JP4165950B2

JP4165950B2 - エンジンの燃料噴射装置

Info

Publication number: JP4165950B2
Application number: JP00391599A
Authority: JP
Inventors: 肇細谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2019-01-11
Also published as: JP2000205018A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの燃料噴射装置に関し、詳しくは、燃料ポンプの吐出量の制御によって燃料圧力を制御する構成の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料ポンプの吐出量の制御によって燃料圧力を制御する装置としては、以下に示すようなものがあった（特願平１０−１３５５７６号参照）。
【０００３】
即ち、エンジンのカム軸に介装したカムによって往復動するプランジャーによって燃料の吸入・吐出を行う燃料ポンプ（単気筒ポンプ）を備え、該燃料ポンプから吐出された燃料を逆止弁を介して燃料蓄圧室内に供給し、前記燃料蓄圧室から各気筒の燃料噴射弁に燃料を分配供給するようにする。
【０００４】
一方、前記燃料ポンプのピストン室と吸入側とを連通させるリターン通路にＯＮ・ＯＦＦ的に開閉動作する電磁弁を介装し、前記燃料ポンプの吐出行程において前記リターン通路を閉じる（開ける）期間を制御することで燃料ポンプの吐出量を制御できるように構成する。
【０００５】
そして、燃圧センサで検出される前記燃料蓄圧室内の燃料圧力が目標圧力に一致するように、前記電磁弁の閉期間（吐出量）を、比例・積分・微分動作によってフィードバック制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように、燃料ポンプの吐出量を制御することで燃圧を目標値に制御するシステムでは、前記燃料蓄圧室からは燃料噴射弁を介してのみ燃料が流出する構成となっているため、前記電磁弁の制御によって燃料蓄圧室内の燃圧を上昇させることはできても、前記電磁弁単独では燃料蓄圧室内の燃圧を低下させることはできず、燃料噴射弁から噴射される燃料量よりも燃料ポンプからの吐出量を少なくすることで燃料蓄圧室内の燃圧が徐々に低下することになっていた。
【０００７】
このため、目標燃圧が低下して、実際の燃圧が目標よりも大きくなると、燃圧の低下が遅いために、その間に、フィードバック制御量の積分操作量が吐出量の減量方向に無用に蓄積されてしまって、その後の燃圧制御の応答性を悪化させてしまうという問題があった。特に、燃料噴射弁による燃料噴射が停止される燃料カット状態（全気筒カット又は一部気筒カット状態）では、燃圧を低下させることができなくなるか、又は、燃圧の降下速度が大きく低下するため、前記積分操作量が無用に蓄積され易くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、積分操作量が無用に蓄積されてしまうことを回避でき、以って、燃圧制御の応答性を良好に維持できるエンジンの燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係るエンジンの燃料噴射装置は、燃料ポンプから燃料蓄圧室に燃料を供給し、前記燃料蓄圧室から各燃料噴射弁に燃料を分配供給する構成のエンジンの燃料噴射装置であって、図１に示すように構成される。
【００１０】
図１において、燃圧センサは、前記燃料蓄圧室内の燃料圧力を検出し、目標燃圧設定手段は、前記燃料圧力の目標値を設定する。そして、フィードバック制御手段は、前記燃圧センサで検出される燃圧を前記目標値に一致させるべく、少なくとも積分動作を含む制御動作によって前記燃料ポンプの吐出量をフィードバック制御する。
【００１１】
ここで、積分操作量クランプ手段は、前記燃圧センサで検出される燃圧が前記目標値よりも高く、かつ、前記前記燃圧センサで検出される燃圧が減少変化しているときに、前記フィードバック制御手段の積分動作における積分操作量をクランプする。
かかる構成によると、実際の燃圧が目標値よりも高く、かつ、実際の燃圧が目標値付近に収束してなく徐々に降下しつつあるときには、積分操作量をクランプし、燃料噴射弁からの燃料噴射による燃圧の降下中において積分操作量を蓄積させない。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、実際の燃圧が目標よりも高く、かつ、目標に近づきつつあるときに積分操作量をクランプするので、例えば目標に対するオーバーシュート時に積分操作量がクランプされて収束が遅れてしまうことを防止できるという効果がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図２は、実施の形態に係るエンジンの燃料噴射装置の全体構成を示す。
【００１４】
この図２において、燃料タンク１内には、該タンク１内の燃料を圧送する電動式フィードポンプ２が設けられ、該フィードポンプ２から吐出された燃料は、燃料フィルタ３，燃料ダンパ４及び逆止弁５を介装した低圧側燃料通路６を介して単気筒型の燃料ポンプ７に吸入される。
【００１５】
前記燃料ポンプ７は、エンジンのカムシャフトに設けられたポンプ駆動カムにより駆動されて上下動するピストンの下降時に燃料を吸い込み、上昇時に燃料を吐出する構造を有している。
【００１６】
一方、前記燃料ポンプ７のポンプ室内と前記逆止弁５上流側の低圧側燃料通路６とを連通させるリターン通路８が設けられ、該リターン通路８の途中には、該リターン通路８を開閉する電磁弁９が介装されている。
【００１７】
一方、前記燃料ポンプ７の吐出口には、逆止弁10が介装された高圧側燃料通路11が接続され、該高圧側燃料通路11の他端には、燃料蓄圧室（コモンレール) 12が接続される。そして、前記燃料蓄圧室12から各気筒の燃焼室に装着される燃料噴射弁13それぞれに向けて分岐通路14が分岐延設される。
【００１８】
前記燃料蓄圧室12には、該燃料蓄圧室12内の燃料圧力を検出する燃圧センサ15が装着されている。前記電磁弁９は、コントロールユニット16からの制御信号により駆動制御され、該電磁弁９を制御することで燃料ポンプ７の吐出量を制御し、燃料蓄圧室12内の燃料圧力引いては燃料噴射弁13の燃料噴射圧力が制御される。
【００１９】
前記コントロールユニット16は、前記燃圧センサ15からの燃圧信号を入力すると共に、エンジンの各種運転状態（エンジン負荷，エンジン回転速度等）を検出するセンサからの信号を入力し、これらセンサによる検出結果に基づいて後述するように電磁弁９を制御する。
【００２０】
ここで、前記電磁弁９の動作の概要を説明する。図３に示すように、前記燃料ポンプ７のピストン上死点（ＴＤＣ) で前記電磁弁９を閉弁し、該上死点から下死点に至るピストン下降中（吸入行程中）にポンプ室内に燃料を吸入させる。そして、ピストンが上昇に転じると、電磁弁９が閉弁されリターン通路８が閉じている間は、燃料ポンプ７から燃料蓄圧室12に向けて燃料が吐出されるが、途中で電磁弁９を開弁させると、燃料ポンプ７のポンプ室内からリターン通路９を介して燃料が低圧側燃料通路６にリターンされ、燃料の吐出（燃料蓄圧室12への供給）は停止される。
【００２１】
従って、ピストン上死点で閉弁させてから吐出行程で開弁させるまでの閉弁期間θop（又はピストン上死点前の開弁時期）を制御することにより、燃料の吐出が行われる期間つまり吐出量が制御され、結果、燃料蓄圧室12内の燃料圧力、つまり燃料噴射圧力が制御される。
【００２２】
尚、吸入行程中に前記電磁弁９を閉弁させる一方、ピストン下死点で一旦電磁弁９を開弁させ、吐出行程の途中から再度電磁弁９を閉弁させて、該閉弁させてからピストン上死点までの間で燃料を吐出させる構成とし、前記ピストン下死点から電磁弁９を閉弁させるまでの期間によって吐出量を制御する構成としても良い。
【００２３】
図４のフローチャートは、前記コントロールユニット16による電磁弁９の制御の実施形態を示すものであり、Ｓ 21（目標燃圧設定手段）では、目標の燃圧を設定し、Ｓ 22では、前記燃圧センサ15で検出される実際の燃圧を読み込む。
【００２４】
そして、Ｓ 23では、前記目標の燃圧と実際の燃圧との偏差ｚを演算する。Ｓ 24では、前記偏差ｚに基づき比例操作量Ｐを演算する。また、Ｓ 25では、前記偏差ｚに基づき微分操作量Ｄを演算する。
【００２５】
Ｓ 26 では、実際の燃圧が降下中であるか否かを判別し、実際の燃圧が降下中であれば、Ｓ 27 へ進む。
【００２６】
Ｓ 27 では、目標の燃圧よりも実際の燃圧が大きいか否かを判別する。そして、目標の燃圧よりも実際の燃圧が大きい場合には、Ｓ 28 （積分操作量クランプ手段）へ進んで、積分操作量Ｉを前回値にクランプし、前記偏差ｚに基づく積分操作量Ｉの更新を禁止する。
【００２７】
一方、Ｓ 26 で実際の燃圧が降下中でないと判断された場合（換言すれば、上昇変化中又は定常状態である場合）、及び、Ｓ 27 で実際の燃圧が目標以下であるとき判断された場合には、Ｓ 29 へ進み、前記偏差ｚに基づいて積分操作量Ｉを更新演算する。
【００２８】
上記のようにして、比例操作量Ｐ，微分操作量Ｄ，積分操作量Ｉを設定すると、Ｓ 30 （フィードバック制御手段）では、前記比例操作量Ｐ，微分操作量Ｄ，積分操作量Ｉの総和としてフィードバック制御量を決定する。
【００２９】
そして、Ｓ 31 では、別途設定されるフィードホワード制御量と前記フィードバック制御量とから前記閉弁期間θ op を決定し、Ｓ 32 では、前記決定された閉弁期間θ op に基づいて前記電磁弁９の開閉を制御し、以て、燃料ポンプ７の吐出量を制御する。
【００３０】
目標よりも実際の燃圧が高いときには、実際の燃圧を低下させるべくフィードバック制御量が操作されることになるが、燃圧の低下は、燃料噴射弁13からの燃料噴射によって実現されるものであるため、フィードバック制御量を燃料ポンプ７からの吐出量を低下させる方向に変化させていっても、これが有効に機能することにはならず、積分操作量が無用に蓄積されることになってしまう。
【００３１】
従って、実際の燃圧が目標よりも高いことのみをもって、積分操作量Ｉの更新演算を禁止しても良いが、実際の燃圧が目標よりも高い場合であっても、目標付近に収束している場合や、フィードバック制御のオーバーシュートによって目標値を上回ったときに、積分操作量Ｉの更新演算が禁止されることは目標値に対する収束性を確保する上で好ましくないので、降圧中であってかつ目標よりも高いときに積分操作量Ｉの更新演算が禁止されるようにしてある。
【００３２】
尚、本願において、積分操作量Ｉのクランプには、上記のように積分操作量Ｉの更新演算そのものを実行しない構成の他、積分操作量Ｉの更新演算は行わせるものの、その更新結果を前記閉弁期間θopの制御に反映させずに、クランプ条件に入る直前の積分操作量Ｉを記憶しておいて、該記憶値によって前記閉弁期間θopを制御する構成を含むものとする。また、積分ゲインの調整によって実質的にクランプさせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項に係る燃料噴射装置の構成ブロック図。
【図２】実施の形態のシステム構成を示す図。
【図３】同上実施の形態の燃料ポンプの吐出量制御の様子を示すタイムチャート。
【図４】実施の形態に係る制御内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…燃料タンク
２…フィードポンプ
３…燃料フィルタ
４…燃料ダンパ
５，10…逆止弁
６…低圧側燃料通路
７…燃料ポンプ
８…リターン通路
９…電磁弁
11…高圧側燃料通路
12…燃料蓄圧室
13…燃料噴射弁
14…分岐通路
15…燃圧センサ
16…コントロールユニット

Claims

燃料ポンプから燃料蓄圧室に燃料を供給し、前記燃料蓄圧室から各燃料噴射弁に燃料を分配供給する構成のエンジンの燃料噴射装置であって、
前記燃料蓄圧室内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、
前記燃料圧力の目標値を設定する目標燃圧設定手段と、
前記燃圧センサで検出される燃圧を前記目標値に一致させるべく、少なくとも積分動作を含む制御動作によって前記燃料ポンプの吐出量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記燃圧センサで検出される燃圧が前記目標値よりも高く、かつ、前記燃圧センサで検出される燃圧が減少変化しているときに、前記フィードバック制御手段の積分動作における積分操作量をクランプする積分操作量クランプ手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。