JP4566450B2 - Accumulated fuel injection system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置として、コモンレールに蓄圧した高圧燃料をエンジンの各気筒に安定に供給し、低速域から高速域までの広い運転領域においてエンジン性能を向上可能とするようにしたコモンレール式燃料噴射装置が実用化されている。
【0003】
この種の燃料噴射装置は、フィードポンプを備えて成るフューエルメタリングユニットを用いて燃料タンク内の燃料を加圧してコモンレール内に送り込み、レール圧センサからの出力を参照してコモンレール内の燃料圧力が所定の一定圧力に保たれるように制御されている。
【0004】
このコモンレール内の圧力の制御は、コモンレールに設けられたレール圧センサからの実レール圧信号と所定の目標レール圧信号とに応答してPI制御により行われるようにした構成が一般的であり、インジェクタの燃料リーク量及び燃料噴射量により制御出力値を決定し、圧力制御用の電磁弁の開閉制御のための制御パルス信号のデューティ比をこの決定値に従って制御することにより電磁弁の開度を調節して、コモンレール内の燃料圧力が所要のレベルに維持されるようになっている。ここで、レール圧センサが故障した場合には、PI制御の部分については制御演算が不可能となる。このため、従来においては、レール圧センサの故障時にはPI制御部分の値を適宜の一定値に置き換える等の方法によりコモンレール内の燃料圧力の制御を続行し、エンジンの運転を停止させることがないようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のリンプホームによると、コモンレール内の燃料圧力の制御性が悪く、例えば車両用のエンジンの場合、エンジンへの燃料供給が極めて不安定となって走行が不能になったり、又は走行フィーリングが極めて悪くなる等の問題点を有している。
【0006】
本発明の目的は、したがって、従来技術における上述の問題点を解決することができる蓄圧式燃料噴射装置を提供することにある。
【0007】
上記課題を解決するため、本発明によれば、燃料を加圧して高圧燃料を供給するための高圧ポンプと、該高圧燃料を蓄えておくためのコモンレールと、該コモンレール内の燃料圧力を検出するための圧力センサと、該コモンレール内の燃料圧力を調節するための圧力調節機構と、該圧力センサからの検出出力に応答し前記コモンレール内の燃料圧力が所要のレベルに維持されるよう前記圧力調節機構を制御するための圧力制御手段とを備え、前記コモンレール内に蓄えられた高圧燃料をインジェクタによって内燃機関の気筒内に噴射供給するようにした蓄圧式燃料噴射装置において、前記圧力センサが故障であるか否かを判別するための故障判別手段と、前記内燃機関の回転数を示す回転数データを得るための手段と、前記内燃機関に供給される燃料噴射量を示す燃料噴射量データを得るための手段と、前記回転数データと前記燃料噴射量データとから前記圧力調節機構の制御のための補正値を演算するための手段と、前記回転数データに基づいて前記内燃機関が始動モードであるか否かを判別するための運転モード判別手段と、前記燃料の温度を示す燃料温度データを得るための手段と、前記燃料温度データに基づいて前記圧力調節機構の制御のための別の補正値を演算するための手段と、前記内燃機関の冷却水の温度を示す水温データを得るための手段と、前記水温データから前記圧力調節機構の制御のためのバックアップ制御値を演算するための手段とを備え、前記故障判別手段によって前記圧力センサが故障であると判別された場合において前記運転モード判別手段によって前記内燃機関が始動モードでないと判別された場合には、前記圧力制御手段から前記圧力調節機構に与えられる制御値を前記補正値と前記別の補正値とによって補正するようにし、前記故障判別手段によって前記圧力センサが故障であると判別された場合において前記運転モード判別手段によって前記内燃機関が始動モードであると判別された場合には、前記圧力制御手段から前記圧力調節機構に与えられる制御値を前記バックアップ制御値に置き換えるようにしたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置が提案される。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【0012】
図1は、本発明による内燃機関用燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。燃料噴射装置1はコモンレール式の内燃機関用燃料噴射装置であり、コモンレール2と、コモンレール2に高圧燃料を供給するための高圧ポンプアッセンブリ3と、コモンレール2内に蓄積された高圧燃料を図示しない内燃機関の各気筒へ噴射するための複数の燃料噴射弁4−1〜4−Nとを備えている。なお、これらの燃料噴射弁4−1〜4−Nはそれぞれ噴射制御用の電磁弁(図示せず)を備えており、図示しない噴射弁制御ユニットからの開閉制御信号に応答してこれらの電磁弁が独立して開閉制御され、対応する気筒内に高圧燃料が所要のタイミングにおいて所要量だけ噴射されるように構成されているが、このような構成それ自体は公知であるから、ここでは燃料噴射弁4−1〜4−Nの制御についてのこれ以上の詳細な説明を省略する。
【0013】
高圧ポンプアッセンブリ3は、図示しない内燃機関によって駆動される高圧ポンプ本体31と、フューエルメタリングユニット32と、インレット・アウトレットバルブ33とが一体に組み立てられて成っている。フューエルメタリングユニット32には燃料タンク5からの燃料がフィードポンプ6によって供給されており、フューエルメタリングユニット32はフィードポンプ6から供給された燃料が内燃機関の要求する燃料圧力となるように圧力調節を行い、インレット・アウトレットバルブ33に送り込む。インレット・アウトレットバルブ33は、フューエルメタリングユニット32から送られてきた燃料を高圧ポンプアッセンブリ3のプランジャ室(図示せず)に供給し、プランジャ室で高圧にされた燃料をフューエルメタリングユニット32に逆流することがないようにしてコモンレール2に供給する。ここで、フューエルメタリングユニット32における燃料圧力の調節はフューエルメタリングユニット32内に設けられた電磁弁34の開閉制御によって行われる。
【0014】
符号7で示されるのは、電磁弁34の開閉状態を後述するようにして制御するためマイクロコンピュータを用いて構成された制御ユニットである。制御ユニット7には、コモンレール2内の燃料圧力を検出する圧力センサ8からの実圧力信号U1が入力信号として入力されているほか、回転センサ9からは燃料噴射装置1と組み合う内燃機関の回転数を示す回転数信号U2、水温センサ10からは上記内燃機関の冷却水温度を示す水温信号U3、及び燃料センサ11からはコモンレール2に供給される燃料の温度を示す燃温信号U4が入力されているほか、燃料噴射装置1から内燃機関へ供給される燃料噴射量を示す噴射量信号U5も入力されている。噴射量信号U5は、上述した噴射弁制御ユニットから供給される。
【0015】
制御ユニット7は、上述した入力信号U1〜U5に応答し、制御ユニット7に設けられているマイクロコンピュータ71によって実行される電磁弁制御プログラムに従ってデータ処理を行い、コモンレール2内に蓄積される高圧燃料の圧力が所要のレベルに維持されるよう、電磁弁34を開閉制御する構成となっている。
【0016】
電磁弁34を開閉制御させるため制御ユニット7から出力される制御信号U6はパルス信号となっており、そのデューティ比は制御ユニット7において電磁弁34を制御するための出力値として定められ、これにより高圧ポンプ本体31からコモンレール2へ流れる高圧燃料の流量を調節することができ、この流量調節によってコモンレール2内の高圧燃料の圧力が制御されるようになっている。なお、電磁弁34をこのようにデューティ比制御によって開閉動作せしめ、これにより燃料の流量調節を行う構成それ自体は公知であるから、高圧ポンプアッセンブリ3についての詳しい説明は省略する。
【0017】
上述したコモンレール2内の高圧燃料の圧力制御のための電磁弁34の開閉制御は、制御ユニット7内のマイクロコンピュータにおいて所与の電磁弁制御プログラムを実行させることにより行われる構成となっている。
【0018】
図2は、この電磁弁制御プログラムを示すフローチャートである。電磁弁制御プログラム50は、所定の一定時間間隔で繰り返し実行されており、電磁弁制御プログラム50の実行が開始されると、ステップS1で電磁弁34の通常の出力値を算出するための演算が実行される。ここでの演算は、圧力センサ8からの実圧力信号U1に応答しコモンレール2内の燃料圧力が所与の目標圧力に維持されるようにするためのPID制御演算であり、その演算結果は、電磁弁34の駆動のためのパルス信号である制御信号U6のデューティ比Aとして出力される。次にステップS2に入り、ここで圧力センサ8が故障しているか否かが判別される。
【0019】
ステップS2において実行される圧力センサ8の故障判別のための処理について、図3を参照して詳しく説明する。先ず、ステップS21で圧力センサ8からの実圧力信号U1のレベルLが所定の最小レベルL1より高いか否かが判別される。実圧力信号U1のレベルLが最小レベルL1より高い場合には、ステップS21の判別結果はYESとなり、ステップS22に入る。ステップS22では実圧力信号U1のレベルLが所定の最大レベルL2より低いか否かが判別される。実圧力信号U1のレベルLが最大レベルL2より低い場合には、ステップS22の判別結果はYESとなり、ステップS23に入る。すなわち、実圧力信号U1のレベルLが最小レベルL1と最大レベルL2との間にある正常状態の場合にはステップS21、ステップS22での判別結果はいずれもYESとなり、ステップS23に入ることになる。
【0020】
ステップS23では、圧力センサ8を正常であると判定するために必要な所定の正常判定時間が経過したか否かが判別される。所定の正常判定時間が経過した場合には、ステップS23の判別結果はYESとなり、ステップS24に入り、ここで圧力センサ8が正常であると判定される。ステップS23において所定の正常判定時間が経過していない場合には、ステップS23の判別結果はNOとなり、ステップS25に入り、ここで圧力センサ8が故障していると判定される。
【0021】
ステップS21において、圧力センサ8の電圧が最小電圧値より低くなっている場合には、ステップS21の判別結果はNOとなり、ステップS26に入る。
【0022】
また、ステップS22において、圧力センサ8に生じている電圧が最大電圧値より高くなっている場合にも、ステップS22の判別結果がNOとなって、ステップS26に入る。
【0023】
ステップS26では、圧力センサ8が故障していると判定するために必要な所定の故障判定時間が経過しているか否かが判別される。所定の故障判定時間が経過している場合にはステップS26の判別結果はYESとなり、ステップS25に入り、ここで圧力センサ8が故障していると判定される。
【0024】
ステップS23において、所定の故障判定時間が経過していない場合には判別結果はNOとなり、ステップS24に入り、ここで圧力センサ8が正常であると判定される。
【0025】
図1に戻ると、ステップS2において上述のようにして圧力センサ8が故障か否かが判定され、圧力センサ8が故障でないと判定された場合には、ステップS2の判別結果はNOとなり、ステップS9において電磁弁34の出力値Dを、ステップS1において得られたデューティ比Aとする。
【0026】
一方、ステップS2において圧力センサ8が故障していると判定された場合には、ステップS2の判別結果はYESとなり、ステップS3に入る。ステップS3では、電磁弁34のシャットオフ要求の有無が判別される。電磁弁34のシャットオフ要求が有りと判別された場合には、ステップS3の判別結果はYESとなり、ステップS10において出力値Dをデューティ比零とする。一方、電磁弁34のシャットオフ要求が無い場合には、ステップS3の判別結果はNOとなり、ステップS4に進む。
【0027】
図4には、ステップS3で実行される電磁弁シャットオフ要求の有無判別の処理の一具体例が示されている。電磁弁34のシャットオフ要求有無判別が開始されると、先ずステップS31で、内燃機関が停止しているか否かが判別される。内燃機関が停止していない場合には、ステップS31の判別結果はNOとなり、ステップS32に入る。ここでは、ドライバーから制御ユニット7に対して内燃機関を停止する要求が有ったか否かが判別される。ドライバーからの内燃機関停止要求が無い場合には、ステップS32の判別結果はNOとなり、ステップS33に入る。
【0028】
ステップS33では、他機器から制御ユニット7に対して内燃機関を停止する要求が有ったか否かが判別される。他機器から制御ユニット7に内燃機関停止要求が無い場合には、ステップS33の判別結果はNOとなり、ステップS34に入る。
【0029】
ステップS34では、燃料噴射装置1のシステムに重大な故障が有るか否かの判別が燃料噴射装置1に別途設けられる図示しない故障診断部の診断結果を利用して行われ、燃料噴射装置1のシステムに重大な故障が無い場合にはステップS34の判別結果はNOとなり、ステップS35に入る。ステップS35では、電磁弁34をシャットオフする要求が無いと判定する処理が行われる。
【0030】
一方、ステップS31〜ステップS34での判別のうち、少なくともいずれか1つの判別結果がYESの場合にはステップS36に入り、ここで、電磁弁34をシャットオフする要求が有ると判別する処理が行われる。
【0031】
図1に戻ると、ステップS4では、内燃機関が始動モード中であるか否かを判別する処理が行われる。
【0032】
図5〜図7を参照してステップS4における内燃機関の運転モードを判別するための処理について説明する。ここでは、内燃機関の運転モードを内燃機関の機関回転数に従って判別するようになっている。図8に示されるグラフから判る通り、機関回転数に対しては通常運転判定値と停止判定値との2つのしきい値が設定されている。
【0033】
内燃機関が始動されてから機関回転数が停止判定値に達するまでの間である場合には内燃機関は機関停止モードであり、機関回転数が徐々に上昇して停止判定値から通常運転判定値の間となっている場合には、内燃機関は機関始動モードであるとされる。機関回転数が一旦通常運転判定値を越えた場合、さらに上昇して通常運転判定値より大きくなっている場合、及び機関回転数が低下したときであっても停止判定値よりは大きい値である場合には、内燃機関は通常運転モードであるとされる。機関回転数がさらに低下して停止判定値以下となった場合には、内燃機関は機関停止モードであるとされる。図5〜図7に示される処理フローは以上の基準に従って内燃機関の運転モードを判定するものである。
【0034】
先ず、ステップS41で内燃機関が機関停止モードとなっているか否かが判別される。内燃機関が機関停止モードとなっている場合にはステップS41の判別結果はYESとなり、ステップS42に入り、ここで、内燃機関の回転数が停止判定値より大きいか否かの判別が行われる。機関回転数が停止判定値より大きい場合には、ステップS42の判別結果はYESとなり、ステップS43に入る。
【0035】
ステップS43では、機関回転数が通常判定値より大きいか否かが判別される。機関回転数が通常判定値より大きい場合にはステップS43の判別結果はYESとなり、ステップS44に入り、ここで、内燃機関が通常運転モードになっているとする処理が行われ、ステップS45に進む。
【0036】
ステップS41において内燃機関が機関停止モードでないか、又はステップS42において機関回転数が停止判定値より小さい場合には、ステップS45に進む。
【0037】
ステップS43において機関回転数が通常判定値より小さい場合にはステップS43の判別結果はNOとなり、ステップS46に入る。ステップS46では内燃機関が機関始動モードになっているとする処理が行われ、ステップS45に進む。
【0038】
ステップS45では、内燃機関が機関始動モードとなっているか否かが判別される。内燃機関が機関始動モードとなっている場合にはステップS45の判別結果はYESとなり、ステップS47に入り、ここで、機関回転数が停止判定値以下となっているか否かの判別が行われる。機関回転数が停止判定値以下でなく、停止判定値より大きくなっている場合には、ステップS47の判別結果はNOとなり、ステップS48に入る。
【0039】
ステップS48では、内燃機関の機関回転数が通常判定値より大きいか否かの判定が行われる。機関回転数が通常判定値より大きい場合にはステップS48の判別結果はYESとなり、ステップS49に入り、ここで、内燃機関が通常運転モードになっているとする処理が行われ、ステップS50に進む。
【0040】
ステップS45において内燃機関が機関始動モードとなっておらず、通常運転モードとなっている場合には、ステップS45の判別結果はNOとなり、ステップS50に入る。ステップS47において機関回転数が停止判定値以下である場合には、ステップS47の判別結果はYESとなるのでステップS51に入り、ステップS51で内燃機関が機関停止モードとなっているとする処理が行われ、ステップS50に入る。また、ステップS48においてエンジン回転数が通常判定値より大きくなく、通常判定値以下である場合には、ステップS48の判別結果はNOとなり、ステップS50に入る。
【0041】
ステップS50では、内燃機関が通常運転モードとなっているか否かの判別が行われ、内燃機関が通常運転モードとなっている場合にはステップS50の判別結果はYESとなり、ステップS52に入る。ステップS52では機関回転数が停止判定値以下となっているか否かが判別される。機関回転数が停止判定値以下でなく停止判定値より大きい場合にはステップS52の判別結果はNOとなり、ステップS53に入り、ここで内燃機関が通常運転モードであるとする処理が行われ、これによりステップS4の実行が終了する。
【0042】
ステップS50において内燃機関が通常運転モードとなっておらず、機関始動モード若しくは機関停止モードとなっている場合には、ステップS50の判別結果はNOとなり、ステップS4の実行が終了する。また、ステップS52において機関回転数が停止判定値以下となっている場合には、ステップS52の判別結果はYESとなり、ステップS54に入る。ステップS54では、内燃機関が機関停止モードであるとする処理が行われ、ステップS4の実行が終了する。このように、ステップS4において内燃機関の運転モードが機関始動モード、通常運転モード、機関停止モードのいずれにあるかが判別される。
【0043】
図2に戻ると、ステップS4おいて内燃機関が機関始動モードである場合には、ステップS4の判別結果はYESとなり、ステップS11に入る。ステップS11では、電磁弁34の出力値Dとして、冷却水の水温に基づいて駆動用パルス信号である制御信号U6のデューティ比を演算する処理が行われる。
【0044】
ステップS4において内燃機関が機関停止モード若しくは通常運転モードとなっている場合には、ステップS4の判別結果はNOとなり、ステップS5に入る。
【0045】
ステップS5では、現在の機関回転数と燃料噴射量とに基づいてステップS1で演算したデューティ比Aに対する補正値Bを演算する処理が行われる。ステップS6では、コモンレール2における燃料温度に基づいてステップS1で演算したデューティ比Aに対する補正値Cを演算する処理が行われる。ステップS7では、圧力センサ8が故障した時における電磁弁34の出力値Dを算出する処理が行われる。この出力値Dは、D=A+B+Cにより算出される。
【0046】
以上説明したようにして、ステップS7、ステップS9、ステップS10、ステップS11において、燃料噴射装置1の運転状況に見合った電磁弁34の出力値Dが演算されたのち、最終ステップS8に入る。
【0047】
ステップS8では、ステップS7、ステップS9、ステップS10、ステップS11のいずれかにおいて算出された電磁弁34の出力値Dに対して、予め定められている電磁弁34の出力の最大値より大きくならず、かつ予め定められている電磁弁34の出力最小値より小さくならないように、最大及び最小が制限される処理が行われる。そして、最大、最小の制限処理結果に従うデューティ比の制御信号U6が制御ユニット7から出力され、電磁弁34はこの制御信号U6に従って開閉制御され、コモンレール2内の燃料圧力の調整が行われる。
【0048】
制御ユニット7は以上のように構成されているので、圧力センサ8が故障していない場合には、電磁弁34の開閉制御が圧力センサ8からの実圧力信号U1に応答してPI制御され、精度よくコモンレール2内の燃料圧力が所要の目標圧力に維持される、通常の圧力制御が実行される。
【0049】
一方、圧力センサ8が故障していると判別されると、内燃機関の運転状態に応じたバックアップ処理が行われる。すなわち、内燃機関が始動モード中である場合には、ステップS1で演算された出力値に代えて、ステップS11で演算された内燃機関の冷却水の温度に応じて定められたデューティ比が出力値Dとして用いられる。すなわち、制御信号U6のデューティ比が冷却水温度に応じて定められる。内燃機関の始動時においては、冷却水温度が支配的な運転条件となるので、これにより、始動時の内燃機関の運転を円滑にバックアップすることができる。
【0050】
内燃機関が、通常運転モード又は機関停止モードの場合には、機関回転数と燃料噴射量とに基づく補正値Bと、燃料温度による補正値Cとをそれぞれ演算し、ステップS1において演算された出力値にこれらの補正値を加算した値がバックアップ出力値とされる。これにより、圧力センサ8の故障時においても内燃機関の回転数を機関回転数と燃料噴射量とに応じたレール圧とすることができる上に、燃料温度も加味されるので、温度により燃料の粘性が変化した場合でも、これに応じたデューティ比で電磁弁34を開閉し、粘性の変化によるレール圧の変化にも対応することができる。この結果、極めて良好にバックアップ動作が行われ、燃料噴射装置1のバックアップ制御を極めて良好に行い、従来に比べ、バックアップ時の走行フィーリングを著しく改善することができる。
【0051】
なお、上記実施の形態では、通常運転モード又は機関停止モードの場合には、機関回転数と燃料噴射量とに基づく補正値Bと、燃料温度による補正値Cとをそれぞれ演算し、ステップS1において演算された出力値にこれらの補正値を加算した値をバックアップ出力値としたが、補正値Cの加算を省略することもできる。この場合においても、従来に比べ、走行フィーリングを充分に改善することができる。
【0052】
いずれのバックアップ形態であっても、圧力センサ8が故障した場合にコモンレール2内の燃料圧力が過度に上昇し、燃料噴射弁、コモンレール、ポンプ等の各コンポーネントが破損するのを有効に防止することができる。
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、圧力センサが故障していると判別されると、機関回転数と燃料噴射量とに基づく補正値が演算され、電磁弁の通常の出力値にこの補正値を加算した値がバックアップ出力値とされ、内燃機関の運転状態に応じたバックアップ処理が行われる。この結果、圧力センサの故障時において内燃機関の回転数を機関回転数と燃料噴射量とに応じたレール圧とすることができるので、極めて良好にバックアップ動作が行われ、燃料噴射装置のバックアップ制御を極めて良好に行い、従来に比べ、バックアップ時の走行フィーリングを著しく改善することができる。
【0054】
また、機関回転数と燃料噴射量とに基づく補正値と、燃料温度による補正値とをそれぞれ演算し、演算により算出された電磁弁の通常の出力値にこれらの補正値を加算した値をバックアップ出力値とするようにしたので、この結果、圧力センサの故障時において内燃機関の回転数を機関回転数と燃料噴射量とに応じたレール圧とすることができる上に、燃料温度も加味されるので、温度により燃料の粘性が変化した場合でも、これに応じたデューティ比で電磁弁を開閉し、粘性の変化によるレール圧の変化にも対応することができる。したがって、より一層良好にバックアップ動作を行うことができる。
【0055】
さらに、圧力センサが故障していると判別され、内燃機関が始動モードとなっている場合には、制御信号のデューティ比が冷却水温度に応じて定められ、内燃機関の始動時の支配的な運転条件である冷却水温度に応じて電磁弁の開閉が行われ、これによりコモンレール内の燃料圧力が制御されるので、始動時の内燃機関の運転を円滑且つ良好にバックアップ動作が行われる。
【0056】
本発明によれば、また、圧力センサが故障した場合にコモンレール内の燃料圧力が過度に上昇し、燃料噴射弁、コモンレール、ポンプ等の各コンポーネントが破損するのを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による内燃機関用燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図2】図1の制御ユニットで実行される電磁弁制御プログラムを示すフローチャート。
【図3】図2に示した電磁弁制御プログラムの圧力センサ故障判別ステップの詳細フローチャート。
【図4】図2に示した電磁弁制御プログラムの電磁弁シャットオフ要求の有無判別ステップの詳細フローチャート。
【図5】図2に示した電磁弁制御プログラムの内燃機関の運転モード判別ステップの詳細フローチャートの部分図。
【図6】図2に示した電磁弁制御プログラムの内燃機関の運転モード判別ステップの詳細フローチャートの部分図。
【図7】図2に示した電磁弁制御プログラムの内燃機関の運転モード判別ステップの詳細フローチャートの部分図。
【図8】内燃機関の運転モードの判別方法を説明するための説明図。
【符号の説明】
1 燃料噴射装置
2 コモンレール
3 高圧ポンプアッセンブリ
4−1〜4−N 燃料噴射弁
5 燃料タンク
6 フィードポンプ
7 制御ユニット
8 圧力センサ
9 回転センサ
10 水温センサ
11 燃料センサ
31 高圧ポンプ本体
32 フューエルメタリングユニット
33 インレット・アウトレットバルブ
34 電磁弁
50 電磁弁制御プログラム
71 マイクロコンピュータ
A デューティ比
B、C オフセット値
D 出力値
U1 実圧力信号
U2 回転数信号
U3 水温信号
U4 燃温信号
U5 噴射量信号
U6 制御信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an accumulator fuel injection device.
[0002]
[Prior art]
As a fuel injection device for diesel engines, high-pressure fuel accumulated in the common rail is stably supplied to each cylinder of the engine, and the common rail fuel injection is designed to improve engine performance in a wide operating range from low speed to high speed. The device has been put into practical use.
[0003]
This type of fuel injection device uses a fuel metering unit comprising a feed pump to pressurize the fuel in the fuel tank and feed it into the common rail, referring to the output from the rail pressure sensor and the fuel pressure in the common rail. Is maintained at a predetermined constant pressure.
[0004]
In general, the control of the pressure in the common rail is performed by PI control in response to an actual rail pressure signal from a rail pressure sensor provided on the common rail and a predetermined target rail pressure signal. The control output value is determined by the fuel leak amount and the fuel injection amount of the injector, and the opening ratio of the solenoid valve is controlled by controlling the duty ratio of the control pulse signal for opening / closing control of the solenoid valve for pressure control according to this determined value. By adjusting, the fuel pressure in the common rail is maintained at a required level. Here, when the rail pressure sensor is out of order, the control calculation is impossible for the PI control portion. Therefore, conventionally, when the rail pressure sensor fails, the control of the fuel pressure in the common rail is continued by replacing the value of the PI control portion with an appropriate constant value so as not to stop the engine operation. I have to.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described conventional limp home, the controllability of the fuel pressure in the common rail is poor. For example, in the case of an engine for a vehicle, the fuel supply to the engine becomes extremely unstable and the traveling becomes impossible. There are problems such as extremely poor driving feeling.
[0006]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an accumulator fuel injection apparatus that can solve the above-mentioned problems in the prior art.
[0007]
In order to solve the above problems, according to the present invention, a high pressure pump for pressurizing fuel and supplying high pressure fuel, a common rail for storing the high pressure fuel, and a fuel pressure in the common rail are detected. A pressure sensor for adjusting the fuel pressure in the common rail, and the pressure adjustment so that the fuel pressure in the common rail is maintained at a required level in response to a detection output from the pressure sensor. A pressure control means for controlling the mechanism, wherein the high pressure fuel stored in the common rail is injected and supplied into the cylinder of the internal combustion engine by an injector. Failure determination means for determining whether or not there is, means for obtaining rotation speed data indicating the rotation speed of the internal combustion engine, and supply to the internal combustion engine That the means for obtaining the fuel injection quantity data indicating a fuel injection amount, for controlling the pressure regulating mechanism from said rotational speed data and the fuel injection quantity data Correction value Means for computing An operation mode determining means for determining whether or not the internal combustion engine is in a start mode based on the rotational speed data, a means for obtaining fuel temperature data indicating the temperature of the fuel, and the fuel temperature data Means for calculating another correction value for controlling the pressure adjusting mechanism based on the control means, means for obtaining water temperature data indicating the temperature of the cooling water of the internal combustion engine, and the pressure adjusting mechanism from the water temperature data. Means for calculating a backup control value for the control of When the pressure sensor is determined to be defective by the failure determination means If the internal combustion engine is determined not to be in the start mode by the operation mode determination means, the control value given from the pressure control means to the pressure adjustment mechanism is corrected by the correction value and the other correction value. And when the internal combustion engine is determined to be in the start mode by the operation mode determination means when the failure determination means determines that the pressure sensor is in failure, the pressure control means The control value given to the pressure adjustment mechanism is replaced with the backup control value. A pressure-accumulation fuel injection device is proposed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention. The fuel injection device 1 is a common rail type fuel injection device for an internal combustion engine, a
[0013]
The high-
[0014]
[0015]
The
[0016]
The control signal U6 output from the
[0017]
The above-described opening / closing control of the solenoid valve 34 for controlling the pressure of the high-pressure fuel in the
[0018]
FIG. 2 is a flowchart showing this solenoid valve control program. The solenoid
[0019]
The process for determining the failure of the
[0020]
In step S23, it is determined whether or not a predetermined normality determination time necessary for determining that the
[0021]
In step S21, when the voltage of the
[0022]
Also, in step S22, when the voltage generated in the
[0023]
In step S26, it is determined whether or not a predetermined failure determination time necessary for determining that the
[0024]
In step S23, if the predetermined failure determination time has not elapsed, the determination result is NO, and step S24 is entered, where it is determined that the
[0025]
Returning to FIG. 1, in step S2, it is determined whether or not the
[0026]
On the other hand, if it is determined in step S2 that the
[0027]
FIG. 4 shows a specific example of the process for determining whether or not there is a solenoid valve shut-off request executed in step S3. When the determination of whether or not the electromagnetic valve 34 is shut off is started, it is first determined in step S31 whether or not the internal combustion engine is stopped. If the internal combustion engine is not stopped, the determination result of step S31 is NO, and step S32 is entered. Here, it is determined whether or not the driver has requested the
[0028]
In step S33, it is determined whether or not there has been a request for stopping the internal combustion engine from another device to the
[0029]
In step S34, whether or not there is a serious failure in the system of the fuel injection device 1 is determined using a diagnosis result of a failure diagnosis unit (not shown) provided separately in the fuel injection device 1, and If there is no serious failure in the system, the determination result in step S34 is NO and the process enters step S35. In step S35, a process for determining that there is no request to shut off the solenoid valve 34 is performed.
[0030]
On the other hand, if at least one of the determinations in steps S31 to S34 is YES, the process enters step S36, where a process for determining that there is a request to shut off the electromagnetic valve 34 is performed. Is called.
[0031]
Returning to FIG. 1, in step S4, a process for determining whether or not the internal combustion engine is in the start mode is performed.
[0032]
The process for determining the operation mode of the internal combustion engine in step S4 will be described with reference to FIGS. Here, the operation mode of the internal combustion engine is determined according to the engine speed of the internal combustion engine. As can be seen from the graph shown in FIG. 8, two threshold values, a normal operation determination value and a stop determination value, are set for the engine speed.
[0033]
When the engine speed is from when the internal combustion engine is started until the engine speed reaches the stop determination value, the internal combustion engine is in the engine stop mode, and the engine speed gradually increases and the normal operation determination value is determined from the stop determination value. If it is between, the internal combustion engine is assumed to be in the engine start mode. Even if the engine speed once exceeds the normal operation determination value, further increases to be larger than the normal operation determination value, and even when the engine speed decreases, the engine rotation speed is larger than the stop determination value. In this case, the internal combustion engine is assumed to be in a normal operation mode. When the engine speed further decreases and becomes equal to or less than the stop determination value, the internal combustion engine is in the engine stop mode. The processing flow shown in FIGS. 5 to 7 determines the operation mode of the internal combustion engine according to the above criteria.
[0034]
First, in step S41, it is determined whether or not the internal combustion engine is in an engine stop mode. If the internal combustion engine is in the engine stop mode, the determination result in step S41 is YES, and step S42 is entered, where it is determined whether or not the rotational speed of the internal combustion engine is greater than the stop determination value. If the engine speed is greater than the stop determination value, the determination result of step S42 is YES, and step S43 is entered.
[0035]
In step S43, it is determined whether or not the engine speed is larger than a normal determination value. If the engine speed is greater than the normal determination value, the determination result in step S43 is YES, and step S44 is entered. Here, processing that the internal combustion engine is in the normal operation mode is performed, and the process proceeds to step S45. .
[0036]
If the internal combustion engine is not in the engine stop mode in step S41, or if the engine speed is smaller than the stop determination value in step S42, the process proceeds to step S45.
[0037]
If the engine speed is smaller than the normal determination value in step S43, the determination result in step S43 is NO, and the process proceeds to step S46. In step S46, a process that the internal combustion engine is in the engine start mode is performed, and the process proceeds to step S45.
[0038]
In step S45, it is determined whether or not the internal combustion engine is in an engine start mode. If the internal combustion engine is in the engine start mode, the determination result in step S45 is YES, and step S47 is entered, where it is determined whether or not the engine speed is equal to or less than the stop determination value. If the engine speed is not less than the stop determination value but greater than the stop determination value, the determination result of step S47 is NO and the process enters step S48.
[0039]
In step S48, it is determined whether or not the engine speed of the internal combustion engine is greater than a normal determination value. If the engine speed is greater than the normal determination value, the determination result in step S48 is YES, and step S49 is entered. Here, processing that the internal combustion engine is in the normal operation mode is performed, and the process proceeds to step S50. .
[0040]
If the internal combustion engine is not in the engine start mode in step S45 and is in the normal operation mode, the determination result in step S45 is NO and the process enters step S50. If the engine speed is equal to or less than the stop determination value in step S47, the determination result in step S47 is YES, so step S51 is entered. In step S51, the process is performed in which the internal combustion engine is in the engine stop mode. Step S50 is entered. On the other hand, if the engine speed is not greater than the normal determination value and not greater than the normal determination value in step S48, the determination result in step S48 is NO, and step S50 is entered.
[0041]
In step S50, it is determined whether or not the internal combustion engine is in a normal operation mode. If the internal combustion engine is in a normal operation mode, the determination result in step S50 is YES, and step S52 is entered. In step S52, it is determined whether or not the engine speed is equal to or less than a stop determination value. If the engine speed is not less than the stop determination value but greater than the stop determination value, the determination result in step S52 is NO, and step S53 is entered. Here, a process is performed in which the internal combustion engine is in the normal operation mode. This completes the execution of step S4.
[0042]
If the internal combustion engine is not in the normal operation mode in step S50 and is in the engine start mode or the engine stop mode, the determination result in step S50 is NO and the execution of step S4 ends. If the engine speed is equal to or lower than the stop determination value in step S52, the determination result in step S52 is YES and step S54 is entered. In step S54, a process that the internal combustion engine is in the engine stop mode is performed, and the execution of step S4 ends. As described above, in step S4, it is determined whether the operation mode of the internal combustion engine is the engine start mode, the normal operation mode, or the engine stop mode.
[0043]
Returning to FIG. 2, if the internal combustion engine is in the engine start mode in step S4, the determination result in step S4 is YES, and step S11 is entered. In step S11, as the output value D of the electromagnetic valve 34, a process of calculating the duty ratio of the control signal U6, which is a driving pulse signal, is performed based on the coolant temperature.
[0044]
If the internal combustion engine is in the engine stop mode or the normal operation mode in step S4, the determination result in step S4 is NO and the process enters step S5.
[0045]
In step S5, the duty ratio A calculated in step S1 is calculated based on the current engine speed and fuel injection amount. Correction value A process of calculating B is performed. In step S6, the duty ratio A calculated in step S1 is calculated based on the fuel temperature in the
[0046]
As described above, in step S7, step S9, step S10, and step S11, the output value D of the electromagnetic valve 34 corresponding to the operating state of the fuel injection device 1 is calculated, and then the final step S8 is entered.
[0047]
In step S8, the output value D of the electromagnetic valve 34 calculated in any of step S7, step S9, step S10, or step S11 does not become larger than a predetermined maximum value of the output of the electromagnetic valve 34. In addition, a process is performed in which the maximum and minimum are limited so as not to be smaller than a predetermined output minimum value of the electromagnetic valve 34. Then, a control signal U6 having a duty ratio according to the maximum and minimum restriction processing results is output from the
[0048]
Since the
[0049]
On the other hand, if it is determined that the
[0050]
When the internal combustion engine is in the normal operation mode or the engine stop mode, it is based on the engine speed and the fuel injection amount. Correction value B and fuel temperature Correction value C and the output values calculated in step S1 Correction value The value obtained by adding is used as the backup output value. As a result, even when the
[0051]
In the above embodiment, in the normal operation mode or the engine stop mode, it is based on the engine speed and the fuel injection amount. Correction value B and fuel temperature Correction value C and the output values calculated in step S1 Correction value Is the backup output value. Correction value The addition of C can be omitted. Even in this case, the running feeling can be sufficiently improved as compared with the conventional case.
[0052]
In any backup mode, when the
[0053]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, when it is determined that the pressure sensor has failed, it is based on the engine speed and the fuel injection amount. Correction value Is calculated and the normal output value of the solenoid valve Correction value A value obtained by adding is used as a backup output value, and backup processing according to the operating state of the internal combustion engine is performed. As a result, the rotation speed of the internal combustion engine can be set to the rail pressure corresponding to the engine rotation speed and the fuel injection amount when the pressure sensor fails, so that the backup operation is performed very well and the backup control of the fuel injection device is performed. The running feeling during backup can be remarkably improved as compared with the prior art.
[0054]
Also based on engine speed and fuel injection amount Correction value And depending on the fuel temperature Correction value And calculate the normal output value of the solenoid valve calculated by the calculation. Correction value As a result, the rotational speed of the internal combustion engine can be set to the rail pressure corresponding to the engine rotational speed and the fuel injection amount when the pressure sensor fails. Since the fuel temperature is also taken into account, even if the viscosity of the fuel changes depending on the temperature, the electromagnetic valve can be opened and closed with a duty ratio corresponding to this, and the change in rail pressure due to the change in viscosity can be dealt with. Therefore, the backup operation can be performed even better.
[0055]
Further, when it is determined that the pressure sensor has failed and the internal combustion engine is in the start mode, the duty ratio of the control signal is determined according to the cooling water temperature, and is dominant when the internal combustion engine is started. The solenoid valve is opened and closed according to the cooling water temperature, which is an operating condition, and thereby the fuel pressure in the common rail is controlled. Therefore, the operation of the internal combustion engine at the time of start-up is smoothly and satisfactorily performed.
[0056]
According to the present invention, when the pressure sensor fails, it is possible to effectively prevent the fuel pressure in the common rail from excessively increasing and damaging components such as the fuel injection valve, the common rail, and the pump.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a solenoid valve control program executed by the control unit of FIG.
3 is a detailed flowchart of a pressure sensor failure determination step of the solenoid valve control program shown in FIG.
4 is a detailed flowchart of an electromagnetic valve shut-off request presence / absence determination step of the electromagnetic valve control program shown in FIG. 2;
5 is a partial view of a detailed flowchart of an operation mode determination step of the internal combustion engine of the electromagnetic valve control program shown in FIG.
6 is a partial view of a detailed flowchart of an operation mode determination step of the internal combustion engine of the electromagnetic valve control program shown in FIG.
7 is a partial view of a detailed flowchart of an operation mode determination step of the internal combustion engine of the electromagnetic valve control program shown in FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a method of determining an operation mode of the internal combustion engine.
[Explanation of symbols]
1 Fuel injector
2 Common rail
3 High pressure pump assembly
4-1 to 4-N fuel injection valve
5 Fuel tank
6 Feed pump
7 Control unit
8 Pressure sensor
9 Rotation sensor
10 Water temperature sensor
11 Fuel sensor
31 High-pressure pump body
32 Fuel metering unit
33 Inlet / Outlet Valve
34 Solenoid valve
50 Solenoid valve control program
71 Microcomputer
A Duty ratio
B, C Offset value
D output value
U1 Actual pressure signal
U2 Speed signal
U3 Water temperature signal
U4 Fuel temperature signal
U5 Injection amount signal
U6 control signal
Claims (2)
前記圧力センサが故障であるか否かを判別するための故障判別手段と、
前記内燃機関の回転数を示す回転数データを得るための手段と、
前記内燃機関に供給される燃料噴射量を示す燃料噴射量データを得るための手段と、
前記回転数データと前記燃料噴射量データとから前記圧力調節機構の制御のための補正値を演算するための手段と、
前記回転数データに基づいて前記内燃機関が始動モードであるか否かを判別するための運転モード判別手段と、
前記燃料の温度を示す燃料温度データを得るための手段と、
前記燃料温度データに基づいて前記圧力調節機構の制御のための別の補正値を演算するための手段と、
前記内燃機関の冷却水の温度を示す水温データを得るための手段と、
前記水温データから前記圧力調節機構の制御のためのバックアップ制御値を演算するための手段と
を備え、
前記故障判別手段によって前記圧力センサが故障であると判別された場合において前記運転モード判別手段によって前記内燃機関が始動モードでないと判別された場合には、前記圧力制御手段から前記圧力調節機構に与えられる制御値を前記補正値と前記別の補正値とによって補正するようにし、
前記故障判別手段によって前記圧力センサが故障であると判別された場合において前記運転モード判別手段によって前記内燃機関が始動モードであると判別された場合には、前記圧力制御手段から前記圧力調節機構に与えられる制御値を前記バックアップ制御値に置き換えるようにした
ことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。A high pressure pump for pressurizing fuel to supply high pressure fuel, a common rail for storing the high pressure fuel, a pressure sensor for detecting fuel pressure in the common rail, and a fuel pressure in the common rail. Pressure adjusting mechanism for adjusting, and pressure control means for controlling the pressure adjusting mechanism so that the fuel pressure in the common rail is maintained at a required level in response to a detection output from the pressure sensor, In the pressure accumulation type fuel injection device, the high pressure fuel stored in the common rail is injected and supplied into the cylinder of the internal combustion engine by an injector.
Failure determination means for determining whether or not the pressure sensor is defective;
Means for obtaining rotational speed data indicating the rotational speed of the internal combustion engine;
Means for obtaining fuel injection amount data indicating the fuel injection amount supplied to the internal combustion engine;
Means for calculating a correction value for controlling the pressure adjusting mechanism from the rotational speed data and the fuel injection amount data;
An operation mode determining means for determining whether or not the internal combustion engine is in a start mode based on the rotational speed data;
Means for obtaining fuel temperature data indicative of the temperature of the fuel;
Means for calculating another correction value for controlling the pressure adjusting mechanism based on the fuel temperature data;
Means for obtaining water temperature data indicating the temperature of the cooling water of the internal combustion engine;
Means for calculating a backup control value for controlling the pressure adjusting mechanism from the water temperature data ; and
Wherein when the internal combustion engine by Oite the operation mode judging means when it is determined that the pressure sensor is faulty by the fault determining means is not determined to be the start mode, the pressure regulating mechanism from said pressure control means The control value given to is corrected by the correction value and the other correction value,
If the internal combustion engine is determined to be in the start mode by the operation mode determining means when the failure determining means determines that the pressure sensor is in failure, the pressure control means changes the pressure adjusting mechanism. A pressure accumulation type fuel injection device , wherein a given control value is replaced with the backup control value .
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