JP2005036788A - ディーゼル機関の噴射量制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インジェクタに対する指令噴射量がゼロ以下となる無噴射時に単発噴射を実施し、その単発噴射によって上昇するエンジン回転数の変化量(回転数上昇量δx)と、単発噴射を実施した時のエンジン回転数ω0との積をトルク比例量Tpとして算出する。ディーゼル機関では、噴射量と発生トルクとが比例するので、トルク比例量Tpより算出した発生トルクから実噴射量を推定できる。その結果、推定した実噴射量と指令噴射量との差を噴射量ずれとして検出することにより、トルクセンサ等の追加装備を必要とすることなく、噴射量学習を高精度に実施できる。
【選択図】図1
Description
a)実噴射量をA/F値(空燃比)や筒内圧等で常時代用検出する方法(特許文献1参照)。この方法では、噴射量ずれを高精度に検出でき、且つ運転モード全域で検出可能である。
一方、上記b)の方法では、エンジンの気筒間ばらつきや、エアコン等の外部負荷等のエンジンの負荷要因が変動することから、エンジン回転数と噴射量との一義的な関係が崩れる。このような負荷要因の変動を加えてバランスする回転数と指令噴射量との関係から学習をしてしまうため、高精度な噴射量学習が困難である。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、センサ類等の追加装備によるコストアップがなく、且つ噴射量学習を高精度に実施できるディーゼル機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
本発明のディーゼル機関の燃料噴射制御装置は、ディーゼル機関の特定気筒に対してインジェクタより学習用噴射を実施するための学習条件が成立しているか否かを判定する学習条件判定手段と、学習条件が成立している時に、特定気筒に対してインジェクタに学習用噴射を指令する学習用噴射指令手段と、ディーゼル機関の回転速度を機関回転数として検出する回転数検出手段と、学習用噴射を実施した場合と実施しなかった場合との回転数変動量を回転数上昇量として算出する回転数上昇量算出手段と、算出された回転数上昇量を基に、インジェクタから実際に噴射された実噴射量、または、その実噴射量に関連する実噴射量関連値を算出する噴射量算出手段と、算出された実噴射量とインジェクタに指令する指令噴射量との差、あるいは、算出された実噴射量関連値と指令噴射量に関連する指令噴射量関連値との差を、噴射補正量として算出する噴射補正量算出手段とを備える。
請求項1に記載したディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、学習条件判定手段は、少なくとも、インジェクタに指令する指令噴射量がゼロ以下となる無噴射時であることを、学習条件として判定していることを特徴とする。
これにより、学習用噴射によって生じるディーゼル機関の回転数変動量を精度良く検出できる。
請求項1に記載したディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、学習条件判定手段は、少なくとも、インジェクタに指令する指令噴射量がゼロ以下となる無噴射時であり、且つ変速装置がニュートラル状態であることを、学習条件として判定していることを特徴とする。なお、変速装置がニュートラル状態であるためには、例えば、シフトポジション(シフトレバーの操作位置)がニュートラル位置にあること、あるいは、クラッチがOFF状態にあること(この場合、シフトポジションは、必ずしもニュートラル位置にある必要はない)。
請求項1〜3に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、回転数上昇量算出手段は、同一気筒にて、無噴射時に学習用噴射が実施されなかった場合の機関回転数の変動量と、無噴射時に学習用噴射が実施された場合の機関回転数の変動量との差を回転数上昇量として算出することを特徴とする。
請求項1〜3に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、回転数上昇量算出手段は、同一気筒にて、無噴射時に学習用噴射が実施されなかった場合の機関回転数と、無噴射時に学習用噴射が実施された場合の機関回転数との差を回転数上昇量として算出することを特徴とする。
ディーゼル機関の同一気筒に対し、学習用噴射によって生じる機関回転数の変動量、即ち回転数上昇量は、無噴射時に学習用噴射が実施されなかった場合の機関回転数と、無噴射時に学習用噴射が実施された場合の機関回転数との差として直接的に求めることができる。
請求項1〜5に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、噴射量算出手段は、算出された回転数上昇量を基に、学習用噴射によって発生するディーゼル機関の発生トルクを算出し、その発生トルクから実噴射量、または実噴射量関連値を算出することを特徴とする。
ディーゼル機関では、基本的に噴射量と発生トルクとが比例するため、発生トルクを算出することで、その発生トルクから実噴射量、ひいては実噴射量関連値を推定できる。従って、実噴射量と指令噴射量との差、あるいは実噴射量関連値と指令噴射量関連値との差を噴射補正量として算出することができる。
請求項1〜5に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、噴射量算出手段は、回転数上昇量と学習用噴射が実施された時の機関回転数との関係を噴射量毎、または噴射量に関連する噴射量関連値毎に予め適合させたマップを有し、このマップから、算出された回転数上昇量と学習用噴射が実施された時の機関回転数とに応じて、実噴射量または実噴射量関連値を求めることを特徴とする。
この場合、マップの適合数に応じて実噴射量もしくは実噴射量関連値を精度良く推定することが可能である。
請求項6に記載したディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、噴射量算出手段は、算出された回転数上昇量と、学習用噴射を実施した時の機関回転数との積を、ディーゼル機関の発生トルクに比例したトルク比例量として求めることを特徴とする。
算出された回転数上昇量と、学習用噴射を実施した時の機関回転数との積(トルク比例量)は、学習用噴射の実施に伴って発生するディーゼル機関の発生トルクに比例するので、そのトルク比例量からディーゼル機関の発生トルクを算出することができる。
請求項8に記載したディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、噴射量算出手段は、ディーゼル機関の各気筒に対する噴射タイミングの直前に検出された機関回転数を用いてトルク比例量を算出することを特徴とする。
この場合、学習用噴射による燃料が気筒内(燃焼室)で燃焼され、その燃焼終了後に機関回転数を検出するので、学習用噴射による機関回転数の変動を精度良く検出できる。
請求項8または9に記載したディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、噴射量算出手段は、ディーゼル機関の気筒毎に回転数上昇量を求めて、それらの平均値を算出し、その平均値をトルク比例量の算出に使用することを特徴とする。
この場合、ディーゼル機関の気筒毎に求められる回転数上昇量のばらつきを平均化できるので、噴射量の学習精度を向上できる。
請求項1〜10に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、噴射補正量算出手段にて算出された噴射補正量に基づいて、指令噴射量を補正する噴射量補正手段を備えることを特徴とする。
これにより、精度良く指令噴射量を補正できる。
請求項1〜11に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、学習用噴射指令手段は、メイン噴射に先立って実施されるパイロット噴射に相当する噴射量を学習用噴射としてインジェクタに指令することを特徴とする。
これにより、パイロット噴射の指令噴射量を高精度に補正することが可能になり、燃焼騒音の低減やNOxの抑制を実現できる。
請求項1〜12に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、実噴射量関連値は、実噴射量に相当する噴射量相当値、もしくは噴射パルスに相当する噴射パルス相当値を含むことを特徴とする。
従って、噴射量算出手段は、学習用噴射を実施した場合と実施しなかった場合との回転数変動量(回転数上昇量)を基に、実噴射量関連値として、噴射量相当値あるいは噴射パルス相当値を算出することができる。
図2に示す燃料噴射システムは、例えば4気筒のディーゼル機関(以下、エンジン1と呼ぶ)に適用されるもので、高圧燃料を蓄えるコモンレール2と、燃料タンク3から汲み上げた燃料を加圧してコモンレール2に供給する燃料供給ポンプ4と、コモンレール2より供給される高圧燃料をエンジン1の気筒内(燃焼室1a)に噴射するインジェクタ5と、本システムを電子制御する電子制御ユニット(以下ECU6と呼ぶ)とを備えている。
以下に、噴射量学習を実行するECU6の処理手順を図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
a)インジェクタ5に対する指令噴射量がゼロ以下となる無噴射時であること。
b)変速装置がニュートラル状態であること(例えば、シフトチェンジ時)。
c)所定のレール圧が維持されていること。
なお、変速装置がニュートラル状態であるためには、例えば、シフトポジション(シフトレバーの操作位置)がニュートラル位置にあること、あるいは、クラッチがOFF状態、つまり、駆動輪に対してエンジン動力が遮断されている状態)にあること(この場合、シフトポジションは、必ずしもニュートラル位置にある必要はない)。
ステップ30…単発噴射の実施によって発生するエンジントルク(以下、発生トルクと呼ぶ)に比例した特性値(トルク比例量)を検出する。この特性値の検出方法は、後に詳述する。
ステップ50…ステップ30で検出した特性値をメモリに保存する。
ステップ60…ステップ30で検出した特性値を廃棄する。
ステップ80…ステップ70で算出された噴射補正量に応じて、インジェクタ5に指令する指令噴射量を補正する。
ステップ31…回転数センサ18の信号を取り込んでエンジン回転数ωを検出する。なお、本実施例の4気筒エンジン1では、クランクシャフトが2回転(720°CA)する間に4回(各気筒に1回ずつ)検出される。この検出されたωにその時の噴射気筒番号を付けると、取得されるデータは、時系列順にω1(i) 、ω2(i) 、ω3(i) 、ω4(i) 、ω1(i+1) 、ω2(i+1) …の様になる(図1(b)参照)。
T=K・δx・ω0……………………………………………(1)
K:比例定数
本実施例の燃料噴射システムでは、エンジン1に掛かる負荷(例えばエアコンやオルタネータ等)の変動に影響されることなく、単発噴射によって発生するエンジントルクを算出できる。つまり、単発噴射の実施により上昇するエンジン回転数ωの変動量(ステップ33で算出される回転数上昇量δ)は、単発噴射が実施された時のエンジン回転数ω0が同じであれば、エンジン1に掛かる負荷の変動に係わりなく、同一である。これにより、算出された発生トルクから実噴射量を推定し、その実噴射量と指令噴射量との差を噴射量ずれとして検出することにより、トルクセンサ等の追加装備を必要とすることなく、噴射量学習を高精度に実施できる。
図7に示すマップには、回転数上昇量δの平均値δxと、学習用噴射が実施された時のエンジン回転数ω0との関係を噴射量毎に予め適合した値が記憶されている。これにより、回転数上昇量δの平均値δxと、学習用噴射が実施された時のエンジン回転数ω0とに応じて、マップから実噴射量を求めることができる。
実施例1では、パイロット噴射に対する噴射量学習の一例を記載したが、パイロット噴射を実施しない通常噴射(エンジン1の同一気筒に対し燃焼1行程の間に1回だけ噴射する)に対する噴射量学習、あるいはパイロット噴射後のメイン噴射やメイン噴射後のアフタ噴射に対する噴射量学習にも本発明を適用できる。
また、単発噴射によって発生するエンジン1の発生トルクを算出する際に、気筒毎に求めた回転数上昇量δの平均値δxを使用しているが、平均値を求めることなく、何れか一つの気筒にて算出した回転数上昇量δを使用しても良い。
なお、単発噴射を実施しなかった場合のエンジン回転数ωは、単発噴射以前のエンジン回転数から容易に推定できる。もしくは、単発噴射による回転数上昇の前後の回転数変動量Δω(図1のC点以前のΔωとD点以降のΔω)から推定できる。
本発明は、実施例1に記載した蓄圧式(コモンレール式)の燃料噴射システム以外にも、例えば電磁スピル弁を有する分配型燃料噴射ポンプを備えた燃料噴射システムにも適用できる。
5 インジェクタ
6 ECU(燃料噴射制御装置)
18 回転数センサ(回転数検出手段)
Claims (13)
- ディーゼル機関の特定気筒に対してインジェクタより学習用噴射を実施するための学習条件が成立しているか否かを判定する学習条件判定手段と、
前記学習条件が成立している時に、前記特定気筒に対して前記インジェクタに学習用噴射を指令する学習用噴射指令手段と、
前記ディーゼル機関の回転速度を機関回転数として検出する回転数検出手段と、
前記学習用噴射を実施した場合と実施しなかった場合との回転数変動量を回転数上昇量として算出する回転数上昇量算出手段と、
算出された前記回転数上昇量を基に、前記インジェクタから実際に噴射された実噴射量、または、その実噴射量に関連する実噴射量関連値を算出する噴射量算出手段と、
算出された前記実噴射量と前記インジェクタに指令する指令噴射量との差、あるいは、算出された前記実噴射量関連値と前記指令噴射量に関連する指令噴射量関連値との差を、噴射補正量として算出する噴射補正量算出手段とを備えるディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項1に記載したディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記学習条件判定手段は、少なくとも、前記インジェクタに指令する指令噴射量がゼロ以下となる無噴射時であることを、前記学習条件として判定していることを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項1に記載したディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記学習条件判定手段は、少なくとも、前記インジェクタに指令する指令噴射量がゼロ以下となる無噴射時であり、且つ変速装置がニュートラル状態であることを、前記学習条件として判定していることを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項1〜3に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記回転数上昇量算出手段は、同一気筒にて、無噴射時に前記学習用噴射が実施されなかった場合の機関回転数の変動量と、前記無噴射時に前記学習用噴射が実施された場合の機関回転数の変動量との差を前記回転数上昇量として算出することを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項1〜3に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記回転数上昇量算出手段は、同一気筒にて、無噴射時に前記学習用噴射が実施されなかった場合の機関回転数と、前記無噴射時に前記学習用噴射が実施された場合の機関回転数との差を前記回転数上昇量として算出することを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項1〜5に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射量算出手段は、算出された前記回転数上昇量を基に、前記学習用噴射によって発生する前記ディーゼル機関の発生トルクを算出し、その発生トルクから前記実噴射量、または前記実噴射量関連値を算出することを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項1〜5に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射量算出手段は、前記回転数上昇量と前記学習用噴射が実施された時の機関回転数との関係を噴射量毎、または噴射量に関連する噴射量関連値毎に予め適合させたマップを有し、このマップから、算出された前記回転数上昇量と前記学習用噴射が実施された時の機関回転数とに応じて、前記実噴射量または前記実噴射量関連値を求めることを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項6に記載したディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射量算出手段は、算出された前記回転数上昇量と、前記学習用噴射を実施した時の機関回転数との積を、前記ディーゼル機関の発生トルクに比例したトルク比例量として求めることを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項8に記載したディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射量算出手段は、前記ディーゼル機関の各気筒に対する噴射タイミングの直前に検出された機関回転数を用いて前記トルク比例量を算出することを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項8または9に記載したディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射量算出手段は、前記ディーゼル機関の気筒毎に前記回転数上昇量を求めて、それらの平均値を算出し、その平均値を前記トルク比例量の算出に使用することを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項1〜10に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射補正量算出手段にて算出された噴射補正量に基づいて、前記指令噴射量を補正する噴射量補正手段を備えることを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項1〜11に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記学習用噴射指令手段は、メイン噴射に先立って実施されるパイロット噴射に相当する噴射量を前記学習用噴射として前記インジェクタに指令することを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項1〜12に記載した何れかのディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、
前記実噴射量関連値は、実噴射量に相当する噴射量相当値、もしくは噴射パルスに相当する噴射パルス相当値を含むことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
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