JP2001512550A - 油圧作動式電子制御燃料噴射システムの異なった種類の噴射波形使用の移行を制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エンジン（12）の油圧作動式電子制御燃料噴射システム（10）において、第１の噴射波形タイプから第２の噴射波形タイプへの移行を制御するための方法が第１の噴射波形タイプが選択されると、エンジン速度とエンジン負荷を検出し、検出されたエンジン速度と検出されたエンジン負荷とを記録する段階を含む。この後、実際のエンジン速度が記録されたエンジン速度と比較され、実際のエンジン負荷が記録されたエンジン負荷に記録される。第１の噴射波形タイプの使用から第２の噴射波形タイプの使用に移行することは、（i）前記実際のエンジン負荷と前記記録されたエンジン負荷の差が負荷しきい値を超えず、（ii）前記実際のエンジン速度と前記記録されたエンジン速度の差が速度しきい値を超えない場合は、行なわれない。

Description

【発明の詳細な説明】 油圧作動式電子制御燃料噴射システムの 異なった種類の噴射波形使用の移行を制御する方法 本発明の技術分野 本発明は、一般的に油圧作動式電子制御燃料噴射システムに関する。より詳細 には、本発明は、このようなシステムで、２つの異なるタイプの噴射波形の使用 の移行を制御する方法に関する。本発明の背景 例えば、粒子、および窒素酸化物のエミッションに関する規制を含む、エンジ ン排気ガスエミッションに関するエミッションの規制は、世界中でますます制限 されてきている。燃料噴射の量とタイミングと共に燃料の噴射量を燃焼室に適応 させることは、このような、エミッション規制に適応する一つの方法である。異 なるエンジン作動状態で、最適なエンジン作動およびエミッション制御を達成す るために、異なる噴射量波形を利用することが必要である。 過去の油圧作動式電子制御燃料噴射システムは、様々な達成可能な種類の噴射 量波形に関しいくつかの機械的制限を含んできた。所定のシステムにおいて、使 用される噴射器は、利用できる制御電流波形についていくらか制限された。この 結果発生する問題は、所定の噴射事象においてあまりにも急速に燃料が噴射する こと、と燃料が所望の停止点を超えて噴射する、ということである。このような 問題は、エミッションと、燃料の経済性に悪影響を及ぼすことになる。 異なる噴射量波形を達成できるシステムにおいて、１つのタイプの波形から、 別のタイプの波形への移行は、過度のノイズを防ぐと共に、異なる２つの波形の 間で、移行が相互に繰り返されることを防ぐために、所定の環境で制御されなけ ればならない。 従って、本発明は、上述の問題の１か、２以上を解決するものである。本発明の概要 本発明の１態様において、エンジンの油圧作動式電子制御燃料噴射システム内 で、噴射波形マップを選択的に利用するための方法は、噴射波形マップが波形の タイプを選択するのに利用される場合に、エンジン速度とエンジン負荷を検出す る段階と、検出されたエンジン速度と検出されたエンジン負荷を記録する段階を 含む。次に、実際のエンジン速度が、記録されたエンジン速度に比較され、実際 のエンジン負荷が記録されたエンジン負荷に比較される。どの噴射波形マップが 、噴射波形タイプを選択するのに再び利用されるかどうかの制御は、実際のエン ジン速度と、記録されたエンジン速度との比較および、実際のエンジン負荷と記 録されたエンジン負荷との比較に基く。 本発明の別の態様において、エンジンの油圧作動式電子制御燃料噴射システム において第１のタイプの噴射波形の使用から、第２のタイプの噴射波形の使用ま での移行を制御する方法が、第１のタイプの噴射波形が選択された場合に、エン ジン速度とエンジン負荷とを検出し、検出されたエンジン速度と検出されたエン ジン負荷とを記録する段階を含む。この後、実際のエンジン速度が記録されたエ ンジン速度に比較され、実際のエンジン負荷が記録されたエンジン負荷に比較さ れる。第１のタイプの噴射波形の使用から、第２のタイプの噴射波形の使用への 移行が、少なくとも（i）実際のエンジン負荷と記録されたエンジン負荷との差 が所定の負荷量を超えるか、（ii）実際のエンジン速度と記録されたエンジン速 度との差が所定の速度量を超えるまで、行なわれない。図面の簡単な説明 図１は、複数の噴射器を有するエンジンの油圧作動式電子制御噴射燃料システ ムの全体概略図である。 図２は、エンジン速度とエンジン負荷の関数として噴射波形タイプのマップを グラフで表したものである。 図３は、本発明に関する作動段階のフローチャートである。本発明を実施するのに最良の形態 図１を参照すると、油圧作動式電子制御式燃料噴射システム10(以下、HEIU−B とする)が図示されている。このようなシステムの例は、米国特許第5,463,996号 、同第5,669,355号、同第5,673,669号、同第5,687,693号、および同第5,697,342 号に図示され、記載されている。例示的HEUI−B燃料システムが、直接噴射ディ ーゼルサイクル内燃エンジン12に適応するように図１に図示されている。 HEUI-B燃料システム10が、ユニット燃料噴射器のような１か、２以上の油圧作 動式電子制御噴射器14を含んでおり、それぞれが、エンジン12の各シリンダヘッ ドボアに配置されるようになっている。システム10は、さらに油圧作動流体を各 噴射器14に供給するための装置、すなわち手段16、燃料を各噴射器に供給するた めの装置すなわち手段18、噴射のタイミング、回数および噴射プロフィールを含 む噴射器によって燃料が噴射される手段を電子的に制御し、エンジン速度および 負荷とは関係なくHEUI−B燃料システム10の流体圧を作動させるための装置すな わち手段20を含む。噴射器14に供給される油圧作動流体の油圧エネルギーを再循 環し、回復させるための装置すなわち手段22も設けられている。 油圧作動流体供給手段16は、作動流体サンプ24、比較的低圧の作動流体搬送ポ ンプ26、作動流体クーラ28，１つか２つ以上の作動流体フィルタ30、比較的高圧 の作動流体ポンプ34のような比較的高圧の作動流体を発生させるためのソースす なわち手段32および少なくとも一つの比較的高圧な流体マニホルド36を含むこと が好ましい。作動流体はエンジン潤滑油であることが好ましい。あるいは、作動 流体は、燃料でもよい。 装置22は、各噴射器ごとに消費作動体制御バルブ35、共通再循環ライン37、お よび、作動流体ポンプ34と再循環ライン37との間に接続された油圧モータ39を含 んでいればよい。 装置22は、各噴射器ごとに排出作動流体制御バルブ35と、共通の再循環ライン 37と、作動流体ポンプ34と再循環ライン37との間に接続された油圧モータ39とを 含んでいればよい。 噴射器14に対応した作動流体マニホルド36は共通レール通路38と、共通のレー ル38から延び、共通レール38と各噴射器14の作動流体入口との間を流体 連通するように配列された複数のレールブランチ通路40とを含む。共通のレール 通路38は、高圧作動流体ポンプ34から出口と流体連通するようにも配列されてい る。 燃料供給手段18は、燃料タンク42、燃料タンク42と各噴射器14の燃料入口との 間に流体連通するように配列された燃料供給通路44、比較的低圧燃料搬送ポンプ 46、１つか、２つ以上の燃料フィルタ48、燃料供給調整バルブ49及び、噴射器14 と燃料タンク42との間で流体連通するように構成された燃料循環及び戻り通路50 を含む。様々な燃料通路が本分野において公知の手段で形成されていてもよい。 電子制御手段20が電子制御モジュール(ＥＣＭ)56を含んでいることが好ましく 、これを使用することは、本分野において公知である。本発明に含まれたECM56 は、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサのような処理手段と、エン ジン速度を調整するための比例−積分−微分(ＰＩＤ)コントローラのような調速 機(GOV)、入力・出力回路等を含む回路を含む。ECM56は、燃料噴射のタイミング 、噴射される燃料量、燃料噴射圧、噴射サイクルあたりの別個の噴射器の数、噴 射セグメント間の時間間隔及び各噴射セグメントによって噴射される燃料量を制 御するのに使用されてもよい。このようなパラメータのそれぞれは、エンジン速 度と負荷とは関係なく様々に制御できる。 エンジン12のカムシャフトに組み合わされるのは、速度表示信号を作り出すエ ンジン速度センサー58である。エンジン速度センサー58はECM56の調速機に接続 されており、タイミングのためにエンジン速度とピストン位置とを監視するよう になっている。スロットル60が設けられており、所望のエンジン速度、あるいは 、エンジンに対する燃料量を表す信号を作り出し、スロットル60は、ECMの調速 機に接続されている。共通レール38内の圧力を検出し、圧力を表す信号を検出す るための、作動流体圧センサー62もECM56に接続されている。 噴射器14のそれぞれが、米国特許第5,463,996号、同第5,669,355号、同第5,67 3,669号、同第5,687,693号および同第5,697,342号の一つに記載されているよう な種類であることが好ましい。しかし、本発明は、別の様々な油圧作動式電子制 御噴射器の様々な変更例に組み合わされて用いることができることに留意 する。 図２を参照すると、本発明に使用された噴射波形マップ70のグラフ図が図示 されており、マップ70は、エンジン速度とエンジン負荷の関数である。波形マッ プ70は、利用できる１つの波形マップを単に表しているにすぎず、別の波形マッ プに組み合わされて使用できることに留意する。比較的低エンジン速度とエンジ ン負荷では、領域72に図示されているように、スプリット噴射波形の使用が望ま しく、燃料が所定の燃料噴射サイクルの間、２つの別個の噴射事象により供給さ れるようになっている。詳細には、噴射器に給送された第１すなわちパイロット 制御信号によって、パイロット燃料量の噴射が発生し、パイロットショット噴射 中の噴射量が傾斜状態で上昇することになる。いくらか遅れて、噴射器に送信さ れた主要ショット制御信号によって、ほぼ一定すなわちスクエアの割合で燃料噴 射が発生する。領域74により図示されているように、比較的高いエンジン負荷で 、一定すなわちスクエア噴射量を使用することが望まれる。このようなスクエア 噴射量が、第１の短い制御信号を噴射器に送信することによって達成され、噴射 器の中の燃料が圧縮されるが、噴射事象を開始しない。いくらか遅れて、第２の 制御信号が噴射器に送信され、燃料が方形噴射量で噴射される。このようなスク エア噴射を使用することは、領域76においても好まれる。マップのうち残余部分 では、ランプ噴射量の使用が望まれる。このようなランプ噴射は、単一の制御信 号を噴射器に送信することによって達成される。 噴射波形マップ70を利用する際に、１つの波形タイプの使用から別のタイプの 波形の使用までの移行は、一般的に、エンジン速度と負荷がマップの１領域から 別の領域に及ぶときに発生する。しかし、本発明において、このような移行がさ らに制御される。この点において、本発明に関する作動段階のフローチャート80 が図３に図示されている。このような作動段階は、本分野において公知の適切な プログラム技術によってECM56に組込まれていればよい。同様に、噴射波形マッ プ70が、エンジン作動中に使用するためにECM56に組み合わされたメモリに記録 され、このように記録されたマップは、エンジン速度とエンジン負荷の値に関し 波形のタイプのインジケータを含むことになる。 段階82において、エンジンモード、エンジン速度およびエンジン負荷が読み 取られる。エンジンモードは、メモリに記録された広い範囲の変数から求められ ればよい。エンジン速度は速度センサー58から１か、２以上の信号に基いて求め られる。エンジン負荷は、調速機によって、全燃料率出力に基いて求められるこ とが好ましいが、検出された作動流体圧からも求めることができる。エンジンが 段階84において、冷却モード、クランクモードまたはスプリット不能モードのよ うな所定のモードにある場合、このようなモードに関し先に特定された波形のタ イプを使用することが望ましい。したがって、使用中波形タイプ、すなわち噴射 に使用される噴射波形が、段階86において所定モードに特定され、エンジン速度 とエンジン負荷がメモリー内に記録される。 しかし、エンジンがこのようなモードの一つにない場合には、段階88において 、これが、第１の波形であるかどうかについての判定がなされる。このような段 階88は、所定の先の点において、エンジン速度とエンジン負荷が予め記録され、 以下に説明される比較が、所定の基準を有するようになることを確実にするため に行われる。第１の波形である場合には、エンジン速度とエンジン負荷が段階90 において記録され、段階92において、噴射波形マップ70が、エンジン速度とエン ジン負荷に従って波形の種類を探すのに用いられる。段階94において、いったん 噴射波形のタイプが調べられると、使用中波形タイプが、調べられた波形タイプ に設定される。次いで噴射システムは、噴射目的に関し使用中波形タイプを利用 する。 段階88において、第１の波形でない場合には、エンジン速度およびエンジン負 荷が先に記録されたエンジン速度とエンジン負荷に比較され、エンジン速度にお ける変化｜エンジン速度Δ｜が速度しきい値を超えたかどうかを判断し、エンジ ン負荷における変化｜エンジン負荷Δ｜は負荷しきい値を超えたかどうかを判断 するようになっている。２つのしきい値のいずれもが超えていない場合には、現 在の使用中噴射波形タイプが、段階98に図示するように続けて使用される。しか し、しきい値の少なくとも一つを超える場合には、段階90から段階94が実行され る。産業上の利用分野 フローチャート80に関し上述に記載したように燃料システム10の作動が、波形 マップ70の選択的な利用を行う。波形マップが利用される時間ごとに、エンジン 速度とエンジン負荷が記録される。噴射波形タイプを選択するための波形マップ 70の使用は、波形マップが最後に利用されてから、実際のエンジン速度または実 際のエンジン負荷がかなり変化したかどうかの判断に基づいて制御され、相当の 変化はしきい速度または所定のしきい負荷よりも大きいものである。しきい値の 負荷は、全燃料量の10mm³であるか、もしくは別の値である。このようなしきい 値の使用は、エンジン負荷およびエンジン速度の双方に関しヒステリシスバンド を作り出し、燃料システムが異なった噴射波形タイプの間で相互に繰り返されて 変わることがないようにし、そうでない場合には、この相互の切り換えは、エン ジンが、波形マップ70の２つの領域の中でより広い方のエンジン速度および負荷 で作動していた場合に発生する。 上述したように、燃料システムの作動は、一方の波形タイプの使用から他方の 波形タイプの使用に、制御して移すことができる。一方の波形タイプの使用から 他方の波形タイプの移行は、実際のエンジン速度または実際のエンジン負荷が相 互に相当の変化を受けるまで、行なわれない。このために、２つの異なった噴射 波形のタイプの間で反復的に、相互に移行することがなくなる。 同様に、一方のタイプの噴射波形から他方のタイプの噴射波形への移行中に一 般的に発生するノイズレベルが減少する。なぜならば、エンジンが加速または減 速モードであり、これらのモードが波形遷移ノイズを遮断するノイズ発生事象を 含んでいることを確実にするように、速度しきい値と負荷しきい値が選択される からである。 フロチャート80は、単に本発明の段階を体系化する１手段を表すものにすぎず 、別の変更も本発明の精神から逸脱することなく利用できることがわかる。さら に、本明細書での議論では、特にスプリット噴射波形、スクエア噴射波形、およ びランプ噴射波形に言及しているが、別の種類の波形も存在するし、本発明は２ つの異なった種類の波形間の遷移であればいかなるものにも適用できることに留 意しなければならない。 本発明の別の態様、目的、および利点は、図面、発明の開示および請求の範囲 を研究することから得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マックギー ブライアン ジー アメリカ合衆国 イリノイ州 61523 チ ラコシ イースト ローム ウェスト ロ ード 3827 (72)発明者 プケット ダニエル アール アメリカ合衆国 イリノイ州 61614 ピ オーリア ノース ノックスヴィル アベ ニュー 5250 アパートメント 120 (72)発明者 ティーモンズ ジョン ピー アメリカ合衆国 イリノイ州 61523 チ ラコシ ノース ドーヴァー レーン 13515

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. エンジン（12）の油圧作動式電子制御燃料噴射システム（10）の噴射波形マ ップ（70）を選択的に利用する方法であって、 前記噴射波形マップ（70）が波形のタイプを選択するのに利用される場合、エ ンジン速度とエンジン負荷を検出し、前記検出されたエンジン速度と前記検出さ れたエンジン負荷とを記録し、 実際のエンジン速度を前記記録されたエンジン速度と比較し、 実際のエンジン負荷を前記記録されたエンジン負荷と比較し、 前記噴射波形マップ（70）が、前記実際のエンジン速度と前記記録されたエン ジン速度との比較および前記実際のエンジン負荷と前記記録されたエンジン負荷 の比較と、に基いて噴射波形を選択するのに再び利用されるかどうかを制御する 、 段階からなる方法。 2. （i）前記実際のエンジン負荷と前記記録されたエンジン負荷の差が負荷し きい値を超えている場合、 （ii）前記実際のエンジン速度と前記記録されたエンジン速度の差が速度しき い値を超えている場合、 の２つの状況のうち少なくとも一つが存在しない場合に、噴射波形タイプを選択 するために、前記噴射波形マップ（70）を使用しない段階を含むことを特徴とす る請求項１に記載の方法。 3. 前記速度しきい値が約100RPMであることを特徴とする請求項２に記載のい方 法。 4. 燃料システム調速機によって全燃料量インジケータ出力を監視し、前記燃料 量を負荷インジケータとして利用する段階を含むことを特徴とする請求項２に記 載の方法。 5. 前記負荷しきい値は全燃料量の約10mm³であることを特徴とする請求項４に 記載の方法。 6. 噴射器作動流体レール（38）の圧力を検出し、該検出された圧力を負荷イン ジケータとして利用する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 7. エンジン（12）の油圧作動式電子制御燃料噴射システム（10）において第１ の噴射波形タイプの使用から第２の噴射波形タイプの使用への移行を制御する方 法であって、 前記第１の噴射波形タイプ選択される場合、エンジン速度とエンジン負荷を検 出し、該検出されたエンジン速度と該検出されたエンジン負荷とを記録し、 実際のエンジン速度を前記記録されたエンジン速度と比較し、 実際のエンジン負荷を前記記録されたエンジン負荷と比較し、 （i）前記実際のエンジン負荷と前記記録されたエンジン負荷の差が負荷しき い値を超えている場合、 （ii）前記実際のエンジン速度と前記記録されたエンジン速度の差が速度しき い値を超えている場合、 の２つの状況のうち少なくとも一つが存在しない場合に、前記第１の噴射波形タ イプから前記第２の噴射波形タイプへの移行を防ぐようにする、 段階からなる方法。 8. 少なくとも一つの前記状況（i）および（ii）が存在する場合に、噴射波形 タイプを選択するために、噴射波形マップ（70）を利用する段階を含むことを特 徴とする請求項７に記載の方法。 9. 前記波形マップ（70）は、エンジン負荷とエンジン速度の関数である三次元 マップであることを特徴とする請求項８に記載の方法。 10．前記波形マップ（70）は、少なくともスプリット噴射波形インジケータ、傾 斜式噴射波形インジケータおよび方形式噴射波形インジケータを記録することを 特徴とする請求項９に記載の方法。 11．全燃料量インジケータ出力を燃料システム調速機によって監視する段階を含 むことを特徴とする請求項７に記載の方法。 12．前記第１の噴射波形タイプはスプリット式噴射波形であり、前記第２の噴射 波形タイプは傾斜式噴射波形であることを特徴とする請求項７に記載の方法。 13．前記第１の噴射波形タイプは傾斜式噴射波形であり、前記第２の噴射波形タ イプはスプリット式噴射波形であることを特徴とする請求項７に記載の方法。 14．前記第１の噴射波形タイプは方形式噴射波形であり、前記第２の噴射波形タ イプは傾斜式噴射波形であることを特徴とする請求項７に記載の方法。 15．前記第１の噴射波形タイプは傾斜式噴射波形であり、前記第２の噴射波形タ イプは方形式噴射波形であることを特徴とする請求項７に記載の方法。 16．前記第１の噴射波形タイプはスプリット式噴射波形であり、前記第２の噴射 波形タイプは方形式噴射波形であることを特徴とする請求項７に記載の方法。 17．前記第１の噴射波形タイプは方形式噴射波形であり、前記第２の噴射波形タ イプはスプリット式噴射波形であることを特徴とする請求項７に記載の方法。