JP4725540B2 - Pressure control device - Google Patents
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Description
本発明は、高圧状態で燃料を蓄えるとともに該燃料を内燃機関の燃料噴射弁に供給する蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記蓄圧室に設けられて且つ該蓄圧室内部から受ける圧力が所定以上となることで機械的に開弁する減圧手段とを備える燃料噴射装置に適用され、前記燃料ポンプを操作することで前記蓄圧室内の燃圧を制御する制御手段を備える圧力制御装置に関する。 The present invention relates to a pressure accumulation chamber that stores fuel in a high pressure state and supplies the fuel to a fuel injection valve of an internal combustion engine, a fuel pump that pumps fuel to the pressure accumulation chamber, and the pressure accumulation chamber provided in the pressure accumulation chamber. Pressure provided with a control means for controlling the fuel pressure in the pressure accumulating chamber by operating the fuel pump, applied to a fuel injection device provided with a pressure reducing means that mechanically opens when the pressure received from the inside becomes a predetermined value or more The present invention relates to a control device.
ディーゼル機関の各気筒の燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する共通の蓄圧室（コモンレール）を備える燃料噴射装置が周知である（特許文献１）。こうした燃料噴射装置を備えるいわゆるコモンレール式のディーゼル機関によれば、機関運転状態に応じてコモンレール内の燃圧の目標値（目標燃圧）を自由に設定することができ、ひいては燃料噴射弁に供給される燃圧を自由に制御することができる。 A fuel injection device including a common pressure accumulation chamber (common rail) that supplies high-pressure fuel to a fuel injection valve of each cylinder of a diesel engine is well known (Patent Document 1). According to a so-called common rail type diesel engine equipped with such a fuel injection device, the target value (target fuel pressure) of the fuel pressure in the common rail can be freely set according to the engine operating state, and is supplied to the fuel injection valve. The fuel pressure can be freely controlled.
一方、上記コモンレール内の燃圧を制御する圧力制御装置は、コモンレール内の燃圧を目標燃圧に追従させるべく、通常、ディーゼル機関の運転状態に基づき燃料ポンプの操作量を定めるオープン制御や、燃圧センサによって検出されるコモンレール内の燃圧と目標燃圧との差に基づき燃料ポンプの操作量を定めるフィードバック制御を行っている。 On the other hand, the pressure control device that controls the fuel pressure in the common rail usually uses an open control that determines the amount of operation of the fuel pump based on the operation state of the diesel engine, or a fuel pressure sensor so that the fuel pressure in the common rail follows the target fuel pressure. Feedback control is performed to determine the operation amount of the fuel pump based on the difference between the detected fuel pressure in the common rail and the target fuel pressure.
ただし、上記コモンレール内の燃圧の制御が適切に行われなくなる状況下にあっては、コモンレール内の燃圧がコモンレールの信頼性を低下させるほど過度に上昇するおそれがある。そこで従来は、コモンレールにプレッシャレギュレータ（減圧手段）を設けることも提案されている。プレッシャレギュレータはコモンレール内の燃圧が所定以上となることで機械的に開弁するために、燃料を外部へと流出させることができ、ひいてはコモンレール内の燃圧が過度に上昇することを回避することができる。
上記プレッシャレギュレータは、一旦開弁すると、閉弁状態から開弁状態へと変化する際の圧力よりも低い圧力とならなければ再び閉弁状態となることはない。このため、プレッシャレギュレータが一旦開弁すると、コモンレール内の燃料はプレッシャレギュレータを介して燃料タンクへと流出し続ける傾向にある。したがって、コモンレール内の実際の燃圧はその目標値よりも低くなる傾向にあり、燃料ポンプの吐出量は、最大吐出量となる傾向にある。そしてこの場合、プレッシャレギュレータによる圧力の調節機能によって、コモンレール内の燃圧が制御されることとなる。 Once the pressure regulator is opened, the pressure regulator will not be closed again unless the pressure is lower than the pressure when changing from the closed state to the open state. For this reason, once the pressure regulator is opened, the fuel in the common rail tends to continue to flow out to the fuel tank via the pressure regulator. Therefore, the actual fuel pressure in the common rail tends to be lower than the target value, and the discharge amount of the fuel pump tends to be the maximum discharge amount. In this case, the fuel pressure in the common rail is controlled by the pressure adjusting function by the pressure regulator.
ただし、上記状況下、内燃機関の回転速度が上昇するときには、コモンレール内の燃圧が上昇する傾向にあることが発明者によって見出されている。このため、プレッシャレギュレータの開弁状態であるにもかかわらず、コモンレール内の燃圧が過度に上昇することが懸念される。 However, the inventors have found that the fuel pressure in the common rail tends to increase when the rotational speed of the internal combustion engine increases under the above circumstances. For this reason, there is a concern that the fuel pressure in the common rail rises excessively even though the pressure regulator is in the open state.
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、その目的は、高圧状態で燃料を蓄える蓄圧室の内部から受ける圧力が所定以上となることで減圧手段が機械的に開弁している状況下にあって、蓄圧室内の燃圧が過度に上昇することを回避することのできる圧力制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to mechanically open the pressure reducing means when the pressure received from the inside of the pressure accumulating chamber for storing fuel in a high pressure state becomes a predetermined value or more. Therefore, an object of the present invention is to provide a pressure control device capable of avoiding an excessive increase in the fuel pressure in the pressure accumulating chamber.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
請求項１記載の発明は、前記減圧手段が開弁しているか否かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記減圧手段が開弁していると判断される場合であって且つ前記内燃機関の回転速度が規定回転速度以上となるとき、前記燃料ポンプからの燃料の吐出を行いつつも吐出される燃料量を制限すべく、前記燃料ポンプの電気的な操作を制限する制限手段とを備えることを特徴とする。
The invention according to
減圧手段が開弁状態であるときにおいて、回転速度が上昇するほど、蓄圧室内の燃圧が上昇する傾向にある。上記発明では、この点に鑑み、回転速度に基づき燃料ポンプの操作をフィードフォワード制御によって制限することで、蓄圧室内の燃圧の過度の上昇を好適に回避することができる。特に、減圧手段が開弁する状況下にあっては、蓄圧室内の圧力制御に何らかの異常が生じている可能性が高いため、蓄圧室内の圧力を制御する際に直接用いるパラメータ（燃圧の検出値）の信頼性も低下しているおそれがある。この点、上記発明では、回転速度に基づき制限をかけることで、この処理の信頼性を高く維持することもできる。When the pressure reducing means is in the valve open state, the fuel pressure in the pressure accumulating chamber tends to increase as the rotational speed increases. In the above invention, in view of this point, by restricting the operation of the fuel pump by feedforward control based on the rotation speed, it is possible to suitably avoid an excessive increase in the fuel pressure in the pressure accumulating chamber. In particular, there is a high possibility that some abnormality has occurred in the pressure control in the pressure accumulating chamber under the condition that the pressure reducing means is opened, so the parameter (the detected value of the fuel pressure) used directly when controlling the pressure in the pressure accumulating chamber is high. ) May also be degraded. In this regard, in the above-described invention, the reliability of this process can be maintained high by applying a restriction based on the rotation speed.
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明によれば、前記減圧手段が閉弁状態から開弁状態へと変化する際の前記蓄圧室内の燃圧よりも、開弁状態から閉弁状態へと変化する際の前記蓄圧室内の燃圧の方が低いことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, according to the first aspect of the present invention, the valve opening state is closed from the fuel pressure in the pressure accumulating chamber when the pressure reducing means changes from the valve closing state to the valve opening state. The fuel pressure in the pressure accumulating chamber when changing to is lower.
上記発明では、減圧手段の開弁条件と閉弁条件とが相違するために、減圧手段が一旦開弁状態となると、その状態が維持されると考えられる。この場合、減圧手段を介して蓄圧室内の燃料が流出するため、これを補償するために、燃料ポンプの吐出量が増量される傾向にある。そしてこうした状況下、何らかの要因で蓄圧室内から流出する燃料量が減少すると、蓄圧室内の燃圧が上昇するおそれがある。この点、上記発明では、制限手段を備えることで、蓄圧室内の燃圧の過度の上昇を回避することができる。 In the above invention, since the valve opening condition and the valve closing condition of the pressure reducing means are different, it is considered that the state is maintained once the pressure reducing means is opened. In this case, since the fuel in the pressure accumulating chamber flows out through the pressure reducing means, the discharge amount of the fuel pump tends to be increased to compensate for this. Under such circumstances, if the amount of fuel flowing out of the pressure accumulating chamber decreases for some reason, the fuel pressure in the pressure accumulating chamber may increase. In this regard, in the above invention, by providing the limiting means, it is possible to avoid an excessive increase in the fuel pressure in the pressure accumulating chamber.
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記燃料噴射弁を介して噴射されることなく前記蓄圧室から単位時間あたりに流出する燃料量であるリーク燃料量が前記内燃機関の回転速度の変化に起因して変化することを補償するための前記燃料ポンプの操作量の変更を、前記検出手段の検出値と前記蓄圧室内の燃圧の目標値との差に基づき行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the pressure accumulating chamber is further provided with detection means for detecting a fuel pressure in the pressure accumulating chamber, and the control means is not injected through the fuel injection valve. The detection means detects a change in the operation amount of the fuel pump to compensate for a change in the amount of leaked fuel that flows out per unit time due to a change in the rotational speed of the internal combustion engine. It is based on the difference between the value and the target value of the fuel pressure in the pressure accumulating chamber.
内燃機関の回転速度が上昇するときには、通常、燃料噴射弁を介して噴射される単位時間当たりの燃料量の増量分は、燃料ポンプから吐出される単位時間当たりの燃料量の増量分によって補償される。ただし、内燃機関の回転速度が上昇するにつれて、単位時間当たりに燃料噴射弁を介して噴射されることなく蓄圧室から流出するリーク燃料量は減少する傾向にある。このため、燃料ポンプの吐出量が変化しなくても、蓄圧室内の燃圧は上昇するおそれがある。ここで、上記発明では、回転速度の変化に起因したリーク燃料量の変化を補償するためにフィードフォワード制御を行わず、燃圧のフィードバック制御によってリーク燃料量の変化が補償される。このため、回転速度が上昇すると、一旦蓄圧室内の燃圧が上昇するおそれがある。このため、上記発明は、上記制限手段の作用効果を特に好適に奏することができる。 When the rotational speed of the internal combustion engine increases, the increase in the fuel amount per unit time injected through the fuel injection valve is normally compensated by the increase in the fuel amount per unit time discharged from the fuel pump. The However, as the rotational speed of the internal combustion engine increases, the amount of leaked fuel flowing out from the pressure accumulating chamber without being injected through the fuel injection valve per unit time tends to decrease. For this reason, even if the discharge amount of the fuel pump does not change, the fuel pressure in the pressure accumulating chamber may increase. Here, in the above invention, the feedforward control is not performed in order to compensate for the change in the leaked fuel amount due to the change in the rotation speed, and the change in the leaked fuel amount is compensated by the feedback control of the fuel pressure. For this reason, once the rotational speed increases, the fuel pressure in the pressure accumulating chamber may increase. For this reason, the said invention can show | play especially the effect of the said restriction | limiting means especially suitably.
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記制御手段は、前記目標値に対する前記検出値の差の累積値に基づき前記燃料ポンプを操作することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the control unit operates the fuel pump based on a cumulative value of a difference between the detected values with respect to the target value.
上記累積値は、減圧手段が閉弁状態にあるときであって且つ内燃機関の定常運転状態にあっては、蓄圧室内から流出する燃料量を表現する。このため、定常状態にあっては、累積値に基づき燃料ポンプを操作することで、蓄圧室内の燃圧を高精度に制御することができる。ただし、上記減圧手段が開弁するときには、減圧手段を介して蓄圧室内から燃料が流出するために、検出手段の検出値が目標値よりも低い状態が継続し、累積値が増大するおそれがある。そして、こうした状況下、蓄圧室から流出する燃料量が減少したとしても、累積値が大きい値となっているために燃料ポンプの吐出量を急激に低減することはできず、ひいては蓄圧室内の燃圧が過度に上昇するおそれがある。このため、上記発明では、制限手段の作用効果を特に好適に奏することができる。 The cumulative value represents the amount of fuel flowing out of the pressure accumulating chamber when the pressure reducing means is in a closed state and when the internal combustion engine is in a steady operation state. For this reason, in the steady state, the fuel pressure in the pressure accumulating chamber can be controlled with high accuracy by operating the fuel pump based on the accumulated value. However, when the pressure reducing means is opened, fuel flows out from the pressure accumulating chamber through the pressure reducing means, so that the state in which the detection value of the detection means is lower than the target value continues and the accumulated value may increase. . Under such circumstances, even if the amount of fuel flowing out from the pressure accumulating chamber decreases, the accumulated value is large, so the discharge amount of the fuel pump cannot be reduced rapidly, and as a result, the fuel pressure in the pressure accumulating chamber May rise excessively. For this reason, in the said invention, the effect of a restriction | limiting means can be show | played especially suitably.
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記燃料ポンプが複数の吐出系統からなり、前記制限手段は、前記複数の吐出系統のうち前記蓄圧室内に燃料を実際に圧送するために用いられる吐出系統の数を低減することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the fuel pump is composed of a plurality of discharge systems, and the restricting means includes fuel in the pressure accumulating chamber of the plurality of discharge systems. It is characterized in that the number of discharge systems used for actually pumping is reduced.
上記発明では、吐出系統の数を低減することで、蓄圧室内に圧送される燃料量を確実に制限することができる。このため、蓄圧室内の燃圧が過度に上昇することを確実に回避することができる。 In the above invention, the amount of fuel pumped into the pressure accumulating chamber can be reliably limited by reducing the number of discharge systems. For this reason, it can avoid reliably that the fuel pressure in a pressure accumulation chamber rises excessively.
なお、上記燃料ポンプは、ノーマリークローズタイプの電子制御式の調量弁を備えて吐出量を調量するものであることが望ましい。これにより、調量弁に対する電気エネルギの供給を停止することで吐出量をゼロとすることができる。 The fuel pump preferably includes a normally closed electronically controlled metering valve to meter the discharge amount. Thereby, the discharge amount can be made zero by stopping the supply of electric energy to the metering valve.
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段を更に備え、前記判断手段は、前記検出手段によって検出される燃圧が前記減圧手段が開弁する圧力以上となるとき、前記減圧手段が開弁していると判断することを特徴とする。
The invention according to
上記発明では、検出手段の検出値に基づき、減圧手段が開弁しているか否かを適切に判断することができる。 In the said invention, it can be determined appropriately whether the pressure reduction means is valve-opening based on the detection value of a detection means.
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる圧力制御装置をコモンレール式の車載ディーゼル機関の圧力制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a pressure control device according to the present invention is applied to a pressure control device for a common rail on-board diesel engine will be described with reference to the drawings.
図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。 FIG. 1 shows the overall configuration of the engine system according to the present embodiment.
燃料タンク２内に貯蔵される燃料は、ディーゼル機関のクランク軸３の回転によって動力を付与される機関駆動式の燃料ポンプ４によって汲み上げられる。燃料ポンプ４は、図示しない第１及び第２のプランジャと、これらと対応する第１の調量弁６及び第２の調量弁８とを備えている。これら第１の調量弁６及び第２の調量弁８は、燃料タンク２から汲み上げられた燃料のうち、吐出される燃料量を調節する吐出調量弁である。詳しくは、第１の調量弁６及び第２の調量弁８は、第１及び第２のプランジャが上死点及び下死点間を往復動作する際、下死点から上死点へ向けて変位する期間内の所定のタイミングにおいて閉弁状態となることで、燃料ポンプ４から燃料を吐出させる。
The fuel stored in the
燃料ポンプ４から吐出される燃料は、コモンレール１０に加圧供給（圧送）される。そして、コモンレール１０は、フライホイールダンパ１２、高圧燃料通路１４を介して各気筒（ここでは、６気筒を例示）の燃料噴射弁１６に燃料を供給する。なお、燃料噴射弁１６には、低圧燃料通路１８が接続されており、低圧燃料通路１８を介してコモンレール１０内の燃料を燃料タンク２に戻すことが可能となっている。また、コモンレール１０には、コモンレール１０内部と燃料タンク２とを導通及び遮断するプレッシャレギュレータ２０が設けられている。
The fuel discharged from the
プレッシャレギュレータ２０は、コモンレール１０側と連通する高圧室２１と、低圧燃料通路１８側と連通する低圧室２２とを備えている。そして、これら高圧室２１と低圧室２２とは、遮蔽部材２３に設けられた孔２４によって連通可能となっている。ただし、この孔２４は、スプリング２５により遮蔽部材２３側に押し付けられたバルブ２６により通常は遮蔽されている。そして、高圧室２１内の燃圧が所定以上となると、高圧室２１内の燃圧が孔２４を介してバルブ２６を押す力が、スプリング２５がバルブ２６を遮蔽部材２３へと押し付ける力に打ち勝つため、バルブ２６が開弁する。なお、遮蔽部材２３に設けられた孔２４は、低圧室２２側においてその口径が拡大されており、一旦バルブ２６が開弁すると、高圧室２１側からの圧力を受けるバルブ２６の受圧面積が増大するため、開弁状態が保持されやすい構成となっている。
The
一方、電子制御装置（ＥＣＵ３０）は、第１の調量弁６や第２の調量弁８、燃料噴射弁１６等のディーゼル機関のアクチュエータを操作することで、ディーゼル機関の燃焼制御を行なう。図２に、ＥＣＵ３０の構成を示す。
On the other hand, the electronic control unit (ECU 30) controls the combustion of the diesel engine by operating the actuators of the diesel engine such as the
図示されるように、ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータ（マイコン３１）を主体として構成されている。ＥＣＵ３０には、イグニッションスイッチＩＧを介してバッテリＢから電力を供給可能となっている。更に、ＥＣＵ３０は、メインリレー３２を介しても、バッテリＢから電力を供給可能となっている。メインリレー３２は、イグニッションスイッチＩＧがオフとされた後、ＥＣＵ３０内でイグニッションスイッチＩＧのオフ後に行う後処理をする間、バッテリＢからの給電を維持すること等を目的として設けられている。
As shown in the figure, the
バッテリＢの電力は、リレー３３を介して第１の調量弁６及び第２の調量弁８のそれぞれの一方の端子と接続されている。そして、第１の調量弁６及び第２の調量弁８の他方の端子は、トランジスタＴ１，Ｔ２のコレクタ及びエミッタを介して接地されている。トランジスタＴ１，Ｔ２のベースには、マイコン３１から駆動電流が出力され、これにより、第１の調量弁６、第２の調量弁８が駆動される。
The electric power of the battery B is connected to one terminal of each of the
更に、ＥＣＵ３０は、バッテリＢの電圧を昇圧する昇圧回路や定電流を流す定電流回路等を備えて構成される電源回路３４と電源回路３５とを備えている。ここで、電源回路３４は、１番気筒から３番気筒までの燃料噴射弁１６に給電を行なうための回路であり、電源回路３５は、４番気筒から６番気筒までの燃料噴射弁１６に給電を行なうための回路である。ＥＣＵ３０は、各燃料噴射弁１６と接地との間を導通及び遮断するスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を備えている。これにより、電源回路３４、燃料噴射弁１６及びスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３により、１番気筒から３番気筒の燃料噴射弁１６の給電経路が構成されている。また、電源回路３５、燃料噴射弁１６及びスイッチング素子ＳＷ４〜ＳＷ６により、４番気筒から６番気筒の燃料噴射弁１６の給電経路が構成されている。
Further, the
ＥＣＵ３０は、更に、上記コモンレール１０内の燃圧を検出する燃圧センサ４２や上記クランク軸３の回転角度を検出するクランク角センサ４４等、ディーゼル機関の運転状態を検出する各種センサの検出値を取り込む。また、ＥＣＵ３０は、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ４６の検出値を取り込む。
The
そして、ＥＣＵ３０は、上記各種センサの検出値に基づき、ディーゼル機関の燃焼状態を制御する。特にＥＣＵ３０は、ディーゼル機関の燃焼制御を良好に行なうべく、コモンレール１０内の燃圧を目標値（目標燃圧）にフィードバック制御する。図３に、燃圧のフィードバック制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
Then, the
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、アクセルセンサ４６によって検出されるアクセルペダルの操作量と、クランク角センサ４４の検出値に基づくクランク軸の回転速度とに基づき、燃料噴射弁１６に対する噴射量の指令値（指令噴射量）を算出する。続くステップＳ１２では、指令噴射量と回転速度とに基づき、目標燃圧を算出する。
In this series of processes, first, in step S10, the injection amount for the
そして、ステップＳ１４においては、図４に示すマップに基づき、燃料の圧送開始のクランク角度（燃料ポンプ４による燃料の吐出開始のクランク角度）のベース値（ベース角度ＡＢ）をマップ演算する。このマップは、燃料ポンプ４や、コモンレール１０、燃料噴射弁１６等が基準となる特性であるとの前提の下に、燃圧を目標燃圧とするために適切な圧送開始角度を定めるものである。なお、この基準となる特性を、コモンレール１０や燃料ポンプ４、燃料噴射弁１６を量産したときの平均的な特性であるいわゆる中央特性とすることが望ましい。
In step S14, based on the map shown in FIG. 4, the base value (base angle AB) of the crank angle at the start of fuel pumping (crank angle at the start of fuel discharge by the fuel pump 4) is calculated. This map defines an appropriate pumping start angle for setting the fuel pressure to the target fuel pressure on the assumption that the
このマップは、図４に示されるように、指令噴射量及び目標燃圧と圧送開始角度との関係を定めるものである。図示されるように、指令噴射量が多いほど、圧送開始角度が進角側に設定される。これは、指令噴射量が多いほど、燃料ポンプ４に要求される吐出量が多くなることに対応している。また、燃圧が高いほど圧送開始角度が進角側に設定される。これは、燃圧が高いほど、燃料噴射弁１６によって噴射されることなくコモンレール１０から燃料噴射弁１６、低圧燃料通路１８を介して燃料タンク２へとリークする燃料量が増加すること等による。
As shown in FIG. 4, this map defines the relationship between the command injection amount, the target fuel pressure, and the pumping start angle. As shown in the figure, the greater the command injection amount, the more the pressure feed start angle is set to the advance side. This corresponds to the fact that the amount of discharge required for the
ベース角度ＡＢが算出されると、ステップＳ１６において、燃圧センサ４２によるコモンレール１０内の燃圧の検出値と目標燃圧との差圧に基づき、ＰＩＤ制御により、フィードバック補正量ＦＢを算出する。続くステップＳ１８では、上記ベース角度ＡＢと補正量ＦＢとを加算することで算出される圧送開始角度にて、第１の調量弁６や第２の調量弁８を操作する。なお、上記ステップS１８の処理が完了すると、この一連の処理を一旦終了する。
When the base angle AB is calculated, in step S16, the feedback correction amount FB is calculated by PID control based on the differential pressure between the detected value of the fuel pressure in the
上記態様にてコモンレール１０内の燃圧を目標燃圧に制御することができる。ただし、燃圧センサ４２の出力信号にノイズが混入する等の燃圧センサ４２の異常時や、燃料噴射系の異常（燃料噴射弁１６の異常、フライホイールダンパ１２の作動、高圧燃料通路１４のつまり等）により、上記燃圧の制御性が低下することがある。そしてこれによりコモンレール１０内の燃圧が過度に上昇するときには、プレッシャレギュレータ２０が機械的に開弁状態となることで、コモンレール１０内の燃料が低圧燃料通路１８を介して燃料タンク２へと戻され、コモンレール１０内の燃圧が過大となることを回避する。ただし、プレッシャレギュレータ２０が開弁しているときであっても、ディーゼル機関の回転速度が上昇するにつれて、コモンレール１０内の燃圧が上昇することが発明者によって見出されている。以下、これについて、図５に基づき説明する。
In the above aspect, the fuel pressure in the
図５（ａ）に、実線にてコモンレール１０内の燃圧の推移を示し、１点鎖線にて目標燃圧の推移を示し、２点鎖線にてプレッシャレギュレータ２０が開弁する閾値を示す。また、図５（ｂ）に、プレッシャレギュレータ２０の開閉状態の推移を示し、図５（ｃ）に、ディーゼル機関の回転速度を推移を示す。更に、図５（ｄ）に、燃料ポンプ４の吐出開始角度の推移を示し、図５（ｅ）に、上記フィードバック制御の積分項の推移を示す。
In FIG. 5A, the change of the fuel pressure in the
図示されるように、時刻ｔ１において燃圧が閾値を上回った後、時刻ｔ２において、プレッシャレギュレータ２０が開弁する。これにより、コモンレール１０内の燃圧は急激に低下する。そして、これにより、コモンレール１０内の燃料はプレッシャレギュレータを介して燃料タンク２へと戻されるため、燃圧が目標燃圧を下回ることとなる。このため、先の図３に示した燃圧のフィードバック制御によって、燃料ポンプ４の吐出量が増量操作される。しかし、これによっても燃圧が目標燃圧を下回る場合、燃料ポンプ４の吐出量は最大吐出量となって定常となる。
As shown in the drawing, after the fuel pressure exceeds the threshold value at time t1, the
一方、時刻ｔ３以降、ディーゼル機関の回転速度が上昇すると、燃料ポンプ４の吐出量が変化しないにもかかわらず、コモンレール１０内の燃圧が上昇する。これは、単位時間当たりに燃料噴射弁１６、低圧燃料通路１８を介して燃料タンク２へとリークする燃料量が減少することによる。ここで、回転速度が上昇すると、単位時間当たりに燃料噴射弁１６による燃料の噴射回数が増加するが、単位時間当たりの燃料の圧送回数もこれに応じて増加する。このため、燃料の噴射回数の増加によるコモンレール１０からの燃料の流出量の増量の影響は、燃料の圧送回数の増加によるコモンレール１０への燃料の流入量の増量によって補償される。一方、回転速度が上昇すると、単位時間当たりに燃料噴射弁１６、低圧燃料通路１８を介してコモンレール１０から燃料タンク２へとリークする燃料量が減少する。このため、燃料ポンプ４が最大吐出量の燃料を吐出し続ける場合、回転速度の上昇に伴ってコモンレール１０内から流出する燃料量よりも流入する燃料量の方が多くなり、コモンレール１０内の燃圧が上昇する。
On the other hand, when the rotational speed of the diesel engine increases after time t3, the fuel pressure in the
ただし、回転速度が上昇すると、目標燃圧も上昇する設定とされることが常である。このため、コモンレール１０内の燃圧が上昇しても、その燃圧は目標燃圧を下回る状態が継続する。そして、時刻ｔ４において、燃圧が目標燃圧を上回ったとしても、積分項はその最大値（図５（ｅ）に２点鎖線にて示すガード値）となっているために、燃料ポンプ４の吐出量は減少しない。このため、コモンレール１０内の燃圧が目標燃圧を過度に上回って上昇するおそれがある。
However, the target fuel pressure is usually set to increase as the rotational speed increases. For this reason, even if the fuel pressure in the
そこで本実施形態では、プレッシャレギュレータ２０が開弁しているときにおいて、ディーゼル機関の回転速度が所定以上となると、燃料ポンプ４の吐出量を制限する処理を行う。以下、図６に基づき、これについて説明する。図６に、プレッシャレギュレータ２０の開弁時の処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
Therefore, in the present embodiment, when the
この一連の処理では、まずステップＳ２０において、燃圧センサ４２による燃圧の検出値が、プレッシャレギュレータ２０を開弁させる閾値Ｐｔｈとなった後、検出値の減少速度（＜０）が所定速度α（＜０）より小さくなったか否か（減少速度の絶対値が｜α｜以上であるか否か）を判断する。この処理は、プレッシャレギュレータ２０が開弁したか否かを判断するものである。すなわち、プレッシャレギュレータ２０が開弁すると、先の図５（ａ）に示したように、コモンレール１０内の燃圧が急激に低下するために、閾値Ｐｔｈを超えた後のコモンレール１０の燃圧の減少速度に基づきプレッシャレギュレータ２０が開弁したか否かを判断する。上記所定速度αは、プレッシャレギュレータ２０が開弁する際の燃圧の減少速度として想定される最大値（想定される速度の絶対値の最小値）に基づき設定される。
In this series of processes, first, in step S20, after the detected value of the fuel pressure by the
ステップＳ２０において肯定判断されるときには、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２においては、回転速度が規定回転速度β以上であるか否かを判断する。この処理は、プレッシャレギュレータ２０が開弁しているときにおいて、コモンレール１０内の燃圧が過度に上昇するおそれがあるか否かを判断するものである。規定回転速度βは、コモンレール１０内の燃圧が過度に上昇すると想定される最小の回転速度に応じて設定される。ステップＳ２２において肯定判断されるときには、ステップＳ２４において、燃料ポンプ４の吐出量を制限する。ここでは、吐出開始角度の進角ガード値Ｇを回転速度に応じて設定する。
When a positive determination is made in step S20, the process proceeds to step S22. In step S22, it is determined whether or not the rotation speed is equal to or higher than a specified rotation speed β. This process determines whether or not the fuel pressure in the
なお、上記ステップＳ２０、Ｓ２２の処理において否定判断されるときや、ステップＳ２４の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。 When a negative determination is made in the processes in steps S20 and S22 or when the process in step S24 is completed, this series of processes is temporarily ended.
図７に、上記処理による燃圧制御の態様を示す。なお、図７（ａ）〜図７（ｅ）は、先の図５（ａ）〜図５（ｅ）と対応している。 FIG. 7 shows a mode of fuel pressure control by the above processing. 7A to 7E correspond to the previous FIGS. 5A to 5E.
図示されるように、プレッシャレギュレータ２０が開弁した後、回転速度が規定回転速度β以上となる時刻ｔ２１において、燃料ポンプ４の吐出量にガードがかけられるために、先の図３に示したフィードバック制御にかかわらず、燃料ポンプ４の吐出量が減少する。このため、回転速度が上昇しているにもかかわらず、コモンレール１０内の燃圧が過度に上昇することを回避することができる。
As shown in FIG. 3, since the discharge amount of the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
（１）プレッシャレギュレータ２０が開弁していると判断される状況下、燃料ポンプ４から吐出される燃料量を制限すべく、燃料ポンプ４の操作を制限した。これにより、コモンレール１０内の燃圧が過度に上昇することを好適に回避することができる。
(1) In a situation where it is determined that the
（２）コモンレール１０内の燃圧が所定以上となると開弁する減圧手段として、閉弁状態から開弁状態へと変化する際のコモンレール１０内の燃圧よりも、開弁状態から閉弁状態へと変化する際のコモンレール１０内の燃圧の方が低いプレッシャレギュレータ２０を備えた。これにより、プレッシャレギュレータ２０が一旦開弁された後には燃料ポンプ４の吐出量が最大吐出量となりやすい。このため、何らかの要因でコモンレール１０内から流出する燃料量が減少すると、コモンレール１０内の燃圧が上昇するおそれがある。このため、上記（１）の効果を特に好適に奏することができる。
(2) As the pressure reducing means that opens when the fuel pressure in the
（３）燃料噴射弁１６を介して噴射されることなくコモンレール１０から単位時間あたりに流出する燃料量であるリーク燃料量が回転速度に起因して変化することを補償するための燃料ポンプ４の操作量の変更を、燃圧の検出値と目標燃圧との差に基づき行った。これにより、プレッシャレギュレータ２０が開弁している状況下、回転速度が上昇すると、コモンレール１０内の燃圧が上昇するおそれがある。このため、上記（１）の効果を特に好適に奏することができる。
(3) The
（４）目標燃圧に対する検出値の差の積分項に基づき燃料ポンプ４を操作した。これにより、定常状態において、コモンレール１０内の燃圧を高精度に制御することができる。ただし、プレッシャレギュレータ２０が開弁しているときには、積分項が過度に大きくなる傾向にある。このため、実際の燃圧が目標燃圧を上回るようになったときに先の図３に示すフィードバック制御によっては燃料ポンプ４の吐出量を迅速に減少させることが困難となるおそれがある。このため、上記（１）の効果を特に好適に奏することができる。
(4) The
（５）ディーゼル機関の回転速度が規定回転速度β以上となるとき、燃料ポンプ４の吐出量を制限した。これにより、コモンレール１０内の燃圧の過度の上昇を好適に回避することができる。特に、プレッシャレギュレータ２０が開弁する状況下にあっては、コモンレール１０内の圧力制御に何らかの異常が生じている可能性が高いため、コモンレール１０内の圧力を制御する際に直接用いるパラメータ（燃圧の検出値）の信頼性も低下しているおそれがある。この点、回転速度に基づき制限をかけることで、この処理の信頼性を高く維持することもできる。
(5) When the rotational speed of the diesel engine is equal to or higher than the specified rotational speed β, the discharge amount of the
（６）燃料ポンプ４の吐出量を、先の図３に示したフィードバック制御による要求に対して減量することで、燃料ポンプ４の吐出量に制限を加えた。これにより、先の図３に示した制御によってはコモンレール１０内の燃圧が過度に上昇することを回避することができない場合であっても、同燃圧の過度の上昇を回避することができる。
(6) The discharge amount of the
（７）燃圧センサ４２によって検出される燃圧がプレッシャレギュレータ２０が開弁する圧力（閾値Ｐｔｈ）以上となるとき、プレッシャレギュレータ２０が開弁していると判断した。これにより、プレッシャレギュレータ２０が開弁しているか否かを適切に判断することができる。
(7) When the fuel pressure detected by the
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図８に、本実施形態にかかるプレッシャレギュレータ２０の開弁時の処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図８において、先の図６に示した処理と同一の処理については便宜上同一のステップ番号を付している。
FIG. 8 shows a processing procedure when the
この一連の処理では、ステップＳ２２において肯定判断されるとき、ステップＳ２４ａにおいて、調量弁６を介した燃料の吐出を停止させる。具体的には、本実施形態では調量弁６，８としてノーマリークローズタイプのものを想定しているため、調量弁６に対する通電を停止する。これにより、燃料ポンプ４からコモンレール１０へと圧送される燃料量が半減することから、コモンレール１０内の燃圧が過度に上昇することを回避することができる。
In this series of processes, when an affirmative determination is made in step S22, the discharge of fuel through the
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（５）、（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to this embodiment described above, in addition to the effects (1) to (5) and (7) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
（８）燃料ポンプ４が複数の吐出系統を有して且つ、複数の吐出系統のうちコモンレール１０に燃料を実際に圧送するために用いられる吐出系統の数を低減することで燃料ポンプ４の吐出量を制限した。これにより、コモンレール１０内に圧送される燃料量を確実に制限することができる。このため、コモンレール１０内の燃圧が過度に上昇することを確実に回避することができる。特に、本実施形態では、調量弁６，８としてノーマリークローズタイプのものを想定しているため、調量弁６，８に対する電気エネルギの供給を停止することで吐出量をゼロとすることができる。
(8) The
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図９に、本実施形態にかかるプレッシャレギュレータ２０の開弁時の処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図８において、先の図６に示した処理と同一の処理については便宜上同一のステップ番号を付している。
FIG. 9 shows a processing procedure when the
この一連の処理では、ステップＳ２０において肯定判断されるとき、ステップＳ２２ａに移行する。ステップＳ２２ａにおいては、燃圧センサ４２によって検出される燃圧が閾値γ以上であるか否かを判断する。この処理は、プレッシャレギュレータ２０が開弁している状況下、コモンレール１０内の燃圧が過度に上昇しているか否かを判断するものである。そして、ステップＳ２２ａにおいて肯定判断されるときには、ステップＳ２４の処理を行う。
In this series of processes, when an affirmative determination is made in step S20, the process proceeds to step S22a. In step S22a, it is determined whether or not the fuel pressure detected by the
ここで、このときにも先の図３に示したフィードバック制御はなされている。このため、燃圧が上昇するときには、燃圧センサ４２の検出値に基づき、これを低下させるように燃料ポンプ４の操作がなされ得る。しかし、上述したように積分項が過大となっている場合には、先の図３に示した処理によっては、燃料ポンプ４の吐出量を迅速に減少させることができないことについては上述したとおりである。更に、先の図３に示したフィードバック制御の各ゲインは、プレッシャレギュレータ２０が開弁していないときにおいて適切な値に設定されるため、プレッシャレギュレータ２０の開弁時において、燃料ポンプ４の吐出量を迅速に低下させる上では必ずしも適切なものとはならない。このため、本実施形態では、燃圧センサ４２に基づき、先の図３に示したフィードバック制御よりも燃料ポンプ４の吐出量を制限することでコモンレール１０内の燃圧が過度に上昇することを確実に回避する。
Here, the feedback control shown in FIG. 3 is also performed at this time. For this reason, when the fuel pressure increases, the
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）、（６）、（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to this embodiment described above, in addition to the effects (1) to (4), (6), and (7) of the first embodiment, the following effects can be obtained. .
（９）燃圧センサ４２の検出値が所定以上となるとき、先の図３に示した燃料ポンプ４の操作量の設定に制限を加えた。これにより、先の図３に示した制御によってはコモンレール１０内の燃圧が過度に上昇することを回避することができない場合であっても、同燃圧の過度の上昇を回避することができる。
(9) When the detection value of the
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・上記各実施形態では、プレッシャレギュレータ２０が開弁しているときにも先の図３に示したフィードバック制御を継続したがこれに限らない。例えば、プレッシャレギュレータ２０が開弁するときには、フェールセーフ処理として、専用のフィードバック制御に切り替えてもよい。また、これに代えて、フェールセーフ処理として、オープン制御を行ってもよい。この場合であっても、例えば回転速度が所定以上となるときには、燃料ポンプ４の吐出量を制限することは有効である。
In each of the above embodiments, the feedback control shown in FIG. 3 is continued even when the
・上記第１及び第３の実施形態では、燃料ポンプ４の吐出量の上限ガード値を設定することで燃料ポンプ４の吐出量を制限したが、これに限らず、例えば燃料ポンプ４の吐出量（圧送開始のクランク角度）の値そのものを、先の図３に示した処理に対して強制的に変更してもよい。
In the first and third embodiments, the discharge amount of the
・プレッシャレギュレータ２０が開弁したか否かを判断する手法としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば燃圧センサ４２の出力線の断線異常を判断する機能を有する場合、燃圧センサ４２の出力線に断線ありと判断されるときにプレッシャレギュレータ２０が開弁されていると判断してもよい。すなわち、燃圧センサ４２の出力線が断線する場合、断線ありと判断されるまで、コモンレール１０内の燃圧の検出値は、実際の燃圧よりも過度に低いにもかかわらず正常な値としてフィードバック制御等の燃圧制御に反映されていたと考えられる。このため、コモンレール１０内の燃圧が過度に高くなっており、プレッシャレギュレータ２０が開弁していると考えられる。この場合、燃料ポンプ４の操作に際して、燃圧センサ４２の検出値を参照できず開ループ制御を行うこととなるが、この場合であっても例えば回転速度が所定以上であるときには燃料ポンプ４の吐出量を制限することは有効である。
The method for determining whether or not the
また、プレッシャレギュレータ２０の開弁の有無を検出する専用のセンサを備えてもよい。
Moreover, you may provide the sensor for exclusive use which detects the presence or absence of valve opening of the
・プレッシャレギュレータ２０の構成としては、上述したものに限らない。ここでは、高圧室及び低圧室を連通及び遮断するバルブの高圧室への露出面積が、バルブの閉弁時より開弁時の方が大きくなるものであることが望ましい。そして、このバルブの閉弁方向に力を及ぼす手段を備えることで、閉弁状態から開弁状態へと変化する際の燃圧よりも開弁状態から閉弁状態へと変化する際の燃圧の方が低い減圧手段を構成することができる。なお、ここで、「バルブの閉弁方向に力を及ぼす手段」としては、スプリングに限らず、一乃至複数の材料が加工されて構造的に弾性の高められた部材等の任意の弾性体であればよい。
The configuration of the
・コモンレール１０内部の圧力が所定以上となるとき開弁する減圧手段としては、プレッシャレギュレータ２０に限らない。例えば逆止弁であってもよい。
The pressure reducing means that opens when the pressure inside the
・燃圧制御としては、先の図３に示したものに限らない。例えば先の図４に示したフィードフォワード制御を有しないものであってもよい。 -Fuel pressure control is not limited to that shown in FIG. For example, it may not have the feed forward control shown in FIG.
・燃料ポンプ４の備える調量弁としては、吸入調量弁であってもよい。また、吐出系統を３つ以上備えるものであってもよい。この場合、回転速度の上昇に応じて、コモンレール１０内の実際に燃料を圧送する吐出系統の数を低減させることが望ましい。また、吐出系統の数が１つであっても、先の第１、第３の実施形態を実現することはできる。
The metering valve provided in the
・内燃機関としては、ディーゼル機関等の圧縮着火式内燃機関に限らず、例えば筒内噴射式ガソリン機関等であってもよい。 The internal combustion engine is not limited to a compression ignition type internal combustion engine such as a diesel engine, and may be, for example, a direct injection gasoline engine or the like.
４…燃料ポンプ、１０…コモンレール、２０…プレッシャレギュレータ、３０…ＥＣＵ（圧力制御装置の一実施形態）。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記減圧手段が開弁しているか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記減圧手段が開弁していると判断される場合であって且つ前記内燃機関の回転速度が規定回転速度以上となるとき、前記燃料ポンプからの燃料の吐出を行いつつも吐出される燃料量を制限すべく、前記燃料ポンプの電気的な操作を制限する制限手段とを備えることを特徴とする圧力制御装置。 A pressure accumulation chamber that stores fuel in a high pressure state and supplies the fuel to a fuel injection valve of an internal combustion engine, a fuel pump that pumps fuel to the pressure accumulation chamber, and a pressure that is provided in the pressure accumulation chamber and received from the pressure accumulation chamber Is applied to a fuel injection device including a pressure reducing unit that mechanically opens when the pressure is equal to or greater than a predetermined value, and a pressure control device including a control unit that controls a fuel pressure in the pressure accumulating chamber by operating the fuel pump.
Determining means for determining whether or not the pressure reducing means is open;
When the determination means determines that the pressure reducing means is open and the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or higher than a specified rotational speed , the fuel pump discharges fuel while discharging it. And a limiting means for limiting electrical operation of the fuel pump in order to limit the amount of fuel to be produced.
前記制御手段は、前記燃料噴射弁を介して噴射されることなく前記蓄圧室から単位時間あたりに流出する燃料量であるリーク燃料量が前記内燃機関の回転速度の変化に起因して変化することを補償するための前記燃料ポンプの操作量の変更を、前記検出手段の検出値と前記蓄圧室内の燃圧の目標値との差に基づき行うことを特徴とする請求項２記載の圧力制御装置。 It further comprises detection means for detecting the fuel pressure in the pressure accumulation chamber,
In the control means, the amount of leaked fuel that is the amount of fuel that flows out from the pressure accumulating chamber per unit time without being injected through the fuel injection valve changes due to a change in the rotational speed of the internal combustion engine. 3. The pressure control apparatus according to claim 2, wherein the change in the operation amount of the fuel pump for compensating for the fuel pressure is performed based on a difference between a detection value of the detection means and a target value of the fuel pressure in the pressure accumulating chamber.
前記制限手段は、前記複数の吐出系統のうち前記蓄圧室内に燃料を実際に圧送するために用いられる吐出系統の数を低減することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧力制御装置。 The fuel pump comprises a plurality of discharge systems;
The pressure according to any one of claims 1 to 4 , wherein the limiting means reduces the number of discharge systems used to actually pump fuel into the pressure accumulating chamber among the plurality of discharge systems. Control device.
前記判断手段は、前記検出手段によって検出される燃圧が前記減圧手段が開弁する圧力以上となるとき、前記減圧手段が開弁していると判断することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧力制御装置。 It further comprises detection means for detecting the fuel pressure in the pressure accumulation chamber,
The determining means, when the fuel pressure detected by the detecting means becomes the pressure reducing means or pressure opening, according to claim 1 to 5, wherein the pressure reduction means is characterized in that to determine that opened The pressure control apparatus in any one.
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