(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧力を電圧値として出力する圧力検出素子、前記圧力検出素子が出力した前記電圧値の微分信号を出力する微分回路、前記微分回路が出力した前記微分信号を積分処理した積分信号を出力する積分回路、前記積分信号を増幅すると共に正側にオフセットした増幅・オフセット信号を出力する増幅・オフセット回路を具備し、前記増幅・オフセット回路の後続にデジタル回路が配設されており、前記デジタル回路の分解能を有効に利用して流体圧力の変動量をデジタル化するため、前記圧力検出素子は、アナログ信号として前記電圧値を出力し、前記微分回路、前記積分回路、及び前記増幅・オフセット回路は、いずれもアナログ信号を出力するアナログ回路から構成されていると共に、前記圧力検出素子が出力した前記電圧値は、温度補償回路を介して温度補償有り信号として前記デジタル回路に入力され、前記増幅・オフセット回路から出力された増幅・オフセット信号は、温度保障無し信号として前記デジタル回路に入力されるものとしてなる流体圧力検出回路において、
前記デジタル回路は、流体圧力の最大値に対応して設定された分解能を有しており、前記増幅・オフセット回路は、流体圧力の前記変動量をデジタル化する分解能の段階数を流体圧力の前記最大値に対応する分解能の段階数と同程度にするように前記積分信号を増幅するものであることを特徴とする流体圧力検出回路。
【請求項２】
燃料サプライポンプから圧送された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、前記コモンレールから供給された高圧燃料を燃焼室内に噴射するインジェクタ、及びエンジンの運転状態とコモンレール圧力とに基づいて前記コモンレール圧力と前記インジェクタからの燃料噴射を制御するためのコントローラから成るコモンレール式燃料噴射システムにおいて、前記コモンレール圧力を前記流体圧力とし、前記コントローラを前記デジタル回路として、前記コモンレール圧力の変動量のデジタル化された検出に適用するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧力検出回路。
【請求項３】
前記圧力検出素子が出力した前記電圧値は、温度補償回路を介して温度補償された前記コモンレール圧力の信号として前記コントローラに入力され、前記増幅・オフセット回路から出力された増幅・オフセット信号は、温度補償されない前記コモンレール圧力の変動量の信号として前記コントローラに入力されるものとしたことを特徴とする請求項２に記載の流体圧力検出回路。
【請求項４】
前記コントローラは、前記コモンレール圧力の最大値に対応して設定された分解能を有しており、前記増幅・オフセット回路は、前記コモンレール圧力の変動量をデジタル化する分解能を前記コモンレール圧力の前記最大値に対応する分解能と同程度にするように前記積分信号を増幅するものであることを特徴とする請求項２に記載の流体圧力検出回路。
【請求項５】
前記圧力検出素子、前記微分回路、前記積分回路、及び前記増幅・オフセット回路は、前記コモンレールに配設される圧力センサユニットとしてユニット化されていることを特徴とする請求項２に記載の流体圧力検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特にコモンレールにおける流体圧力検出に好適であり、アナログ信号処理をする流体圧力検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンのような多気筒エンジンに適用される燃料噴射システムとして、コモンレール式燃料噴射システムが知られている。コモンレール式燃料噴射システムは、燃料供給ポンプによって所定の高圧力に加圧された燃料をコモンレールに蓄圧状態に貯留し、コモンレールに貯留された加圧燃料をコントローラが算出した燃料噴射量及び燃料噴射時期等のエンジンの運転状態に応じた最適な燃料噴射条件で各インジェクタから燃焼室内に噴射するシステムである。コモンレールから燃料供給管を通じて各インジェクタの先端に形成された噴孔に至る燃料流路内には、常時、噴射圧力相当の燃料圧力が作用しており、各インジェクタには燃料の噴孔への通過又は遮断する制御を行う電磁弁が備えられている。コントローラは、燃料が各インジェクタにおいてエンジン運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コモンレールの圧力と各インジェクタの電磁弁の作動とを制御している。
【０００３】
また、近年、コモンレール圧力を検出し、検出した圧力信号に応じて燃料サプライポンプの燃料吐出量を制御するコモンレール圧力のフィードバック制御のみならず、コモンレール圧力の変化を検出して、インジェクタからの燃料噴射（燃料噴射量や燃料噴射タイミング）、及びシステムの異常検出等に利用することも提案されている。例えば、コモンレール圧力の変化を検出して燃料噴射時期を検出し、目標燃料噴射時期との偏差に基づいて燃料噴射開始時期の指令信号を補正をすることが、特開平１０−４７１３７号公報に開示されている。
【０００４】
図４は、従来のコモンレール式燃料噴射システムの概略図である。図４に示すように、燃料サプライポンプ１は、例えばエンジンによって駆動されるプランジャ式の可変容量式高圧ポンプであり、燃料タンク７から汲み上げた燃料を燃料吐出路５を通じてコモンレール２に圧送する。燃料サプライポンプ１からの燃料圧送量は流量制御弁４によって制御される。圧送された燃料は蓄圧状態にコモンレール２に貯留され、コモンレール２から燃料供給管６を通じてインジェクタ３に供給される。コモンレール２から燃料供給管６を通じて各インジェクタ３の先端に至る燃料流路内には、常時、噴射圧力相当の燃料圧、即ち、コモンレール圧力が作用している。インジェクタ３はエンジンの型式に応じて気筒毎に設けられており、コモンレール２から供給された燃料を各対応する燃焼室内に噴射する。燃料サプライポンプ１は、例えば、往復動するプランジャをロータリ型又は列型に配置した容積型ポンプである。なお、流量制御弁４は燃料サプライポンプ１の吐出側に配置して吐出量の一部を燃料タンク７に戻す例を挙げたが、流入側に配置されてポンプ室への吸入量を制御するインレットバルブとしてもよい。
【０００５】
コモンレール２に設けられた圧力センサ１１が検出したコモンレール圧力Ｐｒは、エンジンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）であるコントローラ８に入力される。コモンレール２から供給される高圧燃料の一部は、燃料供給管６を通じてインジェクタ３の内部に形成される圧力制御室（図示せず）に導入し、圧力制御室への燃料圧力の導入と解放とを行うことによって、インジェクタ３の内部にリフト可能に配設されている針弁（図示せず）を昇降させ、針弁の昇降に応じてコモンレール２からインジェクタ３の先端に形成されている噴孔１２に至る燃料通路（図示せず）を開放又は遮断して、インジェクタ３から燃料を所定の時期に噴射することが行われている。
【０００６】
圧力制御室内の燃料圧力を解放制御する開閉弁を開閉制御するため、各インジェクタ３には電磁アクチュエータ１０が配設されている。電磁アクチュエータ１０を作動して開閉弁を開弁して、圧力制御室内の燃料圧力を解放することにより、針弁がリフトして噴孔１２から燃料が噴射される。電磁アクチュエータ１０を作動して開閉弁を閉じて圧力制御室内の燃料圧を回復させると、針弁が閉じられて噴孔１２からの燃料噴射が停止される。インジェクタ３から燃焼室内への噴射に費やされなかった燃料は、燃料戻し管１３を経て燃料タンク７に回収される。
【０００７】
コントローラ８には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ、アクセルペダルの踏込み量Ａｃを検出するためのアクセル踏込み量センサ等の検出手段としての各種センサ９からの検出信号、及びコモンレール圧力センサ１１が検出したコモンレール圧力Ｐｒが入力される。その他、コントローラ８への入力信号には、冷却水温センサ、エンジン気筒判別センサ、上死点検出センサ、大気温度センサ、大気圧センサ、吸気管内圧力センサ等のエンジンの運転状態を検出するための各種センサからの信号がある。コントローラ８は、加圧燃料が各インジェクタ３においてエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、燃料サプライポンプ１と各インジェクタ３の電磁アクチュエータ１０とを制御する。
【０００８】
コントローラ８は、上記各センサ９からの検出信号と予め求められている噴射特性マップとに基づいて設定された目標噴射条件に従ってコマンドパルス信号を出力し、コマンドパルス信号に対応して電磁アクチュエータ１０を駆動する駆動信号が供給される。目標噴射条件は、例えば、エンジン出力がエンジンの運転状態、即ち、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセルペダル踏込み量Ａｃに即した最適出力になるような、目標コモンレール圧力、目標燃料噴射時期（噴射開始時期と噴射期間）及び目標噴射量である。燃料噴射量は噴射圧力と燃料噴射期間、即ち、コモンレール圧力と針弁のリフト（リフト量、リフト期間）で定まるので、燃料噴射時期及び燃料噴射量は、結局、燃料サプライポンプ１からコモンレール２への燃料圧送量と、コントローラ８が出力する前記コマンドパルス信号のパルス時期及びパルス幅によって決定される。コントローラ８は、各気筒に対応して配置されているインジェクタ３毎に燃料噴射制御を行う。
【０００９】
インジェクタ３からの燃料噴射圧力はコモンレール圧力Ｐｒに略等しいので、コモンレール圧力Ｐｒを制御することで噴射圧力が制御される。一方、インジェクタ３からの燃料噴射によってコモンレール２内の燃料が消費されると、コモンレール圧力Ｐｒが低下する。コントローラ８は、燃料サプライポンプ１の燃料圧送量を制御することにより、エンジンの運転状態が一定であればその状態に対応した一定圧力を保持するように、又はエンジンの運転状態が変更されれば、その変更に対応してエンジンの運転状態に最適となるようにコモンレール圧力Ｐｒを増圧又は減圧制御する。
【００１０】
ところで、上記のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、流体の圧力を受ける受圧面に歪みゲージや圧電素子を配置し、圧力を受けて電圧を発生させてコントローラ８に入力させる単純な構成となっており、更に、温度補償をするための処理回路を別に構成している。気筒毎に燃料噴射率等について高精度のフィードバック制御を行わない、概略的なコモンレール圧力制御を行うには上記の圧力検出の構成で充分である。しかしながら、エンジンの高速化・高出力化に伴い、短時間に相当量の燃料を噴射するために、近年、コモンレール圧力は一層の高圧化が求められており、運転状態によっては、１５０ＭＰａ以上になることも想定されている。反対に、エンジンの運転状態に応じては、コモンレール圧力が１０ＭＰａ程度にまで低下した圧力でよい場合もある。
【００１１】
現在、圧力センサの検出信号は、例えば、８ｂｉｔのデジタルで信号処理が行われているが、このｂｉｔ数では分解能は２５６（＝２8 ）段階である。このような信号処理を２００ＭＰａの圧力センシングに適用すると、１段階が１ＭＰａ程度であり［２００（ＭＰａ）／２５６（段階）＝０．７８（ＭＰａ／段階）］、充分な圧力の分解能が得られない。また、１０ｂｉｔでデジタル信号処理をする場合も分解能は１０２４段階であり、２００ＭＰａの圧力センシングに適用すると１段階が０．１９５ＭＰａ［２００（ＭＰａ）／１０２４（段階）＝０．１９５（ＭＰａ／段階）］程度であり、微小燃料噴射量の検出には１０ｂｉｔでも充分ではない。更に、温度補正を施すことを考慮すると、２〜３ＭＰａの誤差は容易に生じてしまう。コモンレール圧力Ｐｒの変化で燃料噴射量を検出しようとする場合には圧力変化は最大でも５ＭＰａ以下であるため、５ＭＰａを６段階程度で検出することは単位分解能当たりの圧力幅が大きくなってコモンレール圧力Ｐｒの検出精度が粗くなり、上記のような誤差があることも考慮すると、フィードバック制御を行うことは実際には困難である。
【００１２】
燃料噴射率や燃料噴射時期について高精度のフィードバック制御を行うためにはコモンレール圧力の検出分解能を高める必要があるが、分解能を高めるために単純にｂｉｔ数（１６ｂｉｔ以上）を増やして信号処理能力を上げるのでは、信号処理装置が高価になるばかりでなく、演算処理速度を飛躍的に向上させなければならず、現実的でない。また、従来の制御回路においては、圧力センサが温度補償を必要とするものであるが、燃料噴射直後に温度補正が行われると、燃料噴射に起因して変動するコモンレール圧力波形に乱れが生じる。即ち、コモンレール圧力信号が温度補償の切り替わりポイントで変化するという問題点もある。
【００１３】
燃料噴射ポンプの燃料圧送量を調節する装置として、燃料調節部材の作動量をフィードバック制御に用いる微分信号としてアナログ処理した信号を使用することが提案されている（特開平２−９９２８号公報）。燃料調節部材のための駆動制御手段は、この微分信号、実位置信号、及び目標位置信号を用いて、燃料調節部材が目標位置に一致するようにフィードバック制御している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、１５０ＭＰａにも達する大きな圧力値そのものを検出するのではなく、燃料噴射に起因して生じるコモンレール圧力の圧力変化のような、検出圧力の所定値からの変動を算出し、その変動信号をアナログ回路によって増幅した増幅信号を同じ分解能で検出することにすれば、単位分解能当たりの圧力値が小さくなり、圧力変化を安価な回路で精度良く検出することが可能になる。圧力の所定値からの変動値の算出は、圧力の検出値を微分し、微分値を積分することにより可能である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、圧力検出素子が検出した流体圧力信号の変動値だけをアナログ信号として取り出し、その変動信号に対して正の値になるようにオフセット処理と増幅とをアナログ回路にて施すことによって、後続のデジタル処理等の信号処理に適する信号に変換することを可能にして、変動する流体圧力信号を充分な精度で且つ安価に検出することを可能にする流体圧力検出回路を提供することである。
【００１６】
前記目的を達成するためのこの発明による流体圧力検出回路は、流体圧力を電圧値として出力する圧力検出素子、前記圧力検出素子が出力した前記電圧値の微分信号を出力する微分回路、前記微分回路が出力した前記微分信号を積分処理した積分信号を出力する積分回路、前記積分信号を増幅すると共に正側にオフセットした増幅・オフセット信号を出力する増幅・オフセット回路を具備し、前記増幅・オフセット回路の後続にデジタル回路が配設されており、前記デジタル回路の分解能を有効に利用して流体圧力の変動量をデジタル化するため、前記圧力検出素子は、アナログ信号として前記電圧値を出力し、前記微分回路、前記積分回路、及び前記増幅・オフセット回路は、いずれもアナログ信号を出力するアナログ回路から構成されていると共に、前記圧力検出素子が出力した前記電圧値は、温度補償回路を介して温度補償有り信号として前記デジタル回路に入力され、前記増幅・オフセット回路から出力された増幅・オフセット信号は、温度保障無し信号として前記デジタル回路に入力されるものとしてなる流体圧力検出回路において、前記デジタル回路は、流体圧力の最大値に対応して設定された分解能を有しており、前記増幅・オフセット回路は、流体圧力の前記変動量をデジタル化する分解能の段階数を流体圧力の前記最大値に対応する分解能の段階数と同程度にするように前記積分信号を増幅するものであることを特徴とするものである。
【００１７】
この流体圧力検出回路によれば、圧力検出素子がアナログ電圧値として出力した流体圧力信号は、微分回路によって、流体圧力の変動分が微分信号として出力される。微分信号は、積分回路によって積分処理され、変動分の積分値が出力される。したがって、この段階で圧力検出素子が検出した初期値の大きさは積分値に影響を与えない。積分信号は、変動分の積分値であるので流体圧力の変動分の波形が維持されており、増幅・オフセット回路によって増幅と、コントローラの入力レンジに抑えるように流体圧力の変動分の波形を維持したまま正側に嵩上げするオフセットとが行われ、増幅・オフセット信号として出力される。微分回路、積分回路、及び増幅・オフセット回路は、いずれもアナログ信号を出力するアナログ回路から構成されており、増幅・オフセット回路は、後続に配設されるデジタル回路の分解能を有効に利用するのに適宜の倍率で積分信号を増幅する。したがって、流体圧力の小さな変動であっても、アナログ回路によって増幅されて充分な精度で検出される。
【００１８】
この流体圧力検出回路においては、前記圧力検出素子が出力した前記電圧値は温度補償回路を介して温度補償有り信号として前記デジタル回路に入力され、前記増幅・オフセット回路から出力された増幅・オフセット信号は温度補償無し信号として前記デジタル回路に入力される。圧力検出素子の検出特性が温度で変化する場合には温度補正を行う必要があるが、圧力信号の検出中に温度補正が行われると、補正の切り替わりポイントで圧力信号波形に乱れが生じる。したがって、圧力変動を検出中には、例えば通常の圧力フィードバック制御用の信号としての温度補償有りの信号とは区別された温度補償無し信号として出力される。温度補償無し信号としての増幅・オフセット信号は、後続でデジタル処理されるとき、流体圧力信号は増幅されて、デジタル回路の分解能が有効に利用される。
【００１９】
この流体圧力検出回路において、前記デジタル回路は流体圧力の最大値に対応して設定された分解能を有しており、前記増幅・オフセット回路は、流体圧力の変動量をデジタル化する分解能の段階数を流体圧力の前記最大値に対応する分解能の段階数と同程度にするように前記積分信号を増幅する。流体圧力検出回路の出力信号としてのオフセット信号は温度補償有り信号の場合と同じデジタル回路で処理されるため、変動幅の小さい流体圧力信号については、増幅してデジタル回路の分解能が有効に利用される。オフセット信号の最大値が温度補償有り信号の最大値に相当する程度に増幅・オフセット回路によって積分信号を増幅すれば、増幅・オフセット信号に対するデジタル回路の分解能が温度補償有り信号に対する分解能と同程度となり、デジタル回路の分解能が有効に利用される。
【００２０】
この流体圧力検出回路は、燃料サプライポンプから圧送された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、前記コモンレールから供給された高圧燃料を燃焼室内に噴射するインジェクタ、及びエンジンの運転状態とコモンレール圧力とに基づいて前記コモンレール圧力と前記インジェクタからの燃料噴射を制御するためのコントローラから成るコモンレール式燃料噴射システムにおいて、前記コモンレール圧力を前記流体圧力とし前記コントローラを前記デジタル回路として、前記コモンレール圧力の変動量のデジタル化された検出に適用される。燃料噴射に起因したコモンレール圧力の変動量は、コモンレール圧力が取り得る最大値に比較すると相当小さいものであり、従来のコントローラでは、デジタル分解能の一部の段階を用いてのみ分解してデジタル化されている。この発明によれば、燃料噴射に起因したコモンレール圧力の変動量が小さくても、圧力変動は、コントローラのデジタル分解能の多くの段階を用いた高い分解能でデジタル化される。
【００２１】
前記圧力検出素子が出力した前記電圧値は温度補償回路を介して温度補償された前記コモンレール圧力の信号として前記コントローラに入力され、前記増幅・オフセット回路から出力された増幅・オフセット信号は温度補償されない前記コモンレール圧力の変動量の信号として前記コントローラに入力される。圧力センサの温度補償については、コモンレール圧力信号が補正の切り替わりポイントでの乱れが生じるのを回避するため、温度補償有りの信号とは区別した出力とされる。圧力検出素子が出力し且つ微分回路、積分回路、増幅・オフセット回路で処理されたコモンレール圧力の信号は、従来のコモンレール圧力のフィードバック制御を行うための信号とは別に、燃料噴射に起因して生じるコモンレール圧力の小さな圧力変動をアナログ処理によって拡大処理された信号であり、デジタル変換されるときも充分な分解能で検出される。
【００２２】
前記コントローラは前記コモンレール圧力の最大値に対応して設定された分解能を有しており、前記増幅・オフセット回路は、前記コモンレール圧力の変動量をデジタル化する分解能を前記コモンレール圧力の前記最大値に対応する分解能と同程度にするように前記積分信号を増幅する。
【００２３】
前記圧力検出素子、前記微分回路、前記積分回路、及び前記増幅・オフセット回路は、前記コモンレールに配設される圧力センサユニットとしてユニット化されている。したがって、既存のコモンレール式燃料噴射システムにおいて、圧力センサをこの圧力センサユニットに置き換え、コントローラのソフトを入れ換えるのみで、この発明による流体圧力検出回路の利用が可能になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明による流体圧力検出回路の実施例を説明する。図１はこの発明による流体圧力検出回路が適用されるコモンレール式燃料噴射システムの概要を示す概略図、図２はこの発明による流体圧力検出回路の一実施例を示す回路図、図３は図２に示す圧力検出回路における各信号の変化を示すグラフである。
【００２５】
図１において、図４に示す従来のコモンレール式燃料噴射システムに用いられる構成要素と同等の要素については、同じ符号を付すことで、再度の説明を省略する。図１に示すコモンレール式燃料噴射システムにおいては、圧力センサユニット２１は、コントローラ８に入力される系統が２系統に構成されている。即ち、コモンレール圧力の温度補償を行った温度補償有り信号Ｐｒ１をコントローラ８に入力する系統と、温度補償有り信号Ｐｒ１と区別して、温度補償無し信号Ｐｒ２をコントローラ８に入力する系統とが設けられている。温度補償有り信号Ｐｒ１にはコモンレール圧力の検出途中における波形が温度補正の切り替わりポイントで乱れが生じるため、コモンレール圧力の検出途中において乱れのない信号として、温度補償無し信号Ｐｒ２が必要とされる。
【００２６】
図２に示される流体圧力検出回路は、圧力センサユニット２１としてユニット化されている。圧力センサユニット２１は、流体の圧力に晒されて流体圧力に応じた電圧値を出力する圧力検出素子２２と、圧力検出素子２２からの電圧値が入力されて温度補償有り信号Ｐｒ１を直接に出力する温度補償回路２３と、圧力検出素子２２が出力した電圧値の微分値を微分信号として出力する微分回路２４と、微分回路２４からの微分信号が入力されて微分信号の積分値を積分信号として出力する積分回路２５と、積分回路２５の後流に接続されて積分信号を増幅する増幅回路としてのゲイン２６と、ゲイン２６が増幅した増幅信号をコントローラ８の入力レンジの範囲内に抑えるように正の値に嵩上げするオフセット回路２７とから成る。ゲイン２６とオフセット回路２７とは、この発明における増幅・オフセット回路を構成している。圧力検出素子２２は、電圧値をアナログ信号として出力し、アナログの電圧値を処理する微分回路２４、積分回路２５、ゲイン２６及びオフセット回路２７は、すべてアナログ回路である。温度補償有り信号Ｐｒ１、及びオフセット回路２７が出力したオフセット信号である温度補償無しの信号Ｐｒ２とが、コントローラ８に入力される。
【００２７】
コントローラ８では、コモンレール圧力の絶対値の情報に基づいて制御をするときには温度補償有り信号Ｐｒ１が、またコモンレール圧力の変動の情報に基づいて制御をするときには温度補償無しの信号Ｐｒ２が、それぞれＡ／Ｄ変換器２８によってデジタル化され、デジタル化されたコモンレール圧力がコモンレール燃料噴射システムにおける燃料噴射制御において利用される。圧力検出素子２２の検出特性が温度で変化する場合には、圧力検出素子２２が検出した圧力信号の温度補正を行う必要がある。しかしながら、圧力信号の検出中に温度補正が行われると、補正の切り替わりポイントで圧力信号波形に乱れが生じる。したがって、圧力変動を検出中には、温度補償有りの信号Ｐｒ１とは区別した温度補償無し信号Ｐｒ２が得られるように検出回路が組まれている。
【００２８】
温度補償回路２３は、圧力検出素子２２の温度特性に応じて構成されるものであり、公知のものでよく、ここではその詳細を省略する。微分回路２４は、上段に示すように、抵抗Ｒ1 とコンデンサＣ1 とから成るＲＣ回路、又は下段に示す演算増幅器を用いた回路によって構成される。積分回路２５は、上段に示すように、抵抗Ｒ2 とコンデンサＣ2 とから成るＲＣ回路、又は下段に示す演算増幅器（ＯＰアンプ）を用いた回路によって構成される。オフセット回路は、信号の波形を保ったままシフトさせる回路である。
【００２９】
図２に示す流体圧力検出回路と図３に示す各信号の変化を示すグラフとを参照して、流体圧力検出回路がコモンレール燃料噴射システムにおけるコモンレール圧力の検出に適用された場合の、圧力センサユニット２１の作用について説明する。図３の（Ａ）に示す信号は、圧力検出素子２２の出力信号ＳA であるコモンレール圧力を示す電圧値である。コモンレール圧力Ｐｒは、燃料噴射開始前は実質的に一定の圧力を示しており、燃料噴射によって燃料がインジェクタ３に供給されるとともに、脈動を伴って降下する。脈動の変動幅は、燃料噴射前のコモンレール圧力の値そのものと比較して相当小さい値である。図３の（Ｂ）に示す信号は、（Ａ）に示す出力信号ＳA を微分回路２４で微分処理して出力した微分信号ＳB である。微分信号ＳB は、燃料噴射に伴って生じたコモンレール圧力の変化率を表しており、燃料噴射開始前は０Ｖで推移し、燃料噴射の開始後は０Ｖの上下に変動する。微分信号ＳB は、コモンレール圧力Ｐｒを示す出力信号ＳA の極値に対応して０Ｖとなる。図３の（Ｃ）に示す信号は、（Ｂ）に示す微分信号を積分回路２５で積分処理して出力された積分信号ＳC である。微分信号ＳB を積分しているので、積分信号ＳC は、燃料噴射開始前は０Ｖで推移し、燃料噴射の開始後は微分信号ＳB が０Ｖとなる時に極値を取る。即ち、積分信号ＳC は、波形そのものは（Ａ）に示す出力信号ＳA と同じになるが、燃料噴射開始前のコモンレール圧力の初期値を無視し、燃料噴射に伴うコモンレール圧力の変動を表す信号となっている。
【００３０】
図３の（Ｄ）に示す信号は、増幅回路としてのゲイン２６によって増幅された増幅信号ＳD である。積分信号ＳC は、ゲイン２６を通過するときに、この例では５倍に拡大される。増幅信号ＳD は、燃料噴射開始前ではやはり０Ｖに維持されている。図３の（Ｅ）に示す信号は、（Ｄ）に示す増幅信号の波形を維持しながら負の値になるのを回避するために、オフセット回路２７で嵩上げ（オフセット）処理したオフセット信号ＳE である。オフセット信号ＳE は、この例では、燃料噴射開始前では２．５Ｖにオフセットされており、全体としてコントローラ８の入力レンジである０〜５Ｖの範囲に納まるようにオフセット処理されている。オフセット信号ＳE は、圧力センサユニット２１から温度補償無し信号Ｐｒ２として、コントローラ８に出力される。
【００３１】
上記のように、圧力検出素子２２の出力信号ＳA は、一度、微分回路２４で微分処理されることで、０Ｖを基準とした変化率（微分信号ＳB ）として変換される。微分信号ＳB を積分回路２５に投入することで、０Ｖを基準として初期値を無視するが波形を維持した積分信号ＳC として出力される。このとき、微分回路２４及び積分回路２５の構成素子の定数から定まる時定数については、波形レンジが基の信号とほぼ同じになるように調整するのが好ましい。
【００３２】
コモンレール圧力は１５０ＭＰａにも達することがあるので、コントローラ８に入力される温度補償有り信号Ｐｒ１の最大値は２００ＭＰａに設定され、２００ＭＰａに対応するコントローラ８への入力レンジは最大５Ｖレンジで設定され、更に、温度補償有り信号Ｐｒ１と温度補償無し信号Ｐｒ２は、コントローラ８では、Ａ／Ｄ変換器２８において８ｂｉｔ（２５６段階）で分解されデジタル化されているとする。（Ｃ）に示す積分信号ＳC をオフセットしてそのままコントローラ８に入力したのでは、積分信号ＳC の変化幅は最大でも、例えば、５ＭＰａ程度であり、温度補償無し信号Ｐｒ２の出力変化幅は０．１２５Ｖ以下となり、分解能は６段階程度である。コントローラ８の分解能を有効に利用するため、積分信号ＳC はゲイン２６によって増幅される。増幅率の一例としては、燃料サプライポンプ１による燃料圧送量を検出することも考慮して、５０倍ゲインとする。このように構成することにより、コントローラ８においては、例えばオフセット信号ＳE の変化幅が２．５Ｖであるとすると、１２８段階の分解能が有効に利用され、燃料噴射に起因したコモンレール圧力の変化量をより高い精度で検出することが可能になる。
【００３３】
圧力検出素子２２、微分回路２４、積分回路２５、増幅回路２６及びオフセット回路２７は、コモンレール２に配設される圧力センサユニット２１としてユニット化されているので、既存のコモンレール式燃料噴射システムにおいても、従来使用されている圧力サンサ１１（図４参照）を圧力センサユニット２１に置き換えると、コントローラ８の信号処理の分解能が同じであっても、ソフトウェアを入れ換えるのみで、コモンレール圧力の変化を高精度で検出して、コモンレール圧力の変化情報に基づいて、燃料噴射量や燃料噴射時期の燃料噴射条件、或いはシステム異常の検出等のために、この発明による流体圧力検出回路を利用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、この流体圧力検出回路は、圧力センサユニットの検出要素の出力信号を、一度微分処理した後に積分処理し、０Ｖを基準とした圧力変化に置き換えられる。積分信号は、その変化幅が小さいので、出力変化幅が最大に取れるレンジにマッチングするように増幅回路によって増幅されているので、小さい流体圧力変化量を一層高い分解能で検出することが可能になる。特に、この流体圧力検出回路をコモンレール式燃料噴射システムにおけるコモンレール圧力の検出に適用することよって、コモンレール圧力の燃料噴射に伴う微小な変化を、アナログ回路にて処理することにより、既存程度の分解能を有するコントローラでも、その分解能を有効に利用して、コモンレール圧力の変化に基づいた燃料噴射制御のフィードバック制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による流体圧力検出回路が適用されるコモンレール式燃料噴射システムの概要を示す概略図である。
【図２】この発明による流体圧力検出回路の一実施例を示す回路図である。
【図３】図２に示す圧力検出回路における各信号の変化を示すグラフである。
【図４】従来のコモンレール式燃料噴射システムの概略図である。
【符号の説明】
１  燃料サプライポンプ
２  コモンレール
３  インジェクタ
８  コントローラ
２１  圧力センサユニット
２２  圧力検出素子
２３  温度補償回路
２４  微分回路
２５  積分回路
２６  ゲイン（増幅回路）
２７  オフセット回路
ＳA   出力信号
ＳB   微分信号
ＳC   積分信号
ＳD   増幅信号
ＳE   オフセット信号
Ｐｒ  コモンレール圧力
Ｐｒ１  温度補償有り信号
Ｐｒ２  温度補償無し信号
【図１】
0003888004.tif 000002
【図２】
0003888004.tif 000003
【図３】
0003888004.tif 000004
【図４】
0003888004.tif 000005