JP5085483B2 - High pressure fuel pump control device for engine - Google Patents
High pressure fuel pump control device for engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP5085483B2 JP5085483B2 JP2008244784A JP2008244784A JP5085483B2 JP 5085483 B2 JP5085483 B2 JP 5085483B2 JP 2008244784 A JP2008244784 A JP 2008244784A JP 2008244784 A JP2008244784 A JP 2008244784A JP 5085483 B2 JP5085483 B2 JP 5085483B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- pressure
- amount
- relief valve
- pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
本発明は、自動車等に搭載されるエンジンの高圧燃料ポンプ制御装置に係り、特に、コモンレール内の燃圧を適正に維持できるようにされたエンジンの高圧燃料ポンプ制御装置に関する。 The present invention relates to a high-pressure fuel pump control device for an engine mounted on an automobile or the like, and more particularly, to a high-pressure fuel pump control device for an engine that can properly maintain a fuel pressure in a common rail.
従来より、エンジンにおいて、燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくするため、燃料の高圧化を図り、前記燃料噴射弁へ高圧の燃料を圧送する技術が各種提案されている。ここで、高圧燃料ポンプによりコモンレールに高圧の燃料を供給して、燃料噴射弁から高圧の燃料を噴射するようにした場合、コモンレール内の燃圧は、燃料噴射弁による燃料噴射により低下するものの、燃料噴射量には、エンジン運転上の制限があるため、コモンレール内の燃圧が極めて高くなることがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an engine, various techniques for increasing the pressure of fuel and pumping high-pressure fuel to the fuel injection valve have been proposed in order to reduce the particle size of fuel injected from the fuel injection valve. Here, when high pressure fuel is supplied to the common rail by the high pressure fuel pump and high pressure fuel is injected from the fuel injection valve, the fuel pressure in the common rail decreases due to fuel injection by the fuel injection valve. Since the injection amount is limited in engine operation, the fuel pressure in the common rail may become extremely high.
そこで、例えば、下記特許文献1には、コモンレールに蓄圧室内の燃料を逃がすための逃がし弁(リリーフ弁)を連結し、エンジンへの燃料供給停止時に蓄圧室内の燃圧があらかじめ定められた設定圧力よりも高いときには蓄圧室内の燃料圧が上記設定圧力以下になるまで上記リリーフ弁を開弁するようにしている。
Therefore, for example, in
一方、高圧燃料ポンプまわりの構成が、燃料を吸入して吐出するポンプ、該ポンプが吐出する燃料量を調節するソレノイド、及び該ソレノイドに電気信号を供給して前記ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段からなるものである場合、その機械的特性によって、ポンプが吐出可能な最大、最小の燃料量が存在する。 On the other hand, the configuration around the high-pressure fuel pump includes a pump that sucks and discharges fuel, a solenoid that adjusts the amount of fuel discharged by the pump, and a discharge that controls the discharge amount of the pump by supplying an electric signal to the solenoid In the case of comprising a quantity control means, there is a maximum and minimum fuel quantity that can be discharged by the pump due to its mechanical characteristics.
ここで、前記特許文献1に所載のように、燃料供給停止時ではなく、エンジンの要求燃料量が吐出可能な最小燃料量より小さい場合は、コモンレールの燃料収支が供給過剰になり、そのためコモンレール内の燃圧が上昇し、ひいては燃料噴射弁上下流圧力差上昇による少量の燃料噴射不能、燃料噴射弁の開弁動作不能、耐燃料圧力以上となることによる燃料漏れを発生させるおそれがある。
Here, as described in the above-mentioned
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、エンジンの要求燃料量が吐出可能な最小燃料量より小さい場合においても、コモンレール内の燃圧を上昇させず、所望の圧力範囲内で維持することのできるエンジンの高圧燃料ポンプ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is not to increase the fuel pressure in the common rail even when the required fuel amount of the engine is smaller than the minimum dischargeable fuel amount, An object of the present invention is to provide a high-pressure fuel pump control device for an engine that can be maintained within a desired pressure range.
前記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの高圧燃料ポンプ制御装置は、基本的には、高圧燃料ポンプの燃料吐出量を調節するためのソレノイドに電気信号を供給して前記高圧燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段、前記高圧燃料ポンプが吐出した燃料を蓄圧して保持するコモンレール、該コモンレール内の燃料を燃料噴射弁に導く燃料導出手段、前記コモンレールから燃料をリリーフする燃料リリーフ弁、及び、該燃料リリーフ弁の開度を制御するリリーフ弁開度制御手段、を有し、前記リリーフ弁開度制御手段は、前記高圧燃料ポンプが吐出可能な最小燃料量と前記燃料噴射弁から噴射供給される燃料供給量とを比較し、前記吐出可能な最小燃料量が前記燃料供給量とほぼ等しいかそれを上回っているとき、前記燃料リリーフ弁を開弁ないしその開度を大きくすることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the high pressure fuel pump control device for an engine according to the present invention basically supplies an electric signal to a solenoid for adjusting the fuel discharge amount of the high pressure fuel pump to provide the high pressure fuel pump. Discharge amount control means for controlling the discharge amount, common rail for accumulating and holding the fuel discharged from the high-pressure fuel pump, fuel deriving means for guiding the fuel in the common rail to a fuel injection valve, and fuel relief for relieving the fuel from the common rail And a relief valve opening degree control means for controlling the opening degree of the fuel relief valve, wherein the relief valve opening degree control means includes a minimum fuel amount that can be discharged by the high-pressure fuel pump and the fuel injection valve. When the minimum amount of fuel that can be discharged is approximately equal to or exceeds the fuel supply amount, the fuel release It is characterized by increasing the valve opening or the opening degree of the valve.
好ましい態様では、前記吐出量制御手段は、前記高圧燃料ポンプの吐出量を前記吐出可能な最小燃料量となるように制御し、前記リリーフ弁開度制御手段は、前記高圧燃料ポンプの吐出量と前記燃料供給量との差分が前記燃料リリーフ弁からリリーフされるように開度制御を行うようにされる。 In a preferred aspect, the discharge amount control means controls the discharge amount of the high-pressure fuel pump to be the minimum dischargeable fuel amount, and the relief valve opening control means controls the discharge amount of the high-pressure fuel pump. The opening degree is controlled so that a difference from the fuel supply amount is relieved from the fuel relief valve.
この場合、好ましい態様では、前記コモンレール内の燃圧を検出する手段を有し、前記リリーフ弁開度制御手段は、前記コモンレール内の燃圧が目標値になるように、前記燃料リリーフ弁の開度制御を行うようにされる。 In this case, in a preferred embodiment, the fuel relief valve has a means for detecting the fuel pressure in the common rail, and the relief valve opening control means controls the opening of the fuel relief valve so that the fuel pressure in the common rail becomes a target value. To be done.
他の好ましい態様では、前記リリーフ弁開度制御手段は、前記燃料リリーフ弁を所定開度に保持し、前記吐出量制御手段は、前記燃料リリーフ弁からリリーフされる燃料量と前記燃料供給量との和が前記高圧燃料ポンプから吐出されるように吐出量制御を行うようにされる。 In another preferred aspect, the relief valve opening control means holds the fuel relief valve at a predetermined opening, and the discharge amount control means includes a fuel amount relieved from the fuel relief valve, a fuel supply amount, The discharge amount is controlled so that the sum is discharged from the high-pressure fuel pump.
この場合、好ましい態様では、前記コモンレール内の燃圧を検出する手段を有し、前記吐出量制御手段は、前記コモンレール内の燃圧が目標値になるように、前記高圧燃料ポンプの吐出量を制御するようにされる。 In this case, in a preferred aspect, the fuel cell has a means for detecting the fuel pressure in the common rail, and the discharge amount control means controls the discharge amount of the high-pressure fuel pump so that the fuel pressure in the common rail becomes a target value. To be done.
前記の如く構成された本発明に係るエンジンの高圧燃料ポンプ制御装置では、エンジンの要求燃料量(燃料噴射量)が吐出可能な最小燃料量より小さくて、コモンレールの燃料収支が供給過剰となるおそれがある場合には、リリーフ弁からリリーフさせる燃料量を、その供給過剰となる燃料量より大とすることが可能となるので、コモンレール内の燃圧を上昇させず、所望の圧力範囲内で維持することができ、これにより、燃料噴射弁上下流圧力差上昇による少量の燃料噴射不能、燃料噴射弁の開弁動作不能、耐燃料圧力以上となることによる燃料漏れ等の発生を効果的に防止することができる。 In the engine high-pressure fuel pump control apparatus according to the present invention configured as described above, the required fuel amount (fuel injection amount) of the engine is smaller than the minimum amount of fuel that can be discharged, and the fuel balance of the common rail may become excessively supplied. If there is, the amount of fuel to be relieved from the relief valve can be made larger than the amount of fuel to be excessively supplied, so that the fuel pressure in the common rail is not increased and maintained within a desired pressure range. As a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of a small amount of fuel injection due to a rise in the pressure difference between the upstream and downstream of the fuel injection valve, the inability to open the fuel injection valve, and fuel leakage due to exceeding the fuel pressure resistance. be able to.
以下、本発明のエンジンの高圧燃料ポンプ制御装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of a high-pressure fuel pump control device for an engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るエンジンの高圧燃料ポンプ制御装置の一実施形態を、それが適用されたエンジンと共に示すシステム構成図である。 FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of a high-pressure fuel pump control device for an engine according to the present invention, together with an engine to which it is applied.
図示例のエンジン507は、燃料を燃焼室507cに直接噴射供給する燃料噴射弁54を備えた4気筒の筒内噴射式エンジンであり、各シリンダ(気筒)507bに吸入される空気は、エアクリーナ502の入口部から取り入れられ、空気流量計(エアフロセンサ)503を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁505aが収容されたスロットルボディ505を通ってコレクタ506に入る。前記コレクタ506に吸入された空気は、エンジン507の各シリンダ507bに接続された吸気管501に分配された後、ピストン507a、前記シリンダ507b等によって形成される燃焼室507cに導かれる。
The
また、前記エアフロセンサ503からは、前記吸気流量を表す信号が本実施形態の高圧燃料ポンプ制御装置の主要構成部であるコントロールユニット515に供給される。さらに、前記スロットルボディ505には、電制スロットル弁505aの開度を検出するスロットルセンサ504が取り付けられており、その信号もコントロールユニット515に供給される。
Further, the
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク50から低圧燃料ポンプ51により一次加圧されて燃圧レギュレータ52により一定の圧力(例えば3kg/cm2)に調圧されるとともに、後述する高圧燃料ポンプ1でより高い圧力(例えば50kg/cm2)に2次加圧され、コモンレール53を介して各シリンダ507bに対して設けられている燃料噴射弁(以下、インジェクタと呼ぶ)54から燃焼室507cに噴射される。前記燃焼室507cに噴射された燃料は、点火コイル522で高電圧化された点火信号により点火プラグ508で着火される。
On the other hand, fuel such as gasoline is primarily pressurized from a
エンジン507のクランク軸507dに取り付けられたクランク角センサ(以下ポジションセンサと呼ぶ)516は、クランク軸507dの回転位置を表す信号をコントロールユニット515に出力し、また、排気弁526の開閉タイミングを可変にする機構を備えたカム軸(図示省略)に取り付けられたクランク角センサ(以下フェーズセンサと呼ぶ)511は、前記カム軸の回転位置を表す角度信号をコントロールユニット515に出力するとともに、排気弁526のカム軸の回転に伴って回転する高圧燃料ポンプ1のポンプ駆動カム100の回転位置を表す角度信号をもコントロールユニット515に出力する。
A crank angle sensor (hereinafter referred to as a position sensor) 516 attached to the
前記コントロールユニット515の内部は、図2に示すように、MPU603、EP−ROM602、RAM604及びA/D変換器を含むI/OLSI601等で構成され、ポジションセンサ516、フェーズセンサ511、水温センサ517、並びに燃圧センサ56を含む各種のセンサ類等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、アクチュエータである高圧ポンプソレノイド200、前記各燃料噴射弁54及び点火コイル522等に所定の制御信号を供給して、燃料吐出量制御、燃料噴射量制御及び点火時期制御等を実行するものである。
As shown in FIG. 2, the
図3は、前記高圧燃料ポンプ1を備えた燃料系システムの全体構成図を示し、図4は、前記高圧燃料ポンプ1の縦断面図を示している。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a fuel system including the high-
前記高圧燃料ポンプ1は、燃料タンク50からの燃料を加圧してコモンレール53に高圧の燃料を圧送するものであり、燃料吸入通路10、吐出通路11、加圧室12が形成されている。加圧室12には、加圧部材であるプランジャ2が摺動可能に保持されている。吐出通路11には、下流側の高圧燃料を加圧室に逆流させないために吐出弁6が設けられている。また、吸入通路10には、燃料の吸入を制御する電磁弁8が設けられている。電磁弁8はノーマルクローズ型の電磁弁であり、非通電時に閉弁方向に力が作用し、通電時には開弁方向に力が作用する。
The high-
燃料はタンク50から低圧ポンプ51にてポンプ本体1の燃料導入口に、プレッシャレギュレータ52によって一定の圧力に調圧されて導かれる。その後、ポンプ本体1にて加圧され、燃料吐出口からコモンレール53に圧送される。コモンレール53には、導管を介して燃料噴射弁54が接続されるとともに、圧力センサ56、圧力調整弁(以下リリーフ弁と呼ぶ)55が装着されている。リリーフ弁55は、コモンレール53内の燃圧が所定値を超えた際に開弁し、高圧配管系の破損を防止する。燃料噴射弁54は、エンジンの気筒数にあわせて装着されており、コントロールユニット515から与えられる噴射駆動パルス(駆動電流)に従って燃料を噴射する。圧力センサ56は、取得した圧力データをコントロールユニット515に出力する。コントロールユニット515は各種センサから得られるエンジン状態量(例えば、クランク回転角、スロットル開度、エンジン回転数、燃圧等)に基づいて適切な噴射燃料量や燃圧等を演算し、ポンプ1や燃料噴射弁54を制御する。
The fuel is led from the
プランジャ2は、エンジン507における排気弁526のカム軸の回転に伴って回転するポンプ駆動カム100に圧接されたリフタ3を介して往復動し、加圧室12の容積を変化させる。プランジャ2が下降して加圧室12の容積が拡大すると、電磁弁8が開弁し、燃料吸入通路10から加圧室12に燃料が流入する。このプランジャ2が下降する行程を以下、吸入行程と記す。プランジャ2が上昇し、電磁弁8が閉弁すると、加圧室12内の燃料は昇圧され、吐出弁6を通過してコモンレール53へ圧送される。このプランジャ2が上昇する行程を以下、圧縮行程と記す。
The
図5は、前記高圧燃料ポンプ1の動作タイミングチャートを示している。なお、ポンプ駆動カム100で駆動するプランジャ2の実際のストローク(実位置)は、図6に示すような曲線になるが、上死点と下死点の位置を分かり易くするために、以下、プランジャ2のストロークを直線的に表すこととする。
FIG. 5 shows an operation timing chart of the high-
圧縮行程中に電磁弁8が閉じれば、吸入行程中に加圧室12に吸入された燃料は加圧され、コモンレール53側へ吐出される。もし圧縮行程中に電磁弁8が開弁していれば、その間、燃料は吸入通路10側へ押し戻され、加圧室12内の燃料はコモンレール53側へは吐出されない。このように、ポンプ1の燃料吐出は電磁弁8の開閉によって操作される。電磁弁8の開閉はコントロールユニット515によって操作される。
If the
電磁弁8は弁体5を閉弁方向に付勢するばね92、ソレノイド200、アンカ91を構成部品として有する。ソレノイド200に電流が流れると、アンカ91に電磁力が発生して図中右側に引き寄せられ、アンカ91と一体に形成された弁体5が開弁する。ソレノイド200に電流が流れないと、弁体5を閉弁方向に付勢するばね92により、弁体5は閉じる。電磁弁8は駆動電流を流さない状態で閉弁する構造の弁であるため、ノーマルクローズ型の電磁弁と称する。
The
吸入行程中は、加圧室12の圧力が吸入通路10の圧力よりも低くなり、その圧力差によって弁体5が開弁し、燃料が加圧室12に吸入される。このとき、ばね92は弁体5を閉弁方向に付勢するが、圧力差による開弁力の方が大きくなるように設定されているため、弁体5は開弁する。ここで、もしソレノイド200に駆動電流が流れていれば、磁気吸引力が開弁方向へ作用して、弁体5は更に開弁しやすくなる。
During the suction stroke, the pressure in the pressurizing
一方、圧縮行程中は加圧室12の圧力の方が吸入通路10よりも高くなるため、弁体5を開弁させる差圧は発生しない。ここで、ソレノイド200に駆動電流が流れていなければ、弁体5を閉弁方向に付勢するばね力などにより、弁体5は閉弁する。一方、ソレノイド200に駆動電流が流れ十分な磁気吸引力が発生していれば、磁気吸引力により弁体5は開弁方向に付勢される。
On the other hand, during the compression stroke, the pressure in the pressurizing
よって、吸入行程中に電磁弁8のソレノイド200に駆動電流を与え始め、圧縮行程中も与え続けると、弁体5は開弁保持される。その間、加圧室12内の燃料は低圧通路10に逆流するため、燃料はコモンレール内へ圧送されない。一方、圧縮行程中あるタイミングで駆動電流を与えるのを止めると、弁体5は閉弁し、加圧室12内の燃料が加圧され、吐出通路11側へ吐出される。駆動電流を与えるのを止めるタイミングが早いと、加圧される燃料の容量が大きく、タイミングが遅いと、加圧される燃料の容量が小さくなる。よって、コントロールユニット515は弁体5が閉じるタイミングを制御することにより、ポンプ1の吐出流量を制御することができる。
Therefore, when the drive current starts to be applied to the
さらに、燃圧センサ56の信号に基づき、コントロールユニット515にて適切な通電OFFタイミングを演算し、ソレノイド200をコントロールすることにより、コモンレール53の圧力を目標値にフィードバック制御させることができる。
Further, the
かかる構造の高圧ポンプにおいて、まず燃料を無吐出状態に制御したい場合は、圧縮行程全域においてソレノイド200に通電し、圧縮行程全域において加圧室12内の燃料を低圧通路10に逆流させることにより実現できる。ここで、ソレノイド200への通電開始および通電終了時には、電気信号の切り替わりから、実電流値の応答、機械的な電磁弁の応答の間に時間遅れがあるため、その分を吸入行程中に確保しつつソレノイドの通電開始、終了タイミングを制御することとなる。しかし、エンジン回転数が高く、吸入、圧縮行程の時間が短い場合には、吸入行程中に実電流値の応答、機械的な電磁弁の応答の遅れ時間を確保することが不可能となる。よって、高エンジン回転中に燃料を無吐出状態に制御したい場合には、機械的に電磁弁を開状態に保持するように、吸入、圧縮行程中のソレノイド通電時間比を高い状態に制御すればよい。
In the high pressure pump having such a structure, when it is first desired to control the fuel to the non-discharge state, the
しかしながら、特にエンジン高回転時に微小な燃料量を吐出したい場合、図20に示すように、実吐出期間中のみに弁体変位を閉とする必要があるため、電磁弁駆動信号をONしてからプランジャ変位が下死点となるまでに弁体変位を開とする必要があることと、電磁弁駆動信号をOFFしてから可能な限り上死点に近いタイミングで弁体変位を閉とする必要の両方がある。弁体応答遅れは主に時間因子により決まるから、特に高エンジン回転条件では、吐出可能な最小燃料量に制限が生じる。 However, particularly when it is desired to discharge a small amount of fuel at the time of high engine speed, as shown in FIG. 20, it is necessary to close the valve body displacement only during the actual discharge period. It is necessary to open the valve body displacement until the plunger displacement reaches the bottom dead center, and it is necessary to close the valve body displacement as close to the top dead center as possible after turning off the solenoid valve drive signal There are both. Since the valve body response delay is mainly determined by a time factor, the minimum amount of fuel that can be discharged is limited particularly under high engine speed conditions.
かかる現象を、高圧ポンプと電磁弁の特性の一例である図8を用いて説明する。図は吸入、圧縮行程のポンプ駆動周波数を横軸に、縦軸に1吐出あたりの高圧ポンプの燃料吐出量を示す。前述の高圧ポンプ駆動方法においては、ポンプ駆動周波数は、カム軸の回転速度により定まり、したがってエンジン回転数によって定まるものである。また、1吐出あたりの燃料吐出量の最大値は、基本量はプランジャのストロークにより定まるが、プランジャの燃料シール性が、プランジャの速度により変化するため、図に示すように高周波数、低周波数領域で基本量に対し低下する特性を持つ。 Such a phenomenon will be described with reference to FIG. 8 which is an example of characteristics of the high pressure pump and the electromagnetic valve. In the figure, the pump drive frequency of the suction and compression strokes is shown on the horizontal axis, and the fuel discharge amount of the high-pressure pump per discharge is shown on the vertical axis. In the above-described high-pressure pump driving method, the pump driving frequency is determined by the rotational speed of the camshaft, and is therefore determined by the engine speed. The maximum value of the fuel discharge amount per discharge is determined by the plunger stroke, but the fuel seal performance of the plunger changes depending on the plunger speed. It has a characteristic that decreases with respect to the basic amount.
一方、1吐出あたりの燃料吐出量の最小値は、前述のように電磁弁の応答遅れにより、ポンプ駆動周波数が高くなるにつれ大きい値となる。 On the other hand, the minimum value of the fuel discharge amount per discharge becomes a larger value as the pump drive frequency becomes higher due to the response delay of the electromagnetic valve as described above.
これに対しエンジンが必要とする燃料量は各種運転条件により異なり、かつ高圧ポンプの燃料供給能力とは無関係に定まる。よって、高圧ポンプの供給可能な最小燃料量より少ない燃料量がエンジンの要求燃料量となる場合があり得る。 In contrast, the amount of fuel required by the engine varies depending on various operating conditions and is determined independently of the fuel supply capacity of the high-pressure pump. Therefore, a fuel amount smaller than the minimum fuel amount that can be supplied by the high-pressure pump may be the required fuel amount of the engine.
かかる場合に高圧ポンプを最小吐出量で駆動、要求燃料量を燃料噴射弁から噴射すると、コモンレール内の燃料の出入り収支が供給過剰になり、そのため燃料の弾性により増加燃料量分コモンレール内の燃圧が上昇し、ひいては燃料噴射弁上下流圧力差上昇による少量の燃料噴射不能、燃料噴射弁の開弁動作不能、耐燃圧以上となることによる燃料漏れを発生させる可能性がある。 In such a case, if the high-pressure pump is driven at the minimum discharge amount and the required fuel amount is injected from the fuel injection valve, the fuel flow in and out of the common rail will be excessively supplied, so that the fuel pressure in the common rail will be increased by the increased fuel amount due to the elasticity of the fuel. As a result, there is a possibility that a small amount of fuel cannot be injected due to an increase in the pressure difference between the upstream and downstream sides of the fuel injection valve, that the fuel injection valve cannot be opened, and that fuel leakage occurs due to the fuel pressure being exceeded.
図9に燃料噴射弁の噴射流量特性の一例を示す。横軸は、コントロールユニットから出力され燃料噴射弁を駆動させる噴射パルスのON時間幅であり、縦軸は、1噴射での燃料噴射量である。図中のA、B、Cは燃料噴射弁上下流の燃圧差のバリエーションを示しており、A、B、Cの順に高圧である。燃料噴射弁は、燃料流量計量部を介して所定速度で燃料を噴射するものであるから、上下流燃圧差が大きいほど、同一噴射パルス幅での燃料噴射量は多くなる。また、燃料噴射弁は、駆動信号に応じた弁体の開閉動作の応答限界から、略噴射パルス幅に対応した最小の噴射可能燃料量が存在し、その際の燃料噴射量は、前述の原理に従って、上下流の燃圧差が大きいほど大きくなる。したがって、燃料噴射弁上下流圧力差が上昇すると少量の燃料噴射不能となり、また、燃料噴射弁上下流圧力差に逆らって開弁駆動する方式が主流であるため、燃料噴射弁上下流圧力差が所定値以上となると、開弁動作が不能となる。 FIG. 9 shows an example of the injection flow rate characteristic of the fuel injection valve. The horizontal axis represents the ON time width of the injection pulse output from the control unit and drives the fuel injection valve, and the vertical axis represents the fuel injection amount in one injection. A, B, and C in the figure show variations in the fuel pressure difference between the upstream and downstream sides of the fuel injection valve, and the pressures increase in the order of A, B, and C. Since the fuel injection valve injects fuel at a predetermined speed via the fuel flow rate metering unit, the fuel injection amount with the same injection pulse width increases as the upstream / downstream fuel pressure difference increases. In addition, the fuel injection valve has a minimum injectable fuel amount that substantially corresponds to the injection pulse width from the response limit of the opening / closing operation of the valve body in accordance with the drive signal. Accordingly, the larger the difference between the upstream and downstream fuel pressures, the greater the difference. Therefore, when the pressure difference between the upstream and downstream fuel injectors increases, a small amount of fuel cannot be injected, and the mainstream is a valve-opening drive system against the upstream and downstream pressure difference. When it exceeds a predetermined value, the valve opening operation becomes impossible.
かかる事態を回避するためには、まず高圧ポンプの電磁弁応答性を向上させることであるが、機械的性能には種々の制約から限界がある。また、要求燃料量以上に燃料を供給することは、エンジンの供給空燃比が目標値からリッチでずれることとなり、各種エンジン性能上好ましくない。さらには、高圧ポンプを無吐出状態とすると、コモンレール内の燃料収支が放出過剰になり、燃圧が低下し、ひいては燃料噴射弁からの噴射燃料の微粒化不全、燃料供給不能を招く。さらに燃料噴射も停止することは、要求燃料量を無視することであり、エンジンを所望の運転状態に維持できなくなる。 In order to avoid such a situation, first, the responsiveness of the electromagnetic valve of the high-pressure pump is improved. However, the mechanical performance is limited due to various restrictions. In addition, supplying more fuel than the required fuel amount is not preferable in terms of various engine performances because the supply air-fuel ratio of the engine deviates from the target value in a rich manner. Furthermore, if the high-pressure pump is in a non-discharge state, the fuel balance in the common rail becomes excessively discharged, the fuel pressure is lowered, and as a result, the atomization of the fuel injected from the fuel injection valve is insufficient and the fuel supply is disabled. Further, stopping the fuel injection means ignoring the required fuel amount, and the engine cannot be maintained in a desired operation state.
よって本実施形態では、ポンプ1が吐出可能な最小燃料量と燃料供給量(燃料噴射量)とを比較し、ポンプ1が吐出可能な最小燃料量が燃料供給量に対しほぼ等しいかそれを上回っているとき、燃料リリーフ弁55を開弁(開度を大きく)するようにしている。かかる制御を行い、電制リリーフ弁55からリリーフさせる燃料量がコモンレール53内の燃料の出入り収支の供給過剰量より大であるように電制リリーフ弁55の容量を十分大きくしておけば、コモンレール53内の燃料の出入り収支が供給過剰になり、そのため燃料の弾性により増加燃料量分コモンレール53内の燃圧が上昇し、ひいては燃料噴射弁54上下流圧力差上昇による少量の燃料噴射不能、燃料噴射弁54の開弁動作不能、耐燃圧以上となることによる燃料漏れを発生させることは防止できる。
Therefore, in this embodiment, the minimum amount of fuel that can be discharged by the
その制御の一実施例を図7に示す。本制御例の処理は、所定時間間隔毎に実行され、その機能を達成する。まず、ブロック701において、図8で説明した特性によりポンプ駆動周波数に基づいて高圧ポンプの最小燃料吐出量をテーブル検索により求める。該特性は、高圧ポンプおよび電磁弁の機械的特性により予め求めた性能を、検索テーブルとして制御定数に予め格納しておくものである。また、高圧ポンプ1の最小燃料吐出量は、個体の性能差や温度、電源状態などの環境によりばらつきを持つことが考えられるが、かかる場合には、ばらつきの上限値を設定しておき、電制リリーフ弁55を開弁できるように設定しておくのがよい。また、高圧ポンプ運転中の状態により、直接、間接的に推定することが可能であれば、該推定した特性により求めてもよい。また、ポンプ駆動周波数は、高圧ポンプの駆動形態により適宜求めればよく、前述のカム軸による駆動形態であれば、エンジン回転数を代替して用いればよいことは言うまでもない。他には、電動モータにより高圧ポンプを駆動する形態であれば、電動モータの回転数を用いればよい。
An example of the control is shown in FIG. The processing of this control example is executed at predetermined time intervals to achieve its function. First, in
かく求めた最小燃料吐出量が、判定手段702において要求燃料噴射量に対し上回っているか、を判定する。上回っている場合は、高圧ポンプ1を最小吐出量となるように駆動しても、コモンレール53内の燃料収支が供給過剰となる状態を表している。
It is determined whether the determined minimum fuel discharge amount exceeds the required fuel injection amount in the determination means 702. In the case of exceeding, the fuel balance in the
ここで、高圧ポンプ1の吸入、圧縮行程の周期と、燃料噴射の周期は必ずしも一致するものではない。例えば、高圧ポンプがカム軸で駆動される場合、エンジンのクランク軸2回転でポンプ駆動カムの葉数だけ、吸入、圧縮を繰り返すが、燃料噴射は通常、エンジンのクランク軸2回転で気筒数回、噴射を行う。よって、比較する最小燃料吐出量と要求燃料噴射量は、その次元を一致させるのがよい。例えば、両者ともクランク軸2回転あたりの量、1気筒の1燃焼サイクルでの量、などである。最適な次元は、本発明を適用するエンジンコントロールシステムに都合のよいものを適宜選定すればよい。
Here, the cycle of the suction and compression stroke of the high-
かく求めた判定は、すなわち電制リリーフ弁55の作動要求であり、ブロック703においてその他のリリーフ弁作動要求と総合して、電制リリーフ弁55の作動指令を出力する。エンジン制御系が正常である場合は、その他の作動要求または判定手段702の作動要求がある場合に作動を指令する。電制リリーフ弁55に、作動を指令すると不都合な故障が生じていることを検知しているような場合、例えば電制リリーフ弁の信号端子がバッテリ電圧に短絡しており、電制リリーフ弁に開指令を出した場合、コントロールユニットの出力回路が過電流により焼損するような場合には、前述の作動要求のいかんに関わらず、開指令を出力しないようにするのがよい。
The determination thus obtained is an operation request for the
ブロック704では、電制リリーフ弁の作動指令により、具体的に電制リリーフ弁を駆動する信号を生成する。例えば、電制リリーフ弁が、ONOFF信号により開閉動作する弁の場合はONOFF信号を出力し、アナログ的に開度を電圧信号などで指示する場合には、所望の開度となる電圧信号を出力するようにする。
In
以上説明した処理により、エンジンの要求燃料量(燃料噴射量)が高圧ポンプ1の吐出可能な最小燃料量より小さくて、コモンレール53の燃料収支が供給過剰となるおそれがある場合には、リリーフ弁55からリリーフさせる燃料量を、その供給過剰となる燃料量より大とすることが可能となるので、コモンレール55内の燃圧を上昇させず、所望の圧力範囲内で維持することができ、これにより、燃料噴射弁上下流圧力差上昇による少量の燃料噴射不能、燃料噴射弁の開弁動作不能、耐燃料圧力以上となることによる燃料漏れ等の発生を効果的に防止することができる。
When the required fuel amount (fuel injection amount) of the engine is smaller than the minimum fuel amount that can be discharged by the high-
ここで、コモンレール53内の燃圧は、前述の所定の圧力未満としたい要求のほかに、所定の圧力以上としたい要求も存在する。例えば、燃圧が低くなると、燃料噴射弁54からの噴射燃料の粒径が大きくなり、燃焼の不良を招く、所望の燃料量を供給するための燃料噴射パルス幅が長くなり、所望の燃料噴射期間中に燃料噴射を完結できない、といったことを回避するための燃圧要求である。
Here, in addition to the request for the fuel pressure in the
かかる要求から、高圧ポンプの供給可能な最小燃料量より少ない燃料量がエンジンの要求燃料量となる場合においても燃圧を所望の範囲内としたい場合がある。その場合の対応の考え方を図14を用いて説明する。 Because of this requirement, there is a case where it is desired to keep the fuel pressure within a desired range even when the amount of fuel smaller than the minimum amount of fuel that can be supplied by the high-pressure pump is the amount of fuel required for the engine. A way of thinking in this case will be described with reference to FIG.
図14は、コモンレールに対する燃料の供給量と消費量を縦軸にとり表したもので、状態Aが高圧ポンプの供給可能な最小燃料量より少ない燃料量が燃料噴射量となる場合である。この場合は、前述のとおり、燃料供給量が過剰であるため、燃圧が上昇してゆく。 FIG. 14 shows the supply amount and consumption amount of fuel with respect to the common rail on the vertical axis, and the state A is a case where the fuel amount smaller than the minimum fuel amount that can be supplied by the high-pressure pump is the fuel injection amount. In this case, as described above, since the fuel supply amount is excessive, the fuel pressure increases.
状態Bは、燃料消費量において、要求通りの燃料量を燃料噴射するとともに、電制リリーフ弁を開としている。一方、燃料供給量は、燃料消費量と同量を高圧ポンプから吐出し供給している状態である。かかる状態では、コモンレール内の燃料収支がつりあっており、燃圧は上昇も下降もせず、平均的に所定値となっている。よって初期の燃圧が所望の範囲内であれば、かかる状態を維持し続けることで所望の燃圧を実現し続けることができ、所望の燃圧でないときは、所望の圧力範囲となるまで高圧ポンプからの燃料吐出量を調整することで、所望の燃圧範囲に導くことができる。 In the state B, in the fuel consumption amount, the fuel amount as required is injected and the electric relief valve is opened. On the other hand, the fuel supply amount is a state in which the same amount as the fuel consumption amount is discharged and supplied from the high-pressure pump. In such a state, the fuel balance in the common rail is balanced, and the fuel pressure does not increase or decrease, and is an average value. Therefore, if the initial fuel pressure is within the desired range, it is possible to continue to achieve the desired fuel pressure by continuing to maintain this state, and if it is not the desired fuel pressure, from the high pressure pump until the desired pressure range is reached. By adjusting the fuel discharge amount, it is possible to lead to a desired fuel pressure range.
状態Cは、燃料供給量において、高圧ポンプの吐出可能最小量を供給するとともに、燃料消費量では、要求通りの燃料量を噴射するとともに、電制リリーフ弁を適宜動作させることにより、その平均流量を操作して、燃料供給量と燃料消費量を等しい状態としている。よって状態Bと同様の原理によって、電制リリーフ弁の平均流量を調整することで、所望の燃圧範囲に導くことができる。 In the state C, the minimum dischargeable amount of the high-pressure pump is supplied in the fuel supply amount, and in the fuel consumption amount, the fuel amount is injected as required, and the average flow rate is obtained by appropriately operating the electric relief valve. Is operated so that the fuel supply amount and the fuel consumption amount are equal to each other. Therefore, by adjusting the average flow rate of the electric control relief valve based on the same principle as in the state B, it is possible to lead to a desired fuel pressure range.
状態Bを実現させる制御の制御例を図10に示す。本制御は、高圧ポンプのソレノイド閉タイミングの制御角を演算するものであって、高圧ポンプの供給可能な最小燃料量より少ない燃料量を燃料噴射し、かつ電制リリーフ弁に開指令を与え、電制リリーフ弁から弁の上下流差圧に応じた燃料量が連続してリリーフされている状態において起動するものである。 An example of control for realizing state B is shown in FIG. This control calculates the control angle of the solenoid closing timing of the high-pressure pump, injects a fuel amount smaller than the minimum fuel amount that can be supplied by the high-pressure pump, and gives an open command to the electric relief valve, It starts in the state where the fuel amount corresponding to the upstream / downstream differential pressure of the valve is continuously relieved from the electric control relief valve.
図5で説明したように、高圧ポンプの燃料吐出量はソレノイド閉制御角により定まり、閉制御角が早いと吐出量大、遅いと吐出量小となる関係がある。まずブロック1004には、図8に示したような、適用する高圧ポンプの性能特性である、ポンプの駆動周波数、要求吐出量とソレノイド閉作動角の関係をマップ上に予め設定してある。
As described with reference to FIG. 5, the fuel discharge amount of the high-pressure pump is determined by the solenoid closing control angle, and there is a relationship that the discharging amount is large when the closing control angle is early and the discharging amount is small when the closing control angle is slow. First, in the
ここで、前述の状態において、燃圧を維持させるために高圧ポンプが吐出すべき要求吐出量は、要求燃料噴射量とリリーフ燃料量であるから、ブロック1003においてその値を求め、ブロック1004に供給するようにしている。
Here, in the above-described state, the required discharge amount to be discharged by the high-pressure pump in order to maintain the fuel pressure is the required fuel injection amount and the relief fuel amount. Therefore, the values are obtained in
ここでリリーフ燃料量は、リリーフ弁55が開駆動されている間、上下流差圧に応じた燃料量をリリーフするが、その特性は図12に示すように、流体オリフィスの一般特性である。よってリリーフ量は上下流差圧を実測または推定により適宜求め、図12に特性によりリリーフ燃料量を求めるようにするのがよい。
Here, the amount of relief fuel is relieved in accordance with the upstream / downstream differential pressure while the
よってブロック1004でマップ検索により求めたソレノイド閉制御角は、所定の理想状態において、コモンレールの燃料収支が釣り合う値を算出する。
Therefore, the solenoid closing control angle obtained by map search in
さらに、前述のように燃圧を所望の範囲内としたい場合のため、ソレノイド閉制御角を補正調整する機能を、ブロック1001とブロック1002で設定している。ブロック1001は、目標の燃圧と、実際にコモンレール内の燃圧を検出する燃圧センサ56の検出値との差を演算し、ブロック1002では、該差に基づいて、PI形態のフィードバック制御を行い、ソレノイド閉制御角の補正値を算出するようにしている。
Further, the function for correcting and adjusting the solenoid closing control angle is set in the
ブロック1002とブロック1003で各々かく求めたソレノイド閉制御角をブロック1005で合計する。
The solenoid closing control angles obtained in
さらに、図5および図20で説明したように、ソレノイドの閉応答には主に時間依存の応答遅れがあり、一方本制御は制御角次元で制御値を演算しているから、制御角次元でのソレノイド応答遅れを制御値に加える必要がある。よってブロック1006で制御角次元でのソレノイド応答遅れ補正値を求め、ブロック1007で制御値に加算することで、最終のソレノイド閉制御角を求めるようにしている。
Further, as explained in FIGS. 5 and 20, the solenoid closing response has a time-dependent response delay mainly. On the other hand, since this control calculates the control value in the control angle dimension, The solenoid response delay must be added to the control value. Therefore, the solenoid response delay correction value in the control angle dimension is obtained in
かかる処理により、コモンレール内の燃料収支が釣り合っているが、燃圧が所望の範囲内にない状態においても、燃圧によるフィードバック機能により所望の燃圧範囲内となるまでポンプ吐出燃料量を加減調整できる。かつ、ブロック1003内に設定する、所定の理想状態と実環境における高圧ポンプ特性ずれが生じていても、フィードバック機能によりコモンレール内の燃料収支が釣り合うソレノイド閉制御角を提供できる。
With this process, the fuel balance in the common rail is balanced, but even when the fuel pressure is not within the desired range, the pump discharge fuel amount can be adjusted up or down until the fuel pressure falls within the desired fuel pressure range by the feedback function using the fuel pressure. In addition, even if there is a deviation in high pressure pump characteristics between the predetermined ideal state and the actual environment set in the
よって、高圧ポンプ1の吐出可能な最小燃料量より少ない燃料量を噴射供給している状態において、コモンレール53内の燃圧を所望の範囲内に維持することができる。
Therefore, the fuel pressure in the
全体構成から理解されるように、本実施例は、図6に示すようにソレノイド閉制御角と燃料吐出量は線形であるという近似のもとに構成されている。この近似を廃し、ポンプ駆動カムの非線形特性を吸収できる制御の一例を図11に示す。 As understood from the overall configuration, the present embodiment is configured based on the approximation that the solenoid closing control angle and the fuel discharge amount are linear as shown in FIG. An example of control that eliminates this approximation and can absorb the nonlinear characteristics of the pump drive cam is shown in FIG.
該制御例は、図10で説明した制御と、燃圧によるフィードバック機能と、それに対応するフィードフォワード機能を有する点において同等であるが、ブロック1105において、フィードバック制御要求量とフィードフォワード制御要求量を燃料量次元で求めている点が主に異なる。
The control example is the same as the control described in FIG. 10 in that it has a feedback function based on fuel pressure and a feedforward function corresponding thereto, but in
まず、ブロック1001と同様にブロック1101で目標燃圧と実燃圧の差を求めた後、処理1102で燃料量差に変換する。燃圧差は、コモンレール53内の燃料量の過不足により生じるものであり、両者の関係は、燃料の弾性係数とコモンレール53内の燃料体積によって定量的に関連付けられるから、燃圧差に所定ゲインを乗じることで燃料の過不足量を求めることができる。さらに、燃料の性状により弾性係数が異なる場合は、別途燃料性状を検出し、燃料性状に応じた弾性係数に対応する所定ゲインを乗じることで対応できる。かくして燃料量次元においてフィードバック制御要求量を求めることができる。
First, similarly to the
一方、ブロック1104では、ブロック1003と同様に、フィードフォワード制御要求量としての燃料吐出要求量を演算することができる。
On the other hand, in
よって、前述のとおり、ブロック1105において、フィードバック制御要求量とフィードフォワード制御要求量を燃料量次元で合計し、要求燃料吐出量総計を求めることができる。
Therefore, as described above, in
ブロック1106では、要求燃料吐出量とポンプ駆動周波数から、ブロック1004と同様の高圧ポンプ特性から、要求燃料吐出量総計に応じたソレノイド閉制御角を求めることができる。
In
ブロック1107とブロック1108は、ブロック1006とブロック1007と同様の機能を有しており、結果、最終のソレノイド閉制御角を求めるようにしている。
The
かかる処理により、図10で説明した機能を実現できるとともに、さらにポンプ駆動カムの非線形特性を吸収でき、さらに精度よい燃圧の制御が可能となる。 With this process, the function described with reference to FIG. 10 can be realized, the non-linear characteristics of the pump drive cam can be absorbed, and the fuel pressure can be controlled with higher accuracy.
以上、図10または図11で説明した制御の動作を、図15を用いて説明する。図15は、時間経過によってアクセル戻しなど運転状態の変化から要求燃料噴射量が逐次減少し、高圧ポンプの供給可能な最小燃料量より少ない要求燃料噴射量となる状態を時点1503から時点1506まで所定時間保持した後、再び運転状態変化によって要求燃料噴射量が逐次増加するような運転状態において、燃料噴射量、燃料吐出量、電制リリーフ弁開度、コモンレール内圧力(燃圧)を示したものである。燃料噴射量の挙動を実線で、燃料吐出量の挙動を破線で示しており、時点1503以前および時点1506の後小時間経過後は、実線と破線は一致する挙動を取っていることを示している。
The control operation described with reference to FIG. 10 or FIG. 11 will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows a predetermined state from
まず、時点1503において、燃料噴射量が所定値Vaを下回る。所定値Vaは、図7のブロック701で説明した、制御として高圧ポンプの供給可能な最小燃料量より少ない要求燃料噴射量となったかを判定する閾値である。なお、時点1506では、高圧ポンプの供給可能な最小燃料量より多い要求燃料噴射量となったことを判定しているが、ここで閾値Vaに所定のヒステリシスを与えており、要求燃料噴射量の微小変動による該判定の頻繁な切り替わりを防止するようにしている。
First, at
時点1503以降では、該判定を受けて、図7で説明した処理により電制リリーフ弁55を開駆動している。同時に図10または図11で説明した処理により、燃料吐出量をステップ的に増加させ、電制リリーフ弁からのリリーフ燃料量に見合う燃料収支となるようにしている。図に示したケースは燃料吐出量のステップ的増加が電制リリーフ弁のリリーフ燃料量に対し不足であった場合を示しており、よって時点1503直後にコモンレール内圧力が低下する挙動が現れている。該圧力低下により、図10または図11で説明した処理の中のフィードバック機能が作用し、燃料吐出量を目標燃圧と実燃圧の差に応じて増加させることで、所定所要時間後に目標の燃圧までコモンレール内圧力が上昇する挙動を示している。
After
次に、時点1504から時点1505の間、図示しないが所定の要求から目標の燃圧が所定値低下するケースを示している。よって、時点1504から所定時間、同様にフィードバック機能が作用し、燃料吐出量を低下させることによりコモンレール内圧力を目標値まで低下させるように動作している。さらに前記所定時間経過後は、燃料の収支がバランスする状態を保持することにより、目標の燃圧を維持させている。次に、時点1505では、前述と同様に目標の燃圧が所定値上昇し、同じく同様に、時点1505から所定所要時間、フィードバック機能が作用し、燃料吐出量を増加させることによりコモンレール内圧力を目標値まで上昇させるように動作している。さらに所定所要時間経過後は、燃料の収支がバランスする状態を保持することにより、目標の燃圧を維持させている。
Next, a case where the target fuel pressure decreases by a predetermined value from a predetermined request (not shown) from the
次に、時点1506の直前で、再び運転状態変化によって要求燃料噴射量が逐次増加し、それに伴い増加分に見合う燃料吐出量を減少させるようにフィードフォワード機能とフィードバック機能が作用する。時点1506で高圧ポンプの供給可能な最小燃料量より多い要求燃料噴射量となり、図7の判定702が不成立となることでリリーフ弁開度を閉とすると同時に、図10または図11で説明した処理により、燃料吐出量をステップ的に減少させ、電制リリーフ弁55からのリリーフ燃料量解消に見合う燃料収支となるようにしている。図に示したケースは燃料吐出量のステップ的減少が電制リリーフ弁のリリーフ燃料量解消に対し不足であった場合を示しており、よって時点1506直後にコモンレール内圧力が上昇する挙動が現れている。該圧力上昇により、図10または図11で説明した処理の中のフィードバック機能が電制リリーフ弁閉状態においても作用し、燃料噴射量増加に応じた燃料吐出量増加をフィードフォワード機能で実現するとともに、燃料吐出量を目標燃圧と実燃圧の差に応じて減少させることで、所定所要時間後に目標の燃圧までコモンレール内圧力が低下する挙動を示している。
Next, immediately before the
以上、図14の状態Bを実現する制御内容と動作について説明したが、次に図14の状態Cを実現する制御内容について説明する。 The control content and operation for realizing the state B in FIG. 14 have been described above. Next, the control content for realizing the state C in FIG. 14 will be described.
まず、図17でポンプ吐出量を吐出可能最小量とする制御方法について一制御例を説明する。ブロック1705は図10または図11で説明したような、フィードバック機能、フィードフォワード機能により演算するソレノイド閉制御角を演算する。ここで、判定手段1703において、判定手段1702から出力される結果が1である場合は、ブロック1705の演算結果を採用せず、ブロック1704の演算結果を採用して、最終的なソレノイド閉制御角を出力するようにしている。ここでブロック1704は、ポンプ駆動周波数からポンプ吐出量が吐出可能最小量となるソレノイド閉制御角をテーブル検索により演算するようにしている。
First, a control example of the control method for setting the pump discharge amount to the minimum dischargeable amount will be described with reference to FIG. A
また、ブロック1701とブロック1702は、図7のブロック701、ブロック702と同機能であり、高圧ポンプの吐出可能な最小燃料量より少ない燃料量がエンジンの要求燃料量となる場合を表している。
Further, the
よって、図17に示す制御は、高圧ポンプの吐出可能な最小燃料量より少ない燃料量がエンジンの要求燃料量となる場合には、高圧ポンプのソレノイド閉制御角を、高圧ポンプの供給可能な最小燃料量となる値に固定することができる。 Therefore, in the control shown in FIG. 17, when the amount of fuel smaller than the minimum amount of fuel that can be discharged by the high-pressure pump becomes the required fuel amount of the engine, the solenoid close control angle of the high-pressure pump is set to the minimum that can be supplied by the high-pressure pump. The fuel amount can be fixed at a value.
次に、電制リリーフ弁の平均流量が、燃料供給量と燃料消費量が等しくなるように制御する方法について、一制御例を図16により説明する。本制御例は、電制リリーフ弁をON/OFF指令して開閉駆動を繰り返し駆動する方法について適用するものである。かかる場合、電制リリーフ弁の燃料流量特性は、燃料噴射弁と類似して図9に示すような特性を示し、1回の開駆動での燃料リリーフ量は開駆動パルス時間により実現できるものである。 Next, a control example of a method for controlling the average flow rate of the electric control relief valve so that the fuel supply amount and the fuel consumption amount are equal will be described with reference to FIG. This control example is applied to a method of repeatedly driving the opening / closing drive by giving an ON / OFF command to the electric control relief valve. In such a case, the fuel flow rate characteristic of the electric control relief valve shows the characteristic as shown in FIG. 9 similar to the fuel injection valve, and the fuel relief amount in one open drive can be realized by the open drive pulse time. is there.
まず、ブロック1601とブロック1602では、図11のブロック1101とブロック1102と同様に、目標燃圧と実燃圧の差を求めた後、該差を燃料量差に変換する。原理は前述と同様で、燃圧を目標の圧力とするために、コモンレールから排除すべき燃料量を求めるものである。
First, in
本制御は燃圧減少方向にしか操作方向を持たないものの、燃圧に対するフィードバック制御であるから、次にブロック1603において、PI制御の制御ゲインと同様の制御ゲインを乗じ、フィードバック系の収束性、安定性を調整するようにしている。かく求めた制御量は燃料量次元であり、処理1604において電制リリーフ弁の標準上下流圧差状態における流量係数を乗じる。流量係数は、単位燃料量あたりの電制リリーフ弁の駆動パルス時間であり、これにより、制御量を燃料量から駆動パルス時間に変換する。さらに、電制リリーフ弁の上下流圧力差は運転状態により様々な値を取るので、処理1605において上下流圧力差に応じた燃圧補正係数を乗じる。
Although this control has an operation direction only in the fuel pressure decreasing direction, it is a feedback control with respect to the fuel pressure. Next, in
一方、電制リリーフ弁55は、一般の燃料噴射弁の燃料噴射量特性で知られるように、開弁時、閉弁時における弁体の応答遅れにより、燃料の通過に寄与しない駆動パルスON時間がある。該時間は図9における、特性の直線部分を延長したときのX軸切片を意味し、無効パルス幅と呼ばれているものである。ブロック1606ではかかる補正値を求めており、処理1607で合計することにより、最終的に所望の燃料量をリリーフするに必要な駆動パルス幅を求めることができる。
On the other hand, as is known from the fuel injection amount characteristic of a general fuel injection valve, the electric
以上説明した制御の動作を、図18により説明する。図18は、目標の燃圧が低下した際に、電制リリーフ弁のみで目標の燃圧を実現するケースを示しており、例えば燃料カット中に目標燃圧を低下させる際にも適用できるものである。図中の破線で示す時点1801〜1804において、図17で説明した処理を所定時間間隔で実行している。
The control operation described above will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows a case where the target fuel pressure is realized only by the electric relief valve when the target fuel pressure is lowered, and can be applied to, for example, lowering the target fuel pressure during fuel cut. At
まず、時点1801においては、目標の燃圧と、実燃圧がほぼ一致しているため、電制リリーフ弁55の駆動パルス幅は0が演算され、電制リリーフ弁55の駆動パルス信号は時点1801から時点1802の間OFFのままである。
First, at the
次に、時点1802と時点1802の間に、図示しないが所定の要求から目標の燃圧が所定値低下する。すると、時点1802では、実燃圧を目標燃圧に近づけるように、図17で説明した制御が電制リリーフ弁駆動パルス幅T1を計算し、時点1802からT1間、駆動パルス信号をONしている。これに従い、実燃圧は、時点1802から所定の遅れ時間を伴って、燃料のリリーフ流量に対応した速度で、電制リリーフ弁の機械的閉まで低下する。
Next, between the
時点1803では、T1での駆動パルスにでは目標燃圧に実燃圧が到達していないため、時点1802と同様に電制リリーフ弁駆動パルス幅T2を計算し、時点1803からT3間、駆動パルス信号をONしている。よって実燃圧は、前述と同様の挙動を示す。
At the
時点1804でも、時点1802と時点1803と同様の処理がなされ、結果として実燃圧が、所定の燃圧制御不感帯をもって目標燃圧に接近している。よって時点1804以降の処理では、時点1801と同様の処理がなされ、以後目標燃圧と実圧力の乖離が生じないかぎり、電制リリーフ弁を駆動することはない。
At
以上説明した動作により、図17で説明した制御によって電制リリーフ弁55からの燃料リリーフ量を制御することで、実燃圧を目標燃圧まで低下させることができる。ここで、前述の方法は、ON/OFF間欠駆動して用いる電制リリーフ弁について説明したが、アナログ的に無段階で開口面積を制御できる電制リリーフ弁、前述した応答特性とは異なる燃料系などにおける本発明の適用形態は、本実施例の形態とは異なるものとなることは言うまでもない。
By the operation described above, the actual fuel pressure can be reduced to the target fuel pressure by controlling the fuel relief amount from the electric
以上説明した電制リリーフ弁の制御方法の、図15で説明したのと同様の運転状態における動作を、図19により説明する。図19では、電制リリーフ弁の動作状態として、弁の開度平均値を示している。 The operation of the electric control relief valve control method described above in the same operating state as described in FIG. 15 will be described with reference to FIG. In FIG. 19, the valve opening average value is shown as an operation state of the electric control relief valve.
まず、時点1903において、燃料噴射量が所定値Vcを下回る。所定値Vcは、図17のブロック1701で説明した、制御として高圧ポンプの供給可能な最小燃料量より少ない要求燃料噴射量となったかを判定する閾値である。
First, at
時点1903以降では、該判定を受けて、図17で説明した処理により高圧ポンプを最小吐出量となるように制御している。かつ、同時に、図16で説明した制御を駆動させる。コモンレール内燃料収支が供給過剰になるので、燃圧は徐徐に上昇を始めるが、図16で説明した制御の作用により、リリーフ弁平均開度は燃圧を低下させるように増加し、やがて所定の平均開度でバランスする。
After the
この状態では、高圧ポンプの吐出量の燃料噴射量に対する余剰分が、電制リリーフ弁55からリリーフされる燃料量に等しい状態であり、コモンレール53内の燃料収支が釣り合っていることから、燃圧が所定値を維持している状態である。また、該所定値は、図16で説明した制御により、目標の燃圧所定範囲内であることが理解される。
In this state, the excess of the discharge amount of the high-pressure pump with respect to the fuel injection amount is equal to the fuel amount relieved from the electric
次に、時点1904から時点1905の間、図15と同様に所定の要求から目標の燃圧が所定値低下するケースを示している。よって、時点1904から所定時間、同様にフィードバック機能が作用し、燃料リリーフ量を増加させることによりコモンレール内圧力を目標値まで低下させるように動作している。さらに所定時間経過後は、燃料の収支がバランスする状態を保持することにより、目標の燃圧を維持させている。次に、時点1905では、前述と同様に目標の燃圧が所定値上昇する。これにより目標燃圧が実燃圧を上回るため、時点1905直後から目標燃圧と実燃圧が等しくなるまで、フィードバック機能が作用し、電制リリーフ弁55は閉状態を保持する。その直後実燃圧が目標燃圧を上回るので、フィードバック機能が作用し、燃料リリーフ量を増加させることによりコモンレール内圧力を目標値まで低下させるように動作している。実燃圧が目標燃圧と略等しくなった後は、前述と同様に燃料の収支がバランスする状態を保持することにより、目標の燃圧を維持させている。
Next, from
次に、時点1906の直前で、再び運転状態変化によって要求燃料噴射量が逐次増加し、それに伴い低下しようとする実燃圧を維持させるようにフィードバック機能が作用する。時点1906で、高圧ポンプの供給可能な最小燃料量より多い要求燃料噴射量となり、図17の判定1702が不成立となることで、目標燃圧と実燃圧が一致するように高圧ポンプソレノイド閉制御角を演算するように切り替わると同時に、図16に示した電制リリーフ弁制御を停止し、電制リリーフ弁55を閉とする。図に示したケースは最小燃料吐出量判定閾値が実際値より小さかった場合を示しており、よって、時点1906直後にコモンレール内圧力が上昇する挙動が現れている。該圧力上昇により、図10または図11で説明した処理の中のフィードバック機能が電制リリーフ弁閉状態においても作用し、燃料噴射量増加に応じた燃料吐出量増加をフィードフォワード機能で実現するとともに、燃料吐出量を目標燃圧と実燃圧の差に応じて減少させることで、所定所要時間後に目標の燃圧までコモンレール内圧力が低下する挙動を示している。
Next, immediately before the
以上の説明から、本実施形態によれば、高圧ポンプ1の吐出可能な最小燃料量より少ない燃料量を燃料噴射している状態において、コモンレール53内の燃圧を所望の範囲内に維持できることが理解できよう。
From the above description, according to the present embodiment, it is understood that the fuel pressure in the
以上の説明では、ポンプ駆動カムの圧縮行程後半でソレノイド駆動信号をOFFし、もって弁体を閉とすることにより高圧ポンプからの燃料吐出を可能とする構造の高圧ポンプを前提としていた。しかし、この他にも、ソレノイド駆動信号のON、OFFと弁体の開閉の関係が前述と逆で、ポンプ駆動カムの圧縮行程後半でソレノイド駆動信号をONし、もって弁体を閉とすることにより高圧ポンプからの燃料吐出を可能とする構造の高圧ポンプも存在する。 In the above description, it is assumed that the solenoid drive signal is turned off in the second half of the compression stroke of the pump drive cam and the valve body is closed, thereby enabling fuel discharge from the high pressure pump. However, in addition to this, the relationship between ON / OFF of the solenoid drive signal and the opening / closing of the valve body is opposite to the above, and the solenoid drive signal is turned ON in the latter half of the compression stroke of the pump drive cam, thereby closing the valve body. There is also a high-pressure pump having a structure that enables fuel discharge from the high-pressure pump.
また、図13に示すように、ポンプ駆動カムの吸入行程中の所定エンジンソレノイド駆動信号をONし、もって弁体を開とすることにより高圧ポンプ内への燃料吸入を可能し、圧縮行程で吸入した燃料を吐出させる構造の高圧ポンプも存在する。 Further, as shown in FIG. 13, a predetermined engine solenoid drive signal during the suction stroke of the pump drive cam is turned ON, and the valve body is opened, so that fuel can be sucked into the high-pressure pump and sucked in the compression stroke. There is also a high-pressure pump having a structure for discharging discharged fuel.
また、本実施形態では、高圧ポンプの駆動をカム軸にて行うものにおいて説明したが、その他の動力源、例えば電動モータにより駆動することも可能である。 In the present embodiment, the high-pressure pump is driven by the camshaft. However, the high-pressure pump may be driven by another power source, for example, an electric motor.
いずれの構造の高圧ポンプも、弁体の開閉動作をソレノイドの電気的駆動により、ポンプのプランジャの上下動作と同調して吐出燃料量を制御することでは同一である。よって、駆動信号状態と弁体の機械的開閉動作の間に遅れが生じる現象は不可避であり、したがって、吐出可能な最小燃料量が存在する。
よって、本発明はかかる特徴を持つ高圧ポンプ全てに適用できる。
The high pressure pump of any structure is the same in that the opening / closing operation of the valve body is synchronized with the up / down operation of the plunger of the pump by the electric drive of the solenoid to control the discharged fuel amount. Therefore, a phenomenon in which a delay occurs between the drive signal state and the mechanical opening / closing operation of the valve body is unavoidable, and therefore there is a minimum amount of fuel that can be discharged.
Therefore, the present invention can be applied to all high-pressure pumps having such characteristics.
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく設計において種々の変更ができるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes in design can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be done.
1 高圧燃料ポンプ
3 リフタ
4 下降ばね
8 電磁弁
51 低圧燃料ポンプ
53 コモンレール
54 燃料噴射弁
55 電制リリーフ弁(燃料リリーフ弁)
56 燃圧センサ
200 ソレノイド
507 筒内噴射エンジン
515 コントロールユニット
1 High
56
Claims (5)
前記リリーフ弁開度制御手段は、前記高圧燃料ポンプが吐出可能な最小燃料量と前記燃料噴射弁から噴射供給される燃料供給量とを比較し、前記吐出可能な最小燃料量が前記燃料供給量とほぼ等しいかそれを上回っているとき、前記燃料リリーフ弁を開弁ないしその開度を大きくすることを特徴とするエンジンの高圧燃料ポンプ制御装置。 Discharge amount control means for controlling the discharge amount of the high pressure fuel pump by supplying an electric signal to a solenoid for adjusting the fuel discharge amount of the high pressure fuel pump, and a common rail for accumulating and holding the fuel discharged by the high pressure fuel pump A fuel deriving unit that guides fuel in the common rail to a fuel injection valve, a fuel relief valve that relieves fuel from the common rail, and a relief valve opening degree control unit that controls the opening degree of the fuel relief valve. A high pressure fuel pump control device comprising:
The relief valve opening control means compares a minimum fuel amount that can be discharged by the high-pressure fuel pump with a fuel supply amount injected and supplied from the fuel injection valve, and the minimum fuel amount that can be discharged is the fuel supply amount. The high-pressure fuel pump control device for an engine is characterized in that the fuel relief valve is opened or its opening degree is increased when the fuel relief valve is approximately equal to or greater than.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008244784A JP5085483B2 (en) | 2008-09-24 | 2008-09-24 | High pressure fuel pump control device for engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008244784A JP5085483B2 (en) | 2008-09-24 | 2008-09-24 | High pressure fuel pump control device for engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010077838A JP2010077838A (en) | 2010-04-08 |
JP5085483B2 true JP5085483B2 (en) | 2012-11-28 |
Family
ID=42208547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008244784A Expired - Fee Related JP5085483B2 (en) | 2008-09-24 | 2008-09-24 | High pressure fuel pump control device for engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5085483B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5497556B2 (en) * | 2010-07-01 | 2014-05-21 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Engine control device |
JP6241342B2 (en) * | 2014-03-20 | 2017-12-06 | 株式会社デンソー | Fuel pump learning device |
JP6893159B2 (en) * | 2017-10-24 | 2021-06-23 | 日立Astemo株式会社 | Fuel control device for internal combustion engine |
IT201900012300A1 (en) * | 2019-07-18 | 2021-01-18 | Magneti Marelli Spa | METHOD FOR CHECKING A HIGH PRESSURE FUEL PUMP FOR A DIRECT INJECTION SYSTEM |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60147563A (en) * | 1984-01-13 | 1985-08-03 | Toyota Motor Corp | Fuel pump control device for fuel injection type engine |
JPS61261653A (en) * | 1985-05-16 | 1986-11-19 | Nippon Soken Inc | Fuel supply device |
JP4432610B2 (en) * | 2004-05-17 | 2010-03-17 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel supply device for internal combustion engine |
JP2008019833A (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Hitachi Ltd | Diagnosis device for fuel supply device |
-
2008
- 2008-09-24 JP JP2008244784A patent/JP5085483B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010077838A (en) | 2010-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7021278B2 (en) | Fuel injection system | |
JP5124612B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP4327183B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP4101802B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
US7747377B2 (en) | Fuel injection control device | |
JP5202123B2 (en) | Fuel supply control device for internal combustion engine | |
JP2008215321A (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP6203159B2 (en) | Fuel injection device | |
JP5085483B2 (en) | High pressure fuel pump control device for engine | |
JP2004156578A (en) | Accumulator fuel injection system | |
JP4081308B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP5810140B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP3982516B2 (en) | Fuel injection device for internal combustion engine | |
JP4220480B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP3984446B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5982536B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP4696148B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP5183685B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP4408936B2 (en) | High pressure fuel pump control device for cylinder injection internal combustion engine | |
JP5575833B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP5470363B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP5042288B2 (en) | High pressure fuel pump control device | |
JP2006207375A (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
JP4871972B2 (en) | High pressure fuel pump control device for internal combustion engine | |
JP6063793B2 (en) | Control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20100115 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100713 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110829 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110906 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111107 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120403 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120604 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120821 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120905 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5085483 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |