JP2005127164A - コモンレール式燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 コモンレール式燃料噴射装置のECU5は、圧送期間と噴射期間が重複し、噴射量がサプライポンプ4のポンプ圧送量の影響を受ける時は、噴射期間中におけるポンプ圧送量を求め、そのポンプ圧送量に応じた補正量を求めて、その補正量で指令噴射量を補正する。このため、運転状態の変化等により噴射開始時期が前後して噴射期間中のポンプ圧送量が変化しても、実噴射量のバラツキを抑えることができ、インジェクタ3から最適な噴射量を噴射できる。
【選択図】 図6
Description
そこで、インジェクタの駆動パルスの立ち上がり等をトリガとして、噴射開始直前のコモンレール圧力を読み取り、そのコモンレール圧力で噴射期間の補正を実施する制御が行われている。
そこで、噴射期間とポンプ圧送期間とが重複する場合と、重複しない場合とを検出し、(1)重複する場合は重複有り用のマップから噴射期間を算出し、(2)重複しない場合は重複無し用のマップから噴射期間を算出する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
しかし、上記特許文献1に開示される技術は、重複の有無を判別し、重複する場合のマップと、重複しない場合のマップとで噴射期間を求めるものであり、運転状態の変化等によって噴射開始時期が前後するとポンプ吐出率の変化により噴射期間中にポンプ圧送量(サプライポンプからコモンレールに供給される燃料の量)が変化することが考慮されていない。このため、圧送期間中における噴射期間の重なり時期の違いによって、実噴射量にバラツキが生じる可能性がある。
もちろん、1回の圧送期間中に2回噴射するような場合であっても、噴射開始時期の前後によって噴射期間中のポンプ圧送量が変化するため、先の実噴射量と、その後の実噴射量とにバラツキが生じてしまう。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、サプライポンプのポンプ吐出率の変化の影響によって実噴射量がバラツクのを防ぐことのできる噴射精度の高いコモンレール式燃料噴射装置の提供にある。
請求項1の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置は、インジェクタから燃料を噴射する噴射期間中にサプライポンプからコモンレールへ送られるポンプ圧送量に応じた補正量を求め、この補正量によって指令噴射量あるいは噴射期間を補正するものである。
このように設けられることにより、噴射期間中におけるポンプ圧送量の変化の影響によってインジェクタから噴射される実噴射量が変化するのを防ぐことができ、噴射精度を高くできる。
請求項2の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置は、サプライポンプの燃料圧送期間とインジェクタの噴射期間とが重複しているか否かを判定する判定手段を具備し、この判定手段が重複を判定した際に、ポンプ圧送量補正手段が作動するものである。
そして、制御装置は、インジェクタから燃料を噴射する噴射期間中にサプライポンプからコモンレールへ送られるポンプ圧送量に応じた補正量を求め、この補正量によって指令噴射量(あるいは噴射期間)を補正するポンプ圧送量補正手段を備える。
まず、コモンレール式燃料噴射装置の構成を図6、図7を参照して説明する。
コモンレール式燃料噴射装置は、例えばディーゼルエンジン(以下、エンジン)1に燃料噴射を行う装置であり、コモンレール2、インジェクタ3、サプライポンプ4、ECU5(エンジン・コントロール・ユニットの略:制御装置に相当する)等から構成されている。
なお、インジェクタ3からのリーク燃料は、リーク配管(燃料還流路)7を経て燃料タンク8に戻される。
また、コモンレール2から燃料タンク8へのリリーフ配管(燃料還流路)9には、プレッシャリミッタ11が取り付けられている。このプレッシャリミッタ11は、コモンレール2内の燃料圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール2の燃料圧を限界設定圧以下に抑えるための圧力安全弁である。
このサプライポンプ4は、コモンレール2へ高圧に加圧した燃料を送るものであり、フィードポンプ12(図中では90°展開した状態で開示される)、レギュレータバルブ13、SCV14、2つの高圧ポンプ15から構成される。
なお、カムシャフト16はポンプ駆動軸であり、図6に示されるように、エンジン1のクランク軸18によって回転駆動される。
このSCV14は、フィードポンプ12から高圧ポンプ15へ燃料を導く燃料通路21の開度を変更するバルブ23と、ECU5から与えられる駆動電流によってバルブ23の弁開度を調整するためのリニヤソレノイド24とを有する。
プランジャ25が下降して加圧室22の圧力が低下すると、吐出弁27が閉弁するとともに、吸入弁26が開弁してSCV14で調量された燃料が加圧室22内に供給される。 逆に、プランジャ25が上昇して加圧室22の圧力が上昇すると吸入弁26が閉弁する。そして、加圧室22で加圧された圧力が所定圧力に達すると吐出弁27が開弁して加圧室22で加圧された高圧燃料がコモンレール2へ向けて吐出される。
一方、上述した2つの高圧ポンプ15は、カムシャフト16の回転軸に対して180度位相がズレて配置され、且つエキセンカム28が共通のため、カムシャフト16が1回転する毎に、図1に示すように、一方の高圧ポンプ15が圧送工程と吸入工程を行い、(図中のカム位相を示す実線A参照)、他方の高圧ポンプ15が一方の高圧ポンプ15に対して180度位相がずれた状態で圧送工程と吸入工程を行う(図中のカム位相を示す実線B参照)。
なお、ECU5に接続されるセンサ類は、図6に示されるように、アクセル開度を検出するアクセルセンサ41、エンジン回転数を検出する回転数センサ42、エンジン1の冷却水温度を検出する水温センサ43、エンジン1に吸入される吸気温度を検出する吸気温度センサ44、コモンレール圧力を検出するレール圧力センサ45、インジェクタ3に供給される燃料温度を検出する燃料温度センサ46、およびその他のセンサ類47がある。
上述したように、この実施例1では、カムシャフト16が1回転し、一方の高圧ポンプ15が圧送工程と吸入工程を行い、他方の高圧ポンプ15が一方の高圧ポンプ15に対して180度位相がずれた状態で圧送工程と吸入工程を行う毎に、4気筒の各インジェクタ3が第2気筒♯2 →第1気筒♯1 →第3気筒♯3 →第4気筒♯4 の順に1回づつ燃料を噴射する。
このため、図1に示すように、第2気筒♯2 と第3気筒♯3 のインジェクタ3は、サプライポンプ4が燃料を圧送する期間内において燃料を噴射するが、第1気筒♯1 と第4気筒♯4 のインジェクタ3は、サプライポンプ4が燃料を圧送しない期間内において燃料を噴射する。
このため、インジェクタ3の噴射期間中にサプライポンプ4が燃料を圧送しない場合(重複しない場合)の第1気筒♯1 と第4気筒♯4 の噴射制御と、インジェクタ3の噴射期間中にサプライポンプ4が燃料を圧送する場合(重複する場合)の第2気筒♯2 と第3気筒♯3 の噴射制御とを同じように実施すると、重複の有無によるコモンレール圧力の変動の影響によって、インジェクタ3から噴射される実噴射量にバラツキが生じてしまう。
判定手段は、サプライポンプ4の燃料圧送期間とインジェクタ3の噴射期間とが重複しているか否かを判定する制御プログラムであり、そのプログラムはECU5のROMに書き込まれている。
ポンプ圧送量補正手段は、判定手段が重複を判定した際に作動するものであり、インジェクタ3から燃料を噴射する噴射期間中にサプライポンプ4からコモンレール2へ送られるポンプ圧送量に応じた補正量を求め、その補正量で指令噴射量を補正し、補正された指令噴射量から噴射期間を算出する制御プログラムであり、そのプログラムはECU5のROMに書き込まれている。
判定手段とポンプ圧送量補正手段が設けられたインジェクタ制御手段の制御例を図2のフローチャートを参照して説明する。なお、ステップS1 〜S5 、S7 〜S9 は、インジェクタ制御手段の基本制御を示し、S6 は判定手段の制御を示し、ステップS10〜S12はポンプ圧送量補正手段の補正制御を示すものである。
まず、エンジン1のクランク角が燃料噴射制御処理を行う制御基準位置にあるか否かを判定する(ステップS1 )。この判定結果がNOの場合はリターンする。
ステップS1 の判定結果がYES の場合は、エンジン回転数、アクセル開度を読み込む(ステップS2 )。
次に、ステップS2 で読み込んだエンジン回転数とアクセル開度から指令噴射量をマップや演算式によって算出する(ステップS3 )。
次に、ステップS2 で読み込んだエンジン回転数とアクセル開度から噴射開始時期をマップや演算式によって算出する(ステップS4 )。
次に、コモンレール圧力を読み込む(ステップS5 )。
このステップS6 の判定結果がNOの場合(重複しない場合)は、ステップS3 で算出された指令噴射量と、ステップS5 で読み込まれたコモンレール圧力とから噴射期間(具体的には、インジェクタ駆動パルスの長さ)をマップや演算式によって算出する(ステップS7 )。
次に、噴射期間を出力段にセットし(ステップS8 )、ステップS4 で求められた噴射開始時期に出力段にセットされた噴射期間に亘ってインジェクタ3の電磁弁を通電してインジェクタ3から燃料を噴射させ(ステップS9 )、その後リターンする。
次に、ステップS10で求めた補正量によって、ステップS3 で求めた指令噴射量を補正する(ステップS11)。
次に、ステップS11で補正した噴射量と、ステップS5 で読み込まれたコモンレール圧力とから噴射期間をマップや演算式によって算出し(ステップS12)、その後、ステップS8 へ移行する。
ポンプ圧送量補正手段の補正制御のうちの補正量を求める制御(上記ステップS10の制御)を図3の制御フローを用いて説明する。
まず、エンジン回転数、コモンレール圧力、噴射期間(上述したステップS7 と同様、指令噴射量とコモンレール圧力とから求められる)、燃料温度などの運転状態からインジェクタ3のリーク量を算出する(ステップS21)。
次に、ステップS21で求めたリーク量に、インジェクタ制御手段の基本制御で求めた指令噴射量(上記ステップS3 で求めた指令噴射量)を加算し、サプライポンプ4が吐出するべき圧送量(ポンプ必要圧送量)を算出する(ステップS22)。
次に、ステップS22で求めたポンプ必要圧送量から、サプライポンプ4が圧送を開始する時期(ポンプ圧送開始位置)を算出する(ステップS23)。このステップS23では、ポンプ必要圧送量と予め準備したマップとからポンプ圧送開始位置を求めても良いし、エキセンカム28のカム軌跡(例えばプランジャ25のストローク変化)とプランジャ25の形状(加圧面積等)による幾何学的演算式とポンプ必要圧送量とからポンプ圧送開始位置を求めても良い。
次に、ステップS23で求めたポンプ圧送開始位置、ステップS24で求めた実噴射期間、およびインジェクタ制御手段の基本制御で求めた噴射開始時期(上記ステップS4 で求めた噴射開始時期)に基づき、実噴射期間中にサプライポンプ4からコモンレール2へ圧送されるポンプ圧送量を算出する(ステップS25)。
次に、ステップS26で求めた補正量を、インジェクタ制御手段の基本制御で求めた指令噴射量(上記ステップS3 で算出された指令噴射量)や燃料温度等で補正して、最終的な補正量を算出する(ステップS27)。
その後、ステップS27で求めた補正量によって指令噴射量を補正し(上述したステップS11参照)、その補正された指令噴射量を基に噴射期間を算出する(上述したステップS12参照)。
上述した補正量を求める制御のうち、ポンプ必要圧送量を求める制御(上記ステップS21、S22の制御)を図4のフローチャートを用いて説明する。
まず、エンジン回転数、コモンレール圧力、噴射期間、燃料温度の読み込みを行う(ステップS31)。
次に、読み込まれたエンジン回転数、コモンレール圧力、噴射期間、燃料温度からマップや演算式を用いてインジェクタ3のリーク量を算出する(ステップS32)。
次に、インジェクタ制御手段の基本制御で求めた指令噴射量(上記ステップS3 で求めた指令噴射量)を読み込む(ステップS33)。
次に、ステップS32で算出されたリーク量と、ステップS33で算出された指令噴射量とを加算して、サプライポンプ4が吐出するべき圧送量(ポンプ必要圧送量)を算出する(ステップS34)。
以上の制御によって、ポンプ必要圧送量を求めることができる。
上記ステップS22以降の制御を図5のフローチャートを用いて説明する。
まず、上述したステップS31〜S34で示した制御によってポンプ必要圧送量を算出する(ステップS41)。
次に、ステップS41で求めたポンプ必要圧送量から、サプライポンプ4が圧送を開始する時期(ポンプ圧送開始位置)を算出する(ステップS42)。
次に、インジェクタ制御手段の基本制御で求めた指令噴射量とコモンレール圧力とを読み込み(ステップS43)、読み込んだ指令噴射量とコモンレール圧力とから噴射期間を算出する(ステップS44)。
次に、ステップS42で求めたポンプ圧送開始位置、ステップS44で求めた噴射期間、およびインジェクタ制御手段の基本制御で求めた噴射開始時期に基づき、噴射期間中にサプライポンプ4からコモンレール2へ圧送されるポンプ圧送量を算出する(ステップS45)。
次に、ステップS45で求めたポンプ圧送量とコモンレール圧力から補正量(噴射期間中においてサプライポンプ4からコモンレール2に供給される燃料の供給圧の影響によって変動する変動量)を算出する(ステップS46)。
以上の制御によって、指令噴射量を補正する補正量を求めることができる。
実施例1のコモンレール式燃料噴射装置は、上述したように、サプライポンプ4の燃料圧送期間とインジェクタ3の噴射期間とが重複していると判断されると、噴射期間中にサプライポンプ4からコモンレール2へ送られるポンプ圧送量に応じた補正量を求め、この補正量によって指令噴射量を補正している。
具体的には、図1の第2、第3気筒♯2 、♯3 は、サプライポンプ4の燃料圧送期間とインジェクタ3の噴射期間とが重複しているため、ECU5によって重複すると判断される。この第2、第3気筒♯2 、♯3 の噴射は、噴射期間中においてサプライポンプ4から吐出されるポンプ圧送量の影響を受ける。
そこでこの実施例1のECU5は、噴射気筒が第2、第3気筒♯2 、♯3 (重複する場合)と判断されると、噴射期間中におけるポンプ圧送量を求め、そのポンプ圧送量に応じた補正量を求めて、その補正量で指令噴射量を補正している。このため、重複の有無の影響を受けることなく、また、運転状態の変化に対応して噴射開始時期が前後して噴射期間中のポンプ圧送量が変化しても、実噴射量のバラツキの発生を抑え、高精度な燃料噴射を実施することができ、エンジン1の運転状態に最適な噴射量をインジェクタ3から噴射することができる。
上記の実施例では、理解を容易にするために、噴射期間中のポンプ圧送量を一旦算出し、そのポンプ圧送量から補正量を求める例を示したが、エンジン1の運転状態から直接的にポンプ圧送量に応じた補正量をマップや演算式によって算出しても良い。
上記の実施例では、指令噴射量を補正する例を示したが、噴射期間を補正するようにしても良い。即ち、例えば、先ず指令噴射量に応じた指令噴射期間を求め、その後、噴射期間中のポンプ圧送量に基づいて噴射期間を補正する補正量(補正噴射期間)を求め、この補正量(補正噴射期間)で指令噴射期間を補正しても良い。このように、噴射期間を補正しても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
2 コモンレール
3 インジェクタ
4 サプライポンプ
5 ECU(ポンプ圧送量補正手段、判定手段の機能を有する制御装置)
Claims (2)
- 高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、
このコモンレールに蓄えられた燃料を噴射するインジェクタと、
燃料を加圧して前記コモンレールに供給するサプライポンプと、
内燃機関の運転状態に応じた噴射開始時期および指令噴射量を求め、この噴射開始時期と指令噴射量に基づいて前記インジェクタを開閉制御する制御装置と、
を具備するコモンレール式燃料噴射装置において、
前記制御装置は、
前記インジェクタから燃料を噴射する噴射期間中に前記サプライポンプから前記コモンレールへ送られるポンプ圧送量に応じた補正量を求め、
前記指令噴射量あるいは当該指令噴射量に基づいて求められた噴射期間を、前記補正量で補正するポンプ圧送量補正手段を備えることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。 - 請求項1に記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
前記制御装置は、
前記サプライポンプの燃料圧送期間と前記インジェクタの噴射期間とが重複しているか否かを判定する判定手段を具備し、
この判定手段が前記重複を判定した際に、前記ポンプ圧送量補正手段が作動することを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
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