JP2005120952A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 筒内圧力の影響を考慮したより精度の高い燃料噴射制御が可能な燃料噴射制御装置を提供すること。
【解決手段】 目標噴射量演算部４０と、インジェクタ４−１によって目標燃料噴射量を得るのに必要な補正目標燃料噴射量を得るための演算を行う補正演算部５０とを備えて成る燃料噴射装置１において、補正演算部５０を、目標燃料噴射量と高圧燃料の目標圧力とに応答し、インジェクタ４−１の筒内での標準燃料噴射特性データに基づいて標準目標燃料噴射量を演算する第１演算部５１と、インジェクタ４−１の筒外での個別燃料噴射特性データが格納されているデータ格納部５３と、標準目標燃料噴射量と個別燃料噴射特性データとに基づいて標準目標燃料噴射量に対する補正値を演算する第２演算部５２と、補正値と標準目標燃料噴射量とに基づいて補正目標燃料噴射量を演算する第３演算部５１とから構成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コモンレール式の燃料噴射システムにおける燃料噴射制御装置に関する。

コモンレール式の燃料噴射システムは、可変吐出量高圧ポンプによってコモンレール内に蓄積された所定圧の高圧燃料をインジェクタを用いて内燃機関の各気筒内へ直接噴射するようにしたシステムである。インジェクタからの燃料噴射の制御は、マイクロコンピュータを用いて構成される電子制御ユニットにおいて演算される噴射時期及び噴射量に従って電磁弁を開閉することにより行われる。

以上のように構成されるコモンレール式燃料噴射システムにあっては、インジェクタに与えられる高圧燃料の圧力が１００ＭＰａと高い上に、その調量精度は高いものが要求されている。したがって、インジェクタの機差が制御の精度に大きく影響する。そこで、特許文献１に見られるように、インジェクタ単体での燃料噴射特性を予め測定し、この測定結果に基づいた個別の識別情報を記憶した情報記憶媒体を対応するインジェクタに取り付けておき、電子制御ユニットがこの識別情報を取り込んで、インジェクタの個々の燃料噴射特性に応じた燃料噴射制御を行えるようにした構成が提案されている。

また、インジェクタの燃料噴射特性の検査点を例えば４点に定め、インジェクタ製造ラインで全数測定するようにすると共に、インジェクタの燃料噴射特性サンプル間バラツキを補正するため、開発段階で、上記検査点４点の内３点の測定結果と他の領域との相関をインジェクタ製造ラインで測定しておき、その相関関係を使って使用領域全域の燃料噴射特性のバラツキを補正するようにした技術も公知である。
特開２０００−２２０５０８号公報

しかし、一般に、インジェクタの燃料噴射特性はエンジン筒内圧力の影響を受けるので、インジェクタを実際に気筒に取り付けて使用したときの筒内燃料噴射特性とインジェクタ製造ラインでテストベンチを用いて測定された筒外燃料噴射特性とは異なっている。しかし、上記従来技術において、補正値演算に使われている燃料噴射特性値はインジェクタ製造ラインで測定した筒外燃料噴射特性であるため、その補正動作は過補正傾向となるという問題点を有している。

これを解決するには、各インジェクタを気筒に取り付けてその筒内燃料噴射特性を測定すればよいが、実現性に欠ける方法である。

本発明の目的は、筒内圧力の影響を考慮したより精度の高い燃料噴射制御が可能な燃料噴射制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明では、１つのインジェクタの噴射特性をインジェクタ試験機及びエンジンベンチの両方で測定し、その測定結果の相関を使ってエンジン筒内とエンジン筒外の燃料噴射量差（比）を得、この燃料噴射量差を補正制御に反映させるようにしたものである。

請求項１の発明によれば、コモンレール内の高圧燃料をインジェクタによって内燃機関の燃焼室内へ噴射させるための燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の運転状態に見合った目標燃料噴射量を演算する目標噴射量演算手段と、前記インジェクタの燃料噴射特性に応じて前記目標燃料噴射量を補正し、前記インジェクタによって前記目標燃料噴射量を得るのに必要な補正目標燃料噴射量を得るための演算を行う補正演算手段と、前記補正目標燃料噴射量に従って前記インジェクタを駆動するための手段とを備えて成り、前記補正演算手段が、前記目標燃料噴射量と前記高圧燃料の目標圧力とに応答し、前記インジェクタの筒内での標準燃料噴射特性データに基づいて標準目標燃料噴射量を演算する第１演算手段と、前記インジェクタの筒外での個別燃料噴射特性データが格納されているデータ格納手段と、前記標準目標燃料噴射量と前記個別燃料噴射特性データとに基づいて前記標準目標燃料噴射量に対する補正値を演算する第２演算手段と、該補正値と前記標準目標燃料噴射量とに基づいて前記補正目標燃料噴射量を演算する第３演算手段とを備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置が提案される。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記補正値について前記インジェクタのノズルシート径による筒内圧の影響の度合いをさらに補正するための処理を行う第４演算部をさらに備え、前記第３演算手段において該第４演算部による演算結果と前記標準目標燃料噴射量とに基づいて前記補正目標燃料噴射量が演算されるように構成された燃料噴射制御装置が提案される。

本発明によれば、インジェクタを内燃機関に取り付けた場合の筒内燃料噴射特性が反映された目標燃料噴射量の補正が容易に行えるので、燃料噴射制御の精度を大幅に改善することができる。

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。

図１は、本発明による燃料噴射制御装置を備えた車両用内燃機関のためのコモンレール式燃料噴射装置の一実施形態を示す概略構成図である。燃料噴射装置１は、内燃機関車両の内燃機関に燃料を噴射供給するためのコモンレール式の内燃機関用燃料噴射装置であり、コモンレール２と、コモンレール２に高圧燃料を供給するための高圧ポンプアッセンブリ３と、コモンレール２内に蓄積された高圧燃料をＮ気筒のディーゼル機関１０の各気筒１１−１〜１１−Ｎの燃焼室内へ噴射するための複数のインジェクタ４−１〜４−Ｎとを備えている。

これらのインジェクタ４−１〜４−Ｎはそれぞれ燃料噴射制御用の電磁弁Ｖ１〜ＶＮを備えており、これらの電磁弁Ｖ１〜ＶＮは、インジェクタ駆動回路１３によってそれぞれ独立して開閉制御され、対応する気筒内に高圧燃料が所要のタイミングにおいて所要量だけ噴射されるように構成されている。そして、ディーゼル機関１０の出力軸１２からの回転出力は変速装置を含む図示しない車輪駆動装置へ伝達される。

高圧ポンプアッセンブリ３は、ディーゼル機関１０によって駆動される高圧ポンプ本体３１と、フューエルメタリングユニット３２と、インレット・アウトレットバルブ３３とが一体に組み立てられて成っている公知の構成のものである。フューエルメタリングユニット３２には燃料タンク５からの燃料がフィードポンプ６によって供給されている。フューエルメタリングユニット３２における燃料供給量の調節は、フューエルメタリングユニット３２内に設けられた電磁弁３４が制御ユニット７からの駆動制御信号ＳＶによって開閉制御されることによって行われる。

制御ユニット７には、コモンレール２内の実際の燃料圧力を検出する圧力センサ８からの実圧力信号ＰＡが入力信号として入力されているほか、回転数センサ９Ａからはディーゼル機関１０の回転数を示す回転数信号Ｎが入力され、アクセルペダル（図示せず）の操作量を示すアクセル信号Ａがアクセルセンサ９Ｂから入力されている。制御ユニット７には、このほか、車速センサ９Ｃから車速を示す車速信号Ｖ、水温センサ９Ｄからディーゼル機関１０の冷却水温度を示す水温信号Ｗ、及び図示しないバッテリの端子電圧を示すバッテリ電圧信号ＶＢが入力されている。

第２図には、制御ユニット７の構成を示すブロック図が示されている。ここでは、インジェクタ４−１〜４−Ｎの駆動のための制御系統についての構成のみが示され、高圧ポンプアッセンブリ３の制御系統は図示するのが省略されている。

図２において、４０は回転数信号Ｎ及びアクセル信号Ａに応答し内燃機関の運転状態に見合った目標燃料噴射量を演算する目標噴射量演算部であり、演算された目標燃料噴射量を示す目標量信号ＱＴが出力される。５０は補正演算部であり、実際に使用されるインジェクタ４−１の燃料噴射特性に応じて目標噴射量演算部４０において演算された目標燃料噴射量を補正し、インジェクタ４−１によって目標量信号ＱＴにより示される目標燃料噴射量を実際に得るのに必要な補正目標燃料噴射量を得るための演算が補正演算部５０において実行される。

補正演算部５０は、目標量信号ＱＴと実圧力信号ＰＡとに応答し、インジェクタ４−１を実際に内燃機関の気筒に取り付けた場合の筒内燃料噴射特性データの標準的なデータである標準燃料噴射特性データに基づいて標準目標燃料噴射量を演算する第１演算部５１を有している。

図３に示されるように、第１演算部５１は、目標量信号ＱＴと実圧力信号ＰＡとに応答し、そのときのレール圧において目標量信号ＱＴにより示される目標燃料噴射量を得るのに必要なインジェクタの噴射時間を演算し、その演算結果得られた噴射時間を示す噴射時間信号Ｔを出力する。噴射時間演算部５１Ａの演算は、目標燃料噴射量と、レール圧と、噴射時間との間の関係を表わすマップデータに基づくマップ演算とすることができる。

噴射時間信号Ｔは実圧力信号ＰＡが入力されている噴射量演算部５１Ｂに入力され、ここで、標準噴射量が演算される。この標準噴射量は、標準的なインジェクタを筒内で使用した場合に、実圧力信号ＰＡで与えられるコモンレール圧下で噴射時間信号Ｔによって与えられる噴射時間だけ燃料を噴射した場合に得られるであろう燃料噴射量のことである。噴射量演算部５１Ｂで演算された標準噴射量を示す信号が標準目標燃料噴射量信号ＱＳとして出力される。

図２に戻ると、標準目標燃料噴射量信号ＱＳは、実圧力信号ＰＡが入力されている第２演算部５２に入力されている。符号５３で示されるのは、インジェクタ４−１の個有の燃料噴射特性データＤＴが格納されているデータ格納部である。この燃料噴射特性データＤＴはインジェクタ４−１をポンプテスタでテストすることによって得られた筒外における個別燃料噴射特性データであり、第２演算部５２の演算のために参照される。

図４を参照すると、第２演算部５２は、補正係数演算部５２Ａと乗算部５２Ｂとを有している。補正係数演算部５２Ａは標準目標燃料噴射量信号ＱＳと実圧力信号ＰＡとに応答し、予め与えられている補正演算マップを用いて、インジェクタ４−１の機差に基づく燃料噴射量の補正量の算出のための補正係数をマップ演算する。この演算により得られた補正係数を示す補正係数信号Ｆは乗算部５２Ｂに与えられ、データ格納部５３からの燃料噴射特性データＤＴと乗算される。この結果、標準目標燃料噴射量信号ＱＳに対する補正値が得られ、この補正値を示す補正値信号Ｇが乗算部５２Ｂから出力される。

図２に戻ると、補正値信号Ｇは標準目標燃料噴射量信号ＱＳが与えられている第３演算部５４に入力され、ここで、標準目標燃料噴射量信号ＱＳによって示される標準噴射量の値に補正値信号Ｇによって示される補正値が加算され、これにより、補正目標燃料噴射量が得られる。この補正目標燃料噴射量を示す補正目標燃料噴射量信号ＱＣが第３演算部５４から得られる。

補正演算部５０は以上のように、インジェクタ４−１に対する筒内での標準燃料噴射特性データに基づき、所与の目標燃料噴射量に対する平均値的な補正を与えた標準噴射量を得、この標準噴射量に対して、インジェクタ４−１個有の補正を行う構成であるから、インジェクタに対する燃料噴射量の補正をより精密に行うことができる。

補正演算部５０からの補正目標燃料噴射量信号ＱＣは実圧力信号ＰＡが入力されている噴射期間演算部６０に入力され、ここで、所与の目標量信号ＱＴに従う噴射量を得るために必要な噴射期間が演算され、この演算された噴射期間を示す信号が噴射期間信号ＥＴとして出力される。

噴射期間信号ＥＴは、インジェクタ駆動回路１３に送られる。インジェクタ４−１はインジェクタ駆動回路１３によって駆動され、目標量信号ＱＴにより示される量の燃料が正確に内燃機関（図示せず）の気筒１１−１に噴射される。

図２に示した補正演算部５０及び噴射期間演算部６０は、インジェクタ４−１に対応するものである。他のインジェクタ４−２〜４−Ｎのそれぞれについても、これらと同様の補正演算部及び噴射期間演算部が対応して設けられており、インジェクタ４−２〜４−Ｎについても、それぞれの燃料噴射特性に応じた燃料噴射量の補正がなされ、他の気筒１１−２〜１１−Ｎにも目標量信号ＱＴに従う量の燃料が正確に噴射される。

図２に示した補正演算部５０では、第２演算部５２の出力の補正値信号Ｇを、第３演算部５４において標準目標燃料噴射量信号ＱＳと加算する構成とした。しかし、補正値信号Ｇに更なる処理を加えることによってより精密な補正が可能である。これにより筒内圧の影響を除去したより精度の高い燃料制御が可能となる。筒内圧の影響を受ける部位の代表的な例は、ノズルシート径である。

図５には、このような補正処理のための構成の一例が示されている。図５に示す第４演算部５５は、ノズルシートの径による筒内圧の影響を補正するためのもので、補正値信号Ｇをさらに補正処理し、その補正処理結果得られた補正値を示す補正信号Ｊを第３演算部５４に与えるように構成されている。

５５Ａは、インジェクタのノズルシート径による筒内圧の影響の度合を燃料噴射量の補正量に反映させるためのマップデータを有し、このマップデータに基づき、標準目標燃料噴射量信号ＱＳと実圧力信号ＰＡとに応答してノズルシート径についての燃料噴射量の補正量をマップ演算する補正量演算部である。

補正量演算部５５Ａでの演算結果である補正量を示す補助補正量信号Ｈは、補正値信号Ｇが入力されている加算部５５Ｂに入力され、ここで、補正値信号Ｇと補助補正値信号Ｈとが加算される。この結果、加算部５５Ｂでは補正値信号Ｇに対してノズルシート径の大小によるさらなる補正が与えられた補正量が得られ、この補正量を示す合成補正値信号Ｊが出力される。

したがって、図２の構成において、第２演算部５２と第３演算部５４との間に、図５に示す第４演算部５５を設け、補正値信号Ｇを第４演算部５５によって処理し、その結果得られた合成補正値信号Ｊを補正値信号Ｇに代えて第３演算部５４に入力する構成とすることにより、インジェクタのノズルシート径までを考慮した補正を行うことができる。この結果、さらに精密な燃料噴射制御を実現することができる。

図６は、図２に示した補正演算部５０の変形例の要部を示すブロック図である。図２に示した補正演算部５０では、第１演算部５１のみによって標準目標燃料噴射量信号ＱＳを演算する構成であるのに対し、図６に示した第１演算部１００ではインジェクタの筒内燃料噴射特性に応じた第１〜第３マップ演算部１０１、１０２、１０３を用意し、第１〜第３マップ演算部１０１、１０２、１０３のそれぞれにおいて目標量信号ＱＴと実圧力信号ＰＡに応答してマップ演算を行う構成となっている。これらのマップ演算は、第１演算部５１におけるマップ演算と基本的には同じである。

このようにして、第１〜第３マップ演算部１０１、１０２、１０３のそれぞれから出力される標準目標燃料噴射量信号ＱＳ１、ＱＳ２、ＱＳ３は選択部１０４に送られ、燃料噴射特性データＤＴに応答していずれか１つの信号が標準目標燃料噴射量信号ＱＳとして選択される。選択部１０４では、使用するインジェクタの特性に最も適するマップデータを用いた演算結果が選択される。

図６に示す構成によれば、使用するインジェクタの筒内燃料噴射特性により近いマップデータを用いることができるので、より精密な補正が可能となる。

本発明の一実施形態を示す概略構成図。 図１の制御ユニットの構成を示すブロック図。 図２の第１演算部の詳細ブロック図。 図２の第２演算部の詳細ブロック図。 図１の補正演算部に付加する第４演算部の構成を示すブロック図。 図２の補正演算部の変形例の説明のための要部を示すブロック図。

符号の説明

１ 燃料噴射装置
２ コモンレール
３ 高圧ポンプアッセンブリ
４−１〜４−Ｎ インジェクタ
７ 制御ユニット
８ 圧力センサ
１０ ディーゼル機関
４０ 目標噴射量演算部
５０ 補正演算部
５１ 第１演算部
５２ 第２演算部
５３ データ格納部
５４ 第３演算部
６０ 噴射期間演算部
Ａ アクセル信号
Ｆ 補正係数信号
Ｇ 補正値信号
Ｈ 補助補正値信号
Ｊ 合成補正値信号
Ｎ 回転数信号
Ｔ 噴射時間信号
ＤＴ 燃料噴射特性データ
ＥＴ 噴射期間信号
ＰＡ 実圧力信号
ＱＣ 補正目標燃料噴射量信号
ＱＳ 標準目標燃料噴射量信号
ＱＴ 目標量信号

Claims (2)

1. コモンレール内の高圧燃料をインジェクタによって内燃機関の燃焼室内へ噴射させるための燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関の運転状態に見合った目標燃料噴射量を演算する目標噴射量演算手段と、
   前記インジェクタの燃料噴射特性に応じて前記目標燃料噴射量を補正し、前記インジェクタによって前記目標燃料噴射量を得るのに必要な補正目標燃料噴射量を得るための演算を行う補正演算手段と、
   前記補正目標燃料噴射量に従って前記インジェクタを駆動するための手段とを備えて成り、
   前記補正演算手段が、
   前記目標燃料噴射量と前記高圧燃料の目標圧力とに応答し、前記インジェクタの筒内での標準燃料噴射特性データに基づいて標準目標燃料噴射量を演算する第１演算手段と、
   前記インジェクタの筒外での個別燃料噴射特性データが格納されているデータ格納手段と、
   前記標準目標燃料噴射量と前記個別燃料噴射特性データとに基づいて前記標準目標燃料噴射量に対する補正値を演算する第２演算手段と、
   該補正値と前記標準目標燃料噴射量とに基づいて前記補正目標燃料噴射量を演算する第３演算手段と
   を備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記補正値について前記インジェクタのノズルシート径による筒内圧の影響の度合いをさらに補正するための処理を行う第４演算部をさらに備え、前記第３演算手段において該第４演算部による演算結果と前記標準目標燃料噴射量とに基づいて前記補正目標燃料噴射量が演算されるように構成された請求項１記載の燃料噴射制御装置。

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