JP2001263145A - 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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JP2001263145A JP2000069990A JP2000069990A JP2001263145A JP 2001263145 A JP2001263145 A JP 2001263145A JP 2000069990 A JP2000069990 A JP 2000069990A JP 2000069990 A JP2000069990 A JP 2000069990A JP 2001263145 A JP2001263145 A JP 2001263145A
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fuel
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pilot injection
pressure
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Koichiro Yomogida
宏一郎 蓬田
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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、パイロット噴射における噴射終
了遅れ期間をコモンレール圧力に応じて変更することに
より、高いコモンレール圧力でもパイロット噴射の機能
を確保したコモンレール式燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】 パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐの
パルス開始時期が上死点時期Ｔ７から偏位すべき期間Δ
ＳＯＣｐは、メイン噴射の噴射開始時期Ｔ６から、イン
ターバル期間Ｔｉｎｔとパイロット噴射終了遅れ期間Ｔ
ｄｐｅとパイロット噴射のための噴射パルス幅Ｐｗｐと
を遡った時期に対応して決定される。パイロット噴射終
了遅れ期間Ｔｄｐｅは、コモンレール圧力の大きさに依
存して決定されるので、高いコモンレール圧力のときで
もインターバル期間Ｔｉｎｔが確保され、騒音抑制及び
排気ガス改善等のパイロット噴射の効果が維持される。

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、コモンレールに
蓄圧状態に貯留された燃料をインジェクタから噴射する
コモンレール式燃料噴射装置に関し、特に、インジェク
タからの燃料噴射を、メイン噴射と該メイン噴射に先行
して少量の燃料を噴射するパイロット噴射とで行うコモ
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、燃
料の噴射圧力の高圧化を図り、噴射タイミング及び噴射
量等のインジェクタからの燃料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、燃料サプライポンプによって所定圧
力に加圧された作動流体をコモンレール内に蓄圧状態で
貯留し、作動流体の圧力作用に基づいて、複数の気筒に
それぞれ配置された各インジェクタから、コントローラ
がエンジンの運転状態に応じて求めた燃料噴射量及び燃
料噴射時期等の最適な燃料噴射条件で燃料を燃焼室内に
噴射するシステムである。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
うため制御弁を備えている。
【０００３】作動流体が燃料それ自体である場合、コモ
ンレールは燃料を蓄圧状態に貯留し、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
圧が作用している。各インジェクタは、燃料の噴射を所
定の時期にのみ行うために、制御弁として、電磁アクチ
ュエータ、磁気歪素子等のアクチュエータによって作動
され燃料供給路を開閉する開閉弁を備えている。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開閉弁の作
動とを制御している。
【０００４】コモンレール式燃料噴射装置では、開閉弁
は、コントローラが出力した電気的信号に基づいてアク
チュエータによって作動される。しかし、コントローラ
からの出力信号がアクチュエータに電流が流れ、実際に
開閉弁が開閉動作をするまでには応答遅れによる遅延時
間がある。そのため、エンジンの運転状態に基づいて目
標燃料噴射時期が決定され、上記応答遅れを考慮して目
標燃料噴射時期に応じてインジェクタへの制御弁（開閉
弁）を駆動させる時期、即ち、コントローラからコマン
ドパルスとしての噴射パルスの出力時期が決定される。
【０００５】コモンレール式燃料噴射装置が適用される
コモンレール燃料噴射システムの概要が図５に示されて
いる。図５に示すコモンレール燃料噴射システム１は、
６気筒エンジンのためのシステムであり、燃料タンク４
内の燃料は、プレフィルタ５及び循環弁及び水分離器を
備えたフィルタ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サプラ
イポンプ８に供給される。燃料サプライポンプ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及び圧力制御弁１１
を通じてコモンレール２に供給する。燃料サプライポン
プ８の吐出側でコモンレール２の手前には、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圧力制御
弁１１が配設されている。燃料サプライポンプ８からリ
リーフされた燃料は、戻し管１２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（８つ）のインジェクタ１０（一つのみ示す）
に供給される。燃料供給管３からインジェクタ１０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、及び圧力制御弁１１でリリーフされた燃料は、
戻し管１３，１４を通じて燃料タンク４に戻される。
【０００６】電子制御ユニットであるコントローラ１５
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
１６からの信号が入力される。コモンレール２の圧力
は、圧力制御弁１１に設けられた圧力センサ１８が設け
られており、圧力センサ１８によって検出されたコモン
レール２内の燃料圧力Ｐｒ（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１５に入力される。コ
ントローラ１５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１０からの燃料の噴射条件、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１０から燃料が噴射され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１５は、燃料サプライポンプ８
から圧送される燃料の圧力を圧力制御弁１１の制御部１
９によって制御することにより、コモンレール圧力Ｐｒ
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となるように制御する。
【０００７】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概略図で
ある。インジェクタ１０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ている。インジェクタ１０の上
側側部には燃料供給管３が接続され、燃料供給管３は、
インジェクタ１０の本体内部に形成されている燃料通路
２１，２２と共に燃料流路を構成している。インジェク
タ１０の先端部には噴孔２５が形成されており、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。
【０００８】インジェクタ１０には、針弁２４のリフト
を制御するため、圧力制御室式の針弁リフト機構が設け
られている。インジェクタ１０の最上部には電磁弁を駆
動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１５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２
８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、燃料流路から圧力制御室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１０の本体内部に形成された中空穴３
３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。低下した圧力制御室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２
４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。即ち、針弁
２４は、圧力制御室３０内の燃料の圧力作用に基づいて
昇降し、開閉弁３２は、圧力制御室３０内の燃料を排出
することにより圧力制御室３０内の燃料圧力を解放す
る。燃料路３１を通じて排出された燃料及び中空穴３３
内に漏出し低圧路３７に排出された燃料は、リーク通路
３８及び戻し管１３（図３）を通じて燃料タンク４に戻
される。
【０００９】一般に、インジェクタ１０の燃料噴射量と
コントローラ１５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そ
れぞれ時間遅れを伴って開始又は停止される。従って、
コマンドパルスのオン時期及びオフ時期を制御すること
によって、噴射タイミング及び噴射量を制御することが
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。
【００１０】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
のために燃料サプライポンプ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１５は、インジェクタ１０からの燃料噴射の制
御を各気筒別に行っている。
【００１１】燃料噴射のためにコントローラがインジェ
クタのアクチュエータに出力する噴射パルスの出力時期
の決定については、例えば、特開昭６１−３１６４３号
公報や特開昭６１−２８６５４１号公報に開示されてい
る。特開昭６１−３１６４３号公報に開示のものは、燃
料ポンプによってエンジンに燃料を供給し、電磁噴射弁
を用いて、エンジンへの燃料噴射の開始と終了とを定め
た燃料噴射を行うものにおいて、電磁弁のニードルのリ
フト及び降下に遅延時間があることを考慮して、電磁噴
射弁の全閉鎖、開放期間又は閉鎖、開放速度等の動作特
性に従って噴射開始、噴射終了又は噴射期間を制御する
ことにより、電磁噴射弁の個体差や経年変化等に基づく
動作特性のバラツキを抑制することを図ったエンジンの
燃料噴射量制御装置である。
【００１２】特開昭６１−２８６５４１号公報に開示の
ものは、燃料圧縮室と低圧部との間に電磁弁を配設し、
この電磁弁の開弁と閉弁時期を制御することにより、燃
料噴射時期と燃料噴射量とを制御するようにした燃料噴
射ポンプにおいて、燃料の燃焼開始に影響を与えるタイ
ミングである着火時期や燃料噴射開始時期等を検出する
センサが１つだけであっても、電磁弁の応答遅れを考慮
して、全ての気筒における燃料噴射時期を所定の目標値
に従って正確に噴射タイミングの制御を行うことを図っ
たものである。
【００１３】ところで、ディーゼルエンジンの燃焼騒音
の低下と排気ガス特性の悪化防止とを図る手段として、
メイン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が防止でき、その結果、所
謂ディーゼルノックの発生が防止されると共に排気ガス
中に含まれる窒素酸化物の割合を低減することが可能で
ある。パイロット噴射量は、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。パイロット噴射が必要
とされるのは、一般的にはエンジンの運転領域が低負荷
・低回転速度の運転領域であるので、パイロット噴射量
は総燃料噴射量に対する小さい比率の噴射量、又は一律
的な少量の絶対量として求められる。
【００１４】コモンレール式燃料噴射装置においては、
エンジンの運転状態に応じて、メイン燃料噴射を行うた
めのメイン噴射時期、パイロット噴射終了後からメイン
噴射時期までのインターバル期間、及びパイロット噴射
量が決定され、パイロット噴射を行うためにコントロー
ラから出力されるパイロット噴射のパルス出力時期は、
上記メイン噴射時期から、インターバル期間とパイロッ
ト噴射量から求められるパイロット噴射期間との合計を
逆算すると共に、コントローラからの出力信号が出され
てからインジェクタの開閉弁が作動を開始するまでの応
答遅れを考慮して決定されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、コモンレー
ル式燃料噴射装置でパイロット噴射を行う場合、コント
ローラから出力される噴射パルス信号の駆動電流がオン
のときに噴射を行うと、オフ時に針弁のニードル背圧
（圧力制御室内の圧力）が上昇してニードルが下方に押
し下げられ、噴孔が針弁により閉じてパイロット噴射が
終了する。このとき、コモンレール圧力が高いと、ニー
ドルの先端における燃料圧力がニードルを押し上げる方
向に作用し、ニードルの押下げにより一層強い力が必要
になる。ニードル押下げ力が充分でないときには、噴孔
が閉じるまでに時間を要し、パイロット噴射終了時期が
遅くなり、その分、インターバル期間も変化し、極端な
場合にはパイロット噴射とメイン噴射とが連続して長期
に渡りメイン噴射がされるのと同様となり、実燃料噴射
量が増大して大きなトルク変動やオーバートルク状態と
なり、パイロット噴射による燃焼騒音抑制の効果が低下
するという問題がある。
【００１６】そこで、燃料噴射をメイン噴射とメイン噴
射に先行して行われるパイロット噴射とで行うコモンレ
ール式燃料噴射装置において、コモンレール圧力が高く
なる場合であっても、所定のインターバル期間を確保
し、パイロット噴射の制御性を向上してエンジンのパイ
ロット噴射を適正に行う点で解決すべき課題がる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、燃料
をコモンレールに蓄圧状態に貯留し、コモンレールから
供給される燃料を、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基づいて、パイロット噴射とメイ
ン噴射とに分割してインジェクタから噴射するコモンレ
ール式燃料噴射装置において、パイロット噴射とメイン
噴射とを明確に区分して、パイロット噴射による燃焼騒
音抑制や排気ガス特性の悪化防止等の効果を確実に奏す
ることを可能にしたコモンレール式燃料噴射装置を提供
することである。
【００１８】この発明は、燃料サプライポンプから吐出
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、及
び前記検出手段が検出した前記エンジンの運転状態に応
じて、前記インジェクタからの燃料噴射を、メイン噴射
量を噴射するメイン噴射と前記メイン噴射にインターバ
ル期間を置いて先行してパイロット噴射量を噴射するパ
イロット噴射とに分割して行うため、前記メイン噴射の
ためのメイン噴射コマンドパルスと前記パイロット噴射
量に応じたパルス幅を有する前記パイロット噴射のため
のパイロット噴射コマンドパルスとを出力するコントロ
ーラを具備し、前記コントローラは、前記エンジンの運
転状態に基づいて前記パイロット噴射コマンドパルスの
パルス終了時期から前記パイロット噴射の噴射終了時期
までのパイロット噴射終了遅れ期間を演算し、先に決定
した前記メイン噴射の噴射開始時期に対して、前記イン
ターバル期間、前記パイロット噴射終了遅れ期間及び前
記パイロット噴射コマンドパルスの前記パルス幅を遡る
ことにより、前記パイロット噴射コマンドパルスのパル
ス開始時期を決定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。
【００１９】この発明は上記のように構成されているの
で、コントローラは、パイロット噴射コマンドパルスの
パルス終了時期からパイロット噴射の噴射終了時期まで
のパイロット噴射終了遅れ期間を、エンジンの運転状態
に基づいて演算している。この演算は、パイロット噴射
終了遅れ期間を推定するものであるが、関数による演算
のみならずマップによる読み取りであっても良い。従っ
て、パイロット噴射終了遅れ期間は、エンジンの運転状
態に基づいて正確に推定されることになり、前記パイロ
ット噴射終了遅れ期間を考慮して前記パイロット噴射コ
マンドパルスのパルス開始時期を決定すれば、パイロッ
ト噴射とメイン噴射とを区別するインターバル期間が確
実に確保され、コモンレールの燃料圧力が高い場合であ
ってもパイロット噴射の制御性を向上することが可能と
なり、騒音抑制及び排気ガス特性の改善等のパイロット
噴射の機能が損なわれることがない。
【００２０】前記コントローラは、前記コモンレールに
配設された圧力センサが検出した前記コモンレールの燃
料圧力又は前記エンジンの運転状態に基づいて算出され
た目標コモンレール圧力に基づいて、前記パイロット噴
射終了遅れ期間を演算する。コモンレールの燃料圧力と
しては、圧力センサで検出したコモンレールの実燃料圧
力とすることが好ましいが、コモンレール圧力の制御性
が良い場合には、目標コモンレール圧力であってもよ
い。目標コモンレール圧力は、例えば、エンジンの運転
状態として検出されたエンジン回転数とアクセル操作量
とに基づいて、マップ等によって算出される。
【００２１】また、前記コントローラは、前記コモンレ
ールの燃料圧力が高くなるほど長い前記パイロット噴射
終了遅れ期間を決定する。コモンレールの燃料圧力が高
くなるほどパイロット噴射終了遅れ期間を長く取って、
パイロット噴射コマンドパルスのパルス開始時期を早め
ることにより、コモンレールの燃料圧力が高くなっても
パイロット噴射の終了が遅れることがなく、パイロット
噴射とメイン噴射との間のインターバル期間が確保され
る。
【００２２】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。
【００２３】
【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はこの発明によるコモンレール式燃料噴射装置
におけるコントローラの一例を示すブロック図、図２は
図１に示すコモンレール式燃料噴射装置によるパイロッ
ト噴射とメイン噴射とのためのコマンドパルスのパルス
幅を決定する制御フローの一例を示すフローチャート、
図３は図１に示すコモンレール式燃料噴射装置によるパ
イロット噴射とメイン噴射とのためのコマンドパルスの
パルス開始時期を決定する制御フローの一例を示すフロ
ーチャート、図４はこの発明によるコモンレール式燃料
噴射装置におけるインジェクタ駆動制御のためのタイミ
ングチャート、即ち、コントローラが出力するコマンド
パルス、インジェクタへの駆動電流、及びインジェクタ
のニードルのリフト量を示すグラフである。
【００２４】図１に示すコントローラ１５は、エンジン
回転数Ｎｅとアクセル操作量Ａｃとに基づいて総燃料噴
射量Ｑｆｎｌを決定する総燃料噴射量決定手段４０、総
燃料噴射量Ｑｆｎｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて
パイロット噴射量Ｑｐとインターバル期間Ｔｉｎｔをそ
れぞれ決定するパイロット噴射量決定手段４１及びイン
ターバル期間決定手段４２、総燃料噴射量Ｑｆｎｌから
パイロット噴射量Ｑｐを減算してメイン噴射量Ｑｍを算
出するメイン噴射量決定手段４３、メイン噴射量Ｑｍと
コモンレール圧力Ｐｒとに基づいてメイン噴射コマンド
パルスの基本パルス幅Ｐｗｍｂを決定するメイン噴射基
本パルス幅決定手段４４、インターバル期間Ｔｉｎｔと
コモンレール圧力Ｐｒとに基づいてメイン噴射コマンド
パルスの補正パルス幅Ｐｗｍｃを決定するメイン噴射補
正パルス幅決定手段４５、及びメイン噴射コマンドパル
スＣＰｍの基本パルス幅Ｐｗｍｂと補正パルス幅Ｐｗｍ
ｃとを加算してメイン噴射コマンドパルスのパルス幅Ｐ
ｗｍを算出するメイン噴射パルス幅算出手段４６を有し
ている。
【００２５】コントローラ１５は、また、パイロット噴
射量Ｑｐとコモンレール圧力Ｐｒとに基づいてパイロッ
ト噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐを決定す
るパイロット噴射パルス幅決定手段４７を有していると
共に、総燃料噴射量Ｑｆｎｌとエンジン回転数Ｎｅとに
基づいてメイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍを決定する
メイン噴射開始偏位期間決定手段４８、インターバル期
間Ｔｉｎｔとコモンレール圧力Ｐｒとに基づいてインジ
ェクタ駆動遅れ期間Ｔｄを決定するインジェクタ駆動遅
れ時間決定手段４９、メイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩ
ｍとインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄとに基づいてメイン
噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍを決定するメイン
噴射コマンド開始偏位期間決定手段５０を有している。
コントローラ１５は、更に、パイロット噴射コマンドパ
ルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐとコモンレール圧力Ｐｒと
に基づいてパイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅを決定
するパイロット噴射終了遅れ期間決定手段５１、及びメ
イン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍと、インターバル期間
Ｔｉｎｔと、パイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅと、
パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐ
とを加算してパイロット噴射コマンド開始偏位期間ΔＳ
ＯＣｐを算出するパイロット噴射コマンド開始偏位期間
算出手段５２を有している。パイロット噴射コマンド開
始偏位期間ΔＳＯＣｐが上死点から偏位する（遡る又は
遅れる）ことにより、パイロット噴射コマンドパルスＣ
Ｐｐのパルス開始時期が決定される。
【００２６】この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２及び図３に示すフローチャ
ートと、図４に示すインジェクタ駆動制御のためのタイ
ミングチャートとに基づいて説明する。図４は、この発
明によるコモンレール式燃料噴射装置によって燃料噴射
が行われるときに、横軸を時間として、（ａ）コマンド
パルスＣＰの波形、（ｂ）インジェクタに供給される駆
動電流Ｉｃの波形、及び（ｃ）インジェクタのニードル
のリフト量の時間変化を示したグラフである。図４に示
すように、コントローラ１５は、パイロット噴射のため
のコマンドパルスＣＰｐとメイン噴射のためのコマンド
パルスＣＰｍとに応じて、インジェクタ１０にパイロッ
ト噴射用の駆動電流Ｉｃｐとメイン噴射用の駆動電流Ｉ
ｃｍを出力する。各駆動電流Ｉｃｐ，Ｉｃｍの印加開始
後、それぞれ時間遅れを伴って、インジェクタ１０のニ
ードルにはパイロット噴射のためのリフトＬｐとメイン
噴射のためのリフトＬｍとが生じる。
【００２７】エンジンの運転状態を検出する検出手段と
しては、例えば、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジ
ン回転数センサ、及びエンジン負荷を表すアクセル操作
量（アクセルペダル踏込み量）Ａｃを検出するアクセル
操作量センサがある。図２に示すように、エンジン回転
数センサによって検出されたエンジン回転数Ｎｅと、ア
クセル操作量センサによって検出されたアクセル操作量
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、総燃料噴射量Ｑｆｎｌが
決定される（ステップ１）。総燃料噴射量Ｑｆｎｌとエ
ンジン回転数Ｎｅ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パイロット噴射
量Ｑｐが決定される（ステップ２）。
【００２８】総燃料噴射量Ｑｆｎｌからパイロット噴射
量Ｑｐを減算することによりメイン噴射量Ｑｍが算出さ
れる（ステップ３）。総燃料噴射量Ｑｆｎｌとエンジン
回転数Ｎｅとに基づいて、パイロット噴射の終了時期後
からメイン噴射の開始時期までのインターバル期間Ｔｉ
ｎｔ（クランク角度）が決定される（ステップ４）。イ
ンターバル期間Ｔｉｎｔ（クランク角度）は、図４に示
すタイミングチャートに示すように、インジェクタ１０
のニードルのリフトで見て、パイロット噴射のためのニ
ードルリフトが終了するパイロット噴射の噴射終了時期
Ｔ４からメイン噴射のためのニードルリフトが再開され
るメイン噴射の噴射開始時期Ｔ６までの図４において
〔３〕で表した期間である。同じ噴射期間でもコモンレ
ール圧力Ｐｒが高いほど噴射量が多くなるので、圧力セ
ンサ１８が検出したコモンレール圧力Ｐｒを考慮して、
メイン噴射量Ｑｍを噴射するために、インジェクタ１０
のアクチュエータを駆動するためのメイン噴射コマンド
パルスの基本パルス幅Ｐｗｍｂが決定される（ステップ
５）。
【００２９】インターバル期間Ｔｉｎｔ（クランク角
度）は、エンジン回転数Ｎｅに基づいてインターバル期
間Ｔｉｎｔ（時間、単位ｍｓｅｃ）に換算される（ステ
ップ６）。換算されたインターバル期間Ｔｉｎｔ（ｍｓ
ｅｃ）とコモンレール圧力Ｐｒとに基づいて、メイン噴
射コマンドパルスＣＰｍの基本パルス幅Ｐｗｍｂを補正
する補正パルス幅Ｐｗｍｃ（ｍｓｅｃ）が算出される
（ステップ７）。補正パルス幅Ｐｗｍｃ（ｍｓｅｃ）
は、インターバル期間Ｔｉｎｔの長短を反映して算出さ
れるが、インターバル期間Ｔｉｎｔが短いほど、アクチ
ュエータの駆動用電流エネルギ不足に起因してメイン噴
射においてメイン噴射期間が遅れ方向にずれるという影
響が大きいので、補正パルス幅Ｐｗｍｃはインターバル
期間Ｔｉｎｔが短いほど長くなるように補正される。
【００３０】パイロット噴射が実行されるか否かが、判
定される（ステップ８）。パイロット噴射が実行される
場合には、メイン噴射コマンドパルスＣＰｍの基本パル
ス幅Ｐｗｍｂに補正パルス幅Ｐｗｍｃを加算することに
より、メイン噴射コマンドパルスＣＰｍのパルス幅Ｐｗ
ｍが算出される（ステップ９）。メイン噴射コマンドパ
ルスＣＰｍのパルス幅Ｐｗｍは、図４に示すタイミング
チャートにおいては、〔６〕で示すように、コントロー
ラ１５が出力するコマンドパルスＣＰのうちメイン噴射
コマンドパルスＣＰｍの立下がり時期であるメイン噴射
コマンドパルスのパルス開始時期Ｔ５から立上がり時期
であるパルス終了時期Ｔ８までのパルス幅である。イン
ジェクタ１０には応答遅れがあるために、インターバル
期間Ｔｉｎｔの終了時期であるメイン噴射の噴射開始時
期Ｔ６は、パルス開始時期Ｔ５から〔５〕で示すインジ
ェクタ駆動遅れ期間Ｔｄだけ遅れている。
【００３１】次に、メイン噴射の場合と同様、同じ噴射
期間でもコモンレール圧力Ｐｒが高いほど噴射量が多く
なるので、コモンレール圧力Ｐｒを考慮してパイロット
噴射量Ｑｐを噴射するためのパイロット噴射コマンドパ
ルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐが決定される（ステップ１
０）。パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅
Ｐｗｐは、図４のタイミングチャートにおいて〔１〕で
示すように、コントローラ１５が出力するコマンドパル
スＣＰのうちパイロット噴射コマンドパルスＣＰｐの立
下がり時期であるパルス開始時期Ｔ１から立上がり時期
であるパルス終了時期Ｔ３までのパルス幅である。一
方、ステップ８の判定でパイロット噴射が実行されない
場合には、インターバル期間は存在しないから、ステッ
プ５で求めたメイン噴射コマンドパルスＣＰｍの基本パ
ルス幅Ｐｗｍｂがそのままメイン噴射コマンドパルスＣ
Ｐｍのパルス幅Ｐｗｍに決定される（ステップ１１）。
【００３２】燃料噴射の各種の時期については、図３の
噴射パルス出力時期決定フローチャートに示すように、
各気筒において時期Ｔ７として表される上死点（ＴＤ
Ｃ）を基準に決定される。上死点前はＢＴＤＣで、上死
点後はＡＴＤＣで表される。図４において〔４〕に示さ
れているように、総燃料噴射量Ｑｆｎｌとエンジン回転
数Ｎｅとに基づいて、メイン噴射が開始される目標開始
時期である噴射開始時期Ｔ６が、上死点時期Ｔ７からの
角度偏位（図４に示すように上死点時期Ｔ７の前に遡る
場合のみならず、上死点時期Ｔ７の後に遅れる場合もあ
る）であるメイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍ（クラン
ク角度）として決定される（ステップ２１）。図４にお
いて〔３〕に示すインターバル期間Ｔｉｎｔ（クランク
角度）は、エンジン回転数Ｎｅに基づいて時間としての
インターバル期間Ｔｉｎｔ（単位ｍｓｅｃ）に換算され
る（ステップ２２）。換算されたインターバル期間Ｔｉ
ｎｔ（ｍｓｅｃ）とコモンレール圧力Ｐｒとに基づい
て、予め求められているマップ等に基づいて、図４の
〔５〕に示したメイン噴射コマンドパルスＣＰｍのパル
ス開始時期Ｔ５からインジェクタ１０が実際にリフトを
開始して燃料が噴射開始される噴射開始時期Ｔ６までの
応答遅れとして、インジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄ（ｍｓ
ｅｃ）が決定される（ステップ２３）。インターバル期
間Ｔｉｎｔが短いほどインジェクタを駆動するための駆
動電流エネルギの回復が充分でないために、インジェク
タ駆動遅れ期間Ｔｄは、インターバル期間Ｔｉｎｔが短
いほど長くなる。時間としてのインジェクタ駆動遅れ期
間Ｔｄ（ｍｓｅｃ）は、エンジン回転数Ｎｅを考慮し
て、クランク角としてのインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄ
（クランク角度）に換算される（ステップ２４）。
【００３３】ステップ２１で決定したメイン噴射開始偏
位期間ΔＳＯＩｍ（クランク角度）と、ステップ２４で
換算したインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄ（クランク角
度）とを加算することにより、図４において〔７〕で示
すメイン噴射のためのコマンドパルスＣＰｍのメイン噴
射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍ（クランク角度）が
算出される（ステップ２５）。即ち、上死点時期Ｔ７か
らメイン噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍ（クラン
ク角度）だけ遡る（又は遅れる）ことにより、メイン噴
射コマンドパルスＣＰｍのパルス開始時期Ｔ５が定めら
れる。メイン噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍは、
メイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍで定まる噴射開始時
期Ｔ６から更にインターバル期間Ｔｉｎｔに応じて決定
されるインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄだけ遡った時期Ｔ
５を定めるものであるので、インターバル期間Ｔｉｎｔ
が短くなったときには、そのインターバル期間Ｔｉｎｔ
に応じて長い値に決定されたインジェクタ駆動遅れ期間
Ｔｄを遡って、メイン噴射が所期の通り噴射開始時期Ｔ
６において確実に開始されるように、メイン噴射コマン
ドパルスのパルス開始時期Ｔ５が大きくアドバンスされ
る。
【００３４】コモンレール圧力Ｐｒとパイロット噴射パ
ルス幅Ｐｗｐ（ｍｓｅｃ）とに基づいて、パイロット噴
射終了遅れ期間Ｔｄｐｅ（ｍｓｅｃ）が決定される（ス
テップ２６）。即ち、パイロット噴射コマンドパルスＣ
Ｐｐの立上がり時期であるパイロット噴射パルス幅Ｐｗ
ｐの終了時期Ｔ３から、パイロット噴射のためのインジ
ェクタ１０のニードルのリフトが終了し且つインターバ
ル期間Ｔｉｎｔの開始時期Ｔ４までの期間として、図４
において〔２〕で示されるパイロット噴射終了遅れ期間
Ｔｄｐｅ（ｍｓｅｃ）がコモンレール圧力Ｐの高さに応
じて決定される。コモンレール圧力Ｐの高さが高いほ
ど、パイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅは長く設定さ
れる。時間としてのパイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐ
ｅ（ｍｓｅｃ）は、エンジン回転数Ｎｅを考慮して、ク
ランク角としてのパイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅ
（クランク角）に換算される（ステップ２７）。
【００３５】時間としてのパイロット噴射コマンドパル
スＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐ（ｍｓｅｃ）は、エンジン回
転数Ｎｅを考慮して、クランク角としてのパイロット噴
射パルス幅Ｐｗｐ（クランク角）に換算される（ステッ
プ２８）。最後に、ステップ２１で算出したメイン噴射
開始偏位期間ΔＳＯＩｍ（クランク角度）と、ステップ
４で決定しているインターバル期間Ｔｉｎｔ（クランク
角度）と、ステップ２７で換算して得られたパイロット
噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅ（クランク角）と、ステップ
２８で換算して得られているパイロット噴射コマンドパ
ルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐ（クランク角）とを合算す
ることにより、コントローラ１５が出力するパイロット
噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス開始時期Ｔ１を決定
するために、上死点時期Ｔ７からの角度偏位としてのパ
イロット噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｐ（図４に
おいて、〔８〕で示されている）が算出される（ステッ
プ２９）。なお、パイロット噴射のためのインジェクタ
１０のニードルがリフトを開始する時期であるパイロッ
ト噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｐ（クランク角度）が、図
４において
〔９〕の期間として示されている。
【００３６】上記のように、エンジンの運転状態に基づ
いて正確に推定されるパイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄ
ｐｅを考慮して、パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐ
のパルス開始時期Ｔ１が決定されるので、パイロット噴
射とメイン噴射とを区別するインターバル期間Ｔｉｎｔ
が確実に確保され、パイロット噴射の制御性が向上さ
れ、騒音抑制と排気ガス特性改善のパイロット噴射の機
能が充分発揮される。
【００３７】上記の実施例の説明では、パイロット噴射
終了遅れ期間決定手段５１、及びステップ２６におい
て、パイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅの決定は、パ
イロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐと
圧力センサ１８が検出した実際のコモンレール圧力Ｐｒ
とに基づいて行われていた。しかし、圧力制御性の良好
なコモンレール２であれば、実コモンレール圧力に代え
て、エンジン回転数や燃料噴射量（アクセル操作量）の
ようなエンジンの運転状態から求められる目標コモンレ
ール圧力で代用することができる。また、パイロット噴
射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐの決定は、パ
イロット噴射量Ｑｐとコモンレール圧力Ｐｒとに基づい
て行われているので、結局、パイロット噴射終了遅れ期
間Ｔｄｐｅは、エンジンの運転状態から演算によって求
めることができる。
【００３８】
【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、蓄圧状態にコモンレールに貯留された作
動流体の圧力作用に基づいて、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。コントローラは、パイロット噴射コマン
ドパルスのパルス終了時期からパイロット噴射の噴射終
了時期までのパイロット噴射終了遅れ期間をエンジンの
運転状態に基づいて決定しているので、パイロット噴射
終了遅れ期間はエンジンの運転状態に応じて決定され、
パイロット噴射とメイン噴射とを区別するインターバル
期間が確実に確保され、例えば、コモンレールの燃料圧
力が高い場合であってもパイロット噴射の制御性を向上
することができ、パイロット噴射による燃焼騒音抑制や
排気ガス特性の悪化防止等の効果を維持することができ
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
おけるコントローラの一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すコモンレール式燃料噴射装置による
各噴射コマンドパルスのパルス幅を決定する制御フロー
の一例を示すフローチャートである。
【図３】図１に示すコモンレール式燃料噴射装置による
各噴射コマンドパルスのパルス開始時期を決定する制御
フローの一例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
おけるインジェクタ駆動制御のためのタイミングチャー
トである。
【図５】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置が
適用されるコモンレール式燃料噴射システムの一例を示
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 コモンレール式燃料噴射装置 ２ コモンレール ３ 燃料供給管 ８ 燃料サプライポンプ １０ インジェクタ １５ コントローラ １６ 各種センサ（検出手段） １８ 圧力センサ ２４ 針弁 ２５ 噴孔 ２６ アクチュエータ ３０ 圧力制御室 ３２ 開閉弁 Ｐｒ コモンレール圧力 Ｑｍ メイン噴射量 Ｑｐ パイロット噴射量 ＣＰｍ メイン噴射コマンドパルス ＣＰｐ パイロット噴射コマンドパルス Ｐｗｐ パイロット噴射コマンドパルスのパルス幅 Ｔｉｎｔ インターバル期間 Ｔ１ パイロット噴射コマンドパルスのパルス開始時
期 Ｔ３ パイロット噴射コマンドパルスのパルス終了時
期 Ｔ４ パイロット噴射の噴射終了時期 Ｔ６ メイン噴射の噴射開始時期 Ｔｄｐｅ パイロット噴射終了遅れ期間
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ 51/00 51/00 Ａ Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 BA08 BA19 CB12 CC05U CC08T CC14 CE13 CE22 DA04 DA10 DA11 DC04 DC09 DC18 3G301 HA02 JA14 LB11 LC01 LC06 MA18 MA23 MA27 NB18 NC02 NE11 PB03Z PB05Z PB08Z PE01Z PF03Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料サプライ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、及び前記検出
    手段が検出した前記エンジンの運転状態に応じて、前記
    インジェクタからの燃料噴射を、メイン噴射量を噴射す
    るメイン噴射と前記メイン噴射にインターバル期間を置
    いて先行してパイロット噴射量を噴射するパイロット噴
    射とに分割して行うため、前記メイン噴射のためのメイ
    ン噴射コマンドパルスと前記パイロット噴射量に応じた
    パルス幅を有する前記パイロット噴射のためのパイロッ
    ト噴射コマンドパルスとを出力するコントローラを具備
    し、前記コントローラは、前記エンジンの運転状態に基
    づいて前記パイロット噴射コマンドパルスのパルス終了
    時期から前記パイロット噴射の噴射終了時期までのパイ
    ロット噴射終了遅れ期間を演算し、先に決定した前記メ
    イン噴射の噴射開始時期に対して、前記インターバル期
    間、前記パイロット噴射終了遅れ期間及び前記パイロッ
    ト噴射コマンドパルスの前記パルス幅を遡ることによ
    り、前記パイロット噴射コマンドパルスのパルス開始時
    期を決定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】 前記コントローラは、前記コモンレール
    に配設された圧力センサが検出した前記コモンレールの
    燃料圧力又は前記エンジンの運転状態に基づいて算出さ
    れた目標コモンレール圧力に基づいて、前記パイロット
    噴射終了遅れ期間を演算す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】 前記コントローラは、前記コモンレール
    の燃料圧力が高くなるほど長い前記パイロット噴射終了
    遅れ期間を決定することから成る請求項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又は２に記載のコモンレール
    式燃料噴射装置。
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