JP2006017048A - Fuel supply device and fuel pressure control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒内噴射式の内燃機関の燃料噴射弁に燃料を供給する内燃機関の燃料供給装置およびその燃料圧を制御する内燃機関の燃料圧制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine that supplies fuel to a fuel injection valve of an in-cylinder internal combustion engine and a fuel pressure control device for the internal combustion engine that controls the fuel pressure thereof.
従来、筒内噴射式の内燃機関の燃料供給装置および燃料圧制御装置として、特許文献1に記載されたものが知られている。この燃料供給装置は、燃料タンクと、これに燃料配管を介して接続されたデリバリパイプと、これに設けられた4つの燃料噴射弁と、燃料配管にそれぞれ設けられた低圧ポンプおよび高圧ポンプと、燃料タンクとデリバリパイプの間に延びる始動時用燃料配管と、この始動時用燃料配管に燃料タンク側から順にそれぞれ設けられた蒸発燃料液化装置、逆止弁、可変容量装置および電磁弁などを有している。
Conventionally, as a fuel supply device and a fuel pressure control device for an in-cylinder injection type internal combustion engine, those described in
この高圧ポンプは、内燃機関のクランクシャフトに連結されており、内燃機関の運転中、クランクシャフトにより駆動されるとともに、後述するECUにより、その吐出圧がフィードバック制御される。また、可変容量装置は、ダイヤフラムおよびコイルばねを備えており、ダイヤフラムにより容量可変の作動室が形成されている。燃料供給装置では、燃料タンク内で発生した蒸発燃料が、蒸発燃料液化装置により液化され、可変容量装置の作動室内で増圧された後、開弁状態の電磁弁および始動時用燃料配管を介して、デリバリパイプに供給され、蓄えられる。また、内燃機関の始動後、燃料は、低圧ポンプにより所定の低圧に増圧された後、さらに、高圧ポンプでより所定の高圧に増圧され、その状態でデリバリパイプに供給され、蓄えられる。そして、デリバリパイプ内に蓄えられた高圧の燃料は、燃料噴射弁の開弁に伴って気筒内に噴射される。 This high-pressure pump is connected to the crankshaft of the internal combustion engine, and is driven by the crankshaft during operation of the internal combustion engine, and its discharge pressure is feedback-controlled by an ECU described later. In addition, the variable capacity device includes a diaphragm and a coil spring, and a variable capacity working chamber is formed by the diaphragm. In the fuel supply device, the evaporated fuel generated in the fuel tank is liquefied by the evaporated fuel liquefaction device and increased in pressure in the working chamber of the variable capacity device, and then passed through the opened solenoid valve and the starting fuel pipe. Supplied to the delivery pipe and stored. Further, after the internal combustion engine is started, the fuel is increased to a predetermined low pressure by the low pressure pump, and further increased to a predetermined high pressure by the high pressure pump, and in this state, the fuel is supplied to and stored in the delivery pipe. The high-pressure fuel stored in the delivery pipe is injected into the cylinder as the fuel injection valve is opened.
また、燃料圧制御装置は、ECUと、高圧ポンプの吐出圧すなわちデリバリパイプ内の燃料圧を検出する燃料圧センサなどを備えており、このECUには、可変容量装置のダイヤフラムを駆動するソレノイド、燃料圧センサ、イグニッション・スイッチ、電磁弁、高圧ポンプおよび低圧ポンプがそれぞれ電気的に接続されている。この燃料圧制御装置では、ECUにより、以下のように、デリバリパイプ内の燃料圧が制御される。 The fuel pressure control device includes an ECU and a fuel pressure sensor that detects a discharge pressure of the high-pressure pump, that is, a fuel pressure in the delivery pipe. The ECU includes a solenoid that drives a diaphragm of the variable capacity device, A fuel pressure sensor, an ignition switch, a solenoid valve, a high pressure pump, and a low pressure pump are electrically connected to each other. In this fuel pressure control apparatus, the fuel pressure in the delivery pipe is controlled by the ECU as follows.
まず、イグニッション・スイッチのON/OFF状態に基づき、内燃機関の始動時であるか否かが判別され、始動時には、目標燃料圧と、燃料圧センサにより検出された燃料圧とが比較される。そして、燃料圧が目標燃料圧よりも小さいときには、ソレノイドへの通電により、作動室の容積を拡大し、蒸発燃料液化装置により液化された燃料を、作動室内に吸い込んだ後、ソレノイドへの通電を停止する。それにより、作動室の容積が縮小し、作動室内の燃料が増圧される。この状態で、電磁弁を開放すると、作動室内の燃料は、逆止弁により蒸発燃料液化装置側に戻ることなく、デリバリパイプ内に流れ込む。その結果、デリバリパイプ内の燃料圧が上昇し、燃料噴射に必要な燃料圧が確保される。 First, based on the ON / OFF state of the ignition switch, it is determined whether or not the internal combustion engine is starting, and at the time of starting, the target fuel pressure is compared with the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor. When the fuel pressure is lower than the target fuel pressure, energizing the solenoid expands the volume of the working chamber, sucks the fuel liquefied by the evaporated fuel liquefier into the working chamber, and then energizes the solenoid. Stop. Thereby, the volume of the working chamber is reduced, and the fuel in the working chamber is increased in pressure. When the electromagnetic valve is opened in this state, the fuel in the working chamber flows into the delivery pipe without returning to the evaporated fuel liquefaction device side by the check valve. As a result, the fuel pressure in the delivery pipe increases, and the fuel pressure necessary for fuel injection is ensured.
この後、始動時から所定時間が経過した時点で、電磁弁が閉鎖されるとともに、燃料圧と目標燃料圧との比較結果に基づき、高圧ポンプがフィードバック制御される。そして、燃料圧が目標燃料圧に達したときには、電磁弁が開放され、デリバリパイプ内の燃料が作動室内に流入し、コイルばねの付勢力により、燃料圧の脈動が解消される。さらに、イグニッション・スイッチがオフされたときには、電磁弁を一旦、開放し、デリバリパイプ内の燃料を作動室内に流入させた後、電磁弁を閉鎖することにより、高圧の燃料が、次回の内燃機関の始動に用いるために作動室内に蓄えられる。 Thereafter, when a predetermined time has elapsed from the start, the solenoid valve is closed, and the high-pressure pump is feedback-controlled based on the comparison result between the fuel pressure and the target fuel pressure. When the fuel pressure reaches the target fuel pressure, the solenoid valve is opened, the fuel in the delivery pipe flows into the working chamber, and the pulsation of the fuel pressure is eliminated by the biasing force of the coil spring. Further, when the ignition switch is turned off, the solenoid valve is once opened, the fuel in the delivery pipe is allowed to flow into the working chamber, and then the solenoid valve is closed, so that the high pressure fuel is supplied to the next internal combustion engine. Is stored in the working chamber for use in starting the engine.
ガソリンを燃料とする筒内噴射式の内燃機関(以下「ガソリンエンジン」という)では、以下の観点から、エンジン運転中、燃料噴射弁に供給する燃料圧を意図的に増減可能な燃料供給装置、およびそのように燃料圧を可変制御できる燃料圧制御装置が望まれている。例えば、高負荷時におけるスモークの発生を回避する観点から、燃料噴射弁の開弁時間を短縮することが望ましく、それを達成するには、かなり高い燃料圧を確保し、燃料噴射弁に供給する必要がある。また、高出力を確保すべく、例えば過給機を使用した場合にも、最大燃料噴射量を増大させるために、かなり高圧の燃料圧を確保する必要がある。一方、低負荷運転時などの燃料噴射弁により噴射すべき燃料量がかなり小さい場合、それを精度良く実行するには、燃料噴射弁の開弁時間の短縮には限界があることから、燃料圧を適切な値まで減圧することが望ましい。 In a cylinder injection internal combustion engine (hereinafter referred to as “gasoline engine”) using gasoline as fuel, a fuel supply device that can intentionally increase or decrease the fuel pressure supplied to the fuel injection valve during engine operation from the following viewpoints; A fuel pressure control device that can variably control the fuel pressure is desired. For example, from the viewpoint of avoiding the occurrence of smoke at a high load, it is desirable to shorten the opening time of the fuel injection valve. To achieve this, a considerably high fuel pressure is secured and supplied to the fuel injection valve. There is a need. In order to ensure a high output, for example, even when a supercharger is used, it is necessary to ensure a considerably high fuel pressure in order to increase the maximum fuel injection amount. On the other hand, if the amount of fuel to be injected by the fuel injection valve is very small, such as during low-load operation, there is a limit to shortening the opening time of the fuel injection valve in order to execute it accurately. It is desirable to reduce the pressure to an appropriate value.
これに対して、特許文献1の燃料供給装置では、可変容量装置と燃料タンクとの間に逆止弁が設けられているので、例えば、電磁弁の開放によりデリバリパイプ内を減圧しようとしても、作動室に流れ込む燃料の分しか減圧できず、その減圧度合いは極めて小さくなってしまう。また、燃料供給装置がそのように構成されているので、特許文献1の燃料圧制御装置では、電磁弁の開閉により燃料圧を制御しようとした場合、その制御幅が極めて小さくなってしまう。そのため、低負荷運転時などには、燃料圧を適切な値まで減少できないことにより、空燃比制御の制御精度が低下し、ガソリンエンジンの運転状態が不安定になるおそれがある。同じ理由により、燃料噴霧のペネトレーションが必要以上に大きくなることによって、気筒内壁に付着する燃料量が増大し、それにより、未燃HCが増大し、排ガス特性が悪化してしまう。これに加えて、燃料噴霧のペネトレーションが必要以上に大きくなると、混合気の形成状態が不適切になってしまうことにより、燃焼効率が低下してしまう。
On the other hand, in the fuel supply device of
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ガソリンを燃料とする場合でも、燃料噴射弁に供給する燃料圧を比較的、広範囲で増減可能な内燃機関の燃料供給装置、およびそのように燃料圧を可変制御できる内燃機関の燃料圧制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem. A fuel supply device for an internal combustion engine capable of increasing and decreasing a fuel pressure supplied to a fuel injection valve in a relatively wide range even when gasoline is used as a fuel, and its An object of the present invention is to provide a fuel pressure control device for an internal combustion engine that can variably control the fuel pressure.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、燃料噴射弁6により燃料が気筒3a内に噴射される筒内噴射式の内燃機関3において、燃料噴射弁6に燃料を供給する内燃機関3の燃料供給装置10であって、燃料を貯蔵する燃料貯蔵室(燃料タンク11)と、燃料貯蔵室と燃料噴射弁6との間に延びる燃料供給路12と、燃料供給路12に設けられ、燃料を増圧し、燃料噴射弁6側に供給するための燃料ポンプ(高圧ポンプP2)と、燃料供給路12の燃料ポンプと燃料噴射弁6との間に設けられ、燃料ポンプで増圧された燃料を蓄える主燃料室13aと、主燃料室13aに連通路16を介して連通し、主燃料室13aからの燃料を蓄える副燃料室17aと、連通路16の開閉を制御する制御弁(電磁制御弁18)と、副燃料室17aと燃料貯蔵室(燃料タンク11)との間に延びる燃料戻し路19と、副燃料室17a内の燃料圧(副燃料圧Psub)が所定の設定圧Psub_maxを超えたときに開弁することにより、燃料戻し路19を開放するリリーフ弁(低圧リリーフ弁20)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
この内燃機関の燃料供給装置によれば、燃料貯蔵室に貯蔵された燃料は、燃料ポンプの運転により増圧され、燃料供給路を介して主燃料室に供給される。この主燃料室は、連通路を介して副燃料室と連通しているとともに、この連通路の開閉は制御弁により制御されるので、制御弁により連通路が閉鎖されているときには、主燃料室内の燃料が増圧される。一方、制御弁により連通路が開放されると、主燃料室内の燃料が副燃料室内に流れ込むことで、主燃料室内が減圧される。さらに、副燃料室内の燃料圧が所定の設定圧を超えたときには、リリーフ弁が開弁することにより、副燃料室と燃料貯蔵室との間に延びる燃料戻し路が開放されるので、副燃料室内の燃料は、この燃料戻し路を介して燃料貯蔵室に戻され、それにより、副燃料室内が所定の設定圧まで減圧される。したがって、このリリーフ弁の設定圧を適切な値に設定することにより、主燃料室の燃料圧、すなわち燃料噴射弁に供給する燃料圧を従来よりも低い値まで迅速に減圧することが可能になり、それにより、燃料圧を従来よりも広い増減幅で変更することが可能になる。その結果、この燃料供給装置をガソリンエンジンに適用した場合、低負荷運転時などには、燃料噴射弁に供給する燃料圧を適切な値まで迅速に減圧させることができることによって、空燃比制御における良好な制御精度を確保でき、安定した運転状態を確保できる。同じ理由により、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることによって、気筒内壁に付着する燃料量を減少させることができ、それにより、未燃HCを減少させ、排ガス特性を向上させることができる。これに加えて、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることにより、混合気を適切な状態で形成でき、燃焼効率を向上させることができる。 According to the fuel supply device for an internal combustion engine, the fuel stored in the fuel storage chamber is increased in pressure by the operation of the fuel pump and supplied to the main fuel chamber via the fuel supply path. The main fuel chamber communicates with the auxiliary fuel chamber via the communication passage, and the opening and closing of the communication passage is controlled by the control valve. Therefore, when the communication passage is closed by the control valve, The fuel is increased. On the other hand, when the communication path is opened by the control valve, the fuel in the main fuel chamber flows into the sub fuel chamber, so that the main fuel chamber is depressurized. Further, when the fuel pressure in the auxiliary fuel chamber exceeds a predetermined set pressure, the relief valve opens to open the fuel return path extending between the auxiliary fuel chamber and the fuel storage chamber. The fuel in the chamber is returned to the fuel storage chamber via the fuel return path, and thereby, the sub fuel chamber is depressurized to a predetermined set pressure. Therefore, by setting the pressure setting of the relief valve to an appropriate value, the fuel pressure in the main fuel chamber, that is, the fuel pressure supplied to the fuel injection valve can be quickly reduced to a lower value than before. Thus, the fuel pressure can be changed with a wider range of increase / decrease than before. As a result, when this fuel supply device is applied to a gasoline engine, the fuel pressure supplied to the fuel injection valve can be quickly reduced to an appropriate value during low load operation, etc. Control accuracy can be secured, and a stable operation state can be secured. For the same reason, it is possible to reduce the amount of fuel adhering to the inner wall of the cylinder by ensuring proper penetration in fuel spray, thereby reducing unburned HC and improving exhaust gas characteristics. In addition to this, by ensuring appropriate penetration in fuel spray, the air-fuel mixture can be formed in an appropriate state, and combustion efficiency can be improved.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の燃料供給装置10を有する内燃機関3の燃料圧制御装置1であって、主燃料室13a内の燃料圧である主燃料圧Pmainを検出する主燃料圧検出手段(主燃料圧センサ37)と、検出された主燃料圧Pmainに応じて、燃料ポンプ(高圧ポンプP2)を制御するポンプ制御手段(ECU2、ステップ27,34)と、検出された主燃料圧Pmainに応じて、主燃料圧Pmainを減圧する減圧条件が成立しているか否かを判定する減圧条件判定手段(ECU2、ステップ53)と、減圧条件判定手段の判定結果に基づき、制御弁(電磁制御弁18)を、減圧条件が成立しているとき(ステップ53の判別結果がYESのとき)に開放し、成立していないとき(ステップ53の判別結果がNOのとき)に閉鎖する弁制御手段(ECU2、ステップ51,54)と、を備えることを特徴とする。
The invention according to
この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、主燃料圧検出手段により、主燃料室内の燃料圧である主燃料圧が検出され、ポンプ制御手段により、検出された主燃料圧に応じて、燃料ポンプが制御され、減圧条件判定手段により、検出された主燃料圧に応じて、主燃料圧を減圧する減圧条件が成立しているか否かが判定されるとともに、弁制御手段により、減圧条件判定手段の判定結果に基づき、制御弁が、減圧条件が成立しているときに開放され、成立していないときに閉鎖される。すなわち、減圧条件が成立しているときには、制御弁が開放されることにより、連通路を介して主燃料室内の燃料が副燃料室内に流れ込み、主燃料室内が減圧される。一方、主燃料圧の減圧条件が成立していないときには、制御弁が閉鎖されることにより、燃料圧が主燃料室内にのみ蓄えられる。 According to this internal combustion engine fuel pressure control device, the main fuel pressure detection means detects the main fuel pressure, which is the fuel pressure in the main fuel chamber, and the pump control means detects the fuel pressure according to the detected main fuel pressure. The pump is controlled, and the pressure reducing condition determining means determines whether or not a pressure reducing condition for reducing the main fuel pressure is established according to the detected main fuel pressure, and the valve control means determines the pressure reducing condition. Based on the determination result of the means, the control valve is opened when the pressure reducing condition is satisfied, and is closed when the pressure reducing condition is not satisfied. That is, when the depressurization condition is satisfied, the control valve is opened, so that the fuel in the main fuel chamber flows into the sub fuel chamber via the communication path, and the main fuel chamber is depressurized. On the other hand, when the pressure reducing condition for the main fuel pressure is not satisfied, the control valve is closed so that the fuel pressure is stored only in the main fuel chamber.
この場合、前述したように、請求項1に記載の燃料供給装置では、主燃料圧を従来よりも低い値まで迅速に減圧することが可能であるので、この燃料圧制御装置によれば、燃料圧を従来よりも低い値まで迅速に減圧制御することができ、それにより、主燃料圧を従来よりも広い制御幅で制御することができる。その結果、この燃料圧制御装置をガソリンエンジンに適用した場合、前述したように、低負荷運転時などには、燃料噴射弁に供給する燃料圧を適切な値まで迅速に減圧させることができることによって、空燃比制御における良好な制御精度を確保でき、安定した運転状態を確保できる。同じ理由により、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることによって、気筒内壁に付着する燃料量を減少させることができ、それにより、未燃HCを減少させ、排ガス特性を向上させることができる。これに加えて、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることにより、混合気を適切な状態で形成でき、燃焼効率を向上させることができる。 In this case, as described above, in the fuel supply device according to the first aspect, the main fuel pressure can be quickly reduced to a value lower than the conventional one. The pressure can be quickly reduced to a lower value than before, whereby the main fuel pressure can be controlled with a wider control range than before. As a result, when this fuel pressure control device is applied to a gasoline engine, as described above, the fuel pressure supplied to the fuel injection valve can be quickly reduced to an appropriate value during low load operation or the like. In addition, good control accuracy in air-fuel ratio control can be secured, and a stable operation state can be secured. For the same reason, it is possible to reduce the amount of fuel adhering to the inner wall of the cylinder by ensuring proper penetration in fuel spray, thereby reducing unburned HC and improving exhaust gas characteristics. In addition to this, by ensuring appropriate penetration in fuel spray, the air-fuel mixture can be formed in an appropriate state, and combustion efficiency can be improved.
また、減圧時以外のときには、燃料を蓄える室の容積が、減圧時と比べてより小さくなるように制御されるので、燃料の増圧に要する時間を短縮することができ、その分、燃料ポンプの仕事を低減できる。その結果、内燃機関の運転効率を向上させることができる。 Further, since the volume of the chamber for storing the fuel is controlled to be smaller than that at the time of depressurization at times other than the time of depressurization, the time required for the pressure increase of the fuel can be shortened. Work can be reduced. As a result, the operating efficiency of the internal combustion engine can be improved.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の内燃機関3の燃料圧制御装置1において、弁制御手段(ECU2)は、内燃機関3の始動終了から所定時間(所定値Tcatlmt)が経過するまでの間は、減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、制御弁(電磁制御弁18)を閉鎖する(ステップ28)ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the fuel
この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、内燃機関の始動終了から所定時間が経過するまでの間、減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、制御弁が閉鎖されるので、燃料を蓄える室の容積がより小さな値に制御されることにより、内燃機関の始動終了後における燃料の増圧に要する時間を短縮できる。その結果、内燃機関の始動終了後、燃料噴射制御を精度良く実行することができ、燃焼の安定性を確保することができ、それにより、未燃HCおよびスモーク(PM)の排出量を低減することができる。 According to this fuel pressure control device for an internal combustion engine, the control valve is closed until a predetermined time elapses after the start of the internal combustion engine, regardless of the determination result of the pressure reducing condition determination means. By controlling the volume of the engine to a smaller value, it is possible to shorten the time required for the pressure increase of the fuel after the start of the internal combustion engine. As a result, after the start of the internal combustion engine, the fuel injection control can be executed with high accuracy and the stability of combustion can be ensured, thereby reducing the amount of unburned HC and smoke (PM) emissions. be able to.
請求項4に係る発明は、請求項2または3に記載の内燃機関3の燃料圧制御装置1において、副燃料室17a内の燃料圧である副燃料圧Psubを検出する副燃料圧検出手段(副燃料圧センサ38)と、主燃料圧Pmainに応じて、主燃料圧Pmainを増圧する増圧条件が成立しているか否かを判定する増圧条件判定手段(ECU2、ステップ50)と、をさらに備え、弁制御手段は、増圧条件判定手段の判定結果に基づき、増圧条件が成立している場合において、主燃料圧Pmainが副燃料圧Psubよりも低いとき(ステップ50の判別結果がYESのとき)には、制御弁を開放する(ステップ51)ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel
この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、副燃料圧検出手段により、副燃料室内の燃料圧である副燃料圧が検出され、増圧条件判定手段により、主燃料圧に応じて、主燃料圧を増圧する増圧条件が成立しているか否かが判定され、弁制御手段により、増圧条件判定手段の判定結果に基づき、増圧条件が成立している場合において、主燃料圧が副燃料圧よりも低いときには、制御弁が開放される。それにより、副燃料室内の燃料が主燃料室に流れ込み、主燃料圧が高められるので、燃料ポンプに加えて、副燃料圧を利用しながら、主燃料圧を高めることができ、主燃料圧の増圧制御における初期応答性を向上させることができる。その結果、燃料噴射制御をさらに精度良く実行することができ、より良好な燃焼の安定性を確保することができ、それにより、未燃HCおよびスモーク(PM)の排出量をさらに低減することができる。 According to this fuel pressure control device for an internal combustion engine, the sub fuel pressure, which is the fuel pressure in the sub fuel chamber, is detected by the sub fuel pressure detection means, and the main fuel pressure is detected by the pressure increase condition determination means according to the main fuel pressure. Whether or not a pressure increase condition for increasing the pressure is satisfied is determined, and when the pressure increase condition is satisfied based on the determination result of the pressure increase condition determination means by the valve control means, the main fuel pressure is When it is lower than the fuel pressure, the control valve is opened. As a result, the fuel in the auxiliary fuel chamber flows into the main fuel chamber and the main fuel pressure is increased, so that the main fuel pressure can be increased while using the auxiliary fuel pressure in addition to the fuel pump. The initial response in the pressure increase control can be improved. As a result, fuel injection control can be executed with higher accuracy, and better combustion stability can be ensured, thereby further reducing the amount of unburned HC and smoke (PM) emissions. it can.
請求項5に係る発明は、請求項2ないし4のいずれかに記載の内燃機関3の燃料圧制御装置1において、内燃機関3の運転状態に応じて、主燃料圧Pmainの目標となる目標主燃料圧Pmain_cmdを設定する目標主燃料圧設定手段(ECU2、ステップ22,23,29〜31,32,33)をさらに備え、弁制御手段は、減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、主燃料圧Pmainと目標主燃料圧Pmain_cmdとの偏差(追従誤差e)の絶対値が所定値e_fup未満のとき(ステップ52の判別結果がYESのとき)には、制御弁を開放する(ステップ51)ことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fuel
この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、目標主燃料圧設定手段により、内燃機関の運転状態に応じて、主燃料圧の目標となる目標主燃料圧が設定され、弁制御手段により、減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、主燃料圧と目標主燃料圧との偏差の絶対値が所定値未満のときには、制御弁が開放される。それにより、主燃料圧が目標主燃料圧に近い値まで十分に制御されているときに、主燃料室内の燃料が副燃料室側に充填されるので、主燃料圧の不足に起因する燃料噴射制御の制御精度の低下を回避しながら、高圧状態の燃料を副燃料室に充填し、副燃料圧を高めることができる。 According to this fuel pressure control apparatus for an internal combustion engine, the target main fuel pressure setting means sets the target main fuel pressure that is the target of the main fuel pressure according to the operating state of the internal combustion engine, and the valve control means reduces the pressure. Regardless of the determination result of the condition determination means, when the absolute value of the deviation between the main fuel pressure and the target main fuel pressure is less than a predetermined value, the control valve is opened. As a result, when the main fuel pressure is sufficiently controlled to a value close to the target main fuel pressure, the fuel in the main fuel chamber is filled into the sub fuel chamber, so that the fuel injection caused by the shortage of the main fuel pressure While avoiding a decrease in the control accuracy of the control, the auxiliary fuel chamber can be filled with high-pressure fuel to increase the auxiliary fuel pressure.
請求項6に係る発明は、請求項1に記載の燃料供給装置10を有する内燃機関3の燃料圧制御装置1であって、主燃料室13a内の燃料圧である主燃料圧Pmainを検出する主燃料圧検出手段(主燃料圧センサ37)と、内燃機関3の運転状態に応じて、主燃料圧Pmainの目標となる目標主燃料圧Pmain_cmdを設定する目標主燃料圧設定手段(ECU2、ステップ22,23,29〜31,32,33)と、所定の2自由度制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズム[式(1)〜(7)]により、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdに追従するように、燃料ポンプ(高圧ポンプP2)および制御弁(電磁制御弁18)を制御する制御手段(ECU2)と、を備えることを特徴とする。
The invention according to
この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、主燃料圧検出手段により、主燃料室内の燃料圧である主燃料圧が検出され、目標主燃料圧設定手段により、内燃機関の運転状態に応じて、主燃料圧の目標となる目標主燃料圧が設定され、制御手段により、所定の2自由度制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、主燃料圧が目標主燃料圧に追従するように、燃料ポンプおよび制御弁が制御される。一般に、燃料ポンプおよび制御弁を用いて燃料圧制御を実行した場合、燃料ポンプおよび制御弁の応答性が低いことに起因して、燃料圧が目標値に対してオーバーシュートを生じやすく、その結果、燃料ポンプの仕事が必要以上に増大してしまう。これに対して、この燃料圧制御装置では、所定の2自由度制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、主燃料圧が目標燃料圧に追従するように、燃料ポンプおよび制御弁が制御されるので、主燃料圧の目標主燃料圧に対するオーバーシュートなどを回避でき、主燃料圧の目標主燃料圧への追従性を高めることができる。その結果、燃料ポンプの仕事を低減することができ、内燃機関の運転効率を向上させることができる。 According to the fuel pressure control apparatus for an internal combustion engine, the main fuel pressure, which is the fuel pressure in the main fuel chamber, is detected by the main fuel pressure detecting means, and the target main fuel pressure setting means is used according to the operating state of the internal combustion engine. The target main fuel pressure that is the target of the main fuel pressure is set, and the fuel pump and the fuel pump are controlled so that the main fuel pressure follows the target main fuel pressure by a control algorithm including a predetermined two-degree-of-freedom control algorithm by the control means. The control valve is controlled. In general, when fuel pressure control is performed using a fuel pump and a control valve, the fuel pressure tends to overshoot the target value due to the low response of the fuel pump and the control valve. The work of the fuel pump increases more than necessary. In contrast, in this fuel pressure control device, the fuel pump and the control valve are controlled so that the main fuel pressure follows the target fuel pressure by a control algorithm including a predetermined two-degree-of-freedom control algorithm. An overshoot of the fuel pressure with respect to the target main fuel pressure can be avoided, and the followability of the main fuel pressure to the target main fuel pressure can be improved. As a result, the work of the fuel pump can be reduced and the operating efficiency of the internal combustion engine can be improved.
請求項7に係る発明は、請求項1に記載の燃料供給装置10を有する内燃機関3の燃料圧制御装置1であって、主燃料室13a内の燃料圧である主燃料圧Pmainを検出する主燃料圧検出手段(主燃料圧センサ37)と、内燃機関3の運転状態に応じて、主燃料圧Pmainの目標となる目標主燃料圧Pmain_cmdを設定する目標主燃料圧設定手段(ECU2、ステップ22,23,29〜31,32,33)と、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズム[式(1)〜(7)]により、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdに追従するように、燃料ポンプ(高圧ポンプP2)および制御弁(電磁制御弁18)を制御する制御手段(ECU2)と、を備えることを特徴とする。
The invention according to
この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、主燃料圧検出手段により、主燃料室内の燃料圧である主燃料圧が検出され、目標主燃料圧設定手段により、内燃機関の運転状態に応じて、主燃料圧の目標となる目標主燃料圧が設定され、制御手段により、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、主燃料圧が目標主燃料圧に追従するように、燃料ポンプおよび制御弁が制御される。このような燃料圧制御装置では、燃料ポンプの運転中、制御弁が開放された場合、主燃料室に加えられる副燃料圧は、主燃料圧の制御における外乱として作用し、主燃料圧が振動状態になる可能があるものの、上記のように、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、主燃料圧を制御することによって、副燃料圧の外乱的な影響に起因して主燃料圧が振動状態になるのを回避しながら、主燃料圧を目標主燃料圧に追従させることができる。その結果、燃料噴射制御の制御精度を向上させることができる。 According to the fuel pressure control apparatus for an internal combustion engine, the main fuel pressure, which is the fuel pressure in the main fuel chamber, is detected by the main fuel pressure detecting means, and the target main fuel pressure setting means is used according to the operating state of the internal combustion engine. The target main fuel pressure that is the target of the main fuel pressure is set, and the fuel pump and the fuel pump are controlled so that the main fuel pressure follows the target main fuel pressure by the control means including a predetermined response designating control algorithm by the control means. The control valve is controlled. In such a fuel pressure control device, when the control valve is opened during operation of the fuel pump, the auxiliary fuel pressure applied to the main fuel chamber acts as a disturbance in the control of the main fuel pressure, and the main fuel pressure vibrates. Although it may become a state, as described above, the main fuel pressure is controlled by controlling the main fuel pressure by a control algorithm including a predetermined response-designated control algorithm. The main fuel pressure can be made to follow the target main fuel pressure while avoiding the vibration state. As a result, the control accuracy of the fuel injection control can be improved.
請求項8に係る発明は、燃料室(主燃料室13a)に加圧状態で蓄えられた燃料が燃料噴射弁6を介して気筒3a内に噴射されるとともに、燃料室(主燃料室13a)内の燃料を燃料貯蔵室(燃料タンク11)に戻すための燃料戻し路19(連通路16、副燃料室17a)を有する筒内噴射式の内燃機関3において、燃料室内の燃料圧(主燃料圧Pmain)を制御する内燃機関3の燃料圧制御装置1,1Aであって、燃料貯蔵室内の燃料を増圧し、燃料室に供給するための燃料ポンプ(高圧ポンプP2)と、燃料戻し路19(連通路16、副燃料室17a)を開閉する制御弁(電磁制御弁18)と、燃料室内の燃料圧(主燃料圧Pmain)を検出する燃料圧検出手段(主燃料圧センサ37)と、検出された燃料圧(主燃料圧Pmain)に応じて、燃料ポンプ(高圧ポンプP2)および制御弁(電磁制御弁18)を制御する制御手段(ECU2、ステップ27,28,34,35)と、を備えることを特徴とする。
In the invention according to
この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、燃料圧検出手段により、燃料室内の燃料圧が検出され、制御手段により、検出された燃料圧に応じて、燃料ポンプおよび制御弁が制御されるとともに、制御弁により燃料戻し路が開閉されるので、燃料圧の減圧制御を実行する場合、制御弁を介して燃料戻し路を開放することにより、燃料圧を従来よりも低い値まで迅速に減圧することができ、それにより、燃料圧を従来よりも広い制御幅で制御することができる。その結果、この燃料圧制御装置をガソリンエンジンに適用した場合、前述したように、低負荷運転時などには、燃料噴射弁に供給する燃料圧を適切な値まで迅速に減圧させることができることによって、空燃比制御における良好な制御精度を確保でき、安定した運転状態を確保できる。同じ理由により、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることによって、気筒内壁に付着する燃料量を減少させることができ、それにより、未燃HCを減少させ、排ガス特性を向上させることができる。これに加えて、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることにより、混合気を適切な状態で形成でき、燃焼効率を向上させることができる。 According to this fuel pressure control apparatus for an internal combustion engine, the fuel pressure in the fuel chamber is detected by the fuel pressure detection means, and the fuel pump and the control valve are controlled by the control means in accordance with the detected fuel pressure. Since the fuel return path is opened and closed by the control valve, when fuel pressure reduction control is executed, the fuel pressure is quickly reduced to a lower value than before by opening the fuel return path via the control valve. Thus, the fuel pressure can be controlled with a wider control range than before. As a result, when this fuel pressure control device is applied to a gasoline engine, as described above, the fuel pressure supplied to the fuel injection valve can be quickly reduced to an appropriate value during low load operation or the like. In addition, good control accuracy in air-fuel ratio control can be secured, and a stable operation state can be secured. For the same reason, it is possible to reduce the amount of fuel adhering to the inner wall of the cylinder by ensuring proper penetration in fuel spray, thereby reducing unburned HC and improving exhaust gas characteristics. In addition to this, by ensuring appropriate penetration in fuel spray, the air-fuel mixture can be formed in an appropriate state, and combustion efficiency can be improved.
請求項9に係る発明は、請求項8に記載の内燃機関3の燃料圧制御装置1,1Aにおいて、内燃機関3の運転状態に応じて、燃料圧(主燃料圧Pmain)の目標となる目標燃料圧(目標主燃料圧Pmain_cmd)を設定する目標燃料圧設定手段(ECU2、ステップ22,23,29〜31,32,33)をさらに備え、制御手段は、所定の2自由度制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズム[式(1)〜(7)]により、燃料圧(主燃料圧Pmain)が目標燃料圧(目標主燃料圧Pmain_cmd)に追従するように、燃料ポンプ(高圧ポンプP2)および制御弁(電磁制御弁18)を制御することを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the fuel
前述したように、一般に、燃料ポンプおよび制御弁を用いて燃料圧制御を実行した場合、燃料ポンプおよび制御弁の応答性が低いことに起因して、燃料圧が目標値に対してオーバーシュートを生じやすく、その結果、燃料ポンプの仕事が必要以上に増大してしまう。これに対して、この燃料圧制御装置では、所定の2自由度制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、燃料圧が目標燃料圧に追従するように、燃料ポンプおよび制御弁が制御されるので、燃料圧の目標燃料圧に対するオーバーシュートなどを回避でき、燃料圧の目標燃料圧への追従性を高めることができる。その結果、燃料ポンプの仕事を低減することができ、内燃機関の運転効率を向上させることができる。 As described above, in general, when fuel pressure control is performed using a fuel pump and a control valve, the fuel pressure overshoots the target value due to low response of the fuel pump and control valve. As a result, the work of the fuel pump increases more than necessary. In contrast, in this fuel pressure control device, the fuel pump and the control valve are controlled by a control algorithm including a predetermined two-degree-of-freedom control algorithm so that the fuel pressure follows the target fuel pressure. Overshoot of the target fuel pressure can be avoided, and the followability of the fuel pressure to the target fuel pressure can be improved. As a result, the work of the fuel pump can be reduced and the operating efficiency of the internal combustion engine can be improved.
請求項10に係る発明は、請求項8に記載の内燃機関3の燃料圧制御装置1,1Aにおいて、内燃機関3の運転状態に応じて、燃料圧(主燃料圧Pmain)の目標となる目標燃料圧(目標主燃料圧Pmain_cmd)を設定する目標燃料圧設定手段(ECU2、ステップ22,23,29〜31,32,33)をさらに備え、制御手段は、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズム[式(1)〜(7)]により、燃料圧(主燃料圧Pmain)が目標燃料圧(目標主燃料圧Pmain_cmd)に追従するように、燃料ポンプ(高圧ポンプP2)および制御弁(電磁制御弁18)を制御することを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the fuel
この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、目標燃料圧設定手段により、内燃機関の運転状態に応じて、燃料圧の目標となる目標燃料圧が設定され、制御手段により、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、燃料圧が目標燃料圧に追従するように、燃料ポンプおよび制御弁が制御される。したがって、燃料ポンプの運転中、制御弁が開放されると、燃料圧が振動状態になる可能がある場合でも、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、燃料圧を制御することによって、燃料圧が振動状態になるのを回避しながら、燃料圧を目標燃料圧に追従させることができる。その結果、燃料噴射制御の制御精度を向上させることができる。 According to the fuel pressure control apparatus for an internal combustion engine, the target fuel pressure setting means sets the target fuel pressure that is the target of the fuel pressure according to the operating state of the internal combustion engine, and the control means sets the predetermined response designation type. The fuel pump and the control valve are controlled by the control algorithm including the control algorithm so that the fuel pressure follows the target fuel pressure. Therefore, when the control valve is opened during operation of the fuel pump, even if the fuel pressure may be in a vibration state, by controlling the fuel pressure by a control algorithm including a predetermined response assignment type control algorithm, The fuel pressure can be made to follow the target fuel pressure while avoiding the fuel pressure from oscillating. As a result, the control accuracy of the fuel injection control can be improved.
以下、図面を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る内燃機関の燃料供給装置および燃料圧制御装置について説明する。この燃料圧制御装置1は、図2に示すように、ECU2を備えており、このECU2は、後述するように、内燃機関(以下「エンジン」という)3の運転状態に応じて、燃料圧制御などの各種の制御処理を実行する。
Hereinafter, a fuel supply device and a fuel pressure control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2, the fuel
エンジン3は、図1に示すように、4組の気筒3aおよびピストン3b(1組のみ図示)を有する直列4気筒ガソリンエンジンであり、図示しない車両に搭載されている。このエンジン3の吸気管4には、上流側から順に、エアフローセンサ30およびスロットル弁機構5などが設けられている。このエアフローセンサ30は、熱線式エアフローメータで構成されており、吸気管4内を流れる空気の流量(以下「空気流量」という)Gthを表す検出信号をECU2に出力する。
As shown in FIG. 1, the
また、スロットル弁機構5は、スロットル弁5aおよびこれを開閉駆動するTHアクチュエータ5bなどを備えている。スロットル弁5aは、吸気管4の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化により空気流量Gthを変化させる。THアクチュエータ5bは、ECU2に接続されたモータにギヤ機構(いずれも図示せず)を組み合わせたものであり、ECU2からの制御信号によって制御されることにより、スロットル弁5aの開度を変化させる。
The
また、スロットル弁5aには、これを開弁方向および閉弁方向にそれぞれ付勢する2つのばね(いずれも図示せず)が取り付けられており、これら2つのばねの付勢力により、スロットル弁5aは、制御信号がTHアクチュエータ5bに入力されていないときには、所定の初期開度に保持される。この初期開度は、全閉状態に近くかつエンジン3の始動に必要な吸入空気量を確保できる値(例えば6゜)に設定されている。
The
さらに、吸気管4のスロットル弁5aの近傍には、例えばポテンショメータなどで構成されたスロットル弁開度センサ31が設けられている。このスロットル弁開度センサ31は、スロットル弁5aの開度(以下「スロットル弁開度」という)THを表す検出信号を、ECU2に出力する。
Further, in the vicinity of the
また、吸気管4のスロットル弁5aよりも下流側の部分には、吸気管内絶対圧センサ32および吸気温センサ33が設けられている。この吸気管内絶対圧センサ32は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気管4内の絶対圧(以下「吸気管内絶対圧」という)PBAを表す検出信号をECU2に出力する。また、吸気温センサは、吸気管4内を流れる空気の温度(以下「吸気温」という)TAを表す検出信号をECU2に出力する。
In addition, an intake pipe
一方、エンジン3には、クランク角センサ34および水温センサ35がそれぞれ設けられている。このクランク角センサ34は、クランクシャフト3cの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。このCRK信号は、所定のクランク角(例えば30゜)ごとに1パルスが出力され、ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒3aのピストン3bが吸気行程のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに1パルスが出力される。
On the other hand, the
また、水温センサ35は、エンジン3のシリンダブロックに取り付けられたサーミスタなどで構成されており、シリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温TWを表す検出信号をECU2に出力する。
The
さらに、エンジン3のシリンダヘッドには、燃料噴射弁6および点火プラグ7が気筒3aごとに設けられている。各燃料噴射弁6は、燃料を気筒3aの燃焼室内に直接噴射するように、傾斜した状態でシリンダヘッドに取り付けられている。すなわち、エンジン3は筒内噴射式エンジンとして構成されている。また、燃料噴射弁6は、ECU2に電気的に接続されており、ECU2により、後述する燃料噴射時間Tcylに応じた開弁時間および開弁タイミングで燃料を噴射するように、制御される。
Further, the cylinder head of the
また、各点火プラグ7も、ECU2に電気的に接続されており、ECU2により、後述する点火時期Iglogに応じたタイミングで燃料室内の混合気を燃焼させるように、放電状態が制御される。
Each
一方、エンジン3の排気管8には、図示しない触媒装置よりも上流側にLAFセンサ36が設けられている。LAFセンサ36は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気管8内を流れる排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、このLAFセンサ36の検出信号の値に基づき、排気ガス中の空燃比を表す検出空燃比KACTを算出する。なお、この検出空燃比KACTは、具体的には当量比として算出される。
On the other hand, the
次に、本実施形態の燃料供給装置10について説明する。この燃料供給装置10は、燃料噴射弁6に高圧の燃料(ガソリン)を供給するものであり、図3に示すように、燃料タンク11(燃料貯蔵室)と、これに燃料供給路12を介して接続された主デリバリパイプ13などを備えている。
Next, the
この燃料供給路12には、低圧ポンプP1および高圧ポンプP2が設けられている。低圧ポンプP1は、ECU2により運転が制御される電動ポンプタイプのものであり、燃料タンク11内に配置されている。低圧ポンプP1は、エンジン3の運転中、常に運転され、燃料タンク11内の燃料を所定圧(例えば0.5MPa)まで増圧し、高圧ポンプP2側に吐出するとともに、余分な燃料をリターン路12aを介して、燃料タンク11内に戻す。
The
また、高圧ポンプP2(燃料ポンプ)は、低圧ポンプP1からの燃料をさらに増圧し、主デリバリパイプ13側に吐出するものであり、図示しない電磁クラッチを内蔵しているとともに、この電磁クラッチを介してクランクシャフト3cに連結されている。この電磁クラッチは、ECU2に接続されており、ECU2からの制御信号により締結・遮断されるとともに、その締結力が制御される。それにより、後述するように、高圧ポンプP2の運転が制御され、高圧ポンプP2による燃料の増圧状態が制御される。
The high-pressure pump P2 (fuel pump) further increases the pressure of the fuel from the low-pressure pump P1 and discharges the fuel to the
一方、主デリバリパイプ13は、その内部空間が高圧ポンプP2からの燃料を高圧状態で蓄える主燃料室13a(燃料室)になっている。この主デリバリパイプ13には、前述した4つの燃料噴射弁6および主燃料圧センサ37が取り付けられており、これらの燃料噴射弁6の開弁により、主燃料室13a内の燃料が、燃焼室内に噴射される。
On the other hand, the
また、主燃料圧センサ37は、ECU2に接続されており、主燃料室13a内の燃料圧である主燃料圧Pmainを検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。本実施形態では、主燃料圧センサ37が主燃料圧検出手段および燃料圧検出手段に相当する。
The main
さらに、主デリバリパイプ13は、燃料戻し路14を介して燃料タンク11に接続されており、この燃料戻し路14には、高圧リリーフ弁15が設けられている。この高圧リリーフ弁15は、機械式のものであり、高圧ポンプP2の運転により主燃料圧Pmainが所定の設定圧Pmain_max(例えば50MPa)を超えたときに、開弁する。これにより、主燃料室13a内の燃料が燃料タンク11内に戻され、主燃料圧Pmainが所定の設定圧Pmain_maxまで低減される。
Further, the
また、主デリバリパイプ13は、連通路16を介して副デリバリパイプ17に接続されており、この副デリバリパイプ17の内部空間は、主デリバリパイプ13からの燃料を蓄える副燃料室17aになっている。
The
この連通路16(燃料戻し路)には、電磁制御弁18が設けられている。この電磁制御弁18(制御弁)は、ECU2に接続されており、後述するように、ECU2により、その開度が制御される。この電磁制御弁18の開弁により、主燃料室13a内の燃料が副燃料室17a内に流れ込み、蓄えられる。
An
また、副デリバリパイプ17(燃料戻し路)には、副燃料圧センサ38が取り付けられている。この副燃料圧センサ38(副燃料圧検出手段)は、ECU2に接続されており、副燃料室17a内の燃料圧である副燃料圧Psubを検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。
A sub
さらに、副デリバリパイプ17は、燃料戻し路19を介して燃料タンク11に接続されており、この燃料戻し路19には、低圧リリーフ弁20が設けられている。この低圧リリーフ弁20(リリーフ弁)は、機械式のものであり、電磁制御弁18の開弁などにより、副燃料圧Psubが所定の設定圧Psub_max(例えば20MPa)を超えたときに、開弁する。これにより、副燃料室17a内の燃料が燃料タンク11内に戻され、副燃料圧Psubが所定の設定圧Psub_maxまで低減される。
Further, the
以上の構成により、この燃料供給装置10では、高圧ポンプP2の運転状態、電磁制御弁18の開閉状態、および燃料噴射弁6の開閉状態により、主燃料圧Pmainが所定の設定値Pmain_maxを上限とする範囲内で変更される。また、副燃料圧Psubは、電磁制御弁18の開弁により、所定の設定値Psub_maxを上限として高められる。また、ECU2により、後述するように、主燃料圧Pmainおよび副燃料圧Psubが制御される。
With the above configuration, in the
一方、図2に示すように、ECU2には、アクセル開度センサ39、バッテリ電圧センサ40およびイグニッション・スイッチ(以下「IG・SW」という)41が接続されている。このアクセル開度センサ39は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセル開度」という)APを表す検出信号をECU2に出力する。
On the other hand, as shown in FIG. 2, an
また、バッテリ電圧センサ40は、図示しないバッテリの電圧(以下「バッテリ電圧」という)VBを表す検出信号をECU2に出力し、IG・SW41は、イグニッションキー(図示せず)操作によりON/OFFされるとともに、そのON/OFF状態を表す信号をECU2に出力する。
Further, the
ECU2は、CPU、RAM、ROMおよびI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ30〜40の検出信号およびIG・SW41のON/OFF信号などに応じて、エンジン3の運転状態を判別するとともに、各種の制御を実行する。具体的には、高圧ポンプP2および電磁制御弁18を介して、主燃料圧Pmainおよび副燃料圧Psubを制御する。さらに、スロットル弁機構5を介して、吸入空気量を制御するとともに、燃料噴射弁6および点火プラグ7を介して、燃料噴射制御および点火時期制御をそれぞれ実行する。
The
なお、本実施形態では、ECU2が、ポンプ制御手段、減圧条件判定手段、弁制御手段、増圧条件判定手段、目標主燃料圧設定手段、制御手段および目標燃料圧設定手段に相当する。
In this embodiment, the
以下、ECU2により実行される各種の制御処理について説明する。図4は、プログラムタイマの設定により、所定周期ΔTk(例えば5msec)で割込み実行される制御処理を示している。この処理では、同図に示すように、まず、ステップ1(図では「S1」と略す。以下同じ)で、後述するように、吸入空気量制御を実行し、次いで、ステップ2で、後述するように、燃料圧制御を実行した後、本処理を終了する。
Hereinafter, various control processes executed by the
次に、図5を参照しながら、上述した吸入空気量制御処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、スロットル弁開度THを制御することにより、吸入空気量を制御するものである。この処理では、まず、ステップ10で、スロットル弁故障フラグF_THNGが「1」であるか否かを判別する。このスロットル弁故障フラグF_THNGは、図示しない故障判定処理において、スロットル弁機構5が故障していると判定されたときには「1」に、正常であると判定されたときには「0」にそれぞれ設定される。
Next, the intake air amount control process described above will be described with reference to FIG. As described below, this process controls the intake air amount by controlling the throttle valve opening TH. In this process, first, in
ステップ10の判別結果がNOで、スロットル弁機構5が正常であるときには、ステップ11に進み、エンジン始動フラグF_ENGSTARTが「1」であるか否かを判別する。
If the determination result in
このエンジン始動フラグF_ENGSTARTは、図示しない判定処理において、エンジン回転数NEおよびIG・SW41の出力信号に応じて、エンジン始動制御中すなわちクランキング中であるか否かを判定することにより設定されるものであり、具体的には、エンジン始動制御中であるときには「1」に、それ以外のときには「0」にそれぞれ設定される。
The engine start flag F_ENGSTART is set in a determination process (not shown) by determining whether engine start control is being performed, that is, cranking, according to the output signal of the engine speed NE and the IG /
ステップ11の判別結果がYESで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ12に進み、目標開度TH_cmdを、エンジン水温TWに基づいて図6に示すテーブルを検索することにより、算出する。このテーブルでは、目標開度TH_cmdは、エンジン水温TWが所定値TWREF1より高い範囲では、エンジン水温TWが低いほど、より大きい値に設定されているとともに、TW≦TWREF1の範囲では、所定値THrefに設定されている。これは、低水温時、エンジン3のフリクションが増大するので、それに対応するためである。
When the determination result in
次いで、ステップ13に進み、スロットル弁開度THのフィードバック制御処理を実行する。具体的には、スロットル弁開度THが目標開度TH_cmdに追従するように、所定のフィードバック制御アルゴリズム(例えば、後述する目標値フィルタ型2自由度スライディングモード制御アルゴリズム)により、スロットル弁機構5への制御信号の値を算出する。これにより、スロットル弁開度THが目標開度TH_cmdに追従するように、フィードバック制御される。この後、本処理を終了する。
Next, the routine proceeds to step 13, where a feedback control process for the throttle valve opening TH is executed. Specifically, the
一方、ステップ11の判別結果がNOで、エンジン始動制御中でないときには、ステップ14に進み、アクセル開度APが所定値APREFより小さいか否かを判別する。この所定値APREFは、アクセルペダルが踏まれていないことを判別するためのものであり、アクセルペダルが踏まれていないことを判別可能な値(例えば1゜)に設定されている。
On the other hand, if the determination result in
ステップ14の判別結果がYESで、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ15に進み、触媒暖機制御の実行時間Tcat(エンジン3の始動終了直後からの経過時間の計時値)が所定値Tcatlmt(所定時間;例えば30sec)より小さいか否かを判別する。この触媒暖機制御は、排気管8に設けられた触媒装置内の触媒をエンジン始動後に急速に活性化させるためのものである。
If the decision result in the
ステップ15の判別結果がYESのときには、触媒暖機制御を実行すべきであるとして、ステップ16に進み、目標開度TH_cmdを、触媒暖機制御の実行時間Tcatおよびエンジン水温TWに応じて、図7に示すマップを検索することにより、算出する。同図において、TW1〜TW3は、TW1<TW2<TW3の関係が成立するエンジン水温TWの所定値を示している。
When the determination result in
このマップでは、目標開度TH_cmdは、エンジン水温TWが低いほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン水温TWが低いほど、触媒の活性化に要する時間が長くなるので、排気ガスボリュームを大きくすることで、触媒の活性化に要する時間を短縮するためである。これに加えて、このマップでは、目標開度TH_cmdは、触媒暖機制御の実行時間Tcatが短い間は、実行時間Tcatが長いほど、より大きな値に設定され、実行時間Tcatがある程度経過した後は、実行時間Tcatが長いほど、より小さな値に設定されている。これは、実行時間Tcatの経過に伴い、エンジン3の暖機が進むことで、フリクションが低下した場合において、吸入空気量を低減しないと、エンジン回転数NEを目標値に維持するために点火時期が過剰にリタード制御された状態となり、燃焼状態が不安定になってしまうので、それを回避するためである。
In this map, the target opening TH_cmd is set to a larger value as the engine coolant temperature TW is lower. This is because the lower the engine water temperature TW, the longer the time required for the activation of the catalyst. Therefore, by increasing the exhaust gas volume, the time required for the activation of the catalyst is shortened. In addition, in this map, the target opening TH_cmd is set to a larger value as the execution time Tcat is longer while the execution time Tcat of the catalyst warm-up control is shorter, and after the execution time Tcat has passed to some extent. Is set to a smaller value as the execution time Tcat is longer. This is because when the
次いで、前述したようにステップ13を実行した後、本処理を終了する。
Next, after executing
一方、ステップ14またはステップ15の判別結果がNOのとき、すなわちエンジン始動制御中でない場合において、アクセルペダルが踏まれているとき、またはTcat≧Tcatlmtであるときには、ステップ17に進み、目標開度TH_cmdを、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、図8に示すマップを検索することにより算出する。同図において、AP1〜AP3は、AP1<AP2<AP3の関係が成立するアクセル開度APの所定値を示しており、この点は以下の説明においても同様である。
On the other hand, when the determination result of
このマップでは、目標開度TH_cmdは、エンジン回転数NEが高いほど、またはアクセル開度APが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数NEが高いほど、またはアクセル開度APが大きいほど、エンジン3に対する要求出力が大きいことで、より大きな吸入空気量が要求されることによる。
In this map, the target opening TH_cmd is set to a larger value as the engine speed NE is higher or the accelerator opening AP is larger. This is because the higher the engine speed NE or the greater the accelerator pedal opening AP, the greater the required output for the
次いで、前述したようにステップ13を実行した後、本処理を終了する。
Next, after executing
一方、ステップ10の判別結果がYESで、スロットル弁機構5が故障しているときには、ステップ18に進み、スロットル弁開度THのフィードバック制御を停止する。すなわち、スロットル弁機構5のTHアクチュエータ5bへの制御信号の出力を停止する。これにより、スロットル弁開度THは、前述した所定の初期開度に保持される。この後、本処理を終了する。
On the other hand, if the decision result in the
次に、図9を参照しながら、前述した燃料圧制御処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、高圧ポンプP2および電磁制御弁18を制御することにより、主燃料圧Pmainおよび副燃料圧Psubを制御するものである。この処理では、まず、ステップ20,21で、RAMに記憶されている主燃料圧Pmainおよび副燃料圧Psubの値をそれぞれ読み込む。すなわち、Pmain,Psubの値をサンプリングする。これらの主燃料圧Pmainおよび副燃料圧Psubの値は、後述するように、燃料噴射制御処理において算出される。
Next, the above-described fuel pressure control process will be described with reference to FIG. This process controls the main fuel pressure Pmain and the sub fuel pressure Psub by controlling the high pressure pump P2 and the
次いで、ステップ22に進み、前述したエンジン始動フラグF_ENGSTARTが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ23に進み、目標主燃料圧Pmain_cmdを所定の始動時用値Pmain_stに設定する。この所定の始動時用値Pmain_stは、エンジン始動時間の短縮化と、エンジン始動に適した燃料噴霧とをバランス良く確保できる値(例えば2MPa)に設定されている。 Next, the routine proceeds to step 22 where it is determined whether or not the engine start flag F_ENGSTART described above is “1”. If the determination result is YES and the engine start control is being performed, the routine proceeds to step 23, where the target main fuel pressure Pmain_cmd is set to a predetermined start time value Pmain_st. The predetermined start time value Pmain_st is set to a value (for example, 2 MPa) that can ensure a good balance between shortening of the engine start time and fuel spray suitable for engine start.
次に、ステップ24に進み、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmd以上であるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、燃料噴射を適切に実行可能な主燃料圧Pmainが確保されていることを表すために、ステップ25で、主燃料圧確保フラグF_Pmain_OKを「1」に設定する。
Next, the routine proceeds to step 24, where it is determined whether or not the main fuel pressure Pmain is equal to or higher than the target main fuel pressure Pmain_cmd. When the determination result is YES, a main fuel pressure securing flag F_Pmain_OK is set to “1” in
一方、ステップ24の判別結果がNOのときには、燃料噴射を適切に実行可能な主燃料圧Pmainが確保されていないことを表すために、ステップ26で、主燃料圧確保フラグF_Pmain_OKを「0」に設定する。
On the other hand, when the determination result in
ステップ25または26に続くステップ27では、ポンプ制御入力Upumpを算出する。このポンプ制御入力Upumpは、高圧ポンプP2を制御するためのものであり、このポンプ制御入力Upumpの値に応じた制御信号が高圧ポンプP2に入力されることにより、高圧ポンプP2の運転が制御される。このポンプ制御入力Upumpは、具体的には、図10に示すように算出される。
In
同図に示すように、まず、ステップ40において、制御入力Uslを下式(1)〜(7)に示す目標値フィルタ型2自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、算出する。また、下式(1)〜(7)における記号(k)付きの各離散データは、前述した所定周期ΔTkに同期してサンプリング(または算出)されたデータであることを示しており、記号kは各離散データのサンプリングサイクルの順番を表している。例えば、記号kは今回の制御タイミングでサンプリングされた値であることを、記号k−1は前回の制御タイミングでサンプリングされた値であることをそれぞれ示している。この点は、以下の離散データにおいても同様である。また、以下の説明では、各離散データにおける記号(k)などを適宜、省略する。
As shown in the figure, first, at
上記式(1)において、Ueqは、等価制御入力であり、式(2)により算出される。同式(2)において、Pmain_cmd_fは、目標主燃料圧Pmain_cmdのフィルタ値であり、式(7)に示す1次遅れフィルタアルゴリズムにより算出される。同式(7)において、POLE_fは、−1<POLE_f<0の関係が成立するように設定される目標値フィルタ設定パラメータである。また、式(2)において、a1,a2,b1は後述する式(8)に示すモデルのモデルパラメータであり、POLEは、−1<POLE<0の関係が成立するように設定される応答指定パラメータである。 In the above equation (1), Ueq is an equivalent control input and is calculated by equation (2). In the equation (2), Pmain_cmd_f is a filter value of the target main fuel pressure Pmain_cmd, and is calculated by a first-order lag filter algorithm shown in equation (7). In Equation (7), POLE_f is a target value filter setting parameter that is set so that the relationship of -1 <POLE_f <0 is established. In equation (2), a1, a2, and b1 are model parameters of the model shown in equation (8) described later, and POLE is a response designation that is set so that the relationship of −1 <POLE <0 is established. It is a parameter.
また、式(1)において、Urchは、到達則入力であり、式(3)により算出される。同式(3)において、Krchは、所定の到達則ゲインであり、σは、式(5)により算出される切換関数である。同式(5)において、eは式(6)のように定義される追従誤差(偏差)である。さらに、式(1)において、Uadpは、適応則入力であり、式(4)により算出される。同式(4)において、Kadpは、所定の適応則ゲインである。以上の式(1)〜(7)により、制御入力Uslは、−1≦Usl≦1の範囲内の値として算出される。 Moreover, in Formula (1), Urch is a reaching law input and is calculated by Formula (3). In Equation (3), Krch is a predetermined reaching law gain, and σ is a switching function calculated by Equation (5). In equation (5), e is a tracking error (deviation) defined as in equation (6). Further, in equation (1), Uadp is an adaptive law input and is calculated by equation (4). In the equation (4), Kadp is a predetermined adaptive law gain. From the above formulas (1) to (7), the control input Usl is calculated as a value within the range of −1 ≦ Usl ≦ 1.
なお、以上の式(1)〜(7)は、主燃料圧Pmainおよび制御入力Uslの動特性の関係を表すモデルを、下式(8)のように定義し、このモデルに基づき、エンジン回転数NEが目標回転数NE_cmdに収束するように、目標値フィルタ型2自由度スライディングモード制御則を適用することにより、導出される。
Pmain(k+1)=a1・Pmain(k)+a2・Pmain(k−1)
+b1・Usl(k) ……(8)
The above formulas (1) to (7) define a model representing the relationship between the dynamic characteristics of the main fuel pressure Pmain and the control input Usl as the following formula (8). Based on this model, the engine speed It is derived by applying a target value filter type two-degree-of-freedom sliding mode control law so that the number NE converges to the target rotational speed NE_cmd.
Pmain (k + 1) = a1 · Pmain (k) + a2 · Pmain (k−1)
+ B1 · Usl (k) (8)
ステップ40で以上のように制御入力Uslを算出した後、ステップ41に進み、ステップ40で算出した制御入力Uslが値0より大きいか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、高圧ポンプP2を運転すべき状態すなわち増圧制御を実行すべき状態にあるとして、ステップ42に進み、ポンプ制御入力Upumpを制御入力Uslに設定した後、本処理を終了する。これにより、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdに追従するように、高圧ポンプP2の運転がフィードバック制御される。
After calculating the control input Usl in
この場合、Usl>0が成立するのは、σ(k)=e(k)+POLE・e(k)<0が成立するときであり、例えば目標主燃料圧Pmain_cmdが主燃料圧Pmainよりも高い値に設定される増圧制御の場合には、Pmain<Pmain_cmd_fが成立しているときである。また、Usl=1のとき、すなわちUpump=1のときには、高圧ポンプP2の仕事が最大となるように構成されている。 In this case, Usl> 0 is satisfied when σ (k) = e (k) + POLE · e (k) <0 is satisfied. For example, the target main fuel pressure Pmain_cmd is higher than the main fuel pressure Pmain. In the case of the pressure increase control set to the value, Pmain <Pmain_cmd_f is established. Further, when Usl = 1, that is, when Upump = 1, the work of the high-pressure pump P2 is maximized.
一方、ステップ41の判別結果がNOのときには、高圧ポンプP2を停止すべき状態にあるとして、ステップ43に進み、ポンプ制御入力Upumpを値0に設定した後、本処理を終了する。これにより、高圧ポンプP2が停止される。
On the other hand, when the determination result in
図9に戻り、ステップ27で以上のようにポンプ制御入力Upumpを算出した後、ステップ28に進み、バルブ制御入力Usolを値0に設定する。このバルブ制御入力Usolは、電磁制御弁18を制御するためのものであり、このバルブ制御入力Usolの値に応じた制御信号が電磁制御弁18に入力されることにより、電磁制御弁18の開度が制御される。具体的には、Usol=0の場合、電磁制御弁18が全閉状態に制御され、連通路16が閉鎖される。このようにステップ28を実行した後、本処理を終了する。
Returning to FIG. 9, after calculating the pump control input Upump as described above in
一方、前述したステップ22の判別結果がNOで、エンジン始動制御中でないときには、ステップ29に進み、アクセル開度APが前述した所定値APREFより小さいか否かを判別する。この判別結果がYESで、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ30に進み、触媒暖機制御の実行時間Tcatが前述した所定値Tcatlmtより小さいか否かを判別する。
On the other hand, when the determination result of
この判別結果がYESのときには、触媒暖機制御を実行すべきであるとして、ステップ31に進み、目標主燃料圧Pmain_cmdを所定の触媒暖機制御用値Pmain_astに設定する。この所定の触媒暖機制御用値Pmain_astは、触媒暖機制御において点火時期リタード制御の実行中、安定した燃焼状態を確保できるような主燃料圧Pmainの値(例えば20MPa)に設定されている。 When the determination result is YES, it is determined that the catalyst warm-up control should be executed, and the process proceeds to step 31 where the target main fuel pressure Pmain_cmd is set to a predetermined catalyst warm-up control value Pmain_ast. The predetermined catalyst warm-up control value Pmain_ast is set to a value (for example, 20 MPa) of the main fuel pressure Pmain that can ensure a stable combustion state during execution of the ignition timing retard control in the catalyst warm-up control.
次いで、前述したように、ステップ27,28を実行した後、本処理を終了する。
Next, as described above, after executing
一方、ステップ29またはステップ30の判別結果がNOのとき、すなわちエンジン始動制御中でない場合において、アクセルペダルが踏まれているとき、またはTcat≧Tcatlmtであるときには、ステップ32に進み、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、図11に示すマップを検索することにより、通常運転用値Pmain_mapを算出する。
On the other hand, when the determination result of
このマップでは、通常運転用値Pmain_mapは、エンジン回転数NEが高いほど、またはアクセル開度APが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数NEが高いほど、またはアクセル開度APが大きいほど、エンジン3に対する要求出力が大きいことで、より高い主燃料圧Pmainが要求されることによる。
In this map, the normal operation value Pmain_map is set to a larger value as the engine speed NE is higher or the accelerator pedal opening AP is larger. This is because the higher the engine speed NE or the greater the accelerator pedal opening AP, the greater the required output for the
ステップ32に続くステップ33では、目標主燃料圧Pmain_cmdを上記通常運転用値Pmain_mapに設定する。次いで、ステップ34に進み、前述したステップ27と同様に、図10に示す算出処理により、ポンプ制御入力Upumpを算出する。
In
次に、ステップ35に進み、バルブ制御入力Usolを算出する。このバルブ制御入力Usolの算出は、具体的には、図12に示すように実行される。 Next, the routine proceeds to step 35, where the valve control input Usol is calculated. The calculation of the valve control input Usol is specifically executed as shown in FIG.
同図に示すように、まず、ステップ50において、DPmain_cmd_f>0およびPmain<Psubがいずれも成立しているか否かを判別する。これらの条件は、副燃料圧Psubを主燃料室13a内に導入することで主燃料圧Pmainを高めるアシストモードの実行条件を表している。このDPmain_cmd_fは、目標主燃料圧のフィルタ値の今回値と前回値との偏差[Pmain_cmd_f(k)−Pmain_cmd_f(k−1)]として算出される。すなわち、目標主燃料圧のフィルタ値Pmain_cmd_fが増大方向にあり、主燃料圧Pmainの増圧制御が実行される場合において、副燃料圧Psubが主燃料圧Pmainよりも高いときには、アシストモードの実行条件が成立していると判別される。
As shown in the figure, first, in
ステップ50の判別結果がYESで、アシストモードの実行条件が成立しているときには、ステップ51に進み、バルブ制御入力Usolを値1に設定した後、本処理を終了する。なお、このようにUsolが値1に設定されたときには、電磁制御弁18が全開状態に制御される。
If the determination result in
一方、ステップ50の判別結果がNOで、アシストモードの実行条件が成立していないときには、ステップ52に進み、|e|<e_fup、Psub<Psub_cmdおよびPmain>Pmain_msetがいずれも成立しているか否かを判別する。これらの条件は、主燃料圧Pmainを副燃料室17a内に導入することにより副燃料圧Psubを高める充填モードの実行条件を表している。
On the other hand, if the determination result in
具体的には、e_fupは、所定のしきい値であり、追従誤差の絶対値|e|がかなり小さい値になっているか否か、すなわち主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdにかなり近づいているか否かを判別できる値(例えば1MPa)に設定されている。また、Pmain_msetは、充填モードを実行可能な主燃料圧Pmainの所定値(例えば20Mpa)であり、Psub_cmdは、副燃料圧Psubの所定の目標値(例えば16MPa)である。 Specifically, e_fup is a predetermined threshold value, and whether or not the absolute value | e | of the tracking error is a considerably small value, that is, the main fuel pressure Pmain is very close to the target main fuel pressure Pmain_cmd. It is set to a value (for example, 1 MPa) that can determine whether or not there is. Pmain_mset is a predetermined value (for example, 20 Mpa) of the main fuel pressure Pmain capable of executing the filling mode, and Psub_cmd is a predetermined target value (for example, 16 MPa) of the auxiliary fuel pressure Psub.
ステップ52の判別結果がYESで、充填モードの実行条件が成立しているときには、前述したように、ステップ51を実行した後、本処理を終了する。これにより、電磁制御弁18が全開状態に制御され、主燃料圧Pmainが副燃料室17a内に導入されることにより、副燃料圧Psubが高められる。
When the determination result in
一方、ステップ52の判別結果がNOで、充填モードの実行条件が成立していないときには、ステップ53に進み、Usl<Usl_decおよびPmain>Pmain_msetがいずれも成立しているか否かを判別する。これらの条件は、主燃料圧Pmainを副燃料室17a内に導入することにより主燃料圧Pmainを低減する減圧モードの実行条件を表している。
On the other hand, if the determination result in
具体的には、Usl_decは、所定のしきい値であり、切換関数σの値が値0よりもかなり大きいか否かを判別できる値(例えば値−0.3)に設定されている。すなわち、Usl<Usl_decが成立するのは、σ≫0が成立しているときであり、例えば、目標主燃料圧Pmain_cmdが主燃料圧Pmainよりも低い値に設定された場合において、両者の乖離度合いが大きいときである。
Specifically, Usl_dec is a predetermined threshold value, and is set to a value (for example, a value of −0.3) that can determine whether or not the value of the switching function σ is considerably larger than the
ステップ53の判別結果がYESで、減圧モードの実行条件が成立しているときには、前述したように、ステップ51を実行した後、本処理を終了する。これにより、電磁制御弁18が全開状態に制御されることによって、主燃料圧Pmainが、連通路16を介して副燃料室17a内に導入され、低減される。
If the determination result in
一方、ステップ53の判別結果がNOのとき、すなわち、アシストモード、充填モードおよび減圧モードの実行条件がいずれも成立していないときには、ステップ54に進み、バルブ制御入力Usolを値0に設定した後、本処理を終了する。これにより、電磁制御弁18が全閉状態に制御される。
On the other hand, when the determination result of
図9に戻り、ステップ35において、以上のようにバルブ制御入力Usolを算出した後、本処理を終了する。
Returning to FIG. 9, in
次に、図13を参照しながら、TDC信号の発生タイミングに同期して実行される制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ60で、前述した主燃料圧確保フラグF_Pmain_OKが「1」であるか否かを判別する。
Next, control processing executed in synchronization with the generation timing of the TDC signal will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this process, first, in
この判別結果がYESで、燃料噴射を適切に実行可能な主燃料圧Pmainが確保されているときには、ステップ61に進み、後述するように、燃料噴射制御処理を実行する。次いで、ステップ62に進み、後述するように、点火時期制御処理を実行した後、本処理を終了する。 When the determination result is YES and the main fuel pressure Pmain at which fuel injection can be appropriately executed is ensured, the process proceeds to step 61, and fuel injection control processing is executed as described later. Next, the routine proceeds to step 62, where the ignition timing control process is executed as will be described later, and then this process ends.
一方、ステップ60の判別結果がNOで、燃料噴射を適切に実行可能な主燃料圧Pmainが確保されていないときには、ステップ63に進み、燃料噴射制御処理および点火時期制御処理を停止した後、本処理を終了する。これにより、燃料噴射弁6による燃料噴射および点火プラグ7による点火が停止される。
On the other hand, when the determination result in
次に、図14を参照しながら、上記燃料噴射制御処理について説明する。この処理では、以下に述べるように、燃料噴射時間Tcylが気筒3aごとすなわち燃料噴射弁6ごとに算出される。
Next, the fuel injection control process will be described with reference to FIG. In this process, as described below, the fuel injection time Tcyl is calculated for each cylinder 3a, that is, for each
まず、ステップ70で、主燃料圧Pmainを下式(9)により算出する。
Pmain=[Pmain'(m)+Pmain'(m-1)+……+Pmain'(m-w+1)]/w ……(9)
ここで、Pmain’は、主燃料圧センサ37の検出信号に基づき、CRK信号の発生タイミングに同期してサンプリングされた主燃料圧のサンプリング値を示しており、wは、正の所定値(例えば値6)である。また、記号(m)は、各離散データのサンプリングの順番を表している。
First, at
Pmain = [Pmain '(m) + Pmain' (m-1) + ...... + Pmain '(m-w + 1)] / w (9)
Here, Pmain 'indicates a sampling value of the main fuel pressure sampled in synchronization with the generation timing of the CRK signal based on the detection signal of the main
上記式(9)に示すように、主燃料圧Pmainは、サンプリング値Pmain’の移動平均値として算出される。これは、高圧ポンプP2の吐出圧の変動に起因して主燃料圧Pmainが変動した場合でも、その影響を回避しながら、主燃料圧Pmainを適切に算出するためである。なお、このように算出された主燃料圧Pmainは、RAM内に記憶されるとともに、前述したように、燃料圧制御処理の際に読み出される。 As shown in the above equation (9), the main fuel pressure Pmain is calculated as a moving average value of the sampling value Pmain '. This is because the main fuel pressure Pmain is appropriately calculated while avoiding the influence even when the main fuel pressure Pmain fluctuates due to fluctuations in the discharge pressure of the high-pressure pump P2. The main fuel pressure Pmain calculated in this way is stored in the RAM and read out during the fuel pressure control process as described above.
ステップ70に続くステップ71では、副燃料圧Psubを下式(10)により算出する。
Psub=[Psub'(m)+Psub'(m-1)+……+Psub'(m-w+1)]/w ……(10)
ここで、Psub’は、副燃料圧センサ38の検出信号に基づき、CRK信号の発生に同期してサンプリングされた副燃料圧のサンプリング値を示している。
In
Psub = [Psub '(m) + Psub' (m-1) + ...... + Psub '(m-w + 1)] / w (10)
Here, Psub ′ represents a sampling value of the auxiliary fuel pressure sampled in synchronization with the generation of the CRK signal based on the detection signal of the auxiliary
上記式(10)に示すように、副燃料圧Psubは、サンプリング値Psub’の移動平均値として算出される。これは、高圧ポンプP2の吐出圧の変動や電磁制御弁18の開弁に起因して副燃料圧Psubが変動した場合でも、その影響を回避しながら、副燃料圧Psubを適切に算出するためである。なお、このように算出された副燃料圧Psubは、RAM内に記憶されるとともに、前述したように、燃料圧制御処理の際に読み出される。
As shown in the above equation (10), the auxiliary fuel pressure Psub is calculated as a moving average value of the sampling value Psub '. This is because the sub fuel pressure Psub is appropriately calculated while avoiding the influence even when the sub fuel pressure Psub fluctuates due to fluctuations in the discharge pressure of the high pressure pump P2 or the opening of the
ステップ71に続くステップ72では、空気流量Gthを下式(11)により算出する。
Gth=[Gth'(m)+Gth'(m-1)+……+Gth'(m-w+1)]/w ……(11)
ここで、Gth’は、スロットル弁開度センサ31の検出信号に基づき、CRK信号の発生に同期してサンプリングされた空気流量のサンプリング値を示している。
In
Gth = [Gth '(m) + Gth' (m-1) + …… + Gth '(m-w + 1)] / w (11)
Here, Gth ′ indicates a sampling value of the air flow rate sampled in synchronization with the generation of the CRK signal based on the detection signal of the throttle
上記式(11)に示すように、空気流量Gthは、サンプリング値Gth’の移動平均値として算出される。これは、吸気脈動に起因して空気流量が変動した場合でも、その影響を回避しながら、空気流量Gthを適切に算出するためである。 As shown in the above equation (11), the air flow rate Gth is calculated as a moving average value of the sampling value Gth ′. This is for appropriately calculating the air flow rate Gth while avoiding the influence even when the air flow rate fluctuates due to the intake pulsation.
次いで、ステップ73で、下式(12)により、吸入空気量Gcylを気筒3aごとに算出する。
Next, at
この式(12)において、Vbは吸気管内体積を、Rは所定の気体定数をそれぞれ表している。また、式(12)における記号(n)付きの吸気管内絶対圧PBAの離散データは、TDC信号の発生タイミングに同期してサンプリングされたデータであることを示しており、記号nは離散データのサンプリングサイクルの順番を表している。例えば、PBA(n)は、今回の制御タイミングでサンプリングされた吸気管内絶対圧の今回値を、PBA(n−1)は、前回の制御タイミングでサンプリングされた値であることをそれぞれ示している。なお、以下の説明では、各離散データにおける記号(n)などを適宜、省略する。 In this equation (12), Vb represents the intake pipe internal volume, and R represents a predetermined gas constant. In addition, the discrete data of the intake pipe absolute pressure PBA with the symbol (n) in the equation (12) indicates that the data is sampled in synchronization with the generation timing of the TDC signal, and the symbol n indicates the discrete data. It represents the order of sampling cycles. For example, PBA (n) indicates the current value of the intake pipe absolute pressure sampled at the current control timing, and PBA (n−1) indicates the value sampled at the previous control timing. . In the following description, the symbol (n) in each discrete data is omitted as appropriate.
次に、ステップ74に進み、下式(13)により、燃料量Minjを燃料噴射弁6ごとに算出する。
Minj=Kgt・KCMD・KAF・Gcyl ……(13)
Next, the routine proceeds to step 74, where the fuel amount Minj is calculated for each
Minj = Kgt / KCMD / KAF / Gcyl (13)
上記式(13)において、Kgtは、燃料噴射弁6ごとに予め設定される換算係数である。KCMDは、目標空燃比(当量比換算値)であり、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、図示しないマップ検索により算出される。また、KAFは、空燃比補正係数であり、空燃比フィードバック制御の実行中は、フィードバック補正係数KSTRを目標空燃比KCMDで除算した値に設定され、空燃比フィードバック制御の停止中は、値1に設定される。このフィードバック補正係数KSTRは、前述した式(1)〜(7)と同様の、図示しない目標値フィルタ型2自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、検出空燃比KACTが目標空燃比KCMDに追従するように算出される。
In the above equation (13), Kgt is a conversion coefficient set in advance for each
ステップ74に続くステップ75では、燃料圧補正係数Kdpを、主燃料圧Pmainと吸気管内絶対圧PBAとの偏差DPm(=Pmain−PBA)に応じて、図15に示すテーブルを検索することにより、算出する。このテーブルでは、燃料圧補正係数Kdpは、偏差DPmが所定値DPm1のとき(例えばPmain=10MPaで、PBAが大気圧のときの値)に、Kdp=1となるように正規化されているとともに、偏差DPmが大きいほど、より小さい値になるように設定されている。
In
次に、ステップ76に進み、基本燃料噴射時間Tcyl_baseを、燃料量Minjに応じて図16に示すテーブルを検索することにより、算出する。このテーブルでは、基本燃料噴射時間Tcyl_baseは、燃料量Minjが大きいほど、より大きい値に設定されている。また、Minj=0付近の領域では、燃料噴射弁6の開弁時の応答遅れを補償するために、それ以外の領域よりも、燃料量Minjの増大に対する増大度合いがより大きくなるように設定されている。
Next, the routine proceeds to step 76, where the basic fuel injection time Tcyl_base is calculated by searching the table shown in FIG. 16 according to the fuel amount Minj. In this table, the basic fuel injection time Tcyl_base is set to a larger value as the fuel amount Minj is larger. Further, in the region near Minj = 0, in order to compensate for the response delay when the
次いで、ステップ77に進み、無効補正値TiVBを、バッテリ電圧VBに応じて図17に示すテーブルを検索することにより、算出する。同図に示すように、この無効補正値TiVBは、バッテリ電圧VBが低いほど、より大きい値に設定されている。これは、バッテリ電圧VBが低いほど、燃料噴射時において燃料噴射弁6が実際に開くまでの遅れがより大きくなるので、それを補償するためである。
Next, the routine proceeds to step 77, where the invalid correction value TiVB is calculated by searching the table shown in FIG. 17 according to the battery voltage VB. As shown in the figure, the invalid correction value TiVB is set to a larger value as the battery voltage VB is lower. This is to compensate for the fact that the lower the battery voltage VB, the greater the delay until the
次に、ステップ78に進み、下式(14)により、燃料噴射時間Tcylを算出した後、本処理を終了する。
Tcyl=Kdp・Tcyl_base+TiVB ……(14)
Next, the process proceeds to step 78, and after calculating the fuel injection time Tcyl by the following equation (14), the present process is terminated.
Tcyl = Kdp · Tcyl_base + TiVB (14)
これにより、以上のように算出された燃料噴射時間Tcylに応じて、燃料噴射弁6の開弁時間およびその開弁タイミングが制御される。なお、以上のように算出された燃料噴射時間Tcylに、所定の付着補正処理を施すことにより、最終的な燃料噴射時間を算出するように構成してもよい。
Thus, the valve opening time and the valve opening timing of the
次に、図18を参照しながら、前述した点火時期制御処理について説明する。この処理では、以下に述べるように、点火時期Iglogが気筒3aごとすなわち点火プラグ7ごとに算出される。まず、ステップ90で、前述したスロットル弁故障フラグF_THNGが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、スロットル弁機構5が正常であるときには、ステップ91に進み、前述したエンジン始動フラグF_ENGSTARTが「1」であるか否かを判別する。
Next, the ignition timing control process described above will be described with reference to FIG. In this process, as described below, the ignition timing Iglog is calculated for each cylinder 3a, that is, for each
このステップ91の判別結果がYESで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ92に進み、点火時期Iglogを、所定の始動時用値Ig_crk(例えばBTDC10゜)に設定した後、本処理を終了する。
If the decision result in the
一方、ステップ91の判別結果がNOで、エンジン始動制御中でないときには、ステップ93に進み、アクセル開度APが前述した所定値APREFより小さいか否かを判別する。この判別結果がYESで、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ94に進み、触媒暖機制御の実行時間Tcatが前述した所定値Tcatlmtより小さいか否かを判別する。
On the other hand, when the determination result of
この判別結果がYESで、Tcat<Tcatlmtのときには、触媒暖機制御を実行すべきであるとして、ステップ95に進み、触媒暖機用値Ig_astを算出する。この触媒暖機用値Ig_astは、具体的には、下式(15)〜(17)の応答指定型制御アルゴリズム(スライディングモード制御アルゴリズムまたはバックステッピング制御アルゴリズム)により、算出される。 When the determination result is YES and Tcat <Tcatlmt, it is determined that the catalyst warm-up control should be executed, and the process proceeds to step 95 to calculate the catalyst warm-up value Ig_ast. Specifically, the catalyst warm-up value Ig_ast is calculated by a response designation control algorithm (sliding mode control algorithm or backstepping control algorithm) of the following equations (15) to (17).
上記式(15)において、Ig_ast_baseは、所定の触媒暖機用の基準点火時期(例えばBTDC5゜)を表し、Krch_ig,Kadp_igは、所定のフィードバックゲインを表している。また、σ_igは、式(16)のように定義される切換関数である。同式(16)において、pole_igは、−1<pole_ig<0の関係が成立するように設定される応答指定パラメータであり、Enastは、式(17)により算出される追従誤差である。式(17)において、NE_astは、所定の触媒暖機用の目標回転数(例えば1800rpm)である。以上の制御アルゴリズムにより、触媒暖機用値Ig_astは、エンジン回転数NEを上記触媒暖機用の目標回転数NE_astに収束させる値として、算出される。
In the above equation (15), Ig_ast_base represents a predetermined catalyst warm-up reference ignition timing (for example,
次いで、ステップ96に進み、点火時期Iglogを上記触媒暖機用値Ig_astに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 96, where the ignition timing Iglog is set to the catalyst warm-up value Ig_ast, and then this processing is terminated.
一方、ステップ93または94の判別結果がNOのとき、すなわちアクセルペダルが踏まれているとき、またはTcat≧Tcatlmtであるときには、ステップ97に進み、エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAに応じて、図19に示すマップを検索することにより、通常運転用値Ig_mapを算出する。
On the other hand, when the determination result of
同図において、PBA1〜PBA3は、PBA1<PBA2<PBA3の関係が成立する吸気管内絶対圧PBAの所定値である。同図に示すように、このマップでは、通常運転用値Ig_mapは、吸気管内絶対圧PBAおよびエンジン回転数NEが高い領域では、より遅角側の値に設定されている。これは、高負荷域でのノッキングの発生を回避するためである。 In the figure, PBA1 to PBA3 are predetermined values of the intake pipe absolute pressure PBA that satisfy the relationship of PBA1 <PBA2 <PBA3. As shown in the figure, in this map, the normal operation value Ig_map is set to a more retarded value in a region where the intake pipe absolute pressure PBA and the engine speed NE are high. This is to avoid the occurrence of knocking in a high load range.
次いで、ステップ98に進み、点火時期Iglogを上記通常運転用値Ig_mapに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 98, where the ignition timing Iglog is set to the normal operation value Ig_map, and then this processing is terminated.
一方、ステップ90の判別結果がYESで、スロットル弁機構5が故障しているときには、ステップ99に進み、故障時用値Ig_fsを算出する。この故障時用値Ig_fsは、具体的には、下式(18)〜(20)の応答指定型制御アルゴリズム(スライディングモード制御アルゴリズムまたはバックステッピング制御アルゴリズム)により、算出される。
On the other hand, if the determination result in
上記式(18)において、Ig_fs_baseは、所定の故障時用の基準点火時期(例えばTDC±0゜)を表し、Krch_ig#,Kadp_ig#は、所定のフィードバックゲインを表している。また、σ_ig#は、式(19)のように定義される切換関数である。同式(19)において、pole_ig#は、−1<pole_ig#<0の関係が成立するように設定される応答指定パラメータであり、Enfsは、式(20)により算出される追従誤差である。式(20)において、NE_fsは、所定の故障時目標回転数(例えば2000rpm)である。以上の制御アルゴリズムにより、故障時用値Ig_fsは、エンジン回転数NEを上記故障時目標回転数NE_fsに収束させる値として、算出される。 In the above equation (18), Ig_fs_base represents a predetermined failure ignition reference ignition timing (for example, TDC ± 0 °), and Krch_ig # and Kadp_ig # represent predetermined feedback gains. Also, σ_ig # is a switching function defined as in equation (19). In the equation (19), pole_ig # is a response specifying parameter set so that the relationship of -1 <pole_ig # <0 is established, and Enfs is a tracking error calculated by the equation (20). In Expression (20), NE_fs is a predetermined failure target rotational speed (for example, 2000 rpm). By the above control algorithm, the failure value Ig_fs is calculated as a value for converging the engine speed NE to the failure target speed NE_fs.
次いで、ステップ100に進み、点火時期Iglogを上記故障時用値Ig_fsに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 100, where the ignition timing Iglog is set to the failure time value Ig_fs, and then this processing is terminated.
次に、以上のように構成された本実施形態の燃料圧制御装置1による主燃料圧Pmainおよび副燃料圧Psubの制御結果について説明する。図20は、本実施形態の燃料圧制御装置1による制御結果例を示しており、図21は、比較のために、電磁制御弁18を常に全閉状態に保持し、主燃料圧Pmainのみを制御した場合の制御結果例を示している。なお、両図中のMpumpは、高圧ポンプP2の燃料の吐出量を表している。
Next, control results of the main fuel pressure Pmain and the sub fuel pressure Psub by the fuel
両図を参照すると、目標主燃料圧Pmain_cmdがより低い値に設定され、減圧制御が開始された場合(時刻t1およびt11)、それ以降における主燃料圧Pmainの低下度合いは、本実施形態の制御結果の方が、比較例よりも大きくなっていることが判る。また、本実施形態の制御結果では、時刻txにおいて、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdまで低減され、減圧制御が終了しているのに対して、比較例の制御結果では、増圧制御が開始された時点(時刻t12)においても、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdまで低減されていないことが判る。このように、本実施形態の燃料圧制御装置1によれば、電磁制御弁18を開放し、主燃料室13a内の燃料を連通路16を介して副デリバリパイプ17側に流入させることにより、主燃料圧Pmainをより迅速かつ効果的に減圧制御できることが判る。
Referring to both figures, when the target main fuel pressure Pmain_cmd is set to a lower value and the pressure reduction control is started (time t1 and t11), the degree of decrease in the main fuel pressure Pmain after that is controlled according to the present embodiment. It can be seen that the result is larger than the comparative example. In the control result of the present embodiment, the main fuel pressure Pmain is reduced to the target main fuel pressure Pmain_cmd at the time tx, and the pressure reduction control is finished. On the other hand, the control result of the comparative example is the pressure increase control. It can be seen that the main fuel pressure Pmain has not been reduced to the target main fuel pressure Pmain_cmd even at the time when the operation is started (time t12). As described above, according to the fuel
さらに、目標主燃料圧Pmain_cmdがより高い値に設定され、増圧制御が開始された場合、増圧制御中(時刻t2〜t3およびt12〜t13)における主燃料圧Pmainの上昇度合いも、本実施形態の制御結果の方が、比較例よりも大きくなっており、言い換えれば、本実施形態の制御結果の方が、比較例よりも増圧に要する時間が短くなっていることが判る。これは、アシストモードの実行条件が成立し、電磁制御弁18が開弁されることにより、高圧ポンプP2に加えて、副燃料圧Psubを利用しながら、主燃料圧Pmainが高められているためである。このように、本実施形態の燃料圧制御装置1によれば、主燃料圧Pmainの増圧制御における初期応答性を向上させることができ、主燃料圧Pmainをより迅速かつ効果的に増圧できることが判る。
Further, when the target main fuel pressure Pmain_cmd is set to a higher value and the pressure increase control is started, the degree of increase in the main fuel pressure Pmain during the pressure increase control (time t2 to t3 and t12 to t13) is also implemented in this embodiment. It can be seen that the control result of the embodiment is larger than that of the comparative example. In other words, the control result of the present embodiment has a shorter time required for pressure increase than the comparative example. This is because the main fuel pressure Pmain is increased while the sub fuel pressure Psub is used in addition to the high pressure pump P2 when the assist mode execution condition is satisfied and the
以上のように、本実施形態の燃料供給装置10によれば、電磁制御弁18により連通路16が閉鎖されている場合、高圧ポンプP2が運転されることにより主燃料室13a内の燃料が増圧される。一方、電磁制御弁18により連通路16が開放されると、主燃料室13a内の燃料が副燃料室17a内に流れ込むことで、主燃料室13a内が減圧されるとともに、副燃料圧Psubが、低圧リリーフ弁20により設定圧Psub_maxに保持される。それにより、主燃料圧Pmainを設定圧Psub_maxまで減圧することができるので、この設定圧Psub_maxを適切に設定することにより、従来よりも低い値まで減圧することが可能になり、従来よりも広い増減幅で変更することが可能になる。
As described above, according to the
また、燃料圧制御装置1によれば、上記のような燃料供給装置10において、高圧ポンプP2および電磁制御弁18を介して、主燃料圧Pmainが制御されるので、主燃料圧Pmainを従来よりも低い値まで迅速に減圧制御することができ、それにより、主燃料圧Pmainを従来よりも広い制御幅で制御することができる。その結果、この燃料圧制御装置1によりガソリンエンジン3を制御することによって、低負荷運転時などには、燃料噴射弁6に供給する主燃料圧Pmainを適切な値まで迅速に減圧させることができ、それにより、空燃比制御における良好な制御精度を確保でき、安定した運転状態を確保できる。同じ理由により、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることによって、気筒内壁に付着する燃料量を減少させることができ、それにより、未燃HCを減少させ、排ガス特性を向上させることができる。これに加えて、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることにより、混合気を適切な状態で形成でき、燃焼効率を向上させることができる。
Further, according to the fuel
また、減圧モード、アシストモードおよび充填モード以外のとき(ステップ53の判別結果がNOのとき)には、電磁制御弁18が閉弁され、燃料を蓄える室の容積がより小さくなるように制御されるので、燃料の増圧に要する時間を短縮することができ、その分、高圧ポンプP2の仕事を低減できる。その結果、エンジン3の運転効率を向上させることができる。
Further, when the mode is other than the decompression mode, the assist mode, and the filling mode (when the determination result of
また、触媒暖機制御が終了するまでの間(Tcat<Tcatlmtが成立している間)は、電磁制御弁18が閉鎖され、燃料を蓄える室の容積がより小さな値に制御されることにより、触媒暖機制御中における燃料の増圧に要する時間を短縮できる。その結果、触媒暖機制御中、燃料噴射制御を精度良く実行することができ、燃焼の安定性を確保することができ、それにより、未燃HCおよびスモーク(PM)の排出量を低減することができる。
Further, until the catalyst warm-up control is finished (while Tcat <Tcatlmt is established), the
さらに、アシストモードの実行条件が成立しているとき(ステップ50の判別結果がYESのとき)には、電磁制御弁18が開放されることにより、副燃料室17a内の燃料が主燃料室13aに流れ込み、主燃料圧Pmainが高められる。すなわち、高圧ポンプP2に加えて、副燃料圧Psubを利用しながら、主燃料圧Pmainを高めることができるので、主燃料圧Pmainの増圧制御における初期応答性を向上させることができる。その結果、燃料噴射制御をさらに精度良く実行することができ、より良好な燃焼の安定性を確保することができ、それにより、未燃HCおよびスモーク(PM)の排出量をさらに低減することができる。
Further, when the execution condition of the assist mode is satisfied (when the determination result of
また、充填モードのとき(ステップ52の判別結果がYESのとき)、すなわち、追従誤差の絶対値|e|が所定値e_fup未満で、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdに近い値まで十分に制御されているときには、電磁制御弁18が開放され、主燃料室13a内の燃料が副燃料室17a側に充填されるので、主燃料圧Pmainの不足に起因する燃料噴射制御の制御精度の低下を回避しながら、高圧状態の燃料を副燃料室17aに充填し、副燃料圧Psubを高めることができる。それにより、上述したアシストモードでの増圧制御を実行することができる。
In the filling mode (when the determination result in
また、一般に、高圧ポンプP2などの燃料ポンプおよび電磁制御弁18を用いて燃料圧制御を実行した場合、これらの応答性が低いことに起因して、燃料圧がその目標値に対してオーバーシュートを生じやすく、その結果、燃料ポンプの仕事が必要以上に増大してしまう。これに対して、本実施形態の燃料圧制御装置1では、目標値フィルタ型2自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdに追従するように、高圧ポンプP2および電磁制御弁18が制御されるので、主燃料圧Pmainの目標主燃料圧Pmain_cmdに対するオーバーシュートなどを回避でき、主燃料圧Pmainの目標主燃料圧Pmain_cmdへの追従性を高めることができる。その結果、高圧ポンプP2の仕事を低減することができ、エンジン3の燃費を向上させることができる。
In general, when fuel pressure control is executed using a fuel pump such as the high-pressure pump P2 and the
また、本実施形態のような燃料圧制御装置1では、高圧ポンプP2の運転中、電磁制御弁18が開放されると、主燃料室13aに加えられる副燃料圧Psubは、主燃料圧Pmainの制御における外乱として作用し、主燃料圧Pmainが振動状態になる可能があるものの、上記のように、目標値フィルタ型2自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、主燃料圧Pmainを制御することによって、副燃料圧Psubの外乱的な影響に起因して主燃料圧Pmainが振動状態になるのを回避しながら、主燃料圧Pmainを目標主燃料圧Pmain_cmdに追従させることができる。その結果、燃料噴射制御の制御精度を向上させることができる。
Further, in the fuel
なお、第1実施形態は、アシストモード、充填モードおよび減圧モードのときには、Usol=1とし、電磁制御弁18を全開状態に制御するように構成した例であるが、これらのモードにおいて、電磁制御弁18を全閉状態と全開状態の中間の開度に制御するように構成してもよい。
The first embodiment is an example in which Usol = 1 is set in the assist mode, the filling mode, and the decompression mode, and the
次に、第2実施形態に係る燃料供給装置10Aおよび燃料圧制御装置1Aについて説明する。図22に示すように、この燃料供給装置10Aは、第1実施形態の燃料供給装置10(図3参照)と一部を除いて同様に構成されているので、以下、第1実施形態の燃料供給装置10と同じ構成については、同じ符号を付し、その説明は省略するとともに、異なる点についてのみ説明する。
Next, the
図22および図3を比較すると明らかなように、この燃料供給装置10Aは、第1実施形態の燃料供給装置10において、副デリバリパイプ17および低圧リリーフ弁20を省略した構成を備えている。そのため、第2実施形態の燃料圧制御装置1Aでは、第1実施形態の燃料圧制御装置1における、副デリバリパイプ17内の副燃料圧Psubを検出する副燃料圧センサ38が省略されている。
As is clear from a comparison of FIGS. 22 and 3, the
また、燃料圧制御装置1Aによる燃料圧制御処理は、第1実施形態の燃料圧制御装置1による図9の燃料圧制御処理において、ステップ35のバルブ制御入力Usolの算出処理の内容のみが異なっており、それ以外は同様に構成されている。この燃料圧制御装置1Aでは、バルブ制御入力Usolの算出処理は、図23に示すように実行される。
Further, the fuel pressure control process by the fuel
まず、ステップ110で、制御入力Uslが値0より小さいか否かを判別する。この条件は、主燃料圧Pmainを燃料タンク11側に逃がすことにより主燃料圧Pmainを低減する減圧モードの実行条件を表しており、この場合、Usl<0が成立するのは、σ>0が成立しているときであり、例えば、目標主燃料圧Pmain_cmdが主燃料圧Pmainよりも低い値に設定される減圧制御の場合には、Pmain>Pmain_cmd_fが成立しているときである。
First, in
ステップ110の判別結果がYESで、減圧モードの実行条件が成立しているときには、ステップ111に進み、バルブ制御入力Usolを−Uslに設定した後、本処理を終了する。これにより、電磁制御弁18の開度が値−Uslに応じた値に制御され、主燃料圧Pmainの減圧制御が実行される。
If the determination result in
一方、ステップ110の判別結果がNOで、減圧モードの実行条件が成立していないときには、ステップ112に進み、バルブ制御入力Usolを値0に設定した後、本処理を終了する。これにより、電磁制御弁18が閉弁状態に保持される。
On the other hand, if the determination result in
次に、以上のように構成された第2実施形態の燃料圧制御装置1Aによる主燃料圧Pmainの制御結果について説明する。図24は、第2実施形態の燃料圧制御装置1Aによる制御結果例を示している。同図および前述した図21を参照しながら、すると、目標主燃料圧Pmain_cmdがより低い値に設定され、減圧制御が開始された場合(時刻t21およびt11)、それ以降における主燃料圧Pmainの低下度合いは、第2実施形態の制御結果の方が、比較例よりも大きくなっていることが判る。
Next, the control result of the main fuel pressure Pmain by the fuel
また、第2実施形態の制御結果では、時刻tyにおいて、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdまで低減され、減圧制御が終了しているのに対して、比較例の制御結果では、増圧制御が開始された時点(時刻t12)においても、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdまで低減されていないことが判る。以上のように、第2実施形態の燃料圧制御装置1Aによれば、第1実施形態の燃料圧制御装1と同様に、電磁制御弁18を開放し、主燃料室13a内の燃料を燃料戻し路19を介して燃料タンク11側に戻すことにより、主燃料圧Pmainをより迅速かつ効果的に減圧制御できることが判る。
Further, in the control result of the second embodiment, at time ty, the main fuel pressure Pmain is reduced to the target main fuel pressure Pmain_cmd and the pressure reduction control is finished, whereas in the control result of the comparative example, the pressure increase It can be seen that the main fuel pressure Pmain is not reduced to the target main fuel pressure Pmain_cmd even at the time when the control is started (time t12). As described above, according to the fuel
さらに、目標主燃料圧Pmain_cmdがより高い値に設定され、増圧制御が開始された場合、増圧制御中(時刻t22〜t23およびt12〜t13)における主燃料圧Pmainの上昇度合いは、第2実施形態および比較例の両者とも同じ程度になっていることが判る。 Further, when the target main fuel pressure Pmain_cmd is set to a higher value and the pressure increase control is started, the increase degree of the main fuel pressure Pmain during the pressure increase control (time t22 to t23 and t12 to t13) It can be seen that both the embodiment and the comparative example have the same level.
また、図25は、第2実施形態の燃料圧制御装置1Aによる燃料圧制御の制御結果と、第1実施形態の燃料圧制御装置1による燃料圧制御の制御結果とを同一タイミングで比較したものである。同図に示すように、増圧制御が開始された場合(時刻t31)、それ以降における主燃料圧Pmainの上昇度合いは、第1実施形態の方が、副燃料圧Psubを用いた分、第2実施形態の方よりも大きくなっている。すなわち、第1実施形態のように、副燃料圧Psubを利用することにより、主燃料圧Pmainの増圧制御における初期応答性を高めることができ、その分、主燃料圧Pmainの増圧に要する時間を短縮できることが判る。
FIG. 25 is a comparison of the control result of the fuel pressure control by the fuel
一方、減圧制御が開始された場合(時刻t32)、それ以降における主燃料圧Pmainの低下度合いは、初期の段階では、両者はほとんど同じ変わらないとともに、第2実施形態の方が、燃料戻し路19が開放状態にあることにより、より低い値まで減圧可能であることが判る。 On the other hand, when the pressure reduction control is started (time t32), the degree of decrease in the main fuel pressure Pmain after that is almost the same at the initial stage, and the fuel return path in the second embodiment is the same. It can be seen that when 19 is in an open state, the pressure can be reduced to a lower value.
以上のように、第2実施形態の燃料圧制御装置1Aによれば、第1実施形態の燃料圧制御装置1と同様に、主燃料圧Pmainをより迅速かつ効果的に減圧制御でき、それにより、燃料圧を従来よりも広い制御幅で制御することができる。その結果、第1実施形態の燃料圧制御装置1と同様に、低負荷運転時などには、空燃比制御における良好な制御精度を確保でき、安定した運転状態を確保できる。同じ理由により、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることによって、気筒内壁に付着する燃料量を減少させることができ、それにより、未燃HCを減少させ、排ガス特性を向上させることができる。これに加えて、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることにより、混合気を適切な状態で形成でき、燃焼効率を向上させることができる。
As described above, according to the fuel
これに加えて、第1実施形態の燃料圧制御装置1と同様に、目標値フィルタ型2自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、主燃料圧Pmainが目標主燃料圧Pmain_cmdに追従するように、高圧ポンプP2および電磁制御弁18が制御されるので、前述した作用効果を得ることができる。
In addition, as with the fuel
なお、各実施形態は、本発明の燃料供給装置および燃料圧制御装置をガソリンを燃料とする内燃機関に適用した例であるが、本発明の燃料供給装置および燃料圧制御装置はこれに限らず、ディーゼルエンジンなどの、燃料が燃料噴射弁により気筒内に直接噴射される内燃機関に適用可能である。 Each embodiment is an example in which the fuel supply device and the fuel pressure control device of the present invention are applied to an internal combustion engine using gasoline as fuel, but the fuel supply device and the fuel pressure control device of the present invention are not limited thereto. It is applicable to an internal combustion engine such as a diesel engine in which fuel is directly injected into a cylinder by a fuel injection valve.
また、各実施形態は、制御弁として電磁制御弁18を用いた例であるが、制御弁はこれに限らず、開閉を電気的に制御可能なものであればよい。例えば、電気モータ式の電動弁を用いてもよい。
In addition, each embodiment is an example using the
1,1A 燃料圧制御装置
2 ECU(ポンプ制御手段、減圧条件判定手段、弁制御手段、増圧条件判定手段、目標主燃料圧設定手段、制御手段、目標燃料圧設定手段)
3 内燃機関
3a 気筒
6 燃料噴射弁
10 燃料供給装置
11 燃料タンク(燃料貯蔵室)
12 燃料供給路
13a 主燃料室(燃料室)
16 連通路(燃料戻し路)
17a 副燃料室(燃料戻し路)
18 電磁制御弁(制御弁)
19 燃料戻し路
20 低圧リリーフ弁(リリーフ弁)
P2 高圧ポンプ(燃料ポンプ)
37 主燃料圧センサ(主燃料圧検出手段、燃料圧検出手段)
38 副燃料圧センサ(副燃料圧検出手段)
Pmain 主燃料圧(燃料圧)
Pmain_cmd 目標主燃料圧(目標燃料圧)
Psub 副燃料圧
Psub_max 所定の設定圧
Tcatlmt 所定値(所定時間)
e 追従誤差(偏差)
e_fup 所定値
1, 1A Fuel
DESCRIPTION OF
12
16 Communication path (fuel return path)
17a Sub fuel chamber (fuel return path)
18 Electromagnetic control valve (control valve)
19
P2 High pressure pump (fuel pump)
37 Main fuel pressure sensor (main fuel pressure detection means, fuel pressure detection means)
38 Sub fuel pressure sensor (Sub fuel pressure detecting means)
Pmain Main fuel pressure (fuel pressure)
Pmain_cmd Target main fuel pressure (target fuel pressure)
Psub Sub fuel pressure Psub_max Predetermined set pressure Tcatlmt Predetermined value (predetermined time)
e Tracking error (deviation)
e_fup predetermined value
Claims (10)
燃料を貯蔵する燃料貯蔵室と、
当該燃料貯蔵室と前記燃料噴射弁との間に延びる燃料供給路と、
当該燃料供給路に設けられ、燃料を増圧し、前記燃料噴射弁側に供給するための燃料ポンプと、
前記燃料供給路の前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁との間に設けられ、前記燃料ポンプで増圧された燃料を蓄える主燃料室と、
当該主燃料室に連通路を介して連通し、当該主燃料室からの燃料を蓄える副燃料室と、
前記連通路の開閉を制御する制御弁と、
前記副燃料室と前記燃料貯蔵室との間に延びる燃料戻し路と、
前記副燃料室内の燃料圧が所定の設定圧を超えたときに開弁することにより、前記燃料戻し路を開放するリリーフ弁と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 In a cylinder injection internal combustion engine in which fuel is injected into a cylinder by a fuel injection valve, the fuel supply device for the internal combustion engine supplies fuel to the fuel injection valve,
A fuel storage chamber for storing fuel;
A fuel supply path extending between the fuel storage chamber and the fuel injection valve;
A fuel pump provided in the fuel supply path for increasing the pressure of the fuel and supplying the fuel to the fuel injection valve;
A main fuel chamber, which is provided between the fuel pump and the fuel injection valve of the fuel supply path, and stores fuel increased in pressure by the fuel pump;
A sub fuel chamber that communicates with the main fuel chamber via a communication path, and stores fuel from the main fuel chamber;
A control valve for controlling the opening and closing of the communication path;
A fuel return path extending between the auxiliary fuel chamber and the fuel storage chamber;
A relief valve that opens the fuel return path by opening when the fuel pressure in the auxiliary fuel chamber exceeds a predetermined set pressure;
A fuel supply device for an internal combustion engine, comprising:
前記主燃料室内の燃料圧である主燃料圧を検出する主燃料圧検出手段と、
当該検出された主燃料圧に応じて、前記燃料ポンプを制御するポンプ制御手段と、
前記検出された主燃料圧に応じて、当該主燃料圧を減圧する減圧条件が成立しているか否かを判定する減圧条件判定手段と、
前記減圧条件判定手段の判定結果に基づき、前記制御弁を、前記減圧条件が成立しているときに開放し、成立していないときに閉鎖する弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料圧制御装置。 A fuel pressure control device for an internal combustion engine having the fuel supply device according to claim 1,
Main fuel pressure detecting means for detecting a main fuel pressure which is a fuel pressure in the main fuel chamber;
Pump control means for controlling the fuel pump according to the detected main fuel pressure;
Pressure reducing condition determining means for determining whether a pressure reducing condition for reducing the main fuel pressure is satisfied according to the detected main fuel pressure;
Based on the determination result of the pressure reducing condition determining means, the control valve is opened when the pressure reducing condition is satisfied, and is closed when the pressure reducing condition is not satisfied, and
A fuel pressure control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記主燃料圧に応じて、当該主燃料圧を増圧する増圧条件が成立しているか否かを判定する増圧条件判定手段と、
をさらに備え、
前記弁制御手段は、前記増圧条件判定手段の判定結果に基づき、前記増圧条件が成立している場合において、前記主燃料圧が前記副燃料圧よりも低いときには、前記制御弁を開放することを特徴とする請求項2または3に記載の内燃機関の燃料圧制御装置。 Sub fuel pressure detecting means for detecting a sub fuel pressure which is a fuel pressure in the sub fuel chamber;
A pressure increasing condition determining means for determining whether a pressure increasing condition for increasing the main fuel pressure is satisfied according to the main fuel pressure;
Further comprising
The valve control means opens the control valve when the main fuel pressure is lower than the sub fuel pressure when the pressure increasing condition is satisfied based on the determination result of the pressure increasing condition determining means. The fuel pressure control device for an internal combustion engine according to claim 2 or 3,
前記弁制御手段は、前記減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、前記主燃料圧と前記目標主燃料圧との偏差の絶対値が所定値未満のときには、前記制御弁を開放することを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の内燃機関の燃料圧制御装置。 Further comprising target main fuel pressure setting means for setting a target main fuel pressure as a target of the main fuel pressure according to the operating state of the internal combustion engine;
The valve control means opens the control valve when the absolute value of the deviation between the main fuel pressure and the target main fuel pressure is less than a predetermined value regardless of the determination result of the pressure reducing condition determination means. The fuel pressure control device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4.
前記主燃料室内の燃料圧である主燃料圧を検出する主燃料圧検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記主燃料圧の目標となる目標主燃料圧を設定する目標主燃料圧設定手段と、
所定の2自由度制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、前記主燃料圧が前記目標主燃料圧に追従するように、前記燃料ポンプおよび前記制御弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料圧制御装置。 A fuel pressure control device for an internal combustion engine having the fuel supply device according to claim 1,
Main fuel pressure detecting means for detecting a main fuel pressure which is a fuel pressure in the main fuel chamber;
Target main fuel pressure setting means for setting a target main fuel pressure as a target of the main fuel pressure according to the operating state of the internal combustion engine;
Control means for controlling the fuel pump and the control valve so that the main fuel pressure follows the target main fuel pressure by a control algorithm including a predetermined two-degree-of-freedom control algorithm;
A fuel pressure control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記主燃料室内の燃料圧である主燃料圧を検出する主燃料圧検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記主燃料圧の目標となる目標主燃料圧を設定する目標主燃料圧設定手段と、
所定の応答指定型制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、前記主燃料圧が前記目標主燃料圧に追従するように、前記燃料ポンプおよび前記制御弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料圧制御装置。 A fuel pressure control device for an internal combustion engine having the fuel supply device according to claim 1,
Main fuel pressure detecting means for detecting a main fuel pressure which is a fuel pressure in the main fuel chamber;
Target main fuel pressure setting means for setting a target main fuel pressure as a target of the main fuel pressure according to the operating state of the internal combustion engine;
Control means for controlling the fuel pump and the control valve so that the main fuel pressure follows the target main fuel pressure by a control algorithm including a predetermined response designating control algorithm;
A fuel pressure control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記燃料貯蔵室内の燃料を増圧し、前記燃料室に供給するための燃料ポンプと、
前記燃料戻し路を開閉する制御弁と、
前記燃料室内の燃料圧を検出する燃料圧検出手段と、
当該検出された燃料圧に応じて、前記燃料ポンプおよび前記制御弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料圧制御装置。 In-cylinder injection internal combustion engine in which fuel stored in a pressurized state in a fuel chamber is injected into a cylinder via a fuel injection valve, and has a fuel return path for returning the fuel in the fuel chamber to the fuel storage chamber In the engine, a fuel pressure control device for an internal combustion engine for controlling a fuel pressure in the fuel chamber,
A fuel pump for increasing the pressure of the fuel in the fuel storage chamber and supplying the fuel to the fuel chamber;
A control valve for opening and closing the fuel return path;
Fuel pressure detecting means for detecting the fuel pressure in the fuel chamber;
Control means for controlling the fuel pump and the control valve according to the detected fuel pressure;
A fuel pressure control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記制御手段は、所定の2自由度制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、前記燃料圧が前記目標燃料圧に追従するように、前記燃料ポンプおよび前記制御弁を制御することを特徴とする請求項8に記載の内燃機関の燃料圧制御装置。 Further comprising target fuel pressure setting means for setting a target fuel pressure as a target of the fuel pressure in accordance with the operating state of the internal combustion engine;
The control means controls the fuel pump and the control valve so that the fuel pressure follows the target fuel pressure by a control algorithm including a predetermined two-degree-of-freedom control algorithm. A fuel pressure control device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記制御手段は、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより、前記燃料圧が前記目標燃料圧に追従するように、前記燃料ポンプおよび前記制御弁を制御することを特徴とする請求項8に記載の内燃機関の燃料圧制御装置。 Further comprising target fuel pressure setting means for setting a target fuel pressure as a target of the fuel pressure in accordance with the operating state of the internal combustion engine;
The control means controls the fuel pump and the control valve so that the fuel pressure follows the target fuel pressure by a control algorithm including a predetermined response assignment control algorithm. A fuel pressure control device for an internal combustion engine according to claim 1.
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