JP2003262168A - 燃料噴射器動作の方法およびシステム - Google Patents

燃料噴射器動作の方法およびシステム

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JP2003262168A JP2002346069A JP2002346069A JP2003262168A JP 2003262168 A JP2003262168 A JP 2003262168A JP 2002346069 A JP2002346069 A JP 2002346069A JP 2002346069 A JP2002346069 A JP 2002346069A JP 2003262168 A JP2003262168 A JP 2003262168A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射器動作の方法およびシステムを提供
する。 【解決手段】 電子制御モジュール（ＥＣＭ）が燃料噴
射器に送られる噴射信号数を低減する燃料噴射器動作の
方法およびシステムが提供される。特に、ＥＣＭは、特
定のエンジンサイクル中にポスト噴射を行う一定の噴射
器を選択し、選択された噴射器によって噴射される燃料
の量を増加してそのエンジンサイクル中にポスト噴射を
実行しない他の噴射器を補償する。

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、燃料噴射器動作
の方法およびシステムに、より詳しくは、ポスト噴射の
燃料噴射器動作の方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５，８２６，５６２号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃料噴射器動作および
制御は、噴射器の耐久性および長期性能に大きな影響が
ある。さらに、噴射器動作および制御は、電子制御モジ
ュール（ＥＣＭ）のような、関連エンジシステムだけで
なく、エンジンの性能やそれ自身の性能にも大きな影響
を有する。例えば、エンジンサイクル当たりの燃料噴射
イベントのタイミングや回数が大気中への排気物質に影
響する。目下、多くのエンジン製造者は、排気物質を減
少させるためにサイクル当たりの多重噴射を研究してい
る。特に、パイロット噴射が燃焼を促進するために使用
されるが、ポスト噴射も後処理を支援するために使用さ
れる。残念ながら、噴射毎に、噴射器がサイクルまたは
作動しなければならず、噴射器の余分な摩耗の原因とな
る。さらに、ＥＣＭは、燃料噴射器が噴射する必要があ
る度に作動信号を発生しなければならない。ゆえに、パ
イロット、メインおよびポスト噴射を必要とする燃焼手
法を使用すると、ＥＣＭは、３つの信号を発生しなけれ
ばならない。各信号は、ＥＣＭに余分なエネルギーを使
用させると同時に、システムの長寿命に影響を与え得る
より多くの熱を発生させる。本発明は、１つまたはそれ
以上の上記課題を克服することに向けられる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施形態にお
いて、複数の噴射器を有する多気筒内燃機関内でのポス
ト噴射を制御する方法は、燃料噴射器の１つを選択する
ステップと、選択された噴射器の噴射量を増加するステ
ップと、複数の燃料噴射器の他の１つを選択するステッ
プと、その噴射器の噴射量を低減するステップとを含
む。
【０００６】本発明の他の実施形態において、電気制御
モジュールから各エンジンサイクル中の噴射信号の総持
続期間を受ける複数の燃料噴射器を有する多気筒内燃機
関内でのポスト噴射を制御する方法が提供される。噴射
信号の総持続期間は、各噴射サイクル中のパイロット噴
射信号、メイン噴射信号およびポスト噴射信号を含む個
々の噴射信号成分の合計から成る。この方法は、複数の
燃料噴射器の１つを選択するステップと、前記選択され
た噴射器の噴射信号の総持続期間を増加するステップ
と、複数の燃料噴射器の他方の１つを選択するステップ
と、前記選択された他方の噴射器の噴射信号の総持続期
間を低減するステップとを含む。
【０００７】本発明の第３の実施形態において、多気筒
内燃機関用の燃料噴射器システムは、複数の燃料噴射器
と、それらの燃料噴射器がポスト噴射を含む噴射イベン
トを実行するときを制御する電子制御モジュールとを備
え、電子制御モジュールは持続期間を増加させたポスト
噴射信号を選択された噴射器に送り、持続期間を減少さ
せたポスト噴射信号を他方の選択された噴射器に送る。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１を参照するに、直接噴射ディ
ーゼルサイクル内燃機関１１２に適合されるような例示
的構成の液圧作動式電子制御燃料噴射システム１１０の
一実施形態が示されている。燃料システム１１０は、内
燃機関１１２のそれぞれのシリンダヘッドボア（図示せ
ず）内に配置された１つまたはそれ以上の液圧作動式電
子制御燃料噴射器１１４を含む。燃料システム１１０
は、第１の加圧液流源、各噴射器１１４に作動液を供給
するための装置または手段１１６、各噴射器に燃料を供
給するための第２の加圧液流源１１８、燃料噴射システ
ムを電子的に制御するコンピュータ１２０、および各噴
射器から出てくる作動液を再循環させる装置１２２を含
む。
【０００９】第１の液源１１６は、作動液だめ１２４、
比較的低圧の作動液トランスファポンプ１２６、作動液
冷却装置１２８、１つまたはそれ以上の作動液フィルタ
１３０、作動液内に比較的高い圧力を発生させるための
高圧ポンプ１３２、および少なくとも１つの比較的高圧
の作動液マニフォルド１３６を含むのが好ましい。コモ
ンレール通路１３８は、比較的高圧力の作動液ポンプ１
３２からの出口と流体連通して配置される。レール分岐
路１４０は、各噴射器１１４の作動液入口を高圧コモン
レール通路１３８と連結する。
【００１０】各噴射器１１４の作動液排出口から出てく
る作動液は、液圧エネルギー再循環装置１２２に同作動
液を運ぶ再循環ライン１２７に入る。再循環された作動
液の一部は、高圧作動液ポンプ１３２に送られ、他の部
分は再循環ライン１３３を経て作動液だめ１２４に戻さ
れる。
【００１１】好ましい実施形態において、作動液は、エ
ンジン潤滑油であり、作動液だめ１２４はエンジン潤滑
油だめである。これにより、燃料噴射システムをエンジ
ンの潤滑油循環システムに寄生サブシステムとして接続
することができる。
【００１２】第２の液源１１８は、燃料タンク１４２、
燃料タンク１４２と各噴射器１１４の燃料入口との間の
流体連通して配置された燃料供給路１４４、比較的低圧
の燃料トランスファポンプ１４６、１つまたはそれ以上
の燃料フィルタ１４８、燃料供給調整弁１４９、および
噴射器１１４と燃料タンク１４２との間で流体連通して
配置された燃料循環／リターン路１４７を含むのが好ま
しい。
【００１３】コンピュータ１２０は、マイクロプロセッ
サおよびメモリを含む電子制御モジュール１１１を含む
のが好ましい。当業者には公知であるように、メモリ
は、マイクロプロセッサに接続され、命令セットおよび
変数を格納する。マイクロプロセッサおよび電子制御モ
ジュール１１１の一部と関連付けられるものとしては、
特に電源回路、信号調整回路およびソレノイドドライバ
回路のような様々な他の公知の回路がある。電子制御モ
ジュール１１１は、１）燃料噴射タイミング、２）噴射
サイクル中の総燃料噴射量、３）燃料噴射圧力、４）各
噴射サイクル中の個別噴射または噴射セグメントの数、
５）噴射セグメント間の時間間隔、６）噴射サイクル中
の各噴射セグメントの燃料の量、７）作動液圧力、８）
噴射器波形の電流レベル、９）上記パラメータの任意の
組合せを制御する。コンピュータ１２０は、後の噴射サ
イクルの噴射パラメータの正確な組合せを決定するため
に使用されるエンジン速度、エンジン温度、作動液の圧
力、エンジンの負荷などを含むエンジン動作条件のよう
な、既知センサ入力に相当する複数のセンサ入力信号Ｓ
１〜Ｓ８を受ける。
【００１４】例えば、エンジン温度センサ１８０は、内
燃機関１１２に接続された状態で示される。一実施形態
において、エンジン温度センサは、エンジン油温センサ
を含む。但し、エンジン冷却温度センサもまた、エンジ
ン温度を検出するために使用される。エンジン温度セン
サは、図１ではＳ１で示された信号を生成し、ラインＳ
１を介してコンピュータ１２０に入力される。エンジン
センサ入力の他の例は、作動液の圧力に応答して高圧信
号Ｓ２を生成するための高圧コモンレール通路１３８に
接続されて示されるレール圧力センサ１８５である。電
子制御モジュール１１１は、入力Ｓ２に高圧信号を入力
する。
【００１５】この例において、コンピュータ１２０は、
作動液圧力を制御する制御信号Ｓ９、および燃料噴射器
内のソレノイドを励磁する燃料噴射信号Ｓ１０を発し、
それによって各噴射器１１４内の流体制御弁を制御し、
燃料を対応するエンジンシリンダ内に噴射させる。噴射
パラメータの各々は、エンジン速度や負荷に関係なく、
様々に制御可能である。噴射器１１４の場合、制御信号
Ｓ１０は、噴射器ソレノイドへのコンピュータコマンド
電流である燃料噴射信号である。
【００１６】再び図２を参照するに、本発明と共に使用
されても良い液圧作動式電子制御燃料噴射器１１４の縦
断面図が示される。燃料噴射は、ピン１６に取り付けら
れ、バネ１７によって収縮位置に向かって付勢される２
方向ソレノイド弁１５に燃料噴射信号の形の電流を加え
ることによって制御される。作動液制御弁はまた、ボー
ル弁部材５５、およびスプール弁部材６０を含む。ボー
ル弁部材５５は、高圧弁座５６と低圧弁座５７との間に
配置される。ソレノイド１５が不活動状態にされると、
ボール弁部材５５に作用する高圧作動液が低圧弁座５７
に同ボール弁部材５５を保持して作動液排出口２６を閉
じる。ソレノイド１５が活動状態にされると、ピン１６
が下方に移動してボール弁部材５５と接触し、ボール弁
部材５５を下方に押して高圧弁座５６を閉じ、低圧弁座
５７を開く。ソレノイド１５を活動状態にし、ボール弁
部材５５を高圧弁座５６に密着させることによって、噴
射器が燃料を噴射し始める。図２で示されるような、液
圧作動式電子制御ユニット噴射器の１つの好ましい実施
形態のより詳細な説明が開示されている（特許文献１参
照）
【００１７】ＥＣＭ１１１および燃料噴射の制御を検証
する。ポスト噴射は後処理が必要である。１つのモード
において、ポスト噴射は、未燃焼燃料をシリンダ排気流
内に入れて後処理システム内の触媒が望ましくない汚染
物質を除去するのを助ける。従来技術において、各噴射
器１１４は、ポスト噴射が要求される度に、ＥＣＭ１１
１が全ての噴射器にポスト噴射信号を送らなければなら
ない、ポスト噴射を実行していた。これらのポスト噴射
は、ＥＣＭ１１１に余分なエネルギーを消費させるだけ
でなく噴射器１１４に余分な摩耗を生じさせ、ＥＣＭお
よびその周辺構成要素の寿命を低減し得る余分な熱を生
成する。
【００１８】ＥＣＭ１１１は、ポスト噴射を「組合
せ」、「組み合わされた」ポスト噴射を実行する噴射器
を交互に変えることによって発生される噴射回数および
信号の数を減少できる。例えば、６気筒エンジンにおい
て、図１に示されるように、噴射器の１、３、５番目が
１回のエンジンサイクルでポスト噴射を実行し、噴射器
の２、４、６番目が次回のエンジンサイクルでポスト噴
射を実行する。これは、噴射器の作動回数を低減するこ
とによって噴射器１１４の摩耗を抑制するだけでなく、
ＥＣＭ１１１が生成しなければならない信号数を低減す
る。但し、ポスト噴射の回数の減少がＥＣＭ１１１およ
び噴射器１１４での摩損を低減するとしても、後処理が
放置されたままとなる。ゆえに、ポスト噴射が１つおき
の噴射器によってしか実行されないという事実を補うた
めにポスト噴射毎に噴射される燃料の量を増加させるこ
とが不可欠である。本例において、ポスト噴射は、二倍
または「組合せ」にて行われる。ポスト噴射の量を二倍
にすることで、ＥＣＭ１１１によって噴射器１１４に送
られる作動信号は、より長くなるに違いないが、これ
は、新信号を送る場合と同じほどシステムに負担をかけ
ない。信号を拡張するのに、新信号を生成するほど多く
のエネルギーを消費または多くの熱を生成しない。ゆえ
に、ＥＣＭ１１１によって送られるポスト噴射信号がよ
り長くても、使用されるエネルギー、および生成される
熱がより少なくて済む。
【００１９】先の例において、ポスト噴射は１つおきの
噴射器１１４によって実行されたが、他の配置構成も可
能である。例えば、３つの噴射器毎に１回のポスト噴射
を実行することも可能である。使用される正確な組合せ
は、エンジンが有する気筒数、および後処理システムが
必要であるかに依存する。燃料の量およびポスト噴射の
持続期間は、システムの目標および必要性に基づく特定
の組合せ毎に様々に異なる。加えて、上記説明は、実証
するために液圧作動式電子制御燃料噴射器を使用した
が、本発明は、電子制御ユニット噴射器およびコモンレ
ール噴射器を含む他の噴射タイプと共に使用することも
可能である。最後に、この説明は、しばしば、噴射され
る燃料の量を増加させることに関する噴射器信号の持続
期間に言及していることに留意すべきである。噴射圧力
を制御することによって同じまたはより短い持続期間の
信号でより多くの燃料を噴射することも可能であるの
で、当業者には、同結果を得るために持続期間や量が相
互に変更できることは理解されよう。
【００２０】（産業上の利用可能性）本発明は、ポスト
噴射を制御することによって噴射器１１４およびＥＣＭ
１１１の摩損を低減する。従来、ポスト噴射は、噴射器
毎に行われたが、本発明は、ポスト噴射数を低減し、し
かも後処理の利益も温存する。本発明によると、ポスト
噴射は、噴射器１１４間で交互に変更されるが、ポスト
噴射の持続期間または噴射量が少ない回数の噴射を補償
するために増大される。噴射回数を低減することによっ
て、噴射器１１４は、各噴射器がエンジンサイクル毎に
ポスト噴射を実行しないので、従来と同じほど摩耗しな
い。さらに、ＥＣＭ１１１は、従来と同じほど多くの作
動信号を生成する必要がなく、ゆえに、エンジンシステ
ムによって消費されるエネルギーが少なくて済むので、
効率が促進し、ＥＣＭは、熱をあまり生成しないので、
システム構成要素の寿命を延長する助けとなる。さら
に、熱の生成が少ないので、システムを維持するのに不
可欠であった冷却や冷却構成要素の総量を減少させる。
【００２１】本発明の他の形態、特徴、および利点は、
添付の特許請求の範囲と共に、この明細書および図面の
検討によって得られることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射システムの概略図である。
【図２】液圧作動式電子制御燃料噴射器の縦断面図であ
る。
【符号の説明】
１５ ソレノイド弁 １６ ピン １７ バネ ２６ 作動液排出口 ５５ ボール弁部材 ５６ 高圧弁座 ５７ 低圧弁座 ６０ スプール弁部材 １１０ 燃料噴射システム １１１ 電子制御モジュール １１２ 内燃機関 １１４ 燃料噴射器 １１６ 作動液供給手段 １１８ 第２の加圧液流源 １２０ コンピュータ １２２ 液圧エネルギー再循環装置 １２４ 作動液だめ １２６ 作動液トランスファポンプ １２７ 再循環ライン １２８ 作動液冷却装置 １３０ 作動液フィルタ １３２ 高圧ポンプ １３３ 再循環ライン １３６ 作動液マニフォルド １３８ コモンレール通路 １４０ レール分岐路 １４２ 燃料タンク １４４ 燃料供給路 １４６ トランスファポンプ １４７ リターン路 １４８ 燃料フィルタ １４９ 調整弁 １８０ エンジン温度センサ １８５ レール圧力センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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 45/02 Ｆ０２Ｍ 45/02 51/00 51/00 Ａ (72)発明者 ウィリアム ジェイ．ロジャー アメリカ合衆国 61548−8937 イリノイ 州 メタモラ ノース ホーランド ロー ド 805 Ｆターム(参考） 3G066 AB02 AC09 BA46 CC05U CC08U CD26 CE22 CE29 DA01 DA04 DA09 DC05 3G301 HA02 LB11 MA11 MA19 MA23 MA27 NE01 NE06 PE03Z

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々が噴射量を有する複数の燃料噴射器
    を備えた多気筒内燃機関内のポスト噴射を制御する方法
    であって、 前記複数の燃料噴射器の１つを選択するステップと、 前記選択された噴射器の前記噴射量を増加するステップ
    と、 前記複数の燃料噴射器の他の１つを選択するステップ
    と、 前記他の噴射器の前記噴射量を低減するステップとを含
    む方法。
  2. 【請求項２】 第１のエンジンサイクル中に前記ポスト
    噴射を実行するために前記複数の燃料噴射器の１つを選
    択し、第２のエンジンサイクル中に前記複数の燃料噴射
    器から異なる１つの噴射器を選択するステップを含む、
    請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 第１のエンジンサイクル中に前記ポスト
    噴射を実行するために前記複数の燃料噴射器から第１組
    の噴射器を選択し、第２のエンジンサイクル中に前記ポ
    スト噴射を実行するために前記複数の燃料噴射器から異
    なる１組の噴射器を選択するステップを含む、請求項１
    に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記噴射量を増加させるステップは前記
    ポスト噴射量を増加させることによって実行される、請
    求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記噴射量を減少させるステップは前記
    ポスト噴射量を減少させることによって実行される、請
    求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 電子制御モジュールから各エンジンサイ
    クル中に、各噴射サイクル中のパイロット噴射信号、メ
    イン噴射信号、およびポスト噴射信号を含む個々の噴射
    信号成分の合計から成る噴射信号の総持続期間を受ける
    複数の燃料噴射器を備えた多気筒内燃機関内のポスト噴
    射を制御する方法であって、 前記複数の燃料噴射器の１つを選択するステップと、 前記選択された噴射器の噴射信号の前記総持続期間を増
    加するステップと、 前記複数の燃料噴射器の他の１つを選択するステップ
    と、 前記選択された他の噴射器の噴射信号の前記総持続期間
    を減少させるステップとを含む方法。
  7. 【請求項７】 噴射器信号の前記総持続期間を増加させ
    るステップは前記ポスト噴射信号持続期間を増加させる
    ステップを含む、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 噴射信号の前記総持続期間を減少させる
    ステップが前記ポスト噴射信号持続期間を減少させるス
    テップを含む、請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】 第１のエンジンサイクル中に前記ポスト
    噴射を実行するために前記複数の燃料噴射器の１つを選
    択し、第２のエンジンサイクル中に前記複数の燃料噴射
    器から異なる１つの噴射器を選択するステップをさらに
    含む、請求項６に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 第１のエンジンサイクル中に前記ポス
    ト噴射を実行するために前記複数の燃料噴射器から第１
    組の噴射器を選択し、第２のエンジンサイクル中に前記
    ポスト噴射を実行するために前記複数の燃料噴射器から
    異なる１組の噴射器を選択するステップをさらに含む、
    請求項６に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 任意の所定エンジンサイクル中に前記
    複数の燃料噴射器に前記電子制御モジュールによって送
    られるポスト噴射信号数を低減し、前記選択された噴射
    器に送られたポスト噴射信号の持続期間を増加させるス
    テップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 多気筒内燃機関の燃料噴射システムで
    あって、 複数の燃料噴射器と、 ポスト噴射を含む前記燃料噴射器が噴射イベントを実行
    するときを制御する電子制御モジュールとを備え、前記
    電子制御モジュールが選択された噴射器に持続期間を増
    加したポスト噴射信号を送り、他方の選択された噴射器
    に持続期間を減少させたポスト噴射信号を送る、燃料噴
    射システム。
  13. 【請求項１３】 前記電子制御モジュールは、第１のエ
    ンジンサイクル中に前記噴射を実行するための１つの噴
    射器を選択し、第２のエンジンサイクル中に他の噴射器
    を選択する、請求項１２に記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記電子制御モジュールは、第１のエ
    ンジンサイクル内で前記ポスト噴射を実行するために前
    記複数の燃料噴射器から第１組の噴射器を選択し、第２
    のエンジンサイクル内で前記ポスト噴射を実行するため
    に前記複数の燃料噴射器から異なる１組の噴射器を選択
    する、請求項１２に記載のシステム。
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