JP2003262152A

JP2003262152A - 内燃機関用燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2003262152A
Application number: JP2002061633A
Authority: JP
Inventors: Kanehito Nakamura; 兼仁中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】過渡時に定常時よりもパイロット噴射量を増
量補正し、且つ定常走行時よりもメイン噴射開始時期を
進角補正することで、パイロット噴射の効果を得ること
のできるコモンレール式燃料噴射システムを提供する。【解決手段】現在の走行状態が加速走行中であると判
断した場合には、パイロット噴射量（ＱPILOT)を補正量
（ΔＱPILOT)分だけ増量補正するパイロット噴射量補正
を実施し、且つメイン噴射開始時期（ＴMAIN）を補正量
（ΔＴMAIN）分だけ進角補正するメイン噴射開始時期補
正を実施することにより、サプライポンプの制御遅れに
よる、コモンレール圧（Ｐｃ）が目標コモンレール圧
（Ｐｔ）よりもある規定値以上に低圧の場合でも、パイ
ロット噴射の火種が大きくなる。したがって、パイロッ
ト噴射による火種および熱量が消失する前に、メイン噴
射が実施されるようになるので、燃焼騒音の低減効果を
得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばディーゼル
エンジン等の内燃機関の各気筒毎に搭載された燃料噴射
弁を介して内燃機関の気筒内に噴射供給する内燃機関用
燃料噴射装置に関するもので、特にメイン噴射に先立っ
て微少なパイロット噴射を行なうパイロット噴射方式の
内燃機関用燃料噴射装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、サプライポンプによって加圧
圧送された高圧燃料をコモンレール内に蓄圧すると共
に、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を、内燃機関
の各気筒毎に搭載されたインジェクタを介して内燃機関
の各気筒内に噴射供給する蓄圧式燃料噴射システムが知
られている。このようなコモンレールシステムでは、内
燃機関の特定気筒のインジェクタにおいて内燃機関の１
周期中にインジェクタ内のノズルニードルを２回開弁さ
せることによって、メイン噴射に先立って微少なパイロ
ット噴射を行なうマルチ噴射を実施することで、初期噴
射率の急激な上昇を抑えることにより、内燃機関の燃焼
騒音や振動を抑制するようにしている。

【０００３】また、上記のコモンレールシステムでは、
コモンレール圧センサによって検出されるコモンレール
圧が、エンジン回転速度とアクセル開度とに応じて設定
される目標コモンレール圧と一致するように、サプライ
ポンプからコモンレールへの燃料の圧送量を増減するよ
うにポンプ電磁弁の弁開度を電子制御しているが、高負
荷高速運転状態から急減速をする場合、コモンレール圧
の減少が遅れることにより、内燃機関の燃焼騒音が大き
くなったり、排気ガス中の窒素酸化物の排出量が増えた
りして、ドライバビリティ（運転性能）やエミッション
の悪化を引き起こすという不具合がある。

【０００４】この不具合を解消する目的で、特開２００
０−１９２８４３号公報においては、コモンレール圧セ
ンサによって検出されるコモンレール圧が、目標コモン
レール圧よりもある規定値以上に高圧の際に、パイロッ
ト噴射時期およびメイン噴射時期を定常走行時よりも進
角補正または遅角補正し、且つパイロット噴射量とメイ
ン噴射量とが同量となるように噴射量補正するパイロッ
ト噴射方式のコモンレールシステムが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のパイ
ロット噴射方式のコモンレールシステムにおいては、ア
クセル開度が増加し、エンジン回転速度が増速する加速
走行（過渡）時のサプライポンプの制御遅れによってコ
モンレール圧の増加が遅れることに起因する、コモンレ
ール圧が目標コモンレール圧よりもある規定値以上に低
圧の場合、パイロット噴射量の低下を引き起こし、パイ
ロット噴射の火種が小さくなる。そして、エンジン回転
速度の変化によるメイン噴射時期の遅れによって、パイ
ロット噴射による火種が殆ど消失した時点でメイン噴射
が実施されるため、上記のパイロット噴射の効果が得ら
れないという課題がある。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は、過渡時に定常時よりも
パイロット噴射量を増量補正することで、パイロット噴
射の効果を得ることのできる内燃機関用燃料噴射装置を
提供することにある。また、過渡時に定常時よりもメイ
ン噴射時期を進角補正することで、パイロット噴射の効
果を得ることのできる内燃機関用燃料噴射装置を提供す
ることにある。さらに、過渡時に定常時よりも無噴射間
隔を短くすることで、パイロット噴射の効果を得ること
のできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにあ
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、内燃機関の圧縮、膨張行程中にインジェクタの
駆動を複数回実施することで、メイン噴射に先立って１
回以上のパイロット噴射を行なう内燃機関用燃料噴射装
置において、定常時には、内燃機関の運転条件に応じて
パイロット噴射量を算出する。また、過渡時には、パイ
ロット噴射量を定常時よりも増量補正することにより、
過渡時のように燃料供給ポンプの制御遅れによって燃料
噴射圧力の増加が遅れることに起因する、燃料噴射圧力
が目標噴射圧力よりもある規定値以上に低圧の場合で
も、パイロット噴射の火種が大きくなる。したがって、
パイロット噴射による火種が消失する前にメイン噴射が
実施されるようになるので、パイロット噴射の効果を得
ることができる。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、内燃機関
の圧縮、膨張行程中にインジェクタの駆動を複数回実施
することで、メイン噴射に先立って１回以上のパイロッ
ト噴射を行なう内燃機関用燃料噴射装置において、定常
時には、内燃機関の運転条件に応じて設定されるメイン
噴射時期を算出する。また、過渡時には、メイン噴射時
期を定常時よりも進角補正することにより、過渡時のよ
うにパイロット噴射による熱量が急速に減少した場合で
も、パイロット噴射による熱量が消失する前にメイン噴
射が実施されるようになる。したがって、パイロット噴
射の効果を得ることができる。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、内燃機関
の圧縮、膨張行程中にインジェクタの駆動を複数回実施
することで、メイン噴射に先立って１回以上のパイロッ
ト噴射を行なう内燃機関用燃料噴射装置において、定常
時には、内燃機関の運転条件に応じてパイロット噴射量
およびメイン噴射量を算出し、更に、内燃機関の運転条
件に応じて設定されるメイン噴射時期を算出し、更に、
パイロット噴射量およびメイン噴射時期から、パイロッ
ト噴射とメイン噴射との時間的な無噴射間隔を算出す
る。また、過渡時には、パイロット噴射とメイン噴射と
の時間的な無噴射間隔を定常時よりも短く設定すること
により、過渡時のようにパイロット噴射による熱量が急
速に減少した場合でも、パイロット噴射による熱量が消
失する前にメイン噴射が実施されるようになる。したが
って、パイロット噴射の効果を得ることができる。

【００１０】請求項４に記載の発明によれば、内燃機関
の運転条件に応じて設定されるメイン噴射時期から、内
燃機関の運転条件に応じて設定される目標噴射量と噴射
圧力検出手段によって検出される燃料の噴射圧力とによ
って設定された噴射期間が終了するまでインジェクタを
駆動する内燃機関用燃料噴射装置において、内燃機関の
運転条件に応じて設定される目標噴射圧力と噴射圧力検
出手段によって検出される燃料の噴射圧力とが一致する
ように、燃料供給ポンプの圧送量をフィードバック制御
することにより、目標噴射量に対する実際の噴射量の誤
差を非常に小さくすることができる。

【００１１】請求項５に記載の発明によれば、過渡時と
は、内燃機関の運転条件が所定値以上の時、内燃機関の
運転条件に応じて設定される目標噴射量の増加量が所定
値以上の時、アクセル開度の増加量が所定値以上の時、
車両走行速度またはエンジン回転速度の増速度が所定値
以上の時、燃料の噴射圧力の増加量が所定値以上の時、
あるいは燃料の噴射圧力が内燃機関の運転条件に応じて
設定される目標噴射圧力よりも所定値以上低下している
時であることを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】［実施例の構成］発明の実施の形
態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、
図１はコモンレール式燃料噴射システムの全体構造を示
した図である。

【００１３】本実施例のコモンレール式燃料噴射システ
ムは、４気筒ディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エ
ンジンと言う）１の各気筒に噴射供給する燃料噴射圧に
相当する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器としてのコモンレ
ール２と、吸入した燃料を加圧してコモンレール２内に
圧送するサプライポンプ３と、コモンレール２内に蓄圧
された高圧燃料をエンジン１の各気筒内に噴射供給する
複数個（本例では４個）の電磁式燃料噴射弁（以下イン
ジェクタと言う）５と、サプライポンプ３および複数個
のインジェクタ５を電子制御する電子制御ユニット（以
下ＥＣＵと呼ぶ）１０とを備えている。

【００１４】コモンレール２には、連続的に燃料噴射圧
に相当する高圧燃料が蓄圧される必要があり、そのため
にコモンレール２に蓄圧される高圧燃料は、高圧配管１
１を介してサプライポンプ３から供給されている。な
お、コモンレール２から燃料タンク７へ燃料をリリーフ
するリリーフ配管１４には、コモンレール圧が限界設定
圧を越えることがないように、圧力を逃がすためのプレ
ッシャリミッタ１３が取り付けられている。

【００１５】サプライポンプ３は、本発明の燃料供給ポ
ンプに相当するもので、燃料を加圧して吐出口からコモ
ンレール２へ高圧燃料を吐出する高圧供給ポンプであ
る。このサプライポンプ３は、エンジン１の出力軸とし
てのクランク軸（クランクシャフト）１５の回転に伴っ
てポンプ駆動軸１６が回転することで燃料タンク７内の
燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ（低圧供給ポン
プ：図示せず）と、ポンプ軸１６により回転駆動される
カム（図示せず）と、このカムにより上死点と下死点と
の間を往復運動するように駆動される１個以上のプラン
ジャ（図示せず）と、１個以上のプランジャがシリンダ
内を往復摺動することにより吸入された燃料を加圧する
１個以上の加圧室（プランジャ室：図示せず）と、この
加圧室内の燃料圧が所定値以上に上昇すると開弁する吐
出弁とを有している。

【００１６】また、サプライポンプ３には、ポンプ室内
の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設
けられており、サプライポンプ３からのリーク燃料は、
燃料還流路１７から燃料還流路１９を経て燃料タンク７
にリターンされる。このサプライポンプ３のポンプ室か
ら加圧室への燃料流路には、その燃料流路の開口度合
（開度）を調整することで、サプライポンプ３からコモ
ンレール２への燃料の吐出量（ポンプ吐出量、ポンプ圧
送量）を変更する電磁式アクチュエータ（ポンプ吐出量
可変手段、ポンプ圧送量可変手段）としての吸入調量型
の電磁弁（ＳＣＶ：以下吸入調量弁と言う）４が取り付
けられている。

【００１７】吸入調量弁４は、図示しないポンプ駆動回
路を介してＥＣＵ１０からのポンプ駆動信号によって電
子制御されることにより、サプライポンプ３の加圧室内
に吸入される燃料の吸入量を調整する吸入量調整用電磁
弁で、各インジェクタ５からエンジン１の各気筒内へ噴
射供給する燃料噴射圧力に相当するコモンレール圧を変
更する。その吸入調量弁４は、通電が停止されると弁状
態が全開状態となるノーマリオープンタイプのポンプ流
量制御弁である。

【００１８】エンジン１の各気筒毎に搭載されたインジ
ェクタ５は、コモンレール２より分岐する複数の分岐管
１２の下流端に接続され、噴射孔を開閉するノズルニー
ドルを収容する燃料噴射ノズル、この燃料噴射ノズルの
ノズルニードルを開弁方向に駆動する電磁式アクチュエ
ータ、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプ
リング等の付勢手段等により構成されている。これらの
インジェクタ５からエンジン１への燃料噴射は、ノズル
ニードルの背圧制御室内の圧力を制御する電磁式アクチ
ュエータとしての噴射制御用電磁弁（以下電磁弁と略
す）への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により電
子制御される。つまり、各気筒のインジェクタ５の電磁
弁が開弁している間、コモンレール２に蓄圧された高圧
燃料がエンジン１の各気筒内に噴射供給される。ここ
で、インジェクタ５からのリーク燃料またはノズルニー
ドルの背圧制御室からの排出燃料（リターン燃料）は、
燃料還流路１８から燃料還流路１９を経て燃料タンク７
に還流するように構成されている。

【００１９】本実施例のＥＣＵ１０は、本発明の噴射率
制御手段に相当するものである。このＥＣＵ１０には、
制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよ
びデータを保存するＲＯＭ、ＲＡＭ、入力回路、出力回
路、電源回路、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）および
ポンプ駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造
のマイクロコンピュータが設けられている。そして、各
種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変
換された後にマイクロコンピュータに入力されるように
構成されている。

【００２０】そして、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転
条件に応じた最適な燃料噴射圧力に相当するコモンレー
ル圧を演算し、図示しないポンプ駆動回路を介してサプ
ライポンプ３の吸入調量弁４を駆動する吐出量制御手段
でもある。すなわち、ＥＣＵ１０は、回転速度センサ３
１によって検出されたエンジン回転数（ＮＥ）およびア
クセル開度センサ３２によって検出されたアクセル開度
（ＡＣＣＰ）等のエンジン運転情報、更には冷却水温セ
ンサ３３によって検出されたエンジン冷却水温（ＴＨ
Ｗ）および燃料温度センサ３４によって検出された燃料
温度（ＴＨＦ）の補正を加味して目標コモンレール圧
（Ｐｔ）を算出し、この目標コモンレール圧（Ｐｔ）を
達成するために、サプライポンプ３の吸入調量弁４に制
御信号を出力するように構成されている。

【００２１】さらに、より好ましくは、各気筒のインジ
ェクタ５からの噴射量精度を向上させる目的で、噴射圧
力検出手段としてのコモンレール圧センサ３５をコモン
レール２に取り付けて、そのコモンレール圧センサ３５
によって検出される燃料噴射圧力（コモンレール圧：Ｐ
ｃ）がエンジンの運転条件によって決定される目標コモ
ンレール圧（Ｐｔ）と略一致するようにサプライポンプ
３の吸入調量弁４へのポンプ駆動信号（駆動電流）をフ
ィードバック制御することが望ましい。なお、吸入調量
弁（ＳＣＶ）４への駆動電流の制御は、デューティ（ｄ
ｕｔｙ）制御により行うことが望ましい。単位時間当た
りのポンプ駆動信号のオン／オフの割合（通電時間割合
・デューティ比・指令デューティ）を調整して吸入調量
弁４の弁開度を変化させるデューティ制御を用いること
で、高精度なデジタル制御が可能になる。

【００２２】また、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転条
件に応じた最適な基本噴射量および目標噴射時期を算出
し、その基本噴射量に冷却水温センサ３３によって検出
されたエンジン冷却水温（ＴＨＷ）および燃料温度セン
サ３４によって検出された燃料温度（ＴＨＦ）の補正を
加味した目標噴射量（指令噴射量：Ｑ）を算出する噴射
量・噴射時期決定手段と、エンジン１の運転条件および
目標噴射量（Ｑ）に応じた必要な噴射回数を算出する噴
射回数決定手段と、コモンレール圧センサ３５によって
検出されるコモンレール圧（Ｐｃ）および噴射量決定手
段によって決定された目標噴射量（Ｑ）からインジェク
タ５の噴射期間（噴射指令パルス長さ・噴射指令パルス
時間：ＴＱ）を算出する噴射期間決定手段と、設定され
た目標噴射時期から所望の噴射期間（ＴＱ）が終了する
までインジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）を介してインジェ
クタ５の電磁弁にインジェクタ（ＩＮＪ）噴射指令パル
スを印加するインジェクタ駆動手段とを備えている。

【００２３】ここで、本実施例では、エンジン１の運転
条件を検出する運転条件検出手段として回転速度センサ
３１、アクセル開度センサ３２、冷却水温センサ３３お
よび燃料温度センサ３４を用いて目標噴射量（Ｑ）、目
標噴射時期、噴射指令パルス長さ（ＴＱ）、目標コモン
レール圧（Ｐｔ）を算出するようにしているが、運転条
件検出手段としてのその他のセンサ類（例えば吸気温セ
ンサ、吸気圧センサ、気筒判別センサ、噴射時期センサ
等）からの検出信号（エンジン運転情報）を加味して目
標噴射量（Ｑ）、目標噴射時期、噴射指令パルス長さ
（ＴＱ）、目標コモンレール圧（Ｐｔ）を補正するよう
にしても良い。

【００２４】上記のセンサのうち回転速度センサ３１
は、エンジン１のクランク軸（クランクシャフト）１
５、あるいはサプライポンプ３のポンプ駆動軸１６に取
り付けられたＮＥタイミングロータ（図示せず）の外周
に対向するように設けられている。そのＮＥタイミング
ロータの外周面には、所定角度毎に凸状歯が複数個配置
されており、また、エンジン１の各気筒にそれぞれを対
応させるように、基準とする各気筒の基準位置（上死点
位置：ＴＤＣ位置）を判別するための４個の欠歯部が所
定角度（１８０°ＣＡ）毎に設けられている。そして、
回転速度センサ３１は、電磁ピックアップよりなり、Ｎ
Ｅタイミングロータの各凸状歯が回転速度センサ３１に
対して接近離反することにより、電磁誘導によってパル
ス状の回転位置信号（ＮＥ信号パルス）が出力される
（図６参照）。なお、ＥＣＵ１０は、ＮＥ信号パルスの
間隔時間を計測することによってエンジン回転数（Ｎ
Ｅ）を検出する回転速度検出手段として働く。

【００２５】ここで、本実施例のＥＣＵ１０は、エンジ
ン１の特定気筒のインジェクタ５においてエンジン１の
１周期（１行程：吸気行程−圧縮行程−膨張（爆発）行
程−排気行程）中、つまりエンジン１のクランク軸１５
が２回転（７２０°）する間に２回以上の多段噴射を行
うことが可能である。すなわち、本実施例は、エンジン
１の特定気筒においてエンジン１の圧縮、膨張行程中に
２回以上のマルチ噴射（多段噴射：例えばパイロット噴
射・メイン噴射）を行うことが可能なコモンレール式燃
料噴射システムである。

【００２６】したがって、本実施例のＥＣＵ１０は、エ
ンジン１の運転条件（運転情報）と目標噴射量（Ｑ）と
から、マルチ噴射の各々の燃料噴射量、つまりパイロッ
ト噴射量（ＱPILOT)およびメイン噴射量（ＱMAIN）を算
出する噴射量決定手段と、エンジン１の運転条件に応じ
た最適な目標噴射時期（＝メイン噴射開始時期：ＴMAI
N）を算出する噴射時期決定手段と、メイン噴射開始時
期（ＴMAIN）とパイロット噴射量（ＱPILOT)からパイロ
ット噴射とメイン噴射との無噴射間隔（パイロットイン
ターバル：ＴＩＮＴ）を算出するインターバル決定手段
と、パイロット噴射量（ＱPILOT)と燃料噴射圧力（コモ
ンレール圧：Ｐｃ）よりパイロット噴射期間（パイロッ
ト噴射指令パルス長さ：ＴＱPILOT)を算出するパイロッ
ト噴射期間決定手段と、メイン噴射量（ＱMAIN）と燃料
噴射圧力（コモンレール圧：Ｐｃ）よりメイン噴射期間
（メイン噴射指令パルス長さ：ＴＱMAIN）を算出するメ
イン噴射期間決定手段とを有している。なお、図６のタ
イミングチャート中のＴＩＮＴはパイロットインターバ
ルを示し、ＴＱPILOT はパイロット噴射指令パルス長さ
を示し、ＴＱMAINはメイン噴射指令パルス長さを示す。
また、ΔＴＱPILOT はパイロット噴射指令パルス長さの
補正量を示す。また、ΔＱPILOT はパイロット噴射量の
補正量を示し、ΔＴMAINはメイン噴射開始時期の補正量
を示す。

【００２７】［実施例の制御方法］次に、本実施例のイ
ンジェクタの噴射量制御方法を図１ないし図６に基づい
て簡単に説明する。ここで、図２および図３はパイロッ
ト噴射量・メイン噴射開始時期補正方法を示したフロー
チャートである。この図２および図３の制御ルーチン
は、図示しないイグニッションスイッチがＯＮとなった
後に、所定のタイミング毎に繰り返される。

【００２８】エンジン１の運転中に、図２の制御ルーチ
ンに侵入すると（ＳＴＡＲＴ）、ＮＥ信号パルス等のエ
ンジンパラメータを読み込む。特にエンジン回転数（Ｎ
Ｅ）・アクセル開度（ＡＣＣＰ）・エンジン冷却水温
（ＴＨＷ）・燃料温度（ＴＨＦ）等のエンジンパラメー
タを読み込む（ステップＳ１）。次に、上記のエンジン
パラメータをベースに基本噴射量を算出する。具体的に
は、エンジン回転数（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣ
Ｐ）と基本噴射量との関係を予め実験等により測定して
作成したマップまたは演算式を用いて基本噴射量を算出
する（ステップＳ２）。次に、ステップＳ２の処理によ
り設定された基本噴射量にエンジン冷却水温（ＴＨＷ）
や燃料温度（ＴＨＦ）等によって決定される補正量を加
味した目標噴射量（Ｑ）を算出する（ステップＳ３）。

【００２９】次に、ステップＳ３の処理により設定され
た目標噴射量（Ｑ）とエンジン回転数（ＮＥ）とパイロ
ット噴射量（ＱPILOT)との関係を予め実験等により測定
して作成したマップ（図４参照）または演算式を用い
て、パイロット噴射量（ＱPILOT)を算出する（パイロッ
ト噴射量決定手段：ステップＳ４）。次に、ステップＳ
３の処理により設定された目標噴射量（Ｑ）からステッ
プＳ４の処理により設定されたパイロット噴射量（ＱPI
LOT)を減算してメイン噴射量（ＱMAIN）を算出する（メ
イン噴射量決定手段：ステップＳ５）。次に、上記のエ
ンジンパラメータをベースに目標噴射時期（Ｔ）を算出
する。具体的には、エンジン回転数（ＮＥ）とアクセル
開度（ＡＣＣＰ）とから、目標噴射時期（＝メイン噴射
開始時期：ＴMAIN）を算出する（噴射時期決定手段：ス
テップＳ６）。

【００３０】次に、ステップＳ３の処理により設定され
た目標噴射量（Ｑ）とエンジン回転数（ＮＥ）とパイロ
ットインターバル（ＴＩＮＴ）との関係を予め実験等に
より測定して作成したマップ（図５参照）を用いてパイ
ロット噴射とメイン噴射とのパイロットインターバル
（ＴＩＮＴ）を算出する（インターバル決定手段：ステ
ップＳ７）。次に、コモンレール圧センサ３５の出力信
号を読み込んでコモンレール圧（Ｐｃ）を取り込む（噴
射圧力検出手段：ステップＳ８）。

【００３１】次に、過渡時、特に加速走行中であるか否
かを判定する（ステップＳ９）。なお、過渡時とは、低
負荷低回転の運転領域から高負荷高回転の運転領域へ移
行する時、あるいはエンジン１の運転条件が所定値以上
の時、あるいは目標噴射量（Ｑ）の増加量（ΔＱ）が所
定値以上の時、あるいはアクセル開度（ＡＣＣＰ）の増
加量（ΔＡＣＣＰ）が所定値以上の時、あるいは車両走
行速度（車速：ＳＰＤ）の増速度（ΔＳＰＤ）またはエ
ンジン回転数（ＮＥ）の増速度（ΔＮＥ）が所定値以上
の時、あるいは燃料噴射圧力（コモンレール圧：Ｐｃ）
の増加量（ΔＰｃ）が所定値以上の時、あるいは燃料噴
射圧力（コモンレール圧：Ｐｃ）がエンジン１の運転条
件に応じて設定される目標噴射圧力（目標コモンレール
圧：Ｐｔ）よりも所定値（例えば１０Ｍｐａ）以上低下
している時である。

【００３２】このステップＳ９の判定結果がＹＥＳの場
合、つまり過渡時の場合には、エンジン１の運転条件に
応じてパイロット噴射量の補正量（ΔＱPILOT)を算出す
る（ステップＳ１０）。次に、エンジン１の運転条件に
応じてメイン噴射開始時期の補正量（ΔＴMAIN）を算出
する（ステップＳ１１）。その後に、ステップＳ１４の
処理に進む。また、ステップＳ９の判定結果がＮＯの場
合には、前回までの過去に設定されたパイロット噴射量
の補正量（ΔＱPILOT ）をクリアする（ステップＳ１
２）。次に、メイン噴射開始時期の補正量（ΔＴMAIN）
をクリアする（ステップＳ１３）。その後に、ステップ
Ｓ１４の処理に進む。

【００３３】ここで、パイロット噴射量の補正量（ΔＱ
PILOT)およびメイン噴射開始時期の補正量（ΔＴMAIN）
は、エンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣ
Ｐ）との関係を予め実験等により測定して作成したマッ
プまたは演算式を用いて算出しても良く、それにエンジ
ン冷却水温（ＴＨＷ）や燃料温度（ＴＨＦ）等によって
決定される補正量を考慮して算出しても良い。また、コ
モンレール圧（Ｐｃ）と目標コモンレール圧（Ｐｔ）と
の圧力差との関係を予め実験等により測定して作成した
マップまたは演算式を用いて算出しても良い。

【００３４】次に、ステップＳ４の処理によって設定さ
れたパイロット噴射量（ＱPILOT)に、ステップＳ１０の
処理により設定されたパイロット噴射量の補正量（ΔＱ
PILOT ）を加算して、最終的なパイロット噴射量（ＱPI
LOT)を算出する。すなわち、パイロット噴射量を補正量
分（ΔＱPILOT)だけ増量補正する（噴射量補正手段：ス
テップＳ１４）。次に、ステップＳ６の処理により設定
されたメイン噴射開始時期（ＴMAIN）に、ステップＳ１
１の処理により設定されたメイン噴射開始時期の補正量
（ΔＴMAIN）を加算して、最終的なメイン噴射開始時期
（ＴMAIN）を算出する。すなわち、メイン噴射開始時期
を補正量分（ΔＴMAIN）だけ進角補正する（噴射時期補
正手段：ステップＳ１５）。なお、パイロット噴射量
（ＱPILOT)が増量補正された場合には、メイン噴射量
（ＱMAIN）をその分減量補正することが望ましい。

【００３５】次に、パイロット噴射量（ＱPILOT)とコモ
ンレール圧（Ｐｃ）とからパイロット噴射期間（パイロ
ット噴射指令パルス長さ：ＴＱPILOT)を算出する（パイ
ロット噴射期間決定手段：ステップＳ１６）。ここで、
ステップＳ４の処理によって設定されたパイロット噴射
量（ＱPILOT)に、ステップＳ１０の処理により設定され
たパイロット噴射量の補正量（ΔＱPILOT ）を加算した
最終的なパイロット噴射量（ＱPILOT)の場合には、パイ
ロット噴射量（ＱPILOT ＋ΔＱPILOT)とコモンレール圧
（Ｐｃ）とからパイロット噴射期間（ＴＱPILOT ＋ΔＴ
ＱPILOT)が算出される。

【００３６】次に、メイン噴射量（ＱMAIN）とコモンレ
ール圧（Ｐｃ）とからメイン噴射期間（メイン噴射指令
パルス長さ：ＴＱMAIN）を算出する（メイン噴射期間決
定手段：ステップＳ１７）。なお、パイロット噴射指令
パルス長さ（ＴＱPILOT)およびメイン噴射指令パルス長
さ（ＴＱMAIN）は、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）や燃料
温度（ＴＨＦ）等によって決定される補正量を加味して
算出しても良い。次に、ステップＳ１５の処理により設
定された最終的なメイン噴射開始時期（ＴMAIN）に、ス
テップＳ７の処理により設定されたパイロットインター
バル（ＴＩＮＴ）およびステップＳ１６の処理により設
定されたパイロット噴射指令パルス長さ（ＴＱPILOT)を
加算して最終的なパイロット噴射開始時期（ＴPILOT)を
算出する（ステップＳ１８）。

【００３７】次に、最終的なメイン噴射開始時期（ＴMA
IN）、最終的なメイン噴射指令パルス長さ（ＴＱMAI
N）、最終的なパイロット噴射開始時期（ＴPILOT)、最
終的なパイロット噴射指令パルス長さ（ＴＱPILOT)を噴
射量指令値（パイロット開弁指令値、パイロット閉弁指
令値、メイン開弁指令値、メイン閉弁指令値）に変換
し、この噴射量指令値をＥＣＵ１０の出力段にセットす
る（ステップＳ１９）。次に、インジェクタ５の電磁弁
に、噴射量指令値に対応したＩＮＪ噴射指令パルスを印
加して、インジェクタ５を駆動する（ステップＳ２
０）。その後に、図３の制御ルーチンを抜ける。

【００３８】［実施例の特徴］次に、本実施例のインジ
ェクタ５の駆動方法を図１ないし図６に基づいて簡単に
説明する。ここで、図６はＮＥ信号パルス、ＩＮＪ噴射
指令パルスおよび燃料噴射率の推移を示したタイミング
チャートである。

【００３９】エンジン１の特定気筒（例えばｋ気筒）の
インジェクタ５の電磁弁に印加するインジェクタ噴射指
令パルス（ＴＱパルス）は、図６のタイミングチャート
に示したように、パイロット噴射→メイン噴射の順にエ
ンジン１の１周期中に出力される。このエンジン１の圧
縮、膨張行程中の多段噴射の各噴射間隔およびエンジン
１の１周期中の噴射回数は、本実施例の２回だけでな
く、エンジン１の運転条件および目標噴射量によって任
意に決定される。

【００４０】ここで、図６のタイミングチャートに示し
たように、パイロット噴射開始時期（ＴPILOT)は、エン
ジン１の特定気筒（例えばｋ気筒）の制御基準位置（図
示せず）からパイロット噴射開始直前までのパイロット
噴射時期ＮＥ信号パルス数（ＣＮＥＣＡＰＦ）と、この
パイロット噴射開始直前のＮＥ信号パルスの立ち上がり
時刻からパイロット噴射開始時刻までのパイロット噴射
時期余り時間（ＴＴＰＦ）とからなる。また、メイン噴
射開始時期（ＴMAIN）は、上記の制御基準位置からメイ
ン噴射開始直前までのメイン噴射時期ＮＥ信号パルス数
（ＣＮＥＣＡＭＦ）と、このメイン噴射開始直前のＮＥ
信号パルスの立ち上がり時刻からメイン噴射開始時刻ま
でのメイン噴射時期余り時間（ＴＴＭＦ）とからなる。

【００４１】したがって、図６のタイミングチャートに
示したように、特定気筒（例えばｋ気筒）の制御基準位
置からＣＮＥＣＡＰＦパルス数およびＴＴＰＦ時間経過
後のパイロット噴射開始時期（ＴPILOT)に、このパイロ
ット噴射開始時期（ＴPILOT)からパイロット噴射指令パ
ルス長さ（ＴＱPILOT)が終了するまでの間、パイロット
噴射指令パルスがインジェクタ５の電磁弁に印加され
る。これにより、メイン噴射に先立って微少なパイロッ
ト噴射が行なわれる。そして、上記の制御基準位置から
ＣＮＥＣＡＭＦパルス数およびＴＴＭＦ時間経過後のメ
イン噴射開始時期（ＴMAIN）に、すなわち、パイロット
噴射指令パルスの終了時からパイロットインターバル
（ＴＩＮＴ）経過後のメイン噴射開始時期（ＴMAIN）
に、このメイン噴射開始時期（ＴMAIN）からメイン噴射
指令パルス長さ（ＴＱMAIN）が終了するまでの間、メイ
ン噴射指令パルスがインジェクタ５の電磁弁に印加され
る。これにより、パイロット噴射から実パイロットイン
ターバル経過後に、メイン噴射が行なわれる。

【００４２】以上のように、特定気筒のインジェクタ５
においてエンジン１の圧縮、膨張行程中にインジェクタ
５内のノズルニードルを２回駆動させることによって、
メイン噴射に先立って微少なパイロット噴射を行なうマ
ルチ噴射を実施することができるので、初期噴射率の急
激な上昇を抑えることにより、エンジン１の燃焼騒音や
エンジン振動を抑制することができる。

【００４３】しかるに、過渡時、特にアクセル開度（Ａ
ＣＣＰ）の増加量が所定値以上に増加し、エンジン回転
速度（ＮＥ）の増速度が所定値以上の加速走行時には、
サプライポンプ３の制御遅れによってコモンレール圧
（Ｐｃ）の増加が遅れることに起因する、コモンレール
圧（Ｐｃ）が目標コモンレール圧（Ｐｔ）よりもある規
定値（例えば１０ＭＰａ）以上に低圧の場合、パイロッ
ト噴射量（ＱPILOT)の低下を引き起こし、パイロット噴
射の火種が小さくなる。そして、エンジン回転速度変動
によるメイン噴射開始時期（ＴMAIN）の遅れによって、
パイロット噴射による火種が殆ど消失した時点でメイン
噴射が実施されるため、パイロット噴射の効果、つまり
燃焼騒音の低減効果が得られないという問題が生じる。

【００４４】また、定常走行時に、パイロットインター
バルが長い期間とされたエンジン１の場合、パイロット
噴射による熱発生率は、定常走行時に比べて、加速走行
時ではその燃焼の激しさゆえ、急激なものとなり、急速
に熱量が減少することになる。すると、長期パイロット
インターバルに設定された場合、加速走行時では、パイ
ロット噴射による熱量が殆ど消失してしまった時点で、
メイン噴射が実施されるため、パイロット噴射の効果、
つまり燃焼騒音の低減効果が得られないという問題が生
じる。

【００４５】そこで、本実施例のコモンレール式燃料噴
射システムにおいては、過渡時、例えば現在の走行状態
が加速走行中であると判断した場合には、図６のタイミ
ングチャートに示したように、パイロット噴射量（ＱPI
LOT)を補正量（ΔＱPILOT)分だけ増量補正するパイロッ
ト噴射量補正を実施することにより、過渡（例えば加速
走行）時のように、コモンレール圧（Ｐｃ）が目標コモ
ンレール圧（Ｐｔ）よりもある規定値（例えば１０ＭＰ
ａ）以上に低圧の場合でも、パイロット噴射の火種が大
きくなる。したがって、パイロット噴射による火種が消
失する前に、メイン噴射が実施されるようになる。

【００４６】また、過渡時、例えば現在の走行状態が加
速走行中であると判断した場合には、メイン噴射開始時
期（ＴMAIN）を補正量（ΔＴMAIN）分だけ進角補正する
メイン噴射開始時期補正を実施することにより、パイロ
ット噴射とメイン噴射との無噴射間隔（パイロットイン
ターバル：ＴＩＮＴ）および実パイロットインターバル
が短くなり、パイロット噴射による熱量が消失する前
に、メイン噴射が実施されるようになる。以上により、
本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいて
は、パイロット噴射の効果、つまり燃焼騒音の低減効果
を確実に得ることができる。

【００４７】［変形例］本実施例では、本発明の内燃機
関用燃料噴射装置の一例として、コモンレール式燃料噴
射システムに適用した例を説明したが、コモンレール等
の蓄圧容器を持たず、燃料供給ポンプから高圧配管を経
て直接インジェクタに高圧燃料を供給するタイプの内燃
機関用燃料噴射装置に適用しても良い。また、本実施例
では、エンジン１の各気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給
するインジェクタの一例として、２方弁式電磁弁付きの
インジェクタ５を使用した例を説明したが、３方弁式電
磁弁付きのインジェクタやその他のタイプのインジェク
タを使用しても良い。

【００４８】本実施例では、コモンレール圧センサ３５
をコモンレール４に直接取り付けて、コモンレール４内
に蓄圧される燃料噴射圧力（コモンレール圧）を検出す
るようにしているが、燃料噴射圧力検出手段をサプライ
ポンプ３のプランジャ室（加圧室）からインジェクタ５
内の燃料通路までの間の燃料配管等に取り付けて、サプ
ライポンプ３の加圧室より吐出された燃料噴射圧力を検
出するようにしても良い。

【００４９】本実施例では、過渡時に、パイロット噴射
量（ＱPILOT)を補正量（ΔＱPILOT)分だけ増量補正する
パイロット噴射量補正を実施し、且つメイン噴射開始時
期（ＴMAIN）を補正量（ΔＴMAIN）分だけ進角補正する
メイン噴射開始時期補正を実施しているが、過渡時に、
パイロット噴射量（ＱPILOT)を補正量（ΔＱPILOT)分だ
け増量補正するパイロット噴射量補正のみを実施しても
良く、また、過渡時に、メイン噴射開始時期（ＴMAIN）
を補正量（ΔＴMAIN）分だけ進角補正するメイン噴射開
始時期補正のみを実施しても良い。また、過渡（例えば
加速走行）時に、パイロットインターバル（ＴＩＮＴ）
を定常走行時よりも短くなるように補正しても良い。こ
れらの場合でも、実施例と同様に、パイロット噴射の効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コモンレール式燃料噴射システムの全体構造を
示した概略図である（実施例）。

【図２】パイロット噴射量・メイン噴射開始時期補正方
法を示したフローチャートである（実施例）。

【図３】パイロット噴射量・メイン噴射開始時期補正方
法を示したフローチャートである（実施例）。

【図４】パイロット噴射量を算出するための特性図であ
る（実施例）。

【図５】パイロットインターバルを算出するための特性
図である（実施例）。

【図６】ＮＥ信号パルス、ＩＮＪ噴射指令パルスおよび
燃料噴射率の推移を示したタイミングチャートである
（実施例）。

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）２コモンレール（蓄圧容器）３サプライポンプ（燃料供給ポンプ）４吸入調量弁（ポンプ吐出量可変手段、ポンプ圧送量
可変手段）５インジェクタ（電磁式燃料噴射弁）１０ＥＣＵ（噴射率制御手段、吐出量制御手段）３１回転速度センサ（回転速度検出手段、運転条件検
出手段）３２アクセル開度センサ（運転条件検出手段）３３冷却水温センサ（運転条件検出手段）３４燃料温度センサ（運転条件検出手段）３５コモンレール圧センサ（噴射圧力検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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 ＥＦターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC01 AC09 AD12 BA08 BA22 BA23 BA51 CC06T CC08T CC08U CC14 CC64T CC64U CC67 CC68U CD26 CE13 CE22 DA01 DA04 DA09 DC04 DC05 DC09 DC13 DC14 DC15 DC18 DC19 3G301 HA02 JA37 KA11 LB11 LB13 MA11 MA19 MA23 MA26 MA28 NA05 ND03 NE01 NE11 PB01Z PB08Z PE01Z PE08Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料供給ポンプより吐出された高圧燃料を
内燃機関の気筒へ噴射供給するインジェクタの駆動を、
前記内燃機関の圧縮、膨張行程中に複数回実施すること
で、メイン噴射に先立って１回以上のパイロット噴射を
行なう噴射率制御手段を備えた内燃機関用燃料噴射装置
において、前記噴射率制御手段は、定常時に、前記内燃機関の運転
条件に応じてパイロット噴射量を算出する噴射量決定手
段と、過渡時に、前記パイロット噴射量を定常時よりも増量補
正する噴射量補正手段とを備えたことを特徴とする内燃
機関用燃料噴射装置。
【請求項２】燃料供給ポンプより吐出された高圧燃料を
内燃機関の気筒へ噴射供給するインジェクタの駆動を、
前記内燃機関の圧縮、膨張行程中に複数回実施すること
で、メイン噴射に先立って１回以上のパイロット噴射を
行なう噴射率制御手段を備えた内燃機関用燃料噴射装置
において、前記噴射率制御手段は、定常時に、前記内燃機関の運転
条件に応じて設定されるメイン噴射時期を算出する噴射
時期決定手段と、過渡時に、前記メイン噴射時期を定常時よりも進角補正
する噴射時期補正手段とを備えたことを特徴とする内燃
機関用燃料噴射装置。
【請求項３】燃料供給ポンプより吐出された高圧燃料を
内燃機関の気筒へ噴射供給するインジェクタの駆動を、
前記内燃機関の圧縮、膨張行程中に複数回実施すること
で、メイン噴射に先立って１回以上のパイロット噴射を
行なう噴射率制御手段を備えた内燃機関用燃料噴射装置
において、前記噴射率制御手段は、定常時に、前記内燃機関の運転
条件に応じてパイロット噴射量およびメイン噴射量を算
出する噴射量決定手段と、定常時に、前記内燃機関の運転条件に応じて設定される
メイン噴射時期を算出する噴射時期決定手段と、定常時に、前記パイロット噴射量および前記メイン噴射
時期から、パイロット噴射とメイン噴射との時間的な無
噴射間隔を算出するインターバル決定手段と、過渡時に、前記無噴射間隔を定常時よりも短く設定する
インターバル補正手段とを備えたことを特徴とする内燃
機関用燃料噴射装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の内燃機関用燃料噴射装置において、燃料の噴射圧力を検出する噴射圧力検出手段と、前記内燃機関の運転条件に応じて設定される目標噴射圧
力と前記噴射圧力検出手段によって検出される燃料の噴
射圧力とが一致するように、前記燃料供給ポンプの圧送
量をフィードバック制御する噴射圧力制御手段と、前記内燃機関の運転条件に応じて設定される目標噴射量
と前記噴射圧力検出手段によって検出される燃料の噴射
圧力とから前記インジェクタを駆動する噴射期間を算出
する噴射期間決定手段とを備えたことを特徴とする内燃
機関用燃料噴射装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
の内燃機関用燃料噴射装置において、前記過渡時とは、前記内燃機関の運転条件が所定値以上
の時、前記内燃機関の運転条件に応じて設定される目標
噴射量の増加量が所定値以上の時、アクセル開度の増加
量が所定値以上の時、車両走行速度またはエンジン回転
速度の増速度が所定値以上の時、燃料の噴射圧力の増加
量が所定値以上の時、あるいは燃料の噴射圧力が前記内
燃機関の運転条件に応じて設定される目標噴射圧力より
も所定値以上低下している時であることを特徴とする内
燃機関用燃料噴射装置。