JP2004239196A

JP2004239196A - コモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法

Info

Publication number: JP2004239196A
Application number: JP2003030350A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Motohashi; 隆之本橋
Original assignee: Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】どのような性状の燃料を用いてもレール圧制御を安定に行えるようにすること。
【解決手段】複数種類の燃料のそれぞれについて少なくとも動粘度と温度との間の関係を示す特性データをメモリ５Ａに格納しておき、コモンレール式燃料噴射装置１の始動時におけるコモンレール４内の燃料圧力の上昇率からその時使用されている燃料の種類を特定し、特定された種類の燃料についての特性データを考慮してレール圧制御を行う。レール圧制御を目標レール圧に基づくＰＩ制御により行い、ＰＩ制御の制御定数は特定された種類の燃料についての特性データに従って設定される。燃料の種類の特定は、所定条件が成立している場合にのみ実行される。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【特許文献１】
特開平１１ー３０１５０号公報
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明はコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
高圧燃料ポンプを用いてコモンレール内に蓄積した高圧燃料を内燃機関の各気筒に設けられた燃料噴射弁により対応する気筒内に噴射するように構成された、コモンレール式燃料噴射装置が公知である。このようなコモンレール式燃料噴射装置はディーゼル機関のための燃料噴射装置として広く採用されており、その時のディーゼル機関の運転条件に見合った目標噴射量をマイクロコンピュータを用いて演算し、この演算結果に基づいて各気筒への燃料供給量を電子的に制御する構成が一般的である。
【０００４】
ところで、ディーゼル燃料にあっては温度によりその性状が比較的大きく変化する。したがって、コモンレール内の燃料圧が目標レール圧力になるようにするための高圧ポンプの運転制御を安定に行わせるには、使用している燃料の動粘度を考慮して該制御を行う必要がある。このため、特許文献１には、燃料の温度等を検出し、その検出結果に基づいて燃料系統からのリーク燃料量を算出し、このリーク量に基づいて燃料圧送量を補正するようにした構成が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料の粘度と燃料温度との間の関係は、使用している燃料の種類によって異なるため、燃料の温度だけに頼ってコモンレール式燃料噴射装置のレール圧を精度よく制御することは困難であり、コモンレール内の高圧燃料の圧力が目標とするレベルに維持されず、むしろ、燃料温度を考慮しない場合と比べてかえって制御動作が不安定となってしまうという問題を有している。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができるコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、コモンレール式燃料噴射装置の始動時において、コモンレール内の燃料圧力の上昇率に基づいて使用されている燃料の種類を特定し、予め用意されている各種燃料に関するデータのうち、この特定された燃料に関するデータを参照して得られた当該燃料のそのときの動粘度を用いてレール圧制御を行うようにしたものである。
【０００８】
請求項１の発明によれば、コモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法において、複数種類の燃料についての各データを予めメモリ手段に格納しておき、燃料噴射装置の始動時におけるコモンレール内の燃料圧力の上昇率からその時使用されている燃料の種類を特定し、特定された種類の燃料に関する所要のデータを前記メモリ手段から読み出し、前記所要のデータを考慮してコモンレール内の燃料圧を制御するようにしたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【０００９】
請求項２の発明によれば、コモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法において、複数種類の燃料のそれぞれについて少なくとも動粘度と温度との間の関係を示す特性データをメモリ手段に格納しておき、燃料噴射装置の始動時におけるコモンレール内の燃料圧力の上昇率からその時使用されている燃料の種類を特定し、特定された種類の燃料についての特性データを考慮して前記コモンレール内の高圧燃料の圧力制御を行うようにしたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１０】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明において、前記圧力制御が、所与の目標レール圧に基づくＰＩ制御により前記コモンレール内の高圧燃料圧力を制御するものであり、前記ＰＩ制御の制御定数が前記特定された種類の燃料についての特性データに従って設定されるコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１１】
請求項４の発明によれば、請求項２又は３の発明において、燃料の種類の特定が、所定条件が成立している場合にのみ前記上昇率に基づいて実行されるコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１２】
請求項５の発明によれば、請求項４の発明において、前記所定条件が成立していない場合には、予め定めた所定の種類の燃料についての特性データを考慮して前記圧力制御を行うコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明によるコモンレール式用燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す構成図である。図１に示したコモンレール式燃料噴射装置１は、概略的にその構成を述べれば、燃料タンクＴに蓄積された燃料が高圧ポンプ２を介して複数のインジェクタ３が接続されたコモンレール４へ圧送され、インジェクタ３に内蔵された電磁アクチュエータ（図示せず）の動作が制御ユニット５により制御されることにより、インジェクタ３からの燃料噴射が制御される構成となっている。本実施の形態では、インジェクタ３は、車両を駆動するための多気筒内燃機関の各気筒（図示せず）に取り付けられており、コモンレール式燃料噴射装置１によってこの車両用内燃機関の各気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給する構成となっている。
【００１５】
以下、コモンレール式燃料噴射装置１の構成についてより具体的に説明する。燃料タンクＴと高圧ポンプ２の低圧側との間には燃料パイプ８が配設されており、この燃料パイプ８の途中には、燃料タンクＴ側から順に、燃料中のごみ等を除去するためのフィルタ６及び低圧制御電磁弁７が設けられている。そして、フィルタ６と低圧制御電磁弁７との間の燃料パイプ８上の適宜の部位には、燃温センサ９が設けられており、燃温センサ９からは燃料パイプ８内を通る燃料の温度を示す燃温信号ＳＡが出力される。燃温信号ＳＡは、マイクロコンピュータを用いて構成される制御ユニット５へ入力されるようになっている。また、フィルタ６と低圧制御電磁弁７との間の燃料パイプ８の適宜の部位には、機械式低圧制御弁１０が設けられており、燃料パイプ８内の燃料圧力が所定の開弁圧となると機械式低圧制御弁１０が開弁状態となり、低圧制御電磁弁７とフィルタ６との間の燃料パイプ８内の燃料が燃料タンクＴ内へ放出されるようになっている。
【００１６】
高圧ポンプ２の高圧側は、燃料パイプ１３によりコモンレール４の入力端４Ａに直接連結されている。そして、コモンレール４の出口端４Ｂは、途中に高圧制御電磁弁１１が設けられている燃料パイプ１４により燃料タンクＴに接続されたものとなっている。また、コモンレール４には、コモンレール４内の高圧燃料の圧力（レール圧）を検出するためのレール圧センサ１２が適宜の部位に設けられており、レール圧センサ１２から出力されレール圧を示すレール圧信号ＳＢは、制御ユニット５へ入力されるようになっている。
【００１７】
制御ユニット５は、後述するソフトウェアを実行して、先の低圧制御電磁弁７、高圧制御電磁弁１１及びインジェクタ３の図示されない電磁アクチュエータの動作を制御するもので、具体的には、例えば、いわゆるマイクロコントローラ及び各種のインターフェイス回路等から構成されてなるものである。この制御ユニット５には、先に述べたように燃温センサ９及びレール圧センサ１２からの燃温信号ＳＡ、レール圧信号ＳＢが入力される他、コモンレール式燃料噴射装置１によって燃料が噴射供給される内燃機関（図示せず）の回転数を示すエンジン回転数信号Ｎｅ、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量により決定されるアクセル開度を示すアクセル開度信号Ａｃｃ及び車両始動の際に用いられるいわゆるイグニッションエンジンキー（図示せず）の位置情報信号Ｋｅｙが入力されるものとなっている。
【００１８】
低圧制御電磁弁７及び高圧制御電磁弁１１は、コモンレール４のレール圧を所要の目標レール圧値とするために設けられたもので、いずれも制御ユニット５によって制御される。
【００１９】
制御ユニット５には、さらに、運転条件データＤＴがセンサユニット１５から制御ユニット５に入力されている。ここでは、運転条件データＤＴは、ブースト圧、バッテリ電圧、大気温度の各値を示すデータとなっている。
【００２０】
図２は、図１に示したコモンレール式燃料噴射装置１の制御ユニット５で実行されるコモンレール圧制御プログラムを示すフローチャートである。プログラムの実行が開始されると、先ず、ステップ５０でキースイッチがオンか否かが判別される。キースイッチがオンとなるまではステップ５０の判別結果はＮＯとなり、キースイッチがオンとなるとその判別結果はＹＥＳとなってステップ６０に入る。
【００２１】
ステップ６０では、キースイッチがオンとなってコモンレール式燃料噴射装置が運転を開始した直後のレール圧の上昇率に基づいてそのとき使用されている燃料の種別を判定し、この判定結果に従って燃料の動粘度を決定する。
【００２２】
図３には、ステップ６０の詳細フローチャートが示されている。ステップ６１では、燃料の種別の検出条件が整っているか否かが判別される。
【００２３】
この条件判別は適宜に定めることができる。図４にはその一例が示されている。図４の例では、イグニッションスイッチがオンとなった後の初めての粘度検出であること（条件６１Ａ）、レール圧センサ１２に異常がないこと（条件６１Ｂ）、レール圧とブースト圧の差が決められた範囲内であること（条件６１Ｃ）、前回において漏れ検出が検出されていないこと（条件６１Ｄ）、バッテリ電圧が決められた範囲内に有ること（条件６１Ｅ）、燃温センサ９に異常がないこと（条件６１Ｆ）、燃料温度と大気温度の差が決められた範囲内であること（条件６１Ｇ）、燃料温度が決められた範囲内に有ること（条件６１Ｈ）の全ての条件が整っている場合にのみ検出条件成立となり、ステップ６１の判別結果はＹＥＳとなり、ステップ６２〜６３が実行される。
【００２４】
ステップ６２では、インジェクタ３（図１参照）を全て無通電とし、低圧制御電磁弁７を全開とする。そしてステップ６３で、エンジンが２回転する期間におけるコモンレール４内での平均圧力上昇率（レール圧上昇率）を算出する。
【００２５】
図５に示されるように、このレール圧上昇率と燃料温度との間には所定の関係があり、この特性は燃料の種類によって定まる直線関係にある。したがって、その時の燃料温度が判っていれば、レール圧上昇率との関係で、使用されている燃料の種類を判定することができる。なお、図５中点線は異常圧力上昇値を示している。
【００２６】
制御ユニット５内のメモリ５Ａには図５に示す各特性線に対応する燃料温度−レール圧上昇率データが予め格納されており、ステップ６４ではこの燃料温度−レール圧上昇率データを参照してその時使用されている燃料の種別を判定する。
【００２７】
次のステップ６５では、ステップ６４における判定で特定された燃料についての燃料温度−動粘度特性データをメモリ５Ａから読み出し、そのときの燃料温度を示す燃温センサ９からの燃温信号ＳＡに従って燃料の動粘度を算出する。
【００２８】
すなわち、燃料温度と動粘度との間には、Ａ軽油、Ｂ軽油、Ｃ軽油のそれぞれについて図６に示されるような互いに異なる特性が存在する。したがって、図６に示した各特性に相応する複数の特性データを予めメモリ５Ａ内に格納しておき、その時の燃料温度から、ステップ６４で判定された種別の燃料についての特性データを参照してその燃料の動粘度を算出することができる。
【００２９】
なお、ステップ６１で所要の検出条件が整っていないと判別された場合には、ステップ６１の判別結果はＮＯとなり、ステップ６６に入る。ステップ６６では、予め定めた所定の種類の燃料（本実施の形態ではＢ軽油）の燃料温度−動粘度特性データに基づいて燃料の動粘度を算出し、ステップ７０に進む。
【００３０】
図２に戻ると、ステップ７０では、ステップ６０で決定された燃料の動粘度に基づいてレール圧が制御される。ここでのレール圧制御は、設定された目標レール圧をＰＩ制御によって実現するようにしたもので、ＰＩ制御のための制御定数をステップ６０で決定された動粘度に従って設定することにより、燃料の動粘度に応じた適切なレール圧制御を行うことができる構成となっている。
【００３１】
図７には、ステップ７０のレール圧制御の詳細フローチャートが示されている。ステップ７１では、制御ユニット５に入力されている各種データのうち、データに基づいて目標レール圧が演算される。次のステップ７２では、ステップ６０で決定された動粘度に応じてＰＩ制御定数が設定され、ステップ７３でコモンレール４内の高圧燃料圧力（レール圧）が目標レール圧となるよう、ステップ７２で設定された制御定数を用いてＰＩ制御演算が実行される。そして、ステップ７４では、ステップ７３でのＰＩ制御演算結果に従って高圧ポンプ２の運転が制御され、これにより、コモンレール４内の高圧燃料の圧力がステップ７１で演算された目標レール圧となるよう、高圧ポンプ２からの高圧燃料の吐出量が調節される。
【００３２】
以上説明したように、コモンレール式燃料噴射装置１においては、その始動時におけるコモンレール４内の燃料の圧力上昇率（レール圧上昇率）から先ず使用燃料の種類を特定し、この特定された燃料の特性データを用いてその時の燃料温度から当該燃料の動粘度を算出するようにしたものである。したがって、任意の種類の燃料を用いても、そのときの使用燃料の動粘度を適確に算出してこれを高圧ポンプ２のＰＩ制御運転のためのＰＩ制御定数の設定に反映させることができる。この結果、どのような燃料を用いても安定したレール圧制御を実現できる。
【００３３】
そのほか、ＰＷＣの燃料内圧力反射波の伝達速度を動粘度によって補正できるようになる、燃料の漏れ検出に動粘度の概念を盛り込み、その該診断を回避することができる等の効果をも期待することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、燃料の種類を判別した上で当該燃料の動粘度を算出し、算出された動粘度を考慮してレール圧制御を行うようにしたので、どのような燃料を用いても安定したレール圧制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコモンレール式燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す構成図。
【図２】図１の制御ユニットで実行されるコモンレール圧制御プログラムを示すフローチャート。
【図３】図２の動粘度決定処理ステップの詳細フローチャート。
【図４】図３の燃料種別検出条件判別の具体例を説明するための図。
【図５】燃料温度とレール圧力上昇率との関係を燃料の種類をパラメータにとって示すグラフ。
【図６】各種燃料についての燃料温度と動粘度との関係を示すグラフ。
【図７】図２のレール圧制御処理の詳細フローチャート。
【符号の説明】
１コモンレール式燃料噴射装置
２高圧ポンプ
３インジェクタ
４コモンレール
５制御ユニット
５Ａメモリ
９燃温センサ
１２レール圧センサ
ＳＡ燃温信号
ＳＢレール圧信号
ＤＴ運転条件データ

Claims

コモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法において、
複数種類の燃料についての各データを予めメモリ手段に格納しておき、燃料噴射装置の始動時におけるコモンレール内の燃料圧力の上昇率からその時使用されている燃料の種類を特定し、特定された種類の燃料に関する所要のデータを前記メモリ手段から読み出し、前記所要のデータを考慮してコモンレール内の燃料圧を制御するようにしたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法。
コモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法において、
複数種類の燃料のそれぞれについて少なくとも動粘度と温度との間の関係を示す特性データをメモリ手段に格納しておき、燃料噴射装置の始動時におけるコモンレール内の燃料圧力の上昇率からその時使用されている燃料の種類を特定し、特定された種類の燃料についての特性データを考慮して前記コモンレール内の高圧燃料の圧力制御を行うようにしたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法。
前記圧力制御が、所与の目標レール圧に基づくＰＩ制御により前記コモンレール内の高圧燃料圧力を制御するものであり、前記ＰＩ制御の制御定数が前記特定された種類の燃料についての特性データに従って設定される請求項２記載のコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法。
燃料の種類の特定が、所定条件が成立している場合にのみ前記上昇率に基づいて実行される請求項２又は３記載のコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法。
前記所定条件が成立していない場合には、予め定めた所定の種類の燃料についての特性データを考慮して前記圧力制御を行う請求項４記載のコモンレール式燃料噴射装置の運転制御方法。