KR101161596B1 - 축압식 연료 분사 장치의 축압실 압력 제어 방법 및 제어 장치 - Google Patents

축압식 연료 분사 장치의 축압실 압력 제어 방법 및 제어 장치 Download PDF

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Abstract

디젤 엔진 등에 사용되는 축압식 연료 분사 장치를 구성하는 축압실 (커먼 레일) 에 작용하는 외란 압력을 옵저버 제어에 의해 추정하고, 그 추정 외란 압력을 보상하는 보상값에 의해 펌프 토출 지령을 보정함으로써, 외란이 있어도 축압실 압력의 제어 성능이 악화되지 않는 압력 제어 방법 및 압력 제어 장치를 제공하는 것. 연료압력 센서 (46) 에 의해 검출되는 실제의 축압실 압력과 축압실의 목표 압력의 압력차에 기초하여 연료 펌프의 펌프 토출 지령값을 산출하는 피드백 제어부 (42) 와, 연료 펌프에 대한 펌프 토출 지령값과 축압실에 작용하는 외란 압력과 축압실 압력을 연료 펌프의 전달 함수를 사용하여 수치 모델화하고, 그 수치 모델로부터 외란 압력을 추정하여, 그 외란을 보상하는 보상값을 도출하는 외란 옵저버 제어부 (44) 를 구비하고, 피드백 제어부 (42) 로부터의 출력을 상기 외란 옵저버 제어부 (44) 로부터의 외란 보상값에 의해 보정한다.

Description

축압식 연료 분사 장치의 축압실 압력 제어 방법 및 제어 장치{METHOD FOR CONTROLLING PRESSURE IN PRESSURE ACCUMULATOR CHAMBER OF PRESSURE ACCUMULATION TYPE FUEL INJECTOR, AND PRESSURE CONTROLLER}
본 발명은 디젤 엔진 등에 사용되는 축압식 연료 분사 장치를 구성하는 축압실 (커먼 레일) 내의 압력 제어 방법 및 압력 제어 장치에 관한 것이다.
축압식 (커먼 레일식) 연료 분사 장치는, 엔진에 의해 구동되는 고압 연료 공급 펌프에 의해, 연료를 공통의 축압실로 압송하고, 이 축압실에 각 기통의 연료 분사 밸브를 접속하여 축압실 내에 저류된 고압 연료를 내연 기관의 각 기통에 분사하는 것이다.
각 기통으로의 연료 분사량은 축압실 내의 압력과, 각 기통에 형성된 연료 분사 밸브 (인젝터) 에 대한 통전 시간으로 일의적으로 정해진다.
따라서, 축압실 압력을 정확하게 제어함으로써, 고정밀한 연료 분사 제어가 가능해진다.
일반적으로, 연료 공급 펌프로부터 축압실로의 연료 압송 제어는, 도 7 에 나타내는 바와 같이 피드백 (feedback) 제어부 (01) 와, 피드포워드 (feedforward) 제어부 (02) 가 함께 설치되는 경우가 많고, 피드포워드 제어부 (02) 에 있어서는, 피드포워드량이 목표 압력, 연료 분사량 지령값, 엔진 회전수와의 각 조합마다의 맵으로부터 구해진다.
그리고, 피드백 제어부 (01) 의 출력과, 피드포워드 제어부 (02) 의 출력이 가산되어, 펌프 토출 지령값, 예를 들어 펌프 (03) 가 플런저식 펌프인 경우에는, 펌프 토출 지령값으로서 플런저의 스트로크량을 지령하여 펌프 (03) 를 구동하고, 커먼 레일 (04) 에 공급하여, 그 커먼 레일 (04) 내의 압력을 소정의 목표 압력으로 유지하도록 제어하고 있다.
상기 피드포워드 제어부 (02) 에 있어서 사용되는 맵은, 미리 실험에 의해 구해 두는 경우가 많다. 또, 다른 수법으로서 피드포워드량을 펌프, 커먼 레일 수식 모델의 역특성으로부터 구하는 경우도 있다.
예를 들어, 커먼 레일 내 압력의 제어에 대하여, 특허 문헌 1 (일본 공개특허공보 2005-76618호), 특허 문헌 2 (일본 공개특허공보 2005-301764호) 의 기술이 알려져 있다.
이 특허 문헌 1 에는, 피드포워드 제어와 피드백 제어를 병용하는 기술이 나타내어져 있고, 커먼 레일 내의 연료 압력을 검출하여 미리 설정된 목표 연료 압력과의 차압을 산출하고, 그 차압의 일부를 피드포워드량으로서 출력하고, 잔부에 피드백 제어를 실시하고, 그 피드백 출력에 상기 피드포워드량을 가산하는 것을 엔진의 크랭크각에 대응하여 반복하여, 커먼 레일 내의 압력의 균등화를 실시한다.
또, 특허 문헌 2 는, 커먼 레일계의 동적 모델을 작성하고, 그 모델에 기초하여 목표 연료 압력에 대응하는 제어량을 산출하고, 이로써 피드포워드 제어를 실 행하는 것이다.
그러나, 도 7 에 나타내는 바와 같은 피드포워드 제어부 (02) 에 있어서는, 피드포워드량은 목표 압력, 연료 분사량 지령값, 엔진 회전수의 조합으로 정해지기 때문에, 목표 압력, 연료 분사량, 엔진 회전수 변동 이외에 작용하는 외란이 발생한 경우에는 제어 대상 외이기 때문에 제어할 수 없어 제어 성능이 악화된다. 또, 목표 압력, 연료 분사량 지령값, 엔진 회전수 이외의 요소도 포함하여 다차원 맵을 작성하고자 하면, 시험 예가 많아져 큰 노력을 요하는 문제가 있다.
또, 특허 문헌 1 의 기술에 있어서는 피드포워드 제어부 (02) 와 피드백 제어부 (01) 를 병용하여, 피드백 제어의 응답 지연을 피드포워드 제어로 보완하도록 하고 있는데, 예기치 못한 외란이 작용한 경우에 있어서의 제어는 불충분하고, 또한 특허 문헌 2 에 나타내는 기술에 있어서도, 커먼 레일계의 동적 모델을 작성할 때의 조건 이외의 외란이 작용한 경우의 제어 성능이 충분하지 않다.
그래서, 본 발명은 이러한 배경을 감안하여 이루어진 것으로서, 디젤 엔진 등에 사용되는 축압식 연료 분사 장치를 구성하는 축압실 (커먼 레일) 에 작용하는 외란 (disturbance) 압력을 옵저버 제어 (observer control) 에 의해 추정하고, 그 추정 외란 압력을 보상하는 보상값에 의해 펌프 토출 지령을 보정함으로써, 외란이 있어도 축압실 압력의 제어 성능이 악화되지 않는 압력 제어 방법 및 압력 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 제 1 발명은, 가압 연료를 저류하는 축압실과, 그 축압실 내의 연료를 내연 기관에 분사하는 연료 분사 밸브와, 상기 축압실에 연료를 압송하는 연료 펌프와, 상기 축압실 내의 연료 압력이 목표 압력이 되도록 상기 연료 펌프의 펌프 토출량을 제어하는 축압식 연료 분사 장치의 축압실 압력 제어 방법에 있어서,
연료압력 센서에 의해 검출되는 실제의 축압실 압력과 축압실의 목표 압력의 압력차에 기초하여 상기 연료 펌프의 펌프 토출 지령값을 피드백에 의해 산출하고, 연료 펌프의 토출 지령값과 축압실에 작용하는 외란 압력과 축압실 압력을 연료 펌프의 전달 함수를 사용하여 수치 모델화하고, 그 수치 모델로부터 외란 압력을 추정하여, 그 외란을 보상하는 보상값을 외란 옵저버에 의해 도출하고, 상기 피드백에 의해 산출된 출력을 상기 외란 옵저버에 의한 외란 보상값에 의해 보정하는 것을 특징으로 한다.
또, 제 2 발명은, 축압식 연료 분사 장치의 축압실 압력 제어 장치에 관한 것으로서, 가압 연료를 저류하는 축압실과, 그 축압실 내의 연료를 내연 기관에 분사하는 연료 분사 밸브와, 상기 축압실에 연료를 압송하는 연료 펌프와, 상기 축압실 내의 연료 압력이 목표 압력이 되도록 상기 연료 펌프의 펌프 토출량을 제어하는 제어 수단을 구비한 축압식 연료 분사 장치의 축압실 압력 제어 장치에 있어서,
상기 제어 수단이, 연료압력 센서에 의해 검출되는 실제의 축압실 압력과 축압실의 목표 압력의 압력차에 기초하여 상기 연료 펌프의 펌프 토출 지령값을 피드백에 의해 산출하는 피드백 제어부와, 연료 펌프에 대한 펌프 토출 지령값과 축압실에 작용하는 외란 압력과 축압실 압력을 연료 펌프의 전달 함수를 사용하여 수치 모델화하고, 그 수치 모델로부터 외란 압력을 추정하여, 그 외란을 보상하는 보상값을 도출하는 외란 옵저버 제어부를 구비하고, 상기 피드백 제어부로부터의 출력을 상기 외란 옵저버 제어부로부터의 외란 보상값에 의해 보정하는 것을 특징으로 한다.
이러한 제 1 발명의 제어 방법의 발명, 및 제 2 발명의 제어 장치의 발명에 의하면, 외란 옵저버 제어를 실시함으로써, 연료 펌프의 토출 지령값과 축압실에 작용하는 외란 압력과 축압실 압력을 연료 펌프의 전달 함수를 사용하여 수치 모델화하고, 그 수치 모델로부터 외란 압력을 추정하여, 그 외란을 보상하는 보상값을 도출하고, 그 보상값에 의해 피드백 제어의 출력값을 보정하므로, 종래 기술과 같이 피드백 제어에 피드포워드 제어를 병용하는 제어로부터 외란에 대한 보상 성능이 향상된다.
즉, 외란 자체를 수치 모델로부터 도출하고 추정하기 때문에, 미리 맵에 외란을 조건으로서 설정하는 경우에 비해 외란에 대한 제어 정밀도가 향상된다.
또한, 외란 조건을 부가하여 다차원의 맵을 작성한다는 큰 노력이나 시간을 요하지 않을 수 있어, 매우 간단한 수단으로 축압실 내의 압력을 제어할 수 있다.
또, 제 1 발명에 있어서 바람직하게는, 내연 기관이 디젤 엔진으로 이루어지고, 목표 압력, 엔진 회전수, 연료 분사량 지령값에 기초하여 미리 설정된 펌프 토출 지령값을 산출하는 피드포워드 제어부로부터의 출력을 상기 피드백 출력에 추가로 가산하면 된다. 또, 제 2 발명에 있어서 바람직하게는, 내연 기관이 디젤 엔진으로 이루어지고, 목표 압력, 엔진 회전수, 연료 분사량 지령값에 기초하여 미리 설정된 펌프 토출 지령값을 산출하는 피드포워드 제어부를 추가로 가지며, 그 피드포워드 출력을 상기 피드백 출력에 가산하면 된다.
이러한 제 1 발명의 제어 방법, 및 제 2 발명의 제어 장치의 구성에 의하면, 피드포워드 제어의 높은 응답성이 더해짐으로써, 피드포워드 제어에 의한 높은 응답성이 확보됨과 함께, 외란 옵저버 제어에 의한 외란 보상이 이루어짐으로써 제어 성능이 더욱 향상된다.
또, 제 1 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 외란 옵저버는 도출된 외란 보상값이 일정한 범위를 초과하는 경우에, 그 외란 보상값의 출력을 차단하면 되고, 또, 제 2 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 외란 옵저버 제어부에는 도출된 외란 보상값이 일정한 범위를 초과하였을 때에, 그 외란 보상값의 출력을 차단하는 리미터를 형성하면 된다.
이러한 제 1 발명, 및 제 2 발명의 구성에 의하면, 외란 보상값의 값이 일정한 범위를 초과한 경우에, 외란 보상값의 출력을 차단하여 외란 옵저버 제어를 기능시키지 않고, 피드백 제어만, 또는 피드백 제어와 피드포워드 제어의 병용에 의해서만 제어한다.
이와 같이 외란 옵저버 출력에 제한을 형성함으로써, 현저하게 큰 외란이 발생한 경우에 옵저버 제어 출력이 발산되지 않도록 하여, 축압실이나 연료 펌프를 보호하기 때문에, 외란 옵저버 제어에 의한 보상 기능의 신뢰성이 향상된다.
또한, 제한을 초과하는 출력이 일정 시간 연속적으로 계속된 경우에 출력을 차단하도록 함으로써 일시적인 외란에 의한 제어 정지를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 디젤 엔진 등에 사용되는 축압식 연료 분사 장치를 구성하는 축압실 (커먼 레일) 에 작용하는 외란 압력을 옵저버 제어에 의해 추정하고, 그 추정 외란 압력을 보상하는 보상값에 의해 펌프 토출 지령을 보정함으로써, 외란이 있어도 축압실 압력의 제어 성능이 악화되지 않는 압력 제어 방법 및 압력 제어 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명에 관한 축압식 연료 분사 장치를 디젤 엔진에 적용한 전체 구성도이다.
도 2 는, 외란 옵저버 제어에서 수치 모델화하는 시스템 개요의 설명도이다.
도 3 은, 제 1 실시형태를 나타내는 제어 로직의 블록도이다.
도 4 는, 제 2 실시형태를 나타내는 제어 로직의 블록도이다.
도 5 는, 제 3 실시형태를 나타내는 제어 로직의 블록도이다.
도 6 은, 제 4 실시형태를 나타내는 제어 로직의 블록도이다.
도 7 은, 종래 기술을 설명하는 제어 로직의 블록도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 예시적으로 상세하게 설명한다. 단 이 실시형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 이 발명의 범위를 그에 한정하 는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 불과하다.
(제 1 실시형태)
도 1 로부터 도 3 을 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1 은 본 발명에 관한 축압식 연료 분사 장치 (1) 를 디젤 엔진 (3) 에 적용한 전체 구성도이다. 축압식 연료 분사 장치 (1) 는, 가압 연료를 저류하는 커먼 레일 (축압실 : 5) 과, 그 커먼 레일 (5) 내의 연료를 디젤 엔진 (3) 의 연소실 내에 분사하는 연료 분사 밸브 (7) 와, 커먼 레일 (5) 에 연료를 압송하는 고압 연료 펌프 (11 : 연료 펌프) 와, 커먼 레일 (5) 내의 연료 압력이 목표 압력이 되도록 고압 연료 펌프 (11) 의 펌프 토출량을 제어하는 제어 수단 (13) 을 구비하여 구성되어 있다.
또한, 고압 연료 펌프 (11) 에는 연료 공급 펌프 (15), 릴리프 밸브 (17), 역지 밸브 (19), 연료 공급관 (21) 을 개재하여 연료 탱크 (23) 로부터 연료가 공급되고, 또한 고압 연료 펌프 (11) 로부터는 역지 밸브 (25), 연통관 (26) 을 개재하여 커먼 레일 (5) 에 고압 연료를 공급한다.
릴리프 밸브 (17) 는, 연료 공급 펌프 (15) 가 소정압보다 높은 압력으로 연료를 공급하였을 때에 압력을 빼내고, 연료 공급관 (21) 으로부터 연료 탱크 (23) 로 연료를 빼낸다. 또 역지 밸브 (19) 는 고압 연료 펌프 (11) 의 플런저 (27) 의 상승시에 연료 공급관 (21) 을 차단하여 역류를 방지한다. 또 역지 밸브 (25) 는 축압실 (5) 로부터 고압 연료가 고압 연료 펌프 (11) 로 역류하는 것을 방지한다.
고압 연료 펌프 (11) 는, 플런저 타입의 것을 예시한다. 플런저실 (29) 내를 플런저 (27) 가 디젤 엔진 (3) 에 의해 구동되는 캠 (31) 에 의해 상하 왕복 운동함으로써 연료를 가압한다. 그리고, 후술하는 제어 수단 (13) 으로부터의 신호에 의해, 캠 프로필을 변경하거나 하여 플런저 (27) 의 유효 스트로크가 제어됨으로써, 커먼 레일 (5) 에 공급되는 연료 토출량이 제어되어 커먼 레일 (5) 내의 연료 압력을 일정하게 제어하도록 되어 있다.
커먼 레일 (5) 로부터의 고압 연료는, 공급관로 (33) 를 개재하여 각 기통의 연료 분사 밸브 (7) 에 공급됨과 함께, 각 기통의 연료 분사 밸브 (7) 에 형성된 전자기 밸브 (35) 의 개폐 제어에 의해, 각 기통으로의 연료의 분사 타이밍, 분사량이 제어된다. 또, 연료 분사 밸브 (7) 로부터는 분사되지 않고 남은 연료가 연료 복귀관 (37) 을 통과하여 연료 탱크 (23) 로 복귀된다.
이상과 같이 구성된 축압식 연료 분사 장치 (1) 에 있어서, 제어 수단 (13) 은, 피드포워드 제어부 (40) 와 피드백 제어부 (42) 와 외란 옵저버 제어부 (44) 를 갖고 구성되어 있다.
그리고, 제어 수단 (13) 에는 커먼 레일 (5) 의 실제의 압력을 검출하는 연료압력 센서 (46) 로부터의 신호가 입력되고, 그 실제의 압력과, 엔진 회전수, 목표 연료 분사량 지령값 (엔진 부하) 이 입력되어 있다.
피드백 제어부 (42) 에서는, 엔진의 운전 조건 (회전수, 부하) 에 따라 미리 설정되어 있는 목표로 하는 커먼 레일 (5) 의 압력과, 연료압력 센서 (46) 에 의해 검출된 실제의 커먼 레일 (5) 의 압력의 압력차에 기초하여 PID 제어에 의해 피드 백 제어량이 연산되고, 펌프 토출 지령값이 산출된다.
또, 외란 옵저버 제어부 (44) 에서는, 도 2 에 나타내는 시스템의 수식화 모델을 작성하여 외란을 예측한다.
도 2 는, 고압 연료 펌프의 유효 스트로크 (Ap) 를 입력으로 하고, 즉 펌프 토출량을 입력으로 하고, 펌프와 커먼 레일계의 전달 특성 (G(s)) 을 통과한 후에, 외란 압력 (PD) 이 작용하였을 때의 출력 압력을 나타내는 시스템이다. 또한, 펌프, 커먼 레일계의 전달 특성 (G(s)) 이란 펌프의 전달 함수로서, 플런저 펌프의 유효 스트로크에 대한 커먼 레일의 압력의 상관 관계를 나타내는 함수이다.
도 2 의 시스템을 수식화하면 식 (1) 과 같이 된다.
Figure 112009061713955-pct00001
PR : 커먼 레일 압력
PD : 외란 압력
AP : 펌프 유효 스트로크
따라서, 외란 압력 (PD) 은, 식 (2) 로 추정할 수 있다.
Figure 112009061713955-pct00002
외란 압력을 추정하기 위해서는, 커먼 레일 압력과 펌프 유효 스트로크를 검출할 수 있어야 한다. 커먼 레일 압력은 센서에 의해 검출 가능한데, 펌프 유 효 스트로크는 검출 곤란하기 때문에, 펌프 유효 스트로크 (AP) ≒ 펌프 유효 스트로크 지령값 (AR) 으로 하여, 외란 압력 추정값
Figure 112009061713955-pct00003
을 식 (3) 으로 도출한다.
Figure 112009061713955-pct00004
외란 압력을 보상하기 위해서는, 펌프 유효 스트로크를 바꿈으로써 실시할 수 있다. 그래서, 외란 압력 추정값을 펌프 유효 스트로크 보상값 (AH) 으로 환산한다.
환산은, 선형 펌프 전달 함수 (GP(s)) 의 역함수 (GP -1(s)) 를 이용하고, 식 (4) 와 같이 된다.
Figure 112009061713955-pct00005
역함수 (GP -1(s)) 에 미분항이 존재하면 커먼 레일 압력 신호 내의 노이즈 신호도 미분되고, 진동을 부여할 가능성이 있기 때문에, 옵저버의 대역 (帶域) (ωD) 을 도입하여, 필터 처리식을 실시한 결과를 식 (5) 에 나타낸다.
Figure 112009061713955-pct00006
이상과 같이 도출된 대역 처리된 펌프 유효 스트로크 보상값 (A') 에 기초하여 상기 피드백 제어부 (42 : 도 3) 로부터의 출력을 보정한다.
도 3 에 나타내는 제어 로직의 블록도와 같이, 운전 조건으로부터 미리 설정 된 목표 커먼 레일 압력과, 실제의 커먼 레일 압력의 연료압력 센서 (46) 검출값이, 감산기 (48) 를 개재하여 피드백 제어부 (42) 에 입력되고, 그 피드백 제어부 (42) 의 출력값의 펌프 유효 스트로크 (펌프 토출 지령값) 에 대하여, 상기한 외란 옵저버 제어부 (44) 의 출력값인 대역 처리된 펌프 유효 스트로크 보상값 (A') 이 감산기 (50) 에 입력되어, 피드백 제어부 (42) 의 출력값을 보정한다.
이 외란 옵저버 제어부 (44) 에서는, 커먼 레일 (5) 에 작용하는 외란 압력, 즉 연료 분사 밸브 (7) 로부터 각 기통 내로의 연료 분사에 의한 커먼 레일 (5) 내 압력 변동이나, 연료 분사 밸브 (7) 의 분사에 의한 기계적 진동에 기초하는 압력 변동 등을 포함한 실제의 커먼 레일 압력 (PR) 을 연료압력 센서 (46) 로부터 입력한다.
그리고, 펌프 전달 함수의 역함수부 (52) 를 곱하고, 그 결과에 대하여 가감산기 (54) 에 있어서 펌프 유효 스트로크 지령값 (AR) 을 감산하고, 그 결과에 대하여 대역 (ωD) 의 진동 주파수 대역의 필터 처리부 (56) 를 곱하고, 노이즈분의 고주파 성분을 제거한 식 (5) 에 기초하여 펌프 유효 스트로크 보상값 (A') 을 구한다.
그리고, 감산기 (50) 에 있어서, 피드백 제어부 (42) 로부터의 출력을 보정하고, 보정 후의 펌프 유효 스트로크 지령값을 펌프와 커먼 레일계의 전달 특성부 (58) 에 입력한다.
실제로는 고압 연료 펌프 (11) 의 플런저 스트로크를 지령하여 토출량을 제 어한다.
이상의 제 1 실시형태에 의하면, 외란 옵저버 제어부 (44) 에서 펌프 유효 스트로크 지령값과 실제의 커먼 레일 압력으로부터 외란 압력을 추정하여, 그 외란 압력을 보상하여 제로로 하는 펌프 유효 스트로크 보상값을 도출하고, 피드백 제어부 (42) 로부터의 출력을 보정하여 펌프 유효 스트로크 지령값을 산출하므로, 종래 기술과 같이 피드백 제어에 피드포워드 제어를 병용하는 제어보다 외란에 대한 보상 성능이 향상된다.
즉, 외란 자체를 수치 모델로부터 도출하고 추정하기 때문에, 미리 맵에 외란을 조건으로 하여 설정하는 경우에 비해 외란에 대한 제어 정밀도가 향상된다.
또한, 외란 조건을 부가하여 다차원의 맵을 작성한다는 큰 노력이나 시간을 요하지 않을 수 있어, 매우 간단한 수단으로 축압실 내의 압력을 제어할 수 있다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 도 4 를 참조하여 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.
이 제 2 실시형태는, 제 1 실시형태에 대하여 추가로, 피드포워드 제어부 (40) 를 추가하는 것이다. 제어 수단 (13) 에 입력되는 엔진 회전수, 목표 연료 분사량 지령값 (엔진 부하) 의 엔진의 운전 조건에 따라 미리 설정되어 있는 목표로 하는 커먼 레일 압력을 설정함과 함께, 이 피드포워드 제어부 (40) 에 있어서, 엔진 회전수와 목표 연료 분사량 지령값과 목표 축압실 압력에 기초하여, 미리 실험에 기초하여 맵화된 펌프 유효 스트로크 지령값을 산출한다.
그리고, 이 피드포워드 제어부 (40) 에서 산출된 펌프 유효 스트로크 지령값 을 가감산기 (60) 에 있어서, 피드백 제어부 (42) 로부터의 지령값에 가산함과 함께, 제 1 실시형태에서 설명한 외란 옵저버 제어부 (44) 에서 도출된 펌프 유효 스트로크 보상값 (A') 을 감산하여 보정하여, 펌프 유효 스트로크 지령값을 산출한다.
따라서, 피드포워드 제어부 (40) 에 의한 높은 응답성이 더해짐으로써, 피드포워드 제어부 (40) 에 의한 높은 응답성이 확보됨과 함께, 외란 옵저버 제어부 (44) 에 의한 외란 보상이 이루어짐으로써 제어 성능이 더욱 향상된다.
(제 3 실시형태)
다음으로, 도 5 를 참조하여 제 3 실시형태에 대하여 설명한다.
제 3 실시형태는, 제 1 실시형태에 대하여 외란 옵저버 제어가 발산되지 않도록 리미터 (65) 를 외란 옵저버 제어부 (67) 에 형성한 것이다. 그 밖의 구성에 대해서는 제 1 실시형태와 동일하다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 외란 옵저버 제어부 (44) 로부터 출력되는 펌프 유효 스트로크 보상값 (A') 이 일정한 범위 (H) 를 초과한 경우에, 리미터 (65) 가 작동하여, 출력 회선에 형성된 스위치 (69) 를 OFF 상태로 하여 외란 옵저버 제어부 (67) 로부터의 출력을 차단한다.
이와 같이 외란 옵저버 출력에 제한을 둠으로써, 현저하게 큰 외란이 발생한 경우에 옵저버 제어 출력이 발산되지 않도록 하여, 커먼 레일 (5) 이나 고압 연료 펌프 (11) 를 보호하기 때문에, 외란 옵저버 제어부 (44) 에 의한 펌프 유효 스트로크 보상값 (A') 의 신뢰성이 향상된다.
또한, 제한을 초과하는 출력이 일정 시간 연속적으로 계속된 경우에 출력을 차단하도록 하면, 일시적으로 발생한 외란에 의한 제어 정지를 방지할 수 있고, 또한 외란 옵저버 제어부 (44) 의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
(제 4 실시형태)
다음으로, 도 6 을 참조하여 제 4 실시형태에 대하여 설명한다.
제 4 실시형태는, 제 2 실시형태와 제 3 실시형태를 합쳐 구비한 구성으로서, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 피드포워드 제어부 (40) 를 추가함과 함께, 외란 옵저버 제어의 리미터 (65) 를 형성한 제어 구성이다.
이러한 제 4 실시형태에 의하면, 피드포워드 제어부 (40) 에 의한 높은 응답성이 확보됨과 함께, 리미터 (65) 를 형성하였으므로, 외란 옵저버 제어부 (44) 의 작동 신뢰성이 향상되고, 외란 압력에 대하여 보다 신뢰성 및 제어 성능이 함께 향상된다.
본 발명에 의하면, 디젤 엔진 등에 사용되는 축압식 연료 분사 장치를 구성하는 축압실 (커먼 레일) 에 작용하는 외란 압력을 옵저버 제어에 의해 추정하고, 그 추정 외란 압력을 보상하는 보상값에 의해 펌프 토출 지령을 보정함으로써, 외란이 있어도 축압실 압력의 제어 성능의 악화를 방지할 수 있으므로, 디젤 엔진 등의 축압식 연료 분사 장치의 축압실 압력 제어 방법 및 압력 제어 장치에 대한 적용시에 유익하다.

Claims (6)

  1. 가압 연료를 저류하는 축압실과, 그 축압실 내의 연료를 디젤 엔진의 연소실내에 분사하는 연료 분사 밸브와, 상기 축압실에 연료를 압송하는 연료 펌프와, 상기 축압실 내의 연료 압력이 목표 압력이 되도록 상기 연료 펌프의 펌프 토출량을 제어하는 축압식 연료 분사 장치의 축압실 압력 제어 방법에 있어서,
    연료압력 센서에 의해 검출되는 실제의 축압실 압력과 축압실의 목표 압력의 압력차에 기초하여 상기 연료 펌프의 펌프 토출 지령값을 피드백 제어에 의해 산출하고,
    축압실의 목표 압력, 엔진 회전수, 연료 분사량 지령값에 기초하여 미리 설정된 펌프 토출 지령값을 피드포워드 제어에 의해 산출하고,
    연료 펌프의 토출 지령값과 축압실에 작용하는 외란 압력과 축압실 압력의 관계를 연료 펌프의 전달 함수를 사용하여 수치 모델화하고, 그 수치 모델을 사용하여 연료 펌프의 토출 지령값과 실제의 축압실 압력을 기초로 축압실에 작용하는 외란 압력을 추정하여, 그 추정한 외란 압력으로부터 외란 압력을 보상하는 펌프 토출 지령값의 외란 보상값을 외란 옵저버 제어에 의해 도출하고,
    상기 피드백 제어에 의해 산출된 펌프 토출 지령값에, 상기 피드포워드 제어에 의해 산출된 펌프 토출 지령값을 가산함과 함께, 그 가산값을 상기 외란 옵저버 제어에 의해 도출된 외란 보상값에 의해 보정하고,
    또한, 상기 외란 옵저버 제어는 도출된 외란 보상값이 일정한 범위를 초과하는 경우에는, 그 외란 보상값의 출력을 차단함과 함께,
    상기 외란 옵저버 제어는, 연료 펌프를 구성하는 플런저 펌프의 유효 스트로크 지령값에 대한 축압실 압력의 상관 관계를 나타내는 펌프, 축압실계의 전달 함수를 사용하여, 유효 스트로크 지령값과 실제의 축압실 압력으로부터 축압실에 작용하는 외란 압력을 추정하여, 그 외란 압력의 추정값을 기초로 외란 압력을 보상하는 펌프 유효 스트로크 보상값을 산출하여 보정하는 것을 특징으로 하는 축압식 연료 분사 장치의 축압실 압력 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 가압 연료를 저류하는 축압실과, 그 축압실 내의 연료를 디젤 엔진의 연소실 내에 분사하는 연료 분사 밸브와, 상기 축압실에 연료를 압송하는 연료 펌프와, 상기 축압실 내의 연료 압력이 목표 압력이 되도록 상기 연료 펌프의 펌프 토출량을 제어하는 제어 수단을 구비한 축압식 연료 분사 장치의 축압실 압력 제어 장치에 있어서,
    상기 제어 수단이, 연료압력 센서에 의해 검출되는 실제의 축압실 압력과 축압실의 목표 압력의 압력차에 기초하여 상기 연료 펌프의 펌프 토출 지령값을 피드백에 의해 산출하는 피드백 제어부와,
    축압실의 목표 압력, 엔진 회전수, 연료 분사량 지령값에 기초하여 미리 설정된 펌프 토출 지령값을 산출하는 피드포워드 제어부와,
    연료 펌프의 토출 지령값과 축압실에 작용하는 외란 압력과 축압실 압력의 관계를 연료 펌프의 전달 함수를 사용하여 수치 모델화하고, 그 수치 모델을 사용하여 연료 펌프의 토출 지령값과 실제의 축압실 압력을 기초로 축압실에 작용하는 외란 압력을 추정하여, 그 추정한 외란 압력으로부터 외란 압력을 보상하는 펌프 토출 지령값의 외란 보상값을 도출하는 외란 옵저버 제어부와,
    그 외란 옵저버 제어부에는 도출한 외란 보상값이 일정한 범위를 초과하였을 때에, 그 외란 보상값의 출력을 차단하는 리미터를 구비하고,
    또한, 상기 제어 수단은 상기 피드백 제어부에 의해 산출된 펌프 토출 지령값에, 상기 피드포워드 제어부에 의해 산출된 펌프 토출 지령값을 가산하고, 그 가산값을 상기 외란 옵저버 제어부에 의해 도출된 외란 보상값에 의해 보정함과 함께, 그 외란 옵저버 제어부는 연료 펌프를 구성하는 플런저 펌프의 유효 스트로크 지령값에 대한 축압실 압력의 상관 관계를 나타내는 펌프, 축압실계의 전달 함수를 사용하여, 유효 스트로크 지령값과 실제의 축압실 압력으로부터 외란 압력을 추정하여, 그 외란 압력의 추정값을 기초로 외란 압력을 보상하는 펌프 유효 스트로크 보상값을 산출하여 보정하는 것을 특징으로 하는 축압식 연료 분사 장치.
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