JP2004011629A

JP2004011629A - Fuel injection apparatus for internal-combustion engine

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Publication number: JP2004011629A
Application number: JP2002170868A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Murayama; 村山　泰弘
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: JP3722218B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a common rail type fuel injection system capable of improving pressure controlling property and pressure stabilizing property of actual fuel pressure by changing driving current cycle of a suction control valve (SCV) in accordance with a pump suction cycle of a supply pump. <P>SOLUTION: The pump suction cycle of the supply pump is calculated from a pump revolving speed and TDC position judgement signals of plungers #1 and #2 of the supply pump. In an area where the pump suction cycle is near an integral multiple of τa, the driving current frequency is changed to be a second driving current cycle (τb) which is longer than τa and the driving current cycle is set so that the pump suction frequency does not become near an integral multiple of the driving current cycle. DUTY ratio of the SCV driving current is calculated from the driving current cycle and final SCV driving current necessary for a target fuel pressure. Swell of stationary actual fuel pressure (pressure of a common rail) at the time that the pump suction cycle becomes a value near an integral multiple of the driving current cycle does not occur. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸入調量弁を経て加圧室内に吸入される燃料を加圧して高圧化し蓄圧容器に圧送する吸入調量型の燃料供給ポンプを設置した内燃機関用燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ディーゼルエンジン用の燃料噴射システムとして知られる蓄圧式燃料噴射システムでは、蓄圧容器としてのコモンレール内に高圧燃料を蓄圧し、コモンレールより分岐する複数の電磁式燃料噴射弁から所定のタイミングで各気筒に燃料を噴射するように構成されている。コモンレールには、燃料噴射圧力に相当する燃料圧力を常時蓄圧する必要があるために、吸入調量型の燃料供給ポンプ（サプライポンプ）から燃料配管を経て高圧燃料が圧送され、この圧送量（ポンプ吐出量）を制御することにより、コモンレール内の燃料圧力が目標燃料圧力と略一致するようにフィードバック制御している。これは、吸入調量型のサプライポンプに内蔵された吸入調量弁（ＳＣＶ）の電磁コイルに印加するＳＣＶ駆動電流値をフィードバック制御することで実行される。
【０００３】
ここで、従来の技術によるＳＣＶの電磁コイルに印加するＳＣＶ駆動電流値を、公知のＰＩＤ（比例積分微分）制御を用いて算出する方法を簡単に説明する。これは、先ず、指令噴射量とインジェクタリーク量と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）とから要求吐出量を演算する。さらに、その要求吐出量とコモンレール内の実燃料圧力とＳＣＶ駆動電流値との関係を予め実験等により測定して作成したＳＣＶ駆動電流値算出マップを用いてＳＣＶ駆動電流値（ＩＰＭＰ）を演算する。
【０００４】
そして、コモンレール内の実燃料圧力と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）との偏差（ΔＰ）に基づいてフィードバック補正量を算出し、次に、ＳＣＶ駆動電流値とフィードバック補正量とを加算して、最終的な駆動電流値を演算する。そして、この最終的な駆動電流値を所定の変換係数を用いてパルス状のポンプ駆動信号に変換して、ＳＣＶの電磁コイルに印加する。これにより、ＳＣＶのリフト量がＳＣＶ駆動電流値に応じて変えられ、ＳＣＶの開口面積が変化するので、サプライポンプからコモンレールへ圧送されるポンプ吐出量がＳＣＶ駆動電流値に応じて変更される。したがって、コモンレール内の実燃料圧力が目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に略一致するようにフィードバック制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の蓄圧式燃料噴射システムにおいては、サプライポンプのポンプ吸入周期（またはポンプ吸入開始時期）がＳＣＶの駆動電流周期の整数倍近傍の値になると、定常的にコモンレール内の実燃料圧力にうねりが発生する。ここで、図６に、ＳＣＶとして通電停止時に弁のリフト量が小で、且つ弁の開口面積が最大となる常開型の電磁弁を用いてそのコモンレール内の実燃料圧力にうねりが発生する原理を示す。
【０００６】
ＳＣＶのリフト量は、駆動電流周期に同期して振動している。この駆動電流周期とポンプ吸入周期とのずれが僅かな場合には、吸入開始時期がＳＣＶのリフト量が小（ＳＣＶの開口面積が大）と一致してコモンレール圧力が大になるタイミングと、吸入開始時期がＳＣＶのリフト量が大（ＳＣＶの開口面積が小）と一致してコモンレール内の実燃料圧力（コモンレール圧力）が小になるタイミングとが、比較的に長い周期で繰り返される。その結果、コモンレール内の実燃料圧力（コモンレール圧力）が比較的に長い周期でうねる現象が発生する。ここで、ポンプ吸入周期は、ポンプ回転速度に反比例するため、特定のポンプ回転速度域において圧力安定性が悪化することになる。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、ポンプ吸入周期またはポンプ回転速度に応じて駆動電流周期を変化させることにより、実燃料圧力の圧力制御性および圧力安定性を向上することのできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の運転状態に応じてポンプ回転速度またはポンプ吸入周期が算出され、さらに、ポンプ回転速度またはポンプ吸入周期に応じて駆動電流周期が設定される。そして、内燃機関の運転状態または運転条件に応じて設定された目標燃料圧力に対して必要な電流値と上記の駆動電流周期とから、吸入調量弁に印加する駆動電流値が算出される。このようにして吸入調量弁に印加する駆動電流値を調整することにより、吸入調量弁のリフト量が変わるので、吸入調量弁の開口面積が最適な開口面積に変更される。これにより、燃料供給ポンプより吐出される燃料の圧送量が最適な圧送量となるように制御される。
【０００９】
このとき、ポンプ回転速度またはポンプ吸入周期に応じて駆動電流周期が最適な駆動電流周期に設定されることにより、燃料供給ポンプのポンプ吸入周期が吸入調量弁の駆動電流周期の整数倍近傍の値とならないようにすることができるので、ポンプ吸入周期が吸入調量弁の駆動電流周期の整数倍近傍の値となった時の定常的な実燃料圧力のうねりが生じることはなく、実燃料圧力の圧力制御性および圧力安定性を向上することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、燃料供給ポンプのポンプ吸入周期が吸入調量弁の駆動電流周期の整数倍近傍に当たる領域の場合、ポンプ吸入周期が駆動電流周期の整数倍近傍にならないように駆動電流周期を長くしたり、または短くしたりして変化させるようにしている。これにより、ポンプ吸入周期が吸入調量弁の駆動電流周期の整数倍近傍の値とならないようにすることができるので、ポンプ吸入周期が吸入調量弁の駆動電流周期の整数倍近傍の値となった時の定常的な実燃料圧力のうねりが生じることはなく、実燃料圧力の圧力制御性および圧力安定性を向上することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、駆動電流値を所定の変換係数を用いてパルス状のポンプ駆動信号に変換し、そのパルス状のポンプ駆動信号を吸入調量弁に印加して吸入調量弁のリフト量を変えることにより、吸入調量弁の開口面積が最適な開口面積に変更される。なお、駆動電流値の制御は、デューティ制御により行なうことが望ましい。すなわち、実燃料圧力と目標燃料圧力との偏差に応じて単位時間当たりのポンプ駆動信号のオン／オフの割合（通電時間割合・デューティ比）を調整して、吸入調量弁のリフト量および吸入調量弁の開口面積を変化させるデューティ制御を用いることで、高精度なデジタル制御が可能になる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、蓄圧容器内の実燃料圧力と目標燃料圧力との偏差から、必要な電流値に対して必要となるフィードバック補正量を算出し、さらに少なくとも目標燃料圧力に対して必要な電流値とフィードバック補正量とを加算して最終的な駆動電流値を算出し、さらにこの最終的な駆動電流値を吸入調量弁に印加する。これにより、吸入調量弁のリフト量および吸入調量弁の開口面積が変化するので、燃料供給ポンプより蓄圧容器へ圧送されるポンプ吐出量が最終的な駆動電流値に応じて変更される。したがって、蓄圧容器内の実燃料圧力が目標燃料圧力に略一致するようにフィードバック制御される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［実施例の構成］
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、図１はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した図である。
【００１４】
本実施例のコモンレール式燃料噴射システムは、例えば自動車等の車両に搭載された４気筒のディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）の各気筒に噴射供給する燃料噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器としてのコモンレール１と、このコモンレール１にそれぞれ接続されて、エンジンの各気筒内に燃料を噴射するための複数個（本例では４個）の電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）２と、エンジンにより回転駆動される燃料供給ポンプ（サプライポンプ）３と、複数個のインジェクタ２およびサプライポンプ３を電子制御する制御部としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）１０とを備えている。この図１では、４気筒エンジンの１つの気筒に対応するインジェクタ２のみを示し、他の気筒については図示を省略している。
【００１５】
コモンレール１には、連続的に燃料噴射圧力に相当する高い圧力が蓄圧される必要があり、そのためにコモンレール１に蓄圧される高圧燃料は、高圧配管１１を介してサプライポンプ３から供給されている。そして、コモンレール１には、燃料タンク５に連通する燃料排出路（燃料還流路）１５、１６への燃料排出路（燃料還流路）１３の開口度合を調整することが可能な常閉型の減圧弁７が設置されている。なお、減圧弁７の代わりに、コモンレール１と燃料還流路１３との間に、コモンレール１内の燃料圧力が限界設定圧力を超えることがないように、コモンレール１内の燃料圧力を逃がすためのプレシャリミッタを取り付けるようにしても良い。
【００１６】
減圧弁７は、減圧弁駆動回路を介してＥＣＵ１０から印加される減圧弁駆動電流値によって電子制御されることにより、例えば減速時またはエンジン停止時に速やかにコモンレール１内の燃料圧力、所謂コモンレール圧力を高圧から低圧へ減圧させる降圧性能に優れる電磁弁である。この減圧弁７は、コモンレール１から燃料タンク５へ燃料を還流させるための燃料還流路１３の開度を調整するバルブ（図示せず）、このバルブを閉弁方向または開弁方向に駆動するソレノイドコイル（図示せず）、およびバルブを開弁方向または閉弁方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）を有している。そして、減圧弁７は、減圧弁駆動回路を介してソレノイドコイルに印加される減圧弁駆動電流値の大きさに比例して、コモンレール１内から燃料還流路１３、１５、１６を経て燃料タンク５に還流される燃料の還流量（減圧弁流量）を調整して、コモンレール圧力を変更する。
【００１７】
各気筒のインジェクタ２は、コモンレール１より分岐する複数の高圧配管１２の下流端に接続されて、エンジンの各気筒内への燃料噴射を行なう燃料噴射ノズル、この燃料噴射ノズル内に収容されたノズルニードルを開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータ、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプリング等のニードル付勢手段等から構成された電磁式燃料噴射弁である。これらのインジェクタ２からエンジンの各気筒への燃料噴射は、ノズルニードルに連結したコマンドピストンの背圧制御室内の圧力を制御する電磁式アクチュエータとしての電磁弁４への通電および通電停止により電子制御される。つまり、各気筒のインジェクタ２の電磁弁４が開弁している間、コモンレール１内に蓄圧された高圧燃料がエンジンの各気筒に噴射供給される。
【００１８】
サプライポンプ３は、燃料タンク５からフィルタ９を介して吸入される低圧燃料を高圧に加圧してコモンレール１へ圧送し、例えば加速時またはエンジン始動時に速やかにコモンレール１内の燃料圧力、所謂コモンレール圧力を低圧から高圧へ昇圧させる昇圧性能に優れる吸入調量型の高圧供給ポンプである。このサプライポンプ３は、エンジンのクランクシャフトの回転に伴ってポンプ駆動軸が回転することで、燃料タンク５から低圧燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ（低圧供給ポンプ：図示せず）と、ポンプ駆動軸により回転駆動されるカム（図示せず）と、このカムに駆動されて上死点と下死点との間を往復運動する２個のプランジャ＃１、＃２と、これらのプランジャ＃１、＃２がシリンダ内を往復摺動することにより吸入された燃料を加圧する２個の加圧室（プランジャ室：図示せず）と、これらの加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する２個の吐出弁（図示せず）とを有している。
【００１９】
そして、サプライポンプ３は、図２に示したように、プランジャ＃１、＃２が上死点（ＴＤＣ）位置から下死点位置を過ぎるまでの期間が加圧室内に低圧燃料を吸入する吸入期間とされ、その後に、吐出弁が開弁している間、つまりプランジャ＃１、＃２が上死点（ＴＤＣ）位置に戻るまでの期間が加圧室内で加圧された高圧燃料を圧送する圧送期間とされている。また、サプライポンプ３には、内部の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設けられており、サプライポンプ３からのリーク燃料は、燃料還流路１４から燃料還流路１６を経て燃料タンク５にリターンされる。
【００２０】
このサプライポンプ３内に形成される燃料流路、フィードポンプから加圧室に至る燃料供給路（図示せず）には、その燃料供給路の開口度合（弁のリフト量または弁の開口面積）を調整することで、サプライポンプ３からコモンレール２への燃料の吐出量（ポンプ吐出量、ポンプ圧送量）を変更するソレノイドコイルアクチュエータとしての吸入調量弁（以下ＳＣＶと言う）６が取り付けられている。ＳＣＶ６は、ポンプ駆動回路を介してＥＣＵ１０から印加されるＳＣＶ駆動電流値によって電子制御されることにより、サプライポンプ３の加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整する。このＳＣＶ６は、フィードポンプから加圧室内へ燃料を送るための燃料供給路の開度を調整するバルブ（図示せず）、バルブを閉弁方向に駆動するソレノイドコイル（図示せず）、およびバルブを開弁方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）を有している。
【００２１】
ＳＣＶ６は、ポンプ駆動回路を介してソレノイドコイルに印加されるＳＣＶ駆動電流値の大きさに比例して、サプライポンプ３の加圧室から、コモンレール１へ吐出される高圧燃料の圧送量（ポンプ吐出量）を調整して、コモンレール１内の燃料圧力、つまり各インジェクタ２からエンジンの各気筒内へ噴射供給する燃料噴射圧力に相当するコモンレール圧力を変更する。
【００２２】
ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行なうＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）、ポンプ駆動回路、減圧弁駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。そして、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００２３】
そして、ＥＣＵ１０は、図１に示したように、燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）２５からの電圧信号や、その他の各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ１０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。また、ＥＣＵ１０は、エンジンをクランキングさせた後にエンジンキーをＩＧ位置に戻して、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）すると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、例えばインジェクタ２やサプライポンプ３等の各制御部品のアクチュエータを電子制御するように構成されている。
【００２４】
ここで、マイクロコンピュータには、エンジンの運転状態または運転条件を検出する運転条件検出手段としての、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出するためのクランク角度センサ２１、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を検出するためのアクセル開度センサ（エンジン負荷検出手段）２２、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）を検出するための冷却水温センサ２３およびサプライポンプ３内に吸入されるポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）を検出するための燃料温度センサ２４等が接続されている。
【００２５】
上記のセンサのうちクランク角度センサ２１は、エンジンのクランクシャフト、あるいはサプライポンプ３のポンプ駆動軸に取り付けられたＮＥタイミングロータ（図示せず）の外周に対向するように設けられている。そのＮＥタイミングロータの外周面には、所定角度毎に凸状歯が複数個配置されている。なお、本実施例では、図２に示したように、エンジンの各気筒にそれぞれを対応させるように、基準とする各気筒の基準位置（上死点位置：気筒＃１のＴＤＣ位置、気筒＃３のＴＤＣ位置、気筒＃４のＴＤＣ位置、気筒＃２のＴＤＣ位置）を判別するための４個の凸状歯が所定角度（１８０°ＣＡ）毎に設けられている。また、サプライポンプ３の吸入開始時期（上死点位置：プランジャ＃１のＴＤＣ位置、プランジャ＃２のＴＤＣ位置）を判別するための２個の凸状歯が所定角度（３６０°ＣＡ）毎に設けられている。
【００２６】
そして、クランク角度センサ２１は、電磁ピックアップよりなり、ＮＥタイミングロータの各凸状歯がクランク角度センサ２１に対して接近離反することにより、電磁誘導によってパルス状の回転位置信号（ＮＥ信号パルス）、特にサプライポンプ３の回転速度（ポンプ回転速度）と同期したＮＥ信号パルスが出力される。なお、ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ２１より出力されたＮＥ信号パルスの間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（ＮＥ）を検出する回転速度検出手段として働く。
【００２７】
そして、ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ２１等の回転速度検出手段によって検出されたエンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度センサ２２によって検出されたアクセル開度（ＡＣＣＰ）とに応じて設定される指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する噴射量決定手段と、エンジン回転速度（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とから指令噴射時期（ＴＦＩＮ）を算出する噴射時期決定手段と、指令噴射量（ＱＦＩＮ）と燃料圧力センサ２５によって検出されるコモンレール圧力（ＮＰＣ）とから指令噴射パルス時間（ＴＱ）を算出する噴射期間決定手段と、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）を介して各気筒のインジェクタ２の電磁弁４にパルス状のインジェクタ駆動電流を印加するインジェクタ駆動手段とから構成されている。
【００２８】
そして、ＥＣＵ１０は、エンジンの運転条件または運転状態に応じた最適な燃料噴射圧力を演算し、ポンプ駆動回路を介してＳＣＶ６のソレノイドコイルを駆動する圧送量制御手段を有している。これは、指令噴射量（ＱＦＩＮ）とエンジン回転速度（ＮＥ）とによって目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を算出し、この目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を達成するために、ＳＣＶ６のソレノイドコイルに印加するＳＣＶ駆動電流値を調整して、サプライポンプ３よりコモンレール１内へ吐出される燃料の吐出量（ポンプ吐出量）またはコモンレール１から燃料タンク５へ還流させる減圧弁流量（燃料還流量）を制御するように構成されている。
【００２９】
さらに、より好ましくは、燃料噴射量の制御精度を向上させる目的で、燃料圧力センサ２５によって検出されるコモンレール１内のコモンレール圧力（ＮＰＣ）が目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と略一致するように、ＰＩＤ制御によって、ＳＣＶ６のソレノイドコイルに印加するＳＣＶ駆動電流値をフィードバック制御することが望ましい。なお、ＳＣＶ駆動電流値の制御は、デューティ（ＤＵＴＹ）制御により行なうことが望ましい。すなわち、コモンレール圧力（ＮＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）との偏差（ΔＰ）に応じて単位時間当たりの制御パルス信号（パルス状のポンプ駆動信号）のオン／オフの割合（通電時間割合・デューティ比）を調整して、ＳＣＶ６のリフト量およびＳＣＶ６の開口面積を変化させるデューティ制御を用いることで、高精度なデジタル制御が可能になる。
【００３０】
［実施例の制御方法］
次に、本実施例のＳＣＶ６のソレノイドコイルに印加するＳＣＶ駆動電流値の制御方法を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。ここで、ＳＣＶ駆動電流値を、公知のＰＩＤ（比例積分微分）制御を用いて算出する方法を、図３および図４（ａ）の制御ロジックに示す。
【００３１】
ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ２１等の回転速度検出手段によって検出されるエンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度センサ２２によって検出されるアクセル開度（ＡＣＣＰ）とによって設定された基本噴射量（Ｑ）に、冷却水温センサ２３によって検出されるエンジン冷却水温（ＴＨＷ）や燃料温度センサ２４によって検出される燃料温度（ＴＨＦ）等の噴射量補正量を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する（噴射量決定手段）。また、ＥＣＵ１０は、指令噴射量（ＱＦＩＮ）とエンジン回転速度（ＮＥ）とによって目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を算出する（燃料圧力決定手段）。
【００３２】
ここで、ＳＣＶ６のソレノイドコイルに印加するＳＣＶ駆動電流値を、公知のＰＩＤ（比例積分微分）制御を用いて算出する方法を説明する。
ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ２１等の回転速度検出手段によって検出されるエンジン回転速度（ＮＥ）と燃料圧力センサ２５によって検出されるコモンレール圧力（ＮＰＣ）とインジェクタリーク量の基準値との関係を予め実験等により求めて作成した特性マップまたは演算式を用いてインジェクタリーク量の基準値を算出する。次に、インジェクタリーク量の基準値に、燃料温度センサ２４によって検出される燃料温度（ＴＨＦ）を考慮した燃料温度補正係数を乗算してインジェクタリーク量（ＱＬＥＡＫ）を算出する（インジェクタリーク量演算手段）。
【００３３】
次に、指令噴射量（ＱＦＩＮ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）とインジェクタリーク量（ＱＬＥＡＫ）と要求吐出量（ＱＰＭＰ）との関係を予め実験等により求めて作成した特性マップまたは演算式を用いて要求吐出量（ＱＰＭＰ）を算出する（要求吐出量決定手段）。次に、要求吐出量（ＱＰＭＰ）とコモンレール圧力（ＮＰＣ）とＳＣＶ駆動電流値（ＩＰＭＰ）との関係を予め実験等により測定して作成したＳＣＶ駆動電流値算出マップまたは演算式に基づいて、ＳＣＶ駆動電流値（ＩＰＭＰ）を算出する（駆動電流値決定手段）。
【００３４】
また、ＥＣＵ１０は、コモンレール圧力（ＮＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）との偏差（＝ΔＰ）とフィードバックゲイン（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄ）との関係を予め実験等により測定して作成したフィードバックゲインマップに基づいて、フィードバックゲイン（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄ）を算出する。そして、下記の数１の演算式に基づいてフィードバック補正量（ＩＦＢ）を算出する（補正量決定手段）。
【数１】

但し、ΔＰは目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）とコモンレール圧力（ＮＰＣ）との偏差である。
【００３５】
そして、ＥＣＵ１０は、下記の数２の演算式に基づいて、ＳＣＶ駆動電流値（ＩＰＭＰ）とフィードバック補正量（ＩＦＢ）とを加算して、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対して必要な最終的なＳＣＶ駆動電流値（ＩＰＭＰ）を算出する。
【数２】

【００３６】
そして、ＥＣＵ１０は、図２に示したように、クランク角度センサ２１より出力されるポンプ回転速度と同期したＮＥ信号パルスを読み込んで、ポンプ回転速度（ＮＰ）を算出し、更にサプライポンプ３のプランジャ＃１のＴＤＣ位置判別信号およびプランジャ＃２のＴＤＣ位置判別信号を入力し、ポンプ回転速度（ＮＰ）と２つのＴＤＣ位置判別信号とからサプライポンプ３のポンプ吸入周期を算出する（吸入周期演算手段）。なお、図２のサプライポンプ３のプランジャ＃１位置およびプランジャ＃２位置の推移は、サプライポンプ３のカムプロフィールまたはカム位相であっても同様な波形を形成する。
【００３７】
次に、サプライポンプ３のポンプ吸入周期に応じてＳＣＶ６の駆動電流周期を算出する（駆動電流周期決定手段）。ここで、ポンプ吸入周期に応じた駆動電流周期の算出例を図５に示す。この算出例では、基本ベースとなる駆動電流周期を第１駆動電流周期（τａ）とし、ポンプ吸入周期がτａの整数倍近傍に当たる領域においては、駆動電流周期をτａよりも長い第２駆動電流周期（τｂ）に変化させて、ポンプ吸入周期が駆動電流周期の整数倍近傍にならないように、ＳＣＶ６の駆動電流周期を設定する。なお、本実施例の算出例では、エンジン回転速度変動を要因とするポンプ回転速度変動によるポンプ吸入周期のばらつきを考慮して、駆動電流周期をτａとτｂとに切り替えるポンプ吸入周期に対してヒステリシス（τＨＩＳ）を持たせるようにしている。
【００３８】
そして、ＥＣＵ１０は、その駆動電流周期と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対して必要な最終的なＳＣＶ駆動電流値（ＩＰＭＰ）とからＳＣＶ駆動電流のＤＵＴＹ比を算出する（ＤＵＴＹ比決定手段）。このＤＵＴＹ比の算出方法は、ＥＣＵ１０内にてＳＣＶ駆動電流値（ＩＰＭＰ）とＤＵＴＹ値との関係を予め実験等により測定して作成した駆動電流値／ＤＵＴＹ値変換マップまたは演算式に基づいて、図４（ｂ）に示したように、ＳＣＶ駆動電流周期に対するＤＵＴＹ値を算出する。
【００３９】
そして、ＥＣＵ１０は、ＳＣＶ駆動電流周期に対するＤＵＴＹ値を所定の変換係数を用いて制御パルス信号（パルス状のポンプ駆動信号）に変換する。そして、ＥＣＵ１０は、パルス状のポンプ駆動信号を、ＳＣＶ駆動回路を介してＳＣＶ６のソレノイドコイルに印加する。これにより、ＳＣＶ駆動電流値に対応してＳＣＶ６のバルブのリフト量およびＳＣＶ６の開口面積が調整され、サプライポンプ３の加圧室から高圧配管１１を経てコモンレール１へ加圧圧送される高圧燃料の圧送量が制御され、コモンレール１内の実燃料圧力（コモンレール圧力：ＮＰＣ）が目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と略一致するようにフィードバック制御される。
【００４０】
［実施例の効果］
以上のように、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、サプライポンプ３のポンプ吸入周期がＳＣＶ６の駆動電流周期の整数倍近傍に当たる領域の場合、ポンプ吸入周期が駆動電流周期の整数倍近傍にならないように駆動電流周期をベースのτａよりτｂに変更して長くしている。これにより、ポンプ吸入周期がＳＣＶ６の駆動電流周期の整数倍近傍の値とならないようになるので、ポンプ吸入周期がＳＣＶ６の駆動電流周期の整数倍近傍の値となった時の定常的な実燃料圧力のうねりが生じることはなく、コモンレール１内の実燃料圧力（コモンレール圧力：ＮＰＣ）の圧力制御性および圧力安定性を向上することができる。
【００４１】
したがって、エンジン回転速度（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とに応じて設定される指令噴射時期（ＴＦＩＮ）から、指令噴射量（ＱＦＩＮ）とコモンレール圧力（ＮＰＣ）とに応じて設定される指令噴射パルス時間（ＴＱ）が終了するまで、インジェクタ２の電磁弁４にパルス状のインジェクタ駆動電流を印加することにより、指令噴射量（ＱＦＩＮ）に対応した燃料噴射量の燃料がエンジンの各気筒内に噴射供給されるようになるので、燃料噴射量の制御性も向上することができる。
【００４２】
［変形例］
本実施例では、本発明の内燃機関用燃料噴射装置の一例として、コモンレール式燃料噴射システムに適用した例を説明したが、コモンレール等の蓄圧容器を持たず、燃料供給ポンプから高圧配管を経て直接インジェクタに高圧燃料を供給するタイプの内燃機関用燃料噴射装置に適用しても良い。
【００４３】
本実施例では、本発明を、ＰＩＤ制御によってＳＣＶ駆動電流値（＝ポンプ圧送量またはポンプ吐出量または弁のリフト量または弁の開口面積）をフィードバック制御する方法に適用したが、本発明を、ＰＩ制御またはＰＤ制御によってＳＣＶ駆動電流値（＝ポンプ圧送量またはポンプ吐出量または弁のリフト量または弁の開口面積）をフィードバック制御する方法に適用しても良い。
【００４４】
本実施例では、燃料圧力センサ２５をコモンレール１に直接取り付けて、コモンレール１内に蓄圧される実燃料圧力（コモンレール圧力：ＮＰＣ）を検出するようにしているが、燃料圧力検出手段をサプライポンプ３のプランジャ室（加圧室）からインジェクタ２内の燃料通路までの間の燃料配管等に取り付けて、サプライポンプ３の加圧室より吐出された燃料圧力を検出するようにしても良い。
【００４５】
本実施例では、フィードポンプから加圧室に至る燃料供給路の開口度合（弁のリフト量または弁の開口面積）を調整して、フィードポンプから加圧室内に吸入される燃料の吸入量を駆動電流値に応じて変更することで、サプライポンプ３よりコモンレール１内に圧送される燃料の圧送量を制御する吸入調量弁（ＳＣＶ）６を設けたが、このＳＣＶ６は、その電磁コイル（ソレノイドコイル）への通電停止時に全開、つまり弁の開口面積が最大、リフト量が最小となるノーマリオープンタイプ（常開型）の電磁弁を用いても、あるいはソレノイドコイルへの通電停止時に全閉、つまり弁の開口面積が最小、リフト量が最小となるノーマリクローズタイプ（常閉型）の電磁弁を用いても良い。また、吸入調量弁として電動モータ駆動式の吸入調量弁を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】コモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した概略図である（実施例）。
【図２】ＮＥ信号パルス、サプライポンプのプランジャ＃１位置、サプライポンプのプランジャ＃２位置の推移を示したタイミングチャートである（実施例）。
【図３】ＥＣＵの制御ロジックを示した図である（実施例）。
【図４】（ａ）はＥＣＵの制御ロジックを示した図で、（ｂ）はＳＣＶ駆動電流波形を示した図である（実施例）。
【図５】ポンプ吸入周期に対する駆動電流周期の算出例を示した図である（実施例）。
【図６】コモンレール内の実燃料圧力（コモンレール圧力）のうねりが発生する原理を示した説明図である（従来の技術）。
【符号の説明】
１　コモンレール（蓄圧容器）
２　インジェクタ（電磁式燃料噴射弁）
３　サプライポンプ（燃料供給ポンプ）
６　ＳＣＶ（吸入調量弁）
１０　ＥＣＵ（圧送量制御手段）
２５　燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine provided with a suction metering-type fuel supply pump that pressurizes fuel sucked into a pressurized chamber via a suction metering valve to increase the pressure and feed it to a pressure accumulator. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a pressure accumulating fuel injection system known as a fuel injection system for a diesel engine, high pressure fuel is accumulated in a common rail as a pressure accumulating vessel, and each of the fuel is injected at a predetermined timing from a plurality of electromagnetic fuel injection valves branched from the common rail. It is configured to inject fuel into the cylinder. Since it is necessary to constantly accumulate the fuel pressure corresponding to the fuel injection pressure to the common rail, high-pressure fuel is pumped from a suction metering type fuel supply pump (supply pump) via a fuel pipe, and the pumping amount (pump By controlling the discharge amount, feedback control is performed so that the fuel pressure in the common rail substantially matches the target fuel pressure. This is performed by feedback-controlling the SCV drive current value applied to the electromagnetic coil of the suction metering valve (SCV) incorporated in the suction metering type supply pump.
[0003]
Here, a method of calculating the SCV driving current value applied to the SCV electromagnetic coil by using the known PID (proportional-integral-derivative) control will be briefly described. First, a required discharge amount is calculated from a command injection amount, an injector leak amount, and a target fuel pressure (PFIN). Further, the SCV drive current value (IPMP) is calculated using an SCV drive current value calculation map created by measuring the relationship between the required discharge amount, the actual fuel pressure in the common rail, and the SCV drive current value through experiments or the like in advance. .
[0004]
Then, a feedback correction amount is calculated based on a deviation (ΔP) between the actual fuel pressure in the common rail and the target fuel pressure (PFIN), and then the SCV drive current value and the feedback correction amount are added, and finally, Calculate the appropriate drive current value. Then, the final drive current value is converted into a pulse-like pump drive signal using a predetermined conversion coefficient, and is applied to the SCV electromagnetic coil. As a result, the lift amount of the SCV is changed according to the SCV drive current value, and the opening area of the SCV changes, so that the pump discharge amount pumped from the supply pump to the common rail is changed according to the SCV drive current value. Therefore, feedback control is performed so that the actual fuel pressure in the common rail substantially matches the target fuel pressure (PFIN).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional pressure-accumulating fuel injection system, when the pump suction cycle (or pump suction start timing) of the supply pump becomes a value near an integral multiple of the SCV drive current cycle, the actual fuel pressure in the common rail is steadily increased. Swelling occurs. Here, in FIG. 6, a swell occurs in the actual fuel pressure in the common rail by using a normally open solenoid valve in which the valve lift is small and the opening area of the valve is maximized when power is stopped as SCV. The principle is shown.
[0006]
The lift amount of the SCV oscillates in synchronization with the drive current cycle. When the difference between the drive current cycle and the pump suction cycle is slight, the suction start timing coincides with the SCV lift amount being small (the SCV opening area is large) and the common rail pressure becomes large. The timing at which the start timing coincides with the lift amount of the SCV is large (the opening area of the SCV is small) and the actual fuel pressure in the common rail (common rail pressure) is reduced is repeated in a relatively long cycle. As a result, a phenomenon occurs in which the actual fuel pressure (common rail pressure) in the common rail swells in a relatively long cycle. Here, since the pump suction cycle is inversely proportional to the pump rotation speed, the pressure stability is deteriorated in a specific pump rotation speed region.
[0007]
[Object of the invention]
An object of the present invention is to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that can improve pressure controllability and pressure stability of actual fuel pressure by changing a drive current cycle according to a pump suction cycle or a pump rotation speed. Is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the pump rotation speed or the pump suction cycle is calculated according to the operating state of the internal combustion engine, and the drive current cycle is further set according to the pump rotation speed or the pump suction cycle. Then, a drive current value to be applied to the suction metering valve is calculated from a current value required for a target fuel pressure set according to an operation state or an operation condition of the internal combustion engine and the above-described drive current cycle. By adjusting the drive current value applied to the suction metering valve in this manner, the lift amount of the suction metering valve changes, so that the opening area of the suction metering valve is changed to the optimum opening area. Thus, the pumping amount of the fuel discharged from the fuel supply pump is controlled to be the optimum pumping amount.
[0009]
At this time, the drive current cycle is set to the optimum drive current cycle according to the pump rotation speed or the pump suction cycle, so that the pump suction cycle of the fuel supply pump is close to an integral multiple of the drive current cycle of the suction metering valve. Value, the steady-state actual fuel pressure swell does not occur when the pump suction cycle becomes a value near an integral multiple of the drive current cycle of the suction metering valve. Pressure controllability and pressure stability of pressure can be improved.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, when the pump suction cycle of the fuel supply pump is in a region near an integral multiple of the drive current cycle of the suction metering valve, the pump suction cycle does not become close to an integral multiple of the drive current cycle. In this case, the drive current cycle is changed by lengthening or shortening. This makes it possible to prevent the pump suction cycle from being a value near an integral multiple of the drive current cycle of the suction metering valve. The swell of the steady actual fuel pressure does not occur at the time of the occurrence, and the pressure controllability and the pressure stability of the actual fuel pressure can be improved.
[0011]
According to the third aspect of the present invention, the drive current value is converted into a pulse-like pump drive signal using a predetermined conversion coefficient, and the pulse-like pump drive signal is applied to the suction metering valve to adjust the suction current. By changing the lift amount of the metering valve, the opening area of the suction metering valve is changed to the optimum opening area. It is desirable that the drive current value be controlled by duty control. That is, the on / off ratio of the pump drive signal per unit time (conduction time ratio / duty ratio) is adjusted according to the deviation between the actual fuel pressure and the target fuel pressure, and the lift amount and suction of the suction metering valve are adjusted. By using the duty control that changes the opening area of the metering valve, highly accurate digital control can be performed.
[0012]
According to the fourth aspect of the present invention, a feedback correction amount required for a required current value is calculated from a difference between the actual fuel pressure in the accumulator and the target fuel pressure. On the other hand, the necessary current value and the feedback correction amount are added to calculate a final drive current value, and the final drive current value is applied to the suction metering valve. As a result, the lift amount of the suction metering valve and the opening area of the suction metering valve change, so that the pump discharge amount pumped from the fuel supply pump to the accumulator is changed according to the final drive current value. Therefore, feedback control is performed so that the actual fuel pressure in the accumulator substantially matches the target fuel pressure.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Configuration of Example]
Embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration of a common rail type fuel injection system.
[0014]
The common rail fuel injection system according to the present embodiment is a high-pressure fuel corresponding to a fuel injection pressure supplied to each cylinder of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) such as a four-cylinder diesel engine mounted on a vehicle such as an automobile. Rail 1 as an accumulator for accumulating pressure, and a plurality (four in this example) of electromagnetic fuel injection valves (injectors) connected to the common rail 1 for injecting fuel into each cylinder of the engine 2, a fuel supply pump (supply pump) 3 driven by an engine, and an electronic control unit (hereinafter referred to as an ECU) 10 as a control unit for electronically controlling the plurality of injectors 2 and the supply pump 3. I have. In FIG. 1, only the injector 2 corresponding to one cylinder of a four-cylinder engine is shown, and illustration of other cylinders is omitted.
[0015]
It is necessary to continuously accumulate a high pressure corresponding to the fuel injection pressure in the common rail 1. Therefore, the high-pressure fuel accumulated in the common rail 1 is supplied from the supply pump 3 through the high-pressure pipe 11. . The common rail 1 has a normally-closed decompression capable of adjusting an opening degree of a fuel discharge path (fuel return path) 13 to fuel discharge paths (fuel return paths) 15 and 16 communicating with the fuel tank 5. Valve 7 is installed. In addition, instead of the pressure reducing valve 7, a pressure for releasing the fuel pressure in the common rail 1 is provided between the common rail 1 and the fuel recirculation path 13 so that the fuel pressure in the common rail 1 does not exceed the limit set pressure. A limiter may be attached.
[0016]
The pressure reducing valve 7 is electronically controlled by a pressure reducing valve driving current value applied from the ECU 10 via a pressure reducing valve driving circuit, so that the fuel pressure in the common rail 1, that is, the so-called common rail pressure, is promptly reduced during deceleration or engine stop. This is an electromagnetic valve with excellent pressure-reducing performance for reducing pressure from high pressure to low pressure. The pressure reducing valve 7 is a valve (not shown) for adjusting the opening degree of a fuel recirculation passage 13 for recirculating fuel from the common rail 1 to the fuel tank 5, and a solenoid for driving the valve in a valve closing direction or a valve opening direction. It has a coil (not shown) and valve urging means (not shown) such as a spring for urging the valve in the valve opening direction or the valve closing direction. The pressure reducing valve 7 is connected to the fuel tank 5 via the

fuel return passages

13, 15, 16 from within the common rail 1 in proportion to the magnitude of the pressure reducing valve drive current applied to the solenoid coil via the pressure reducing valve drive circuit. The common rail pressure is changed by adjusting the recirculation amount (reducing valve flow rate) of the fuel recirculated to the fuel cell.
[0017]
An injector 2 of each cylinder is connected to a downstream end of a plurality of high-pressure pipes 12 branched from the common rail 1 to inject fuel into each cylinder of the engine, and a nozzle accommodated in the fuel injection nozzle. The electromagnetic fuel injection valve includes an electromagnetic actuator that drives the needle in the valve opening direction, and needle urging means such as a spring that urges the nozzle needle in the valve closing direction. Fuel injection from these injectors 2 to each cylinder of the engine is electronically controlled by energizing and stopping energizing an electromagnetic valve 4 as an electromagnetic actuator that controls the pressure in a back pressure control chamber of a command piston connected to a nozzle needle. You. That is, while the solenoid valve 4 of the injector 2 of each cylinder is open, the high-pressure fuel stored in the common rail 1 is injected and supplied to each cylinder of the engine.
[0018]
The supply pump 3 pressurizes the low-pressure fuel sucked from the fuel tank 5 through the filter 9 to a high pressure and feeds it to the common rail 1. For example, the fuel pressure in the common rail 1, that is, the so-called common rail pressure at the time of acceleration or engine start-up. This is a suction metering-type high-pressure supply pump that excels in boosting performance of boosting pressure from low pressure to high pressure. The supply pump 3 includes a well-known feed pump (low-pressure supply pump: not shown) that pumps low-pressure fuel from the fuel tank 5 by rotating a pump drive shaft with rotation of an engine crankshaft, and a pump drive shaft. (Not shown), two plungers # 1 and # 2 driven by the cam to reciprocate between top dead center and bottom dead center, and these plungers # 1 and # 2 Two pressurizing chambers (plunger chambers: not shown) for pressurizing the fuel sucked by # 2 sliding back and forth in the cylinder, and when the fuel pressure in these pressurizing chambers rises above a predetermined value And two discharge valves (not shown) that open.
[0019]
Then, as shown in FIG. 2, the supply pump 3 sucks low-pressure fuel into the pressurized chamber during a period from when the plungers # 1 and # 2 pass through the bottom dead center position from the top dead center (TDC) position. After that, while the discharge valve is open, that is, until the plungers # 1 and # 2 return to the top dead center (TDC) position, the high-pressure fuel pressurized in the pressurizing chamber is pumped. The pumping period. The supply pump 3 is provided with a leak port so that the internal fuel temperature does not become high. The leak fuel from the supply pump 3 is supplied from the fuel recirculation path 14 through the fuel recirculation path 16 to the fuel tank 5. Is returned to
[0020]
In a fuel flow path formed in the supply pump 3 and a fuel supply path (not shown) from the feed pump to the pressurizing chamber, the degree of opening of the fuel supply path (valve lift amount or valve opening area) is provided. Is adjusted, a suction metering valve (hereinafter referred to as SCV) 6 as a solenoid coil actuator for changing the amount of fuel discharged from the supply pump 3 to the common rail 2 (pump discharge amount, pump pumping amount) is attached. I have. The SCV 6 is electronically controlled by an SCV drive current value applied from the ECU 10 via a pump drive circuit, thereby adjusting the amount of fuel sucked into the pressurized chamber of the supply pump 3. The SCV 6 includes a valve (not shown) for adjusting an opening degree of a fuel supply passage for sending fuel from a feed pump to a pressurizing chamber, a solenoid coil (not shown) for driving the valve in a valve closing direction, and a valve. There is provided a valve urging means (not shown) such as a spring for urging the valve in the valve opening direction.
[0021]
The SCV 6 is a pumping amount of high-pressure fuel discharged from the pressurizing chamber of the supply pump 3 to the common rail 1 (pump discharge) in proportion to the magnitude of the SCV driving current applied to the solenoid coil via the pump driving circuit. The fuel pressure in the common rail 1, that is, the common rail pressure corresponding to the fuel injection pressure supplied from each injector 2 to each cylinder of the engine is changed.
[0022]
The ECU 10 includes a CPU for performing control processing and arithmetic processing, a storage device for storing various programs and data (memory such as ROM and RAM), an input circuit, an output circuit, a power supply circuit, an injector drive circuit (EDU), and a pump drive circuit. A microcomputer having a well-known structure including functions of a pressure reducing valve driving circuit and the like is provided. The sensor signals from the various sensors are A / D converted by an A / D converter and then input to a microcomputer.
[0023]
Then, as shown in FIG. 1, the ECU 10 performs A / D conversion of the voltage signal from the fuel pressure sensor (fuel pressure detecting means) 25 and the sensor signal from other various sensors by the A / D converter. After that, the data is inputted to a microcomputer built in the ECU 10. After the engine is cranked, the ECU 10 returns the engine key to the IG position, and when an ignition switch (not shown) is turned on (ON), for example, based on a control program stored in the memory, for example, the injector 2 or the supply pump. It is configured to electronically control the actuator of each control component such as 3.
[0024]
Here, the microcomputer includes a crank angle sensor 21 for detecting a rotation angle of a crankshaft of the engine, and an accelerator opening (ACCP) as an operating condition detecting means for detecting an operating state or an operating condition of the engine. Opening sensor (engine load detecting means) 22, a cooling water temperature sensor 23 for detecting an engine cooling water temperature (THW), and a fuel temperature (THF) on the pump suction side sucked into the supply pump 3. A fuel temperature sensor 24 and the like are connected.
[0025]
Among the above sensors, the crank angle sensor 21 is provided so as to face the outer circumference of an NE timing rotor (not shown) attached to the crankshaft of the engine or the pump drive shaft of the supply pump 3. On the outer peripheral surface of the NE timing rotor, a plurality of convex teeth are arranged at predetermined angles. In this embodiment, as shown in FIG. 2, a reference position of each cylinder as a reference (top dead center position: TDC position of cylinder # 1, cylinder # 1) so as to correspond to each cylinder of the engine. The three convex teeth for discriminating the TDC position of No. 3, the TDC position of cylinder # 4, and the TDC position of cylinder # 2 are provided at predetermined angles (180 ° CA). Further, two convex teeth for determining the suction start timing of the supply pump 3 (top dead center position: the TDC position of the plunger # 1, the TDC position of the plunger # 2) are provided at every predetermined angle (360 ° CA). Is provided.
[0026]
The crank angle sensor 21 is formed of an electromagnetic pickup, and when each of the convex teeth of the NE timing rotor approaches and separates from the crank angle sensor 21, a pulse-shaped rotation position signal (NE signal pulse) is generated by electromagnetic induction. In particular, an NE signal pulse synchronized with the rotation speed of the supply pump 3 (pump rotation speed) is output. The ECU 10 functions as a rotation speed detection unit that detects the engine rotation speed (NE) by measuring the interval time between NE signal pulses output from the crank angle sensor 21.
[0027]
Then, the ECU 10 instructs the command injection set according to the engine rotation speed (NE) detected by the rotation speed detecting means such as the crank angle sensor 21 and the accelerator opening (ACCP) detected by the accelerator opening sensor 22. Injection quantity determining means for calculating the quantity (QFIN), injection timing determining means for calculating the command injection timing (TFIN) from the engine speed (NE) and the command injection quantity (QFIN), and the command injection quantity (QFIN). Injection period determining means for calculating a command injection pulse time (TQ) from the common rail pressure (NPC) detected by the fuel pressure sensor 25, and the solenoid valve 4 of the injector 2 of each cylinder via an injector drive circuit (EDU). Injector driving means for applying a pulsed injector driving current.
[0028]
The ECU 10 has a pumping amount control unit that calculates an optimum fuel injection pressure according to the operating condition or operating state of the engine, and drives the solenoid coil of the SCV 6 via a pump drive circuit. That is, the target fuel pressure (PFIN) is calculated from the command injection amount (QFIN) and the engine speed (NE), and the SCV drive applied to the solenoid coil of the SCV 6 to achieve the target fuel pressure (PFIN). The current value is adjusted to control the amount of fuel discharged from the supply pump 3 into the common rail 1 (pump discharge amount) or the flow rate of the pressure reducing valve for returning the fuel from the common rail 1 to the fuel tank 5 (fuel recirculation amount). It is configured.
[0029]
More preferably, in order to improve the control accuracy of the fuel injection amount, the PID is set so that the common rail pressure (NPC) in the common rail 1 detected by the fuel pressure sensor 25 substantially matches the target fuel pressure (PFIN). It is desirable that the SCV drive current value applied to the solenoid coil of the SCV 6 is feedback-controlled by the control. It is desirable that the control of the SCV drive current value is performed by duty (DUTY) control. That is, the ON / OFF ratio of the control pulse signal (pulse pump drive signal) per unit time (the energizing time ratio / duty) according to the deviation (ΔP) between the common rail pressure (NPC) and the target fuel pressure (PFIN) Ratio) and using the duty control to change the lift amount of the SCV 6 and the opening area of the SCV 6, high-precision digital control becomes possible.
[0030]
[Control method of embodiment]
Next, a method of controlling the SCV drive current value applied to the solenoid coil of the SCV 6 according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS. Here, a method of calculating the SCV drive current value using the well-known PID (proportional-integral-derivative) control is shown in the control logic of FIG. 3 and FIG.
[0031]
The ECU 10 sets a basic injection amount (Q) set by an engine rotation speed (NE) detected by a rotation speed detecting means such as a crank angle sensor 21 and an accelerator opening (ACCP) detected by an accelerator opening sensor 22. Then, the command injection amount (QFIN) is calculated by taking into account the injection amount correction amount such as the engine cooling water temperature (THW) detected by the cooling water temperature sensor 23 and the fuel temperature (THF) detected by the fuel temperature sensor 24 ( Injection amount determining means). Further, the ECU 10 calculates a target fuel pressure (PFIN) based on the command injection amount (QFIN) and the engine rotation speed (NE) (fuel pressure determining means).
[0032]
Here, a method of calculating the SCV driving current value applied to the solenoid coil of the SCV 6 using the well-known PID (proportional-integral-derivative) control will be described.
The ECU 10 preliminarily tests the relationship between the engine rotational speed (NE) detected by the rotational speed detecting means such as the crank angle sensor 21, the common rail pressure (NPC) detected by the fuel pressure sensor 25, and the reference value of the injector leak amount. The reference value of the injector leak amount is calculated using a characteristic map or an arithmetic expression created and obtained by the above method. Next, an injector leak amount (QLEAK) is calculated by multiplying a reference value of the injector leak amount by a fuel temperature correction coefficient in consideration of a fuel temperature (THF) detected by the fuel temperature sensor 24 (injector leak amount calculating means). ).
[0033]
Next, by using a characteristic map or a calculation formula created in advance by obtaining the relationship among the command injection amount (QFIN), the target fuel pressure (PFIN), the injector leak amount (QLEAK), and the required discharge amount (QPMP) through experiments or the like. A required discharge amount (QPMP) is calculated (required discharge amount determining means). Next, the SCV drive current value calculation map or SCV is created based on the relationship between the required discharge amount (QPMP), the common rail pressure (NPC), and the SCV drive current value (IPMP) measured in advance through experiments or the like. A drive current value (IPMP) is calculated (drive current value determination means).
[0034]
Further, the ECU 10 previously measures the relationship between the deviation (= ΔP) between the common rail pressure (NPC) and the target fuel pressure (PFIN) and the feedback gain (proportional gain Kp, integral gain Ki, differential gain Kd) through experiments or the like. The feedback gain (proportional gain Kp, integral gain Ki, and differential gain Kd) is calculated based on the feedback gain map created as described above. Then, a feedback correction amount (IFB) is calculated based on the following equation (1) (correction amount determination means).
(Equation 1)

Here, ΔP is a deviation between the target fuel pressure (PFIN) and the common rail pressure (NPC).
[0035]
Then, the ECU 10 adds the SCV drive current value (IPMP) and the feedback correction amount (IFB) based on the following equation 2 to obtain the final fuel pressure required for the target fuel pressure (PFIN). An SCV driving current value (IPMP) is calculated.
(Equation 2)

[0036]
Then, as shown in FIG. 2, the ECU 10 reads the NE signal pulse synchronized with the pump rotation speed output from the crank angle sensor 21, calculates the pump rotation speed (NP), and furthermore, the plunger of the supply pump 3. A TDC position discrimination signal of # 1 and a TDC position discrimination signal of plunger # 2 are inputted, and a pump suction cycle of the supply pump 3 is calculated from the pump rotation speed (NP) and the two TDC position discrimination signals (suction cycle calculation means) ). The transition of the plunger # 1 position and the plunger # 2 position of the supply pump 3 in FIG. 2 forms a similar waveform even if the cam profile or the cam phase of the supply pump 3 is used.
[0037]
Next, the drive current cycle of the SCV 6 is calculated according to the pump suction cycle of the supply pump 3 (drive current cycle determination means). Here, FIG. 5 shows an example of calculating the drive current cycle according to the pump suction cycle. In this calculation example, the drive current cycle serving as the basic base is set to the first drive current cycle (τa), and in a region where the pump suction cycle is close to an integral multiple of τa, the drive current cycle is set to the second drive current cycle longer than τa. (Τb), the drive current cycle of the SCV 6 is set so that the pump suction cycle is not close to an integral multiple of the drive current cycle. In the calculation example of this embodiment, the hysteresis is applied to the pump suction cycle in which the drive current cycle is switched between τa and τb in consideration of the variation in the pump suction cycle due to the pump speed fluctuation caused by the engine speed fluctuation. (ΤHIS).
[0038]
Then, the ECU 10 calculates a duty ratio of the SCV drive current from the drive current cycle and a final SCV drive current value (IPMP) required for the target fuel pressure (PFIN) (DUTY ratio determination means). The method of calculating the DUTY ratio is based on a drive current value / DUTY value conversion map or a calculation formula created by measuring the relationship between the SCV drive current value (IPMP) and the DUTY value in the ECU 10 in advance by experiments or the like. As shown in FIG. 4B, a DUTY value for the SCV drive current cycle is calculated.
[0039]
Then, the ECU 10 converts the DUTY value for the SCV drive current cycle into a control pulse signal (pulse-like pump drive signal) using a predetermined conversion coefficient. Then, the ECU 10 applies a pulse-like pump drive signal to the solenoid coil of the SCV 6 via the SCV drive circuit. As a result, the lift amount of the valve of the SCV 6 and the opening area of the SCV 6 are adjusted in accordance with the SCV drive current value, and the high-pressure fuel is pressurized and fed from the pressurizing chamber of the supply pump 3 to the common rail 1 via the high-pressure pipe 11. The pumping amount is controlled, and feedback control is performed so that the actual fuel pressure in the common rail 1 (common rail pressure: NPC) substantially matches the target fuel pressure (PFIN).
[0040]
[Effects of Embodiment]
As described above, in the common rail fuel injection system according to the present embodiment, when the pump suction cycle of the supply pump 3 is in a region near an integral multiple of the drive current cycle of the SCV 6, the pump suction cycle is close to the integral multiple of the drive current cycle. The drive current period is changed from τa at the base to τb to make it longer. As a result, the pump suction cycle does not become a value near an integral multiple of the drive current cycle of the SCV 6, so that the steady actual fuel when the pump suction cycle becomes a value near the integral multiple of the drive current cycle of the SCV 6. Pressure undulation does not occur, and the pressure controllability and pressure stability of the actual fuel pressure (common rail pressure: NPC) in the common rail 1 can be improved.
[0041]
Therefore, from the command injection timing (TFIN) set according to the engine rotation speed (NE) and the command injection amount (QFIN), the command set according to the command injection amount (QFIN) and the common rail pressure (NPC). By applying a pulsed injector drive current to the solenoid valve 4 of the injector 2 until the end of the injection pulse time (TQ), the fuel of the fuel injection amount corresponding to the command injection amount (QFIN) is injected into each cylinder of the engine. As a result, the controllability of the fuel injection amount can be improved.
[0042]
[Modification]
In the present embodiment, as an example of the fuel injection device for an internal combustion engine of the present invention, an example in which the invention is applied to a common rail type fuel injection system has been described. The present invention may be applied to a fuel injection device for an internal combustion engine that supplies high-pressure fuel to an injector.
[0043]
In this embodiment, the present invention is applied to a method of performing feedback control of the SCV drive current value (= pump pumping amount or pump discharge amount, valve lift amount, or valve opening area) by PID control. The present invention may be applied to a method of performing feedback control of the SCV drive current value (= pump pumping amount or pump discharge amount, valve lift amount, or valve opening area) by PI control or PD control.
[0044]
In this embodiment, the fuel pressure sensor 25 is directly attached to the common rail 1 to detect the actual fuel pressure (common rail pressure: NPC) stored in the common rail 1. May be attached to a fuel pipe or the like between the plunger chamber (pressurizing chamber) and the fuel passage in the injector 2 to detect the fuel pressure discharged from the pressurizing chamber of the supply pump 3.
[0045]
In the present embodiment, the degree of opening of the fuel supply passage from the feed pump to the pressurizing chamber (the lift amount of the valve or the opening area of the valve) is adjusted to reduce the amount of fuel sucked into the pressurizing chamber from the feed pump. An intake metering valve (SCV) 6 for controlling the amount of fuel pumped into the common rail 1 from the supply pump 3 by changing the drive current value is provided. The SCV 6 has an electromagnetic coil (SCV). Fully open when energization to the solenoid coil is stopped, that is, even when a normally open type (normally open type) solenoid valve with a maximum valve opening area and a minimum lift is used, or when energization to the solenoid coil is stopped. A normally closed type (normally closed type) solenoid valve that is closed, that is, the opening area of the valve is minimum and the lift amount is minimum may be used. Further, an electric motor-driven suction metering valve may be used as the suction metering valve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire configuration of a common rail fuel injection system (Example).
FIG. 2 is a timing chart showing transitions of an NE signal pulse, a position of a supply pump plunger # 1, and a position of a supply pump plunger # 2 (Example).
FIG. 3 is a diagram illustrating control logic of an ECU (embodiment);
4A is a diagram illustrating a control logic of an ECU, and FIG. 4B is a diagram illustrating an SCV drive current waveform (Example).
FIG. 5 is a diagram showing a calculation example of a drive current cycle with respect to a pump suction cycle (Example).
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the principle of swelling of the actual fuel pressure (common rail pressure) in the common rail (prior art).
[Explanation of symbols]
1 common rail (accumulator)
2 Injector (electromagnetic fuel injection valve)
3 Supply pump (fuel supply pump)
6 SCV (Suction metering valve)
10 ECU (pressure feeding amount control means)
25 Fuel pressure sensor (fuel pressure detecting means)

Claims

(A) a fuel supply pump driven to rotate by an internal combustion engine to pressurize and inject fuel sucked into a pressurized chamber;
(B) a suction metering valve for changing a suction amount of fuel sucked into the pressurized chamber according to a drive current value;
(C) pumping amount control means for controlling the pumping amount of fuel discharged from the fuel supply pump by changing the opening area of the suction metering valve by adjusting the drive current value;
The pumping amount control means,
Fuel pressure determining means for calculating a target fuel pressure according to the operating state or operating conditions of the internal combustion engine,
Suction cycle calculation means for calculating a pump rotation speed or a pump suction cycle according to an operation state of the internal combustion engine,
Drive current cycle determining means for setting a drive current cycle according to the pump rotation speed or the pump suction cycle,
A drive current value determining means for calculating a drive current value to be applied to the suction metering valve from a current value required for the target fuel pressure and the drive current cycle. Fuel injection device.

The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1,
The drive current cycle determining means changes the drive current cycle so that the pump suction cycle does not become close to an integral multiple of the drive current cycle when the pump suction cycle is in a region near an integral multiple of the drive current cycle. A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising:

The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The pumping amount control means converts the drive current value into a pulsed pump drive signal using a predetermined conversion coefficient, and applies the pulsed pump drive signal to the suction metering valve to perform the suction metering. A fuel injection device for an internal combustion engine, wherein a valve lift amount is changed.

The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
A high-pressure fuel corresponding to a fuel injection pressure is stored, and a pressure storage container for distributing and supplying the stored high-pressure fuel to a plurality of fuel injection valves mounted on each cylinder of the internal combustion engine is provided.
The pumping amount control means uses a fuel pressure detecting means for detecting an actual fuel pressure in the pressure accumulator, and a proportional integral control or a proportional differential control or a proportional integral differential control to determine the actual fuel pressure in the accumulator and the fuel pressure. Correction amount determining means for calculating a feedback correction amount required for the required current value from a deviation from the target fuel pressure, wherein at least the current value required for the target fuel pressure and the feedback correction amount And applying a final drive current value corresponding to the value obtained by adding to the suction metering valve, and performing feedback control so that the actual fuel pressure in the accumulator substantially matches the target fuel pressure. And a fuel injection device for an internal combustion engine.