JP6421526B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射制御装置に関するものである。

インジェクタに供給する燃料を高圧状態で蓄えるコモンレールと、コモンレールに燃料を圧送する圧送ポンプと、コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御すべく、コモンレールの実レール圧と目標レール圧の偏差に応じてＰＩＤ制御により圧送ポンプの燃料圧送量を制御するＰＩＤ制御部と、を備えた燃料噴射制御装置が知られている。

ところで、近年、供給された燃料の一部を燃料タンクに戻す静的リーク機構を有さないインジェクタが用いられている。

このような静的リーク機構を有さないインジェクタを用いる場合、燃料噴射制御装置では、減圧弁と呼ばれるレール圧を低下させる機構をコモンレールに備え、この減圧弁を開閉制御することでコモンレール圧の制御を行うのが一般的である。

減圧弁は、目標レール圧と実レール圧の偏差が、予め設定した減圧弁作動閾値範囲内にあるとき（予め設定した閾値より大きいとき）に開弁され、コモンレール内の燃料を燃料タンクに戻すように構成されている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１〜４がある。

特開２００７−２７８１６９号公報 特開２００５−１１３７０４号公報 特開２００２−１９５０８１号公報 特開平０５−１６３９９４号公報

しかしながら、上述のような減圧弁を用いた燃料噴射制御装置では、目標レール圧と実レール圧の偏差が閾値より小さい場合には、減圧弁が作動しない。つまり、従来の燃料噴射制御装置では、目標レール圧と実レール圧の偏差が閾値より小さい場合には、目標レール圧と実レール圧の偏差が残ったままになる。

そのため、燃料圧送量の制御をＰＩＤ制御で行う場合には、残った偏差が積分項（Ｉ項）として積算され続けてしまい、不具合が発生するおそれがあった。

具体的には、例えば、車両が坂道を惰性で下っている場合には、燃料噴射が行われず燃料圧送量が低く制御されるため、実レール圧は目標レール圧よりも若干高く（上述の偏差分高く）なる。この状態では、積分項が実レール圧と目標レール圧の偏差分を減算し続けることとなり、積分項がマイナスとなり燃料圧送量が低下していく。

よって、その後、坂道が終了する等して燃料噴射を再開したときに、積算された積分項の影響により燃料圧送量が不十分となってしまう場合が考えられる。

すなわち、積分項がマイナスとなった状態で燃料噴射を再開した際には、燃料噴射によるレール圧の低下と燃料圧送量の不足の影響によりコモンレールのレール圧が大きく低下し、最悪の場合、燃料噴射量が不足してエンジンが停止してしまうおそれがある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、積分項に由来するコモンレールのレール圧の低下を抑制することが可能な燃料噴射制御装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、インジェクタに供給する燃料を蓄えるコモンレールと、前記コモンレールに燃料を圧送する圧送ポンプと、前記コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御すべく、前記コモンレールの実レール圧と前記目標レール圧の偏差に応じてＰＩＤ制御により前記圧送ポンプの燃料圧送量を制御するＰＩＤ制御部と、前記コモンレールに設けられ、前記実レール圧と前記目標レール圧の偏差が予め設定した減圧弁作動閾値範囲内にあるとき開弁されて前記コモンレール内の燃料を燃料タンクに戻す減圧弁と、を備えた燃料噴射制御装置において、前記ＰＩＤ制御部は、前記圧送ポンプの燃料圧送量が予め設定した圧送量閾値以下であり、かつ、燃料噴射量が予め設定した噴射量閾値以下であるとき、積分項の演算を停止するように構成される燃料噴射制御装置である。

前記ＰＩＤ制御部は、前記実レール圧が予め設定したレール圧閾値以下であるときのみ、積分項の演算を停止するように構成されてもよい。

本発明によれば、積分項に由来するコモンレールのレール圧の低下を抑制することが可能な燃料噴射制御装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略構成図である。 （ａ）は、本発明におけるレール圧と燃料噴射量のタイムチャート、（ｂ）は、従来技術におけるレール圧と燃料噴射量のタイムチャートである。 本発明におけるＰＩＤ制御部の制御フローを示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略構成図である。

図１に示すように、燃料噴射制御装置１は、インジェクタ２に供給する燃料を高圧状態で蓄えるコモンレール３と、コモンレール３に燃料を圧送する圧送ポンプ４と、コモンレール３のレール圧を目標レール圧に制御すべく圧送ポンプ４を制御するＰＩＤ制御部５と、コモンレール３に設けられた減圧弁６と、を備えている。

本実施形態では、インジェクタ２としては、供給された燃料の一部を燃料タンク７に戻す静的リーク機構を有さないものが用いられる。

ＰＩＤ制御部５は、車両の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）８に搭載される。ＥＣＵ８には、図示しないセンサ等により、コモンレール３の実レール圧、圧送ポンプ４の燃料圧送量、燃料噴射量、エンジン回転数など、燃料噴射制御に必要な各種情報が入力されている。目標レール圧は、燃料噴射量やエンジン回転数等を基に、ＥＣＵ８にて演算される。

ＰＩＤ制御部５は、コモンレール３の実レール圧と目標レール圧の偏差（以下、単に偏差という場合がある）に応じて、ＰＩＤ制御により圧送ポンプ４の燃料圧送量を制御するように構成される。

より具体的には、ＰＩＤ制御部５は、実レール圧と目標レール圧の偏差に比例ゲインを乗じた比例項（Ｐ項）と、偏差の時間積分値（累積値）に積分ゲインを乗じた積分項（Ｉ項）と、偏差の時間微分値に微分ゲインを乗じた微分項（Ｄ項）とを足し合わせることによって、圧送ポンプ４の燃料圧送量を求める。ＰＩＤ制御部５は、求めた燃料圧送量に応じた駆動電流を圧送ポンプ４に出力することで、所望の燃料圧送量が圧送ポンプ４から圧送されるように制御する。

減圧弁６は、実レール圧と目標レール圧の偏差が予め設定した減圧弁作動閾値範囲内にあるとき（予め設定した閾値より大きいとき）に開弁されて、コモンレール３内の燃料を燃料タンク７に戻すように構成されている。減圧弁６の開閉制御は、ＥＣＵ８により行われる。

さて、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１では、ＰＩＤ制御部５は、圧送ポンプ４の燃料圧送量が予め設定した圧送量閾値以下であり、かつ、燃料噴射量が予め設定した噴射量閾値以下であるとき、積分項の演算を停止するように構成されている。

図２（ａ）に示すように、下り坂で車両を惰性で走行させているようなときには、燃料噴射が行われないため、目標レール圧が徐々に低下し、燃料圧送量と燃料噴射量が共に極めて小さく制御される。実レール圧は目標レール圧に追随して低下していくことになるが、このときの実レール圧の低下は減圧弁６を開くことによって実現されることになる。

減圧弁６は、実レール圧と目標レール圧の偏差が予め設定した閾値より大きいときに開弁されるため、実レール圧は目標レール圧よりも高い状態となる。よって、この状態が続くと、従来技術では、積分項が実レール圧と目標レール圧の偏差分を減算し続けることとなり、積分項が減少し続けてしまうことになる。

本実施形態では、このような場合に、積分項の演算を停止させる。より具体的には、積分項の演算を一次中断させ、中断直前の積分項の値を用いてＰＩＤ制御を続行させる。これにより、積分項が減少し続けることを抑制し、後の加速時に速やかに燃料圧送量を増加させて、コモンレール３のレール圧の低下を抑制することが可能になる。

なお、本実施形態では中断直前の積分項の値を用いてＰＩＤ制御を続行するようにしたが、例えば、積分項をリセットしたり、積分項を除外して演算するようにＰＩＤ制御部５を構成することも考えられる。ただし、この場合、積分項をリセットあるいは除外したタイミングでＰＩＤ制御による操作量（ここでは燃料圧送量）が急激に変化してしまうことになるため、好ましくない。

なお、燃料圧送量が予め設定した圧送量閾値以下であり、かつ、燃料噴射量が予め設定した噴射量閾値以下である場合であっても、例えば、積分項がプラスの値になっていると、燃料の圧送と減圧弁６の作動を繰り返して、コモンレール３のレール圧のハンチングを引き起こしてしまうおそれが生じる。

そこで、本実施形態では、さらに、実レール圧が予め設定したレール圧閾値以下であるときのみ、積分項の演算を停止するようにＰＩＤ制御部５を構成している。実レール圧が十分に小さい場合には、実レール圧が目標レール圧より若干高い値で安定しており、積分項の値が十分に小さくなっていると考えられるためである。

なお、参考のために、図２（ｂ）に、積分項の演算を停止しない従来装置におけるレール圧の変動の一例を示している。図２（ｂ）に示すように、積分項が減算され続けた後に燃料噴射を再開すると、図示Ａの領域に示されるように、燃料噴射によるレール圧の低下と燃料圧送量の不足の影響によりコモンレール圧が大きく低下し、エンジンが停止などの不具合が発生するおそれがある。

次に、燃料噴射制御装置１の制御フローを説明する。燃料噴射制御装置１は、例えば、車両のイグニションスイッチ（図示せず）がオンとされている間、図３の制御フローを実行するように構成される。

図３に示すように、まず、ステップＳ１にて、燃料圧送量が圧送量閾値以下かを判断する。ステップＳ１でＮＯと判断された場合、ステップＳ４にて、積分項（Ｉ項）の演算を再開するか積分項の演算を継続し、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１でＹＥＳと判断された場合、ステップＳ２にて、燃料噴射量が噴射量閾値以下かを判断する。ステップＳ２でＮＯと判断された場合、ステップＳ４にて、積分項の演算を再開するか積分項の演算を継続し、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ２でＹＥＳと判断された場合、ステップＳ３にて、コモンレール３の実レール圧がレール圧閾値以下かを判断する。ステップＳ３でＮＯと判断された場合、ステップＳ４にて、積分項の演算を再開するか積分項の演算を継続し、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ３でＹＥＳと判断された場合、燃料圧送量が圧送量閾値以下で、かつ、燃料噴射量が噴射量閾値以下で、かつ、実レール圧がレール圧閾値以下という条件を満たしたことになるため、ステップＳ５にて、積分項（Ｉ項）の演算を停止するか積分項の演算の停止を継続し、ステップＳ１に戻る。

以上説明したように、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１では、圧送ポンプ４の燃料圧送量が予め設定した圧送量閾値以下であり、かつ、燃料噴射量が予め設定した噴射量閾値以下であるとき、積分項の演算を停止している。

これにより、積分項が実レール圧と目標レール圧の偏差分を減算し続けてしまうことがなくなり、例えば、燃料噴射していない状態から燃料噴射を再開した場合であっても、コモンレール３のレール圧の低下を抑制することが可能になる。その結果、レール圧の低下に起因するエンジン停止等の不具合を抑制することが可能となる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ 燃料噴射制御装置
２ インジェクタ
３ コモンレール
４ 圧送ポンプ
５ ＰＩＤ制御部
６ 減圧弁
７ 燃料タンク

Claims (1)

1. インジェクタに供給する燃料を蓄えるコモンレールと、
   前記コモンレールに燃料を圧送する圧送ポンプと、
   前記コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御すべく、前記コモンレールの実レール圧と前記目標レール圧の偏差に応じてＰＩＤ制御により前記圧送ポンプの燃料圧送量を制御するＰＩＤ制御部と、
   前記コモンレールに設けられ、前記実レール圧と前記目標レール圧の偏差が予め設定した減圧弁作動閾値範囲内にあるとき開弁されて前記コモンレール内の燃料を燃料タンクに戻す減圧弁と、
   を備えた燃料噴射制御装置において、
   前記ＰＩＤ制御部は、前記圧送ポンプの燃料圧送量が予め設定した圧送量閾値以下であり、かつ、燃料噴射量が予め設定した噴射量閾値以下であり、かつ、前記実レール圧が予め設定したレール圧閾値以下であるとき、積分項の演算を停止するように構成され、
   前記レール圧閾値は、前記実レール圧が予め設定した前記レール圧閾値以下であるとき、前記実レール圧が前記目標レール圧より高い値となるように設定される
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置。

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