JP2000282937A - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

エンジンの燃料噴射装置

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JP2000282937A
JP2000282937A JP11085338A JP8533899A JP2000282937A JP 2000282937 A JP2000282937 A JP 2000282937A JP 11085338 A JP11085338 A JP 11085338A JP 8533899 A JP8533899 A JP 8533899A JP 2000282937 A JP2000282937 A JP 2000282937A
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fuel
engine
fuel pressure
pump
weight
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JP11085338A
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Hajime Hosoya
肇 細谷
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジン駆動されるピストンの往復動によって
燃料の吸入・吐出を行う燃料ポンプを備え、該燃料ポン
プの吐出量を制御することで、実燃圧を目標圧に制御す
る燃料噴射装置において、実燃圧の脈動の影響を排除し
て、燃圧を精度良く制御できるようにする。 【解決手段】エンジン回転速度に応じて加重平均処理に
おける重みを設定し(S22,S23)、燃圧センサによる
検出値を(S21)、前記設定された重みで加重平均する
(S24)。そして、前記加重平均値と目標燃圧との偏差
を求め、該偏差に応じて演算されるフィードバック制御
量で、前記燃料ポンプの吐出量を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの燃料噴射
装置に関し、詳しくは、燃料ポンプの吐出量をフィード
バック制御することで燃圧を目標値に制御する構成の燃
料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、燃料ポンプの吐出量の制御によっ
て燃圧を制御する装置としては、以下に示すようなもの
があった(特願平10−135576号参照)。
【0003】即ち、エンジンのカム軸に介装したカムに
よって往復動するピストンによって燃料の吸入・吐出を
行う燃料ポンプ(単気筒ポンプ)を備え、該燃料ポンプ
から吐出された燃料を、逆止弁を介して燃料蓄圧室内に
供給し、前記燃料蓄圧室から各気筒の燃料噴射弁に燃料
を分配供給するようにする。
【0004】一方、前記燃料ポンプのポンプ室と吸入側
とを連通させるリターン通路にON・OFF的に開閉動
作する電磁弁を介装し、前記燃料ポンプの吐出行程にお
いて前記リターン通路を閉じる(開ける)期間を制御す
ることで燃料ポンプの吐出量を制御できるように構成す
る。
【0005】そして、燃圧センサで検出される前記燃料
蓄圧室内の燃料圧力が目標圧力に一致するように、前記
電磁弁の閉期間(吐出量)をフィードバック制御する構
成となっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記フィー
ドバック制御においては、一定周期(例えば10ms)毎
にそのときの実燃圧から前記電磁弁の閉期間(吐出量)
を算出し、エンジン回転に同期する燃料ポンプの吐出行
程において、最新に算出された閉期間に基づいて前記電
磁弁の開閉を制御するようにしている。
【0007】しかし、前記燃料蓄圧室内の燃料圧力は脈
動するため、エンジン回転速度によって、例えば燃圧が
極大値となる時期に算出された閉時期のみが前記電磁弁
の制御に用いられ、実燃圧が目標値に対してオフセット
してしまう場合があり、また、上記のタイミングから僅
かにずれた場合には、実燃圧に長い周期の変動が生じて
しまう場合があった。
【0008】上記問題は、燃圧センサの検出値に平滑化
処理を施し、かつ、該平滑化処理(加重平均等)におけ
る重みを、検出値の脈動を十分に減衰できる程度に設定
することで解消を図れるが、係る構成とした場合には、
実燃圧の変化に対する検出応答が悪化し、過渡時におけ
る制御精度が悪化してしまうという問題を生じる。
【0009】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、定常状態における実燃圧の目標に対するオフセッ
ト及び実燃圧の長い周期での変動を回避しつつ、実燃圧
の検出応答性を確保できるようにすることを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】そのため、請求項1に係
るエンジンの燃料噴射装置は、図1に示すように構成さ
れる。
【0011】図1において、燃料ポンプは、エンジン駆
動されるピストンの往復動によって燃料の吸入・吐出を
行うポンプであって、該燃料ポンプから燃料蓄圧室に燃
料を供給し、前記燃料蓄圧室から各燃料噴射弁に燃料を
分配供給する。
【0012】ここで、燃圧センサは、前記燃料蓄圧室内
の燃料圧力を検出し、平滑化手段は、燃圧センサで検出
された燃料圧力をエンジン回転速度に応じた重みで平滑
化処理する。
【0013】一方、目標燃圧設定手段は、前記燃料圧力
の目標値を設定し、フィードバック制御手段は、前記平
滑化手段で平滑化処理された燃料圧力と前記目標値とを
比較して、前記燃料ポンプの吐出行程毎に吐出量をフィ
ードバック制御する。
【0014】かかる構成によると、燃圧センサで検出さ
れた結果を平滑化処理し、該平滑化した燃圧と目標値と
を比較して、実燃圧が目標値に一致するように燃料ポン
プの吐出量を制御する。ここで、燃圧センサで検出され
た結果を平滑化処理するときに、エンジン回転速度に応
じた重みを用いるようにしてあり、エンジン回転速度毎
に重みを異ならせて、平滑化処理(例えば加重平均やフ
ィルタリング処理)が行われる。
【0015】請求項2記載の発明では、前記平滑化手段
が、エンジン回転速度が低いときほど、過去の検出値に
対する重みを大きくする構成とした。かかる構成による
と、エンジン回転速度が低く、燃料ポンプの吐出行程の
周期が長い場合には、一定時間毎に燃圧をサンプリング
する場合の前記吐出行程周期の間における燃圧のサンプ
リング数が多くなり、平滑化処理を行っても脈動が残り
易くなるため、低回転時ほど過去の検出値に対する重み
を大きくし、逆に、高回転時には、過去の検出値に対す
る重みを小さくする。
【0016】請求項3記載の発明では、前記平滑化手段
が、予めエンジン回転速度に対応して重みを設定したテ
ーブルを記憶し、該テーブルからそのときのエンジン回
転速度に対応する重みを検索する構成とした。
【0017】かかる構成によると、エンジン回転速度毎
の適正な重み付けが予めテーブルに記憶されているの
で、そのときのエンジン回転速度に対応する重みを前記
テーブルから検索し、該検索した重みで燃圧の検出値に
平滑化処理を施す。
【0018】請求項4記載の発明では、前記平滑化手段
が、エンジン回転速度に基づいて重みを算出する構成と
した。かかる構成によると、エンジン回転速度が検出さ
れると、その都度、前記検出されたエンジン回転速度に
対応する重みを算出し、該算出結果を用いて燃圧の検出
値に平滑化処理を施す。
【0019】
【発明の効果】請求項1記載の発明によると、エンジン
回転速度毎の適正な重みで燃圧の検出値を平滑化処理さ
せることができるので、燃圧の脈動影響を回避しつつ、
過渡時の検出応答性を確保でき、目標燃圧に精度良く制
御できるようになるという効果がある。
【0020】請求項2記載の発明によると、脈動が残り
易い低回転域において、燃圧の検出値を十分に平滑化で
きると共に、高回転域においては過剰な平滑化処理によ
って燃圧の検出応答性が悪化することを防止できるとい
う効果がある。
【0021】請求項3記載の発明によると、エンジン回
転速度毎の重みが予めテーブルに記憶されているので、
エンジン回転速度に応じた重みの設定を簡便に行えると
いう効果がある。
【0022】請求項4記載の発明によると、エンジン回
転速度毎に重みを算出するので、エンジン回転速度に応
じた重みの設定のための記憶容量が少なくて良いという
効果がある。
【0023】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。図2は、実施の形態に係るエンジ
ンの燃料噴射装置の全体構成を示す。
【0024】この図2において、燃料タンク1内には、
該タンク1内の燃料を圧送する電動式フィードポンプ2
が設けられ、該フィードポンプ2から吐出された燃料
は、燃料フィルタ3,燃料ダンパ4及び逆止弁5が介装
された低圧側燃料通路6を介して単気筒型の燃料ポンプ
7に吸入される。
【0025】前記燃料ポンプ7は、エンジンのカムシャ
フトに設けられたポンプ駆動カムにより駆動されて上下
に往復動するピストンの下降時に燃料を吸い込み、上昇
時に燃料を吐出する構造を有している。
【0026】一方、前記燃料ポンプ7のポンプ室内と前
記逆止弁5上流側の低圧側燃料通路6とを連通させるリ
ターン通路8が設けられ、該リターン通路8の途中に
は、該リターン通路8を開閉する電磁弁9が介装されて
いる。
【0027】一方、前記燃料ポンプ7の吐出口には、逆
止弁10が介装された高圧側燃料通路11が接続され、該高
圧側燃料通路11の他端には、燃料蓄圧室(コモンレー
ル) 12が接続される。そして、前記燃料蓄圧室12から各
気筒の燃焼室に装着される燃料噴射弁13それぞれに向け
て分岐通路14が分岐延設される。
【0028】前記燃料蓄圧室12には、該燃料蓄圧室12内
の燃料圧力を検出する燃圧センサ15が装着されている。
前記電磁弁9は、コントロールユニット16からの制御信
号により駆動制御され、該電磁弁9を制御することで燃
料ポンプ7の吐出量を制御し、燃料蓄圧室12内の燃料圧
力引いては燃料噴射弁13の燃料噴射圧力が制御される。
【0029】前記コントロールユニット16は、前記燃圧
センサ15からの燃圧信号を入力すると共に、エンジンの
各種運転状態(エンジン負荷,エンジン回転速度等)を
検出するセンサからの信号を入力し、これらセンサによ
る検出結果に基づいて後述するように電磁弁9を制御す
る。
【0030】ここで、前記電磁弁9の動作の概要を説明
する。図3に示すように、前記燃料ポンプ7のピストン
上死点(TDC) で前記電磁弁9を閉弁し、該上死点か
ら下死点に至るピストン下降中(吸入行程中)にポンプ
室内に燃料を吸入させる。そして、ピストンが上昇に転
じると、電磁弁9が閉弁されリターン通路8が閉じてい
る間は、燃料ポンプ7から燃料蓄圧室12に向けて燃料が
吐出されるが、途中で電磁弁9を開弁させると、燃料ポ
ンプ7のポンプ室内からリターン通路9を介して燃料が
低圧側燃料通路6にリターンされ、燃料の吐出(燃料蓄
圧室12への供給)は停止される。
【0031】従って、ピストン上死点で閉弁させてから
吐出行程で開弁させるまでの閉弁期間θop(又はピスト
ン上死点前の開弁時期)を制御することにより、燃料の
吐出が行われる期間つまり吐出量が制御され、結果、燃
料蓄圧室12内の燃料圧力、つまり燃料噴射圧力が制御さ
れる。
【0032】尚、吸入行程中に前記電磁弁9を閉弁させ
る一方、ピストン下死点で一旦電磁弁9を開弁させ、吐
出行程の途中から再度電磁弁9を閉弁させて、該閉弁さ
せてからピストン上死点までの間で燃料を吐出させる構
成とし、前記ピストン下死点から電磁弁9を閉弁させる
までの期間によって吐出量を制御する構成としても良
い。
【0033】図4のフローチャートは、前記コントロー
ルユニット16による前記閉弁期間θopの演算の様子を示
すものであり、所定時間毎(例えば10ms毎)に実行さ
れるようになっている。
【0034】S1(目標燃圧設定手段)では、目標の燃
圧を設定し、S2では、前記燃圧センサ15で検出される
実際の燃圧の加重平均値を読み込む。尚、前記燃圧の加
重平均は、図6のフローチャートに従って行われるよう
になっており、詳細は後で説明する。
【0035】S3では、前記目標の燃圧と前記加重平均
値との偏差zを演算する。S4では、前記偏差zに基づ
き比例操作量Pを演算する。S5では、前記偏差zに基
づき微分操作量Dを演算する。
【0036】S6では、前記偏差zに基づいて積分操作
量Iを演算する。S7(フィードバック制御手段)で
は、前記比例操作量P,微分操作量D,積分操作量Iの
総和としてフィードバック制御量を決定する。
【0037】そして、S8では、別途設定されるフィー
ドホワード制御量と前記フィードバック制御量とから前
記閉弁期間θopを決定する。図5のフローチャートは、
ピストン上死点毎に実行される電磁弁9の制御ルーチン
を示す。
【0038】ピストン上死点で本ルーチンが実行される
と、まず、S11で、電磁弁9を閉弁させ、次のS12
では、前記図4のフローチャートで算出された閉弁期間
θopの最新値を読み込む。
【0039】S13では、ピストン上死点から前記閉弁
期間θopだけ経過したか否かを判別し、前記閉弁期間θ
opだけ経過した時点でS14へ進んで、前記電磁弁9を
開弁させる。
【0040】次に、図6のフローチャートに示される燃
圧の加重平均処理(平滑化処理)について説明する。図
6のフローチャートは、所定時間毎(例えば2ms毎)に
実行されるようになっており、S21では、燃圧センサ
15の検出信号をA/D変換して読み込む。
【0041】S22では、そのときのエンジン回転速度
を読み込む。そして、S23では、前記読み込んだエン
ジン回転速度に基づいて前記燃圧検出値の加重平均にお
ける重みを設定する。
【0042】ここでは、エンジン回転速度毎に重みを設
定したテーブルが予め記憶されており、前記読み込んだ
エンジン回転速度に対応する重みを前記テーブルから検
索する。但し、エンジン回転速度に応じて前記重みを算
出する構成としても良い。
【0043】前記エンジン回転速度に応じて設定される
重みは、エンジン回転速度が低い時ほど過去の検出値に
対する重み付けが大きくなるようにしてある。S24で
は、前記エンジン回転速度に応じて設定された重みを用
いて、前記燃圧センサ15の検出値を加重平均する(平滑
化手段)。
【0044】尚、上記では、燃圧検出値を加重平均する
ことで平滑化させる構成としたが、平滑化処理を加重平
均に限定するものではなく、公知の種々の平滑化処理を
用いることができ、例えば燃圧センサ15からの電気信号
をフィルター回路で処理する構成であっても良く、この
場合には、前記フィルター回路の時定数を低回転時ほど
大きくすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に係る燃料噴射装置の構成ブロック
図。
【図2】実施の形態のシステム構成を示す図。
【図3】実施の形態における燃料ポンプの吐出量制御の
様子を示すタイムチャート。
【図4】実施の形態における電磁弁の閉弁期間の演算を
示すフローチャート。
【図5】実施の形態における電磁弁の開閉制御を示すフ
ローチャート。
【図6】実施の形態における燃圧検出値の加重平均の様
子を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 燃料タンク 2 フィードポンプ 3 燃料フィルタ 4 燃料ダンパ 5,10 逆止弁 6 低圧側燃料通路 7 燃料ポンプ 8 リターン通路 9 電磁弁 11 高圧側燃料通路 12 燃料蓄圧室 13 燃料噴射弁 14 分岐通路 15 燃圧センサ 16 コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 55/02 350 F02M 55/02 350E // F02M 69/00 340 69/00 340R Fターム(参考) 3G066 AB02 AC09 BA51 CA09 CA20U CB09 CB12 CD02 CE22 DA01 DB12 DB13 DC09 DC18 3G084 BA14 DA04 EA01 EB08 EB11 EB26 FA00 FA33 3G301 HA06 JA11 KA24 KA25 LB02 LC01 MA11 MA28 NA02 NA03 NA04 NA05 NB07 NC02 ND01 PB08A PE01Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン駆動されるピストンの往復動によ
    って燃料の吸入・吐出を行う燃料ポンプから燃料蓄圧室
    に燃料を供給し、前記燃料蓄圧室から各燃料噴射弁に燃
    料を分配供給する構成のエンジンの燃料噴射装置であっ
    て、 前記燃料蓄圧室内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、 該燃圧センサで検出された燃料圧力をエンジン回転速度
    に応じた重みで平滑化処理する平滑化手段と、 前記燃料圧力の目標値を設定する目標燃圧設定手段と、 前記平滑化手段で平滑化処理された燃料圧力と前記目標
    値とを比較して、前記燃料ポンプの吐出行程毎に吐出量
    をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの燃料噴
    射装置。
  2. 【請求項2】前記平滑化手段が、エンジン回転速度が低
    いときほど、過去の検出値に対する重みを大きくするこ
    とを特徴とする請求項1記載のエンジンの燃料噴射装
    置。
  3. 【請求項3】前記平滑化手段が、予めエンジン回転速度
    に対応して重みを設定したテーブルを記憶し、該テーブ
    ルからそのときのエンジン回転速度に対応する重みを検
    索することを特徴とする請求項1又は2記載のエンジン
    の燃料噴射装置。
  4. 【請求項4】前記平滑化手段が、エンジン回転速度に基
    づいて重みを算出することを特徴とする請求項1又は2
    記載のエンジンの燃料噴射装置。
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