JP2022034995A - Fuel injection control device and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の気筒内に燃料噴射を行うための燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a fuel injection control device and a control method for a fuel injection control device for injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine.
従来、内燃機関に燃料を供給する装置として、蓄圧式燃料噴射制御装置が知られている。蓄圧式燃料噴射制御装置は、低圧ポンプ、高圧ポンプ、コモンレール、燃料噴射弁、電子制御ユニット(ECU)等を主たる要素として備えている。蓄圧式燃料噴射制御装置においては、燃料タンク内の燃料が低圧ポンプによって高圧ポンプに送られるとともに高圧ポンプによって加圧されてコモンレールに圧送され、コモンレールから燃料噴射弁に高圧燃料が供給される。そして、この状態で燃料噴射弁への通電制御を行うことにより、内燃機関に燃料を供給する。 Conventionally, a pressure-accumulation type fuel injection control device is known as a device for supplying fuel to an internal combustion engine. The accumulator fuel injection control device includes a low-pressure pump, a high-pressure pump, a common rail, a fuel injection valve, an electronic control unit (ECU), and the like as main elements. In the accumulator fuel injection control device, the fuel in the fuel tank is sent to the high pressure pump by the low pressure pump, is pressurized by the high pressure pump and is pressure-fed to the common rail, and the high pressure fuel is supplied from the common rail to the fuel injection valve. Then, fuel is supplied to the internal combustion engine by controlling the energization of the fuel injection valve in this state.
蓄圧式燃料噴射制御装置における低圧ポンプとしては、電気により駆動する、電動ポンプが用いられることがある(例えば、特許文献1を参照)。 As the low-pressure pump in the accumulator type fuel injection control device, an electric pump driven by electricity may be used (see, for example, Patent Document 1).
電動式の低圧ポンプとして、バッテリあるいはオルタネータから印加される電圧により駆動し、運転中に吐出量の調節がなされることのない、比較的安価なタイプが用いられることがある。この様な低圧ポンプにおいては、バッテリあるいはオルタネータが劣化し、印加される電圧が低下すると、燃料の吐出量が低下する。また、低圧ポンプと高圧ポンプの間に配置された燃料フィルタの劣化により、通過する燃料に対する抵抗が増加し、低圧ポンプの吐出量が低下することがある。 As an electric low-pressure pump, a relatively inexpensive type that is driven by a voltage applied from a battery or an alternator and whose discharge amount is not adjusted during operation may be used. In such a low-pressure pump, when the battery or alternator deteriorates and the applied voltage decreases, the amount of fuel discharged decreases. Further, deterioration of the fuel filter arranged between the low-pressure pump and the high-pressure pump may increase the resistance to the passing fuel and reduce the discharge amount of the low-pressure pump.
低圧ポンプの吐出量が低下すると、必要とする燃料が高圧ポンプに供給されない状況が発生しうる。その結果、コモンレール内部の燃料圧力(以下、レール圧とも称する)の制御の精度が低下する虞がある。また、高圧ポンプが燃料により潤滑されるタイプの場合、高圧ポンプ内部の潤滑が正しく行われず、高圧ポンプ内部の部品の摩耗が促進される虞がある。 When the discharge rate of the low-pressure pump decreases, a situation may occur in which the required fuel is not supplied to the high-pressure pump. As a result, the accuracy of controlling the fuel pressure inside the common rail (hereinafter, also referred to as rail pressure) may decrease. Further, when the high-pressure pump is of a type lubricated by fuel, the inside of the high-pressure pump may not be lubricated correctly, and the wear of parts inside the high-pressure pump may be promoted.
本発明は、上述の課題を背景としてなされたものであり、蓄圧式燃料噴射制御装置において、低圧ポンプの吐出量が不足した場合に、これを検出することを可能とするものである。 The present invention has been made against the background of the above-mentioned problems, and makes it possible to detect when the discharge amount of the low-pressure pump is insufficient in the accumulator type fuel injection control device.
本発明に係る燃料噴射制御装置は、
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
燃料タンクの燃料を前記高圧ポンプに供給する電動式の低圧ポンプと、
前記高圧ポンプに備えられ、前記高圧ポンプの燃料圧送量を調節する流量制御弁と、
電子制御ユニットと、
を備えた燃料噴射制御装置において、
前記電子制御ユニットは、
前記流量制御弁を制御することにより、前記コモンレール内の燃料圧力が目標値となる様にフィードバック制御を行う流量制御弁制御部と、
燃料温度と前記低圧ポンプに印加される電圧値とから前記低圧ポンプの吐出量を算出する吐出量算出部と、
燃料フィルタの劣化に起因する前記低圧ポンプの吐出量の低下分を算出する吐出量低下分算出部と、
前記吐出量算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量と前記吐出量低下分算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量の低下分とから前記低圧ポンプの実際の吐出量である実吐出量を算出する実吐出量算出部と、
前記燃料噴射制御装置が必要とする前記低圧ポンプの吐出量である必要吐出量を算出する必要吐出量算出部と、
前記実吐出量が、前記必要吐出量を下回った時に前記低圧ポンプが異常であると判定する判定部と、
を含むものである。
The fuel injection control device according to the present invention is
A fuel injection valve that supplies fuel to the internal combustion engine,
The common rail to which the fuel injection valve is connected and
A high-pressure pump that pumps pressurized high-pressure fuel to the common rail,
An electric low-pressure pump that supplies fuel from the fuel tank to the high-pressure pump,
A flow rate control valve provided in the high-pressure pump and adjusting the fuel pumping amount of the high-pressure pump,
Electronic control unit and
In the fuel injection control device equipped with
The electronic control unit is
A flow control valve control unit that performs feedback control so that the fuel pressure in the common rail becomes a target value by controlling the flow control valve.
A discharge amount calculation unit that calculates the discharge amount of the low pressure pump from the fuel temperature and the voltage value applied to the low pressure pump,
A discharge amount reduction calculation unit that calculates a reduction in the discharge amount of the low-pressure pump due to deterioration of the fuel filter, and a discharge amount reduction calculation unit.
Actual discharge, which is the actual discharge amount of the low-pressure pump, from the discharge amount of the low-pressure pump calculated by the discharge amount calculation unit and the decrease in the discharge amount of the low-pressure pump calculated by the discharge amount decrease calculation unit. The actual discharge amount calculation unit that calculates the amount, and
A required discharge amount calculation unit that calculates a required discharge amount, which is a discharge amount of the low-pressure pump required by the fuel injection control device, and a unit.
A determination unit that determines that the low-pressure pump is abnormal when the actual discharge amount is less than the required discharge amount.
Is included.
本発明に係る燃料噴射制御装置の制御方法は、
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
燃料タンクの燃料を前記高圧ポンプに供給する電動式の低圧ポンプと、
前記高圧ポンプに備えられ、前記高圧ポンプの燃料圧送量を調節する流量制御弁と、
電子制御ユニットと、
を備えた燃料噴射制御装置の制御方法であって、
流量制御弁制御部が、前記流量制御弁を制御することにより、前記コモンレール内の燃料圧力が目標値となる様にフィードバック制御を行う流量制御ステップと、
吐出量算出部が、燃料温度と前記低圧ポンプに印加される電圧値とから前記低圧ポンプの吐出量を算出する吐出量算出ステップと、
吐出量低下分算出部が、燃料フィルタの劣化に起因する前記低圧ポンプの吐出量の低下分を算出する吐出量低下分算出ステップと、
実吐出量算出部が、前記吐出量算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量と前記吐出量低下分算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量の低下分とから前記低圧ポンプの実際の吐出量である実吐出量を算出する実吐出量算出ステップと、
必要吐出量算出部が、前記燃料噴射制御装置が必要とする前記低圧ポンプの吐出量である必要吐出量を算出する必要吐出量算出ステップと、
判定部が、前記実吐出量が前記必要吐出量を下回った時に前記低圧ポンプが異常であると判定する判定ステップと、
を含むものである。
The control method of the fuel injection control device according to the present invention is
A fuel injection valve that supplies fuel to the internal combustion engine,
The common rail to which the fuel injection valve is connected and
A high-pressure pump that pumps pressurized high-pressure fuel to the common rail,
An electric low-pressure pump that supplies fuel from the fuel tank to the high-pressure pump,
A flow rate control valve provided in the high-pressure pump and adjusting the fuel pumping amount of the high-pressure pump,
Electronic control unit and
It is a control method of a fuel injection control device equipped with
A flow rate control step in which the flow rate control valve control unit controls the flow rate control valve to perform feedback control so that the fuel pressure in the common rail becomes a target value.
A discharge amount calculation step in which the discharge amount calculation unit calculates the discharge amount of the low pressure pump from the fuel temperature and the voltage value applied to the low pressure pump.
The discharge amount reduction calculation unit calculates the discharge amount reduction amount of the low-pressure pump due to the deterioration of the fuel filter, and the discharge amount reduction amount calculation step.
The actual discharge amount calculation unit is based on the discharge amount of the low-pressure pump calculated by the discharge amount calculation unit and the decrease in the discharge amount of the low-pressure pump calculated by the discharge amount decrease calculation unit. The actual discharge amount calculation step for calculating the actual discharge amount, which is the discharge amount of
The required discharge amount calculation unit calculates the required discharge amount, which is the discharge amount of the low-pressure pump required by the fuel injection control device, and the required discharge amount calculation step.
A determination step in which the determination unit determines that the low-pressure pump is abnormal when the actual discharge amount is less than the required discharge amount.
Is included.
本発明によれば、蓄圧式燃料噴射制御装置において、新たな装置を追加することなく、燃料タンクの燃料を高圧ポンプへ供給する電動式の低圧ポンプの吐出量が不足した際に、これを素早く検出することができる。 According to the present invention, in the accumulator fuel injection control device, when the discharge amount of the electric low-pressure pump that supplies the fuel of the fuel tank to the high-pressure pump is insufficient without adding a new device, this can be quickly performed. Can be detected.
以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。尚、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。また、それぞれの図中、同じ符号が付されているものは同一の要素を示しており、適宜説明が省略されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The members, arrangements, etc. described below are not limited to the present invention, and can be variously modified within the scope of the purpose of the present invention. Further, in each figure, those having the same reference numerals indicate the same elements, and the description thereof is omitted as appropriate.
図1は、本発明の実施の形態に係る燃料噴射制御装置の全体構成を示している。本発明の実施に係る燃料噴射制御装置は、蓄圧式燃料噴射制御装置10である。蓄圧式燃料噴射制御装置10は、図示されない内燃機関の気筒内に燃料を噴射するための装置である。蓄圧式燃料噴射制御装置10は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁9と、前記燃料噴射弁9が接続されたコモンレール8と、加圧した高圧燃料を前記コモンレール8に圧送する高圧ポンプ7と、燃料タンク1の燃料を前記高圧ポンプ7に供給する電動式の低圧ポンプ2と、低圧ポンプ2と高圧ポンプ7の間に備えられた燃料フィルタ3と、レール圧制御や噴射制御等を実行する電子制御ユニット50とを備える。
FIG. 1 shows the overall configuration of the fuel injection control device according to the embodiment of the present invention. The fuel injection control device according to the implementation of the present invention is the accumulator type fuel
高圧ポンプ7は、内燃機関の駆動力によって駆動されるものであって、カム18が固定されたカムシャフト17は内燃機関のクランクシャフトに連結されている。この高圧ポンプ7は、プランジャ29の下降時に、燃料吸入弁27を介して低圧の燃料が加圧室12に供給される一方、カム18の回転によってプランジャ29が押し上げられたときに、加圧室12内の燃料が加圧され、燃料吐出弁28を介して高圧の燃料がコモンレール8へと圧送されるように構成されている。
The high-
尚、本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置10に備えられた高圧ポンプ7は、3組のプランジャ29及び加圧室12を備えて構成されているが、プランジャ29及び加圧室12の組の数は特に限定されない。
The high-
また、高圧ポンプ7は、流量制御弁19を備える。流量制御弁19は、低圧ポンプ2と高圧ポンプ7の加圧室12とを接続する燃料通路31の途中に配置されており、加圧室12に供給する低圧の燃料の流量を調節するために備えられている。この流量制御弁19は、電子制御ユニット50によって通電制御が行われ、電流値に応じて燃料通過面積が比例的に変化する電磁比例制御弁が用いられている。すなわち、流量制御弁19に供給する電流値を制御することにより、加圧室12に供給する燃料の流量が調節されるようになっている。
Further, the
また、高圧ポンプ7は、流量制御弁19と加圧室12の間に、ゼロデリベリスロットル16を備える。本実施形態における蓄圧式燃料噴射制御装置10は、高圧ポンプ7の圧送量が零の場合であっても、少量の燃料が流量制御弁19を通過する。ゼロデリベリスロットル16は、この少量の燃料を高圧ポンプ7の外部へ排出する。
Further, the
さらに高圧ポンプ7は、高圧ポンプ7へ流入する燃料の圧力を一定に保つため、オーバーフローバルブ15を備える。オーバーフローバルブ15は、燃料通路31の、流量制御弁19よりも上流の部分から枝分かれする油路に配置される。オーバーフローバルブ15は、オリフィス13と、燃料の圧力がばねのセット力を上回ると開弁する機械式のバルブ14とを備える。
Further, the high-
オリフィス13を通過した燃料は、カム18及びカムシャフト17を収容するカム室へ流入し、カム18及びカムシャフト17等、カム周辺の部材の冷却及び潤滑に供され、高圧ポンプ7のリターン通路37から燃料タンク1へと排出される。
The fuel that has passed through the orifice 13 flows into the cam chamber accommodating the
バルブ14を通過した燃料の一部は、オリフィス13を通過した燃料と共にカム室へ流入し、それ以外の、バルブ14を通過した燃料は、ゼロデリベリスロットル16を通過した燃料と共に、上述した高圧ポンプ7のリターン通路37を通じて燃料タンク1へと排出される。
A part of the fuel that has passed through the
尚、蓄圧式燃料噴射制御装置10の運転中は、常に燃料がオーバーフローバルブ15を通過するよう、低圧ポンプ2の吐出量が設定されている。また、高圧ポンプ7が燃料を圧送する際にも、ゼロデリベリスロットル16から燃料が排出されるが、その量は高圧ポンプ7の加圧室へ入る燃料に比べ、ごくわずかである。
During the operation of the accumulator fuel
上記より、低圧ポンプ2から吐出された燃料(図1においてAと表記)は以下の様に配分される。低圧ポンプ2から高圧ポンプ7へ供給された燃料は、流量制御弁19を通過する分と、オーバーフローバルブ15へ流入する分とに分かれる。オーバーフローバルブ15へ流入した燃料は、一部はカム室へ流入し(図1においてBと表記)、残りは外部へ排出される(図1においてCと表記)。
From the above, the fuel discharged from the low pressure pump 2 (denoted as A in FIG. 1) is distributed as follows. The fuel supplied from the low-pressure pump 2 to the high-
流量制御弁19を通過した燃料は、大部分が加圧室12へ流入する一方、一部がゼロデリベリスロットル16を通過(図1においてDと表記)した後、外部へ排出される。加圧室12へ流入した燃料は、大部分がコモンレール8へ圧送され(図1においてFと表記)、一部はプランジャ29周囲の摺動部からカム室へ入る(図1においてEと表記)。加圧室12からカム室へ入った燃料は、オーバーフローバルブ15を経てカム室へ流入した燃料と共に、カム周辺の冷却及び潤滑に供され、その後高圧ポン7のリターン通路37から燃料タンク1へと排出される。
Most of the fuel that has passed through the
上記より、低圧ポンプ2から高圧ポンプ7へ供給される燃料(A)に対し、
A=B+C+D+E+F
の関係が成り立つ。
From the above, with respect to the fuel (A) supplied from the low pressure pump 2 to the
A = B + C + D + E + F
The relationship is established.
コモンレール8は、レール圧センサ25及び圧力制御弁23を備える。レール圧センサ25は、コモンレール8内の燃料の圧力(レール圧)を検出し、電子制御ユニット50へ通知する。レール圧センサ25により検出されたレール圧は、電子制御ユニット50により実行されるレール圧制御に供される。
The
また、圧力制御弁23は、コモンレール8内の高圧の燃料を低圧側に排出するためのものであり、排出される燃料はリターン通路38を介して燃料タンク1へと戻されるようになっている。この圧力制御弁23には、電子制御ユニット50によって通電制御が行われ、電流値に応じて開弁圧力が比例的に変化する電磁比例制御弁が用いられている。すなわち、圧力制御弁23に供給する電流値を制御することにより、保持可能なレール圧が調節されるようになっている。尚、圧力制御弁23の代わりに、所定の圧力に達すると開弁する、機械式の安全弁を用いてもよい。
Further, the
燃料噴射弁9は、噴射孔が設けられたノズルボディと、進退移動により噴射孔を開閉するノズルニードルとを備えている。燃料噴射弁9は、ノズルニードルの後端側に背圧を負荷することで噴射孔が閉じられる一方、負荷された背圧が逃されることで噴射孔が開かれる。燃料噴射弁9の背圧制御手段としては、ピエゾ素子が備えられた電歪型のアクチュエータや、電磁ソレノイド式のアクチュエータが用いられる。また、燃料噴射弁9において、噴射制御に利用された背圧燃料はリターン通路39を介して燃料タンク1へと戻される。
The
電子制御ユニット50は、公知の構成のマイクロコンピュータを中心に、RAMやROM等の記憶素子を有し、燃料噴射弁9を駆動するための駆動回路や、流量制御弁19及び圧力制御弁23への通電を行うための通電回路を備える。また、電子制御ユニット50には、レール圧センサ25の検出信号が入力される他、内燃機関の回転数やアクセル開度、燃料温度などの各種の検出信号が、内燃機関の動作制御や燃料噴射制御のために入力されるようになっている。
The
次に、本実施形態に係る低圧ポンプ2について説明する。本発明の実施に係る低圧ポンプ2は、印加される電圧値が調整されることがなく、吐出量の調整がなされることのないタイプである。また、図1においては、低圧ポンプ2は燃料タンク1の内部に配置されているが、燃料タンク1の外に配置されていても構わない。
Next, the low pressure pump 2 according to the present embodiment will be described. The low-voltage pump 2 according to the implementation of the present invention is a type in which the applied voltage value is not adjusted and the discharge amount is not adjusted. Further, in FIG. 1, the low-pressure pump 2 is arranged inside the
図2は、低圧ポンプ2の特性を説明するための図である。図2において、縦軸は低圧ポンプ2の単位時間当たりの燃料吐出量(l/h)、横軸は低圧ポンプ2の下流側の燃料圧力(Pa)、換言すれば、低圧ポンプ2と燃料フィルタ3の間の燃料圧力である。尚、以降の説明において、低圧ポンプ2の単位時間当たりの燃料吐出量(l/h)を、単に「低圧ポンプ2の吐出量」と称する場合がある。 FIG. 2 is a diagram for explaining the characteristics of the low pressure pump 2. In FIG. 2, the vertical axis is the fuel discharge amount (l / h) per unit time of the low-pressure pump 2, the horizontal axis is the fuel pressure (Pa) on the downstream side of the low-pressure pump 2, in other words, the low-pressure pump 2 and the fuel filter. Fuel pressure between three. In the following description, the fuel discharge amount (l / h) per unit time of the low pressure pump 2 may be simply referred to as “the discharge amount of the low pressure pump 2”.
図2において、破線は、蓄圧式燃料噴射制御装置10が必要とする最低限の吐出量S(l/h)を示す。吐出量S(l/h)は、蓄圧式燃料噴射制御装置10の仕様や、蓄圧式燃料噴射制御装置10が搭載される内燃機関の仕様により決定されるものである。すなわち、低圧ポンプ2の吐出量はS(l/h)を上回る必要がある。
In FIG. 2, the broken line indicates the minimum discharge amount S (l / h) required by the accumulator fuel
図2における実線、一点鎖線、及び二点鎖線はそれぞれ、異なる条件における、低圧ポンプ2の吐出量と、低圧ポンプ2の下流側、すなわち低圧ポンプ2と燃料フィルタ3の間の燃料圧力との関係を示す。実線は、低圧ポンプ2に印加される電圧が14V、燃料温度が40℃の場合を示す。一点鎖線は、低圧ポンプ2に印加される電圧が13V、燃料温度が40℃の場合を示す。二点鎖線は、低圧ポンプ2に印加される電圧が13V、燃料温度が80℃の場合を示す。
The solid line, the alternate long and short dash line, and the alternate long and short dash line in FIG. 2 are the relationship between the discharge amount of the low pressure pump 2 and the fuel pressure on the downstream side of the low pressure pump 2, that is, between the low pressure pump 2 and the
図2において、実線、一点鎖線、及び二点鎖線は、全て低圧ポンプ2の下流側の圧力が高くなるにつれ、燃料吐出量が減少する特性を示している。これは、以下の理由によるものである。低圧ポンプ2の下流側に備えられた燃料フィルタ3が劣化すると、すなわち、燃料中の異物等の捕集量が増加することにより燃料フィルタ3における燃料の流通性が悪くなると、低圧ポンプ2と燃料フィルタ3の間の燃料圧力が増加し、低圧ポンプ2の燃料吐出に対する抵抗が増加する。低圧ポンプ2は出力の調整ができないため、抵抗が増加すると、吐出量が減少する。
In FIG. 2, the solid line, the alternate long and short dash line, and the alternate long and short dash line all show the characteristic that the fuel discharge amount decreases as the pressure on the downstream side of the low pressure pump 2 increases. This is due to the following reasons. When the
よって、低圧ポンプ2に対する印加電圧が14V、燃料温度が40℃の条件においては、低圧ポンプ2の特性は、燃料フィルタ3の劣化の程度に応じて、図2の実線上を推移する。また、図2の一点鎖線は、実線に対し、バッテリあるいはオルタネータの劣化により、低圧ポンプ2に印加される電圧が14Vから13Vへ減少した状態を示す。印加電圧が減少すると、低圧ポンプ2の吐出量は減少することから、一点鎖線は実線から下方へオフセットした箇所に位置することとなる。よって、低圧ポンプ2に対する印加電圧が13V、燃料温度が40℃の条件においては、低圧ポンプ2の特性は、燃料フィルタ3の劣化の程度に応じて、図2の一点鎖線上を推移する。
Therefore, under the conditions that the applied voltage to the low-pressure pump 2 is 14 V and the fuel temperature is 40 ° C., the characteristics of the low-pressure pump 2 change on the solid line in FIG. 2 according to the degree of deterioration of the
図2の二点鎖線は、一点鎖線に対し、運転条件により燃料温度が40℃から80℃へ上昇した状態を示す。燃料温度が上昇すると、燃料の粘性が低下することにより、低圧ポンプ2の圧送効率が低下することから、低圧ポンプ2の圧送量が低下し、二点鎖線は一点鎖線に対し、下方へオフセットした箇所に位置することとなる。よって、低圧ポンプ2に対する印加電圧が13V、燃料温度が80℃の条件においては、低圧ポンプ2の特性は、燃料フィルタ3の劣化の程度に応じて、図2の二点鎖線上を推移する。
The two-dot chain line in FIG. 2 shows a state in which the fuel temperature has risen from 40 ° C. to 80 ° C. depending on the operating conditions with respect to the one-dot chain line. When the fuel temperature rises, the viscosity of the fuel decreases, and the pumping efficiency of the low-pressure pump 2 decreases. Therefore, the pumping amount of the low-pressure pump 2 decreases, and the two-dot chain line is offset downward with respect to the one-dot chain line. It will be located in a place. Therefore, under the conditions that the applied voltage to the low-pressure pump 2 is 13 V and the fuel temperature is 80 ° C., the characteristics of the low-pressure pump 2 change on the two-point chain line of FIG. 2 depending on the degree of deterioration of the
図2の二点鎖線の条件において、地点a1は、燃料フィルタ3が新品の時の低圧ポンプ2の特性を示す。そして、燃料フィルタ3が劣化すると、低圧ポンプ2の特性は、図2の二点鎖線上を右下へ移動してゆき、やがて地点a2に達する。この過程で低圧ポンプ2の特性は、蓄圧式燃料噴射制御装置10が必要とする最低限の吐出量S(l/h)を下回る。本発明により、低圧ポンプ2の吐出量がS(l/h)を下回る状態を早期に検出することができる。
Under the two-dot chain line condition of FIG. 2, the point a1 shows the characteristics of the low-pressure pump 2 when the
図3は、本発明に係る蓄圧式燃料噴射制御装置10を構成する電子制御ユニット50のうち、本発明の実施に係る部分の構成を示すブロック図である。電子制御ユニット50は、流量制御弁制御部500と、吐出量算出部510と、吐出量低下分算出部520と、実吐出量算出部530と、必要吐出量算出部540と、判定部550と、処理部560と、を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a portion of the
流量制御弁制御部500は、流量制御弁19を制御することにより高圧ポンプ7の燃料圧送量を調節し、コモンレール8内部の燃料の圧力(レール圧)が目標値となる様フィードバック制御を行う。本制御は従来から実施されている。
The flow rate control
吐出量算出部510は、燃料温度と低圧ポンプ2に印加される電圧値とから、低圧ポンプ2の吐出量(l/h)を算出する。燃料温度は、高圧ポンプ7の燃料入口付近で測定されることが一般的であるが、それ以外の箇所で測定されたものでも構わない。低圧ポンプ2に印加される電圧値は、バッテリあるいはオルタネータの出力電圧であり、適宜な箇所で計測され、内燃機関の制御において様々な部分で使用されているため、それを流用することができる。燃料温度と、低圧ポンプ2に印加される電圧値と、低圧ポンプ2の吐出量との関係は、蓄圧式燃料噴射制御装置10の開発段階において予め把握され、電子制御ユニット50の適宜の領域に保存されるものである。吐出量算出部510は、当該データを利用して、低圧ポンプ2の吐出量を算出する。
The discharge
吐出量低下分算出部520は、燃料フィルタ3の劣化に起因する低圧ポンプ2の吐出量の低下分(l/h)を算出する。蓄圧式燃料噴射制御装置10が自動車の内燃機関に搭載される場合、吐出量低下分算出部520は、現在の燃料温度と、燃料フィルタ3の新品時からの、内燃機関の運転時間あるいは自動車の走行距離とに基づき、低圧ポンプ2の吐出量の低下分を算出する。一方、蓄圧式燃料噴射制御装置10が農建機等、自動車以外の内燃機関に搭載される場合、吐出量低下分算出部520は、現在の燃料温度と、燃料フィルタ3の新品時からの内燃機関の運転時間とに基づき、低圧ポンプ2の吐出量の低下分を算出する。燃料温度は、吐出量算出部510で使用されたものと同じ値が用いられる。
The discharge amount
ここで、蓄圧式燃料噴射制御装置10が農建機等、自動車以外の内燃機関に搭載される場合、低圧ポンプ2の吐出量の低下分を算出するにあたり、内燃機関の運転時間を使用する理由は以下の様なものである。すなわち、農建機等においては、車両が停止した状態で内燃機関が運転される時間が長いため、車両の走行距離よりも、内燃機関の運転時間を使用した方が、高い精度で低圧ポンプ2の吐出量の低下分を算出することができるからである。
Here, when the accumulator fuel
吐出量低下分算出部520が低圧ポンプ2の吐出量の低下分を算出するにあたり、蓄圧式燃料噴射制御装置10が搭載される自動車の走行距離を使用する場合、以下のような手法が採られる。まず、蓄圧式燃料噴射制御装置10が搭載される自動車の製造時、あるいは燃料フィルタ3の交換時に、燃料フィルタ3が新品である旨の情報が、電子制御ユニット50の適宜の領域に保存される。そして、燃料フィルタ3が新品となってからの、自動車の走行距離が吐出量低下分算出部520によってカウントされ、当該カウント値が電子制御ユニット50の適宜の領域に保存される。自動車の走行距離と低圧ポンプ2の吐出量の低下分との関係は、蓄圧式燃料噴射制御装置10の開発段階において予め把握され、電子制御ユニット50の適宜の領域に予め保存されている。吐出量低下分算出部520は、これらの情報から、自動車の運転時間に基づく低圧ポンプ2の吐出量の低下分を算出する。
When the discharge amount
吐出量低下分算出部520が低圧ポンプ2の吐出量の低下分を算出するにあたり、蓄圧式燃料噴射制御装置10が搭載される内燃機関の運転時間を使用する場合、以下のような手法が採られる。まず、蓄圧式燃料噴射制御装置10が搭載される内燃機関の製造時、あるいは燃料フィルタ3の交換時に、燃料フィルタ3が新品である旨の情報が、電子制御ユニット50の適宜の領域に保存される。そして、燃料フィルタ3が新品となってからの、内燃機関の運転時間が吐出量低下分算出部520によってカウントされ、当該カウント値が電子制御ユニット50の適宜の領域に保存される。内燃機関の運転時間と低圧ポンプ2の吐出量の低下分との関係は、蓄圧式燃料噴射制御装置10の開発段階において予め把握され、電子制御ユニット50の適宜の領域に予め保存されている。吐出量低下分算出部520は、これらの情報から、内燃機関の運転時間に基づく低圧ポンプ2の吐出量の低下分を算出する。
When the discharge amount
実吐出量算出部530は、吐出量算出部510により算出された低圧ポンプ2の吐出量(l/h)と、吐出量低下分算出部520により算出された低圧ポンプ2の吐出量の低下分(l/h)との差分から、低圧ポンプ2の実際の吐出量である実吐出量(l/h)を算出する。
The actual discharge
必要吐出量算出部540は、内燃機関の運転状態に基づき、蓄圧式燃料噴射制御装置10が必要とする低圧ポンプ2の吐出量である必要吐出量(l/h)を算出する。具体的には、必要吐出量は、流量制御弁19を通過する燃料の量である第1の燃料量(l/h)と、オーバーフローバルブ15から排出される燃料の量である第2の燃料量(l/h)の和として算出される。
The required discharge
流量制御弁19を通過する燃料の量は、以下の様に決定される。すなわち、流量制御弁19に供給される電流値は、レール圧を目標値とするためのフィードバック制御の中で、流量制御弁制御部500により決定される。流量制御弁19に供給される電流値と、流量制御弁19を通過する燃料の量との関係は、蓄圧式燃料噴射制御装置10の仕様により予め把握することが可能であり、当該関係は、電子制御ユニット50の適宜の領域に保存されている。よって、必要吐出量算出部540は、流量制御弁制御部500により決定された、流量制御弁19へ供給する電流値から、流量制御弁19を通過する燃料の量を把握することができる。
The amount of fuel passing through the
オーバーフローバルブ15から排出される燃料の量(l/h)は以下の様に決定される。すなわち、低圧ポンプ2やオーバーフローバルブ15等の個体ごとのばらつきを考慮した、オーバーフローバルブ15から排出される燃料の量の最大値が、電子制御ユニット50の適宜の領域に保存されている。これは蓄圧式燃料噴射制御装置10の開発段階において予め試験等により把握されたものである。必要吐出量算出部540は、当該最大値を電子制御ユニット50から読み出す。
The amount of fuel (l / h) discharged from the overflow valve 15 is determined as follows. That is, the maximum value of the amount of fuel discharged from the overflow valve 15 in consideration of individual variations such as the low pressure pump 2 and the overflow valve 15 is stored in an appropriate region of the
判定部550は、実吐出量算出部530において算出された、低圧ポンプ2の実吐出量と、必要吐出量算出部540において算出された、低圧ポンプ2の必要吐出量とを比較し、実吐出量が必要吐出量を下回った時に、低圧ポンプ2が異常であると判定する。
The
処理部560は、判定部550において、低圧ポンプ2が異常であると判定された場合に、トルク制限等の処理を行う(詳細は後述)。
When the
図4は、本発明の実施の形態における低圧ポンプ2の異常検出処理を機能的に表した機能ブロック図である。図4に示される処理は、所定の周期毎に繰り返される。 FIG. 4 is a functional block diagram functionally showing the abnormality detection process of the low pressure pump 2 according to the embodiment of the present invention. The process shown in FIG. 4 is repeated at predetermined intervals.
吐出量算出部510は、低圧ポンプ2に印加される電圧値と、燃料温度とを入力値として、低圧ポンプ2の吐出量を算出する。当該吐出量は、燃料フィルタ3の劣化による影響を含んでいない。
The discharge
吐出量低下分算出部520は、燃料フィルタ3が新品となってからの、内燃機関の運転時間あるいは自動車の走行距離と、燃料温度を入力として、吐出量低下分を算出する。
The discharge amount
実吐出量算出部530は、吐出量算出部510により算出された低圧ポンプ2の吐出量と、吐出量低下分算出部520により算出された吐出量低下分との差から、低圧ポンプ2の実吐出量を算出する。尚、図4において、実吐出量算出部530として、加算の記号が用いられているが、吐出量低下分は負の数として処理されるため、実際には減算処理となる。
The actual discharge
必要吐出量算出部540は、レール圧のフィードバック制御の結果算出された、流量制御弁19を通過する燃料の量と、オーバーフローバルブ15から排出される燃料の量の最大値とを加算することにより、低圧ポンプ2の必要吐出量を算出する。
The required discharge
判定部550は、実吐出量算出部530において算出された、低圧ポンプ2の実吐出量と、必要吐出量算出部540において算出された、低圧ポンプ2の必要吐出量とを比較し、実吐出量が必要吐出量を下回った時に、低圧ポンプ2が異常であると判定する。
The
図5は、判定部550において低圧ポンプ2の異常判定が行われた後に、処理部560において行われる処理を示すサブルーチンフローチャートである。本サブルーチンフローチャートは、図4に示される低圧ポンプ2の異常検出処理と共に、所定の周期毎に繰り返される。
FIG. 5 is a subroutine flowchart showing the processing performed by the
処理が開始されると、まずステップS102において、判定部550において低圧ポンプ2が異常と判定されたか否かが判定される。ステップS102においてYESと判定された場合、ステップS104へ進む一方、ステップS102においてNOと判定された場合、処理部560における処理は必要ないとされ、図示されないメインルーチンへ一旦戻る。
When the process is started, first, in step S102, the
尚、判定部550において低圧ポンプ2が異常と判定された後、直ちにステップS104へ進むのではなく、低圧ポンプ2が異常と判定された後、電子制御ユニット50の内部に備えられたタイマをスタートさせ、低圧ポンプ2が異常と判定される状態が所定時間継続した時にステップS104へ進む様にしてもよい。その際の所定時間は、蓄圧式燃料噴射制御装置10の開発段階において予め設定し、電子制御ユニット50の適宜の領域に保存しておくことが可能である。
After the low pressure pump 2 is determined to be abnormal by the
ステップS104においては、後述する第2制限処理が実行中であるか否かが判定される。ステップS104においてNOと判定された場合、ステップS106へ進む一方、ステップS104においてYESと判定された場合、その後の処理は行われず、図示されないメインルーチンへ一旦戻る。 In step S104, it is determined whether or not the second restriction process described later is being executed. If NO is determined in step S104, the process proceeds to step S106, while if YES is determined in step S104, the subsequent processing is not performed and the process returns to the main routine (not shown).
ステップS106においては、第1制限処理が実行される。第1制限処理においては、処理部560が、内燃機関の発生トルクを第1所定値以下に制限する。各運転条件における、燃料噴射量と発生トルクの関係は予め把握されているため、実際には、処理部560は、燃料噴射量を制限することにより、トルクの制限を行う。
In step S106, the first restriction process is executed. In the first limiting process, the
続くステップS108においては、第1制限処理が実行されてから、予め定められた所定時間が経過したか否かが判定される。ステップS108においてYESと判定された場合、ステップS110へ進む一方、ステップS108においてNOと判定された場合、所定の時間が経過するまで第1制限処理を継続する。尚、本ステップにおける所定時間は、蓄圧式燃料噴射制御装置10の開発段階において予め設定され、電子制御ユニット50の適宜の領域に保存されているものである。
In the following step S108, it is determined whether or not a predetermined predetermined time has elapsed since the first restriction process was executed. If YES is determined in step S108, the process proceeds to step S110, while if NO is determined in step S108, the first restriction process is continued until a predetermined time elapses. The predetermined time in this step is set in advance at the development stage of the accumulator type fuel
ステップS110においては、実吐出量算出部530において算出された実吐出量が、必要吐出量算出部540において算出された、第1制限処理における必要吐出量に所定のしきい値を加算した量を上回るか否かが判定される。本ステップにおける所定のしきい値は、蓄圧式燃料噴射制御装置10の開発段階において予め設定され、電子制御ユニット50の適宜の領域に保存されているものである。ステップS110においてYESと判定された場合、ステップS112へ進む一方、ステップS110においてNOと判定された場合、ステップ114へ進む。
In step S110, the actual discharge amount calculated by the actual discharge
ステップS110における処理は、低圧ポンプ2の異常判定が一時的なものであるか否かを判定している。低圧ポンプ2の異常判定が一時的なものである場合とは、例えば、ノイズ等の影響により、センサの出力値が一時的に異常値となった場合や、何等かの理由により低圧ポンプ2への電力供給が一時的に変化する等、様々な要因が考えられる。 The process in step S110 determines whether or not the abnormality determination of the low pressure pump 2 is temporary. The case where the abnormality determination of the low-pressure pump 2 is temporary means that, for example, the output value of the sensor temporarily becomes an abnormal value due to the influence of noise or the like, or the low-pressure pump 2 is sent to the low-pressure pump 2 for some reason. Various factors can be considered, such as a temporary change in the power supply of the.
また、ステップS110においてYESと判定されるための条件が、実吐出量が必要吐出量を上回ることだけでなく、両者の差がしきい値を超えることが加えられているのは、以下の理由によるものである。第1制限処理においては、燃料噴射量が制限されているため、必要吐出量も少なく算出される。従って、実吐出量が必要吐出量を上回る状態になりやすく、この条件のみでは、低圧ポンプ2の異常判定が一時的であるか否かを判定するには不十分だからである。 Further, the condition for determining YES in step S110 is that not only the actual discharge amount exceeds the required discharge amount but also the difference between the two exceeds the threshold value for the following reasons. It is due to. In the first limiting process, since the fuel injection amount is limited, the required discharge amount is also calculated to be small. Therefore, the actual discharge amount tends to exceed the required discharge amount, and this condition alone is not sufficient to determine whether or not the abnormality determination of the low pressure pump 2 is temporary.
ステップS112においては、第1制限処理を停止し、内燃機関の運転を通常運転に戻す処理が行われる。これは、S110において、低圧ポンプ2の異常判定が一時的なものであったと判定されたためである。 In step S112, a process of stopping the first limiting process and returning the operation of the internal combustion engine to the normal operation is performed. This is because it was determined in S110 that the abnormality determination of the low pressure pump 2 was temporary.
ステップS114においては、第2制限処理が開始される。第2制限処理においては、処理部560が、第1制限処理よりもさらに燃料噴射量を低下させ、内燃機関の発生トルクを、第1制限処理における第1所定値よりもさらに小さな第2所定値以下に制限する。さらに、処理部560は、エラーランプ等により、ドライバーに対し異常を知らせる処理を行う。これは、ステップS110においてNOと判定されたことにより、低圧ポンプ2の異常判定が一時的なものではないことが確定したために行われる処理である。
In step S114, the second restriction process is started. In the second limiting process, the
以上、説明した様に、本発明によれば、新たな装置を追加することなく、低圧ポンプ2の異常判定が実行可能となる。また、低圧ポンプ2の異常判定が一時的なものであるか否かの確認も行い、一時的なものではないと確認された後に異常確定とし、異常に対応した処理を実行することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to execute the abnormality determination of the low pressure pump 2 without adding a new device. In addition, it is possible to confirm whether or not the abnormality determination of the low-pressure pump 2 is temporary, and after confirming that it is not temporary, the abnormality is confirmed and the processing corresponding to the abnormality can be executed. Become.
1:燃料タンク、2:低圧ポンプ、3:燃料フィルタ、7:高圧ポンプ、8:コモンレール、9:燃料噴射弁、15:オーバーフローバルブ、19、流量制御弁、50:電子制御ユニット、500:流量制御弁制御部、510:吐出量算出部、530:実吐出量算出部、540:必要吐出量算出部、550:判定部、560:処理部
1: Fuel tank, 2: Low pressure pump, 3: Fuel filter, 7: High pressure pump, 8: Common rail, 9: Fuel injection valve, 15: Overflow valve, 19, Flow control valve, 50: Electronic control unit, 500: Flow rate Control valve control unit, 510: Discharge amount calculation unit, 530: Actual discharge amount calculation unit, 540: Required discharge amount calculation unit, 550: Judgment unit, 560: Processing unit
Claims (9)
前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
燃料タンクの燃料を前記高圧ポンプに供給する電動式の低圧ポンプと、
前記高圧ポンプに備えられ、前記高圧ポンプの燃料圧送量を調節する流量制御弁と、
電子制御ユニットと、
を備えた燃料噴射制御装置において、
前記電子制御ユニットは、
前記流量制御弁を制御することにより、前記コモンレール内の燃料圧力が目標値となる様にフィードバック制御を行う流量制御弁制御部と、
燃料温度と前記低圧ポンプに印加される電圧値とから前記低圧ポンプの吐出量を算出する吐出量算出部と、
燃料フィルタの劣化に起因する前記低圧ポンプの吐出量の低下分を算出する吐出量低下分算出部と、
前記吐出量算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量と前記吐出量低下分算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量の低下分とから前記低圧ポンプの実際の吐出量である実吐出量を算出する実吐出量算出部と、
前記燃料噴射制御装置が必要とする前記低圧ポンプの吐出量である必要吐出量を算出する必要吐出量算出部と、
前記実吐出量が、前記必要吐出量を下回った時に前記低圧ポンプが異常であると判定する判定部と、
を含む、燃料噴射制御装置。 A fuel injection valve that supplies fuel to the internal combustion engine,
The common rail to which the fuel injection valve is connected and
A high-pressure pump that pumps pressurized high-pressure fuel to the common rail,
An electric low-pressure pump that supplies fuel from the fuel tank to the high-pressure pump,
A flow rate control valve provided in the high-pressure pump and adjusting the fuel pumping amount of the high-pressure pump,
Electronic control unit and
In the fuel injection control device equipped with
The electronic control unit is
A flow control valve control unit that performs feedback control so that the fuel pressure in the common rail becomes a target value by controlling the flow control valve.
A discharge amount calculation unit that calculates the discharge amount of the low pressure pump from the fuel temperature and the voltage value applied to the low pressure pump,
A discharge amount reduction calculation unit that calculates a reduction in the discharge amount of the low-pressure pump due to deterioration of the fuel filter, and a discharge amount reduction calculation unit.
Actual discharge, which is the actual discharge amount of the low-pressure pump, from the discharge amount of the low-pressure pump calculated by the discharge amount calculation unit and the decrease in the discharge amount of the low-pressure pump calculated by the discharge amount decrease calculation unit. The actual discharge amount calculation unit that calculates the amount, and
A required discharge amount calculation unit that calculates a required discharge amount, which is a discharge amount of the low-pressure pump required by the fuel injection control device, and a unit.
A determination unit that determines that the low-pressure pump is abnormal when the actual discharge amount is less than the required discharge amount.
Including fuel injection control device.
前記必要吐出量は、前記流量制御弁制御部が算出する、前記流量制御弁を通過すべき燃料の量である第1の燃料量と、前記オーバーフローバルブから排出される燃料の量である第2の燃料量とを含む、請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 The high-pressure pump includes an overflow valve that keeps the pressure of the fuel supplied to the high-pressure pump constant by discharging a part of the fuel supplied from the low-pressure pump to the outside.
The required discharge amount is a first fuel amount, which is the amount of fuel to pass through the flow rate control valve, calculated by the flow rate control valve control unit, and a second fuel amount, which is the amount of fuel discharged from the overflow valve. The fuel injection control device according to claim 1, which includes the fuel amount of the above.
前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
燃料タンクの燃料を前記高圧ポンプに供給する電動式の低圧ポンプと、
前記高圧ポンプに備えられ、前記高圧ポンプの燃料圧送量を調節する流量制御弁と、
電子制御ユニットと、
を備えた燃料噴射制御装置の制御方法であって、
流量制御弁制御部が、前記流量制御弁を制御することにより、前記コモンレール内の燃料圧力が目標値となる様にフィードバック制御を行う流量制御ステップと、
吐出量算出部が、燃料温度と前記低圧ポンプに印加される電圧値とから前記低圧ポンプの吐出量を算出する吐出量算出ステップと、
吐出量低下分算出部が、燃料フィルタの劣化に起因する前記低圧ポンプの吐出量の低下分を算出する吐出量低下分算出ステップと、
実吐出量算出部が、前記吐出量算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量と前記吐出量低下分算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量の低下分とから前記低圧ポンプの実際の吐出量である実吐出量を算出する実吐出量算出ステップと、
必要吐出量算出部が、前記燃料噴射制御装置が必要とする前記低圧ポンプの吐出量である必要吐出量を算出する必要吐出量算出ステップと、
判定部が、前記実吐出量が前記必要吐出量を下回った時に前記低圧ポンプが異常であると判定する判定ステップと、
を含む、燃料噴射制御装置の制御方法。
A fuel injection valve that supplies fuel to the internal combustion engine,
The common rail to which the fuel injection valve is connected and
A high-pressure pump that pumps pressurized high-pressure fuel to the common rail,
An electric low-pressure pump that supplies fuel from the fuel tank to the high-pressure pump,
A flow rate control valve provided in the high-pressure pump and adjusting the fuel pumping amount of the high-pressure pump,
Electronic control unit and
It is a control method of a fuel injection control device equipped with
A flow rate control step in which the flow rate control valve control unit controls the flow rate control valve to perform feedback control so that the fuel pressure in the common rail becomes a target value.
A discharge amount calculation step in which the discharge amount calculation unit calculates the discharge amount of the low pressure pump from the fuel temperature and the voltage value applied to the low pressure pump.
The discharge amount reduction calculation unit calculates the discharge amount reduction amount of the low-pressure pump due to the deterioration of the fuel filter, and the discharge amount reduction amount calculation step.
The actual discharge amount calculation unit is based on the discharge amount of the low-pressure pump calculated by the discharge amount calculation unit and the decrease in the discharge amount of the low-pressure pump calculated by the discharge amount decrease calculation unit. The actual discharge amount calculation step for calculating the actual discharge amount, which is the discharge amount of
The required discharge amount calculation unit calculates the required discharge amount, which is the discharge amount of the low-pressure pump required by the fuel injection control device, and the required discharge amount calculation step.
A determination step in which the determination unit determines that the low-pressure pump is abnormal when the actual discharge amount is less than the required discharge amount.
A method of controlling a fuel injection control device, including.
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