JP4600371B2 - Fuel injection control device - Google Patents
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Description
本発明は、例えばディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制御システム等に採用されるような、エンジン出力による動力で駆動される燃料ポンプと、該燃料ポンプの駆動により圧送される燃料をエンジンへ噴射供給する燃料噴射弁とを備える燃料供給システムを対象として、燃料噴射弁の燃料噴射圧力をその目標値と測定値との偏差(圧力偏差)に基づいてフィードバック制御する燃料噴射制御装置に関するものである。 The present invention is, for example, a fuel pump driven by power generated by an engine output, which is employed in a common rail fuel injection control system of a diesel engine, and the like, and fuel that is pumped by driving the fuel pump is injected and supplied to the engine. The present invention relates to a fuel injection control apparatus that performs feedback control of a fuel injection pressure of a fuel injection valve based on a deviation (pressure deviation) between a target value and a measured value for a fuel supply system including the fuel injection valve.
この種の燃料噴射制御装置としては、例えば特許文献1に記載される装置がある。この装置は、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制御システムに搭載され、エンジン筒内へ直接的に燃料を噴射供給(直噴)する燃料噴射弁の燃料噴射圧力についてこれを、コモンレール内の圧力(レール圧力)として測定しつつ、その目標値と一致する(又は一致に近づける)ようにフィードバック制御するものである。なお、この燃料噴射圧力のフィードバック制御に際しては、PID制御を採用している。以下、図11及び図12を参照して、この燃料噴射圧力のフィードバック制御について説明する。なお、図11は、この制御の処理手順を示すフローチャートである。 As this type of fuel injection control device, for example, there is a device described in Patent Document 1. This device is installed in a common rail fuel injection control system of a diesel engine, and the fuel injection pressure of a fuel injection valve that directly injects and supplies fuel (direct injection) into the engine cylinder is expressed as the pressure in the common rail (rail Pressure), and feedback control is performed so as to match (or approach) the target value. Note that PID control is employed for feedback control of the fuel injection pressure. Hereinafter, the feedback control of the fuel injection pressure will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a flowchart showing the processing procedure of this control.
同図11に示されるように、この一連の処理においては、まずステップS21で、目標レール圧力PP及び実レール圧力NPを読み込み、続くステップS22で、それら両者の差分として圧力偏差DP(=NP−PP)を算出する。さらに続くステップS231〜S233では、エンジン運転状態や圧力偏差DPの大小を判断して、それらに続くステップS241〜S244で、それら判断結果に応じた各異なるゲインG1〜G4に基づいてPID定数を取得、設定するようにしている。これにより、アイドル運転状態ではゲインG1が、また非アイドル運転状態では、圧力偏差DPが閾値DPTH21よりも大きい(DP>DPTH21)場合にゲインG2が、圧力偏差DPが閾値DPTH22よりも小さい(DP<DPTH22)場合にゲインG3が、圧力偏差DPが閾値DPTH21以下で且つ閾値DPTH22以上になる(DPTH21≧DP≧DPTH22)場合にゲインG4がそれぞれ使用されることになる。 As shown in FIG. 11, in this series of processes, first, in step S21, the target rail pressure PP and the actual rail pressure NP are read, and in the subsequent step S22, the pressure deviation DP (= NP− PP) is calculated. In further subsequent steps S231 to S233, the engine operating state and the pressure deviation DP are determined, and in subsequent steps S241 to S244, PID constants are obtained based on the different gains G1 to G4 corresponding to the determination results. , Have to set. As a result, the gain G1 in the idling operation state and the gain G2 in the non-idling operation state when the pressure deviation DP is larger than the threshold value DPTH21 (DP> DPTH21) and the pressure deviation DP is smaller than the threshold value DPTH22 (DP < In the case of DPTH22), the gain G3 is used, and in the case where the pressure deviation DP is not more than the threshold value DPTH21 and not less than the threshold value DPTH22 (DPTH21 ≧ DP ≧ DPTH22), the gain G4 is used.
この装置では、こうしてPID定数を求め、比例動作(P制御)、積分動作(I制御)、微分動作(D制御)によって補正量を得る。図12に、これら各ゲインと補正量との関係を示す。同図12に示されるように、非アイドル運転状態では、圧力偏差DPが大きい場合にはより大きなゲインG2,G3を用い、圧力偏差DPが小さい場合にはより小さなゲインG4を用いる。またアイドル運転状態では、さらに小さなゲインG1を用いるようにしている。 In this apparatus, the PID constant is thus obtained, and a correction amount is obtained by proportional operation (P control), integration operation (I control), and differential operation (D control). FIG. 12 shows the relationship between each gain and the correction amount. As shown in FIG. 12, in the non-idle operation state, when the pressure deviation DP is large, larger gains G2 and G3 are used, and when the pressure deviation DP is small, a smaller gain G4 is used. In the idle operation state, a smaller gain G1 is used.
この装置では、こうして得た補正量を目標レール圧力PPに加えて同目標レール圧力PPを補正し、実レール圧力NPをその補正後の目標レール圧力PPに調圧すべく、圧力制御弁の駆動を制御するための制御電流信号(デューティ比)を算出するようにしている。
このように、上記特許文献1に記載の装置では、予め閾値DPTH21,DPTH22を適切な箇所に設定することにより、圧力偏差DPの大きさに応じてより好ましいゲインを選択し、それをレール圧力のフィードバック制御に用いることが可能になる。すなわち、例えば定常運転時(レール圧力の測定値が目標値近辺にある時)においては、小さなゲイン値(圧力偏差DPの単位変化量あたりの補正量が小さいゲイン)により安定性の高い制御を行い、また目標レール圧力値が変更された時(過渡期)においては、大きなゲイン値(圧力偏差DPの単位変化量あたりの補正量が大きいゲイン)によりその目標レール圧力値の変化に対して高い応答性で追従させる制御を行うことが可能になる。 As described above, in the apparatus described in Patent Document 1, by setting the threshold values DPTH21 and DPTH22 in appropriate locations in advance, a more preferable gain is selected according to the magnitude of the pressure deviation DP, and the gain is selected based on the rail pressure. It can be used for feedback control. That is, for example, during steady operation (when the measured value of the rail pressure is close to the target value), highly stable control is performed with a small gain value (a gain with a small correction amount per unit change amount of the pressure deviation DP). In addition, when the target rail pressure value is changed (transient period), a high response to a change in the target rail pressure value due to a large gain value (a gain with a large correction amount per unit change amount of the pressure deviation DP). It is possible to perform control to follow with the characteristics.
しかしながら、この装置では、確かに過渡期の応答性は高められるものの、圧力偏差DPのみについてゲインの最適化が図られているにすぎず、まだ改善の余地を残すものとなっている。 However, in this apparatus, although the response in the transition period is certainly improved, the gain is optimized only for the pressure deviation DP, and there is still room for improvement.
例えば安定性を重視して閾値DPTH21,DPTH22を設定した場合には、目標値の変化に対する応答性に劣るものとなってしまうことが、発明者によって確認されている。例えば図13は、エンジン高速運転時とエンジン低速運転時との両方の場合について、目標レール圧力値が変更された時(過渡期)の目標値への追従態様を概略的に示すタイムチャートである。なお、同図13において、特性線L51はエンジン高速運転時の圧力特性、特性線L52はエンジン低速運転時の圧力特性をそれぞれ示している。 For example, when the threshold values DPTH21 and DPTH22 are set with emphasis on stability, it has been confirmed by the inventor that the response to changes in the target value is poor. For example, FIG. 13 is a time chart schematically showing a manner of following the target value when the target rail pressure value is changed (transition period) in both cases of high-speed engine operation and low-speed engine operation. . In FIG. 13, a characteristic line L51 indicates a pressure characteristic during high-speed engine operation, and a characteristic line L52 indicates a pressure characteristic during low-speed engine operation.
同図13に示されるように、この場合には、タイミングt50で目標レール圧力が変更された時、この目標値の変化に対する応答性は、エンジン低速運転時よりもエンジン高速運転時の方が優れる。このため、こうした装置では、エンジン高速運転時については十分な応答性が得られたものの、エンジン低速運転時については十分な応答性が得られないという問題が起こり得ると考えられる。 As shown in FIG. 13, in this case, when the target rail pressure is changed at timing t50, the responsiveness to the change in the target value is better during engine high speed operation than during engine low speed operation. . For this reason, it is considered that such a device may have a problem that sufficient responsiveness can be obtained during high-speed engine operation, but sufficient responsiveness cannot be obtained during low-speed engine operation.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、例えばエンジン低速運転時の目標値の変化に対する応答性を高めるなど、都度の状況に応じてより好ましいかたちで燃料噴射制御を行うことを可能とする燃料噴射制御装置を提供することを主たる目的とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to perform fuel injection control in a more favorable manner depending on the situation, for example, to increase the responsiveness to changes in the target value during low-speed engine operation. The main object is to provide a fuel injection control device.
以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
請求項1に記載の発明では、エンジン出力による動力で駆動される燃料ポンプと、該燃料ポンプの駆動により圧送される燃料をエンジンへ噴射供給する燃料噴射弁とを備える燃料供給システムを対象として、前記燃料噴射弁の燃料噴射圧力を、その目標値と測定値との偏差である圧力偏差に基づいてフィードバック制御する燃料噴射制御装置において、前記圧力偏差と共に、前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータも加味して、前記燃料噴射圧力のフィードバック制御に係るゲインを可変設定するゲイン設定手段を備え、前記ゲイン設定手段は、各異なる複数のゲインから1つを選択するための閾値を、前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータに基づいて可変とするものであることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is directed to a fuel supply system including a fuel pump driven by power generated by an engine output and a fuel injection valve that injects fuel supplied by driving the fuel pump into the engine. In the fuel injection control device that feedback-controls the fuel injection pressure of the fuel injection valve based on a pressure deviation that is a deviation between the target value and the measured value, a parameter relating to the pulsation level of the fuel injection pressure together with the pressure deviation In addition, gain setting means for variably setting a gain related to feedback control of the fuel injection pressure is included, and the gain setting means sets a threshold value for selecting one from a plurality of different gains. It is variable based on a parameter relating to the pressure pulsation level .
発明者は、エンジン低速運転時における上記応答性の低下が、レール圧力(燃料噴射圧力)の脈動(圧力脈動)に起因していること、ひいては該圧力脈動がそのレールに対して燃料を送る燃料ポンプの実圧送量に相関することを見出し、上記構成を発明した。詳しくは、燃料噴射圧力の脈動レベル(振幅)は、制御上これ以上調整することのできない限界、すなわちフィードバック制御可能な圧力偏差の最小値(最小の圧力範囲)に相当する。したがって定常運転時は、この差圧範囲内に安定的に収めるような小さなゲイン(単位時間あたりの補正量)で燃料噴射圧力をフィードバック制御することが望ましい。発明者は、エンジン出力による動力で駆動される燃料ポンプでは、この圧力の脈動レベルがエンジン回転速度(NE)に応じたものとなる点、すなわちエンジン回転速度が大きくなるほど脈動レベルが大きくなる点に着目した。詳しくは、燃料ポンプでは、プランジャの摺動部分(詳しくはハウジングとの隙間)で微量な燃料の流出(図3参照)が生じる。そして、この燃料の流出量が、燃料噴射圧力に影響を与える。特にエンジン出力による動力で駆動される燃料ポンプにおいては、エンジン回転速度が大きくなると、高速で動作するプランジャと固定のハウジングとの隙間を流通する燃料の流体特性でその隙間が実質的に狭くなることにより燃料の流出量が少なくなり、これによりポンプの実圧送量が増加し、圧力脈動レベルが大きくなる。発明者は、こうした原理(メカニズム)を考え出し、上記のように、圧力偏差に加え、エンジン回転速度をはじめとする燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータも加味して、燃料噴射圧力のフィードバック制御に係るゲインを可変設定する構成、すなわちゲイン設定手段を備える構成を発明した。こうした構成であれば、都度の状況に応じてゲインを可変として、より好ましいかたちで燃料噴射制御を行うことが可能になる。 The inventor has stated that the above-described decrease in responsiveness during low-speed operation of the engine is caused by pulsation (pressure pulsation) of rail pressure (fuel injection pressure), and by extension, fuel that sends fuel to the rail. The present invention was invented by finding that it correlates with the actual pumping amount of the pump. Specifically, the pulsation level (amplitude) of the fuel injection pressure corresponds to a limit that cannot be adjusted any more in terms of control, that is, a minimum pressure deviation (minimum pressure range) that can be feedback controlled. Therefore, during steady operation, it is desirable to feedback-control the fuel injection pressure with a small gain (correction amount per unit time) that can be stably kept within this differential pressure range. The inventor has pointed out that the pressure pulsation level of the fuel pump driven by the engine power depends on the engine speed (NE), that is, the pulsation level increases as the engine speed increases. Pay attention. Specifically, in the fuel pump, a small amount of fuel flows out (see FIG. 3) at the sliding portion of the plunger (specifically, the gap with the housing). This fuel outflow amount affects the fuel injection pressure. In particular, in a fuel pump driven by power from the engine output, when the engine speed increases, the gap becomes substantially narrow due to the fluid characteristics of the fuel flowing through the gap between the plunger operating at high speed and the fixed housing. As a result, the amount of fuel outflow decreases, thereby increasing the actual pumping amount of the pump and increasing the pressure pulsation level. The inventor has come up with such a principle (mechanism) and, as described above, in addition to the pressure deviation, the parameter related to the pulsation level of the fuel injection pressure including the engine rotation speed is also taken into account for feedback control of the fuel injection pressure. A configuration for variably setting such a gain, that is, a configuration including gain setting means has been invented. With such a configuration, the fuel injection control can be performed in a more preferable manner by changing the gain according to the situation.
そして、前記ゲイン設定手段によるゲインの設定態様(変更態様)としては、請求項1や2,3に記載の態様が有効である。 In addition, as the gain setting mode (change mode) by the gain setting means, the modes described in claims 1 , 2, and 3 are effective.
すなわち請求項1に記載の発明では、前記ゲイン設定手段を、各異なる複数のゲイン(例えば圧力偏差レベルに応じて設定された複数のゲイン)から1つを選択するための閾値を前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータに基づいて可変とするものとして構成する。 In this invention according to claim 1, before Symbol gain setting means, the plurality of different gains the threshold for selecting one (e.g., a plurality of gain set in accordance with the pressure deviation level) fuel injection It is configured to be variable based on a parameter relating to the pressure pulsation level.
また請求項2,3に記載の発明では、前記ゲイン設定手段を、前記圧力偏差と前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータとに応じて各異なる複数のゲイン領域(例えば定常運転領域、プラス側変更領域、マイナス側変更領域の3領域)が設けられてそれら各異なる複数の領域から1つの領域を選択するための閾値が前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータに対して一定ではない態様で設定されたゲイン設定マップに基づき、前記燃料噴射圧力のフィードバック制御に係るゲインを設定するものとして構成する。 In the invention described in claim 2, 3, the pre-Symbol gain setting means, the plurality of different gains regions (e.g. steady operation regions in accordance with the parameters of the pulsation level of the fuel injection pressure and the pressure difference, plus (Three regions, a side change region and a minus side change region) are provided, and the threshold value for selecting one region from a plurality of different regions is not constant with respect to the parameter relating to the pulsation level of the fuel injection pressure The gain related to the feedback control of the fuel injection pressure is set based on the gain setting map set in (1).
これらの構成であれば、都度の状況に応じてゲインを的確に可変とすることが可能になる。例えば、フィードバック制御可能(調整可能)な差圧範囲(脈動レベル)の小さい場合(例えばエンジン低速運転時)には、圧力偏差のより小さい時期にフィードバック制御に用いるゲインをより大きな値に変更することで、燃料噴射圧力の目標値が変更された場合にも、基本的には定常運転時の安定制御を損なうことなく(高い制御性を維持しつつ)、目標値の変化に対する応答性を高めることができるようになる。 With these configurations, it is possible to accurately change the gain according to the situation. For example, when the differential pressure range (pulsation level) for which feedback control is possible (adjustable) is small (for example, during low-speed engine operation), the gain used for feedback control is changed to a larger value when the pressure deviation is smaller. Therefore, even when the target value of the fuel injection pressure is changed, the responsiveness to the change of the target value is basically improved without impairing the stable control during steady operation (maintaining high controllability). Will be able to.
また、前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータとしては、請求項4〜8に記載のパラメータを用いることが有効である。例えば請求項4に記載の発明のように、
・前記エンジンの回転速度。
あるいは請求項5に記載のように、
・前記燃料ポンプの吐出量(例えば吐出量の測定値(実吐出量)又は要求吐出量等)。
あるいは請求項6に記載のように、
・前記燃料噴射圧力の目標値(目標燃料噴射圧力)。
あるいは請求項7に記載のように、
・前記燃料ポンプにより圧送される燃料の粘性に係るパラメータ。
などが有効である。これらのパラメータは、燃料噴射圧力(例えばレール圧力)の脈動レベルとよく相関する。まず前述したように、エンジンの回転速度が大きくなるほどプランジャの摺動部分での燃料の流出量(漏れ量)が少なくなり、燃料噴射圧力の脈動レベルが大きくなる。また、燃料ポンプの吐出量(目標値に基づき制御)が多くなると、燃料ポンプによる1圧送あたりの燃料圧送量が多くなり、ひいては1回の吸入行程における加圧室の体積(容積)変動が大きくなることで、脈動レベルが大きくなる。また、燃料噴射圧力(目標値に基づき制御)が大きくなると、圧送される燃料が硬くなり(より密になり)、脈動レベルが大きくなる。また、圧送される燃料の粘性が高くなると、プランジャの摺動部分で燃料が漏れにくくなり、燃料の流出量が少なくなることにより、脈動レベルが大きくなる。
In addition, it is effective to use the parameters described in claims 4 to 8 as a parameter related to the pulsation level of the fuel injection pressure. For example, as in the invention according to claim 4,
-The rotational speed of the engine.
Or as claimed in claim 5,
-Discharge amount of the fuel pump (for example, measured value of discharge amount (actual discharge amount) or required discharge amount).
Or as claimed in claim 6,
The target value of the fuel injection pressure (target fuel injection pressure).
Or as claimed in claim 7,
A parameter relating to the viscosity of the fuel pumped by the fuel pump.
Etc. are effective. These parameters correlate well with the pulsation level of the fuel injection pressure (eg rail pressure). First, as described above, as the rotational speed of the engine increases, the amount of fuel outflow (leakage) at the sliding portion of the plunger decreases and the pulsation level of the fuel injection pressure increases. Further, when the discharge amount of the fuel pump (control based on the target value) increases, the fuel pumping amount per pumping by the fuel pump increases, and as a result, the volume (volume) fluctuation of the pressurizing chamber in one suction stroke increases. As a result, the pulsation level increases. Further, when the fuel injection pressure (control based on the target value) increases, the fuel to be pumped becomes hard (more dense) and the pulsation level increases. Further, when the viscosity of the pumped fuel is increased, the fuel is less likely to leak at the sliding portion of the plunger, and the pulsation level is increased by reducing the amount of fuel flowing out.
そして、特に請求項7に記載の装置において、前記燃料ポンプにより圧送される燃料の粘性に係るパラメータとしては、請求項8に記載の発明のように、同燃料の温度を用いることが有効である。一般に、燃料(特に液体燃料)の温度が高いほど燃料の粘性(粘度)は低くなる。 In particular, in the apparatus according to claim 7, it is effective to use the temperature of the fuel as the parameter relating to the viscosity of the fuel pumped by the fuel pump as in the invention according to claim 8. . Generally, the higher the temperature of the fuel (particularly liquid fuel), the lower the viscosity (viscosity) of the fuel.
請求項9に記載の発明では、請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置において、前記燃料ポンプの燃料圧送量が、同ポンプの燃料吸入側で調量されることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the fuel pumping amount of the fuel pump is metered on the fuel suction side of the pump. .
前記燃料ポンプが燃料吐出側で燃料圧送量の調量を行うものであれば、その調量時に、すなわち燃料吐出(燃料圧送)時に、燃料噴射圧力の脈動レベルを調整する(減らしたり増やしたりする)ことが可能となる。したがってこの場合には、上記請求項1〜8のいずれか一項に記載の構成の必要性は低い。これに対し、上記構成のように、前記燃料ポンプが燃料吸入側(ポンププランジャによる燃料圧送の前)で燃料圧送量の調量を行うものである場合には、上述のように、調量後の燃料圧送時に脈動レベルの生じる可能性が高い。このため、こうした構成では、上記請求項1〜8のいずれか一項に記載の発明が特に重要となる。 If the fuel pump adjusts the fuel pumping amount on the fuel discharge side, the pulsation level of the fuel injection pressure is adjusted (decreased or increased) at the time of metering, that is, at the time of fuel discharge (fuel pumping). ) Is possible. Therefore, in this case, the necessity for the configuration according to any one of claims 1 to 8 is low. On the other hand, when the fuel pump performs the metering of the fuel pumping amount on the fuel suction side (before the fuel pumping by the pump plunger) as in the above configuration, as described above, There is a high possibility that a pulsation level will occur during fuel pumping. For this reason, in such a configuration, the invention described in any one of claims 1 to 8 is particularly important.
請求項10に記載の発明では、請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置において、前記燃料噴射弁の燃料噴射圧力はディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制御システムにおけるコモンレール内の圧力であり、前記燃料噴射圧力のフィードバック制御はPID制御であり、前記ゲイン設定手段は、PID定数を前記ゲインとして設定するものであることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the fuel injection pressure of the fuel injection valve is a pressure in a common rail in a common rail fuel injection control system of a diesel engine. The feedback control of the fuel injection pressure is PID control, and the gain setting means sets a PID constant as the gain.
現状において上記請求項1〜9のいずれか一項に記載の発明の実用性を考えると、これらは、先の特許文献1に記載の装置と同様、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制御システムにおける燃料噴射圧力(レール圧力)のPID制御(フィードバック制御)に用いて特に有益である。なお、PID定数のうち、応答性を高めるために特に重要となるものは、P定数(比例ゲイン)とI定数(積分時間)である。 Considering the practicality of the invention described in any one of claims 1 to 9 at present, these are the fuels in the common rail fuel injection control system of the diesel engine as in the device described in the above-mentioned Patent Document 1. It is particularly useful when used for PID control (feedback control) of injection pressure (rail pressure). Of the PID constants, the P constant (proportional gain) and the I constant (integration time) are particularly important for improving the response.
以下、本発明に係る燃料噴射制御装置を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の装置は、例えば自動車用エンジンとしてのレシプロ式ディーゼルエンジンを制御対象にしたコモンレール式燃料噴射制御システム(高圧噴射燃料供給システム)に搭載されている。すなわちこの装置は、先の特許文献1に記載の装置と同様、ディーゼルエンジン(内燃機関)のエンジン筒内の燃焼室に直接的に高圧燃料(例えば噴射圧力「1400気圧」程度の軽油)を噴射供給(直噴供給)する際に、その燃料噴射圧力を目標値に対してフィードバック制御(PID制御)するために用いられる、いわばディーゼルエンジン用の燃料噴射制御装置である。 Hereinafter, an embodiment embodying a fuel injection control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the apparatus of this embodiment is mounted in the common rail type fuel injection control system (high pressure injection fuel supply system) which made the control object the reciprocating type diesel engine as a car engine, for example. That is, this device, like the device described in Patent Document 1, injects high-pressure fuel (for example, light oil having an injection pressure of “1400 atm”) directly into the combustion chamber in the cylinder of a diesel engine (internal combustion engine). This is a so-called fuel injection control device for a diesel engine, which is used for feedback control (PID control) of the fuel injection pressure with respect to a target value when supplying (direct injection supply).
まず図1を参照して、本実施形態に係るコモンレール式燃料噴射制御システムの概略について説明する。なお、本実施形態のエンジンとしては、自動車用の多気筒(例えば4気筒)エンジンを想定している。 First, an outline of a common rail fuel injection control system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that a multi-cylinder (for example, four-cylinder) engine for automobiles is assumed as the engine of the present embodiment.
同図1に示されるように、このシステムは、大きくは、ECU(電子制御ユニット)30が、各種センサからのセンサ出力(検出結果)を取り込み、各センサ出力に基づいて燃料供給装置の駆動を制御するように構成されている。ECU30は、燃料供給装置の駆動を制御することで、例えばディーゼルエンジンの出力(回転速度やトルク)を制御すべく、同エンジンに対する燃料噴射圧力(レール圧力)を目標値(目標燃圧)にフィードバック制御している。
As shown in FIG. 1, in this system, the ECU (electronic control unit) 30 takes in sensor outputs (detection results) from various sensors and drives the fuel supply device based on the sensor outputs. Configured to control. The
ここで、燃料供給装置を構成する諸々の装置は、燃料上流側から、燃料タンク10、燃料フィルタ12、燃温センサ13、及び燃料ポンプ14の順に配設されている。すなわち、燃料タンク10内の燃料は、燃料ポンプ14によって汲み上げられ、燃料フィルタ12及び燃温センサ13を通じて、コモンレール16へ加圧供給(圧送)される。そして、コモンレール16は、燃料ポンプ14から圧送された燃料を高圧状態で蓄えてこれを、シリンダごとに設けられた高圧燃料通路18を通じて、各シリンダのインジェクタ(燃料噴射弁)20へそれぞれ供給する。また、このコモンレール16には、コモンレール16内の燃圧(レール圧力)を検出するための燃圧センサ22が設けられており、レール圧力の検出や管理が可能とされている。このシステムでは、燃料ポンプ14の駆動により圧送される燃料を各インジェクタ20により直接的にエンジンの各筒内(シリンダ内)へ噴射供給(直噴供給)するようになっている。
Here, various devices constituting the fuel supply device are arranged in order of the
また、図示しない車両には、上記各センサのほかにもさらに、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えばクランク軸24には、所定クランク角毎に(例えば30°CA周期で)クランク角信号を出力するクランク角度センサ26が、同クランク軸24の回転角度位置や回転速度等を検出するために設けられている。また、アクセルペダルには、同ペダルの状態(変位量)に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ28が、運転者によるアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を検出するために設けられている。
In addition to the above sensors, the vehicle (not shown) is further provided with various sensors for vehicle control. For example, the
次に、図2を参照して、燃料ポンプ14の詳細構成について説明する。
Next, a detailed configuration of the
同図2に示されるように、この燃料ポンプ14は、基本的には、フィードポンプ40によって上記燃料タンク10から汲み上げられた燃料を高圧ポンプ50にて加圧して吐出するように構成されている。そしてこの際、高圧ポンプ50に送られる燃料圧送量は、同ポンプ14の燃料吸入側(特に高圧ポンプ50による燃料圧送の前)に設けられた吸入調整弁60(SCV:Suction Control Valve)によって調量されるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
ここで、フィードポンプ40は、外側にアウタロータ、内側にインナロータを有し、それら各ロータによって作られるスペースを各ロータの回転に応じて増減させ、その増減に合わせて燃料の吸入及び吐出を行う、いわゆるトロコイド式のポンプである。このポンプ40は、駆動軸41により駆動され、上記燃料タンク10の燃料を入口42から吸引して高圧ポンプ50へ送る低圧供給ポンプとして機能する。なお、駆動軸41は、クランク軸24(図1)と連動しており、エンジン出力による動力で駆動されるようになっている。すなわちこの駆動軸41は、クランク軸24の回転に伴い回転駆動され、例えばクランク軸24の1回転に対して「1/1」又は「1/2」等の比率で回転する。
Here, the
このフィードポンプ40により吸い上げられた燃料は、燃料フィルタ42aを通り、吸入調整弁60へ送られる。この際、フィードポンプ40の吐出圧(燃圧)は、レギュレータバルブ43により所定圧以下に制限(調節)される。レギュレータバルブ43は、フィードポンプ40の吐出圧が所定圧以上となる場合にフィードポンプ40の吐出側と供給側とを連通させるものである。
The fuel sucked up by the
吸入調整弁60は、リニアソレノイド式の電磁弁を備えて構成され、高圧ポンプ50への吸入燃料量を調節するものである。ECU30(図1)によりこの吸入調整弁60に対する通電時間を制御することで、フィードポンプ40から燃料通路44を通じて高圧ポンプ50へ吸入される燃料量を調節することができるようになっている。すなわち、フィードポンプ40により送られた燃料は、この吸入調整弁60によって必要吐出量(燃料圧送量)に調整され、吸入弁53(サクションバルブ)を通って高圧ポンプ50へ入ることになる。
The
高圧ポンプ50は、吸入調整弁60によって調量された燃料を加圧して外部へ吐出するプランジャポンプである。この高圧ポンプ50は、大きくは、駆動軸41によって往復駆動されるプランジャ51と、ハウジング52の内壁52bとプランジャ51の頂面との間に形成される加圧室52aとを備えて構成され、加圧室52a(プランジャ室)は、プランジャ51の軸方向への往復動によってその体積(容積)が変化する。
The high-
プランジャ51は、偏心カム55(エキセントリックカム)の周囲に装着されたリングカム56にスプリング57によって押し付けられている。図示されていないが、詳しくは、直方体形状のリングカム56の中心には、駆動軸41を組み付けるための円柱状のシャフト孔が形成されている。また、駆動軸41には、そのシャフト孔の形状に対応した円柱状の偏心カム55が偏心するように取り付けられている。そうして、偏心カム55のシャフト孔を駆動軸41が貫通する態様で、ちょうど駆動軸41の偏心カム55上にリングカム56が組み付けられることによって、それら駆動軸41とリングカム56とが偏心カム55を介して連結されている。この高圧ポンプ50では、駆動軸41が回転すると偏心カム55が偏心して回転し、リングカム56がそれに追従して変位することにより上記プランジャ51を軸方向に押して(又は引いて)変位させる。こうして2本のプランジャ51が圧送上死点から圧送下死点までの間を往復動するようになっている。
The
上述のように、この高圧ポンプ50の吸入側には、加圧室52aと上記フィードポンプ40側とを連通又は遮断する吸入弁53が配設されている。これに対し、この高圧ポンプ50の吐出側にも同様に、同加圧室52aと上記コモンレール16側とを連通又は遮断する吐出弁54が設けられている。すなわち、プランジャ51の下降により加圧室52a内の圧力が低下すると、吐出弁54が閉弁するとともに吸入弁53が開弁する。そしてこれにより、吸入調整弁60を介してフィードポンプ40から加圧室52a内に燃料が供給される。また逆に、プランジャ51の上昇により加圧室52a内の圧力が上昇すると、今度は吸入弁53が閉弁する。そして、加圧室52a内の圧力が所定圧力に達すると吐出弁54が開弁して加圧室52a内で加圧された高圧燃料が上記コモンレール16へ向けて供給されることになる。
As described above, on the suction side of the high-
ところで、こうした燃料ポンプ14では、例えば燃圧センサ22のセンサ出力から算出されるレール圧力(燃料噴射圧力)に脈動(圧力脈動)が生じており、その脈動レベル(振幅)は都度の状況に応じたものとなる。以下、図3及び図4を参照して、様々な状況における圧力脈動レベルの相違について説明する。なお、図3は、燃料ポンプ14におけるプランジャ51の摺動部分を拡大して示す模式図、図4は、最高圧力P0近傍におけるレール圧力の脈動レベルδP1,δP2を示すタイムチャートである。同図4において、(a)はエンジン低速運転時における圧力脈動レベル、(b)はエンジン高速運転時における圧力脈動レベルをそれぞれ示している。
By the way, in such a
まず図3に示すように、燃料ポンプ14では、プランジャ51の摺動部分、詳しくはプランジャ51の外周壁とハウジング52の内壁52bとの隙間で、微量な燃料の流出LKが生じる。そして、この燃料の流出量がレール圧力に影響を与える。特に上記システムに用いられる燃料ポンプ14のように、エンジン出力による動力で駆動されるポンプにおいては、エンジン回転速度が大きくなると、高速で動作するプランジャ51と固定のハウジング52との隙間を流通する燃料の流体特性でその隙間が実質的に狭くなることにより燃料の流出量が少なくなり、これにより燃料ポンプ14の実圧送量が増加し、圧力脈動レベルが大きくなる。
First, as shown in FIG. 3, in the
具体的には、プランジャ51の上昇により到達する最高圧力P0近傍におけるレール圧力の脈動は、エンジン低速運転時及びエンジン高速運転時において、それぞれ図4(a)及び(b)に示すような形態となる。すなわち、エンジン低速運転時における圧力脈動レベル(振幅)δP1(差圧範囲P0〜P1)は、エンジン高速運転時における圧力脈動レベル(振幅)δP2(差圧範囲P0〜P2)よりも小さくなる。
Specifically, the pulsation of the rail pressure in the vicinity of the maximum pressure P0 reached by the rise of the
このように、エンジン回転速度NEが大きくなるほどプランジャ51の摺動部分での燃料の流出量(漏れ量)が少なくなり、レール圧力の脈動レベルが大きくなる。また、エンジン回転速度NEだけでなく、燃料ポンプ14に対する要求吐出量QFIN(吐出量の目標値に相当)、レール圧力の目標値(目標レール圧力PP)、及び燃料温度THFの値も、同様にレール圧力の脈動レベルとよく相関する。例えば要求吐出量QFIN、ひいては燃料ポンプ14の吐出量(要求値(目標値)に基づき制御)が多くなると、燃料ポンプ14による1圧送あたりの燃料圧送量が多くなり、ひいては1回の吸入行程における加圧室52aの体積変動(容積変動)が大きくなることで、脈動レベルが大きくなる。また、目標レール圧力PP、すなわち燃料噴射圧力(目標値に基づき制御)が大きくなると、圧送される燃料が硬くなり(より密になり)、脈動レベルが大きくなる。また、燃料温度THFが低くなると、燃料の粘性が高くなり、ひいてはプランジャの摺動部分で燃料が漏れにくくなり、燃料の流出量が少なくなることにより、脈動レベルが大きくなる。
Thus, as the engine speed NE increases, the amount of fuel outflow (leakage) at the sliding portion of the
本実施形態の燃料噴射制御装置では、これらのパラメータに基づいて、各異なる複数のゲインから1つを選択するための閾値DPTH(制御パラメータの1つ)を可変設定するようにしている。そしてこの際、電子制御ユニットとして主体的に制御を行う部分がECU30である。このECU30は、周知のマイクロコンピュータ(図示略)を備え、エンジンの運転状態やユーザの要求を検出する各種センサの検出値に基づいて所望とされる態様で上記インジェクタ20等の各種アクチュエータを操作することにより、上記エンジンに係る各種の制御を行うものである。また、このECU30に搭載されるマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うCPU(基本処理装置)、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのRAM(Random Access Memory)、プログラムメモリとしてのROM(読み出し専用記憶装置)、データ保存用メモリとしてのEEPROM(電気的に書換可能な不揮発性メモリ)等といった各種の演算装置及び記憶装置によって構成されている。そしてROMには、燃料噴射制御をはじめとするエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ(EEPROM)には、エンジンの設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。
In the fuel injection control device of this embodiment, a threshold value DPTH (one of control parameters) for selecting one from a plurality of different gains is variably set based on these parameters. At this time, the
図5に、ECU30に搭載された燃料噴射圧力のフィードバック制御(PID制御)に係る各種の機能をブロック図として示す。なお、これら各種の機能は、先に列記した圧力脈動レベルと相関するパラメータ等に基づいて閾値DPTHを可変設定するとともに、この閾値DPTHに応じたゲインに基づいてPID定数(比例ゲイン、積分時間、微分時間)を設定するものである。
FIG. 5 is a block diagram showing various functions related to feedback control (PID control) of the fuel injection pressure mounted on the
同図5に示されるように、このECU30では、3つのマップM1〜M3を用いて閾値DPTHを算出する(可変設定する)。詳しくは、例えばマップM1を参照しつつ、エンジン回転速度NEと要求吐出量QFINとに基づいて燃料温度・圧力補正前閾値BDPTHを算出する。なお、要求吐出量QFINは、要求燃料噴射量に対応するものであり、運転者の要求(例えばアクセルペダルの操作量)等に基づいて算出、設定される。図6に、この閾値BDPTHの算出に用いるマップM1の一例を示す。
As shown in FIG. 5, the
同図6に示されるように、このマップM1では、エンジン回転速度NE(単位は「rpm」)及び要求吐出量QFIN(単位は「cc/min」)の各値が定まればそれに対応する閾値BDPTHが一意的に定められるようになっている。これにより、エンジン回転速度NEが大きくなるほど、また要求吐出量QFINが多くなるほど、閾値BDPTH、ひいては上記閾値DPTHがより大きな値に設定されることになる。 As shown in FIG. 6, in this map M1, if each value of the engine speed NE (unit: “rpm”) and the required discharge amount QFIN (unit: “cc / min”) is determined, the corresponding threshold value is determined. BDPTH is uniquely determined. As a result, the threshold value BDPTH, and thus the threshold value DPTH, is set to a larger value as the engine speed NE increases and as the required discharge amount QFIN increases.
また、別のマップM2を参照しつつ、例えば燃温センサ13(図1)のセンサ出力から算出される燃料温度THFに基づいて、上記閾値BDPTHに対する補正値KTHF(燃料温度による補正値)を算出する。そして、補正部31により、この補正値KTHFを先の閾値BDPTHと掛け合わせる(補正演算する)ことで、上記閾値DPTHの算出過程として燃料温度THFによる補正を行うようにしている。図7に、この補正値KTHFの算出に用いるマップM2の一例を示す。
Further, referring to another map M2, for example, based on the fuel temperature THF calculated from the sensor output of the fuel temperature sensor 13 (FIG. 1), a correction value KTHF (correction value based on the fuel temperature) for the threshold BDPTH is calculated. To do. Then, the
同図7に示されるように、このマップM2では、燃料温度THF(単位は「deg C」)の値が定まればそれに対応する補正値KTHFが一意的に定められるようになっている。これにより、燃料温度THFが大きくなるほど、補正値KTHF、ひいては上記閾値DPTHがより小さな値に設定されることになる。ちなみに、上記補正値KTHFは、動粘度(絶対粘度を密度で割ったもの、単位「m^2/s」)と同様の傾向で可変設定されることになる。 As shown in FIG. 7, in this map M2, if the value of the fuel temperature THF (the unit is “deg C”) is determined, the corresponding correction value KTHF is uniquely determined. As a result, the correction value KTHF, and thus the threshold value DPTH, is set to a smaller value as the fuel temperature THF increases. Incidentally, the correction value KTHF is variably set with the same tendency as the kinematic viscosity (absolute viscosity divided by density, unit “m ^ 2 / s”).
また、さらに別のマップM3を参照しつつ、目標レール圧力PPに基づいて補正値KPP(目標レール圧力による補正値)を算出する。そして、補正部32により、この補正値KPPを上記補正値KTHFで補正された先の閾値と掛け合わせる(補正演算する)ことで、上記閾値DPTHの算出過程としてさらに目標レール圧力PPによる補正を行うようにしている。なお、目標レール圧力PPは、例えばエンジン回転速度NEや目標燃料噴射量等に基づいて算出、設定される。図8に、補正値KPPの算出に用いるマップM3の一例を示す。
Further, a correction value KPP (a correction value based on the target rail pressure) is calculated based on the target rail pressure PP while referring to still another map M3. Then, the
同図8に示されるように、このマップM3では、目標レール圧力PP(単位は「MPa」)の値が定まればそれに対応する補正値KPPが一意的に定められるようになっている。これにより、目標レール圧力PPが大きくなるほど、補正値KPP、ひいては上記閾値DPTHがより大きな値に設定されることになる。ちなみに、上記補正値KPPは、燃料のヤング率と同様の傾向で可変設定されることになる。 As shown in FIG. 8, in this map M3, if the value of the target rail pressure PP (unit: “MPa”) is determined, the corresponding correction value KPP is uniquely determined. As a result, the correction value KPP, and thus the threshold value DPTH, is set to a larger value as the target rail pressure PP increases. Incidentally, the correction value KPP is variably set with the same tendency as the Young's modulus of the fuel.
このように、ECU30では、上記3つのマップM1〜M3を用いることにより、先に列記した圧力脈動レベルと相関するパラメータに基づいて、各異なる複数のゲインから1つを選択するための閾値DPTHを可変設定するようにしている。そして、ゲイン設定部33(ゲイン設定手段)により、閾値DPTHに基づいて、その時のエンジン回転速度NE、及び、圧力偏差DP(目標レール圧力PPと実レール圧力NPとの偏差)に応じたゲインを選択するとともに、このゲインに基づいてPID定数を取得、設定するようにしている。なおこの際、ゲイン設定部33は、POSゲイン(ポジティブ、プラス側変更用ゲイン)、NOMゲイン(ノーマル、定常運転用ゲイン)、NEGゲイン(ネガティブ、マイナス側変更用ゲイン)という3種類から1つのゲインを選択する。また、圧力偏差DPは、圧力偏差算出部34により所定の演算(ここでは減算)が行われることで、目標レール圧力PPと実レール圧力NP(燃圧センサ22による検出値)との差分(DP=NP−PP)として算出される。
Thus, the
次に、図9を参照して、上記システムにより実行される燃料噴射制御のうち、特に燃料噴射圧力のフィードバック制御(PID制御)に係る処理について詳述する。なお、図9は、同フィードバック制御のゲイン設定に係る処理の処理手順を示すフローチャートである。この図9の一連の処理は、基本的には、ECU30によりROMに記憶されたプログラムが実行されることによって、所定クランク角度ごとに又は所定時間周期で逐次行われる。そして、この図9の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばECU30に搭載されたRAMやEEPROM等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
Next, with reference to FIG. 9, the fuel injection control executed by the above system will be described in detail particularly regarding the fuel injection pressure feedback control (PID control). FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of processing relating to gain setting of the feedback control. The series of processes shown in FIG. 9 are basically performed at predetermined crank angles or sequentially at predetermined time intervals by executing a program stored in the ROM by the
同図9に示されるように、この一連の処理においては、まずステップS11で、先に列記した圧力脈動レベルと相関するパラメータ、すなわちエンジン回転速度NE、要求吐出量QFIN、燃料温度THF、目標レール圧力PP、及び実レール圧力NPを取得する。そして、続くステップS12で、上述のように、圧力偏差DP(=NP−PP)及び閾値DPTHを算出する。さらに続くステップS13〜S14では、圧力偏差DPの大小を判断して、それらに続くステップS151〜S153で、それら判断結果に応じた各異なるゲイン(POSゲイン、NOMゲイン、NEGゲイン)に基づいてPID定数を取得するようにしている。なお、これらPOSゲイン、NOMゲイン、NEGゲインは、それぞれ先の図12に例示したゲインG3,G4,G2に準ずるものである。すなわちこれにより、圧力偏差DPが閾値DPTHの正数「DPTH」以上である(DP≧DPTH)場合にPOSゲイン(正側に大きなゲイン)が、圧力偏差DPが閾値DPTHの負数「−DPTH」以下である(DP≦−DPTH)場合にNEGゲイン(負側に大きなゲイン)が、圧力偏差DPが「DPTH」よりも小さくて且つ「−DPTH」よりも大きい(DPTH>DP>−DPTH)場合にNOMゲイン(上記2つのゲインよりも小さい安定ゲイン)がそれぞれ使用されることになる。 As shown in FIG. 9, in this series of processing, first, in step S11, parameters correlated with the pressure pulsation level listed above, that is, engine speed NE, required discharge amount QFIN, fuel temperature THF, target rail, and so on. The pressure PP and the actual rail pressure NP are acquired. In step S12, the pressure deviation DP (= NP-PP) and the threshold value DPTH are calculated as described above. In further subsequent steps S13 to S14, the magnitude of the pressure deviation DP is determined, and in subsequent steps S151 to S153, PID is based on different gains (POS gain, NOM gain, NEG gain) according to the determination results. I try to get a constant. The POS gain, NOM gain, and NEG gain are in accordance with the gains G3, G4, and G2 illustrated in FIG. That is, as a result, when the pressure deviation DP is equal to or larger than the positive number “DPTH” of the threshold value DPTH (DP ≧ DPTH), the POS gain (large gain on the positive side) is smaller than the negative value “−DPTH” of the threshold value DPTH. (DP ≦ −DPTH), the NEG gain (large gain on the negative side) is smaller than “DPTH” and larger than “−DPTH” (DPTH> DP> −DPTH). A NOM gain (a stable gain smaller than the above two gains) is used.
図10は、このゲインの選択態様を示すグラフであり、詳しくはこのグラフは、ゲイン設定部33(図5)でゲインの設定に用いられるマップ(ゲイン設定マップ)に相当するものである。なおここでは、比較のため、エンジン回転速度NEに対して一定に設定された閾値L21,L22(例えば先の図12に例示した閾値DPTH21,DPTH22)も破線にて図中に示している。 FIG. 10 is a graph showing a selection mode of the gain. Specifically, this graph corresponds to a map (gain setting map) used for setting the gain in the gain setting unit 33 (FIG. 5). Here, for comparison, threshold values L21 and L22 (for example, threshold values DPTH21 and DPTH22 illustrated in FIG. 12 above) set to be constant with respect to the engine rotational speed NE are also indicated by broken lines in the drawing.
同図10に示されるように、このマップでは、圧力偏差DPとエンジン回転速度NEとに応じて各異なる3つのゲイン領域(定常運転領域A、プラス側変更領域B、マイナス側変更領域C)が設けられ、それら各異なる3つの領域A〜Cから1つの領域を選択するための閾値L11,L12(「DPTH」及び「−DPTH」)が、エンジン回転速度NEに対して一定ではない態様で設定されている。詳しくは、エンジン低速運転時には、エンジン回転速度NEが小さいほど、より小さな圧力偏差DPで、安定ゲインとしてのNOMゲイン(領域A)からより大きなゲイン(正の偏差ならPOSゲイン(領域B)、負の偏差ならNEGゲイン(領域C))へ、使用ゲインが変更されるようになっている。この装置(ECU30)では、こうしたマップを用いてゲインを可変設定する。そして、例えば図12に例示したマップに準ずるマップを用いて、使用ゲインに応じた補正量を取得する。すなわち、こうしたマップによりゲインを設定すれば、目標レール圧力PPが変更された場合にも、基本的には定常運転時の安定制御を損なうことなく(高い制御性を維持しつつ)、目標値の変化に対する応答性を高めることができるようになる。 As shown in FIG. 10, in this map, there are three different gain regions (steady operation region A, plus side change region B, minus side change region C) according to the pressure deviation DP and the engine speed NE. Threshold values L11 and L12 (“DPTH” and “−DPTH”) for selecting one area from the three different areas A to C are set in a manner that is not constant with respect to the engine speed NE. Has been. Specifically, during engine low speed operation, the smaller the engine speed NE, the smaller the pressure deviation DP, and the larger the gain from the NOM gain (area A) as the stable gain (POS gain (area B) if negative deviation, negative). Is used, the use gain is changed to NEG gain (area C). In this device (ECU 30), the gain is variably set using such a map. Then, for example, a correction amount corresponding to the use gain is acquired using a map similar to the map illustrated in FIG. That is, if the gain is set using such a map, even when the target rail pressure PP is changed, the target value of the target value is basically maintained without impairing the stable control during steady operation (while maintaining high controllability). Responsiveness to changes can be improved.
すなわちこの装置でも、こうして補正量を得た後は、これを目標レール圧力PPに加えて同目標レール圧力PPを補正し、実レール圧力NPをその補正後の目標レール圧力PPに調圧すべく、圧力制御弁(吸入調整弁60)の駆動を制御するための制御電流信号(デューティ比)を算出することになる。ちなみに、レール圧力のマイナス側への制御(減圧制御)は、例えばインジェクタ20の空打ち(燃料は噴射せずに空気のみを噴射)や、図示しない適宜の減圧弁(例えばオン/オフ制御式のソレノイド電磁弁)の開閉等により行う。 That is, in this apparatus, after obtaining the correction amount in this way, this is added to the target rail pressure PP to correct the target rail pressure PP, and the actual rail pressure NP is adjusted to the corrected target rail pressure PP. A control current signal (duty ratio) for controlling the drive of the pressure control valve (suction adjustment valve 60) is calculated. Incidentally, the control to the negative side of the rail pressure (decompression control) is performed by, for example, idle driving of the injector 20 (injecting only air without injecting fuel) or an appropriate decompression valve (not shown) (for example, an on / off control type). This is done by opening and closing the solenoid valve.
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。 According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.
(1)エンジン出力による動力で駆動される燃料ポンプ14等により構成される燃料供給システムを対象として、インジェクタ20の燃料噴射圧力(レール圧力)を、その目標値(目標レール圧力PP)と測定値(実レール圧力NP)との偏差である圧力偏差DPに基づいてフィードバック制御する。このような燃料噴射制御装置(ECU30)として、圧力偏差DPと共に、エンジン回転速度NE、要求吐出量QFIN、燃料温度THF、及び目標レール圧力PPも加味して、レール圧力のフィードバック制御に係るゲインを可変設定するプログラム(ゲイン設定手段、図9)を備える構成とした。これにより、都度の状況に応じてゲインを可変として、より好ましいかたちで燃料噴射制御を行うことが可能になる。
(1) For a fuel supply system including a
(2)各異なる複数のゲイン(POSゲイン、NOMゲイン、NEGゲイン)から1つを選択するための閾値DPTHを、上記エンジン回転速度NE、要求吐出量QFIN、燃料温度THF、及び目標レール圧力PPに基づいて可変とするようにした。これにより、都度の状況に応じてゲインを的確に可変とすることが可能になる。 (2) The threshold DPTH for selecting one from a plurality of different gains (POS gain, NOM gain, NEG gain), the engine speed NE, the required discharge amount QFIN, the fuel temperature THF, and the target rail pressure PP It was made variable based on. As a result, the gain can be accurately varied according to the situation.
(3)圧力偏差DPとエンジン回転速度NEとに応じて各異なる複数のゲイン領域(定常運転領域A、プラス側変更領域B、マイナス側変更領域Cの3領域)が設けられ、それら各異なる3つの領域A〜Cから1つの領域を選択するための閾値DPTHが、エンジン回転速度NEに対して一定ではない態様で設定されたゲイン設定マップ(図10)に基づき、レール圧力のフィードバック制御に係るゲインを可変設定するようにした。詳しくは、エンジン低速運転時には、エンジン回転速度NEが小さいほどより小さな圧力偏差DPで、安定ゲインとしてのNOMゲインからより大きなゲインへ使用ゲインが変更されるようにした。これにより、目標レール圧力PPが変更された場合にも、基本的には定常運転時の安定制御を損なうことなく(高い制御性を維持しつつ)、目標値の変化に対する応答性を高めることができるようになる。 (3) A plurality of different gain regions (three regions of a steady operation region A, a plus side change region B, and a minus side change region C) are provided according to the pressure deviation DP and the engine speed NE, and each of these three different regions is provided. Based on a gain setting map (FIG. 10) in which a threshold value DPTH for selecting one area from the two areas A to C is set in a manner that is not constant with respect to the engine speed NE, The gain was variably set. Specifically, during engine low speed operation, the use gain is changed from a NOM gain as a stable gain to a larger gain with a smaller pressure deviation DP as the engine rotational speed NE is smaller. As a result, even when the target rail pressure PP is changed, the responsiveness to changes in the target value can be basically improved without impairing the stable control during steady operation (while maintaining high controllability). become able to.
(4)3つのゲイン領域(定常運転領域A、プラス側変更領域B、マイナス側変更領域C)を選択するための2つの閾値(領域Aから領域Bへ又はその逆に変更するための閾値L11と領域Aから領域Cへ又はその逆に変更するための閾値L12)を、圧力偏差DPの基準(ここでは「0」)を対称軸として線対称(符号のみ逆)になるように設定した。こうすることで、1つの閾値DPTHの算出によりそれら2つの閾値L11,L12(「DPTH」及び「−DPTH」)を設定することが可能になり、ひいては閾値の算出が容易(演算処理の負荷軽減)になる。 (4) Two thresholds (threshold L11 for changing from region A to region B or vice versa) for selecting three gain regions (steady operation region A, plus side change region B, minus side change region C) The threshold L12 for changing from the region A to the region C or vice versa is set so as to be line symmetric (only the sign is reversed) with the reference (here, “0”) of the pressure deviation DP as the symmetry axis. By doing this, it becomes possible to set the two threshold values L11 and L12 (“DPTH” and “−DPTH”) by calculating one threshold value DPTH, and it is easy to calculate the threshold value (reducing the processing load). )become.
(5)燃料ポンプ14の燃料圧送量が同ポンプ14の燃料吸入側で調量される構成とした。用途によっては、ポンプ14の燃料吸入側で調量した方が都合の良い場合がある。こうした場合にも、上記構成であれば、都度の状況に応じてゲインを可変として、より好ましいかたちで燃料噴射制御を行うことが可能になる。
(5) The fuel pumping amount of the
(6)ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制御システムにおけるコモンレール16内の圧力(レール圧力)のフィードバック制御をPID制御として行い、ゲインとしてPID定数を設定するようにした。これにより、燃料噴射圧力を的確に制御することが可能になる。 (6) The feedback control of the pressure (rail pressure) in the common rail 16 in the common rail fuel injection control system of the diesel engine is performed as PID control, and a PID constant is set as a gain. This makes it possible to accurately control the fuel injection pressure.
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。 The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be implemented as follows, for example.
・先の特許文献1に記載の装置に準ずるかたちで、エンジン運転モード(例えばアイドル運転状態)等も併せ加味して、ゲインを可変設定するようにしてもよい。 The gain may be variably set in consideration of the engine operation mode (for example, idling operation state) and the like in the same manner as the device described in the above-mentioned Patent Document 1.
・燃料ポンプ14の燃料圧送量が同ポンプ14の燃料吸入側で調量される構成であることは必須の条件とはならず、例えば燃料ポンプ14を、燃料吐出側で燃料圧送量の調量が行われるものとしてもよい。
It is not an essential condition that the fuel pumping amount of the
・上記実施形態では、閾値DPTHを補正(可変設定)する際に燃料温度THFの値を用いる(加味する)ようにしたが、これに限られず、燃料ポンプ14により圧送される燃料の粘性に係るパラメータであれば、他のパラメータを用いた場合も、前記(1)の効果に準ずる効果は得られるようになる。
In the above embodiment, the value of the fuel temperature THF is used (considered) when correcting (variably setting) the threshold value DPTH. However, the present invention is not limited to this, and it relates to the viscosity of the fuel pumped by the
・ゲイン領域を選択するための2つの閾値L11,L12を、圧力偏差DPの基準を対称軸として線対称になるように設定したが、これに限られず、それぞれ算出して非対称に設定するようにしてもよい。 Although the two threshold values L11 and L12 for selecting the gain region are set to be line symmetric with respect to the reference of the pressure deviation DP as a symmetry axis, the present invention is not limited to this, and each is calculated and set to be asymmetric. May be.
・図10に示したゲイン設定マップでは、3領域で3種類のゲインを使い分けるようにしたが、2領域にしても、また4領域以上にしても、前記(2)や(3)の効果に準ずる効果は得られるようになる。 In the gain setting map shown in FIG. 10, three types of gains are used properly in three areas. However, the effects of (2) and (3) can be achieved even if two areas are used or four areas or more. The equivalent effect can be obtained.
・上記実施形態では、エンジン運転状態(エンジン回転速度NE及び要求吐出量QFIN)に基づいて算出した基準閾値(燃料温度・圧力補正前閾値BDPTH)に対して、燃料温度THF及び目標レール圧力PPによって補正を行うようにした。しかし、これに限定されることはなく、例えばこれらパラメータの全てについて各々ゲインとの関係を示すマップを用いて、最適なゲインを設定するようにしてもよい。また、別々にマップを設けて、都度の状況の別にそれらを切り替えて、必要なパラメータだけを選択的に用いて(加味して)ゲインを選択するようにしてもよい。さらに、用途等に応じて必要のないパラメータについては割愛するようにしてもよい。要は、それらパラメータの少なくとも1つに基づいて、レール圧力のフィードバック制御に係るゲインを可変設定する構成であれば、前記(1)の効果に準ずる効果は得られるようになる。 In the above embodiment, the fuel temperature THF and the target rail pressure PP are used with respect to the reference threshold value (fuel temperature / pressure correction threshold value BDPTH) calculated based on the engine operating state (engine rotational speed NE and required discharge amount QFIN). Correction was made. However, the present invention is not limited to this, and an optimum gain may be set using, for example, a map showing the relationship between each of these parameters and the gain. Alternatively, maps may be provided separately, and the gains may be selected by selectively using (considering) only necessary parameters by switching them according to circumstances. Furthermore, parameters that are not necessary depending on the application may be omitted. In short, if the gain is variably set based on the rail pressure feedback control based on at least one of these parameters, the effect equivalent to the effect (1) can be obtained.
・上記実施形態では、各種のソフトウェア(プログラム)を用いるようにしたが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。 In the above embodiment, various kinds of software (programs) are used, but similar functions may be realized by hardware such as a dedicated circuit.
・上記実施形態では、一例としてディーゼルエンジンのコモンレールシステムに本発明を適用した場合について言及したが、例えば火花点火式のガソリンエンジン(特に直噴エンジン)等についても、基本的には同様に本発明を適用することができる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a common rail system of a diesel engine is mentioned as an example. However, for example, a spark ignition type gasoline engine (particularly a direct injection engine) or the like is basically basically the same. Can be applied.
10…燃料タンク、13…燃温センサ、14…燃料ポンプ、16…コモンレール、20…インジェクタ、22…燃圧センサ、30…ECU(電子制御ユニット)、50…高圧ポンプ、51…プランジャ、60…吸入調整弁。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記圧力偏差と共に、前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータも加味して、前記燃料噴射圧力のフィードバック制御に係るゲインを可変設定するゲイン設定手段を備え、
前記ゲイン設定手段は、各異なる複数のゲインから1つを選択するための閾値を、前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータに基づいて可変とするものであることを特徴とする燃料噴射制御装置。 The fuel injection pressure of the fuel injection valve is targeted for a fuel supply system comprising a fuel pump driven by power generated by the engine and a fuel injection valve that injects fuel supplied by driving the fuel pump to the engine. In the fuel injection control device that performs feedback control based on the pressure deviation that is the deviation between the target value and the measured value,
A gain setting means for variably setting a gain related to feedback control of the fuel injection pressure in consideration of a parameter related to a pulsation level of the fuel injection pressure together with the pressure deviation ,
The gain setting means makes a threshold for selecting one from a plurality of different gains variable based on a parameter relating to a pulsation level of the fuel injection pressure. .
前記圧力偏差と共に、前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータも加味して、前記燃料噴射圧力のフィードバック制御に係るゲインを可変設定するゲイン設定手段を備え、 A gain setting means for variably setting a gain related to feedback control of the fuel injection pressure in consideration of a parameter related to a pulsation level of the fuel injection pressure together with the pressure deviation,
前記ゲイン設定手段は、前記圧力偏差と前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータとに応じて各異なる複数のゲイン領域が設けられてそれら各異なる複数の領域から1つの領域を選択するための閾値が前記燃料噴射圧力の脈動レベルに係るパラメータに対して一定ではない態様で設定されたゲイン設定マップに基づき、前記燃料噴射圧力のフィードバック制御に係るゲインを可変設定するものであることを特徴とする燃料噴射制御装置。 The gain setting means is provided with a plurality of different gain regions according to the pressure deviation and a parameter relating to the pulsation level of the fuel injection pressure, and a threshold value for selecting one region from the different regions Is configured to variably set a gain related to feedback control of the fuel injection pressure based on a gain setting map set in a manner that is not constant with respect to the parameter related to the pulsation level of the fuel injection pressure. Fuel injection control device.
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