JP2005325779A - ディーゼル機関の蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両減速時における実レール圧の制御性を向上できるディーゼル機関の蓄圧式燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、車両の減速時に以下の制御を実施する。
実際のアクセル開度：生ＡＣＣＰより位相が遅れた位相遅れアクセル開度：ＡＣＣＰ（Ｑ）と、位相が進んだ位相進みアクセル開度：ＡＣＣＰ（pump）とを算出し、そのＡＣＣＰ（Ｑ）と機関回転速度ＮＥを基に、メモリに記憶されている噴射量マップより目標噴射量ＱＦＩＮ（Ｑ）を算出する。さらに、位相進みのＡＣＣＰ（pump）と機関回転速度ＮＥを基に、メモリに記憶されているレール圧算出マップより目標レール圧：ＰＦＩＮ（pump）を求め、そのＰＦＩＮ（pump）からポンプ吸入量を算出する。算出された目標噴射量ＱＦＩＮ（Ｑ）に応じてインジェクタを制御し、算出されたポンプ吸入量に応じて燃料供給ポンプの吸入調量弁を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コモンレール（蓄圧室）に蓄圧された高圧燃料をインジェクタよりディーゼル機関の気筒内に噴射するディーゼル機関の蓄圧式燃料噴射装置に関する。

従来、ディーゼル機関用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射装置がある。このコモンレール式燃料噴射装置は、噴射圧力相当の高圧燃料を蓄圧するコモンレールを備え、このコモンレールに蓄圧される実際の燃料圧力（実レール圧と呼ぶ）が、目標燃料圧力（目標レール圧と呼ぶ）と一致するように、燃料供給ポンプの燃料圧送量がフィードバック制御される。

かかる燃料供給ポンプには、加圧室に吸入される燃料量を電磁弁（吸入調量弁）によって調量する吸入調量型の燃料供給ポンプがある。しかし、吸入調量型の燃料供給ポンプでは、加圧室に吸入された燃料が圧送されるまでに時間が掛かるため、これが遅れ量となって、燃料圧力の制御性が低下する問題がある。つまり、吸入量の算出時に加圧室に未圧送の燃料が存在すると、この未圧送の燃料が圧送されることで過剰圧送となり、実レール圧が目標レール圧より高くなってしまう。

これに対し、特許文献１には、加圧室に存在する未圧送の燃料量を見込んで、燃料供給ポンプの圧送量、すなわち吸入量を算出し、その吸入量に応じて吸入調量弁を制御する燃料噴射装置が示されている。具体的には、前回以前の吸入指令により加圧室に吸入された後、コモンレールに圧送されていない未圧送の燃料量を算出すると共に、その未圧送の燃料量から燃料圧力の増分量を見込んだ予測レール圧を算出して、この予測レール圧と目標レール圧との差から吸入量を算出している。これにより、圧送遅れの影響を小さくでき、目標レール圧に対する追従性を向上させることが可能である。
特開２０００−２８２９２９号公報

ところが、上記の制御手法は、運転者のアクセル操作量（アクセル開度）が略一定となる定常運転時には有効であるが、運転者のアクセル操作量に応じて減速を行う時、つまり、運転者のアクセル操作量によって減速度が異なる場合は、アクセル開度の変化を予測できないため、未圧送の燃料量を基に予測レール圧を算出することができない。このため、従来では、減速時のアクセル操作量（アクセル開度）から、目標噴射量およびポンプ吸入量を算出し、それぞれの値に応じて、インジェクタおよび吸入調量弁を制御していた。

上記の結果、図４に示す様に、燃料供給ポンプの圧送遅れの影響により、実レール圧が減圧不足となって制御性が悪化する問題があった。なお、図４は、時刻ｔ１で減速を開始して、時刻ｔ２で減速を終了するまでの（ａ）アクセル開度、（ｂ）目標噴射量、（ｃ）目標レール圧、（ｄ）ポンプ吸入量、（ｅ）実レール圧の変化を示すタイムチャートである。
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、車両減速時における燃料圧力（実レール圧）の制御性を向上できるディーゼル機関の蓄圧式燃料噴射装置を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、ディーゼル機関の蓄圧式燃料噴射装置であって、運転者のアクセル操作量に応じて減速が行われる時に、アクセル操作量（アクセル開度と呼ぶ）を検出するアクセル開度検出手段と、検出されたアクセル開度に位相遅れを与える位相遅れ手段と、検出されたアクセル開度に位相進みを与える位相進み手段と、位相遅れ手段によって得られた位相遅れのアクセル開度を基に、インジェクタから噴射する目標噴射量を算出する目標噴射量算出手段と、位相進み手段によって得られた位相進みのアクセル開度を基に、蓄圧室の目標燃料圧力（目標レール圧と呼ぶ）を算出する目標レール圧算出手段と、算出された目標レール圧を基に、燃料供給ポンプに吸入される燃料量（ポンプ吸入量と呼ぶ）を算出するポンプ吸入量算出手段と、算出されたポンプ吸入量に応じて吸入調量弁を制御し、算出された目標噴射量に応じてインジェクタを制御する制御手段とを備える。

上記の構成によれば、実際のアクセル開度より位相が遅れたアクセル開度を基に、インジェクタの目標噴射量を算出するので、実際のアクセル開度を基に算出される目標噴射量と比較すると、インジェクタから噴射される噴射量が多くなる。
一方、位相進みのアクセル開度を基に目標レール圧を算出し、その目標レール圧を基にポンプ吸入量を算出するので、実際のアクセル開度からポンプ吸入量を算出した場合と比較すると、ポンプ吸入量が少なくなる。これにより、燃料供給ポンプから蓄圧室に圧送される燃料量が少なくなり、且つインジェクタの噴射量が多くなるので、減速時の実レール圧（蓄圧室の燃料圧力）を速やかに減圧させることができる。その結果、実レール圧の減圧不足を防止でき、運転者の要求（実際のアクセル開度）に応じた最適な実レール圧に制御できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図２はディーゼル機関１のシステム構成図である。
本実施例のディーゼル機関１は、以下に説明する蓄圧式燃料噴射装置２を搭載する。
蓄圧式燃料噴射装置２は、噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール３（本発明の蓄圧室）と、燃料タンク４より汲み上げた燃料を加圧してコモンレール３に圧送する燃料供給ポンプ５と、コモンレール３に蓄圧された高圧燃料をディーゼル機関１の気筒内に噴射するインジェクタ６等を有し、電子制御ユニット（以下ＥＣＵ７と呼ぶ）により、燃料供給ポンプ５およびインジェクタ６の動作が電子制御される。

コモンレール３は、燃料供給ポンプ５より供給された高圧燃料を目標レール圧まで蓄圧する。目標レール圧は、ディーゼル機関１の運転状態（アクセル開度と機関回転速度など）に応じてＥＣＵ７により設定される。このコモンレール３には、蓄圧された燃料圧力（実レール圧）を検出してＥＣＵ７に出力する圧力センサ８と、燃料タンク４に通じる低圧通路９を開閉する減圧弁１０が取り付けられている。この減圧弁１０は、ＥＣＵ７により制御されて、例えば、車両の減速時に開弁することで、速やかに実レール圧を減圧することが可能である。

燃料供給ポンプ５は、ディーゼル機関１に駆動されて回転するカム軸１１と、このカム軸１１に駆動されて燃料タンク４から燃料を汲み上げるフィードポンプ１２と、カム軸１１の回転に同期してシリンダ１３内を往復動するプランジャ１４と、シリンダ１３内の加圧室１５に吸入される燃料量を調量する吸入調量弁１６と、加圧室１５の入口側通路（吸入通路１７）に設けられる吸入弁１８、および加圧室１５の出口側通路（吐出通路１９）に設けられる吐出弁２０等より構成される。また、吐出弁２０より下流側の吐出通路１９には、実レール圧が予め設定された上限値を超えないように制限するプレッシャリミッタ（図示せず）が取り付けられている。

この燃料供給ポンプ５の作動について説明する。
カム軸１１の回転により、プランジャ１４がシリンダ１３内を上死点から下死点に向かって移動すると、加圧室１５の圧力が低下するため、フィードポンプ１２より送り出された燃料が吸入弁１８を押し開いて加圧室１５に吸入される。この加圧室１５に吸入される燃料量は、ＥＣＵ７により制御される吸入調量弁１６の弁開度に応じて決定される。
プランジャ１４がシリンダ１３内を下死点から上死点に向かって移動すると、加圧室１５に吸入された燃料が加圧され、その燃料圧力が吐出弁２０の開弁圧を超えると、吐出弁２０が開弁して、加圧室１５の燃料がコモンレール３へ圧送される。

インジェクタ６は、ディーゼル機関１の各気筒にそれぞれ取り付けられ、高圧配管２１を介してコモンレール３に接続されている。このインジェクタ６は、ＥＣＵ７より出力される制御信号に基づいて作動する電磁弁６ａと、この電磁弁６ａを介して燃料の噴射時期および噴射量が制御されるノズル６ｂとを有している。
電磁弁６ａは、コモンレール３より高圧燃料が供給される制御室（図示せず）の燃料圧力を制御するもので、制御室に通じる低圧通路（図示せず）を開くことで、制御室の燃料圧力が低下し、低圧通路を閉じることで、制御室の燃料圧力が上昇する。

ノズル６ｂは、噴孔（図示せず）を開閉するためのニードル（図示せず）を内蔵し、前記制御室の燃料圧力がニードルの背圧（ニードルを閉弁方向に付勢する力）として作用している。従って、電磁弁６ａが低圧通路を開いて制御室の燃料圧力が低下し、ニードルを開弁方向に付勢する開弁力が制御室の燃料圧力を上回ると、ニードルが開弁してして、コモンレール３より供給された高圧燃料が噴孔（図示せず）より噴射される。一方、電磁弁６ａが低圧通路を閉じて制御室の燃料圧力が上昇し、ニードルを開弁方向に付勢する開弁力より制御室の燃料圧力の方が大きくなると、ニードルが閉弁して噴射が終了する。

ＥＣＵ７には、図２に示す各種センサ類（ＮＥセンサ２２、アクセル開度センサ２３、圧力センサ８等）で検出されたセンサ情報が入力される。
ＮＥセンサ２２は、ディーゼル機関１のクランク軸が１回転する間に複数のパルス信号を出力する。ＥＣＵ７では、ＮＥセンサ２２より出力されたパルス信号の時間間隔を計測することで、機関回転速度ＮＥを検出することができる。
アクセル開度センサ２３は、運転者が操作するアクセルペダル２４の操作量（踏込み量）よりアクセル開度ＡＣＣＰを検出して、検出結果をＥＣＵ７に出力する。

ＥＣＵ７は、上記のセンサ情報を基に、ディーゼル機関１の運転状態に応じた最適な噴射時期および噴射量（噴射パルス幅）を演算し、その演算結果に従ってインジェクタ６の電磁弁６ａを駆動する。
また、ＥＣＵ７は、圧力センサ８によって検出される実レール圧が目標レール圧と一致する様に、燃料供給ポンプ５の吸入量（ポンプ吸入量）をフィードバック制御する。
但し、ＥＣＵ７は、運転者のアクセル操作量に応じて減速が行われる時に、以下の制御手順に従ってインジェクタ６および吸入調量弁１６を制御する。

次に、ＥＣＵ７による「減速時の制御」について説明する。
図３は「減速時の制御」を実施するＥＣＵ７の制御手順を示すフローチャートである。 ステップ１０…アクセル開度センサ２３の検出結果（生ＡＣＣＰ）を入力する。
ステップ２０…生ＡＣＣＰを基に減速状態か否かを判定する。例えば、ある時間内で規定したアクセルリリース量（戻し量）になった時に「減速状態」と判定する。この判定結果がＹＥＳの時は、次のステップ３０へ進み、判定結果がＮＯの時は本処理を終了する。

ステップ３０…生ＡＣＣＰに位相遅れフィルタおよび位相進みフィルタをかけて、生ＡＣＣＰより位相が遅れた位相遅れアクセル開度：ＡＣＣＰ（Ｑ）および生ＡＣＣＰより位相が進んだ位相進みアクセル開度：ＡＣＣＰ（pump）を算出する（図１（ａ）参照）。
ステップ４０…位相遅れのＡＣＣＰ（Ｑ）と機関回転速度ＮＥを基に、予めＥＣＵ７内のメモリに記憶されている噴射量マップより、目標噴射量ＱＦＩＮ（Ｑ）を算出する（図１（ｂ）参照）。

ステップ５０…位相進みのＡＣＣＰ（pump）と機関回転速度ＮＥを基に、予めＥＣＵ７内のメモリに記憶されているレール圧算出マップより、目標レール圧：ＰＦＩＮ（pump）を算出する（図１（ｃ）参照）。
ステップ６０…ＰＦＩＮ（pump）を基にポンプ吸入量を算出する（図１（ｄ）参照）。 ステップ７０…ステップ４０で算出された目標噴射量ＱＦＩＮ（Ｑ）に応じた噴射量信号（噴射パルス幅）をインジェクタ６の電磁弁６ａに出力すると共に、ステップ６０で算出されたポンプ吸入量に応じた吸入指令信号を燃料供給ポンプ５の吸入調量弁１６に出力する。

（実施例１の効果）
上記「減速時の制御」によれば、実際のアクセル開度である生ＡＣＣＰより位相が遅れたアクセル開度ＡＣＣＰ（Ｑ）を基に、インジェクタ６の目標噴射量を算出するので、生ＡＣＣＰを基に算出される目標噴射量と比較すると、インジェクタ６から噴射される噴射量が多くなる。
一方、実際のアクセル開度である生ＡＣＣＰより位相が進んだアクセル開度ＡＣＣＰ（pump）を基に目標レール圧ＰＦＩＮ（pump）を算出し、そのＰＦＩＮ（pump）を基にポンプ吸入量を算出するので、生ＡＣＣＰからポンプ吸入量を算出した場合と比較すると、ポンプ吸入量が少なくなる。

これにより、燃料供給ポンプから蓄圧室に圧送される燃料量が少なくなり、且つインジェクタ６から噴射される噴射量が多くなるので、図１（ｄ）に示す様に、減速時の実レール圧（コモンレール２の燃料圧力）を速やかに減圧させることができる。その結果、実レール圧の減圧不足を防止でき、運転者の要求（実際のアクセル開度：生ＡＣＣＰ）に応じた最適な実レール圧に制御できる。

減速時の制御に係わるタイムチャートである。 ディーゼル機関のシステム構成図である。 ＥＣＵの制御手順を示すフローチャートである。 従来技術に係わる減速時のタイムチャートである。

符号の説明

１ ディーゼル機関
２ 蓄圧式燃料噴射装置
３ コモンレール（蓄圧室）
５ 燃料供給ポンプ
６ インジェクタ
７ ＥＣＵ（位相遅れ手段、位相進み手段、目標噴射量算出手段、目標レール圧算出 手段、ポンプ吸入量算出手段、制御手段）
１５ 加圧室
１６ 吸入調量弁
２４ アクセルペダル

Claims (1)

1. 高圧燃料を蓄圧する蓄圧室と、
   この蓄圧室より供給される高圧燃料をディーゼル機関に噴射するインジェクタと、
   加圧室に吸入される燃料量を調量する吸入調量弁を有し、この吸入調量弁を介して前記加圧室に吸入された燃料を加圧して前記蓄圧室に圧送する燃料供給ポンプと、
   運転者のアクセル操作量に応じて減速が行われる時に、前記アクセル操作量（アクセル開度と呼ぶ）を検出するアクセル開度検出手段と、
   検出された前記アクセル開度に位相遅れを与える位相遅れ手段と、
   検出された前記アクセル開度に位相進みを与える位相進み手段と、
   前記位相遅れ手段によって得られた位相遅れのアクセル開度を基に、前記インジェクタから噴射する目標噴射量を算出する目標噴射量算出手段と、
   前記位相進み手段によって得られた位相進みのアクセル開度を基に、前記蓄圧室の目標燃料圧力（目標レール圧と呼ぶ）を算出する目標レール圧算出手段と、
   算出された前記目標レール圧を基に、前記燃料供給ポンプに吸入される燃料量（ポンプ吸入量と呼ぶ）を算出するポンプ吸入量算出手段と、
   算出された前記ポンプ吸入量に応じて前記吸入調量弁を制御し、算出された前記目標噴射量に応じて前記インジェクタを制御する制御手段とを備えるディーゼル機関の蓄圧式燃料噴射装置。
   

Images