JP6507982B2 - Fuel injection state detection device - Google Patents
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Description
本発明は、燃圧センサにより燃料噴射に伴い生じる燃料圧力（燃圧）の変化を燃圧波形として取得し、取得した燃圧波形に基づいて燃料噴射状態を推定する燃料噴射状態検出装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection state detection device that acquires a change in fuel pressure (fuel pressure) caused by fuel injection as a fuel pressure waveform using a fuel pressure sensor, and estimates a fuel injection state based on the acquired fuel pressure waveform.
内燃機関の出力トルク及びエミッション状態を精度良く制御するには、燃料噴射弁の噴孔から噴射される燃料の噴射開始時期や噴射終了時期等、その噴射状態を精度良く制御することが重要である。例えば、ディーゼルエンジンにおいて、気筒内への燃料噴射に伴い生じるインジェクタ内の燃圧低下の脈動（噴射脈動）とコモンレールからインジェクタへ燃料供給されるに伴い生じる燃圧上昇の脈動（供給脈動）が重畳する場合を想定する。このような場合、燃圧センサにより取得した波形から噴射状態を推定しようとすると、供給脈動の影響により推定誤差が生じるおそれがある。そこで特許文献１では、燃圧センサにより検出される燃料圧力の変化（第１波形）を取得し、コモンレールの吐出口から燃料配管を通じて燃料噴射弁へ流れ込む燃料の流れによって発生する供給脈動の波形を第１波形から除去した波形（第２波形）を算出する。そして第２波形に基づいて、燃料の噴射状態を推定している。 In order to control the output torque and the emission state of the internal combustion engine with high precision, it is important to control the injection state of the fuel injected from the injection hole of the fuel injection valve with high precision. . For example, in a diesel engine, the pulsation (fuel injection pulsation) of the fuel pressure decrease in the injector caused by the fuel injection into the cylinder and the pulsation (fuel supply pulsation) of the fuel pressure increase caused by the fuel supply from the common rail to the injector Assume. In such a case, when the injection state is to be estimated from the waveform acquired by the fuel pressure sensor, an estimation error may occur due to the influence of the supply pulsation. Therefore, in Patent Document 1, the change in fuel pressure (first waveform) detected by the fuel pressure sensor is acquired, and the waveform of supply pulsation generated by the flow of fuel flowing from the discharge port of the common rail to the fuel injection valve through the fuel pipe is The waveform (second waveform) removed from one waveform is calculated. Then, based on the second waveform, the fuel injection state is estimated.
上述した特許文献１に記載の技術では、噴射脈動に供給脈動が重畳することで燃圧が上昇するが、その後重畳による圧力上昇が収まりその時点から圧力が一定となることを前提として供給脈動の波形が作成されている。しかしながら、コモンレールからインジェクタまでの燃料供給経路内に備わるオリフィスの径やコモンレールから流れ込む燃料の流量によっては、供給脈動が大きくなり燃圧の変動が継続することを本願発明者は見出した。 In the technology described in Patent Document 1 described above, the fuel pressure is increased by superimposing the supply pulsation on the injection pulsation, but then the waveform of the supply pulsation is premised that the pressure increase due to the superposition is settled and the pressure becomes constant thereafter. Has been created. However, the inventors of the present invention have found that the supply pulsation becomes large and the fluctuation of the fuel pressure continues depending on the diameter of the orifice provided in the fuel supply path from the common rail to the injector and the flow rate of the fuel flowing from the common rail.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、燃圧の脈動が継続する場合にも対応したモデル波形を作成し、実際に検出された燃圧波形から作成したモデル波形を除去することで、より正確に燃料の噴射状態を推定することを可能とした燃料噴射状態検出装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main purpose is to create a model waveform corresponding to the case where fuel pressure pulsation continues and a model created from the actually detected fuel pressure waveform. An object of the present invention is to provide a fuel injection state detection device capable of estimating a fuel injection state more accurately by removing a waveform.
本発明は、燃料噴射状態検出装置であって、燃料ポンプから供給される燃料を蓄圧する蓄圧容器と、前記蓄圧容器の吐出口に接続される燃料配管と、前記燃料配管を通じて前記蓄圧容器から供給される燃料を噴射させる噴孔、及び前記噴孔を開閉する弁体を有する燃料噴射弁と、前記吐出口から前記噴孔に至るまでの燃料供給経路に設けられて燃料圧力を検出し、燃料噴射に伴い生じる燃料圧力の変化を表したセンサ波形を出力する燃圧センサと、を備えた燃料噴射システムに適用され、前記吐出口から前記燃料配管を通じて前記燃料噴射弁へ流れ込む燃料の流れによって発生する供給脈動の波形を、前記センサ波形に基づいて、所定周期で変動するモデル波形として作成するモデル波形作成部と、前記モデル波形作成部により作成された前記モデル波形を前記センサ波形から除去するように、前記センサ波形を補正する脈動補正部と、前記脈動補正部により除去補正された前記センサ波形に基づき、前記噴孔からの燃料噴射状態を推定する噴射状態推定部と、を備えることを特徴とする。 The present invention is a fuel injection state detection device, and includes a pressure accumulation container for accumulating pressure supplied from a fuel pump, fuel piping connected to a discharge port of the pressure accumulation container, and supply from the pressure accumulation container through the fuel piping. Fuel injection valve having an injection hole for injecting the fuel to be injected and a valve body for opening and closing the injection hole, and a fuel supply path from the discharge port to the injection hole to detect fuel pressure, The present invention is applied to a fuel injection system including a fuel pressure sensor that outputs a sensor waveform representing a change in fuel pressure caused by injection, and is generated by the flow of fuel flowing from the discharge port to the fuel injection valve through the fuel pipe. A model waveform creation unit that creates a waveform of supply pulsation as a model waveform that fluctuates in a predetermined cycle based on the sensor waveform; A pulsation correction unit that corrects the sensor waveform so as to remove a model waveform from the sensor waveform, and an injection that estimates a fuel injection state from the injection hole based on the sensor waveform that has been removed and corrected by the pulsation correction unit. And a state estimation unit.
上記構成の燃料噴射システムにおいて、燃料噴射に伴い生じる燃料供給経路内の燃圧低下の脈動（噴射脈動）と蓄圧容器から燃料供給経路へ燃料供給されるに伴い生じる燃圧上昇の脈動（供給脈動）とが重畳する場合を想定する。このような場合、燃圧センサにより取得した燃圧波形から噴射状態を推定しようとすると、供給脈動の影響により推定誤差が生じるおそれがある。特に、蓄圧容器から燃料噴射弁までの燃料供給経路内に備わるオリフィスの径や蓄圧容器から流れ込む燃料の流量によっては、供給脈動が大きくなり燃圧の変動が継続することがあり、この場合、従来制御では補正することができず、燃料の噴射量制御が悪化するおそれがある。 In the fuel injection system configured as described above, pulsation of fuel pressure decrease (injection pulsation) in the fuel supply passage caused by fuel injection and pulsation of fuel pressure increase (supply pulsation) caused by fuel supply from the pressure accumulation container to the fuel supply passage Let us assume the case of overlapping. In such a case, when the injection state is to be estimated from the fuel pressure waveform acquired by the fuel pressure sensor, an estimation error may occur due to the influence of the supply pulsation. In particular, depending on the diameter of the orifice provided in the fuel supply path from the pressure accumulation container to the fuel injection valve and the flow rate of the fuel flowing from the pressure accumulation container, the supply pulsation may be large and the fluctuation of the fuel pressure may continue. In this case, correction can not be made, and fuel injection amount control may be deteriorated.
この燃圧変動を補正するために、本燃料噴射状態検出装置にはモデル波形作成部が設けられている。モデル波形作成部では、燃圧センサにより出力されるセンサ波形に基づいて、供給脈動の波形が所定周期で変動するモデル波形として作成される。このため、燃料圧力の脈動が収まらない場合においても、モデル波形を燃圧センサにより出力された実際のセンサ波形から除去することで供給脈動の影響を抑制することができ、噴射状態推定部により、燃料噴射状態を精度高く推定することが可能となる。 In order to correct the fuel pressure fluctuation, the fuel injection state detection device is provided with a model waveform generation unit. The model waveform creation unit creates, based on the sensor waveform output by the fuel pressure sensor, the waveform of the supply pulsation as a model waveform that fluctuates in a predetermined cycle. Therefore, even when the pulsation of the fuel pressure is not settled, the influence of the supply pulsation can be suppressed by removing the model waveform from the actual sensor waveform output by the fuel pressure sensor, and the fuel injection state estimation unit It becomes possible to estimate the injection state with high accuracy.
以下、車載ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ディーゼルエンジン（内燃機関）は、４つの気筒＃１〜＃４を備えており、気筒内に高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させる。 Hereinafter, an embodiment applied to a common rail fuel injection system of a vehicle-mounted diesel engine will be described with reference to the drawings. A diesel engine (internal combustion engine) includes four cylinders # 1 to # 4, and injects high-pressure fuel into the cylinders to perform compression self-ignition combustion.
図１は、燃料噴射システムの概略を示す模式図である。まず、燃料噴射弁１０を含むエンジンの燃料噴射システムについて説明する。 FIG. 1 is a schematic view showing an outline of a fuel injection system. First, a fuel injection system of an engine including the fuel injection valve 10 will be described.
燃料タンク４０内の燃料は、燃料ポンプ４１によりコモンレール４２（蓄圧容器）に圧送されて蓄圧保持される。コモンレール４２には、各燃料配管４２ｂを介して、各気筒の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）が接続されている。コモンレール４２内の燃料は、各吐出口４２ａから各燃料配管４２ｂを通じて、燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）へ分配供給される。複数の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）は、所定の順序で燃料の噴射を行う。本実施形態では、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で繰り返し噴射することを想定している。 The fuel in the fuel tank 40 is pressure-fed to the common rail 42 (accumulator) by the fuel pump 41 and accumulated and held. The fuel injection valve 10 (# 1 to # 4) of each cylinder is connected to the common rail 42 through each fuel pipe 42b. The fuel in the common rail 42 is distributed and supplied to the fuel injection valves 10 (# 1 to # 4) from the discharge ports 42a through the fuel pipes 42b. The plurality of fuel injection valves 10 (# 1 to # 4) inject fuel in a predetermined order. In this embodiment, it is assumed that injection is repeatedly performed in the order of # 1 → # 3 → # 4 → # 2.
なお、燃料ポンプ４１にはプランジャポンプが用いられており、プランジャの往復運動に同期して燃料が圧送される。そして、燃料ポンプ４１は、エンジン出力を駆動源としてクランク軸により駆動され、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で噴射される期間中に、決められた回数だけ燃料を圧送する。 A plunger pump is used as the fuel pump 41, and fuel is pumped in synchronization with the reciprocating movement of the plunger. Then, the fuel pump 41 is driven by the crankshaft with the engine output as a drive source, and pumps the fuel a determined number of times during a period in which the fuel is injected in the order of # 1 → # 3 → # 4 → # 2.
燃料噴射弁１０は、以下に説明するボデー１１、ニードル形状の弁体１２及び電動アクチュエータ１３等を備えている。ボデー１１は、内部に高圧通路１１ａを形成するとともに、燃料を噴射する噴射孔１１ｂを形成している。弁体１２は、ボデー１１内に収容されて噴射孔１１ｂを開閉する。なお、上記燃料配管４２ｂ及び高圧通路１１ａによって、コモンレール４２から噴射孔１１ｂまで燃料を流通させる燃料供給経路が構成されている。 The fuel injection valve 10 includes a body 11, a needle-shaped valve body 12 and an electric actuator 13 which will be described below. The body 11 has a high pressure passage 11a formed therein and an injection hole 11b for injecting fuel. The valve body 12 is accommodated in the body 11, and opens and closes the injection hole 11b. The fuel pipe 42b and the high pressure passage 11a constitute a fuel supply passage for passing the fuel from the common rail 42 to the injection hole 11b.
ボデー１１内には弁体１２に背圧を付与する背圧室１１ｃが形成されており、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄは背圧室１１ｃと接続されている。電動アクチュエータ１３は、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと背圧室１１ｃとの連通状態を切り換えるように、制御弁１４を作動させる。電動アクチュエータ１３の駆動は、ＥＣＵ３０により制御される。 In the body 11, a back pressure chamber 11c for applying a back pressure to the valve body 12 is formed, and the high pressure passage 11a and the low pressure passage 11d are connected to the back pressure chamber 11c. The electric actuator 13 operates the control valve 14 so as to switch the communication state between the high pressure passage 11a and the low pressure passage 11d and the back pressure chamber 11c. The drive of the electric actuator 13 is controlled by the ECU 30.
背圧室１１ｃが低圧通路１１ｄと連通するよう制御弁１４を作動させると、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下して弁体１２はリフトアップ（開弁作動）し、噴射孔１１ｂが開かれる。その結果、コモンレール４２から高圧通路１１ａへ供給された高圧燃料は、噴射孔１１ｂから燃焼室へ噴射される。一方、背圧室１１ｃが高圧通路１１ａと連通するよう制御弁１４を作動させると、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は上昇して弁体１２はリフトダウン（閉弁作動）し、噴射孔１１ｂが閉じられて燃料噴射が停止される。 When the control valve 14 is operated so that the back pressure chamber 11c communicates with the low pressure passage 11d, the fuel pressure in the back pressure chamber 11c decreases and the valve body 12 is lifted (open valve operation), and the injection hole 11b is opened. Be As a result, the high pressure fuel supplied from the common rail 42 to the high pressure passage 11a is injected from the injection holes 11b into the combustion chamber. On the other hand, when the control valve 14 is operated so that the back pressure chamber 11c communicates with the high pressure passage 11a, the fuel pressure in the back pressure chamber 11c increases and the valve body 12 lifts down (valve closing operation). Is closed and fuel injection is stopped.
燃圧センサ２０は、以下に説明するステム２１（起歪体）及び圧力センサ素子２２等を備えている。ステム２１はボデー１１に取り付けられており、ステム２１に形成されたダイヤフラム部２１ａが高圧通路１１ａを流通する高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する。圧力センサ素子２２はダイヤフラム部２１ａに取り付けられており、ダイヤフラム部２１ａで生じた弾性変形量に応じて圧力検出信号をＥＣＵ３０へ出力する。燃圧センサ２０は、全ての燃料噴射弁１０に搭載されている。 The fuel pressure sensor 20 includes a stem 21 (excitation body), a pressure sensor element 22 and the like described below. The stem 21 is attached to the body 11, and a diaphragm portion 21a formed on the stem 21 elastically deforms under the pressure of high pressure fuel flowing through the high pressure passage 11a. The pressure sensor element 22 is attached to the diaphragm portion 21a, and outputs a pressure detection signal to the ECU 30 according to the amount of elastic deformation generated in the diaphragm portion 21a. The fuel pressure sensor 20 is mounted on all the fuel injection valves 10.
ＥＣＵ３０（電子制御装置）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、及び入出力インターフェイス等を備える周知のマイクロコンピュータである。ＥＣＵ３０は、車両のアクセルペダルの操作量やエンジン負荷、エンジン回転速度ＮＥ等に基づき目標噴射状態（噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を算出する。例えば、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対応する最適噴射状態を、噴射状態マップにして記憶させておく。そして、現状のエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき、噴射状態マップを参照して目標噴射状態を算出する。 The ECU 30 (electronic control unit) is a known microcomputer provided with a CPU, a ROM, a RAM, a storage device, an input / output interface and the like. The ECU 30 calculates a target injection state (injection stage number, injection start timing, injection end timing, injection amount, etc.) based on the operation amount of the accelerator pedal of the vehicle, the engine load, the engine rotation speed NE, and the like. For example, the optimal injection state corresponding to the engine load and the engine rotational speed is stored as an injection state map. Then, based on the current engine load and engine rotational speed, the target injection state is calculated with reference to the injection state map.
そして、算出した目標噴射状態に基づき噴射指令信号を設定する。例えば、目標噴射状態に対応する噴射指令信号を指令マップにして記憶させておき、算出した目標噴射状態に基づき、指令マップを参照して噴射指令信号を設定する。以上により、エンジン負荷及びエンジン回転速度に応じた噴射指令信号が設定され、ＥＣＵ３０から燃料噴射弁１０へ出力される。 Then, an injection command signal is set based on the calculated target injection state. For example, the injection command signal corresponding to the target injection state is stored as a command map, and the injection command signal is set with reference to the command map based on the calculated target injection state. As described above, the injection command signal corresponding to the engine load and the engine rotational speed is set and output from the ECU 30 to the fuel injection valve 10.
本実施形態において、ＥＣＵ３０は、モデル波形作成部と、脈動補正部と、噴射状態推定部とに該当する。 In the present embodiment, the ECU 30 corresponds to a model waveform creation unit, a pulsation correction unit, and an injection state estimation unit.
燃料噴射弁１０から燃料が噴射された場合に生じる「噴射脈動」及び「供給脈動」の発生メカニズム等について、図２及び図３（ａ）を用いて説明する。図２は、コモンレール４２の吐出口４２ａから、燃料配管４２ｂ及び燃料噴射弁１０の高圧通路１１ａを通じて噴射孔１１ｂに至るまでの燃料通路を模式化した図である。また、図３（ａ）は、燃料噴射弁１０より燃料が噴射された際に気筒内で変化した燃料圧力を示したグラフである。 The generation mechanism and the like of the “injection pulsation” and the “supply pulsation” which occur when the fuel is injected from the fuel injection valve 10 will be described with reference to FIGS. 2 and 3A. FIG. 2 is a schematic view of a fuel passage from the discharge port 42a of the common rail 42 to the injection hole 11b through the fuel pipe 42b and the high pressure passage 11a of the fuel injection valve 10. As shown in FIG. Further, FIG. 3A is a graph showing the fuel pressure changed in the cylinder when the fuel is injected from the fuel injection valve 10.
まず、噴射孔１１ｂからの燃料噴射が開始されると、高圧通路１１ａのうち噴射孔１１ｂの近傍部分では、燃圧低下の脈動（噴射脈動Ｍａ）が発生する（図２（ａ）参照）。その後、発生した噴射脈動Ｍａは、高圧通路１１ａ内をコモンレール４２へ向けて伝播していく（図２（ｂ）参照）。そして、燃圧センサ２０のダイヤフラム部２１ａに噴射脈動Ｍａが到達した図２（ｃ）の時点で、センサ波形は下降を開始する（すなわち図３（ａ）における変化点Ｐ１が現れる）。 First, when fuel injection from the injection hole 11b is started, pulsation (injection pulsation Ma) of fuel pressure decrease occurs in a portion of the high pressure passage 11a near the injection hole 11b (see FIG. 2A). Thereafter, the generated injection pulsation Ma propagates in the high pressure passage 11a toward the common rail 42 (see FIG. 2 (b)). Then, when the injection pulsation Ma reaches the diaphragm portion 21a of the fuel pressure sensor 20 as shown in FIG. 2C, the sensor waveform starts to fall (that is, the change point P1 in FIG. 3A appears).
その後、コモンレール４２の吐出口４２ａに噴射脈動Ｍａが到達した図２（ｄ）の時点で、コモンレール４２内の高圧燃料が吐出口４２ａから燃料配管４２ｂへ供給されることとなる。このように燃料供給が開始されると、燃料配管４２ｂ内のうち吐出口４２ａの近傍部分では、燃圧上昇の脈動（供給脈動Ｍｂ）が発生する（図２（ｅ）参照）。その後、発生した供給脈動Ｍｂは、高圧通路１１ａ内を噴射孔１１ｂへ向けて伝播していく（図２（ｆ）参照）。そして、燃圧センサ２０のダイヤフラム部２１ａに供給脈動Ｍｂが到達した図２（ｇ）の時点で、センサ波形は上昇を開始する（すなわち図３（ａ）における変化点Ｐ２が現れる）。 Thereafter, when the injection pulsation Ma reaches the discharge port 42a of the common rail 42 as shown in FIG. 2D, the high pressure fuel in the common rail 42 is supplied from the discharge port 42a to the fuel pipe 42b. As described above, when fuel supply is started, pulsation (supply pulsation Mb) of increase in fuel pressure is generated in the vicinity of the discharge port 42a in the fuel pipe 42b (see FIG. 2E). Thereafter, the generated supply pulsation Mb propagates in the high pressure passage 11a toward the injection hole 11b (see FIG. 2 (f)). Then, when the supply pulsation Mb reaches the diaphragm portion 21a of the fuel pressure sensor 20 as shown in FIG. 2 (g), the sensor waveform starts to rise (that is, the change point P2 in FIG. 3 (a) appears).
その後、高圧通路１１ａ内のうち燃圧センサ２０近傍部分において、コモンレール４２から供給される燃料の流量と、噴射孔１１ｂから噴射される燃料の流量とが釣り合った時点（図３（ａ）における変化点Ｐ２ａ）で、センサ波形の上昇は停止して一定の値（平衡圧）に維持される。 Thereafter, at a point near the fuel pressure sensor 20 in the high pressure passage 11a, the flow rate of the fuel supplied from the common rail 42 and the flow rate of the fuel injected from the injection hole 11b are balanced (change point in FIG. At P2a), the rise of the sensor waveform is stopped and maintained at a constant value (equilibrium pressure).
要するに、図３（ａ）に記載のセンサ波形Ｗには噴射脈動Ｍａによる波形成分に、供給脈動Ｍｂによる波形成分（変化点Ｐ２〜Ｐ２ａの部分）が重畳していると言える。なお、センサ波形Ｗのうち変化点Ｐ２時点までの部分は、供給脈動Ｍｂが未だ燃圧センサ２０に伝播していないため、噴射脈動Ｍａのみを表した波形であって供給脈動Ｍｂが重畳していないと言える。 In short, it can be said that the waveform component (portion of change points P2 to P2a) due to the supply pulsation Mb is superimposed on the waveform component due to the injection pulsation Ma on the sensor waveform W shown in FIG. In the sensor waveform W, the portion up to the change point P2 is a waveform representing only the injection pulsation Ma because the supply pulsation Mb has not yet propagated to the fuel pressure sensor 20, and the supply pulsation Mb is not superimposed. It can be said.
そこで従来では、図３（ｂ）に記載されるように供給脈動Ｍｂの波形成分を予め作成されたモデルに基づいて演算し、図３（ｃ）に記載されるように演算したモデル波形Ｗｍをセンサ波形Ｗから差し引いて除去する補正を実施していた。このモデル波形Ｗｍについて、供給脈動Ｍｂが重畳する期間ｔａ〜ｔｂにおける燃圧の上昇波形Ｐγを算出し、時間ｔｂ以降は、コモンレール４２から供給される燃料の流量と、噴射孔１１ｂから噴射される燃料の流量とが釣り合い、センサ波形Ｗの上昇は停止するとして、一定の値としていた。このことについて、コモンレール４２の供給口４２ａ付近に設けられたオリフィスの径や、コモンレール４２から燃料配管４２ｂへ流入する燃料の流量によっては、供給脈動Ｍｂが大きくなり、燃料の噴射による燃圧低下の脈動と燃料の供給による燃圧上昇の脈動とが平衡状態にならず、図４（ａ）に記載されるように以降も所定周期で燃料圧力の変動が続くことがある。 Therefore, conventionally, as described in FIG. 3B, the waveform component of the supplied pulsation Mb is calculated based on a previously created model, and the model waveform Wm calculated as described in FIG. 3C is calculated. A correction has been carried out by subtracting it from the sensor waveform W and removing it. For this model waveform Wm, the fuel pressure rising waveform Pγ is calculated during the period ta to tb where the supply pulsations Mb overlap, and after time tb, the flow rate of the fuel supplied from the common rail 42 and the fuel injected from the injection hole 11b And the rise of the sensor waveform W is taken as a constant value. Regarding this, depending on the diameter of the orifice provided in the vicinity of the supply port 42a of the common rail 42 and the flow rate of the fuel flowing from the common rail 42 into the fuel pipe 42b, the supply pulsation Mb becomes large and the pulsation of the fuel pressure decrease due to the fuel injection And the pulsation of the fuel pressure rise due to the supply of fuel do not become in an equilibrium state, and as described in FIG. 4A, the fluctuation of the fuel pressure may continue in a predetermined cycle.
そこで本実施形態では、燃料噴射弁１０から燃料が噴射されることで減少する燃料圧力の最小値を始点にコモンレール４２からの燃料供給により燃料圧力が上昇する燃圧上昇成分を近似した上昇近似直線を作成する。そして、燃圧センサ２０からコモンレール４２までの圧力伝播による燃圧変動成分を近似した変動近似曲線を作成し、上昇近似直線の後に変動近似曲線を合成する。これにより、供給脈動Ｍｂが大きいために所定周期で燃料圧力の変動が続く場合にも対応可能なモデル波形Ｗｍ２を作成することができる（図４（ｂ））。作成したモデル波形Ｗｍ２を図４（ｃ）に記載されるようにセンサ波形Ｗから差し引いて除去する補正を実施する。そして、その補正後のセンサ波形Ｗ’２に基づき、図４（ｄ）に記載されるように噴射率波形を作成し、作成した噴射率波形から噴射状態を推定する。 Therefore, in the present embodiment, a rising approximate straight line approximating a fuel pressure increase component in which the fuel pressure is increased by the fuel supply from the common rail 42 starting from the minimum value of the fuel pressure decreased by the fuel injection from the fuel injection valve 10 create. Then, a fluctuation approximation curve is generated by approximating a fuel pressure fluctuation component due to pressure propagation from the fuel pressure sensor 20 to the common rail 42, and a fluctuation approximation curve is synthesized after the rising approximation straight line. As a result, it is possible to create a model waveform Wm2 that can cope with the case where the fuel pressure continues to fluctuate at a predetermined cycle because the supply pulsation Mb is large (FIG. 4 (b)). A correction is performed in which the generated model waveform Wm2 is subtracted from the sensor waveform W and removed as described in FIG. 4 (c). Then, based on the corrected sensor waveform W'2, the injection rate waveform is created as shown in FIG. 4 (d), and the injection state is estimated from the created injection rate waveform.
次に、ＥＣＵ３０により実行する噴射率波形を推定する手順の一例を、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、図５に示す一連の処理は、ＥＣＵ３０が電源オンしている期間中にＥＣＵ３０によって所定周期で繰り返し実行される。 Next, an example of a procedure for estimating the injection rate waveform executed by the ECU 30 will be described using the flowchart of FIG. Note that the series of processes shown in FIG. 5 are repeatedly executed by the ECU 30 at predetermined intervals while the ECU 30 is powered on.
まず、図５に示すステップＳ１０において、１回の燃料噴射期間中に噴射気筒の燃圧センサ２０から所定のサンプリング周期で出力された複数の検出値（図４（ａ）に記載されるセンサ波形Ｗ）を取得する。続くステップＳ２０では、供給脈動Ｍｂのモデル波形Ｗｍ２を演算する（図４（ｂ）に記載されるモデル波形Ｗｍ２）。この演算手法については後に詳述する。続くステップＳ３０では、演算したモデル波形Ｗｍ２をセンサ波形Ｗから差し引くことで、図４（ｃ）に記載されるような供給脈動Ｍｂが燃料圧力に与える影響を除去したセンサ波形Ｗ’２を演算する（Ｗ’２＝Ｗ−Ｗｍ２）。 First, in step S10 shown in FIG. 5, a plurality of detection values (the sensor waveform W described in FIG. 4A) output at a predetermined sampling cycle from the fuel pressure sensor 20 of the injection cylinder during one fuel injection period. Get). In the subsequent step S20, a model waveform Wm2 of the supplied pulsation Mb is calculated (a model waveform Wm2 described in FIG. 4B). The calculation method will be described in detail later. In the following step S30, a sensor waveform W'2 is calculated by subtracting the influence of the supply pulsation Mb on the fuel pressure as described in FIG. 4C by subtracting the calculated model waveform Wm2 from the sensor waveform W. (W'2 = W-Wm2).
続くステップＳ４０では、補正後のセンサ波形Ｗ’２のうち、弁体１２の開弁作動開始に伴い圧力下降していく部分である下降波形Ｗ（Ｐ１１−Ｐ１２）（Ｐ１１〜Ｐ１２の部分の波形）の近似直線Ｌａを演算する（図４（ｃ）参照）。次のステップＳ５０では、補正後のセンサ波形Ｗ’２のうち、弁体１２の閉弁作動開始に伴い圧力上昇していく部分である上昇波形Ｗ（Ｐ１３−Ｐ１５）（Ｐ１３〜Ｐ１５の部分の波形）の近似直線Ｌｂ（モデル化した上昇波形）を演算する（図４（ｃ）参照）。これらの近似直線Ｌａ，Ｌｂは、例えば下降波形Ｗ（Ｐ１１−Ｐ１２）又は上昇波形Ｗ（Ｐ１３−Ｐ１５）を構成する複数の検出値を最小二乗法により直線近似して算出してもよいし、下降波形Ｗ（Ｐ１１−Ｐ１２）のうち微分値が最小となる点での接線を直線モデルとして算出してもよいし、上昇波形Ｗ（Ｐ１３−Ｐ１５）のうち微分値が最大となる点での接線を直線モデルとして算出してもよい。 In the following step S40, the downward waveform W (P11-P12) (P11 to P12) of the corrected sensor waveform W'2 which is a portion where the pressure is lowered with the start of the valve opening operation of the valve body 12 ) Is calculated (see FIG. 4C). In the next step S50, the rising waveform W (P13-P15) (P13-P15), which is a portion of the sensor waveform W'2 after correction which is pressure rising with the start of the valve closing operation of the valve body 12 An approximate straight line Lb (a modeled rising waveform) of the waveform is calculated (see FIG. 4 (c)). These approximate straight lines La and Lb may be calculated, for example, by linear approximation of a plurality of detection values constituting the falling waveform W (P11 to P12) or the rising waveform W (P13 to P15) by the least square method, A tangent at a point where the differential value is minimum among the falling waveforms W (P11 to P12) may be calculated as a linear model, or a tangent at a point where the differential value is maximum among the rising waveforms W (P13 to P15). The tangent may be calculated as a linear model.
次に、ステップＳ６０において、補正後のセンサ波形Ｗ’２のうち圧力下降を開始する直前（変化点Ｐ１１の直前）の圧力（基準圧Ｐｂａｓｅ）を算出し、この基準圧Ｐｂａｓｅに基づき、以降の処理で用いる基準直線Ｌｃ，Ｌｄ（図４（ｃ）参照）を算出する。なお、噴射指令信号の出力開始から変化点Ｐ１１が現れるまでの期間における圧力の平均値を、基準圧Ｐｂａｓｅとして算出すればよい。詳しくは、噴射指令信号の出力開始から所定時間が経過するまでの圧力平均値を基準圧Ｐｂａｓｅとして算出すればよい。基準直線Ｌｃには基準圧Ｐｂａｓｅと同じ値が採用されている。基準直線Ｌｄには、基準圧Ｐｂａｓｅよりも所定量だけ圧力低下させた値が採用されている。この所定量は、変化点Ｐ１１での圧力から変化点Ｐ１２での圧力への圧力下降量ΔＰ（Ｐ１１−Ｐ１２）が大きいほど、或いは噴射指令期間が長いほど大きい値に設定される。 Next, in step S60, the pressure (reference pressure Pbase) immediately before starting the pressure drop (immediately before the change point P11) of the corrected sensor waveform W'2 is calculated, and the subsequent pressure is calculated based on the reference pressure Pbase. Reference straight lines Lc and Ld (see FIG. 4C) used in the process are calculated. The average value of the pressure in the period from the start of the output of the injection command signal to the appearance of the change point P11 may be calculated as the reference pressure Pbase. Specifically, the pressure average value from the start of the output of the injection command signal to the elapse of a predetermined time may be calculated as the reference pressure Pbase. The same value as the reference pressure Pbase is adopted for the reference straight line Lc. As the reference straight line Ld, a value obtained by reducing the pressure by a predetermined amount than the reference pressure Pbase is employed. The predetermined amount is set to a larger value as the pressure decrease amount ΔP (P11 to P12) from the pressure at the change point P11 to the pressure at the change point P12 is larger or as the injection command period is longer.
続くステップＳ７０では、基準直線Ｌｃと近似直線Ｌａとの交点を算出する（図４（ｃ）参照）。この交点が示す時期は変化点Ｐ１１の出現時期と殆ど一致する。したがって、基準直線Ｌｃと近似直線Ｌａとの交点が示す時期は噴射開始時期Ｒ１との相関が高いため、この交点に基づき、噴射開始時期Ｒ１（図４（ｄ）参照）を算出する。続くステップＳ８０では、基準直線Ｌｄと近似直線Ｌｂとの交点を算出する。この交点が示す時期は噴射終了時期Ｒ２との相関が高いため、この交点に基づき噴射終了時期Ｒ２（図４（ｄ）参照）を算出する。 In the following step S70, the intersection of the reference straight line Lc and the approximate straight line La is calculated (see FIG. 4C). The time indicated by this intersection almost coincides with the appearance time of the change point P11. Accordingly, since the timing indicated by the intersection of the reference straight line Lc and the approximate straight line La has a high correlation with the injection start timing R1, the injection start timing R1 (see FIG. 4D) is calculated based on this intersection. In the following step S80, the intersection of the reference straight line Ld and the approximate straight line Lb is calculated. Since the timing indicated by the intersection is highly correlated with the injection end timing R2, the injection end timing R2 (see FIG. 4D) is calculated based on the intersection.
続くステップＳ９０では、噴射率が上昇する部分の傾きＲα（図４（ｄ）参照）と近似直線Ｌａの傾きとは相関性が高いことに着目し、近似直線Ｌａの傾きに基づき噴射率波形の上昇の傾きＲαを算出する。また、噴射率が下降する部分の傾きＲβ（図４（ｄ）参照）と近似直線Ｌｂの傾きとは相関性が高いことに着目し、近似直線Ｌｂの傾きに基づき噴射率波形の下降の傾きＲβを算出する。続くステップＳ１００では、変化点Ｐ１１での圧力から変化点Ｐ１２での圧力への圧力下降量ΔＰ（Ｐ１１−Ｐ１２）と最大噴射率Ｒｈ（図４（ｄ）参照）とは相関性が高いことに着目し、圧力下降量ΔＰ（Ｐ１１−Ｐ１２）に基づき最大噴射率Ｒｈを算出する。 In the subsequent step S90, attention is paid to the fact that the slope R.alpha. (See FIG. 4D) of the portion where the injection rate rises and the slope of the approximate straight line La have high correlation, and based on the slope of the approximate straight line La The rise slope Rα is calculated. In addition, focusing on the fact that the slope Rβ of the portion where the injection rate falls (see FIG. 4D) and the slope of the approximate straight line Lb are highly correlated, the slope of the fall of the injection rate waveform based on the slope of the approximate straight line Lb Calculate Rβ. In the subsequent step S100, the pressure drop amount ΔP (P11 to P12) from the pressure at the change point P11 to the pressure at the change point P12 is highly correlated with the maximum injection rate Rh (see FIG. 4D). Focusing on the pressure drop amount ΔP (P11-P12), the maximum injection rate Rh is calculated.
以上による図５の処理によれば、噴射開始時期Ｒ１、噴射終了時期Ｒ４、噴射率上昇の傾きＲα、噴射率下降の傾きＲβ、及び最大噴射率Ｒｈが算出される。よって、図４（ｄ）に例示される噴射率波形を推定することができる。 According to the processing of FIG. 5 as described above, the injection start timing R1, the injection end timing R4, the slope Rα of the injection rate increase, the slope Rβ of the injection rate decrease, and the maximum injection rate Rh are calculated. Therefore, the injection rate waveform exemplified in FIG. 4D can be estimated.
次に、上記ステップＳ２０において、供給脈動Ｍｂのモデル波形Ｗｍ２を演算する際の制御を図６に記載のフローチャートを用いて説明する。 Next, control at the time of calculating the model waveform Wm2 of the supply pulsation Mb in step S20 will be described using the flowchart shown in FIG.
コモンレール４２から燃料配管４２ｂ及び高圧通路１１ａに燃料が供給される量は、燃料噴射システムを構成する部品が同じものである限り工場出荷後に大きく変動することは考えにくい。したがって、工場出荷時に供給脈動Ｍｂのモデル波形Ｗｍ２を作成しておけば、以後はモデル波形Ｗｍ２を作成する必要性は低い。また、工場出荷後に大きく変動する可能性として、コモンレール４２が例えば事故などで損傷したことを受けて交換された場合、コモンレール４２の吐出口４２ａ付近に設けられたオリフィスの径が変更されるなど、供給脈動Ｍｂの影響に差異が生じる可能性がある。このため、蓄圧容器が交換される場合等には、供給脈動Ｍｂのモデル波形Ｗｍ２を改めて作成する必要がある。したがって、ステップＳ２１では、供給脈動Ｍｂのモデル波形Ｗｍ２を作成すべき条件として設定されたモデル波形作成条件が成立したか否かを判定する。ここで、モデル波形作成条件の成立とは、後述する条件（１）〜（２）の内少なくとも一つが成立した場合を指す。
（１）工場出荷時である。
（２）コモンレール４２が新しいコモンレール４２に交換された。
The amount of fuel supplied from the common rail 42 to the fuel pipe 42b and the high pressure passage 11a is unlikely to greatly fluctuate after shipment from the factory as long as the components constituting the fuel injection system are the same. Therefore, if model waveform Wm2 of supply pulsation Mb is created at the time of factory shipment, from then on, it is less necessary to create model waveform Wm2. Also, as the possibility of large fluctuations after factory shipment, if the common rail 42 is replaced due to damage, for example, due to an accident etc., the diameter of the orifice provided near the discharge port 42 a of the common rail 42 is changed, etc. A difference may occur in the influence of the supply pulsation Mb. Therefore, when the pressure storage container is replaced, it is necessary to create the model waveform Wm2 of the supply pulsation Mb again. Therefore, in step S21, it is determined whether the model waveform creation condition set as the condition for creating the model waveform Wm2 of the supply pulsation Mb is satisfied. Here, the satisfaction of the model waveform creation condition indicates the case where at least one of the conditions (1) and (2) described later is satisfied.
(1) At the time of factory shipment.
(2) The common rail 42 is replaced with a new common rail 42.
モデル波形作成条件が成立しなかった場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、モデル波形Ｗｍ２を作成すべき状況ではないとして、本制御を終了する。モデル波形作成条件が成立した場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、モデル波形Ｗｍ２を作成すべき状況であるとして、ステップＳ２２に進む。 If the model waveform creation condition is not satisfied (S21: NO), it is determined that the model waveform Wm2 should not be created, and the present control is ended. If the model waveform creation condition is satisfied (S21: YES), it is determined that the model waveform Wm2 should be created, and the process proceeds to step S22.
ステップＳ２２では、モデル波形Ｗｍ２を作成するための学習実行条件を設定する。このとき、学習実行条件として、燃料噴射弁１０から噴射される燃料の噴射量や燃料の噴射タイミングなどが設定される。本実施形態では、燃料の噴射量が最大量となるように学習実行条件を設定する。燃料噴射弁１０から噴射された燃料噴射量が最大であるとき、供給脈動Ｍｂが生じる期間が最も長くなる。したがって、燃料噴射量が最大である場合のセンサ波形Ｗからモデル波形Ｗｍ２を作成しておけば、燃料噴射量が最大ではなかった場合のモデル波形Ｗｍ２は最大燃料噴射量に対しての比に応じて、既に作成済みの燃料噴射量が最大である場合のモデル波形Ｗｍ２から一部抜粋して使用すればよい。 In step S22, a learning execution condition for creating a model waveform Wm2 is set. At this time, as the learning execution condition, the injection amount of the fuel injected from the fuel injection valve 10, the injection timing of the fuel, and the like are set. In the present embodiment, the learning execution condition is set so that the fuel injection amount becomes the maximum amount. When the fuel injection amount injected from the fuel injection valve 10 is maximum, the period in which the supply pulsation Mb occurs is the longest. Therefore, if the model waveform Wm2 is created from the sensor waveform W when the fuel injection amount is maximum, the model waveform Wm2 when the fuel injection amount is not maximum corresponds to the ratio to the maximum fuel injection amount Thus, part of the model waveform Wm2 in the case where the already prepared fuel injection amount is maximum may be extracted and used.
ステップＳ２３では、ステップＳ２２で設定した学習実行条件を基に燃料噴射弁１０に燃料噴射を実施させる。そして、ステップＳ２４で、燃圧センサ２０から図８に記載されるセンサ波形Ｗを取得する。 In step S23, the fuel injection valve 10 is caused to carry out fuel injection based on the learning execution condition set in step S22. Then, in step S24, the sensor waveform W described in FIG. 8 is acquired from the fuel pressure sensor 20.
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で取得したセンサ波形Ｗを基に、供給脈動Ｍｂのモデル波形Ｗｍ２を演算（供給圧力変動波形をモデル化）する。この演算手法については後に詳述する。そして、本制御を終了する。 In step S25, based on the sensor waveform W acquired in step S24, a model waveform Wm2 of the supply pulsation Mb is calculated (the supply pressure fluctuation waveform is modeled). The calculation method will be described in detail later. And this control is ended.
次に、上記ステップＳ２５において、供給脈動Ｍｂのモデル波形Ｗｍ２を演算する際の制御を図７に記載のフローチャートを用いて説明する。 Next, control at the time of calculating the model waveform Wm2 of the supply pulsation Mb in step S25 will be described using the flowchart shown in FIG.
まずステップＳ２５１では、図６のステップＳ２４で取得したセンサ波形Ｗから、燃料噴射弁１０により燃料が噴射されることで下降する燃圧の最小値Ｐｍｉｎを検出する。この最小値Ｐｍｉｎが検出されることで、コモンレール４２から燃料配管４２ｂへ燃料供給することで生じる供給脈動Ｍｂが伝達開始されたことが分かるため、最小値Ｐｍｉｎからモデル波形Ｗｍ２の演算を開始する。 First, in step S251, from the sensor waveform W acquired in step S24 of FIG. 6, the minimum value Pmin of the fuel pressure which descends as fuel is injected by the fuel injection valve 10 is detected. By detecting this minimum value Pmin, it can be known that the supply pulsation Mb generated by supplying fuel from the common rail 42 to the fuel pipe 42b has started to be transmitted, so the calculation of the model waveform Wm2 is started from the minimum value Pmin.
ステップＳ２５２では、コモンレール４２から燃料配管４２ｂへの燃料供給が開始されるに伴い、圧力上昇していく部分である上昇波形Ｗ（Ｐ２１−Ｐ２２）（Ｐ２１〜Ｐ２２の部分の波形）の近似直線Ｌｅ（モデル化した上昇波形）を演算する。そして、ステップＳ２５３において、噴射孔１１ｂを閉じ始めるまでの期間のセンサ波形Ｗ（Ｐ２２−Ｐ２３）（Ｐ２２―Ｐ２３の部分の波形）を正弦波で近似させる（図８に記載の近似曲線Ｓａ）。なお、本実施形態では、近似直線Ｌｅ及び近似曲線Ｓａは、例えば上昇波形Ｗ（Ｐ２１−Ｐ２２）又はセンサ波形Ｗ（Ｐ２２−Ｐ２３）を構成する複数の検出値を最小二乗法により近似して算出するものとする。図８では、複数のセンサ波形Ｗが記載されているが、本実施形態ではその内一つのセンサ波形Ｗを用いて近似直線Ｌｅ及び近似曲線Ｓａを算出している。 In step S252, as fuel supply from common rail 42 to fuel pipe 42b is started, an approximate straight line Le of rising waveform W (P21-P22) (waveform of a portion of P21 to P22) which is a portion where the pressure rises Calculate (modeled rising waveform). Then, in step S253, the sensor waveform W (P22-P23) (waveform of the portion P22-P23) in the period until the injection hole 11b starts to be closed is approximated by a sine wave (approximated curve Sa described in FIG. 8). In the present embodiment, the approximate straight line Le and the approximate curve Sa are calculated by, for example, approximating a plurality of detection values constituting the rising waveform W (P21-P22) or the sensor waveform W (P22-P23) by the least square method. It shall be. Although a plurality of sensor waveforms W are described in FIG. 8, in the present embodiment, the approximate straight line Le and the approximate curve Sa are calculated using one of the sensor waveforms W.
そして、ステップＳ２５４では、演算した近似直線Ｌｅの後に近似曲線Ｓａを合成することでモデル波形Ｗｍ２を作成し、メモリにモデル波形Ｗｍ２を記憶することで本演算手法を終了する。 Then, in step S254, the model waveform Wm2 is created by synthesizing the approximate curve Sa after the calculated approximate straight line Le, and the model waveform Wm2 is stored in the memory, thereby ending the present calculation method.
上記構成により、本実施形態は、以下の効果を奏する。 According to the above configuration, the present embodiment has the following effects.
・燃圧センサ２０により出力されるセンサ波形Ｗに基づいて、供給脈動Ｍｂの波形が所定周期で変動するモデル波形Ｗｍ２として作成される。このため、燃料圧力の脈動が収まらない場合においても、モデル波形Ｗｍ２を燃圧センサ２０により出力された実際のセンサ波形Ｗから除去することで供給脈動Ｍｂの影響を抑制することができ、除去補正されたセンサ波形Ｗに基づいて燃料噴射状態を精度高く推定することが可能となる。 -Based on the sensor waveform W output by the fuel pressure sensor 20, the waveform of the supply pulsation Mb is created as a model waveform Wm2 that fluctuates in a predetermined cycle. For this reason, even when the pulsation of the fuel pressure is not settled, the influence of the supply pulsation Mb can be suppressed by removing the model waveform Wm2 from the actual sensor waveform W output by the fuel pressure sensor 20, and the removal is corrected. It is possible to estimate the fuel injection state with high accuracy based on the sensor waveform W.
・燃料噴射弁１０から燃料が噴射されると、高圧通路１１ａ内の燃料圧力が減圧される。この減圧を補うために、コモンレール４２から燃料供給される。この燃料供給に伴う燃圧上昇成分を近似した近似直線Ｌｅ（図８参照）の後に、燃圧センサ２０からコモンレール４２までの圧力伝播により生じる燃圧変動成分を近似した近似曲線Ｓａを合成する。これにより、コモンレール４２から燃料供給されることにより生じる燃料圧力への影響をより正確に反映するモデル波形Ｗｍ２を作成することが可能となる。 When fuel is injected from the fuel injection valve 10, the fuel pressure in the high pressure passage 11a is reduced. Fuel is supplied from the common rail 42 to compensate for this pressure reduction. After an approximate straight line Le (see FIG. 8) that approximates the fuel pressure increase component accompanying the fuel supply, an approximate curve Sa that approximates the fuel pressure fluctuation component generated by the pressure propagation from the fuel pressure sensor 20 to the common rail 42 is synthesized. As a result, it is possible to create a model waveform Wm2 that more accurately reflects the influence on the fuel pressure caused by the fuel supply from the common rail 42.
・燃料噴射量が最大である場合のセンサ波形Ｗからモデル波形Ｗｍ２を作成しておけば、燃料噴射量が最大ではなかった場合のモデル波形Ｗｍ２は、最大燃料噴射量に対しての比に応じて、既に作成済みの燃料噴射量が最大である場合のモデル波形Ｗｍ２から一部抜粋して使用すればよい。これにより、モデル波形Ｗｍ２の作成処理を簡略化することが可能となる。 · If the model waveform Wm2 is created from the sensor waveform W when the fuel injection amount is maximum, the model waveform Wm2 when the fuel injection amount is not maximum corresponds to the ratio to the maximum fuel injection amount Thus, part of the model waveform Wm2 in the case where the already prepared fuel injection amount is maximum may be extracted and used. This makes it possible to simplify the process of creating the model waveform Wm2.
・工場出荷時又はコモンレール４２が交換される時以外では、モデル波形Ｗｍ２を作成しない。これにより、モデル波形Ｗｍ２を作成する処理頻度を少なくすることができる。 The model waveform Wm2 is not created except at the time of shipment from the factory or when the common rail 42 is replaced. As a result, the processing frequency of creating the model waveform Wm2 can be reduced.
上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。 The above embodiment can be modified as follows.
・モデル波形Ｗｍ２は、工場出荷時又は、コモンレール４２が交換される時にのみ作成されることとしていたが、それに限らず、例えば内燃機関が始動されるたびにモデル波形Ｗｍ２を作成し直してもよい。 The model waveform Wm2 is created only at the time of shipment from the factory or when the common rail 42 is replaced, but the invention is not limited thereto. For example, the model waveform Wm2 may be recreated each time the internal combustion engine is started. .
・本実施形態では、学習実行条件として燃料噴射量を最大に設定し、最大噴射量で燃料噴射弁１０から燃料を噴射した際に燃圧センサ２０により出力されたセンサ波形Ｗに基づいて、モデル波形Ｗｍ２を作成していた。このことについて、燃料噴射量を必ず最大に設定する必要はない。例えば、噴射頻度の最も多い燃料噴射量に学習実行条件を設定し、その噴射量で燃料噴射弁１０から燃料を噴射した際に燃圧センサ２０により出力されたセンサ波形Ｗに基づいて、モデル波形Ｗｍ２を作成してもよい。 In the present embodiment, the fuel injection amount is set to the maximum as the learning execution condition, and the model waveform is generated based on the sensor waveform W output by the fuel pressure sensor 20 when the fuel is injected from the fuel injection valve 10 at the maximum injection amount. I was creating Wm2. In this regard, it is not necessary to set the fuel injection amount to the maximum. For example, based on the sensor waveform W output by the fuel pressure sensor 20 when the fuel injection amount with the largest injection frequency is set to the learning execution condition and fuel is injected from the fuel injection valve 10 at that injection amount, the model waveform Wm2 You may create
・上記実施形態では、図８に記載のセンサ波形Ｗ（Ｐ２２−Ｐ２３）を正弦波で近似し、近似曲線Ｓａを算出していた。この近似曲線Ｓａについて、時間の経過に伴って振幅幅が減衰する曲線としてもよい。 In the above embodiment, the sensor waveform W (P22 to P23) shown in FIG. 8 is approximated by a sine wave to calculate the approximate curve Sa. The approximate curve Sa may be a curve whose amplitude width attenuates with the passage of time.
・図６のステップＳ２５について、近似直線Ｌｅ及び近似曲線Ｓａを演算し、近似直線Ｌｅの後に近似曲線Ｓａを合成することでモデル波形Ｗｍ２を作成していた。モデル波形Ｗｍ２の作成手法は、前述の手法に限らず、例えば図９に記載される手法でモデル波形Ｗｍ２を作成してもよい。 In step S25 of FIG. 6, the approximate straight line Le and the approximate curve Sa are calculated, and the approximate curve Sa is synthesized after the approximate straight line Le to create the model waveform Wm2. The method of creating the model waveform Wm2 is not limited to the method described above. For example, the model waveform Wm2 may be created by the method described in FIG.
まずステップＳ３０１では、燃圧センサ２０より取得したセンサ波形Ｗから、燃料噴射弁１０より燃料を噴射することで下降する燃圧の最小値Ｐｍｉｎを検出する（図１０参照）。この最小値Ｐｍｉｎをモデル波形Ｗｍ３の記憶開始点として設定する。 First, in step S301, the minimum value Pmin of the fuel pressure which descends by injecting the fuel from the fuel injection valve 10 is detected from the sensor waveform W acquired from the fuel pressure sensor 20 (see FIG. 10). This minimum value Pmin is set as a storage start point of the model waveform Wm3.
そして、ステップＳ３０２では、噴射孔１１ｂを閉じることに伴って、コモンレール４２から高圧通路１１ａへの燃料供給が与える燃料圧力への影響が相対的に大きくなることで、燃圧が上昇する上昇波形Ｗ（Ｐ３３−３５）の近似直線Ｌｆを演算する（図１０参照）。 Then, in step S302, as the injection hole 11b is closed, the fuel pressure exerted by the fuel supply from the common rail 42 to the high pressure passage 11a has a relatively large effect on the fuel pressure, thereby increasing the fuel pressure W The approximate straight line Lf of P33-35) is calculated (see FIG. 10).
ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で演算された近似直線Ｌｆと実際のセンサ波形Ｗとの偏差を、上昇波形Ｗ（Ｐ３３−３５）の時間を遡って演算する。ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で演算された偏差が所定値を超えて大きくなったか否かを判定する。演算された偏差が所定値を超えて大きくなっていない場合には（ステップＳ３０４：ＮＯ）、センサ波形Ｗと近似直線Ｌｆとに差はなく、燃料圧力は大きく上昇している。このため、ステップＳ３０３に戻る。演算された偏差が所定値を超えて大きくなっている場合には（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、センサ波形Ｗと近似直線Ｌｆとに差が生じており、燃料噴射弁１０による燃料噴射が燃料圧力に与える影響は依然大きい。したがって、ステップＳ３０５に進む。 In step S303, the deviation between the approximate straight line Lf calculated in step S302 and the actual sensor waveform W is calculated retroactively to the time of the rising waveform W (P33-35). In step S304, it is determined whether the deviation calculated in step S303 has increased beyond a predetermined value. If the calculated deviation is not larger than the predetermined value (step S304: NO), there is no difference between the sensor waveform W and the approximate straight line Lf, and the fuel pressure is greatly increased. Therefore, the process returns to step S303. When the calculated deviation is larger than the predetermined value (step S304: YES), a difference is generated between the sensor waveform W and the approximate straight line Lf, and the fuel injection by the fuel injection valve 10 becomes the fuel pressure. The impact is still large. Therefore, the process proceeds to step S305.
ステップＳ３０５では、演算された偏差が所定値を超えて大きくなった時点（図１０における変化点Ｐ３３）をモデル波形Ｗｍ３の記憶終了点と設定する。ステップＳ３０６では、ステップＳ３０１により記憶開始点として設定されたＰｍｉｎからステップＳ３０５により記憶終了点として設定されたＰ３３までの波形をモデル波形Ｗｍ３としてメモリに記憶し、本演算手法を終了する。 In step S305, the point (the change point P33 in FIG. 10) at which the calculated deviation increases beyond a predetermined value is set as the storage end point of the model waveform Wm3. In step S306, the waveform from Pmin set as the storage start point in step S301 to P33 set as the storage end point in step S305 is stored as a model waveform Wm3 in the memory, and the present calculation method ends.
このように作成されたモデル波形Ｗｍ３を用いて出力された実際のセンサ波形Ｗを補正することで、噴射脈動Ｍａに供給脈動Ｍｂが重畳した際に燃料圧力の脈動が収まらず継続する燃料噴射システムであっても、供給脈動Ｍｂの影響を抑制することができる。 By correcting the actual sensor waveform W output using the model waveform Wm3 created in this way, the fuel injection system continues without the fuel pressure pulsation being settled when the supply pulsation Mb is superimposed on the injection pulsation Ma. Even in this case, the influence of the supply pulsation Mb can be suppressed.
本別例では、記憶開始点として設定されたＰｍｉｎから記憶終了点として設定されたＰ３３までの波形をモデル波形Ｗｍ３としてメモリに記憶していた。このことについて、記憶開始点として設定されたＰｍｉｎから記憶終了点として設定されたＰ３３までのセンサ波形Ｗを複数記憶し、記憶したセンサ波形Ｗを平均化処理することで得られた波形をモデル波形Ｗｍ３としてメモリに記憶してもよい。複数のセンサ波形Ｗを平均化することで作成されたモデル波形Ｗｍ３は、供給脈動Ｍｂのばらつきを抑制することができる。したがって、このモデル波形Ｗｍ３を使用することにより、センサ波形Ｗをより正確に補正することが可能となる。 In this example, the waveform from Pmin set as the storage start point to P33 set as the storage end point is stored in the memory as the model waveform Wm3. Regarding this, a plurality of sensor waveforms W from Pmin set as the storage start point to P33 set as the storage end point are stored, and the waveform obtained by averaging the stored sensor waveforms W is a model waveform It may be stored in the memory as Wm3. The model waveform Wm3 created by averaging the plurality of sensor waveforms W can suppress variations in the supply pulsation Mb. Therefore, it is possible to correct the sensor waveform W more accurately by using this model waveform Wm3.
・デリバリパイプ（蓄圧容器）にガソリン（燃料）を蓄圧状態で保持し、燃料噴射弁により気筒内にガソリンを直接噴射して点火する直噴ガソリンエンジンに、上記実施形態を適用することもできる。 The above embodiment can also be applied to a direct injection gasoline engine in which gasoline (fuel) is held in a pressure-accumulated state in a delivery pipe (accumulator) and the gasoline is injected directly into the cylinder by the fuel injection valve to ignite.
１０…燃料噴射弁、１１ａ…高圧通路、１１ｂ…噴射孔、１２…弁体、２０…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ、４１…燃料ポンプ、４２ａ…吐出口、４２ｂ…燃料配管。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel injection valve, 11a ... High pressure passage, 11b ... Injection hole, 12 ... Valve body, 20 ... Fuel pressure sensor, 30 ... ECU, 41 ... Fuel pump, 42a ... Discharge port, 42b ... Fuel piping.
Claims (6)
前記蓄圧容器の吐出口（４２ａ）に接続される燃料配管（４２ｂ）と、
前記燃料配管を通じて前記蓄圧容器から供給される燃料を噴射させる噴孔（１１ｂ）、及び前記噴孔を開閉する弁体（１２）を有する燃料噴射弁（１０）と、
前記吐出口から前記噴孔に至るまでの燃料供給経路（１１ａ、４２ｂ）に設けられて燃料圧力を検出し、燃料噴射に伴い生じる燃料圧力の変化を表したセンサ波形を出力する燃圧センサ（２０）と、
を備えた燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態検出装置（３０）であって、
前記吐出口から前記燃料配管を通じて前記燃料噴射弁へ流れ込む燃料の流れによって発生する供給脈動の波形を、前記センサ波形に基づいて、所定周期で変動するモデル波形として作成するモデル波形作成部と、
前記モデル波形作成部により作成された前記モデル波形を前記センサ波形から除去するように、前記センサ波形を補正する脈動補正部と、
前記脈動補正部により除去補正された前記センサ波形に基づき、前記噴孔からの燃料噴射状態を推定する噴射状態推定部と、
を備え、
前記モデル波形作成部は、前記噴孔から燃料が噴射されることで減少する前記燃料圧力の最小値を始点に前記蓄圧容器からの燃料供給により前記燃料圧力が上昇する燃圧上昇成分を近似した第一上昇近似直線（Ｌｅ）の後に、前記燃圧センサから前記蓄圧容器までの圧力伝播による燃圧変動成分を近似した変動近似曲線（Ｓａ）を合成したものを、前記モデル波形として作成することを特徴とする燃料噴射状態検出装置。 An accumulator container (42) for accumulating fuel supplied from the fuel pump (41);
A fuel pipe (42b) connected to the discharge port (42a) of the pressure accumulation container;
A fuel injection valve (10) having an injection hole (11b) for injecting fuel supplied from the pressure accumulation container through the fuel pipe, and a valve body (12) for opening and closing the injection hole;
A fuel pressure sensor (20 provided in a fuel supply path (11a, 42b) from the discharge port to the injection hole to detect fuel pressure and expressing a change in fuel pressure caused by fuel injection) )When,
A fuel injection state detection device (30) applied to a fuel injection system comprising:
A model waveform creation unit that creates a waveform of supply pulsation generated by a flow of fuel flowing from the discharge port into the fuel injection valve through the fuel pipe, based on the sensor waveform, as a model waveform that fluctuates in a predetermined cycle;
A pulsation correction unit that corrects the sensor waveform so as to remove the model waveform generated by the model waveform generation unit from the sensor waveform;
An injection state estimation unit that estimates a fuel injection state from the injection hole based on the sensor waveform that has been removed and corrected by the pulsation correction unit;
Equipped with
The model waveform generation unit is configured by approximating a fuel pressure increase component in which the fuel pressure is increased by the fuel supply from the pressure storage container starting from the minimum value of the fuel pressure which decreases as the fuel is injected from the injection hole. The one-approximated approximate straight line (Le), a composite of a fluctuation approximate curve (Sa) approximating a fuel pressure fluctuation component due to pressure propagation from the fuel pressure sensor to the pressure accumulation container is created as the model waveform. be that fuel injection state detecting device.
前記蓄圧容器の吐出口（４２ａ）に接続される燃料配管（４２ｂ）と、
前記燃料配管を通じて前記蓄圧容器から供給される燃料を噴射させる噴孔（１１ｂ）、及び前記噴孔を開閉する弁体（１２）を有する燃料噴射弁（１０）と、
前記吐出口から前記噴孔に至るまでの燃料供給経路（１１ａ、４２ｂ）に設けられて燃料圧力を検出し、燃料噴射に伴い生じる燃料圧力の変化を表したセンサ波形を出力する燃圧センサ（２０）と、
を備えた燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態検出装置（３０）であって、
前記吐出口から前記燃料配管を通じて前記燃料噴射弁へ流れ込む燃料の流れによって発生する供給脈動の波形を、前記センサ波形に基づいて、所定周期で変動するモデル波形として作成するモデル波形作成部と、
前記モデル波形作成部により作成された前記モデル波形を前記センサ波形から除去するように、前記センサ波形を補正する脈動補正部と、
前記脈動補正部により除去補正された前記センサ波形に基づき、前記噴孔からの燃料噴射状態を推定する噴射状態推定部と、
を備え、
前記モデル波形作成部は、前記噴孔から燃料を噴射することで減少する前記燃料圧力の最小値から、前記噴孔が閉じ始め前記燃料圧力が上昇を始める上昇開始点までの期間の前記センサ波形を複数記憶し、記憶した複数の前記センサ波形を平均化処理することで前記モデル波形を作成することを特徴とする燃料噴射状態検出装置。 An accumulator container (42) for accumulating fuel supplied from the fuel pump (41);
A fuel pipe (42b) connected to the discharge port (42a) of the pressure accumulation container;
A fuel injection valve (10) having an injection hole (11b) for injecting fuel supplied from the pressure accumulation container through the fuel pipe, and a valve body (12) for opening and closing the injection hole;
A fuel pressure sensor (20 provided in a fuel supply path (11a, 42b) from the discharge port to the injection hole to detect fuel pressure and expressing a change in fuel pressure caused by fuel injection) )When,
A fuel injection state detection device (30) applied to a fuel injection system comprising:
A model waveform creation unit that creates a waveform of supply pulsation generated by a flow of fuel flowing from the discharge port into the fuel injection valve through the fuel pipe, based on the sensor waveform, as a model waveform that fluctuates in a predetermined cycle;
A pulsation correction unit that corrects the sensor waveform so as to remove the model waveform generated by the model waveform generation unit from the sensor waveform;
An injection state estimation unit that estimates a fuel injection state from the injection hole based on the sensor waveform that has been removed and corrected by the pulsation correction unit;
Equipped with
The model waveform creation unit is the sensor waveform in a period from the minimum value of the fuel pressure which is decreased by injecting the fuel from the injection hole to the rising start point at which the fuel pressure starts to start closing. the plurality of storage, the stored plurality of the sensor waveform averaging processing fuel injection detecting device characterized in that to create the model waveform by.
前記モデル波形作成部は、最大噴射量と実際に前記噴孔から噴射された前記燃料噴射量との比率に基づいて、前記最大センサ波形から前記モデル波形を抽出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料噴射状態検出装置。 The sensor waveform is a maximum sensor waveform output by the fuel pressure sensor when the fuel injection amount injected from the fuel injection valve is maximum,
The model waveform creation unit extracts the model waveform from the maximum sensor waveform based on a ratio between the maximum injection amount and the fuel injection amount actually injected from the injection hole. The fuel injection state detection device according to any one of items 1 to 3 .
前記蓄圧容器の吐出口（４２ａ）に接続される燃料配管（４２ｂ）と、
前記燃料配管を通じて前記蓄圧容器から供給される燃料を噴射させる噴孔（１１ｂ）、及び前記噴孔を開閉する弁体（１２）を有する燃料噴射弁（１０）と、
前記吐出口から前記噴孔に至るまでの燃料供給経路（１１ａ、４２ｂ）に設けられて燃料圧力を検出し、燃料噴射に伴い生じる燃料圧力の変化を表したセンサ波形を出力する燃圧センサ（２０）と、
を備えた燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態検出装置（３０）であって、
前記吐出口から前記燃料配管を通じて前記燃料噴射弁へ流れ込む燃料の流れによって発生する供給脈動の波形を、前記センサ波形に基づいて、所定周期で変動するモデル波形として作成するモデル波形作成部と、
前記モデル波形作成部により作成された前記モデル波形を前記センサ波形から除去するように、前記センサ波形を補正する脈動補正部と、
前記脈動補正部により除去補正された前記センサ波形に基づき、前記噴孔からの燃料噴射状態を推定する噴射状態推定部と、
を備え、
前記センサ波形は、前記燃料噴射弁から噴射された燃料噴射量が最大である場合に前記燃圧センサにより出力された最大センサ波形であり、
前記モデル波形作成部は、最大噴射量と実際に前記噴孔から噴射された前記燃料噴射量との比率に基づいて、前記最大センサ波形から前記モデル波形を抽出することを特徴とする燃料噴射状態検出装置。 An accumulator container (42) for accumulating fuel supplied from the fuel pump (41);
A fuel pipe (42b) connected to the discharge port (42a) of the pressure accumulation container;
A fuel injection valve (10) having an injection hole (11b) for injecting fuel supplied from the pressure accumulation container through the fuel pipe, and a valve body (12) for opening and closing the injection hole;
A fuel pressure sensor (20 provided in a fuel supply path (11a, 42b) from the discharge port to the injection hole to detect fuel pressure and expressing a change in fuel pressure caused by fuel injection) )When,
A fuel injection state detection device (30) applied to a fuel injection system comprising:
A model waveform creation unit that creates a waveform of supply pulsation generated by a flow of fuel flowing from the discharge port into the fuel injection valve through the fuel pipe, based on the sensor waveform, as a model waveform that fluctuates in a predetermined cycle;
A pulsation correction unit that corrects the sensor waveform so as to remove the model waveform generated by the model waveform generation unit from the sensor waveform;
An injection state estimation unit that estimates a fuel injection state from the injection hole based on the sensor waveform that has been removed and corrected by the pulsation correction unit;
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The sensor waveform is a maximum sensor waveform output by the fuel pressure sensor when the fuel injection amount injected from the fuel injection valve is maximum,
The model waveform creation unit, on the basis of the ratio between the fuel injection quantity injected from actually the injection hole and the maximum injection quantity, fuel you and extracting the model waveform from the maximum sensor waveform Injection state detection device.
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