JP2010084726A - Rail pressure control device for common rail type diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はコモンレール式ディーゼルエンジンに係り、詳しくはレール圧が異常上昇したときに減圧弁の開弁によりコモンレール内の燃料をリークさせて減圧するレール圧制御装置に関するものである。 The present invention relates to a common rail type diesel engine, and more particularly to a rail pressure control device for reducing the pressure by leaking fuel in a common rail by opening a pressure reducing valve when the rail pressure rises abnormally.
近年の排ガス規制の強化に対応すべく、燃料ポンプから供給される高圧燃料を共通のコモンレールに蓄圧して各気筒の燃料噴射弁に供給するようにしたコモンレール式ディーゼルエンジンが実用化されている。この種のディーゼルエンジンでは、燃料噴射量や噴射時期の精度を向上できること、或いは従来からの主噴射の前後にパイロット噴射やポスト噴射等の種々の目的の燃料噴射を任意に追加できること等の種々のメリットを有するが、その特徴を最大限に活かすための要件の一つとして、機関の運転状態に対してレール圧を適切に制御する必要がある。 In order to respond to the recent tightening of exhaust gas regulations, a common rail type diesel engine in which high pressure fuel supplied from a fuel pump is accumulated in a common common rail and supplied to the fuel injection valve of each cylinder has been put into practical use. In this type of diesel engine, the accuracy of the fuel injection amount and the injection timing can be improved, or various purpose fuel injections such as pilot injection and post injection can be arbitrarily added before and after the conventional main injection. One of the requirements for making the best use of the features is to control the rail pressure appropriately with respect to the operating state of the engine.
そこで、例えば燃料ポンプの吸込側に吸入量調整弁を設けて、吸入量調整弁の開度に応じて燃料ポンプへの燃料吸入量を制限し、それに応じて燃料ポンプから吐出される燃料量を調整することにより、実際のレール圧を機関の運転状態から求めた目標レール圧に制御している。
適切なレール圧の制御のために従来から種々の対策が講じられており、例えば特許文献1の技術を挙げることができる。当該特許文献1の技術は、機関の運転状態の変化に追従してレール圧を変化させる圧力過渡時において、目標レール圧に対して実レール圧に追従遅れが生じることに着目したものであり、コモンレールに減圧弁を接続して開弁に伴って内部の燃料を燃料タンク側にリークさせるように構成し、目標レール圧に対して実レール圧が所定値以上高くなったことを条件として、減圧弁を開弁して燃料リークによりコモンレール内を減圧してレール圧の追従遅れを軽減している。
Therefore, for example, an intake amount adjusting valve is provided on the suction side of the fuel pump, the amount of fuel sucked into the fuel pump is limited according to the opening of the intake amount adjusting valve, and the amount of fuel discharged from the fuel pump is set accordingly. By adjusting, the actual rail pressure is controlled to the target rail pressure obtained from the operating state of the engine.
Various countermeasures have been conventionally taken for appropriate rail pressure control. For example, the technique of
コモンレールに接続した減圧弁の利用方法は上記特許文献1に限らず、例えばコモンレールシステムの保護にも用いられる。具体的には、上記レール圧制御用の吸入量調整弁の開固着等のトラブルに起因して、燃料ポンプが無制御状態となってコモンレールへの燃料供給が過剰になると、レール圧が異常上昇してコモンレールシステムの破損の虞が生じる。そこで、例えばコモンレールシステムの耐圧限界を考慮して予め設定された上限セット圧を実レール圧が越えたときに、減圧弁を開弁してコモンレール内を減圧させることで破損を回避している。
ところで、レール圧の異常上昇の防止のために減圧弁を利用する場合、レール圧の異常上昇に備えて減圧弁の開弁圧を上記した上限セット圧に制御保持しておく必要がある。減圧弁には種々の形式が存在するが、例えば非通電時に開弁保持し、駆動電流のデューティ比の増加に応じて開弁圧を増大させる常開式の減圧弁を用いた場合には、常に上限セット圧に相当する大きなデューティ比の電流を減圧弁に供給する必要が生じる。これによる消費電力の増加はオルタネータの発電負荷の増大を招き、ひいては機関負荷の増大により燃費悪化を引き起こすという問題を発生してしまう。 By the way, when a pressure reducing valve is used to prevent an abnormal increase in rail pressure, it is necessary to control and hold the valve opening pressure of the pressure reducing valve at the above-described upper limit set pressure in preparation for the abnormal increase in rail pressure. There are various types of pressure reducing valves.For example, when using a normally open pressure reducing valve that keeps the valve open at the time of de-energization and increases the valve opening pressure according to an increase in the duty ratio of the drive current, It is always necessary to supply a current having a large duty ratio corresponding to the upper limit set pressure to the pressure reducing valve. The increase in power consumption caused by this causes an increase in the power generation load of the alternator, which in turn causes a problem that fuel consumption deteriorates due to an increase in engine load.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、レール圧の異常上昇を防止するための減圧弁の消費電力を低減でき、もってこれに起因する燃費悪化を最小限に抑制することができるコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to reduce the power consumption of the pressure reducing valve for preventing an abnormal increase in rail pressure, thereby resulting in fuel consumption. It is an object of the present invention to provide a rail pressure control device for a common rail type diesel engine that can suppress deterioration to a minimum.
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、燃料ポンプから供給される高圧燃料をコモンレールに蓄圧してレール圧を機関の運転状態に応じた目標レール圧に制御し、コモンレール内の燃料を各気筒の燃料噴射弁に供給して筒内に噴射させるコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、供給電力の増加に応じて開弁圧を上昇させる特性を有し、レール圧が開弁圧に達したときに開弁してコモンレール内の燃料をリークさせて減圧可能な減圧弁と、レール圧の異常上昇を判定するレール圧異常上昇判定手段と、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、減圧弁の開弁圧を予めコモンレールの耐圧限界に基づいて設定された上限セット圧に制御し、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときには、減圧弁の開弁圧を上限セット圧よりも低圧側に設定された通常セット圧に制御する減圧弁制御手段とを備えたものである。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the high pressure fuel supplied from the fuel pump is accumulated in the common rail, the rail pressure is controlled to the target rail pressure corresponding to the operating state of the engine, and the fuel in the common rail is controlled. A common rail diesel engine that is supplied to the fuel injection valve of each cylinder and injects into the cylinder, and has a characteristic of increasing the valve opening pressure in response to an increase in supply power, and when the rail pressure reaches the valve opening pressure. When an abnormal rise is determined by a pressure reducing valve that can open and leak the fuel in the common rail to depressurize, a rail pressure abnormal increase determination means that determines an abnormal increase in rail pressure, and a rail pressure abnormal increase determination means Then, the valve opening pressure of the pressure reducing valve is controlled to the upper limit set pressure set in advance based on the pressure limit of the common rail, and when the abnormal increase is not determined by the rail pressure abnormal increase determining means, the pressure is decreased. It is obtained by a pressure reducing valve control means for controlling the valve opening pressure of the valve to a normal set pressure which is set to the low pressure side than the upper limit set pressure.
従って、レール圧の異常上昇時には、コモンレールの耐圧限界に基づいて設定された上限セット圧に減圧弁の開弁圧が制御されるため、異常上昇したレール圧が上限セット圧に到達した時点で減圧弁が開弁され、燃料リークによりコモンレール内が減圧されてシステム破損が防止される。一方、レール圧が異常上昇していない通常時には、上限セット圧よりも低圧側の通常セット圧に減圧弁の開弁圧が制御される。供給電力の増加に応じて開弁圧を上昇させる特性の減圧弁では、開弁圧の上昇のために供給電力を増加させる必要があることから、通常時における減圧弁の開弁圧を低下させることは、減圧弁への供給電力、即ち消費電力を減少させることに繋がるため、オルタネータの発電負荷が軽減されて、機関負荷の低下により燃費悪化が最小限に抑制される。 Therefore, when the rail pressure rises abnormally, the valve opening pressure of the pressure reducing valve is controlled to the upper limit set pressure set based on the pressure limit of the common rail. Therefore, when the abnormally increased rail pressure reaches the upper limit set pressure, the pressure is reduced. The valve is opened and the common rail is depressurized due to fuel leakage, preventing system damage. On the other hand, at the normal time when the rail pressure does not rise abnormally, the valve opening pressure of the pressure reducing valve is controlled to the normal set pressure lower than the upper limit set pressure. With a pressure reducing valve that increases the valve opening pressure in response to an increase in power supply, it is necessary to increase the power supply to increase the valve opening pressure, so the valve opening pressure of the pressure reducing valve during normal operation is reduced. This leads to a reduction in the power supplied to the pressure reducing valve, that is, the power consumption. Therefore, the power generation load of the alternator is reduced, and the deterioration of the fuel consumption is suppressed to the minimum due to the reduction in the engine load.
請求項2の発明は、請求項1において、減圧弁制御手段が、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときに、目標レール圧または目標レール圧に基づき制御されるレール圧よりも予め設定されたオフセット分だけ高圧側に通常セット圧を設定し、通常セット圧に基づき減圧弁の開弁圧を制御するものである。
従って、実際のレール圧は機関の運転状態に応じて設定される目標レール圧に追従して制御され、この目標レール圧または実際のレール圧に対してオフセット分だけ高圧側に設定された通常セット圧となるように減圧弁の開弁圧が制御される。結果としてレール圧が異常上昇していない通常時には、通常セット圧は常にレール圧よりも僅かに高圧側の値に制御され、レール圧が通常セット圧に達して不用意に減圧弁が開弁される事態が防止されると共に、必要最小限の低圧側に通常セット圧を制御することにより、減圧弁の消費電力を最大限に低減可能となる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, when the pressure reducing valve control means determines that the abnormal increase is not determined by the rail pressure abnormal increase determination means, the pressure is controlled in advance from the target rail pressure or the rail pressure controlled based on the target rail pressure. A normal set pressure is set on the high pressure side by the set offset, and the valve opening pressure of the pressure reducing valve is controlled based on the normal set pressure.
Therefore, the actual rail pressure is controlled following the target rail pressure set according to the operating state of the engine, and the normal set is set on the high pressure side by an offset amount relative to this target rail pressure or actual rail pressure. The valve opening pressure of the pressure reducing valve is controlled so as to be a pressure. As a result, at normal times when the rail pressure does not rise abnormally, the normal set pressure is always controlled to a value slightly higher than the rail pressure, the rail pressure reaches the normal set pressure, and the pressure reducing valve is opened carelessly. In addition, the power consumption of the pressure reducing valve can be reduced to the maximum by controlling the normal set pressure to the minimum required low pressure side.
請求項3の発明は、請求項1または2において、開弁時の減圧弁を流通する燃料温度と相関する値を検出する燃料温度相関値検出手段を備え、減圧弁制御手段が、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときに、減圧弁の制御量と減圧弁の開弁圧との関係に対する減圧弁を流通する燃料温度の影響を補償すべく、通常セット圧を燃料温度相関値検出手段により検出された燃料温度相関値に基づいて補正し、補正後の通常セット圧に基づき減圧弁の開弁圧を制御するものである。 A third aspect of the present invention provides the fuel temperature correlation value detecting means for detecting a value correlated with the temperature of the fuel flowing through the pressure reducing valve when the valve is opened, wherein the pressure reducing valve control means has a rail pressure abnormality. In order to compensate for the influence of the temperature of the fuel flowing through the pressure reducing valve on the relationship between the control amount of the pressure reducing valve and the opening pressure of the pressure reducing valve when an abnormal rise is not determined by the rise determining means, the normal set pressure is the fuel temperature correlation value. Correction is made based on the fuel temperature correlation value detected by the detection means, and the valve opening pressure of the pressure reducing valve is controlled based on the corrected normal set pressure.
従って、燃料温度相関値検出手段により検出された燃料温度相関値に基づき通常セット圧が補正されることで燃料温度の影響が補償されるため、適切な通常レール圧に基づき減圧弁の開弁圧が制御され、不用意な減圧弁の開弁を防止した上で更なる消費電力の低減が達成される。
請求項4の発明は、請求項1乃至3において、減圧弁制御手段が、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、上限セット圧をフィードフォワード成分とし、上限セット圧と実レール圧との偏差からフィードバック項として設定したP項及びI項に基づき減圧弁の開弁圧をフィードバックするものである。
Therefore, since the influence of the fuel temperature is compensated by correcting the normal set pressure based on the fuel temperature correlation value detected by the fuel temperature correlation value detecting means, the valve opening pressure of the pressure reducing valve is based on the appropriate normal rail pressure. Is controlled, and further reduction of power consumption is achieved while preventing inadvertent opening of the pressure reducing valve.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, when the pressure reducing valve control means determines that the rail pressure abnormal increase determination means determines an abnormal increase, the upper limit set pressure is used as a feedforward component, The valve opening pressure of the pressure reducing valve is fed back based on the P term and I term set as feedback terms from the deviation from the rail pressure.
従って、レール圧異常上昇判定手段による異常上昇の判定と同時にフィードフォワード成分として上限セット圧が適用されて、開弁圧が上限セット圧までステップ的に増加制御されるため、レール圧の異常上昇時に対して遅滞なく減圧弁を開弁させて速やかにコモンレール内を減圧可能となり、しかも、その後はP項及びI項に基づくフィードバックにより、減圧弁の開弁圧を正確に上限セット圧に保持可能となる。 Therefore, the upper limit set pressure is applied as a feedforward component simultaneously with the determination of the abnormal rise by the rail pressure abnormal rise judgment means, and the valve opening pressure is controlled to increase stepwise up to the upper limit set pressure. In contrast, it is possible to quickly reduce the pressure in the common rail by opening the pressure reducing valve without delay, and after that, feedback based on the P term and the I term can accurately maintain the valve opening pressure at the upper limit set pressure. Become.
請求項5の発明は、請求項1乃至4において、開弁時の減圧弁を流通する燃料温度と相関する値を検出する燃料温度相関値検出手段を備え、減圧弁制御手段が、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、減圧弁の制御量と減圧弁の開弁圧との関係に対する減圧弁を流通する燃料温度の影響を補償すべく、上限セット圧を燃料温度相関値検出手段により検出された燃料温度相関値に基づいて補正し、補正後の上限セット圧に基づき減圧弁の開弁圧を制御するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fuel temperature correlation value detecting means for detecting a value correlated with the temperature of the fuel flowing through the pressure reducing valve when the valve is opened. In order to compensate for the influence of the temperature of the fuel flowing through the pressure reducing valve on the relationship between the control amount of the pressure reducing valve and the opening pressure of the pressure reducing valve when an abnormal rise is determined by the rise determining means, the upper limit set pressure is correlated with the fuel temperature. Correction is performed based on the fuel temperature correlation value detected by the value detection means, and the valve opening pressure of the pressure reducing valve is controlled based on the corrected upper limit set pressure.
従って、燃料温度相関値検出手段により検出された燃料温度相関値に基づき上限セット圧が補正されることで燃料温度の影響が補償されるため、適切な上限セット圧に基づき減圧弁の開弁圧が制御されてシステム破損が確実に防止される。 Therefore, since the influence of the fuel temperature is compensated by correcting the upper limit set pressure based on the fuel temperature correlation value detected by the fuel temperature correlation value detecting means, the valve opening pressure of the pressure reducing valve is based on the appropriate upper limit set pressure. Is controlled to reliably prevent system damage.
以上説明したように請求項1の発明のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置によれば、レール圧の異常上昇を防止するための減圧弁の消費電力を低減でき、もってこれに起因する燃費悪化を最小限に抑制することができる。
請求項2の発明のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置によれば、請求項1に加えて、目標レール圧またはレール圧に倣った通常セット圧の設定により、レール圧が異常上昇していない通常時の不必要な減圧弁の開弁を確実に防止した上で、減圧弁の消費電力を最大限に低減することができる。
As described above, according to the rail pressure control device of the common rail diesel engine of the first aspect of the present invention, the power consumption of the pressure reducing valve for preventing the abnormal increase in rail pressure can be reduced, and the fuel consumption caused by this can be reduced. Can be minimized.
According to the rail pressure control device of the common rail type diesel engine of the invention of
請求項3の発明のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置によれば、請求項1または2に加えて、燃料温度の影響を補償することにより、レール圧が異常上昇していない通常時の不必要な減圧弁の開弁を確実に防止した上で、減圧弁の消費電力を最大限に低減することができる。
請求項4の発明のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置によれば、請求項1乃至3に加えて、上限セット圧をフィードフォワード成分としたフィードバック制御により減圧弁の開弁圧を上限セット圧に一層適切に制御でき、もってレール圧の異常上昇時のシステム破損をより一層確実に防止することができる。
According to the rail pressure control device for the common rail type diesel engine of the third aspect of the invention, in addition to the first or second aspect, by compensating for the influence of the fuel temperature, the rail pressure is not increased abnormally. The power consumption of the pressure reducing valve can be reduced to the maximum while reliably preventing the necessary pressure reducing valve from opening.
According to a rail pressure control device for a common rail type diesel engine according to a fourth aspect of the invention, in addition to the first to third aspects, the valve opening pressure of the pressure reducing valve is set to the upper limit set pressure by feedback control using the upper limit set pressure as a feedforward component. Therefore, the system can be more appropriately controlled, and the system damage when the rail pressure is abnormally increased can be prevented more reliably.
請求項5の発明のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置によれば、請求項1乃至4に加えて、燃料温度の影響を補償することにより、レール圧の異常上昇時のシステム破損をより一層確実に防止することができる。 According to the rail pressure control device of the common rail type diesel engine of the fifth aspect of the invention, in addition to the first to fourth aspects, by compensating for the influence of the fuel temperature, the system damage at the time when the rail pressure is abnormally increased is further reduced. It can be surely prevented.
以下、本発明を具体化したコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置の一実施形態を説明する。
図1は本実施形態のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置を示す全体構成図である。
ディーゼルエンジン1の各気筒には燃料噴射弁2が設けられ、各燃料噴射弁2は共通のコモンレール3に接続されている。コモンレール3は逆止弁4を備えた一対のサプライ燃料路5を介してサプライポンプ6(燃料ポンプ)に接続され、サプライポンプ6はフィルタ7及び電磁式の吸入量調整弁8を備えたフィード燃料路9を介してフィードポンプ10に接続され、フィードポンプ10はタンク燃料路11を介して燃料タンク12に接続されている。
Hereinafter, an embodiment of a rail pressure control device for a common rail type diesel engine embodying the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a rail pressure control device of a common rail type diesel engine according to the present embodiment.
Each cylinder of the
なお、図1ではサプライポンプ6とフィードポンプ10とを分離して示しているが、実際のこれらのポンプ6,10は一体化されて共通の駆動軸13により連結されており、図では表していないが、両ポンプ6,10は駆動軸13を介してエンジン1により駆動される。
燃料タンク12内の燃料はフィードポンプ10により汲み上げられてタンク燃料路11及びフィード燃料路9を経てサプライポンプ6に供給され、サプライポンプ6により更に加圧されてサプライ燃料路5を経てコモンレール3に供給される。吸入量調整弁8の開度に応じてサプライポンプ6の燃料吸入量が制限され、それに応じてサプライポンプ6の燃料吐出量が制御されてコモンレール3内の燃料圧(レール圧)が後述する目標レール圧に調整される。このようにしてコモンレール3に蓄圧された高圧燃料が常に各気筒の燃料噴射弁2に供給されており、各気筒の圧縮上死点近傍の所定クランク角において燃料噴射弁2の開弁に伴って燃料が筒内に噴射されて燃焼に供される。
Although FIG. 1 shows the
The fuel in the
コモンレール3の一側はリーク燃料路14を介して燃料タンク12に接続され、このリーク燃料路14には減圧弁15が設けられている。減圧弁15は所定の開弁圧をもってリーク燃料路14を閉鎖して燃料の流通を遮断しており、レール圧が上昇して減圧弁15の開弁圧を越えると、減圧弁15は開弁してコモンレール3内の燃料をリーク燃料路14を経て燃料タンク12側にリークさせる。減圧弁15は駆動電流が供給されない非通電時に開弁状態に保持される所謂常開式として構成され、通電時には駆動電流のデューティ比の増加に応じて開弁圧を上昇させる方向に調整される。
One side of the
なお、減圧弁15としては、駆動電流のデューティ比の増加に応じて開弁圧を上昇させる特性であれば、必ずしも非通電時に完全に開弁保持される必要はなく、例えば非通電時の下限の開弁圧が所定値(例えば、30MPa)に設定された減圧弁15を用いてもよい。
一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えたECU21(電子制御ユニット)が設置されている。ECU21の入力側には、レール圧Prailを検出するレール圧センサ22(レール圧異常上昇判定手段)、エンジン1の回転速度Neを検出する回転速度センサ23、リーク燃料路14に設置されて減圧弁15からリークされた燃料温度Tfを検出する燃料温度センサ24(燃料温度相関値検出手段)、車両のアクセル開度θaccを検出するアクセルセンサ25等の各種センサ類が接続されている。また、ECU21の出力側には、上記燃料噴射弁2、吸入量調整弁8、減圧弁15等の各種デバイス類が接続されている。
The
On the other hand, an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, etc.) for storing control programs and control maps, a central processing unit (CPU), a timer counter, etc. Control unit) is installed. On the input side of the
ECU21はアクセルセンサ25により検出されたアクセル開度θaccや回転速度センサ23により検出された回転速度Ne等のエンジン運転状態に関する各種情報に基づき、燃料噴射弁2による燃料噴射量や噴射時期の目標値、コモンレール3の目標レール圧tgtPrail等を設定し、例えば、燃料噴射量や噴射時期の目標値に基づき燃料噴射弁2を駆動制御すると共に、目標レール圧tgtPrailに基づき吸入量調整弁5を開度制御して実際のレール圧Prailを目標レール圧tgtPrailにフィードバック制御し、これによりエンジン1を運転する。
The
また、減圧弁15の制御についてはコモンレールシステムの保護を目的として実行し、基本的にはシステム耐圧限界を考慮した上限セット圧Plmtに減圧弁15の開弁圧を制御することにより、レール圧Prailの異常上昇時に減圧弁15を開弁して燃料リークによりコモンレール3内を減圧するのであるが、[発明が解決しようとする課題]で述べた減圧弁15の消費電力の問題を解消すべく、レール圧Prailが異常上昇していない通常時には別の開弁圧に基づく減圧弁15の制御モードを実行している。そこで、当該減圧弁15の開弁圧の制御を図2に示す制御ブロック図に従って詳述する。
The control of the
まず、レール圧制御において適用されている目標レール圧tgtPrail及び予め設定されたオフセット量Pofstが加算部31に入力される。加算部31では目標レール圧tgtPrailにオフセット量Pofstを加算して通常セット圧Pnmlが算出され、算出された通常セット圧PnmlはF/F量切換部32及び偏差算出部33にそれぞれ入力される。
目標レール圧tgtPrailに基づくレール圧制御により、レール圧Prailはエンジン運転状態に応じて設定される目標レール圧tgtPrailに追従して制御されるが、フィードバック制御の結果或いはそれ以外の種々の要因により、レール圧Prailは目標レール圧tgtPrailに対して高圧側または低圧側に常に誤差を生じている。このときに発生し得るレール圧Prailの高圧側への最大誤差よりも若干大きな値としてオフセット量Pofstが設定されており、これによりレール圧Prailが異常上昇していない通常時には、通常セット圧Pnmlは常にレール圧Prailよりも僅かに高圧側の値として設定され、この通常セット圧Pnmlをレール圧Prailが越えることはない。
First, the target rail pressure tgtPrail applied in the rail pressure control and the preset offset amount Pofst are input to the adding
By the rail pressure control based on the target rail pressure tgtPrail, the rail pressure Prail is controlled following the target rail pressure tgtPrail set according to the engine operating state. The rail pressure Prail always has an error on the high pressure side or the low pressure side with respect to the target rail pressure tgtPrail. The offset amount Pofst is set as a value slightly larger than the maximum error of the rail pressure Prail that can be generated at this time, so that the normal set pressure Pnml is set at a normal time when the rail pressure Prail does not rise abnormally. It is always set as a value slightly higher than the rail pressure Prail, and the rail pressure Prail does not exceed this normal set pressure Pnml.
上記偏差算出部33では、通常セット圧Pnmlとレール圧センサ22により検出された実レール圧Prailとの偏差ΔP1(=Pnml−Prail)が算出される。算出された偏差ΔP1はモード指令部34に入力され、モード指令部34では、偏差ΔP1を0と比較して正の値である(ΔP1>0)と判定したときには通常時制御モードが選択され、偏差ΔP1が0若しくは負の値である(ΔP1≦0)と判定したときにはレール圧Prailの異常上昇と見なして異常時制御モードが選択され、選択された制御モードが上記F/F量切換部32及び後述するF/B量切換部39に出力される。なお、図2ではF/F量切換部32及びF/B量切換部39の通常時制御モードへの切換を+で表し、異常時制御モードへの切換を−で表している。
In the
F/F量切換部32には上記した通常セット圧Pnml及びシステム耐圧限界を考慮して予め設定された上限セット圧Plmtが入力され、F/F量切換部32からは、上記モード指令部34から通常時制御モードへの切換が指令されているときには、通常セット圧Pnmlが開弁圧Psetとしてデューティ比変換部35に出力され、異常時制御モードへの切換時が指令されているときには、上限セット圧Plmtが開弁圧Psetとしてデューティ比変換部35に出力される。デューティ比変換部35には開弁圧Psetと共に燃料温度センサ24により検出された燃料温度Tfが入力され、これらの開弁圧Pset及び燃料温度Tfに基づき、所定のマップから減圧弁15に供給する駆動電流のデューティ比が算出されて加算部36に入力される。
The F / F amount switching unit 32 is inputted with the above-mentioned normal set pressure Pnml and the upper limit set pressure Plmt set in advance in consideration of the system pressure limit, and the F / F amount switching unit 32 receives the
デューティ比の算出処理に燃料温度Tfを反映させているのは、減圧弁15の開弁圧Psetに対する燃料温度Tfの影響を補償するためである。即ち、本発明者は減圧弁15を流通する燃料温度Tfを変化させながら、減圧弁15に供給する駆動電流のデューティ比(換言すれば、減圧弁15の制御量)と減圧弁15の開弁圧Psetとを測定する試験を実施したが、同一ディーティ比であっても燃料温度Tfが変化すると開弁圧Psetが相違することを確認した。その要因としては、燃料の粘度によって減圧弁15への燃料圧の作用状態が微妙に変化し、結果として同一デューティ比をもって減圧弁15を制御しても、減圧弁15が異なる圧力で開弁する現象が生じるものと推測される。
The reason why the fuel temperature Tf is reflected in the duty ratio calculation process is to compensate for the influence of the fuel temperature Tf on the valve opening pressure Pset of the
そこで、このような減圧弁の開弁特性を鑑みて、減圧弁15のデューティ比(制御量)と減圧弁15の開弁圧Psetとの関係に対する燃料温度Tfの影響を補償できるように、換言すれば、燃料温度Tfに関わらず同一デューティ比であれば常に同一の開弁圧Psetを達成可能なように、上記デューティ比変換部35のマップ特性が上記試験結果に基づき設定されている。
Therefore, in view of such valve opening characteristics of the pressure reducing valve, in other words, the influence of the fuel temperature Tf on the relationship between the duty ratio (control amount) of the
一方、上記上限セット圧Plmt及び実レール圧Prailは偏差算出部37に入力され、偏差算出部37では上限セット圧Plmtlと実レール圧Prailとの偏差ΔP2(=Plmt−Prail)が算出される。算出された偏差ΔP2はF/B量算出部38に入力され、F/B量算出部38では偏差ΔP2に基づき減圧弁15の開弁圧Psetに対するフィードバック項としてP項及びI項が算出される。算出されたP項及びI項はF/B量切換部39に入力され、F/B量切換部39からは、モード指令部34から通常時制御モードへの切換が指令されているときには、0がF/B量として上記加算部36に出力され、異常時制御モードへの切換時が指令されているときには、上記P項及びI項がF/B量として加算部36に出力される。
On the other hand, the upper limit set pressure Plmt and the actual rail pressure Prail are input to the
加算部36では、デューティ比変換部35から入力された駆動電流のデューティ比とF/B量切換部39から入力された0若しくはP項及びI項とが加算され、加算後の最終的なデューティ比が減圧弁15の開弁圧制御に適用される。
次に、以上のECU21の処理により算出された駆動電流のデューティ比に基づく減圧弁15の開弁圧Psetの制御状況を、図3に示すタイムチャートに従って詳述する。
In the adding
Next, the control status of the valve opening pressure Pset of the
図3中の異常判定以前の期間は、レール圧Prailが異常上昇していない通常時を示している。このときには、レール圧制御での目標レール圧tgtPrailに基づくフィードバックにより、実際のレール圧Prail(図3中に太い実線で示す)はエンジン運転状態に対応して刻々と変化する目標レール圧tgtPrail(図3中に細い破線で示す)に追従するように制御されており、この目標レール圧tgtPrailよりオフセット量Pofst分だけ高圧側に通常セット圧Pnml(図3中に太い一点鎖線で示す)が設定されている。 A period before the abnormality determination in FIG. 3 indicates a normal time when the rail pressure Prail is not abnormally increased. At this time, due to feedback based on the target rail pressure tgtPrail in the rail pressure control, the actual rail pressure Prail (shown by a thick solid line in FIG. 3) changes with the target rail pressure tgtPrail (see FIG. 3) corresponding to the engine operating state. 3, and a normal set pressure Pnml (indicated by a thick one-dot chain line in FIG. 3) is set on the high pressure side by an offset amount Pofst from the target rail pressure tgtPrail. ing.
通常時のレール圧Prailは通常セット圧Pnmlを越えることはないため、モード指令部34では通常時制御モードが選択され、この制御モードの指令を受けて、F/F量切換部32では開弁圧Psetとして通常セット圧Pnmlが選択され、通常セット圧Pnmlに基づきデューティ比変換部35でデューティ比が算出されて加算部36に入力される。一方、通常時制御モードの指令に基づき、F/B量切換部38から加算部36には0が入力されるため、結果として減圧弁15に供給される駆動電流は通常セット圧Pnmlに相当するデューティ比(図3中に太い一点鎖線で示す)に制御され、減圧弁15の開弁圧Psetは通常セット圧Pnmlに保持され続ける(減圧弁制御手段)。
Since the normal rail pressure Prail does not exceed the normal set pressure Pnml, the normal command mode is selected by the
レール圧Prailは異常上昇しない限り通常セット圧Pnmlを越えないが、例えばレール圧を制御している吸入量調整弁8の開固着等のトラブルに起因してサプライポンプ6が無制御状態に陥ると、コモンレール3への燃料供給が過剰になってレール圧Prailの異常上昇が発生する。図3中の異常判定以降の期間は、このレール圧Prailの異常上昇時を示している。このときには、異常上昇したレール圧Prailが通常セット圧Pnmlに達した時点で、モード指令部34でレール圧Prailの異常上昇と判定して通常時制御モードに代えて異常時制御モードが選択され(レール圧異常上昇判定手段)、この制御モードの切換指令を受けて、F/F量切換部32では開弁圧Psetとして上限セット圧Plmtが選択され、上限セット圧Plmtに基づきデューティ比変換部35でデューティ比が算出されて加算部36に入力される。一方、異常時制御モードへの切換指令に基づき、F/B量切換部39から加算部36にはP項及びI項が入力され、これらのP項及びI項を加算後のデューティ比に基づき減圧弁15の開弁圧Psetが制御される。
The rail pressure Prail does not exceed the normal set pressure Pnml unless it rises abnormally. However, if the
結果として上限セット圧Plmtをフィードフォワード成分とし、上限セット圧Plmtlと実レール圧Prailとの偏差ΔP2からフィードバック項として求めたP項及びI項に基づき開弁圧Psetのフィードバック制御が実行され、これにより減圧弁15の開弁圧Psetは通常セット圧Pnmlからより高圧側の上限セット圧Plmtに切り換えられる(減圧弁制御手段)。従って、異常上昇したレール圧Prailが上限セット圧Plmtに到達した時点で減圧弁15が開弁され、燃料リークによりコモンレール3内が減圧されてシステム破損が未然に防止され、その後もレール圧Prailは上限セット圧Plmtに保持され続ける。
As a result, the upper limit set pressure Plmt is used as a feedforward component, and feedback control of the valve opening pressure Pset is executed based on the P term and I term obtained as a feedback term from the deviation ΔP2 between the upper limit set pressure Plmtl and the actual rail pressure Prail. As a result, the valve opening pressure Pset of the
なお、レール圧Prailの異常上昇以前において減圧弁15の開弁圧Psetは通常セット圧Pnmlに制御されているが、レール圧Prailが通常セット圧Pnmlに達した瞬間に、開弁圧Psetは制御モードの切換に呼応してより高圧側の上限セット圧Plmtに切り換えられるため、この制御モード切換の瞬間に減圧弁15が一時的に開弁することはない。但し、制御モードの切換を判定するための閾値は通常セット圧Pnmlに限ることはなく、より低圧側の所定値に設定してもよい。
Note that the valve opening pressure Pset of the
上記のようにレール圧Prailが異常上昇していない通常時において、減圧弁15の開弁圧Psetは目標レール圧tgtPrailよりオフセット量Pofst分だけ高圧側の通常セット圧Pnmlに保持されており、このときの通常セット圧Pnmlは、異常時の開弁圧Psetである上限セット圧Plmtl、換言すれば[発明が解決しようとする課題]で述べた従来技術の減圧弁が常に制御される開弁圧に比較して、大幅に低圧側の値となる。
As described above, at the normal time when the rail pressure Prail does not rise abnormally, the valve opening pressure Pset of the
即ち、本発明は、レール圧Prailが異常上昇していない通常時には、必ずしも減圧弁15の開弁圧Psetを上限セット圧Plmtlまで高めて制御する必要はなく、レール圧制御の妨げとならないようにレール圧Prailの制御領域よりも高圧側でさえあれば、開弁圧Psetをより低下させる余地が存在することに着目したものである。そして、非通電時に開弁保持される常開式の減圧弁15では、開弁圧Psetを増加させるために駆動電流のデューティ比を増大させる必要があることから、通常時における減圧弁15の開弁圧Psetを低下させることは、駆動電流のデューティ比と共に消費電力を減少させることに繋がる。レール圧Prailの異常上昇に備えてコモンレール3に減圧弁15を装備して開弁圧Psetを制御することは余分な電力消費の要因になることが避けられないが、このように通常時の減圧弁15の駆動に要する消費電力を低減することで、エンジン1に駆動されるオルタネータの発電負荷を軽減でき、ひいては機関負荷を低下させて燃費悪化を最小限に抑制することができる。
That is, according to the present invention, it is not always necessary to increase the valve opening pressure Pset of the
しかも、本実施形態では通常セット圧Pnmlを固定値とせずに、目標レール圧tgtPrailに対して常にレール圧Prailの制御誤差を見込んだオフセット量Pofst分だけ高圧側の値に制御している。従って、レール圧Prailが異常上昇していないにも拘わらず通常セット圧Pnmlに達して不用意に減圧弁15が開弁される事態を未然に防止した上で、必要最小限の低圧側に通常セット圧Pnmlを制御することにより、消費電力を最大限に低減することができる。
In addition, in the present embodiment, the normal set pressure Pnml is not set to a fixed value, but is controlled to a value on the high pressure side by an offset amount Pofst that always anticipates a control error of the rail pressure Prail with respect to the target rail pressure tgtPrail. Accordingly, it is possible to prevent the
但し、以上の本願発明の思想から明らかなように、必ずしも目標レール圧tgtPrailに倣って通常セット圧Pnmlを制御する必要はなく、例えば目標レール圧tgtPrailに基づいて制御される実際のレール圧Prailを圧力センサにより検出し、このレール圧Prailに倣って通常セット圧Pnmlを制御してもよい。また、目標レール圧tgtPrailやレール圧Prailに倣って通常セット圧Pnmlを可変制御することなく、例えば通常時のレール圧制御によりレール圧Prailが制御され得る制御領域内の最大圧力よりも若干高圧側の固定値として通常セット圧Pnmlを設定してもよい。 However, as is apparent from the above idea of the present invention, it is not always necessary to control the normal set pressure Pnml following the target rail pressure tgtPrail. For example, the actual rail pressure Prail controlled based on the target rail pressure tgtPrail It may be detected by a pressure sensor, and the normal set pressure Pnml may be controlled following the rail pressure Prail. In addition, the normal set pressure Pnml is not variably controlled following the target rail pressure tgtPrail or the rail pressure Prail, for example, slightly higher than the maximum pressure in the control region in which the rail pressure Prail can be controlled by the rail pressure control at the normal time. The normal set pressure Pnml may be set as a fixed value.
一方、上記デューティ比変換部35では、通常セット圧Pnmlと上限セット圧Plmtとの何れが入力された場合でも燃料温度Tfを反映したマップからデューティ比が算出され、算出後のデューティ比に基づき減圧弁15の駆動電流が制御される。これにより通常時とレール圧Prailの異常上昇時との何れでも、燃料温度Tfに関わらず常に同一の開弁圧Psetが達成されることになり、燃料温度Tfの影響が確実に補償される。
On the other hand, the
例えば図3に示す通常時には、燃料温度Tfを考慮せずにデューティ比に基づき通常セット圧Pnmlが低めに設定されたときの減圧弁15の開弁圧Psetの制御状況を細い一点鎖線で示しているが、この場合には、高圧側に僅かにレール圧Prailが変動しただけで不用意に減圧弁15が開弁してしまうことがあり得る。また、図示はしないが、逆に通常セット圧Pnmlが高めに設定されたときには、減圧弁15を駆動するために余分な消費電力を必要とすることになる。一方、レール圧Prailの異常上昇時において、燃料温度Tfを考慮しないデューティ比に基づき減圧弁15の開弁圧Psetが制御されたときには、不適切な制御により場合によってはシステム破損を確実に防止できない可能性もある。
For example, in the normal state shown in FIG. 3, the control state of the valve opening pressure Pset of the
これらの懸念は燃料温度Tfを反映したデューティ比の設定により確実に解消でき、通常時には、適切な通常セット圧Pnmlの設定により、不用意な減圧弁15の開弁を防止した上で更なる消費電力の低減を達成でき、一方、レール圧Prailの異常上昇時には、適切なフィードフォワード成分のデューティ比に基づき減圧弁15の開弁圧Psetをフィードバック制御することにより、システム破損を一層確実に防止することができる。
These concerns can be surely eliminated by setting the duty ratio reflecting the fuel temperature Tf, and in normal times, by setting an appropriate normal set pressure Pnml, the
ところで、レール圧Prailの異常上昇は急激に発生することもあるが、その場合であっても、異常上昇したレール圧Prailが上限セット値Plmtlに達した時点では、既に通常セット圧Pnmlから上限セット値Plmtlへの開弁圧Psetの切換を完了して、直ちに減圧弁15を開弁させる必要がある。本実施形態では、レール圧Prailの異常上昇時には、上限セット圧Plmtをフィードフォワード成分とし、上限セット圧Plmtlと実レール圧Prailとの偏差ΔP2からフィードバック項として求めたP項及びI項に基づき減圧弁15の開弁圧Psetがフィードバック制御されている。このため、異常時制御モードへの切換(即ち、F/F量切換部32の−から+への切換)と同時にフィードフォワード成分として上限セット圧Plmtが適用されて、開弁圧Psetが上限セット圧Plmtまでステップ的に増加側に制御される。従って、レール圧Prailの異常上昇時に対して遅滞なく減圧弁15を開弁させて速やかにコモンレール3内を減圧でき、しかも、その後はP項及びI項に基づくフィードバックにより、減圧弁15の開弁圧Pset、ひいてはレール圧Prailを正確に上限セット圧Plmtに保持でき、これらの要因によりシステム破損をより一層確実に防止することができる。
By the way, although the abnormal rise of the rail pressure Prail may occur suddenly, even in that case, when the abnormally increased rail pressure Prail reaches the upper limit set value Plmtl, the upper limit set is already set from the normal set pressure Pnml. It is necessary to open the
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、目標レール圧tgtPrailに対する実際のレール圧Prailの制御誤差を考慮した固定値としてオフセット量Pofstを設定した。しかしながら、通常時のレール圧Prailが通常セット圧Pnmlを越えてしまう蓋然性は、例えばレール圧Prailの高低や変動状況等に応じて異なることから、それに応じてオフセット量Pofstを可変制御すれば、減圧弁15の開弁圧Psetをより適切に制御可能となる。
This is the end of the description of the embodiment, but the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above embodiment, the offset amount Pofst is set as a fixed value in consideration of the control error of the actual rail pressure Prail with respect to the target rail pressure tgtPrail. However, the probability that the rail pressure Prail at the normal time exceeds the normal set pressure Pnml varies depending on, for example, the level of the rail pressure Prail and the fluctuation state. Therefore, if the offset amount Pofst is variably controlled, the pressure decreases. The valve opening pressure Pset of the
そこで、例えば予めエンジン1の運転領域に応じて最適なオフセット量Pofstをマップとして設定しておき、エンジン運転領域に基づきマップから読み出したオフセット量Pofstに基づいて通常セット圧Pnmlを設定してもよい。また、目標レール圧tgtPrail(若しくはレール圧Prail)が上昇したときの時間当たりの変化量が大であるほど、レール圧Prailが通常セット圧Pnmlを越えてしまう蓋然性が高いと見なしてオフセット量Pofstを増加補正し、補正後のオフセット量Pofstに基づいて通常セット圧Pnmlを設定してもよい。
Therefore, for example, an optimal offset amount Pofst may be set in advance as a map according to the operating region of the
また、上記実施形態では、レール圧Prailの異常上昇時に上限セット圧Plmtをフィードフォワード成分としたフィードバック制御を実行したが、これに代えて通常のPID制御を用いてもよい。
また、上記実施形態では、燃料温度Tfの影響を補償すべく燃料温度Tfを反映して駆動電流のデューティ比を設定したが、必ずしも当該処理を行う必要はなく、例えば上記デューティ比変換部35を、開弁圧Psetから直接的にデューティ比を設定するように構成してもよい。
In the above embodiment, feedback control using the upper limit set pressure Plmt as a feedforward component when the rail pressure Prail is abnormally increased is performed. However, instead of this, normal PID control may be used.
In the above embodiment, the duty ratio of the drive current is set to reflect the fuel temperature Tf so as to compensate for the influence of the fuel temperature Tf. However, the processing is not necessarily performed. The duty ratio may be set directly from the valve opening pressure Pset.
1 エンジン
2 燃料噴射弁
3 コモンレール
6 サプライポンプ(燃料ポンプ)
15 減圧弁
21 ECU(レール圧異常上昇判定手段、減圧弁制御手段)
22 レール圧センサ(レール圧異常上昇判定手段)
24 燃料温度センサ(燃料温度相関値検出手段)
1
15
22 Rail pressure sensor (Rail pressure abnormality rise judging means)
24 Fuel temperature sensor (Fuel temperature correlation value detection means)
Claims (5)
供給電力の増加に応じて開弁圧を上昇させる特性を有し、上記レール圧が開弁圧に達したときに開弁して上記コモンレール内の燃料をリークさせて減圧可能な減圧弁と、
上記レール圧の異常上昇を判定するレール圧異常上昇判定手段と、
上記レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、上記減圧弁の開弁圧を予め上記コモンレールの耐圧限界に基づいて設定された上限セット圧に制御し、上記レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときには、上記減圧弁の開弁圧を上記上限セット圧よりも低圧側に設定された通常セット圧に制御する減圧弁制御手段と
を備えたことを特徴とするコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置。 The high-pressure fuel supplied from the fuel pump is accumulated in the common rail, the rail pressure is controlled to the target rail pressure according to the operating state of the engine, and the fuel in the common rail is supplied to the fuel injection valve of each cylinder to enter the cylinder In the common rail type diesel engine to be injected,
A pressure-reducing valve having a characteristic of increasing the valve opening pressure in response to an increase in power supply, and capable of opening the rail when the rail pressure reaches the valve opening pressure and leaking fuel in the common rail to reduce the pressure;
Rail pressure abnormality rise determining means for determining an abnormal increase in rail pressure;
When an abnormal increase is determined by the rail pressure abnormal increase determination means, the valve opening pressure of the pressure reducing valve is controlled to an upper limit set pressure set in advance based on the pressure limit of the common rail, and the rail pressure abnormal increase determination A pressure reducing valve control means for controlling the valve opening pressure of the pressure reducing valve to a normal set pressure set to a lower pressure side than the upper limit set pressure when an abnormal rise is not determined by the means. Rail pressure control device for diesel engines.
上記減圧弁制御手段は、上記レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときに、上記減圧弁の制御量と該減圧弁の開弁圧との関係に対する上記減圧弁を流通する燃料温度の影響を補償すべく、上記通常セット圧を上記燃料温度相関値検出手段により検出された燃料温度相関値に基づいて補正し、該補正後の通常セット圧に基づき上記減圧弁の開弁圧を制御することを特徴とする請求項1または2記載のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置。 A fuel temperature correlation value detecting means for detecting a value correlated with the temperature of the fuel flowing through the pressure reducing valve when the valve is opened;
The pressure reducing valve control means is configured to control a fuel temperature flowing through the pressure reducing valve with respect to a relationship between a control amount of the pressure reducing valve and a valve opening pressure of the pressure reducing valve when an abnormal increase is not determined by the rail pressure abnormality increase determining means. In order to compensate for the influence, the normal set pressure is corrected based on the fuel temperature correlation value detected by the fuel temperature correlation value detecting means, and the valve opening pressure of the pressure reducing valve is controlled based on the corrected normal set pressure. The rail pressure control device of a common rail type diesel engine according to claim 1 or 2, wherein
上記減圧弁制御手段は、上記レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、上記減圧弁の制御量と該減圧弁の開弁圧との関係に対する上記減圧弁を流通する燃料温度の影響を補償すべく、上記上限セット圧を上記燃料温度相関値検出手段により検出された燃料温度相関値に基づいて補正し、該補正後の上限セット圧に基づき上記減圧弁の開弁圧を制御することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置。 A fuel temperature correlation value detecting means for detecting a value correlated with the temperature of the fuel flowing through the pressure reducing valve when the valve is opened;
The pressure reducing valve control means is configured to detect a temperature of a fuel flowing through the pressure reducing valve with respect to a relationship between a control amount of the pressure reducing valve and a valve opening pressure of the pressure reducing valve when an abnormal increase is determined by the rail pressure abnormality increase determining means. The upper limit set pressure is corrected based on the fuel temperature correlation value detected by the fuel temperature correlation value detecting means, and the opening pressure of the pressure reducing valve is adjusted based on the corrected upper limit set pressure. The rail pressure control device for a common rail diesel engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the rail pressure control device is controlled.
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