JPH1137005A - 筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置 - Google Patents

筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置

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JPH1137005A
JPH1137005A JP9189576A JP18957697A JPH1137005A JP H1137005 A JPH1137005 A JP H1137005A JP 9189576 A JP9189576 A JP 9189576A JP 18957697 A JP18957697 A JP 18957697A JP H1137005 A JPH1137005 A JP H1137005A
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fuel
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piping system
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石川　　亨
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧燃料系の燃圧制御手段に燃圧信号を出力
して、実燃圧を目標燃圧値と一致させるようにフィード
バック制御するものにおいて、始動時の燃圧調整と目標
燃圧変化時等の過渡時の燃圧制御性を向上させると共
に、燃料供給系、配管系に混入する異物等を排除できる
筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置を提供する。 【解決手段】 燃料ポンプ、燃料噴射弁、前記燃料ポン
プと前記燃料噴射弁とを接続する配管系、及び、該配管
系に配置されて該配管系から燃料を排出することで燃圧
を調整する燃圧レギュレータとを備えた筒内噴射エンジ
ンの燃料圧力制御装置において、前記燃料圧力制御装置
は、基本Ｄｕｔｙ値算出手段、目標燃圧演算手段、実燃
圧算出手段、燃圧補正量算出手段、基本Ｄｕｔｙ値補正
手段、及び、出力Ｄｕｔｙ値演算手段とを備え、前記燃
圧レギュレータは、エンジンの始動時から所定時間、配
管系からの燃料の排出を停止するべく制御され、エンジ
ンの始動時から所定時間経過後、一定時間の間、燃料の
排出開口を一定に保持制御され、その後実燃圧が目標燃
圧になるようにフィードバック制御されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射エンジン
の燃料圧力制御装置に係り、特に、始動から定常に至る
までの燃料圧力、定常から過渡状態移行時の燃料圧力制
御、及び、燃料カット時の燃料圧力制御において良好な
筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御
装置は、エンジンにより駆動される高圧燃料ポンプを備
えると共に、該高圧燃料ポンプの上流側に、低圧燃料ポ
ンプを備え、エンジンの各燃焼室に設置された高圧燃料
噴射弁を介して高圧燃料を直接燃焼室に噴射するように
構成されている。そして、高圧燃料噴射弁の配管部の燃
料圧力（燃圧）は、エンジン速度に対応した最適な燃圧
を求めて目標値とし、該目標値に対して燃圧検出手段で
検出された実燃圧値が一致するように、燃圧調整手段を
フィードバック制御するようにされている。
【０００３】しかし、前記の筒内噴射エンジンの燃料圧
力制御装置は、常に燃圧をフィードバック制御するもの
であるので、燃料ポンプをエンジンで駆動するものにお
いては、該燃料ポンプの吐出圧が、エンジンのクランキ
ング回転数や燃焼状態に大きく影響されて、特に、始動
時には燃圧のフィードバック制御がしずらく、仮に、フ
ィードバック制御を行っても、ハンテング等が生じてか
えって燃圧制御が不安定になるとの不具合あった。
【０００４】このような不具合を改良した筒内噴射エン
ジンの燃料圧力制御装置として、例えば、特開平５−１
４９１６８号公報に所載の技術が提案されている。該技
術は、高圧燃料ポンプをエンジンで駆動し、該ポンプの
吐出圧の不安定な始動時と通常運転の条件とで、燃圧制
御の方式を変更して行うものであり、高圧燃料系の燃圧
レギュレータに実燃圧信号を出力して、実燃圧値を目標
燃圧値と一致させるようにフィードバック制御する制御
系において、エンジン始動を判断する始動判断手段と、
該エンジンの始動時には目標燃圧値に応じた制御量の燃
圧信号を出力する燃圧制御量算出手段とを備えたもので
ある。
【０００５】そして、前記燃料圧力制御装置において
は、通常運転時、即ち、エンジンの回転に基づくポンプ
の吐出圧が安定する時にのみ、燃圧をフィードバック制
御し、ポンプ吐出圧が不安定な始動時には、固定の制御
量である目標燃圧値にのみ応じた燃圧信号で燃圧をフィ
ードフォード制御することで、燃圧制御の安定化を図っ
たものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記提案の
燃料圧力制御装置の技術は、燃料噴射弁近傍の配管内の
燃圧が一番変動する状態時、即ち、始動時にフィードバ
ック制御を停止させる構成となっているが、低温時のエ
ンジン始動等では、駆動電源であるバッテリの電圧が低
下し、フィードフォワード制御であっても、その駆動が
不安定となることがあり、固定の制御量である目標燃圧
値にのみ応じた燃圧信号で、燃料噴射弁近傍の配管内の
燃圧をフィードフォード制御しても、始動時の燃圧制御
の安定化を確実にすることはできない。そして、始動時
には、燃料噴射弁近傍の配管内の燃圧をできるだけ早く
昇圧させて、事後の制御を行うことが必要であるが、前
記提案技術は、この点の配慮がなされていない。
【０００７】また、燃圧フィードバック制御において
は、過渡時等の運転条件が急に変化することによるエン
ジンの目標燃圧が変化する場合の制御についても考慮し
て制御を行うが必要がある。即ち、目標燃圧が急激に変
化する時、例えば、瞬間的に燃圧が増加し、その後減少
するような状態の場合は、フィードバック操作量が適切
に与えられず、実燃圧のオーバーシュート、アンダーシ
ュートなどを生じることがあり、過渡時の制御性に問題
がある。前記提案技術は、目標燃圧が急激に変化した場
合の制御の詳細については、考慮されておらず、前記フ
ィードフォワード制御量である基準制御量の設定方法に
ついても詳細が開示されていない。
【０００８】更に、この種の燃料圧力制御装置において
は、燃料配管あるいは燃圧制御手段であるレギュレータ
の内部に摩耗粉あるいはゴミ等の異物が入り、この異物
が配管・制御機器に不具合を発生させる場合があるの
で、該異物等を排除する必要がある。本発明は、このよ
うな問題に鑑みてなされたものであって、その目的とす
るところは、高圧燃料系の燃圧制御手段に燃圧信号を出
力して、実燃圧を目標燃圧値と一致させるようにフィー
ドバック制御するものにおいて、始動時の燃圧調整と目
標燃圧変化時等の過渡時の燃圧制御性を向上させると共
に、燃料供給系、配管系に混入する異物等を排除できる
筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置は、
第１に、燃料ポンプ、燃料噴射弁、前記燃料ポンプと前
記燃料噴射弁とを接続する配管系、及び、該配管系に配
置されて該配管系から燃料を排出することで燃圧を調整
する燃圧レギュレータとを備え、前記燃圧レギュレータ
は、エンジンの始動時から所定時間、配管系からの燃料
の排出を停止するべく制御され、また、前記配管系の最
高圧力は、該配管系に別途配備したレギュレータによっ
て調整されることを特徴としている。
【００１０】また、前記燃料圧力制御装置の具体的態様
としては、該制御装置が、基本Ｄｕｔｙ値算出手段、目
標燃圧算出手段、実燃圧算出手段、燃圧補正量算出手
段、基本Ｄｕｔｙ値補正手段、及び、出力Ｄｕｔｙ値演
算手段とを備え、前記出力演算手段が、エンジンの始動
状態が検出された時から所定時間、前記燃圧レギュレー
タへの出力Ｄｕｔｙ値を零に制御することを特徴してい
る。
【００１１】前記の如き構成によって、本発明は、始動
時の制御において、燃圧レギュレータに制御量を与えず
に配管系からの燃料の排出を停止するべく制御すること
によって、燃料配管系からの燃料の流出を無くした燃料
状態に保って、燃料ポンプからの吐出燃料を速やかに配
管内に供給して該配管内の昇圧を早くすることができる
と共に、電源電圧等の影響を回避することができ、始動
時の安定した燃料噴射を行うことがである。即ち、始動
時には、燃料配管系は、燃料噴射弁から噴射される噴射
に必要な燃料のみが排出されるだけで、前記配管系が閉
鎖空間として形成される。該閉鎖空間は、燃圧レギュレ
ータの圧力制御開口面積を閉じることで達成でき、電気
的なエネルギーを用いずに燃圧調整が達成できるので電
源電圧等の影響を回避でき、且つ、配管内の昇圧を最も
早い状態にすることができる。
【００１２】また、前記燃料圧力制御装置は、基本Ｄｕ
ｔｙ値演算手段で、エンジンの負荷信号とエンジン回転
数に基づき基本Ｄｕｔｙ値を演算し、燃圧補正量算出手
段で、目標燃圧と実燃圧とに基づき燃圧制御偏差とＤｕ
ｔｙ値補正量を算出すると共にフィードバック制御許可
判定とを行う。前記基本Ｄｕｔｙ値は、前記Ｄｕｔｙ値
補正量で補正されて出力Ｄｕｔｙ値演算手段に入力し、
該出力Ｄｕｔｙ値演算手段で、始動時、バッテリー電
圧、もしくは、燃料カット等の信号に基づき、前記燃圧
レギュレータの閉鎖、フィードフォワード制御、もしく
は、フィードバック制御を選択的に実施する。
【００１３】更に、本発明に係る筒内噴射エンジンの燃
料圧力制御装置は、第２には、前記燃圧レギュレータ
が、エンジンの始動時から所定時間経過後、一定時間の
間、燃料の排出開口を一定に保持制御され、その後実燃
圧が目標燃圧になるようにフィードバック制御されるこ
とを特徴とし、前記出力Ｄｕｔｙ演算手段が、エンジン
の始動状態が検出された時から所定時間経過後に、一定
時間の間、前記燃圧レギュレータへの出力Ｄｕｔｙ値を
一定に制御し、その後、前記燃圧補正量算出手段による
実燃圧が目標燃圧になるようなフィードバック制御を実
行することを特徴としている。
【００１４】そして、本発明の前記構成の具体的な好ま
しい態様としては、前記フィードバック制御への移行
が、運転条件により決定される基準制御量を与えて、そ
の状態で目標燃料圧力と実燃料圧力が所定範囲にあっ
て、且つ、所定時間継続された時に移行することを特徴
とし、前記運転条件により決定される目標燃料圧力が所
定量変化した場合には、フィードバック制御を停止し、
停止時点のフィードバック量とその時の運転条件で決定
される基準制御量とで燃圧制御を行うことを特徴として
いる。
【００１５】前記の如き構成によって、本発明は、目標
燃料圧力が急激に変化する時、例えば、該燃圧が瞬間的
に増加し、その後減少するような状態の場合には、基準
Ｄｕｔｙ値（基準制御量）のフィードフォワードで制御
し、バラツキ等を吸収するためにフィードバック停止時
のフィードバック量を加えることで対応することで、過
渡時の制御性を向上させることができると共に、次のフ
ィードバックスタート時には、配管系内の燃料が安定し
ている状態からスタートできるので、実燃圧の収束性を
向上させることができる。
【００１６】また、フィードバックスタート時に実燃料
圧力が、所定の範囲にあるか否かを判定し、所定範囲以
外にあるときには何らかの異常が発生していることを検
出してフィードバックを禁止することができる。ここ
で、所定範囲内にあるか否かは、燃圧レギュレータの温
度、電圧、径時劣化等に基づいてバラツク最大偏差で決
定する。
【００１７】更にまた、本発明に係る筒内噴射エンジン
の燃料圧力制御装置は、第３には、前記燃圧レギュレー
タが、前記燃料噴射弁の無噴射を含む最小噴射制御条件
下で、配管系からの燃料の排出を最大にするべく制御さ
れることを特徴とし、前記出力演算手段が、前記燃料噴
射弁の無噴射を含む最小噴射制御条件下で、前記燃圧レ
ギュレータへの出力Ｄｕｔｙ値を１００％に制御するこ
とを特徴としている。
【００１８】そして、本発明の前記構成の具体的な好ま
しい他の態様としては、無噴射を含む最小噴射量制御条
件が解除される時は、フイードバック制御に基づく算出
燃圧制御量に所定制御量を加算して制御することを特徴
としている。前記の如き構成によって、本発明は、前記
燃料噴射弁の無噴射を含む最小噴射制御条件下、例え
ば、アクセル解除時に、前記燃圧レギュレータの制御開
口面積を最大状態にすることができ、配管系あるいは燃
圧レギュレータ内部に発生する摩耗粉、ゴミ等の異物を
積極的に排除することができる。
【００１９】通常、運転状態で最大開口面積状態を形成
すると、配管系内からの排出量が増大し、圧力状態が所
定値以下になるが、燃料カット状態であれば、配管系内
の圧力が低下しても影響はない。更に、リカバー時に
は、所定の設定圧力に速やかに戻すことが必要であるの
で、所定量の制御オフセット量を与えて燃圧制御を行
い、燃圧の早期安定を可能にしている。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の筒内噴
射エンジンの燃料圧力制御装置の一実施形態ついて詳細
に説明する。図１は、本実施形態の筒内噴射エンジンの
燃料圧力制御装置を含むエンジンシステムの全体構成を
示したもので、図１において、エンジン５０７の各気筒
には、ピストン５０７ａ、シリンダ５０７ｂ、及び前記
ピストン５０７ａとシリンダ５０７ｂとで形成される燃
焼室５０７ｃがあり、該燃焼室５０７ｃの上部に吸気管
５０１と排気管５１９とが接続されている。
【００２１】前記エンジン５０７に吸入する空気は、エ
アクリーナ５０２の入口部５０２ａから取り入れられ、
エアフローセンサ５０３を通り、吸気流量を制御するス
ロットル弁５０５ａが収容されたスロットルボディ５０
５を通り、コレクタ５０６に入る。該コレクタ５０６で
吸気は、エンジン５０７の各シリンダ５０７ｂに接続さ
れた各吸気管５０１に分配され、シリンダ５０７ｂ内に
導かれる。また、スロットル弁５０５ａは、モータ５２
２により開弁・閉弁が可能となっており、前記燃焼室５
０７ｃからの燃焼排ガスは、前記排気管５０２ａと触媒
装置５２０を介して排出される。
【００２２】他方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク
５１４から燃料ポンプ５１０により１次加圧されて配管
５４１に供給され、更に燃料ポンプ５１１により２次加
圧されて配管５４２に供給される。該配管５４２は、イ
ンジェクタ５０９が配置されている燃料系配管である。
前記燃料ポンプ５１０で１次加圧されて配管５４１供給
された燃料は、燃圧レギュレータ５１２により一定の圧
力（例えば３kg/cm2）に調圧されると共に、前記燃料ポ
ンプ５１１によってより高い圧力に２次加圧されて前記
配管５４２に供給される。該配管５４２に供給された燃
料は、燃圧レギュレータ５１３により一定の圧力（例え
ば７０kg/m2）に調圧されて、エンジン５０７のそれぞ
れのシリンダ５０７ｂに設けられているインジェクタ５
０９からシリンダ５０７ｂの中に噴射される。
【００２３】また、燃料ポンプ＃５１１からインジェク
タ５０９の間の配管５４２内の燃料圧力は、基本的には
燃圧レギュレータ５１３で制御されているが、この燃圧
レギュレータ５１３への操作量が与えられないとき、あ
るいは、制御系が制御できなくなった時には、機械的な
レギュレータ５４０で調整される構成となっている。イ
ンジェクタ５０９から噴射された燃料は、点火コイル５
２２で高電圧化された点火信号により点火コイル５０８
で着火される。
【００２４】又、前記エアフローセンサ５０３からは、
吸気流量を示す信号が出力され、コントロールユニット
５１５に入力されるようになっている。スロットルボデ
ィ５０５には、スロットル弁５０５ａの開度を検出する
スロットルセンサ５０４が取り付けており、その出力信
号もコントロールユニット５１５に入力されるようにな
っている。
【００２５】次に、エンジン５０７のカムシャフト軸
（図示省略）に取り付けられたクランク角センサ５１６
は、クランク軸の回転位置を表す基準角信号ＲＥＦと回
転信号（回転数）検出用の角度信号ＰＯＳとを出力し、
これらの信号もコントロールユニット５１５に入力され
るようになっている。排気管５１９の触媒装置５２０の
上流には、Ａ／Ｆセンサ５１８が配置されると共に、ア
クセル開度センサ５２１もエンジン５０７に装備され、
これらの信号もコントロールユニット５１５に入力され
るようになっている。
【００２６】コントロールユニット５１５の主要部は、
図２に示すように、ＭＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＡ／Ｄ
変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ等で構成し、エンジンの運転
状態を検出する前記各種のセンサ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、前記インジ
ェクタ５０９や点火コイル５２２に所定の制御信号を供
給し、燃料供給量制御と点火時期制御とを実行するもの
である。
【００２７】特に、圧力制御に関しては、燃圧センサ５
２３で配管５４２内の圧力を検出して燃圧レギュレー
タ、即ち、可変プレッシャ／レギュレータ（可変Ｐ／Ｒ
ｅｇ）５１３へ制御信号を出力する。図３は、前記可変
Ｐ／ｒｅｇ５１３の縦断面を示したものである。配管５
４２内の燃料が図３中のＩＮ側より前記可変Ｐ／ｒｅｇ
５１３内に入り、図３中のＯＵＴ側の配管５４１ａに排
出されて前記配管５４１に戻る構造となっている。前記
可変Ｐ／ｒｅｇ５１３に前記コントロールユニット５１
５から制御信号が与えられない時には、前記可変Ｐ／ｒ
ｅｇ５１３のボール弁体７０１はバネ７０２で弁座７０
０に押し付けられており、前記配管５４２のＩＮ側から
の燃料は、前記配管５４１ａ側には排出されず、前記配
管５４２からの燃料排出はなく、該配管５４２内の圧力
状態は、前記燃料ポンプ＃５１１の吐出量とインジェク
タ５０９で噴射される量だけで決定される。但し、該配
管５４２内の最高圧力は、機械的なレギュレータ５４０
で制限される構造となっている。
【００２８】前記可変Ｐ／ｒｅｇ５１３による前記ボー
ル弁体７０１の制御操作量は、前記コントロールユニッ
ト５１５から電磁コイル７０３にＤｕｔｙ信号として与
えられるＤｕｔｙ値によって調整される。即ち、電磁コ
イル７０３の平均電流によって前記ボール弁体７０１を
支持しているプランジャ７０４の吸引力を制御し、前記
弁座７００からの逃がし燃料量を制御することで、配管
５４２内の実圧力を目標燃料圧力に制御するものであ
る。図４は、前記可変Ｐ／ｒｅｇ５１３の基本特性を表
したものであり、縦軸の燃圧は配管５４２内の圧力で示
している、例えば、Ｄｕｔｙ値が０％、即ち、制御操作
量なしの状態は、配管５４２からの逃がし燃料がなく圧
力は高くなる。しかし、機械的なレギュレータ５４０で
その上限が規制される。Ｄｕｔｙ値が大きくなれば、配
管５４２内からの逃がし量が多くなり燃圧が低下するこ
とを示している。
【００２９】図５は、前記可変Ｐ／Ｒｅｇ５１３の電圧
特性の代表例を示したものであり、同一Ｄｕｔｙ値であ
っても、駆動電圧が変化することで駆動電流値が変化す
るので、燃圧特性が図５のように変化することを示して
いる。図６は、前記筒内噴射エンジンにおいて、コント
ロールユニット５１５で実行される制御ブロック図の構
成を示したものである。
【００３０】基本Ｄｕｔｙ算出手段１０１は、エンジン
回転数Ｎｅとエンジンの負荷Ｔから可変Ｐ／ｒｅｇ５１
３の基本Ｄｕｔｙ値を決定し、目標燃料圧力算出手段１
０２は、前記基本Ｄｕｔｙ値算出手段１０１と同時に、
その運転条件でのエンジン回転数Ｎｅとエンジンの負荷
Ｔから目標燃料圧力を決定する。実燃圧算出手段１０３
では、前記燃圧センサ５２３からの入力値を基に燃圧変
換して実燃料圧力を決定する。
【００３１】一方、燃圧補正量算出手段１０４は、前記
実燃圧と目標燃圧とを比較して制御偏差を算出し、該偏
差に基づいて補正量の算出を行う。同時に、前記燃圧補
正量算出手段１０４では、フィードバック制御を許可す
るか否かの判定を行う。リミッタ処理手段１０５では、
前記燃圧補正量算出手段１０４で算出した燃料の補正量
にリミッタ処理を施し、基本Ｄｕｔｙ値補正手段１０７
で前記基本Ｄｕｔｙ値算出手段１０１から出力された基
本Ｄｕｔｙ値を補正する。
【００３２】出力Ｄｕｔｙ演算手段１０６は、エンジン
の運転状態が始動時あるいはＦ／Ｃ時等であるかの判定
を行うと共に、可変Ｐ／ｒｅｇ５１３が供給電圧の相違
により特性が異なることに対処するために前記補正Ｄｕ
ｔｙ値を補正して出力し、出力制御手段である燃圧レギ
ュレータ５１３で制御量（＝Ｄｕｔｙ信号）の出力を行
う。
【００３３】次に、前記各制御手段の詳細な制御内容に
ついて説明する。 （１）基本Ｄｕｔｙ値算出手段１０１および目標燃圧算
出手段１０２について 図７は、目標燃圧マップ、図８は、基本Ｄｕｔｙマップ
を示し、基本Ｄｕｔｙマップは、フィードフォワード量
であり、次のような構成で設定されている。図７と図８
は、エンジン回転数とエンジンの負荷を軸としたマップ
であり、本実施形態では、負荷軸をトルクＴで表わして
いるが、これに限定されるものではなく、負荷軸は、図
９に示すように、インジェクタ５０９から噴射される燃
料量ｑと相関を持っている。図７と図８の破線交点を考
えると、図９では、エンジン回転数Ｎ３、インジェクタ
５０９からの噴射量ｑ２の動作点であることがわかる。
この状態を燃料を供給するポンプ＃５１１を含めて考え
ると、図１０のように、ポンプ回転数とポンプ吐出量と
の関係になる。本実施形態のポンプ５１１は、エンジン
で駆動されるために、ポンプ５１１から配管５４２系に
吐出される燃料量は、図１０に示すように、エンジンの
回転数に比例した特性になるので、エンジンの回転数Ｎ
３がきまると吐出量はＱとなる。
【００３４】図１１は、前記可変Ｐ／ｒｅｇ５１３の特
性を示したものである。燃圧Ｐｓｅｔは、前記Ｐ／Ｒｅ
ｇ５１３からの戻し（＝逃がし量）量をＱｒｅｔとする
と、一義的に決定される。図１１の場合には、おおよそ
５７％付近である。ここで配管５４２系を燃圧Ｐｓｅｔ
にする場合には、ポンプ＃５１１の吐出流量Ｑから噴射
量ｑ３（全気筒分）を差し引いた量を逃がせばよいこと
になる。従って、動作点Ｎ３、Ｔ３の点を考えると、基
本Ｄｕｔｙ値は、ポンプ５１１の吐出量と噴射量の関係
で決定されることになる。 （２）燃圧補正量算出手段１０４（フィードバック制
御）について 該燃圧補正量算出手段１０４は、燃料量の制御偏差、補
正量の算出を行うと同時に、以下に説明するＦ／Ｂの許
可判定を行う。図１２は、始動からの状態変化を示した
ものである。図中（Ａ）は、始動が終了した状態である
が、この状態はまだ実燃圧が安定しておらず、この状態
から直ちに、フィードバック制御Ｆ／Ｂを実行すると不
安定になるために一定時間（期間）、（Ａ）から（Ｂ）
までの間、燃圧が安定するのを待つ時間を設けている。
この時間では、基本Ｄｕｔｙ値のみを出力し、配管５４
２内の実燃圧力が安定し、所定範囲内に所定時間継続さ
れるのを待って、フィードバック制御Ｆ／Ｂの許可を実
行させる。ここでは（Ｂ）でフィードバック制御Ｆ／Ｂ
が許可された状態を示している。
【００３５】また、該制御は、フィードバック制御Ｆ／
Ｂが停止されて、次のフィードバック制御Ｆ／Ｂが開始
される時にも実施している。即ち、フィードバック制御
Ｆ／Ｂが停止されるのは、目標燃圧が変化したとき等の
配管５４２内の燃圧が、不安定なときであり、配管５４
２内の燃圧安定を待つことでは同じである。前記制御フ
ローを図１３に示す。ステップ１００１でＦ／Ｂ制御開
始フラグがセットされているかを判定し、セットされて
いれば、ステップ１００２でＦ／Ｂ制御が許可された状
態で、燃圧が所定範囲か、即ち、本実施形態では、燃圧
がＬｏｗ＜燃圧＜Ｈｉｇｈかを判定し、ステップ１００
３で所定時間経過したかを判定して、ステップ１００４
でＦ／Ｂ制御を最終的に許可する構成にしている。この
方法は配管５４２内の燃圧安定を待って、Ｆ／Ｂ制御を
正確に行うことができる。特に、始動終了後は、図１４
に示すように、ステップ２００１で所定時間Ｔｍａｘ以
内の間は、固定Ｄｕｔｙフラグをたてて、ステップ２０
０２で、Ｆ／Ｂ制御の有無に関わらず、所定時間一定制
御量として燃圧の安定を図る。
【００３６】図１５は、目標燃圧が変化した場合の制御
フローを示したものである。ステップ３００１で、目標
燃圧を目標燃圧算出手段１０２で負荷Ｔと回転数Ｎｅに
基づいて演算してステップ３００２に進む、ステップ３
００２で前回の目標と変化がある場合にはステップ３０
０３に進み、フィードバック制御Ｆ／Ｂを停止し、その
時点のＦ／Ｂ量を固定値として基本Ｄｕｔｙ値に与え、
ステップ３００４で目標燃圧が変化している否かを判定
して、変化していなければ、ステップ３００５でフィー
ドバック制御Ｆ／Ｂを開始して以後の制御を行うもので
ある。制御の状態としては、図１２の（Ｃ）から（Ｄ）
であり、制御Ｄｕｔｙ値の変化は、基本Ｄｕｔｙ（＝運
転条件）の変化で、Ｆ／Ｂ停止時のＦ／Ｂ量は、固定値
として扱っている。 （３）出力Ｄｕｔｙ演算手段１０６について 該出力Ｄｕｔｙ演算手段１０６は、始動、あるいは、Ｆ
／Ｃ信号等に基ずき、最終的な出力値を設定する構成で
ある。
【００３７】まず、始動時の制御について説明する、図
３で可変Ｐ／ｒｅｇ５１３の構造を説明したが、前記コ
ントロールユニット５１５から制御量を与えない状態
は、配管５４２からの逃がし流量を制御する開口面積が
最小、即ち、ゼロの状態である。前記コントロールユニ
ット５１５では、図１６の制御フローに示すように、ス
テップ４００１で始動と判定した場合には、ステップ４
００２に進み、該ステップ４００２で出力Ｄｕｔｙ値を
強制的に０％を出力させる。このときの制御状態は、図
１２おけるイグニッションスイッチが投入されてから
（Ａ）までの時間であり、出力Ｄｕｔｙ値を０％に制御
している。この制御は、始動時の不安定な状態で、フィ
ードバック制御Ｆ／Ｂ等の制御を行わず、且つ、配管５
４２内から余剰燃料の排出もない状態で始動を行わせる
ことができ、配管５４２内の圧力上昇を早くする役目も
持っている。図１７は、始動判定の制御フローの一例を
示したものであり、ステップ５００１でスタータスイッ
チがｏｆｆか否かを判定し、ｏｆｆの場合は始動終了と
判定する。あるいは、該スタータスイッチが入っていな
くとも、エンジン回転数がＮｓｅｔ以上の時にも始動終
了と判定している。ステップ５００３では、スタータス
イッチがＯＮでエンジン回転数がＮｓｅｔ以下の時、始
動開始フラグをセットする。
【００３８】また、図１８は、エンジンが停止する状態
の制御フローである。停止後は、エンジン再始動を考慮
して、配管５４２内の圧力を高い状態に保っておくこと
が望まれる。したがって、ステップ６００１では、イグ
ニッションスイッチがＯＦＦになってセルフシャフトし
ているかを判定し、ステップ６００２ではセルフシャッ
トのオフ中であれば、即Ｄｕｔｙ値を０％としている、
また、ステップ６００３では、イグニッションスイッチ
が、ＯＮ状態でエンストしているか否かを判定し、エン
スト時にも即再始動が考えられるために、該ステップ６
００３でエンスト判定をしたら、ステップ６００２で即
Ｄｕｔｙ値を０％として、配管５４２からの燃料排出を
なくして、配管内５４２の残圧の保持を行う構成にして
いる。ステップ６００４では、セルフシャツトしておら
ず、かつ、エンスト中でもない場合に、出力Ｄｕｔｙ値
を０％をクリヤする。
【００３９】この出力Ｄｕｔｙ値演算手段１０６では、
前記可変Ｐ／ｒｅｇの電圧特性の補正も行っており、図
１９の制御フローに示すように、出力Ｄｕｔｙ値は、ス
テップ７００１で演算Ｄｕｔｙ値に、バッテリ補正を行
っている。ここでの補正項ＶＢ／ＶＢＡＳＥの定義につ
いて説明する。前記基本Ｄｕｔｙ算出手段１０１の基本
Ｄｕｔｙ値は、基準電圧ＶＢＡＳＥ状態の特性を持って
定義しており、その制御状態のバッテリ電圧ＶＢで、出
力Ｄｕｔｙ値を補正するものである。
【００４０】次に、Ｆ／Ｃ時の制御について、図２０、
２１に基づいて説明する。図２０は、制御の概念を説明
したものであり、Ｆ／Ｃ信号に同期して、制御Ｄｕｔｙ
値を１００％、即ち、可変Ｐ／ｒｅｇの開口面積最大状
態を作る。この状態では噴射量はゼロであり極端に云え
ば、配管５４２内の圧力状態は、特別な状態に制御する
必要はない。したがって、余剰燃料排出面積を最大にす
ることで、ポンプ＃５１１から配出された摩耗粉、配管
５４２内へ流入したゴミ等を燃圧レギュレータ５１３を
介して排出させる。
【００４１】Ｄｕｔｙ値が１００％状態では、実燃圧
は、図２０に示すように、目標値よりも低い状態になっ
ている。したがって、Ｆ／Ｃがリカバーされた時に、Ｆ
／Ｃ発生時と同じ制御量を与えても、実燃圧は、低い状
態にあり、目標値は、フィードバック制御Ｆ／Ｂで設定
されるために、遅れが発生する。本実施形態では、この
燃圧遅れを最小にするためにリカバーにあわせて、図２
０に示すように、フィードフォワード的にオフセット量
（記号ＯＦＦＳＥＴ）を与える構成にしてある。
【００４２】図２１は、前記図２０の制御を実際に実施
する制御フローを示したものである。ステップ８００１
で、Ｆ／Ｃ信号（Ａ点）が入ったか否かを判定し、入っ
ていれば、ステップ８００２に進み、該ステップ８００
２で出力Ｄｕｔｙ値を１００％にフラグセットする。ス
テップ８００３で、前記Ｆ／Ｃ信号が継続中か否かを判
定し、継続していなければ、ステップ８００４に進み、
該ステップ８００４で、リカバー時のＤｕｔｙ値（基本
Ｄｕｔｙ値、ＦＣ保持分Ｄｕｔｙ値、ｏｆｆｓｅｔ分Ｄ
ｕｔｙ値）を設定する。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置は、内燃機関
の各運転状態において、インジュクタ部分の配管内の燃
料圧力を安定した精度のよい状態に制御が可能である。
即ち、（１）始動時、燃圧レギュレータを閉鎖して、始
動時の制御を回避することで、燃圧の昇圧を早くでき、
安定した燃圧制御ができる。
【００４４】また、（２）始動終了後、あるいは目標燃
圧変化時等の配管内圧力の不安定な状態時、フィードフ
ォワード制御とすることで、安定した燃圧制御ができ
る。更に、（３）燃料噴射弁の無噴射を含む最小噴射制
御時に、燃圧レギュレータの開口面積を最大とすること
で、配管内の異物の除去が効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の燃料圧力制御装置を備え
た筒内噴射エンジンの全体構成図。
【図２】図１の内燃機関の燃料圧力制御装置のコントロ
ールユニットの構成概念図。
【図３】図１の内燃機関の燃料圧力制御装置の燃圧レギ
ュレータの構造を示す図。
【図４】図３の燃圧レギュレータの特性図（１）。
【図５】図３の燃圧レギュレータの特性図（２）。
【図６】図１の燃料圧力制御装置の制御ブロックの基本
構成図。
【図７】図６の目標燃圧算出手段の目標燃圧マップ図。
【図８】図６の基本Ｄｕｔｙ値算出手段の基本Ｄｕｔｙ
マップ図。
【図９】図７と図８の目標燃圧マップと基本Ｄｕｔｙマ
ップとの関係図。
【図１０】図１のエンジンに装着されたポンプの装着状
態でのポンプ特性図。
【図１１】図３の燃圧レギュレータの制御特性図。
【図１２】図１の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置
の制御タイミングチャート図。
【図１３】図１の燃料圧力制御装置のフィードバック制
御のフローチャート。
【図１４】図１の燃料圧力制御装置の始動後の制御フロ
ーチャート。
【図１５】図１の燃料圧力制御装置の目標燃圧が変化し
たときの制御フローチャート。
【図１６】図１の燃料圧力制御装置の始動時の制御フロ
ーチャート。
【図１７】図１の燃料圧力制御装置のスタートスイッチ
ＯＮ時の制御フローチャート。
【図１８】図１の燃料圧力制御装置のエンジン停止時の
制御フローチャート。
【図１９】図１の燃料圧力制御装置の燃圧レギュレータ
の電圧特性の補正時の制御フローチャート。
【図２０】図１の燃料圧力制御装置のＦ／Ｃ時の制御状
態図。
【図２１】図１の燃料圧力制御装置のＦ／Ｃ時の制御フ
ローチャート。
【符号の説明】
１０１ 基本Ｄｕｔｙ値算出手段 １０２ 目標燃圧算出手段 １０３ 実燃圧算出手段 １０４ 燃圧補正量算出手段 １０６ 出力Ｄｕｔｙ値演算手段 １０７ 基本Ｄｕｔｙ値補正手段 ５０７ 筒内噴射エンジン ５０８ 点火プラグ ５０９ インジェクタ ５１０ 燃料ポンプ（低圧） ５１１ 燃料ポンプ（高圧） ５１２ 燃圧レギュレータ（低圧） ５１３ 可変燃圧レギュレータ（可変Ｐ／ｒｅｇ） ５１５ コントロールユニット ５２１ アクセル開度センサ ５２２ スロットル駆動用モータ ５４０ 機械的なレギュレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３３０Ｚ Ｆ０２Ｍ 51/02 Ｆ０２Ｍ 69/00 ３４０Ｒ 69/00 ３４０ Ｆ０２Ｎ 17/08 Ｚ Ｆ０２Ｎ 17/08 Ｆ０２Ｍ 51/02 Ｓ (72)発明者 寺西 隆夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料ポンプ、燃料噴射弁、前記燃料ポン
    プと前記燃料噴射弁とを接続する配管系、及び、該配管
    系に配置されて該配管系から燃料を排出することで燃圧
    を調整する燃圧レギュレータとを備えた筒内噴射エンジ
    ンの燃料圧力制御装置において、 前記燃圧レギュレータは、エンジンの始動時から所定時
    間、配管系からの燃料の排出を停止するべく制御される
    ことを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装
    置。
  2. 【請求項２】 燃料ポンプ、燃料噴射弁、前記燃料ポン
    プと前記燃料噴射弁とを接続する配管系、及び、該配管
    系に配置されて該配管系から燃料を排出することで燃圧
    を調整する燃圧レギュレータとを備えた筒内噴射エンジ
    ンの燃料圧力制御装置において、 前記燃料圧力制御装置は、基本Ｄｕｔｙ値算出手段、目
    標燃圧算出手段、実燃圧算出手段、燃圧補正量算出手
    段、基本Ｄｕｔｙ値補正手段、及び、出力Ｄｕｔｙ値演
    算手段とを備え、 前記出力Ｄｕｔｙ値演算手段は、エンジンの始動状態が
    検出された時から所定時間、前記燃圧レギュレータへの
    出力Ｄｕｔｙ値を零に制御することを特徴とする筒内噴
    射エンジンの燃料圧力制御装置。
  3. 【請求項３】 前記配管系の最高圧力は、該配管系に別
    途配備したレギュレータによって調整されることを特徴
    とする請求項１又は２に記載の筒内噴射エンジンの燃料
    圧力制御装置。
  4. 【請求項４】 前記燃圧レギュレータは、エンジンの始
    動時から所定時間経過後、一定時間の間、燃料の排出開
    口を一定に保持制御され、その後実燃圧が目標燃圧にな
    るようにフィードバック制御されることを特徴とする請
    求項１に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
  5. 【請求項５】 前記出力Ｄｕｔｙ値演算手段は、エンジ
    ンの始動状態が検出された時から所定時間経過後に、一
    定時間の間、前記燃圧レギュレータへの出力Ｄｕｔｙ値
    を一定に制御し、その後、前記燃圧補正量算出手段によ
    る実燃圧が目標燃圧になるようなフィードバック制御を
    実行することを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射エ
    ンジンの燃料圧力制御装置。
  6. 【請求項６】 前記フィードバック制御への移行は、運
    転条件により決定される基準制御量を与えて、その状態
    で目標燃料圧力と実燃料圧力が所定範囲にあって、且
    つ、所定時間継続された時に移行することを特徴とする
    請求項４又は５に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制
    御装置。
  7. 【請求項７】 運転条件により決定される目標燃料圧力
    が所定量変化した場合には、フィードバック制御を停止
    し、停止時点のフィードバック量とその時の運転条件で
    決定される基準制御量とで燃圧制御を行うことを特徴と
    する請求項４又は５に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧
    力制御装置。
  8. 【請求項８】 燃料ポンプ、燃料噴射弁、前記燃料ポン
    プと前記燃料噴射弁とを接続する配管系、及び、該配管
    系に配置されて該配管系から燃料を排出することで燃圧
    を調整する燃圧レギュレータとを備えた筒内噴射エンジ
    ンの燃料圧力制御装置において、 前記燃圧レギュレータは、前記燃料噴射弁の無噴射を含
    む最小噴射制御条件下で、配管系からの燃料の排出を最
    大とするべく制御されることを特徴とする筒内噴射エン
    ジンの燃料圧力制御装置。
  9. 【請求項９】 燃料ポンプ、燃料噴射弁、前記燃料ポン
    プと前記燃料噴射弁とを接続する配管系、及び、該配管
    系に配置されて該配管系から燃料を排出することで燃圧
    を調整する燃圧レギュレータとを備えた筒内噴射エンジ
    ンの燃料圧力制御装置において、 前記燃料圧力制御装置は、基本Ｄｕｔｙ値算出手段、目
    標燃圧算出手段、実燃圧算出手段、燃圧補正量算出手
    段、基本Ｄｕｔｙ値補正手段、及び、出力Ｄｕｔｙ値演
    算手段とを備え、 前記出力Ｄｕｔｙ値演算手段は、前記燃料噴射弁の無噴
    射を含む最小噴射制御条件下で、前記燃圧レギュレータ
    への出力Ｄｕｔｙ値を１００％に制御することを特徴と
    する筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
  10. 【請求項１０】 無噴射を含む最小噴射量制御条件が解
    除される時は、フイードバック制御に基づく算出燃圧制
    御量に所定制御量を加算して制御することを特徴とする
    請求項８又は９に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制
    御装置。
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