JP2006207375A - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、燃料ポンプから蓄圧配管を介して圧送された燃料を燃料噴射弁により、各気筒の燃焼室に直接噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a fuel injection control device for an internal combustion engine that directly injects fuel pumped from a fuel pump through a pressure accumulation pipe into a combustion chamber of each cylinder by a fuel injection valve. About.
従来、ガソリンを燃料とする内燃機関の燃料噴射制御装置においては、各気筒に直接燃料を噴射する弁として、電磁式の燃料噴射弁を使用することが一般的であり、このような燃料噴射制御装置は、内燃機関の運転条件に応じて、燃料ポンプを駆動させて燃料を圧送し、前記燃料噴射弁が接続された蓄圧配管に燃料を所定の圧力で蓄圧し、さらに、燃料噴射弁へ開弁駆動信号を出力することで、燃料を内燃機関の各気筒に噴射供給している。 Conventionally, in a fuel injection control device for an internal combustion engine using gasoline as a fuel, it is common to use an electromagnetic fuel injection valve as a valve that directly injects fuel into each cylinder. The apparatus drives a fuel pump to pump fuel according to the operating conditions of the internal combustion engine, accumulates fuel at a predetermined pressure in a pressure accumulation pipe to which the fuel injection valve is connected, and further opens the fuel injection valve. By outputting a valve drive signal, fuel is injected and supplied to each cylinder of the internal combustion engine.
また、燃料ポンプにより燃料が圧送された蓄圧配管には、さらに燃料圧力調整弁が配置されており、該燃料圧力調整弁は、所定以上の燃料圧力になると開弁して、蓄圧配管内の燃料を排出することにより蓄圧配管内の燃料圧力を調整することが可能となっている。このように燃料圧力調整弁により蓄圧配管内の燃料圧力はほぼ一定に保持されるので、燃料噴射弁の開弁期間(燃料噴射パルス幅)を制御することにより、内燃機関の各気筒へ所定の必要な量の燃料を安定して噴射供給することが可能となる。 In addition, a fuel pressure adjusting valve is further arranged in the accumulator piping to which the fuel is pumped by the fuel pump, and the fuel pressure adjusting valve opens when the fuel pressure exceeds a predetermined level, and the fuel in the accumulator piping It is possible to adjust the fuel pressure in the pressure accumulating pipe by discharging the gas. As described above, the fuel pressure in the pressure accumulating pipe is maintained almost constant by the fuel pressure adjusting valve. Therefore, by controlling the valve opening period (fuel injection pulse width) of the fuel injection valve, each cylinder of the internal combustion engine has a predetermined pressure. A required amount of fuel can be stably injected and supplied.
しかし、前記燃料圧力調整弁が動作しない程度の低い燃料圧力状態においては、燃料ポンプの圧送による燃料圧力の増加分が、蓄圧配管内の燃料圧力に対して支配的となって、蓄圧配管内を一定の燃料圧力に保持することができない。そして、内燃機関の各気筒へ必要な所定量の必要な燃料を噴射供給するためには、燃料噴射弁の開弁期間を、前記蓄圧配管内の燃料圧力により補正することが必要であった。 However, in a low fuel pressure state where the fuel pressure regulating valve does not operate, the increase in the fuel pressure due to the pumping of the fuel pump becomes dominant with respect to the fuel pressure in the pressure accumulating pipe, It cannot be maintained at a constant fuel pressure. In order to inject and supply a necessary amount of necessary fuel to each cylinder of the internal combustion engine, it is necessary to correct the valve opening period of the fuel injection valve by the fuel pressure in the pressure accumulating pipe.
これに鑑み、例えば、高圧供給ポンプから圧送された高圧燃料を蓄圧するコモンレール(蓄圧配管)にコモンレール圧力センサを配置し、該コモンレール圧力センサで検出された前記高圧燃料の圧力に基づいてインジェクタ(燃料噴射弁)の噴射時間を算出し、該算出したインジェクタの噴射時間に基づいて各内燃機関に供給される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御装置が提案されている(特許文献1参照)。 In view of this, for example, a common rail pressure sensor is arranged on a common rail (accumulation piping) that accumulates high-pressure fuel pumped from a high-pressure supply pump, and an injector (fuel) is based on the pressure of the high-pressure fuel detected by the common rail pressure sensor. There has been proposed a fuel injection control device that calculates an injection time of an injection valve and controls an injection amount of fuel supplied to each internal combustion engine based on the calculated injection time of the injector (see Patent Document 1).
このような燃料噴射制御装置によれば、例えば高圧供給ポンプの圧送期間と燃料噴射弁の開弁期間が同期せず、コモンレール内の燃料圧力が一定とならない状態においても、この変動のある燃料圧力の状態をコモンレール圧力センサが検出し、この燃料圧力に基づいて燃料噴射量を制御しているので、内燃機関の各気筒へ所望の量の燃料を噴射供給することができる。 According to such a fuel injection control device, for example, even when the pressure feeding period of the high-pressure supply pump and the valve opening period of the fuel injection valve are not synchronized and the fuel pressure in the common rail is not constant, the fuel pressure with this fluctuation This state is detected by the common rail pressure sensor, and the fuel injection amount is controlled based on this fuel pressure, so that a desired amount of fuel can be injected and supplied to each cylinder of the internal combustion engine.
しかし、特許文献1に記載したような燃料噴射制御装置は、燃料圧力に基づいて燃料噴射弁の開弁時間(噴射時間)を算出し、噴射すべき量の燃料を制御しているが、例えば、算出した燃料噴射弁の開弁期間中に燃料圧力が変動した場合には、このような燃料圧力の変動を想定して燃料噴射量を制御しているわけではないので、前記算出した開弁期間では、所望の量の燃料を各気筒に噴射供給できなくなる虞がある。
However, the fuel injection control apparatus described in
このような不具合に対して、所望の量の燃料を各気筒に噴射供給するために、開弁期間中に検出した検出燃料圧力に応じて、前記算出した開弁期間を短縮または延長するように補正処理を行うことは可能である。しかし、このような場合には、開弁期間中の燃料圧力の変動をリアルタイムに検出する必要があるので、燃料圧力を検出するセンサは、非常に高い応答性と精度が要求されることになる。このような高い性能を具備する燃料圧力センサを燃料噴射装置に用いた場合には、システムコストが増加してしまうこととなる。 In order to cope with such a problem, in order to inject and supply a desired amount of fuel to each cylinder, the calculated valve opening period is shortened or extended according to the detected fuel pressure detected during the valve opening period. It is possible to perform correction processing. However, in such a case, since it is necessary to detect the fluctuation of the fuel pressure during the valve opening period in real time, the sensor for detecting the fuel pressure is required to have very high responsiveness and accuracy. . When a fuel pressure sensor having such high performance is used in a fuel injection device, the system cost will increase.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、燃料圧力センサの要求スペックを押さえてシステムコストの増加を抑制し、さらに、燃料圧力の変動にかかわらず安定して所望量の燃料を各気筒に噴射供給することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to suppress an increase in system cost by suppressing required specifications of a fuel pressure sensor, and further to a variation in fuel pressure. An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can stably supply a desired amount of fuel to each cylinder.
前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の運転条件に応じて燃料を圧送する燃料ポンプと、該燃料ポンプにより圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料ポンプにより圧送された燃料圧力を検出する燃料圧力センサと、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、該装置は、前記燃料噴射弁が噴射すべき基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記検出燃料圧力に基づいて前記燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算する燃料圧送期間演算手段と、前記検出燃料圧力、前記基本燃料噴射量、及び前記燃料圧送期間に基づいて、前記燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅を演算する燃料噴射パルス幅演算手段と、該燃料噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a fuel pump that pumps fuel according to operating conditions of the internal combustion engine, and a fuel injection valve that injects fuel pumped by the fuel pump. And a fuel pressure sensor for detecting a fuel pressure pumped by the fuel pump, the fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the device determines a basic fuel injection amount to be injected by the fuel injection valve. Basic fuel injection amount calculating means for calculating; fuel pumping period calculating means for calculating a period during which the fuel pump should pump fuel based on the detected fuel pressure; the detected fuel pressure; the basic fuel injection amount; A fuel injection pulse width calculating means for calculating a fuel injection pulse width of the fuel injection valve based on a fuel pumping period; and a fuel injection valve control for controlling the fuel injection valve based on the fuel injection pulse width. Characterized in that it comprises a means.
前記のごとく構成された本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料を圧送すべき期間、すなわち、燃料ポンプが燃料を圧送する際の圧送開始時点及びその時点から燃料を圧送する時間に基づいて、燃料噴射パルス幅を演算するので、たとえ燃料噴射中に、ポンプの燃料圧送により圧力上昇が生じたとしても、燃料噴射弁が、気筒内に燃料を過剰に噴射供給することを防止することができる。また、本発明に係る燃料制御装置は、燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算して燃料圧力の変化を予測するので、燃料圧力センサの検出スペックを向上させることなくリアルタイムに燃料圧力の変化を得ることができ、さらに安価に実施することができる。 The fuel injection control device for an internal combustion engine of the present invention configured as described above is based on a period during which fuel is to be pumped, that is, a pumping start time when the fuel pump pumps fuel and a time during which the fuel is pumped from that point. Thus, the fuel injection pulse width is calculated, so that even if a pressure rise occurs due to the fuel pumping of the pump during fuel injection, the fuel injection valve prevents the fuel from being injected excessively into the cylinder. Can do. Further, the fuel control device according to the present invention calculates the period during which the fuel pump should pump fuel and predicts the change in fuel pressure, so the change in fuel pressure in real time without improving the detection specifications of the fuel pressure sensor. Can be obtained and can be implemented at a lower cost.
また、好ましくは、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射パルス幅演算手段が、前記基本燃料噴射量と前記検出燃料圧力に基づいて前記基本燃料噴射パルス幅を演算する基本燃料噴射パルス演算手段と、該基本燃料噴射パルス幅を前記燃料圧送期間に基づいて補正して前記燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅とする燃料噴射パルス幅補正手段と、をさらに備えることを特徴としている。 Preferably, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention, the fuel injection pulse width calculation means calculates the basic fuel injection pulse width based on the basic fuel injection amount and the detected fuel pressure. Fuel injection pulse calculating means; and fuel injection pulse width correcting means for correcting the basic fuel injection pulse width based on the fuel pumping period to obtain the fuel injection pulse width of the fuel injection valve. Yes.
このように、燃料を圧送すべき期間に基づいて演算した基本燃料噴射パルス幅を補正することで、燃料噴射中における燃料ポンプ起因の燃料圧力の上昇があったとしても、この圧力変動を予測して噴射制御を行うことになるので、安定して燃料を噴射することができる。また、燃料圧力センサで検出できない微少な圧力変動に対しても予測し、この圧力変動に基づいて補正を行うので、精度よく燃料噴射量を制御することができる。 In this way, by correcting the basic fuel injection pulse width calculated based on the period during which fuel should be pumped, even if there is an increase in fuel pressure due to the fuel pump during fuel injection, this pressure fluctuation is predicted. Therefore, the fuel can be stably injected. In addition, since a slight pressure fluctuation that cannot be detected by the fuel pressure sensor is predicted and correction is performed based on this pressure fluctuation, the fuel injection amount can be controlled with high accuracy.
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射パルス幅補正手段は、前記燃料圧送期間中に燃料を噴射する際に、前記燃料ポンプが燃料を圧送していない期間における燃料噴射パルス幅に比べ、前記燃料噴射パルス幅が小さくなるように前記燃料噴射パルス幅を補正することを特徴としている。このように構成することで、燃料噴射パルス幅を簡易的に補正することが可能となり、制御装置の演算負荷を軽減することができる。 In the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention, when the fuel injection pulse width correcting means injects fuel during the fuel pumping period, the fuel injection pulse during a period when the fuel pump is not pumping fuel. The fuel injection pulse width is corrected so that the fuel injection pulse width becomes smaller than the width. With this configuration, the fuel injection pulse width can be easily corrected, and the calculation load on the control device can be reduced.
また、好ましくは、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の運転条件に応じて燃料を圧送する燃料ポンプと、該燃料ポンプにより圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料ポンプにより圧送された燃料圧力を検出する燃料圧力センサと、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、該燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射弁が噴射すべき基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記検出燃料圧力に基づいて前記燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算する燃料圧送期間演算手段と、前記燃料圧送期間に基づいて前記検出燃料圧力を補正する燃料圧力補正手段と、該補正した検出燃料圧力及び前記基本燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅を演算する燃料噴射パルス幅演算手段と、該燃料噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御手段と、を備えることを特徴としている。 Preferably, the internal combustion engine fuel injection control apparatus according to the present invention includes a fuel pump that pumps fuel according to an operating condition of the internal combustion engine, a fuel injection valve that injects the fuel pumped by the fuel pump, A fuel pressure sensor for detecting a fuel pressure pumped by the fuel pump, the fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection control device is a basic fuel injection amount to be injected by the fuel injection valve A basic fuel injection amount calculating means for calculating the fuel, a fuel pumping period calculating means for calculating a period during which the fuel pump should pump fuel based on the detected fuel pressure, and a detected fuel pressure based on the fuel pumping period. Fuel pressure correcting means for correcting, and fuel injection pulse width calculating means for calculating the fuel injection pulse width of the fuel injection valve based on the corrected detected fuel pressure and the basic fuel injection amount It is characterized by comprising a fuel injection valve control means for controlling the fuel injection valve based on the fuel injection pulse width.
このように、燃料を圧送すべき期間に基づいて検出燃料圧力を補正し、該補正した燃料圧力に基づいて燃料噴射パルス幅を演算することで、燃料噴射中における燃料ポンプ起因の燃料圧力の上昇があったとしても、この圧力変動を予測して補正を行っているので、安定して燃料を噴射することができる。また、燃料圧力センサで検出できない微少な圧力変動に対しても予測し、この圧力変動に基づいて補正を行うので、精度よく燃料噴射量を制御することができる。 As described above, the detected fuel pressure is corrected based on the period during which the fuel should be pumped, and the fuel injection pulse width is calculated based on the corrected fuel pressure, thereby increasing the fuel pressure caused by the fuel pump during fuel injection. Even if there is, since the pressure fluctuation is predicted and corrected, the fuel can be stably injected. In addition, since a slight pressure fluctuation that cannot be detected by the fuel pressure sensor is predicted and correction is performed based on this pressure fluctuation, the fuel injection amount can be controlled with high accuracy.
本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃料噴射弁の燃料噴射中に、燃料ポンプの燃料供給により燃料圧力に変動があったとしても、燃料圧力の変動にかかわらず安定して所望量の燃料を各気筒に噴射供給することができる。さらに、燃料圧力センサの要求スペックを上げることなく、システムコストを低減することができる。 According to the fuel injection control device for an internal combustion engine of the present invention, even if the fuel pressure fluctuates due to the fuel supply of the fuel pump during the fuel injection of the fuel injection valve, the fuel injection control device can stably achieve the desired regardless of the fuel pressure fluctuation. An amount of fuel can be injected into each cylinder. Furthermore, the system cost can be reduced without increasing the required specifications of the fuel pressure sensor.
以下、図面に基づき本発明である内燃機関の燃料噴射制御装置のいくつかの実施形態について説明する。図1は、第一実施形態に係る内燃機関(筒内噴射エンジン)2の制御システムの全体構成を示したものである。内燃機関2は3気筒からなり、各シリンダ25に導入される空気は、エアクリーナ65の入口部64から取り入れられ、空気量センサ(エアフロセンサ)63を通り、供給空気量(吸気流量)を制御する電制スロットル弁6が収容されたスロットルボディ61を通って、前記内燃機関2の各シリンダ25に接続された各吸気管66に分配された後、ピストン26と前記シリンダ25で形成される燃焼室21に導かれる。
Several embodiments of a fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall configuration of a control system of an internal combustion engine (cylinder injection engine) 2 according to the first embodiment. The
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク42から低圧燃料ポンプ41により一次加圧されて、該一次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ43で一定の圧力(例えば0.3MPa)に調圧されて、後述する高圧燃料ポンプ(燃料ポンプ)3で、より高い圧力にすべく二次加圧される。この二次加圧された燃料は、蓄圧配管4を介して各シリンダ25に設けられた燃料噴射弁(インジェクタ)5から燃焼室21に噴射される。そして、前記燃焼室21に噴射された燃料は、点火コイル27で高電圧化された点火信号により点火プラグ28で着火される。
On the other hand, fuel such as gasoline is primarily pressurized from the
また、本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置を有するエンジン制御装置(コントロールユニット)1には、内燃機関2の排気弁22のカム軸に取り付けられたカム角センサ(回転センサ)9が検出したカム軸の回転位置の信号、エアフロセンサ63で検出した供給空気量の信号、アクセルペダル81に取り付けられたアクセル位置センサ8で検出したアクセル位置の信号、スロットルボディ61に取り付けられたスロットル弁開度センサ62で検出したスロットル弁開度の信号、蓄圧配管4に取り付けられた燃料圧力センサ7で検出した燃料圧力の信号、内燃機関2の冷却水通路に取り付けられた水温センサ29で検出した冷却水温度の信号、排気管68に取り付けられたO2濃度センサ24で検出した酸素濃度の信号等が入力される。
An engine control device (control unit) 1 having a fuel injection control device for an internal combustion engine of the present embodiment is detected by a cam angle sensor (rotation sensor) 9 attached to the cam shaft of the
このコントロールユニット1では、これらの各種センサから出力された信号を入力し、該入力信号に基づいて、ドライバや車輛が要求する運転状態を達成するように、各種アクチュエータに制御信号を出力している。具体的には、コントロールユニット1は、所望の供給空気量を制御すべく電制スロットル弁6に駆動制御信号を出力し、蓄圧配管4に圧送する燃料圧力を制御すべく高圧燃料ポンプ3に圧送制御信号(駆動信号)を出力し、燃焼室21に噴射される燃料噴射量を制御すべく燃料噴射弁5に開弁制御信号(開弁駆動信号)を出力し、さらに燃焼室21内の燃料を所定のタイミングで着火すべく点火コイル27を介して点火プラグ28に点火制御信号を出力している。
In the
図2は、コントロールユニット1の内部構成図である。コントロールユニット1は、MPU203、EP−ROM202、RAM204及びA/D変換器を含むI/OLSI201等で構成されており、このコントロールユニット1は、先に示した各種センサ等からの信号をI/OLSI201で入力として取り込み、この取り込まれた信号に基づいて所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された制御信号を、各種アクチュエータに出力して、内燃機関2に吸入される吸入空気量の制御、後述する高圧燃料ポンプ3から吐出される燃料の吐出量制御、気筒内に噴射される燃料の噴射量制御、及び点火コイル27により点火される点火時期の制御等を実行する。
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the
図3は、高圧燃料ポンプ3、燃料噴射弁5、及びコントロールユニット1を備えた燃料系システムの構成図を示す。
FIG. 3 shows a configuration diagram of a fuel system including the high-
高圧燃料ポンプ3は、燃料吸入通路44と、燃料吐出通路48とに接続されており、主にポンプ本体33と、アクチュエータ30とを備えている。このポンプ本体33は、シリンダ33bを摺動するプランジャ37を有し、該プランジャ37は、前記内燃機関2の排気弁22のカム軸と共に回転するポンプ駆動カム23に圧接され、加圧室33aの容積を変化させるべく、シリンダ33b内を往復動可能となるように配置されている。
The high-
また、高圧燃料ポンプ3は、燃料吸入通路44と加圧室33aとの間に吸入弁31を備えており、この吸入弁31は、吸入閉弁ばね32によって加圧室33a側から燃料吸入通路44側に向う閉弁方向に付勢される逆止め弁となっている。また、高圧燃料ポンプ3は、前記加圧室33aと燃料吐出通路48との間に吐出弁38を備えており、この吐出弁38は、吐出閉弁ばね39によって、燃料吐出通路48から加圧室33aに向う閉弁方向に付勢される逆止め弁となっている。
The high-
また、アクチュエータ30は、電磁駆動式であり、ソレノイド36、開弁ばね35、及びプランジャ型の吸入弁係合部材34を備えている。吸入弁係合部材34は、ソレノイド36への通電がない(ソレノイド制御信号がOFF)時には、開弁ばね35によって、その先端が吸入弁31に当接して、吸入弁31を開く方向に付勢されている。この開弁ばね35の付勢力は、吸入弁ばね32の付勢力より大きくなっているため、ソレノイド36の通電がない時は、吸入弁31は開弁状態となる。次に、燃料噴射弁5への燃料供給の動作を以下に説明する。
The
燃料は、燃料タンク42から低圧燃料ポンプ41によって一次加圧され、一次加圧された燃料は、プレッシャレギュレータ43によって一定の圧力状態に調圧されて、燃料吸入通路44を介して高圧燃料ポンプ3の燃料導入口へと、導かれる。
The fuel is primarily pressurized from the
高圧燃料ポンプ3のプランジャ37の下降により加圧室33aの容積が増大して加圧室33a内の圧力が減少し、かつ、ソレノイド36に通電がない状態で吸入弁31が開弁状態となったときに、高圧燃料ポンプ3に導かれた燃料は加圧室33aに吸入されるが、ソレノイド36の通電(ソレノイド制御信号がON)によって吸入弁31が閉弁状態であっても、プランジャ37の下降による加圧室33aの負圧が高い場合にも、この負圧により、吸入閉弁ばね32の付勢力に抗して前記吸入弁31が開弁し、燃料吸入通路44からの燃料は、加圧室33aに吸入される。
As the
そして、プランジャ37が上昇して加圧室33aの容積が減少するのに伴い、加圧室33aに吸入された燃料の圧力が増大しても、ソレノイド36に通電がない状態(吸入弁31が開弁状態)であれば、加圧室33aの燃料は、燃料吸入通路44に戻る。一方、ソレノイド36の通電によって吸入弁31が閉弁状態であれば、加圧室33aの圧力が増大すると吐出閉弁ばね39の付勢力に抗して吐出弁38を開弁し、加圧室33a内の燃料は燃料吐出通路48に圧送される。この燃料吐出通路48に圧送された燃料は、蓄圧配管4で蓄圧され、内燃機関2の各気筒に配置された燃料噴射弁5を介して、該燃料噴射弁5の開弁で燃焼室に噴射される。
As the
また先に述べたように、コントロールユニット1は、カム角センサ9、前記燃料圧力センサ7などの各検出信号に基づいてソレノイド36に駆動制御信号を出力して高圧燃料ポンプ3の燃料圧送量を制御し、燃料噴射弁5の開弁制御信号(開弁駆動信号)を出力して燃料噴射量を制御する。
Further, as described above, the
図4は、高圧燃料ポンプ3と燃料噴射弁5の動作、およびこれらの機器の動作に伴う蓄圧配管4内の燃料圧力の状態を示すタイミングチャートである。本実施形態では、高圧燃料ポンプ3は、内燃機関2の1サイクル行程の間に蓄圧配管4に2回の燃料を圧送し、燃料噴射弁5は、各気筒に対して1サイクル中に1回の噴射(3気筒のため合計3回の噴射)を行なうものとする。なお、ポンプ駆動カム23で駆動するプランジャ37の実際のストローク(実位置)は曲線となるが、上死点と下死点の位置を分かり易くするために直線で表す。
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the high-
図4に示すようにプランジャ37が、ポンプ駆動カム23の回転により上死点側から下死点側に移動中は、前記高圧燃料ポンプ3の吸入行程となる。この吸入行程では、プランジャ37の移動に伴って高圧ポンプ3の加圧室33a内の圧力が低下し、吸入弁係合部材34が吸入弁31を押圧して、吸入弁31を開弁方向に移動させ、燃料吸入通路44から導かれた燃料が加圧室33a内に流入する。この時、加圧室33a内が負圧のために吐出閉弁ばね39の付勢力により、吐出弁38は閉弁状態となり、蓄圧配管4へ燃料は圧送されない。
As shown in FIG. 4, when the
次に、プランジャ37が、ポンプ駆動カム23の回転により、下死点側から上死点側に移動を開始し、高圧燃料ポンプ3の圧縮行程が行われる。この圧縮行程において、まず、プランジャ37が下死点から上死点に移動をし始めたときに、アクチュエータ30のソレノイド36が通電されていない状態である場合には、吸入弁31は開弁状態を保持し、吸入行程で加圧室33aに流入した燃料は、吸入弁31を介して燃料吸入通路44に戻される。
Next, the
そして、コントロールユニット1からアクチュエータ30に駆動信号(ON信号)が出力されると、ソレノイド36が通電(ON状態に)となり、開弁ばね35の付勢力に抗して、吸入弁係合部材34を移動させて、吸入弁31を開弁させる。その結果、加圧室33a内の圧力が上昇する。さらに、加圧室33a内の圧力が上昇し続けると、やがて、この上昇した圧力により吐出閉弁ばね39の付勢力を抗して吐出弁38が押圧されて開弁し、加圧室33aの燃料が蓄圧配管4に圧送(吐出)される。なお、この状態でソレノイド36の通電を停止(OFF状態に)しても、加圧室33a内の圧力が高いために吸入弁31は閉弁状態が維持され、蓄圧配管4への燃料圧送が継続される。この燃料圧送により、前記蓄圧配管4内の燃料圧力は上昇する。そして、再度プランジャが上死点側から下死点側に移動を開始すると、高圧燃料ポンプ3の吸入行程となり、以後前記動作を繰り返す。
When a drive signal (ON signal) is output from the
このように、コントロールユニット1によって、高圧燃料ポンプ3のソレノイド36への駆動信号の出力タイミングを変化させることで、高圧燃料ポンプ3は、蓄圧配管4への燃料の圧送量を調節することができる。蓄圧配管4に配置された燃料圧力センサ7への信号に基づいてコントロールユニット1は、ソレノイド36への駆動信号の出力タイミングを演算し、ソレノイド36を適切に駆動することで、蓄圧配管4内の検出燃料圧力を所定の目標値にフィードバック制御することが可能である。
As described above, the
一方、前記燃料噴射弁5は、気筒ごとに、コントロールユニット1からの開弁駆動信号により開弁し、各気筒の燃焼室21へ燃料を噴射供給する。この燃料噴射により、蓄圧配管4内の燃料の圧力は低下する。
On the other hand, the
以上より、実際の圧力変化は図中実線で示すような動作となる。また、燃料圧力センサ7による検出燃料圧力(計測圧力)は、若干の検出遅れが生じるため図中点線で示すような動作となる。本実施形態では、図4に示すように、1サイクル中において、燃料の圧送期間(圧力の増加)と燃料噴射期間(圧力の減少)が同期しておらず、燃料噴射弁5が、#2気筒に燃料を噴射している間は、蓄圧配管4内の燃料圧力は減少するが、#3気筒に燃料を噴射している間は、高圧燃料ポンプ3により蓄圧配管4内に燃料を圧送しているので、燃料圧力は他の気筒ほどには減少しない。
As described above, the actual pressure change is as shown by the solid line in the figure. The fuel pressure (measured pressure) detected by the
そして、各気筒に噴射開始直前の検出燃料圧力に基づいて燃料噴射弁5の開弁期間を設定すると、#3気筒は、燃料噴射弁5の開弁中に、高圧燃料ポンプ3により燃料の圧送が行われるので、必要な量の燃料より多い燃料が、#3気筒に噴射されてしてしまうことになる。すなわち、高圧燃料ポンプ3の圧送により蓄圧配管4内の燃料圧力の上昇の影響を大きく受ける気筒(#3)と、まったく受けない気筒(#2)が存在することになる。
When the opening period of the
このように特定の気筒に過多の燃料が噴射されることを回避するためには、燃料圧力のサンプリングタスクを短くし、燃料噴射弁5の開弁期間中においても燃料圧力の変化を検出し、この検出した検出燃料圧力に基づいて燃料噴射弁5の開弁期間を補正することが考えられる。しかし、図中点線で示すように、燃料圧力センサ7による検出圧力には若干の遅れが生じるため、逆に他の気筒の噴射期間で誤差を発生させる要因となる。そこで、このような場合には、以下に示す図5〜7に記載の如く高圧燃料ポンプ3からの燃料の圧送される期間を考慮して、燃料噴射弁5の適切な開弁期間を算出することが望ましい。
In order to avoid excessive fuel injection into a specific cylinder in this way, the fuel pressure sampling task is shortened, and a change in fuel pressure is detected even during the opening period of the
図5は、第一実施形態におけるコントロールユニット1の内燃機関の燃料噴射に関する制御ブロック図を示している。
FIG. 5 shows a control block diagram relating to fuel injection of the internal combustion engine of the
図5に示すように、基本燃料供給量演算手段(基本燃料噴射量演算手段)501は、検出した供給空気量Qaとエンジン回転速度Neに基づいて、燃料噴射弁5が噴射すべき基本燃料供給量(基本燃料噴射量)を演算する。また、空燃比フィードバック補正係数演算手段502は、O2濃度センサ24で検出した酸素濃度O2より空燃比がリッチ状態にあるかリーン状態にあるかを判断し、リッチ状態と判断すれば減量側に、リーン状態と判断すれば増量側に基本燃料供給量を補正する空燃比フィードバック補正係数を演算する。
As shown in FIG. 5, the basic fuel supply amount calculation means (basic fuel injection amount calculation means) 501 supplies basic fuel to be injected by the
一方、目標燃料圧力演算手段505は、検出した供給空気量Qaとエンジン回転速度Neに基づいて、燃料噴射弁5から燃料が噴射されるときの目標燃料圧力を演算し、その目標燃料圧力を燃料圧送期間演算手段506に出力する。燃料圧送期間演算手段506は、燃料圧力センサ7により検出した検出燃料圧力が、前記目標燃料圧力演算手段505で演算された目標燃料圧力になるように、高圧燃料ポンプ3が燃料を圧送すべき期間(燃料圧送期間)を演算する。燃料ポンプ制御手段507は、燃料圧送期間演算手段506で演算された燃料圧送期間に基づいて高圧燃料ポンプ3に駆動信号を出力する。
On the other hand, the target fuel pressure calculation means 505 calculates a target fuel pressure when fuel is injected from the
燃料噴射パルス幅演算手段503は、基本燃料供給量演算手段501で演算した基本燃料供給量を、空燃比フィードバック補正係数演算手段502で演算した空燃比フィードバック補正係数により補正し、この補正した燃料供給量と、燃料圧送期間演算手段506で演算した燃料圧送期間と、燃料圧力センサ7により検出した検出燃料圧力Pfに基づいて、燃料噴射弁5の開弁時間である燃料噴射パルス幅を演算する。この演算された燃料噴射パルス幅に基づいて、燃料噴射弁制御手段504は、燃料噴射パルス幅に応じて燃料噴射弁に開弁駆動信号を出力する。
The fuel injection pulse width calculation means 503 corrects the basic fuel supply amount calculated by the basic fuel supply amount calculation means 501 with the air-fuel ratio feedback correction coefficient calculated by the air-fuel ratio feedback correction coefficient calculation means 502, and this corrected fuel supply Based on the amount, the fuel pumping period calculated by the fuel
このように、燃料の圧送期間、すなわち、高圧燃料ポンプ3が燃料を蓄圧配管4に圧送する際の圧送開始時点及びその時点から燃料を圧送する時間に基づいて、燃料噴射パルス幅を演算するので、たとえ燃料噴射中に、高圧燃料ポンプ3の燃料圧送により圧力上昇が生じたとしても、燃料噴射弁5が、気筒(燃焼室21)内に燃料を過剰に噴射供給することを防止することができる。また、高圧燃料ポンプ3が燃料を圧送すべき期間を演算することで、燃料圧力の変化を予測することができるので、燃料圧力センサ7の検出スペックを向上させることなく、安価に実施することができる。
As described above, the fuel injection pulse width is calculated based on the fuel pumping period, that is, the pumping start time when the high-
図6は、第二実施形態におけるコントロールユニット1の内燃機関の燃料噴射に関する制御ブロック図を示している。図6において、図1〜5の第一実施形態と同一のものは、同一符号を付し、詳細の説明は、省略する。第二実施形態では、燃料圧力補正手段508を設けた点が第一実施形態と異なる構成となっている。
FIG. 6 shows a control block diagram relating to fuel injection of the internal combustion engine of the
この燃料圧力補正手段508は、検出した検出燃料圧力Pfを燃料圧送期間演算手段506で演算された燃料圧送期間(燃料の圧送開始タイミングと圧送時間)に基づいて補正する。具体的には、気筒ごとに設定される燃料噴射領域内にかかる気筒別圧送期間を算出し、蓄圧配管内の圧力変動を予測すべく算出した気筒別の圧送期間から燃料圧力平均増加量dPfを算出し、この燃料圧力平均増加量dPfを検出燃料圧力Pfに加算して補正燃料圧力FPfを算出する。
The fuel
ここで燃料圧力平均増加量dPfは、算出された気筒別圧送期間と燃料ポンプの特性から計算によって算出可能であるが、予め気筒別圧送期間と燃料圧力平均増加量dPfとの関係をテーブルとして記憶しておいて検索してもよい。 Here, the average fuel pressure increase dPf can be calculated by calculation from the calculated cylinder-by-cylinder pumping period and the characteristics of the fuel pump, but the relationship between the cylinder-by-cylinder pumping period and the fuel pressure average increase dPf is stored in advance as a table. You may search for it.
燃料噴射パルス幅演算手段503は、基本燃料供給量演算手段501で演算した基本燃料供給量を前記空燃比フィードバック補正係数演算手段502で演算した空燃比フィードバック補正係数により補正し、補正した燃料供給量を燃料圧力補正手段508で補正した補正燃料圧力FPfに応じて燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅に変換(燃料噴射パルス幅を演算)し、燃料噴射弁制御手段504は、この燃料噴射パルス幅に応じて燃料噴射弁に開弁駆動信号を出力する。 The fuel injection pulse width calculation means 503 corrects the basic fuel supply amount calculated by the basic fuel supply amount calculation means 501 by the air-fuel ratio feedback correction coefficient calculated by the air-fuel ratio feedback correction coefficient calculation means 502, and the corrected fuel supply amount Is converted into a fuel injection pulse width of the fuel injection valve according to the corrected fuel pressure FPf corrected by the fuel pressure correction means 508 (the fuel injection pulse width is calculated), and the fuel injection valve control means 504 sets the fuel injection pulse width to this fuel injection pulse width. In response, a valve opening drive signal is output to the fuel injection valve.
図7は、第三実施形態におけるコントロールユニット1の内燃機関の燃料噴射に関する制御ブロック図を示している。図7において、図1〜5の第一実施形態と同一のものは、同一符号を付し、詳細の説明は、省略する。第三実施形態では、燃料噴射パルス幅演算手段503の代わりに、基本燃料噴射パルス幅演算手段509と、燃料噴射パルス幅補正手段510とを設けた点が第一実施形態と異なる構成となっている。
FIG. 7 shows a control block diagram relating to fuel injection of the internal combustion engine of the
この基本燃料噴射パルス幅演算手段509は、基本燃料供給量演算手段501で演算した基本燃料供給量を、空燃比フィードバック補正係数演算手段502で演算した空燃比フィードバック補正係数により補正する。そして、補正した基本燃料供給量と検出した検出燃料圧力Pfと基づいて基本燃料噴射パルス幅を演算する。 The basic fuel injection pulse width calculation means 509 corrects the basic fuel supply amount calculated by the basic fuel supply amount calculation means 501 with the air-fuel ratio feedback correction coefficient calculated by the air-fuel ratio feedback correction coefficient calculation means 502. Then, the basic fuel injection pulse width is calculated based on the corrected basic fuel supply amount and the detected detected fuel pressure Pf.
燃料噴射パルス幅補正手段510は、燃料圧送期間演算手段506で演算した燃料圧送期間に基づいて、蓄圧配管内の圧力変動を予測して(その変動代を考慮して)、基本燃料噴射パルス幅演算手段509で演算した基本燃料噴射パルス幅の補正を行う。そして、補正した基本燃料噴射パルス幅に基づいて、燃料噴射弁制御手段504は、燃料噴射弁5に開弁駆動信号を出力する。
The fuel injection pulse
このように構成された燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁の燃料噴射中に、燃料ポンプの燃料供給により燃料圧力に変動があったとしても、この変動を予測して補正することにより、気筒に過多の燃料供給がされることなく、安定して所望の量の燃料を各気筒に噴射供給することができる。さらに、燃料圧力センサの要求スペックを上げることなく、その結果としてシステムコストを低減することができる。 The fuel injection control apparatus configured as described above is configured to predict and correct the fluctuation even if the fuel pressure varies due to the fuel supply of the fuel pump during the fuel injection of the fuel injection valve. Without excessive fuel supply, a desired amount of fuel can be stably injected into each cylinder. Further, the system cost can be reduced as a result without increasing the required specifications of the fuel pressure sensor.
以上、本発明の3つの実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。 Although the three embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. The design can be changed.
第三実施形態では、基本燃料噴射パルス幅を、燃料圧送期間演算手段で演算した燃料圧送期間に基づいてその圧力変動を予測して補正をしているが、簡易的な補正として、燃料圧送期間中に燃料を噴射する際には、燃料ポンプが燃料を圧送していない期間における燃料噴射パルス幅に比べ、前記燃料噴射パルス幅を小さくなるような補正をしてもよい。 In the third embodiment, the basic fuel injection pulse width is corrected by predicting the pressure fluctuation based on the fuel pumping period calculated by the fuel pumping period calculating means, but as a simple correction, the fuel pumping period When injecting fuel, correction may be made such that the fuel injection pulse width becomes smaller than the fuel injection pulse width during a period when the fuel pump is not pumping fuel.
前記実施形態では、燃料ポンプ制御手段と燃料噴射制御手段とを同じコントロールユニット内に具備する構成としたが、各々が別のコントロールユニットで制御されてもよい。ただしその場合には、あるコントロールユニットに設けられた燃料ポンプ制御手段の制御信号またはこれに準ずる所定の信号を、燃料噴射制御手段が設けられた別のコントロールユニットに入力するような構成にする必要がある。 In the above embodiment, the fuel pump control means and the fuel injection control means are provided in the same control unit, but each may be controlled by separate control units. However, in that case, it is necessary to configure so that the control signal of the fuel pump control means provided in a certain control unit or a predetermined signal equivalent thereto is input to another control unit provided with the fuel injection control means. There is.
また、本実施形態では、基本燃料供給量演算手段において、基本燃料供給量を演算し、燃料噴射パルス幅演算手段において、基本燃料供給量を空燃比フィードバック係数で補正していたが、この補正は、基本燃料供給演算手段であらかじめ演算してもよい。 In the present embodiment, the basic fuel supply amount calculation means calculates the basic fuel supply amount, and the fuel injection pulse width calculation means corrects the basic fuel supply amount with the air-fuel ratio feedback coefficient. The basic fuel supply calculation means may calculate in advance.
本発明は、燃料高圧ポンプの圧送期間と、燃料噴射弁の噴射タイミングが、同期しない組み合わせに対して、安定した燃料噴射を行えるので特に有効である。 The present invention is particularly effective because stable fuel injection can be performed for a combination in which the pumping period of the fuel high-pressure pump and the injection timing of the fuel injection valve are not synchronized.
1 コントロールユニット(内燃機関の燃料噴射制御装置)
2 内燃機関
3 高圧燃料ポンプ(燃料ポンプ)
4 蓄圧配管
5 燃料噴射弁
6 電制スロットル弁
7 燃料圧力センサ
8 アクセル位置センサ
9 回転センサ
501 基本燃料供給量演算手段(基本燃料噴射量演算手段)
503 燃料噴射パルス幅演算手段
504 燃料噴射弁制御手段
505 目標燃料圧力演算手段
506 燃料圧送期間演算手段
508 燃料圧力補正手段
509 基本燃料噴射パルス幅演算手段
510 燃料噴射パルス幅補正手段
1 Control unit (fuel injection control device for internal combustion engine)
2
4 Accumulation piping 5
503 Fuel injection pulse width calculation means 504 Fuel injection valve control means 505 Target fuel pressure calculation means 506 Fuel pumping period calculation means 508 Fuel pressure correction means 509 Basic fuel injection pulse width calculation means 510 Fuel injection pulse width correction means
Claims (4)
該燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射弁が噴射すべき基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記検出燃料圧力に基づいて前記燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算する燃料圧送期間演算手段と、前記検出燃料圧力、前記基本燃料噴射量、及び前記燃料圧送期間に基づいて、前記燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅を演算する燃料噴射パルス幅演算手段と、該燃料噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel pump that pumps fuel according to operating conditions of the internal combustion engine, a fuel injection valve that injects fuel pumped by the fuel pump, and a fuel pressure sensor that detects fuel pressure pumped by the fuel pump; A fuel injection control device for an internal combustion engine comprising:
The fuel injection control device calculates basic fuel injection amount calculation means for calculating a basic fuel injection amount to be injected by the fuel injection valve, and calculates a period during which the fuel pump should pump fuel based on the detected fuel pressure. Fuel injection period calculating means; fuel injection pulse width calculating means for calculating a fuel injection pulse width of the fuel injection valve based on the detected fuel pressure, the basic fuel injection amount, and the fuel pumping period; and the fuel injection And a fuel injection control device for controlling the fuel injection valve based on the pulse width.
該燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射弁が噴射すべき基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記検出燃料圧力に基づいて前記燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算する燃料圧送期間演算手段と、前記燃料圧送期間に基づいて前記検出燃料圧力を補正する燃料圧力補正手段と、該補正した検出燃料圧力及び前記基本燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅を演算する燃料噴射パルス幅演算手段と、該燃料噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel pump that pumps fuel according to operating conditions of the internal combustion engine, a fuel injection valve that injects fuel pumped by the fuel pump, and a fuel pressure sensor that detects fuel pressure pumped by the fuel pump; A fuel injection control device for an internal combustion engine comprising:
The fuel injection control device calculates basic fuel injection amount calculation means for calculating a basic fuel injection amount to be injected by the fuel injection valve, and calculates a period during which the fuel pump should pump fuel based on the detected fuel pressure. Fuel pumping period calculating means; fuel pressure correcting means for correcting the detected fuel pressure based on the fuel pumping period; and fuel injection pulses of the fuel injection valve based on the corrected detected fuel pressure and the basic fuel injection amount A fuel injection control device for an internal combustion engine, comprising: a fuel injection pulse width calculation means for calculating a width; and a fuel injection valve control means for controlling a fuel injection valve based on the fuel injection pulse width.
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