JP3944143B2 - Accumulated fuel injection internal combustion engine and fuel control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、蓄圧式燃料噴射ディーゼル機関に適用され、燃料ポンプにより加圧された燃料をコモンレール内に蓄圧し、該コモンレールとエンジン(内燃機関)の燃料噴射弁とを接続する燃料噴射管に設けられた電磁弁を開閉制御することにより、前記コモンレール内の加圧燃料を燃料噴射弁からエンジンの燃焼室に噴射可能に構成された蓄圧式燃料噴射内燃機関及び該内燃機関の燃料制御方法に関する。 The present invention is applied to an accumulator fuel injection diesel engine, and accumulates fuel pressurized by a fuel pump in a common rail, and is provided in a fuel injection pipe connecting the common rail and a fuel injection valve of an engine (internal combustion engine). The present invention relates to an accumulator type fuel injection internal combustion engine configured to inject pressurized fuel in the common rail from a fuel injection valve into a combustion chamber of an engine by controlling opening and closing of the electromagnetic valve, and a fuel control method for the internal combustion engine.
燃料ポンプにより加圧された燃料をコモンレール内に蓄圧し、該コモンレール内の高圧燃料を燃料噴射管を介してエンジン(内燃機関)の燃料噴射弁に送り、前記燃料噴射管に設けられた電磁弁を開閉して該燃料噴射弁からエンジンの燃焼室への燃料噴射タイミング及び噴射量を制御するようにした蓄圧式燃料噴射ディーゼル機関は、高い熱効率と低NOxを併せて実現可能なエンジンとして、近年多く採用されてきている。 An electromagnetic valve provided in the fuel injection pipe for accumulating fuel pressurized by a fuel pump in a common rail, sending high-pressure fuel in the common rail to a fuel injection valve of an engine (internal combustion engine) through the fuel injection pipe In recent years, an accumulator fuel-injection diesel engine that controls the fuel injection timing and the injection amount from the fuel injection valve to the combustion chamber of the engine by opening and closing the engine has been realized as an engine that can realize both high thermal efficiency and low NOx. Many have been adopted.
かかる蓄圧式燃料噴射ディーゼル機関においては、燃料ポンプのプランジャの往復動による脈動、エンジンの各シリンダに設けられた燃料噴射弁からの燃料噴射による圧力変動、該コモンレール内における衝撃波移動(音速)による圧力変動等によって、コモンレール内の燃料圧力が大きく変動する。
かかるコモンレール内の燃料圧力の変動を抑制して均一な燃料圧力を得る手段の1つとして、特許文献1(特開2003−106208号公報)の技術が提供されている。
特許文献1においては、コモンレール内における前記プランジャの往復動による脈動、燃料噴射による圧力変動、衝撃波移動による圧力変動等による圧力変動の影響を排除して、該コモンレール内の燃料圧力を均一化し、燃料噴射弁からの燃料噴射を高精度に制御可能としており、その制御ブロック図を図11に示す。
In such an accumulator type fuel injection diesel engine, pulsation due to reciprocation of a plunger of a fuel pump, pressure fluctuation due to fuel injection from a fuel injection valve provided in each cylinder of the engine, pressure due to shock wave movement (sonic speed) in the common rail The fuel pressure in the common rail fluctuates greatly due to fluctuations and the like.
As one of means for obtaining a uniform fuel pressure by suppressing the fluctuation of the fuel pressure in the common rail, a technique of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-106208) is provided.
In
図11において、04はコモンレール内の圧力を検出するレール圧センサ、08はコモンレールからエンジンの燃料噴射弁へ圧送される高圧燃料の圧力を検出する燃料噴射圧力センサ、06は燃料ポンプ出口の燃料圧力を検出するポンプ圧力センサであり、前記レール圧センサ04からのコモンレール内の衝撃波移動による圧力変動の検出値、前記燃料噴射圧力センサ08からの燃料噴射による圧力変動検出値、及び前記ポンプ圧力センサ06からの燃料プランジャの往復動による脈動圧力変動検出値、つまり外乱は加算器016に入力されて、該加算器016において加算されて後述する加、減算器014に入力される。
In FIG. 11, 04 is a rail pressure sensor that detects the pressure in the common rail, 08 is a fuel injection pressure sensor that detects the pressure of high-pressure fuel pumped from the common rail to the fuel injection valve of the engine, and 06 is the fuel pressure at the fuel pump outlet. The pressure detection value of the pressure fluctuation due to the shock wave movement in the common rail from the
10は前記レール圧センサ04で検出されてフィードバックされたコモンレール内の圧力(以下レール圧という)検出値P1と、予め設定されている基準レール圧であるレール圧の目標値P0との差圧ΔP(ΔP=P1−P0)を算出する。該差圧ΔPはPID制御部11に入力され、該PID制御部11においてPID(比例、積分、微分)演算が施される。
020は多次元マップで、エンジンの負荷、回転数、給気温度、排気温度等のエンジン運転条件に対応してフィードフォワード量が設定されており、エンジンの試運転によって前記各エンジン運転条件に適応したフィードフォワード量を求めてマップ化したものである。
10 is a difference between a common rail pressure (hereinafter referred to as rail pressure) detection value P 1 detected and fed back by the
020 is a multi-dimensional map, and the feedforward amount is set corresponding to engine operating conditions such as engine load, rotation speed, supply air temperature, exhaust temperature, etc., and adapted to each engine operating condition by engine test operation. The feedforward amount is obtained and mapped.
014は加、減算器で、前記外乱Sと前記PID制御部11からのフィードバック出力ΔPp及び前記多次元マップ020からのフィードフォワード量ΔPfとを加、減算して前記外乱Sを盛り込んだ前記コモンレール内圧力P1の補正量ΔPcを算出し、電磁弁コントローラ015に入力する。
該電磁弁コントローラ015においては、前記補正量ΔPcに相当するコモンレール内圧力制御用の電磁弁0109の制御電流調整量を算出して該電磁弁0109に伝送し、該電磁弁0109の開度は前記補正量ΔPcに相当する開度に調整される。これにより、前記コモンレール内圧力P1は前記目標値P0に保持され、前記外乱Sの影響による圧力変動が除去される。
014 is an adder / subtracter that adds and subtracts the disturbance S, the feedback output ΔP p from the
In the
コモンレール内の圧力を目標値P0に制御する場合において、レール圧の検出値P1と目標値P0との差圧ΔPをPID(比例、積分、微分)演算を施し、該PID演算後のフィードバック出力ΔPpと外乱Sとの差による補正量ΔPcを求めて電磁弁の開度を調整するフィードバックを行う場合、PID演算後のフィードバック出力の応答速度がコモンレール内の圧力変動の周期よりも遅いため、該コモンレール内の圧力制御を精度良く行うことはできない。
しかるに前記特許文献1の技術においては、エンジン運転条件に対応してフィードフォワード量が設定された多次元マップを用いて、該フィードフォワード量をPID演算後のフィードバック出力に多次元マップに設定されたフィードフォワード量を足し込んで行くため、PID演算によるフィードバック出力の応答速度の遅れを補完できて、前記のようなコモンレール内の圧力制御に関する不具合は解消できる。
In the case of controlling the pressure in the common rail to the target value P 0, the pressure difference ΔP between the detection value P 1 and the target value P 0 of the rail pressure PID (proportional, integral, differential) calculation alms, after the PID calculation If you obtain a correction amount [Delta] p c by the difference between the feedback output [Delta] p p and the disturbance S performs feedback for adjusting the degree of opening of the solenoid valve, than the period of pressure fluctuations in the response speed in the common rail of the feedback output after PID calculation Since it is slow, the pressure control in the common rail cannot be performed with high accuracy.
However, in the technique of
しかしながら、特許文献1の技術にあっては、エンジンの試運転によってエンジンの負荷、回転数、給気温度、排気温度等のエンジン運転条件に適応したフィードフォワード量を求めて多次元マップ化しているため、エンジンの試運転をしながら人手作業によって多次元マップの具体的数値を求める必要があり、多次元マップの作成に多大な労力を要する。
また、かかる従来技術(特許文献1の技術)にあっては、多次元マップの作成時に、想定していなかった要因で周期的外乱が発生している場合には対応できず、かかる周期的外乱発生時にはコモンレール内の圧力制御の制御性能が大幅に低下する。
さらに、かかる従来技術にあっては、エンジンの強度面からの限界全運転域での多次元マップの作成データの取得は不可能であるため、エンジンの全運転域における多次元マップの作成は実質的に困難となる。
等の問題点を有している。
However, in the technique of
In addition, in the conventional technique (the technique of Patent Document 1), when creating a multidimensional map, it is not possible to deal with a periodic disturbance due to an unexpected factor, and such a periodic disturbance is not possible. When this occurs, the control performance of the pressure control in the common rail is greatly reduced.
Furthermore, in this conventional technology, since it is impossible to obtain data for creating a multidimensional map in the entire limited operating range from the viewpoint of engine strength, it is not possible to create a multidimensional map in the entire operating range of the engine. Difficult.
And so on.
従って、本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、エンジンの試運転によるデータ取得を不要として、人手を要することなく簡単な手段でコモンレール内の圧力制御を可能とするとともに、予期せぬ外乱が作用しても該外乱即応してコモンレール内の圧力制御を可能とし、さらにはエンジンの全運転域で高精度のコモンレール内の圧力制御を実現できる蓄圧式燃料噴射内燃機関の燃料制御方法及びその装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention makes it possible to control the pressure in the common rail with simple means without requiring manual operation, without acquiring data by a trial operation of the engine, and unexpected disturbance acts. However, it is possible to control the pressure in the common rail in response to the disturbance, and to provide a fuel control method and apparatus for an accumulator type fuel injection internal combustion engine capable of realizing highly accurate pressure control in the common rail in the entire operating range of the engine. The purpose is to do.
本発明はかかる目的を達成するもので、燃料ポンプにより加圧された燃料をコモンレール内に蓄圧し、該コモンレールとエンジン(内燃機関)の燃料噴射弁とを接続する燃料噴射管に設けられた電磁弁を燃料噴射制御装置により開閉制御することにより、前記コモンレール内の加圧燃料を前記燃料噴射弁からエンジンの燃焼室に噴射可能に構成された蓄圧式燃料噴射内燃機関の燃料制御方法において、前記コモンレール内の燃料圧力を検出して該燃料圧力検出値(P1)と予め設定された前記燃料圧力の目標値(P0)との差圧(ΔP=P1−P0)を算出し、前記差圧(ΔP)の一部をフィードフォワード量(δP i )として前記エンジンの所定のクランク角毎に記憶、蓄積し、該フィードフォワード量(δPi)を前記差圧(ΔP)の残部にPID(比例、積分、微分)制御を施したフィードバック出力(ΔPp)に加算することをエンジンのクランク角に対応して繰り返して前記コモンレール内圧力の均等化制御を行うことを特徴とする。 The present invention achieves such an object, and accumulates fuel pressurized by a fuel pump in a common rail, and connects the common rail to a fuel injection valve of an engine (internal combustion engine). In the fuel control method for an accumulator type fuel injection internal combustion engine configured such that the pressurized fuel in the common rail can be injected into the combustion chamber of the engine from the fuel injection valve by opening and closing the valve by a fuel injection control device. A fuel pressure in the common rail is detected to calculate a differential pressure (ΔP = P 1 −P 0 ) between the fuel pressure detection value (P 1 ) and a preset target value (P 0 ) of the fuel pressure; said difference portion feedforward amount ([delta] P i) as the predetermined crank angle every memory of the engine pressure ([Delta] P), and accumulation, the differential pressure said feedforward amount ([delta] P i) of ([Delta] P) Parts in PID (proportional, integral, derivative) and performing adding the feedback output subjected to control ([Delta] P p) is repeated so as to correspond to the crank angle of the engine equalization control of the common rail pressure .
かかる発明において、好ましくは、前記コモンレール及びこれに接続される燃料系統に作用する燃料圧力変動等の外乱(S)に、前記PID制御を施したフィードバック出力(ΔPp)及び前記フィードフォワード量(δPi)を加、減算して前記外乱を盛り込んだ前記コモンレール内圧力の補正量を算出する。
さらに好ましくは、前記フィードフォワード量(δPi)と前記PID制御を施したフィードバック出力(ΔPp)との和を一定とし、該フィードフォワード量(δPi)とフィードバック出力(ΔPp)との割合(δPi/ΔPp)を、制御の当初に大きく時間の経過とともに小さくせしめる。
In this invention, preferably, the feedback output (ΔP p ) and the feedforward amount (δP) obtained by applying the PID control to disturbance (S) such as fuel pressure fluctuation acting on the common rail and the fuel system connected thereto. i ) is added and subtracted to calculate the correction amount of the pressure in the common rail including the disturbance.
More preferably, the feed and forward quantity sum of the feedback output which has been subjected to ([delta] P i) and the PID control ([Delta] P p) and a certain proportion of the feed forward amount and ([delta] P i) and the feedback output ([Delta] P p) (ΔP i / ΔP p ) is greatly increased at the beginning of the control and decreased with time.
また、かかる方法発明を実施する装置の発明として、コモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射内燃機関において、前記コモンレール内の燃料圧力を検出するレール圧センサと、該レール圧センサから入力される燃料圧力検出値(P1)と予め設定された前記燃料圧力の目標値(P0)との差圧(ΔP=P1−P0)を算出する加、減算器、該加、減算器から出力される前記差圧(ΔP)の一部をフィードフォワード量(δPi)として前記エンジンの所定のクランク角毎に記憶、蓄積する累積バッファ蓄積部、前記差圧(ΔP)の残部にPID(比例、積分、微分)制御を施すPID制御部、及び前記フィードフォワード量(δPi)を前記PID制御部からのフィードバック出力(ΔPp)に加、減算する第2の加、減算器を備えて、前記フィードフォワード量(δPi)と前記PID制御部からのフィードバック出力(ΔPp)との加、減算をエンジンのクランク角に対応して繰り返して前記コモンレール内の圧力の均等化制御を行うコモンレール圧制御装置とを有してなることを特徴とする。
そして、好ましくは、前記コモンレール圧制御装置は、前記コモンレール及びこれに接続される燃料系統に作用する燃料圧力変動等の外乱(S)が入力されるとともに、第2の加、減算器を前記外乱(S)と前記フィードバック出力(ΔPp)及びフィードフォワード量(δPi)とを加、減算して前記外乱を盛り込んだ前記コモンレール内圧力の補正量を算出するように構成する。
Further, as an invention of an apparatus for carrying out the method invention, in an accumulator type fuel injection internal combustion engine having a common rail, a rail pressure sensor for detecting a fuel pressure in the common rail, and a fuel pressure detection input from the rail pressure sensor An adder / subtractor for calculating a differential pressure (ΔP = P 1 −P 0 ) between a value (P 1 ) and a preset target value (P 0 ) of the fuel pressure, and output from the adder / subtracter A part of the differential pressure (ΔP) is stored and stored as a feed forward amount (δP i ) for each predetermined crank angle of the engine, and a PID (proportional, integral) is stored in the remaining portion of the differential pressure (ΔP). , Derivative) control, and a second adder / subtracter for adding and subtracting the feedforward amount (δP i ) to and from the feedback output (ΔP p ) from the PID controller. Foix Pressurizing the amount de feedback output from ([delta] P i) and the PID control unit ([Delta] P p), subtracts the common rail pressure control device that performs equalization control of pressure in the common rail is repeated in correspondence with the crank angle of the engine It is characterized by having.
Preferably, the common rail pressure control device receives a disturbance (S) such as a fuel pressure fluctuation acting on the common rail and a fuel system connected thereto, and inputs a second adder / subtractor to the disturbance. (S), the feedback output (ΔP p ), and the feedforward amount (δP i ) are added and subtracted to calculate the correction amount of the common rail internal pressure including the disturbance.
前記コモンレール内の圧力制御を行って該コモンレール内の圧力変動を抑制するにあたっては、該コモンレール内の圧力変動が数十msecであるため、制御周期は数msecで行うことを要するのに対し、コモンレール内の圧力調整手段である電磁弁の時定数が80〜100msecと遅いため、PID制御部によるPID(比例、積分、微分)制御のみでは応答速度が遅く、コモンレール内の圧力制御を行うのが実質的に不可能となる。 In controlling the pressure in the common rail by controlling the pressure in the common rail, the pressure fluctuation in the common rail is several tens of msec. Therefore, the control cycle needs to be performed in several msec. Because the time constant of the solenoid valve, which is the internal pressure adjusting means, is as slow as 80 to 100 msec, the response speed is slow only by PID (proportional, integral, differential) control by the PID control unit, and it is practical to control the pressure in the common rail. Impossible.
然るに、かかる方法及び装置発明によれば、第1の加、減算器において算出したコモンレール内の燃料圧力検出値(P1)と予め設定された前記燃料圧力の目標値(P0)との差圧(ΔP=P1−P0) の一部を、フィードフォワード量(δPi)として、累積バッファ蓄積部にエンジンの所定のクランク角毎に記憶、蓄積しておく。
そして、第2の加、減算器において、PID制御部で前記差圧(ΔP)の残部にPID(比例、積分、微分)制御を施したフィードバック出力(ΔPp)に前記累積バッファ蓄積部に記憶、蓄積しているフィードフォワード量(δPi)をクランク角毎に足し込み、前記コモンレール内圧力の補正量を算出する。この際において、好ましくは、前記フィードバック出力(ΔPp)にフィードフォワード量(δPi)を足し込んだ値に、コモンレール及びこれに接続される燃料系統に作用する燃料圧力変動等の外乱(S)を加、減算してコモンレール内圧力の補正量とする。
However, according to this method and apparatus invention, the difference between the fuel pressure detection value (P 1 ) in the common rail calculated by the first adder / subtractor and the preset target value (P 0 ) of the fuel pressure. A part of the pressure (ΔP = P 1 −P 0 ) is stored and accumulated in the accumulation buffer accumulating unit for each predetermined crank angle of the engine as a feed forward amount (δP i ).
In the second adder / subtracter, the PID control unit stores the feedback output (ΔP p ) in which the remainder of the differential pressure (ΔP) is subjected to PID (proportional, integral, derivative) control in the cumulative buffer storage unit. Then, the accumulated feed forward amount (δP i ) is added for each crank angle, and the correction amount of the pressure in the common rail is calculated. At this time, preferably, disturbance (S) such as fuel pressure fluctuation acting on the common rail and the fuel system connected thereto is added to the value obtained by adding the feedforward amount (δP i ) to the feedback output (ΔP p ). Is added and subtracted to obtain the correction amount for the pressure in the common rail.
かかる、フィードバック出力(ΔPp)へのフィードフォワード量(δPi)のクランク角毎の足し込み時における該フィードフォワード量(δPi)とフィードバック出力(ΔPp)との割合(δPi/ΔPp)を、PID制御による遅れが大きいサイクルの前期に大きくして該PID制御による遅れを補完する。そして前記PID制御による遅れの影響が小さくなるサイクルの後期になるに従い前記割合(δPi/ΔPp)を小さくして行く。
このような制御を行うことにより、PID制御による遅れを、累積バッファ蓄積部に記憶、蓄積しているフィードフォワード量(δPi)のPID制御のフィードバック出力(ΔPp)への足し込みによって解消することが可能となる。
Such percentage (δP i / ΔP p the amount the feedforward ([delta] P i) and the feedback output ([Delta] P p) at the time summing crank angle every feedback output feedforward amount to (ΔP p) (δP i) ) Is increased in the first half of a cycle with a large delay due to PID control to compensate for the delay due to PID control. Then, the rate (δP i / ΔP p ) is decreased as the later stage of the cycle in which the influence of the delay due to the PID control becomes smaller.
By performing such control, the delay due to PID control is eliminated by adding the feedforward amount (δP i ) stored and accumulated in the accumulation buffer accumulation unit to the feedback output (ΔP p ) of PID control. It becomes possible.
また、かかる発明によれば、コモンレール内の燃料圧力検出値(P1)と燃料圧力の目標値(P0)との差圧(ΔP=P1−P0) の一部を、フィードフォワード量(δPi)として、累積バッファ蓄積部にエンジンの所定のクランク角毎に記憶、蓄積しておき、該フィードフォワード量(δPi)を、前記差圧(ΔP)の残部にPID制御を施したフィードバック出力(ΔPp)にクランク角毎に足し込み、前記コモンレール内圧力の補正量を算出するので、特許文献1の技術のように、エンジンの試運転を行い該試運転データから多次元マップを作成するという多大な労力や時間を要する人手作業を不要としてフィードフォワード量を得ることができ、きわめて簡単な手段でコモンレール内の圧力制御ができる。
Further, according to this invention, a part of the differential pressure (ΔP = P 1 −P 0 ) between the fuel pressure detection value (P 1 ) in the common rail and the target value (P 0 ) of the fuel pressure is converted into the feedforward amount. (δP i ) is stored and accumulated in the accumulation buffer accumulating unit for each predetermined crank angle of the engine, and the feedforward amount (δP i ) is subjected to PID control on the remainder of the differential pressure (ΔP). Since the feedback output (ΔP p ) is added for each crank angle and the correction amount of the pressure in the common rail is calculated, a test run of the engine is performed and a multidimensional map is created from the test run data as in the technique of
また、かかる発明によれば、コモンレール内の圧力制御中に予期せぬ外乱が入ってきても、特許文献1の技術のように予め多次元マップを作成しておくためかかる外乱に対応不能に陥り、コモンレール内の圧力制御の制御性能が大幅に低下することがなく、累積バッファ蓄積部に記憶、蓄積しているフィードフォワード量(δPi)のゲインを進めていくことによって、該外乱に自在に対応した制御ができる。
さらには、前記従来技術のように、エンジンの試運転を行い該試運転データから多次元マップを作成することを必要とせず、エンジンの運転中に、累積バッファ蓄積部にエンジンの所定のクランク角毎に記憶、蓄積したフィードフォワード量(δPi)をPID制御を施したフィードバック出力(ΔPp)にクランク角毎に足し込みコモンレール内圧力の補正量を算出することにより、エンジンの全運転域におけるコモンレール内の圧力制御が容易にできる。
Further, according to this invention, even if an unexpected disturbance enters during the pressure control in the common rail, the multi-dimensional map is created in advance as in the technique of
Further, unlike the prior art, it is not necessary to perform a test run of the engine and create a multi-dimensional map from the test run data, and during operation of the engine, the cumulative buffer storage unit stores the engine at every predetermined crank angle. By adding the stored and accumulated feed forward amount (δP i ) to the feedback output (ΔP p ) subjected to PID control for each crank angle, and calculating the correction amount of the common rail internal pressure, Can be easily controlled.
また、かかる発明において、次の第1ないし第5の手段のように構成するのがよい。
即ち第1の手段は、前記差圧(ΔP)の初期値を記憶しておき、前記燃料圧力検出値(P1)が周期的変化になる一定時間後に、前記フィードフォワード量(δPi)及びPID制御によるフィードバック出力(ΔPp)の算出を開始する。
第1の手段によれば、エンジンの起動時等の、制御電源を入れた直後の初期時においてはコモンレール内圧力が不安定で過大な制御偏差が発生し易いことから、前記差圧(ΔP)の初期値を記憶しておき、制御電源を入れてから一定時間後に前記燃料圧力検出値(P1)が周期的変化になってから、前記フィードフォワード量(δPi)及びPID制御によるフィードバック出力(ΔPp)の算出を開始してコモンレール内の圧力制御に移行するので、初期時における過大な制御偏差のコモンレール内圧力制御に与える影響を回避できる。
In this invention, the following first to fifth means are preferable.
That is, the first means stores an initial value of the differential pressure (ΔP), and after a certain time when the fuel pressure detection value (P 1 ) periodically changes, the feedforward amount (δP i ) and Calculation of feedback output (ΔP p ) by PID control is started.
According to the first means, since the pressure in the common rail is unstable and an excessive control deviation is likely to occur at the initial stage immediately after the control power is turned on, such as when the engine is started, the differential pressure (ΔP) Is stored, and after the control power supply is turned on, the fuel pressure detection value (P 1 ) changes periodically after a certain period of time, and then the feedforward amount (δP i ) and feedback output by PID control Since the calculation of (ΔP p ) is started and the control shifts to the pressure control in the common rail, the influence of an excessive control deviation on the pressure control in the common rail at the initial time can be avoided.
第2の手段は、前記フィードフォワード量(δPi)と1サイクル前のフィードフォワード量(δPi−1)とのずれ量Er(=δPi−δPi−1)を算出し、コモンレール圧制御の原点位置検出時に前記ずれ量を0に近づける(Er←0)ように初期化して、前記原点位置におけるフィードフォワード量(δPi)の連続性を保持する。
第2の手段によれば、クランク角に対応して累積バッファ蓄積部に記憶、蓄積されるフィードフォワード量の原点検出直後と原点検出直前との間に形成される1サイクル分のずれを、原点位置検出時に前記ずれ量を0に近づける(Er←0)ように初期化することによって修正し、原点位置におけるフィードフォワード量(δPi)の連続性を保持して制御性能の低下を防止できる。
Second means calculates the amount of the feed-forward ([delta] P i) and the immediately preceding cycle feedforward amount ([delta] P i-1) shift amount between E r (= δP i -δP i -1), the common rail pressure When the control origin position is detected, the shift amount is initialized to be close to 0 (E r ← 0), and the continuity of the feedforward amount (δP i ) at the origin position is maintained.
According to the second means, the deviation of one cycle formed between immediately after the origin detection and immediately before the origin detection of the feedforward amount stored and accumulated in the accumulation buffer accumulation unit corresponding to the crank angle is calculated as the origin. It is corrected by initializing the deviation amount to be close to 0 (E r ← 0) at the time of position detection, and the continuity of the feedforward amount (δP i ) at the origin position can be maintained to prevent a decrease in control performance. .
第3の手段は、前記差圧(ΔP)の、過去の複数サイクルにおける二乗和(ΣΔP)を算出し、該二乗和(ΣΔP)が増加傾向に転じたとき、前記コモンレール内の圧力の均等化制御を中断する。
第3の手段によれば、過去の複数サイクルにおける差圧(ΔP)の二乗和(ΣΔP)が基準値を超えて増加傾向になったとき、コモンレール内の圧力の均等化制御を中断することにより、外乱による制御値の発散を回避可能となって、コモンレール内圧力制御を安定化できる。
The third means calculates the sum of squares (ΣΔP) of the differential pressure (ΔP) in a plurality of past cycles, and equalizes the pressure in the common rail when the sum of squares (ΣΔP) starts to increase. Interrupt control.
According to the third means, when the sum of squares (ΣΔP) of the differential pressure (ΔP) in a plurality of past cycles tends to increase beyond the reference value, the pressure equalization control in the common rail is interrupted. The divergence of the control value due to disturbance can be avoided, and the common rail pressure control can be stabilized.
第4の手段は、前記フィードフォワード量(δPi)の一定クランク角おきにサンプリングした2点の値を用いて、該2点間の補間演算により前記PID制御を施したフィードバック出力(ΔPp)の時間対応クランク角を算出する。
第4の手段によれば、前記フィードフォワード量(δPi)の一定クランク角おきにサンプリングした2点の値を用いて、該2点間の補間演算によって、PID制御のフィードバック出力(ΔPp)の時間対応クランク角を算出して、該フィードバック出力(ΔPp)の時間を補正することにより、前記フィードフォワード量(δPi)の変化をクランク角ベース、フィードバック出力(ΔPp)の変化が時間ベースであることの時間的なずれを解消できる。
A fourth means uses a feedback output (ΔP p ) that has been subjected to the PID control by interpolation between the two points using two feed points (δP i ) sampled at constant crank angles. The crank angle corresponding to time is calculated.
According to the fourth means, the feedback output (ΔP p ) of the PID control is performed by interpolation between the two points using the values of the two points sampled at constant crank angles of the feed forward amount (δP i ). The time-dependent crank angle is calculated and the time of the feedback output (ΔP p ) is corrected, whereby the change of the feedforward amount (δP i ) is changed to the crank angle base, and the change of the feedback output (ΔP p ) The time gap of being a base can be eliminated.
第5の手段は、前記目標値(P0)の時間変化率(ΔP0/Δt)を算出するとともに、該時間変化率(ΔP0/Δt)に基づきフィードフォワード量の補正値(δPsi)を算出し、該補正値(δPsi)を前記フィードフォワード量(δPi)に加算する。
第5の手段によれば、前記目標値(P0)の時間変化率(ΔP0/Δt)を算出して該時間変化率(ΔP0/Δt)に基づきフィードフォワード量(δPsi)の補正量を求め、該補正量のフィードフォワード量(δPsi)への足し込みを行うことにより、エンジンの急激な負荷投入、急速な起動等の過渡期においてコモンレール内圧力の上限が徐々に増大するのに対応して、目標値(P0)もエンジンの挙動状態によって変化させることができ、該目標値(P0)のステップ応答、ランプ応答等の過渡状態においても、コモンレール内圧力の繰り返し制御の追従性を良好に保持できる。
The fifth means calculates a time change rate (ΔP 0 / Δt) of the target value (P 0 ), and a feedforward amount correction value (δP si ) based on the time change rate (ΔP 0 / Δt). And the correction value (δP si ) is added to the feedforward amount (δP i ).
According to the fifth means, the time change rate (ΔP 0 / Δt) of the target value (P 0 ) is calculated, and the feedforward amount (δP si ) is corrected based on the time change rate (ΔP 0 / Δt). By calculating the amount and adding the correction amount to the feedforward amount (δP si ), the upper limit of the pressure in the common rail gradually increases during transitional periods such as when the engine is suddenly loaded or rapidly started. The target value (P 0 ) can also be changed according to the behavior state of the engine, and even in a transient state such as a step response and a ramp response of the target value (P 0 ), it is possible to repeatedly control the pressure in the common rail. Good trackability can be maintained.
本発明によれば、PID制御による遅れを、累積バッファ蓄積部に記憶、蓄積しているフィードフォワード量(δPi)のPID制御のフィードバック出力(ΔPp)への足し込みによって解消することが可能となり、高精度でコモンレール内の圧力制御を行うことができる。
また、本発明によれば、累積バッファ蓄積部に記憶、蓄積しているフィードフォワード量(δPi)のPID制御のフィードバック出力(ΔPp)への足し込み、コモンレール内圧力の補正量を算出するので、従来技術のような、エンジンの試運転データから多次元マップを作成するというような多大な労力や時間を要する人手作業を不要としてフィードフォワード量を得ることができることとなり、きわめて簡単な手段でコモンレール内の圧力制御ができる。
According to the present invention, the delay due to PID control can be eliminated by adding the feedforward amount (δP i ) stored and accumulated in the accumulation buffer accumulation unit to the feedback output (ΔP p ) of PID control. Thus, pressure control in the common rail can be performed with high accuracy.
Further, according to the present invention, the feedforward amount (δP i ) stored and accumulated in the accumulation buffer accumulating unit is added to the feedback output (ΔP p ) of the PID control, and the correction amount of the common rail internal pressure is calculated. Therefore, it is possible to obtain the feedforward amount without the need for labor and time-consuming manual work such as creating a multidimensional map from engine test operation data as in the prior art. The internal pressure can be controlled.
また、コモンレール内の圧力制御中に予期せぬ外乱が入ってきても、累積バッファ蓄積部に記憶、蓄積しているフィードフォワード量(δPi)のゲインを進めていくことによって、該外乱に自在に対応した制御ができて、良好なコモンレール内圧力制御性能を維持できる。
さらには、エンジンの運転中に、累積バッファ蓄積部にエンジンの所定のクランク角毎に記憶、蓄積したフィードフォワード量(δPi)をPID制御のフィードバック出力(ΔPp)にクランク角毎に足し込みコモンレール内圧力の補正量を算出して、コモンレール内の圧力制御を行うので、エンジンの全運転域におけるコモンレール内の圧力制御が容易にできる。
Even if an unexpected disturbance enters during pressure control in the common rail, the gain can be freely controlled by advancing the gain of the feedforward amount (δP i ) stored and accumulated in the accumulation buffer accumulation unit. Can be controlled to maintain good common rail pressure control performance.
Further, during engine operation, the feedforward amount (δP i ) stored and accumulated in the accumulation buffer accumulation unit for each predetermined crank angle of the engine is added to the feedback output (ΔP p ) of PID control for each crank angle. Since the correction amount of the pressure in the common rail is calculated and the pressure control in the common rail is performed, the pressure control in the common rail can be easily performed in the entire operation range of the engine.
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
図1は本発明の実施例に係る蓄圧式燃料噴射ディーゼル機関の燃料制御装置の全体構成図、図2は前記実施例におけるコモンレール内燃料圧力制御装置の制御ブロック図である。図3はPID制御のフローチャート、図4はフィードフォワード量制御のフローチャート、図5は初期化設定のフローチャートである。図6(A)、(B)はフィードフォワード量の不連続調整の説明用線図、図7(A)、(B)はPID制御とフィードフォワード制御との時間差調整の説明用線図、図8はコモンレール内燃料圧力変動の説明用線図である。図9は差圧の二乗和を用いたコモンレール内の圧力の均等化制御中断動作のフローチャートを示す。図10はコモンレール内圧力の目標値制御を加えた他の実施例の制御ブロック図である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel control device for an accumulator fuel injection diesel engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a control block diagram of the common rail fuel pressure control device according to the embodiment. 3 is a flowchart of PID control, FIG. 4 is a flowchart of feedforward amount control, and FIG. 5 is a flowchart of initialization setting. 6A and 6B are diagrams for explaining the discontinuous adjustment of the feedforward amount, and FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining the time difference adjustment between the PID control and the feedforward control. 8 is a diagram for explaining fuel pressure fluctuation in the common rail. FIG. 9 is a flowchart of the pressure equalization control interruption operation in the common rail using the square sum of the differential pressures. FIG. 10 is a control block diagram of another embodiment in which target value control of common rail internal pressure is added.
本発明の実施例に係る燃料制御装置を示す図1において、100はエンジン(ディーゼル機関)、103は該エンジン100のピストン、104はクランク軸、102は該ピストン103の上方空間に形成された燃焼室である。101は燃料噴射弁で、高圧燃料の圧力により針弁101bを押し上げて該燃料を噴孔101aから前記燃焼室102内に燃料を噴射するように構成された公知の多噴孔型燃料噴射弁である。
105は高圧側の燃料が蓄圧される高圧コモンレール、106は低圧側の燃料が蓄圧される低圧コモンレールである。
In FIG. 1 showing a fuel control apparatus according to an embodiment of the present invention, 100 is an engine (diesel engine), 103 is a piston of the
127は燃料タンクである。107は高圧ポンプで、前記燃料タンク127内の燃料を高圧側燃料管122を介して吸入して高圧に加圧し、高圧吐出管123を介して前記高圧コモンレール105内に押し込むものである。108は低圧ポンプで、前記燃料タンク127内の燃料を低圧側燃料管124を介して吸入して前記高圧ポンプ107よりも低圧に加圧し、低圧吐出管125を介して前記低圧コモンレール106内に押し込むものである。
109は前記高圧側燃料管122に設けられた高圧側絞り弁で、後述するコモンレール圧制御装置1からの制御信号によって、前記高圧ポンプ107の燃料流量を制御するものである。110は前記低圧側燃料管124に設けられた低圧側絞り弁で、後述するコモンレール圧制御装置1からの制御信号によって、前記低圧ポンプ108の燃料流量を制御するものである。
2は後述する制御を行う燃料噴射制御装置である。112は高圧側噴射制御弁で、入口ポートが前記高圧コモンレール105出口側に接続される高圧噴射管115に接続され、出口ポートが高圧噴射管116を介して前記燃料噴射弁101側に接続され、前記燃料噴射制御装置2からの制御信号120によって前記入口ポートと出口ポートとの接続を切り換えることにより、前記高圧コモンレール105に蓄圧された高圧燃料の燃料噴射弁101からの噴射を制御するようになっている。
113は低圧側噴射制御弁で、入口ポートが前記低圧コモンレール106出口側に接続される低圧噴射管119に接続され、出口ポートが低圧噴射管116aを介して前記燃料噴射弁101側に接続され、前記燃料噴射制御装置2からの制御信号121によって前記入口ポートと出口ポートとの接続を切り換えることにより、前記低圧コモンレール106に蓄圧された高圧燃料の燃料噴射弁101からの噴射を制御するようになっている。また、該低圧側噴射制御弁113は、これのドレンポートがドレン管126を介して前記燃料タンク127に接続され、前記燃料噴射制御装置2からの制御信号によって前記入口ポートと出口ポートとの接続、及び前記燃料噴射弁101側出口ポートとドレンポートとの接続を切り換えることにより、前記低圧コモンレール106に蓄圧された低圧燃料の燃料噴射弁101からの噴射を制御するようになっている。
114は前記低圧噴射管119に設けられて、前記低圧コモンレール106側から低圧側噴射制御弁113側への燃料の流れのみを許容する逆止弁である。111は前記ドレン管126に設けられて、前記低圧側噴射制御弁113側から燃料タンク127側への燃料の流れのみを許容する逆止弁である。
113 is a low pressure side injection control valve, the inlet port is connected to the low
A
4は前記高圧コモンレール105内の圧力を検出する高圧レール圧センサ、5は前記低圧コモンレール106内の圧力を検出する低圧レール圧センサである。該高圧レール圧センサ4からの高圧コモンレール105内の圧力検出値及び該低圧レール圧センサ5からの低圧コモンレール106内の圧力検出値は、つまり前記高圧コモンレール105内の衝撃波移動による圧力変動の検出値及び前記低圧コモンレール105内の衝撃波移動による圧力変動の検出値はコモンレール制御装置1に入力される。
8は前記燃料噴射弁101入口の燃料噴射圧力を検出する燃料噴射圧力センサ、6は前記高圧ポンプ107出口の燃料圧力を検出する高圧ポンプ圧力センサ、7は前記低圧ポンプ108出口の燃料圧力を検出する低圧ポンプ圧力センサであり、前記高圧ポンプ圧力センサ6からの高圧ポンププランジャの往復動による脈動圧力変動検出値、及び前記低圧ポンプ圧力センサ7からの低圧ポンププランジャの往復動による脈動圧力変動検出値は前記コモンレール制御装置1に入力される。
3はエンジン100のクランク角を検出するクランク角センサであり、該クランク角センサ3からのクランク角検出値は前記コモンレール制御装置1及び前記燃料噴射制御装置2に入力される。
8 is a fuel injection pressure sensor for detecting the fuel injection pressure at the inlet of the
次に、図1〜図10に基づきかかる燃料制御装置の動作について説明する。
前記高圧レール圧センサ4からの高圧コモンレール105内の衝撃波移動による圧力変動の検出値、あるいは前記低圧レール圧センサ5からの低圧コモンレール106内の衝撃波移動による圧力変動の検出値Pdはコモンレール制御装置1の加算器16に入力される。
また、前記燃料噴射圧力センサ8からの燃料噴射による圧力変動検出値Pp、及び前記高圧ポンプ圧力センサ6からの高圧ポンプ107のプランジャの往復動による脈動圧力変動検出値、あるいは前記低圧ポンプ圧力センサ7からの低圧ポンプ108のプランジャの往復動による脈動圧力変動検出値Psは前記加算器16に入力される。
該加算器16においては、前記衝撃波移動による圧力変動の検出値Pd、燃料噴射による圧力変動検出値Pp、及び脈動圧力変動検出値Psを加算して周期性外乱S(S=Pd+Pp+Ps)を算出し、後述する加、減算器14に入力する。
Next, the operation of the fuel control apparatus will be described with reference to FIGS.
The detected value Pd of pressure fluctuation due to shock wave movement in the high pressure
Further, the pressure fluctuation detection value Pp due to fuel injection from the fuel
In the
以下の動作説明は、高圧コモンレール105側のコモンレール圧を制御する場合について行うが、低圧コモンレール106側についても前記高圧コモンレール105側と同様な動作を行う。
図8に示すように、前記絞り弁109(高圧側絞り弁)はBのように開閉動作し、前記コモンレール圧P1は前記周期性外乱SによりAのような圧力変動を生起する。かかる実施例においては、以下に示す繰り返し制御によって前記コモンレール圧力P1の変動を除去する。
先ず、エンジンの起動時等の、制御電源を入れた直後の初期時におけるコモンレール内圧力不安定による制御偏差の発生を回避するため、図5に示すように、前記差圧ΔPによるフィードフォワード量(累積バッファ)の初期値Ffbuf(i)を記憶しておき、前記燃料圧力検出値(P1)が周期的変化になる一定時間後に、前記フィードフォワード量及びPID制御によるフィードバック出力の算出を開始する。
これにより、制御電源を入れてから一定時間後に前記燃料圧力検出値P1が周期的変化になってから、前記フィードフォワード量及びPID制御によるフィードバック出力の算出を開始してコモンレール内の圧力制御に移行するので、エンジンの起動時等の、制御電源を入れた直後の初期時における過大な制御偏差のコモンレール内圧力制御に与える影響を回避できる。
The following description of the operation is performed when the common rail pressure on the high-pressure
As shown in FIG. 8, the throttle valve 109 (high-pressure side throttle valve) opens and closes like B, and the common rail pressure P 1 causes a pressure fluctuation like A due to the periodic disturbance S. In such an embodiment, to remove variations in the common rail pressure P 1 by repeating the control described below.
First, in order to avoid the occurrence of a control deviation due to unstable pressure in the common rail at the initial stage immediately after turning on the control power source, such as when the engine is started, as shown in FIG. The initial value Ffbuf (i) of the accumulation buffer) is stored, and calculation of feedback output by the feedforward amount and PID control is started after a certain time when the fuel pressure detection value (P 1 ) changes periodically. .
Thus, the fuel pressure detection value P 1 from becoming periodically change after a predetermined time after turning the control power, the pressure control in the common rail to start calculation of the feedback output by the feedforward quantity and PID control Since the shift is made, it is possible to avoid the influence of the excessive control deviation on the pressure control in the common rail at the initial time immediately after the control power is turned on, such as when the engine is started.
前記エンジン100の運転条件により予め設定されている基準レール圧である高圧レール圧の目標値P0及び前記高圧レール圧センサ4で検出されてフィードバックされた高圧コモンレール105内の圧力(以下レール圧という)検出値P1はコモンレール圧制御装置1の加、減算器10に入力される(図3のステップ(1))。
該加、減算器10においては、前記レール圧検出値P1と前記高圧レール圧の目標値P0との差圧ΔP(ΔP=P1−P0)を算出する(図3のステップ(2))。
該差圧ΔPの一部はフィードフォワードゲイン設定部12に入力され、残部はPID制御部11に後述のような演算によって入力される(図3のステップ(3))。
That the pressure (hereinafter rail pressure in the high pressure
The adder /
A part of the differential pressure ΔP is input to the feed forward gain setting
前記PID制御部11においては、前記差圧ΔPの残部に、次の(1)式によりPID(比例、積分、微分)演算を行い、フィードバック出力ΔPpを算出する。
ΔPp=KP×ΔP+KI×∫(ΔP)+KD(dΔP/dt) (1)
ここで、KP、KI、KDはPIDゲイン
前記フィードフォワードゲイン設定部12においては、原点探知(図4のステップ(1))を行った後、次の(2)式により、クランク角毎にフィードフォワード量δPiを算出する(図4のステップ(2))。
δPi=ΔP×KF (2)
ここで、KFはフォワードゲイン
このフィードフォワード量δPiは、累積バッファ蓄積部13に、次の(3)、(4)式により累積バッファFvalとして、所定のクランク角毎に記憶、蓄積される(図4のステップ(3)、(4))。
Fbuf(i)←δPi+Fbuf(i) (3)
Fval←Fbuf(i) (4)
The
ΔP p = KP × ΔP + KI × ∫ (ΔP) + KD (dΔP / dt) (1)
Here, KP, KI, and KD are PID gains. The feedforward
δP i = ΔP × KF (2)
Here, KF is a forward gain. This feed forward amount δP i is stored and accumulated in the accumulation
Fbuf (i) ← δP i + Fbuf (i) (3)
Fval ← Fbuf (i) (4)
前記フィードバック出力ΔPp及び累積バッファFval(フィードフォワード量)は、加、減算器14に、時々刻々入力されて、該加、減算器14において、フィードバック出力ΔPpに累積バッファFvalを、次の(5)式によりクランク角毎に足し込み、前記コモンレール内圧力P1の補正量Uを算出する(図3のステップ(4))。
U←ΔPp+Fval (5)
さらに、前記加、減算器14においては、次の(6)式により、前記周期性外乱S(S=Pd+Pp+Ps)により、前記コモンレール内圧力P1の補正量Uを補正して、電磁弁コントローラ15に入力する。
U←SーU (6)
該電磁弁コントローラ15においては、前記補正量Uに相当するコモンレール内圧力制御用の電磁弁109の制御電流調整量を算出して該電磁弁109に伝送する。これにより、該電磁弁109の開度は前記補正量Uに相当する開度に調整され、前記コモンレール内圧力P1は前記目標値P0に保持され、前記周期性外乱Sの影響による圧力変動が除去される。
The feedback output ΔP p and the cumulative buffer Fval (feed forward amount) are input to the adder /
U ← ΔP p + Fval (5)
Further, the adder /
U ← SU (6)
The
以上のような、燃料制御装置におけるコモンレール内圧力制御において、かかる実施例においては、前記フィードバック出力ΔPpへの累積バッファFval即ちフィードフォワード量のクランク角毎の足し込み時における、該累積バッファFval(フィードフォワード量)とフィードバック出力ΔPpとの割合(Fval/ΔPp)を、PID制御部11におけるPID制御演算による遅れが大きいサイクルの前期に大きくして該PID制御による遅れを補完する。そして前記PID制御による遅れの影響が小さくなるサイクルの後期になるに従い前記割合(Fval/ΔPp)を小さくして、最終的には、前記フィードバック出力ΔPpが前記周期性外乱Sと等しくなるように制御する。
このような制御を行うことにより、PID制御による遅れを、累積バッファ蓄積部13に記憶、蓄積している累積バッファFval(フィードフォワード量)のPID制御のフィードバック出力ΔPpへの足し込みによって解消することが可能となる。
また、かかる実施例によれば、前記外乱Sが予期せぬ時期に入ってきても、累積バッファ蓄積部13に記憶、蓄積している累積バッファFval(フィードフォワード量)のゲインを進めていくことによって、該外乱Sに自在に対応した制御ができ、コモンレール内圧力制御の制御性能の低下を防止できる。
In the common rail pressure control in the fuel control apparatus as described above, in this embodiment, the cumulative buffer Fval (added to the feedback output ΔP p , that is, the cumulative buffer Fval ( The ratio (Fval / ΔP p ) between the feed forward amount) and the feedback output ΔP p is increased in the first half of the cycle where the delay due to the PID control calculation in the
By performing such control, the delay due to PID control is eliminated by adding the accumulated buffer Fval (feed forward amount) stored and accumulated in the accumulated
Further, according to this embodiment, even when the disturbance S enters an unexpected time, the gain of the accumulated buffer Fval (feed forward amount) stored and accumulated in the accumulated
次に、前記燃料制御装置におけるコモンレール内圧力制御において、図6に示されるように、クランク角に対応して累積バッファ蓄積部13に記憶、蓄積される累積バッファFval(フィードフォワード量)の原点検出直後(Fbuf(0))と原点検出直前(Fbuf(n−1))との間に形成される1サイクル分のずれが生ずる。
これに対処するため、前記原点検出直後の累積バッファ(フィードフォワード量)(Fbuf(0))と1サイクル前の累積バッファ(フィードフォワード量)(Fbuf(n−1))とのずれ量Er(=Fbuf(0)−Fbuf(n−1))を算出し、コモンレール圧制御の原点位置検出時に前記ずれ量を0に近づける(Er←0)ように初期化して、前記原点位置におけるフィードフォワード量の連続性を保持することにより制御性能の低下を防止する。
Next, in the common rail pressure control in the fuel control device, as shown in FIG. 6, the origin detection of the accumulated buffer Fval (feed forward amount) stored and accumulated in the accumulated
In order to cope with this, a deviation amount E r between the cumulative buffer (feed forward amount) (Fbuf (0)) immediately after the origin detection and the cumulative buffer (feed forward amount) (Fbuf (n−1)) one cycle before. (= Fbuf (0) −Fbuf (n−1)) is calculated, and when the origin position of the common rail pressure control is detected, the shift amount is initialized to be close to 0 (E r ← 0), and the feed at the origin position is initialized. By maintaining the continuity of the forward amount, deterioration of the control performance is prevented.
また、前記燃料制御装置におけるコモンレール内圧力制御において、前記のような繰り返し制御が永久に行われると、制御の感度が高くなり、累積バッファに制御系の外乱の影響等でコモンレール内圧力が微小変動するのを抑制するため、次のような制御を行う。
即ち、前記差圧ΔPの、過去の複数サイクルにおける二乗和(ΣΔP)を算出し、該二乗和(ΣΔP)が増加傾向に転じたとき、前記コモンレール内の圧力の圧力制御を中断する。
具体的には、図9に示されるように、図9のステップ(1)にて算出されるコモンレール105内の圧力変動の二乗和σPが許容範囲σPerror内か(σP<σPerror)を判定し、許容範囲σPerror内であれば、繰り返し制御を中断する。
このように制御することにより、外乱による制御値の発散を回避可能となって、コモンレール内圧力制御を安定化できる。
In the common rail pressure control in the fuel control device, if the above repeated control is performed permanently, the control sensitivity becomes high, and the common rail pressure slightly fluctuates due to the influence of the control system disturbance in the accumulation buffer. In order to suppress this, the following control is performed.
That is, the sum of squares (ΣΔP) of the differential pressure ΔP in a plurality of past cycles is calculated, and when the sum of squares (ΣΔP) starts to increase, the pressure control of the pressure in the common rail is interrupted.
Specifically, as shown in FIG. 9, it is determined whether the square sum σP of the pressure fluctuation in the
By controlling in this way, the divergence of the control value due to disturbance can be avoided, and the common rail pressure control can be stabilized.
また、前記燃料制御装置におけるコモンレール内圧力制御において、PID制御は時間関数による制御であるのに対し、フィードフォワード量の累積バッファはクランク角毎に記憶、蓄積されることから、両者に時間的なずれが生ずるのを修正するため、次のような制御を行う。
即ち、図7に示されるように、(A)に示されるクランク角に対する累積バッファFbufの変化から、一定クランク角おきにサンプリングした2点の値Fbuf(i)及びFbuf(i+1)を用いて、(B)のように、該2点間を直線に置き換え補間演算によってPID制御時間対応クランク角を算出する。
このように制御することにより、前記バッファフィードフォワード量の累積バッファ変化がクランク角ベース、フィードバック出力の変化が時間ベースであることの時間的なずれを解消できる。
In the common rail pressure control in the fuel control device, the PID control is based on the time function, whereas the feed forward amount accumulation buffer is stored and accumulated for each crank angle. In order to correct the deviation, the following control is performed.
That is, as shown in FIG. 7, from the change in the cumulative buffer Fbuf with respect to the crank angle shown in (A), using two values Fbuf (i) and Fbuf (i + 1) sampled at constant crank angles, As in (B), the crank angle corresponding to the PID control time is calculated by interpolating the two points with a straight line.
By controlling in this way, it is possible to eliminate a time lag that the accumulated buffer change of the buffer feedforward amount is based on the crank angle and the change of the feedback output is based on the time.
また、前記燃料制御装置におけるコモンレール内圧力制御において、エンジンの急激な負荷投入、急速な起動等の過渡期においてはコモンレール内圧力の上限が徐々に増大するため、目標値P0も変化させることを要することから、次のような目標値の補正制御を行う。
即ち、図10に示すように、目標値補正部30において、目標値P0(NW)の時間変化率即ち微分値dP0/dt及び2次微分値d2P0/dt2を算出する。
そして、累積バッファ修正値
Ftrans=f(dP0/dt,d2P0/dt2 ) (7)
を算出し、加算器31にて前記累積バッファ蓄積部13からの累積バッファFvalと前記累積バッファ修正値Ftransとを加算して、この加算値(Fval+Ftrans)を前記加、減算器14に送り、該加、減算器14において、図2の実施例と同様に、前記PID制御部11からのフィードバック出力ΔPp及び外乱Sと加、減算して次の(8)式で補正量Uを算出し、
U←S―(ΔPp+Fval+Ftrans)
該補正量Uを電磁弁コントローラ15に入力する。
In the common rail internal pressure control in the fuel control apparatus, the upper limit of the common rail internal pressure gradually increases during a transitional period such as when the engine is suddenly loaded or rapidly started, so that the target value P 0 is also changed. Therefore, the following target value correction control is performed.
That is, as shown in FIG. 10, the target value correction unit 30 calculates the rate of change of the target value P 0 (NW) with time, that is, the differential value dP 0 / dt and the secondary differential value d 2 P 0 / dt 2 .
Then, the cumulative buffer correction value Ftrans = f (dP 0 / dt, d 2 P 0 / dt 2 ) (7)
The
U ← S− (ΔP p + Fval + Ftrans)
The correction amount U is input to the
このように構成せれば、前記目標値P0の時間変化率を算出して該時間変化率に基づき累積バッファ(フィードフォワード量)の補正量Ftransを求め、該補正量の累積バッファ(フィードフォワード量)への足し込みを行うことにより、エンジンの急激な負荷投入、急速な起動等の過渡期においてコモンレール内圧力P1の上限が徐々に増大するのに対応して、目標値P0もエンジンの挙動状態によって変化させることができ、該目標値P0のステップ応答、ランプ応答等の過渡状態においても、コモンレール内圧力の繰り返し制御の追従性を良好に保持できる。 If ask this configuration, obtain a correction amount Ftrans of the accumulation buffer based on said time rate of change by calculating the time rate of change of the target value P 0 (feed forward amount), the correction amount of the accumulation buffer (feedforward amount by the summing performed to), sudden load application of the engine, corresponding to the upper limit of the common rail pressure P 1 increases gradually in rapid activation such transitional target value P 0 be the engine can be varied by behavior state, the step response of the target value P 0, the transient state of the lamp and answers, maintaining good trackability of the repetitive control of the common rail pressure.
本発明によれば、エンジンの試運転によるデータ取得に伴う人手を要することなく簡単な手段でコモンレール内圧力の均圧化制御を行うことが可能となるとともに、予期せぬ外乱が作用しても該外乱即応してコモンレール内の圧力制御を制御性能を低下することなく行うことが可能となり、エンジンの全運転域で高精度のコモンレール内の圧力制御を実現できる蓄圧式燃料噴射内燃機関を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to perform the pressure equalization control of the pressure in the common rail with simple means without requiring manual labor associated with data acquisition by engine test operation, and even if an unexpected disturbance acts, To provide an accumulator type fuel injection internal combustion engine that can perform pressure control in a common rail in response to a disturbance without lowering the control performance, and can realize highly accurate pressure control in the common rail in the entire operation range of the engine. Can do.
1 コモンレール制御装置
2 燃料噴射制御装置
3 クランク角センサ
4 高圧レール圧センサ
5 低圧レール圧センサ
6 高圧ポンプ圧力センサ
7 低圧ポンプ圧力センサ
8 燃料噴射圧力センサ
10 加、減算器
11 PID制御部
12 フィードフォワードゲイン設定部
13 累積バッファ蓄積部
14 加、減算器
15 電磁弁コントローラ
16 加算器
100 エンジン(ディーゼル機関)
101 燃料噴射弁
102 燃焼室
104 クランク軸
105 高圧コモンレール
106 低圧コモンレール
107 高圧ポンプ
108 低圧ポンプ
109 高圧側絞り弁
110 低圧側絞り弁
112 高圧側噴射制御弁
113 低圧側噴射制御弁
DESCRIPTION OF
101
Claims (10)
前記差圧(ΔP)の残部にPID(比例、積分、微分)制御を施すPID制御部、及び前記フィードフォワード量(δPi)を前記PID制御部からのフィードバック出力(ΔPp)に加、減算する第2の加、減算器を備えて、前記フィードフォワード量(δPi)と前記PID制御部からのフィードバック出力(ΔPp)との加、減算をエンジンのクランク角に対応して繰り返して前記コモンレール内の圧力の均等化制御を行うコモンレール圧制御装置とを有してなることを特徴とする蓄圧式燃料噴射内燃機関。 The fuel pressurized by the fuel pump is accumulated in the common rail, and the solenoid valve provided in the fuel injection pipe connecting the common rail and the fuel injection valve of the engine (internal combustion engine) is controlled to be opened and closed by the fuel injection control device. In the accumulator type fuel injection internal combustion engine configured to inject pressurized fuel in the common rail from the fuel injection valve into a combustion chamber of the engine, a rail pressure sensor for detecting fuel pressure in the common rail, and the rail An adder / subtractor for calculating a differential pressure (ΔP = P 1 −P 0 ) between a fuel pressure detection value (P 1 ) input from the pressure sensor and a preset target value (P 0 ) of the fuel pressure; Accumulated buffer accumulation for storing and accumulating a part of the differential pressure (ΔP) output from the adder / subtractor as a feed forward amount (δP i ) for each predetermined crank angle of the engine Part,
A PID control unit that performs PID (proportional, integral, differential) control on the remainder of the differential pressure (ΔP), and the feedforward amount (δP i ) is added to or subtracted from the feedback output (ΔP p ) from the PID control unit And adding and subtracting the feedforward amount (δP i ) and the feedback output (ΔP p ) from the PID controller in accordance with the crank angle of the engine. An accumulator fuel injection internal combustion engine comprising a common rail pressure control device that performs equalization control of pressure in the common rail.
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