JP2008128034A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、コモンレールに設置されたインジェクタによって燃焼室に燃料噴射を行う筒内噴射式内燃機関の燃料系の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for a fuel system of a direct injection internal combustion engine in which fuel is injected into a combustion chamber by an injector installed on a common rail.
筒内噴射式内燃機関では、インジェクタ(燃料噴射弁)から目標値の燃料量を噴射するため、インジェクタを設置されているコモンレールの燃料圧力(燃圧)を燃料圧力センサによって計測し、燃圧に応じてインジェクタの開弁時間を補正して燃料噴射パルス幅を算出することが行われる。 In a cylinder injection internal combustion engine, in order to inject a target amount of fuel from an injector (fuel injection valve), the fuel pressure (fuel pressure) of the common rail where the injector is installed is measured by a fuel pressure sensor, and the fuel pressure is The fuel injection pulse width is calculated by correcting the valve opening time of the injector.
筒内噴射式内燃機関の課題の一つとして、コモンレール中の燃圧脈動がある。コモンレールには往復動型の高圧ポンプによって昇圧された燃料が間欠的に供給されるので、高圧ポンプの燃料吐出とインジェクタの燃料噴射によってコモンレールでは間欠的な燃料移動が発生する。この間欠的な燃料移動によりコモンレール内に燃圧脈動が生じ、燃圧脈動によって適正な燃圧補正が行われなくなり、インジェクタの燃料噴射量が目標値からずれ、排気悪化を引き起こす虞れがある。 One of the problems of the cylinder injection internal combustion engine is the fuel pressure pulsation in the common rail. Since the fuel boosted by the reciprocating high-pressure pump is intermittently supplied to the common rail, intermittent fuel movement occurs in the common rail due to fuel discharge from the high-pressure pump and fuel injection from the injector. Due to this intermittent fuel movement, fuel pressure pulsation is generated in the common rail, and proper fuel pressure correction is not performed by the fuel pressure pulsation, and the fuel injection amount of the injector may deviate from the target value, which may cause exhaust deterioration.
この不具合を解決する従来技術として、インジェクタの燃料噴射量、高圧ポンプの燃料吐出量、コモンレールからリークする燃料のリーク量等の燃料可変要素に基づいて燃料圧力センサによる燃圧検出時から燃料噴射開始時までの燃圧変化を推定して燃料噴射量を補正する燃料噴射制御装置が知られている(例えば、特許文献1)。 As a conventional technique for solving this problem, from the time when fuel pressure is detected by the fuel pressure sensor based on fuel variable elements such as the fuel injection amount of the injector, the fuel discharge amount of the high pressure pump, and the fuel leak amount from the common rail, the fuel injection is started There is known a fuel injection control device that corrects a fuel injection amount by estimating a change in fuel pressure up to (for example, Patent Document 1).
また、高圧ポンプにより昇圧される燃料圧力が安定しない始動時に、燃料噴射直前の燃圧計測値を用いて燃料噴射量を補正する燃料噴射制御装置が知られている(例えば、特許文献2)。 In addition, a fuel injection control device that corrects the fuel injection amount using a fuel pressure measurement value immediately before fuel injection at the time when the fuel pressure boosted by the high pressure pump is not stable is known (for example, Patent Document 2).
しかし、燃料可変要素から燃圧変化を推定するためには、高圧ポンプの吐出特性、インジェクタの噴射特性、燃料の特性を把握することが必要で、しかもこれらの特性は、製造ばらつきに加えて環境(例えば、温度)の影響も受けため、複雑な演算や適合を必要とする。 However, in order to estimate the change in fuel pressure from the fuel variable element, it is necessary to grasp the discharge characteristics of the high-pressure pump, the injection characteristics of the injector, and the characteristics of the fuel. For example, since it is affected by temperature), complicated calculation and adaptation are required.
燃料噴射直前の燃圧計測値を用いて燃料噴射量を補正するためには、噴射直前の燃圧変化を測定するための高応答で正確な燃料圧力センサを必要とする。 In order to correct the fuel injection amount using the fuel pressure measurement value immediately before fuel injection, a highly responsive and accurate fuel pressure sensor for measuring the change in fuel pressure immediately before injection is required.
また、上述した従来技術では、燃圧対応の燃料噴射量補正に関して、コモンレールにおける燃料移動の遅れによる圧力分布を考慮していないため、測定あるいは推定した燃圧とインジェクタの燃料噴射圧力に誤差が生じ、適正な燃料噴射量補正が行われない虞れもある。 In addition, in the above-described conventional technology, the fuel injection amount correction corresponding to the fuel pressure does not consider the pressure distribution due to the delay of fuel movement in the common rail, so an error occurs between the measured or estimated fuel pressure and the fuel injection pressure of the injector. There is a possibility that correct fuel injection amount correction is not performed.
特に、最近の筒内噴射式内燃機関では、始動時の排気低減や燃費向上を目的としたインジェクタや高圧ポンプのレンジ拡大やコモンレールの小型化が進みつつあり、その反動でコモンレール中の燃料移動の遅れによる燃料噴射量の誤差が生じ易く、このことによる排気悪化の虞れが高まっている。 In particular, in recent direct injection internal combustion engines, the range of injectors and high-pressure pumps for the purpose of reducing exhaust emissions and improving fuel efficiency is increasing, and the size of common rails is becoming smaller. An error in the fuel injection amount due to the delay is likely to occur, and the risk of exhaust deterioration due to this is increasing.
本発明は、前記解決しようとする課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従前の燃料圧力センサ、簡易な演算処理により、コモンレールにおける燃料移動遅れに起因して生じる燃料噴射量誤差を低減し、排気悪化を防止する燃料系の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems to be solved, and the object of the present invention is to produce a fuel injection amount caused by a fuel movement delay in a common rail by a conventional fuel pressure sensor and simple arithmetic processing. An object of the present invention is to provide a fuel system control device that reduces errors and prevents exhaust deterioration.
前記目的を達成すべく、本発明による内燃機関の制御装置は、燃料を昇圧してコモンレールに燃料を吐出する高圧ポンプと、前記コモンレールに蓄えられた燃料を噴射するインジェクタと、前記コモンレールに蓄えられた燃料の圧力を測定する燃料圧力センサとを有し、前記高圧ポンプと前記インジェクタを前記燃料圧力センサによる燃料圧力測定値に基づいて制御する内燃機関の制御装置であって、前記インジェクタの燃料噴射量に基づいて前記コモンレールにおける燃料移動の遅れを表す移動指数を演算する移動指数演算手段と、前記移動指数演算手段によって演算された前記移動指数に基づいて前記インジェクタによる燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段とを備えている。 In order to achieve the above object, a control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a high-pressure pump that boosts fuel and discharges fuel to a common rail, an injector that injects fuel stored in the common rail, and a fuel that is stored in the common rail. A control device for an internal combustion engine, which controls the high-pressure pump and the injector based on a fuel pressure measurement value by the fuel pressure sensor. A movement index calculating means for calculating a movement index representing a delay in fuel movement in the common rail based on the amount; and a fuel injection for correcting a fuel injection amount by the injector based on the movement index calculated by the movement index calculating means A quantity correction means.
本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記移動指数演算手段は、前記インジェクタの燃料噴射量の増大に応じて前記移動指数を大きくし、更には、前記コモンレール中の燃料の温度が通常時より低い、あるいは前記コモンレールの燃料圧力が通常時より低い時には、通常時よりも前記移動指数を大きくする。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, preferably, the movement index calculating means increases the movement index in response to an increase in the fuel injection amount of the injector, and further the temperature of the fuel in the common rail is normally When the fuel pressure of the common rail is lower than normal or lower than normal, the movement index is made larger than normal.
本発明による内燃機関の制御装置は、更に好ましくは、更に、前記燃料圧力センサによる燃料圧力測定値に基づいて前記コモンレールにおける燃圧脈動の有無を判定する脈動検知手段を有し、前記燃料噴射量補正手段は、記移動指数演算手段によって演算された前記移動指数に加えて前記脈動検知手段により判定された燃圧脈動の有無に基づいて前記インジェクタによる燃料噴射量を補正する。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention further preferably includes pulsation detecting means for determining the presence or absence of fuel pressure pulsation in the common rail based on a fuel pressure measurement value by the fuel pressure sensor, and correcting the fuel injection amount The means corrects the fuel injection amount by the injector based on the presence or absence of the fuel pressure pulsation determined by the pulsation detecting means in addition to the movement index calculated by the movement index calculating means.
本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記脈動検知手段は、前記燃料圧力センサによって計測される燃料圧力の変化が予め定められたしきい値よりも大きい時に燃圧脈動ありと判定し、そうでない時に燃圧脈動なしと判定する。このしきい値は、前記コモンレールの燃料圧力が小さいときに大きくすることが好ましい。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, preferably, the pulsation detecting means determines that there is a fuel pressure pulsation when a change in fuel pressure measured by the fuel pressure sensor is greater than a predetermined threshold value, Otherwise, it is determined that there is no fuel pressure pulsation. This threshold value is preferably increased when the fuel pressure of the common rail is small.
本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記燃料噴射量補正手段は、前記移動指数演算手段によって演算された前記移動指数に基づいて燃料噴射補正量を算出し、かつ前記脈動検知手段により判定された燃圧脈動の有無に応じて燃料噴射補正量の算出方法を変更する。好ましくは、脈動なしと比較して脈動ありの燃料噴射補正量を大きく算出する。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, preferably, the fuel injection amount correction means calculates a fuel injection correction amount based on the movement index calculated by the movement index calculation means, and the pulsation detection means The method for calculating the fuel injection correction amount is changed according to the determined presence or absence of fuel pressure pulsation. Preferably, the fuel injection correction amount with pulsation is calculated larger than that without pulsation.
本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、更に、エンジンの回転数と負荷に基づいて予め定められた所定値と前記燃料噴射量補正手段による燃料噴射補正量とを比較することにより、前記インジェクタと前記高圧ポンプと前記燃料圧力センサと前記コモンレールで構成される燃料系の異常を診断し、異常診断時には警告を出力する燃料系異常判定手段を有する。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention preferably further includes comparing the predetermined value predetermined based on the engine speed and the load with the fuel injection correction amount by the fuel injection amount correction means. Fuel system abnormality determining means for diagnosing an abnormality in a fuel system including the injector, the high-pressure pump, the fuel pressure sensor, and the common rail, and outputting a warning when the abnormality is diagnosed.
本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記燃料系異常判定手段の前記所定値は、燃圧脈動が発生するエンジンの回転数と負荷領域(脈動領域)と、燃圧脈動が発生しないエンジンの回転数と負荷領域(非脈動領域)とで、それぞれ個別に定められ、脈動領域の所定値は非脈動領域の所定値よりも大きい。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, preferably, the predetermined value of the fuel system abnormality determination means is the engine speed at which fuel pressure pulsation occurs, a load region (pulsation region), and an engine in which fuel pressure pulsation does not occur. The rotational speed and the load region (non-pulsation region) are individually determined, and the predetermined value of the pulsation region is larger than the predetermined value of the non-pulsation region.
本発明による内燃機関の制御装置によれば、インジェクタの燃料噴射量に基づいてコモンレールにおける燃料移動の遅れを表す移動指数を移動指数演算手段によって演算し、演算された移動指数に基づいてインジェクタによる燃料噴射量を燃料噴射量補正手段によって補正するから、高応答な燃料圧力センサを必要とせずに簡易な演算処理で、コモンレールにおける燃料移動の遅れによる燃料噴射量誤差を低減し、排気悪化を防止することができる。 According to the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the movement index representing the fuel movement delay in the common rail is calculated by the movement index calculating means based on the fuel injection amount of the injector, and the fuel by the injector is calculated based on the calculated movement index. Since the injection amount is corrected by the fuel injection amount correction means, the fuel injection amount error due to the fuel movement delay in the common rail is reduced and the exhaust deterioration is prevented by simple arithmetic processing without requiring a highly responsive fuel pressure sensor. be able to.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明によるエンジン制御装置を適用される筒内噴射式内燃機関の全体構成を示している。 FIG. 1 shows the overall configuration of a direct injection internal combustion engine to which an engine control apparatus according to the present invention is applied.
筒内噴射式内燃機関107(以下、エンジン107と云う)は、シリンダブロック107bとピストン107aによって複数個の燃焼室107cを画定している。
The cylinder injection internal combustion engine 107 (hereinafter referred to as the engine 107) defines a plurality of
エンジン107の燃焼室107cに導入される吸入空気は、エアクリーナ102の入口部102aから取り入れられ、エンジン107の運転状態計測手段の一つである空気流量計(エアフロセンサ)103を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁105aが収容されたスロットルボディ105を通ってコレクタ106に入る。電制スロットル弁105aは、電動モータ124によって駆動され、開度設定される。
The intake air introduced into the
エアフロセンサ103は、吸気流量を表す信号をエンジン制御装置であるコントロールユニット115に出力する。スロットルボディ105には、エンジン107の運転状態計測手段の一つとして、電制スロットル弁105aの開度を検出するスロットルセンサ104が取り付けられている。スロットルセンサ104は、電制スロットル弁105aの開度を表す信号をコントロールユニット115に出力する。
The airflow sensor 103 outputs a signal representing the intake air flow rate to the
コレクタ106に吸入された空気は、シリンダブロック107bに接続された吸気管101によって各燃焼室107cに分配供給される。
The air sucked into the
ガソリン等の燃料は、燃料タンク108から燃料ポンプ109により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ110により一定の圧力に調圧され、更に高圧燃料ポンプ111によって高い圧力に二次加圧されてコモンレール126へ圧送される。高圧燃料は、各燃焼室107c毎にコモンレール126に設置されているインジェクタ112によって燃焼室107cに直接噴射される。
Fuel such as gasoline is primarily pressurized from the
コモンレール126には燃料圧力センサ121が取り付けられている。燃料圧力センサ121は、コモンレール126の燃料圧力を検出(計測)し、燃料圧力(燃圧)を表す信号をコントロールユニット115に出力する。
A
コモンレール126には燃料温度センサ125が取り付けられている。燃料温度センサ125は、コモンレール126の燃料温度を検出(計測)し、燃料温度を表す信号をコントロールユニット115に出力する。
A
シリンダブロック107bには各燃焼室107c毎に点火プラグ114が取り付けられている。燃焼室107cに噴射された燃料は、点火コイル113によって高電圧化された点火信号により点火プラグ114によって着火される。
A
排気弁107dのカムシャフト100にはカム角センサ116が取り付けられている。カム角センサ116は、カムシャフト100の位相を検出するための信号をコントロールユニット115に出力する。なお、カム角センサ116は、吸気弁107e側のカムシャフト122に取り付けられてもよい。
A
シリンダブロック107bにはエンジン107の冷却水温度を検出する水温センサ123が取り付けられている。水温センサ123は、エンジン107の冷却水温度を表す信号をコントロールユニット115に出力する。
A
エンジン107のクランクシャフト107fの回転と位相を検出するために、クランク角センサ117がクランクシャフト107fに設けられている。クランク角センサ117は、クランクシャフト107fの回転と位相を表す信号をコントロールユニット115に出力する。
In order to detect the rotation and phase of the
排気管119には三元触媒120が設けられている。三元触媒120の上流側には空燃比センサ118が設けられている。空燃比センサ118は、排気ガス中の酸素を検出し、その検出信号をコントロールユニット115に出力する。
A three-
コントロールユニット115は、マイクロコンピュータによる電子制御式のものであり空燃比制御、点火制御、燃圧制御および燃料系の異常診断を行う。
The
図2は、本発明による制御装置(エンジン制御装置)を適用される筒内噴射式内燃機関の燃料系の概要を示している。コントロールユニット115は、インジェクタ制御手段202と、高圧ポンプ制御手段203とを有する。
FIG. 2 shows an outline of a fuel system of a direct injection internal combustion engine to which a control device (engine control device) according to the present invention is applied. The
インジェクタ制御手段202は、基本的には、空気流量計103によって検出された空気量と、空燃比センサ118によって検出された空燃比と、クランク角センサ117によって検出されたエンジン回転数に基づいてインジェクタ112の開弁時間を制御する。これにより、インジェクタ112より目標量の燃料が燃焼室107cに噴射され、空燃比制御が行われる。
The injector control means 202 basically includes an injector based on the amount of air detected by the air flow meter 103, the air-fuel ratio detected by the air-
高圧ポンプ制御手段203は、コモンレール126に設置された燃料圧力センサ121による燃料圧力測定値と、コモンレール126に設置された燃料温度センサ125による燃料温度測定値と、高圧燃料ポンプ111を駆動するカム211を具備したカムシャフト100の位相を検出するカム角センサ116の出力に基づいて高圧燃料ポンプ111の電磁弁212の開閉を制御する。これにより、コモンレール126内の燃料圧力を目標圧力に昇圧する燃圧制御が行われる。
The high pressure pump control means 203 includes a fuel pressure measurement value obtained by the
コモンレール126における燃料移動は、高圧燃料ポンプ111による燃料吐出と、インジェクタ112により筒内への燃料噴射によって生じる。すなわち、高圧燃料ポンプ111の燃料吐出とインジェクタ112の燃料噴射によってコモンレール126内に燃料移動が発生し、燃料噴射量が大きくなると、それだけ燃料移動の遅れも大きくなる。また、コモンレール126内の燃料移動の遅れにより、コモンレール126中の燃料量が大きく変化すれば、それは、燃料圧力センサ121の出力変動(燃圧脈動)となって検知される。
The fuel movement in the
高圧燃料ポンプ111は、プランジャ往復動型のものであり、本実施形態では、図2、図3に示されているように、カム211によって駆動されるプランジャ213の上下動によって、燃料タンク108側の燃料配管から供給される燃料を吸入逆止弁215を介してポンプ室214に吸入し、ポンプ室214に吸入した燃料を吐出逆止弁216を介してコモンレール126側の燃料配管へ吐出する。
The high-
高圧燃料ポンプ111の吐出量調整は、プランジャ上昇中に吸入逆止弁215を電磁弁212によって強制的に押し開けてポンプ室214の燃料を燃料タンク108側に逆流させることで行う。高圧燃料ポンプ111は、エンジン107のカム角と同期して間欠的に燃料を吐出するために、コモンレール126への燃料移動が発生する。
The discharge amount of the high-
図4は、プランジャ213のリフト量に対する高圧燃料ポンプ111の駆動信号(電磁弁212の開閉信号)と、インジェクタ112の駆動信号(噴射パルス信号)と、燃料圧力センサ121によって測定されるコモンレール126内の燃圧の関係を、模式的に示したタイムチャートの一例である。
FIG. 4 shows the drive signal of the high-
高圧燃料ポンプ111は、プランジャ213が上死点から下死点へと移動する間に燃料をポンプ室214に吸入し、プランジャ213が下死点から上死点から移動する間にポンプ室214より燃料を吐出する。燃料吐出量は、主に、電磁弁212の閉タイミングa(吸入逆止弁215の強制弁開解除タイミング)により決まり、電磁弁212の閉タイミングaがプランジャ213の下死点から遅れるほど吐出量は減少する。一方、インジェクタ112は、噴射パルス信号に応じて開弁し、同じ燃圧であれば、噴射パルス信号の開時間が長いほど噴射量は多くなる。
The high
このとき、コモンレール126内の燃圧は、高圧燃料ポンプ111の燃料吐出によって上昇し、インジェクタ112の燃料噴射によって下降するという繰り返しの変動を生じる。つまり、燃圧脈動を発生する。
At this time, the fuel pressure in the
また、実際には、コモンレール126内には燃料移動による圧力分布が発生し、このことにより、燃料圧力センサ121の設置位置とインジェクタ112の設置位置とで圧力差(燃圧差)が存在する。燃料圧力センサ121は、圧力変動の影響を受けないところに通常通り取り付けられるので、燃料圧力センサ121の燃圧計測値からコモンレール126内の燃料移動の遅れを測定するのは困難である。
In practice, a pressure distribution due to fuel movement is generated in the
ここで、コモンレール126内の燃料移動の遅れ要因と、燃料移動遅れによる燃料噴射量誤差について説明する。
Here, a fuel movement delay factor in the
図5は、目標燃料量を噴射するために必要なパルス幅と燃圧との関係を示したものである。一般に、所定燃圧P0における所定噴射パルス幅T0に対して等燃料となるパルス幅T1は燃圧P1に対してT1=T0*sqrt(P0/P1)となることが知られている。 FIG. 5 shows the relationship between the pulse width necessary for injecting the target fuel amount and the fuel pressure. In general, it is known that a pulse width T1 that is equal fuel with respect to a predetermined injection pulse width T0 at a predetermined fuel pressure P0 is T1 = T0 * sqrt (P0 / P1) with respect to the fuel pressure P1.
通常は、この関係を利用して燃料圧力センサ121により計測されるコモンレール126の燃圧に応じて燃料パルス幅を補正し、燃圧に対する燃料噴射量のロバスト性を確保している。
Normally, the fuel pulse width is corrected according to the fuel pressure of the
しかし、前述したように、燃料圧力センサ121の設置位置とインジェクタ112の設置位置とで燃圧差がある場合や、図6に示すように、燃料圧力センサ121による燃圧サンプリング時間(時刻)Tpと燃料をインジェクタ112から実際に噴射する噴射時間Tiの時間的なずれにより、燃圧サンプリング時の燃圧Aと燃料噴射時の燃圧Bとに燃圧差がある場合には、それらの燃圧差に応じて燃料噴射量に誤差が生じる。
However, as described above, when there is a fuel pressure difference between the installation position of the
図7は、本発明によるエンジン制御装置の一つの実施形態の詳細を示している。本実施形態のエンジン制御装置は、マイクロコンピュータによる電子制御式のコントロールユニット115が実行するソフトウエア処理により具現化されるものであり、噴射量演算手段701と、パルス幅演算手段702と、インジェクタ駆動制御手段703と、吐出量演算手段704と、吸入弁角演算手段705と、高圧ポンプ駆動制御手段706と、移動指数演算手段707と、脈動検知手段708と、パルス幅補正手段709とを有する。
FIG. 7 shows details of one embodiment of the engine control apparatus according to the present invention. The engine control apparatus of this embodiment is embodied by software processing executed by an electronic control
噴射量演算手段701は、吸入空気量、エンジン回転数、目標空燃比などをもとに燃料噴射量(基本燃料噴射量)を演算する。 The injection amount calculation means 701 calculates a fuel injection amount (basic fuel injection amount) based on the intake air amount, engine speed, target air-fuel ratio, and the like.
パルス幅演算手段702は、噴射量演算手段701により演算された燃料噴射量と、燃料圧力センサ121によって検出されるコモンレール126の燃圧に基づいてインジェクタ112の駆動パルス幅を演算する。
The pulse width calculation means 702 calculates the drive pulse width of the
インジェクタ駆動制御手段703は、パルス幅演算手段702によって演算されたインジェクタ112の駆動パルス幅(噴射パルス信号)に応じたインジェクタ駆動信号をインジェクタ112へ出力する。インジェクタ112は、インジェクタ駆動制御手段703が出力するインジェクタ駆動信号によって駆動される。
The injector drive control means 703 outputs an injector drive signal corresponding to the drive pulse width (injection pulse signal) of the
吐出量制演算手段704は、コモンレール126の燃圧を目標燃圧に制御するために、燃料圧力センサ121によって検出されるコモンレール126の燃圧と、噴射量演算手段701により演算された燃料噴射量から、高圧燃料ポンプ111の吐出量を演算する。
In order to control the fuel pressure of the
吸入弁角演算手段705は、吐出量制演算手段704によって演算された吐出量に基づいて高圧燃料ポンプ111の吸入逆止弁215の強制弁開解除タイミングを決める吸入弁角をカム角センサ116によって検出されるカムシャフト100の位相(カム角)相当の角度として演算する。
The intake valve angle calculation means 705 uses the
高圧ポンプ駆動制御手段706は、カム角センサ116によって検出されるカム角を示す信号を入力し、カム角と吸入弁角演算手段705によって演算された吸入弁角に応じて高圧燃料ポンプ111の電磁弁212を駆動する電磁駆動信号を電磁弁212に出力する。これにより、電磁弁212の閉タイミングが吸入弁角演算手段705によって演算された吸入弁角に応じてフィードバック補償式に設定される。
The high pressure pump drive control means 706 receives a signal indicating the cam angle detected by the
移動指数演算手段707は、噴射量演算手段701により演算された燃料噴射量に基づいて、コモンレール126における燃料移動の遅れを推定するパラメータとして移動指数を演算する。移動指数演算手段707は、基本的には、インジェクタ112の燃料噴射量が大きいほど移動指数を大きくし、その上で、燃料温度センサ125によって検出されるコモンレール126の燃料温度が通常時より低い時、あるいは燃料圧力センサ121によって検出されるコモンレール126の燃圧が通常時より低い時には、通常時よりも移動指数を大きくする。
Based on the fuel injection amount calculated by the injection
脈動検知手段708は、燃料圧力センサ121によって検出されるコモンレール126の燃圧(燃料圧力センサ121の出力信号=燃料圧力測定値)に基づいてコモンレール126における燃圧脈動の有無を判定検知する。本実施形態では、脈動検知手段708は、燃料圧力センサ121によって計測される燃圧の変化が予め定められたしきい値よりも大きい時に燃圧脈動ありと判定し、そうでない時に燃圧脈動なしと判定する。この判定のしきい値は、燃料圧力センサ121によって検出されるコモンレール126の燃圧に応じて設定され、燃圧が小さい時ほどに大きい値に設定される。
The pulsation detecting means 708 determines and detects the presence or absence of fuel pressure pulsation in the
脈動検知手段708は、燃圧脈動ありの場合には脈動フラグを“1”とし、燃圧脈動なしの場合には脈動フラグを“0”とする。 The pulsation detecting means 708 sets the pulsation flag to “1” when there is a fuel pressure pulsation, and sets the pulsation flag to “0” when there is no fuel pressure pulsation.
パルス幅補正手段709は、燃料噴射量補正手段であり、移動指数演算手段707によって演算された移動指数と、脈動検知手段708によって判定された燃圧脈動の有無に応じてパルス幅補正量を算出する。本実施形態では、パルス幅補正手段709は、移動指数に基づいてパルス幅補正量を算出し、かつ脈動フラグの値に応じてパルス幅補正量の算出方法を変更し、脈動なし(脈動フラグ=0)と比較して脈動あり(脈動フラグ=1)のパルス幅補正量を大きく算出する(図11参照)。
The pulse
パルス幅補正手段709によって算出されたパルス幅補正量はパルス幅演算手段702に入力される。これにより、パルス幅演算手段702は、噴射量演算手段701により演算された燃料噴射量と、燃料圧力センサ121によって検出されるコモンレール126の燃圧に基づいて演算したインジェクタ112の駆動パルス幅を、パルス幅補正手段709によって算出されたパルス幅補正量によって補正し、補正後の駆動パルス幅の噴射パルス信号をインジェクタ駆動制御手段703に渡す。
The pulse width correction amount calculated by the pulse
これにより、本実施形態においては、コモンレール126における燃料移動の遅れを燃料噴射量(基本燃料噴射量)によって推定し、且つコモンレール126における燃圧脈動の有無を燃料圧力センサ121の出力信号により検知し、これら二つの情報に基づいて燃料噴射パルス幅を補正することが行われる。この補正により、コモンレール126における燃料移動遅れに起因する燃料噴射量誤差が低減あるいは無くなり、コモンレール126における燃料移動遅れによる排気性能の悪化が防止される。
Thereby, in this embodiment, the delay of fuel movement in the
つぎに、本実施形態によるエンジン制御装置の具体的な作動について図8のフローチャートを参照して詳細に説明する。 Next, a specific operation of the engine control apparatus according to the present embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
まず、ステップS801では、噴射量演算手段701によって、吸入空気量、エンジン回転数、目標空燃比などをもとに基本的な噴射量を演算する噴射量演算処理を行う。
First, in step S801, the injection
次に、ステップS802では、移動指数演算手段707によって、噴射量演算手段701により演算された燃料噴射量から移動指数を演算する。 Next, in step S802, the movement index calculation means 707 calculates the movement index from the fuel injection amount calculated by the injection amount calculation means 701.
移動指数は、高圧燃料ポンプ111の燃料吐出からインジェクタ112の燃料噴射までの燃料の移動遅れであり、図9(a)に示すように、インジェクタ112による燃料噴射量が大きいほど大きくする。これは、燃料噴射量が大きいほど、燃料移動量が多く、移動に時間がかかるためである。
The movement index is a movement delay of fuel from the fuel discharge of the high-
また、コモンレール126の容量が小さいほど、移動空間が狭く、移動に時間がかからなくなるので、移動指数を小さくする。また、吐出と噴射のタイミングの重なりが大きいほど、燃料移動の抵抗が小さく、移動に時間がかからなくなるので、移動指数を小さくする。これらは適合により適正値に設定できる。
Further, the smaller the capacity of the
また、図9(b)に示すように、燃料圧力センサ121により計測されるコモンレール126の燃圧が通常時より低圧の時や、燃料温度センサ125により計測されるコモンレール126の燃料温度が通常時より低温の時には、燃料の粘性などの影響によって通常時より燃料移動が遅くなるので、例えば、始動時(冷間始動時)などの燃料温度が低い時や燃圧が低い時には、移動指数をエンジン暖機後の通常運転時よりも大きくする。
Further, as shown in FIG. 9B, when the fuel pressure of the
次に、ステップS803では、脈動検知手段708によって、燃料圧力センサ121の出力からコモンレール126における燃圧脈動の有無を検知する。
Next, in step S803, the pulsation detecting means 708 detects the presence or absence of fuel pressure pulsation in the
ここでは、脈動検知方法として、図10に示すように、燃圧脈動の有無を燃圧変化値(たとえば、高圧燃料ポンプ111のプランジャ213の一サイクル中で計測された最大燃圧と最小燃圧の差)で判定し、そのしきい値を燃圧に応じて設定する。
Here, as a pulsation detection method, as shown in FIG. 10, the presence or absence of fuel pressure pulsation is determined by a fuel pressure change value (for example, the difference between the maximum fuel pressure and the minimum fuel pressure measured in one cycle of the
一般に、燃料圧力センサ121は、低圧になるほど計測精度が低くなるから、図10に示すように、燃圧が低くなるほど、しきい値を高く設定することにより、脈動の誤検知を防止できる。
In general, the
次に、ステップS804では、脈動の有無を判定し、脈動がある場合には、脈動フラグ=1で、ステップS805に進み、パルス幅補正手段709によって、脈動ありに適合したパルス幅補正を行う。これに対し、脈動がない場合には、脈動フラグ=0で、ステップS806に進み、パルス幅補正手段709によって、脈動なしに適合したパルス幅補正を行う。
Next, in step S804, the presence / absence of pulsation is determined. If there is pulsation, the pulsation flag = 1, the process proceeds to step S805, and the pulse
ここで、図11を参照して、ステップS805およびステップS806で行うパルス幅補正の例について説明する。図11に示されているパルス幅補正特性は、適合で設定でき、移動指数が小さい領域では脈動フラグ=0時のパルス幅補正量を、移動指数が大きい領域では脈動フラグ=1時のパルス幅補正量を適合によって得ることができる。適合で得られなかった領域に対しては、脈動フラグ=1の場合には最小値、脈動フラグ=0の場合には最大値で代用する。 Here, an example of pulse width correction performed in step S805 and step S806 will be described with reference to FIG. The pulse width correction characteristics shown in FIG. 11 can be set in conformity, and the pulse width correction amount when the pulsation flag = 0 when the movement index is small, and the pulse width when the pulsation flag = 1 when the movement index is large. The correction amount can be obtained by adaptation. For a region that cannot be obtained by matching, the minimum value is substituted when the pulsation flag = 1, and the maximum value is substituted when the pulsation flag = 0.
これにより、インジェクタ112や高圧燃料ポンプ111の特性のばらつきによって燃料移動遅れが多少ばらついても、噴射量に基づいたパルス幅補正補正が実施できる。また、以上に説明した方法は、適合結果に基づくマップ演算で実現できるため、燃料移動の遅れを簡易に補正できる。
Thereby, even if the fuel movement delay varies somewhat due to variations in the characteristics of the
また、燃料圧力センサ121の出力信号からは燃圧脈動の有無だけを検知し、脈動の大きさは噴射量演算手段701により演算された燃料噴射量から推定する構成とすることににより、高応答あるいは高精度な燃料圧力センサ121を用いなくてもパルス幅補正が実施できる。
Further, only the presence or absence of fuel pressure pulsation is detected from the output signal of the
図12は、本発明によるエンジン制御装置の他の実施形態の詳細を示している。なお、図12において、図7に対応する部分は、図7に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。 FIG. 12 shows details of another embodiment of the engine control apparatus according to the present invention. 12, parts corresponding to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 7, and description thereof is omitted.
本実施形態のエンジン制御装置も、マイクロコンピュータによる電子制御式のコントロールユニット115が実行するソフトウエア処理により具現化されるものであり、噴射量演算手段701、パルス幅演算手段702、インジェクタ駆動制御手段703、吐出量演算手段704、吸入弁角演算手段705、高圧ポンプ駆動制御手段706、移動指数演算手段707、脈動検知手段708、パルス幅補正手段709に加えて、燃料系異常判定手段710を有する。
The engine control apparatus of the present embodiment is also embodied by software processing executed by the electronic control
燃料系異常判定手段710は、パルス幅演算手段702によるパルス幅補正量と、エンジン回転数やエンジン負荷に応じて予め定められた所定値とを比較して燃料系の異常を検知し、異常時には警告を出力する。 The fuel system abnormality determination means 710 detects an abnormality in the fuel system by comparing the pulse width correction amount by the pulse width calculation means 702 with a predetermined value that is predetermined according to the engine speed and engine load. Output a warning.
つぎに、本実施形態によるエンジン制御装置の具体的な作動について図13のフローチャートを参照して詳細に説明する。 Next, a specific operation of the engine control apparatus according to the present embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
ステップS1301からステップS1306までは図8のステップS801からステップS806と同様な処理を行う。すなわち、ステップS1301では、吸入空気量、エンジン回転数、目標空燃比などをもとに基本的な噴射量を演算する噴射量演算処理を行う。次にステップS1302では、噴射量から移動指数を演算し、ステップS1303では、燃料圧力センサ121の値から脈動を検知する。そして、ステップS1304では、脈動の有無を判定し、脈動がある場合にはステップS1305に進み、脈動ありのパルス幅補正を行い、脈動がない場合にはステップS1306に進み、脈動なしのパルス幅補正を行う。
From step S1301 to step S1306, the same processing as step S801 to step S806 in FIG. 8 is performed. That is, in step S1301, an injection amount calculation process for calculating a basic injection amount based on the intake air amount, the engine speed, the target air-fuel ratio, and the like is performed. Next, in step S1302, a movement index is calculated from the injection amount, and in step S1303, pulsation is detected from the value of the
本実施形態では、さらにステップS1307以降の処理を行うことで燃料系の異常を診断し排気悪化を防止する。このため、ステップS1307では、図14に示すように、エンジン回転数とエンジン負荷とで、燃圧脈動が生じる領域(脈動領域)と、燃圧脈動が生じない領域(非脈動領域)を、ベンチ試験などにより予め設定し、脈動領域において、パルス幅演算手段702によるパルス幅補正量が第1の所定値よりも小さい場合と、非脈動領域において、パルス幅補正量が第2の所定値よりも大きい場合には、燃料系の異常があると判定してステップS1308に進み、そうでない場合には正常と判定してステップS1309に進む。 In the present embodiment, the processing after step S1307 is further performed to diagnose an abnormality in the fuel system and prevent exhaust deterioration. For this reason, in step S1307, as shown in FIG. 14, the region where the fuel pressure pulsation occurs (pulsation region) and the region where the fuel pressure pulsation does not occur (non-pulsation region) are determined by a bench test or the like. When the pulse width correction amount by the pulse width calculation means 702 is smaller than the first predetermined value in the pulsation region, and when the pulse width correction amount is larger than the second predetermined value in the non-pulsation region Therefore, it is determined that there is an abnormality in the fuel system, and the process proceeds to step S1308. Otherwise, it is determined as normal and the process proceeds to step S1309.
ここで、第1の所定値は、燃圧脈動が燃料圧力センサ121で検知される時ののパルス幅補正量の最小値とし、第2の所定値は、第1の所定値よりも小さい値に設定する。
Here, the first predetermined value is the minimum value of the pulse width correction amount when the fuel pressure pulsation is detected by the
これにより、燃圧脈動が起こる領域で燃圧脈動が生じない場合、あるいは燃圧脈動が起こらない領域で燃圧脈動が生じたことで燃料系に異常が生じたと診断できる。 As a result, it can be diagnosed that the fuel system is abnormal when the fuel pressure pulsation does not occur in the region where the fuel pressure pulsation occurs or when the fuel pressure pulsation occurs in the region where the fuel pressure pulsation does not occur.
なお、ステップS1308の燃料系異常判定処理において、非脈動領域においてパルス幅補正量が大きい時には、インジェクタ112もしくは高圧燃料ポンプ111に異常が生じたとして警告を出力し、脈動領域においてパルス幅補正量が小さい時には、コモンレール126もしくは燃料圧力センサ121に異常が生じたとして警告を出力するようにしてもよい。
In the fuel system abnormality determination process in step S1308, when the pulse width correction amount is large in the non-pulsation region, a warning is output that an abnormality has occurred in the
また、燃料系の異常と判定され、警告が出力された場合には、移動指数などによるパルス幅補正を禁止することにより、燃料系の異常による排気悪化を防止できる。 Further, when it is determined that the fuel system is abnormal and a warning is output, it is possible to prevent exhaust gas deterioration due to a fuel system abnormality by prohibiting pulse width correction using a movement index or the like.
一方、ステップS1309では、警告が出ている場合には、その警告を取り消し、パルス幅補正を許可する。これにより、燃料系が正常である場合には、速やかにパルス幅補正を実施して排気悪化を防止できる。 On the other hand, in step S1309, if a warning is issued, the warning is canceled and pulse width correction is permitted. As a result, when the fuel system is normal, the pulse width correction can be performed promptly to prevent exhaust deterioration.
すなわち、本実施形態では、移動指数と脈動の有無に応じて決まる補正量と予め定められた所定値とを比較することで燃料系の異常を検知し、異常時には警告を出力して修理を促すと同時にパルス幅補正を禁止することで燃料系異常時においても排気悪化を防止できる。 That is, in the present embodiment, a fuel system abnormality is detected by comparing a movement index and a correction amount determined according to the presence or absence of pulsation with a predetermined value, and a warning is issued in the event of an abnormality to prompt repair. At the same time, by prohibiting pulse width correction, exhaust deterioration can be prevented even when the fuel system is abnormal.
以下に、上述した実施形態の効果を要約する。 The effects of the above-described embodiment will be summarized below.
(1)コモンレールにおける燃料移動の遅れを表す移動指数をインジェクタの燃料噴射量に基づいて演算し、かつ燃圧脈動の有無を検知することで、燃料移動遅れに応じて燃料噴射パルス幅を補正して排気悪化を防止できる。 (1) The movement index representing the fuel movement delay in the common rail is calculated based on the fuel injection amount of the injector, and the presence or absence of fuel pressure pulsation is detected to correct the fuel injection pulse width according to the fuel movement delay. Exhaust deterioration can be prevented.
(2)コモンレール中の燃料の温度が通常時より低い、あるいはコモンレールの燃料圧力が通常時より低い時には、通常時よりも前記移動指数を大きくすることにより、燃料噴射量や燃料の状態による燃料の移動遅れの特性をパルス幅補正に反映することができ、特に低温始動時における排気悪化を防止できる。 (2) When the temperature of fuel in the common rail is lower than normal, or when the fuel pressure of the common rail is lower than normal, the movement index is made larger than normal so that the amount of fuel depending on the fuel injection amount and fuel condition The characteristics of the movement delay can be reflected in the pulse width correction, and the exhaust deterioration particularly at the time of low temperature start can be prevented.
(3)脈動検知手段は、燃料圧力センサによって計測される圧力変化が予め定められたしきい値よりも大きいときに脈動ありとし、さらにしきい値を燃圧が小さいときに大きくするから、特に低燃圧時の排気悪化を防止できる。 (3) Since the pulsation detecting means has pulsation when the pressure change measured by the fuel pressure sensor is larger than a predetermined threshold and further increases the threshold when the fuel pressure is small, Exhaust deterioration at the time of fuel pressure can be prevented.
(4)パルス幅補正手段は、移動指数に基づいてパルス幅補正量を算出し、しかも、脈動フラグの値に応じてパルス幅補正量の算出方法を、脈動なしと比較し脈動ありののパルス幅補正量を大きく算出するように変更することにより、脈動の有無による燃料移動の差をパルス幅補正に反映させることができ、脈動の有無に拘わらず広い運転領域で排気悪化を防止できる。 (4) The pulse width correction means calculates the pulse width correction amount based on the movement index, and further compares the pulse width correction amount calculation method according to the value of the pulsation flag with a pulse with pulsation compared with no pulsation. By changing so that the width correction amount is calculated to be large, the difference in fuel movement due to the presence or absence of pulsation can be reflected in the pulse width correction, and exhaust deterioration can be prevented in a wide operation region regardless of the presence or absence of pulsation.
(5)燃料系異常判定手段によって、エンジンの回転数と負荷に基づいて予め定められた所定値とパルス幅補正量とを比較することで、インジェクタと高圧ポンプと燃料圧力センサとコモンレールとで構成される燃料系の異常を診断し、異常診断時には警告を出力することにより、燃料系異常時の排気悪化を未然に防止できる。なお、燃料系異常判定手段は、予め想定した運転領域でのパルス幅補正量を基準(所定値)として実際のパルス幅補正量と比較することで燃料系の異常診断ができる。 (5) The fuel system abnormality determination means is configured by an injector, a high-pressure pump, a fuel pressure sensor, and a common rail by comparing a predetermined value determined in advance based on the engine speed and load with a pulse width correction amount. By diagnosing abnormalities in the fuel system and outputting a warning at the time of abnormality diagnosis, exhaust deterioration when the fuel system is abnormal can be prevented in advance. The fuel system abnormality determination means can diagnose the abnormality of the fuel system by comparing the pulse width correction amount in the operation region assumed in advance with a reference (predetermined value) and the actual pulse width correction amount.
(6)燃料系異常判定手段がエンジンの回転数と負荷に基づいて予め定める所定値は、燃圧脈動が発生するエンジンの回転数と負荷領域(脈動領域)と、燃圧脈動が発生しないエンジンの回転数と負荷領域(非脈動領域)とで、それぞれ個別に定められ、脈動領域の所定値は非脈動領域の所定値よりも大きくすることにより、燃圧脈動が起こる領域で燃圧脈動が生じない場合、あるいは燃圧脈動が起こらない領域で燃圧脈動が生じた場合に、燃料系の異常と診断し、燃料系異常による排気悪化を防止できる。 (6) The predetermined value determined in advance by the fuel system abnormality determination means based on the engine speed and the load is the engine speed and load region (pulsation region) where the fuel pressure pulsation occurs, and the engine speed where the fuel pressure pulsation does not occur When the fuel pressure pulsation does not occur in the region where the fuel pressure pulsation occurs, the number and the load region (non-pulsation region) are individually determined, and the predetermined value of the pulsation region is larger than the predetermined value of the non-pulsation region. Alternatively, when the fuel pressure pulsation occurs in a region where the fuel pressure pulsation does not occur, it is diagnosed that the fuel system is abnormal, and exhaust deterioration due to the fuel system abnormality can be prevented.
なお、上述した実施形態では、パルス幅補正手段709は、燃料噴射量補正手段であり、移動指数演算手段707によって演算された移動指数と、脈動検知手段708によって検知さけた燃圧脈動の有無に応じてパルス幅補正量を算出するが、要求スペック等に応じて、燃圧脈動の有無判定を行わず、移動指数演算手段707によって演算された移動指数に応じてパルス幅補正量を算出してもよい。
In the above-described embodiment, the pulse
100 カムシャフト
101 吸気管
102 エアクリーナ
103 空気流量計(エアフロセンサ)
104 スロットルセンサ
105 スロットルボディ
106 コレクタ
107 筒内噴射内燃機関(エンジン)
108 燃料タンク
109 燃料ポンプ
110 燃料圧力レギュレータ
111 高圧燃料ポンプ
112 インジェクタ
113 点火コイル
114 点火プラグ
115 コントロールユニット
116 カム角センサ
117 クランク角センサ
118 空燃比センサ
121 燃料圧力センサ
122 カムシャフト
123 水温センサ
124 電動モータ
125 燃料温度センサ
126 コモンレール
202 インジェクタ制御手段
203 高圧ポンプ制御手段
211 カム
212 電磁弁
213 プランジャ
214 ポンプ室
215 吸入逆止弁
216 吐出逆止弁
701 噴射量演算手段
702 パルス幅演算手段
703 インジェクタ駆動制御手段
704 吐出量演算手段
705 吸入弁角演算手段
706 高圧ポンプ駆動制御手段
707 移動指数演算手段
708 脈動検知手段
709 パルス幅補正手段
710 燃料系異常判定手段
100
104
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記インジェクタの燃料噴射量に基づいて前記コモンレールにおける燃料移動の遅れを表す移動指数を演算する移動指数演算手段と、
前記移動指数演算手段によって演算された前記移動指数に基づいて前記インジェクタによる燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A high-pressure pump for boosting the fuel and discharging the fuel to the common rail; an injector for injecting the fuel stored in the common rail; and a fuel pressure sensor for measuring the pressure of the fuel stored in the common rail. A control device for an internal combustion engine that controls a pump and the injector based on a fuel pressure measurement value by the fuel pressure sensor,
A movement index calculating means for calculating a movement index representing a delay in fuel movement in the common rail based on the fuel injection amount of the injector;
Fuel injection amount correction means for correcting the fuel injection amount by the injector based on the movement index calculated by the movement index calculation means;
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記燃料噴射量補正手段は、記移動指数演算手段によって演算された前記移動指数に加えて前記脈動検知手段により判定された燃圧脈動の有無に基づいて前記インジェクタによる燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 Pulsation detecting means for determining the presence or absence of fuel pressure pulsation in the common rail based on a fuel pressure measurement value by the fuel pressure sensor;
The fuel injection amount correcting means corrects the fuel injection amount by the injector based on the presence or absence of fuel pressure pulsation determined by the pulsation detecting means in addition to the movement index calculated by the movement index calculating means. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
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