JP2000018068A - 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

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JP2000018068A JP10186639A JP18663998A JP2000018068A JP 2000018068 A JP2000018068 A JP 2000018068A JP 10186639 A JP10186639 A JP 10186639A JP 18663998 A JP18663998 A JP 18663998A JP 2000018068 A JP2000018068 A JP 2000018068A
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    • F02D2041/225—Leakage detection

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は，インジェクタからの燃料の動的リ
ーク量を考慮して実燃料噴射量を求め，エンジンの運転
状態に応じた目標燃料噴射量を噴射することを可能にす
るコモンレール式燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】 燃料噴射の直前におけるコモンレール圧
力Ｐｃｈと，燃料噴射の前後の間で生じたコモンレール
の圧力降下量ΔＰｃに対応したコモンレールからの燃料
供給量が，予め決められた第１マップデータから求めら
れる。また，燃料噴射の直前におけるコモンレール圧力
Ｐｃｈ及び噴射制御用のコマンドパルス幅に対応した動
的リーク量が，予め決められた第２マップデータから求
められる。燃料供給量から動的リーク量を減算して実燃
料噴射量が求められ，実燃料噴射量が目標燃料噴射量と
なるように燃料噴射が補正制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，コモンレールか
ら供給される燃料の圧力作用に基づいて，燃料をエンジ
ンの燃焼室に噴射するコモンレール式燃料噴射装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来，エンジンの燃料噴射装置として，
コモンレールに貯留された燃料を複数のインジェクタに
供給し，燃料の一部を作動流体として利用してインジェ
クタを作動させると共に，かかる各インジェクタの作動
によってコモンレールから供給された燃料をインジェク
タの先端に形成された噴孔からエンジンの燃焼室に噴射
する型式のコモンレール式燃料噴射装置が知られてい
る。
【０００３】図９には，上記のコモンレール式燃料噴射
装置の一例の概略が示されている。燃料タンク４からフ
ィルタ５を経てフィードポンプ６によって吸い上げられ
て所定の吸入圧力に加圧された燃料は，燃料管７を通じ
て高圧燃料ポンプ８に送られる。高圧燃料ポンプ８は，
例えばエンジンによって駆動される，所謂，プランジャ
式のサプライポンプであり，燃料を運転状態等に基づい
て定められる高圧に昇圧し，昇圧された燃料を燃料管９
を通じてコモンレール２に供給する。コモンレール２に
所定圧力に昇圧した状態で貯留された燃料は，コモンレ
ール２から燃料供給管３を通じて，複数のインジェクタ
１に供給される。図示の例では６気筒エンジンであり，
６つの気筒（図示せず）には，その内部に形成される燃
焼室にそれぞれ燃料を噴射するインジェクタ１が配設さ
れている。なお，エンジンは，図示の６気筒に限らず，
４気筒でもよいことは明らかである。
【０００４】高圧燃料ポンプ８からリリーフされた燃料
は，戻し管１０を通じて燃料タンク４に戻される。ま
た，燃料管９を通じてインジェクタ１に供給された燃料
のうち，燃焼室への噴射に費やされなかった燃料は，戻
し管１１を通じて燃料タンク４に戻される。コントロー
ラ１２には，各種のセンサ，即ち，エンジン回転数Ｎｅ
を検出するためのクランク角度センサ，アクセル開度Ａ
ｃを検出するためのアクセル開度センサ，高圧燃料の温
度を検出する燃料温度センサ等の各種センサからの信号
が入力されている。その他のエンジンの運転状態を検出
するためのセンサとしては，吸気管内圧力を検出するた
めの吸気管内圧力センサ，冷却水温度を検出するための
水温センサ等がある。また，コントローラ１２には，コ
モンレール２に設けられている圧力センサ１３が検出し
たコモンレール２内の燃料圧力（以下，コモンレール圧
力という）の検出信号が送られる。
【０００５】コントローラ１３は，これらの信号に基づ
いて，エンジン出力がその運転状態に即した最適なもの
になるように，例えば，燃料が最適な噴射時期に最適な
燃料噴射量でもって対応する燃焼室に噴射されるよう
に，燃料の噴射時期や噴射量を含むインジェクタ１によ
る燃料噴射を制御する。インジェクタ１から噴射される
燃料の噴射圧はコモンレール圧力に略等しい。噴射期間
と共に燃料噴射量を決定する噴射圧力の大きさは，流量
制御弁１４を制御してコモンレール２への高圧燃料の供
給量を制御することにより制御される。インジェクタ１
からの燃料の噴射でコモンレール２内の燃料が消費され
た場合や，燃料噴射量を変更する場合に，コントローラ
１２は，コモンレール圧力が所定の燃料圧力となるよう
に，流量制御弁１４を制御して高圧燃料ポンプ８からコ
モンレール２への燃料の吐出量を制御する。即ち，高圧
燃料ポンプ８が吐出した燃料のうち，流量制御弁１４が
開いている期間を制御することにより，燃料管９を通じ
てコモンレール２に燃料が送り込まれる。コモンレール
燃料噴射装置それ自体は，従来公知のものであり，これ
以上の詳細な説明を省略する。
【０００６】このコモンレール式燃料噴射装置において
は，インジェクタ１は，図１０に示すようなインジェク
タ本体２１と，インジェクタ本体２１に取り付けられ且
つ内部に形成された中空穴２３内を摺動自在な針弁２４
を有するノズル２２とを備えている。コモンレール２か
ら燃料供給管３を通じて各インジェクタ１に供給された
燃料は，燃料入口継手３０を介して燃料供給管３に接続
され且つインジェクタ本体２１の内部に形成された燃料
通路３１，３２，ノズル２２に形成されている燃料溜ま
り３３，及び中空穴２３内において針弁２４の周囲の通
路を通じて，ノズル２２の先端部に形成された噴孔２５
が針弁２４のリフトによって開いたとき，噴孔２５から
燃焼室内に噴射される。なお，余剰の燃料は戻し管１１
を通じてコモンレールに戻される。
【０００７】インジェクタ１には，針弁２４のリフトを
制御するために，圧力制御室式の針弁リフト機構が設け
られている。即ち，コモンレール２から供給される高圧
燃料の一部は，インジェクタ１の内部に形成された圧力
制御室４０に導入される。また，インジェクタ１のヘッ
ド部には，圧力制御室４０への高圧燃料の流入と流出と
を制御する電子デバイス式のアクチュエータとしての電
磁弁１５が設けられており，コントローラ１２は，エン
ジンの運転状態に応じて電磁弁１５の作動を制御して，
圧力制御室４０内における燃料の圧力状態を，導入した
高圧燃料による高圧状態，又は圧力制御室４０内の圧力
を解放した低圧状態に制御する。コントローラ１２から
の制御信号としての駆動信号（例えば，電流値）が信号
線３７を通じて電磁弁１５のソレノイド３８に送られ，
ソレノイド３８が励磁されると，アーマチュア３９が上
昇して，リーク通路としての燃料路４１の端部に設けら
れた開閉弁４２が開く。圧力制御室４０に供給された燃
料が開いた開閉弁４２を通じて排出されることにより，
圧力制御室４０内の高圧の燃料圧が解放される。
【０００８】インジェクタ１のインジェクタ本体２１に
形成された中央中空穴４３内には，コントロールピスト
ン４４が昇降可能に設けられている。圧力制御室４０内
の圧力状態が高圧状態であると，燃料の圧力作用によっ
て針弁２４が降下して噴孔２５が閉じられている。電磁
弁１５の作動時に低下した圧力制御室４０内の圧力に基
づく力とリターンスプリング４５のばね力とによってコ
ントロールピストン４４に働く押下げ力よりも，燃料溜
まり３３に臨むテーパ面３４及び針弁２４の先端部に作
用する燃料圧に基づいてコントロールピストン４４を押
し上げる力が勝るため，コントロールピストン４４は上
昇する。その結果，針弁２４がリフトして，噴孔２５か
ら燃料が噴射される。燃料噴射量は，燃料流路内の燃料
圧と針弁２４のリフト（リフト量，リフト期間）とによ
って定められる。
【０００９】上記のコモンレール式燃料噴射装置におい
ては，インジェクタ１の実燃料噴射量は燃料噴射の前後
において生じるコモンレール２の圧力降下量から算出さ
れる。コントローラ１２は，そのようにして求められた
実燃料噴射量がエンジンの運転状態に応じた目標燃料噴
射量となるように，燃料噴射弁の開弁時間を制御してい
る。かかる実燃料噴射量の算出については，特開昭６２
−１８６０３４号公報に開示されているものがある。こ
の公報に記載されている燃料噴射制御は，圧力制御室が
容積部としての制御ロッド加圧室となっており，容積変
化による圧力の加圧又は減圧によって針弁を上下動さ
せ，燃料噴射弁の先端に形成された噴孔から燃料の噴射
を行っている。また，実燃料噴射量の算出は，コモンレ
ールの圧力降下量，降下前のコモンレール圧力，及び燃
料温度に基づいて行われている。燃料噴射弁の開閉につ
いての制御は，実燃料噴射量に対する目標燃料噴射量の
比を目標燃料噴射量に乗じることによって，補正後の目
標燃料噴射量を求め，その補正後の目標燃料噴射量を得
るように行われている。
【００１０】一方，本出願人は，圧力制御室における高
圧燃料の供給及び解放を，圧力制御室内側に弁傘を有す
る開閉弁によって行う燃料噴射装置を提案している（特
開平１０−７７９２４号公報）。この燃料噴射装置によ
れば，開閉弁は，圧力制御室から燃料圧を解放する排出
路を貫通して圧力制御室内に延びている弁ステム部を備
えており，弁ステム部の先端に設けられた弁傘の弁フェ
ースが，排出路の入口側開口部に形成された弁シートに
接触又は弁シートから離間することにより，圧力制御室
における高圧燃料の圧力作用とその解放とが制御され
る。開閉弁を開弁して圧力制御室から高圧燃料をリーク
するときに，針弁がリフトしてインジェクタの先端に形
成されている噴孔から燃料が噴射される。圧力制御室内
の燃料をアクチュエータで加圧することがないので，圧
力制御室のシール性に格段に配慮する必要がなく，昨今
のディーゼルエンジンに用いられる高い燃料噴射圧力の
要求にも応えることができる。
【００１１】ところで，開閉弁による圧力制御室内の高
圧燃料をリークすることにより針弁をリフトさせて燃料
を噴射する上記のコモンレール式燃料噴射装置では，イ
ンジェクタに供給された燃料量のうち，一部はインジェ
クタの先端部に形成された噴孔から噴射される実際の燃
料噴射量であるが，一部は圧力制御室から開閉弁を通じ
て低圧側にリークされる動的リーク量である。単にコモ
ンレールの圧力降下量を利用するだけでは，実際に燃焼
室に噴射された燃料量である実燃料噴射量を求めること
ができない。したがって，目標燃料噴射量を得られるよ
うにインジェクタの作動を制御することができず，最適
な燃料噴射制御ができずに，騒音や排気ガス特性の悪化
等の不具合を招くという問題点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】したがって，検出手段
が検出したエンジンの運転状態に応じて，コントローラ
がインジェクタから燃焼室に噴射されるべき目標燃料噴
射量を演算しているコモンレール式燃料噴射装置におい
ては，コモンレールからインジェクタへの燃料供給量の
うち，実際にインジェクタから燃焼室に噴射された実燃
料噴射量を求めて，その実燃料噴射量が目標燃料噴射量
になるように，インジェクタ殻の燃料噴射を制御する必
要がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，高圧
燃料ポンプから吐出された燃料をコモンレールに貯留
し，コモンレールから供給された燃料をインジェクタが
燃焼室に噴射し，コントローラがエンジンの運転状態を
検出する検出手段からの検出信号に応じて求められる目
標燃料噴射量に基づいてインジェクタからの燃料噴射を
制御しているコモンレール式燃料噴射装置において，コ
モンレールからインジェクタへの燃料供給量のうち，実
際にインジェクタから燃焼室に噴射された実燃料噴射量
を求めて，その実燃料噴射量が目標燃料噴射量になるよ
うにインジェクタの作動を制御して，最適な燃料噴射を
行い，騒音や排気ガス特性の悪化等の招くことを防止す
ることができるコモンレール式燃料噴射装置を提供する
ことである。
【００１４】この発明は，高圧燃料ポンプから吐出され
た燃料を貯留するコモンレール，前記コモンレールから
供給される燃料を燃焼室に噴射するインジェクタ，エン
ジンの運転状態を検出する検出手段，及び前記検出手段
からの検出信号に応じて前記インジェクタから噴射すべ
き目標燃料噴射量を求め，前記目標燃料噴射量に基づい
て前記インジェクタからの燃料噴射を制御するコントロ
ーラを具備し，前記コントローラは，前記燃料噴射のた
めに燃料が前記インジェクタからリークする動的リーク
量を求め，前記コモンレールから前記インジェクタに供
給される燃料供給量から前記動的リーク量を減算するこ
とにより実燃料噴射量を求め，前記実燃料噴射量が前記
目標燃料噴射量となるように前記インジェクタからの前
記燃料噴射を制御することから成るコモンレール式燃料
噴射装置に関する。
【００１５】この発明によるコモンレール式燃料噴射装
置によれば，コモンレールからインジェクタに供給され
る燃料供給量からインジェクタの動的リーク量を減算す
ることにより実際にインジェクタから燃焼室に噴射され
る実燃料噴射量が求められるので，コントローラは，例
えば，実燃料噴射量が目標燃料噴射量に比較して少なけ
れば，動的リーク量を補うように目標燃焼噴射量を増加
する等の制御を行って，実燃料噴射量が目標燃料噴射量
となるようにインジェクタの作動を制御する。
【００１６】前記検出手段には前記コモンレールの燃料
圧力を検出する圧力センサが含まれており，前記コント
ローラは，前記燃料噴射の直前における前記コモンレー
ルの燃料圧力，前記燃料噴射の直前と前記燃料噴射の後
との間で生じた前記コモンレールの燃料圧力の圧力降下
量，及び前記燃料供給量の間における予め決められた関
係を第１マップデータとして記憶しており，前記圧力セ
ンサが検出した前記燃料噴射の直前における前記コモン
レールの燃料圧力及び前記燃料噴射に伴って生じた前記
圧力降下量に対応した前記燃料噴射における前記燃料供
給量を，前記第１マップデータから求める。即ち，コモ
ンレールからの燃料供給量は，インジェクタの燃料噴射
期間が同じならばコモンレールの燃料圧力が高いほど，
また燃料噴射の直前におけるコモンレールの燃料圧力が
同じであれば，コモンレールの圧力降下量が多いほどイ
ンジェクタに多量に供給されたことが推定され，これら
の間の関係が予め決められて，第１マップデータとして
コントローラに記憶されている。コモンレールの燃料圧
力に関する情報から，第１マップデータを利用して，イ
ンジェクタへの燃料供給量が求められる。
【００１７】前記インジェクタは，前記コモンレールか
ら供給される燃料の一部が導入される圧力制御室，圧力
制御室内の燃料の圧力作用に基づいて昇降して前記イン
ジェクタの先端部に形成された燃料を噴射する噴孔を開
閉する針弁，前記圧力制御室内の燃料を排出することに
より前記圧力制御室内の燃料圧力を解放する開閉弁，及
び前記開閉弁を作動させるアクチュエータを有してお
り，前記動的リーク量は前記開閉弁を通じて前記圧力制
御室からリークされる燃料量である。
【００１８】前記コントローラは，前記開閉弁を開弁さ
せるため前記アクチュエータへの駆動信号を制御するコ
マンドパルスを出力し，前記燃料噴射の直前における前
記コモンレールの燃料圧力，前記動的リーク量，及び前
記コマンドパルスのパルス幅の間における予め決められ
た関係を第２マップデータとして記憶しており，前記圧
力センサが検出した前記燃料噴射の直前における前記コ
モンレールの燃料圧力及び前記燃料噴射において前記目
標燃料噴射量に応じて求められた前記コマンドパルスの
パルス幅に対応した前記燃料噴射時における前記動的リ
ーク量を，前記第２マップデータから求める。即ち，コ
マンドパルスのパルス幅はアクチュエータの作動期間を
定めており，アクチュエータの作動期間が長いほど開閉
弁の開弁期間が長くなって動的リーク量が増加し，ま
た，燃料噴射の直前におけるコモンレールの燃料圧力が
高いほど圧力制御室内の圧力も高く，開閉弁を通じてリ
ークする燃料量が増加することが推定され，これらの間
の関係が予め決められて，第２マップデータとしてコン
トローラに記憶されている。コモンレールの燃料圧力に
関する情報と，コマンドパルスのパルス幅とから，第２
マップデータを利用して動的リーク量が求められる。
【００１９】前記エンジンは多気筒エンジンであり，前
記コントローラは，各気筒別に前記実燃料噴射量を求
め，該実燃料噴射量に基づいて前記インジェクタからの
前記燃料噴射の制御を各気筒別に行っている。動的リー
ク量については，通常，気筒毎にバラツキがあるので，
気筒毎に実燃料噴射量を求めて燃料噴射の制御をするの
が好ましい。
【００２０】前記コントローラは，前記実燃料噴射量に
対する前記目標燃料供給量の比として補正係数を求め，
同一の前記インジェクタによる次回の前記燃料噴射にお
ける前記目標燃料噴射量に前記補正係数を乗じることに
よって修正目標燃料噴射量を求め，前記修正目標燃料噴
射量に基づいて前記インジェクタからの次回の燃料噴射
を制御する。即ち，一般には，実燃料噴射量が目標燃料
供給量より小さい値であるから，１より大きい数として
補正係数を求め，目標燃料噴射量に補正係数を乗じるこ
とによって目標燃料噴射量よりも大きい値を有する修正
目標燃料噴射量を求める。修正目標燃料噴射量に対応し
て，コモンレールの燃料圧力を高めたり又はコマンドパ
ルス幅を長くすることにより，実燃料噴射量が増加する
ような補正された燃料噴射が行われる。
【００２１】前記高圧燃料ポンプは，各気筒における前
記インジェクタからの前記燃料噴射のために前記コモン
レールに燃料を吐出するプランジャ式のサプライポンプ
であり，前記コントローラは，前記高圧燃料ポンプの各
プランジャが下死点から上死点に至る間に，前記プラン
ジャに対応する前記気筒における前記インジェクタから
の前記燃料噴射と，前記高圧燃料ポンプから前記コモン
レールへの燃料の吐出とを行っている。
【００２２】前記高圧燃料ポンプはその吐出側に流量制
御弁を備えており，前記コントローラは，燃焼順序に従
った次の前記インジェクタからの燃料噴射のために前記
高圧燃料ポンプが燃料を吐出する吐出期間を，その吐出
終了時が全吐出時吐出期間の吐出終了時となるように前
記流量制御弁を制御している。
【００２３】前記コントローラは，前記燃料噴射のため
の前記高圧燃料ポンプによる燃料の送込み後であって且
つ当該燃料噴射のための前記インジェクタへの駆動信号
の開始前における前記コモンレールの燃料圧力を，前記
燃料噴射の直前における前記コモンレールの燃料圧力と
し，前記燃料噴射の終了後であって次の前記燃料噴射の
ための前記高圧燃料ポンプによる燃料の前記吐出期間の
開始前に検出された前記コモンレールの燃料圧力を，前
記燃料噴射の後における前記コモンレールの燃料圧力と
する。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるコモンレール式燃料噴射装置の実施例を説明す
る。コモンレール式燃料噴射装置及びインジェクタは，
図９及び図１０に示した装置をそのまま用いることがで
きるので，再度の詳細な説明を省略する。図１は，この
発明によるコモンレール式燃料噴射装置において，イン
ジェクタの駆動信号とコモンレール圧力との時間変化を
示すグラフである。図２は，高圧燃料ポンプの１回転の
範囲に渡って，ポンプ吐出量，インジェクタの駆動パル
ス，コモンレール圧力の測定タイミングを示すグラフで
ある。
【００２５】図１に示すグラフにおいて，高圧燃料ポン
プ８のプランジャは，時刻ｔ0 に下死点に到達する。時
刻ｔ0 から時間Ｔ0 後に，インジェクタ１に駆動信号
（駆動電流）が立ち下がり，インジェクタ１が燃料噴射
のための作動を開始する。インジェクタ１からは燃料が
噴射され，駆動信号の立ち下がり時刻からの時間Ｔｄ
（駆動信号の立ち上がり時刻よりも時間遅れがある）の
後に燃料噴射が終了する。コモンレール圧力Ｐｃは，エ
ンジンサイクルにおける各気筒毎での燃料噴射に対応し
て，燃料の噴射が開始されてから時間遅れを伴って降下
を開始し，噴射終了後には，燃焼順序に従って次に燃焼
が行われる気筒での燃料噴射のために高圧燃料ポンプ８
からの燃料の吐出に応じて回復するというサイクルを繰
り返している。即ち，高圧燃料ポンプ８のプランジャが
下死点から上死点に至るまでの間に，対応する気筒にお
いては，燃料噴射とその後のコモンレールへの燃料の送
出しによる圧力回復とが行われている。
【００２６】燃料噴射の直前と燃料噴射終了後との間で
生じるコモンレールの燃料圧力の圧力降下量，即ち，コ
モンレール圧力差ΔＰｃは，燃料噴射の直前に圧力セン
サ１３が検出する高い圧力Ｐｃｈと，時刻ｔ0 から時間
Ｔｓ後において圧力センサ１３が検出する低下した圧力
Ｐｃｌとの差として算出される（ΔＰｃ＝Ｐｃｈ−Ｐｃ
ｌ）。コモンレール圧力差ΔＰｃは，噴孔２５から燃焼
室に実際に噴射された実燃料噴射量と圧力制御室４０か
らリークする動的リーク量との和に対応して低下した圧
力降下量ΔＰ1 と，静的リーク，即ち，燃料噴射動作を
しないにもかかわらずインジェクタからの燃料漏れがあ
る場合にその燃料漏れに対応して低下した圧力降下量Δ
Ｐ2 との合計である（ΔＰｃ＝ΔＰ1 ＋ΔＰ2 ）。静的
リークがある場合には，燃料噴射終了後であっても，コ
モンレール圧力Ｐｃは僅かではあるが徐々に降下する。
なお，静的リークについては無視できる場合が多く，こ
の場合には，燃料噴射の直前と燃料噴射終了後との間で
生じるコモンレール圧力差ΔＰｃは，上記のΔＰ1 とな
る。
【００２７】燃料噴射に起因して低下したコモンレール
圧力Ｐｃは，高圧燃料ポンプ８からの燃料の吐出によっ
て，燃焼順序に従って次に噴射すべき気筒での燃料噴射
において要求される所定のレベルにまで回復される。高
圧燃料ポンプ８のサイクルには，プランジャの下死点に
対応した時刻ｔ0 からのポンプの無駄押しのけ容積スト
ローク期間Ｔａと，その後の全吐出時吐出期間Ｔｐｆと
が含まれる。全吐出時吐出期間Ｔｐｆは，エンジンの最
高負荷に対応しており，吐出可能なすべての範囲に渡っ
て燃料を吐出する期間である。エンジンが部分負荷の状
態にある場合には，全吐出時吐出期間Ｔｐｆに渡って燃
料を吐出する必要がないので，燃料は，全吐出時吐出期
間Ｔｐｆのうち当初の所定の期間においては，高圧燃料
ポンプ８の吐出側に配設された流量制御弁１４によって
戻し管１０を通じて燃料タンク４にリークされ，全吐出
時吐出期間Ｔｐｆの終了までの一部の期間である吐出期
間Ｔｐにおいて，燃料管９を通じてコモンレール２に供
給される。吐出期間Ｔｐ中においては，燃料が燃料管９
を通じてコモンレール２に供給されるので，コモンレー
ル圧力Ｐｃが次第に回復する。
【００２８】時刻ｔ0 から期間Ｔｓが経過した時ｔS に
燃料噴射終了後のコモンレール圧力Ｐｃが測定される
が，期間Ｔｓは，全吐出時吐出期間Ｔｐｆ及び吐出期間
Ｔｐを用いて，次の不等式を充足するものとして選定さ
れる。 Ｔ0 ＋Ｔｄ＜Ｔ0 ＋Ｔｓ＜Ｔａ＋Ｔｐｆ−Ｔｐ インジェクタ１への駆動信号の立ち下がり時期から計っ
た期間Ｔｓの経過後の測定時期ｔS は，燃料噴射終了時
期よりも後で，且つ燃焼順序に従って次に燃焼が行われ
るべき気筒の燃料噴射のためにプランジャによる燃料の
吐出が開始される前の範囲，即ち，図２のＡで示す範囲
内にあるように決定される。吐出期間Ｔｐは，次の気筒
での燃料噴射で要求される要求吐出量とコモンレール圧
力とによって算出される。吐出期間Ｔｐは，具体的に
は，高圧燃料ポンプ８の吐出側に設けられる流量制御弁
１４の燃料管９に通じる期間として制御される。
【００２９】以下，インジェクタ１の静的リーク量は，
殆ど無視できる程度に少ないとして説明する。燃料噴射
の直前におけるコモンレール圧力Ｐｃｈと燃料噴射の後
におけるコモンレール圧力Ｐｃｌとの圧力差ΔＰｃは，
実燃料噴射量Ｑａと圧力制御室４０からの燃料の動的リ
ーク量Ｑｌとの合計量である燃料供給量Ｑｔに基づいて
低下した圧力降下量ΔＰ1 である。この圧力差ΔＰｃと
燃料供給量Ｑｔとのデータは，燃料噴射の直前における
コモンレール圧力Ｐｃ（＝Ｐｃｈ）をパラメータとし
て，図３に示すようなマップデータ（第１マップデー
タ）として予め決められている。燃料噴射の直前におけ
るコモンレール圧力Ｐｃ及び圧力降下量ΔＰｃは圧力セ
ンサ１３からの検出信号に基づいて求めたり又は算出さ
れるから，図３に示すマップデータから，燃料供給量Ｑ
ｔを求めることができる。
【００３０】また，燃料供給量Ｑｔから実燃料噴射量Ｑ
ａを求めるには，圧力制御室４０からの燃料の動的リー
ク量Ｑｌを求めて，燃料供給量Ｑｔから動的リーク量Ｑ
ｌが減算される。動的リーク量Ｑｌは，インジェクタ１
のアクチュエータ（電磁弁１５）に供給される駆動信号
によって圧力制御室４０の燃料路４１を開閉する開閉弁
４２の開弁時間が長いほど，またそのときの圧力制御室
４０内の燃料圧力が高いほど多くなる。動的リーク量Ｑ
ｌと，インジェクタ１に供給される駆動信号の期間を定
めるためにコントローラ１２が出力するコマンドパルス
のパルス幅Ｐｗとの関係は，燃焼噴射の直前におけるコ
モンレール圧力Ｐｃをパラメータとして，図４に示すマ
ップデータ（第２マップデータ）として予め決められて
いる。コマンドパルスのパルス幅Ｐｗは，エンジンの運
転状態に応じてコントローラ１２が求めるので既知であ
り，燃焼噴射の直前におけるコモンレール圧力Ｐｃは圧
力センサ１３によって検出されるから，このマップデー
タを利用することにより，動的リーク量Ｑｌが求められ
る。動的リーク量Ｑｌが求められると，燃料供給量Ｑｔ
からの減算により実燃料噴射量Ｑａが求められる。
【００３１】実燃料噴射量Ｑａと動的リーク量Ｑｌとの
合計量として燃料供給量Ｑｔが求められると，その燃料
供給量Ｑｔを得るために高圧燃料ポンプ８が燃料を吐出
しなければならない吐出期間（部分吐出時吐出期間）Ｔ
ｐは，燃料噴射の直前におけるコモンレール圧力Ｐｃを
パラメータとして，図５に示されているような，予め決
められたマップデータから求められる。求められた吐出
期間Ｔｐは，燃料噴射後に低下したコモンレール圧力Ｐ
ｃを検出するタイミンイグ時期を決定するのに用いられ
る。即ち，燃料噴射後に低下したコモンレール圧力Ｐｃ
を検出するタイミンイグ時期は，遅くとも，全吐出時吐
出期間Ｔｐｆの終期から吐出期間Ｔｐを逆上った時期ま
でに設定される。燃料噴射の終了時期は，コモンレール
圧力の変化を監視することによって知ることができる
が，コマンドパルスの立ち上がり（ＯＮ）時期から，コ
モンレール圧力と目標燃料噴射量から定められる所定期
間の経過後において検出されるコモンレール圧力として
もよい。燃料噴射の終了時期の決定方法は，これらの方
法以外にも考えられ，特に限定されるものではない。
【００３２】コモンレール式燃料噴射装置においては，
以上のように，動的リーク量を考慮して実燃料噴射量を
求めることができる。動的リーク量を考慮した燃料噴射
制御について，図６に示すフローチャートに基づいて，
以下に説明する。図６は，この発明によるコモンレール
式燃料噴射装置における燃料噴射制御のメインフローを
示す図である。図６に示すように，エンジンの運転状態
として，エンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数センサに
よって検出され（ステップ１，Ｓ１と略す。以下同
じ），エンジンへの負荷を表すものとしてアクセルペダ
ル踏込み量のようなアクセル操作量Ａｃがアクセル操作
量センサによって検出される（Ｓ２）。Ｓ１及びＳ２で
検出されたエンジン回転数Ｎｅとアクセル操作量Ａｃと
に基づいて，予め決められたマップデータ（図示せず）
を参照することにより，目標燃料噴射量Ｑｂ及び目標燃
料噴射時期Ｔｂが求められる（Ｓ３，Ｓ４）。コモンレ
ール圧力Ｐｃが圧力センサ１３のサンプリング検出信号
から算出される（Ｓ５）。Ｓ３で求められた目標燃料噴
射量Ｑｂを得るために必要な目標コモンレール圧力Ｐｃ
0 が決定される（Ｓ６）。高圧燃料ポンプ８の流量制御
弁１４の開閉を定める割合（例えば，電磁弁のデューテ
ィ比）を制御することにより，コモンレール圧力Ｐｃが
目標コモンレール圧力Ｐｃ0 となるように制御される
（Ｓ７）。
【００３３】図７は，気筒別補正係数演算ルーチンを示
すフローチャートである。圧力センサ１３によってサン
プリング検出されたコモンレール圧力Ｐｃから，適宜の
平滑化処理を経て，各気筒の燃料噴射の直前におけるコ
モンレール圧力Ｐｃｈと，燃料噴射終了後におけるコモ
ンレール圧力Ｐｃｌが求められ，コントローラ１２のＲ
ＯＭに記憶されている。先ず，燃料噴射の直前と燃料噴
射後とにおけるコモンレール圧力ＰｃｈとＰｃｌとが読
み出される（Ｓ１０）。燃料噴射前のコモンレール圧力
Ｐｃｈと，圧力降下量ΔＰｃ（＝Ｐｃｈ−Ｐｃｌ）に対
応した燃料供給量Ｑｔが，図３に示す第１マップデータ
から求められる（Ｓ１１）。当該燃料噴射についてアク
チュエータとしての電磁弁１５に駆動信号を供給するた
め，コントローラ１２から出力されたコマンドパルスの
パルス幅Ｐｗに対応した動的リーク量Ｑｌが，燃料噴射
の直前におけるコモンレール圧力Ｐｃｈをパラメータと
して，図４に示す第２マップデータから求められる（Ｓ
１２）。Ｓ１１で求めた燃料供給量ＱｔとＳ１２で求め
た動的リーク量Ｑｌとから，実燃料噴射量Ｑａが，式
（Ｑａ＝Ｑｔ−Ｑｌ）によって算出される（Ｓ１３）。
Ｓ３で求められた実燃料噴射量Ｑａに対する目標燃料噴
射量Ｑｂの比として，補正係数Ｋ（Ｋ＝Ｑｂ／Ｑａ）が
求められる（Ｓ１４）。
【００３４】図８は，気筒判別信号割込み処理ルーチン
を示すフローチャートである。Ｓ３で求められた目標燃
料噴射量Ｑｂが読み込まれる（Ｓ２０）。Ｓ１４で求め
られた補正係数Ｋが読み込まれる（Ｓ２１）。補正係数
Ｋを用いて目標燃料噴射量Ｑｂが補正され，修正目標燃
料噴射量Ｑｃ（Ｑｃ＝Ｋ×Ｑｂ）が求められる（Ｓ２
２）。修正目標燃料噴射量Ｑｃは，通常，目標燃料噴射
量Ｑｂより大きな値となる。修正目標燃料噴射量Ｑｃに
対応したコマンドパルス幅Ｐｗをマップデータから算出
する（Ｓ２３）。コマンドパルス幅Ｐｗに応じた駆動信
号をインジェクタ１の電磁弁１５に供給して，インジェ
クタ１から燃料を噴射する（Ｓ２４）。以上の燃料噴射
の制御は，複数のインジェクタ１のバラツキや個々のイ
ンジェクタ１の径年変化に対応するため，各インジェク
タ１毎に行われる。
【００３５】
【発明の効果】この発明によるコモンレール式燃料噴射
装置によれば，インジェクタの動的リーク量を考慮する
ことにより，インジェクタの個体差に応じて変動する実
燃料噴射量を求め，実燃料噴射量が目標燃料噴射量とな
るように，目標燃料噴射量と実燃料噴射量との相違に応
じて目標燃料噴射量を補正しているので，インジェクタ
の個体差に起因したエンジンの回転変動，振動・騒音，
排気ガス特性を改善することができる。また，インジェ
クタの動的リーク量を考慮することにより，同じインジ
ェクタであっても，その径時変化に応じて変動する実燃
料噴射量を逐次求め，同様な目標燃料噴射量の補正をし
ているので，排気ガスの悪化を防止することができる。
更に，インジェクタ間のサイクル間（又は，数サイクル
間）の燃料噴射量のバラツキを上記と同様の態様で検出
し，インジェクタへの駆動信号を制御するコマンドパル
ス幅を補正をするので，エンジンの回転変動，振動・騒
音，排気ガス特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置に
おいて，インジェクタの駆動信号とコモンレール圧力と
の時間変化を示すグラフである。
【図２】高圧燃料ポンプの１回転の範囲に渡って，ポン
プ吐出量，インジェクタの駆動パルス，コモンレール圧
力の測定タイミングを示すグラフである。
【図３】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置に
おいて用いられる第１マップデータの一例を示す図であ
る。
【図４】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置に
おいて用いられる第２マップデータの一例を示す図であ
る。
【図５】燃料噴射の直前におけるコモンレール圧力をパ
ラメータとして，燃料供給量と高圧燃料ポンプによる燃
料の吐出期間との関係を示すマップデータである。
【図６】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置に
おける，燃料噴射制御のメインルーチンを示すフローチ
ャートである。
【図７】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置に
おける，気筒別補正係数演算ルーチンを示すフローチャ
ートである。
【図８】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置に
おける，気筒判別信号割込み処理ルーチンを示すフロー
チャートである。
【図９】従来のコモンレール式燃料噴射装置の全体を示
す概略図である。
【図１０】図９に示すコモンレール式燃料噴射装置に用
いられるインジェクタの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ インジェクタ ２ コモンレール ８ 燃料供給ポンプ １２ コントローラ １３ 圧力センサ １４ 流量制御弁 １５ 電磁弁 ２４ 針弁 ２５ 噴孔 ４０ 圧力制御室 ４２ 開閉弁 Ｐｃ コモンレール圧力 ΔＰｃ コモンレールの圧力降下量 Ｐｃｈ 燃料噴射の直前におけるコモンレール圧力 Ｐｃｌ 燃料噴射の後におけるコモンレール圧力 Ｑｔ 燃料供給量 Ｑａ 実燃料噴射量 Ｑｌ 動的リーク量 Ｑｂ 目標燃料噴射量 Ｑｃ 修正目標燃料噴射量 Ｋ 補正係数 Ｐｗ コマンドパルス幅 Ｔｐ 吐出期間（部分吐出時） Ｔｐｆ 全吐出時吐出期間 ｔS 燃料噴射の後におけるコモンレール圧力測定時
期

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧燃料ポンプから吐出された燃料を貯
    留するコモンレール，前記コモンレールから供給される
    燃料を燃焼室に噴射するインジェクタ，エンジンの運転
    状態を検出する検出手段，及び前記検出手段からの検出
    信号に応じて前記インジェクタから噴射すべき目標燃料
    噴射量を求め，前記目標燃料噴射量に基づいて前記イン
    ジェクタからの燃料噴射を制御するコントローラを具備
    し，前記コントローラは，前記燃料噴射のために燃料が
    前記インジェクタからリークする動的リーク量を求め，
    前記コモンレールから前記インジェクタに供給される燃
    料供給量から前記動的リーク量を減算することにより実
    燃料噴射量を求め，前記実燃料噴射量が前記目標燃料噴
    射量となるように前記インジェクタからの前記燃料噴射
    を制御することから成るコモンレール式燃料噴射装置。
  2. 【請求項２】 前記検出手段には前記コモンレールの燃
    料圧力を検出する圧力センサが含まれており，前記コン
    トローラは，前記燃料噴射の直前における前記コモンレ
    ールの燃料圧力，前記燃料噴射の直前と前記燃料噴射の
    後との間で生じた前記コモンレールの燃料圧力の圧力降
    下量，及び前記燃料供給量の間における予め決められた
    関係を第１マップデータとして記憶しており，前記圧力
    センサが検出した前記燃料噴射の直前における前記コモ
    ンレールの燃料圧力及び前記燃料噴射に伴って生じた前
    記圧力降下量に対応した前記燃料噴射における前記燃料
    供給量を，前記第１マップデータから求めることから成
    る請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
  3. 【請求項３】 前記インジェクタは，前記コモンレール
    から供給される燃料の一部が導入される圧力制御室，圧
    力制御室内の燃料の圧力作用に基づいて昇降して前記イ
    ンジェクタの先端部に形成された燃料を噴射する噴孔を
    開閉する針弁，前記圧力制御室内の燃料を排出すること
    により前記圧力制御室内の燃料圧力を解放する開閉弁，
    及び前記開閉弁を作動させるアクチュエータを有してお
    り，前記動的リーク量は前記開閉弁を通じて前記圧力制
    御室からリークされる燃料量であることから成る請求項
    １又は２に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
  4. 【請求項４】 前記コントローラは，前記開閉弁を開弁
    させるため前記アクチュエータへの駆動信号を制御する
    コマンドパルスを出力し，前記燃料噴射の直前における
    前記コモンレールの燃料圧力，前記動的リーク量，及び
    前記コマンドパルスのパルス幅の間における予め決めら
    れた関係を第２マップデータとして記憶しており，前記
    圧力センサが検出した前記燃料噴射の直前における前記
    コモンレールの燃料圧力及び前記燃料噴射において前記
    目標燃料噴射量に応じて求められた前記コマンドパルス
    のパルス幅に対応した前記燃料噴射時における前記動的
    リーク量を，前記第２マップデータから求めることから
    成る請求項３に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
  5. 【請求項５】 前記エンジンは多気筒エンジンであり，
    前記コントローラは，各気筒別に前記実燃料噴射量を求
    め，該実燃料噴射量に基づいて前記インジェクタからの
    前記燃料噴射の制御を各気筒別に行うことから成る請求
    項１〜４のいずれか１項に記載のコモンレール式燃料噴
    射装置。
  6. 【請求項６】 前記コントローラは，前記実燃料噴射量
    に対する前記目標燃料供給量の比として補正係数を求
    め，同一の前記インジェクタによる次回の燃料噴射にお
    ける前記目標燃料噴射量に前記補正係数を乗じることに
    よって修正目標燃料噴射量を求め，前記修正目標燃料噴
    射量に基づいて前記インジェクタからの次回の前記燃料
    噴射を制御することから成る請求項５に記載のコモンレ
    ール式燃料噴射装置。
  7. 【請求項７】 前記高圧燃料ポンプは，各気筒における
    前記インジェクタからの前記燃料噴射のために前記コモ
    ンレールに燃料を吐出するプランジャ式のサプライポン
    プであり，前記コントローラは，前記高圧燃料ポンプの
    各プランジャが下死点から上死点に至る間に，前記プラ
    ンジャに対応する前記気筒における前記インジェクタか
    らの前記燃料噴射と，前記高圧燃料ポンプから前記コモ
    ンレールへの燃料の吐出とを行うことから成る請求項５
    又は６に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
  8. 【請求項８】 前記高圧燃料ポンプはその吐出側に流量
    制御弁を備えており，前記コントローラは，燃焼順序に
    従った次の前記インジェクタからの燃料噴射のために前
    記高圧燃料ポンプが燃料を吐出する吐出期間を，その吐
    出終了時が全吐出時吐出期間の吐出終了時となるように
    前記流量制御弁を制御していることから成る請求項７に
    記載のコモンレール式燃料噴射装置。
  9. 【請求項９】 前記コントローラは，前記燃料噴射のた
    めの前記高圧燃料ポンプによる燃料の送込み後であって
    且つ当該燃料噴射のための前記インジェクタへの駆動信
    号の開始前における前記コモンレールの燃料圧力を，前
    記燃料噴射の直前における前記コモンレールの燃料圧力
    とし，前記燃料噴射の終了後であって次の前記燃料噴射
    のための前記高圧燃料ポンプによる燃料の前記吐出期間
    の開始前に検出された前記コモンレールの燃料圧力を，
    前記燃料噴射の後における前記コモンレールの燃料圧力
    とすることから成る請求項８に記載のコモンレール式燃
    料噴射装置。
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