JP3888004B2

JP3888004B2 - Fluid pressure detection circuit

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Publication number: JP3888004B2
Application number: JP27123399A
Authority: JP
Inventors: 康宏西山
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2019-09-24
Also published as: JP2001090587A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特にコモンレールにおける流体圧力検出に好適であり、アナログ信号処理をする流体圧力検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンのような多気筒エンジンに適用される燃料噴射システムとして、コモンレール式燃料噴射システムが知られている。コモンレール式燃料噴射システムは、燃料供給ポンプによって所定の高圧力に加圧された燃料をコモンレールに蓄圧状態に貯留し、コモンレールに貯留された加圧燃料をコントローラが算出した燃料噴射量及び燃料噴射時期等のエンジンの運転状態に応じた最適な燃料噴射条件で各インジェクタから燃焼室内に噴射するシステムである。コモンレールから燃料供給管を通じて各インジェクタの先端に形成された噴孔に至る燃料流路内には、常時、噴射圧力相当の燃料圧力が作用しており、各インジェクタには燃料の噴孔への通過又は遮断する制御を行う電磁弁が備えられている。コントローラは、燃料が各インジェクタにおいてエンジン運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コモンレールの圧力と各インジェクタの電磁弁の作動とを制御している。
【０００３】
また、近年、コモンレール圧力を検出し、検出した圧力信号に応じて燃料サプライポンプの燃料吐出量を制御するコモンレール圧力のフィードバック制御のみならず、コモンレール圧力の変化を検出して、インジェクタからの燃料噴射（燃料噴射量や燃料噴射タイミング）、及びシステムの異常検出等に利用することも提案されている。例えば、コモンレール圧力の変化を検出して燃料噴射時期を検出し、目標燃料噴射時期との偏差に基づいて燃料噴射開始時期の指令信号を補正をすることが、特開平１０−４７１３７号公報に開示されている。
【０００４】
図４は、従来のコモンレール式燃料噴射システムの概略図である。図４に示すように、燃料サプライポンプ１は、例えばエンジンによって駆動されるプランジャ式の可変容量式高圧ポンプであり、燃料タンク７から汲み上げた燃料を燃料吐出路５を通じてコモンレール２に圧送する。燃料サプライポンプ１からの燃料圧送量は流量制御弁４によって制御される。圧送された燃料は蓄圧状態にコモンレール２に貯留され、コモンレール２から燃料供給管６を通じてインジェクタ３に供給される。コモンレール２から燃料供給管６を通じて各インジェクタ３の先端に至る燃料流路内には、常時、噴射圧力相当の燃料圧、即ち、コモンレール圧力が作用している。インジェクタ３はエンジンの型式に応じて気筒毎に設けられており、コモンレール２から供給された燃料を各対応する燃焼室内に噴射する。燃料サプライポンプ１は、例えば、往復動するプランジャをロータリ型又は列型に配置した容積型ポンプである。なお、流量制御弁４は燃料サプライポンプ１の吐出側に配置して吐出量の一部を燃料タンク７に戻す例を挙げたが、流入側に配置されてポンプ室への吸入量を制御するインレットバルブとしてもよい。
【０００５】
コモンレール２に設けられた圧力センサ１１が検出したコモンレール圧力Ｐｒは、エンジンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）であるコントローラ８に入力される。コモンレール２から供給される高圧燃料の一部は、燃料供給管６を通じてインジェクタ３の内部に形成される圧力制御室（図示せず）に導入し、圧力制御室への燃料圧力の導入と解放とを行うことによって、インジェクタ３の内部にリフト可能に配設されている針弁（図示せず）を昇降させ、針弁の昇降に応じてコモンレール２からインジェクタ３の先端に形成されている噴孔１２に至る燃料通路（図示せず）を開放又は遮断して、インジェクタ３から燃料を所定の時期に噴射することが行われている。
【０００６】
圧力制御室内の燃料圧力を解放制御する開閉弁を開閉制御するため、各インジェクタ３には電磁アクチュエータ１０が配設されている。電磁アクチュエータ１０を作動して開閉弁を開弁して、圧力制御室内の燃料圧力を解放することにより、針弁がリフトして噴孔１２から燃料が噴射される。電磁アクチュエータ１０を作動して開閉弁を閉じて圧力制御室内の燃料圧を回復させると、針弁が閉じられて噴孔１２からの燃料噴射が停止される。インジェクタ３から燃焼室内への噴射に費やされなかった燃料は、燃料戻し管１３を経て燃料タンク７に回収される。
【０００７】
コントローラ８には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ、アクセルペダルの踏込み量Ａｃを検出するためのアクセル踏込み量センサ等の検出手段としての各種センサ９からの検出信号、及びコモンレール圧力センサ１１が検出したコモンレール圧力Ｐｒが入力される。その他、コントローラ８への入力信号には、冷却水温センサ、エンジン気筒判別センサ、上死点検出センサ、大気温度センサ、大気圧センサ、吸気管内圧力センサ等のエンジンの運転状態を検出するための各種センサからの信号がある。コントローラ８は、加圧燃料が各インジェクタ３においてエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、燃料サプライポンプ１と各インジェクタ３の電磁アクチュエータ１０とを制御する。
【０００８】
コントローラ８は、上記各センサ９からの検出信号と予め求められている噴射特性マップとに基づいて設定された目標噴射条件に従ってコマンドパルス信号を出力し、コマンドパルス信号に対応して電磁アクチュエータ１０を駆動する駆動信号が供給される。目標噴射条件は、例えば、エンジン出力がエンジンの運転状態、即ち、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセルペダル踏込み量Ａｃに即した最適出力になるような、目標コモンレール圧力、目標燃料噴射時期（噴射開始時期と噴射期間）及び目標噴射量である。燃料噴射量は噴射圧力と燃料噴射期間、即ち、コモンレール圧力と針弁のリフト（リフト量、リフト期間）で定まるので、燃料噴射時期及び燃料噴射量は、結局、燃料サプライポンプ１からコモンレール２への燃料圧送量と、コントローラ８が出力する前記コマンドパルス信号のパルス時期及びパルス幅によって決定される。コントローラ８は、各気筒に対応して配置されているインジェクタ３毎に燃料噴射制御を行う。
【０００９】
インジェクタ３からの燃料噴射圧力はコモンレール圧力Ｐｒに略等しいので、コモンレール圧力Ｐｒを制御することで噴射圧力が制御される。一方、インジェクタ３からの燃料噴射によってコモンレール２内の燃料が消費されると、コモンレール圧力Ｐｒが低下する。コントローラ８は、燃料サプライポンプ１の燃料圧送量を制御することにより、エンジンの運転状態が一定であればその状態に対応した一定圧力を保持するように、又はエンジンの運転状態が変更されれば、その変更に対応してエンジンの運転状態に最適となるようにコモンレール圧力Ｐｒを増圧又は減圧制御する。
【００１０】
ところで、上記のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、流体の圧力を受ける受圧面に歪みゲージや圧電素子を配置し、圧力を受けて電圧を発生させてコントローラ８に入力させる単純な構成となっており、更に、温度補償をするための処理回路を別に構成している。気筒毎に燃料噴射率等について高精度のフィードバック制御を行わない、概略的なコモンレール圧力制御を行うには上記の圧力検出の構成で充分である。しかしながら、エンジンの高速化・高出力化に伴い、短時間に相当量の燃料を噴射するために、近年、コモンレール圧力は一層の高圧化が求められており、運転状態によっては、１５０ＭＰａ以上になることも想定されている。反対に、エンジンの運転状態に応じては、コモンレール圧力が１０ＭＰａ程度にまで低下した圧力でよい場合もある。
【００１１】
現在、圧力センサの検出信号は、例えば、８ｂｉｔのデジタルで信号処理が行われているが、このｂｉｔ数では分解能は２５６（＝２⁸）段階である。このような信号処理を２００ＭＰａの圧力センシングに適用すると、１段階が１ＭＰａ程度であり［２００（ＭＰａ）／２５６（段階）＝０．７８（ＭＰａ／段階）］、充分な圧力の分解能が得られない。また、１０ｂｉｔでデジタル信号処理をする場合も分解能は１０２４段階であり、２００ＭＰａの圧力センシングに適用すると１段階が０．１９５ＭＰａ［２００（ＭＰａ）／１０２４（段階）＝０．１９５（ＭＰａ／段階）］程度であり、微小燃料噴射量の検出には１０ｂｉｔでも充分ではない。更に、温度補正を施すことを考慮すると、２〜３ＭＰａの誤差は容易に生じてしまう。コモンレール圧力Ｐｒの変化で燃料噴射量を検出しようとする場合には圧力変化は最大でも５ＭＰａ以下であるため、５ＭＰａを６段階程度で検出することは単位分解能当たりの圧力幅が大きくなってコモンレール圧力Ｐｒの検出精度が粗くなり、上記のような誤差があることも考慮すると、フィードバック制御を行うことは実際には困難である。
【００１２】
燃料噴射率や燃料噴射時期について高精度のフィードバック制御を行うためにはコモンレール圧力の検出分解能を高める必要があるが、分解能を高めるために単純にｂｉｔ数（１６ｂｉｔ以上）を増やして信号処理能力を上げるのでは、信号処理装置が高価になるばかりでなく、演算処理速度を飛躍的に向上させなければならず、現実的でない。また、従来の制御回路においては、圧力センサが温度補償を必要とするものであるが、燃料噴射直後に温度補正が行われると、燃料噴射に起因して変動するコモンレール圧力波形に乱れが生じる。即ち、コモンレール圧力信号が温度補償の切り替わりポイントで変化するという問題点もある。
【００１３】
燃料噴射ポンプの燃料圧送量を調節する装置として、燃料調節部材の作動量をフィードバック制御に用いる微分信号としてアナログ処理した信号を使用することが提案されている（特開平２−９９２８号公報）。燃料調節部材のための駆動制御手段は、この微分信号、実位置信号、及び目標位置信号を用いて、燃料調節部材が目標位置に一致するようにフィードバック制御している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、１５０ＭＰａにも達する大きな圧力値そのものを検出するのではなく、燃料噴射に起因して生じるコモンレール圧力の圧力変化のような、検出圧力の所定値からの変動を算出し、その変動信号をアナログ回路によって増幅した増幅信号を同じ分解能で検出することにすれば、単位分解能当たりの圧力値が小さくなり、圧力変化を安価な回路で精度良く検出することが可能になる。圧力の所定値からの変動値の算出は、圧力の検出値を微分し、微分値を積分することにより可能である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、圧力検出素子が検出した流体圧力信号の変動値だけをアナログ信号として取り出し、その変動信号に対して正の値になるようにオフセット処理と増幅とをアナログ回路にて施すことによって、後続のデジタル処理等の信号処理に適する信号に変換することを可能にして、変動する流体圧力信号を充分な精度で且つ安価に検出することを可能にする流体圧力検出回路を提供することである。
【００１６】
前記目的を達成するためのこの発明による流体圧力検出回路は、流体圧力を電圧値として出力する圧力検出素子、前記圧力検出素子が出力した前記電圧値の微分信号を出力する微分回路、前記微分回路が出力した前記微分信号を積分処理した積分信号を出力する積分回路、前記積分信号を増幅すると共に正側にオフセットした増幅・オフセット信号を出力する増幅・オフセット回路を具備し、前記増幅・オフセット回路の後続にデジタル回路が配設されており、前記デジタル回路の分解能を有効に利用して流体圧力の変動量をデジタル化するため、前記圧力検出素子は、アナログ信号として前記電圧値を出力し、前記微分回路、前記積分回路、及び前記増幅・オフセット回路は、いずれもアナログ信号を出力するアナログ回路から構成されていると共に、前記圧力検出素子が出力した前記電圧値は、温度補償回路を介して温度補償有り信号として前記デジタル回路に入力され、前記増幅・オフセット回路から出力された増幅・オフセット信号は、温度保障無し信号として前記デジタル回路に入力されるものとしてなる流体圧力検出回路において、前記デジタル回路は、流体圧力の最大値に対応して設定された分解能を有しており、前記増幅・オフセット回路は、流体圧力の前記変動量をデジタル化する分解能の段階数を流体圧力の前記最大値に対応する分解能の段階数と同程度にするように前記積分信号を増幅するものであることを特徴とするものである。
【００１７】
この流体圧力検出回路によれば、圧力検出素子がアナログ電圧値として出力した流体圧力信号は、微分回路によって、流体圧力の変動分が微分信号として出力される。微分信号は、積分回路によって積分処理され、変動分の積分値が出力される。したがって、この段階で圧力検出素子が検出した初期値の大きさは積分値に影響を与えない。積分信号は、変動分の積分値であるので流体圧力の変動分の波形が維持されており、増幅・オフセット回路によって増幅と、コントローラの入力レンジに抑えるように流体圧力の変動分の波形を維持したまま正側に嵩上げするオフセットとが行われ、増幅・オフセット信号として出力される。微分回路、積分回路、及び増幅・オフセット回路は、いずれもアナログ信号を出力するアナログ回路から構成されており、増幅・オフセット回路は、後続に配設されるデジタル回路の分解能を有効に利用するのに適宜の倍率で積分信号を増幅する。したがって、流体圧力の小さな変動であっても、アナログ回路によって増幅されて充分な精度で検出される。
【００１８】
この流体圧力検出回路においては、前記圧力検出素子が出力した前記電圧値は温度補償回路を介して温度補償有り信号として前記デジタル回路に入力され、前記増幅・オフセット回路から出力された増幅・オフセット信号は温度補償無し信号として前記デジタル回路に入力される。圧力検出素子の検出特性が温度で変化する場合には温度補正を行う必要があるが、圧力信号の検出中に温度補正が行われると、補正の切り替わりポイントで圧力信号波形に乱れが生じる。したがって、圧力変動を検出中には、例えば通常の圧力フィードバック制御用の信号としての温度補償有りの信号とは区別された温度補償無し信号として出力される。温度補償無し信号としての増幅・オフセット信号は、後続でデジタル処理されるとき、流体圧力信号は増幅されて、デジタル回路の分解能が有効に利用される。
【００１９】
この流体圧力検出回路において、前記デジタル回路は流体圧力の最大値に対応して設定された分解能を有しており、前記増幅・オフセット回路は、流体圧力の変動量をデジタル化する分解能の段階数を流体圧力の前記最大値に対応する分解能の段階数と同程度にするように前記積分信号を増幅する。流体圧力検出回路の出力信号としてのオフセット信号は温度補償有り信号の場合と同じデジタル回路で処理されるため、変動幅の小さい流体圧力信号については、増幅してデジタル回路の分解能が有効に利用される。オフセット信号の最大値が温度補償有り信号の最大値に相当する程度に増幅・オフセット回路によって積分信号を増幅すれば、増幅・オフセット信号に対するデジタル回路の分解能が温度補償有り信号に対する分解能と同程度となり、デジタル回路の分解能が有効に利用される。
【００２０】
この流体圧力検出回路は、燃料サプライポンプから圧送された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、前記コモンレールから供給された高圧燃料を燃焼室内に噴射するインジェクタ、及びエンジンの運転状態とコモンレール圧力とに基づいて前記コモンレール圧力と前記インジェクタからの燃料噴射を制御するためのコントローラから成るコモンレール式燃料噴射システムにおいて、前記コモンレール圧力を前記流体圧力とし前記コントローラを前記デジタル回路として、前記コモンレール圧力の変動量のデジタル化された検出に適用される。燃料噴射に起因したコモンレール圧力の変動量は、コモンレール圧力が取り得る最大値に比較すると相当小さいものであり、従来のコントローラでは、デジタル分解能の一部の段階を用いてのみ分解してデジタル化されている。この発明によれば、燃料噴射に起因したコモンレール圧力の変動量が小さくても、圧力変動は、コントローラのデジタル分解能の多くの段階を用いた高い分解能でデジタル化される。
【００２１】
前記圧力検出素子が出力した前記電圧値は温度補償回路を介して温度補償された前記コモンレール圧力の信号として前記コントローラに入力され、前記増幅・オフセット回路から出力された増幅・オフセット信号は温度補償されない前記コモンレール圧力の変動量の信号として前記コントローラに入力される。圧力センサの温度補償については、コモンレール圧力信号が補正の切り替わりポイントでの乱れが生じるのを回避するため、温度補償有りの信号とは区別した出力とされる。圧力検出素子が出力し且つ微分回路、積分回路、増幅・オフセット回路で処理されたコモンレール圧力の信号は、従来のコモンレール圧力のフィードバック制御を行うための信号とは別に、燃料噴射に起因して生じるコモンレール圧力の小さな圧力変動をアナログ処理によって拡大処理された信号であり、デジタル変換されるときも充分な分解能で検出される。
【００２２】
前記コントローラは前記コモンレール圧力の最大値に対応して設定された分解能を有しており、前記増幅・オフセット回路は、前記コモンレール圧力の変動量をデジタル化する分解能を前記コモンレール圧力の前記最大値に対応する分解能と同程度にするように前記積分信号を増幅する。
【００２３】
前記圧力検出素子、前記微分回路、前記積分回路、及び前記増幅・オフセット回路は、前記コモンレールに配設される圧力センサユニットとしてユニット化されている。したがって、既存のコモンレール式燃料噴射システムにおいて、圧力センサをこの圧力センサユニットに置き換え、コントローラのソフトを入れ換えるのみで、この発明による流体圧力検出回路の利用が可能になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明による流体圧力検出回路の実施例を説明する。図１はこの発明による流体圧力検出回路が適用されるコモンレール式燃料噴射システムの概要を示す概略図、図２はこの発明による流体圧力検出回路の一実施例を示す回路図、図３は図２に示す圧力検出回路における各信号の変化を示すグラフである。
【００２５】
図１において、図４に示す従来のコモンレール式燃料噴射システムに用いられる構成要素と同等の要素については、同じ符号を付すことで、再度の説明を省略する。図１に示すコモンレール式燃料噴射システムにおいては、圧力センサユニット２１は、コントローラ８に入力される系統が２系統に構成されている。即ち、コモンレール圧力の温度補償を行った温度補償有り信号Ｐｒ１をコントローラ８に入力する系統と、温度補償有り信号Ｐｒ１と区別して、温度補償無し信号Ｐｒ２をコントローラ８に入力する系統とが設けられている。温度補償有り信号Ｐｒ１にはコモンレール圧力の検出途中における波形が温度補正の切り替わりポイントで乱れが生じるため、コモンレール圧力の検出途中において乱れのない信号として、温度補償無し信号Ｐｒ２が必要とされる。
【００２６】
図２に示される流体圧力検出回路は、圧力センサユニット２１としてユニット化されている。圧力センサユニット２１は、流体の圧力に晒されて流体圧力に応じた電圧値を出力する圧力検出素子２２と、圧力検出素子２２からの電圧値が入力されて温度補償有り信号Ｐｒ１を直接に出力する温度補償回路２３と、圧力検出素子２２が出力した電圧値の微分値を微分信号として出力する微分回路２４と、微分回路２４からの微分信号が入力されて微分信号の積分値を積分信号として出力する積分回路２５と、積分回路２５の後流に接続されて積分信号を増幅する増幅回路としてのゲイン２６と、ゲイン２６が増幅した増幅信号をコントローラ８の入力レンジの範囲内に抑えるように正の値に嵩上げするオフセット回路２７とから成る。ゲイン２６とオフセット回路２７とは、この発明における増幅・オフセット回路を構成している。圧力検出素子２２は、電圧値をアナログ信号として出力し、アナログの電圧値を処理する微分回路２４、積分回路２５、ゲイン２６及びオフセット回路２７は、すべてアナログ回路である。温度補償有り信号Ｐｒ１、及びオフセット回路２７が出力したオフセット信号である温度補償無しの信号Ｐｒ２とが、コントローラ８に入力される。
【００２７】
コントローラ８では、コモンレール圧力の絶対値の情報に基づいて制御をするときには温度補償有り信号Ｐｒ１が、またコモンレール圧力の変動の情報に基づいて制御をするときには温度補償無しの信号Ｐｒ２が、それぞれＡ／Ｄ変換器２８によってデジタル化され、デジタル化されたコモンレール圧力がコモンレール燃料噴射システムにおける燃料噴射制御において利用される。圧力検出素子２２の検出特性が温度で変化する場合には、圧力検出素子２２が検出した圧力信号の温度補正を行う必要がある。しかしながら、圧力信号の検出中に温度補正が行われると、補正の切り替わりポイントで圧力信号波形に乱れが生じる。したがって、圧力変動を検出中には、温度補償有りの信号Ｐｒ１とは区別した温度補償無し信号Ｐｒ２が得られるように検出回路が組まれている。
【００２８】
温度補償回路２３は、圧力検出素子２２の温度特性に応じて構成されるものであり、公知のものでよく、ここではその詳細を省略する。微分回路２４は、上段に示すように、抵抗Ｒ₁とコンデンサＣ₁とから成るＲＣ回路、又は下段に示す演算増幅器を用いた回路によって構成される。積分回路２５は、上段に示すように、抵抗Ｒ₂とコンデンサＣ₂とから成るＲＣ回路、又は下段に示す演算増幅器（ＯＰアンプ）を用いた回路によって構成される。オフセット回路は、信号の波形を保ったままシフトさせる回路である。
【００２９】
図２に示す流体圧力検出回路と図３に示す各信号の変化を示すグラフとを参照して、流体圧力検出回路がコモンレール燃料噴射システムにおけるコモンレール圧力の検出に適用された場合の、圧力センサユニット２１の作用について説明する。図３の（Ａ）に示す信号は、圧力検出素子２２の出力信号Ｓ_Aであるコモンレール圧力を示す電圧値である。コモンレール圧力Ｐｒは、燃料噴射開始前は実質的に一定の圧力を示しており、燃料噴射によって燃料がインジェクタ３に供給されるとともに、脈動を伴って降下する。脈動の変動幅は、燃料噴射前のコモンレール圧力の値そのものと比較して相当小さい値である。図３の（Ｂ）に示す信号は、（Ａ）に示す出力信号Ｓ_Aを微分回路２４で微分処理して出力した微分信号Ｓ_Bである。微分信号Ｓ_Bは、燃料噴射に伴って生じたコモンレール圧力の変化率を表しており、燃料噴射開始前は０Ｖで推移し、燃料噴射の開始後は０Ｖの上下に変動する。微分信号Ｓ_Bは、コモンレール圧力Ｐｒを示す出力信号Ｓ_Aの極値に対応して０Ｖとなる。図３の（Ｃ）に示す信号は、（Ｂ）に示す微分信号を積分回路２５で積分処理して出力された積分信号Ｓ_Cである。微分信号Ｓ_Bを積分しているので、積分信号Ｓ_Cは、燃料噴射開始前は０Ｖで推移し、燃料噴射の開始後は微分信号Ｓ_Bが０Ｖとなる時に極値を取る。即ち、積分信号Ｓ_Cは、波形そのものは（Ａ）に示す出力信号Ｓ_Aと同じになるが、燃料噴射開始前のコモンレール圧力の初期値を無視し、燃料噴射に伴うコモンレール圧力の変動を表す信号となっている。
【００３０】
図３の（Ｄ）に示す信号は、増幅回路としてのゲイン２６によって増幅された増幅信号Ｓ_Dである。積分信号Ｓ_Cは、ゲイン２６を通過するときに、この例では５倍に拡大される。増幅信号Ｓ_Dは、燃料噴射開始前ではやはり０Ｖに維持されている。図３の（Ｅ）に示す信号は、（Ｄ）に示す増幅信号の波形を維持しながら負の値になるのを回避するために、オフセット回路２７で嵩上げ（オフセット）処理したオフセット信号Ｓ_Eである。オフセット信号Ｓ_Eは、この例では、燃料噴射開始前では２．５Ｖにオフセットされており、全体としてコントローラ８の入力レンジである０〜５Ｖの範囲に納まるようにオフセット処理されている。オフセット信号Ｓ_Eは、圧力センサユニット２１から温度補償無し信号Ｐｒ２として、コントローラ８に出力される。
【００３１】
上記のように、圧力検出素子２２の出力信号Ｓ_Aは、一度、微分回路２４で微分処理されることで、０Ｖを基準とした変化率（微分信号Ｓ_B）として変換される。微分信号Ｓ_Bを積分回路２５に投入することで、０Ｖを基準として初期値を無視するが波形を維持した積分信号Ｓ_Cとして出力される。このとき、微分回路２４及び積分回路２５の構成素子の定数から定まる時定数については、波形レンジが基の信号とほぼ同じになるように調整するのが好ましい。
【００３２】
コモンレール圧力は１５０ＭＰａにも達することがあるので、コントローラ８に入力される温度補償有り信号Ｐｒ１の最大値は２００ＭＰａに設定され、２００ＭＰａに対応するコントローラ８への入力レンジは最大５Ｖレンジで設定され、更に、温度補償有り信号Ｐｒ１と温度補償無し信号Ｐｒ２は、コントローラ８では、Ａ／Ｄ変換器２８において８ｂｉｔ（２５６段階）で分解されデジタル化されているとする。（Ｃ）に示す積分信号Ｓ_Cをオフセットしてそのままコントローラ８に入力したのでは、積分信号Ｓ_Cの変化幅は最大でも、例えば、５ＭＰａ程度であり、温度補償無し信号Ｐｒ２の出力変化幅は０．１２５Ｖ以下となり、分解能は６段階程度である。コントローラ８の分解能を有効に利用するため、積分信号Ｓ_Cはゲイン２６によって増幅される。増幅率の一例としては、燃料サプライポンプ１による燃料圧送量を検出することも考慮して、５０倍ゲインとする。このように構成することにより、コントローラ８においては、例えばオフセット信号Ｓ_Eの変化幅が２．５Ｖであるとすると、１２８段階の分解能が有効に利用され、燃料噴射に起因したコモンレール圧力の変化量をより高い精度で検出することが可能になる。
【００３３】
圧力検出素子２２、微分回路２４、積分回路２５、増幅回路２６及びオフセット回路２７は、コモンレール２に配設される圧力センサユニット２１としてユニット化されているので、既存のコモンレール式燃料噴射システムにおいても、従来使用されている圧力サンサ１１（図４参照）を圧力センサユニット２１に置き換えると、コントローラ８の信号処理の分解能が同じであっても、ソフトウェアを入れ換えるのみで、コモンレール圧力の変化を高精度で検出して、コモンレール圧力の変化情報に基づいて、燃料噴射量や燃料噴射時期の燃料噴射条件、或いはシステム異常の検出等のために、この発明による流体圧力検出回路を利用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、この流体圧力検出回路は、圧力センサユニットの検出要素の出力信号を、一度微分処理した後に積分処理し、０Ｖを基準とした圧力変化に置き換えられる。積分信号は、その変化幅が小さいので、出力変化幅が最大に取れるレンジにマッチングするように増幅回路によって増幅されているので、小さい流体圧力変化量を一層高い分解能で検出することが可能になる。特に、この流体圧力検出回路をコモンレール式燃料噴射システムにおけるコモンレール圧力の検出に適用することよって、コモンレール圧力の燃料噴射に伴う微小な変化を、アナログ回路にて処理することにより、既存程度の分解能を有するコントローラでも、その分解能を有効に利用して、コモンレール圧力の変化に基づいた燃料噴射制御のフィードバック制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による流体圧力検出回路が適用されるコモンレール式燃料噴射システムの概要を示す概略図である。
【図２】この発明による流体圧力検出回路の一実施例を示す回路図である。
【図３】図２に示す圧力検出回路における各信号の変化を示すグラフである。
【図４】従来のコモンレール式燃料噴射システムの概略図である。
【符号の説明】
１燃料サプライポンプ
２コモンレール
３インジェクタ
８コントローラ
２１圧力センサユニット
２２圧力検出素子
２３温度補償回路
２４微分回路
２５積分回路
２６ゲイン（増幅回路）
２７オフセット回路
Ｓ_A 出力信号
Ｓ_B 微分信号
Ｓ_C 積分信号
Ｓ_D 増幅信号
Ｓ_E オフセット信号
Ｐｒコモンレール圧力
Ｐｒ１温度補償有り信号
Ｐｒ２温度補償無し信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid pressure detection circuit that is particularly suitable for fluid pressure detection in a common rail and performs analog signal processing.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a common rail fuel injection system is known as a fuel injection system applied to a multi-cylinder engine such as a diesel engine. The common rail fuel injection system stores fuel pressurized to a predetermined high pressure by a fuel supply pump in a pressure accumulation state in the common rail, and the fuel injection amount and fuel injection timing calculated by the controller for the pressurized fuel stored in the common rail. This is a system in which fuel is injected from each injector into the combustion chamber under optimum fuel injection conditions in accordance with the engine operating condition. In the fuel flow path from the common rail to the injection hole formed at the tip of each injector through the fuel supply pipe, a fuel pressure equivalent to the injection pressure is constantly acting, and the fuel passes through the injection hole to each injector. Or the solenoid valve which performs control which interrupts | blocks is provided. The controller controls the pressure of the common rail and the operation of the solenoid valve of each injector so that the fuel is injected at each injector under the optimal injection condition for the engine operating state.
[0003]
In recent years, not only feedback control of the common rail pressure that detects the common rail pressure and controls the fuel discharge amount of the fuel supply pump according to the detected pressure signal, but also detects changes in the common rail pressure to inject fuel from the injector. It has also been proposed to use it for detecting the amount of fuel injection and fuel injection timing and system abnormality. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-47137 discloses that a change in common rail pressure is detected to detect a fuel injection timing, and a command signal for the fuel injection start timing is corrected based on a deviation from the target fuel injection timing. Has been.
[0004]
FIG. 4 is a schematic view of a conventional common rail fuel injection system. As shown in FIG. 4, the fuel supply pump 1 is a plunger-type variable displacement high-pressure pump driven by an engine, for example, and pumps the fuel pumped from the fuel tank 7 to the common rail 2 through the fuel discharge path 5. The fuel pumping amount from the fuel supply pump 1 is controlled by the flow control valve 4. The pumped fuel is stored in the common rail 2 in a pressure accumulation state, and is supplied from the common rail 2 to the injector 3 through the fuel supply pipe 6. In the fuel flow path from the common rail 2 to the tip of each injector 3 through the fuel supply pipe 6, a fuel pressure equivalent to the injection pressure, that is, the common rail pressure is constantly acting. The injector 3 is provided for each cylinder in accordance with the type of engine, and injects fuel supplied from the common rail 2 into each corresponding combustion chamber. The fuel supply pump 1 is, for example, a positive displacement pump in which reciprocating plungers are arranged in a rotary type or a row type. Although the flow control valve 4 is arranged on the discharge side of the fuel supply pump 1 to return a part of the discharge amount to the fuel tank 7, the flow control valve 4 is arranged on the inflow side to control the suction amount to the pump chamber. It may be an inlet valve.
[0005]
The common rail pressure Pr detected by the pressure sensor 11 provided on the common rail 2 is input to the controller 8 which is an electronic control module (ECM) of the engine. Part of the high-pressure fuel supplied from the common rail 2 is introduced into a pressure control chamber (not shown) formed inside the injector 3 through the fuel supply pipe 6, and fuel pressure is introduced into and released from the pressure control chamber. As a result, the needle valve (not shown) arranged to be liftable inside the injector 3 is raised and lowered, and the nozzle hole formed at the tip of the injector 3 from the common rail 2 according to the raising and lowering of the needle valve A fuel passage (not shown) leading to 12 is opened or shut off, and fuel is injected from the injector 3 at a predetermined time.
[0006]
Each injector 3 is provided with an electromagnetic actuator 10 for opening / closing control of an on-off valve that controls release of the fuel pressure in the pressure control chamber. By operating the electromagnetic actuator 10 to open the on-off valve and releasing the fuel pressure in the pressure control chamber, the needle valve is lifted and fuel is injected from the nozzle hole 12. When the electromagnetic actuator 10 is operated to close the on-off valve to recover the fuel pressure in the pressure control chamber, the needle valve is closed and fuel injection from the nozzle hole 12 is stopped. The fuel that has not been spent on injection from the injector 3 into the combustion chamber is collected in the fuel tank 7 via the fuel return pipe 13.
[0007]
The controller 8 includes detection signals from various sensors 9 as detection means such as an engine speed sensor for detecting the engine speed Ne, an accelerator pedal depression amount sensor for detecting the accelerator pedal depression amount Ac, and a common rail pressure sensor. The common rail pressure Pr detected by 11 is input. In addition, various signals for detecting the operating state of the engine, such as a cooling water temperature sensor, an engine cylinder discrimination sensor, a top dead center detection sensor, an atmospheric temperature sensor, an atmospheric pressure sensor, and an intake pipe pressure sensor, are input signals to the controller 8. There is a signal from the sensor. The controller 8 controls the fuel supply pump 1 and the electromagnetic actuator 10 of each injector 3 so that the pressurized fuel is injected in each injector 3 under the optimal injection condition for the operating state of the engine.
[0008]
The controller 8 outputs a command pulse signal in accordance with the target injection condition set based on the detection signal from each sensor 9 and the injection characteristic map obtained in advance, and the electromagnetic actuator 10 is activated in response to the command pulse signal. A driving signal for driving is supplied. The target injection conditions include, for example, target common rail pressure, target fuel injection timing (injection start timing and injection start timing) such that the engine output becomes an optimum output in accordance with the engine operating state, that is, the engine speed Ne and the accelerator pedal depression amount Ac. Injection period) and the target injection amount. Since the fuel injection amount is determined by the injection pressure and the fuel injection period, that is, the common rail pressure and the needle valve lift (lift amount, lift period), the fuel injection timing and the fuel injection amount are eventually transferred from the fuel supply pump 1 to the common rail 2. And the pulse timing and pulse width of the command pulse signal output from the controller 8. The controller 8 performs fuel injection control for each injector 3 arranged corresponding to each cylinder.
[0009]
Since the fuel injection pressure from the injector 3 is substantially equal to the common rail pressure Pr, the injection pressure is controlled by controlling the common rail pressure Pr. On the other hand, when the fuel in the common rail 2 is consumed by the fuel injection from the injector 3, the common rail pressure Pr decreases. The controller 8 controls the fuel pumping amount of the fuel supply pump 1 so that if the engine operating state is constant, the controller 8 maintains a constant pressure corresponding to the state, or if the engine operating state is changed. In response to the change, the common rail pressure Pr is increased or decreased so as to be optimal for the operating state of the engine.
[0010]
By the way, the above-described common rail fuel injection system has a simple configuration in which a strain gauge or a piezoelectric element is disposed on a pressure receiving surface that receives the pressure of a fluid, and a voltage is generated by receiving the pressure and input to the controller 8. Further, a processing circuit for performing temperature compensation is separately configured. The above-described pressure detection configuration is sufficient to perform general common rail pressure control without performing highly accurate feedback control on the fuel injection rate for each cylinder. However, in order to inject a considerable amount of fuel in a short time as the engine speed increases and the output increases, the common rail pressure has been required to be further increased in recent years. It is also assumed. On the contrary, depending on the operating state of the engine, the pressure at which the common rail pressure is reduced to about 10 MPa may be sufficient.
[0011]
At present, the detection signal of the pressure sensor is processed, for example, as an 8-bit digital signal. With this number of bits, the resolution is 256 (= 2).⁸) Stage. When such signal processing is applied to pressure sensing of 200 MPa, one step is about 1 MPa [200 (MPa) / 256 (step) = 0.78 (MPa / step)], and sufficient pressure resolution is obtained. Absent. In addition, when performing 10-bit digital signal processing, the resolution is 1024 steps. When applied to 200 MPa pressure sensing, one step is 0.195 MPa [200 (MPa) / 1024 (step) = 0.195 (MPa / step). 10 bits is not sufficient for detecting the minute fuel injection amount. Furthermore, considering temperature correction, an error of 2 to 3 MPa easily occurs. When the fuel injection amount is to be detected based on the change in the common rail pressure Pr, the pressure change is 5 MPa or less at the maximum. Therefore, detecting 5 MPa in about six stages increases the pressure width per unit resolution and increases the common rail pressure. In consideration of the fact that the detection accuracy of Pr becomes coarse and the above-described error is present, it is actually difficult to perform feedback control.
[0012]
In order to perform highly accurate feedback control on the fuel injection rate and fuel injection timing, it is necessary to increase the detection resolution of the common rail pressure. To increase the resolution, simply increase the number of bits (16 bits or more) to increase the signal processing capability. In order to increase the signal processing apparatus, not only the signal processing apparatus becomes expensive, but also the arithmetic processing speed must be dramatically improved, which is not practical. In the conventional control circuit, the pressure sensor requires temperature compensation. However, if temperature correction is performed immediately after fuel injection, the common rail pressure waveform that fluctuates due to fuel injection is disturbed. That is, there is a problem that the common rail pressure signal changes at the temperature compensation switching point.
[0013]
As a device for adjusting the fuel pumping amount of the fuel injection pump, it has been proposed to use a signal obtained by performing analog processing on a differential signal used for feedback control of the operating amount of the fuel adjusting member (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 2-9928). The drive control means for the fuel adjustment member performs feedback control using the differential signal, the actual position signal, and the target position signal so that the fuel adjustment member matches the target position.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, instead of detecting the large pressure value itself reaching 150 MPa, the fluctuation of the detected pressure from the predetermined value, such as the pressure change of the common rail pressure caused by fuel injection, is calculated, and the fluctuation signal is analogized. If the amplified signal amplified by the circuit is detected with the same resolution, the pressure value per unit resolution becomes small, and the pressure change can be accurately detected with an inexpensive circuit. The fluctuation value can be calculated from the predetermined pressure value by differentiating the detected pressure value and integrating the differential value.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to solve the above-described problem, and to extract only the fluctuation value of the fluid pressure signal detected by the pressure detection element as an analog signal and perform offset processing so that the fluctuation signal becomes a positive value. By performing amplification with an analog circuit, it can be converted into a signal suitable for signal processing such as subsequent digital processing, and a fluctuating fluid pressure signal can be detected with sufficient accuracy and at low cost. A fluid pressure detection circuit is provided.
[0016]
  In order to achieve the above object, a fluid pressure detection circuit according to the present invention includes a pressure detection element that outputs a fluid pressure as a voltage value, a differentiation circuit that outputs a differential signal of the voltage value output by the pressure detection element, and the differentiation circuit. An integration circuit that outputs an integration signal obtained by integrating the differential signal output from the signal, and an amplification / offset circuit that amplifies the integration signal and outputs an amplification / offset signal offset to the positive side. In order to digitize the fluctuation amount of the fluid pressure by effectively using the resolution of the digital circuit, the pressure detection element outputs the voltage value as an analog signal. Each of the differentiation circuit, the integration circuit, and the amplification / offset circuit is composed of an analog circuit that outputs an analog signal.The voltage value output from the pressure detection element is input to the digital circuit as a temperature compensation signal via a temperature compensation circuit, and the amplification / offset signal output from the amplification / offset circuit is In the fluid pressure detection circuit that is input to the digital circuit as a non-guaranteed signal, the digital circuit has a resolution set corresponding to the maximum value of the fluid pressure, and the amplification / offset circuit is The integral signal is amplified so that the number of resolution steps for digitizing the fluctuation amount of the fluid pressure is the same as the number of resolution steps corresponding to the maximum value of the fluid pressure. Is.
[0017]
  According to this fluid pressure detection circuit, the fluid pressure signal output from the pressure detection element as an analog voltage value is output as a differential signal by the differentiation circuit. The differential signal is integrated by an integration circuit, and an integrated value corresponding to the fluctuation is output. Therefore, the magnitude of the initial value detected by the pressure detection element at this stage does not affect the integrated value. Since the integral signal is the integral value of the fluctuation, the waveform of the fluctuation of the fluid pressure is maintained. Amplification is performed by the amplification / offset circuit, and the waveform of the fluctuation of the fluid pressure is maintained so as to suppress the input range of the controller. The offset is raised to the positive side as it is, and output as an amplification / offset signal. Differentiation circuit, integration circuit, and amplification / offset circuit, Both output analog signalsThe amplification / offset circuit amplifies the integration signal at an appropriate magnification in order to effectively use the resolution of the digital circuit disposed thereafter. Therefore, even small fluctuations in fluid pressure are amplified by the analog circuit and detected with sufficient accuracy.
[0018]
In this fluid pressure detection circuit, the voltage value output from the pressure detection element is input to the digital circuit as a temperature compensation signal via a temperature compensation circuit, and the amplification / offset signal output from the amplification / offset circuit. Is input to the digital circuit as a temperature non-compensation signal. When the detection characteristic of the pressure detection element changes with temperature, it is necessary to perform temperature correction. However, if temperature correction is performed during detection of the pressure signal, the pressure signal waveform is disturbed at the correction switching point. Therefore, during detection of pressure fluctuation, for example, a signal without temperature compensation that is distinguished from a signal with temperature compensation as a signal for normal pressure feedback control is output. When the amplification / offset signal as the temperature non-compensation signal is subsequently digitally processed, the fluid pressure signal is amplified, and the resolution of the digital circuit is effectively used.
[0019]
In this fluid pressure detection circuit, the digital circuit has a resolution set corresponding to the maximum value of the fluid pressure, and the amplification / offset circuit has the number of resolution steps for digitizing the fluctuation amount of the fluid pressure. The integral signal is amplified so as to be approximately equal to the number of resolution steps corresponding to the maximum value of the fluid pressure. Since the offset signal as the output signal of the fluid pressure detection circuit is processed by the same digital circuit as the signal with temperature compensation, the fluid pressure signal with a small fluctuation range is amplified and the resolution of the digital circuit is effectively used. The If the integrated signal is amplified by the amplification / offset circuit so that the maximum value of the offset signal is equivalent to the maximum value of the signal with temperature compensation, the resolution of the digital circuit for the amplification / offset signal will be about the same as the resolution for the signal with temperature compensation. The resolution of the digital circuit is effectively used.
[0020]
This fluid pressure detection circuit is based on a common rail that stores fuel pumped from a fuel supply pump in a pressure accumulation state, an injector that injects high-pressure fuel supplied from the common rail into a combustion chamber, and an engine operating state and common rail pressure. In the common rail fuel injection system comprising a controller for controlling the common rail pressure and the fuel injection from the injector, the common rail pressure is the fluid pressure, the controller is the digital circuit, and the variation of the common rail pressure is digital. Applies to automated detection. The fluctuation amount of the common rail pressure caused by fuel injection is considerably small compared to the maximum value that the common rail pressure can take, and in conventional controllers, it is decomposed and digitized using only a part of the digital resolution. ing. According to the present invention, even if the amount of fluctuation of the common rail pressure due to fuel injection is small, the pressure fluctuation is digitized with high resolution using many stages of the digital resolution of the controller.
[0021]
The voltage value output from the pressure detection element is input to the controller as a signal of the common rail pressure that has been temperature compensated via a temperature compensation circuit, and the amplification / offset signal output from the amplification / offset circuit is not temperature compensated. The signal is input to the controller as a signal of fluctuation amount of the common rail pressure. For temperature compensation of the pressure sensor, the common rail pressure signal is output different from the signal with temperature compensation in order to avoid the occurrence of disturbance at the correction switching point. The common rail pressure signal output from the pressure detection element and processed by the differentiation circuit, the integration circuit, and the amplification / offset circuit is generated due to the fuel injection separately from the signal for feedback control of the conventional common rail pressure. This is a signal obtained by enlarging the small pressure fluctuation of the common rail pressure by analog processing, and is detected with sufficient resolution even when digitally converted.
[0022]
The controller has a resolution set corresponding to the maximum value of the common rail pressure, and the amplification / offset circuit sets a resolution for digitizing the fluctuation amount of the common rail pressure to the maximum value of the common rail pressure. The integrated signal is amplified so as to have the same resolution as the corresponding resolution.
[0023]
The pressure detection element, the differentiation circuit, the integration circuit, and the amplification / offset circuit are unitized as a pressure sensor unit disposed on the common rail. Therefore, in the existing common rail fuel injection system, the fluid pressure detection circuit according to the present invention can be used only by replacing the pressure sensor with this pressure sensor unit and replacing the software of the controller.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a fluid pressure detection circuit according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic diagram showing an outline of a common rail fuel injection system to which a fluid pressure detection circuit according to the present invention is applied, FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a fluid pressure detection circuit according to the present invention, and FIG. It is a graph which shows the change of each signal in the pressure detection circuit shown in FIG.
[0025]
In FIG. 1, the same components as those used in the conventional common rail type fuel injection system shown in FIG. In the common rail fuel injection system shown in FIG. 1, the pressure sensor unit 21 includes two systems that are input to the controller 8. That is, there are provided a system for inputting the temperature-compensated signal Pr1 with temperature compensation for the common rail pressure to the controller 8 and a system for distinguishing the temperature-compensated signal Pr1 from the temperature-compensated signal Pr1 and inputting the temperature-compensated signal Pr2 to the controller 8. Yes. Since the temperature compensation signal Pr1 is disturbed at the temperature correction switching point during the detection of the common rail pressure, the temperature compensation no signal Pr2 is required as a signal that is not disturbed during the detection of the common rail pressure.
[0026]
The fluid pressure detection circuit shown in FIG. 2 is unitized as a pressure sensor unit 21. The pressure sensor unit 21 is exposed to the pressure of the fluid and outputs a voltage value corresponding to the fluid pressure, and the voltage value from the pressure detection element 22 is input and the temperature-compensated signal Pr1 is directly output. Temperature compensation circuit 23, differential circuit 24 that outputs a differential value of the voltage value output from pressure detection element 22 as a differential signal, differential signal from differential circuit 24 is input, and an integral value of the differential signal is used as an integration signal. The integrating circuit 25 for outputting, the gain 26 as an amplifying circuit connected to the downstream of the integrating circuit 25 and amplifying the integrated signal, and the amplified signal amplified by the gain 26 are kept within the input range of the controller 8. The offset circuit 27 is raised to a positive value. The gain 26 and the offset circuit 27 constitute an amplification / offset circuit in the present invention. The pressure detection element 22 outputs a voltage value as an analog signal, and the differentiation circuit 24, the integration circuit 25, the gain 26, and the offset circuit 27 that process the analog voltage value are all analog circuits. A temperature-compensated signal Pr 1 and a temperature-compensated signal Pr 2 that is an offset signal output from the offset circuit 27 are input to the controller 8.
[0027]
In the controller 8, when the control is performed based on the information on the absolute value of the common rail pressure, the signal Pr1 with temperature compensation is generated. When the control is performed on the basis of the information on the fluctuation of the common rail pressure, the signal Pr2 without temperature compensation is The common rail pressure digitized by the D converter 28 is used in fuel injection control in the common rail fuel injection system. When the detection characteristic of the pressure detection element 22 changes with temperature, it is necessary to correct the temperature of the pressure signal detected by the pressure detection element 22. However, if temperature correction is performed during detection of the pressure signal, the pressure signal waveform is disturbed at the correction switching point. Therefore, a detection circuit is provided so as to obtain a temperature-compensated signal Pr2 that is distinguished from the temperature-compensated signal Pr1 during pressure fluctuation detection.
[0028]
The temperature compensation circuit 23 is configured according to the temperature characteristics of the pressure detection element 22 and may be a known one, and details thereof are omitted here. Differentiating circuit 24 has resistance R as shown in the upper part.₁And capacitor C₁Or a circuit using an operational amplifier shown in the lower stage. As shown in the upper stage, the integrating circuit 25 has a resistance R₂And capacitor C₂Or a circuit using an operational amplifier (OP amplifier) shown in the lower stage. The offset circuit is a circuit that shifts while keeping the signal waveform.
[0029]
With reference to the fluid pressure detection circuit shown in FIG. 2 and the graph showing the change of each signal shown in FIG. 3, the pressure sensor unit when the fluid pressure detection circuit is applied to the detection of the common rail pressure in the common rail fuel injection system The operation of 21 will be described. The signal shown in FIG. 3A is the output signal S of the pressure detection element 22._AIt is a voltage value which shows the common rail pressure which is. The common rail pressure Pr is a substantially constant pressure before the start of fuel injection, and the fuel is supplied to the injector 3 by the fuel injection and drops with pulsation. The fluctuation range of the pulsation is a value that is considerably smaller than the value of the common rail pressure before fuel injection. The signal shown in (B) of FIG. 3 is the output signal S shown in (A)._AThe differential signal S output by differentiating the signal by the differentiation circuit 24_BIt is. Differential signal S_BRepresents the rate of change of the common rail pressure caused by the fuel injection, which changes at 0V before the start of fuel injection and fluctuates up and down to 0V after the start of fuel injection. Differential signal S_BIs an output signal S indicating the common rail pressure Pr_A0V corresponding to the extreme value. The signal shown in (C) of FIG. 3 is the integrated signal S output by integrating the differential signal shown in (B) by the integrating circuit 25._CIt is. Differential signal S_BIs integrated, so the integration signal S_CChanges at 0V before the start of fuel injection, and the differential signal S after the start of fuel injection._BThe extreme value is taken when becomes 0V. That is, the integration signal S_CThe waveform itself is the output signal S shown in (A)._AHowever, the initial value of the common rail pressure before the start of fuel injection is ignored, and the signal represents the fluctuation of the common rail pressure accompanying the fuel injection.
[0030]
The signal shown in FIG. 3D is an amplified signal S amplified by a gain 26 as an amplifier circuit._DIt is. Integral signal S_CIs magnified five times in this example as it passes through the gain 26. Amplified signal S_DIs still maintained at 0 V before the start of fuel injection. The signal shown in (E) of FIG. 3 is offset signal S that has been raised (offset) by the offset circuit 27 in order to avoid a negative value while maintaining the waveform of the amplified signal shown in (D)._EIt is. Offset signal S_EIn this example, it is offset to 2.5 V before the start of fuel injection, and offset processing is performed so as to fall within the range of 0 to 5 V that is the input range of the controller 8 as a whole. Offset signal S_EIs output from the pressure sensor unit 21 to the controller 8 as a temperature-compensation-free signal Pr2.
[0031]
As described above, the output signal S of the pressure detection element 22_AIs once differentiated by the differentiating circuit 24, so that the rate of change with respect to 0V (the differential signal S_B). Differential signal S_BTo the integration circuit 25, the initial value is ignored with reference to 0V, but the integration signal S maintains the waveform._CIs output as At this time, the time constant determined from the constants of the constituent elements of the differentiating circuit 24 and the integrating circuit 25 is preferably adjusted so that the waveform range is substantially the same as the base signal.
[0032]
Since the common rail pressure may reach 150 MPa, the maximum value of the temperature compensation signal Pr1 input to the controller 8 is set to 200 MPa, and the input range to the controller 8 corresponding to 200 MPa is set to a maximum of 5 V range, Further, it is assumed that the temperature-compensation signal Pr1 and the temperature-compensation signal Pr2 are decomposed and digitized by the A / D converter 28 in 8 bits (256 steps) in the controller 8. Integration signal S shown in (C)_CIs offset and input to the controller 8 as it is, the integration signal S_CThe maximum change width is, for example, about 5 MPa, the output change width of the temperature non-compensation signal Pr2 is 0.125 V or less, and the resolution is about six steps. In order to effectively use the resolution of the controller 8, the integration signal S_CIs amplified by a gain 26. As an example of the amplification factor, the gain is set to 50 times in consideration of detecting the fuel pumping amount by the fuel supply pump 1. With this configuration, in the controller 8, for example, the offset signal S_EAssuming that the change width is 2.5 V, the resolution of 128 steps is effectively used, and the amount of change in the common rail pressure caused by fuel injection can be detected with higher accuracy.
[0033]
Since the pressure detection element 22, the differentiation circuit 24, the integration circuit 25, the amplification circuit 26, and the offset circuit 27 are unitized as the pressure sensor unit 21 disposed on the common rail 2, the existing common rail fuel injection system is also used. If the pressure sensor unit 21 (see FIG. 4) used in the past is replaced with the pressure sensor unit 21, even if the signal processing resolution of the controller 8 is the same, the change of the common rail pressure can be performed with high accuracy by simply replacing the software. The fluid pressure detection circuit according to the present invention can be used for detecting the fuel injection amount, the fuel injection condition of the fuel injection timing, or the system abnormality based on the change information of the common rail pressure.
[0034]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects. That is, the fluid pressure detection circuit performs differential processing on the output signal of the detection element of the pressure sensor unit and then integrates the output signal to replace the pressure change with 0V as a reference. Since the change width of the integral signal is small, it is amplified by the amplifier circuit so as to match the range where the output change width can be maximized, so that it becomes possible to detect a small fluid pressure change amount with higher resolution. . In particular, by applying this fluid pressure detection circuit to the detection of common rail pressure in a common rail fuel injection system, a minute change associated with the fuel injection of the common rail pressure is processed by an analog circuit, so that an existing level of resolution can be achieved. Even with the controller, it is possible to perform the feedback control of the fuel injection control based on the change of the common rail pressure by effectively using the resolution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an outline of a common rail fuel injection system to which a fluid pressure detection circuit according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of a fluid pressure detection circuit according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing changes in each signal in the pressure detection circuit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic view of a conventional common rail fuel injection system.
[Explanation of symbols]
1 Fuel supply pump
2 Common rail
3 Injector
8 Controller
21 Pressure sensor unit
22 Pressure sensing element
23 Temperature compensation circuit
24 Differentiation circuit
25 Integration circuit
26 Gain (amplifier circuit)
27 Offset circuit
S_A  Output signal
S_B  Differential signal
S_C  Integral signal
S_D  Amplified signal
S_E  Offset signal
Pr Common rail pressure
Pr1 Temperature compensation signal
Pr2 No temperature compensation signal

Claims

流体圧力を電圧値として出力する圧力検出素子、前記圧力検出素子が出力した前記電圧値の微分信号を出力する微分回路、前記微分回路が出力した前記微分信号を積分処理した積分信号を出力する積分回路、前記積分信号を増幅すると共に正側にオフセットした増幅・オフセット信号を出力する増幅・オフセット回路を具備し、前記増幅・オフセット回路の後続にデジタル回路が配設されており、前記デジタル回路の分解能を有効に利用して流体圧力の変動量をデジタル化するため、前記圧力検出素子は、アナログ信号として前記電圧値を出力し、前記微分回路、前記積分回路、及び前記増幅・オフセット回路は、いずれもアナログ信号を出力するアナログ回路から構成されていると共に、前記圧力検出素子が出力した前記電圧値は、温度補償回路を介して温度補償有り信号として前記デジタル回路に入力され、前記増幅・オフセット回路から出力された増幅・オフセット信号は、温度保障無し信号として前記デジタル回路に入力されるものとしてなる流体圧力検出回路において、
前記デジタル回路は、流体圧力の最大値に対応して設定された分解能を有しており、前記増幅・オフセット回路は、流体圧力の前記変動量をデジタル化する分解能の段階数を流体圧力の前記最大値に対応する分解能の段階数と同程度にするように前記積分信号を増幅するものであることを特徴とする流体圧力検出回路。A pressure detection element that outputs fluid pressure as a voltage value, a differentiation circuit that outputs a differential signal of the voltage value output by the pressure detection element, and an integration that outputs an integration signal obtained by integrating the differential signal output by the differentiation circuit Circuit, an amplification / offset circuit that amplifies the integration signal and outputs an amplification / offset signal that is offset to the positive side, and a digital circuit is disposed subsequent to the amplification / offset circuit, In order to digitize the fluctuation amount of the fluid pressure by effectively utilizing the resolution, the pressure detection element outputs the voltage value as an analog signal, and the differentiation circuit, the integration circuit, and the amplification / offset circuit are: both with and an analog circuit for outputting an analog signal, the voltage value where the pressure detecting element is outputted, the temperature complement A fluid pressure detection circuit that is input to the digital circuit as a temperature-compensated signal through the circuit, and that the amplified / offset signal output from the amplification / offset circuit is input to the digital circuit as a temperature-guaranteed signal In
The digital circuit has a resolution set corresponding to the maximum value of the fluid pressure, and the amplification / offset circuit sets the number of resolution steps for digitizing the fluctuation amount of the fluid pressure to the fluid pressure. A fluid pressure detection circuit characterized in that the integration signal is amplified so as to be approximately equal to the number of resolution steps corresponding to the maximum value .

燃料サプライポンプから圧送された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、前記コモンレールから供給された高圧燃料を燃焼室内に噴射するインジェクタ、及びエンジンの運転状態とコモンレール圧力とに基づいて前記コモンレール圧力と前記インジェクタからの燃料噴射を制御するためのコントローラから成るコモンレール式燃料噴射システムにおいて、前記コモンレール圧力を前記流体圧力とし、前記コントローラを前記デジタル回路として、前記コモンレール圧力の変動量のデジタル化された検出に適用するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧力検出回路。 A common rail that stores fuel pumped from a fuel supply pump in an accumulated state, an injector that injects high-pressure fuel supplied from the common rail into a combustion chamber, and the common rail pressure and the injector based on the operating state of the engine and the common rail pressure In a common rail type fuel injection system comprising a controller for controlling fuel injection from the vehicle, the common rail pressure is used as the fluid pressure, and the controller is used as the digital circuit to apply to the digitized detection of the fluctuation amount of the common rail pressure. fluid pressure detecting circuit according to claim 1, characterized in that so as to.

前記圧力検出素子が出力した前記電圧値は、温度補償回路を介して温度補償された前記コモンレール圧力の信号として前記コントローラに入力され、前記増幅・オフセット回路から出力された増幅・オフセット信号は、温度補償されない前記コモンレール圧力の変動量の信号として前記コントローラに入力されるものとしたことを特徴とする請求項２に記載の流体圧力検出回路。 The voltage value output from the pressure detection element is input to the controller as a signal of the common rail pressure that has been temperature compensated via a temperature compensation circuit, and the amplification / offset signal output from the amplification / offset circuit is a temperature The fluid pressure detection circuit according to claim 2, wherein the fluid pressure detection circuit is input to the controller as a signal of a variation amount of the common rail pressure that is not compensated .

前記コントローラは、前記コモンレール圧力の最大値に対応して設定された分解能を有しており、前記増幅・オフセット回路は、前記コモンレール圧力の変動量をデジタル化する分解能を前記コモンレール圧力の前記最大値に対応する分解能と同程度にするように前記積分信号を増幅するものであることを特徴とする請求項２に記載の流体圧力検出回路。 The controller has a resolution set corresponding to the maximum value of the common rail pressure, and the amplification / offset circuit sets the resolution for digitizing the fluctuation amount of the common rail pressure to the maximum value of the common rail pressure. The fluid pressure detection circuit according to claim 2, wherein the integrated signal is amplified so as to have the same resolution as that corresponding to .

前記圧力検出素子、前記微分回路、前記積分回路、及び前記増幅・オフセット回路は、前記コモンレールに配設される圧力センサユニットとしてユニット化されていることを特徴とする請求項２に記載の流体圧力検出回路。The fluid pressure according to claim 2, wherein the pressure detection element, the differentiation circuit, the integration circuit, and the amplification / offset circuit are unitized as a pressure sensor unit disposed on the common rail. Detection circuit.