JP2000291477A

JP2000291477A - コモンレール式燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2000291477A
Application number: JP11096901A
Authority: JP
Inventors: Shigehisa Takase; 繁寿高瀬
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2000-10-17
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: EP1041265A2; US6192863B1; JP3695213B2; DE60017307D1; EP1041265B1; EP1041265A3; DE60017307T2

Abstract

(57)【要約】【課題】パイロット噴射量のような副噴射において、
目標副噴射量が一定の値に満たない場合には、フィード
バック制御を停止して、燃焼が不安定になるのを回避す
るコモンレール式燃料噴射装置を提供する。【解決手段】ステップ１５における比較において、エ
ンジンの運転状態から算出される目標副噴射量Ｑｔが、
コモンレール圧力と燃料噴射に伴うコモンレール圧力の
降下量とから検出限界として算出される最少燃料噴射量
Ｑｌ（或いは、最少燃料噴射量Ｑｌに基づいて設定され
る燃料噴射量設定値）に満たない場合には、ステップ１
８において修正目標副噴射量Ｑｃとして最少燃料噴射量
Ｑｌを設定して、修正目標副噴射量Ｑｃに基づいて燃料
噴射を行い、副噴射におけるフィードバック制御が不安
定になるのを回避する。

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、コモンレール式
燃料噴射装置に関し、特に、燃料噴射を主噴射と該主噴
射に先行して又は遅延して少量の燃料を噴射する副噴射
とで行う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に関して、噴
射圧力の高圧化を図り、燃料の噴射タイミング及び噴射
量等の噴射条件をエンジンの運転状態に応じて最適に制
御する方式として、コモンレール燃料噴射システムが知
られている。コモンレール燃料噴射システムは、燃料ポ
ンプによって所定圧力に加圧された燃料をコモンレール
内に蓄圧状態で貯留し、貯留された加圧燃料を燃料噴射
量及び燃料噴射時期等のエンジンの運転状態に応じてコ
ントローラが求めた最適な燃料噴射条件で複数の気筒に
それぞれ配置された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が作用してお
り、各インジェクタは燃料供給管を通じて供給される燃
料を通過又は遮断する制御を行うため電磁弁を備えてい
る。コントローラは、加圧燃料が各インジェクタにおい
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、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。コモンレール燃料噴射シ
ステムには、電磁弁の作動によって高圧燃料の一部を作
動流体として利用してインジェクタを作動させる形式の
ものがある。

【０００３】図５は、コモンレール燃料噴射システムの
概要を示す図である。コモンレール燃料噴射システムに
おいて、燃料タンク４内の燃料は、フィルタ５及びフィ
ードポンプ６を経た後、燃料管７を通じて、例えばプラ
ンジャ式の可変容量式高圧ポンプである燃料ポンプ８に
供給される。燃料ポンプ８は、エンジン出力によって駆
動されるものであり、燃料を要求される所定圧力に昇圧
し、燃料管９を通じてコモンレール２に供給する。燃料
ポンプ８には、コモンレール２における燃料圧を所定圧
力に維持するため流量制御弁１４が配設されている。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に戻る。コモンレール２内の燃料は、
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。燃料供給管３からインジェクタ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に戻る。

【０００４】電子制御ユニットであるコントローラ１２
には、エンジンの気筒判別センサ、エンジン回転数Ｎｅ
や上死点（ＴＤＣ）を検出するためのクランク角セン
サ、アクセルペダル踏込み量Ａｃを検出するためのアク
セル開度センサ、冷却水温度を検出するための水温セン
サ、吸気管内圧力を検出するための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
からの信号が入力される。コモンレール２には圧力セン
サ１３が設けられており、圧力センサ１３によって検出
されたコモンレール２内の燃料圧力（以下、コモンレー
ル圧力という）の検出信号もコントローラ１２に入力さ
れる。コントローラ１２は、これらの信号に基づいて、
エンジン出力が運転状態に即した最適出力になるよう
に、インジェクタ１による燃料の噴射条件、即ち、燃料
の噴射時期（噴射開始時期と期間）及び噴射量等を制御
する。インジェクタ１が燃料を噴射することでコモンレ
ール２内の燃料が消費され、コモンレール内の燃料圧は
低下するが、コントローラ１２は、コモンレール２内の
燃料圧が一定となるように或いはエンジンの運転状態に
応じて必要とされる燃料噴射圧力を得るため、燃料ポン
プ８の流量制御弁１４を制御して吐出圧を制御する。図
示の例では、エンジンは、６気筒エンジンであるが、４
気筒等の他の気筒数であってもよい。

【０００５】図６は、コモンレール式燃料噴射システム
に用いられるインジェクタの一例を示す縦断面図であ
る。インジェクタ１は、図示が省略されたシリンダヘッ
ド等のベースに設けられた穴部にシール部材によって密
封状態に取付けられる。インジェクタ１の上側側部には
燃料入口継手２０を介して燃料供給管３が接続されてい
る。インジェクタ１の本体内部には、燃料通路２１，２
２が形成されており、燃料供給管３及び燃料通路２１，
２２から燃料流路が構成されている。燃料流路を通じて
供給された燃料は、燃料溜まり２３及び針弁２４の周囲
の通路を通じて、針弁２４のリフト時に開く噴孔２５か
ら燃焼室内に噴射される。

【０００６】インジェクタ１には、針弁２４のリフトを
制御するため、バランスチャンバ式の針弁リフト機構が
設けられている。インジェクタ１の最上部には電磁弁を
構成する電磁アクチュエータ２６が設けられており、コ
ントローラ１２のコマンドパルスに応じた制御電流が信
号線２７を通じて電磁アクチュエータ２６のソレノイド
２８に送られる。ソレノイド２８が励磁されると、アー
マチュア２９が上昇して燃料路３１の端部に設けられた
開閉弁３２を開くので、燃料流路からバランスチャンバ
３０に供給された燃料の燃料圧が燃料路３１を通じて解
放される。インジェクタ１の本体内部に形成された中空
穴３３内には、コントロールピストン３４が昇降可能に
設けられている。低下したバランスチャンバ３０内の圧
力に基づく力とリターンスプリング３５のばね力とによ
ってコントロールピストン３４に働く押下げ力よりも、
燃料溜まり２３に臨むテーパ面３６に作用する燃料圧に
基づいてコントロールピストン３４を押し上げる力が勝
るため、コントロールピストン３４は上昇する。その結
果、針弁２４がリフトし、噴孔２５から燃料が噴射され
る。燃料噴射時期は針弁２４のリフト時期によって定め
られ、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。

【０００７】一般に、インジェクタ１の燃料噴射量とコ
ントローラ１２が出力するコマンドパルスのパルス幅と
の関係が、コモンレール圧力Ｐｒ（コモンレール２内の
燃料圧力）をパラメータとしたマップによって定められ
ている。コモンレール圧力Ｐｒを一定とすると、パルス
幅が大きいほど燃料噴射量は多くなり、また、同じパル
ス幅であっても、コモンレール圧力Ｐｒが大であるほど
燃料噴射量は大きくなる。一方、燃料噴射は、コマンド
パルスの立ち下がり時刻と立ち上がり時刻に対して一定
時間遅れて開始又は停止されるので、コマンドパルスが
オン又はオフとなる時期を制御することによって、噴射
タイミングを制御することが可能である。基本噴射量と
エンジン回転数との間には、アクセルペダル踏込み量を
パラメータとして一定の関係が基本噴射量特性マップと
して予め与えられており、燃焼サイクル毎の燃料噴射量
は、エンジンの運転状態に応じて基本噴射量特性マップ
から計算によって求められる。

【０００８】従来より、ディーゼルエンジンにおいて、
主噴射に先立って少量の燃料を噴射する、所謂パイロッ
ト噴射制御が行われている。パイロット噴射を行うこと
によって、燃焼室の温度を予め上昇させて噴射された燃
料が急激に燃焼することを防止し、その結果、所謂ディ
ーゼルノックが生じるのを防止すると共に排気ガス中に
含まれる窒素酸化物の割合を低減することが行われてい
る。また、パイロット噴射量は、パイロット噴射の目的
からすると、実験的に求めた窒素酸化物の発生量を考慮
して決定される。そうした決定方法で決められたパイロ
ット噴射量では、燃焼が緩慢になり、サージング等の悪
影響が生じることもあり得る。パイロット噴射が必要と
されるのはエンジンの運転領域が低負荷アイドル運転領
域である場合が一般的であるので、パイロット噴射量
は、総燃料噴射量に対する比率や一律的な絶対量として
求められ、一般的には総噴射量に対する割合も小さく且
つ絶対量としても少量である。

【０００９】ところで、インジェクタの噴射特性（特
に、噴射時期，噴射量）には、インジェクタ毎に特性が
異なる個体バラツキ、及び同じインジェクタであっても
時間の経過と共に特性が変化する径年変化があり、コモ
ンレール圧力及びインジェクタを駆動させるためにオン
となるコマンドパルス期間が同一であっても、インジェ
クタから噴射される燃料噴射量も異なるのが普通であ
る。燃料噴射量それ自体が大きな値であるときには各イ
ンジェクタの噴射量に多少の差はあっても大きな問題と
なることはないが、パイロット噴射の場合のように微小
な燃料噴射量で燃料噴射を行うときには個体バラツキ及
び径年変化の影響は顕著になり、パイロット噴射として
多量の燃料が噴射されたり全く燃料噴射が行われないと
いう事態に至ることがあり得る。パイロット噴射を必要
とする低負荷又はアイドル運転時にパイロット噴射が行
われる気筒と行われない気筒とが存在すると、燃焼が安
定せず、却って車両の運転者に不快感を与えることにな
る。

【００１０】燃料噴射量のバラツキを低減するために、
本出願人は、実際の燃料噴射量を燃料噴射時のコモンレ
ール圧力の降下量に基づいて算出し、エンジンの運転状
態に基づいて求められる目標燃料噴射量に一致するよう
に、制御量を補正する制御方法を提案している（特願平
１０−１８６６３９号）。この制御方法によれば、燃料
噴射直前のコモンレール圧力と、燃料噴射前後における
コモンレール圧力の降下量とに対応して、マップデータ
から実際の燃料噴射量を求めることができる。即ち、コ
モンレール燃料噴射システムにおいてコモンレール圧力
を検出するために設けられる圧力センサからの検出信号
のデータを利用することによって、実際の燃料噴射量を
求めることが提案されている。この制御方法において
は、実際の燃料噴射量を求めるに際して、燃料噴射を行
うためにインジェクタの圧力制御室から燃料がリークす
る動的な燃料リーク量が考慮されている。

【００１１】ところで、コモンレール圧力の降下量と燃
料噴射量との間の関係を示したマップには、コモンレー
ル圧力の降下量からでは実際の燃料噴射量を正確に求め
ることができない領域がある。図２はコモンレール圧力
をパラメータとして燃料噴射量とコモンレール圧力降下
量との関係を示したグラフである。図２から分かるよう
に、閾値ΔＰｓ（例えば、１Ｍｐａ）以下のコモンレー
ル圧力の降下量では、グラフ上でコモンレール圧力Ｐｒ
と燃料噴射量Ｑとの関係が明確でなくなり、コモンレー
ル圧力Ｐｒに応じて実際の燃料噴射量を正確に演算する
ことができない。即ち、図２に示す閾値ΔＰｓ以下のコ
モンレール圧力の降下量では、実際の燃料噴射量を正確
に演算できないので、実際の燃料噴射量を目標燃料噴射
量に一致させる燃料噴射量の正確なフィードバック制御
も行うことができない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】したがって、燃料噴射
を主噴射と主噴射に先行又は遅延して行われる副噴射と
で行い、コントローラが副噴射においてインジェクタか
ら燃焼室に噴射されるべき燃料の目標副噴射量を演算
し、副噴射において実際に噴射された実副噴射量が目標
副噴射量になるように副噴射のフィードバック制御を行
うコモンレール式燃料噴射装置においては、副噴射にお
ける目標噴射量が、コモンレール圧力の降下量から算出
可能な噴射量未満になる場合に、副噴射のフィードバッ
ク制御における燃料噴射量の制御量が不安定になるのを
回避する必要がある。

【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蓄圧状態にコモンレー
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、副噴射における目標副噴射量がコモンレール圧力
に基づいて検出可能な最少の燃料噴射量よりも少ない噴
射量であるときには、副噴射における燃料噴射のフィー
ドバック制御が不安定になるのを回避して、正常な副噴
射のフィードバック制御ができなくなることに起因した
騒音や排気ガス特性の悪化等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、前記コ
モンレールの燃料圧力を検出する圧力センサ、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
噴射すべき燃料の目標噴射量を求め、前記目標噴射量に
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、前記インジ
ェクタからの前記燃料噴射を前記検出手段からの検出信
号に応じて主噴射と該主噴射に先行又は遅延する副噴射
とに分割し、目標副噴射量を前記検出手段からの検出信
号に応じて算出し、前記コモンレールの前記燃料圧力の
降下量に基づいて前記副噴射において実際に噴射された
燃料の実副噴射量を算出し、前記実副噴射量が前記目標
副噴射量に一致するように前記副噴射のフィードバック
制御を行うことから成るコモンレール式燃料噴射装置に
おいて、前記コントローラは、前記目標副噴射量と前記
圧力センサが検出した前記コモンレールの燃料圧力に対
応して求められる燃料噴射量設定値とを比較し、前記目
標副噴射量が前記燃料噴射量設定値よりも小さい場合に
は前記フィードバック制御を停止することを特徴とする
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、コントローラは、インジェクタからの燃料
噴射を、エンジンの運転状態を検出する検出手段からの
検出信号に応じて主噴射と該主噴射に先行又は遅延する
副噴射とに分割し、コモンレールの燃料圧力を検出する
圧力センサからの検出信号に応じて副噴射において噴射
すべき燃料の目標総噴射量の一部としての目標副噴射量
を算出する。インジェクタから燃料噴射が行われるとコ
モンレールの燃料圧力が降下するが、目標副噴射量が充
分大きな値であり、副噴射において実際に噴射された燃
料量である実副噴射量がコモンレールの燃料圧力の降下
量に基づいて算出可能であれば、コントローラは、実副
噴射量が目標副噴射量に一致するように副噴射のフィー
ドバック制御を行うが、目標副噴射量が実副噴射量を算
出可能とするような充分大きな値でない場合には、不安
定に陥り易い副噴射のフィードバック制御を停止して、
正常な副噴射のフィードバック制御ができなくなること
に起因した騒音や排気ガス特性の悪化等の不具合が防止
される。

【００１６】前記燃料噴射量設定値は、前記コモンレー
ルの燃料圧力と、前記コモンレールの燃料圧力に生じる
圧力変化によって検出可能な最少燃料噴射量との間にお
いて予め定められた関係に基づいて、前記圧力センサか
らの検出信号に応じて求められた前記最少燃料噴射量以
上の噴射量として算出される。したがって、目標副噴射
量は検出可能な最少燃料噴射量未満に設定されることは
なく、そのように設定された目標副噴射量を目標として
噴射される実副噴射量は、圧力センサが検出したコモン
レールの燃料圧力データから算出可能となり、副噴射の
フィードバック制御が不安定になることがない。前記コ
モンレールの前記燃料圧力と前記最少燃料噴射量との前
記関係は、前記燃料噴射の直前における前記コモンレー
ルの前記燃料圧力、前記燃料噴射によって降下した前記
コモンレールの前記燃料圧力の降下量、及び前記燃料噴
射において噴射された燃料噴射量の関係から、前記コモ
ンレールの前記燃料圧力の検出可能な最少降下量に対応
して定められている。具体的には、燃料噴射によって降
下したコモンレールの燃料圧力の降下量とその燃料噴射
によって噴射された燃料噴射量との関係が、その燃料噴
射の直前におけるコモンレールの燃料圧力をパラメータ
として、マップデータの形式で予め求められており、圧
力センサによって検出可能な燃料圧力の最少降下量に対
応して、最少燃料噴射量とコモンレールの燃料圧力との
関係が求められる。

【００１７】前記目標副噴射量が前記燃料噴射量設定値
よりも小さい場合には、前記目標副噴射量を目標値とし
たオープンループ制御を行う。即ち、目標副噴射量が燃
料噴射量設定値よりも小さい場合には、目標副噴射量と
実副噴射量との偏差等に基づいて行っていたフィードバ
ック制御に代えて、実副噴射量のフィードバックがない
オープンループ制御を行う。

【００１８】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、前記
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具備
している。コントローラがアクチュエータを作動させる
と、開閉弁が開いて、コモンレールから供給された圧力
制御室内の燃料を排出して圧力制御室内の燃料圧力を解
放する。圧力制御室内の燃料の圧力が低下することによ
り、燃料圧力に基づいて針弁が上昇し、インジェクタの
先端部に形成された噴孔が開いて燃料を燃焼室に噴射す
る。

【００１９】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、前記実副噴射量と前記目標副噴
射量との偏差に基づいて、前記コマンドパルスのパルス
幅を補正することにより前記副噴射の前記フィードバッ
ク制御を行う。具体的な一制御例としては、同一のイン
ジェクタに対して次回の燃料噴射における目標副噴射量
を補正して修正目標副噴射量を求め、修正目標副噴射量
に対応するコマンドパルスのパルス幅を変更することに
より、インジェクタからの次回の副噴射において実副噴
射量が目標副噴射量に一致するように制御される。

【００２０】

【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。図１は、図２に示すグラフからコモンレール圧力降
下量の閾値、即ち、検出可能な最低のコモンレール圧力
降下量に対応したコモンレール圧力と燃料噴射量との関
係を示すグラフである。

【００２１】コモンレール式燃料噴射システム及びこの
システムに用いられるインジェクタは、それぞれ図５及
び図６に示したシステム及びインジェクタをそのまま適
用することができる。即ち、インジェクタ１について言
えば、コモンレール２から供給される燃料の一部が導入
される圧力制御室としてのバランスチャンバ３０、バラ
ンスチャンバ３０内の燃料の圧力作用に基づいて昇降し
てインジェクタ１の先端部に形成された燃料を噴射する
噴孔２５を開閉する針弁２４、バランスチャンバ３０内
の燃料を排出することによりバランスチャンバ３０内の
燃料圧力を解放する開閉弁３２、及び開閉弁３２を作動
させる電磁アクチュエータ２６を有している点について
は、図６に示すインジェクタ１と同様であって良く、そ
の他の細部についての再度の詳細な説明を省略する。

【００２２】コモンレール圧力Ｐｒ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、噴射開始
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。エンジンは、
図５に示すように多気筒エンジンであるので、コントロ
ーラ１２は、インジェクタ１からの燃料噴射の制御を各
気筒別に行っている。

【００２３】図１のグラフにおいて、横軸はコモンレー
ルの燃料圧力、即ち、コモンレール圧力Ｐｒであり、縦
軸はコモンレール圧力の降下量から検出可能な最少燃料
噴射量Ｑｌを示している。図１のグラフに示す曲線ｆ
は、コモンレール圧力Ｐｒの降下量から検出可能な最少
燃料噴射量Ｑｌが、コモンレール圧力Ｐｒの大きさによ
って変化することを示している。即ち、コモンレール圧
力Ｐｒが高いほど小さい値の最少燃料噴射量Ｑｌまで検
出可能であるが、コモンレール圧力Ｐｒが低いほど検出
可能な最少燃料噴射量は大きな値となる。図１のグラフ
から、コモンレール圧力Ｐｒに応じた検出可能な最少燃
料噴射量が定められる。

【００２４】図１に示すグラフは、図２に示すグラフか
ら求められる。図２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、燃料噴射量Ｑとコモンレール圧
力の降下量ΔＰｒとの関係を、コモンレール２に配設さ
れている圧力センサ１３によって検出されるコモンレー
ル圧力Ｐｒ（噴射直前の値）をパラメータとして描いた
グラフである。燃料噴射量Ｑは、インジェクタ１の燃料
噴射期間が同じならばコモンレール圧力Ｐｒが高いほど
多いが、燃料噴射の直前におけるコモンレール圧力Ｐｒ
が同じであれば、インジェクタ１からの燃料噴射量Ｑが
多いほどコモンレールの圧力降下量ΔＰｒが多くなる。
また、同じ燃料噴射量Ｑが噴射されるときコモンレール
圧力Ｐｒが高いほどコモンレール圧力の降下量ΔＰｒは
大きくなる。コモンレール圧力の降下量ΔＰｒの検出限
界として閾値ΔＰｓがあるので、閾値ΔＰｓに応じて求
められる最少燃料噴射量Ｑｌはコモンレール圧力Ｐｒに
応じて変化することになり、この関係が図１のグラフに
表されている。

【００２５】燃料噴射を主噴射と該主噴射に先行又は遅
延する副噴射とに分割して行う場合、副噴射の開始直前
におけるコモンレール圧力Ｐｒに応じて、目標副噴射量
Ｑｔが図１の曲線ｆで定められる最少燃料噴射量Ｑｌ未
満として算出されるようなことがあると、副噴射におい
て実際に噴射される燃料の実副噴射量Ｑａが図１の曲線
ｆより下の領域の値となり、この場合、実副噴射量Ｑａ
をコモンレール圧力Ｐｒとその降下量ΔＰｒによって正
確に算出することができなくなる。その結果、副噴射の
フィードバック制御において燃料噴射量の制御量が不安
定になり、燃焼が不安定になることがある。即ち、副噴
射が主噴射に先行して行われるパイロット噴射である場
合には、本来、噴射量が少ないので、コモンレール圧力
Ｐｒの降下量ΔＰｒからでは実際の燃料噴射量を正確に
検出することができなくなり、安定したパイロット噴射
の制御ができなくなることがある。

【００２６】したがって、エンジンの運転状態に応じて
求められる目標副噴射量Ｑｔと、副噴射の開始直前にお
いて圧力センサが検出したコモンレール圧力Ｐｒに対応
して求められる燃料噴射量の設定値とを比較して、目標
副噴射量Ｑｔが燃料噴射量の設定値以上であると、コモ
ンレール圧力Ｐｒの降下量が充分な値となり、コモンレ
ール圧力Ｐｒの降下量から最少燃料噴射量Ｑｌ以上の実
副噴射量Ｑａを検出することができ、実副噴射量Ｑａを
目標副噴射量Ｑｔに一致させる副噴射における燃料噴射
量のフィードバック制御を安定して行うことができる。
目標副噴射量Ｑｔが燃料噴射量の設定値よりも小さい場
合には、副噴射のフィードバック制御を停止し、例え
ば、オープンループ制御を行うことができる。燃料噴射
量の設定値は、最少燃料噴射量Ｑｌそれ自体でもよい
が、最少燃料噴射量Ｑｌに適宜の加算値を加算した値と
することが好ましい。

【００２７】図１に示すグラフは有限個の点のデータよ
るものであるので、通常は、最少燃料噴射量Ｑｌは、デ
ータとして与えられた有限個の点を結ぶ折れ線に基づく
補間、或いは有限個の点を結ぶ近似曲線によって求めら
れる。

【００２８】コントローラ１２は、開閉弁３２を開弁さ
せるためアクチュエータ２６への駆動信号を制御するコ
マンドパルスを出力する。コントローラ１２は、燃料噴
射の直前におけるコモンレール圧力Ｐｒ，コマンドパル
スのパルス幅及び燃料噴射量の間における予め決められ
た関係をマップデータとして記憶しており、エンジンの
運転状態に応じて求められた副噴射における目標副噴射
量Ｑｔと、圧力センサ１３が検出した燃料噴射の直前に
おけるコモンレール圧力Ｐｒとに応じて求められたコマ
ンドパルスのパルス幅をマップデータから求める。

【００２９】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について、図３〜図４に示すフ
ローチャートに基づいて、以下に説明する。図３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
噴射制御のメインルーチンを示すフローチャートであ
る。ここでは、エンジンの運転状態を検出する検出手段
として、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数
センサと、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を検出する
アクセル操作量センサがある。図３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）、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（ステップ２）。ステップ１及びステップ２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、目標副噴射量Ｑｔ及び目標副噴射時期
Ｔが求められる（ステップ３、ステップ４）。コモンレ
ール圧力Ｐｒ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（ステップ５）。ステップ３で求められ
た目標副噴射量Ｑｔを得るために必要な目標コモンレー
ル圧力Ｐｒ₀が決定される（ステップ６）。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Ｐｒが目標コモンレール圧力Ｐｒ₀となるよ
うに制御される（ステップ７）。

【００３０】図４は、副噴射における補正制御ルーチン
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Ｐｒから、適
宜の平滑化処理を経て、各気筒の副噴射の直前における
コモンレール圧力Ｐｒｈと、副噴射終了直後におけるコ
モンレール圧力Ｐｒｌが求められ、コントローラ１２の
メモリに記憶されている。先ず、コントローラ１２のメ
モリから副噴射の直前及び直後におけるコモンレール圧
力ＰｒｈとＰｒｌとが読み出される（ステップ１０）。
副噴射前のコモンレール圧力Ｐｒｈと、副噴射によって
降下したコモンレール圧力の降下量ΔＰｒ（＝Ｐｒｈ−
Ｐｒｌ）が求められる（ステップ１１）。副噴射前のコ
モンレール圧力Ｐｒｈ及びコモンレール圧力の降下量Δ
Ｐｒから、副噴射において噴射された燃料の実副噴射量
Ｑａが、図２に示すマップデータから算出され（ステッ
プ１２）、ステップ３で求められた目標副噴射量Ｑｔが
読み込まれる（ステップ１３）。図１においてコモンレ
ール圧力Ｐｒと検出可能な最少燃料噴射量Ｑｌとの間に
おける予め定められた関係を示すグラフ（マップデー
タ）に基づいて、副噴射の直前におけるコモンレール圧
力Ｐｒｈに対応した燃料噴射量設定値Ｑｓ、即ち、この
例では、最少燃料噴射量Ｑｌを算出する（ステップ１
４）。なお、燃料噴射量設定値Ｑｓは、既に説明したよ
うに、最少燃料噴射量Ｑｌよりも僅かに大きい値とする
こともできる。

【００３１】ステップ１３で読み込まれた目標副噴射量
Ｑｔとステップ１４で算出された最少燃料噴射量Ｑｌと
が比較される（ステップ１５）。目標副噴射量Ｑｔが最
少燃料噴射量Ｑｌ以上である場合には、前回の燃料噴射
時における本ルーチンの実行の際に，ステップ１３で読
み込まれた目標副噴射量Ｑｔ’と目標副噴射量Ｑｔ’に
基づいて噴射された実副噴射量Ｑａ（ステップ１２で算
出）とを用いて、補正係数Ｋ（Ｋ＝Ｑｔ’／Ｑａ）が求
められる（ステップ１６）。補正係数Ｋを用いたフィー
ドバック制御によって目標副噴射量Ｑｔが補正され、修
正目標副噴射量Ｑｃ（Ｑｃ＝Ｋ×Ｑｔ）が求められる
（ステップ１７）。修正目標副噴射量Ｑｃに対応したコ
マンドパルス幅をマップデータから算出する（ステップ
１８）。コマンドパルス幅に応じた駆動信号がインジェ
クタ１の電磁アクチュエータ２６に供給され、インジェ
クタ１から燃料が噴射される（ステップ１９）。

【００３２】ステップ１５の比較において、目標副噴射
量Ｑｔが最少燃料噴射量Ｑｌ未満である場合は、修正目
標副噴射量Ｑｃには目標副噴射量Ｑｔが設定され、以
下、設定された修正目標副噴射量Ｑｃに応じてステップ
１９及びステップ２０が実行される。

【００３３】今回の燃料噴射における副噴射の目標副噴
射量の補正において、今回の実副噴射量Ｑａに対する前
回の目標副噴射量Ｑｔ’の比（Ｑｔ’／Ｑａ）として求
めた補正係数を用いた例を示したが、今回の実副噴射量
Ｑａと前記の目標副噴射量Ｑｔ’との偏差ΔＱ（Ｑａ−
Ｑｔ’）に基づいて今回の副噴射量を補正してもよい。
即ち、同一のインジェクタ１に対して偏差ΔＱに応じて
今回の燃焼サイクルにおける目標副噴射量Ｑｔを補正し
て修正目標副噴射量Ｑｃを求め、修正目標副噴射量Ｑｃ
に対応したコマンドパルスのパルス幅を変更するか、又
は偏差ΔＱに応じてコマンドパルスのパルス幅の補正量
を求めてもい。

【００３４】

【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、高圧燃料ポンプから吐出された燃料は蓄
圧状態にコモンレールに貯留され、コモンレールから供
給された燃料がインジェクタから燃焼室に噴射され、コ
ントローラは、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おり、副
噴射における目標副噴射量がコモンレール圧力に基づい
て求められる燃料噴射量設定値よりも小さいときにはフ
ィードバック制御を停止しているので、副噴射における
燃料噴射のフィードバック制御が不安定になることがな
い。したがって、各インジェクタの個体差、或いは同じ
インジェクタであってもその噴射特性の径時変化に起因
した振動・騒音や排気ガス特性の悪化等の不具合が生じ
るのを防止することができる。なお、この発明による燃
料噴射制御は、常時行うのではなく、一時期の学習や個
々のインジェクタにおける経時劣化の有無の判断に使用
することもできる。

【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、コモンレール圧力とその検出限界から求められ
る最少燃料噴射量との関係を示すグラフである。

【図２】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置に
おいて、コモンレール圧力をパラメータとした燃料噴射
量とコモンレール圧力の降下量との関係を示すグラフで
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
おける、副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４】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置に
おける、副噴射制御の補正制御ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図５】従来のコモンレール式燃料噴射システムを示す
概略図である。

【図６】図５に示すコモンレール式燃料噴射システムに
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３燃料供給管８燃料供給ポンプ１２コントローラ１３圧力センサ２４針弁２５噴孔２６電磁アクチュエータ３０バランスチャンバ３２開閉弁Ｐｒコモンレール圧力 ΔＰｒコモンレール圧力の降下量 ΔＰｓコモンレール圧力の降下量の閾値Ｑｔ目標副噴射量Ｑｔ’ 前回の目標副噴射量Ｑａ実副噴射量Ｑｓ燃料噴射量設定値Ｑｌ最少燃料噴射量Ｑｃ修正目標副噴射量Ｋ補正係数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｅ 55/02 ３５０ 55/02 ３５０ＥＦターム(参考） 3G060 BA02 CA01 DA08 DA12 GA03 GA04 GA14 3G066 AA02 AA07 AC09 BA22 BA31 BA43 CD03 DA01 DA09 DC04 DC09 DC18 3G301 HA02 HA04 JA14 JA15 JA17 JA21 JA37 LB04 MA14 MA23 MA26 NA08 ND01 ND15 ND41 PB03A PB03Z PB08A PB08Z PE01Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧燃料ポンプから吐出された燃料を蓄
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、前記コモンレール
の燃料圧力を検出する圧力センサ、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
燃料の目標噴射量を求め、前記目標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、前記インジェクタから
の前記燃料噴射を前記検出手段からの検出信号に応じて
主噴射と該主噴射に先行又は遅延する副噴射とに分割
し、目標副噴射量を前記検出手段からの検出信号に応じ
て算出し、前記コモンレールの前記燃料圧力の降下量に
基づいて前記副噴射において実際に噴射された燃料の実
副噴射量を算出し、前記実副噴射量が前記目標副噴射量
に一致するように前記副噴射のフィードバック制御を行
うことから成るコモンレール式燃料噴射装置において、
前記コントローラは、前記目標副噴射量と前記圧力セン
サが検出した前記コモンレールの燃料圧力に対応して求
められる燃料噴射量設定値とを比較し、前記目標副噴射
量が前記燃料噴射量設定値よりも小さい場合には前記フ
ィードバック制御を停止することを特徴とするコモンレ
ール式燃料噴射装置。
【請求項２】前記燃料噴射量設定値は、前記コモンレ
ールの燃料圧力と、前記コモンレールの燃料圧力に生じ
る圧力変化によって検出可能な最少燃料噴射量との間に
おいて予め定められた関係に基づいて、前記圧力センサ
からの検出信号に応じて求められた前記最少燃料噴射量
以上の噴射量として算出され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。
【請求項３】前記目標副噴射量が前記燃料噴射量設定
値よりも小さい場合には、前記目標副噴射量を目標値と
したオープンループ制御を行う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。
【請求項４】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、前
記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具備
することから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載の
コモンレール式燃料噴射装置。
【請求項５】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、前記実副噴射量と前記目標副
噴射量との偏差に基づいて、前記コマンドパルスのパル
ス幅を補正することにより前記副噴射の前記フィードバ
ック制御を行うことから成る請求項４に記載のコモンレ
ール式燃料噴射装置。