JP4089456B2

JP4089456B2 - Engine control device

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Publication number: JP4089456B2
Application number: JP2003034232A
Authority: JP
Inventors: 智宏高橋; 康治石塚; 圭司大嶋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: EP1447546B1; EP1447546A2; CN1526932A; CN100398797C; JP2004245094A; EP1447546A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの目標トルクに応じてエンジントルクまたはエンジン回転速度を制御するエンジン制御装置に関するもので、特に目標トルク応答遅れを、位相進み補償で補償する位相進み補償器を備えたエンジン制御装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン回転数を安定させるためには、エンジン回転数の上昇に対して、エンジントルクが減少する特性が必要である。エンジンは、要求される負荷トルク特性と自身の発生するトルク特性とが交差するエンジン回転数で釣り合い、動いている。ここで、ディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）は、吸入空気量はエンジン回転数やエンジン負荷によらず、略同量であり、エンジンの各気筒内に噴射される燃料噴射量を変更することで、エンジントルクを制御している。
【０００３】
そこで、従来より、エンジン回転数とアクセル開度とに基づき、特性マップ（図６参照）または演算式を用いて基本噴射量（Ｑ）を算出し、その算出された基本噴射量（Ｑ）に、エンジン冷却水温、吸気温等を考慮した噴射量補正量を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出し、その指令噴射量（ＱＦＩＮ）に応じて燃料噴射量を変更することで、エンジントルクを制御するディーゼルエンジン制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。上記のエンジン制御装置においては、基本噴射量（Ｑ）が、アクセル開度毎にエンジン回転数に対して所定の噴射量パターン（ガバナパターン）となるように設定されている。すなわち、ガバナパターンは、エンジン回転数とアクセル開度に対する静的なトルク特性を表す手段として公知である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−１７０７４１号公報（第１−１１頁、第１図−第９図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のガバナパターンは、アクセル開度とエンジン回転数との静的なトルクの釣り合い特性を示すものであり、アクセル開度の変化に対して、目標となるエンジントルクまでの応答時間・加速性等が直線的にパラメータとして現れない。したがって、エンジントルクの推移を、定量的に時間経過で把握することは非常に困難である。このことから、従来の技術では、例えばアクセル開度の変化に対するドライバビリティ（加速感または減速感）を変更する際には、試行錯誤的に上記の釣り合い特性を変化させたり、もしくは適合者の熟練が必要であったりと、工数・人工が大きくなってしまい、コストアップとなるという問題が生じている。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、アクセル開度の変化に対する加減速感（加速感・減速感）を定量的に時間経過で表現することができることで、試行錯誤的手法・熟練者の経験によらず、工数・人工の低減を図ることのできるエンジン制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、アクセル開度が変化した過度時に、目標トルク設定手段の目標トルクの応答を設定する位相進み補償手段を設けたことにより、アクセル開度の変化に対する目標トルク応答を、物理的に意味を持った定数によって定量的に時間経過で定義することが可能となる。それによって、アクセル開度の変化に対する加減速感（加速感・減速感）を定量的に時間経過で表現することができるので、試行錯誤的手法・熟練者の経験によらず、ドライバビリティの適合を簡易化できる。これにより、工数・人工の低減を図ることができる。
【０００８】
さらに、請求項１に記載の発明によれば、位相進み補償手段による目標トルクの応答は、アクセル開度の変化に対応する目標トルクのピーク値と、このピーク値からアクセル開度変化後におけるエンジン回転速度にて静的に釣り合うトルク点までの収束時間との設定よりなることを特徴としている。
【０００９】
請求項２、３に記載の発明によれば、位相進み補償手段により伝達関数が算出され、この伝達関数は、アクセル開度をＡＣＣＰ、目標トルクをＴＥ、アクセル開度の変化に対する目標トルクのピークゲインをＫ、位相進み補償の時定数をω、ラプラス演算子をｓとしたとき、ＴＥ＝｛（Ｋｓ＋ω）／（ｓ＋ω）｝・ＡＣＣＰの関係を満足することを特徴としている。したがって、アクセル開度の変化に対する目標トルクのピークゲインをＫで、また、目標トルクのピークから目標値の６３．２％に到達するまでの位相進み補償の時定数をωで直接的に表すことができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明によれば、エンジン回転速度に応じて、ピークゲイン（Ｋ）を連続的または段階的に変化させることにより、アクセル開度の変化に対する目標トルク応答のピーク値を増減させることができるので、アクセル開度の変化に対する加速感または減速感を柔軟に変化させることができる。これは主に、アクセル開度の変化の瞬間の加速感または減速感に影響を与えることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明によれば、エンジン回転速度に応じて、位相進み補償の時定数（ω）を連続的または段階的に変化させることにより、加速後または減速後の目標トルクまでの収束時間を増減させることができ、アクセル開度の変化に対する加速感または減速感を柔軟に変化させることができる。これは主に、加速後または減速後のエンジントルクまたはエンジン回転速度の伸びに影響を与えることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明によれば、目標トルクに応じて燃料噴射量を算出する噴射量設定手段と、燃料噴射量とエンジン回転速度とに応じて燃料噴射圧力を算出する噴射圧力設定手段と、燃料噴射量とエンジン回転速度とに応じて噴射開始時期を算出する噴射時期設定手段を設けたことにより、目標トルクに応じて燃料噴射量、燃料噴射圧力、噴射開始時期を変更することで、エンジンを安定して動かすことができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明によれば、回転速度検出手段によって検出されたエンジン回転速度に応じて、多段噴射の噴射回数を設定することにより、メイン噴射の前に複数回のパイロット噴射やプレ噴射を行う多段噴射（マルチ噴射）を実施することが可能となり、また、メイン噴射の後に複数回のアフタ噴射やポスト噴射を行う多段噴射（マルチ噴射）を実施することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態の構成］
図１ないし図３は本発明の第１実施形態を示したもので、図１はコモンレール式燃料噴射システムの全体構造を示した図である。
【００１５】
本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、例えば自動車等の車両に搭載された多気筒（本例では４気筒）のディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）１の各気筒に噴射供給する燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール２と、吸入される燃料を加圧して高圧化する吸入調量型の燃料供給ポンプ（サプライポンプ）３と、エンジン１の運転状態に応じてサプライポンプ３より吐出される燃料吐出量を調節する吸入調量弁４と、エンジン１の各気筒内にコモンレール２内に蓄圧された高圧燃料を噴射する複数個（本例では４個）のインジェクタ５と、このインジェクタ５のノズルニードルを開弁方向に駆動するアクチュエータ（図示せず）と、サプライポンプ３の吸入調量弁４および複数個のインジェクタ５のアクチュエータを電子制御するエンジン制御装置（以下ＥＣＵと呼ぶ）１０とを備えている。
【００１６】
コモンレール２には、連続的に燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料が蓄圧される必要があり、そのためにコモンレール２内に蓄圧される高圧燃料は、燃料配管（高圧通路）１１を介してサプライポンプ３から供給されている。また、コモンレール２から燃料タンク６へのリターン配管（燃料還流路）１２には、プレッシャリミッタ７が取り付けられている。そのプレッシャリミッタ７は、コモンレール２内の燃料圧力が限界設定圧を超えた際に開弁して燃料圧力を限界設定圧以下に抑えるための圧力安全弁である。
【００１７】
サプライポンプ３は、エンジン１のクランクシャフト８の回転に伴ってポンプ駆動軸９が回転することで燃料タンク６内の燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ（低圧供給ポンプ：図示せず）と、ポンプ駆動軸９により回転駆動されるカム（図示せず）と、このカムに駆動されて上死点と下死点との間を往復運動するプランジャ（図示せず）と、このプランジャがシリンダ内を往復摺動することにより吸入調量弁４を介して吸入された燃料を加圧して高圧化する加圧室（プランジャ室：図示せず）と、この加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する吐出弁（図示せず）とを有している。なお、サプライポンプ３には、内部の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設けられており、サプライポンプ３からのリーク燃料は、リーク配管（燃料還流路）１４、１６を経て燃料タンク６にリターンされる。
【００１８】
このサプライポンプ３内に形成される燃料流路、つまりフィードポンプから加圧室に至る燃料供給路には、その燃料供給路の開口度合（開度：弁体のリフト量または弁孔の開口面積）を調整することで、サプライポンプ３より吐出される燃料吐出量（ポンプ吐出量、ポンプ圧送量）を変更して、コモンレール２内の燃料圧力（コモンレール圧力）、つまり各気筒のインジェクタ５からエンジン１の各気筒内へ噴射供給する燃料の噴射圧力を制御するための吸入調量弁（以下ＳＣＶと言う）４が取り付けられている。
【００１９】
ＳＣＶ４は、フィードポンプから加圧室内へ燃料を送るための燃料供給路の開度を調整するバルブ（弁体：図示せず）、バルブを閉弁方向に駆動するソレノイドコイル（電磁コイル：図示せず）、およびバルブを開弁方向に付勢するバルブ付勢手段（スプリング：図示せず）を有している。このＳＣＶ４は、ポンプ駆動回路を介してソレノイドコイルに印加されるＳＣＶ駆動電流の大きさに比例して、サプライポンプ３の加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整するポンプ流量制御弁である。なお、本実施形態のＳＣＶ４は、ソレノイドコイルへの通電が停止されると弁開度が全開状態となるノーマリオープンタイプの電磁弁である。
【００２０】
複数個のインジェクタ５は、エンジン１の各気筒毎に対応して搭載されており、コモンレール２より分岐する複数の分岐管の下流端に接続されている。インジェクタ５は、エンジン１の各気筒内への燃料噴射を行う複数の噴射孔、これらの噴射孔よりも上流側に燃料溜まりを有するノズル（図示せず）、このノズル内に収容されたノズルニードルを開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータ、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するニードル付勢手段（スプリング：図示せず）等から構成された電磁式燃料噴射弁である。
【００２１】
これらのインジェクタ５からエンジン１の各気筒への燃料噴射は、ノズルニードルに連結したコマンドピストンの背圧制御室内の燃料圧力を増減制御する電磁式アクチュエータとしての電磁弁（図示せず）への通電および通電停止により制御される。つまり、各気筒のインジェクタ５に対応して搭載された電磁弁が開弁している間、コモンレール２から背圧制御室内に供給される高圧燃料を燃料系の低圧側（燃料タンク６）へ溢流させてノズルニードルおよびコマンドピストンをニードル付勢手段の付勢力に抗してリフトさせてノズルの先端部に形成された複数の噴射孔を開弁させることで、コモンレール２内に蓄圧された高圧燃料がエンジン１の各気筒の燃焼室内に噴射供給される。これにより、エンジン１が運転される。なお、インジェクタ５からのリーク燃料は、リーク配管（燃料還流路）１５、１６を経て燃料タンク６にリターンされる。
【００２２】
ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）およびポンプ駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。また、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、ＥＣＵ電源の供給が成され、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、例えばサプライポンプ３のＳＣＶ４およびインジェクタ５の電磁弁を電子制御するように構成されている。また、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されてＥＣＵ電源の供給が断たれると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づく上記の制御が強制的に終了されるように構成されている。
【００２３】
ここで、燃料圧力センサ２５からの電圧信号や、その他の各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ１０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、マイクロコンピュータには、エンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段としての、エンジン１のクランクシャフト８の回転角度を検出するためのクランク角度センサ２１、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を検出するためのアクセル開度センサ２２、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）を検出するための冷却水温センサ２３、サプライポンプ３内に吸入されるポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）を検出するための燃料温度センサ２４等が接続されている。
【００２４】
上記の各種センサのうちクランク角度センサ２１は、エンジン１のクランクシャフト８、あるいはサプライポンプ３のポンプ駆動軸９に取り付けられたＮＥタイミングロータ（図示せず）の外周に対向するように設置されている。そのＮＥタイミングロータの外周面には、所定角度毎に凸状歯が複数個配置されている。そして、クランク角度センサ２１は、電磁ピックアップよりなり、ＮＥタイミングロータの各凸状歯がクランク角度センサ２１に対して接近離反することにより、電磁誘導によってパルス状の回転位置信号（ＮＥパルス）、特にエンジン１の回転速度、あるいはサプライポンプ３の回転速度と同期したＮＥ信号パルスが出力される。なお、ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ２１より出力されたＮＥ信号パルスの間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（以下エンジン回転数と言う：ＮＥ）を検出する回転速度検出手段として機能する。
【００２５】
また、アクセル開度センサ２２は、アクセルペダルに取り付けられて、エンジン負荷、例えば運転者（ドライバー）のアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量）に対応した電気信号を出力する。そして、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ２２より入力した電気信号に基づいてアクセル開度（ＡＣＣＰ）を算出するアクセル開度検出手段として機能する。また、燃料圧力センサ２５は、コモンレール２の図示右端部に設置されて、コモンレール２内の燃料圧力に対応した電圧信号を出力する。そして、ＥＣＵ１０は、燃料圧力センサ２５より入力した電圧信号に基づいて、各気筒のインジェクタ５からエンジン１の各気筒内へ噴射供給する燃料の噴射圧力、つまりコモンレール２内の燃料圧力（所謂実コモンレール圧力：ＮＰＣ）を検出する噴射圧力検出手段または燃料圧力検出手段として機能する。
【００２６】
ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態に応じた最適な燃料の噴射圧力を演算し、ポンプ駆動回路を介してＳＣＶ４のソレノイドコイルを駆動することで、サプライポンプ３より吐出される燃料の吐出量を変更して、コモンレール２内の燃料圧力（コモンレール圧力）を制御する燃料圧力制御手段を有している。ここで、サプライポンプ３のＳＣＶ４のソレノイドコイルへのＳＣＶ駆動電流は、燃料圧力センサ２５によって検出される実コモンレール圧力（ＮＰＣ）がエンジン回転数（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とによって決定される目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）と略一致するようにフィードバック制御される。
【００２７】
なお、ＳＣＶ４への駆動電流値の制御は、デューティ（ＤＵＴＹ）制御により行うことが望ましい。例えば実コモンレール圧力（ＮＰＣ）と目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）との圧力偏差（ΔＰ）に応じて単位時間当たりのポンプ駆動信号のオン／オフの割合（通電時間割合・デューティ比）を調整して、ＳＣＶ４のバルブの弁開度を変化させるデューティ制御を用いることで、高精度なデジタル制御が可能となる。
【００２８】
また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度（ＡＣＣＰ）に基づいてエンジン１の目標トルクを算出する目標トルク設定手段と、エンジン１の目標トルクに応じて基本噴射量（Ｑ）を算出する基本噴射量設定手段と、基本噴射量（Ｑ）に、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）、ポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）等を考慮した噴射量補正量を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する指令噴射量設定手段と、エンジン回転数（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とに応じて指令噴射時期（ＴＦＩＮ）を算出する噴射時期設定手段と、実コモンレール圧力（ＮＰＣ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とに応じてインジェクタ５の電磁弁の通電時間（噴射パルス長さ、噴射パルス幅、噴射パルス時間、指令噴射期間：ＴＱ）を算出する噴射期間設定手段とを有している。
【００２９】
ここで、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、エンジン１の特定気筒のインジェクタ５においてエンジン１の１周期（１行程：吸気行程−圧縮行程−膨張行程（爆発行程）−排気行程）中、つまりエンジン１のクランクシャフトが２回転（７２０°ＣＡ）する間、特にエンジン１の各気筒の１燃焼行程中に燃料を複数回に分けて噴射する多段噴射を実施する（噴射率制御手段）ことが可能である。例えばエンジン１の圧縮行程中、膨張行程中にインジェクタ５の電磁弁の駆動を複数回実施することで、メイン噴射の前に複数回のパイロット噴射やプレ噴射を行うマルチ噴射、あるいはメイン噴射の後に複数回のアフタ噴射を行うマルチ噴射、あるいはメイン噴射の前に１回以上のパイロット噴射を行うと共に、メイン噴射の後に１回以上のアフタ噴射やポスト噴射を行うマルチ噴射を実施することが可能である。
【００３０】
［第１実施形態の制御方法］
次に、本実施形態の燃料噴射量制御方法、燃料吐出量制御方法を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。ここで、図２は燃料噴射量制御方法、燃料吐出量制御方法を示したフローチャートである。この図２のフローチャートは、図示しないイグニッションスイッチがＯＮとなった後に、所定のタイミング毎に繰り返される。
【００３１】
先ず、図２のフローチャートが起動すると、エンジン回転数（ＮＥ）、アクセル開度（ＡＣＣＰ）、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）、ポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）等のエンジンパラメータ（エンジン運転情報）を取り込む（アクセル開度検出手段：ステップＳ１）。次に、図３（ａ）のＥＣＵ１０の制御ロジックに示したように、位相進み補償器２６を介してアクセル開度（ＡＣＣＰ）によってエンジン１の目標トルク（ＴＥ）を算出する（目標トルク設定手段：ステップＳ２）。
【００３２】
次に、目標トルク（ＴＥ）と予め実験等により測定して作成した特性マップまたは演算式とによって基本噴射量（Ｑ）を算出する（基本噴射量設定手段：ステップＳ３）。次に、上記の基本噴射量（Ｑ）に、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）またはポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）等を考慮した噴射量補正量（ΔＱ）を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する（指令噴射量設定手段：ステップＳ４）。
【００３３】
次に、エンジン回転数（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップまたは演算式とによって目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）を算出する（ステップＳ５）。次に、エンジン回転数（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップまたは演算式とによって指令噴射時期（噴射開始時期：ＴＦＩＮ）を算出する（噴射時期設定手段：ステップＳ６）。
【００３４】
次に、実コモンレール圧力（ＮＰＣ）を取り込む（ステップＳ７）。次に、インジェクタ制御量（ＩＮＪ制御量）を噴射パルス幅に変換する。具体的には、実コモンレール圧力（ＮＰＣ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップまたは演算式とによってインジェクタ５の電磁弁の通電時間である指令噴射期間（噴射パルス幅：ＴＱ）を算出する（噴射期間設定手段：ステップＳ８）。
【００３５】
次に、ポンプ制御量（ＳＣＶ制御量）を演算する。具体的には、実コモンレール圧力（ＮＰＣ）と目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）との圧力偏差に応じてＳＣＶ補正量｛Ｄｉ＝ｆ（ＮＰＣ−ＰＦＩＮ）｝を演算する。続いて、前回のＳＣＶ制御量（Ｄｓｃｖｉ）にＳＣＶ補正量（Ｄｉ）を加算して今回のポンプ制御量（ＳＣＶ制御量：Ｄｓｃｖ）を演算する（ステップＳ９）。次に、ＩＮＪ制御量である指令噴射時期（ＴＦＩＮ）および指令噴射期間（ＴＱ）をＥＣＵ１０の出力段にセットする。また、ポンプ制御量（Ｄｓｃｖ）をＥＣＵ１０の出力段にセットする（ステップＳ１０）。以降、ステップＳ１の処理に戻り、前述の制御を繰り返す。
【００３６】
そして、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）を介して各気筒のインジェクタ５の電磁弁にパルス状のインジェクタ駆動電流（ＩＮＪ駆動電流値、インジェクタ噴射パルス）が印加されると、コマンドピストンの背圧制御室内に供給されている燃料が燃料系の低圧側に溢流し、背圧制御室内の燃料圧力が下がる。これにより、ノズルニードルをリフトさせる方向に作用する燃料溜まり内の燃料圧力がニードル付勢手段の付勢力に打ち勝ち、ノズルニードルがリフトし、複数の噴射孔と燃料溜まりとが連通する。すなわち、指令噴射時期（ＴＦＩＮ）から指令噴射期間（ＴＱ）が終了するまでの間、コモンレール２内に蓄圧された高圧燃料がエンジン１の各気筒の燃焼室内に噴射供給されることで、エンジン１の各気筒の燃焼室内に指令噴射量（ＱＦＩＮ）に対応した所定の燃料噴射量の燃料が噴射されるので、エンジントルクが目標トルクと略一致するようにエンジン１の回転速度が制御される。
【００３７】
［第１実施形態の特徴］
ここで、図５は、エンジン回転数（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とによって基本噴射量（Ｑ）を算出するための噴射量パターンを示した図で、図６は、従来のガバナパターンで、アクセル開度（ＡＣＣＰ）をステップ的に４０％→７０％に変化させた場合（加速時）の目標トルク応答を示した図である。このガバナパターンは、アクセル開度（ＡＣＣＰ）とエンジン回転数（ＮＥ）との静的な釣り合い特性を示したものである。
【００３８】
例えばセレクトレバーをＮ（ニュートラル）レンジにセットした状態で、アクセルペダルを踏み込んでアクセル開度（ＡＣＣＰ）を４０％に保持した状態から、アクセルペダルを更に踏み込んでアクセル開度（ＡＣＣＰ）を過度的に４０％→７０％に変化させた場合には、従来公知のインジェクタ噴射量制御（燃料噴射量制御）では、先ずアクセル開度（ＡＣＣＰ）の増加に伴って目標トルクが約５０（Ｎｍ）から約１５０（Ｎｍ）増加する。
【００３９】
このとき、変更後のアクセル開度（ＡＣＣＰ）と変更前のエンジン回転数（ＮＥ）とによって決定される基本噴射量（Ｑ）に対応した燃料噴射量が、インジェクタ５の噴射孔からエンジン１の各気筒の燃焼室内に噴射供給される。その後に、エンジン１の実トルク（エンジントルク）の増加に伴ってエンジン回転数（ＮＥ）が増加していく。
【００４０】
なお、目標トルクは、エンジン回転数（ＮＥ）の増加に伴って右下がりの傾向にあるため、エンジン回転数（ＮＥ）の増加に伴い目標トルクおよび燃料噴射量が徐々に減少し、最終的には要求される目標トルク特性と自身の発生する実トルク特性とが交差するエンジン回転数（例えば３６００ｒｐｍ）で釣り合う。このような従来の噴射量制御によっては、アクセル開度（ＡＣＣＰ）をステップ的に４０％→７０％に変化させた場合（加速時）の目標トルク応答は、図６に示したようなガバナパターンの傾き（右下がりの傾き）によって決定され、定量的に時間経過で目標トルク応答を定義することは困難であった。
【００４１】
次に、図３（ｂ）は、アクセル開度（ＡＣＣＰ）がステップ的に変化した際の目標トルク応答の図を示す。本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムでは、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する目標トルク応答を、物理的に意味を持った制御ゲインや時定数等の定数によって定量的に時間経過で定義するようにしている。本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムでは、図６のガバナパターンの代わりに、図３に示したように、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の入力に対して、位相進み補償器２６を介して目標トルク応答を演算することで、定量的に時間経過で定義するようにしている。すなわち、４０％→７０％に変更したアクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する目標トルクのピークゲインをＫで、目標トルクのピーク値から目標値の６３．２％に到達するまでの位相進み補償の時定数をωで直接的に時間経過で表現している。
【００４２】
ここで、位相進み補償の伝達関数は、下記の数１の演算式で表される。
【数１】

なお、ＡＣＣＰはアクセル開度であり、ＴＥは目標トルク応答であり、Ｋはアクセル開度の変化に対する目標トルクのピークゲインであり、ωは位相進み補償の時定数であり、ｓはラプラス演算子である。
【００４３】
なお、目標トルクのピークゲイン（Ｋ）および位相進み補償の時定数（ω）は、それぞれ定数で定義し、Ｋを増減させることで、アクセル開度（ＡＣＣＰ）に対する目標トルクを増減させることになり、これにより加速感を変化させることができる。これは主に、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化の瞬間の加減速感に影響を与える要素となる。また、ωを増減させることにより、加速後の目標トルクまでの収束時間を増減させることができ、Ｋと同様に加速感を変化させることができる。これは主に、加減速後のトルクの伸びに影響を与える要素となる。
【００４４】
したがって、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を過度的に増加させた場合（加速時）の燃料噴射量（基本噴射量：Ｑ）は、上記の目標トルク応答に対応して変更されることになるので、運転者のアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量）の変化に対する所望の加速感が得られる。また、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を過度的に減少させた場合（減速時）も、加速時と同様に、物理的に意味を持った制御ゲインや時定数等の定数によって定量的に時間経過で定義することで、運転者のアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量）の変化に対する所望の減速感が得られる。
【００４５】
以上のように、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する目標トルク応答を、物理的に意味を持った制御ゲインや時定数等の定数によって定量的に時間経過で定義することで、アクセル開度の変化に対する加減速感（加速感・減速感）を定量的に時間経過で表現することができる。これにより、ドライバビリティ（運転者がアクセルペダルの踏み込み量を過度的に変化させた動作に伴うアクセル開度の変化に対する加減速感（加速感・減速感））の適合が非常に容易となり、試行錯誤的手法および熟練者の経験によらず、適合化を図るための工数および人工の低減を図ることができ、コストダウンとなる。
【００４６】
［第２実施形態］
図４は本発明の第２実施形態を示したもので、図４（ａ）はエンジン回転数（ＮＥ）に対する目標トルクのピークゲイン（Ｋ）の変化を示した図で、図４（ｂ）はエンジン回転数（ＮＥ）に対する位相進み補償の時定数（ω）の変化を示した図で、図４（ｃ）はアクセル開度の変化に対する目標トルク応答を示した図である。
【００４７】
本実施形態では、高回転域になる程、同一のアクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する加速感を小さくする目的で、図４（ａ）に示したように、エンジン回転数（ＮＥ）が上昇する程、ピークゲイン（Ｋ）を連続的または段階的に小さくするようにしている。すなわち、エンジン回転数（ＮＥ）に応じて、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する目標トルク（ＴＥ）のピークゲイン（Ｋ）を連続的または段階的に変化させることにより、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する目標トルク応答のピーク値を増減させることができるので、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する加速感または減速感を柔軟に変化させることができる。これは主に、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化の瞬間の加速感または減速感に影響を与えることができる。
【００４８】
また、高回転域になる程、加速後のエンジントルクまたはエンジン回転数（ＮＥ）の伸びを大きくする目的で、図４（ｂ）に示したように、エンジン回転数（ＮＥ）が上昇する程、位相進み補償の時定数（ω）を連続的または段階的に大きくするようにしている。すなわち、エンジン回転数（ＮＥ）に応じて、位相進み補償の時定数（ω）を連続的または段階的に変化させることにより、加速後または減速後の目標トルクまでの収束時間を増減させることができ、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する加速感または減速感を柔軟に変化させることができる。これは主に、加速後または減速後のエンジントルクまたはエンジン回転数（ＮＥ）の伸びに影響を与えることができる。
【００４９】
［他の実施形態］
本実施形態では、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関用燃料噴射装置の一例として、コモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）に適用した例を説明したが、コモンレール等の蓄圧容器または蓄圧配管を持たず、燃料供給ポンプから高圧配管を経て直接燃料噴射弁または燃料噴射ノズルに高圧燃料を供給するタイプの内燃機関用燃料噴射装置に適用しても良い。
【００５０】
ここで、本実施形態では、エンジン１の運転条件を検出する運転条件検出手段としてクランク角度センサ２１、アクセル開度センサ２２を用いて指令噴射量（ＱＦＩＮ）、指令噴射時期（ＴＦＩＮ）、目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）を演算するようにしているが、運転条件検出手段としての冷却水温センサ２３および燃料温度センサ２４、その他のセンサ類（例えば吸気温センサ、吸気圧センサ、気筒判別センサ、噴射時期センサ等）からの検出信号（エンジン運転情報）を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）、指令噴射時期（ＴＦＩＮ）、目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）を補正するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】コモンレール式燃料噴射システムの全体構造を示した概略図である（第１実施形態）。
【図２】燃料噴射量制御方法、燃料吐出量制御方法を示したフローチャートである（第１実施形態）。
【図３】（ａ）はＥＣＵの制御ロジックを示した図で、（ｂ）はアクセル開度４０％←７０％での目標トルク応答を示した特性図である（第１実施形態）。
【図４】（ａ）はエンジン回転数（ＮＥ）に対する目標トルクのピークゲイン（Ｋ）の変化を示した特性図で、（ｂ）はエンジン回転数（ＮＥ）に対する位相進み補償の時定数（ω）の変化を示した特性図で、（ｃ）はアクセル開度の変化に対する目標トルク応答を示した特性図である（第２実施形態）。
【図５】アクセル開度４０％←７０％での目標トルク応答を示した特性図である（従来の技術）。
【図６】アクセル開度とエンジン回転数に対する噴射量パターンを示した特性図である（従来の技術）。
【符号の説明】
１エンジン
２コモンレール
３サプライポンプ（燃料噴射装置、燃料供給ポンプ）
４ＳＣＶ（吸入調量弁）
５インジェクタ（燃料噴射装置）
１０ＥＣＵ（エンジン制御装置）
２１クランク角度センサ（回転速度検出手段）
２２アクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）
２６位相進み補償器（位相進み補償手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine control device that controls an engine torque or an engine rotation speed in accordance with a target torque of an engine, and in particular, an engine control device including a phase advance compensator that compensates for a target torque response delay by phase advance compensation Related to.
[0002]
[Prior art]
In order to stabilize the engine speed, it is necessary to have a characteristic that the engine torque decreases as the engine speed increases. The engine is moving in balance at the engine speed at which the required load torque characteristic and the torque characteristic generated by itself intersect. Here, in an internal combustion engine (engine) such as a diesel engine, the intake air amount is substantially the same regardless of the engine speed and the engine load, and the fuel injection amount injected into each cylinder of the engine is changed. And the engine torque is controlled.
[0003]
Therefore, conventionally, based on the engine speed and the accelerator opening, a basic injection amount (Q) is calculated using a characteristic map (see FIG. 6) or an arithmetic expression, and the calculated basic injection amount (Q) is calculated. The engine torque is calculated by calculating the command injection amount (QFIN) in consideration of the injection amount correction amount considering the engine coolant temperature, the intake air temperature, etc., and changing the fuel injection amount according to the command injection amount (QFIN). A diesel engine control device that controls the engine has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the engine control apparatus, the basic injection amount (Q) is set to be a predetermined injection amount pattern (governor pattern) with respect to the engine speed for each accelerator opening. That is, the governor pattern is well known as a means for expressing a static torque characteristic with respect to the engine speed and the accelerator opening.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 1-170741 (page 1-11, FIGS. 1 to 9)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional governor pattern shows the static torque balance characteristics between the accelerator opening and the engine speed, and the response time and acceleration to the target engine torque against changes in the accelerator opening. The characteristics do not appear linearly as parameters. Therefore, it is very difficult to quantitatively grasp the engine torque transition over time. For this reason, in the conventional technology, for example, when changing the drivability (acceleration feeling or deceleration feeling) with respect to changes in the accelerator opening, the above-mentioned balance characteristics are changed by trial and error, or the skill of the fitter However, there is a problem that man-hours and man-hours increase and costs increase.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
The object of the present invention is to express a feeling of acceleration / deceleration (acceleration feeling / deceleration feeling) with respect to a change in the accelerator opening in time, so that the man-hours are not dependent on trial-and-error techniques / expert experience. An object of the present invention is to provide an engine control device that can reduce artificiality.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, by providing the phase advance compensation means for setting the response of the target torque of the target torque setting means when the accelerator opening changes excessively, the target torque against the change in the accelerator opening is provided. The response can be defined quantitatively over time by means of physically meaningful constants. As a result, the acceleration / deceleration feeling (acceleration / deceleration) with respect to changes in the accelerator opening can be expressed quantitatively over time, so that the adaptability of drivability can be met regardless of trial-and-error methods / expert experience. Can be simplified. As a result, man-hours and man-hours can be reduced.
[0008]
further,

Claim

1 According to the invention described in (1), the response of the target torque by the phase advance compensation means is static at the peak value of the target torque corresponding to the change in the accelerator opening and the engine speed after the change in the accelerator opening from this peak value. It is characterized in that it consists of a setting with a convergence time to a torque point that balances with each other.
[0009]

Claim

2, According to the third aspect of the present invention, a transfer function is calculated by the phase advance compensation means, and the transfer function includes the accelerator opening ACCP, the target torque TE, the peak gain of the target torque with respect to changes in the accelerator opening K, When the time constant of phase advance compensation is ω and the Laplace operator is s, the relationship of TE = {(Ks + ω) / (s + ω)} · ACCP is satisfied. Therefore, the peak gain of the target torque with respect to the change in the accelerator opening is represented by K, and the time constant of the phase advance compensation from the peak of the target torque until it reaches 63.2% of the target value is represented directly by ω. Can do.
[0010]
According to the fourth aspect of the invention, the peak value of the target torque response to the change in the accelerator opening is increased or decreased by changing the peak gain (K) continuously or stepwise according to the engine speed. Therefore, it is possible to flexibly change the feeling of acceleration or deceleration with respect to the change in the accelerator opening. This can mainly affect the feeling of acceleration or deceleration at the moment of change in the accelerator opening.
[0011]
According to the fifth aspect of the present invention, the convergence to the target torque after acceleration or deceleration is achieved by changing the time constant (ω) of phase advance compensation continuously or stepwise according to the engine speed. The time can be increased or decreased, and the feeling of acceleration or deceleration with respect to changes in the accelerator opening can be flexibly changed. This can primarily affect the increase in engine torque or engine speed after acceleration or deceleration.
[0012]
According to the sixth aspect of the present invention, the injection amount setting means for calculating the fuel injection amount according to the target torque, and the injection pressure setting means for calculating the fuel injection pressure according to the fuel injection amount and the engine speed. By providing the injection timing setting means for calculating the injection start timing according to the fuel injection amount and the engine rotation speed, by changing the fuel injection amount, the fuel injection pressure, and the injection start timing according to the target torque, The engine can be operated stably.
[0013]
According to the seventh aspect of the present invention, a plurality of pilot injections and pre-injections are performed before the main injection by setting the number of times of multi-stage injection according to the engine rotational speed detected by the rotational speed detecting means. It is possible to perform multi-stage injection (multi-injection) for performing the multi-stage injection (multi-injection) in which multiple after-injections and post-injections are performed after the main injection.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Configuration of First Embodiment]
1 to 3 show a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a diagram showing an overall structure of a common rail fuel injection system.
[0015]
The common rail fuel injection system of this embodiment injects and supplies fuel to each cylinder of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) 1 such as a multi-cylinder (four cylinders in this example) diesel engine mounted on a vehicle such as an automobile. A common rail 2 for accumulating high-pressure fuel corresponding to the fuel injection pressure, an intake metering type fuel supply pump (supply pump) 3 for pressurizing and increasing the pressure of the sucked fuel, and an operating state of the engine 1 A suction metering valve 4 for adjusting the amount of fuel discharged from the supply pump 3 and a plurality of (four in this example) injectors for injecting high-pressure fuel accumulated in the common rail 2 into each cylinder of the engine 1 5, an actuator (not shown) that drives the nozzle needle of the injector 5 in the valve opening direction, a suction metering valve 4 of the supply pump 3, and a plurality of injectors 5 of the actuator and an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 10 for electronically controlling.
[0016]
The common rail 2 needs to continuously accumulate high-pressure fuel corresponding to the fuel injection pressure, and the high-pressure fuel accumulated in the common rail 2 is supplied to the common rail 2 via a fuel pipe (high-pressure passage) 11. 3 is supplied. A pressure limiter 7 is attached to a return pipe (fuel return path) 12 from the common rail 2 to the fuel tank 6. The pressure limiter 7 is a pressure safety valve that opens when the fuel pressure in the common rail 2 exceeds the limit set pressure to keep the fuel pressure below the limit set pressure.
[0017]
The supply pump 3 includes a known feed pump (low-pressure supply pump: not shown) that pumps up fuel in the fuel tank 6 by the pump drive shaft 9 rotating as the crankshaft 8 of the engine 1 rotates, and a pump drive. A cam (not shown) that is rotationally driven by the shaft 9, a plunger (not shown) that is driven by this cam and reciprocates between the top dead center and the bottom dead center, and this plunger reciprocates in the cylinder. A pressurizing chamber (plunger chamber: not shown) that pressurizes the fuel sucked through the suction metering valve 4 to increase pressure by sliding, and the fuel pressure in the pressurizing chamber rises to a predetermined value or more. Then, it has a discharge valve (not shown) that opens. The supply pump 3 is provided with a leak port so that the internal fuel temperature does not become high, and the leaked fuel from the supply pump 3 passes through the leak pipes (fuel recirculation passages) 14 and 16 and the fuel tank. 6 is returned.
[0018]
In the fuel flow path formed in the supply pump 3, that is, the fuel supply path from the feed pump to the pressurizing chamber, the degree of opening of the fuel supply path (opening: lift amount of valve body or opening area of valve hole) ) Is changed to change the fuel discharge amount (pump discharge amount, pump pumping amount) discharged from the supply pump 3, so that the fuel pressure in the common rail 2 (common rail pressure), that is, the engine from the injector 5 of each cylinder An intake metering valve (hereinafter referred to as SCV) 4 for controlling the injection pressure of the fuel to be injected and supplied into each cylinder of 1 is attached.
[0019]
The SCV 4 is a valve (valve element: not shown) that adjusts the opening of a fuel supply path for sending fuel from the feed pump to the pressurized chamber, and a solenoid coil (electromagnetic coil: not shown) that drives the valve in the valve closing direction. And valve urging means (spring: not shown) for urging the valve in the valve opening direction. The SCV 4 is a pump flow rate control valve that adjusts the amount of fuel sucked into the pressurized chamber of the supply pump 3 in proportion to the magnitude of the SCV drive current applied to the solenoid coil via the pump drive circuit. is there. In addition, SCV4 of this embodiment is a normally open type solenoid valve in which the valve opening is fully opened when energization to the solenoid coil is stopped.
[0020]
The plurality of injectors 5 are mounted corresponding to each cylinder of the engine 1 and are connected to downstream ends of a plurality of branch pipes branched from the common rail 2. The injector 5 includes a plurality of injection holes for injecting fuel into each cylinder of the engine 1, a nozzle (not shown) having a fuel reservoir upstream of these injection holes, and a nozzle needle accommodated in the nozzle. The electromagnetic fuel injection valve is composed of an electromagnetic actuator that drives the nozzle needle in the valve opening direction, needle urging means (spring: not shown) that urges the nozzle needle in the valve closing direction, and the like.
[0021]
Fuel injection from these injectors 5 to each cylinder of the engine 1 energizes a solenoid valve (not shown) as an electromagnetic actuator that controls increase / decrease of fuel pressure in the back pressure control chamber of the command piston connected to the nozzle needle. And controlled by stopping energization. That is, the high pressure fuel supplied from the common rail 2 to the back pressure control chamber overflows to the low pressure side (fuel tank 6) of the fuel system while the solenoid valve mounted corresponding to the injector 5 of each cylinder is opened. The nozzle needle and the command piston are lifted against the urging force of the needle urging means to flow, and a plurality of injection holes formed at the tip of the nozzle are opened, thereby the high pressure accumulated in the common rail 2 Fuel is injected and supplied into the combustion chamber of each cylinder of the engine 1. As a result, the engine 1 is operated. The leaked fuel from the injector 5 is returned to the fuel tank 6 through leak pipes (fuel return paths) 15 and 16.
[0022]
The ECU 10 includes a CPU that performs control processing and arithmetic processing, a storage device (memory such as ROM and RAM) that stores various programs and data, an input circuit, an output circuit, a power supply circuit, an injector drive circuit (EDU), and a pump drive circuit. A microcomputer having a well-known structure configured to include the above functions is provided. In addition, when the ignition switch is turned on (IG / ON), the ECU 10 supplies the ECU power, and, for example, switches the SCV 4 of the supply pump 3 and the electromagnetic valve of the injector 5 to the electronic valve based on the control program stored in the memory. Configured to control. Further, the ECU 10 is configured to forcibly terminate the above-described control based on the control program stored in the memory when the ignition switch is turned off (IG / OFF) and the supply of ECU power is cut off. ing.
[0023]
Here, the voltage signal from the fuel pressure sensor 25 and sensor signals from other various sensors are A / D converted by the A / D converter and then input to the microcomputer built in the ECU 10. It is configured. The microcomputer detects a crank angle sensor 21 for detecting the rotation angle of the crankshaft 8 of the engine 1 as an operation state detection means for detecting the operation state of the engine 1 and an accelerator opening (ACCP). An accelerator opening sensor 22 for detecting the engine coolant temperature (THW), a coolant temperature sensor 23 for detecting the engine coolant temperature (THW), and a fuel temperature sensor 24 for detecting the fuel temperature (THF) on the suction side of the pump sucked into the supply pump 3. Etc. are connected.
[0024]
Among the various sensors described above, the crank angle sensor 21 is installed so as to face the outer periphery of a NE timing rotor (not shown) attached to the crankshaft 8 of the engine 1 or the pump drive shaft 9 of the supply pump 3. Yes. A plurality of convex teeth are arranged at predetermined angles on the outer peripheral surface of the NE timing rotor. The crank angle sensor 21 is composed of an electromagnetic pickup, and when each convex tooth of the NE timing rotor approaches and separates from the crank angle sensor 21, a pulsed rotational position signal (NE pulse), particularly, by electromagnetic induction. An NE signal pulse synchronized with the rotational speed of the engine 1 or the rotational speed of the supply pump 3 is output. The ECU 10 functions as a rotational speed detection unit that detects an engine rotational speed (hereinafter referred to as engine rotational speed: NE) by measuring the interval time of NE signal pulses output from the crank angle sensor 21.
[0025]
The accelerator opening sensor 22 is attached to an accelerator pedal and outputs an electric signal corresponding to an engine load, for example, an accelerator operation amount (depressing amount of the accelerator pedal) of a driver (driver). The ECU 10 functions as an accelerator position detector that calculates the accelerator position (ACCP) based on the electrical signal input from the accelerator position sensor 22. The fuel pressure sensor 25 is installed at the right end of the common rail 2 in the figure and outputs a voltage signal corresponding to the fuel pressure in the common rail 2. Based on the voltage signal input from the fuel pressure sensor 25, the ECU 10 injects fuel to be injected into each cylinder of the engine 1 from the injector 5 of each cylinder, that is, the fuel pressure in the common rail 2 (so-called actual common rail). It functions as an injection pressure detecting means or a fuel pressure detecting means for detecting pressure (NPC).
[0026]
The ECU 10 calculates the optimum fuel injection pressure in accordance with the operating state of the engine 1 and drives the solenoid coil of the SCV 4 via the pump drive circuit, thereby changing the amount of fuel discharged from the supply pump 3. The fuel pressure control means for controlling the fuel pressure in the common rail 2 (common rail pressure) is provided. Here, the SCV drive current to the solenoid coil of the SCV 4 of the supply pump 3 is determined by the actual common rail pressure (NPC) detected by the fuel pressure sensor 25 based on the engine speed (NE) and the command injection amount (QFIN). Feedback control is performed so as to substantially match the target common rail pressure (PFIN).
[0027]
It is desirable to control the drive current value to SCV4 by duty (DUTY) control. For example, the pump drive signal ON / OFF ratio (energization time ratio / duty ratio) per unit time is adjusted according to the pressure deviation (ΔP) between the actual common rail pressure (NPC) and the target common rail pressure (PFIN). By using duty control that changes the valve opening degree of the SCV4 valve, high-precision digital control is possible.
[0028]
The ECU 10 also has target torque setting means for calculating the target torque of the engine 1 based on the accelerator opening (ACCP), and basic injection amount setting means for calculating the basic injection amount (Q) according to the target torque of the engine 1. And a command injection amount that calculates a command injection amount (QFIN) by adding an injection amount correction amount that takes into account the engine coolant temperature (THW), the pump intake side fuel temperature (THF), and the like to the basic injection amount (Q) A setting means; an injection timing setting means for calculating a command injection timing (TFIN) according to the engine speed (NE) and a command injection amount (QFIN); an actual common rail pressure (NPC) and a command injection amount (QFIN); Injection period setting means for calculating the energization time (injection pulse length, injection pulse width, injection pulse time, command injection period: TQ) of the solenoid valve of the injector 5 according to
[0029]
Here, in the common rail fuel injection system of the present embodiment, in the injector 5 of the specific cylinder of the engine 1, during one cycle of the engine 1 (1 stroke: intake stroke-compression stroke-expansion stroke (explosion stroke) -exhaust stroke). That is, while the crankshaft of the engine 1 makes two revolutions (720 ° CA), multi-stage injection is performed in which fuel is injected in a plurality of times, particularly during one combustion stroke of each cylinder of the engine 1 (injection rate control means). It is possible. For example, by driving the solenoid valve of the injector 5 a plurality of times during the compression stroke and the expansion stroke of the engine 1, a multi-injection that performs a plurality of pilot injections and pre-injections before the main injection, or after the main injection It is possible to perform multiple injections that perform multiple after injections, or perform multiple injections that perform one or more pilot injections before the main injection, and perform one or more after injections or post injections after the main injection. is there.
[0030]
[Control Method of First Embodiment]
Next, a fuel injection amount control method and a fuel discharge amount control method according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a flowchart showing a fuel injection amount control method and a fuel discharge amount control method. The flowchart of FIG. 2 is repeated at predetermined timings after an ignition switch (not shown) is turned on.
[0031]
First, when the flowchart of FIG. 2 is activated, engine parameters (engine operation information) such as the engine speed (NE), the accelerator opening (ACCP), the engine coolant temperature (THW), the fuel temperature (THF) on the pump suction side, and the like. (Accelerator opening degree detection means: step S1). Next, as shown in the control logic of the ECU 10 in FIG. 3A, the target torque (TE) of the engine 1 is calculated from the accelerator opening (ACCP) via the phase advance compensator 26 (target torque setting means) : Step S2).
[0032]
Next, the basic injection amount (Q) is calculated based on the target torque (TE) and a characteristic map or calculation formula created by measurement in advance through experiments or the like (basic injection amount setting means: step S3). Next, the command injection amount (QFIN) is added to the basic injection amount (Q) by adding an injection amount correction amount (ΔQ) taking into account the engine coolant temperature (THW) or the fuel temperature (THF) on the pump suction side. Is calculated (command injection amount setting means: step S4).
[0033]
Next, the target common rail pressure (PFIN) is calculated based on the engine speed (NE), the command injection amount (QFIN), and a characteristic map or calculation formula created by measurement in advance through experiments or the like (step S5). Next, a command injection timing (injection start timing: TFIN) is calculated from an engine speed (NE), a command injection amount (QFIN), and a characteristic map or an arithmetic expression created by measurement in advance through experiments or the like (injection timing setting). Means: Step S6).
[0034]
Next, an actual common rail pressure (NPC) is taken in (step S7). Next, the injector control amount (INJ control amount) is converted into an injection pulse width. Specifically, a command injection period (injection time) that is the energization time of the solenoid valve of the injector 5 based on an actual common rail pressure (NPC), a command injection amount (QFIN), and a characteristic map or an arithmetic expression created by measurement in advance through experiments or the like. (Pulse width: TQ) is calculated (injection period setting means: step S8).
[0035]
Next, a pump control amount (SCV control amount) is calculated. Specifically, the SCV correction amount {Di = f (NPC−PFIN)} is calculated according to the pressure deviation between the actual common rail pressure (NPC) and the target common rail pressure (PFIN). Subsequently, the SCV correction amount (Di) is added to the previous SCV control amount (Dscvi) to calculate the current pump control amount (SCV control amount: Dscv) (step S9). Next, the command injection timing (TFIN) and the command injection period (TQ), which are INJ control amounts, are set in the output stage of the ECU 10. Further, the pump control amount (Dscv) is set in the output stage of the ECU 10 (step S10). Thereafter, the process returns to step S1, and the above-described control is repeated.
[0036]
Then, when a pulsed injector drive current (INJ drive current value, injector injection pulse) is applied to the solenoid valve of the injector 5 of each cylinder via the injector drive circuit (EDU), the back pressure control chamber of the command piston The supplied fuel overflows to the low pressure side of the fuel system, and the fuel pressure in the back pressure control chamber decreases. Thereby, the fuel pressure in the fuel reservoir acting in the direction in which the nozzle needle is lifted overcomes the biasing force of the needle biasing means, the nozzle needle is lifted, and the plurality of injection holes communicate with the fuel reservoir. That is, the high-pressure fuel accumulated in the common rail 2 is injected and supplied into the combustion chamber of each cylinder of the engine 1 from the command injection timing (TFIN) to the end of the command injection period (TQ). Since a predetermined fuel injection amount of fuel corresponding to the command injection amount (QFIN) is injected into the combustion chamber of each of the cylinders, the rotational speed of the engine 1 is controlled so that the engine torque substantially matches the target torque.
[0037]
[Features of First Embodiment]
Here, FIG. 5 is a diagram showing an injection amount pattern for calculating the basic injection amount (Q) based on the engine speed (NE) and the accelerator opening (ACCP), and FIG. 6 shows a conventional governor pattern. FIG. 6 is a diagram showing a target torque response when the accelerator opening (ACCP) is changed stepwise from 40% to 70% (acceleration). This governor pattern shows a static balance characteristic between the accelerator opening (ACCP) and the engine speed (NE).
[0038]
For example, with the select lever set to the N (neutral) range, depressing the accelerator pedal to hold the accelerator opening (ACCP) at 40%, then depressing the accelerator pedal further to make the accelerator opening (ACCP) excessive. When the fuel injection amount is changed from 40% to 70%, in the known injector injection amount control (fuel injection amount control), first, the target torque is increased from about 50 (Nm) as the accelerator opening (ACCP) increases. Increase by about 150 (Nm).
[0039]
At this time, the fuel injection amount corresponding to the basic injection amount (Q) determined by the accelerator opening (ACCP) after change and the engine speed (NE) before change is changed from the injection hole of the injector 5 to the engine 1. Injection is supplied to the combustion chamber of each cylinder. Thereafter, as the actual torque (engine torque) of the engine 1 increases, the engine speed (NE) increases.
[0040]
Since the target torque tends to decrease to the right as the engine speed (NE) increases, the target torque and the fuel injection amount gradually decrease as the engine speed (NE) increases. Is balanced by the engine speed (for example, 3600 rpm) at which the required target torque characteristic and the actual torque characteristic generated by itself intersect. Depending on the conventional injection amount control, the target torque response when the accelerator opening (ACCP) is changed stepwise from 40% to 70% (during acceleration) is a governor pattern as shown in FIG. It was difficult to define the target torque response over time quantitatively, as determined by the slope of the slope (downward slope to the right).
[0041]
Next, FIG.3 (b) shows the figure of the target torque response when the accelerator opening (ACCP) changes stepwise. In the common rail fuel injection system of the present embodiment, the target torque response to changes in the accelerator opening (ACCP) is defined quantitatively over time using constants such as a physically meaningful control gain and time constant. I have to. In the common rail fuel injection system of the present embodiment, instead of the governor pattern of FIG. 6, as shown in FIG. 3, the target torque is input to the accelerator opening (ACCP) via the phase advance compensator 26. By calculating the response, it is defined quantitatively over time. That is, the peak gain of the target torque with respect to the change in the accelerator opening (ACCP) changed from 40% to 70% is K, and the phase advance compensation from the target torque peak value to 63.2% of the target value is achieved. The time constant is expressed directly over time with ω.
[0042]
Here, the transfer function of the phase lead compensation is expressed by the following equation (1).
[Expression 1]

Where ACCP is the accelerator opening, TE is the target torque response, K is the peak gain of the target torque with respect to changes in the accelerator opening, ω is the time constant for phase advance compensation, and s is the Laplace operator It is.
[0043]
The peak gain (K) of the target torque and the time constant (ω) for phase advance compensation are defined as constants, and increasing or decreasing K increases or decreases the target torque with respect to the accelerator opening (ACCP). This makes it possible to change the feeling of acceleration. This is an element that mainly affects the acceleration / deceleration feeling at the moment of change in the accelerator opening (ACCP). Further, by increasing / decreasing ω, the convergence time to the target torque after acceleration can be increased / decreased, and the acceleration feeling can be changed similarly to K. This is a factor that mainly affects the torque increase after acceleration / deceleration.
[0044]
Therefore, when the accelerator opening (ACCP) is excessively increased (acceleration), the fuel injection amount (basic injection amount: Q) is changed corresponding to the above target torque response. A desired acceleration feeling with respect to a change in the driver's accelerator operation amount (depressed amount of the accelerator pedal) can be obtained. In addition, when the accelerator opening (ACCP) is excessively decreased (during deceleration), as with acceleration, the time passes quantitatively with constants such as control gain and time constant that are physically meaningful. By defining, a desired feeling of deceleration with respect to a change in the accelerator operation amount (depressed amount of the accelerator pedal) of the driver can be obtained.
[0045]
As described above, in the common rail fuel injection system according to the present embodiment, the target torque response to changes in the accelerator opening (ACCP) is quantitatively determined by constants such as a control gain and a time constant that are physically meaningful. By defining with the passage of time, the acceleration / deceleration feeling (acceleration feeling / deceleration feeling) with respect to changes in the accelerator opening can be quantitatively expressed with the passage of time. This makes it very easy to adapt the drivability (acceleration / deceleration feeling (acceleration / deceleration feeling) with respect to changes in the accelerator opening caused by an operation in which the driver has excessively changed the accelerator pedal depression amount). Regardless of the mistaken technique and the experience of the skilled person, it is possible to reduce the man-hours and man-hours for adapting, and the cost is reduced.
[0046]
[Second Embodiment]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. FIG. 4 (a) shows a change in the peak gain (K) of the target torque with respect to the engine speed (NE), and FIG. 4 (b). FIG. 4 is a diagram showing a change in the time constant (ω) of phase advance compensation with respect to the engine speed (NE), and FIG. 4C is a diagram showing a target torque response with respect to a change in accelerator opening.
[0047]
In the present embodiment, as the engine speed increases, the engine speed (NE) increases as shown in FIG. 4 (a) for the purpose of reducing the acceleration feeling with respect to changes in the same accelerator opening (ACCP). The peak gain (K) is reduced continuously or stepwise as the value is increased. That is, by changing the peak gain (K) of the target torque (TE) with respect to the change of the accelerator opening (ACCP) continuously or stepwise according to the engine speed (NE), the accelerator opening (ACCP) Since the peak value of the target torque response with respect to the change can be increased or decreased, the acceleration feeling or the deceleration feeling with respect to the change in the accelerator opening (ACCP) can be flexibly changed. This can mainly affect the feeling of acceleration or deceleration at the moment when the accelerator opening (ACCP) changes.
[0048]
In addition, as the engine speed increases, the engine speed (NE) increases as shown in FIG. 4B for the purpose of increasing the engine torque or engine speed (NE) after acceleration as the speed increases. The time constant (ω) for phase lead compensation is increased continuously or stepwise. That is, the convergence time to the target torque after acceleration or deceleration can be increased or decreased by changing the time constant (ω) of phase advance compensation continuously or stepwise according to the engine speed (NE). The acceleration feeling or the deceleration feeling with respect to the change in the accelerator opening (ACCP) can be flexibly changed. This can primarily affect the increase in engine torque or engine speed (NE) after acceleration or deceleration.
[0049]
[Other Embodiments]
In the present embodiment, as an example of a fuel injection device for an internal combustion engine such as a diesel engine, an example applied to a common rail type fuel injection system (accumulation type fuel injection device) has been described. It may be applied to a fuel injection device for an internal combustion engine that supplies high-pressure fuel directly from a fuel supply pump to a fuel injection valve or a fuel injection nozzle via a high-pressure pipe.
[0050]
Here, in the present embodiment, a command injection amount (QFIN), a command injection timing (TFIN), a target common rail using a crank angle sensor 21 and an accelerator opening sensor 22 as operation condition detection means for detecting an operation condition of the engine 1. Although the pressure (PFIN) is calculated, the cooling water temperature sensor 23 and the fuel temperature sensor 24 as operating condition detecting means, and other sensors (for example, an intake air temperature sensor, an intake air pressure sensor, a cylinder discrimination sensor, an injection timing sensor) The command injection amount (QFIN), the command injection timing (TFIN), and the target common rail pressure (PFIN) may be corrected in consideration of a detection signal (engine operation information) from the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing the overall structure of a common rail fuel injection system (first embodiment).
FIG. 2 is a flowchart showing a fuel injection amount control method and a fuel discharge amount control method (first embodiment).
3A is a diagram showing control logic of an ECU, and FIG. 3B is a characteristic diagram showing a target torque response when the accelerator opening is 40% ← 70% (first embodiment).
4A is a characteristic diagram showing a change in a peak gain (K) of a target torque with respect to the engine speed (NE), and FIG. 4B is a time constant for phase advance compensation with respect to the engine speed (NE). (c) is the characteristic view which showed the target torque response with respect to the change of an accelerator opening (2nd Embodiment).
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a target torque response when the accelerator opening is 40% ← 70% (conventional technology).
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an injection amount pattern with respect to accelerator opening and engine speed (prior art).
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Common rail
3 Supply pump (fuel injection device, fuel supply pump)
4 SCV (Suction metering valve)
5 Injector (fuel injection device)
10 ECU (Engine Control Unit)
21 Crank angle sensor (rotational speed detection means)
22 Accelerator opening sensor (Accelerator opening detecting means)
26 Phase Lead Compensator (Phase Lead Compensator)

Claims

An accelerator opening detecting means for detecting an accelerator opening corresponding to the accelerator operation amount of the driver;
A target torque setting means for calculating a target torque of the engine based on the accelerator opening;
In an engine control device that controls an engine torque or an engine rotation speed by changing a fuel injection amount injected into a cylinder of the engine according to a target torque of the engine,
Phase advance compensation means for setting a response of the target torque of the target torque setting means when the accelerator opening is excessively changed ,
The response of the target torque by the phase advance compensation means is a torque point that statically balances the peak value of the target torque corresponding to the change in the accelerator opening and the engine speed after the change in the accelerator opening from this peak value. An engine control device characterized by comprising a setting with a convergence time up to .

An accelerator opening detecting means for detecting an accelerator opening corresponding to the accelerator operation amount of the driver;
Target torque setting means for calculating a target torque of the engine based on the accelerator opening;
With
In an engine control device that controls an engine torque or an engine rotation speed by changing a fuel injection amount injected into a cylinder of the engine according to a target torque of the engine,
Phase advance compensation means for setting a response of the target torque of the target torque setting means when the accelerator opening is excessively changed,
A transfer function is calculated by the phase lead compensation means,
In this transfer function, the accelerator opening is ACCP, the target torque is TE, the peak gain of the target torque with respect to changes in the accelerator opening is K, the phase constant for time advance compensation is ω, and the Laplace operator is s. When
TE = {(Ks + ω) / (s + ω)} · ACCP
An engine control device characterized by satisfying the relationship:

The engine control device according to claim 1 ,
A transfer function is calculated by the phase lead compensation means,
In this transfer function, the accelerator opening is ACCP, the target torque is TE, the peak gain of the target torque with respect to changes in the accelerator opening is K, the phase constant for time advance compensation is ω, and the Laplace operator is s. When
TE = {(Ks + ω) / (s + ω)} · ACCP
An engine control device characterized by satisfying the relationship:

The engine control device according to claim 2 or 3,
A rotational speed detecting means for detecting the engine rotational speed;
An engine control device comprising: a control gain varying means for changing the peak gain continuously or stepwise according to the engine rotation speed.

In the engine control device according to any one of claims 2 to 4,
A rotational speed detecting means for detecting the engine rotational speed;
An engine control device comprising: a response time constant varying means for changing the time constant continuously or stepwise according to the engine speed.

The engine control device according to any one of claims 1 to 5,
A rotational speed detecting means for detecting the engine rotational speed;
Injection amount setting means for calculating the fuel injection amount in accordance with the target torque;
Injection pressure setting means for calculating a fuel injection pressure according to the fuel injection amount and the engine rotational speed;
An engine control device comprising: an injection timing setting means for calculating an injection start timing according to the fuel injection amount and the engine rotation speed.

The engine control device according to any one of claims 1 to 6,
A rotational speed detecting means for detecting the engine rotational speed;
An injection rate control means for driving a fuel injection device for injecting and supplying high-pressure fuel into a cylinder of the engine a plurality of times during one combustion stroke of the engine and performing multi-stage injection in which the fuel injection is divided into a plurality of times; ,
An engine control device comprising: an injection number setting means for calculating the number of injections of the multi-stage injection according to the engine rotation speed.