JP2003322050A - 増圧型燃料噴射装置 - Google Patents
増圧型燃料噴射装置Info
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Abstract
定したエンジン制御ができる増圧型燃料噴射装置を提供
することにある。 【解決手段】 コモンレール6に貯留された燃料と増圧
機構21により増圧された燃料とを切換えてインジェク
タ5により燃焼室4に噴射する装置において、目標燃料
噴射量qtargetを設定する目標噴射量設定手段A1と、
インジェクタ電磁弁5の開弁時期taと、増圧機構21
の作動を切換える増圧機構作動電磁弁25のオン開始時
期tbとの時間差Δtiniを設定する時間差設定手段
A2と、この時間差を基に初期の噴射量Δtiniを算
出する初期噴射量算出手段A3と、qtargetからΔti
niを減算して求めた後期の噴射量qmainと、増圧
電磁弁25からの経時圧力Phとを基にインジェクタ電
磁弁の後期噴射期間Δtmainを算出する後期噴射期
間設定手段A4とを備える。
Description
た燃料と増圧機構により増圧された燃料とを切換えてイ
ンジェクタにより燃焼室に噴射する増圧型燃料噴射装
置、特に、内燃機関の運転状態に応じた負荷に対応する
燃料噴射量を的確に噴射処理できる増圧型燃料噴射装置
に関する。
燃料噴射する燃料噴射装置の一つに増圧型燃料噴射装置
がある。この増圧型燃料噴射装置は、蓄圧室を成すコモ
ンレールに燃料供給系からの高圧燃料を貯留し、このコ
モンレールに連結されるインジェクタのノズル部を燃焼
室に対設している。しかも、コモンレールとインジェク
タを結ぶ高圧燃料路の途中に分岐路を設けて増圧機構を
連結する。この増圧機構は高圧燃料路の燃圧を分岐路を
介してパワーピストンで受けて高圧燃料路のインジェク
タ側に増圧燃料を供給するもので、パワーピストンの作
動を増圧ピストン電磁弁で切換え作動している。この増
圧型燃料噴射装置は、例えば、図5に示すように、イン
ジェクタ電磁弁の駆動信号n1がオン時t01に燃料噴
射を開始し、増圧ピストン電磁弁の駆動信号n2がオン
時t02にコモンレール圧Pcが増圧され、符号Phで
示す増圧燃料の経時圧力を発生し、符号pmで示す噴射
率の燃料噴射作動を行う。
と増圧ピストン電磁弁のオン時t02の間で初期噴射j
1が、増圧ピストン電磁弁のオン時t02とインジェク
タ電磁弁のオフ時t03の間で後噴射j2が2段階で成
され、これによりエンジンの排出ガス低減ならびに騒音
低減を図るようにしている。
ンレール式燃料噴射装置は噴射圧がコモンレール圧力相
当であることから、噴射直前にモニタしたコモンレール
圧を噴射圧として代用し、目標噴射量に相当するインジ
ェクタ駆動期間を決定している。しかし、増圧型燃料噴
射装置では、増圧後の噴射圧はコモンレール圧で代用す
ることができないため、別途、噴射圧力をモニタする必
要がある。しかし、インジェクタ内の噴口手前に同位置
の噴射圧を検出するセンサを設けるとした場合、取り付
けスペース確保が困難な場合が多く、しかも、各インジ
ェクタにセンサをそれぞれ取付ける必要があり、コスト
増を招くという問題がある。
合、エンジン運転条件に応じて変化するコモンレール
圧、増圧ピストン駆動時期などに対応して目標噴射量に
基くインジェクタ及び増圧ピストンの駆動期間の決定が
できず、燃料噴射制御が的確に成されず、安定したエン
ジン制御ができない。本発明は、以上のような課題に基
づき、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン
制御ができる増圧型燃料噴射装置を提供することを目的
とする。
室に貯留された燃料と増圧機構により増圧された燃料と
を切換えてインジェクタにより燃焼室に噴射する燃料噴
射装置において、エンジンの運転状態に応じた目標燃料
噴射量を設定する目標噴射量設定手段と、上記インジェ
クタからの燃料噴射を噴射状態と非噴射状態とに切換え
るインジェクタ電磁弁の開弁時期と、上記増圧機構の作
動をオン・オフ切換えする増圧機構作動電磁弁のオン開
始時期との時間差を設定する時間差設定手段と、上記増
圧機構作動電磁弁が作動した場合の経時圧力と上記時間
差設定手段により与えられた時間差を基に初期の噴射量
を算出する初期噴射量算出手段と、上記目標燃料噴射量
から上記初期の噴射量を減算して求めた後期の噴射量
と、上記増圧機構作動電磁弁が作動した場合の増圧燃料
の経時圧力とを基に上記インジェクタ電磁弁のオン状態
の時間を算出する後期噴射期間設定手段と、を備えたこ
とを特徴とする。このように、初期噴射量算出手段が経
時圧力と時間差設定手段により与えられた時間差を基に
初期の噴射量を算出し、目標燃料噴射量から初期の噴射
量を減算して求めた後期の噴射量と、増圧機構作動電磁
弁が作動した場合の増圧燃料の経時圧力とを基にインジ
ェクタ電磁弁のオン状態の時間である後噴射期間を算出
することができるので、インジェクタ内の噴口近傍の燃
圧をモニタすることなく、的確な燃料噴射制御が成さ
れ、安定したエンジン制御ができる。
燃料噴射装置において、上記初期噴射量算出手段は、上
記増圧機構作動電磁弁が作動した場合の経時圧力、上記
時間差及び上記蓄圧室の燃料圧力とに応じて上記初期噴
射量を設定し、且つ当該初期噴射量は、上記蓄圧室の燃
料圧力が増大するに従って増大するように設定されてい
ることを特徴とする。このように、初期噴射量を経時圧
力、時間差及び蓄圧室の燃料圧力とに応じて設定し、し
かも蓄圧室の燃料圧力が増大するに従って増大するよう
に設定するので、的確な初期噴射量を求めることがで
き、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制
御ができる。
燃料噴射装置において、上記後期噴射期間設定手段は、
上記後期噴射量と上記増圧機構作動電磁弁が作動した場
合の増圧燃料の経時圧力とに応じて上記後期噴射期間を
設定し、且つ当該後期噴射期間は、上記蓄圧室の燃料圧
力が増大するに従って増大するように設定されているこ
とを特徴とする。このように、後期噴射期間を後期噴射
量と増圧燃料の経時圧力とに応じて設定し、しかも蓄圧
室の燃料圧力が増大するに従って増大するように設定す
るので、的確な後期噴射量を求めることができ、的確な
燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御ができ
る。
の増圧型燃料噴射装置を図1乃至図3を参照して説明す
る。ここでの増圧型燃料噴射装置1は、図示しない車両
に搭載された多気筒ディーゼルエンジン(以後単にエン
ジンと記す)2に装着される。エンジン2はそのエンジ
ン本体3上に増圧型燃料噴射装置1を装着しており、エ
ンジン本体3内の各燃焼室(1つのみ示した)4に増圧
型燃料噴射装置1により後述のブーツ型噴射モードM1
或いは矩形型噴射モードM2での増圧燃料噴射を行う。
内の各燃焼室4に燃料噴射を行うインジェクタ5と、各
インジェクタ5に高圧燃料を供給するコモンレール6
と、コモンレール6に高圧燃料を供給する高圧燃料供給
装置7と、各インジェクタ5のインジェクタ電磁弁8を
駆動制御するエンジン制御装置としてのコントローラ9
を備える。高圧燃料供給装置7は燃料タンク11と、同
燃料タンク11の燃料をコモンレール6に圧送する供給
管12と、供給管12上に配備され、同燃料タンク11
の燃料をフィルタ13を介し吸入して高圧化し、コモン
レール6に圧送する供給ポンプ14と、各インジェクタ
5側からの戻り燃料を集合させて燃料タンク11に導く
低圧管15とを備える。
態でエンジン本体3に支持され、供給ポンプ14からの
高圧燃料を貯留し、各インジェクタ5との対向位置より
同部に向う主噴射路16を分岐して延出する。各インジ
ェクタ5は同一構成を採り、ノズル部17とインジェク
タ電磁弁8と噴射切換部19を備える。ノズル部17は
燃焼室4に燃料噴射可能にエンジン本体3に支持され
る。インジェクタ電磁弁8はコントローラ9の駆動信号
でオンオフ作動して主噴射路16の高圧燃料をノズル部
17を介し燃焼室4に噴射供給可能に構成される。
れ、しかも、主噴射路16に分岐して接続される増圧機
構21を備える。増圧機構21は、主噴射路16に対
し、並列状に大小の内径のシリンダ室22、23を備
え、ここに大小の外径で一体化して形成された増圧ピス
トン241を収容する。大径のシリンダ室22の端部は
主噴射路16の上流分岐部(コモンレール側)b1に小
径のシリンダ室23の端部は主噴射路16の下流分岐部
(インジェクタ側)b2に連通する。大径シリンダ室2
2の小径シリンダ室23側部位には大径シリンダ室22
の燃圧を開放する増圧機構作動電磁弁としての増圧電磁
弁25を備えた開放路30と、主噴射路16の中間分岐
部b3に絞り28を介し連通する調圧路27とが接続さ
れる。更に、主噴射路16の下流分岐部b1と中間分岐
部b3の間にはインジェクタ5側からコモンレール6側
への燃料流動を防止する逆止弁29が配設される。
号でオンオフ作動して開放路30及び大径のシリンダ室
22を開閉し、大径増圧ピストン241の表裏面に圧力
差を生じさせて大小径の増圧ピストン241を図中左側
に加圧作動させ、下流分岐部(インジェクタ側)b2側
の燃圧を加圧できる。なお、開放路30は開放口301
が形成され、同口は低圧燃料を燃料タンク11に導く低
圧管15に接続される。符号18は増圧ピストン241
を上流分岐部(コモンレール側)b1に戻す戻しばねを
示す。
ポートを有し、エンジンの運転情報を検出するための各
種センサを接続しており、特に、エンジン2のアクセル
ペダル開度θaを検出するアクセルペダル開度センサ3
1と、クランク角情報Δθを検出するクランク角センサ
32、水温wtを検出する水温センサ33とが接続され
る。ここでクランク角情報ΔθはエンジンECU2にお
いてエンジン回転数Neの導出に用いられる。コントロ
ーラ9は周知のエンジン制御処理機能を備え、特に、増
圧型燃料噴射装置1の制御機能として、目標噴射量設定
手段A1と、時間差設定手段A2と、初期噴射量算出手
段A3と、後期噴射期間設定手段A4、インジェクタ開
弁期間設定手段A5としての機能を有する。
すように、インジェクタ電磁弁18の駆動信号s1がオ
ンする開弁時期taに燃料噴射を開始し、増圧電磁弁2
5の駆動信号s2がオンするオン開始時期tb(開弁時
期)に主噴射路16の下流分岐部(インジェクタ側)b
2の燃圧が増圧され、符号Phで示す増圧燃料の経時圧
力を発生し、ブーツ型噴射モードM1、或いは矩形型噴
射モードM2で示す噴射率の燃料噴射作動を行うよう、
制御機能を発揮する。ブーツ型噴射モードM1の場合、
インジェクタ電磁弁8の開弁時期taと増圧電磁弁25
のオン開始時期tbの間で初期噴射j1が、増圧電磁弁
25のオン開始時期tbとインジェクタ電磁弁のオフ時
tcの間で後噴射j2が2段階で成され、これによりエ
ンジンの暖機促進を図るようにしている。
転状態であるエンジン回転数Ne、アクセルペダル開度
θaに応じた目標燃料噴射量qtargetを図示しない目標
燃料噴射量マップより算出する。時間差設定手段A2は
インジェクタ5からの燃料噴射を噴射状態と非噴射状態
とに切換えるインジェクタ電磁弁8の開弁時期taと、
増圧機構21の作動をオン・オフ切換えする増圧電磁弁
25(増圧機構作動電磁弁)のオン開始時期tbとの時
間差Δtini(図2参照)を運転状態に応じて設定す
る。
応じて設定される。初期噴射量算出手段A3はコモンレ
ールの圧力毎に設定されたインジェクタ電磁弁8が作動
した場合の経時圧力Phと、時間差Δtiniとにより
初期噴射量qiniを設定するマップで構成されており
時間差設定手段A2により与えられた時間差Δtini
を基に初期の噴射量qiniを当該初期噴射量マップm
1により算出する。
量qtargetから初期の噴射量qiniを減算して求めた
後期の噴射量qmainと、増圧電磁弁25が作動した
場合の増圧燃料の経時圧力Phを基に、図3の後期噴射
期間マップm2によりインジェクタ電磁弁8のオン状態
の時間(後期噴射期間)Δtmainを算出する。イン
ジェクタ開弁期間設定手段A5は、後期噴射期間Δtm
ainと時間差Δtini(前期噴射期間)を加算して
(時間差Δtiniが負では減算)インジェクタ開弁期
間Δtを算出する。
図4に示す燃料噴射制御ルーチンに沿って説明する。燃
料噴射制御ルーチンのステップs1に達すると、最新の
データ、例えば、コモンレール圧Pcr,エンジン回転
数Ne、アクセルペダル開度θa、クランク角度Δθ、
水温wt等が取り込まれ、それぞれ記憶処理される。
回転数Ne、アクセルペダル開度θaに応じた目標燃料
噴射量qtargetを図示しない目標燃料噴射量マップより
算出する。
開弁時期taと増圧電磁弁25のオン開始時期tbとの
時間差Δtiniを図示しない時間差マップより算出す
る。この場合、Δtiniはエンジンの水温wt増に応
じて短く成るよう図示しない演算マップで設定しても良
い。特に、ブーツ型噴射モードM1では、時間差Δti
ni(=ta−tb)が正の値で設定され、矩形型噴射
モードM2では負の値(−Δtini)として設定され
る。
(増圧機構作動電磁弁)が作動した場合の経時圧力と現
在のコモンレール圧Pcrと時間差Δtiniに応じた
初期噴射量qiniを初期噴射量設定マップm1より導
出する。この際、ブーツ型噴射モードM1の場合は増圧
電磁弁25がインジェクタ電磁弁8よりも遅れて作動す
るので増圧燃料の経時圧の影響を受けないため、初期噴
射量は略コモンレール圧Pcrと時間差Δtiniの関
係から求まる。また、矩形型噴射モードM2の場合は、
増圧電磁弁25がインジェクタ電磁弁よりも先に作動す
るのでΔtiniがマイナスに設定され、そのΔtin
i期間中の増圧燃料の経時圧とΔtiniの関係からマ
イナスの初期噴射量がマップm1により与えられる。ス
テップs6では現在の目標燃料噴射量qtargetより初期
噴射量qiniを減算して後期の噴射量qmainを求
める。この時、矩形型噴射モードM2の場合は、初期噴
射量がマイナスとして与えられているため、目標燃料噴
射量qtargetに加算されることになる。
が作動して場合の経時圧力と、後期の噴射量qmain
と現在のコモンレール圧Pcrとに応じたインジェクタ
電磁弁8のオン状態の時間(後期噴射期間)Δtmai
nを後期噴射量設定マップm2より算出する。ステップ
s7では時間差Δtiniと後期噴射期間Δtmain
を加算して今回のインジェクタ開弁期間Δtを算出す
る。この場合、矩形型噴射モードM2では後期噴射期間
Δtmainは減算されて、算出される。
インジェクタ開弁期間Δt、時間差Δtin相当のイン
ジェクタ電磁弁8の開弁時期ta、増圧電磁弁25のオ
ン開始時期tb、及び両電磁弁8、25の閉弁時期tc
に相当する情報を含む出力を燃料噴射用ドライバ(図示
せず)にセットし、この回の制御を終了させ、リターン
する。
ク角Δθ信号に基き、インジェクタ電磁弁8に開弁時期
taを、増圧電磁弁25にオン開始時期tbを、更に両
電磁弁に閉弁時期tcをそれぞれカウントし、カウント
アップ時に弁切換え出力を発し、ブーツ型噴射モードM
1或いは矩形型噴射モードM2でインジェクタ5が噴射
駆動する。
は初期噴射量算出手段A3が増圧燃料の経時圧力Phと
時間差設定手段A2により与えられた時間差Δtini
を基に初期の噴射量qiniを算出し、目標燃料噴射量
qtargetから初期の噴射量qiniを減算して求めた後
期の噴射量qmainと、切換え弁21が作動した場合
の増圧燃料の経時圧力Phとを基にインジェクタ電磁弁
のオン状態の時間である後期噴射期間Δtmainを算
出することができるので、インジェクタ5内の噴口近傍
の燃圧をモニタするようなコスト増を招くことなく、的
確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御がで
きる。
噴射モードM2でも初期噴射量qiniを同一の初期噴
射量マップm1で求め、その際、時間差Δtiniをブ
ーツ型噴射モードM1では正の値である初期噴射量qi
niとし、矩形型噴射モードM2では負の値−qini
として設定する。その後で後期噴射量設定マップm2に
より算出された後期噴射期間Δtmainに対し、初期
噴射量qiniが正の値ではこれを加算し、負の値では
これを減算し、今回のインジェクタ開弁期間Δtを求め
ており、同一のマップm1、m2及び演算処理でブーツ
型噴射モードM1或いは矩形型噴射モードM2の燃料噴
射制御を実行でき、制御の簡素化を図ることができる。
出手段が増圧燃料の経時圧力と時間差設定手段により与
えられた時間差を基に初期の噴射量を算出し、目標燃料
噴射量から初期の噴射量を減算して求めた後期の噴射量
と、増圧機構作動電磁弁が作動した場合の増圧燃料の経
時圧力とを基にインジェクタ電磁弁のオン状態の時間で
ある後噴射期間を算出することができるので、インジェ
クタ内の噴口近傍の燃圧をモニタすることなく、的確な
燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御ができ
る。
の経時圧力、時間差及び蓄圧室の燃料圧力とに応じて設
定し、しかも蓄圧室の燃料圧力が増大するに従って増大
するように設定するので、的確な初期噴射量を求めるこ
とができ、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエン
ジン制御ができる。
射量と増圧燃料の経時圧力とに応じて設定し、しかも蓄
圧室の燃料圧力が増大するに従って増大するように設定
するので、的確な後期噴射量を求めることができ、的確
な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御ができ
る。
置と同装置を装着するエンジンの概略構成図である。
ド或いは矩形型噴射モードの説明図である。
ある。
チンのフローチャートである。
Claims (3)
- 【請求項1】蓄圧室に貯留された燃料と増圧機構により
増圧された燃料とを切換えてインジェクタにより燃焼室
に噴射する燃料噴射装置において、 エンジンの運転状態に応じた目標燃料噴射量を設定する
目標噴射量設定手段と、 上記インジェクタからの燃料噴射を噴射状態と非噴射状
態とに切換えるインジェクタ電磁弁の開弁時期と、上記
増圧機構の作動をオン・オフ切換えする増圧機構作動電
磁弁のオン開始時期との時間差を設定する時間差設定手
段と、 上記増圧機構作動電磁弁が作動した場合の経時圧力と上
記時間差設定手段により与えられた時間差を基に初期の
噴射量を算出する初期噴射量算出手段と、 上記目標燃料噴射量から上記初期の噴射量を減算して求
めた後期の噴射量と、上記増圧機構作動電磁弁が作動し
た場合の増圧燃料の経時圧力とを基に上記インジェクタ
電磁弁のオン状態の時間を算出する後期噴射期間設定手
段と、を備えたことを特徴とする増圧型燃料噴射装置。 - 【請求項2】上記初期噴射量算出手段は、上記増圧機構
作動電磁弁が作動した場合の経時圧力、上記時間差及び
上記蓄圧室の燃料圧力とに応じて上記初期噴射量を設定
し、且つ当該初期噴射量は、上記蓄圧室の燃料圧力が増
大するに従って増大するように設定されていることを特
徴とする請求項1記載の増圧型燃料噴射装置。 - 【請求項3】上記後期噴射期間設定手段は、上記後期噴
射量と上記増圧機構作動電磁弁が作動した場合の増圧燃
料の経時圧力とに応じて上記後期噴射期間を設定し、且
つ当該後期噴射期間は、上記蓄圧室の燃料圧力が増大す
るに従って増大するように設定されていることを特徴と
する請求項1記載の増圧型燃料噴射装置。
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