JP2004218611A - Fuel injection device for internal-combustion engine - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection device for an internal-combustion engine capable of suppressing an increase in the adaptation load originating from the complication of control when the control is made by performing feedback of fuel discharge amount along with the normal control and a learning control. <P>SOLUTION: The fuel injection device for the internal-combustion engine works so that the fuel discharge amount feedback is conducted both in the normal control and the learning control on the basis of the pressure deviation of the actual fuel pressure from the target value. When changing-over is made from the learning control condition to the normal control condition, there is no need to execute a gradually changing control for changing over from the current feedback to the fuel discharge amount feedback as in the conventional technique. At the time of learning control, the difference between the first requisite drive amperage I1 obtained by converting the fuel discharge amount to serve as the target determined by the fuel discharge amount feedback where a balance is generated around the reference characteristic and the second requisite drive amperage I2 obtained by converting the at-idling fuel discharge amount as known whereby a balance should be established is calculated as the current learning value (ISTUDY) for making a learning correction of the target drive amperage (IPMP) and is stored in memory upon updating. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００５】
次に、フィードバック圧力量（ＰＦＢ）に、体積弾性係数（Ｋα）をコモンレール内体積（Ｖ）で除したものを乗算してフィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）を算出する。次に、所定のクランク角度期間中の燃料噴射量（ＱＩＮＪ）と所定のクランク角度期間中の燃料リーク量（ＱＬＥＡＫ）とフィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）とを加算して燃料吐出量（ＱＰＭＰ）を算出する。次に、燃料吐出量（ＱＰＭＰ）と燃料圧力とをパラメータとする２次元マップ（図示せず）を用いて、燃料吐出量（ＱＰＭＰ）を吸入指令量に変換し、更に、吸入量とエンジン回転速度（ＮＥ）とをパラメータとする２次元マップ（図示せず）を用いて、吸入指令量を駆動電流に変換する。
【０００６】
次に、この駆動電流に前回の学習制御によってメモリ等に記憶されている前回電流学習値を加算して目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を算出する。そして、この目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を、燃料供給ポンプに内蔵された吸入調量弁に印加することで、吸入調量弁のリフト量または開口面積を調整し、燃料供給ポンプからコモンレール内に向けて最適な燃料吐出量を実現している（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−８２２３０（第１−１８頁、図１−図２０）
【特許文献２】
特開２０００−２８２９２９（第１−１２頁、図１−図１５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、吸入調量弁の電磁コイルに印加する駆動電流に対する燃料吐出量特性（電流−吐出量特性）は、図６に示したように、燃料供給ポンプ毎に大きな個体差が有ることが分かっている。また、アイドル運転時吐出量のばらつきは、基準特性（機差中央品）に対して電流方向にオフセットする形でばらつくことが分かっているため、電流学習値は駆動電流として持つことが望ましい。そこで、従来より、通常制御時は燃料吐出量にてフィードバック制御（燃料吐出量Ｆ／Ｂ）を実施するが、学習制御時は駆動電流にてフィードバック制御（電流Ｆ／Ｂ）を実施していた。なお、図６中の破線は駆動電流に対する実際の燃料吐出量の特性（基準特性）を示し、また、図６中の実線は駆動電流に対する実際の燃料吐出量の特性（現在の燃料供給ポンプの推定特性）を示す。
【０００９】
ここで、学習制御時の吸入調量弁に印加する目標駆動電流値を、公知の比例積分（ＰＩ）制御を用いて算出する方法を、図８の制御ロジックに示す。これは、アイドル安定状態等の学習制御条件が成立した際に実施され、実燃料圧力（ＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）との圧力偏差（ΔＰ＝ＰＦＩＮ−ＰＣ）から求まる要求燃料圧力を、要求燃料吐出量に変換し、更に、その要求燃料吐出量を、要求駆動電流に変換する。次に、要求駆動電流を用い、公知のＰＩ制御にて、フィードバック電流量（ＰＦＩ）を算出する。
【００１０】
次に、このフィードバック電流量（ＰＦＩ）に前回の学習制御によってメモリ等に記憶されている前回電流学習値を加算して今回電流学習値を算出する。そして、今回電流学習値を前回電流学習値としてメモリ等に記憶する。次に、所定のクランク角度期間中の燃料噴射量（ＱＩＮＪ）と所定のクランク角度期間中の燃料リーク量（ＱＬＥＡＫ）と今回電流学習値とを加算して目標駆動電流値（Ｉ）を算出する。
【００１１】
ところが、従来の内燃機関用燃料噴射装置においては、通常制御時に、燃料吐出量によるフィードバック制御（燃料吐出量Ｆ／Ｂ）によって算出されるフィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）と、学習制御時に、駆動電流によるフィードバック制御（電流Ｆ／Ｂ）によって算出されるフィードバック電流量（ＰＦＩ）との２種類のフィードバック補正量を持つことになり、制御上、制御の複雑さからくる適合負荷が増加するという問題が生じている。また、学習制御状態から通常制御状態への切り替わり時に、駆動電流によるフィードバック制御（電流Ｆ／Ｂ）から燃料吐出量によるフィードバック制御（燃料吐出量Ｆ／Ｂ）に変わるため、徐変制御を実施することになり、制御の複雑化、適合工数の増加および管理の手間の増加等を招くことになるという問題が生じている。
【００１２】
【発明の目的】
本発明の目的は、制御上、制御の複雑さからくる適合負荷の増加を抑制することのできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。さらに、制御の複雑化、適合工数の増加および管理の手間の増加等を招くことのない内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、通常制御時、学習制御時共に、目標燃料圧力と実燃料圧力との圧力偏差から、少なくとも燃料噴射量または燃料リーク量または目標燃料圧力のうちのいずれか１つ以上に対応した要求吐出量に対して必要となるフィードバック燃料吐出量を算出する（燃料吐出量によるフィードバック制御）が実施される。そして、通常制御時には、目標となる燃料吐出量を、所定の変換係数を用いて変換した第１要求駆動電流値と電流学習値とを加算した値に対応した目標駆動電流値を吐出量制御弁に印加することで、吐出量制御弁の開口面積またはリフト量を調整して、実燃料圧力が目標燃料圧力と略一致するようにフィードバック制御が行われる。
【００１４】
また、学習制御時には、目標となる燃料吐出量を、所定の変換係数を用いて変換した第１要求駆動電流値と、予め定められた既知の燃料吐出量を、所定の変換係数を用いて変換した第２要求駆動電流値との差分から電流学習値を算出し、第１要求駆動電流値と電流学習値とを加算した値に対応した目標駆動電流値を吐出量制御弁に印加することで、吐出量制御弁の開口面積またはリフト量を調整して、実燃料圧力が目標燃料圧力と略一致するようにフィードバック制御が行われる。
【００１５】
それによって、目標燃料圧力と実燃料圧力との圧力偏差を基に通常制御、学習制御共に、燃料吐出量によるフィードバック制御を行うことで、制御上、制御の複雑さからくる適合負荷の増加を抑制することができる。また、学習制御状態から通常制御状態への切り替わり時に、駆動電流によるフィードバック制御から燃料吐出量によるフィードバック制御に切り替えるための徐変制御を実施する必要はなく、制御の複雑化、適合工数の増加および管理の手間の増加等を招くことはない。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、目標となる燃料吐出量を、所定の変換係数を用いて第１要求駆動電流値に変換すると共に、予め定められた既知の燃料吐出量を、所定の変換係数を用いて第２要求駆動電流値に変換することにより、第１要求駆動電流値と第２要求駆動電流値との差分から電流学習値を算出し易くなる。また、請求項３に記載の発明によれば、電流学習値を今回電流学習値として算出し、今回電流学習値を前回電流学習値として更新して記憶するか、あるいは電流学習値を今回電流学習値として算出し、今回電流学習値と前回電流学習値とを加算した値を前回電流学習値として更新して記憶することにより、学習制御後の通常制御時に最新の前回電流学習値に基づいて、燃料吐出量によるフィードバック制御を実施できる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、学習制御時とは、内燃機関の運転状態がアイドル安定状態である時または内燃機関の始動時または車両の走行距離が所定の走行距離に達した時のうちの１つ以上の学習制御条件が成立した時であることを特徴としている。ここで、通常制御時とは、過度運転時（アイドルスイッチ等がオフされて回転速度、エンジン負荷が変動する場合）および過度運転時を含む全運転領域にて制御データ更新（駆動電流値または目標駆動電流値の算出）が成され、学習制御時とは、定常運転（アイドルスイッチ等がオンされて回転速度、エンジン負荷の変動がない場合）であって、且つ既に記憶された前回電流学習値との差が所定値以上かけ離れた際において、制御データ更新されるゼロ点学習（ベース値更新）である。より詳細には、吸入調量弁の開口部形状の製造上のばらつきや、吸入調量弁の弁体を付勢するばね部材のばね力のばらつき等の機差（燃料供給ポンプまたは吸入調量弁の個体差）による運転初回時にベース値が更新されたり、経時変化等による吸入調量弁の機能劣化（性能低下）または特性変化に対応してベース値が更新されるものである。また、請求項５に記載の発明によれば、目標となる燃料吐出量を、所定の変換係数を用いて第１要求駆動電流値に変換することにより、第１要求駆動電流値と電流学習値とを加算した値に対応した目標駆動電流値の算出がし易くなる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧すると共に、蓄圧された高圧燃料を内燃機関の各気筒毎に搭載された複数の燃料噴射弁に分配供給するためのコモンレールを備えている。そして、吐出量制御弁は、燃料供給ポンプの加圧室内に吸入される燃料の吸入量を駆動電流値に応じて変更する吸入調量弁であり、燃料供給ポンプは、吸入調量弁を経て加圧室内に吸入される燃料を加圧してコモンレール内に圧送する吸入調量型の燃料供給ポンプである。ここで、吐出調量を行う燃料供給ポンプの場合には、電磁弁が加圧室内の燃料圧力を直接受ける構成であるので、高耐圧性が要求され、電磁弁が大型化して高コストとなり易いが、吸入調量を行う燃料供給ポンプの場合には、吸入調量弁を通過する際の燃料圧力が非常に低いので、吸入調量弁の小型化および低コスト化を実現できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［実施形態の構成］
図１ないし図６は本発明の実施形態を示したもので、図１はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した図である。
【００２０】
本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、例えば自動車等の車両に搭載された４気筒のディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）の各気筒に噴射供給する燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール１と、このコモンレール１にそれぞれ接続されて、エンジンの各気筒内に燃料を噴射するための複数個（本例では４個）の電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）２と、エンジンにより回転駆動される燃料供給ポンプ（サプライポンプ）３と、複数個のインジェクタ２およびサプライポンプ３を電子制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）１０とを備えている。この図１では、４気筒エンジンの１つの気筒に対応するインジェクタ２のみを示し、他の気筒については図示を省略している。
【００２１】
コモンレール１には、連続的に燃料の噴射圧力に相当する高い圧力が蓄圧される必要があり、そのためにコモンレール１に蓄圧される高圧燃料は、高圧配管１１を介してサプライポンプ３から供給されている。そして、コモンレール１には、燃料タンク５に連通する燃料排出路（燃料還流路）１５、１６への燃料排出路（燃料還流路）１３の開口度合を調整することが可能な常閉型の減圧弁７が設置されている。なお、減圧弁７の代わりに、コモンレール１と燃料還流路１３との間に、コモンレール１内の燃料圧力が限界設定圧力を超えることがないように、コモンレール１内の燃料圧力を逃がすためのプレシャリミッタを取り付けるようにしても良い。
【００２２】
減圧弁７は、減圧弁駆動回路を介してＥＣＵ１０から印加される減圧弁駆動電流によって電子制御されることにより、例えば減速時またはエンジン停止時に速やかにコモンレール１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を高圧から低圧へ減圧させる降圧性能に優れる電磁弁である。
この減圧弁７は、コモンレール１から燃料タンク５へ燃料を還流させるための燃料還流路１３の開度を調整するバルブ（弁体：図示せず）、このバルブを開弁方向に駆動するソレノイドコイル（電磁コイル：図示せず）、およびバルブを閉弁方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）を有している。そして、減圧弁７は、減圧弁駆動回路を介してソレノイドコイルに印加される減圧弁駆動電流の大きさに比例して、コモンレール１内から燃料還流路１３、１５、１６を経て燃料タンク５に還流される燃料の還流量（減圧弁流量）を調整して、コモンレール１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を変更する。
【００２３】
エンジンの各気筒毎に搭載されたインジェクタ２は、コモンレール１より分岐する複数の高圧配管１２の下流端に接続されて、エンジンの各気筒内への燃料噴射を行なう燃料噴射ノズル、この燃料噴射ノズル内に収容されたノズルニードルを開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータ、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプリング等のニードル付勢手段等から構成された電磁式燃料噴射弁である。
【００２４】
これらのインジェクタ２からエンジンの各気筒への燃料噴射は、ノズルニードルに連結したコマンドピストンの背圧制御室内の圧力を増減制御する電磁式アクチュエータとしての電磁弁４への通電および通電停止により電子制御される。つまり、各気筒のインジェクタ２の電磁弁４が開弁している間、コモンレール１から背圧制御室内に供給される高圧燃料を燃料系の低圧側（燃料タンク５）へ溢流させてノズルニードルおよびコマンドピストンをニードル付勢手段の付勢力に抗してリフトさせて噴射孔を開弁させることで、コモンレール１内に蓄圧された高圧燃料がエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給される。
【００２５】
サプライポンプ３は、燃料タンク５からフィルタ９を介して吸入される低圧燃料を高圧に加圧してコモンレール１へ圧送し、例えば加速時またはエンジン始動時に速やかにコモンレール１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を低圧から高圧へ昇圧させる昇圧性能に優れる吸入調量型の高圧供給ポンプである。
【００２６】
このサプライポンプ３は、エンジンのクランクシャフトの回転に伴ってポンプ駆動軸が回転することで、燃料タンク５から低圧燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ（低圧供給ポンプ：図示せず）と、ポンプ駆動軸により回転駆動されるカム（図示せず）と、このカムに駆動されて上死点と下死点との間を往復運動する２個のプランジャ＃１、＃２と、これらのプランジャ＃１、＃２が気筒内を往復摺動することにより吸入された燃料を加圧する２個の加圧室（プランジャ室：図示せず）と、これらの加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する２個の吐出弁（図示せず）とを有している。
【００２７】
そして、サプライポンプ３は、図２に示したように、プランジャ＃１、＃２が上死点（ＴＤＣ）位置から下死点位置を過ぎるまでの期間が加圧室内に低圧燃料を吸入する吸入期間とされ、その後に、吐出弁が開弁している間、つまりプランジャ＃１、＃２が上死点（ＴＤＣ）位置に戻るまでの期間が加圧室内で加圧された高圧燃料を圧送する圧送期間とされている。また、サプライポンプ３には、内部の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設けられており、サプライポンプ３からのリーク燃料は、燃料還流路１４から燃料還流路１６を経て燃料タンク５にリターンされる。
【００２８】
このサプライポンプ３内に形成される燃料流路、つまりフィードポンプから加圧室に至る燃料供給路（図示せず）には、その燃料供給路の開口度合（弁体のリフト量または弁孔の開口面積）を調整することで、サプライポンプ３からコモンレール１への燃料の吐出量（ポンプ吐出量、ポンプ圧送量）を変更して、コモンレール１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を制御するための吸入調量弁（以下ＳＣＶと言う）６が取り付けられている。
【００２９】
ＳＣＶ６は、ポンプ駆動回路を介してＥＣＵ１０から印加されるＳＣＶ駆動電流によって電子制御されることにより、サプライポンプ３の加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整する。このＳＣＶ６は、フィードポンプから加圧室内へ燃料を送るための燃料供給路の開度を調整するバルブ（弁体：図示せず）、バルブを閉弁方向に駆動するソレノイドコイル（電磁コイル：図示せず）、およびバルブを開弁方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）を有している。また、ＳＣＶ６は、ポンプ駆動回路を介してソレノイドコイルに印加されるＳＣＶ駆動電流の大きさに比例して、サプライポンプ３の加圧室から、コモンレール１へ吐出される高圧燃料の圧送量（ポンプ吐出量）を調整して、コモンレール１内の燃料圧力（コモンレール圧力）、つまり各インジェクタ２からエンジンの各気筒内へ噴射供給する燃料噴射圧力を変更する。
【００３０】
ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行なうＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）、ポンプ駆動回路、減圧弁駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。ここで、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリ内には、図５に示した制御ロジックを実行するための前回電流学習値（初期値は基準特性（機差中央品）のアイドル運転時燃料吐出量に対する駆動電流値）が更新して記憶されており、また、本来釣り合うべき既知のアイドル運転時燃料吐出量が予め記憶されている。そして、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００３１】
そして、ＥＣＵ１０は、図１に示したように、燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）２５からの電圧信号や、その他の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ１０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。また、ＥＣＵ１０は、エンジンをクランキングさせた後にエンジンキーをＩＧ位置に戻して、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）すると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、例えばインジェクタ２やサプライポンプ３等の各制御部品のアクチュエータを電子制御するように構成されている。
【００３２】
ここで、マイクロコンピュータには、エンジンの運転状態または運転条件を検出する運転条件検出手段としての、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出するためのクランク角度センサ２１、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を検出するためのアクセル開度センサ（エンジン負荷検出手段）２２、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）を検出するための冷却水温センサ２３およびサプライポンプ３内に吸入されるポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）を検出するための燃料温度センサ２４等が接続されている。
【００３３】
上記のセンサのうちクランク角度センサ２１は、エンジンのクランクシャフト、あるいはサプライポンプ３のポンプ駆動軸に取り付けられたＮＥタイミングロータ（図示せず）の外周に対向するように設けられている。そのＮＥタイミングロータの外周面には、所定角度毎に凸状歯が複数個配置されている。なお、本実施形態では、図２に示したように、エンジンの各気筒にそれぞれを対応させるように、基準とする各気筒の基準位置（上死点位置：気筒＃１のＴＤＣ位置、気筒＃３のＴＤＣ位置、気筒＃４のＴＤＣ位置、気筒＃２のＴＤＣ位置）を判別するための４個の凸状歯が所定角度（１８０°ＣＡ）毎に設けられている。また、サプライポンプ３の吸入開始時期（上死点位置：プランジャ＃１のＴＤＣ位置、プランジャ＃２のＴＤＣ位置）を判別するための２個の凸状歯が所定角度（３６０°ＣＡ）毎に設けられている。
【００３４】
そして、クランク角度センサ２１は、電磁ピックアップよりなり、ＮＥタイミングロータの各凸状歯がクランク角度センサ２１に対して接近離反することにより、電磁誘導によってパルス状の回転位置信号（ＮＥ信号パルス）、特にサプライポンプ３の回転速度（ポンプ回転速度）と同期したＮＥ信号パルスが出力される。なお、ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ２１より出力されたＮＥ信号パルスの間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（ＮＥ）を検出する回転速度検出手段として働く。
【００３５】
そして、ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ２１等の回転速度検出手段によって検出されたエンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度センサ２２によって検出されたアクセル開度（ＡＣＣＰ）とに応じて設定される指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する噴射量決定手段と、エンジン回転速度（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とから指令噴射時期（ＴＦＩＮ）を算出する噴射時期決定手段と、指令噴射量（ＱＦＩＮ）と燃料圧力センサ２５によって検出されるコモンレール圧力（ＮＰＣ）とから指令噴射パルス時間（ＴＱ）を算出する噴射期間決定手段と、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）を介して各気筒のインジェクタ２の電磁弁４にパルス状のインジェクタ駆動電流を印加するインジェクタ駆動手段とから構成されている。
【００３６】
そして、ＥＣＵ１０は、エンジンの運転条件または運転状態に応じた最適な燃料噴射圧力を演算し、ポンプ駆動回路を介してＳＣＶ６のソレノイドコイルを駆動する燃料圧力制御装置（ポンプ制御装置、ＳＣＶ制御装置、減圧弁制御装置）を有している。これは、指令噴射量（ＱＦＩＮ）とエンジン回転速度（ＮＥ）とによって目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を算出し、この目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を達成するために、ＳＣＶ６のソレノイドコイルに印加するＳＣＶ駆動電流を調整して、サプライポンプ３よりコモンレール１内へ吐出される燃料の吐出量（ポンプ吐出量）またはコモンレール１から燃料タンク５へ還流させる減圧弁流量（燃料還流量）を制御するように構成されている。
【００３７】
さらに、より好ましくは、燃料噴射量の制御精度を向上させる目的で、燃料圧力センサ２５によって検出されるコモンレール１内のコモンレール圧力（ＮＰＣ）が目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と略一致するように、ＰＩＤ制御によって、ＳＣＶ６のソレノイドコイルに印加するＳＣＶ駆動電流をフィードバック制御することが望ましい。なお、ＳＣＶ駆動電流の制御は、デューティ（ＤＵＴＹ）制御により行なうことが望ましい。すなわち、コモンレール圧力（ＮＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）との圧力偏差（ΔＰ）に応じて単位時間当たりの制御パルス信号（パルス状のポンプ駆動信号）のオン／オフの割合（通電時間割合・デューティ比）を調整して、ＳＣＶ６のリフト量およびＳＣＶ６の開口面積を変化させるデューティ制御を用いることで、高精度なデジタル制御が可能になる。これにより、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対する実燃料圧力（ＮＰＣ）の制御応答性および追従性を改善することができる。
【００３８】
［実施形態の制御方法］
次に、本実施形態のＳＣＶ６のソレノイドコイルに印加するＳＣＶ駆動電流の制御方法を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。ここで、ＳＣＶ駆動電流を、公知の比例積分微分（ＰＩＤ）制御を用いて算出する方法を、図３および図４（ａ）の制御ロジックに示す。
【００３９】
ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ２１等の回転速度検出手段によって検出されるエンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度センサ２２によって検出されるアクセル開度（ＡＣＣＰ）とによって設定された基本噴射量（Ｑ）に、冷却水温センサ２３によって検出されるエンジン冷却水温（ＴＨＷ）や燃料温度センサ２４によって検出される燃料温度（ＴＨＦ）等の噴射量補正量を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する（噴射量決定手段）。また、ＥＣＵ１０は、指令噴射量（ＱＦＩＮ）とエンジン回転速度（ＮＥ）とによって指令噴射時期（噴射開始時期：ＴＦＩＮ）を算出する（噴射時期決定手段）。また、ＥＣＵ１０は、指令噴射量（ＱＦＩＮ）とエンジン回転速度（ＮＥ）とによって目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を算出する（燃料圧力決定手段）。
【００４０】
ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ２１等の回転速度検出手段によって検出されるエンジン回転速度（ＮＥ）と燃料圧力センサ２５によって検出される実燃料圧力（コモンレール圧力：ＮＰＣ）と燃料リーク量の基準値との関係を予め実験等により求めて作成した特性マップまたは演算式を用いて燃料リーク量の基準値を算出する。次に、燃料リーク量の基準値に、燃料温度センサ２４によって検出される燃料温度（ＴＨＦ）を考慮した燃料温度補正係数を乗算して燃料リーク量（ＱＬＥＡＫ）を算出する（燃料リーク量演算手段）。
【００４１】
また、ＥＣＵ１０は、実燃料圧力（ＮＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）との圧力偏差（＝ΔＰ）とフィードバックゲイン（比例ゲインＧＰ 、積分ゲインＧＩ 、微分ゲインＧＤ ）との関係を予め実験等により測定して作成したフィードバックゲインマップに基づいて、フィードバックゲイン（比例ゲインＧＰ 、積分ゲインＧＩ 、微分ゲインＧＤ ）を算出する。そして、下記の数２の演算式に基づいてフィードバック圧力量（ＰＦＢ）を算出する。
【数２】

但し、ΔＰは目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と実燃料圧力（ＮＰＣ）との圧力偏差である。
【００４２】
次に、フィードバック圧力量（ＰＦＢ）を、所定の変換係数（Ｋ１）を用いて、燃料噴射量（ＱＩＮＪ）、燃料リーク量（ＱＬＥＡＫ）および目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対応した要求吐出量に対して必要となるフィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）に変換する。例えばフィードバック圧力量（ＰＦＢ）に、体積弾性係数（Ｋα）をコモンレール内体積（Ｖ）で除したものを乗算してフィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）を算出する（補正量決定手段）。以上のフィードバック圧力量（ＰＦＢ）の算出処理、フィードバック圧力量（ＰＦＢ）からフィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）への変換処理が燃料吐出量によるフィードバック制御（燃料吐出量Ｆ／Ｂ：図３参照）に相当する。
【００４３】
次に、所定のクランク角度（例えば３６０°ＣＡ）期間中の燃料噴射量（ＱＩＮＪ）と所定のクランク角度（例えば３６０°ＣＡ）期間中の燃料リーク量（ＱＬＥＡＫ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対応した要求吐出量を算出する（要求吐出量決定手段）。ここで、所定のクランク角度（例えば３６０°ＣＡ）期間中の燃料噴射量（ＱＩＮＪ）は、実際の噴射量を用いても良いが、便宜上指令噴射量（ＱＦＩＮ）×２を用いる。その要求吐出量と上記のフィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）とを加算して、目標となる燃料吐出量（目標吐出量：ＱＰＭＰ）を算出する（燃料吐出量決定手段）。
【００４４】
次に、目標となる燃料吐出量（ＱＰＭＰ）を、所定の変換係数を用いて第１要求駆動電流値（Ｉ１）に変換する。例えば目標となる燃料吐出量（ＱＰＭＰ）と燃料圧力とをパラメータとする２次元マップ（図示せず）を用いて、目標となる燃料吐出量（ＱＰＭＰ）を吸入指令量に変換し、更に、吸入量とエンジン回転速度（ＮＥ）とをパラメータとする２次元マップ（図示せず）を用いて、吸入指令量を目標駆動電流値（Ｉ１）に変換する（第１吐出量／電流変換手段）。
【００４５】
そして、ＥＣＵ１０は、下記の数３の演算式に基づいて、目標駆動電流値（Ｉ１）と前回電流学習値（ＩＳＴＵＤＹ）とを加算して目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を算出する（学習値反映手段）。
【数３】

【００４６】
そして、ＥＣＵ１０は、図２および図４（ａ）に示したように、クランク角度センサ２１より出力されるポンプ回転速度と同期したＮＥ信号パルスを読み込んで、ポンプ回転速度（ＮＰ）を算出し、更にサプライポンプ３のプランジャ＃１のＴＤＣ位置判別信号およびプランジャ＃２のＴＤＣ位置判別信号を入力し、ポンプ回転速度（ＮＰ）と２つのＴＤＣ位置判別信号とからサプライポンプ３のポンプ吸入周期を算出する（吸入周期演算手段）。なお、図２のサプライポンプ３のプランジャ＃１位置およびプランジャ＃２位置の推移は、サプライポンプ３のカムプロフィールまたはカム位相であっても同様な波形を形成する。
【００４７】
次に、ＥＣＵ１０は、サプライポンプ３のポンプ吸入周期に応じてＳＣＶ６の駆動電流周期を算出する（駆動電流周期決定手段）。そして、ＥＣＵ１０は、その駆動電流周期と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対して必要な目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）とからＳＣＶ駆動電流のＤＵＴＹ比を算出する（ＤＵＴＹ比決定手段）。このＤＵＴＹ比の算出方法は、ＥＣＵ１０内にて目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）とＤＵＴＹ値との関係を予め実験等により測定して作成した駆動電流値／ＤＵＴＹ値変換マップまたは演算式に基づいて、図４（ｂ）に示したように、ＳＣＶ駆動電流周期に対するＤＵＴＹ値を算出する。
【００４８】
そして、ＥＣＵ１０は、ＳＣＶ６の駆動電流周期に対するＤＵＴＹ値を所定の変換係数を用いて制御パルス信号（パルス状のポンプ駆動信号）に変換する。そして、ＥＣＵ１０は、パルス状のポンプ駆動信号（ＳＣＶ駆動電流）を、ＳＣＶ駆動回路を介してＳＣＶ６のソレノイドコイルに印加する。これにより、ＳＣＶ駆動電流に対応してＳＣＶ６のバルブのリフト量およびＳＣＶ６の開口面積が調整され、サプライポンプ３の加圧室から高圧配管１１を経てコモンレール１へ加圧圧送される燃料吐出量が制御される。したがって、コモンレール１内の実燃料圧力（ＮＰＣ）が目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と略一致するようにフィードバック制御される。
【００４９】
次に、目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を学習補正するための電流学習値を、公知の比例積分微分（ＰＩＤ）制御を用いて算出する方法を、図３ないし図５に基づいて説明する。ここで、図５は目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を学習補正するための電流学習値の算出処理（学習制御）を示したフローチャートである。この図５の制御ルーチンは、イグニッションスイッチがＯＮとなった後に、所定のタイミング毎に繰り返される。
【００５０】
図５の制御ルーチンに進入するタイミングになると、実燃料圧力（ＮＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）との圧力偏差（＝ΔＰ）を算出する（ステップＳ１）。次に、上記の数２の演算式に基づいてフィードバック圧力量（ＰＦＢ）を算出する。次に、フィードバック圧力量（ＰＦＢ）を、所定の変換係数（Ｋ１）を用いてフィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）に変換する（ステップＳ２）。
【００５１】
次に、上述したように、所定のクランク角度（例えば３６０°ＣＡ）期間中の燃料噴射量（ＱＩＮＪ）、所定のクランク角度（例えば３６０°ＣＡ）期間中の燃料リーク量（ＱＬＥＡＫ）および目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対応した要求吐出量とフィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）とを加算して、目標となる燃料吐出量（目標吐出量：ＱＰＭＰ）を算出する（ステップＳ３）。次に、目標となる燃料吐出量（ＱＰＭＰ）を、上記の変換処理方法を用いて第１要求駆動電流値（Ｉ１）に変換する（第１吐出量／電流変換手段：ステップＳ４）。
【００５２】
次に、学習実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定結果がＮＯの場合には、通常制御を実施するために、ステップＳ８の処理に進む。ここで、下記の条件を全て満足した時に、学習実行条件が成立（ＹＥＳ）し、下記の条件のうちうずれか１つでも満足しない時に、学習実行条件が不成立（ＮＯ）となる。
【００５３】
先ず、エンジンまたは車両に取り付けられた各種センサやスイッチからの信号によりエンジンの運転状態がアイドル安定状態であるか否かを確認する。例えばエンジン回転速度（ＮＥ）が所定値（１０００ｒｐｍ）以下または所定範囲（８００〜１０００ｒｐｍ）内、アクセル開度（ＡＣＣＰ）が所定値（５％）以下、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）が所定範囲（３０〜４０ＭＰａ）内、実燃料圧力（ＮＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）との圧力偏差（ΔＰ）が所定値（３０ＭＰａ）以内、指令噴射量（ＱＦＩＮ）が所定値（１ｍｍ^３ ／ｓｔ）以下、燃料温度（ＴＨＦ）が所定範囲（２０〜６０℃）内、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）が所定範囲（６０〜１００℃）内、トランスミッションのギアポジションがＮ（ニュートラル）またはセレクトレバーのシフトポジションがＮ（ニュートラル）レンジであることを検出した際に、エンジンの運転状態がアイドル安定状態であることを検出できる。
【００５４】
なお、本実施形態では、アイドル安定状態になった時点でタイマーのカウント（ＣＮ）を開始し、カウント（ＣＮ）が所定値に達したら、つまりアイドル安定状態になってから一定時間経過後に、目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を学習補正するための電流学習値の算出処理（学習制御）を実施するように構成されている。また、タイマーのカウント（ＣＮ）が所定値に達する前にアイドル安定状態を抜けたら、タイマーのカウント（ＣＮ）をリセットし、再びアイドル安定状態に入ったら最初からタイマーのカウント（ＣＮ）を開始する。
【００５５】
また、ステップＳ５の判定結果がＹＥＳの場合、つまり学習実行条件が成立している場合には、目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を学習補正するための電流学習値の算出処理（学習制御）を実施する（学習制御実行手段）。
先ず、図３に示したように、既知のアイドル運転時燃料吐出量（マスタ品吐出量）をＥＥＰＲＯＭ等のメモリより取り出す。なお、既知のアイドル運転時燃料吐出量は、予め実験等によって測定された燃料吐出量で、アイドル安定状態になってから一定時間経過後、つまり学習制御実施時に本来取るべきアイドル運転時吐出量である。
【００５６】
次に、既知のアイドル運転時燃料吐出量を、所定の変換係数を用いて第２要求駆動電流値（Ｉ２）に変換する。例えば既知のアイドル運転時燃料吐出量と燃料圧力とをパラメータとする２次元マップ（図示せず）を用いて、既知のアイドル運転時燃料吐出量を吸入指令量に変換し、更に、吸入量とエンジン回転速度（ＮＥ）とをパラメータとする２次元マップ（図示せず）を用いて、吸入指令量を目標駆動電流値（Ｉ２）に変換する（第２吐出量／電流変換手段：ステップＳ６）。
【００５７】
次に、第１要求駆動電流値（Ｉ１）から第２要求駆動電流値（Ｉ２）を減算した値を今回電流学習値（ＩＳＴＵＤＹ）とし、この今回電流学習値（ＩＳＴＵＤＹ）を前回電流学習値（ＩＳＴＵＤＹ）としてＥＥＰＲＯＭ等のメモリに更新して記憶する（学習値記憶手段：ステップＳ７）。次に、上記の数３の演算式に基づいて、目標駆動電流値（Ｉ１）と前回電流学習値（ＩＳＴＵＤＹ）とを加算して、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対して必要な目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を算出する（学習値反映手段：ステップＳ８）。その後に、目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を学習補正するための電流学習値の算出処理（学習制御）を終了する。
【００５８】
［実施形態の特徴］
以上のように、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、通常制御時、学習制御時共に、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と実燃料圧力（ＮＰＣ）との圧力偏差（ΔＰ）からフィードバック圧力量（ＰＦＢ）を算出した後に、フィードバック圧力量（ＰＦＢ）を、所定の変換係数（Ｋ１）を用いて、燃料噴射量（ＱＩＮＪ）、燃料リーク量（ＱＬＥＡＫ）および目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対応した要求吐出量に対して必要となるフィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）を算出する（燃料吐出量によるフィードバック制御）が実施される。すなわち、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と実燃料圧力（ＮＰＣ）との圧力偏差（ΔＰ）を基に通常制御、学習制御共に、燃料吐出量によるフィードバック制御（燃料吐出量Ｆ／Ｂ）を実施している。
【００５９】
そして、通常制御時には、従来制御と同じく、フィードバック燃料吐出量（ＱＦＢ）と要求吐出量とを加算して目標となる燃料吐出量（ＱＰＭＰ）を算出し、その目標となる燃料吐出量（ＱＰＭＰ）を、所定の変換係数を用いて第１要求駆動電流値（Ｉ１）に変換した後に、前回電流学習値（ＩＳＴＵＤＹ）を加算した値に対応した目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を算出している。また、電流学習値の算出処理（学習制御）時には、基準特性回りで釣り合った、上記の目標となる燃料吐出量（ＱＰＭＰ）を、所定の変換係数を用いて駆動電流に変換した第１要求駆動電流値（Ｉ１）と、アイドル安定状態になってから一定時間経過後、つまり学習制御実施時に本来釣り合うべき既知のアイドル運転時燃料吐出量を駆動電流に変換した第２要求駆動電流値（Ｉ２）との差分を、目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を学習補正するための電流学習値として算出し、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリに更新して記憶している。
【００６０】
このような電流学習値の算出処理方法は、従来の技術のような駆動電流によるフィードバック制御（電流Ｆ／Ｂ）を用いた電流学習値の算出処理に比べて非常に簡素であり、また本実施形態による電流学習値の算出処理は従来の技術に対して同等以上の精度であるため、サプライポンプ３より吐出される燃料吐出量の制御およびコモンレール圧力制御の制御ロジックを簡素化することができ、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対する実燃料圧力（ＮＰＣ）の制御応答性および追従性を改善することができる。また、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と実燃料圧力（ＮＰＣ）との圧力偏差（ΔＰ）を基に通常制御、学習制御共に、燃料吐出量によるフィードバック制御（燃料吐出量Ｆ／Ｂ）を行うようにしているので、制御上、制御の複雑さからくる適合負荷の増加を抑制することができる。
【００６１】
また、学習制御状態から通常制御状態への切り替わり時に、駆動電流によるフィードバック制御（電流Ｆ／Ｂ）から燃料吐出量によるフィードバック制御（燃料吐出量Ｆ／Ｂ）に切り替えるための徐変制御を実施する必要はなく、制御の複雑化、適合工数の増加および管理の手間の増加等を招くこともない。なお、駆動電流−燃料吐出量特性は、図６に示したように、サプライポンプ３毎に大きな個体差が有り、そのばらつきが駆動電流方向にオフセットする形（略平行移動する形）でばらつくことが分かっているため、電流学習値は、アイドル運転時のみでなく、エンジンの全運転領域に反映させることができる。
【００６２】
［他の実施形態］
本実施形態では、本発明の内燃機関用燃料噴射装置の一例として、コモンレール式燃料噴射システムに適用した例を説明したが、コモンレール等の蓄圧容器を持たず、燃料供給ポンプから高圧配管を経て直接インジェクタに高圧燃料を供給するタイプの内燃機関用燃料噴射装置に適用しても良い。また、本実施形態では、本発明を、ＰＩＤ制御によってサプライポンプ３より吐出される燃料吐出量をフィードバック制御する方法に適用したが、本発明を、ＰＩ制御によってサプライポンプ３より吐出される燃料吐出量をフィードバック制御する方法に適用しても良い。
【００６３】
本実施形態では、燃料圧力センサ２５をコモンレール１に直接取り付けて、コモンレール１内に蓄圧される実燃料圧力（コモンレール圧力：ＮＰＣ）を検出するようにしているが、燃料圧力検出手段をサプライポンプ３のプランジャ室（加圧室）からインジェクタ２内の燃料通路までの間の燃料配管等に取り付けて、サプライポンプ３の加圧室より吐出された燃料の吐出圧力（実燃料圧力）、あるいはインジェクタ２内に供給されてエンジンの各気筒内に噴射される燃料の噴射圧力（実燃料圧力）を検出するようにしても良い。
【００６４】
本実施形態では、フィードポンプから加圧室に至る燃料供給路の開口度合（弁のリフト量または弁孔の開口面積）を調整して、フィードポンプから加圧室内に吸入される燃料の吸入量を駆動電流値に応じて変更することで、サプライポンプ３より吐出される燃料の吐出量を制御する吸入調量弁（ＳＣＶ）６を設けたが、このＳＣＶ６は、その電磁コイル（ソレノイドコイル）への通電停止時に全開、つまり弁孔の開口面積が最大、リフト量が最小となるノーマリオープンタイプ（常開型）の電磁弁を用いても、あるいはソレノイドコイルへの通電停止時に全閉、つまり弁孔の開口面積が最小、リフト量が最小となるノーマリクローズタイプ（常閉型）の電磁弁を用いても良い。また、吸入調量弁として電動モータ駆動式の吸入調量弁を用いても良い。
【００６５】
本実施形態では、学習制御時に、第１要求駆動電流値Ｉ１と第２要求駆動電流値Ｉ２との差分を前回電流学習値ＩＳＴＵＤＹとして更新して記憶する学習値記憶手段としてＥＥＰＲＯＭ等のメモリを用いたが、スタンバイＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリ等の不揮発性メモリ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいはフレキシブル・ディスクのような他の記憶媒体を用いて、前回電流学習値を記憶するようにしても良い。この場合にも、イグニッションスイッチをオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）した後、あるいはエンジンキーをキーシリンダより抜いた後も、記憶した内容は保存される。
【００６６】
また、前回の学習制御時にメモリに記憶された前回電流学習値と今回の学習制御時に算出された今回電流学習値との差が所定値以上の場合には、サプライポンプ３自体の異常故障やＥＣＵ１０の制御異常等が考えられるので、この場合には、異常警告ランプ（インジケータランプ）を点灯して運転者にサプライポンプ３やＥＣＵ１０等の交換を促すようにしても良い。また、上記の目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を学習補正するための電流学習値の算出処理（学習制御）を、一定または可変の学習補正頻度（例えば車両の走行距離やサプライポンプ３の使用期間等）にて実施できるようにしても良い。
【００６７】
また、今回の学習制御時に算出された電流学習値を今回電流学習値（または今回仮電流学習値）として算出し、その今回電流学習値を前回電流学習値としてＥＥＰＲＯＭ等のメモリに更新して記憶したり、今回の学習制御時に算出された電流学習値を今回電流学習値として算出し、その今回電流学習値と前回の学習制御時にメモリに記憶された前回電流学習値とを加算した値を前回電流学習値としてＥＥＰＲＯＭ等のメモリに更新して記憶したりしても良い。
【００６８】
また、今回の学習制御時に算出される今回電流学習値、あるいは今回仮電流学習値と前回電流学習値とを加算した値（今回最終学習値）を、エンジン停止時またはエンジン停止制御中にＥＥＰＲＯＭ等のメモリに前回電流学習値として記憶保持し、一旦エンジンを停止させた後の再始動後における通常制御時に、その記憶保持した前回電流学習値を目標駆動電流値の算出に反映させるようにしても良い。この場合には、エンジンの運転途中に、電流学習値等の制御データが更新されて、サプライポンプ３より吐出される実際の燃料吐出量が急変することによるドライバビリティの不安定を回避できる。
【００６９】
本実施形態では、学習制御時に、目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を学習補正しているが、ＳＣＶ６の開口部形状の製造上のばらつきや、ＳＣＶ６の弁体を付勢するばね部材のばね力のばらつき等の機差（ＳＣＶ６の個体差）、あるいは経時変化によるＳＣＶ６の機能劣化（性能低下または特性変化）に起因する、目標となる燃料吐出量（目標吐出量：ＱＰＭＰ）に対する目標駆動電流値（ＩＰＭＰ）を学習補正しても良い。また、学習制御時に、ＳＣＶ６の開口部形状の製造上のばらつきや、ＳＣＶ６の弁体を付勢するばね部材のばね力のばらつき等の機差（ＳＣＶ６の個体差）、あるいは経時変化によるＳＣＶ６の機能劣化（性能低下または特性変化）に起因する、サプライポンプ３より吐出される実際の燃料吐出量に対して、ＳＣＶ６のソレノイドコイルに印加する駆動電流値を学習補正するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】コモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した概略図である（実施形態）。
【図２】ＮＥ信号パルス、サプライポンプのプランジャ＃１位置、サプライポンプのプランジャ＃２位置の推移を示したタイミングチャートである（実施形態）。
【図３】ＥＣＵの制御ロジックを示した図である（実施形態）。
【図４】（ａ）はＥＣＵの制御ロジックを示した図で、（ｂ）はＳＣＶ駆動電流波形を示した図である（実施形態）。
【図５】目標駆動電流値を学習補正するための電流学習値の算出処理を示したフローチャートである（実施形態）。
【図６】駆動電流−燃料吐出量特性を示した特性図である（実施形態）。
【図７】ＥＣＵの制御ロジックを示した図である（従来の技術）。
【図８】ＥＣＵの制御ロジックを示した図である（従来の技術）。
【符号の説明】
１ コモンレール
２ インジェクタ（燃料噴射弁）
３ サプライポンプ（燃料供給ポンプ）
６ ＳＣＶ（吐出量制御弁、吸入調量弁）
１０ ＥＣＵ（燃料圧力決定手段、補正量決定手段、燃料吐出量決定手段、学習制御手段、通常制御手段）
２５ 燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine provided with a suction metering type fuel supply pump that pressurizes fuel sucked into a pressurized chamber through a suction metering valve to increase the pressure and feeds the fuel into a common rail. More particularly, the present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine that performs feedback control of a discharge amount of fuel discharged from a fuel supply pump so that a fuel pressure in a common rail substantially matches a target fuel pressure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, high pressure fuel is accumulated in a common rail, and fuel is injected into a combustion chamber of each cylinder of an internal combustion engine at a predetermined timing from an electromagnetic fuel injection valve (injector) connected to a downstream end of a fuel pipe branched from the common rail. There are pressure accumulating fuel injectors configured to supply. Since it is necessary to constantly accumulate the fuel pressure corresponding to the fuel injection pressure in the common rail, high-pressure fuel is pumped through a fuel pipe from a suction metering type fuel supply pump, and the fuel pressure in the common rail is adjusted to the target fuel pressure. The feedback control is performed so as to substantially coincide with.
[0003]
This is performed by calculating a command injection amount (hereinafter, referred to as an injection amount: Q) set according to an operating condition or an operating state of the internal combustion engine, and then set by an engine rotation speed (NE) and a command injection amount (Q). The target fuel pressure (PFIN) is calculated, and then the pressure deviation (ΔP) between the fuel pressure in the common rail (actual fuel pressure: PC) and the target fuel pressure (PFIN) detected by a fuel pressure sensor installed on the common rail. = PFIN-PC), and is executed by feedback-controlling a drive current value applied to a suction metering valve built in the fuel supply pump (for example, see Patent Document 1).
[0004]
Here, a method of calculating a target drive current value to be applied to the suction metering valve at the time of the normal control using the well-known proportional-integral-derivative (PID) control is shown in the control logic of FIG. In this method, a feedback pressure amount (PFB) is calculated by a known PID control using a pressure deviation (ΔP = PFIN−PC) between the actual fuel pressure (PC) and the target fuel pressure (PFIN). This arithmetic expression is shown in the following Expression 1.
(Equation 1)

[0005]
Next, the feedback fuel amount (QFB) is calculated by multiplying the feedback pressure amount (PFB) by the value obtained by dividing the bulk modulus (Kα) by the common rail internal volume (V). Next, the fuel injection amount (QPMP) is added by adding the fuel injection amount (QINJ) during the predetermined crank angle period, the fuel leak amount (QLEAK) during the predetermined crank angle period, and the feedback fuel discharge amount (QFB). calculate. Next, the fuel discharge amount (QPMP) is converted into an intake command amount using a two-dimensional map (not shown) using the fuel discharge amount (QPMP) and the fuel pressure as parameters. Using a two-dimensional map (not shown) using the speed (NE) as a parameter, the suction command amount is converted into a drive current.
[0006]
Next, a target driving current value (IPMP) is calculated by adding a previous current learning value stored in a memory or the like by the previous learning control to this driving current. Then, by applying this target drive current value (IPMP) to a suction metering valve built in the fuel supply pump, the lift amount or opening area of the suction metering valve is adjusted. An optimal fuel discharge amount is realized (see, for example, Patent Document 2).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-82230 (page 1-18, FIG. 1 to FIG. 20)
[Patent Document 2]
JP-A-2000-282929 (page 1-12, FIG. 1 to FIG. 15)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Here, it is understood that the fuel discharge amount characteristic (current-discharge amount characteristic) with respect to the drive current applied to the electromagnetic coil of the suction metering valve has a large individual difference for each fuel supply pump as shown in FIG. ing. In addition, since it is known that the variation in the discharge amount at the time of the idling operation varies in the form of offset in the current direction with respect to the reference characteristic (middle difference product), it is desirable to have the current learning value as the drive current. Therefore, conventionally, during normal control, feedback control (fuel discharge amount F / B) is performed with the fuel discharge amount, but during learning control, feedback control (current F / B) is performed with the drive current. . The broken line in FIG. 6 shows the characteristic of the actual fuel discharge amount with respect to the drive current (reference characteristic), and the solid line in FIG. 6 shows the characteristic of the actual fuel discharge amount with respect to the drive current (the current fuel supply pump). (Estimated characteristics).
[0009]
Here, a method of calculating the target drive current value to be applied to the suction metering valve at the time of the learning control by using the known proportional integration (PI) control is shown in the control logic of FIG. This is performed when a learning control condition such as an idling stable state is satisfied, and calculates a required fuel pressure obtained from a pressure deviation (ΔP = PFIN−PC) between the actual fuel pressure (PC) and the target fuel pressure (PFIN) by: The required fuel discharge amount is converted, and the required fuel discharge amount is further converted into a required drive current. Next, the feedback current amount (PFI) is calculated by the known PI control using the required drive current.
[0010]
Next, the current learning value is calculated by adding the previous current learning value stored in the memory or the like by the previous learning control to the feedback current amount (PFI). Then, the current current learning value is stored in a memory or the like as the previous current learning value. Next, the target drive current value (I) is calculated by adding the fuel injection amount (QINJ) during the predetermined crank angle period, the fuel leak amount (QLEAK) during the predetermined crank angle period, and the current current learning value. .
[0011]
However, in a conventional fuel injection device for an internal combustion engine, during normal control, a feedback fuel discharge amount (QFB) calculated by a feedback control based on a fuel discharge amount (fuel discharge amount F / B), and a drive current during learning control. And the feedback current amount (PFI) calculated by the feedback control (current F / B) according to the above, there is a problem that the adaptive load due to the control complexity increases in control. Has occurred. Further, at the time of switching from the learning control state to the normal control state, the feedback control based on the drive current (current F / B) is changed to the feedback control based on the fuel discharge amount (fuel discharge amount F / B). As a result, there arises a problem that the control becomes complicated, the number of man-hours for adaptation increases, the labor for management increases, and the like.
[0012]
[Object of the invention]
An object of the present invention is to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that can suppress an increase in an adaptive load due to control complexity. It is still another object of the present invention to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that does not cause complicated control, increase in the number of adaptation steps, and increase in management time.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, at least one of the fuel injection amount, the fuel leak amount, and the target fuel pressure is determined from the pressure difference between the target fuel pressure and the actual fuel pressure in both the normal control and the learning control. A feedback fuel discharge amount required for a required discharge amount corresponding to one or more is calculated (feedback control based on the fuel discharge amount). At the time of normal control, a target drive current value corresponding to a value obtained by adding a first required drive current value obtained by converting a target fuel discharge amount using a predetermined conversion coefficient and a current learning value is used as a discharge amount control valve. The feedback control is performed so that the actual fuel pressure substantially matches the target fuel pressure by adjusting the opening area or the lift amount of the discharge amount control valve.
[0014]
At the time of learning control, a first required drive current value obtained by converting a target fuel discharge amount using a predetermined conversion coefficient and a predetermined known fuel discharge amount are converted using a predetermined conversion coefficient. A current learning value is calculated from the difference between the second required driving current value and the target driving current value corresponding to a value obtained by adding the first required driving current value and the current learning value to the discharge amount control valve. The feedback control is performed so that the actual fuel pressure substantially matches the target fuel pressure by adjusting the opening area or the lift amount of the discharge amount control valve.
[0015]
With this, feedback control based on the fuel discharge amount is performed for both normal control and learning control based on the pressure deviation between the target fuel pressure and the actual fuel pressure, thereby suppressing an increase in the adaptive load due to control complexity. can do. Further, when switching from the learning control state to the normal control state, it is not necessary to perform the gradual change control for switching from the feedback control based on the drive current to the feedback control based on the fuel discharge amount, which complicates the control, increases the number of adaptation steps, and There is no increase in management time.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, the target fuel discharge amount is converted into the first required drive current value using the predetermined conversion coefficient, and the predetermined known fuel discharge amount is changed to the predetermined fuel discharge amount. By converting to the second required drive current value using the conversion coefficient, it becomes easy to calculate the current learning value from the difference between the first required drive current value and the second required drive current value. According to the third aspect of the present invention, the current learning value is calculated as the current current learning value, and the current current learning value is updated and stored as the previous current learning value, or the current learning value is stored in the current current learning value. Calculated as a value, a value obtained by adding the current current learning value and the previous current learning value is updated and stored as the previous current learning value, and based on the latest previous current learning value at the time of normal control after learning control, Feedback control based on the fuel discharge amount can be performed.
[0017]
According to the fourth aspect of the invention, the learning control means that when the operating state of the internal combustion engine is in the idling stable state, when the internal combustion engine is started, or when the traveling distance of the vehicle reaches a predetermined traveling distance. It is characterized in that one or more of the learning control conditions are satisfied. Here, the normal control means that the control data is updated (the drive current value or the target current value) in the entire operation region including the excessive operation (when the idling switch or the like is turned off and the rotational speed and the engine load fluctuate) and the excessive operation. The calculation of the drive current value) is performed, and the learning control time is a steady operation (when the idling switch or the like is turned on and there is no change in the rotation speed and the engine load), and the previously stored current learning value is stored. This is the zero point learning (base value update) in which the control data is updated when the difference from the control value is far from the predetermined value. More specifically, differences in manufacturing (such as fuel supply pump or suction metering) due to manufacturing variations in the shape of the opening of the suction metering valve and variations in the spring force of the spring member that urges the valve element of the suction metering valve. The base value is updated at the first operation due to the individual difference of the valve), or the base value is updated in response to functional deterioration (performance deterioration) or characteristic change of the suction metering valve due to aging or the like. According to the fifth aspect of the present invention, the first required drive current value and the current learning value are converted by converting the target fuel discharge amount into the first required drive current value using a predetermined conversion coefficient. It becomes easy to calculate the target drive current value corresponding to the value obtained by adding.
[0018]
According to the invention, the high-pressure fuel corresponding to the fuel injection pressure is accumulated, and the accumulated high-pressure fuel is distributed and supplied to the plurality of fuel injection valves mounted in each cylinder of the internal combustion engine. It has a common rail for it. The discharge amount control valve is a suction metering valve that changes the amount of fuel sucked into the pressurized chamber of the fuel supply pump in accordance with the drive current value, and the fuel supply pump passes through the suction metering valve. This is a suction metering type fuel supply pump that pressurizes fuel sucked into a pressurized chamber and sends it under pressure to a common rail. Here, in the case of a fuel supply pump that performs discharge metering, since the solenoid valve is configured to directly receive the fuel pressure in the pressurized chamber, high pressure resistance is required, and the solenoid valve is likely to be large and high in cost. However, in the case of a fuel supply pump that performs suction metering, the fuel pressure when passing through the suction metering valve is extremely low, so that the size and cost of the suction metering valve can be reduced.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Configuration of Embodiment]
1 to 6 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration of a common rail type fuel injection system.
[0020]
The common rail fuel injection system according to the present embodiment has a high pressure equivalent to the injection pressure of fuel to be supplied to each cylinder of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) such as a four-cylinder diesel engine mounted on a vehicle such as an automobile. A common rail 1 for accumulating fuel, a plurality (four in this example) of electromagnetic fuel injection valves (injectors) 2 connected to the common rail 1 and injecting fuel into each cylinder of the engine; The vehicle includes a fuel supply pump (supply pump) 3 that is rotationally driven by an engine, and an engine control unit (hereinafter referred to as an ECU) 10 that electronically controls the plurality of injectors 2 and the supply pump 3. In FIG. 1, only the injector 2 corresponding to one cylinder of a four-cylinder engine is shown, and illustration of other cylinders is omitted.
[0021]
A high pressure corresponding to the fuel injection pressure needs to be continuously accumulated in the common rail 1. Therefore, the high-pressure fuel accumulated in the common rail 1 is supplied from the supply pump 3 through the high-pressure pipe 11. I have. The common rail 1 has a normally-closed decompression capable of adjusting an opening degree of a fuel discharge path (fuel return path) 13 to fuel discharge paths (fuel return paths) 15 and 16 communicating with the fuel tank 5. Valve 7 is installed. In place of the pressure reducing valve 7, a pressure for releasing the fuel pressure in the common rail 1 is provided between the common rail 1 and the fuel recirculation path 13 so that the fuel pressure in the common rail 1 does not exceed the limit set pressure. A limiter may be attached.
[0022]
The pressure reducing valve 7 is electronically controlled by a pressure reducing valve driving current applied from the ECU 10 via a pressure reducing valve driving circuit, so that the fuel pressure (common rail pressure) in the common rail 1 is quickly increased, for example, during deceleration or when the engine is stopped. This is an electromagnetic valve with excellent pressure-reducing performance for reducing pressure from low to high.
The pressure reducing valve 7 is a valve (valve element: not shown) for adjusting an opening degree of a fuel recirculation path 13 for recirculating fuel from the common rail 1 to the fuel tank 5, and a solenoid coil for driving the valve in a valve opening direction. (Electromagnetic coil: not shown), and valve urging means (not shown) such as a spring for urging the valve in the valve closing direction. Then, the pressure reducing valve 7 is supplied from the common rail 1 to the fuel tank 5 through the fuel recirculation paths 13, 15, 16 in proportion to the magnitude of the pressure reducing valve driving current applied to the solenoid coil via the pressure reducing valve driving circuit. The fuel pressure in the common rail 1 (common rail pressure) is changed by adjusting the amount of recirculated fuel (pressure reducing valve flow rate).
[0023]
An injector 2 mounted on each cylinder of the engine is connected to a downstream end of a plurality of high-pressure pipes 12 branched from the common rail 1 to inject fuel into each cylinder of the engine. The electromagnetic fuel injection valve includes an electromagnetic actuator that drives a nozzle needle housed therein in a valve opening direction, and needle urging means such as a spring that urges the nozzle needle in a valve closing direction.
[0024]
Fuel injection from these injectors 2 to each cylinder of the engine is electronically controlled by energizing and stopping energizing an electromagnetic valve 4 as an electromagnetic actuator for controlling the pressure in a back pressure control chamber of a command piston connected to a nozzle needle. Is done. That is, while the solenoid valve 4 of the injector 2 of each cylinder is open, the high pressure fuel supplied from the common rail 1 into the back pressure control chamber overflows to the low pressure side (fuel tank 5) of the fuel system, and the nozzle needle By lifting the command piston against the urging force of the needle urging means to open the injection hole, the high-pressure fuel stored in the common rail 1 is injected and supplied into the combustion chamber of each cylinder of the engine.
[0025]
The supply pump 3 pressurizes the low-pressure fuel sucked from the fuel tank 5 through the filter 9 to a high pressure and sends it to the common rail 1. For example, the fuel pressure (common rail pressure) in the common rail 1 is promptly at the time of acceleration or engine start. This is a suction metering-type high-pressure supply pump that excels in boosting performance of boosting pressure from low pressure to high pressure.
[0026]
The supply pump 3 includes a well-known feed pump (low-pressure supply pump: not shown) that pumps low-pressure fuel from the fuel tank 5 by rotating a pump drive shaft with rotation of an engine crankshaft, and a pump drive shaft. (Not shown), two plungers # 1 and # 2 driven by the cam to reciprocate between top dead center and bottom dead center, and these plungers # 1 and # 2 Two pressurizing chambers (plunger chambers: not shown) pressurize the fuel sucked by # 2 sliding back and forth in the cylinder, and when the fuel pressure in these pressurizing chambers rises above a predetermined value. And two discharge valves (not shown) that open.
[0027]
Then, as shown in FIG. 2, the supply pump 3 sucks low-pressure fuel into the pressurized chamber during a period from when the plungers # 1 and # 2 pass through the bottom dead center position from the top dead center (TDC) position. After that, while the discharge valve is open, that is, until the plungers # 1 and # 2 return to the top dead center (TDC) position, the high-pressure fuel pressurized in the pressurizing chamber is pumped. The pumping period. The supply pump 3 is provided with a leak port so that the internal fuel temperature does not become high. The leak fuel from the supply pump 3 is supplied from the fuel recirculation path 14 through the fuel recirculation path 16 to the fuel tank 5. Is returned to
[0028]
A fuel passage formed in the supply pump 3, that is, a fuel supply passage (not shown) from the feed pump to the pressurizing chamber has an opening degree of the fuel supply passage (a lift amount of the valve body or a valve hole). Adjusting the opening area) changes the amount of fuel discharged from the supply pump 3 to the common rail 1 (pump discharge amount, pump pumping amount) to control the fuel pressure in the common rail 1 (common rail pressure). A suction metering valve (hereinafter referred to as SCV) 6 is attached.
[0029]
The SCV 6 is electronically controlled by an SCV drive current applied from the ECU 10 via a pump drive circuit, thereby adjusting the amount of fuel sucked into the pressurized chamber of the supply pump 3. The SCV 6 includes a valve (valve element: not shown) for adjusting an opening degree of a fuel supply path for sending fuel from a feed pump to a pressurizing chamber, and a solenoid coil (electromagnetic coil: figure) for driving the valve in a valve closing direction. (Not shown) and a valve urging means (not shown) such as a spring for urging the valve in the valve opening direction. The SCV 6 is a pumping amount of high-pressure fuel discharged from the pressurizing chamber of the supply pump 3 to the common rail 1 (pump) in proportion to the magnitude of the SCV driving current applied to the solenoid coil via the pump driving circuit. The discharge pressure is adjusted to change the fuel pressure in the common rail 1 (common rail pressure), that is, the fuel injection pressure to be injected from each injector 2 into each cylinder of the engine.
[0030]
The ECU 10 includes a CPU for performing control processing and arithmetic processing, a storage device for storing various programs and data (memory such as EEPROM and RAM), an input circuit, an output circuit, a power supply circuit, an injector drive circuit (EDU), and a pump drive circuit. A microcomputer having a well-known structure including functions of a pressure reducing valve driving circuit and the like is provided. Here, in a memory such as an EEPROM, a previous current learning value for executing the control logic shown in FIG. 5 (an initial value is a driving current value corresponding to a fuel discharge amount at the time of idling of a reference characteristic (center difference product)). ) Is updated and stored, and a known idling fuel discharge amount that should be balanced is stored in advance. The sensor signals from the various sensors are A / D converted by an A / D converter and then input to a microcomputer.
[0031]
Then, as shown in FIG. 1, the ECU 10 performs A / D conversion of the voltage signal from the fuel pressure sensor (fuel pressure detecting means) 25 and the sensor signals from other various sensors by the A / D converter. After that, the data is inputted to a microcomputer built in the ECU 10. After the engine is cranked, the ECU 10 returns the engine key to the IG position, and when an ignition switch (not shown) is turned on (ON), for example, based on a control program stored in the memory, for example, the injector 2 or the supply pump. It is configured to electronically control the actuator of each control component such as 3.
[0032]
Here, the microcomputer includes a crank angle sensor 21 for detecting a rotation angle of a crankshaft of the engine, and an accelerator opening (ACCP) as an operating condition detecting means for detecting an operating state or an operating condition of the engine. Opening sensor (engine load detecting means) 22, a cooling water temperature sensor 23 for detecting an engine cooling water temperature (THW), and a fuel temperature (THF) on the pump suction side sucked into the supply pump 3. A fuel temperature sensor 24 and the like are connected.
[0033]
Among the above sensors, the crank angle sensor 21 is provided so as to face the outer circumference of an NE timing rotor (not shown) attached to the crankshaft of the engine or the pump drive shaft of the supply pump 3. On the outer peripheral surface of the NE timing rotor, a plurality of convex teeth are arranged at predetermined angles. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the reference position of each cylinder as a reference (top dead center position: TDC position of cylinder # 1, cylinder # 1) so as to correspond to each cylinder of the engine. The three convex teeth for discriminating the TDC position of No. 3, the TDC position of cylinder # 4, and the TDC position of cylinder # 2 are provided at predetermined angles (180 ° CA). Further, two convex teeth for determining the suction start timing of the supply pump 3 (top dead center position: the TDC position of the plunger # 1, the TDC position of the plunger # 2) are provided at every predetermined angle (360 ° CA). Is provided.
[0034]
The crank angle sensor 21 is formed of an electromagnetic pickup, and when each of the convex teeth of the NE timing rotor approaches and separates from the crank angle sensor 21, a pulse-shaped rotation position signal (NE signal pulse) is generated by electromagnetic induction. In particular, an NE signal pulse synchronized with the rotation speed of the supply pump 3 (pump rotation speed) is output. The ECU 10 functions as a rotation speed detection unit that detects the engine rotation speed (NE) by measuring the interval time between NE signal pulses output from the crank angle sensor 21.
[0035]
Then, the ECU 10 instructs the command injection set according to the engine rotation speed (NE) detected by the rotation speed detecting means such as the crank angle sensor 21 and the accelerator opening (ACCP) detected by the accelerator opening sensor 22. Injection quantity determining means for calculating the quantity (QFIN), injection timing determining means for calculating the command injection timing (TFIN) from the engine speed (NE) and the command injection quantity (QFIN), and the command injection quantity (QFIN). Injection period determining means for calculating a command injection pulse time (TQ) from the common rail pressure (NPC) detected by the fuel pressure sensor 25, and the solenoid valve 4 of the injector 2 of each cylinder via an injector drive circuit (EDU). Injector driving means for applying a pulsed injector driving current.
[0036]
Then, the ECU 10 calculates an optimum fuel injection pressure according to the operating condition or operating state of the engine, and drives a solenoid coil of the SCV 6 via a pump driving circuit (a pump control device, a SCV control device, Pressure reducing valve control device). That is, the target fuel pressure (PFIN) is calculated from the command injection amount (QFIN) and the engine speed (NE), and the SCV drive applied to the solenoid coil of the SCV 6 to achieve the target fuel pressure (PFIN). The current is adjusted to control the amount of fuel discharged from the supply pump 3 into the common rail 1 (pump discharge amount) or the flow rate of the pressure reducing valve for returning the fuel from the common rail 1 to the fuel tank 5 (fuel recirculation amount). Have been.
[0037]
More preferably, in order to improve the control accuracy of the fuel injection amount, the PID is set so that the common rail pressure (NPC) in the common rail 1 detected by the fuel pressure sensor 25 substantially matches the target fuel pressure (PFIN). It is desirable that the SCV drive current applied to the solenoid coil of the SCV 6 is feedback-controlled by the control. It is desirable that the control of the SCV drive current be performed by duty (DUTY) control. That is, the ON / OFF ratio of the control pulse signal (pulse-like pump drive signal) per unit time (the energizing time ratio, By using the duty control that adjusts the duty ratio) to change the lift amount of the SCV 6 and the opening area of the SCV 6, highly accurate digital control can be performed. As a result, it is possible to improve the control response and follow-up of the actual fuel pressure (NPC) with respect to the target fuel pressure (PFIN).
[0038]
[Control Method of Embodiment]
Next, a method of controlling the SCV drive current applied to the solenoid coil of the SCV 6 according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS. Here, a method of calculating the SCV drive current using the well-known proportional-integral-derivative (PID) control is shown in the control logic of FIG. 3 and FIG.
[0039]
The ECU 10 sets a basic injection amount (Q) set by an engine rotation speed (NE) detected by a rotation speed detecting means such as a crank angle sensor 21 and an accelerator opening (ACCP) detected by an accelerator opening sensor 22. Then, the command injection amount (QFIN) is calculated by taking into account the injection amount correction amount such as the engine cooling water temperature (THW) detected by the cooling water temperature sensor 23 and the fuel temperature (THF) detected by the fuel temperature sensor 24 ( Injection amount determining means). Further, the ECU 10 calculates a command injection timing (injection start timing: TFIN) based on the command injection amount (QFIN) and the engine rotation speed (NE) (injection timing determining means). Further, the ECU 10 calculates a target fuel pressure (PFIN) based on the command injection amount (QFIN) and the engine rotation speed (NE) (fuel pressure determining means).
[0040]
The ECU 10 calculates a relationship between an engine rotation speed (NE) detected by a rotation speed detecting means such as a crank angle sensor 21, an actual fuel pressure (common rail pressure: NPC) detected by a fuel pressure sensor 25, and a reference value of a fuel leak amount. The reference value of the amount of fuel leakage is calculated using a characteristic map or an arithmetic expression created by previously obtaining the relationship through experiments or the like. Next, the fuel leak amount (QLEAK) is calculated by multiplying the reference value of the fuel leak amount by a fuel temperature correction coefficient in consideration of the fuel temperature (THF) detected by the fuel temperature sensor 24 (fuel leak amount calculating means). ).
[0041]
In addition, the ECU 10 determines the relationship between the pressure deviation (= ΔP) between the actual fuel pressure (NPC) and the target fuel pressure (PFIN) and the feedback gain (proportional gain GP, integral gain GI, differential gain GD) through experiments or the like in advance. A feedback gain (proportional gain GP, integral gain GI, derivative gain GD) is calculated based on the feedback gain map created by measurement. Then, the feedback pressure amount (PFB) is calculated based on the following equation (2).
(Equation 2)

Here, ΔP is a pressure deviation between the target fuel pressure (PFIN) and the actual fuel pressure (NPC).
[0042]
Next, the feedback pressure amount (PFB) is calculated using a predetermined conversion coefficient (K1) with respect to the required injection amount corresponding to the fuel injection amount (QINJ), the fuel leak amount (QLEK), and the target fuel pressure (PFIN). To the required feedback fuel discharge amount (QFB). For example, a feedback fuel amount (QFB) is calculated by multiplying a feedback pressure amount (PFB) by a value obtained by dividing a bulk modulus (Kα) by a common rail internal volume (V) (correction amount determining means). The above-described process of calculating the feedback pressure amount (PFB) and the process of converting the feedback pressure amount (PFB) to the feedback fuel discharge amount (QFB) become feedback control based on the fuel discharge amount (fuel discharge amount F / B: see FIG. 3). Equivalent to.
[0043]
Next, the fuel injection amount (QINJ) during the predetermined crank angle (for example, 360 ° CA) period, the fuel leak amount (QLEAK), and the target fuel pressure (PFIN) during the predetermined crank angle (for example, 360 ° CA) period are set. A corresponding required discharge amount is calculated (required discharge amount determining means). Here, as the fuel injection amount (QINJ) during a predetermined crank angle (for example, 360 ° CA), the actual injection amount may be used, but for convenience, the command injection amount (QFIN) × 2 is used. By adding the required discharge amount and the feedback fuel discharge amount (QFB), a target fuel discharge amount (target discharge amount: QPMP) is calculated (fuel discharge amount determination means).
[0044]
Next, the target fuel discharge amount (QPMP) is converted into a first required drive current value (I1) using a predetermined conversion coefficient. For example, the target fuel discharge amount (QPMP) is converted into a suction command amount using a two-dimensional map (not shown) using the target fuel discharge amount (QPMP) and fuel pressure as parameters, and further, the suction is performed. Using a two-dimensional map (not shown) having the quantity and the engine speed (NE) as parameters, the intake command quantity is converted into the target drive current value (I1) (first discharge quantity / current conversion means).
[0045]
Then, the ECU 10 calculates the target drive current value (IPMP) by adding the target drive current value (I1) and the previous current learning value (ISTUDY) based on the following equation (3) (learning value reflection). means).
[Equation 3]

[0046]
Then, as shown in FIG. 2 and FIG. 4A, the ECU 10 reads the NE signal pulse synchronized with the pump rotation speed output from the crank angle sensor 21 and calculates the pump rotation speed (NP). Further, a TDC position determination signal of plunger # 1 of the supply pump 3 and a TDC position determination signal of plunger # 2 are input, and a pump suction cycle of the supply pump 3 is calculated from the pump rotation speed (NP) and the two TDC position determination signals. (Inhalation cycle calculation means). The transition of the plunger # 1 position and the plunger # 2 position of the supply pump 3 in FIG. 2 forms a similar waveform even if the cam profile or the cam phase of the supply pump 3 is used.
[0047]
Next, the ECU 10 calculates the drive current cycle of the SCV 6 according to the pump suction cycle of the supply pump 3 (drive current cycle determination means). Then, the ECU 10 calculates a duty ratio of the SCV drive current from the drive current cycle and a target drive current value (IPMP) required for the target fuel pressure (PFIN) (DUTY ratio determination means). The method of calculating the DUTY ratio is based on a drive current value / DUTY value conversion map or an arithmetic expression created by measuring the relationship between the target drive current value (IPMP) and the DUTY value in the ECU 10 in advance by experiments or the like. As shown in FIG. 4B, a DUTY value for the SCV drive current cycle is calculated.
[0048]
Then, the ECU 10 converts the DUTY value for the drive current cycle of the SCV 6 into a control pulse signal (pulse-like pump drive signal) using a predetermined conversion coefficient. Then, the ECU 10 applies a pulse-like pump drive signal (SCV drive current) to the solenoid coil of the SCV 6 via the SCV drive circuit. Thereby, the lift amount of the valve of the SCV 6 and the opening area of the SCV 6 are adjusted in accordance with the SCV drive current, and the fuel discharge amount pressurized and fed from the pressurizing chamber of the supply pump 3 to the common rail 1 via the high pressure pipe 11 is adjusted. Controlled. Therefore, feedback control is performed so that the actual fuel pressure (NPC) in the common rail 1 substantially matches the target fuel pressure (PFIN).
[0049]
Next, a method of calculating a current learning value for learning and correcting the target drive current value (IPMP) by using a known proportional integral derivative (PID) control will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 5 is a flowchart illustrating a current learning value calculation process (learning control) for learning and correcting the target drive current value (IPMP). The control routine of FIG. 5 is repeated at predetermined timings after the ignition switch is turned on.
[0050]
When it is time to enter the control routine of FIG. 5, a pressure deviation (= ΔP) between the actual fuel pressure (NPC) and the target fuel pressure (PFIN) is calculated (step S1). Next, the feedback pressure amount (PFB) is calculated based on the above equation (2). Next, the feedback pressure amount (PFB) is converted into a feedback fuel discharge amount (QFB) using a predetermined conversion coefficient (K1) (step S2).
[0051]
Next, as described above, the fuel injection amount (QINJ) during the predetermined crank angle (for example, 360 ° CA) period, the fuel leak amount (QLEAK) during the predetermined crank angle (for example, 360 ° CA) period, and the target fuel The target fuel discharge amount (target discharge amount: QPMP) is calculated by adding the required discharge amount corresponding to the pressure (PFIN) and the feedback fuel discharge amount (QFB) (step S3). Next, the target fuel discharge amount (QPMP) is converted into the first required drive current value (I1) using the above-described conversion processing method (first discharge amount / current conversion unit: step S4).
[0052]
Next, it is determined whether a learning execution condition is satisfied (step S5). If the result of this determination is NO, the process proceeds to step S8 in order to perform normal control. Here, when all of the following conditions are satisfied, the learning execution condition is satisfied (YES), and when at least one of the following conditions is not satisfied, the learning execution condition is not satisfied (NO).
[0053]
First, it is confirmed whether or not the operating state of the engine is in the idling stable state based on signals from various sensors and switches attached to the engine or the vehicle. For example, the engine rotation speed (NE) is equal to or less than a predetermined value (1000 rpm) or within a predetermined range (800 to 1000 rpm), the accelerator opening (ACCP) is equal to or less than a predetermined value (5%), and the target fuel pressure (PFIN) is equal to or less than a predetermined range (30). -40 MPa), the pressure deviation (ΔP) between the actual fuel pressure (NPC) and the target fuel pressure (PFIN) is within a predetermined value (30 MPa), and the command injection amount (QFIN) is a predetermined value (1 mm). ³ / St), the fuel temperature (THF) is within a predetermined range (20 to 60 ° C.), the engine coolant temperature (THW) is within a predetermined range (60 to 100 ° C.), and the gear position of the transmission is N (neutral) or the select lever. When the shift position is detected to be in the N (neutral) range, it can be detected that the operating state of the engine is in the idling stable state.
[0054]
In the present embodiment, the count (CN) of the timer is started when the idle stable state is reached, and when the count (CN) reaches a predetermined value, that is, after a lapse of a predetermined time from the idle stable state, the target value is set. It is configured to execute a current learning value calculation process (learning control) for learning and correcting the driving current value (IPMP). Further, if the timer exits the idle stable state before the count (CN) reaches the predetermined value, the timer count (CN) is reset, and if the idle state is entered again, the timer count (CN) is started from the beginning. .
[0055]
If the determination result of step S5 is YES, that is, if the learning execution condition is satisfied, a current learning value calculation process (learning control) for learning and correcting the target driving current value (IPMP) is performed. (Learning control executing means).
First, as shown in FIG. 3, a known fuel discharge amount during idle operation (master product discharge amount) is retrieved from a memory such as an EEPROM. The known fuel discharge amount during idle operation is a fuel discharge amount measured in advance through experiments and the like, and is a discharge amount during idle operation that should be taken when learning control is performed after a lapse of a fixed time since the idle stable state. is there.
[0056]
Next, the known idling fuel discharge amount is converted into a second required drive current value (I2) using a predetermined conversion coefficient. For example, using a two-dimensional map (not shown) using the known fuel discharge amount during idle operation and the fuel pressure as parameters, the known fuel discharge amount during idle operation is converted into a suction command amount. Using a two-dimensional map (not shown) having the engine speed (NE) as a parameter, the suction command amount is converted into the target drive current value (I2) (second discharge amount / current conversion means: step S6). .
[0057]
Next, a value obtained by subtracting the second required drive current value (I2) from the first required drive current value (I1) is set as a current current learning value (ISTUDY), and the current current learned value (ISTUDY) is set as a previous current learned value (ISTUDY). (ISTUDY) is updated and stored in a memory such as an EEPROM (learning value storage means: step S7). Next, the target driving current value (I1) and the previous current learning value (ISTUDY) are added based on the above equation 3 to obtain a target driving current value required for the target fuel pressure (PFIN). (IPMP) is calculated (learning value reflecting means: step S8). Thereafter, the current learning value calculation process (learning control) for learning and correcting the target drive current value (IPMP) is ended.
[0058]
[Features of Embodiment]
As described above, in the common rail fuel injection system according to the present embodiment, the feedback pressure amount is determined from the pressure deviation (ΔP) between the target fuel pressure (PFIN) and the actual fuel pressure (NPC) in both the normal control and the learning control. After calculating (PFB), the feedback pressure amount (PFB) was made to correspond to the fuel injection amount (QINJ), the fuel leak amount (QLEAK), and the target fuel pressure (PFIN) using a predetermined conversion coefficient (K1). A feedback fuel discharge amount (QFB) required for the required discharge amount is calculated (feedback control based on the fuel discharge amount). That is, feedback control (fuel discharge amount F / B) based on the fuel discharge amount is performed for both the normal control and the learning control based on the pressure deviation (ΔP) between the target fuel pressure (PFIN) and the actual fuel pressure (NPC). I have.
[0059]
At the time of the normal control, the target fuel discharge amount (QPMP) is calculated by adding the feedback fuel discharge amount (QFB) and the required discharge amount, as in the conventional control, and the target fuel discharge amount (QPMP) is calculated. Is converted into a first required drive current value (I1) using a predetermined conversion coefficient, and then a target drive current value (IPMP) corresponding to a value obtained by adding the previous current learning value (ISTUDY) is calculated. In the current learning value calculation process (learning control), the first required drive amount obtained by converting the target fuel discharge amount (QPMP) balanced around the reference characteristic into a drive current using a predetermined conversion coefficient. A current value (I1) and a second required drive current value (I2) obtained by converting a known idle operation fuel discharge amount, which should be originally balanced at the time of learning control, into a drive current after a lapse of a fixed time after the idle stable state is established. Is calculated as a current learning value for learning and correcting the target driving current value (IPMP), and is updated and stored in a memory such as an EEPROM.
[0060]
Such a current learning value calculation processing method is much simpler than a current learning value calculation processing using feedback control (current F / B) based on a driving current as in the related art, and the present embodiment is also applicable. Since the calculation process of the current learning value according to the embodiment has the same or higher accuracy as that of the conventional technology, the control logic of the control of the fuel discharge amount discharged from the supply pump 3 and the common rail pressure control can be simplified, Control responsiveness and followability of the actual fuel pressure (NPC) with respect to the target fuel pressure (PFIN) can be improved. In addition, based on the pressure deviation (ΔP) between the target fuel pressure (PFIN) and the actual fuel pressure (NPC), feedback control (fuel discharge amount F / B) based on the fuel discharge amount is performed for both normal control and learning control. Therefore, it is possible to suppress an increase in the adaptation load due to the complexity of the control.
[0061]
Further, at the time of switching from the learning control state to the normal control state, a gradual change control for switching from the feedback control based on the drive current (current F / B) to the feedback control based on the fuel discharge amount (fuel discharge amount F / B) is performed. There is no necessity, and there is no need to complicate the control, increase the number of adaptation steps, increase the management time, and the like. As shown in FIG. 6, the drive current-fuel discharge amount characteristic has a large individual difference between the supply pumps 3, and the variation varies in a form offset in the drive current direction (substantially parallel movement). Since the current learning value is known, the current learning value can be reflected not only in the idling operation but also in the entire operation range of the engine.
[0062]
[Other embodiments]
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a common rail type fuel injection system as an example of the fuel injection device for an internal combustion engine of the present invention has been described. The present invention may be applied to a fuel injection device for an internal combustion engine that supplies high-pressure fuel to an injector. Further, in the present embodiment, the present invention is applied to the method of performing feedback control of the fuel discharge amount discharged from the supply pump 3 by PID control. However, the present invention is applied to a method of controlling fuel discharge discharged from the supply pump 3 by PI control. It may be applied to a method of controlling the amount by feedback.
[0063]
In this embodiment, the fuel pressure sensor 25 is directly attached to the common rail 1 to detect the actual fuel pressure (common rail pressure: NPC) accumulated in the common rail 1. To the fuel pipe between the plunger chamber (pressurized chamber) and the fuel passage in the injector 2, and discharge pressure (actual fuel pressure) of the fuel discharged from the pressurized chamber of the supply pump 3 or the injector 2. The fuel injection pressure (actual fuel pressure) which is supplied into the cylinder and injected into each cylinder of the engine may be detected.
[0064]
In the present embodiment, the degree of opening of the fuel supply passage from the feed pump to the pressurizing chamber (the lift amount of the valve or the opening area of the valve hole) is adjusted, and the amount of fuel sucked into the pressurizing chamber from the feed pump is adjusted. Is changed in accordance with the drive current value, thereby providing a suction metering valve (SCV) 6 for controlling the discharge amount of the fuel discharged from the supply pump 3. This SCV 6 has its electromagnetic coil (solenoid coil). Fully open when energization is stopped, that is, even when a normally open type (normally open type) solenoid valve with the maximum valve hole opening area and minimum lift is used, or when the energization to the solenoid coil is stopped, That is, a normally closed type (normally closed type) electromagnetic valve having a minimum valve hole opening area and a minimum lift amount may be used. Further, an electric motor-driven suction metering valve may be used as the suction metering valve.
[0065]
In the present embodiment, a memory such as an EEPROM is used as learning value storage means for updating and storing the difference between the first required driving current value I1 and the second required driving current value I2 as the previous current learning value ISTUDY during learning control. However, using a non-volatile memory such as a standby RAM, an EPROM, or a flash memory, a DVD-ROM, a CD-ROM, or another storage medium such as a flexible disk, the current learning value is stored last time. Is also good. In this case as well, the stored contents are retained even after the ignition switch is turned off (IG-OFF) or after the engine key is removed from the key cylinder.
[0066]
If the difference between the previous current learning value stored in the memory during the previous learning control and the current current learning value calculated during the current learning control is equal to or greater than a predetermined value, an abnormal failure of the supply pump 3 itself or the ECU 10 In this case, an abnormality warning lamp (indicator lamp) may be lit to urge the driver to replace the supply pump 3, the ECU 10, or the like. In addition, the current learning value calculation process (learning control) for learning and correcting the target drive current value (IPMP) is performed at a constant or variable learning correction frequency (for example, a vehicle traveling distance, a usage period of the supply pump 3, and the like). ) May be implemented.
[0067]
Further, the current learning value calculated at the time of the current learning control is calculated as the current current learning value (or the current provisional current learning value), and the current current learning value is updated and stored in a memory such as an EEPROM as the previous current learning value. Or the current learning value calculated at the time of the current learning control is calculated as the current current learning value, and the value obtained by adding the current current learning value and the previous current learning value stored in the memory at the time of the previous learning control is used as the previous value. The current learning value may be updated and stored in a memory such as an EEPROM.
[0068]
Also, the current current learning value calculated at the time of the current learning control or a value obtained by adding the current temporary current learning value and the previous current learning value (the current final learning value) is stored in the EEPROM or the like when the engine is stopped or during the engine stop control. May be stored and stored in the memory as the previous current learning value, and during normal control after restarting after the engine has been stopped, the previously stored current learning value may be reflected in the calculation of the target drive current value. good. In this case, the control data such as the current learning value is updated during the operation of the engine, and the instability of the drivability due to the sudden change in the actual fuel discharge amount discharged from the supply pump 3 can be avoided.
[0069]
In the present embodiment, the target drive current value (IPMP) is learned and corrected at the time of learning control. However, the manufacturing variation of the shape of the opening of the SCV 6 and the spring force of the spring member for urging the valve element of the SCV 6 are determined. A target drive current value (target discharge amount: QPMP) with respect to a target fuel discharge amount (target discharge amount: QPMP) due to machine difference such as variation (individual difference of SCV6) or functional deterioration (performance deterioration or characteristic change) of SCV6 due to aging. IPMP) may be learned and corrected. In addition, during learning control, there are mechanical differences (individual differences of the SCV6) such as manufacturing variations in the shape of the opening of the SCV6, and variations in the spring force of the spring member that biases the valve element of the SCV6, or the SCV6 due to aging. The drive current value applied to the solenoid coil of the SCV 6 may be learned and corrected for the actual amount of fuel discharged from the supply pump 3 due to functional deterioration (performance deterioration or characteristic change).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire configuration of a common rail type fuel injection system (embodiment).
FIG. 2 is a timing chart showing transitions of a NE signal pulse, a position of a plunger # 1 of a supply pump, and a position of a plunger # 2 of a supply pump (embodiment).
FIG. 3 is a diagram showing a control logic of an ECU (Embodiment).
4A is a diagram illustrating a control logic of an ECU, and FIG. 4B is a diagram illustrating an SCV driving current waveform (embodiment).
FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of calculating a current learning value for learning and correcting a target drive current value (Embodiment);
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a drive current-fuel discharge amount characteristic (Embodiment).
FIG. 7 is a diagram showing a control logic of an ECU (prior art).
FIG. 8 is a diagram showing a control logic of an ECU (prior art).
[Explanation of symbols]
1 common rail
2 Injector (fuel injection valve)
3 Supply pump (fuel supply pump)
6 SCV (Discharge rate control valve, suction metering valve)
10 ECU (fuel pressure determining means, correction amount determining means, fuel discharge amount determining means, learning control means, normal control means)
25 Fuel pressure sensor (fuel pressure detecting means)

Claims (6)

(A) a fuel supply pump that is driven to rotate by an internal combustion engine and pressurizes and pumps the sucked fuel;
(B) a discharge amount control valve for changing a discharge amount of fuel discharged from the fuel supply pump according to a drive current value;
(C) fuel pressure detecting means for detecting the actual fuel pressure discharged from the fuel supply pump or the actual fuel pressure injected and supplied into a cylinder of the internal combustion engine;
(D) fuel pressure determining means for calculating a target fuel pressure according to an operating state or operating conditions of the internal combustion engine;
(E) It is necessary from the pressure difference between the actual fuel pressure and the target fuel pressure for a required discharge amount corresponding to at least one of a fuel injection amount, a fuel leak amount, and the target fuel pressure. Correction amount determining means for calculating the feedback fuel discharge amount,
(F) fuel discharge amount determining means for calculating a target fuel discharge amount by adding at least the required discharge amount and the feedback fuel discharge amount;
(G) At the time of learning control, a first required drive current value obtained by converting the target fuel discharge amount by using a predetermined conversion coefficient, and a predetermined known fuel discharge amount by using a predetermined conversion coefficient. Learning value calculation means for calculating a current learning value from a difference from the second required drive current value obtained by the conversion.
A target drive current value corresponding to a value obtained by adding the first required drive current value and the current learning value is applied to the discharge amount control valve so that the actual fuel pressure substantially matches the target fuel pressure. Learning control means for performing feedback control;
(H) at the time of normal control, a target drive current value corresponding to a value obtained by adding the first required drive current value obtained by converting the target fuel discharge amount using a predetermined conversion coefficient to the current learning value is obtained. A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising: normal control means for applying feedback control to a discharge amount control valve so that the actual fuel pressure substantially matches the target fuel pressure. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1,
The learning control unit includes a first discharge amount / current conversion unit that converts the target fuel discharge amount into the first required drive current value using a predetermined conversion coefficient, and a predetermined known fuel discharge amount. A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising: a second discharge amount / current conversion unit that converts an amount into the second required drive current value using a predetermined conversion coefficient. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The learning control means calculates the current learning value as a current current learning value, and updates and stores the current current learning value as a previous current learning value,
Alternatively, there is provided learning value storage means for calculating the current learning value as a current current learning value, and updating and storing a value obtained by adding the current current learning value and the previous current learning value as a previous current learning value. A fuel injection device for an internal combustion engine. The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
At the time of the learning control, at least one of learning control when the operating state of the internal combustion engine is in the idling stable state, when the internal combustion engine is started, or when the traveling distance of the vehicle reaches a predetermined traveling distance. A fuel injection device for an internal combustion engine, wherein the condition is satisfied. The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
An internal combustion engine comprising: a discharge amount / current conversion unit that converts the target fuel discharge amount to the first required drive current value using a predetermined conversion coefficient. For fuel injection. The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
A common rail for accumulating high-pressure fuel corresponding to the fuel injection pressure, and distributing and supplying the accumulated high-pressure fuel to a plurality of fuel injection valves mounted for each cylinder of the internal combustion engine,
The discharge amount control valve is a suction metering valve that changes a suction amount of fuel sucked into the pressurized chamber of the fuel supply pump according to a drive current value,
The fuel supply pump is a suction metering type fuel supply pump that pressurizes fuel sucked into the pressurized chamber via the suction metering valve and feeds the fuel into the common rail. Fuel injection device.

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