JP2005163559A - Accumulator fuel injection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置に関し、特にコモンレールに蓄えられた高圧燃料をインジェクタから内燃機関へ燃焼1行程の間に少なくとも2回噴射する蓄圧式燃料噴射装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to a pressure-accumulation fuel injection device, and is particularly suitable for application to a pressure-accumulation fuel injection device that injects high-pressure fuel stored in a common rail from an injector to an internal combustion engine at least twice during one combustion stroke. .
従来より、所定容積の蓄圧室としてのコモンレールに蓄圧された高圧燃料をインジェクタからディーゼル機関に噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置が知られている。この種の蓄圧式燃料噴射装置では、ディーゼル機関への搭載上等の制約から、コモンレールで蓄圧する高圧燃料の容積に限りがあるため、燃焼1行程の間に複数回噴射させようとすると、各噴射の後に圧力変動(圧力脈動)が発生する。この圧力脈動はインジェクタから後噴射すべき噴射量に影響を及ぼす。 2. Description of the Related Art Conventionally, a pressure accumulation type fuel injection device that supplies high pressure fuel accumulated in a common rail as a pressure accumulation chamber having a predetermined volume from a injector to a diesel engine is known. In this type of accumulator fuel injection device, due to restrictions on mounting in a diesel engine, etc., the volume of high-pressure fuel that is accumulated on the common rail is limited, so if you try to inject multiple times during one combustion stroke, Pressure fluctuation (pressure pulsation) occurs after injection. This pressure pulsation affects the injection amount to be post-injected from the injector.
これに対して、特許文献1の開示する技術では、後噴射の噴射前のコモンレール圧力と、前噴射と後噴射のインターバルに応じて、後噴射に係わる信号(噴射指令値)を補正する。なお、インターバルから、前噴射により生じるコモンレール内の圧力脈動を予測する。このインターバルに対する予め記憶したマップを有しており、このマップから補正値を求めて後噴射量および後噴射時期を、所定の目標噴射量および所定の目標噴射時期になるように制御する。
しかしながら、上記従来技術は、圧力脈動を推定して補正値を決める方法であるため、圧力脈動の実態が捉えにくい噴射条件等によっては、後噴射の補正精度が不十分な場合がある。例えば燃焼1行程の間に3回(パイロット噴射、メイン噴射、およびアフター噴射)噴射するものにおいて、前噴射、後噴射をメイン噴射、アフター噴射とすると、図5に示すように、前噴射の噴射量(以下、前噴射量と呼ぶ)Qの大きさに応じて、前噴射終了後における後噴射期間に生じる平均圧力の変化量ΔPCMが変化する。つまり前噴射量の大きさに応じて、後噴射期間に生じる圧力脈動の大きさや激しさ(脈動周波数の増減)が変化することになる。従来方法では、後噴射の噴射直前のコモンレール圧力を測定し、圧力脈動を推定して補正値を決めるため、後噴射期間における圧力平均値を捉えてその平均値を中心に変動する圧力脈動の実体値に近づけることは難しい。 However, since the above-described prior art is a method of determining the correction value by estimating the pressure pulsation, the correction accuracy of the post-injection may be insufficient depending on the injection conditions or the like where it is difficult to grasp the actual state of the pressure pulsation. For example, in the case of three injections (pilot injection, main injection, and after injection) during one combustion stroke, if the pre-injection and post-injection are the main injection and after-injection, as shown in FIG. The change amount ΔP CM of the average pressure that occurs in the post-injection period after the end of the pre-injection changes according to the magnitude of the amount (hereinafter referred to as the pre-injection amount) Q. That is, the magnitude and intensity of pressure pulsation (increase / decrease in pulsation frequency) generated during the post-injection period change according to the magnitude of the pre-injection amount. In the conventional method, since the common rail pressure immediately before the post-injection is measured and the pressure pulsation is estimated to determine the correction value, the pressure pulsation that fluctuates around the average value obtained from the average pressure value in the post-injection period. It is difficult to get close to the value.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、燃焼1行程の間に複数回噴射するものであって、前噴射の噴射量の大きさに係わらず、後噴射の噴射精度の向上が図れる蓄圧式燃料噴射装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to inject a plurality of times during one combustion stroke, regardless of the amount of pre-injection. An object of the present invention is to provide a pressure accumulation type fuel injection device capable of improving the injection accuracy of injection.
本発明の請求項1によると、燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、蓄圧室から供給される高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するインジェクタと、内燃機関の運転状態に応じてインジェクタを制御する制御手段とを備え、気筒に対し内燃機関の燃焼1行程の間に複数回の噴射を実施する蓄圧式燃料噴射装置において、蓄圧室の圧力を検出する圧力検出手段を備え、制御手段は、複数回の噴射のうちの先に実施される前噴射の噴射量の大きさを表す指標値を算出し、前噴射の後に実施される後噴射の要求噴射量に対する噴射期間を算出するときに、前噴射と後噴射との間のインターバル、後噴射の直前の蓄圧室圧力、および指標値に基いて補正することを特徴とする。
According to
従来の後噴射直前の蓄圧室圧力値の検出値、および前噴射と後噴射との間のインターバルの2つの指標値のみにて、後噴射期間中における蓄圧室圧力平均値を推定した影響値を、後噴射の基本噴射期間に対して補正する従来方法の考え方では、後噴射の補正精度が充分ではない現状に対し、発明者は、後噴射期間中における蓄圧室圧力平均値に与える影響値として、前噴射の大きさを表す指標値を加えて補正すれば、算出精度が向上することを見出した。 The influence value obtained by estimating the pressure accumulation chamber pressure average value during the post-injection period only with the two detected values of the pressure accumulation chamber pressure value immediately before the post-injection and the interval between the pre-injection and the post-injection. In contrast to the current situation where the correction accuracy of the post-injection is not sufficient in the concept of the conventional method of correcting the basic injection period of the post-injection, the inventor It has been found that the calculation accuracy can be improved by adding an index value representing the size of the previous injection.
この精度検出の向上理由を推論すると、前噴射の大きさを表す指標値、例えば、噴射量が大きいほど、蓄圧室内よりの燃料持ち出し量が大きくなり、この持ち出し量の大きさと、その直後に行われる後噴射時における蓄圧室内の高圧燃料の脈動(乱れ)の激しさ(振幅値の大きさ)とは、一定の傾向(略比例)を示すことによる。つまり、この指標値が例えば大きいときには、後噴射期間中における蓄圧室圧力平均値が低くなる傾向となることを考慮して、後噴射期間を狙い噴射量となる噴射期間に補正を加えられる。 Inferring the reason for the improvement in accuracy detection, an index value indicating the size of the previous injection, for example, the larger the injection amount, the larger the amount of fuel taken out from the pressure accumulator chamber. The intensity (the magnitude of the amplitude value) of the pulsation (disturbance) of the high-pressure fuel in the pressure accumulating chamber at the time of post-injection is due to showing a certain tendency (substantially proportional). That is, for example, when this index value is large, the injection period that becomes the injection amount targeting the post-injection period can be corrected in consideration of the tendency that the pressure accumulation chamber pressure average value during the post-injection period tends to be low.
したがって、前噴射の噴射量の大きさの大きさに左右されて後噴射期間の圧力変動(圧力脈動)の大きさや激しさが変化しても、後噴射の噴射量を精度よく補正することが可能である。 Therefore, even if the magnitude or intensity of pressure fluctuation (pressure pulsation) during the post-injection period changes depending on the magnitude of the pre-injection injection quantity, the post-injection injection quantity can be accurately corrected. Is possible.
本発明の請求項2によると、制御手段は、前噴射と後噴射との間のインターバル、後噴射の直前の前記蓄圧室圧力、および指標値の少なくとも3つのデータから、後噴射噴射期間中における前記蓄圧室の平均圧力見込値を算出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the control means is configured to calculate during the post-injection injection period from at least three data of the interval between the pre-injection and the post-injection, the pressure accumulation chamber pressure immediately before the post-injection, and the index value. An estimated average pressure value of the pressure accumulating chamber is calculated.
本発明の請求項3によると、蓄圧室の平均圧力見込値の算出は、前噴射の噴射量の大きさを表す指標値と、平均圧力見込値との関係を、マップデータで持つ、または算出補正することを特徴とする。
According to
本発明の請求項4によると、平均圧力見込値は、3つのデータと、前噴射の噴射前に測定される高圧燃料の圧力値とを加えて、補正されることを特徴とする。 According to claim 4 of the present invention, the estimated average pressure value is corrected by adding three data and the pressure value of the high-pressure fuel measured before the injection of the pre-injection.
本発明の請求項5によると、指標値は、内燃機関の運転状態から制御手段によって算出された第1の噴射における噴射すべき噴射量を決定する目標噴射値、目標噴射値に基いてインジェクタを制御する指令噴射量値、指令噴射量値に基き算出されるインジェクタ駆動パルス期間値、および測定された前記前噴射の噴射直前の前記高圧燃料の圧力値と前記前噴射の噴射終了直後の圧力値との差圧値のうちいずれか一つであることを特徴とする。 According to claim 5 of the present invention, the index value is a target injection value for determining the injection amount to be injected in the first injection calculated by the control means from the operating state of the internal combustion engine, and the injector is based on the target injection value. The command injection amount value to be controlled, the injector drive pulse period value calculated based on the command injection amount value, the measured pressure value of the high-pressure fuel immediately before the injection of the pre-injection, and the pressure value immediately after the end of the injection of the pre-injection Is one of the differential pressure values.
本発明の請求項6によると、燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、蓄圧室から供給される高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するインジェクタと、内燃機関の運転状態に応じてインジェクタを制御する制御手段と、蓄圧室の圧力を検出する圧力検出手段とを備え、気筒に対し前記内燃機関の燃焼1行程の間に複数回の噴射を実施する蓄圧式燃料噴射装置において、制御手段は、複数回の噴射のうちの先に実施される前噴射の噴射量の大きさを表す指標値を算出する指標値算出手段と、前噴射の後に実施される後噴射の要求噴射量に対する噴射期間を算出するときに、前の噴射終了後における後噴射の噴射期間中における蓄圧室圧力の平均圧力値を前記指標値に基き推定する平均圧補正手段とを有することを特徴とする。
According to
以下、本発明の車両の制御装置を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。図1は、本実施形態の蓄圧式燃料噴射システムの全体構成を示す構成図である。図2は、図1中のECUにおいて燃焼1行程の間に複数回噴射する制御方法を示すフローチャートである。図3は、図1中のECUにおいて燃焼1行程の間に複数回噴射する制御方法を示すフローチャートである。図4は、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の作動を示すタイムチャートである。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a vehicle control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of the pressure accumulation fuel injection system of the present embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing a control method for injecting a plurality of times during one combustion stroke in the ECU in FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a control method in which the ECU in FIG. 1 injects a plurality of times during one combustion stroke. FIG. 4 is a time chart showing the operation of the pressure accumulation type fuel injection device of the present embodiment.
図1に示すように、蓄圧式燃料噴射装置は、例えば自動車等の車両に搭載された多気筒(例えば、4気筒)のディーゼルエンジン(以下、エンジンと呼ぶ)1の運転状態または運転条件、車両の走行状態および運転者の操作量(意志)を各種センサにより検出して、エンジンコントロールユニット(エンジン制御ユニット)(以下、ECUと呼ぶ)10に伝えて、各種センサからのセンサ信号により最適な目標噴射量(指令噴射量)、目標噴射時期(指令噴射時期)、目標噴射期間(指令噴射期間)および目標噴射圧力(指令噴射圧力)を演算し、それぞれを制御する複数個(本実施例では4個)のインジェクタ(電磁式燃料噴射弁)2および高圧供給ポンプ(燃料供給ポンプ)(以下、サプライポンプと呼ぶ)3等に指令するように構成されている。 As shown in FIG. 1, an accumulator fuel injection device includes an operating state or operating conditions of a multi-cylinder (for example, 4-cylinder) diesel engine (hereinafter referred to as an engine) 1 mounted on a vehicle such as an automobile, The driving state and the operation amount (will) of the driver are detected by various sensors and transmitted to an engine control unit (engine control unit) (hereinafter referred to as an ECU) 10, and an optimum target is detected by sensor signals from the various sensors. A plurality of (4 in the present embodiment) that calculate an injection amount (command injection amount), a target injection timing (command injection timing), a target injection period (command injection period), and a target injection pressure (command injection pressure) are controlled. Are configured to instruct an injector (electromagnetic fuel injection valve) 2 and a high-pressure supply pump (fuel supply pump) (hereinafter referred to as supply pump) 3. To have.
エンジン1は、シリンダ、シリンダヘッド、およびオイルパン等から構成された4サイクル4気筒エンジンである。なお、エンジン1の各気筒の吸入ポートは、吸気弁(インテークバルブ)11により開閉され、排気ポートは排気弁(エキゾーストバルブ)12により開閉される。また、各気筒内には、連接棒を介してクランク軸13に連結されたピストン14が摺動自在に配設されている。
The
インジェクタ2は、エンジン1のシリンダヘッドに、各気筒に対応して取付けられている。これらのインジェクタ2は、噴射孔を形成したノズルボディ内に、噴射孔を開閉するノズルニードルを摺動自在に収容した燃料噴射ノズル、ノズルニードルを開弁方向に駆動する電磁弁(ニードル駆動手段、ソレノイドアクチュエータ)、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により構成されている。
The injector 2 is attached to the cylinder head of the
これらのインジェクタ2からエンジン1への燃料噴射は、ノズルニードルに連結されたコマンドピストンの背圧制御室(圧力制御室)内の燃料圧力を制御する電磁弁(図示せず)への通電および通電停止(ON/OFF)により電子制御される。各気筒のインジェクタ2の電磁弁が開弁している間、蓄圧室としてのコモンレール17内に蓄圧された高圧燃料がエンジン1の各気筒の燃焼室内に噴射される。なお、インジェクタ2の内部リーク燃料または圧力制御室からの排出燃料(インジェクタ2を開弁するために用いた燃料)は、リターン配管33を経て燃料タンク15に還流するように構成されている。
The fuel injection from the injector 2 to the
サプライポンプ3は、吸入した燃料を加圧して吐出口からコモンレール17へ高圧燃料を圧送する高圧供給ポンプであり、燃料タンク15から燃料を汲み上げるフィードポンプ(低圧供給ポンプ)6を備えている。フィードポンプ6からサプライポンプ3の加圧室への燃料経路には、その燃料経路の開口度合(弁開度または開口面積)を調整することで、サプライポンプ3からコモンレール17への燃料吐出量(ポンプ吐出量、ポンプ圧送量)を変更する電磁アクチュエータとしての吸入調量弁(リニアソレノイドアクチュエータ)7が取付けられている。
The
吸入調量弁7は、図示しないポンプ駆動回路を介してECU10からのポンプ駆動信号によって電子制御されることにより、フィードポンプ6からサプライポンプ3の加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整する吸入量調整用電磁弁であり、各インジェクタ2からエンジン1の各気筒内へ噴射供給する燃料噴射圧力(以下、コモンレール圧と呼ぶ)を変更する。そして、サプライポンプ3は、燃料タンク15から燃料を吸入して加圧し、ECU10より指令された燃料吐出量をコモンレール17に圧送する。このコモンレール17内のコモンレール圧は、燃料圧力検出手段としての燃料圧力センサ18によって測定され、ポンプ駆動指令値(ポンプ駆動電流値)と噴射量指令値(パルス状のインジェクタ駆動電流、インジェクタ噴射指令パルス)とがECU10で算出される。
The
コモンレール17は、連続的に燃料噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するために、コモンレール17に蓄圧される高圧燃料が、供給配管(以下、高圧配管と呼ぶ)20を介してサポライポンプ3から供給される。なお、コモンレール17から燃料タンク15へ燃料を戻すためのリターン配管21が設けられている。そして、コモンレール17には、リターン配管21の開口度合を調整することが可能な常閉型の減圧弁22が配置されている。この減圧弁22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値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17内のコモンレール圧を高圧から低圧へ減圧させる機能を有する。なお、減圧弁22の代わりに、コモンレール17とリターン配管21との間に、コモンレール17内のコモンレール圧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17内の燃料圧力を逃がすためのプレッシャリミッタを取付けるようにしてもよい。
The
なお、ここで、インジェクタ2とサプライポンプ3とコモンレール17とは、エンジン1へ燃料供給する燃料噴射手段を構成する。
Here, the injector 2, the
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(ROM、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、およびポンプ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。そして、燃料圧力センサ18から出力される検出信号(電圧信号)や燃料温度センサ34から出力される検出信号、その他の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、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1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いて、例えばインジェクタ2の電磁弁、サプライポンプ3の吸入調量弁7、スロットルバルブ39を駆動するアクチュエータ40、および排気ガス還流量(EGR量)を調節するEGRバルブ42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。
The
そして、ECU10は、クランク軸(クランクシャフト)13に取付けられたクランク角度センサ4、およびカム軸(カムシャフト)23に取付けられたカム角度センサ5とからのクランク軸回転パルスおよびカム軸回転パルスの信号を基準にして、各気筒のインジェクタ2の噴射時期およびサプライポンプ3の圧送期間を決めることで、コモンレール17内の実燃料圧力(実コモンレール圧)を指令噴射圧力に保持する。クランク角度センサ4は、エンジン1のクランク軸13に固定された磁性体製のタイミングロータ(シグナルロータ)24、このタイミングロータ24の周面に対向するように配置された電磁ピックアップコイル、および磁束を発生させる永久磁石(マグネット)等で構成された電磁式回転センサであり、クランク軸13の回転角度を検出する。なお、ECU10は、クランク角度信号(NEパルス信号)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。タイミングロータ24には、所定角度(例えば10°)毎に凸状歯が複数個形成されている。タイミングロータ24が回転すると、凸状歯が電磁ピックアップコイルに対して近接離反するため、電磁誘導によって電磁ピックアップコイルからクランク角度信号(NEパルス信号)が出力される。そして、カム角度センサ5は、エンジン1のカム軸23に固定された磁性体製のタイミングロータ(シグナルロータ)27、このタイミングロータ27の周面に対向するように配置された電磁ピックアップコイル、および磁束を発生させる永久磁石(マグネット)等で構成された電磁式回転センサであり、カム軸23の回転角度を検出する。タイミングロータ27には、所定角度毎に凸状歯が複数個配置されている。
The
また、ECU10は、アクセルペダルの踏込み量(アクセル操作量、アクセル開度)を測定するアクセル開度センサ30、およびエンジン1の冷却水温度を検出する冷却水温センサ31等からセンサ信号を入力するように構成されている。そして、ECU10は、エンジン1の運転条件に応じた最適な指令噴射圧力(=目標燃料圧力:PFIN)を演算し、ポンプ駆動回路を介してサプライポンプ3の吸入調量弁7を駆動する吐出量制御手段を有している。なお、具体的には、ECU10は、エンジン回転速度(NE)と指令噴射量(QFIN)とに応じて目標燃料圧力(PFIN)を算出し、この目標燃料圧力(PFIN)を達成するために、サプライポンプ3の吸入調量弁7へのポンプ駆動信号(ポンプ駆動電流値)を調整して、サプライポンプ3より吐出される燃料の圧送量(ポンプ吐出量)を制御するように構成さている。
Further, the
また、ECU10は、各気筒のインジェクタ2から噴射される燃料噴射量を個別に制御する機能を有する。なお、具体的には、ECU10は、基本噴射量決定手段と、指令噴射量決定手段と、噴射時期決定手段と、噴射期間決定手段と、インジェクタ駆動手段とから構成されている。基本噴射量決定手段は、エンジン回転速度(NE)とアクセル開度(ACCP)と予め実験等により測定して作成した特性マップとによって最適な基本噴射量(Q)を算出する機能を有する。指令噴射量決定手段は、基本噴射量(Q)に、冷却水温センサ31によって検出された冷却水温(THW)または燃料温度センサ34によって検出された燃料リーク温度(燃料温度:THF)等を考慮した噴射量補正量を加味して指令噴射量(QFIN)を算出する機能を有する。噴射時期決定手段は、指令噴射量(QFIN)とエンジン回転速度(NE)と予め実験等により測定して作成した特性マップから指令噴射時期(TFIN)を算出する機能を有する。噴射期間決定手段は、コモンレール圧(NPC)と指令噴射量(QFIN)と予め実験等により測定して作成した特性マップからインジェクタ2への通電パルス時間(噴射指令パルス時間:TQ)を算出する機能を有する。インジェクタ駆動手段は、各気筒のインジェクタ2の電磁弁に、指令噴射時期(TFIN)から噴射指令パルス時間(TQ)が経過するまでの間、パルス状のインジェクタ駆動電流(インジェクタ噴射指令パルス)を印加する機能を有する。
Further, the
なお、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18によって検出されるコモンレール17内のコモンレール圧(NPC)がエンジン1の運転状態に応じて設定される目標燃料圧力(PFIN)と略一致するように、サプライポンプ3へのポンプ駆動電流値をフィードバック制御することが好ましい。なお、吸入調量弁7へのポンプ駆動電流値の制御は、デューティ(DUTY)制御により行なうことが好ましい。例えばコモンレール圧(NPC)と目標燃料圧力(PFIN)との偏差(ΔP)に応じて単位時間当り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、吸入調量7の弁開度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である。
For the purpose of improving the control accuracy of the fuel injection amount, the common rail pressure (NPC) in the
次に、上述した構成を有する本実施形態の噴射補正制御について、図2、図3、および図4に従って説明する。 Next, the injection correction control of the present embodiment having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4.
図2に示すように、S201(Sはステップ)では、アクセル開度センサ30および各種センサ4、5から出力される信号をECU10に入力して、エンジン運転状態を示すアクセル開度ACCPおよびエンジン回転速度NEを検出する。
As shown in FIG. 2, in S201 (S is a step), signals output from the
S202では、S201で読み込んだエンジン運転状態から最適な噴射率プロフィールを求める。なお、詳しくは、アクセル開度ACCPとエンジン回転速度NEから、エンジン負荷状態、エンジン回転速度に応じた要求噴射パターンとして、燃焼1行程の間に1回噴射、あるいは2回噴射や3回噴射等の複数回噴射するか否かを判断し、ぞれぞれの噴射毎にマップまたは演算式から噴射すべき噴射量を求める。(Q=ΣQi、Qi=f(NE、ACCP))。例えば、要求噴射パターンが3回噴射であれば、アクセル開度ACCPとエンジン回転速度NEの演算式から、それぞれの目標噴射量Q=パイロット目標噴射量Q1+メイン目標噴射量Q2+アフター目標噴射量を求める。 In S202, an optimal injection rate profile is obtained from the engine operating state read in S201. Specifically, from the accelerator opening ACCP and the engine rotational speed NE, a required injection pattern corresponding to the engine load state and the engine rotational speed is used as one injection during one combustion stroke, two injections, three injections, or the like. It is determined whether or not to inject a plurality of times, and an injection amount to be injected is determined for each injection from a map or an arithmetic expression. (Q = ΣQi, Qi = f (NE, ACCP)). For example, if the required injection pattern is three injections, each target injection amount Q = pilot target injection amount Q1 + main target injection amount Q2 + after target injection amount is obtained from the calculation formula of the accelerator opening ACCP and the engine speed NE. .
以下、本実施形態の燃焼1行程の間に噴射する回数は3回(パイロット噴射QP、メイン噴射QM、アフター噴射QA)とする。 Hereinafter, the number of injections during one combustion stroke of the present embodiment is three times (pilot injection QP, main injection QM, and after injection QA).
S203では、エンジン運転状態に応じて最適な燃料噴射圧力を実現するための目標コモンレール圧NPC(図4参照)を算出する。 In S203, a target common rail pressure NPC (see FIG. 4) for realizing an optimum fuel injection pressure in accordance with the engine operating state is calculated.
S204では、エンジン運転状態に応じて最適なインターバルTINTiを求める。例えばメイン噴射QMとアフター噴射QA間のアフターインターバルTINTAについて説明する。エンジン回転速度NEとアフター噴射量QAとの2次元マップより、メイン噴射QMの開始時期とアフター噴射の開始時期との時間間隔taを算出する。目標コモンレール圧NPCとメイン噴射量Q2からメイン噴射QMの実噴射期間tbを算出する。そして、算出した時間間隔taからメイン噴射QMの実噴射期間tbを引き算してアフターインターバルTINTAを算出する。なお、図4において、図4(a)はパイロット噴射QP、メイン噴射QM、アフター噴射QAに対してECU10がインジェクタ2を制御するそれぞれの指令噴射期間TQP、TQM、TQAを示す。図4(b)はエンジン運転状態に応じて最適な噴射パターンを示す。図4(c)は各噴射毎のコモンレール圧を示すものである。パイロット噴射QPとメイン噴射QM間のインターバルTINTも同様に算出する。
In S204, an optimum interval TINTi is obtained according to the engine operating state. For example, the after interval TINTA between the main injection QM and the after injection QA will be described. A time interval ta between the start timing of the main injection QM and the start timing of the after injection is calculated from a two-dimensional map of the engine speed NE and the after injection amount QA. The actual injection period tb of the main injection QM is calculated from the target common rail pressure NPC and the main injection amount Q2. Then, an after interval TINTA is calculated by subtracting the actual injection period tb of the main injection QM from the calculated time interval ta. In FIG. 4, FIG. 4 (a) shows command injection periods TQP, TQM, and TQA in which the
S201からS204の制御処理にて、エンジン運転状態に応じた目標噴射量Q1、Q2、Q3、目標コモンレール圧NPC(図4(c)参照)、およびインターバルTINT、TINTAを求めると、図3に示すように、S301からS308の制御処理にて、各目標噴射量Q1、Q2、Q3毎に補正処理を実施する。 FIG. 3 shows the target injection amounts Q1, Q2, and Q3, the target common rail pressure NPC (see FIG. 4C), and the intervals TINT and TINTA according to the engine operating state in the control processing from S201 to S204. As described above, the correction process is performed for each target injection amount Q1, Q2, and Q3 in the control process from S301 to S308.
S301では、S201で求めたQ=ΣQi(本実施例では、各目標噴射量Q1、Q2、Q3)を、順に補正するため、読み出す。説明の簡便のため、ここでは、パイロット噴射Q1、メイン噴射Q2の補正処理を実施し、今回はアフター噴射Q3を実施するものとして説明する。 In S301, Q = ΣQi obtained in S201 (in this embodiment, each target injection amount Q1, Q2, Q3) is read out in order to be corrected in order. For the sake of simplicity of explanation, here, it is assumed that correction processing of the pilot injection Q1 and the main injection Q2 is performed, and this time the after injection Q3 is performed.
S302では、今回噴射Q3には前噴射があるか否かを判定する。前噴射がなければS307へ移行する。逆に前噴射があればS303へ移行し、前噴射(メイン噴射)Q2の属性値である目標噴射量Q2、あるいは前噴射Q2で補正処理した指令噴射量QFIN、指令噴射期間TQM等を読み込んだ後、S304へ移行する。 In S302, it is determined whether or not the current injection Q3 has a pre-injection. If there is no pre-injection, the process proceeds to S307. Conversely, if there is pre-injection, the process proceeds to S303, and the target injection amount Q2, which is the attribute value of the pre-injection (main injection) Q2, or the command injection amount QFIN corrected by the pre-injection Q2, the command injection period TQM, etc. are read. Then, the process proceeds to S304.
S304では、S307と同様に、基本補正量TDANBを、目標コモンレール圧NPC(図4(c)参照)とアフターインターバルTINTAとの関係を予め実験等で求めたマップまたは特性式から算出し、S305へ移行する。なお、詳しくは目標コモンレール圧NPCとアフターインターバルTINTAの2次元マップ情報に基いて4点補間等を行なって基本補正量TDANBを算出する。 In S304, as in S307, the basic correction amount TDANB is calculated from a map or characteristic equation in which the relationship between the target common rail pressure NPC (see FIG. 4C) and the after interval TINTA is obtained in advance through experiments or the like, and the process proceeds to S305. Transition. Specifically, the basic correction amount TDANB is calculated by performing four-point interpolation or the like based on the two-dimensional map information of the target common rail pressure NPC and the after interval TINTA.
S305では、S302で読み込んだ前噴射Q2の噴射量の大きさを示す指標値としての指令噴射期間TQMと、目標コモンレール圧NPCとの関係を予め実験等で求めたマップまたは特性式から、前噴射補正係数CTNANを算出し、S306へ移行する。なお、詳しくは指令目標期間TQMと目標コモンレール圧NPCの2次元マップ情報に基いて4点補間等を行なって前噴射補正係数CTNANを算出する。 In S305, the pre-injection is determined from the map or characteristic equation obtained in advance through experiments or the like in relation to the command injection period TQM as the index value indicating the magnitude of the injection amount of the pre-injection Q2 read in S302 and the target common rail pressure NPC. The correction coefficient CTNAN is calculated, and the process proceeds to S306. Specifically, the pre-injection correction coefficient CTNAN is calculated by performing four-point interpolation or the like based on the two-dimensional map information of the command target period TQM and the target common rail pressure NPC.
なお、ここで、S305は、前噴射終了後における後噴射期間に生じるコモンレール圧の圧力平均値を推定する補正手段(以下、圧力変動補正手段と呼ぶ)を構成する。 Here, S305 constitutes correction means (hereinafter referred to as pressure fluctuation correction means) that estimates the pressure average value of the common rail pressure generated during the post-injection period after the end of pre-injection.
S306では、燃料温度センサ34から出力される信号をECU10に入力して、燃料温度THLを検出する。検出した燃料温度THLとアフターインターバルTINTAとの関係を予め実験等で求めたマップまたは特性式から、アフター噴射量燃温補正係数TDANTHLを算出し、S308へ移行する。なお、詳しくは燃料温度THLとアフターインターバルTINTAの2次元マップ情報に基いて4点補間等を行なってアフター噴射量燃温補正係数TDANTHLを算出する。
In S306, the signal output from the
なお、ここで、S306は、燃料温度THLとコモンレール17とインジェクタ2間の高圧配管20の長さとから圧力脈動の伝播速度を考慮するための補正手段(以下、伝播速度補正手段と呼ぶ)を構成する。
Here, S306 constitutes a correction means (hereinafter referred to as a propagation speed correction means) for considering the propagation speed of pressure pulsation from the fuel temperature THL and the length of the high-
S308では、S304からS306で求めた各補正係数CTNAN、TDANTHLおよび補正量TDAN1を乗算する(TDAN=TDANB×TDANTHL×CTNAN)。これら乗算した最終補正値TDANを用いて噴射量指令値(噴射指令期間)TQA、噴射時期指令値TFINを補正する。 In S308, the correction coefficients CTNAN and TDANTHL obtained in S304 to S306 and the correction amount TDAN1 are multiplied (TDAN = TDANNB × TDANTHL × CTNAN). The injection amount command value (injection command period) TQA and the injection timing command value TFIN are corrected using these multiplied final correction values TDAN.
なお、S307の制御処理の対象は、パイロット噴射Q1の場合のみが該当する。なお、基本補正量TDPNBを、目標コモンレール圧NPCと基本補正量TDPNBの関係を予め実験等で求めたマップまたは特性式から算出し処理され、S308では、この基本補正量TDPNBを用いて噴射量指令値(噴射指令期間)TQP、噴射時期指令値TFINを補正する。 Note that the target of the control process in S307 is applicable only to the pilot injection Q1. The basic correction amount TDPNB is calculated and processed from a map or a characteristic equation in which the relationship between the target common rail pressure NPC and the basic correction amount TDPNB is obtained in advance through experiments or the like. In S308, an injection amount command is used using the basic correction amount TDPNB. The value (injection command period) TQP and the injection timing command value TFIN are corrected.
なお、S303からS306の制御処理の対象は、パイロット噴射QP以外の、メイン噴射QM、アフター噴射QA等が該当する。 Note that the target of the control process from S303 to S306 corresponds to the main injection QM, the after injection QA, and the like other than the pilot injection QP.
なお、噴射量精度の向上を図るために、燃料温度THLに影響する噴射流量を考慮して、燃料温度THLを用いて噴射量補正量を加味してもよい。 In order to improve the injection amount accuracy, the injection amount correction amount may be added using the fuel temperature THL in consideration of the injection flow rate that affects the fuel temperature THL.
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、(1)ECU10によって前噴射QMと、後噴射QAとのインターバルTINTAに応じて後噴射QAを補正するとき、前噴射QM終了後における後噴射QAの噴射期間に生じるコモンレール圧の圧力平均値を推定する圧力変動補正手段S305とを備えているので、前噴射QMの噴射量Q2の大きさの大小に左右されて後噴射期間の圧力変動(圧力脈動)の大きさや激しさが変化しても、圧力変動の影響を平均圧力値によって考慮して、後噴射の噴射を精度よく補正することが可能である。
Next, operations and effects of the present embodiment will be described. (1) When the post-injection QA is corrected by the
(2)圧力変動補正手段S305は、前噴射QMの噴射量Q2の大きさを示す指標値としての指令噴射期間TQMと、平均圧力の見込み値を示す前噴射補正係数CTNANとの関係を、マップデータで持つ、または算出補正するように構成されている。このため、指標値と平均圧力の見込み値との関係を、予め実験等で求めた特性マップまたは特性式等から補正係数または補正量として算出補正することができる。 (2) The pressure fluctuation correction means S305 maps the relationship between the command injection period TQM as an index value indicating the magnitude of the injection amount Q2 of the previous injection QM and the previous injection correction coefficient CTNAN indicating the expected value of the average pressure. It is configured to have data or to correct calculation. For this reason, the relationship between the index value and the expected value of the average pressure can be calculated and corrected as a correction coefficient or a correction amount from a characteristic map or a characteristic equation obtained in advance through experiments or the like.
(3)平均圧力の見込み値を示す前噴射補正係数CTNANは、前噴射の噴射前に測定されるコモンレール値NPCと、指標値を考慮するので、従来の補正方法に比べて、前噴射量QAに左右されず、圧力変動の影響を低減できる。 (3) The pre-injection correction coefficient CTNAN indicating the expected value of the average pressure takes into account the common rail value NPC measured before injection of the pre-injection and the index value, so that the pre-injection amount QA is compared with the conventional correction method. The influence of pressure fluctuation can be reduced regardless of
(その他の実施形態)
以上説明した実施形態では、前噴射QMの噴射量Q2の大きさを示す指標値として指令噴射期間TQMで説明したが、インジェクタを制御する指令噴射量信号としての指令噴射期間TQMに限らず、エンジン運転状態に応じて最適な目標噴射量Q2、あるいは測定される前噴射QMの噴射直前の圧力値NPC1と噴射直後の圧力値NPC2の差圧値ΔNPC(図4(c)参照)であっても、本発明を適用して好適である。
(Other embodiments)
In the embodiment described above, the command injection period TQM has been described as an index value indicating the magnitude of the injection amount Q2 of the pre-injection QM. However, the present invention is not limited to the command injection period TQM as a command injection amount signal for controlling the injector. Even if the target injection amount Q2 is optimal in accordance with the operating state, or the pressure difference NPC1 between the pressure value NPC1 immediately before injection and the pressure value NPC2 immediately after injection is measured (see FIG. 4C). It is preferable to apply the present invention.
以上説明した実施形態では、前噴射、後噴射を、メイン噴射QM、アフター噴射QAで説明したが、メイン噴射QMとアフター噴射QAの関係に限らず、パイロット噴射QPとメイン噴射QMの関係であっても、本発明を適用して好適である。 In the embodiment described above, the pre-injection and the post-injection have been described with the main injection QM and the after injection QA. However, not only the relationship between the main injection QM and the after injection QA but also the relationship between the pilot injection QP and the main injection QM. However, it is preferable to apply the present invention.
なお、以上説明した実施形態では、補正係数TDANTHLおよび補正量TDAN1を求める際に後噴射が噴射する前のコモンレール圧として、目標コモンレール圧NPCを用いたが、前噴射QMの噴射直前の圧力値NPC1、前噴射QMの噴射直後の圧力値NPC2、あるいは後噴射MAの噴射前の圧力値であってもよい。 In the embodiment described above, the target common rail pressure NPC is used as the common rail pressure before the post-injection is injected when obtaining the correction coefficient TDANTHL and the correction amount TDAN1, but the pressure value NPC1 immediately before the injection of the pre-injection QM is used. Alternatively, the pressure value NPC2 immediately after the pre-injection QM or the pressure value before the post-injection MA may be used.
1 エンジン(内燃機関)
2 インジェクタ(燃料噴射弁、電磁式燃料噴射弁)
3 サプライポンプ(高圧供給ポンプ、燃料供給ポンプ)
7 吸入調量弁
10 ECU(エンジン制御ユニット、制御手段、補正手段)
17 コモンレール(蓄圧室)
20 高圧配管(供給配管)
1 engine (internal combustion engine)
2 Injector (fuel injection valve, electromagnetic fuel injection valve)
3 Supply pump (high pressure supply pump, fuel supply pump)
7
17 Common rail (accumulation chamber)
20 High-pressure piping (supply piping)
Claims (6)
前記蓄圧室から供給される高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するインジェクタと、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記インジェクタを制御する制御手段とを備え、
前記気筒に対し前記内燃機関の燃焼1行程の間に複数回の噴射を実施する蓄圧式燃料噴射装置において、
前記蓄圧室の圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記制御手段は、前記複数回の噴射のうちの先に実施される前噴射の噴射量の大きさを表す指標値を算出し、
前記前噴射の後に実施される後噴射の要求噴射量に対する噴射期間を算出するときに、前記前噴射と前記後噴射との間のインターバル、前記後噴射の直前の前記蓄圧室圧力、および前記指標値に基いて補正することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 A pressure accumulation chamber for storing fuel in a high pressure state;
An injector for injecting high-pressure fuel supplied from the accumulator into a cylinder of an internal combustion engine;
Control means for controlling the injector according to the operating state of the internal combustion engine,
In the accumulator fuel injection device that performs injection a plurality of times during the combustion stroke of the internal combustion engine to the cylinder,
Pressure detecting means for detecting the pressure in the pressure accumulating chamber,
The control means calculates an index value indicating the magnitude of the injection amount of the pre-injection that is performed earlier of the plurality of injections,
When calculating the injection period for the required injection amount of the post injection performed after the pre-injection, the interval between the pre-injection and the post-injection, the pressure accumulation chamber pressure immediately before the post-injection, and the index A pressure-accumulating fuel injection device that corrects based on a value.
前記蓄圧室から供給される高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するインジェクタと、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記インジェクタを制御する制御手段と、
前記蓄圧室の圧力を検出する圧力検出手段とを備え、
前記気筒に対し前記内燃機関の燃焼1行程の間に複数回の噴射を実施する蓄圧式燃料噴射装置において、
前記制御手段は、前記複数回の噴射のうちの先に実施される前噴射の噴射量の大きさを表す指標値を算出する指標値算出手段と、
前記前噴射の後に実施される後噴射の要求噴射量に対する噴射期間を算出するときに、前記前の噴射終了後における前記後噴射の噴射期間中における前記蓄圧室圧力の平均圧力値を前記指標値に基いて推定する補正手段とを有することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 A pressure accumulation chamber for storing fuel in a high pressure state;
An injector for injecting high-pressure fuel supplied from the accumulator into a cylinder of an internal combustion engine;
Control means for controlling the injector according to the operating state of the internal combustion engine;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the pressure accumulating chamber,
In the accumulator fuel injection device that performs injection a plurality of times during the combustion stroke of the internal combustion engine to the cylinder,
The control means is an index value calculation means for calculating an index value indicating the magnitude of the injection amount of the pre-injection that is performed earlier of the plurality of injections;
When calculating the injection period for the required injection amount of the post injection performed after the pre-injection, the average pressure value of the pressure accumulation chamber pressure during the injection period of the post-injection after the end of the previous injection is the index value A pressure accumulating fuel injection device comprising: a correcting means for estimating the pressure on the basis of the pressure.
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