JP2001159359A - 筒内噴射エンジンの燃圧制御装置 - Google Patents

筒内噴射エンジンの燃圧制御装置

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JP2001159359A
JP2001159359A JP34346499A JP34346499A JP2001159359A JP 2001159359 A JP2001159359 A JP 2001159359A JP 34346499 A JP34346499 A JP 34346499A JP 34346499 A JP34346499 A JP 34346499A JP 2001159359 A JP2001159359 A JP 2001159359A
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fuel pressure
control gain
control
fuel
target
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Hiromitsu Kuto
裕充 久斗
Takeshi Kitao
武史 北尾
Takahiko Ono
隆彦 大野
Keiichi Enoki
圭一 榎木
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃圧過度時での燃圧オーバーシュートを抑制
しつつ燃圧偏差を確実に収束させることにより、応答性
および安定性を向上させた筒内噴射エンジンの燃圧制御
装置を得る。 【解決手段】 実燃圧ＰＦが目標燃圧ＰＦｏと一致する
ように燃圧フィードバック制御を行う制御手段２０Ａ
は、燃圧フィードバック制御用の制御ゲインを可変設定
する燃圧補正量算出手段２０４を含み、燃圧補正量算出
手段は、目標燃圧が所定量以上変化したときの制御ゲイ
ンを、燃圧定常時の第１の制御ゲインから燃圧過渡時用
の第２の制御ゲインに切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高圧ポンプおよ
び燃圧可変手段を有する筒内噴射エンジンの燃圧制御装
置に関し、特に燃圧定常時から燃圧過度状態に移行した
ときの燃圧制御の応答性および安定性を向上させた筒内
噴射エンジンの燃圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９は高圧燃料系の燃圧が目標燃圧とな
るように燃圧レギュレータ（燃圧可変手段）をフィード
バック制御するようにした一般的な筒内噴射エンジンの
燃圧制御装置を概略的に示す構成図である。
【０００３】図９において、エンジン１の気筒内にはピ
ストン２が設けられ、ピストン２の上方には燃焼室３が
形成されている。燃焼室３には、吸気管４および排気管
５が連通されており、燃焼室３と吸気管４および排気管
５との間の各ポートには吸気弁６および排気弁７が設け
られている。燃焼室３内には、インジェクタ８および点
火プラグ９が配設されている。
【０００４】また、ここでは図示しないが、吸気管４内
には、上流側から順に、エアフィルタ、エアフローセン
サ、スロットルバルブ、サージタンク、インテークマニ
ホールドが配設されている。また、排気管５内には、酸
素濃度を検出する空燃比センサが配設されている。
【０００５】エンジン１に吸入される空気は、エアフィ
ルタ、エアフローセンサ、スロットルバルブおよびイン
テークマニホールドを介して、各気筒に接続された吸気
管４に分配される。
【０００６】一方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク
１０から低圧ポンプ１１により加圧されて低圧配管１２
に供給され、さらに高圧ポンプ１３により高圧化され、
高圧配管１４を介してインジェクタ８に供給される。
【０００７】高圧配管１４は、インジェクタ８を介して
高圧リターン配管１４Ａに連通しており、高圧リターン
配管１４Ａの出力端は、燃圧レギュレータ１５を介して
低圧リターン配管１６に接続されている。
【０００８】燃圧レギュレータ１５は、高圧リターン配
管１４Ａの出力端の開度を増減して低圧リターン配管１
６への燃料戻し量を調整し、インジェクタ８の実際の燃
圧ＰＦ（以下、単に「燃圧」ともいう）を目標燃圧ＰＦ
ｏに調整する。
【０００９】燃圧レギュレータ１５は、低圧リターン配
管１６を介して、高圧配管１４内の燃料の一部を燃料タ
ンク１０に戻すことにより燃圧ＰＦを低減させ、また、
高圧リターン配管１４Ａの出力端を閉成することにより
燃圧ＰＦを上昇させる。
【００１０】高圧配管１４内の燃圧ＰＦは、燃圧レギュ
レータ１５に励磁電流Ｒｉが供給されないときは、燃圧
レギュレータ１５内のスプリング（後述する）の付勢力
により調整される。
【００１１】高圧配管１４に供給された目標燃圧ＰＦｏ
の燃料は、各気筒に設けられたインジェクタ８から燃焼
室３内に噴射される。燃圧センサ１７は、高圧配管１４
内の燃圧ＰＦを検出する。
【００１２】また、吸気管４内のエアーフローセンサお
よびスロットルセンサは、吸気流量およびスロットル開
度を検出し、水温センサ１８はエンジン１の冷却水温Ｗ
Ｔを検出する。
【００１３】クランク角センサ１９は、エンジン１の回
転位置を示すクランク角信号ＣＡを生成する。また、排
気管５内の空燃比センサ（図示せず）は、排ガス中の酸
素濃度を示す空燃比信号を生成する。
【００１４】上記各種センサは、エンジン１の運転状態
を示す信号を運転状態情報として、電子式制御ユニット
（ＥＣＵ）２０に入力する。
【００１５】ＥＣＵ２０は、各種センサからの運転状態
情報を取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結
果として算出された制御信号を各種アクチュエータに出
力する。
【００１６】たとえば、ＥＣＵ２０は、燃圧センサ１７
により検出される燃圧ＰＦ（および各種センサ情報）に
基づいて、燃圧レギュレータ１５に励磁電流Ｒｉを供給
し、燃圧ＰＦの制御を行う。
【００１７】なお、ここでは図示しないが、燃圧レギュ
レータ１５には、低圧レギュレータなどが直列に設けら
れており、高圧配管１４内の燃圧の脈動を抑制してい
る。また、高圧配管１４に対する燃圧可変手段として
は、図９内の高圧ポンプ１３およびの燃圧レギュレータ
１５に限らず、周知の各種変形構成が適用され得る。
【００１８】図１０は燃圧レギュレータ１５の詳細構造
を示す縦断面図であり、前述（図９参照）と同様のもの
については同一符号を付して詳述を省略する。図１０に
おいて、燃圧レギュレータ１５は、電磁コイル１５１、
磁気回路１５２、プランジャ１５３、バルブ１５４、バ
ルブシート１５５、貫通孔１５６、連絡孔１５７および
スプリング１５８を備えている。
【００１９】電磁コイル１５１は、励磁電流Ｒｉのデュ
ーティ制御により励磁されて高圧リターン配管１４Ａを
閉成駆動する。磁気回路１５２は、電磁コイル１５１の
励磁により発生する磁束の通路を形成する。
【００２０】プランジャ１５３は、電磁コイル１５１の
励磁により突出方向に駆動される。バルブ１５４は、プ
ランジャ１５３の先端部に一体的に形成されている。バ
ルブシート１５５は、バルブ１５４に対向配置されてい
る。
【００２１】バルブシート１５５の中心部には、貫通孔
１５６が形成されており、貫通孔１５６には高圧リター
ン配管１４Ａの出力端が接続されている。連絡孔１５７
は、貫通孔１５６に隣接した側面に貫通され、連絡孔１
５７には低圧リターン配管１６が接続されている。スプ
リング１５８は、プランジャ１５３を突出方向に付勢し
ている。
【００２２】次に、図１１および図１２の説明図を参照
しながら、図１０に示した燃圧レギュレータ１５による
燃圧ＰＦの具体的な調整過程について説明する。図１１
は燃圧レギュレータ１５の基本特性を示し、図１２は高
圧ポンプ１３の吐出量の基本特性を示す。
【００２３】図１１において、横軸は励磁電流Ｒｉのデ
ューティ値（電流値）、縦軸は燃圧ＰＦであり、燃圧Ｐ
Ｆは、スプリング１５８の付勢力による調整圧力ＲＳか
ら、励磁電流Ｒｉ（電流値）の増大に応じて上昇する。
【００２４】図１２において、横軸はエンジン回転数Ｎ
ｅに対応した高圧ポンプ１３の回転数、縦軸は高圧ポン
プ１３からの燃料吐出量ＱＦであり、燃料吐出量ＱＦ
は、エンジン回転数Ｎｅ（ポンプ回転数）の増大に応じ
て増大する。
【００２５】図１０において、ＥＣＵ２０から励磁電流
Ｒｉが供給されると、燃圧レギュレータ１５内の電磁コ
イル１５１は、励磁電流Ｒｉにより発生した磁束によ
り、磁気回路１５２を介してプランジャ１５３の吸引力
を制御する。
【００２６】このとき、バルブ１５４は、励磁電流Ｒｉ
の最大電流時（デューティ最大時）において、最大の力
でバルブシート１５５に押し付けられる。また、高圧リ
ターン配管１４Ａ（高圧配管１４）内の燃圧ＰＦは、高
圧リターン配管１４Ａの出力端から貫通孔１５６を介し
て連絡孔１５７に抜ける燃料量により制御される。
【００２７】したがって、励磁電流Ｒｉの電流量が増大
すると燃料の抜け量が少なくなり、燃圧ＰＦが高圧化す
る。一方、電流値が０[Ａ]、すなわち、励磁電流Ｒｉの
デューティが最小（＝０％）のときには、バルブ１５４
とバルブシート１５５間の開口面積が最大となり、燃圧
ＰＦは、スプリング１５８の付勢力により所定値に調整
される。
【００２８】以上のように、従来の筒内噴射エンジンの
燃圧制御装置は、エンジンにより駆動される高圧ポンプ
１３を備え、各燃焼室３内に設置されたインジェクタ８
を介して高圧燃料を直接燃焼室３に噴射するように構成
されている。
【００２９】また、インジェクタ８に連通された高圧配
管１４内の燃圧ＰＦは、エンジン速度やエンジン負荷な
どの運転状態を考慮して演算された最適な目標燃圧ＰＦ
ｏに調整される。すなわち、ＥＣＵ２０からの励磁電流
Ｒｉにより、燃圧センサ１７で検出された燃圧ＰＦは、
目標燃圧ＰＦｏと一致するように制御される。
【００３０】しかしながら、目標燃圧ＰＦｏの急変時、
たとえば目標燃圧ＰＦｏが瞬間的に増加した後に減少す
るような場合においては、燃圧フィードバック操作量が
適切に与えられず、燃圧ＰＦのオーバーシュートやアン
ダーシュートが発生するおそれがある。
【００３１】このようなオーバーシュートやアンダーシ
ュートを抑制するために、たとえば、特開平１１−３７
００５号公報に記載された燃圧制御装置が提案されてい
る。この場合、通常運転時の燃圧定常時においては、励
磁電流Ｒｉの出力デューティを一定に制御し、燃圧ＰＦ
が目標燃圧ＰＦｏと一致するような燃圧フィードバック
制御が行なわれる。
【００３２】一方、運転条件により決定される目標燃圧
ＰＦｏが所定量以上変化した場合には、燃圧フィードバ
ック制御を停止し、停止時の燃圧フィードバック量とそ
のときの運転条件で決定される基準制御量（デューティ
値）とに基づいて燃圧制御が行われる。
【００３３】その後、目標燃圧ＰＦｏと実際の燃圧ＰＦ
との偏差が所定範囲（燃圧レギュレータ１５の温度、励
磁電流Ｒｉの供給時の印加電圧、経時劣化などに基づい
て決定される）内に収束し、且つ、この状態が所定時間
以上継続したときに、燃圧フィードバック制御に復帰す
る。
【００３４】すなわち、燃圧フィードバック制御への復
帰条件は、目標燃圧ＰＦｏと実際の燃圧ＰＦとの偏差が
所定範囲内且つ所定時間継続することである。
【００３５】しかし、目標燃圧ＰＦｏの変化にともなう
燃圧過渡時において、計算外の何らかの要因により、目
標燃圧ＰＦｏと燃圧ＰＦとの偏差が上記所定範囲内に収
束しなかった場合には、燃圧フィードバック制御が停止
しているので、いくら時間が経過しても燃圧偏差が収束
することはなく、燃圧フィードバック制御に復帰するこ
とはできない。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】従来の筒内噴射エンジ
ンの燃圧制御装置は以上のように、目標燃圧ＰＦｏの急
変時において、燃圧ＰＦとの燃圧偏差が所定範囲内に収
束するまで燃圧フィードバック制御を停止することによ
り、燃圧過度時における燃圧ＰＦのオーバーシュートや
アンダーシュートを抑制しているので、燃圧偏差が所定
範囲内に収束しなかった場合には、燃圧フィードバック
制御に復帰することができなくなるという問題点があっ
た。
【００３７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、目標燃圧が所定量変化した燃圧
過度時における燃圧のオーバーシュートやアンダーシュ
ートを抑制するとともに、燃圧偏差を確実に収束させる
ことにより、燃圧過渡制御性を向上させた筒内噴射エン
ジンの燃圧制御装置を得ることを目的とする。
【００３８】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る筒内噴射エンジンの燃圧制御装置は、エンジンの運転
状態を検出する各種センサと、エンジンの筒内に直接燃
料を噴射するインジェクタと、インジェクタに燃料を供
給するポンプと、ポンプとインジェクタとを接続する配
管系と、インジェクタに作用する実燃圧を検出する燃圧
検出手段と、実燃圧を調整する燃圧可変手段と、実燃圧
が目標燃圧と一致するように燃圧フィードバック制御を
行う制御手段とを備えた筒内噴射エンジンの燃圧制御装
置において、制御手段は、燃圧フィードバック制御用の
制御ゲインを可変設定する燃圧補正量算出手段を含み、
燃圧補正量算出手段は、目標燃圧が所定量以上変化した
ときの制御ゲインを、燃圧定常時の第１の制御ゲインか
ら燃圧過渡時用の第２の制御ゲインに切り換えるもので
ある。
【００３９】また、この発明の請求項２に係る筒内噴射
エンジンの燃圧制御装置は、請求項１において、燃圧補
正量算出手段は、制御ゲインを第１の制御ゲインから第
２の制御ゲインに切り換えてから所定時間だけ経過した
時点で、制御ゲインを第１の制御ゲインに復帰させるも
のである。
【００４０】また、この発明の請求項３に係る筒内噴射
エンジンの燃圧制御装置は、請求項１において、燃圧補
正量算出手段は、目標燃圧と実燃圧との偏差が所定範囲
内にある状態が所定時間だけ継続した時点で、制御ゲイ
ンを第１の制御ゲインに復帰させるものである。
【００４１】また、この発明の請求項４に係る筒内噴射
エンジンの燃圧制御装置は、請求項１において、燃圧補
正量算出手段は、第２の制御ゲインを、運転状態に応じ
て可変設定するものである。
【００４２】また、この発明の請求項５に係る筒内噴射
エンジンの燃圧制御装置は、請求項１において、燃圧補
正量算出手段は、第２の制御ゲインを、目標燃圧と実燃
圧との偏差に応じて可変設定するものである。
【００４３】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の
実施の形態１を概略的に示すブロック構成図であり、図
示されない構成は、図９および図１０に示した通りであ
る。また、図１において、前述（図９参照）と同様のも
のについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【００４４】図２は運転状態（エンジン回転数Ｎｅ、エ
ンジン負荷）に基づいて設定される燃焼モードを示す説
明図である。図２において、燃焼モードは、エンジン回
転数Ｎｅおよび負荷の増大に応じて、圧縮リーンモード
から、吸気リーンモード、ストイキフィードバックモー
ド、オープンループモードへと、順次切り換えられる。
【００４５】圧縮リーンモードにおいては、圧縮行程で
燃料を噴射することにより、超希薄な層状燃焼が行われ
る。また、吸気リーンモードにおいては、吸気行程で燃
料を噴射することにより、圧縮リーンモードほど希薄で
はないが、燃料の希薄な状態（すなわち、理論空燃比よ
りもリーン側の大きい空燃比）で燃焼が行われる。
【００４６】また、ストイキフィードバックモードにお
いては、空燃比センサからの酸素濃度信号に基づいて理
論空燃比での燃焼が行われる。さらに、オープンループ
モードにおいては、フィードバックが実行されずに、燃
料の過剰リッチ状態で燃焼が行われる。
【００４７】図３は励磁電流Ｒｉのデューティ値と電流
値との関係を示す説明図である。図３において、デュー
ティ値に対する電流値の特性は、基準電圧Ｖｒに対する
バッテリ電圧ＶＢの大小に応じて、実線、破線および一
点鎖線のように異なる。
【００４８】図１において、ＥＣＵ２０Ａには、各種セ
ンサとして、燃圧センサ１７およびクランク角センサ１
９に加えて、スロットルセンサ２１およびバッテリ電圧
センサ２２が接続されている。スロットルセンサ２１は
スロットル開度θを検出し、バッテリ電圧センサ２２
は、バッテリ電圧ＶＢを検出する。
【００４９】ＥＣＵ２０Ａは、目標燃圧算出手段２０
１、基本電流算出手段２０２、実燃圧検出手段２０３、
燃圧補正量算出手段２０４、電流補正手段２０５、出力
デューティ補正手段２０６、減算器２０７および加算器
２０８を備えている。
【００５０】目標燃圧算出手段２０１は、クランク角信
号ＣＡから得られるエンジン回転数Ｎｅと、スロットル
開度θから得られるエンジン負荷と、燃焼モード（図２
参照）とに対応した４次元マップにより、運転状態に応
じた目標燃圧ＰＦｏを決定する。
【００５１】基本電流算出手段２０２は、目標燃圧ＰＦ
ｏおよびエンジン回転数Ｎｅに対応した３次元マップに
より、目標燃圧ＰＦｏにおける基本目標電流値ｉｂを決
定する。
【００５２】実燃圧検出手段２０３は、燃圧センサ１７
からの燃圧ＰＦ（検出信号）を信号変換して実燃圧とし
て検出する。減算器２０７は、実燃圧ＰＦと目標燃圧Ｐ
Ｆｏとの燃圧偏差ΔＰＦを算出する。
【００５３】燃圧補正量算出手段２０４は、燃圧偏差Δ
ＰＦに基づいて燃圧フィードバックを行うために、ＰＩ
制御による燃圧補正量（電流値）ＰＦｃを算出するとと
もに、燃圧定常時および燃圧過渡時に応じて燃圧フィー
ドバック制御ゲイン（後述する）を切り換える。
【００５４】すなわち、燃圧補正量算出手段２０４は、
目標燃圧ＰＦｏが所定量以上変化したときの制御ゲイン
を、燃圧定常時の第１の制御ゲインよりも小さい燃圧過
渡時用の第２の制御ゲインに切り換える。
【００５５】また、燃圧補正量算出手段２０４は、制御
ゲインを第１の制御ゲインから第２の制御ゲインに切り
換えてから所定時間だけ経過した時点（燃圧過渡状態に
なってから所定時間経過後）で、制御ゲインを第１の制
御ゲインに復帰させる機能を有する。
【００５６】また、燃圧補正量算出手段２０４は、目標
燃圧と実燃圧との偏差が所定範囲内にある状態が所定時
間だけ継続した時点で、制御ゲインを第１の制御ゲイン
に復帰させる機能を有する。
【００５７】さらに、燃圧補正量算出手段２０４は、第
２の制御ゲインを、運転状態に応じて可変設定するとと
もに、第２の制御ゲインを、目標燃圧と実燃圧との偏差
に応じて可変設定する機能を有する。
【００５８】加算器２０８は、基本電流値ｉｂと燃圧補
正量ＰＦｃとを加算して目標電流値ｉｏを算出する。電
流補正手段２０５は、目標電流値ｉｏと実電流値ｉｒと
の偏差Δｉから電流値（デューティ値）ｉｄを変更し
て、目標電流値ｉｏと実電流値ｉｒとが一致するように
電流フィードバック制御を行う。
【００５９】なお、電流補正手段２０５で演算される電
流値ｉｄは、基準電圧Ｖｒでの特性により定義されてお
り、実際のバッテリ電圧ＶＢでのデューティ値を基準電
圧相当値に補正して得られる。
【００６０】デューティ補正手段２０６は、電流補正手
段２０５で算出された電流値ｉｄに対してバッテリ電圧
ＶＢに応じた特性補正を行い（図３参照）、最終的にＥ
ＣＵ２０Ａから燃圧レギュレータ１５に出力される励磁
電流Ｒｉのデューティ値を算出する。
【００６１】図４は目標燃圧ＰＦｏを切り換えたときの
目標電流値ｉｏの変化を示すタイミングチャートであ
り、実線に対応した各破線は、実際の燃圧ＰＦおよび実
電流値ｉｒを示している。
【００６２】図４において、領域Ａは任意の燃圧値で定
常走行中の状態、時刻Ｂは運転状態変化により目標燃圧
ＰＦｏが急増したタイミング、領域Ｃは増加後の燃圧値
にて定常走行中の状態、時刻Ｄは目標燃圧ＰＦｏが急減
したタイミングをそれぞれ示している。
【００６３】図５は燃圧フィードバック制御の制御ゲイ
ン切り換え動作を示すフローチャートであり、たとえ
ば、図４内の各時刻ＢおよびＣにおいて目標燃圧ＰＦｏ
が所定量以上変化した時点（燃圧過渡時）での制御ゲイ
ン切り換え動作を示している。
【００６４】図６は燃圧偏差ΔＰＦと制御ゲインＧとの
関係を示す説明図である。図６において、燃圧偏差ΔＰ
Ｆに対する制御ゲインＧの特性は、燃圧定常時および燃
圧過渡時に応じて、実線Ｇ１および破線Ｇ２のようにそ
れぞれ異なる。
【００６５】基本的に、燃圧過渡時の制御ゲインＧ２
は、燃圧定常時の制御ゲインＧ１に比べ小さくなる。ま
た、図６のように、制御ゲインＧが可変の場合は、燃圧
偏差ΔＰＦが小さくなるにしたがい制御ゲインＧも小さ
くなるが、これは絶対条件ではなく、制御ゲインＧが固
定値であってもよい。
【００６６】図７および図８は燃圧過渡時（目標燃圧Ｐ
Ｆｏの急増時）における実際の燃圧ＰＦの時間変化を示
すタイミングチャートであり、図７はエンジンが高回転
の場合、図８は低回転の場合をそれぞれ示している。
【００６７】図７および図８において、燃圧過渡時の制
御ゲインＧ２から燃圧定常時の制御ゲインＧ１への復帰
条件となる所定時間Ｔ１ａ、Ｔ１ｂは、クランク角信号
ＣＡ（エンジン回転数Ｎｅ）に応じて異なる長さに設定
される。
【００６８】すなわち、高回転時（図７参照）における
所定時間Ｔ１ａは、低回転時（図８参照）の所定時間Ｔ
１ｂよりも短く設定される。なお、図７および図８内の
破線は、所定時間Ｔ１による制御ゲインＧ１への復帰条
件を削除した場合の燃圧ＰＦの時間変化を示している。
【００６９】次に、図２〜図８を参照しながら、図１に
示したこの発明の実施の形態１による燃圧補正量算出手
段２０４の燃圧フィードバック制御の制御ゲイン切り換
え動作ついて詳細に説明する。
【００７０】ここでは、図４のように、定常走行中（領
域Ａ）の時刻Ｂにおいて目標燃圧ＰＦｏが急減し、その
後、定常走行中（領域Ｃ）の時刻Ｄにおいて目標燃圧Ｐ
Ｆｏが急減した場合を例にとって説明する。
【００７１】なお、上記燃圧制御ロジックは、燃圧フィ
ードバック許可条件の成立時に常に所定周期で実行され
る。
【００７２】図５において、まず、目標燃圧算出手段２
０１は、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷から目標燃
圧ＰＦｏを算出する（ステップＳ１）。
【００７３】次に、燃圧補正量算出手段２０４は、今回
の目標燃圧ＰＦｏと前回の目標燃圧ＰＦｏ（ｎ−１）と
の差の絶対値を所定量αと比較して、目標燃圧ＰＦｏが
所定量α以上変化したか否かを判定する（ステップＳ
２）。
【００７４】ステップＳ２において、｜ＰＦｏ−ＰＦｏ
（ｎ−１）｜≧α（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれ
ば、目標燃圧ＰＦｏの急変（燃圧過渡）直後と見なされ
るので、続いて、目標燃圧ＰＦｏの変化後から所定時間
Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００７５】つまり、ステップＳ３においては、目標燃
圧ＰＦｏが所定量α以上変化した時点（燃圧過渡開始時
点）から所定時間Ｔ１だけ経過したか否かを判定する。
【００７６】もし、燃圧過渡開始時点からエンジンが所
定クランク角だけ回転しておらず、ステップＳ３におい
て、所定時間Ｔ１が経過していない（すなわち、ＮＯ）
と判定されれば、燃圧定常時（第１）の制御ゲインＧ１
への強制復帰条件が成立していないので、続いて、燃圧
偏差ΔＰＦが所定範囲β内に収束した状態が所定時間Ｔ
２（＜Ｔ１）にわたって継続したか否かを判定する（ス
テップＳ４）。
【００７７】なお、所定範囲βは、燃圧レギュレータ１
５の温度、電圧、経時劣化などを考慮して設定される。
【００７８】ステップＳ４において、ΔＰＦ＞β（すな
わち、ＮＯ）、または、ΔＰＦ≦βであっても所定時間
Ｔ２だけ継続していない（すなわち、ＮＯ）と判定され
れば、燃圧補正量算出手段２０４は、燃圧フィードバッ
ク用の制御ゲインＧとして燃圧過渡時（第２）の制御ゲ
インＧ２を選択設定し（ステップＳ５）、図５の処理ル
ーチンを終了する。
【００７９】また、ステップＳ４において、ΔＰＦ≦β
の状態が所定時間Ｔ２にわたって継続した（すなわち、
ＹＥＳ）と判定されれば、燃圧補正量算出手段２０４
は、燃圧フィードバック用の制御ゲインＧとして、燃圧
定常時（第１）の制御ゲインＧ１を選択設定し（ステッ
プＳ６）、図５の処理ルーチンを終了する。
【００８０】以下、次の制御周期まで、制御ゲインＧは
保持される。すなわち、現在の燃圧偏差ΔＰＦに応じた
制御ゲインＧ１またはＧ２（図６参照）により、燃圧Ｐ
Ｆがフィードバック制御される。
【００８１】一方、ステップＳ２において、｜ＰＦｏ−
ＰＦｏ（ｎ−１）｜＜α（すなわち、ＮＯ）と判定され
れば、燃圧過渡直後ではないので、続いて、燃圧偏差Δ
ＰＦの大小に基づいて、現時点が燃圧過渡中か否かを判
定する（ステップＳ７）。
【００８２】もし、燃圧偏差ΔＰＦがまだ大きい状態で
あって、ステップＳ７において、燃圧過渡中（すなわ
ち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップＳ３に進み、前
述の処理を繰り返す。
【００８３】一方、燃圧偏差ΔＰＦがほぼ０（燃圧定常
時）となって、ステップＳ７において、燃圧過渡中でな
い（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ６に
進み、燃圧フィードバック用の制御ゲインＧを燃圧定常
時の制御ゲインＧ１に選択設定する。
【００８４】また、ステップＳ３において、目標燃圧Ｐ
Ｆｏが所定量α以上変化した後に所定時間Ｔ１が経過
（所定クランク角度回転）した（すなわち、ＹＥＳ）と
判定されれば、ステップＳ６に進む。
【００８５】この場合、燃圧偏差ΔＰＦの収束性が悪
く、収束に長時間かかる状態なので、ステップＳ６によ
り、燃圧フィードバック用の制御ゲインＧは、燃圧過渡
時の制御ゲインＧ２から燃圧定常時の制御ゲインＧ１に
強制的に切り換えられる。
【００８６】これにより、燃圧偏差ΔＰＦの収束性の悪
い場合であっても、制御ゲインＧ１（＞Ｇ２）によるフ
ィードバック制御により、燃圧ＰＦの応答性が向上し、
燃圧ＰＦを目標燃圧ＰＦｏに早期に一致させることがで
きる。
【００８７】なお、ステップＳ３、Ｓ４における所定時
間Ｔ１、Ｔ２は、高圧ポンプ１３の吐出量（高圧ポンプ
１３の回転数）に依存して設定されるので、所定クラン
ク角回転後と同じ意味である。
【００８８】したがって、エンジン１（高圧ポンプ１
３）の回転数（燃圧ＰＦの過渡応答性）に応じて、所定
時間Ｔ１、Ｔ２が設定される。
【００８９】たとえば、図７、図８内の所定時間Ｔ１
ａ、Ｔ１ｂように、所定時間Ｔ１は、高回転時には短
く、低回転時には長くなる。
【００９０】このように、燃圧過渡時の燃圧フィードバ
ック制御の制御ゲインＧ２を燃圧定常時の制御ゲインＧ
１に比べ小さく選択設定することにより、燃圧過渡時に
おいて、燃圧ＰＦのオーバーシュート量またはアンダー
シュート量を、制御性に支障ない程度に抑制することが
できる。
【００９１】また、燃圧過渡時において、フィードバッ
ク制御を停止すると燃圧偏差ΔＰＦが所定範囲βに収束
しない場合であっても、制御ゲインＧ２による燃圧フィ
ードバック制御により、燃圧ＰＦを目標燃圧ＰＦｏに一
致させることができる。このとき、燃圧過渡時にフィー
ドバック制御を停止させた従来技術と比べて、燃圧過渡
時の制御性が悪化することはない。
【００９２】また、燃圧過渡時の制御ゲインＧ２から燃
圧定常時の制御ゲインＧ１への復帰条件として、目標燃
圧ＰＦｏが所定量α以上変化した時点（燃圧過渡開始時
点）から所定時間Ｔ１経過したとき、または、燃圧偏差
ΔＰＦが所定範囲β内にあって、且つ、所定時間Ｔ２だ
け継続したときを設定することにより、燃圧過渡時の制
御性および収束応答性をさらに向上させることができ
る。
【００９３】たとえば、燃圧過渡時にフィードフォワー
ド制御した場合の燃圧ＰＦが、燃圧レギュレータ１５の
製品誤差、温度、電圧、耐久劣化などにより目標燃圧Ｐ
Ｆｏと大きく異なる場合には、制御ゲインＧ２によるフ
ィードバック制御では燃圧偏差ΔＰＦを収束させるのに
時間がかかり、燃圧補正時間（制御負担）が増加してし
まう。
【００９４】しかし、燃圧過渡開始時点から所定時間Ｔ
１だけ経過したときに、燃圧定常時の制御ゲインＧ１に
強制的に切換えることにより、燃圧偏差ΔＰＦの収束応
答性を向上させることができる。
【００９５】したがって、燃圧定常時および燃圧過渡時
において、燃圧レギュレータ１５の製品誤差、温度、電
圧、耐久劣化などに起因する励磁電流Ｒｉと燃圧ＰＦと
の特性ばらつきに対しても、安定性、燃圧精度および燃
圧応答性のよい燃圧制御を達成することができる。
【００９６】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、燃圧過渡時の燃圧偏差ΔＰＦの収束性をさらに早め
るために、制御ゲインＧ１への復帰条件として所定時間
Ｔ１を設定したが、所定時間Ｔ１による制御ゲイン復帰
条件（図５内のステップＳ３）を削除してもよい。
【００９７】この場合、燃圧偏差ΔＰＦが所定範囲β内
に収束してから所定時間Ｔ２経過後に復帰条件（ステッ
プＳ４）が成立し、制御ゲインＧ２から制御ゲインＧ１
に復帰する。
【００９８】したがって、図７、図８内の破線で示すよ
うに、ステップＳ３の復帰条件を加えた場合の燃圧ＰＦ
の変化（実線参照）と比べて、収束時間が長くなるもの
の、燃圧ＰＦを確実に目標燃圧ＰＦｏに収束させること
ができる。
【００９９】実施の形態３．また、上記実施の形態１で
は、所定時間Ｔ１、Ｔ２をクランク角回転に対応させ、
エンジン回転数Ｎｅに応じて可変設定したが、エンジン
回転数Ｎｅにかかわらず所定時間Ｔ１、Ｔ２を一定値に
設定してもよい。
【０１００】実施の形態４．また、上記実施の形態１で
は、図６のように、各制御ゲインＧ１、Ｇ２の値を燃圧
偏差ΔＰＦに応じて可変設定したが、燃圧偏差ΔＰＦに
かかわらず一定の値に設定してもよい。
【０１０１】また、図６のように、各制御ゲインＧ１、
Ｇ２を燃圧偏差ΔＰＦに応じた一義的に設定される一次
関数により可変設定したが、燃圧偏差ΔＰＦが正方向に
変化する場合と、負方向に変化する場合とで、異なる値
に可変設定してもよい。
【０１０２】実施の形態５．また、上記実施の形態１で
は、図９に示すように、燃圧可変手段として、高圧リタ
ーン配管１４Ａからの戻し燃料量を調整する燃圧レギュ
レータ１５を用いたが、任意の変形例にも適用すること
ができ、たとえば、高圧ポンプ１３の上流側に配置され
た他の燃圧可変手段を用いてもよい。
【０１０３】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、エンジンの運転状態を検出する各種センサと、エ
ンジンの筒内に直接燃料を噴射するインジェクタと、イ
ンジェクタに燃料を供給するポンプと、ポンプとインジ
ェクタとを接続する配管系と、インジェクタに作用する
実燃圧を検出する燃圧検出手段と、実燃圧を調整する燃
圧可変手段と、実燃圧が目標燃圧と一致するように燃圧
フィードバック制御を行う制御手段とを備えた筒内噴射
エンジンの燃圧制御装置において、制御手段は、燃圧フ
ィードバック制御用の制御ゲインを可変設定する燃圧補
正量算出手段を含み、燃圧補正量算出手段は、目標燃圧
が所定量以上変化したときの制御ゲインを、燃圧定常時
の第１の制御ゲインから燃圧過渡時用の第２の制御ゲイ
ンに切り換えるようにしたので、燃圧過度時における燃
圧のオーバーシュートやアンダーシュートを抑制すると
ともに、燃圧偏差を確実に収束させることにより、応答
性および安定性を向上させた筒内噴射エンジンの燃圧制
御装置が得られる効果がある。
【０１０４】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、燃圧補正量算出手段は、制御ゲインを第
１の制御ゲインから第２の制御ゲインに切り換えてから
所定時間だけ経過した時点で、制御ゲインを第１の制御
ゲインに復帰させるようにしたので、燃圧偏差の収束性
をさらに向上させた筒内噴射エンジンの燃圧制御装置が
得られる効果がある。
【０１０５】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１において、燃圧補正量算出手段は、目標燃圧と実燃
圧との偏差が所定範囲内にある状態が所定時間だけ継続
した時点で、制御ゲインを第１の制御ゲインに復帰させ
るようにしたので、燃圧偏差の収束性をさらに向上させ
た筒内噴射エンジンの燃圧制御装置が得られる効果があ
る。
【０１０６】また、この発明の請求項４によれば、請求
項１において、燃圧補正量算出手段は、第２の制御ゲイ
ンを、運転状態に応じて可変設定するようにしたので、
運転状態によらず応答性および安定性を向上させた筒内
噴射エンジンの燃圧制御装置が得られる効果がある。
【０１０７】また、この発明の請求項５によれば、請求
項１において、燃圧補正量算出手段は、第２の制御ゲイ
ンを、目標燃圧と実燃圧との偏差に応じて可変設定する
ようにしたので、燃圧偏差の変化によらず応答性および
安定性を向上させた筒内噴射エンジンの燃圧制御装置が
得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を概略的に示すブロ
ック構成図である。
【図２】 図１内の目標燃圧算出手段で用いられるエン
ジン回転数とエンジン負荷を軸とした運転状態における
各燃焼モードを示す説明図である。
【図３】 図１内の燃圧レギュレータのデューティ−電
流―電圧特性を示す説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による動作を示すタ
イミングチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態１による燃圧フィード
バック制御ゲインの設定動作を示すフローチャートであ
る。
【図６】 図１内の燃圧補正量算出手段で用いられる制
御ゲイン算出用の燃圧偏差−制御ゲイン特性を示す説明
図である。
【図７】 この発明の実施の形態１による高回転時の燃
圧フィードバック制御ゲインの強制切り換え動作を示す
タイミングチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態１による低回転時の燃
圧フィードバック制御ゲインの強制切り換え動作を示す
タイミングチャートである。
【図９】 従来の筒内噴射エンジンの燃圧制御装置を概
略的に示す構成図である。
【図１０】 図９内の燃圧レギュレータの構造を示す縦
断面図である。
【図１１】 図９内の燃圧レギュレータの基本特性を示
す説明図である。
【図１２】 図９内の高圧ポンプの基本特性を示す説明
図である。
【符号の説明】
１ エンジン、３ 燃焼室、８ インジェクタ、１０
燃料タンク、１１ 低圧ポンプ、１２ 低圧配管、１３
高圧ポンプ、１４ 高圧配管、１４Ａ 高圧リターン
配管、１５ 燃圧レギュレータ、１６ 低圧リターン配
管、１７ 燃圧センサ、１８ 水温センサ、１９ クラ
ンク角センサ、１５１ 電磁コイル、１５３ プランジ
ャ、１５４ バルブ、２０Ａ ＥＣＵ、２１ スロット
ルセンサ、２２ バッテリ電圧センサ、２０１ 目標燃
圧算出手段、２０２ 基本電流算出手段、２０３ 実燃
圧検出手段、２０４ 燃料補正量算出手段、２０５ 電
流補正手段、２０６ デューティ補正手段、２０７ 減
算器、２０８ 加算器、ＣＡ クランク角信号、Ｇ１
燃圧定常時（第１）の制御ゲイン、Ｇ２ 燃圧過渡時
（第２）の制御ゲイン、ＰＦ 燃圧（実燃圧）、ＰＦｏ
目標燃圧、ΔＰＦ燃圧偏差、Ｒｉ 励磁電流、Ｔ１、
Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ 所定時間、ＶＢバッテリ電圧、
α 所定量、β 所定範囲、θ スロットル開度。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 隆彦 兵庫県神戸市兵庫区浜山通６丁目１番２号 三菱電機コントロールソフトウエア株式 会社内 (72)発明者 榎木 圭一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 BA19 BA51 CB15 CD03 CD26 CE29 DA04 DA06 DC01 DC04 DC05 DC09 DC18 3G301 HA04 HA15 JA07 LB04 LB06 LC10 MA19 NA03 NA04 NA08 ND01 ND05 ND12 ND15 ND41 NE13 NE14 NE15 NE23 PA11Z PA17Z PB08A PB08Z PE01Z PE03Z PG01Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの運転状態を検出する各種セン
    サと、 前記エンジンの筒内に直接燃料を噴射するインジェクタ
    と、 前記インジェクタに燃料を供給するポンプと、 前記ポンプと前記インジェクタとを接続する配管系と、 前記インジェクタに作用する実燃圧を検出する燃圧検出
    手段と、 前記実燃圧を調整する燃圧可変手段と、 前記実燃圧が目標燃圧と一致するように燃圧フィードバ
    ック制御を行う制御手段とを備えた筒内噴射エンジンの
    燃圧制御装置において、 前記制御手段は、前記燃圧フィードバック制御用の制御
    ゲインを可変設定する燃圧補正量算出手段を含み、 前記燃圧補正量算出手段は、前記目標燃圧が所定量以上
    変化したときの制御ゲインを、燃圧定常時の第１の制御
    ゲインから燃圧過渡時用の第２の制御ゲインに切り換え
    ることを特徴とする筒内噴射エンジンの燃圧制御装置。
  2. 【請求項２】 前記燃圧補正量算出手段は、前記制御ゲ
    インを前記第１の制御ゲインから前記第２の制御ゲイン
    に切り換えてから所定時間だけ経過した時点で、前記制
    御ゲインを前記第１の制御ゲインに復帰させることを特
    徴とする請求項１に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力
    装置。
  3. 【請求項３】 前記燃圧補正量算出手段は、前記目標燃
    圧と前記実燃圧との偏差が所定範囲内にある状態が所定
    時間だけ継続した時点で、前記制御ゲインを前記第１の
    制御ゲインに復帰させることを特徴とする請求項１に記
    載の筒内噴射エンジンの燃料圧力装置。
  4. 【請求項４】 前記燃圧補正量算出手段は、前記第２の
    制御ゲインを、前記運転状態に応じて可変設定すること
    を特徴とする請求項１に記載の筒内噴射エンジンの燃圧
    制御装置。
  5. 【請求項５】 前記燃圧補正量算出手段は、前記第２の
    制御ゲインを、前記目標燃圧と前記実燃圧との偏差に応
    じて可変設定することを特徴とする請求項１に記載の筒
    内噴射エンジンの燃圧制御装置。
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