JP2006300016A - 内燃機関の燃料噴射振動低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタが燃料噴射するときに発生する振動を低減する燃料噴射振動低減装置を提供する。
【解決手段】燃料を噴射するインジェクタ１０と、インジェクタ１０の振動状態量を、一演算時間ごとに検出する振動状態検出手段３２と、振動状態量を一演算時間ごとに順次加算して振動状態量積分値を算出する振動状態量積分手段(ステップＳ１０９)と、振動状態量積分値が収束したか否かを判定する振動収束判定手段(ステップＳ１０４，Ｓ１０６)と、収束を判定したときには振動状態量積分値を所定値に変更する積分値変更手段(ステップＳ１０８)と、振動状態量積分値に基づいてインジェクタ１０の振動を抑制するインジェクタ制振手段３１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、インジェクションから燃料を噴射するときに発生する振動を低減する内燃機関の燃料噴射振動低減装置に関する。

直噴ディーゼルエンジンでは、高圧に加圧された燃料をインジェクタでシリンダ内に直接噴射している。

このインジェクタは、例えば特許文献１に示すような構造で支持されている。すなわちインジェクタは、シリンダヘッドに形成されたインジェクタ取付穴に挿入され、この挿入状態でノズルサポートによってシリンダヘッドに挿圧固定されている。ノズルサポートは、先端が二股に形成されたフォーク部がインジェクタに掛け渡されるとともに、反対側に形成された支持点においてヘッド本体に対して支持され、ボルトによってシリンダヘッドに締結される。ボルトの軸力は、ノズルサポートのフォーク部に伝わり、この力によってインジェクタはシリンダヘッドに押圧固定されている。
特開平８−２００１７９号公報

ところで、インジェクタは、内部に針弁等の可動部品を有している。この針弁がシート部に対して離座／着座することで燃料の噴射／停止が制御される。したがって、インジェクタは、衝突による衝撃力を発生する。特にコモンレールタイプのディーゼルエンジンにおいては、内部部品が高圧の燃料で駆動されるのでインジェクタに発生する衝撃力が大きい。この衝撃力によってインジェクタが振動すると、その振動がインジェクタに接続されるノズルサポートやシリンダヘッドを介して他のエンジン部品に伝達され、エンジン騒音悪化の要因となるという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、インジェクタが燃料噴射するときに発生する振動を低減する燃料噴射振動低減装置を提供することを目的としている。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、燃料を噴射するインジェクタ（１０）と、前記インジェクタ（１０）の振動状態量を、一演算時間ごとに検出する振動状態検出手段（３２）と、前記振動状態量を一演算時間ごとに順次加算して振動状態量積分値を算出する振動状態量積分手段（ステップＳ１０９）と、前記振動状態量積分値が収束したか否かを判定する振動収束判定手段（ステップＳ１０４，Ｓ１０６）と、収束を判定したときには前記振動状態量積分値を所定値に変更する積分値変更手段（ステップＳ１０８）と、前記振動状態量積分値に基づいて前記インジェクタ（１０）の振動を抑制するインジェクタ制振手段（３１）とを備えることを特徴とする。

インジェクタの振動状態量を一演算時間ごとに検出して順次加算して算出した振動状態量積分値に基づいてインジェクタの振動を抑制する場合には、特にインジェクタ振動のような衝撃による振動では、正確な振動状態量を検出できない可能性があり、その誤差が振動状態量積分値に累積されてしまうおそれがあった。そこで本発明では、振動状態量積分値が収束したときには振動状態量積分値を所定値に変更するようにしたので、誤差がリセットされてより精度よく振動状態量積分値を算出できるようになり、優れたインジェクタ制振効果が得られるようになったのである。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置を使用する燃料供給システムを示す図である。

この燃料供給システムは、自動車に搭載されるコモンレールタイプのディーゼルエンジン用のシステムである。

燃料タンク８１内の燃料は、フィルタ８２を介して低圧ポンプ８３によって取り出され、高圧サプライポンプ８４において高圧状態に加圧され、コモンレール８５に供給される。なお、高圧サプライポンプ８４にはプレッシャレギュレータが内蔵されており、余剰燃料が燃料タンク８１に還流され、コモンレール８５内が所望の圧力に制御される。そして、高圧の燃料がコモンレール８５からインジェクタ１０に供給され、インジェクタ１０を開弁駆動することによって各気筒のシリンダ内に直接噴射される。

インジェクタ１０の作動はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８０によって制御される。ＥＣＵ８０は、センサによって検出されたエンジン負荷（アクセルペダル踏込量など）及びエンジン回転速度に基づいて、燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出し、これらに対応する開弁指令信号をインジェクタ１０へ出力する。またＥＣＵ８０は、エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて燃料噴射圧力を算出し、コモンレール８５内の燃料圧力がその算出した燃料噴射圧力になるように高圧サプライポンプ８４のプレッシャレギュレータを制御する。なおＥＣＵ８０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＥＣＵ８０を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。

図２は、インジェクタ１０が取り付けられたシリンダヘッド４０をエンジン前方（クランク軸方向）から見た断面図である。なお、シリンダヘッド４０はヘッドボルト５１によってシリンダブロックに固定されているが、図２においてはシリンダブロックを省略する。

インジェクタ１０は、シリンダヘッド４０に形成されたインジェクタ取付穴４１に挿着され、ノズルサポート２０でシリンダヘッド４０に押圧されて固定される。

ノズルサポート２０には、ボルト貫通孔２３が形成されている。ノズルサポート２０の一端は、カムシャフト４５を跨いでその先端には二股のフォーク部２１が形成される。この二股のフォーク部２１が、インジェクタ１０の受圧部１６に当接する。ノズルサポート２０の他端２２は、シリンダヘッド４０の側壁４２近傍に埋め込まれたピボットピン４３に当接し、回動（傾動）自在になっている。

ボルト貫通孔２３にボルト５２が挿通されてシリンダヘッド４０に締結されると、ボルト５２の軸力によってインジェクタ１０がシリンダヘッド４０に押圧される。

インジェクタ取付穴４１の底面４１ａには、圧電素子からなるアクチュエータ３１が配置されている。インジェクタ１０は、そのアクチュエータ３１に載置されている。すなわちアクチュエータ３１は底面４１ａとインジェクタ１０との間に配置されている。アクチュエータ３１は薄板状の圧電素子を積層したものであり、印加する電圧に応じて軸方向に伸縮する。

インジェクタ１０には軸方向加速度を検出する加速度センサ３２が取り付けられている。

本発明は、加速度センサ３２によって検出したインジェクタ１０の軸方向加速度を積分して振動速度を求め、その速度にゲインを乗じた力をアクチュエータ３１から発生させる速度フィードバック制御によってインジェクタ１０の振動を低減しようとするものである。速度に比例した力をアクチュエータ３１から発生させるということは、インジェクタ振動系の減衰を増大させたことに相当するので、振動系の共振周波数近傍における振動を低減することができる。その結果、シリンダヘッド４０を介して、シリンダブロック、ヘッドカバー等において励起される振動も低減されるので、騒音を低減することができるのである。詳細については後述する。

ここで本発明が解決しようとしている課題について再度詳しく説明する。

図３は、インジェクタ１０の構造を示す図である。

インジェクタ１０は、針弁１１の上方に燃圧室が設けられ、下方に燃焼噴射室が設けられている。

インジェクタ１０の電磁弁１２が閉じられた状態では、針弁１１が燃圧室の圧力によってシート１３に押し付けられ、燃料を噴射しない。そしてインジェクタ１０は、ＥＣＵ１２からの制御指令を受けて電磁弁１２を開くと、燃圧室が開放されて燃圧室内の圧力が低下する。そして燃料噴射室の圧力によって針弁１１が上方へ移動して噴射孔１４が開かれ燃料が噴射される。そしてインジェクタ１０は、ＥＣＵ８０からの制御指令を受けて電磁弁１２を閉じると、燃圧室の圧力が回復して針弁１１が下方に移動して、針弁１１がシート１３に着座して燃料噴射が終了する。

このように、針弁１１がシート１３に衝突し振動を発生する。特にコモンレール８５を使用する燃料噴射システムにおいては、燃圧が非常に高圧であるので、大きな衝突力が発生し、インジェクタ１０が大きく振動することとなる。

図４に示すように電磁弁１５への指示電圧が０になった閉弁時、及び針弁１６のリフト量が０となった着座時に、衝撃加振力によってインジェクタは大きく振動するが、それ以外にも電磁弁に電圧がかかってそれが開いたときから振動は始まっている。

このようにして生じた振動は、インジェクタ１０の下面からシリンダヘッド座面１０を介してシリンダヘッド４０に伝達するとともに、インジェクタ挿圧面１５を介してノズルサポート２０へ伝わり、ピボットピン４３及び締結用ボルト１９からシリンダヘッド４０へ伝達する。そしてこの振動がさらにシリンダブロックやヘッドカバー等に伝達されて騒音が発生する。

そこで本発明では、下記のようにしてインジェクタの振動を低減し、騒音を低減しようとしているのである。これについて再び図２を参照して説明する。

インジェクタ取付穴４１の底面４１ａには、圧電素子からなるアクチュエータ３１が配置されている。このアクチュエータ３１の出力をコントローラ７０で制御することによって、衝撃力による騒音悪化を抑制する。この制御は、加速度センサ３２の検出値をフィードバックして行う。すなわちコントローラ７０は、加速度センサ３２で検出された振動加速度を積分して振動速度を求め、その振動速度にゲインＧを乗じて制御力Ｆを求め、この制御力Ｆをアクチュエータ３１から発生させる。すなわち電磁弁１５の振動を打ち消すようにアクチュエータ３１を発振させる。このように速度フィードバック制御することで、その振動系の減衰を増大させて振動を抑制する。

ところで、コントローラ７０は、検出した振動加速度に基づいて振動速度を求める場合には、検出した振動加速度を制御時間刻みごとに逐次加算して累積和を求めることによって振動加速度を積分して振動速度を求める。

しかし、コントローラ７０は、加速度センサ３２からの信号を一定周期時間でＡ／Ｄ変換して取り込むので、特にインジェクタ振動のような衝撃による振動では、図５に示すように、正確に振動のピーク値を検出することができない。

このような誤差を含む振動加速度を用いて振動速度を算出しては、誤差が累積されて、結果として図６のように振動速度は時間とともに大きな誤差が生じる可能性がある。

この誤差は振動が繰り返されるたびに加算されていくので、時間とともに誤差は増大し、それにより算出された振動速度は、真値からの乖離が大きくなる。

このようにして真値から乖離した振動速度に基づいて速度フィードバック制御を行っては、振動速度にゲインを乗じて得られる制御力が大きな値となり、アクチュエータから発生できる最大発生力を超えてしまう場合がある。このような場合には、制御力はアクチュエータの最大発生力に制限され、アクチュエータから振動的な制御力を発生することができなくなり、振動低減効果が得られなくなってしまう可能性がある。

以下ではコントローラ７０の具体的な制御ロジックについて図７に示すフローチャートに沿って説明する。なおここでは１つのインジェクタについて詳細に説明するが、他の気筒のインジェクタについても同様に処理する。

なおコントローラ７０は、問題となるインジェクタ振動の周波数よりも十分に高い周波数となるような時間刻みごとに繰り返し演算する。

ステップＳ１０１では、コントローラ７０は、最初の演算時であるか否かを判断し、最初の演算時はステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２では、コントローラ７０は、初期状態として振動速度ｄＸ＝０、インジェクタ開弁判定フラグFlag＝０とする。

ステップＳ１０３では、コントローラ７０は、加速度センサ３２により検出された振動加速度ｄｄＸ及びインジェクタの電磁弁１２に印加される開弁指示信号Ｖｐを、Ａ／Ｄ変換して入力する。またＥＣＵ８０からエンジン回転速度Ｎｅの信号を入力する。

ステップＳ１０４では、コントローラ７０は、インジェクタ１０が開弁状態か否かを判定し、閉弁状態のときはステップＳ１０５へ進み、開弁状態のときはステップＳ５０へ進む。インジェクタ１０が開弁状態か否かは、具体的には、開弁指示信号Ｖｐの大きさで判定する。すなわち開弁指示信号Ｖｐの値は通常は０であるが、燃料を噴射するために電磁弁に電圧をかけている間は基準電圧Ｖｐ０より大きな値となっており、燃料噴射を終了するために閉弁させる時に再びその値は０に戻る。そこで、開弁指示信号Ｖｐが基準値Ｖｐ０よりも小さいか否かによってインジェクタ１０が開弁状態か否かを判定する。

ステップＳ１０５では、コントローラ７０は、インジェクタ開弁判定フラグFlag＝０とする。

ステップＳ１０６では、コントローラ７０は、インジェクタ開弁判定フラグFlagが０であるか否かによって、１演算周期前がインジェクタの閉弁状態であったか否かを判定する。

Ｖｐ≧Ｖｐ０である場合は(ステップＳ１０４にてＹ)インジェクタは現在開弁状態であるが、その場合に開弁判定フラグFlag＝０のときは(ステップＳ１０６にてＹ)、その１演算周期前には閉弁状態であったので、今回初めて開弁したと判定できる。このときは１演算周期前はインジェクタ振動が生じていないので、振動速度は０に収束している。そこで、それまでに積分して得られていた振動速度ｄＸに累積していた誤差を除去するために、ステップＳ１０８でｄＸ＝０としてリセットする。

このように、インジェクタ振動が発生し始めるタイミングであるインジェクタ開弁指示のタイミングで積分値を０にリセットすることにより、積分による誤差を除去することができる。

ステップＳ１０９では、コントローラ７０は、加速度センサ３２により検出された振動加速度ｄｄＸを振動速度ｄＸに加算して、新たな振動速度ｄＸとする。これによって振動加速度ｄｄＸを積分して振動速度ｄＸを得る。

ステップＳ１１０では、コントローラ７０は、次気筒の燃料噴射までに振動が収束するか否かを判定する。具体的には、エンジンの回転速度Ｎｅが基準速度Ｎｅ０よりも小さいか否かを判定し、小さいときにはステップＳ１１１→Ｓ１１２へ進んで、制御力Ｆを算出して制御力Ｆを出力する。ここで基準速度Ｎｅ０は、エンジン回転速度が、次気筒での燃料噴射までに現在発生中の振動が収束しなくなるほど高回転であるか否かを判定する基準値である。すなわち、インジェクタの燃料噴射による振動は、発生後時間経過にともなって減衰するので、エンジン回転速度が低ければ、次の気筒での振動が発生するまでに収束し０となる。一方、エンジン回転速度が高くなると、気筒間の燃料噴射間隔が短くなるので、ある気筒の燃料噴射で発生した振動が次の気筒での振動発生までに収束しきれなくなる。積分誤差を正確に除去するためには、振動が収束してほぼ０になっているところで値をリセットする必要があり、収束する前に次の振動が発生してしまうと、正確なリセットができないので正確な制御ができない。そこで、現在発生中の振動が次気筒での燃料噴射までに収束しなくなる基準回転速度Ｎｅ０を、事前に実験等によって確認しておき、エンジン回転速度Ｎｅ＜Ｎｅ０である場合には、ステップＳ１１１でアクチュエータで発生させる制御力Ｆを制御ゲイン−Ｇと積分された振動速度ｄＸと積で求め、ステップＳ１１２でアクチュエータから出力する。Ｎｅ≧Ｎｅ０のときには、制御を禁止し、制御力を発生させない。

次に図８、図９を参照して本実施形態による効果を説明する。

本発明は、加速度センサ３２によってインジェクタ１０の軸方向加速度を検出し、その検出値を積分して振動速度を求め、その速度にゲインを乗じた力をアクチュエータ３１から発生させる速度フィードバック制御によってインジェクタ１０の振動を低減しようとするものである。

ところで、コントローラ７０は、加速度センサ３２からの信号を一定周期時間でＡ／Ｄ変換して取り込むので、正確にピーク値を検出することがでない。

そして、このような振動加速度に基づいて振動速度を求めると、誤差が累積されて、振動速度の誤差が時間とともに増大し、真値との乖離が大きくなる。

そこで、本実施形態では、インジェクタ振動が発生する直前の振動速度が０になっているときに積分値ｄＸを０にリセット(ステップＳ５３)したのである。このようにすることで、図８に示すように、積分による誤差の影響を小さくできるのである。

そしてこのように制御することで、図９に示すように速度フィードバック制御による所望の振動低減効果を得ることができたのである。

（第２実施形態）
図１０は、本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置の第２実施形態を示すフローチャートである。

なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

第１実施形態では自気筒インジェクタが燃料を噴射したときに積分値をリセットしたが、本実施形態では次に燃料を噴射する気筒の燃料噴射時にも積分値をリセットするようにした。

コントローラ７０は、最初の演算時には振動速度ｄＸ＝０、自気筒インジェクタ開弁判定フラグFlag1＝０、次気筒インジェクタ開弁判定フラグFlag2＝０とし（ステップＳ１０２）、加速度センサ３２により検出された振動加速度ｄｄＸ、自気筒インジェクタの開弁指示信号Ｖｐ１、次気筒インジェクタの開弁指示信号Ｖｐ２、エンジン回転速度Ｎｅを入力する（ステップＳ１０３）。

そして、コントローラ７０は、閉弁状態のときには（ステップＳ１０４にてＮ）、自気筒インジェクタ開弁判定フラグFlag1＝０とする（ステップＳ１０５）。一方、自気筒インジェクタが開弁状態のときには（ステップＳ１０４にてＹ）、インジェクタ開弁判定フラグFlagが０であるか否かによって、１演算周期前がインジェクタの閉弁状態であったか否かを判定し（ステップＳ１０６）、閉弁状態であったときはｄＸ＝０としてそれまでに積分して得られていた振動速度ｄＸに累積していた誤差を除去する（ステップＳ１０８）。

そしてステップＳ２０４からステップＳ２０８においては、次気筒インジェクタについて同様の制御を行って、次気筒インジェクタは現在開弁状態であるが、その１演算周期前には閉弁状態であって今回初めて開弁したと判定できるときには、振動速度が０に収束していると判定できるので、それまでに積分して得られていた振動速度ｄＸに累積していた誤差を除去するために、ステップＳ２０８でｄＸ＝０としてリセットする。

そして、コントローラ７０は、第１実施形態と同様にステップＳ１０９以降の処理を行って、制御力Ｆをコントロールする。

なおここに言う自気筒とは、振動加速度が全気筒の振動加速度の中で最大の気筒であり、次気筒とは自気筒の次に燃料を噴射する気筒である。また他の実施形態としては、次気筒とは振動加速度が全気筒の振動加速度の中で最大の気筒であり、自気筒とは次気筒の前に燃料を噴射する気筒であってもよい。

本実施形態によれば、自気筒インジェクタが開弁状態にないときに次気筒インジェクタについて同様に開弁状態であるか否かを判定し、開弁状態のときには、振動速度ｄＸをリセットしてｄＸ＝０とする。振動速度ｄＸの積分誤差は、自気筒の燃料噴射による大きな振動が発生することにより発生するが、それを次に燃料噴射を行う気筒の燃料噴射時にもリセットすることにより、図１１に示すように、より速く誤差を除去することができ、より正確な制御が可能となる。

なお、同様のルーチンを繰り返して、全気筒のインジェクタについて判定して振動速度ｄＸの積分値をリセットすることにより、図１２に示すように、さらに正確に振動速度ｄＸを求めることが可能となり、さらに正確な制御が可能となる。

（第３実施形態）
図１３は、本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置の第３実施形態を示すフローチャートである。

本実施形態では、インジェクタは主噴射だけでなく、それに先立って少量の燃料を噴射し、主噴射による燃焼を助けるパイロット噴射や、主噴射の後に排気浄化性能向上のために噴射されるポスト噴射を行う場合においても適用可能なものであり、第１実施形態に対してインジェクタ開弁指示の検出方法及び制御の禁止条件を変更したものである。

コントローラ７０は、最初の演算時には振動速度ｄＸ＝０、インジェクタ開弁判定フラグFlag＝０とし（ステップＳ１０２）、加速度センサ３２により検出された振動加速度ｄｄＸ、エンジン回転速度Ｎｅを入力する。またＥＣＵ８０から現在のクランク角θｃと、開弁時期θ１及び閉弁時期θ２を取り込む（ステップＳ１０３）。なお開弁時期θ１はそのサイクルでの最初の噴射時期であり、すなわちパイロット噴射を行うときはパイロット噴射の開弁時期である。また閉弁時期θ２はそのサイクルの最後の噴射時期であり、すなわちポスト噴射を行うときはポスト噴射の閉弁時期である。

ステップＳ３０４では、コントローラ７０は、インジェクタ１０が開弁状態か否かを判定する。インジェクタ１０が開弁状態か否かは、具体的には、クランク角θｃに基づいて判定する。すなわちクランク角θｃと開弁時期θ１とを比較して、θｃ≦θ１の場合は閉弁であると判定する。一方、θｃ＞θ１の場合は開弁であると判定する。閉弁状態のときはステップＳ１０５へ進んでインジェクタ開弁判定フラグFlag＝０とする。一方、開弁状態のときには（ステップＳ３０４にてＹ）、インジェクタ開弁判定フラグFlagが０であるか否かによって、１演算周期前がインジェクタの閉弁状態であったか否かを判定し（ステップＳ１０６）、閉弁状態であったときはｄＸ＝０としてそれまでに積分して得られていた振動速度ｄＸに累積していた誤差を除去する（ステップＳ１０８）。また１演算周期前にインジェクタの開弁状態であって（ステップＳ１０６にてＮ）、現在閉弁のときには（ステップＳ３２１にてＹ）、インジェクタ開弁判定フラグFlag＝０とする（ステップＳ３２２）。

ステップＳ１０９では、コントローラ７０は、加速度センサ３２により検出された振動加速度ｄｄＸを振動速度ｄＸに加算して、新たな振動速度ｄＸとする。これによって振動加速度ｄｄＸを積分して振動速度ｄＸを得る。

ステップＳ３１０では、コントローラ７０は、次気筒の燃料噴射までに振動が収束するか否かを判定する。具体的には、（θ１−θ２＋１８０）／Ｎｅ＞ｔ０であるか否かによって判定する。このようにする理由は以下である。すなわち、ポスト噴射を行う場合には、サイクルで最後の燃料噴射にともなう振動の発生時期が遅くなるので、第１実施形態のようにエンジン回転速度Ｎｅだけでは次気筒の燃料噴射までに振動が収束するか否かを判断できない。そこで、閉弁時期θ２から次気筒の開弁時期θ1までの時間に基づいて、次気筒の燃料噴射までに振動が収束するか否かを判定する。つまり４気筒エンジンの場合には次気筒の燃料噴射時期はθ１＋１８０°となるので、クランク角での閉弁から開弁までの間隔を、エンジン回転速度で除した（θ１−θ２＋１８０）／Ｎｅ が閉弁から開弁までの時間間隔に比例した値となる。したがって実験等により事前にインジェクタ振動が収束する時間間隔を求めておき、それから次気筒までの間に収束する条件、すなわち（θ１−θ２＋１８０）／Ｎｅ＞ｔ０となるｔ０を決定しておく。そして、（θ１−θ２＋１８０）／Ｎｅとｔ０とを比較し、（θ１−θ２＋１８０）／Ｎｅ＞ｔ０である場合には、制御ゲイン−Ｇと積分された振動速度dX1の積をアクチュエータから発生させる制御力Ｆとしてアクチュエータより出力する（ステップＳ１１１→Ｓ１１２）。（θ１−θ２＋１８０）／Ｎｅ＞ｔ０でない場合には、制御を禁止し、制御力を発生させない。

本実施形態によれば、パイロット噴射や、ポスト噴射を行う場合にも、積分による誤差の影響を小さくすることができ、その結果、速度フィードバック制御による所望の振動低減効果を得ることができる。

（第４実施形態）
図１４は、本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置の第４実施形態を示すフローチャートである。

コントローラ７０は、最初の演算時には振動速度ｄＸ＝０、収束判定カウンタCount＝０とし（ステップＳ１０２）、加速度センサ３２により検出された振動加速度ｄｄＸ、開弁時期θ１、閉弁時期θ２、エンジン回転速度Ｎｅを入力する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ４０１では、コントローラ７０は、振動加速度ｄｄｘが十分に小さいか否かを判定する。具体的には振動加速度の絶対値｜ｄｄｘ｜が基準値ｄｄｘ０よりも小さいか否かを判定する。なお基準値ｄｄｘ０はあらかじめ実験によって求めておく。大きいときはステップＳ４０２に進んで収束判定カウンタCount＝０とし、小さいときはステップＳ４０３に進んで収束判定カウンタCountをカウントアップする。

ステップＳ４０４では、コントローラ７０は、振動が収束したか否かを判定する。具体的には収束判定カウンタCountが基準値Count0よりも大きいときは振動加速度が小さい状態が十分継続したと考えられるので、振動が収束したと判定できる。そしてこの状態になったら、それまでに積分して得られていた振動速度ｄＸに累積していた誤差を除去するために、ステップＳ４０５でｄＸ＝０としてリセットする。

本実施形態によれば、直接振動を見て収束を判断することができるので、正確な収束判断ができる。そのため、図１５に示すように積分値のリセットを正確に行うことができ、結果として速度フィードバック制御による所望の振動低減効果を得ることができる。

（第５実施形態）
図１６は、本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置の第５実施形態の構造を示す図であり、インジェクタ１０が取り付けられたシリンダヘッド４０をエンジン前方（クランク軸方向）から見た断面図である。

本実施形態は、振動速度ｄＸをレーザ振動計３３によって検出し、その値に基づき振動速度及び振動変位をフィードバックした制御するようにしたものである。

図１７は、この第５実施形態の制御フローチャートである。

コントローラ７０は、最初の演算時には振動変位Ｘ＝０、収束判定カウンタCount＝０とし（ステップＳ１０２）、開弁時期θ１、閉弁時期θ２、エンジン回転速度Ｎｅを入力するとともに、レーザ振動計１８からＡ／Ｄ変換を行って振動速度ｄＸを入力する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ５０１では、コントローラ７０は、振動速度ｄｘが十分に小さいか否かを判定する。具体的には振動速度の絶対値｜ｄｘ｜が基準値ｄｘ０よりも小さいか否かを判定する。なお基準値ｄｘ０はあらかじめ実験によって求めておく。

ステップＳ５０４では、制御ゲイン−Ｇ１と振動速度ｄＸ１の積と、制御ゲイン−Ｇ２と積分された振動変位Ｘの積の和をアクチュエータ３１から発生させる制御力Ｆとしてアクチュエータ３１に出力する。

本実施形態によれば、振動速度ｄＸだけでなくそれから正確に積分された振動変位Ｘもフィードバックすることにより、振動系に減衰を付与するだけでなく、剛性も向上することができるので、図１８に示すように、さらに制御効果を上げることができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

例えば、上記においては、コモンレールタイプの直噴ディーゼルエンジンを前提として説明したが、それには限られず、シリンダに燃料を噴射するすべてのディーゼルエンジンに適用することができる。また高圧で燃料を噴射する直噴ガソリンエンジンであってもよい。

本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置を使用する燃料供給システムを示す図である。 インジェクタが取り付けられたシリンダヘッドをエンジン前方（クランク軸方向）から見た断面図である。 インジェクタの構造を示す図である。 インジェクタ振動の発生タイミングを説明する図である。 解決課題を説明する図である。 解決課題を説明する図である。 コントローラ７０の具体的な制御ロジックのフローチャートである。 第１実施形態による効果を説明する図である。 第１実施形態による効果を説明する図である。 本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置の第２実施形態を示すフローチャートである。 第２実施形態による効果を説明する図である。 第２実施形態の改良例による効果を説明する図である。 本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置の第３実施形態を示すフローチャートである。 本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置の第４実施形態を示すフローチャートである。 第４実施形態による効果を説明する図である。 本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置の第５実施形態の構造を示す図である。 第５実施形態の制御フローチャートである。 第５実施形態による効果を説明する図である。

符号の説明

１０ インジェクタ
２０ ノズルサポート
３１ アクチュエータ（インジェクタ制振手段）
３２ 加速度センサ（振動状態検出手段）
３３ レーザ振動計（振動状態検出手段）
４０ シリンダヘッド
７０ コントローラ
８０ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
８１ 燃料タンク
８２ フィルタ
８３ 低圧ポンプ
８４ 高圧サプライポンプ
８５ コモンレール
ステップＳ１０９ 振動状態量積分手段
ステップＳ１０４，Ｓ１０６ 振動収束判定手段
ステップＳ２０４，Ｓ２０６ 振動収束判定手段
ステップＳ３０４，Ｓ１０６ 振動収束判定手段
ステップＳ４０１，Ｓ４０３，Ｓ４０４ 振動収束判定手段

Claims (14)

1. 燃料を噴射するインジェクタと、
   前記インジェクタの振動状態量を、一演算時間ごとに検出する振動状態検出手段と、
   前記振動状態量を一演算時間ごとに順次加算して振動状態量積分値を算出する振動状態量積分手段と、
   前記振動状態量積分値が収束したか否かを判定する振動収束判定手段と、
   収束を判定したときには前記振動状態量積分値を所定値に変更する積分値変更手段と、
   前記振動状態量積分値に基づいて前記インジェクタの振動を抑制するインジェクタ制振手段と、
   を備える内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
2. 前記振動収束判定手段は、前記振動状態量が所定値よりも小さい状態が一定時間以上継続したときには前記振動状態量積分値が収束したと判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
3. 前記振動収束判定手段は、燃料噴射を指示する信号に基づいて、前記振動状態量積分値の収束を判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
4. 前記振動収束判定手段は、一気筒当たり１サイクルに複数回の燃料噴射を行う場合には、各サイクル内の最初の燃料噴射を指示する信号に基づいて、前記振動状態量積分値の収束を判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
5. 前記振動収束判定手段は、前記燃料噴射指示信号が一演算時間前には燃料噴射を指示せず、今回演算時に燃料噴射を指示しているときには、一演算時間前まで前記振動状態量積分値が収束していたと判定する、
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
6. 前記振動収束判定手段は、第１の気筒が燃料噴射しておらず、前記第１の気筒の次に燃料を噴射する気筒が一演算時間前には燃料噴射していないが今回演算時に燃料噴射するときには、一演算時間前まで前記振動状態量積分値が収束していたと判定する、
   ことを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
7. 前記第１の気筒は、振動状態量が全気筒の振動状態量の中で最大の気筒である、
   ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
8. 前記第１の気筒の次に燃料を噴射する気筒は、振動状態量が全気筒の振動状態量の中で最大の気筒である、
   ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
9. 前記振動状態量はインジェクタの振動加速度である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
10. 前記振動状態量はインジェクタの振動速度である、
    ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
11. 前記積分値変更手段は、前記振動状態量積分値をゼロに変更する、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
12. 前記インジェクタ制振手段は、各気筒の燃料噴射終了から次気筒の燃料噴射開始までの時間が所定時間以下のときには、前記振動状態量積分値に基づくインジェクタ制振を停止する、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
13. 前記インジェクタ制振手段は、エンジン回転速度が所定速度以下のときには、前記振動状態量積分値に基づくインジェクタ制振を停止する、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。
14. 前記インジェクタ制振手段は、インジェクタの振動速度に基づいてインジェクタ制振を行う、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射振動低減装置。

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