、以降前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）を用いてラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求める補正手段７とを備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバー要求噴射量Ｘを、一次遅れ要素からなるラグフィルタと立ち上がり時の応答性を定めるリード係数ａとを有するリードラグフィルタに入力し、目標噴射量Ｚを求める燃料噴射量制御装置であって、上記ラグフィルタに備えられ今回のドライバー要求噴射量Ｘ（ｉ）と前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）とから今回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求める演算手段と、上記リード係数ａを加速・減速・ギヤポジション等によって切り替える切替手段と、該切替手段が作動したときに上記演算手段でラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を演算する際、前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）に代えて一旦前回の目標噴射量Ｚ（ｉ−１）を用いてラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求め、以降前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）を用いてラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求める補正手段とを備えたことを特徴とする燃料噴射量制御装置。
【請求項２】
上記演算手段は、ラグフィルタによる立ち上がり時の遅れ度合いを定めるラグ係数Ｋを有し、上記切替手段は、加速・減速・ギヤポジション等によってリード係数ａに加えてラグ係数Ｋをも切り替えるものである請求項１記載の燃料噴射量制御装置。
【請求項３】
上記演算手段は、Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）−Ｋ（Ｘ（ｉ）−Ｙ（ｉ−１））である請求項１乃至２記載の燃料噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加減速のなまし制御を行う燃料噴射量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの加減速時、アクセルペダルが急に踏み込まれた場合や急に戻された場合等に燃料噴射量の変化を穏やかにし、燃料噴射量が急激に増減されることによるショックを緩和するなまし制御が行われている（例えば特許文献１参照）。この種のなまし制御を行う燃料噴射量制御装置として、図１に示す一次遅れ要素等を含む関数により演算する手法が知られている。
【０００３】
図１に示すように、この噴射量制御装置は、ドライバー要求噴射量Ｘを、一次遅れ要素と一次進み要素とからなるリードラグフィルタ１に入力し、目標噴射量Ｚを求めるものである。ここで、図２に示すように、一次進み要素の時定数Ｔ２を一次遅れ要素の時定数Ｔ１で表すと（Ｔ２＝ａＴ１、ａ：リード係数、０＜ａ≦１）、リードラグフィルタ１は▲１▼式に変形できる。このブロック図を図３に示す。
【０００４】
図３に示すように、このリードラグフィルタ１ａは、一次遅れ要素からなるラグフィルタ２と、立ち上がり時の応答性を定めるリード係数ａとを有する。そして、ドライバー要求噴射量Ｘが入力されたとき、噴射量Ｘをａ（０＜ａ≦１）倍したリード噴射量と、噴射量Ｘを（１−ａ）倍したものをラグフィルタ２で一次遅れさせたラグ噴射量Ｙとを加算したものが、目標噴射量Ｚとなる。
【０００５】
具体的には、図７に示すように、リード係数ａ＝０．５の場合、ドライバー要求噴射量Ｘとしてステップ入力が入ると、ａ＝０．５即ち５０％まではリード噴射量によって噴射が素早くステップ状に立ち上がり、その後残りの（１−ａ）即ち５０％は一次遅れのラグ噴射量によって噴射が穏やかに立ち上がる。リード係数ａは、加速・減速・ギヤポジション等に基づいて、適宜最適値に切り替えられる。
【０００６】
図３のブロック図をコンピュータで制御し易いデジタル系に置換したものを図４に示す。図示するように、ラグフィルタ２の離散関数演算には、Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）−Ｋ（Ｘ（ｉ）−Ｙ（ｉ−１））を用いる。すなわち、ラグフィルタ２は、今回のドライバー要求噴射量Ｘ（ｉ）と前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）とから今回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求める演算手段３を有する。
【０００７】
Ｋは、一次遅れ要素の遅れ度合い定めるラグ係数であり、図５の▲２▼式で表される。ここで、Ｔｓはデジタルの更新周期である。なお、図４中破線部分は後述する本発明の要旨部分であるので、ここでは無視する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１８２２９４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４に示すデジタル化されたリードラグフィルタ１ｂを用いて燃料噴射量のなまし制御を行う場合、加減速中等にリード係数ａが切り替えられると、目標噴射量Ｚがドライバーの加速又は減速意図に反して不連続に跳ぶという問題が発生した。
【００１０】
具体的には、図８に示すように、加速中にリード係数ａが０．５から０．１に切り替えられると、燃料を増加する方向のなまし中に燃料が減少する方向に不連続に跳ぶ（加速ダンピング中の問題）。
【００１１】
これは、リード係数ａがデジタルの更新周期のｉ番目にて０．５から０．１に切り替えられると、リード係数ａ＝０．５のリードラグフィルタ出力曲線のｉ番目の出力値からリード係数ａ＝０．１のリードラグフィルタ出力曲線のｉ番目の出力値に乗り換えることになり、後者の曲線が前者の曲線の下方に位置するため生じる。
【００１２】
また、同様に、減速中にリード係数ａが０．５から０．１に切り替えられると、燃料を減少する方向のなまし中に、燃料が増加する方向に不連続に跳ぶ（減速ダンピング中の問題）。
【００１３】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、リード係数ａが変更されても連続的に滑らかに噴射量をなますことができる燃料噴射量制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ドライバー要求噴射量Ｘを、一次遅れ要素からなるラグフィルタと立ち上がり時の応答性を定めるリード係数ａとを有するリードラグフィルタに入力し、目標噴射量Ｚを求める燃料噴射量制御装置であって、上記ラグフィルタに備えられ今回のドライバー要求噴射量Ｘ（ｉ）と前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）とから今回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求める演算手段と、上記リード係数ａを加速・減速・ギヤポジション等によって切り替える切替手段と、該切替手段が作動したときに上記演算手段でラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を演算する際、前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）に代えて一旦前回の目標噴射量Ｚ（ｉ−１）を用いてラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求め、以降前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）を用いてラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求める補正手段とを備えたものである。
【００１５】
また、上記演算手段は、ラグフィルタによる立ち上がり時の遅れ度合いを定めるラグ係数Ｋを有し、上記切替手段は、加速・減速・ギヤポジション等によってリード係数ａに加えてラグ係数Ｋをも切り替えるものであることが好ましい。
【００１６】
また、上記演算手段は、Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）−Ｋ（Ｘ（ｉ）−Ｙ（ｉ−１））であることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。なお、本実施形態の構成要素のうち、「従来の技術」および「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１８】
本実施形態に係る燃料噴射量制御装置は、図４に示すリードラグフィルタ１ｂを有する。このリードラグフィルタ１ｂは、上述したように、図１のリードラグフィルタ１を図２のように等価置換し（ａ：リード係数、ａ＝Ｔ２／Ｔ１、０＜ａ≦１）、それを図３に示すブロック図とし、それをデジタル化したものである。図３及び図４中、４は乗算器、５は加算器である。
【００１９】
このリードラグフィルタ１ｂは、図３及び図４に示すように、ドライバー要求噴射量Ｘ（ｉ）が入力されたとき、噴射量Ｘ（ｉ）をａ（０＜ａ≦１）倍したリード噴射量を求めると共に、噴射量Ｘを（１−ａ）倍したものをラグフィルタ２により一次遅れさせたラグ噴射量Ｙ（ｉ）を求め、これらリード噴射量とラグ噴射量Ｙ（ｉ）とを加算したものを目標噴射量Ｚ（ｉ）とする。
【００２０】
すなわち、このリードラグフィルタ１ｂは、一次遅れ要素からなるラグフィルタ２と、立ち上がり時の応答性を定めるリード係数ａとを有し、図７に示すように、ドライバー要求噴射量Ｘ（ｉ）に対してリード係数ａ分だけ出力を素早く立ち上げた後、残りの（１−ａ）分だけラグフィルタ２によってなまし制御を行い、目標噴射量Ｚ（ｉ）とするものである。
【００２１】
ラグフィルタ２には、今回のドライバー要求噴射量Ｘ（ｉ）と前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）とから今回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求める演算手段３として、Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）−Ｋ（Ｘ（ｉ）−Ｙ（ｉ−１））の離散関数αが備えられている。なお、Ｋは、ラグフィルタ２による立ち上がり時の遅れ度合いを定めるラグ係数である（図５参照）。
【００２２】
リード係数ａ及びラグ係数Ｋは、加速・減速・ギヤポジション等に応じて、切替手段６により適宜最適値に切り替えられる。この最適値は、実験やシミュレーションによって求められ、加速度・減速度・ギヤポジション等をパラメータとしたマップに記憶されている。そして、各センサで検出された加速度・減速度・ギヤポジション等をマップに入力することで、リード係数ａ及びラグ係数Ｋが求まるようになっている。
【００２３】
また、この燃料噴射量制御装置は、切替手段６が作動してリード係数ａまたはラグ係数Ｋが変更されたときに、演算手段３が離散関数αでラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を演算する際、前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）に代えて一旦例外的に前回の目標噴射量Ｚ（ｉ−１）を用いてラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求め、以降通常通りに前回のラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ−１）を用いてラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を求めるような操作を行う補正手段７を有する。
【００２４】
すなわち、補正手段７は、切替手段６が作動してリード係数ａまたはラグ係数Ｋが変更されたときに、ラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を演算する離散関数αを、一旦、イレギュラーにＹ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）−Ｋ（Ｘ（ｉ）−Ｚ（ｉ−１））とし、以降、通常通りにＹ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）−Ｋ（Ｘ（ｉ）−Ｙ（ｉ−１））とする。
【００２５】
これにより、演算手段３は、リード係数ａまたはラグ係数Ｋが変更されたときには、一旦、例外的にＹ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）−Ｋ（Ｘ（ｉ）−Ｚ（ｉ−１））を用いてラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を演算し、以降、通常通りにＹ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）−Ｋ（Ｘ（ｉ）−Ｙ（ｉ−１））を用いてラグフィルタ出力噴射量Ｙ（ｉ）を演算する。
【００２６】
この結果、図９に示すように、例えば、加速中にリード係数ａが０．５から０．１に切り替えられたとき、図８に示す対策前のように噴射量がドライバーの意図に反して減少方向に跳ぶことはなく、滑らかに連続的になますことができる。この理由を以下に説明する。
【００２７】
先ず、リード係数ａがデジタルの更新周期のｉ番目にて０．５から０．１に切り替えられるということは、リード係数ａ＝０．５のリードラグフィルタ出力曲線のｉ番目の出力値からリード係数ａ＝０．１のリードラグフィルタ出力曲線のｉ番目の出力値に乗り換えることを意味する。
【００２８】
このとき、単純に乗り換えるのみであると、リード係数ａ＝０．５のリードラグフィルタ出力曲線よりもリード係数ａ＝０．１のリードラグフィルタ出力曲線の方がグラフの上で下方に位置するため、図８に示すように、更新周期のｉ番目にて乗り換えた瞬間に噴射量が減少方向に不連続に跳んでしまう。
【００２９】
これを回避するために、本実施形態では、ａ＝０．５のリードラグフィルタ出力曲線からａ＝０．１のリードラグフィルタ出力曲線に乗り換えたとき、乗り換え先の出力曲線のｉ番目の出力値を演算する際、ラグフィルタ２にて噴射量Ｙ（ｉ−１）ではなく噴射量Ｚ（ｉ−１）〔Ｚ（ｉ−１）＞Ｙ（ｉ−１）〕を用いて演算している。
【００３０】
かかる演算は、乗り換え先のａ＝０．１のリードラグフィルタ出力曲線におけるＺ（ｉ−１）の出力値（噴射量）に相当する出力値（噴射量）の箇所から、ラグフィルタ２によるなましが開始されることを意味する。よって、図９に示すようにリード係数ａの切替点にて滑らかななましがなされる。
【００３１】
そして、一旦、噴射量Ｙ（ｉ−１）に代えて噴射量Ｚ（ｉ−１）を用いてなましの演算を行ったならば、これにより不連続噴射が回避されるので、以降は、通常通りに噴射量Ｙ（ｉ−１）を用いて更新を行い、リード係数ａ＝０．１のなましの演算を行う。これにより、以降リード係数ａ＝０．１のなまし噴射がなされる。
【００３２】
同様に、減速中にリード係数ａが０．５から０．１に切り替えられた場合も、図８に示すように対策前（切替時に通常通りに噴射量Ｙ（ｉ−１）を用いて演算する）では切替点で噴射量が不連続となっていたのが、図９に示すように本実施形態（切替時にイレギュラーにＺ（ｉ−１）を用いて演算する）によれば切替点における噴射量が滑らかとなる。
【００３３】
また、図１０に示すように、減速から加速に移行するときに、リード係数ａが０．５から０．１に切り換わった場合、対策前では切替後の最初の噴射がリード係数ａ＝０．１の噴射とならず本来意図したリード係数ａ＝０．１のリードラグ応答にならないが、本実施形態によれば本来意図したリード係数ａ＝０．１の応答が得られる。
【００３４】
また、本実施形態では、図４において、ラグフィルタ２の演算手段３にＹ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）−Ｋ（Ｘ（ｉ）−Ｙ（ｉ−１））の離散関数αを用いたが、この離散関数αに限られることはなく、図６に示す離散関数β：Ｙ（ｉ）＝（１−Ｋ）（Ｘ（ｉ）−Ｙ（ｉ−１））＋Ｙ（ｉ−１）、または離散関数γ：Ｙ（ｉ）＝（１−Ｋ）Ｘ（ｉ）＋ＫＹ（ｉ−１）を用いてもよい。これらの式は全て等価だからである。
【００３５】
ただし、離散関数βを用いた場合、右辺第１項の掛け算結果がＣＰＵ内部演算における演算レゾリューション（最小単位）より小さくなると０として扱われるため、かかるレゾリューション割れを起こすと右辺第２項のみが残り、Ｙ（ｉ）＝Ｙ（ｉ−１）となってしまう。これでは、ラグ出力値＝ラグ出力前回値となってしまい、図１１に示すように定常偏差ｅが生じてしまう。
【００３６】
他方、離散関数αを用いれば、右辺第２項がレゾリューション割れを起こして０となっても、Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）となるためラグ出力値＝入力値となって定常偏差ｅが生じない。また、離散関数γは、右辺にて掛け算を２回行う必要があるため、ＣＰＵ負担が大きく、好ましくない。そこで、本実施形態ではラグフィルタ２の演算手段３に離散関数αを用いているのである。
【００３７】
図１２〜図１４に別の実施形態を示す。
【００３８】
図１２は、図１のリードラグフィルタ１を図２とは別の形に等価置換したもの（▲３▼式）であり、図１３はそれをブロック図として表したもの１ｃ（図３相当）であり、図１４はそれをデジタル化したもの１ｄ（図４相当、切替手段６及び補正手段７は図示省略）である。この変形実施形態においても、前実施形態と実質的に等価なため、前実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る燃料噴射量制御装置によれば、リードラグフィルタのリード係数ａが変更されても連続的に滑らかに噴射量をなますことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射量制御装置のリードラグフィルタの基本ブロック図である。
【図２】上記リードラグフィルタの等価置換式を示す図である。
【図３】上記等価置換式を用いたリードラグフィルタのブロック図である。
【図４】図３をデジタル化したブロック図である。
【図５】図３におけるラグ係数を表す図である。
【図６】図３における演算手段の離散関数を表す図である。
【図７】上記リードラグフィルタの入出力関係を表す図である。
【図８】加減速中にリード係数ａが切り替わった場合の入出力関係を表す図である（対策前）。
【図９】加減速中にリード係数ａが切り替わった場合の入出力関係を表す図である（本実施形態）。
【図１０】減速から加速に移行するときにリード係数ａが切り替わった場合の入出力関係を表す図である。
【図１１】定常偏差を表す図である。
【図１２】別の実施形態に係るリードラグフィルタの等価置換式を示す図である。
【図１３】上記等価置換式を用いたリードラグフィルタのブロック図である。
【図１４】図１３をデジタル化したブロック図である。
【符号の説明】
１  リードラグフィルタ
１ａ  リードラグフィルタ
１ｂ  リードラグフィルタ
２  ラグフィルタ
３  演算手段
４  乗算器
５  加算器
６  切替手段
７  補正手段
ａ  リード係数
Ｋ  ラグ係数
Ｘ  ドライバー要求噴射量
Ｙ  ラグフィルタ出力噴射量
Ｚ  目標噴射量（リードラグフィルタ出力噴射量）
α  離散関数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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