JP2007321694A - コモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置及びコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コモンレール式内燃機関において燃料噴射弁の温度に対応した高精度な燃料噴射量の温度補正及び燃料噴射弁の温度を高精度に推定する。
【解決手段】燃料噴射弁の推定温度ＴＨＦｉを重回帰式にて算出するに際して、燃料温度、冷却水温、レール圧、内燃機関回転数及び燃料噴射量Ｑｉｎｊを用いている。レール圧及び燃料噴射量Ｑｉｎｊは、放出時に激しく発熱する動リーク量に影響する。更に燃料噴射弁での熱量の動向に影響する内燃機関回転数、燃料温度及び冷却水温のパラメータを燃料噴射量精度に影響する要因として含めていることにより、高精度な推定温度ＴＨＦｉが得られ、燃料噴射量算出処理にて燃料噴射量Ｑｉｎｊを求める際に高精度に燃料噴射量の温度補正を行うことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、コモンレール式内燃機関の燃料噴射量を補正する燃料噴射量制御装置及びコモンレール式内燃機関の燃料噴射弁の温度推定装置に関する。

内燃機関の燃料噴射量は燃料噴射弁の温度に影響されることから、燃料噴射量の制御精度を高めるために燃料噴射弁の温度に基づいて燃料噴射量を補正する必要がある。しかし直接、燃料噴射弁に温度センサを設置して温度を検出することは配置性や耐久性の点から困難であり、設けられたとしても燃料噴射弁やその周辺装置の複雑化やコストアップの問題がある。

このため特別に温度センサを設けずに燃料噴射弁の温度を推定して、燃料噴射量の温度補正を行っている技術が存在する（例えば特許文献１参照）。この特許文献１の技術では、内燃機関運転上の各種パラメータ、具体的には燃料噴射弁への燃料流量、吸気温、冷却水温に基づいて燃料噴射弁の温度を推定している。
特開２００５−１８０３５２号公報（第１５−１７頁、図６）

しかし上記特許文献１の技術ではガソリンエンジンでの燃料噴射が前提であり、コモンレール式ディーゼルエンジンのごとく高圧状態の燃料がコモンレールに蓄積されて分配される燃料噴射システムを前提としたものではない。このためコモンレール式内燃機関に対してそのまま適用したとしても、燃料噴射弁の推定温度と実際の温度との間に無視できないずれが生じ、高精度に燃料噴射量の温度補正ができないという問題がある。

本発明は、コモンレール式内燃機関において燃料噴射弁の温度に対応した高精度な燃料噴射量の温度補正及び燃料噴射弁の温度を高精度に推定することを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置は、コモンレール式内燃機関の燃料噴射量を補正する燃料噴射量制御装置であって、コモンレール式内燃機関の運転状態に基づき、燃料温度、冷却水温、内燃機関回転数及び燃料噴射量の各データを取得するデータ取得手段と、該データ取得手段にて取得された前記データに基づいて燃料噴射量に対する温度補正量を算出して燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段とを備えたことを特徴とする。

このように燃料噴射量補正手段にて温度補正量を算出して燃料噴射量を補正させるために、データ取得手段は、燃料温度、冷却水温、内燃機関回転数及び燃料噴射量の各データを取得している。特に、燃料温度及び冷却水温のみでなく、内燃機関回転数及び燃料噴射量を含んでいる。これら内燃機関回転数及び燃料噴射量は燃料噴射弁における燃料流動状態による熱量の動向に大きく影響する。このため燃料噴射量の温度補正にも影響することから、燃料噴射量補正手段はこれらのデータに基づいて燃料噴射量に対する温度補正量を算出することで、高精度に燃料噴射量補正を行うことができる。

請求項２に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置は、コモンレール式内燃機関の燃料噴射量を補正する燃料噴射量制御装置であって、コモンレール式内燃機関の運転状態に基づき、燃料温度、冷却水温、レール圧、内燃機関回転数及び燃料噴射量の各データを取得するデータ取得手段と、該データ取得手段にて取得された前記データに基づいて燃料噴射量に対する温度補正量を算出して燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段とを備えたことを特徴とする。

ここではデータ取得手段は燃料温度、冷却水温、内燃機関回転数及び燃料噴射量以外に、レール圧も取得している。燃料噴射弁において動リークにより放出された燃料は、コモンレール内での燃料圧が高圧であるだけに激しく発熱する。このため動リーク量は燃料噴射弁における燃料流動状態による熱量の動向に影響する。この動リーク量はレール圧及び燃料噴射量の影響を受ける。したがって燃料噴射量補正手段はこれらのデータに基づいて燃料噴射量に対する温度補正量を算出することで、高精度に燃料噴射量補正を行うことができる。

請求項３に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置では、請求項１又は２において、前記燃料噴射量補正手段は、前記データ取得手段にて取得された前記データに基づいて、燃料噴射弁の温度を推定し、該推定温度に基づいて前記温度補正量を算出することを特徴とする。

データ取得手段にて取得されたデータに基づいて直接的に温度補正量を求めても良いが、これらのデータに基づいて一旦、燃料噴射弁の温度を推定し、この推定温度に基づいて温度補正量を算出することで燃料噴射量の補正を実行しても良い。

請求項４に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置では、請求項３において、前記燃料噴射量補正手段は、前記データ取得手段にて取得された前記データに基づいて、燃料と燃料噴射弁との間での熱量の授受、燃料噴射弁と冷却水との間での熱量の授受、及び動リーク量による燃料噴射弁での熱量の発生における熱量収支の関係により導いた数式から、燃料噴射弁の温度を推定することを特徴とする。

取得されたデータに基づいて、燃料と燃料噴射弁との間での熱量の授受、燃料噴射弁と冷却水との間での熱量の授受、及び動リーク量による燃料噴射弁での発生熱量を算出することができ、この熱量収支関係から燃料噴射弁の温度を推定できる数式を導き出すことができる。したがってこの数式を用いることにより、容易に燃料噴射弁の推定温度を得ることができる。

請求項５に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置では、請求項４において、前記動リーク量は、レール圧と燃料噴射量とをパラメータとして予め設定されている動リーク量マップから算出されることを特徴とする。

動リーク量の直接的な値が必要な場合には、このようなマップによって、簡易な構成でもレール圧と燃料噴射量とをパラメータとして容易に動リーク量を求めることができる。
請求項６に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置では、請求項４又は５において、前記数式は、重回帰式として求められていることを特徴とする。

前記数式は重回帰式として求めることにより推定温度を容易にかつ高精度に推定することが可能となる。
請求項７に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置では、請求項６において、燃料温度ＴＨＦ、冷却水温ＴＨＷ、内燃機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊから燃料噴射弁の温度ＴＨＦｉを求める前記数式は、ｋ１，ｋ２，ｋ３を係数として、

であることを特徴とする。

このような数式を用いて、推定温度を容易にかつ高精度に推定することが可能となる。
請求項８に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置では、請求項６において、燃料温度ＴＨＦ、冷却水温ＴＨＷ、レール圧Ｐｃ、内燃機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊから燃料噴射弁の温度ＴＨＦｉを求める前記数式は、動リーク量Ｑｄが前記動リーク量マップから求められるものとし、ｋ１１，ｋ１２，ｋ１３，ｋ１４，ｋ１５を係数として、

であることを特徴とする。

特に動リーク量Ｑｄを考慮する場合には、このような数式を用いて、推定温度を容易にかつ一層高精度に推定することが可能となる。
請求項９に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置では、請求項１〜８のいずれかにおいて、前記燃料温度は、コモンレールに燃料を圧送する燃料ポンプから排出される位置での燃料温度であることを特徴とする。

このように燃料温度は燃料ポンプから排出される位置での燃料温度を検出して用いることができる。
請求項１０に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置は、コモンレール式内燃機関の運転状態に基づき、燃料温度、冷却水温、内燃機関回転数及び燃料噴射量の各データを取得するデータ取得手段と、該データ取得手段にて取得された前記データに基づいて燃料噴射弁の温度を推定する燃料噴射弁温度推定手段とを備えたことを特徴とする。

データ取得手段にて取得された燃料温度、冷却水温、内燃機関回転数及び燃料噴射量の各データにより燃料噴射弁での熱量の動向が高精度に推定でき、このことにより燃料噴射弁温度推定手段は燃料噴射弁の温度を高精度に推定することができる。

請求項１１に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置は、コモンレール式内燃機関の運転状態に基づき、燃料温度、冷却水温、レール圧、内燃機関回転数及び燃料噴射量の各データを取得するデータ取得手段と、該データ取得手段にて取得された前記データに基づいて燃料噴射弁の温度を推定する燃料噴射弁温度推定手段とを備えたことを特徴とする。

データ取得手段は燃料温度、冷却水温、内燃機関回転数及び燃料噴射量以外にレール圧も取得している。このため動リークも考慮した燃料噴射弁での熱量の動向が高精度に推定でき、このことにより燃料噴射弁温度推定手段は燃料噴射弁の温度を一層高精度に推定することができる。

請求項１２に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置では、請求項１０又は１１において、前記燃料噴射弁温度推定手段は、前記データ取得手段にて取得された前記データに基づいて、燃料と燃料噴射弁との間での熱量の授受、燃料噴射弁と冷却水との間での熱量の授受、及び動リーク量による燃料噴射弁での熱量の発生における熱量収支の関係により導いた数式から、燃料噴射弁の温度を推定することを特徴とする。

このような熱量収支関係から燃料噴射弁の温度を推定できる数式を導き出すことができ、この数式を用いることにより、容易に燃料噴射弁の推定温度を得ることができる。
請求項１３に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置では、請求項１２において、前記動リーク量は、レール圧と燃料噴射量とをパラメータとして予め設定されている動リーク量マップから算出されることを特徴とする。

動リーク量の直接的な値が必要な場合には、このようなマップによって、簡易な構成でもレール圧と燃料噴射量とをパラメータとして容易に動リーク量を求めることができる。
請求項１４に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置では、請求項１２又は１３において、前記数式は、重回帰式として求められていることを特徴とする。

前記数式は重回帰式として求めることにより推定温度を容易にかつ高精度に推定することが可能となる。
請求項１５に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置では、請求項１４において、燃料温度ＴＨＦ、冷却水温ＴＨＷ、内燃機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊから燃料噴射弁の温度ＴＨＦｉを求める前記数式は、ｋ１，ｋ２，ｋ３を係数として、

であることを特徴とする。

このような数式を用いて、推定温度を容易にかつ高精度に推定することが可能となる。
請求項１６に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置では、請求項１４において、燃料温度ＴＨＦ、冷却水温ＴＨＷ、レール圧Ｐｃ、内燃機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊから燃料噴射弁の温度ＴＨＦｉを求める前記数式は、動リーク量Ｑｄが前記動リーク量マップから求められるものとし、ｋ１１，ｋ１２，ｋ１３，ｋ１４，ｋ１５を係数として、

であることを特徴とする。

特に動リーク量Ｑｄを考慮する場合には、このような数式を用いて、推定温度を容易にかつ一層高精度に推定することが可能となる。
請求項１７に記載のコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置では、請求項１０〜１６のいずれかにおいて、前記燃料温度は、コモンレールに燃料を圧送する燃料ポンプから排出される位置での燃料温度であることを特徴とする。

このように燃料温度は燃料ポンプから排出される位置での燃料温度を検出して用いることができる。

［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された内燃機関である車載用ディーゼルエンジンの燃料噴射システムを表すブロック図である。図１では一例として４ 気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンと略す）２を示すが、他の気筒数のエンジンであっても良い。

エンジン２に各気筒毎に設けられた燃料噴射弁２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはコモンレール４から高圧燃料を分配されている。コモンレール４へはディーゼルエンジン２により駆動される燃料ポンプ６により燃料タンク８から汲み上げられた燃料が高圧化されて供給されている。

コモンレール４ は、燃料噴射弁２ａ〜２ｄに供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料噴射弁２ａ〜２ｄへの燃料供給圧として高圧（レール圧Ｐｃ）が蓄圧されるように燃料配管６ａを介して高圧燃料を圧送する燃料ポンプ６の吐出口側と接続されている。燃料ポンプ６内に発生する高圧燃料の内で、レール圧Ｐｃ調節用として燃料配管６ａに供給されない過剰な燃料は、燃料ポンプ６内部に設けられたポンプ制御弁により燃料戻し管６ｂからリーク管１０側へ排出されて燃料タンク８に戻される。

コモンレール４から燃料タンク８側へ燃料を戻すリリーフ管４ａには、圧力安全弁として機能するプレッシャリミッタ４ｂが取り付けられ、コモンレール４内の燃料圧が限界設定圧を越えると開弁して、コモンレール４の燃料圧を限界設定圧以下に抑える。

燃料噴射弁２ａ〜２ｄからのリーク燃料はリーク管１０側に排出されて燃料タンク８に戻されるが、リーク管１０の途中には燃料噴射弁２ａ〜２ｄのリーク側の圧力を一定に維持するためのチェックバルブ１１が設けられている。

燃料噴射弁２ａ〜２ｄは、各気筒内に燃料を噴射供給するものであり、コモンレール４に蓄圧された高圧燃料を各気筒に燃料噴射タイミングにて噴射供給する。
電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）１２は、各種制御演算を行うＣＰＵ、各種制御演算のためのプログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路やポンプ駆動回路等の駆動回路を含んだマイクロコンピュータとして構成されている。そしてＥＣＵ１２に読み込まれた各種センサ類の信号に基づいて各種の演算処理を行っている。

ＥＣＵ１２に接続されるセンサ類には、図１に示すように回転数センサ１４、冷却水温センサ１６、レール圧センサ１８、燃温センサ２０が存在し、これ以外にＥＣＵ１２は運転者による操作状態を検出するセンサ、例えばアクセル開度を検出するアクセル開度センサ等の他のセンサ類からの信号も読み込んでいる。尚、回転数センサ１４はエンジン２のクランク軸の回転数を内燃機関回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）として検出し、冷却水温センサ１６はエンジン２の冷却水温ＴＨＷを検出している。レール圧センサ１８はコモンレール４内の燃料圧力であるレール圧Ｐｃを検出し、燃温センサ２０は燃料ポンプ６から燃料戻し管６ｂへ排出される位置での燃料温度ＴＨＦを検出している。

ＥＣＵ１２は、燃料の各噴射タイミング毎にＲＯＭに記憶されたプログラムとＲＡＭに読み込まれたデータや演算結果とに基づいて現在の運転状態に応じた要求噴射量（燃料噴射量Ｑｉｎｊ）と燃料噴射弁２ａ〜２ｄの要求噴射タイミングを求め、その要求噴射タイミングにて燃料噴射弁２ａ〜２ｄから燃料噴射を実行している。

図２に各燃料噴射弁２ａ〜２ｄの縦断面図を示す。燃料噴射弁２ａ〜２ｄのハウジング２２内部には、軸方向先端側から、ノズル室２４、摺動孔２６、スプリング収納部２８、シリンダ部３０、排出通路３２及び電磁弁収納部３４が連続して形成されている。ノズル室２４から摺動孔２６にかけてはニードル３６が配置され、スプリング収納部２８にはスプリング３８が配置されて、ニードル３６をノズル室２４の先端のシート部４０へ付勢している。シリンダ部３０内にはコマンドピストン４２が摺動可能に配置されており、このコマンドピストン４２はプレッシャピン４４によりニードル３６に連結され、コマンドピストン４２とニードル３６とが一体に移動するようにされている。電磁弁収納部３４内には電磁弁４６が配置されてスプリング４６ａにより弁体４６ｂを排出通路３２を閉塞する方向に付勢している。コモンレール４から高圧燃料（レール圧Ｐｃ）が供給される高圧燃料通路４８は、ノズル室２４に対して高圧燃料を供給すると共に、シリンダ部３０においてコマンドピストン４２より上側の部分である制御室３０ａへはインオリフィス４８ａを介して減圧された高圧燃料を供給している。電磁弁収納部３４及びスプリング収納部２８へは排圧燃料通路５０が接続されて高圧燃料を低圧側（リーク管１０）へ排出している。

この燃料噴射弁２ａ〜２ｄの作動は次のごとくである。すなわちＥＣＵ１２がインジェクタ駆動回路に噴射パルスを与えると、インジェクタ駆動回路が電磁弁４６の通電を開始する。このことにより電磁弁４６が弁体４６ｂを吸引することで排出通路３２を開くので、制御室３０ａの圧力が低下を開始する。制御室３０ａの圧力が開弁圧力以下に低下すると、コマンドピストン４２と共にニードル３６がスプリング３８の付勢力に抗して上昇を開始する。ニードル３６がシート部４０から離れると、ノズル室２４と、ハウジング２２の先端にある噴孔５２とが連通して噴孔５２からの燃料噴射が開始される。そしてニードル３６の上昇に従って噴射率が上昇する。

尚、このように電磁弁４６の開弁により排出通路３２を介して低圧側（リーク管１０）へなされる燃料リークが動リークであり、そのリーク量が動リーク量Ｑｄである。
ＥＣＵ１２が燃料噴射弁２ａ〜２ｄに与えていた噴射パルスを停止すると、インジェクタ駆動回路が電磁弁４６の通電を停止する。このことによりスプリング４６ａの付勢力により弁体４６ｂがリフトダウンを開始する。そして弁体４６ｂが排出通路３２を閉じることにより制御室３０ａの圧力が上昇を開始する。制御室３０ａの圧力が閉弁圧以上まで上昇すると、コマンドピストン４２と共にニードル３６が下降を開始する。ニードル３６が下降してシート部４０に着座すると、ノズル室２４と噴孔５２の連通が遮断されて、燃料噴射が停止する。

尚、このように電磁弁４６が閉弁状態の時に、燃料噴射弁２ａ〜２ｄ内の摺動部（コマンドピストン４２とシリンダ部３０との間、ニードル３６と摺動孔２６との間）や閉塞部（電磁弁４６の弁体４６ｂが排出通路３２を閉じている部分）を介して低圧側（リーク管１０）へのリークが静リークである。そのリーク量が静リーク量である。

ここで、ＥＣＵ１２が燃料噴射弁２ａ〜２ｄに与える噴射パルスによる燃料噴射量制御においては、燃料噴射量を温度要因にて補正するために燃料噴射弁２ａ〜２ｄの推定温度ＴＨＦｉを算出している。この推定温度ＴＨＦｉについて説明する。尚、燃料噴射弁２ａ〜２ｄの推定温度ＴＨＦｉは実験的に測定できる燃料噴射弁２ａ〜２ｄのハウジング２２での表面温度を想定するが、燃料噴射弁２ａ〜２ｄの他の部分を想定しても良い。

推定温度ＴＨＦｉを算出するための数式は次のようにして求められたものである。
まず式１，２，３にて３つの熱量Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を算出する。熱量Ｗ１は、１噴射当たりに、コモンレール４から燃料噴射弁２ａ〜２ｄへ流入した燃料（燃料温度ＴＨＦ）に対して燃料噴射弁２ａ〜２ｄ（推定温度ＴＨＦｉ）が与える熱量（Ｊ）であり、式１にて表される。

［式１］

尚、式１における燃料量Ｑは、式２に示すごとく燃料噴射弁２ａ〜２ｄにおける１回当たりの燃料噴射量Ｑｉｎｊと動リーク量Ｑｄとの和である。

［式２］

熱量Ｗ２は、１噴射当たりに、エンジン２の冷却水との間での熱交換により燃料噴射弁２ａ〜２ｄへ移動する熱量（Ｊ）であり、式３にて表される。

［式３］

熱量Ｗ３は、動リークにより１噴射当たりに燃料噴射弁２ａ〜２ｄ内で発生した熱量（Ｊ）であり、式４にて表される。

［式４］

燃料噴射弁２ａ〜２ｄにおける熱量収支から、３つの熱量Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は、式５の関係にある。

［式５］

この式５に対して前記式１〜式４を代入すると、式６のようになる。

［式６］

ここで式７のごとくの関係がある。

［式７］

このことから、前記式６において、前記式７の右辺に該当する項を省略して、式８が得られる。

［式８］

これを整理すると、式９のごとくとなる。

［式９］

ここで式１０のごとくの関係がある。

［式１０］

したがって前記式９において、前記式１０の右辺に該当する項を省略すると共に、式１１のごとくの定義により、前記式９を推定温度ＴＨＦｉを求める式として変形すると式１２のごとくとなる。

［式１１］

［式１２］

そして前記式２の関係から、前記式１２は式１３のごとくとなる。

［式１３］

前記式１３における定数部分を係数ｋ１１，ｋ１２，ｋ１３，ｋ１４，ｋ１５として整理し直すと式１４のごとくになる。

［式１４］

このように変数（ＴＨＷ、Ｎｅ、ＴＨＦ、Ｑｉｎｊ、Ｑｄ、Ｐｃの組み合わせ）とその係数ｋ１１，ｋ１２，ｋ１３，ｋ１４，ｋ１５の数式が前記式１４として得られたので、前記式１４について実験より重回帰処理を行って、係数ｋ１１，ｋ１２，ｋ１３，ｋ１４，ｋ１５を決定する。

このことにより推定温度ＴＨＦｉを算出する式が決定し、燃料噴射量制御において用いることができる。ここでエンジン２の内燃機関回転数Ｎｅ、冷却水温ＴＨＷ、レール圧Ｐｃ、燃料温度ＴＨＦについては、回転数センサ１４、冷却水温センサ１６、レール圧センサ１８、燃温センサ２０により検出されている。燃料噴射量Ｑｉｎｊは燃料噴射量制御にて算出されている値を用いる。尚、動リーク量Ｑｄについては、予めレール圧Ｐｃと燃料噴射量Ｑｉｎｊとをパラメータとして実験によりマップ化しておき、この動リーク量マップからレール圧Ｐｃと燃料噴射量Ｑｉｎｊとに基づいて求める。

したがって燃料噴射量制御においては図３のフローチャートに示すごとく、上述のごとく予め設定されている上記式１４により、冷却水温ＴＨＷ、内燃機関回転数Ｎｅ、燃料温度ＴＨＦ、燃料噴射量Ｑｉｎｊ、動リーク量Ｑｄ、及びレール圧Ｐｃから推定温度ＴＨＦｉを算出する（Ｓ１００）。そしてこの推定温度ＴＨＦｉに基づいて関数やマップ［ｆ（ＴＨＦｉ）］から燃料温度補正係数ＴＫ（温度補正量に相当）を求める（Ｓ１０２）。そして、この燃料温度補正係数ＴＫにより、他の補正係数Ｋｎと共に、式１５のごとく、アクセル開度と内燃機関回転数Ｎｅとから求めた基本燃料噴射量Ｑｂを補正して新たな燃料噴射量Ｑｉｎｊを求める（Ｓ１０４）。

［式１５］ Ｑｉｎｊ ← Ｑｂ・ＴＫ・Ｋｎ
このことにより、この新たな燃料噴射量Ｑｉｎｊの燃料噴射が行われるように燃料噴射弁２ａ〜２ｄの電磁弁４６に対する制御がなされることになる。

上述した構成において、請求項との関係は、コモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置及びコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置として機能するＥＣＵ１２がデータ取得手段、燃料噴射量補正手段及び燃料噴射弁温度推定手段に相当する。回転数センサ１４、冷却水温センサ１６、レール圧センサ１８、燃温センサ２０の信号から、内燃機関回転数Ｎｅ、冷却水温ＴＨＷ、レール圧Ｐｃ、燃料温度ＴＨＦの各データを求め、これらデータから燃料噴射量Ｑｉｎｊ及び動リーク量Ｑｄを求めるＥＣＵ１２の処理がデータ取得手段としての処理に相当する。そして図３の処理が燃料噴射量補正手段としての処理に相当する。図３のステップＳ１００が燃料噴射弁温度推定手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．本実施の形態では燃料噴射弁２ａ〜２ｄの推定温度ＴＨＦｉを算出するに際して、燃料温度ＴＨＦ及び冷却水温ＴＨＷのみでなく、レール圧Ｐｃ、内燃機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊを含んでいる。これらレール圧Ｐｃ、内燃機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊは燃料噴射弁２ａ〜２ｄにおける燃料流動状態による熱量の動向に大きく影響する。

特にレール圧Ｐｃ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊは動リーク量Ｑｄに影響する。燃料噴射弁２ａ〜２ｄにおいて動リークにより放出された燃料は、コモンレール４内での燃料圧（レール圧Ｐｃ）が高圧であるだけに激しく発熱するので、動リーク量Ｑｄが燃料噴射弁２ａ〜２ｄの温度に影響することになる。したがって上述のごとく燃料噴射量精度に影響する要因としてレール圧Ｐｃ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊを含めている。

更に、燃料噴射弁２ａ〜２ｄでの熱量の動向に影響する内燃機関回転数Ｎｅ、燃料温度ＴＨＦ及び冷却水温ＴＨＷのパラメータを燃料噴射量精度に影響する要因として含めることにより、燃料噴射量算出処理（図３）にて燃料噴射量Ｑｉｎｊを求める際に高精度に燃料噴射量の温度補正を行うことができる。

（ロ）．推定温度ＴＨＦｉを求めるための前記式１４は、特に燃料と燃料噴射弁２ａ〜２ｄとの間での熱量の授受、燃料噴射弁２ａ〜２ｄと冷却水との間での熱量の授受、及び動リーク量Ｑｄによる燃料噴射弁２ａ〜２ｄでの発生熱量を算出し、これらの熱量収支関係から求めている。そして最終的には重回帰式として求めているので推定温度ＴＨＦｉを容易にかつ高精度に推定することが可能である。

更に推定温度ＴＨＦｉを求めるための前記式１４に用いられる動リーク量Ｑｄはレール圧Ｐｃと燃料噴射量Ｑｉｎｊとをパラメータとする動リーク量マップから求めるので、簡易な構成でも容易に動リーク量Ｑｄを求めることができる。

図４は噴射期間を一定として、＃１気筒の燃料噴射弁２ａ及び＃４気筒燃料噴射弁２ｄについて実測したハウジング２２の表面温度（℃：燃料噴射弁の温度に相当）と燃料噴射量Ｑｉｎｊ（ｍｍ3／１噴射）との相関を実験的に求めて表したグラフである。

＃１気筒の燃料噴射弁２ａについても＃４気筒の燃料噴射弁２ｄについても共に、実線にて示す直線関係に対して非常に高い相関性を示している。したがって燃料噴射弁２ａ〜２ｄの温度を用いて、燃料噴射量を温度補正すれば高精度な燃料噴射量制御ができることが分かる。

そして本実施の形態にて前記式１４の形で得られた重回帰式により算出される推定温度ＴＨＦｉと、燃料噴射弁２ａ〜２ｄの実測による表面温度とは図５に示すごとく５．０℃以内に収束しており、高精度に燃料噴射弁２ａ〜２ｄの温度が推定できていることが分かる。

このことにより推定温度ＴＨＦｉを用いることで高精度に燃料噴射量の温度補正を行うことができることが分かる。
［実施の形態２］
本実施の形態では、前記式１４の代わりに、より簡単化した数式にて推定温度ＴＨＦｉを算出するものである。他の構成は前記実施の形態１と同じであるので、図１〜３を参照して説明する。

まず、動リーク量Ｑｄはレール圧Ｐｃに対して式１６に示すごとくの比例関係にある。
［式１６］

ここでτは燃料噴射時間である。

この式１６により、前記式１４は式１７に示すごとくに表される。
［式１７］

この式１７の内で寄与率の少ない右辺第３項を省略すると式１８に示すごとくとなる。

［式１８］

次に燃料噴射時間τは、レール圧Ｐｃ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊに対して概略式１９に示す関係にあると考えられる。

［式１９］

このことから前記式１８は式２０のごとく表すことができる。

［式２０］

この式２０の内で寄与率の少ない右辺第３項を省略し、係数ｋ１１，ｋ１２，ｋ１５をそれぞれ係数ｋ１，ｋ２，ｋ３と置き直すと式２１に示すごとくとなる。

［式２１］

このように変数（ＴＨＷ、Ｎｅ、ＴＨＦ、Ｑｉｎｊの組み合わせ）とその係数ｋ１，ｋ２，ｋ３の数式が、前記式２１として得られたので、前記式２１について実験より重回帰処理を行って、係数ｋ１，ｋ２，ｋ３を決定する。

このことにより推定温度ＴＨＦｉを算出する式が決定し、燃料噴射量制御において用いることができる。
したがって燃料噴射量制御において図３のフローチャートに示すごとく、上記式２１により推定温度ＴＨＦｉを算出し（Ｓ１００）、この推定温度ＴＨＦｉに基づいて関数やマップ［ｆ（ＴＨＦｉ）］から燃料温度補正係数ＴＫを求める（Ｓ１０２）。そして、この燃料温度補正係数ＴＫと更に他の補正係数Ｋｎとにより、前記式１５のごとく、アクセル開度と内燃機関回転数Ｎｅとから求めた基本燃料噴射量Ｑｂを補正して新たな燃料噴射量Ｑｉｎｊ（要求噴射量）を求める（Ｓ１０４）。

このことにより、この新たな燃料噴射量Ｑｉｎｊでの燃料噴射が行われるように燃料噴射弁２ａ〜２ｄにおける電磁弁４６の制御がなされることになる。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。

（イ）．前記実施の形態１の（イ）（ロ）とほぼ同様な効果を生じる。
すなわち、本実施の形態の前記式２１の形で得られた重回帰式により算出される推定温度ＴＨＦｉと、燃料噴射弁２ａ〜２ｄの実測による表面温度とは図６に示すごとく５．３℃以内に収束しており、本実施の形態においても高精度に燃料噴射弁２ａ〜２ｄの温度が推定できる。このことにより上述した効果が生じることが分かる。

特に式２１は、前記実施の形態１における式１４に比較して、レール圧Ｐｃや動リーク量Ｑｄによる計算の項がなく、動リーク量Ｑｄ自体の算出も必要ないので、ＥＣＵ１２における演算負荷が少なくて済み、より高速な処理が可能となる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記各実施の形態では、燃料ポンプ６から排出される燃料温度ＴＨＦを求める位置として、燃料戻し管６ｂでの燃料温度を測定して用いたが、これ以外の排出位置として、コモンレール４へ供給する燃料配管６ａ、あるいはコモンレール４にて燃料温度ＴＨＦを測定して用いても良い。

（ｂ）．前記各実施の形態においては、一旦、前記式１４あるいは前記式２１により推定温度ＴＨＦｉを算出した後に、この推定温度ＴＨＦｉに基づいて関数やマップ［ｆ（ＴＨＦｉ）］から燃料温度補正係数ＴＫを求めていた。この代わりに、ｆ（ＴＨＦｉ）を、ｆ（ＴＨＷ，Ｎｅ，ＴＨＦ，Ｑｉｎｊ，Ｑｄ，Ｐｃ）あるいはｆ（ＴＨＷ，Ｎｅ，ＴＨＦ，Ｑｉｎｊ）のごとく、前記式１４あるいは前記式２１を含めた式として、各データＴＨＷ、Ｎｅ、ＴＨＦ、Ｑｉｎｊ、Ｑｄ、Ｐｃから直接、燃料温度補正係数ＴＫを求めるようにしても良い。

実施の形態１としての車載用ディーゼルエンジンの燃料噴射システムを表すブロック図。 実施の形態１における燃料噴射弁の縦断面図。 実施の形態１の燃料噴射量制御処理のフローチャート。 実測した燃料噴射弁の表面温度と燃料噴射量との相関を実験的に求めて表したグラフ。 実施の形態１における推定温度と実測値との相関を示すグラフ。 実施の形態２における推定温度と実測値との相関を示すグラフ。

符号の説明

２…ディーゼルエンジン、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…燃料噴射弁、４…コモンレール、４ａ…リリーフ管、４ｂ…プレッシャリミッタ、６…燃料ポンプ、６ａ…燃料配管、６ｂ…燃料戻し管、８…燃料タンク、１０…リーク管、１１…チェックバルブ、１２…ＥＣＵ、１４…回転数センサ、１６…冷却水温センサ、１８…レール圧センサ、２０…燃温センサ、２２…ハウジング、２４…ノズル室、２６…摺動孔、２８…スプリング収納部、３０…シリンダ部、３０ａ…制御室、３２…排出通路、３４…電磁弁収納部、３６…ニードル、３８…スプリング、４０…シート部、４２…コマンドピストン、４４…プレッシャピン、４６…電磁弁、４６ａ…スプリング、４６ｂ…弁体、４８…高圧燃料通路、４８ａ…インオリフィス、５０…排圧燃料通路、５２…噴孔。

Claims (17)

1. コモンレール式内燃機関の燃料噴射量を補正する燃料噴射量制御装置であって、
   コモンレール式内燃機関の運転状態に基づき、燃料温度、冷却水温、内燃機関回転数及び燃料噴射量の各データを取得するデータ取得手段と、
   該データ取得手段にて取得された前記データに基づいて燃料噴射量に対する温度補正量を算出して燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
   を備えたことを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置。
2. コモンレール式内燃機関の燃料噴射量を補正する燃料噴射量制御装置であって、
   コモンレール式内燃機関の運転状態に基づき、燃料温度、冷却水温、レール圧、内燃機関回転数及び燃料噴射量の各データを取得するデータ取得手段と、
   該データ取得手段にて取得された前記データに基づいて燃料噴射量に対する温度補正量を算出して燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
   を備えたことを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置。
3. 請求項１又は２において、前記燃料噴射量補正手段は、前記データ取得手段にて取得された前記データに基づいて、燃料噴射弁の温度を推定し、該推定温度に基づいて前記温度補正量を算出することを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置。
4. 請求項３において、前記燃料噴射量補正手段は、前記データ取得手段にて取得された前記データに基づいて、燃料と燃料噴射弁との間での熱量の授受、燃料噴射弁と冷却水との間での熱量の授受、及び動リーク量による燃料噴射弁での熱量の発生における熱量収支の関係により導いた数式から、燃料噴射弁の温度を推定することを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置。
5. 請求項４において、前記動リーク量は、レール圧と燃料噴射量とをパラメータとして予め設定されている動リーク量マップから算出されることを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置。
6. 請求項４又は５において、前記数式は、重回帰式として求められていることを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置。
7. 請求項６において、燃料温度ＴＨＦ、冷却水温ＴＨＷ、内燃機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊから燃料噴射弁の温度ＴＨＦｉを求める前記数式は、ｋ１，ｋ２，ｋ３を係数として、
   

   

   であることを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置。
8. 請求項６において、燃料温度ＴＨＦ、冷却水温ＴＨＷ、レール圧Ｐｃ、内燃機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊから燃料噴射弁の温度ＴＨＦｉを求める前記数式は、動リーク量Ｑｄが前記動リーク量マップから求められるものとし、ｋ１１，ｋ１２，ｋ１３，ｋ１４，ｋ１５を係数として、
   

   

   であることを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれかにおいて、前記燃料温度は、コモンレールに燃料を圧送する燃料ポンプから排出される位置での燃料温度であることを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射量制御装置。
10. コモンレール式内燃機関の運転状態に基づき、燃料温度、冷却水温、内燃機関回転数及び燃料噴射量の各データを取得するデータ取得手段と、
    該データ取得手段にて取得された前記データに基づいて燃料噴射弁の温度を推定する燃料噴射弁温度推定手段と、
    を備えたことを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置。
11. コモンレール式内燃機関の運転状態に基づき、燃料温度、冷却水温、レール圧、内燃機関回転数及び燃料噴射量の各データを取得するデータ取得手段と、
    該データ取得手段にて取得された前記データに基づいて燃料噴射弁の温度を推定する燃料噴射弁温度推定手段と、
    を備えたことを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置。
12. 請求項１０又は１１において、前記燃料噴射弁温度推定手段は、前記データ取得手段にて取得された前記データに基づいて、燃料と燃料噴射弁との間での熱量の授受、燃料噴射弁と冷却水との間での熱量の授受、及び動リーク量による燃料噴射弁での熱量の発生における熱量収支の関係により導いた数式から、燃料噴射弁の温度を推定することを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置。
13. 請求項１２において、前記動リーク量は、レール圧と燃料噴射量とをパラメータとして予め設定されている動リーク量マップから算出されることを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置。
14. 請求項１２又は１３において、前記数式は、重回帰式として求められていることを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置。
15. 請求項１４において、燃料温度ＴＨＦ、冷却水温ＴＨＷ、内燃機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊから燃料噴射弁の温度ＴＨＦｉを求める前記数式は、ｋ１，ｋ２，ｋ３を係数として、
    

    

    であることを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置。
16. 請求項１４において、燃料温度ＴＨＦ、冷却水温ＴＨＷ、レール圧Ｐｃ、内燃機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｉｎｊから燃料噴射弁の温度ＴＨＦｉを求める前記数式は、動リーク量Ｑｄが前記動リーク量マップから求められるものとし、ｋ１１，ｋ１２，ｋ１３，ｋ１４，ｋ１５を係数として、
    

    

    であることを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置。
17. 請求項１０〜１６のいずれかにおいて、前記燃料温度は、コモンレールに燃料を圧送する燃料ポンプから排出される位置での燃料温度であることを特徴とするコモンレール式内燃機関燃料噴射弁温度推定装置。

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