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JP2005030342A - コモンレール式燃料噴射装置 - Google Patents

コモンレール式燃料噴射装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 コモンレール圧の実圧が目標圧に達していることを前提として噴射パターン(各噴射要素)が決められていたため、負荷変動によってコモンレール圧に応答遅れが生じる時に、最適な噴射パターンではなくなってしまい、エミッションや燃費が悪化する問題があった。
【解決手段】 噴射制御では、現在のエンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出して噴射パターンを決定する。このため、コモンレール圧の応答遅れに左右されることなく「適正な燃焼状態が得られる噴射パターン」を形成できる。また、現在のエンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出すため、「適正な燃焼状態が得られる噴射パターン」を形成するためのデータの取り込みを「マップ読み込み」の1ステップ処理にて行うことができる。このため、噴射制御に要する演算負荷を軽減できる。
【選択図】 図1

Description

本発明はコモンレール式燃料噴射装置に関する技術であり、詳しくはインジェクタから燃料を噴射させる噴射パターンの決定制御に関する。
なお、噴射パターンは、噴射量、噴射時期、噴射期間、噴射回数、インターバル(噴射間隔)、コモンレール圧など、複数の噴射要素によって構成されるものである。
従来の噴射パターンを決める制御は、エンジン回転数と、運転者による出力要求指標から算出するエンジン出力要求値であるエンジン要求トルク(以下、要求トルクと称す)の情報に対応する、噴射量、噴射開始時期、噴射回数などを予め適合値としてECU(エンジン制御ユニット)に記憶させている。そして、これらのマップデータが運転状態に合うように、以下に示す手順にて制御されている。
この従来技術では、噴射パターンの噴射要素として、図1(a)に示すように、プレ噴射量Qp、プレインターバルTp、メイン噴射開始時期Tm、メイン噴射量Qm、アフターインターバルTa、アフター噴射量Qaを求めるとともに、コモンレール要求圧PFIN (目標圧)を求める例を示す。
従来の制御装置は、要求トルクとエンジン回転数NEを基にトータル噴射量Qtotal を求め、そのトータル噴射量Qtotal とエンジン回転数NEを基に各噴射要素(Qp、Tp、Tm、Qm、Ta、Qa、PFIN )を個別に求める。
この従来の噴射パターンを求める手順を図8のフローチャートおよび図9のブロック図を参照して説明する。
噴射パターンを求める噴射制御ルーチンに侵入すると(スタート)、エンジン回転数NE、アクセル開度等の運転状態を読み込む(ステップJ1 )。
次に、エンジン回転数NE、アクセル開度等より要求トルクTreq を算出する(ステップJ2 )。
次に、エンジン回転数NE、要求トルクTreq に基づく種々の噴射要素パターンを記憶する記憶装置から、現在のエンジン回転数NE、要求トルクTreq に適応したトータル噴射量Qtotal を読み出す(ステップJ3 )。
このステップJ3 では、図9に示すように、現在のエンジン回転数NE、要求トルクTreq に適応した近傍の4つのトータル噴射量Qtotal をマップ検索する。そして、検索された4つのトータル噴射量Qtotal を4点補間して、現在のエンジン回転数NE、要求トルクTreq に適応したトータル噴射量Qtotal を算出するものである。
次に、エンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に基づく種々の噴射要素パターンを記憶する記憶装置から、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したプレ噴射量Qpを読み出す(ステップJ4 )。
このステップJ4 では、図9に示すように、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応した近傍の4つのプレ噴射量Qpをマップ検索する。そして、検索された4つのプレ噴射量Qpを4点補間して、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したプレ噴射量Qpを算出するものである。
次に、エンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に基づく種々の噴射要素パターンを記憶する記憶装置から、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したアフター噴射量Qaを読み出す(ステップJ5 )。
このステップJ5 では、図9に示すように、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応した近傍の4つのアフター噴射量Qaをマップ検索する。そして、検索された4つのアフター噴射量Qaを4点補間して、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したアフター噴射量Qaを算出するものである。
次に、エンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に基づく種々の噴射要素パターンを記憶する記憶装置から、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したメイン噴射開始時期Tmを読み出す(ステップJ6 )。
このステップJ6 では、図9に示すように、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応した近傍の4つのメイン噴射開始時期Tmをマップ検索する。そして、検索された4つのメイン噴射開始時期Tmを4点補間して、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したメイン噴射開始時期Tmを算出するものである。
次に、エンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に基づく種々の噴射要素パターンを記憶する記憶装置から、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したプレインターバルTpを読み出す(ステップJ7 )。
このステップJ7 では、図9に示すように、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応した近傍の4つのプレインターバルTpをマップ検索する。そして、検索された4つのプレインターバルTpを4点補間して、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したプレインターバルTpを算出するものである。
次に、エンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に基づく種々の噴射要素パターンを記憶する記憶装置から、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したアフターインターバルTaを読み出す(ステップJ8 )。
このステップJ8 では、図9に示すように、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応した近傍の4つのアフターインターバルTaをマップ検索する。そして、検索された4つのアフターインターバルTaを4点補間して、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したアフターインターバルTaを算出するものである。
次に、エンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に基づく種々の噴射要素パターンを記憶する記憶装置から、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したメイン噴射量Qmを読み出す(ステップJ9 )。
このステップJ9 では、図9に示すように、ステップJ3 で算出したトータル噴射量Qtotal からステップJ4 、J5 で算出したプレ噴射量Qp、アフター噴射量Qaを減算して、メイン噴射量Qmを求めても良い。
次に、エンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に基づく種々の噴射要素パターンを記憶する記憶装置から、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したコモンレール要求圧PFIN を読み出す(ステップJ10)。
このステップJ10では、図9に示すように、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応した近傍の4つのコモンレール要求圧PFIN をマップ検索する。そして、検索された4つのコモンレール要求圧PFIN を4点補間して、現在のエンジン回転数NE、トータル噴射量Qtotal に適応したコモンレール要求圧PFIN を算出するものである。
次に、ステップJ4 〜J9 で求めた各噴射要素(Qp、Tp、Tm、Qm、Ta、Qa)に基づいてインジェクタを制御する(ステップJ11)。
次に、ステップJ10で求めた噴射要素(コモンレール要求圧PFIN )と現在のコモンレール圧に基づいてサプライポンプの吐出量を制御し(ステップJ12)、リターンする。
上記噴射制御ルーチンに示す制御は、各噴射ごとに繰り返される(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−155783号公報
従来のコモンレール式燃料噴射装置は、噴射パターンの各噴射要素(噴射量、噴射時期、噴射期間、噴射回数、インターバル、コモンレール圧など)を自由に設定できるため、エンジンの制御性に優れる。
ここで、コモンレール式燃料噴射装置では、エンジン運転状態により最適なコモンレール圧が異なる。
このため、エンジン運転状態が移行する場合、コモンレール圧を最適圧力へ追従させる必要がある。
しかし、コモンレール圧の昇圧応答性は、サプライポンプの吐出量、インジェクタの燃料消費量等により決まる。また、コモンレール圧の降圧応答性は、減圧弁等によるコモンレールから燃料タンクへの溢流量、インジェクタの燃料消費量等により決まる。このため、コモンレール圧の昇圧応答性および降圧応答性には限界がある。
このように、コモンレール圧に応答遅れが生じると、最適な噴射パターンでは無くなってしまう。
具体的な一例を説明する。
全開加速する場合、高圧のコモンレールに対応した噴射パターン{図1(a)参照}にて噴射を実施したい。
しかし、アイドリングから全開加速する場合、実際のコモンレール圧には応答遅れがあるため、図1(b)に示されるように、噴射期間が長くなってしまう。そのため、メイン噴射の噴射終わり時期が遅角側へ移行してしまい、エミッションおよび燃費を悪化させてしまう。
上述した特許文献1の発明では、コモンレール圧に応じて噴射時期を補正制御する技術が開示されている。しかし、特許文献1の発明は、噴射パターンを構成する複数の噴射要素のうち、噴射時期を補正することができるが、他の噴射要素(噴射量、噴射期間、噴射回数、インターバル、コモンレール圧等)までは最適化できない。
また、従来の噴射パターンの決定制御は、上述したように、各噴射要素をそれぞれ個別に決定するものであり、各噴射要素を決定する各工程において、現在の運転状態に適応した近傍の4つの噴射要素をマップ検索し、検索された4つの噴射要素を4点補間して、現在のエンジン運転状態に適応した噴射要素を求めるものである。このため、高速演算が要求される噴射制御の演算負荷が大きくなってしまう。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、(1)コモンレール圧の過渡応答性能に左右されることなく「適正な燃焼状態が得られる噴射パターン」の形成が可能で、(2)マップ読み込みの1ステップ処理にて「適正な燃焼状態が得られる噴射パターン」を形成するためのデータの取り込みを行うことのできる演算負荷の軽減が可能なコモンレール式燃料噴射装置の提供にある。
[請求項1の手段]
請求項1の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置は、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧に適応した噴射パターン(噴射パターンを構成する各噴射要素がセットになったデータ)を記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行する。
このように、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、およびコモンレール圧をも加えた入力情報に適応した噴射パターンを読み出し、そのパターンに沿い実行させるため、コモンレール圧の過渡応答性能に左右されることなく「適正な燃焼状態が得られる噴射パターン」の形成が可能になる。
また、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出すため、「適正な燃焼状態が得られる噴射パターン」を形成するためのデータの取り込みをマップ読み込みの1ステップ処理にて行うことができる。このため、制御装置の演算負荷を軽減することが可能になる。
[請求項2の手段]
請求項2の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置は、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧、筒内温度に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行する。
このように、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧に加え、筒内温度に適応した噴射パターンを形成するため、最適な噴射パターンを得ることができる。
[請求項3の手段]
請求項3の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置は、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧、気筒内空気量に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行する。
このように、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧に加え、気筒内空気量に適応した噴射パターンを形成するため、最適な噴射パターンを得ることができる。
[請求項4の手段]
請求項4の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置は、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧、筒内温度、気筒内空気量に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行する。
このように、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧に加え、筒内温度および気筒内空気量に適応した噴射パターンを形成するため、最適な噴射パターンを得ることができる。
[請求項5の手段]
請求項5の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置は、噴射パターンを構成する複数の噴射要素を、現在の運転状態に基づいて補間する際、まず、1つの補間係数を算出し、その時の補間係数を用いて複数の噴射要素の補間を行う。
このように、1つの補間係数を演算し、その値で複数の噴射要素の補間を行うことにより、補間に要する演算負荷を低減できる。
[請求項6の手段]
請求項6の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置におけるエンジン出力要求値は、エンジン出力の要求レベルが示される指標値であり、エンジン要求トルク、要求噴射量、あるいは運転者による出力の要求レベルが示される出力指標値のいずれかである。
[請求項7の手段]
請求項7の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置は、エンジン出力要求値に対してコモンレール圧が適正ではないために、エンジン出力要求値が得られない噴射パターンを実行する時、エンジン出力要求値に満たない旨を運転者に知らせる、あるいはエンジン出力要求値に満たない信号を他の制御系に出力する。
エンジン出力要求値が得られないことを運転者が知ることができるため、エンジン出力要求値が得られないことに対する違和感を緩和できる。
また、他の制御系が存在する場合、他の制御系でエンジン出力要求値が得られないことを知ることができ、他の制御系でエンジン出力要求値が得られないことに対する制御が可能となる。
[請求項8の手段]
請求項8の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置は、コモンレール圧に代えて、インジェクタ噴射圧を用いるものである。
なお、インジェクタ噴射圧は、インジェクタのノズルシートの上流圧力をセンサ類によって検出するものであっても良いし、コモンレール圧等から推定するものであっても良い。
本発明の最良の形態は、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値(エンジン出力の要求レベルが示される指標値であり、例えば、要求トルク、要求噴射量、あるいは運転者が要求する出力指標値など)、コモンレール圧に適応した噴射パターン(噴射パターンを構成する各噴射要素がセットになったデータ)を記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行するものである。
実施例1を図1〜図4を参照して説明する。
まず、本発明が適用されたコモンレール式燃料噴射装置の構成を図4を参照して説明する。
コモンレール式燃料噴射装置は、エンジン(例えば、ディーゼルエンジン)の各気筒に燃料噴射を行う装置であり、コモンレール1、インジェクタ2、サプライポンプ3、ECU4(エンジン制御ユニット:制御装置に相当する)、EDU5(駆動ユニット)等から構成される。
コモンレール1は、インジェクタ2に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように高圧ポンプ配管6を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ3の吐出口と接続されるとともに、各インジェクタ2へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管7が接続されている。なお、インジェクタ2からのリーク燃料およびサプライポンプ3からのリーク燃料は、リーク配管8を経て燃料タンク9へ戻される。
コモンレール1には、プレッシャリミッタ10が取り付けられている。このプレッシャリミッタ10は圧力安全弁であり、コモンレール1内の燃料圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール1内の燃料の一部をリーク配管8を経て燃料タンク9へ戻し、コモンレール1の燃料圧を限界設定圧以下に抑える。
また、コモンレール1には、減圧弁11が取り付けられている。この減圧弁11は、ECU4から与えられる開弁指示信号によって開弁してリーク配管8を介してコモンレール1内の高圧燃料を溢流させることでコモンレール圧を減圧するものである。
インジェクタ2は、エンジンの各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール1より分岐する複数のインジェクタ配管7の下流端に接続されて、コモンレール1に蓄圧された高圧燃料を各気筒内に噴射供給する燃料噴射ノズル、およびこの燃料噴射ノズル内に収容されたニードルのリフト制御を行う電磁弁等を搭載している。
サプライポンプ3は、コモンレール1に高圧に圧縮した燃料を送るものであり、燃料タンク9内の燃料を吸い上げるフィードポンプと、レギュレータバルブで調圧され、燃料調量弁(SCV)12で調量された燃料をコモンレール1へ圧送する高圧ポンプとを有するものであり、フィードポンプおよび高圧ポンプはカムシャフト13によって回転駆動される。このカムシャフト13は、エンジンのクランク軸等によって回転駆動される。
ECU4は、図示しないCPU、記憶装置(RAM、ROM、バックアップRAM等)、AD変換器、入力ポート、出力ポートなどから構成されるコンピュータである。
このECU4には、演算のための情報信号(エンジンや車両の運転状態を検出するための信号)を得るために、各種センサが接続されている。具体的には、エンジン回転数NEを検出する回転数センサ21、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ22、エンジン冷却水温を検出する冷却水温センサ23、コモンレール1の内圧(コモンレール圧PC)を検出するコモンレール圧センサ24、およびその他のセンサ類25が接続されている。
(実施例1の特徴)
ECU4の記憶装置には、エンジン回転数NE、要求トルクTreq 、コモンレール圧PCに基づく種々の噴射パターンが記憶されている。なお、噴射パターンは、噴射量、噴射時期、噴射期間、噴射回数、インターバル(噴射間隔)、コモンレール圧PCなど、複数の噴射要素によって構成されるものである。
そして、ECU4は、燃料の噴射毎に、現在のエンジン回転数NE、要求トルクTreq 、コモンレール圧PCに適応した噴射パターンを記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行させる噴射制御がプログラムされている。
ECU4による噴射制御の制御例を図2のフローチャートを参照して説明する。
燃料の噴射毎に実施される噴射制御ルーチンに侵入すると(スタート)、まず、現在のエンジン回転数NE(回転数センサ21によって読み込まれた値)、アクセル開度(アクセル開度センサ22によって読み込まれた値)、コモンレール圧PC(コモンレール圧センサ24によって読み込まれた値)等の運転状態を読み込む(ステップS1 )。
次に、エンジン回転数NE、アクセル開度等より要求トルクTreq を算出する(ステップS2 )。
次に、現在のエンジン回転数NE、要求トルクTreq 、コモンレール圧PCに適応した噴射パターンを算出する(ステップS3 )。
このステップS3 では、次の(1)〜(10)の演算を行う。
(1)現在のエンジン回転数NEに近い2点、要求トルクTreq に近い2点、コモンレール圧PCに近い2点の位置を検索することによって、現在の運転状態に近い8つの噴射パターンをマップ検索する。
(2)上記(1)で検索された8点から現在の運転状態に近い点を算出するための8点補間係数を求める。
(3)上記(1)で検索された8つの噴射パターンのうち、8つのメイン噴射量Qmを読み出し、上記(2)で算出した補間係数を用いてメイン噴射量Qmの8点補間を行う。これによって、メイン噴射量Qmが算出される。
(4)上記(1)で検索された8つの噴射パターンのうち、8つのプレ噴射量Qpを読み出し、上記(2)で算出した補間係数を用いてプレ噴射量Qpの8点補間を行う。これによって、プレ噴射量Qpが算出される。
(5)上記(1)で検索された8つの噴射パターンのうち、8つのアフター噴射量Qaを読み出し、上記(2)で算出した補間係数を用いてアフター噴射量Qaの8点補間を行う。これによって、アフター噴射量Qaが算出される。
(6)上記(1)で検索された8つの噴射パターンのうち、8つのメイン噴射開始時期Tmを読み出し、上記(2)で算出した補間係数を用いてメイン噴射開始時期Tmの8点補間を行う。これによって、メイン噴射開始時期Tmが算出される。
(7)上記(1)で検索された8つの噴射パターンのうち、8つのプレインターバルTpを読み出し、上記(2)で算出した補間係数を用いてプレインターバルTpの8点補間を行う。これによって、プレインターバルTpが算出される。
(8)上記(1)で検索された8つの噴射パターンのうち、8つのアフターインターバルTaを読み出し、上記(2)で算出した補間係数を用いてアフターインターバルTaの8点補間を行う。これによって、アフターインターバルTaが算出される。
(9)上記(1)で検索された8つの噴射パターンのうち、8つのコモンレール要求圧PFIN を読み出し、上記(2)で算出した補間係数を用いてコモンレール要求圧PFIN の8点補間を行う。これによって、コモンレール要求圧PFIN が算出される。
(10)上記(1)で検索された8つの噴射パターンのうち、8つの要求トルク未達成値FCONDを読み出し、上記(2)で算出した補間係数を用いて要求トルク未達成値FCONDの8点補間を行う。これによって、要求トルクTreq に対してコモンレール圧PCが適正ではなく、要求トルクTreq (エンジン出力)が得られない噴射パターンが実行されるか否かの判断が行われる。
ここで、この実施例1では、過渡期等の応答遅れによってコモンレール圧PCが適正圧(現実のコモンレール圧≠コモンレール要求圧)ではなく、要求トルクが得られない噴射パターンを実行する時、「要求トルクが得られない旨」を運転者に知らせるように設けられている。
具体的には、運転者の要求する要求トルクを得るための噴射パターンを実行させると、コモンレール圧PC(実圧)が適正ではないためにエミッション(例えば、パティキュレート等)が規定値を超える領域が存在する。この領域は、予め分かっている。
この実施例1の噴射制御では、定常時はもちろん、過渡期であっても、現在のコモンレール圧PCに適した噴射パターン(エミッションが悪化しない噴射パターン)が実行されるため、要求トルクが得られない噴射パターンが実行される領域がある。この時、上記(10)による値を基に、要求トルクが得られない領域であるか否かを判断し、要求トルクが得られない領域と判断された場合は、ランプ等の視覚表示手段によって運転者に「要求トルクが得られない旨」を表示する。
このように設けることによって、要求トルクが得られないことを運転者が知ることができるため、運転者が要求トルクが得られないことに対する違和感を緩和できる。
なお、この実施例1では、要求トルクに対してコモンレール圧PCが適正ではなく、要求トルクが得られない場合は、運転者に「要求トルクが得られない旨」を知らせるように設ける例を示すが、要求トルクが得られない場合に、他の制御系(例えば、要求トルクを指示してきた要求トルク算出ユニット等)に要求トルクが得られない信号(要求トルク未達成の信号)を出力しても良い。
このように設けることにより、他の制御系で要求トルクが得られないことを知ることができ、他の制御系で要求トルクが得られないことに対する制御を実施することが可能になる。
次に、ステップS3 で求めた各噴射要素(Qp、Tp、Tm、Qm、Ta、Qa)に基づいてインジェクタ2を制御する(ステップS4 )。
次に、ステップS3で求めたコモンレール要求圧PFIN と現在のコモンレール圧PCに基づいて、現在のコモンレール圧PCがコモンレール要求圧PFIN に収束するように、サプライポンプの吐出量を制御し(ステップS5 )、リターンする。
上記噴射制御ルーチンに示す制御は、各噴射ごとに繰り返される。
(実施例1の効果)
「発明が解決しようとする課題」の項でも説明したように、実際のコモンレール圧は応答遅れがあり、急激に上昇および降下できない。
従来の噴射制御は、コモンレール圧の実圧がコモンレール要求圧に達していることを前提として噴射パターン(各噴射要素)が決定されていたため、コモンレール圧に応答遅れがあると、最適な噴射パターンでは無くなってしまう。
具体的な一例を図1を参照して説明する。
アイドリングから全開加速する場合、図1(a)に示すように、コモンレール要求圧(高圧)にて噴射制御を実施したい。
しかし、上述したように、実際のコモンレール圧の応答性には限界があるため、従来技術の噴射制御では、コモンレール要求圧(高圧)に適応した噴射パターンを求め、その噴射パターンを実際のコモンレール圧(低圧)において実施する。すると、実際のコモンレール圧が低圧であるために、図1(b)に示すように、メイン噴射の噴射終わり時期が遅角側へ移行してしまい、エミッションおよび燃費を悪化させてしまう。
上記の不具合に対して、この実施例1の噴射制御では、コモンレール要求圧に移行途中のコモンレール圧(実圧)に適した噴射パターンを実行する。
具体的な一例を示すと、アイドリングから全開加速する場合、図1(c)に示すように、低圧コモンレール圧から高圧コモンレール圧へ移行する途中のコモンレール圧(実圧)に適した噴射パターンを実行する。
このように、低圧での噴射期間延長に対してメイン噴射開始時期をTm’に進角させるとともに、メイン噴射量をQm’に適正化し、不要となったプレ噴射を止め、アフター噴射の開始時期をTa’に最適化するとともに、アフター噴射量もQa’に最適化することによって、エミッションおよび燃費の悪化を抑制する。
即ち、実施例1のコモンレール式燃料噴射装置は、現在のエンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧に適応した噴射パターンが得られるため、コモンレール圧の過渡応答性能に左右されることなく「適正な燃焼状態が得られる噴射パターン」を形成できる。
また、現在のエンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出すため、「適正な燃焼状態が得られる噴射パターン」を形成するためのデータの取り込みを「マップ読み込み」の1ステップ処理にて行うことができる。このため、ECU4にかかる噴射制御の演算負荷を軽減できる。
さらに、実施例1のコモンレール式燃料噴射装置は、現在の運転状態に基づいて複数の噴射要素をそれぞれ補間する際、まず、1つの補間係数を算出し、その時の補間係数を用いて複数の噴射要素の補間を行う。このように、1つの補間係数を演算し、その値で複数の噴射要素の補間を行うことにより、補間に要する演算負荷を低減できる。即ち、この補間方法を用いることによっても、ECU4にかかる噴射制御の演算負荷を軽減できる。
上記の実施例1では、エンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧の3つの要素に基づく種々の噴射パターンをECU4の記憶装置に予め記憶しておき、エンジンの運転中は現在のエンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出して、その読み出された噴射パターンを実行する例を示した。
これに対し、この実施例2は、図5に示すように、エンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧、筒内温度(非噴射時の気筒内圧縮温度:気筒内雰囲気の一因)の4つの要素に基づく種々の噴射パターンをECU4の記憶装置に予め記憶しておき、エンジンの運転中は現在のエンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧、筒内温度に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行するものである。
なお、現在の筒内温度は、温度センサによって検出される吸気温度、圧縮比等からマップや演算によって推定されるものである。
この実施例2では、エンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧の3つの要素の他に、エンジン運転状態の一因である筒内温度も加味して噴射パターンを決定するため、定常時はもちろん、過渡期であっても、エンジン運転状態に適した噴射パターンをきめ細かく設定できる。
この実施例3は、図6に示すように、エンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧、筒内空気量(非噴射時の気筒内圧力:気筒内雰囲気の一因)の4つの要素に基づく種々の噴射パターンをECU4の記憶装置に予め記憶させておき、エンジンの運転中は現在のエンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧、筒内空気量に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行するものである。
なお、現在の筒内空気量は、吸気量センサによって検出される空気流量等からマップや演算によって推定されるものである。
この実施例3では、エンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧の3つの要素の他に、エンジン運転状態の一因である筒内空気量も加味して噴射パターンを決定するため、定常時はもちろん、過渡期であっても、エンジン運転状態に適した噴射パターンをきめ細かく設定できる。
この実施例4は、図7に示すように、エンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧、筒内温度(非噴射時の気筒内圧縮温度)、筒内空気量(非噴射時の気筒内圧力)の5つの要素に基づく種々の噴射パターンをECU4の記憶装置に予め記憶させておき、エンジンの運転中は現在のエンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧、筒内温度、筒内空気量に適応した噴射パターンを記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行するものである。
この実施例4では、エンジン回転数、要求トルク、コモンレール圧の3つの要素の他に、エンジン運転状態の一因である筒内温度と筒内空気量も加味して噴射パターンを決定するため、定常時はもちろん、過渡期であっても、エンジン運転状態に適した噴射パターンをきめ細かく設定できる。
上記の実施例1〜4では、コモンレール圧センサ24によって検出される現在のコモンレール圧を用いて噴射パターンを決定する例を示した。
これに対して、この実施例は、コモンレール圧に代えて、インジェクタ噴射圧を用いるものである。
なお、インジェクタ噴射圧は、インジェクタ2のノズルシートの上流圧力を直接センサ類によって検出するものであっても良いし、コモンレール圧等から推定するものであっても良い。インジェクタ噴射圧は、コモンレール圧よりもダイレクトにエンジン特性に影響が現れる。このため、コモンレール圧に代えて現在のインジェクタ噴射圧を用いて噴射パターンの決定を行うことにより、エンジンの運転状態に適した噴射パターンを得ることができる。
[変形例]
上記の実施例では、エンジン出力要求値の一例として要求トルクを用いて説明した。そして、上記実施例では要求トルクを運転者の要求(アクセル開度)に基づいて求める例を示した。しかるに、車両の要求(例えば、オートクルーズ機能、エンジン出力を作業に用いるためにエンジン回転数を一定に保つために必要なトルク等)に基づいて要求トルクを求めても良い。
なお、エンジン出力要求値は、エンジン出力の要求レベルが示される指標値であれば良く、上記実施例で示した要求トルクの他に、出力指標値(アクセル開度操作の変化量より算出)、要求噴射量などであっても良い。
噴射パターンの説明図である(実施例1)。 噴射制御のフローチャートである(実施例1)。 噴射制御のブロック図である(実施例1)。 コモンレール式燃料噴射装置の概略図である(実施例1)。 噴射制御のブロック図である(実施例2)。 噴射制御のブロック図である(実施例3)。 噴射制御のブロック図である(実施例4)。 噴射制御のフローチャートである(従来例)。 噴射制御のブロック図である(従来例)。
符号の説明
1 コモンレール
2 インジェクタ
3 サプライポンプ
4 ECU(制御装置)

Claims (8)

  1. エンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧に基づく種々の噴射パターンを記憶する記憶装置を有し、
    現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧に適応した噴射パターンを前記記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行させる制御装置を搭載するコモンレール式燃料噴射装置。
  2. 請求項1のコモンレール式燃料噴射装置において、
    前記記憶装置は、エンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧の他に、筒内温度に基づく種々の噴射パターンを記憶するものであり、
    前記制御装置は、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧、筒内温度に適応した噴射パターンを前記記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行させることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
  3. 請求項1のコモンレール式燃料噴射装置において、
    前記記憶装置は、エンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧の他に、気筒内空気量に基づく種々の噴射パターンを記憶するものであり、
    前記制御装置は、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧、気筒内空気量に適応した噴射パターンを前記記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行させることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
  4. 請求項1のコモンレール式燃料噴射装置において、
    前記記憶装置は、エンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧の他に、筒内温度、気筒内空気量に基づく種々の噴射パターンを記憶するものであり、
    前記制御装置は、現在のエンジン回転数、エンジン出力要求値、コモンレール圧、筒内温度、気筒内空気量に適応した噴射パターンを前記記憶装置から読み出し、その読み出された噴射パターンを実行させることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
    前記制御装置は、噴射パターンを構成する複数の噴射要素を、現在の運転状態に基づいて補間する際、
    まず、1つの補間係数を算出し、その時の補間係数を用いて複数の噴射要素の補間を行うことを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
    前記エンジン出力要求値は、エンジン出力の要求レベルが示される指標値であり、エンジン要求トルク、要求噴射量、あるいは運転者による出力の要求レベルが示される出力指標値のいずれかであることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
    前記制御装置は、エンジン出力要求値に対してコモンレール圧が適正ではなく、エンジン出力要求値が得られない噴射パターンを実行する時、エンジン出力要求値に満たない旨を運転者に知らせる、あるいはエンジン出力要求値に満たない信号を他の制御系に出力することを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
  8. 請求項1〜請求項7のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
    コモンレール圧に代えて、インジェクタ噴射圧を用いることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
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