JP2004522901A - 可変送出しポンプ付きの液圧システム用のモデルベースレール圧力制御 - Google Patents

Abstract

液圧システム（１０）を制御する方法が、コモンレール燃料噴射システムに適用されることが好ましい。これらのシステムの問題は、液圧システム（１０）における動的に変化する消費需要を正確に満足させる方法で、レール（１２）への流体供給を同時に維持する間に、コモンレール（１２）内の圧力を制御することである。液圧システム（１０）を制御するために、本発明は、標準的なフィードバックコントローラ（ＰＩＤ）と、液圧システム（１０）を構成する種々のハードウェア品目のオブザーバーモデル（１０Ｍ、ＰＯＭ）との組合せを意図する。この方法を用いて、本システム（１０）は、流体供給を開ループ型方式で種々のオブザーバーモデル（１０Ｍ、ＰＯＭ）によって見積られた消費率に基づいて制御し、かつ従来のフィードバックコントローラ（ＰＩＤ）を用いて、圧力を制御するために必要であるわずかなポンプ調整を行い、実際のハードウェア性能とオブザーバーモデルによって予測されるハードウェア性能との間の誤差を訂正するものと概ね考えられうる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に液圧システムの制御、より詳細には可変送出しポンプ付きの液圧システム用のモデルベース圧力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液圧システム、具体的にいえば内燃機関と共に使用する液圧システムがずっと前から知られている。例えば、イリノイ州ピオリアの本願特許出願人、液圧燃料噴射システムを長年にわたって上首尾に製造し、販売してきた。従来、これらのシステムは通常、液圧作動燃料噴射器、および／またはガス交換バルブアクチュエータ（エンジンブレーキ、吸気、排気）のような、複数の液圧デバイスを作動させるために供給された高圧作動液を収容する、少なくとも１つのコモンレールを含んだ。高圧コモンレールは定容量型ポンプによって加圧作動液を供給された。コモンレールの圧力の制御が、必要とする量より多い高圧液を常に供給するようにポンプをサイズ決めして、次いでレール圧力制御バルブを利用して、コモンレール内の流体の一部を低圧リザーバへ流し戻すことによって維持された。これらのシステム用の制御システム方法は一般的にフィードバック制御ループに依存しており、この制御ループでは、所望のレール圧力が測定されたかまたは見積られたレール圧力と比較され、レール圧力制御バルブの位置がその比較によって発生した誤差信号の関数として設定された。この型のシステムが、例えば米国特許公報（特許文献１）（バーンズ（Ｂａｒｎｅｓ）らに交付）に示される。これらの液圧システム、およびその制御が長年にわたって素晴らしい働きをしてきたが、改良の余地がある。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，３５７，９１２号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，０３５，８２８号明細書
【非特許文献１】
２０００年４〜５月にオーストリアのウイーンで開催された第２１回国際エンジンシンポジウム（ｔｈｅ ２１ｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｍａｙ ４−５，２０００，Ｖｉｅｎｎａ，Ａｕｓｔｒｉａ）で、ベルント マー、マンフレット デュルンホルツ、ヴィルヘルム ポーラッハ、およびヘルマン グリースハーバー ドイツのシュトゥットガルトのロバート・ボッシュ社（Ｍｅｓｓｒｓ Ｂｅｒｎｄ Ｍａｈｒ，Ｍａｎｆｒｅｄ Ｄｕｅｒｎｈｏｌｚ，Ｗｉｌｈｅｌｍ Ｐｏｌａｃｈ，Ｈｅｒｍａｎｎ Ｇｒｉｅｓｈａｂｅｒ，Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ ＧｍｂＨ，Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）によって提示された、「ヘビーデューティーディーゼルエンジン−排気および燃料消費を最適化するための噴射率形状の可能性」（Ｈｅａｖｙ Ｄｕｔｙ Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅｓ−Ｔｈｅ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｒａｔｅ Ｓｈａｐｉｎｇ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ａｎｄ Ｆｕｅｌ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの先行の液圧システムが改良され得る１つの分野が、液圧デバイスのうちの１つを作動させるなどの有用な作業を行うこと無く、低圧リザーバへ戻される加圧作動液の量を減らすことによるものである。換言すれば、レール圧力制御バルブは、高圧レールからの加圧液が漏れて低圧リザーバへ戻ることを可能にするために開いたときはいつでも、エネルギーが消費され、間違いなく浪費される。液圧システムにおける圧力を制御する際に消費されるエネルギー量を減らすために、１つの方法が、可変送出しポンプを導入し、これまでのレール圧力制御バルブを省くことであった。そのような液圧システムが、米国特許公報（特許文献２）（共同所有、アンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）らに交付）に示され、説明される。ポンプは所望のレール圧力を維持するのに必要である作動液の量だけを生じるように制御されるので、このシステムは浪費エネルギーの量を大幅に減らす。この型の流体供給および加圧方法はかなり有望であるけれども、それでも、それが所望のレール圧力の実際のレール圧力に対する比較に基づいてフィードバックループを介して制御される場合、それは少なくとも１つのわずかな障害を受けるかもしれない。少なくとも部分的に、高圧コモンレールから消費される流体が急速に絶えず変化し得るという事実によって、技術者が、制御システムはこの高度ダイナミックシステムにおいて少なくとも一時的に制圧され得ることを観測した。換言すれば、このシステムは時々、液圧デバイスへの適当な流体供給を維持すること、および所望の圧力で、制御システム応答と液圧デバイスの流体需要との間の受け入れられない遅れ無しに、そのように行うことの両方をできないことがあり得る。
【０００５】
本発明は液圧システムに関連する、これらの問題および他の問題に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一形態において、液圧システムを制御する方法が、圧力誤差フィードバック制御システムに基づく、これまでの制御システムの少なくともいくつかの特徴を含む。従って、この方法は、所望の液体圧力を見積液体圧力と比較することによって、制御変数を少なくとも部分的に生成する工程を含む。次に、液圧システムの液体消費率が見積られる。最後に、ポンプ出力率が、制御変数および見積システム消費率の関数として設定される。
【０００７】
別の形態において、エンジン用コモンレール液圧システムの液体圧力を制御する方法が、エンジン速度、液圧システムの液体の粘度、および液圧システムのレール圧力を見積る工程を含む。噴射器消費率およびポンプ消費率もまた見積られる。制御率が、所望のレール圧力を見積レール圧力と比較することによって、少なくとも部分的に生成される。最後に、ポンプ出力率が、制御率プラス見積噴射器消費率プラス見積ポンプ消費率の関数として設定される。
【０００８】
さらに別の形態において、コモンレール液圧システムが出口を有する可変送出しポンプを含む。少なくとも１つの液圧デバイスが入口を有する。コモンレールが、可変送出しポンプの出口に流体連結された入口、および少なくとも１つの液圧デバイスの入口とに連結された出口を有する。ポンプ出力コントローラが可変送出しポンプに作動可能に連結され、所望のレール圧力、見積レール圧力、および液圧システムの見積消費率の関数であるポンプ制御信号を生成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照するに、ディーゼル型であることが好ましい、内燃機関９が、ポンプ１１、高圧コモンレール１２、および複数の液圧デバイスを含む液圧システム１０を含む。ポンプ１１は、共同所有の米国特許公報（特許文献２）に概ね説明される型の定容量型スリーブ式調量可変送出しアキシャルピストンポンプであることが好ましい、任意の適当な可変送出しポンプであり得る。それにもかかわらず、出力が電気信号を介して制御される可変角斜板型ポンプのような、任意の適当な可変送出しポンプは、本発明の意図した範囲から逸脱せずに、図示したポンプと置き換えられ得ることを当業者が認識するであろう。液圧システムは複数の液圧デバイスを含み、これらは複数の燃料噴射器１３を含むことが好ましく、エンジンブレーキアクチュエータ、排気バルブアクチュエータ、および／または吸気バルブアクチュエータのような、複数のガス交換バルブアクチュエータ３０をまた含むかもしれない。
【００１０】
燃料噴射器１３は、イリノイ州ピオリアの本願特許出願人によって製造される型の液圧作動燃料噴射器であることが好ましいが、ポンプおよびラインコモンレール燃料噴射器、あるいは（非特許文献１）に記載される型のボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）型コモンレール燃料噴射器を含むが、それらに限定されない、任意の適当なコモンレール型燃料噴射器でありうる。図示した好ましい実施形態において、液圧システム１０は潤滑油を利用するが、ディーゼル燃料（ボッシュ社（Ｂｏｓｃｈ））のような、他の液も、液圧デバイスの性状および構造に応じて使用されうることを当業者は認識するであろう。
【００１１】
図示した好ましい実施形態において、可変送出しポンプ１１は、低圧供給ライン２０を介して低圧リザーバ／オイルパンに連結される入口１７を含む。可変送出しポンプ１１の出口１６が、高圧供給ライン３７を介して高圧コモンレール１２の入口２７に流体連結される。コモンレール１２は、複数の高圧供給ライン２９を介してデバイス入口３５に流体連結された複数の出口２８を含む。個々の液圧デバイス（燃料噴射器１３およびガス交換バルブアクチュエータ３０）によって使用された後に、使用済みオイルが、再循環のためにオイルリターンライン２５を介して低圧リザーバ１４へ戻る。システムはまた、この実施形態の例において、燃料供給ラインを介して燃料噴射器１３に流体連結された燃料タンク３１を含み、これは高圧コモンレール１２の燃料供給ラインと比べて比較的低圧であることが好ましい。
【００１２】
液圧システム１０およびエンジン９の動作を制御するために、電子制御モジュールが種々のセンサー入力を受け取り、それらのセンサー入力および他のデータを使用して、通常、制御電流レベルまたは制御信号時間の形で、制御信号を発生して、可変送出しポンプ１１、燃料噴射器１３、およびガス交換バルブアクチュエータ３０を含む、種々のデバイスを制御する。具体的にいえば、圧力センサー２１が圧力を液圧システム１０のどこかで、好ましくは高圧コモンレール１２で感知し、圧力信号をセンサー通信ライン２２を介して電子制御モジュール１５へ伝える。次いで電子制御モジュールはそのセンサー信号を使用して、コモンレール１２の圧力を見積もる。エンジン９に適当に位置決めされる速度センサー２３が、感知した速度信号をセンサー通信ライン２４を介して電子制御モジュール１５へ伝える。電子制御モジュール１５はこの信号を使用して、エンジン速度のその見積りを周期的に更新する。液圧システム１０、好ましくはレール１２の任意の適当な位置に位置決めされ得る、温度センサー３３が、オイル温度センサー信号をセンサー通信ライン３４を介して電子制御モジュール１５へ伝える。他のセンサーと同様に、電子制御モジュール１５は信号を使用して、液圧システム１０のオイル温度を見積る。電子制御モジュールは、温度の見積りを液圧システム１０のオイルのグレードの見積りのような、他のデータと組み合せて、オイルに対する粘度見積りを生成することが好ましい。粘度見積りは他の手段によって、例えば圧力降下センサー、粘度センサーなどによって得られうることを当業者は認識するであろう。電子制御モジュール１５は、燃料噴射器１３の活動を噴射器制御ライン２６（これらのうちの１つだけが示される）を介して伝えられた電子制御信号によって従来の方法で制御する。同様に、同じような方法で、ガス交換バルブアクチュエータ３０は、それらの動作時に制御通信ライン３８によって搬送される電子電流信号を介して制御される。ほとんどの場合、ＥＣＭは電流レベル、期間、およびタイミングを実際に制御する。
【００１３】
電子制御モジュール１５もまた、電子液圧アクチュエータ３６および制御通信ライン１８を含むポンプ出力コントローラ１９の一部と考えられうる。電子液圧アクチュエータ３６は、可変送出しポンプ１１の出力を制御通信ライン１８を介して供給される電子電流に比例して従来の方法で制御することが好ましい。例えば、好ましい実施形態において、電子液圧アクチュエータ３６はポンプ１１内のピストンを囲むスリーブを動かして、逃し穴を覆って、ポンプピストンのアフェクティブストローク（ａｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｏｋｅ）を調整する。ポンプ出力コントローラ１９はアナログでありうるが、システムの全ての値を適当な速度で、例えば数ミリ秒ごとに更新するディジタル制御方法を含むことが好ましい。電子制御モジュール１５によって発生するポンプ制御信号が、所望のレール圧力、見積レール圧力、および液圧システム１０全体の見積消費率の関数であることが好ましい。
【００１４】
図２を参照するに、系統線図が好ましい制御方法を示し、これは電子制御モジュール１５内で適当な方法で符号化されることが好ましい。液圧システム１０を制御する方法全体が、比例積分偏差コントローラ（ＰＩＤ）のような、標準的なフェードバックコントローラと併せて、１つまたは複数のオブザーバーモデルの使用を意図する。リードラグコントローラ、ＰIコントローラなどを含むが、それに限定されない、任意の適当なコントローラが使用されうることを当業者は認識するであろう。オブザーバーモデルは任意の適当なレベルの精巧さであり、液圧システム１０の液体システム消費率（ＳＣＲ）を見積もるために使用されることが好ましい。示される好ましい実施形態において、システム消費率（ＳＣＲ）は、噴射器オブザーバーモデル（IＯＭ）によって生成した噴射器消費率（IＣＲ）、バルブオブザーバーモデル（ＶＯＭ）によって生成したガス交換バルブ消費率（ＶＣＲ）、およびポンプオブザーバーモデル（ＰＯＭ）によって生成したポンプ消費率（ＰＣＲ）の合計である。システム消費率（ＳＣＲ）は制御率（ＣＲ）と組み合わされて、要求されるフロー率（ＲＦＲ）を生成する。
【００１５】
制御率（ＣＲ）は、所望のレール圧力（ＤＲＰ）の見積レール圧力（ＲＰ）との比較に基づいて、比例積分偏差コントローラ（ＰＩＤ）によって生成される。この好ましい実施形態において、制御率（ＣＲ）は、エンジン速度（ＥＳ）、ならびに所望のレール圧力（ＤＲＰ）の見積レール圧力（ＲＰ）との比較によって生成した誤差信号の関数であるループ利得（Ｋ）の関数である。可変送出しポンプ１１は、適当な機械的リンケージを介してエンジンのクランクシャフトによって従来の方法で直接駆動されることが好ましいので、ポンプ送出し率、およびそれゆえに誤差を訂正するその能力がエンジン速度の関数である、制御システムを洞察するために、ループ利得（Ｋ）はエンジン速度（ＥＳ）の関数として計算されることが好ましいことに留意すべきである。種々の消費率（IＣＲ、ＶＣＲ、ＰＣＲ、およびＳＣＲ）ならびに制御率は、１エンジン回転当たりの立方センチメートルのような、或る好ましい単位時間当たりの容積に関連する値に比例する変数として、システム中に伝えられることが好ましい。ループ利得（Ｋ）以外に、（ＰＩＤ）制御に適当ないくつかの他の利得がある。これらの他の利得は、ループ利得（Ｋ）を取り除くためにエンジン速度の関数として予定されうる。エンジン速度はシステムのループ利得に大きな影響を及ぼすと認識された。ＰＩＤ利得が粘度の関数として予定されることが好ましい。マップサイズを最小限にするために、ループ利得は、全ての利得をエンジン速度の関数としてマップする代わりにエンジン速度の関数である。ループ利得（Ｋ）はエンジン速度の影響を補償する。
【００１６】
ほとんど全ての場合に、システム消費率（ＳＣＲ）は制御率（ＣＲ）の数倍であろうことを当業者は認識するであろう。この理由は、制御システムが、液圧システム１０を開ループ方式で構成するハードウェアの適当なモデリングによって、ポンプ出力率をシステム消費率に合致させるように試みることである。本制御システムの理念は、制御システムのフィードバック部分にわずかに荷を負わせて、コモンレールの圧力を調整するのに必要である、ポンプ出力の少しの変化を生じ、液圧システムにおけるオブザーバーモデルと実際のハードウェアの挙動との間の任意の小さい誤差を補償することである。換言すれば、オブザーバーモデルがシステムの消費率を予測することにおいて全く正確であった場合、コントローラのフィードバック部分によって生成した制御率（ＣＲ）が事実上ゼロ値に推進されるだろう。従って、本制御方法は、適当な液体供給を維持する際にシステムのタイムラグを大幅に小さくして、その液体供給を所望の圧力に維持しながら、ハードウェアの消費需要を満足させうることを当業者は認識するであろう。
【００１７】
繰り返して言うと、システム消費率（ＳＣＲ）は制御率変数（ＣＲ）と組み合わされて、所要ポンプ率（ＲＰＲ）を生成する。ポンプに命令して、所要ポンプ率（ＲＰＲ）を生成する前に、本システムは、制御限度値（ＣＬ）比較を受けることによって、所要ポンプフロー率をポンプの最大フロー率と比較することが好ましい。制御リミタが、電子制御モジュールにアクセス可能なメモリにデータとして格納される限度値（ＬＩＭ）を頼りにする。制御リミタ（ＣＬ）は、可変送出しポンプ１１に対する所要フロー率および最大フロー率のうちの小さいほうに等しいが常にゼロ以上である、ポンプフロー要求（ＰＦＲ）を生成する。さらに、制御リミタ（ＣＬ）は、所要フローがポンプが送出しうるものよりも大きい場合に積分器のワインドアップに因って、制御率（ＣＲ）が過大になるのを防止するために、従来の方法で比例積分コントローラ（ＰＩＤ）へ送られる積分フリーズ信号（ＩＦＳ）を発生する。フリーズ信号は普通の状態では作用すべきではないことが好ましい。好ましい実施形態において、ポンプオブザーバーモデルは、ポンプフロー要求（ＰＦＲ）を制御通信ライン１８（図１）を介してポンプ１１の電子液圧アクチュエータ３６へ伝えられるポンプ電流に変換するために利用される。ポンプ電流（ＰＣ）は、加圧液体をポンプフロー要求（ＰＦＲ）で生成するために、可変送出しポンプ１１を調整すべきである。
【００１８】
図３を参照するに、図１に示す液圧システム１０用の好ましい噴射器オブザーバーモデル（ＩＯＭ）が図示される。この噴射器オブザーバーモデル（ＩＯＭ）は、燃料噴射器１３が、既知量の燃料を噴射するために既知量の加圧オイルを利用する液圧作動燃料噴射器であると仮定することを当業者は認識するであろう。この場合に、この関係は線形であると見積もられる。それにもかかわらず、より高性能のモデルが、消費されるオイルと噴射される燃料との関係が燃料噴射器の動作範囲全体にわたって正確に線形ではないという、起りうる事実を埋め合わせるために、追加の、かつ多分非線形の項を組み入れうることを当業者は認識するであろう。しかしながら、より高性能のモデルが、さらに高い精度によって正当化されるかもしれない、より大きい計算パワーおよびより大きいメモリをしばしば必要とする。この好ましい噴射器オブザーバーモデル（ＩＯＭ）において、噴射器消費率（IＣＲ）は、所望の量の燃料を噴射するために消費されるオイルの量を表わす噴射器率（IＲ）と、いくらかの高圧オイルが、噴射器内の種々の可動部品を通る漏れによってだけ、噴射器によって消費されであろうという認識を表わす噴射器漏れ率（IＬＲ）との組合せである。
【００１９】
噴射器オブザーバーモデル（ＩＯＭ）は、燃料（Ｆ）の命令される量がゼロである場合、噴射器率（IＲ）もまたゼロに設定されることを認識する。しかしながら、噴射される燃料の量がゼロより多い場合、本発明は、燃料の量（Ｆ）と消費されるオイルとの間の見積もられる線形関係を粘度（Ｖ）およびレール圧力（ＲＰ）の関数として計算することが好ましい。従って、この線形関係は勾配（Ｓ）および切片（Ｙ）を含む。切片（Ｙ）は、燃料が少しでも燃料噴射器１３から噴射される前に所与粘度およびレール圧力で噴射器によって消費されるはずのオイルのその閾量を表わす。例えば、切片（Ｙ）は一般に、燃料供給圧力および燃料の体積弾性率に関連する、バルブ開圧力より高く燃料を加圧するために燃料噴射器によって消費される加圧オイルの量に関連しうる。消費されるオイルと噴射される燃料との間の見積もった線形関係が、粘度およびレール圧力の両方の関数であるので、勾配（Ｓ）は粘度およびレール圧力の関数として切片（Ｙ）に類似する方法で計算されることが好ましい。電子制御モジュールが勾配（Ｓ）および切片（Ｙ）を計算する手段が、任意の適当な方法で、例えば、多次元マップを電子制御モジュールにアクセス可能なメモリに格納することによって、またはこれらの変数を見積粘度およびレール圧力に基づいて生成できる関数を格納することによって実現されうる。噴射器率（IＲ）を生成するために使用される噴射器オブザーバーモデルの部分が、様々な型の燃料噴射器に対して実質的に異なることもあり、所望のレベルの精度を生じるために任意のレベルの性能を有することもありうることを当業者は認識するであろう。例えば、以前に確認されたボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）ＡＰＣＲＳシステムのような、いくつかの燃料噴射システムにおいて、ある量の作動液（加圧燃料）が、圧力漏れ制御方法を用いてノズルニードルの開閉を制御するために、噴射事象の間中連続して漏れる。従って、他の噴射器ハードウェアのための噴射器オブザーバーモデルが、それらの制御に帰する噴射器の消費率に関連する項を含むかもしれない。従って、種々のオブザーバーモデルが、特定の液圧システム１０で用いられる実際のハードウェアに対応しなくてはならない。
【００２０】
噴射器オブザーバーモデルはまた、噴射器漏れ率（ＩＬＲ）を見積もるためにモデリングを含むことが好ましい。彼ら自身のハードウェアをよく理解することによって、技術者は噴射器漏れ率を任意の所望のレベルの性能で見積もることができる。例えば、好ましい実施形態において、電子制御モジュールにアクセス可能なメモリに格納されるマップまたは関数が、漏れ率を粘度およびレール圧力の関数として生成する。次いでこの値は、システムによって生成される他の率が有する単位と同一である単位、例えば１エンジン回転当たりの立方センチメートルで、噴射器漏れ率（ＩＬＲ）を生成するために、エンジン速度（ＥＳ）によって割られる。より大きい計算パワーおよびより大きいメモリ記憶装置を、より高性能の噴射器オブザーバーモデル（ＩＯＭ）によって、例えば漏れ率項（ＩＬＲ）の介在によって必要とされる電子制御モジュールに設けるトレードオフが、これらのより高性能のモデリング技術によって生じる、付加される精度を正当化しないかもしれないことを当業者は認識するであろう。オブザーバーモデルの不正確が、制御システムのフィードバックコントローラ（ＰＩＤ）形態によって取り上げられるであろうことを当業者は認識するであろう。従って、噴射器ハードウェアの特定の部品の場合は、漏れ率もまた燃料（ＩＲ）を噴射するために流体消費率に比較して比較的小さいならば、漏れ率モデルによって生じる、付加される精度が正当化しないかもしれない。
【００２１】
図４のポンプオブザーバーモデル（ＰＯＭ）を参照するに、ポンプフロー要求（ＰＦＲ）に定数（Ｃ％）を掛けて、ポンプストロークパーセンテージ（ＰＳ％）を生成する。ポンプストロークパーセンテージ（ＰＳ％）は、適当な関数によって、ポンプフロー要求（ＰＦＲ）に等しいポンプ出力を設定するように対応するポンプ電流に変換される。図１に示される好ましい液圧システムにおいて、ポンピングストロークパーセンテージ（ＰＳ％）とポンプ電流（ＰＣ）との関係が、線形であることが好ましいけれども、本発明は、ポンプ電流（ＰＣ）とポンプフロー要求（ＰＦＲ）との間の相関が線形関係以外の何かであるかもしれず、ポンプストロークパーセンテージ（ＰＳ％）のポンプ電流（ＰＣ）への変換が、所望のレベルの精度に必要である、どんな線形および／または非線形などの項でも含みうることを認識する。
【００２２】
ポンプ消費率（ＰＣＲ）を見積もるために、本発明は、ポンプによって消費されるオイルの量は、ポンプ漏れ率（ＰＬＲ）とポンプコントローラ消費率（ＰＣＣＲ）との組合せであることを認識することが好ましい。好ましい可変送出しポンプ１１は、ポンプ出力制御機構の位置を調整するためにある量の加圧オイルを必ず消費する、電子液圧アクチュエータ３６を使用するので、ポンプコントローラ消費率（ＰＣＣＲ）は含まれることを当業者は認識するであろう。ポンプコントローラ消費率（ＰＣＣＲ）は、ポンプ電流（ＰＣ）を低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を最初に通過させることによって見積られる。次いで、参照用テーブル、マップ、または適当な関数が、コントローラを通過するオイルの量をポンプ電流（ＰＣ）、および液圧システム１０を通じて使用される同じオイルおよび粘度であることが好ましい、コントローラ内のオイルの粘度の関数として見積るために使用される。それらのコントローラで流体を消費しない可変送出しポンプの場合、ＰＣＣＲ項はゼロであるだろう。所望のレベルの精度を得るために、ポンプ漏れ率（ＰＬＲ）は、ポンプの漏れ率を所与動作状態で見積るために、粘度およびレール圧力の参照用テーブル、マップ、または関数を利用することが好ましい。ポンプ漏れ率（ＰＬＲ）およびポンプコントローラ消費率（ＰＣＣＲ）は組み合わされ、エンジン速度によって割られて、１回転当たりの立方センチメートルで表わされることが好ましく、さもないと種々の計算を通じて保持される他の変数に類似する単位で表わされる、ポンプ消費率（ＰＣＲ）を生成する。好ましい実施形態において、ポンプ軸回転率がエンジン速度に正比例するので、エンジン速度（ＥＳ）項が、ポンプ回転率またはポンプ軸回転率と交換できるように使用されることを当業者は認識するであろう。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明はどんな液圧システムにも潜在的な応用を見出すが、コモンレール燃料噴射システムを含む液圧システムに特に利用できる。動作時、電子コントローラモジュール１５を含むポンプ出力コントローラ１９が、従来のディジタル方法で或る適当な実行率で、例えば数ミリ秒ごとに、または点火率のような或る事象率で動作することが好ましい。従って、１５ミリ秒ごとに、電子コントローラモジュール１５は、レール圧力、液体温度、およびポンプ軸回転率に関連するエンジン速度のその見積もりを更新する。さらに、電子制御モジュールの他の形態が、次のエンジンサイクル中に噴射されることが望まれる燃料の量を決定するために、他のセンサー入力およびユーザーコマンドを利用している。この所望の量の燃料およびエンジンの動作状態が、所望のレール圧力が何であるべきかを概ね決定する。従って、所望のレール圧力もまた各計算サイクル中に更新されることが好ましい。システムの全ての形態が、計算サイクルごとに更新することを必要としないことを当業者は認識するであろう。モデルの様々な部品がシステムの応答に応じて様々な率で動作可能である。さらに、オブザーバーモデルの各々が、ハードウェアのその部品に対する見積消費率を同じ計算周波数で計算する。次いでシステムは見積システム消費率を制御率と組み合わせて、ポンプの所要フロー率に到達する。次いでこの所要フロー率は、それがポンプに対する最大可能出力率を超える事象で切り詰められる。次いでこのポンプフロー率は、電子液圧コントローラ３６の位置を調整して、可変送出しポンプ１１に所要ポンプフロー率に対応する出力フロー率を生じさせるために使用される、ポンプ制御電流に変換される。
【００２４】
本発明は、本願特許出願人社型液圧燃料噴射システムの例で説明されたことを当業者は認識するであろう。本発明はまた他の型のコモンレールシステム、例えば、（非特許文献１）に確認されるボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）ＡＰＣＲＳ燃料システムに利用できる。そのような場合に、その噴射器オブザーバーモデルは、その噴射システムの直接制御ニードルバルブ部分の消費率に関連する、追加因子を考慮することが好ましいだろう。さらに、そのような別法で、同じ流体、すなわちディーゼル燃料が液圧システムの液圧媒体として、かつエンジンの燃焼空間へ噴射される媒体として、両方に使用される。本発明はまた、その特殊なハードウェアに適当に対応するために図４に関連して説明されたモデルに対する変更態様を必要とするかもしれない、他の型のポンプも意図する。例えば、いくつかの場合に、ポンプ用の出力コントローラは純粋に電子的であり、従って液圧システムから流体を消費しないかもしれない。他の場合に、液圧システムを構成する種々のデバイスの種々の漏れ率が、図１に示すものとは実質的に異なることもありうる。従って、本発明の有効性が、装置のその特定の部品の消費率を種々のセンサーおよび他のデータに基づいて見積る際の任意のオブザーバーモデルの精度に強く関連する。本発明のオブザーバーモデルは、各特殊な応用が必要とするように正確に、または精巧でなく作られうることもまた当業者は認識するであろう。しかしながら、オブザーバーモデルが不正確であれはあるほど、コモンレールにおける適当な圧力および液のアベイラビリティを維持する負担が、システムのフィードバック制御形態にかかる。
【００２５】
説明された実施形態は噴射システムに関連して焦点を結ぶのに対して、類似のモデルが、ガス交換バルブ、ＥＧＲアクチュエータなどを含むが、それに限定されない、他の流体消費デバイスについても存在することが好ましいだろう。電流制御だけが説明されたのに対して、本発明はまた、周波数、デューティサイクル、電圧などを含むが、それに限定されない、他の可能な制御方法も意図する。示された実施形態はエンジンによって直接駆動されるポンプを含むけれども、本発明は、可変速度モーターによって駆動される定容量型ポンプのような、他の可能性を意図する。そのような場合に、ポンプモデルおよび関数は著しく異なるだろうし、時間に関してエンジン回転の代わりに全フロー率を必要とするかもしれない。
【００２６】
種々の変更態様が、本発明の意図した範囲から逸脱せずに、示された実施形態に対して行われることもありうることを当業者は認識するであろう。従って、本発明の他の形態、目的および利点は、図面、明細書および添付した請求の範囲の検討によって得られることを当業者は認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるエンジンおよび液圧システムの略図である。
【図２】図１の液圧システム用の制御方法の系統線図である。
【図３】図２に示す制御方法の燃料噴射器オブザーバーモデル部分の系統線図である。
【図４】図２に示す制御方法のポンプオブザーバーモデル部分の系統線図である。

Claims (20)

1. 液圧システム（１０）を制御する方法であって、
   所望の液体圧力（ＤＲＰ）を見積液体圧力（ＲＰ）と比較することによって、制御変数（ＣＲ）を少なくとも部分的に生成する工程と、
   液圧システムの液体消費率（ＳＣＲ）を見積る工程と、
   ポンプ出力率（ＰＦＲ）を制御変数および見積システム消費率の関数として設定する工程とを含む方法。
2. 前記設定工程が、前記制御変数（ＣＲ）および前記見積液体消費率（ＳＣＲ）を合計する工程を含む、請求項１に記載の方法。
3. 液圧システム（１０）が複数の燃料噴射器（１３）を含み、
   前記見積工程が噴射器消費率（ＩＣＲ）を見積る工程を含む、請求項１に記載の方法。
4. 噴射器消費率（ＩＣＲ）を見積る前記工程が、噴射器漏れ率（ＩＬＲ）を見積る工程を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記見積工程がポンプ消費率（ＰＣＲ）を見積る工程を含む、請求項１に記載の方法。
6. ポンプ消費率（ＰＣＲ）を見積る前記工程が、
   ポンプコントローラ消費率（ＰＣＣＲ）を見積る工程と、
   ポンプ漏れ率（ＰＬＲ）を見積る工程と、
   見積ポンプコントローラ消費率（ＰＣＣＲ）および見積ポンプ漏れ率（ＰＬＲ）を合計する工程とを含む、請求項５に記載の方法。
7. 液圧システム（１０）内の液体の粘度（Ｖ）を見積る工程と、
   ポンプ軸回転率（ＥＳ）を見積る工程とを含む、請求項１に記載の方法。
8. 液圧システム（１０）が、少なくとも１つの燃料噴射器（１３）および少なくとも１つの他の型の液圧デバイス（３０）を含み、
   前記見積工程が、
   噴射器消費率（ＩＣＲ）を見積る工程と、
   液圧デバイス消費率（ＶＣＲ）を見積る工程と、
   見積噴射器消費率（ＩＣＲ）および見積液圧デバイス消費率（ＶＣＲ）を合計する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
9. ポンプ軸回転率（ＥＳ）を見積る工程を含み、
   前記生成工程が、見積ポンプ軸回転率（ＥＳ）の関数であるループ利得（Ｋ）を計算する工程を含む、請求項１に記載の方法。
10. エンジン（９）用のコモンレール液圧システム（１０）内の液体圧力を制御する方法であって、
    エンジン速度（ＥＳ）を見積る工程と、
    液圧システム（１０）内の液体の粘度（Ｖ）を見積る工程と、
    液圧システム（１０）のレール圧力（ＲＰ）を見積る工程と、
    噴射器消費率（ＩＣＲ）を見積る工程と、
    ポンプ消費率（ＰＣＲ）を見積る工程と、
    所望のレール圧力（ＤＲＰ）を見積レール圧力（ＲＰ）と比較することによって、制御率（ＣＲ）を少なくとも部分的に生成する工程と、
    ポンプ出力率（ＲＦＲ）を制御率（ＣＲ）プラス見積噴射器消費率（ＩＣＲ）プラス見積ポンプ消費率（ＰＣＲ）の関数として設定する工程とを含む方法。
11. 前記設定工程が、電気信号（ＰＣ）を可変送出しポンプ（１１）の電子制御部分（３６）へ送る工程を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 噴射器消費率（ＩＣＲ）を見積る前記工程が、
    噴射器漏れ率（ＩＬＲ）を見積る工程と、
    噴射器燃料消費率（ＩＲ）を見積る工程とを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記設定工程が、
    所望のポンプ出力率（ＲＦＲ）を決定する工程と、
    ポンプ出力率（ＰＦＲ）を前記所望のポンプ出力率（ＲＦＲ）と最大ポンプ出力率のうちの小さい方に設定する工程とを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記生成工程が、見積エンジン速度（ＥＳ）の関数であるループ利得（Ｋ）を計算する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 噴射器消費率（ＩＣＲ）を見積る前記工程が、噴射器オイル消費率（ＩＲ）を見積噴射器燃料消費率（Ｆ）の関数として計算する工程を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 出口（１６）付きの可変送出しポンプ（１１）と、
    入口（３５）付きの少なくとも１つの液圧デバイス（１３、３０）と、
    前記可変送出しポンプ（１１）の前記出口（１６）に流体連結された入口（２７）および前記少なくとも１つの液圧デバイス（１３、３０）の前記入口（３５）に連結された出口（２８）付きのコモンレール（１２）と、
    前記可変送出しポンプ（１１）に作動可能に連結され、所望のレール圧力（ＤＲＰ）、見積レール圧力（ＲＰ）、および液圧システム（１０）の見積消費率（ＳＣＲ）の関数であるポンプ制御信号（ＰＣ）を生じるポンプ出力コントローラ（１９）とを備えるコモンレール液圧システム（１０）。
17. 前記少なくとも１つの液圧デバイスが複数の燃料噴射器（１３）を含み、
    前記可変送出しポンプ（１１）が定容量型可変送出しアキシャルピストンポンプである、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記可変送出しポンプ（１１）が、低圧オイル（１４）の源に連結される入口（１７）を有し、
    前記複数の燃料噴射器（１３）が液圧作動燃料噴射器である、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記ポンプ出力コントローラ（１９）が、それに供給される電気信号（ＰＣ）の関数である複数の位置を有する電子液圧アクチュエータ（３６）を含む、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記少なくとも１つの液圧デバイスが、少なくとも１つのガス交換バルブアクチュエータ（３０）を含む、請求項１９に記載のシステム。

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