JP2002213287A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼルエンジンの特定気筒においてエン
ジンの１周期（１行程）中に３段噴射（パイロット−メ
イン−アフター噴射）を行う際のアフター噴射時のイン
ジェクタの噴射開始時期の制御精度を上げるようにす
る。 【解決手段】 アフター噴射通電開始時期の演算方法と
して、コモンレール圧力：ＮＰＣとメイン噴射通電期
間：ＴＱＭとからメイン噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＭを
算出するための２次元マップと、コモンレール圧力：Ｎ
ＰＣとアフターインターバル：ＴＩＮＴＡとからアフタ
ー噴射開始遅れ時間：ＴＤＡを算出するための２次元マ
ップをアフター噴射のために新たに設定している。そし
て、アフター噴射通電指令時に、それらの２次元マップ
を検索してアフター噴射開始時期を精度良く演算するよ
うにして、アフター噴射時のインジェクタの噴射開始時
期の制御精度を上げることができるので、所望の噴射率
波形を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コモンレールに蓄
圧した高圧燃料を多気筒内燃機関の各気筒に噴射供給す
るインジェクタを備えた蓄圧式燃料噴射装置に関するも
ので、特に多気筒内燃機関の特定気筒において多気筒内
燃機関の１周期中に３回以上の多段噴射を行うことが可
能な蓄圧式燃料噴射装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コモンレールに蓄圧した高圧
燃料を多気筒内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給す
る蓄圧式燃料噴射装置（例えば特開平６−１０１５５２
号公報等）が知られている。この蓄圧式燃料噴射装置に
は、主噴射の開始時から安定した燃焼を行って多気筒内
燃機関の騒音振動を抑制する目的で、インジェクタを２
回開弁させることによって、主噴射（メイン噴射）の前
に少量の高圧燃料を先立ち噴射（パイロット噴射）を行
うようにしている。

【０００３】ここで、特開平６−１０１５５２号公報に
記載の２段噴射（パイロット−メイン）では、直前気筒
噴射終了後のコモンレール圧力：ＮＰＣとパイロット噴
射通電期間：ＴＱＰとパイロットインターバル：ＴＩＮ
Ｔとからパイロット噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＰとメイ
ン噴射開始遅れ時間：ＴＤＭとを算出し、運転状態の検
出値を用いて算出したメイン噴射時期：ＴＦＩＮ、パイ
ロット噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＰとメイン噴射開始遅
れ時間：ＴＤＭとからメイン噴射通電開始時期：ＴＴＭ
Ｆを求めている。ここで、図７中のＴＴＰＦはパイロッ
ト噴射開始時期である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
では、図７の作動タイミングチャートに示したように、
多気筒（本例では４気筒）のディーゼルエンジンの各気
筒においてエンジンの１周期（１行程）中に最大２回の
噴射を行っているが、最近、図７の最下段に示したよう
な、多気筒（本例では４気筒）のディーゼルエンジンの
各気筒においてエンジンの１周期（１行程）中に３段噴
射（パイロット−メイン−アフター噴射）を行うことに
より、メイン噴射での未燃ガスを燃やすことでスモーク
の排出を抑えて排気ガス性能の向上を図るという要望が
ある。ここで、図７のＴＱＰＦはパイロット噴射通電期
間で、ＴＱＭＦはメイン噴射通電期間である。

【０００５】しかし、アフター噴射開始時には、メイン
噴射開始時に比べてコモンレール圧力が大幅に低下する
ため、パイロット噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＰおよびメ
イン噴射開始遅れ時間：ＴＤＭを用いて、アフター噴射
通電開始時期：ＴＴＡＦを演算すると、３回目以降のイ
ンジェクタの電磁弁への噴射開始時期の誤差が大きく、
３回目以降の噴射開始時期の制御精度が悪化するため、
スモークの排出が増え、排気ガス性能の向上効果を低減
させてしまうという問題が生じる。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、多気筒内燃機関の特定気筒に
おいて多気筒内燃機関の１周期中に３回以上の多段噴射
を行う際の３回目以降の噴射開始時期の制御精度を向上
させることにより、排気ガス性能を向上させることので
きる蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、多気筒内燃機関の特定気筒において多気筒内燃
機関の１周期中に３回以上の多段噴射を行う際の３回目
以降の噴射開始時期を、インジェクタ噴射直前の噴射圧
力の検出値および直前噴射の噴射期間をパラメータとし
た第１の２次元マップより算出した直前噴射の噴射終了
遅れ時間と、多気筒内燃機関の運転状態の検出値を用い
て算出した直前噴射と今回噴射の目標インターバルと、
インジェクタ噴射直前の噴射圧力の検出値および直前噴
射と今回噴射の目標インターバルをパラメータとし、前
回噴射終了時の噴射圧力の低下分を考慮した第２の２次
元マップより算出した今回噴射の噴射開始遅れ時間とを
用いて演算している。

【０００８】それによって、演算された前回噴射と今回
噴射の目標インターバルに実際のインターバルが追従
し、前回噴射でコモンレール圧力が大幅に低下すること
によって生じる３回目以降の噴射開始時期の誤差が小さ
くなる。これにより、３回目以降の燃料噴射時のインジ
ェクタの噴射開始時期の制御精度を向上させることがで
きるので、３回目以降の燃料噴射によって、直前噴射で
の未燃ガスを確実に燃やすことができる。よって、スモ
ークの排出を抑えることができ、黒煙濃度を低下させる
ことができる。したがって、排気ガス性能の向上を図る
ことができる。また、請求項２に記載の発明によれば、
請求項１に記載の第２の２次元マップは、新規の今回噴
射開始遅れ時間マップであることを特徴としている。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、多気筒内
燃機関の特定気筒において多気筒内燃機関の１周期中に
３回以上の多段噴射を行う際の３回目以降の噴射開始時
期を、直前気筒噴射終了後の噴射圧力の検出値および直
前噴射の噴射期間をパラメータとした第１の２次元マッ
プより算出した直前噴射の噴射終了遅れ時間と、多気筒
内燃機関の運転状態の検出値を用いて算出した直前噴射
と今回噴射の目標インターバルと、直前気筒噴射終了後
の噴射圧力の検出値、直前噴射の噴射量および多気筒内
燃機関の運転状態の検出値を用いて算出した今回噴射開
始時の噴射圧力の予測値と、今回噴射開始時の噴射圧力
の予測値および直前噴射と今回噴射の目標インターバル
をパラメータとした第２の２次元マップより算出した今
回噴射の噴射開始遅れ時間とを用いて演算している。

【００１０】それによって、演算された前回噴射と今回
噴射の目標インターバルに実際のインターバルが追従
し、前回噴射でコモンレール圧力が大幅に低下すること
によって生じる３回目以降の噴射開始時期の誤差が小さ
くなる。これにより、３回目以降の燃料噴射時のインジ
ェクタの噴射開始時期の制御精度を向上させることがで
きるので、３回目以降の燃料噴射によって、直前噴射で
の未燃ガスを確実に燃やすことができる。よって、スモ
ークの排出を抑えることができ、黒煙濃度を低下させる
ことができる。したがって、排気ガス性能の向上を図る
ことができる。

【００１１】また、請求項４に記載の発明によれば、請
求項３に記載の第２の２次元マップは、既存の前回噴射
開始遅れ時間マップであることを特徴としている。これ
により、コストダウンを図ることができる。さらに、請
求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項４
のうちのいずれかに記載の運転状態検出手段は、少なく
とも前記多気筒内燃機関の回転速度を検出する機関回転
速度検出手段、および前記多気筒内燃機関の負荷を検出
する機関負荷検出手段を有している。

【００１２】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態の構成〕図１ない
し図４は本発明の第１実施形態を示したもので、図１お
よび図２はコモンレール式燃料噴射装置を示した図であ
る。

【００１３】本実施形態のコモンレール式燃料噴射装置
は、電子制御方式の蓄圧式燃料噴射装置であって、多気
筒内燃機関としての多気筒ディーゼルエンジン（以下エ
ンジンと略す）の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射供
給するための複数のインジェクタ１と、高圧燃料を蓄圧
するサージタンクの一種であるコモンレール２と、燃料
タンク３から燃料を汲み上げる公知の低圧供給ポンプ
（フィードポンプ）４と、この低圧供給ポンプ４より吸
入した燃料を高圧に加圧する可変吐出量型の高圧供給ポ
ンプ５と、複数のインジェクタ１および高圧供給ポンプ
５を電子制御する電子制御式コントロールユニット（以
下ＥＣＵと言う）６とを備えている。

【００１４】各インジェクタ１は、ノズルニードル１
０、ノズルボデー１１、油圧ピストン１２およびノズル
ホルダー１３等よりなる燃料噴射ノズルと、この燃料噴
射ノズルを駆動する電磁式アクチュエータとしての電磁
弁７とから構成されている。なお、ノズルボデー１１の
先端部には、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射
する噴射孔２１が形成されている。

【００１５】ここで、１５は常に高圧燃料が供給される
燃料溜り、１６はノズルニードル１０を閉弁方向に付勢
するコイルスプリング、１７は油圧ピストン１２の背圧
を制御する制御室、１８、１９は通過する燃料の流量を
調節するオリフィス（絞り）である。そして、各インジ
ェクタ１は、コモンレール２にそれぞれ連通する複数本
の分岐管２２に逆止弁２３を介してそれぞれ接続されて
いる。

【００１６】そして、インジェクタ１からエンジンへの
燃料の噴射は、電磁弁７を駆動するインジェクタ駆動回
路（図示せず）への電磁弁制御信号により電子制御され
る。そして、電磁弁７が開弁している間、制御室１７内
の燃料がオリフィス１９を介してリークされるので、ノ
ズルニードル１０がノズルボデー１１の弁座よりリフト
することにより、噴射孔２１と燃料溜り１５とが連通す
る。これにより、コモンレール２から供給された高圧燃
料がエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される。

【００１７】コモンレール２には、連続的に噴射圧力に
相当する高い圧力が蓄圧される必要があり、そのために
燃料配管２４、吐出弁２５を経て高圧供給ポンプ５が接
続されている。また、各インジェクタ１、コモンレール
２および高圧供給ポンプ５から燃料タンク３への燃料の
リターン配管２６、２７は、内部圧力が、限界蓄圧圧力
を越えることがないようにプレッシャリミッタ２８から
も圧力を逃がせるように構成されている。

【００１８】高圧供給ポンプ５は、エンジンのクランク
軸の回転に伴って回転することで、燃料タンク３内の燃
料を燃料配管２９を経て汲み上げるフィードポンプ４を
内蔵し、このフィードポンプ４により吸い出された燃料
を加圧して高圧燃料を圧送するサプライポンプである。
この高圧供給ポンプ５のポンプハウジング３０の図示下
端部にはカム室３１が形成されている。このカム室３１
内には、エンジン回転速度の１／２の回転速度で回転す
るカム軸３２が挿通されており、このカム軸３２にはカ
ム３３が形成されている。

【００１９】また、ポンプハウジング３０の図示上端部
には、シリンダ３４が取り付けられており、このシリン
ダ３４内にはプランジャ３５が往復移動、且つ摺動自在
に嵌挿されている。このプランジャ３５は、リード類が
全く設けられていない円柱形状を成している。また、プ
ランジャ３５の図示上端面とシリンダ３４の内周面と電
磁弁９の図示下端面との間に、シリンダ３４とプランジ
ャ３５とから構成されるポンプエレメントのポンプ室を
構成するプランジャ室３６が形成されている。

【００２０】また、プランジャ３５の図示下端は摺動子
３７に連結されており、摺動子３７はリターンスプリン
グ３８によってカムローラ３９に押し付けられている。
このカムローラ３９は、カム３３に摺接している。した
がって、カム軸３２の回転によりカム３３が回転する
と、カムローラ３９および摺動子３７を通じてプランジ
ャ３５が往復駆動される。なお、プランジャ３５の往復
ストロークは、カム３３の高低差により決定される。

【００２１】この高圧供給ポンプ５には、電磁式アクチ
ュエータとしての電磁弁９が取り付けられている。この
電磁弁９は、ＥＣＵ６からの電磁弁制御信号によりポン
プ駆動回路（図示せず）が電子制御されることにより、
高圧供給ポンプ５から燃料配管２４を経てコモンレール
２への高圧燃料の吐出量（圧送量）を調整する。したが
って、電磁弁９は、各インジェクタ１からエンジンの各
気筒の燃焼室内に燃料噴射する噴射圧力を変更する噴射
圧力可変手段を構成する。

【００２２】噴射量：ＱＦＩＮ、噴射時期：ＴＦＩＮお
よび噴射圧力：ＰＦＩＮを最適値に制御するための電磁
弁７、９を電子制御するために、図１に示したように、
タイミングロータ４１ａがエンジンのクランクシャフト
と同軸に取り付けられ、そのタイミングロータ４１ａに
対峙して公知の電磁式ピックアップであるカムポジショ
ンセンサ４１が配置されている。このカムポジションセ
ンサ４１は、図７の作動タイムチャートに示したエンジ
ンのクランク角度（＝高圧供給ポンプ５のカム角度）を
検出するクランク角度検出手段である。

【００２３】なお、本実施形態では、エンジンの１周
期、つまりクランクシャフトが２回転（７２０°）する
間に、９０個のクランク角度信号（１パルス７．５°Ｃ
Ａ）が発生するように、タイミングロータ４１ａの外周
面に歯状部（突起）を４５個設けている。なお、ＮＥパ
ルスのＮｏ．２０とＮｏ．０との間に欠歯部が設けられ
ている（図７参照）。

【００２４】また、カム軸３２には、気筒判別センサ４
２とロータ４２ａとが同じく同軸に取り付けられてい
る。このロータ４２ａの外周面には７個の歯状部（突
起、１個の余分歯）が形成されている。したがって、マ
イクロコンピュータは、気筒判別センサ４２よりポンプ
１回転につき７個の信号を受け取る。この気筒判別セン
サ４２とカムポジションセンサ４１のクランク角度信号
（ＮＥパルス信号）とからＥＣＵ６は、正確にポンプ特
定気筒の下死点信号を判別入手することができる。

【００２５】そして、コモンレール式燃料噴射装置を電
子制御するＥＣＵ６は、本発明のインジェクタ制御手段
に相当するもので、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ５
１、各種の制御プログラムおよび制御マップを保存する
ＲＯＭ５２、入力データを保存するＲＡＭ５３、入力ポ
ート５４、出力ポート５５等の機能を含んで構成される
マイクロコンピュータを内蔵している。

【００２６】ここで、ＥＣＵ６には、例えばカムポジシ
ョンセンサ４１、気筒判別センサ４２、アクセル開度セ
ンサ４３および冷却水温センサ４４より、クランク角度
信号、気筒判別信号、アクセル開度信号および冷却水温
信号がＡ／Ｄ変換された後に入力され、これらのエンジ
ン情報と算出されるエンジン回転速度より判断される最
適な噴射時期および最適な噴射量となるように、ＥＣＵ
６は電磁弁７の電磁コイルへインジェクタ駆動電流を印
加するインジェクタ駆動回路へ電磁弁制御（通電パル
ス）信号を出力する。なお、ＥＣＵ６およびカムポジシ
ョンセンサ４１は、本発明の運転状態検出手段に相当す
るもので、エンジン回転速度を検出する機関回転速度検
出手段である。また、アクセル開度センサ４３は、本発
明の運転状態検出手段に相当するもので、アクセルペダ
ルの踏み込み量（アクセル開度）を検出する機関負荷検
出手段である。

【００２７】さらに、より好ましくは、エンジンの各気
筒の燃焼室内へ燃料噴射する噴射圧力、すなわち、直前
気筒噴射終了後のコモンレール圧力（ＮＰＣ）を検出す
る燃料圧力センサ（本発明の噴射圧力検出手段に相当す
る）４５をコモンレール２に配設し、燃料圧力センサ４
５からのコモンレール圧力（Ｒａｉｌ ｐｒｅｓｓｕｒ
ｅ）信号が予めエンジン負荷やエンジン回転速度に対応
して設定した最適な噴射圧力（コモンレール圧力）とな
るように、ＥＣＵ６は電磁弁９の電磁コイルへポンプ駆
動電流を供給するポンプ駆動回路へ電磁弁制御（通電パ
ルス）信号を出力する。また、吸気温センサ４６、吸気
圧センサ４７、燃料温センサ（図示せず）等を設けても
良い。

【００２８】ここで、本実施形態のコモンレール式燃料
噴射装置は、エンジンの各気筒においてエンジンの１周
期（１行程：吸気行程−圧縮行程−爆発行程−排気行
程）中、つまりエンジンのクランクシャフトが２回転
（７２０°）する間に３回以上の多段噴射を行うことが
可能である。すなわち、図３の作動タイミングチャート
に示したように、エンジンの各気筒においてエンジンの
１周期中に３段噴射（パイロット噴射−メイン噴射−ア
フター噴射）を行うことが可能である。

【００２９】〔第１実施形態の制御方法〕次に、本実施
形態のコモンレール式燃料噴射装置の制御方法を図１な
いし図４に基づいて簡単に説明する。ここで、図４はア
フター噴射通電開始時期（ＴＴＡＦ）の演算処理を示し
たフローチャートである。

【００３０】先ず、カムポジションセンサ４１から入力
したクランク角度信号（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。また、アクセル開度センサ４３からのアクセル開度
信号を入力してアクセル開度：ＡＣＣＰ等のエンジン負
荷を検出する。また、冷却水温センサ４４からの冷却水
温信号を入力してエンジン冷却水温：ＴＨＷを検出する
（運転状態検出手段：ステップＳ１）。また、その他、
吸気温センサ４６からの吸気温、吸気圧センサ４７から
の吸気圧、燃料温センサからの燃料温等を検出しても良
い。

【００３１】次に、エンジン回転速度：ＮＥとアクセル
開度：ＡＣＣＰとの制御パラメータに基づいて２次元マ
ップまたは演算式からメイン噴射量：ＱＭＡＩＮおよび
アフター噴射量：ＱＡＦＴＥＲを演算する（噴射量演算
手段：ステップＳ２）。なお、エンジン冷却水温：ＴＨ
Ｗ、吸気圧、吸気温または燃料温等のエンジン運転条件
によって噴射量を補正しても良い。

【００３２】次に、エンジンの各気筒においてエンジン
の１周期中に３段噴射（パイロット−メイン−アフター
噴射）を行うか否かを判定する。すなわち、３段噴射を
行う際の３回目以降の噴射（アフター噴射）を行うか否
かを判定する（ステップＳ３）。この判定結果がＮＯの
場合、すなわち、アフター噴射通電指令時ではない場合
には、図４の演算処理を終了する。

【００３３】また、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳの
場合、すなわち、アフター噴射通電指令時である場合に
は、燃料圧力センサ４５からのコモンレール圧力信号を
入力してインジェクタ１の噴射直前のコモンレール圧
力：ＮＰＣを検出する（噴射圧力検出手段：ステップＳ
４）。

【００３４】次に、メイン噴射量：ＱＭＡＩＮとコモン
レール圧力の検出値：ＮＰＣとの制御パラメータに基づ
いて２次元マップまたは演算式からメイン噴射通電期
間：ＴＱＭを算出し、エンジン回転速度：ＮＥとアクセ
ル開度：ＡＣＣＰとの制御パラメータに基づいて２次元
マップまたは演算式からアフターインターバル：ＴＩＮ
ＴＡ（本発明の前回噴射と今回噴射の目標インターバル
に相当する）を算出する（ステップＳ５）。

【００３５】次に、コモンレール圧力の検出値：ＮＰＣ
とメイン噴射通電期間：ＴＱＭとの制御パラメータに基
づいて第１の２次元マップ：ＭＴＤＥＭからメイン噴射
終了遅れ時間：ＴＤＥＭを演算する（メイン噴射終了遅
れ時間演算手段：ステップＳ６）。次に、コモンレール
圧力の検出値：ＮＰＣとアフターインターバル：ＴＩＮ
ＴＡとの制御パラメータに基づいて、アフター噴射開始
時のコモンレール圧力の低下分を見込んだ第２の２次元
マップ：ＭＴＤＡ（新規マップ）からアフター噴射開始
遅れ時間：ＴＤＡを演算する（アフター噴射開始遅れ時
間演算手段：ステップＳ７）。

【００３６】次に、下記の数１の演算式からアフター噴
射通電開始時期：ＴＴＡＦを演算する（アフター噴射通
電開始時期演算手段：ステップＳ１０）。その後に、図
４の演算処理を終了する。

【００３７】

【数１】 ここで、ＴＴＭはメイン噴射通電開始時期で、ＴＱＭは
メイン噴射通電期間で、ＴＤＭはメイン噴射開始遅れ時
間で、ＴＩＮＴＡはアフターインターバルで、ＴＤＡは
アフター噴射開始遅れ時間である。

【００３８】ここで、エンジンの各気筒においてエンジ
ンの１周期（１行程）中に３段噴射（パイロット−メイ
ン−アフター噴射）を行う場合には、エンジン回転速度
（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）等のエンジン負荷
とから、パイロット噴射通電期間：ＴＱＰ、メイン噴射
通電期間：ＴＱＭ、アフター噴射通電期間：ＴＱＡ、パ
イロットインターバル：ＴＩＮＴおよびアフターインタ
ーバル：ＴＩＮＴＡが算出される。

【００３９】そして、インジェクタ噴射開始前（直前気
筒の噴射終了後）のコモンレール圧力：ＮＰＣとパイロ
ット噴射通電期間：ＴＱＰの２次元マップよりパイロッ
ト噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＰが算出され、また、イン
ジェクタ噴射開始前のコモンレール圧力：ＮＰＣとメイ
ン噴射通電期間：ＴＱＭの２次元マップよりメイン噴射
終了遅れ時間：ＴＤＥＭが算出される。

【００４０】そして、インジェクタ噴射開始前のコモン
レール圧力：ＮＰＣとパイロットインターバル：ＴＩＮ
Ｔの２次元マップよりメイン噴射開始遅れ時間：ＴＤＭ
が算出され、また、インジェクタ噴射開始前のコモンレ
ール圧力：ＮＰＣとアフターインターバル：ＴＩＮＴＡ
の２次元マップ、つまりコモンレール圧の低下を見込ん
で形成したＭＴＤＡマップよりアフター噴射開始遅れ時
間：ＴＤＡが算出される。

【００４１】そして、メイン噴射量：ＱＭＡＩＮとイン
ジェクタ噴射開始前のコモンレール圧力：ＮＰＣとか
ら、メイン噴射通電開始時期：ＴＴＭが算出され、ま
た、上記の数１の演算式を用いてアフター噴射通電開始
時期：ＴＴＡＦが算出される。これにより、ＥＣＵ６か
らインジェクタ駆動回路を介してインジェクタ１の電磁
弁７へインジェクタ駆動電流を供給することで、エンジ
ンの各気筒においてエンジンの１周期（１行程）中に３
段噴射、つまりパイロット−メイン−アフター噴射が成
される。

【００４２】すなわち、例えば上死点前の所定のクラン
ク角度のときにパイロット噴射通電期間：ＴＱＰの間、
インジェクタ１の電磁弁７へインジェクタ駆動電流を供
給することで、パイロット噴射通電開始時期ＴＴＰから
パイロット噴射開始遅れ時間：ＴＤＥＰの後にノズルニ
ードル１０がリフトしてエンジンの特定気筒の燃焼室内
にパイロット噴射量：ＱＰＩＬＯＴに相当する少量の燃
料噴射が成される。このパイロット噴射時の噴射率波形
を図３の作動タイミングチャートに示す。

【００４３】次に、パイロット噴射終了後にメイン噴射
通電開始時期：ＴＴＭが来たらメイン噴射通電期間：Ｔ
ＱＭの間、インジェクタ１の電磁弁７へインジェクタ駆
動電流を供給することで、メイン噴射通電開始時からメ
イン噴射開始遅れ時間：ＴＤＭの後にノズルニードル１
０がリフトしてエンジンの特定気筒の燃焼室内にメイン
噴射量：ＱＭＡＩＮに相当する燃料噴射が成される。こ
のメイン噴射時の噴射率波形を図３の作動タイミングチ
ャートに示す。

【００４４】次に、メイン噴射終了後にアフター噴射通
電開始時期：ＴＴＡＦが来たらアフター噴射通電期間：
ＴＱＡの間、インジェクタ１の電磁弁７へインジェクタ
駆動電流を供給することで、アフター噴射通電開始時か
らアフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡの後にノズルニー
ドル１０がリフトしてエンジンの特定気筒の燃焼室内に
アフター噴射量：ＱＡＦＴＥＲに相当する燃料噴射が成
される。このアフター噴射時の噴射率波形を図３の作動
タイミングチャートに示す。

【００４５】〔第１実施形態の効果〕本実施形態のコモ
ンレール式燃料噴射装置は、３段噴射をする際の３回目
の噴射開始時期を、あらゆる運転条件下でも、正確に所
望のタイミングに合致させるために、インジェクタ１の
電磁弁７へのアフター噴射時の通電開始時間を、メイ
ン噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＭとアフター噴射開始遅
れ時間：ＴＤＡとアフターインターバル：ＴＩＮＴＡ
とから演算してインジェクタ駆動回路へ通電パルス信号
を指令するようにしている。

【００４６】そして、図３の作動タイミングチャートに
示したように、メイン噴射でコモンレール圧が低下する
ことにより生じる、アフター噴射時の通電開始時期の制
御精度の悪化を避けるために、コモンレール圧力：ＮＰ
Ｃとメイン噴射通電期間：ＴＱＭとの制御パラメータに
よりメイン噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＭを算出するため
の第１の２次元マップ：ＭＴＤＥＭと、コモンレール圧
力：ＮＰＣとアフターインターバル：ＴＩＮＴＡとの制
御パラメータによりアフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡ
を算出するための第２の２次元マップ：ＭＴＤＡとをア
フター噴射時の通電開始時期の演算のために新たに設定
している。

【００４７】そして、ＥＣＵ６の出力ポート５５からイ
ンジェクタ駆動回路へ通電パルス信号を送って、インジ
ェクタ駆動回路からインジェクタ１の電磁弁７へインジ
ェクタ駆動電流を供給するアフター噴射通電指令時に、
それらの第１の２次元マップおよび第２の２次元マップ
を検索することにより、アフター噴射開始時期を精度良
く演算できる。

【００４８】それによって、演算されたアフターインタ
ーバル：ＴＩＮＴＡが実際のインターバルに追従し、ア
フター噴射時のインジェクタ１の電磁弁７へのアフター
噴射時の通電開始時期が最適な時期となるため、メイン
噴射でコモンレール圧力：ＮＰＣが大幅に低下すること
によって生じるアフター噴射開始時期の誤差が小さくな
る。これにより、アフター噴射時のインジェクタ１の電
磁弁７の噴射開始時期の制御精度を向上させることがで
きるので、図３の作動タイミングチャートに実線で示し
たように、所望の噴射率波形が形成される。

【００４９】そして、エンジンの特定気筒においてエン
ジンの１周期（１行程）中に３段噴射（パイロット−メ
イン−アフター噴射）を行うことによって、メイン噴射
時にインジェクタ１からエンジンの特定気筒の燃焼室内
に噴射された燃料中の未燃ガスを、アフター噴射時にイ
ンジェクタ１からエンジンの特定気筒の燃焼室内に噴射
された燃料と一緒に確実に燃やすことができる。これに
より、スモークの排出を抑えることができるので、エミ
ッションの悪化を抑えることができる。

【００５０】〔第２実施形態〕図５および図６は本発明
の第２実施形態を示したもので、図５はアフター噴射通
電開始時期（ＴＴＡＦ）の演算処理を示したフローチャ
ートで、図６（ａ）はメイン噴射開始遅れ時間マップを
示した図で、図６（ｂ）はコモンレール式燃料噴射装置
の作動タイミングチャートである。

【００５１】図４のフローチャートと異なる演算処理の
み説明する。ステップＳ６でメイン噴射終了遅れ時間
（ＴＤＥＭ）を演算した後に、コモンレール圧力（ＮＰ
Ｃ）とメイン噴射量（ＱＭＡＩＮ）とエンジン回転速度
（ＮＥ）との制御パラメータに基づいて２次元マップま
たは演算式からアフター噴射開始時コモンレール圧力の
予測値：ＮＰＣＡを演算する（アフター噴射開始時コモ
ンレール圧力予測値演算手段：ステップＳ８）。

【００５２】次に、アフター噴射開始時コモンレール圧
力の予測値：ＮＰＣＡとアフターインターバル：ＴＩＮ
ＴＡとの制御パラメータに基づいて２次元マップ：ＭＴ
ＤＭ（既存マップ）からアフター噴射開始遅れ時間：Ｔ
ＤＡ）を演算する（アフター噴射開始遅れ時間演算手
段：ステップＳ９）。その後に、ステップＳ１０の演算
処理に進む。

【００５３】ここで、アフター噴射開始遅れ時間は、ア
フター噴射開始時のコモンレール圧力とアフターインタ
ーバルとによって決定される。したがって、アフター噴
射開始時のコモンレール圧力：ＮＰＣＡを正確に予測ま
たは推定できれば、図６（ａ）に示したようなメイン噴
射開始遅れ時間マップ：ＭＴＤＭ（既存マップ）により
アフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡを精度良く演算する
ことができるので、第１実施形態と比べて既存マップを
使用できるので、コストダウンを図ることができる。

【００５４】なお、図６（ａ）、（ｂ）において、ＮＰ
Ｃは直前気筒噴射後（メイン噴射後）のコモンレール
圧力で、ＴＩＮＴはパイロットインターバルで、ＮＰ
ＣＡはアフター噴射開始時のコモンレール圧力の予測
値で、ＴＩＮＴＡはアフターインターバル、ＴＤＭは
メイン噴射開始遅れ時間、ＴＤＡはアフター噴射開始遅
れ時間である。

【００５５】〔他の実施形態〕本実施形態では、インジ
ェクタ噴射直前の噴射圧力を、コモンレール２に配設し
た燃料圧力センサ４５によって検出したが、インジェク
タ噴射直前の噴射圧力を、高圧供給ポンプ５から各イン
ジェクタ１までの燃料配管系内の燃料圧力を検出する燃
料圧力センサによって検出しても良い。また、高圧供給
ポンプ５の吐出量からコモンレール圧力（インジェクタ
噴射直前の噴射圧力）を算出しても良い。さらに、高圧
供給ポンプ５の電磁弁９への噴射圧力指令値よりコモン
レール圧力（インジェクタ噴射直前の噴射圧力）を算出
しても良い。

【００５６】本実施形態では、本発明を、エンジンの特
定気筒においてエンジンの１周期中に３段噴射（パイロ
ット−メイン−アフター噴射）を行うことが可能なコモ
ンレール式燃料噴射装置に適用した例を説明したが、本
発明を、エンジンの特定気筒においてエンジンの１周期
中に４回噴射または５回噴射または６回噴射または７回
以上の多段噴射を行うことが可能な蓄圧式燃料噴射装置
に適用しても良い。

【００５７】本実施形態では、３段噴射の１回目の噴射
開始時期（パイロット噴射通電開始時期）を、ＢＴＤＣ
３７．５°ＣＡとなるように制御しているが、３段噴射
の１段目の噴射開始時期（パイロット噴射通電開始時
期）を、上死点（ＴＤＣ）以前に噴射するように制御す
ることが望ましく、例えばＢＴＤＣ１０°ＣＡ〜４０°
ＣＡとなるように制御しても良く、また、ＢＴＤＣ２５
°ＣＡ〜３５°ＣＡとなるように制御しても良い。

【００５８】本実施形態では、３段噴射の１回目と３回
目とを略同等の噴射量としているが、その比率は変えて
も良い。また、多段噴射の１回目と２回目と３回目以降
とを略同等の噴射量としても良い。また、多段噴射の１
回目の噴射量が１行程中の全噴射量の５％〜２５％、多
段噴射の２回目の噴射量が１行程中の全噴射量の５０％
〜７５％、多段噴射の３回目以降の噴射量が１行程中の
全噴射量の５％〜２５％となるように制御しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】コモンレール式燃料噴射装置を示した概略図で
ある（第１実施形態）。

【図２】コモンレール式燃料噴射装置を示したブロック
図である（第１実施形態）。

【図３】コモンレール式燃料噴射装置の作動を示したタ
イミングチャートである（第１実施形態）。

【図４】アフター噴射通電開始時期の演算処理を示した
フローチャートである（第１実施形態）。

【図５】アフター噴射通電開始時期の演算処理を示した
フローチャートである（第２実施形態）。

【図６】（ａ）はメイン噴射開始遅れ時間マップを示し
た図で、（ｂ）はコモンレール式燃料噴射装置の作動を
示したタイミングチャートである（第２実施形態）。

【図７】コモンレール式燃料噴射装置の作動を示したタ
イミングチャートである。

【符号の説明】

１ インジェクタ ２ コモンレール ３ 燃料タンク ４ 低圧供給ポンプ ５ 高圧供給ポンプ ６ ＥＣＵ（インジェクタ制御手段、機関回転速度検出
手段） ７ 電磁弁 ９ 電磁弁 ４１ カムポジションセンサ（運転状態検出手段、機関
回転速度検出手段） ４３ アクセル開度センサ（運転状態検出手段、機関負
荷検出手段） ４５ 燃料圧力センサ（噴射圧力検出手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧供給ポンプより吐出される高圧燃料を
   蓄圧するコモンレールと、 このコモンレールに蓄圧した高圧燃料を多気筒内燃機関
   の各気筒に噴射供給するインジェクタと、 前記多気筒内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出
   手段を有し、この多気筒内燃機関の運転状態の検出値に
   応じて噴射時期および噴射量を演算して、前記インジェ
   クタを制御するインジェクタ制御手段とを備え、 前記多気筒内燃機関の特定気筒において前記多気筒内燃
   機関の１周期中に３回以上の多段噴射を行うことが可能
   な蓄圧式燃料噴射装置であって、 前記インジェクタ制御手段は、直前気筒噴射終了後の前
   記インジェクタ噴射直前の噴射圧力を検出する噴射圧力
   検出手段を有し、 ３回以上の多段噴射を行う際の３回目以降の噴射開始時
   期を、 （ａ）前記インジェクタ噴射直前の噴射圧力の検出値お
   よび直前噴射の噴射期間をパラメータとした第１の２次
   元マップより算出した直前噴射の噴射終了遅れ時間と、 （ｂ）前記多気筒内燃機関の運転状態の検出値を用いて
   算出した直前噴射と今回噴射の目標インターバルと、 （ｃ）前記インジェクタ噴射直前の噴射圧力の検出値お
   よび前記直前噴射と今回噴射の目標インターバルをパラ
   メータとし、前回噴射終了時の噴射圧力の低下分を考慮
   した第２の２次元マップより算出した今回噴射の噴射開
   始遅れ時間とを用いて演算することを特徴とする蓄圧式
   燃料噴射装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置にお
   いて、 前記第２の２次元マップは、新規の今回噴射開始遅れ時
   間マップであることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
3. 【請求項３】高圧供給ポンプより吐出される高圧燃料を
   蓄圧するコモンレールと、 このコモンレールに蓄圧した高圧燃料を多気筒内燃機関
   の各気筒に噴射供給するインジェクタと、 前記多気筒内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出
   手段を有し、この多気筒内燃機関の運転状態の検出値に
   応じて噴射時期および噴射量を演算して、前記インジェ
   クタを制御するインジェクタ制御手段とを備え、 前記多気筒内燃機関の特定気筒において前記多気筒内燃
   機関の１周期中に３回以上の多段噴射を行うことが可能
   な蓄圧式燃料噴射装置において、 前記インジェクタ制御手段は、直前気筒噴射終了後の噴
   射圧力を検出する噴射圧力検出手段を有し、 ３回以上の多段噴射を行う際の３回目以降の噴射開始時
   期を、 （ａ）前記直前気筒噴射終了後の噴射圧力の検出値およ
   び直前噴射の噴射期間をパラメータとした第１の２次元
   マップより算出した直前噴射の噴射終了遅れ時間と、 （ｂ）前記多気筒内燃機関の運転状態の検出値を用いて
   算出した直前噴射と今回噴射の目標インターバルと、 （ｃ）前記直前気筒噴射終了後の噴射圧力の検出値、直
   前噴射の噴射量および前記多気筒内燃機関の運転状態の
   検出値を用いて算出した今回噴射開始時の噴射圧力の予
   測値と、 （ｄ）前記今回噴射開始時の噴射圧力の予測値および前
   記直前噴射と今回噴射の目標インターバルをパラメータ
   とした第２の２次元マップより算出した今回噴射の噴射
   開始遅れ時間とを用いて演算することを特徴とする蓄圧
   式燃料噴射装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の蓄圧式燃料噴射装置にお
   いて、 前記第２の２次元マップは、既存の前回噴射開始遅れ時
   間マップであることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のうちのいずれか
   に記載の蓄圧式燃料噴射装置において、 前記運転状態検出手段は、少なくとも前記多気筒内燃機
   関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段、および
   前記多気筒内燃機関の負荷を検出する機関負荷検出手段
   を有していることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。