JP3612175B2

JP3612175B2 - 筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置

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Publication number: JP3612175B2
Application number: JP18957697A
Authority: JP
Inventors: 喜也高野; 弘二松藤; 石川　　亨; 隆夫寺西
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: EP0892168A3; EP0892168A2; US6279532B1; KR19990013856A; JPH1137005A; EP0892168B1; DE69834773D1; DE69834773T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置に係り、特に、始動から定常に至るまでの燃料圧力、定常から過渡状態移行時の燃料圧力制御、及び、燃料カット時の燃料圧力制御において良好な筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置は、エンジンにより駆動される高圧燃料ポンプを備えると共に、該高圧燃料ポンプの上流側に、低圧燃料ポンプを備え、エンジンの各燃焼室に設置された高圧燃料噴射弁を介して高圧燃料を直接燃焼室に噴射するように構成されている。そして、高圧燃料噴射弁の配管部の燃料圧力（燃圧）は、エンジン速度に対応した最適な燃圧を求めて目標値とし、該目標値に対して燃圧検出手段で検出された実燃圧値が一致するように、燃圧調整手段をフィードバック制御するようにされている。
【０００３】
しかし、前記の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置は、常に燃圧をフィードバック制御するものであるので、燃料ポンプをエンジンで駆動するものにおいては、該燃料ポンプの吐出圧が、エンジンのクランキング回転数や燃焼状態に大きく影響されて、特に、始動時には燃圧のフィードバック制御がしづらく、仮に、フィードバック制御を行っても、ハンチング等が生じてかえって燃圧制御が不安定になるとの不具合があった。
【０００４】
このような不具合を改良した筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置として、例えば、特開平５−１４９１６８号公報に所載の技術が提案されている。該技術は、高圧燃料ポンプをエンジンで駆動し、該ポンプの吐出圧の不安定な始動時と通常運転の条件とで、燃圧制御の方式を変更して行うものであり、高圧燃料系の燃圧レギュレータに実燃圧信号を出力して、実燃圧値を目標燃圧値と一致させるようにフィードバック制御する制御系において、エンジン始動を判断する始動判断手段と、該エンジンの始動時には目標燃圧値に応じた制御量の燃圧信号を出力する燃圧制御量算出手段とを備えたものである。
【０００５】
そして、前記燃料圧力制御装置においては、通常運転時、即ち、エンジンの回転に基づくポンプの吐出圧が安定する時にのみ、燃圧をフィードバック制御し、ポンプ吐出圧が不安定な始動時には、固定の制御量である目標燃圧値にのみ応じた燃圧信号で燃圧をフィードフォワード制御することで、燃圧制御の安定化を図ったものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記提案の燃料圧力制御装置の技術は、燃料噴射弁近傍の配管内の燃圧が一番変動する状態時、即ち、始動時にフィードバック制御を停止させる構成となっているが、低温時のエンジン始動等では、駆動電源であるバッテリの電圧が低下し、フィードフォワード制御であっても、その駆動が不安定となることがあり、固定の制御量である目標燃圧値にのみ応じた燃圧信号で、燃料噴射弁近傍の配管内の燃圧をフィードフォワード制御しても、始動時の燃圧制御の安定化を確実にすることはできない。そして、始動時には、燃料噴射弁近傍の配管内の燃圧をできるだけ早く昇圧させて、事後の制御を行うことが必要であるが、前記提案技術には、この点の配慮がなされていない。
【０００７】
また、燃圧フィードバック制御においては、過渡時等の運転条件が急に変化することによるエンジンの目標燃圧が変化する場合の制御についても考慮して制御を行うが必要がある。即ち、目標燃圧が急激に変化する時、例えば、瞬間的に燃圧が増加し、その後減少するような状態の場合は、フィードバック操作量が適切に与えられず、実燃圧のオーバーシュート、アンダーシュートなどを生じることがあり、過渡時の制御性に問題がある。前記提案技術は、目標燃圧が急激に変化した場合の制御の詳細については、考慮されておらず、前記フィードフォワード制御量である基準制御量の設定方法についても詳細が開示されていない。
【０００８】
更に、この種の燃料圧力制御装置においては、燃料配管あるいは燃圧制御手段であるレギュレータの内部に摩耗粉あるいはゴミ等の異物が入り、この異物が配管・制御機器に不具合を発生させる場合があるので、該異物等を排除する必要がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、高圧燃料系の燃圧制御手段に燃圧信号を出力して、実燃圧を目標燃圧値と一致させるようにフィードバック制御するものにおいて、始動時の燃圧調整と目標燃圧変化時等の過渡時の燃圧制御性を向上させると共に、燃料供給系、配管系に混入する異物等を排除できる筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置は、第１に、燃料ポンプ、燃料噴射弁、前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する配管系、及び、該配管系に配置されて該配管系から燃料を排出することで燃圧を調整する燃圧レギュレータとを備え、前記燃圧レギュレータは、エンジンの始動時から所定時間、配管系からの燃料の排出を停止するべく制御され、また、前記配管系の最高圧力は、該配管系に別途配備したレギュレータによって調整されることを特徴としている。
【００１０】
また、前記燃料圧力制御装置の具体的態様としては、該制御装置が、基本Ｄｕｔｙ値算出手段、目標燃圧算出手段、実燃圧算出手段、燃圧補正量算出手段、基本Ｄｕｔｙ値補正手段、及び、出力Ｄｕｔｙ値演算手段とを備え、前記出力演算手段が、エンジンの始動状態が検出された時から所定時間、前記燃圧レギュレータへの出力Ｄｕｔｙ値を零に制御することを特徴している。
【００１１】
前記の如き構成によって、本発明は、始動時の制御において、燃圧レギュレータに制御量を与えずに配管系からの燃料の排出を停止するべく制御することによって、燃料配管系からの燃料の流出を無くした燃料状態に保って、燃料ポンプからの吐出燃料を速やかに配管内に供給して該配管内の昇圧を早くすることができると共に、電源電圧等の影響を回避することができ、始動時の安定した燃料噴射を行うことがである。即ち、始動時には、燃料配管系は、燃料噴射弁から噴射される噴射に必要な燃料のみが排出されるだけで、前記配管系が閉鎖空間として形成される。該閉鎖空間は、燃圧レギュレータの圧力制御開口面積を閉じることで達成でき、電気的なエネルギーを用いずに燃圧調整が達成できるので電源電圧等の影響を回避でき、且つ、配管内の昇圧を最も早い状態にすることができる。
【００１２】
また、前記燃料圧力制御装置は、基本Ｄｕｔｙ値演算手段で、エンジンの負荷信号とエンジン回転数に基づき基本Ｄｕｔｙ値を演算し、燃圧補正量算出手段で、目標燃圧と実燃圧とに基づき燃圧制御偏差とＤｕｔｙ値補正量を算出すると共にフィードバック制御許可判定とを行う。前記基本Ｄｕｔｙ値は、前記Ｄｕｔｙ値補正量で補正されて出力Ｄｕｔｙ値演算手段に入力し、該出力Ｄｕｔｙ値演算手段で、始動時、バッテリー電圧、もしくは、燃料カット等の信号に基づき、前記燃圧レギュレータの閉鎖、フィードフォワード制御、もしくは、フィードバック制御を選択的に実施する。
【００１３】
更に、本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置は、第２には、前記燃圧レギュレータが、エンジンの始動時から所定時間経過後、一定時間の間、燃料の排出開口を一定に保持制御され、その後実燃圧が目標燃圧になるようにフィードバック制御されることを特徴とし、前記出力Ｄｕｔｙ演算手段が、エンジンの始動状態が検出された時から所定時間経過後に、一定時間の間、前記燃圧レギュレータへの出力Ｄｕｔｙ値を一定に制御し、その後、前記燃圧補正量算出手段による実燃圧が目標燃圧になるようなフィードバック制御を実行することを特徴としている。
【００１４】
そして、本発明の前記構成の具体的な好ましい態様としては、前記フィードバック制御への移行が、運転条件により決定される基準制御量を与えて、その状態で目標燃料圧力と実燃料圧力が所定範囲にあって、且つ、所定時間継続された時に移行することを特徴とし、前記運転条件により決定される目標燃料圧力が所定量変化した場合には、フィードバック制御を停止し、停止時点のフィードバック量とその時の運転条件で決定される基準制御量とで燃圧制御を行うことを特徴としている。
【００１５】
前記の如き構成によって、本発明は、目標燃料圧力が急激に変化する時、例えば、該燃圧が瞬間的に増加し、その後減少するような状態の場合には、基準Ｄｕｔｙ値（基準制御量）のフィードフォワードで制御し、バラツキ等を吸収するためにフィードバック停止時のフィードバック量を加えることで対応することで、過渡時の制御性を向上させることができると共に、次のフィードバックスタート時には、配管系内の燃料が安定している状態からスタートできるので、実燃圧の収束性を向上させることができる。
【００１６】
また、フィードバックスタート時に実燃料圧力が、所定の範囲にあるか否かを判定し、所定範囲以外にあるときには何らかの異常が発生していることを検出してフィードバックを禁止することができる。ここで、所定範囲内にあるか否かは、燃圧レギュレータの温度、電圧、径時劣化等に基づいてバラツク最大偏差で決定する。
【００１７】
更にまた、本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置は、第３には、前記燃圧レギュレータが、前記燃料噴射弁の無噴射を含む最小噴射制御条件下で、配管系からの燃料の排出を最大にするべく制御されることを特徴とし、前記出力演算手段が、前記燃料噴射弁の無噴射を含む最小噴射制御条件下で、前記燃圧レギュレータへの出力Ｄｕｔｙ値を１００％に制御することを特徴としている。
【００１８】
そして、本発明の前記構成の具体的な好ましい他の態様としては、無噴射を含む最小噴射量制御条件が解除される時は、フイードバック制御に基づく算出燃圧制御量に所定制御量を加算して制御することを特徴としている。
前記の如き構成によって、本発明は、前記燃料噴射弁の無噴射を含む最小噴射制御条件下、例えば、アクセル解除時に、前記燃圧レギュレータの制御開口面積を最大状態にすることができ、配管系あるいは燃圧レギュレータ内部に発生する摩耗粉、ゴミ等の異物を積極的に排除することができる。
【００１９】
通常、運転状態で最大開口面積状態を形成すると、配管系内からの排出量が増大し、圧力状態が所定値以下になるが、燃料カット状態であれば、配管系内の圧力が低下しても影響はない。更に、リカバー時には、所定の設定圧力に速やかに戻すことが必要であるので、所定量の制御オフセット量を与えて燃圧制御を行い、燃圧の早期安定を可能にしている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置の一実施形態ついて詳細に説明する。
図１は、本実施形態の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置を含むエンジンシステムの全体構成を示したもので、図１において、エンジン５０７の各気筒には、ピストン５０７ａ、シリンダ５０７ｂ、及び前記ピストン５０７ａとシリンダ５０７ｂとで形成される燃焼室５０７ｃがあり、該燃焼室５０７ｃの上部に吸気管５０１と排気管５１９とが接続されている。
【００２１】
前記エンジン５０７に吸入する空気は、エアクリーナ５０２の入口部５０２ａから取り入れられ、エアフローセンサ５０３を通り、吸気流量を制御するスロットル弁５０５ａが収容されたスロットルボディ５０５を通り、コレクタ５０６に入る。該コレクタ５０６で吸気は、エンジン５０７の各シリンダ５０７ｂに接続された各吸気管５０１に分配され、シリンダ５０７ｂ内に導かれる。また、スロットル弁５０５ａは、モータ５２２により開弁・閉弁が可能となっており、前記燃焼室５０７ｃからの燃焼排ガスは、前記排気管５０２ａと触媒装置５２０を介して排出される。
【００２２】
他方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク５１４から燃料ポンプ５１０により１次加圧されて配管５４１に供給され、更に燃料ポンプ５１１により２次加圧されて配管５４２に供給される。該配管５４２は、インジェクタ５０９が配置されている燃料系配管である。前記燃料ポンプ５１０で１次加圧されて配管５４１供給された燃料は、燃圧レギュレータ５１２により一定の圧力（例えば３ｋｇ／ｃｍ^２）に調圧されると共に、前記燃料ポンプ５１１によってより高い圧力に２次加圧されて前記配管５４２に供給される。該配管５４２に供給された燃料は、燃圧レギュレータ５１３により一定の圧力（例えば７０ｋｇ／ｍ^２）に調圧されて、エンジン５０７のそれぞれのシリンダ５０７ｂに設けられているインジェクタ５０９からシリンダ５０７ｂの中に噴射される。
【００２３】
また、燃料ポンプ＃５１１からインジェクタ５０９の間の配管５４２内の燃料圧力は、基本的には燃圧レギュレータ５１３で制御されているが、この燃圧レギュレータ５１３への操作量が与えられないとき、あるいは、制御系が制御できなくなった時には、機械的なレギュレータ５４０で調整される構成となっている。インジェクタ５０９から噴射された燃料は、点火コイル５２２で高電圧化された点火信号により点火コイル５０８で着火される。
【００２４】
又、前記エアフローセンサ５０３からは、吸気流量を示す信号が出力され、コントロールユニット５１５に入力されるようになっている。スロットルボディ５０５には、スロットル弁５０５ａの開度を検出するスロットルセンサ５０４が取り付けており、その出力信号もコントロールユニット５１５に入力されるようになっている。
【００２５】
次に、エンジン５０７のカムシャフト軸（図示省略）に取り付けられたクランク角センサ５１６は、クランク軸の回転位置を表す基準角信号ＲＥＦと回転信号（回転数）検出用の角度信号ＰＯＳとを出力し、これらの信号もコントロールユニット５１５に入力されるようになっている。
排気管５１９の触媒装置５２０の上流には、Ａ／Ｆセンサ５１８が配置されると共に、アクセル開度センサ５２１もエンジン５０７に装備され、これらの信号もコントロールユニット５１５に入力されるようになっている。
【００２６】
コントロールユニット５１５の主要部は、図２に示すように、ＭＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ等で構成し、エンジンの運転状態を検出する前記各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、前記インジェクタ５０９や点火コイル５２２に所定の制御信号を供給し、燃料供給量制御と点火時期制御とを実行するものである。
【００２７】
特に、圧力制御に関しては、燃圧センサ５２３で配管５４２内の圧力を検出して燃圧レギュレータ、即ち、可変プレッシャ／レギュレータ（可変Ｐ／Ｒｅｇ）５１３へ制御信号を出力する。図３は、前記可変Ｐ／ｒｅｇ５１３の縦断面を示したものである。配管５４２内の燃料が図３中のＩＮ側より前記可変Ｐ／ｒｅｇ５１３内に入り、図３中のＯＵＴ側の配管５４１ａに排出されて前記配管５４１に戻る構造となっている。前記可変Ｐ／ｒｅｇ５１３に前記コントロールユニット５１５から制御信号が与えられない時には、前記可変Ｐ／ｒｅｇ５１３のボール弁体７０１はバネ７０２で弁座７００に押し付けられており、前記配管５４２のＩＮ側からの燃料は、前記配管５４１ａ側には排出されず、前記配管５４２からの燃料排出はなく、該配管５４２内の圧力状態は、前記燃料ポンプ＃５１１の吐出量とインジェクタ５０９で噴射される量だけで決定される。但し、該配管５４２内の最高圧力は、機械的なレギュレータ５４０で制限される構造となっている。
【００２８】
前記可変Ｐ／ｒｅｇ５１３による前記ボール弁体７０１の制御操作量は、前記コントロールユニット５１５から電磁コイル７０３にＤｕｔｙ信号として与えられるＤｕｔｙ値によって調整される。即ち、電磁コイル７０３の平均電流によって前記ボール弁体７０１を支持しているプランジャ７０４の吸引力を制御し、前記弁座７００からの逃がし燃料量を制御することで、配管５４２内の実圧力を目標燃料圧力に制御するものである。図４は、前記可変Ｐ／ｒｅｇ５１３の基本特性を表したものであり、縦軸の燃圧は配管５４２内の圧力で示している、例えば、Ｄｕｔｙ値が０％、即ち、制御操作量なしの状態は、配管５４２からの逃がし燃料がなく圧力は高くなる。しかし、機械的なレギュレータ５４０でその上限が規制される。Ｄｕｔｙ値が大きくなれば、配管５４２内からの逃がし量が多くなり燃圧が低下することを示している。
【００２９】
図５は、前記可変Ｐ／Ｒｅｇ５１３の電圧特性の代表例を示したものであり、同一Ｄｕｔｙ値であっても、駆動電圧が変化することで駆動電流値が変化するので、燃圧特性が図５のように変化することを示している。
図６は、前記筒内噴射エンジンにおいて、コントロールユニット５１５で実行される制御ブロック図の構成を示したものである。
【００３０】
基本Ｄｕｔｙ算出手段１０１は、エンジン回転数Ｎｅとエンジンの負荷Ｔから可変Ｐ／ｒｅｇ５１３の基本Ｄｕｔｙ値を決定し、目標燃料圧力算出手段１０２は、前記基本Ｄｕｔｙ値算出手段１０１と同時に、その運転条件でのエンジン回転数Ｎｅとエンジンの負荷Ｔから目標燃料圧力を決定する。実燃圧算出手段１０３では、前記燃圧センサ５２３からの入力値を基に燃圧変換して実燃料圧力を決定する。
【００３１】
一方、燃圧補正量算出手段１０４は、前記実燃圧と目標燃圧とを比較して制御偏差を算出し、該偏差に基づいて補正量の算出を行う。同時に、前記燃圧補正量算出手段１０４では、フィードバック制御を許可するか否かの判定を行う。リミッタ処理手段１０５では、前記燃圧補正量算出手段１０４で算出した燃料の補正量にリミッタ処理を施し、基本Ｄｕｔｙ値補正手段１０７で前記基本Ｄｕｔｙ値算出手段１０１から出力された基本Ｄｕｔｙ値を補正する。
【００３２】
出力Ｄｕｔｙ演算手段１０６は、エンジンの運転状態が始動時あるいはＦ／Ｃ時等であるかの判定を行うと共に、可変Ｐ／ｒｅｇ５１３が供給電圧の相違により特性が異なることに対処するために前記補正Ｄｕｔｙ値を補正して出力し、出力制御手段である燃圧レギュレータ５１３で制御量（＝Ｄｕｔｙ信号）の出力を行う。
【００３３】
次に、前記各制御手段の詳細な制御内容について説明する。
（１）基本Ｄｕｔｙ値算出手段１０１および目標燃圧算出手段１０２について
図７は、目標燃圧マップ、図８は、基本Ｄｕｔｙマップを示し、基本Ｄｕｔｙマップは、フィードフォワード量であり、次のような構成で設定されている。
図７と図８は、エンジン回転数とエンジンの負荷を軸としたマップであり、本実施形態では、負荷軸をトルクＴで表わしているが、これに限定されるものではなく、負荷軸は、図９に示すように、インジェクタ５０９から噴射される燃料量ｑと相関を持っている。図７と図８の破線交点を考えると、図９では、エンジン回転数Ｎ３、インジェクタ５０９からの噴射量ｑ２の動作点であることがわかる。この状態を燃料を供給するポンプ＃５１１を含めて考えると、図１０のように、ポンプ回転数とポンプ吐出量との関係になる。本実施形態のポンプ５１１は、エンジンで駆動されるために、ポンプ５１１から配管５４２系に吐出される燃料量は、図１０に示すように、エンジンの回転数に比例した特性になるので、エンジンの回転数Ｎ３がきまると吐出量はＱとなる。
【００３４】
図１１は、前記可変Ｐ／ｒｅｇ５１３の特性を示したものである。燃圧Ｐｓｅｔは、前記Ｐ／Ｒｅｇ５１３からの戻し（＝逃がし量）量をＱｒｅｔとすると、一義的に決定される。図１１の場合には、おおよそ５７％付近である。ここで配管５４２系を燃圧Ｐｓｅｔにする場合には、ポンプ＃５１１の吐出流量Ｑから噴射量ｑ３（全気筒分）を差し引いた量を逃がせばよいことになる。従って、動作点Ｎ３、Ｔ３の点を考えると、基本Ｄｕｔｙ値は、ポンプ５１１の吐出量と噴射量の関係で決定されることになる。
（２）燃圧補正量算出手段１０４（フィードバック制御）について
該燃圧補正量算出手段１０４は、燃料量の制御偏差、補正量の算出を行うと同時に、以下に説明するＦ／Ｂの許可判定を行う。図１２は、始動からの状態変化を示したものである。図中（Ａ）は、始動が終了した状態であるが、この状態はまだ実燃圧が安定しておらず、この状態から直ちに、フィードバック制御Ｆ／Ｂを実行すると不安定になるために一定時間（期間）、（Ａ）から（Ｂ）までの間、燃圧が安定するのを待つ時間を設けている。この時間では、基本Ｄｕｔｙ値のみを出力し、配管５４２内の実燃圧力が安定し、所定範囲内に所定時間継続されるのを待って、フィードバック制御Ｆ／Ｂの許可を実行させる。ここでは（Ｂ）でフィードバック制御Ｆ／Ｂが許可された状態を示している。
【００３５】
また、該制御は、フィードバック制御Ｆ／Ｂが停止されて、次のフィードバック制御Ｆ／Ｂが開始される時にも実施している。即ち、フィードバック制御Ｆ／Ｂが停止されるのは、目標燃圧が変化したとき等の配管５４２内の燃圧が、不安定なときであり、配管５４２内の燃圧安定を待つことでは同じである。
前記制御フローを図１３に示す。ステップ１００１でＦ／Ｂ制御開始フラグがセットされているかを判定し、セットされていれば、ステップ１００２でＦ／Ｂ制御が許可された状態で、燃圧が所定範囲か、即ち、本実施形態では、燃圧がＬｏｗ＜燃圧＜Ｈｉｇｈかを判定し、ステップ１００３で所定時間経過したかを判定して、ステップ１００４でＦ／Ｂ制御を最終的に許可する構成にしている。この方法は配管５４２内の燃圧安定を待って、Ｆ／Ｂ制御を正確に行うことができる。特に、始動終了後は、図１４に示すように、ステップ２００１で所定時間Ｔｍａｘ以内の間は、固定Ｄｕｔｙフラグをたてて、ステップ２００２で、Ｆ／Ｂ制御の有無に関わらず、所定時間一定制御量として燃圧の安定を図る。
【００３６】
図１５は、目標燃圧が変化した場合の制御フローを示したものである。ステップ３００１で、目標燃圧を目標燃圧算出手段１０２で負荷Ｔと回転数Ｎｅに基づいて演算してステップ３００２に進む、ステップ３００２で前回の目標と変化がある場合にはステップ３００３に進み、フィードバック制御Ｆ／Ｂを停止し、その時点のＦ／Ｂ量を固定値として基本Ｄｕｔｙ値に与え、ステップ３００４で目標燃圧が変化している否かを判定して、変化していなければ、ステップ３００５でフィードバック制御Ｆ／Ｂを開始して以後の制御を行うものである。制御の状態としては、図１２の（Ｃ）から（Ｄ）であり、制御Ｄｕｔｙ値の変化は、基本Ｄｕｔｙ（＝運転条件）の変化で、Ｆ／Ｂ停止時のＦ／Ｂ量は、固定値として扱っている。
（３）出力Ｄｕｔｙ演算手段１０６について
該出力Ｄｕｔｙ演算手段１０６は、始動、あるいは、Ｆ／Ｃ信号等に基ずき、最終的な出力値を設定する構成である。
【００３７】
まず、始動時の制御について説明する、図３で可変Ｐ／ｒｅｇ５１３の構造を説明したが、前記コントロールユニット５１５から制御量を与えない状態は、配管５４２からの逃がし流量を制御する開口面積が最小、即ち、ゼロの状態である。前記コントロールユニット５１５では、図１６の制御フローに示すように、ステップ４００１で始動と判定した場合には、ステップ４００２に進み、該ステップ４００２で出力Ｄｕｔｙ値を強制的に０％を出力させる。このときの制御状態は、図１２おけるイグニッションスイッチが投入されてから（Ａ）までの時間であり、出力Ｄｕｔｙ値を０％に制御している。この制御は、始動時の不安定な状態で、フィードバック制御Ｆ／Ｂ等の制御を行わず、且つ、配管５４２内から余剰燃料の排出もない状態で始動を行わせることができ、配管５４２内の圧力上昇を早くする役目も持っている。図１７は、始動判定の制御フローの一例を示したものであり、ステップ５００１でスタータスイッチがｏｆｆか否かを判定し、ｏｆｆの場合は始動終了と判定する。あるいは、該スタータスイッチが入っていなくとも、エンジン回転数がＮｓｅｔ以上の時にも始動終了と判定している。ステップ５００３では、スタータスイッチがＯＮでエンジン回転数がＮｓｅｔ以下の時、始動開始フラグをセットする。
【００３８】
また、図１８は、エンジンが停止する状態の制御フローである。停止後は、エンジン再始動を考慮して、配管５４２内の圧力を高い状態に保っておくことが望まれる。したがって、ステップ６００１では、イグニッションスイッチがＯＦＦになってセルフシャフトしているかを判定し、ステップ６００２ではセルフシャットのオフ中であれば、即Ｄｕｔｙ値を０％としている、また、ステップ６００３では、イグニッションスイッチが、ＯＮ状態でエンストしているか否かを判定し、エンスト時にも即再始動が考えられるために、該ステップ６００３でエンスト判定をしたら、ステップ６００２で即Ｄｕｔｙ値を０％として、配管５４２からの燃料排出をなくして、配管内５４２の残圧の保持を行う構成にしている。ステップ６００４では、セルフシャツトしておらず、かつ、エンスト中でもない場合に、出力Ｄｕｔｙ値を０％をクリヤする。
【００３９】
この出力Ｄｕｔｙ値演算手段１０６では、前記可変Ｐ／ｒｅｇの電圧特性の補正も行っており、図１９の制御フローに示すように、出力Ｄｕｔｙ値は、ステップ７００１で演算Ｄｕｔｙ値に、バッテリ補正を行っている。ここでの補正項ＶＢ／ＶＢＡＳＥの定義について説明する。前記基本Ｄｕｔｙ算出手段１０１の基本Ｄｕｔｙ値は、基準電圧ＶＢＡＳＥ状態の特性を持って定義しており、その制御状態のバッテリ電圧ＶＢで、出力Ｄｕｔｙ値を補正するものである。
【００４０】
次に、Ｆ／Ｃ時の制御について、図２０、２１に基づいて説明する。図２０は、制御の概念を説明したものであり、Ｆ／Ｃ信号に同期して、制御Ｄｕｔｙ値を１００％、即ち、可変Ｐ／ｒｅｇの開口面積最大状態を作る。この状態では噴射量はゼロであり極端に云えば、配管５４２内の圧力状態は、特別な状態に制御する必要はない。したがって、余剰燃料排出面積を最大にすることで、ポンプ＃５１１から配出された摩耗粉、配管５４２内へ流入したゴミ等を燃圧レギュレータ５１３を介して排出させる。
【００４１】
Ｄｕｔｙ値が１００％状態では、実燃圧は、図２０に示すように、目標値よりも低い状態になっている。したがって、Ｆ／Ｃがリカバーされた時に、Ｆ／Ｃ発生時と同じ制御量を与えても、実燃圧は、低い状態にあり、目標値は、フィードバック制御Ｆ／Ｂで設定されるために、遅れが発生する。本実施形態では、この燃圧遅れを最小にするためにリカバーにあわせて、図２０に示すように、フィードフォワード的にオフセット量（記号ＯＦＦＳＥＴ）を与える構成にしてある。
【００４２】
図２１は、前記図２０の制御を実際に実施する制御フローを示したものである。
ステップ８００１で、Ｆ／Ｃ信号（Ａ点）が入ったか否かを判定し、入っていれば、ステップ８００２に進み、該ステップ８００２で出力Ｄｕｔｙ値を１００％にフラグセットする。ステップ８００３で、前記Ｆ／Ｃ信号が継続中か否かを判定し、継続していなければ、ステップ８００４に進み、該ステップ８００４で、リカバー時のＤｕｔｙ値（基本Ｄｕｔｙ値、ＦＣ保持分Ｄｕｔｙ値、ｏｆｆｓｅｔ分Ｄｕｔｙ値）を設定する。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置は、内燃機関の各運転状態において、インジュクタ部分の配管内の燃料圧力を安定した精度のよい状態に制御が可能である。
即ち、（１）始動時、燃圧レギュレータを閉鎖して、始動時の制御を回避することで、燃圧の昇圧を早くでき、安定した燃圧制御ができる。
【００４４】
また、（２）始動終了後、あるいは目標燃圧変化時等の配管内圧力の不安定な状態時、フィードフォワード制御とすることで、安定した燃圧制御ができる。
更に、（３）燃料噴射弁の無噴射を含む最小噴射制御時に、燃圧レギュレータの開口面積を最大とすることで、配管内の異物の除去が効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の燃料圧力制御装置を備えた筒内噴射エンジンの全体構成図。
【図２】図１の内燃機関の燃料圧力制御装置のコントロールユニットの構成概念図。
【図３】図１の内燃機関の燃料圧力制御装置の燃圧レギュレータの構造を示す図。
【図４】図３の燃圧レギュレータの特性図（１）。
【図５】図３の燃圧レギュレータの特性図（２）。
【図６】図１の燃料圧力制御装置の制御ブロックの基本構成図。
【図７】図６の目標燃圧算出手段の目標燃圧マップ図。
【図８】図６の基本Ｄｕｔｙ値算出手段の基本Ｄｕｔｙマップ図。
【図９】図７と図８の目標燃圧マップと基本Ｄｕｔｙマップとの関係図。
【図１０】図１のエンジンに装着されたポンプの装着状態でのポンプ特性図。
【図１１】図３の燃圧レギュレータの制御特性図。
【図１２】図１の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置の制御タイミングチャート図。
【図１３】図１の燃料圧力制御装置のフィードバック制御のフローチャート。
【図１４】図１の燃料圧力制御装置の始動後の制御フローチャート。
【図１５】図１の燃料圧力制御装置の目標燃圧が変化したときの制御フローチャート。
【図１６】図１の燃料圧力制御装置の始動時の制御フローチャート。
【図１７】図１の燃料圧力制御装置のスタートスイッチＯＮ時の制御フローチャート。
【図１８】図１の燃料圧力制御装置のエンジン停止時の制御フローチャート。
【図１９】図１の燃料圧力制御装置の燃圧レギュレータの電圧特性の補正時の制御フローチャート。
【図２０】図１の燃料圧力制御装置のＦ／Ｃ時の制御状態図。
【図２１】図１の燃料圧力制御装置のＦ／Ｃ時の制御フローチャート。
【符号の説明】
１０１基本Ｄｕｔｙ値算出手段
１０２目標燃圧算出手段
１０３実燃圧算出手段
１０４燃圧補正量算出手段
１０６出力Ｄｕｔｙ値演算手段
１０７基本Ｄｕｔｙ値補正手段
５０７筒内噴射エンジン
５０８点火プラグ
５０９インジェクタ
５１０燃料ポンプ（低圧）
５１１燃料ポンプ（高圧）
５１２燃圧レギュレータ（低圧）
５１３可変燃圧レギュレータ（可変Ｐ／ｒｅｇ）
５１５コントロールユニット
５２１アクセル開度センサ
５２２スロットル駆動用モータ
５４０機械的なレギュレータ

Claims

燃料ポンプ、燃料噴射弁、前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する配管系、及び、該配管系に配置されて該配管系から燃料を排出することで燃圧を調整する燃圧レギュレータとを備えた筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置において、
前記燃料圧力制御装置は、燃圧補正量算出手段と出力Ｄｕｔｙ値演算手段と、を備え、
該出力Ｄｕｔｙ値演算手段は、エンジンの始動状態が検出された時から所定時間、前記燃圧レギュレータへの出力Ｄｕｔｙ値を零に制御し、前記所定時間経過後に、一定時間の間、前記燃圧レギュレータへの出力Ｄｕｔｙ値を一定に制御し、その後、前記燃圧補正量算出手段による実燃圧が目標燃圧になるようなフィードバック制御を実行することを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
前記燃料圧力制御装置は、更に、基本Ｄｕｔｙ値算出手段、目標燃圧算出手段、実燃圧算出手段、及び、基本Ｄｕｔｙ値補正手段、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
前記配管系の最高圧力は、該配管系に別途配備したレギュレータによって調整されることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
前記フィードバック制御への移行は、エンジンの運転条件により決定される基準制御量が前記燃圧レギュレータに与えられ、その状態で目標燃料圧力と実燃料圧力が所定範囲にあって、且つ、所定時間継続された時であ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筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
運転条件により決定される目標燃料圧力が所定量変化した場合には、フィードバック制御を停止し、停止時点のフィードバック量とその時の運転条件で決定される基準制御量とを用いて前記燃圧レギュレータを制御し、その状態で目標燃料圧力と実燃料圧力が所定範囲であって、且つ、所定時間継続された時にフィードバック制御を再開する燃圧制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
前記燃圧レギュレータは、前記燃料噴射弁の無噴射を含む最小噴射制御条件下で、配管系からの燃料の排出を最大とするべく制御されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
前記出力Ｄｕｔｙ値演算手段は、前記燃料噴射弁の無噴射を含む最小噴射制御条件下で、前記燃圧レギュレータへの出力Ｄｕｔｙ値を１００％に制御することを特徴とする請求項６に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
無噴射を含む最小噴射量制御条件が解除される時は、フイードバック制御に基づく算出燃圧制御量に所定制御量を加算して制御することを特徴とする請求項７に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。