JP2009197603A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】筒外噴射用インジェクタによる噴射量の下限範囲を拡大して、より幅広い噴射量範囲の噴射要求に対応することができる燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン１の排気通路１２内に、デューティ比に応じた量の燃料を噴射する筒外噴射用インジェクタ１４と、筒外噴射用インジェクタ１４を制御する制御手段１５とを備え、制御手段１５は、上記デューティ比を求めるときのインジェクタ駆動周波数を要求噴射量が少量となるに従い周波数が段階的或いは連続的に低くなるように変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気通路内に燃料を噴射する筒外噴射用インジェクタを備えた燃料噴射制御装置に関するものである。
ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）等が含まれている。排気ガス中のＰＭを捕集するために、エンジンの排気通路に触媒等を有するフィルタ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）を設け、フィルタで捕集したＰＭを除去するために、フィルタの上流側で排気通路内に燃料を噴射する方法がある（引用文献１及び２等参照）。
排気通路内に燃料を噴射する手段として、低圧噴射用のインジェクタ（ガソリンエンジン用のマルチホールノズルやスワールノズル等）が用いられる。この低圧噴射用のインジェクタの駆動制御においては、インジェクタを駆動するアクチュエータを一定の駆動周波数（例えば、１００Ｈｚ）で駆動させる。インジェクタによる燃料噴射量は、駆動周波数に基づいて求めるデューティ比を変化させることによって、制御される。
インジェクタの開弁初期には、針弁（ニードル）がリフトせず燃料が噴射されないデッドタイム（dead time）と称される期間（デューティ比０〜１０％程度）があり、開弁終期には、針弁が実質的に閉じなくなるステーブルタイム（stable time）と称される期間（デューティ比９０％以上）があるので、インジェクタは、これらデッドタイム及びステーブルタイムを避けて、デューティ比１０〜９０％程度の範囲で使用される（図５中の噴射量特性（昇圧あり）を参照）。
特開２００２−２９５２９８号公報 特開２００７−３１５３１３号公報
上述の低圧噴射用のインジェクタを排気通路内に燃料を噴射する手段として用いる場合、排気通路内（筒外）の雰囲気圧力が燃焼室内（筒内）に比べて低いことから、針弁のセット圧を筒内噴射に使用する場合と比較して下げることが可能となり、また、駆動ドライバも燃料の昇圧を行わずに使用することが可能となる。これにより、上述の低圧噴射用のインジェクタを排気通路内に燃料を噴射する手段として用いる場合には、インジェクタに供給する燃料を昇圧する昇圧回路を省いて、コストを低減することが可能である。
しかし、上記の昇圧回路を省いた場合には、駆動トルクの低下により、上記のデッドタイムが延びる傾向がある。そのため、インジェクタによる噴射量が少量であるときに噴射量のバラツキが生じ、インジェクタによる噴射量の下限範囲が燃料を昇圧して使用する場合と比較して高くなってしまう（図５中の噴射量特性（昇圧なし）を参照）。
そこで、本発明の目的は、筒外噴射用インジェクタによる噴射量の下限範囲を拡大して、より幅広い噴射量範囲の噴射要求に対応することができる燃料噴射制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気通路内に、デューティ比に応じた量の燃料を噴射する筒外噴射用インジェクタと、該筒外噴射用インジェクタを制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記デューティ比を求めるときのインジェクタ駆動周波数を要求噴射量が少量となるに従い周波数が段階的或いは連続的に低くなるように変化させるものである。
本発明によれば、筒外噴射用インジェクタによる噴射量の下限範囲を拡大して、より幅広い噴射量範囲の噴射要求に対応することができる燃料噴射制御装置を提供することができるという優れた効果を発揮するものである。
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略図である。
図１に示すように、エンジン（本実施形態では、ディーゼルエンジン）１は、シリンダ（気筒）２、シリンダヘッド３、ピストン４、吸気ポート５、排気ポート６、吸気弁７、排気弁８、筒内噴射用インジェクタ９等から構成される。シリンダ２とシリンダヘッド３とピストン４とで区画された空間に燃焼室１０が形成され、燃焼室１０内に筒内噴射用インジェクタ９から燃料が直接噴射される。吸気ポート５には吸気通路（吸気管）１１が接続され、排気ポート６には排気通路（排気管）１２が接続される。
本実施形態に係る燃料噴射制御装置は、エンジンの排気浄化装置として用いられる。
かかる燃料噴射制御装置は、エンジン１の排気通路１２に設けられ、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）１３と、排気通路１２におけるフィルタ１３の上流側に設けられ、フィルタ１３で捕集したＰＭを除去するために排気通路１２内に燃料を噴射する筒外噴射用インジェクタ１４と、筒外噴射用インジェクタ１４を制御する制御手段（以下、ＥＣＵという）１５とを備える。
フィルタ１３は、触媒等を有する。
ＥＣＵ１５は、フィルタ１３の上流側及び下流側にそれぞれ設けた排気圧力センサ１６、１７で測定した排気ガスの圧力比や差圧等からフィルタ１３におけるＰＭの捕集量を推定し、推定したＰＭの捕集量が所定量を超え、且つ、フィルタ１３の上流側に設けた排気ガス温度センサ１８で測定した排気ガス温度が所定温度より低い場合に、排気ガスを上記所定温度以上に昇温させるために、筒外噴射用インジェクタ１４により排気通路１２内に燃料を噴射する排気管内噴射を実行する。
筒外噴射用インジェクタ１４による燃料噴射量は、筒外噴射用インジェクタ１４の駆動周波数に基づいて求めるデューティ比を変化させることによって、制御される。
ＥＣＵ１５は、筒外噴射用インジェクタ１４（アクチュエータ）の駆動周波数を要求噴射量が少量となるに従い周波数が連続的に低くなるように変化させる（図３参照）。
本実施形態では、ＥＣＵ１５は、要求噴射量が最も多量であるときは、筒外噴射用インジェクタ１４（アクチュエータ）の駆動周波数を高周波数（例えば、１００Ｈｚ）とすると共に（図４（ａ）参照）、要求噴射量が最も少量であるときは、筒外噴射用インジェクタ１４（アクチュエータ）の駆動周波数を低周波数（例えば、１５Ｈｚ）として（図４（ｂ）参照）、筒外噴射用インジェクタ１４（アクチュエータ）の駆動周波数を、要求噴射量が少量となるに従い高周波数（１００Ｈｚ）から低周波数（１５Ｈｚ）まで連続的に変化させる（図３参照）。
次に、ＥＣＵ１５による処理フローを図２により説明する。
ＥＣＵ１５は、筒外噴射用インジェクタ１４に対する噴射要求が有ったときに（図２のＳ１）、要求噴射量に応じた駆動周波数が予め入力されたテーブルから、要求噴射量に応じた駆動周波数を選択する（図２のＳ２）。
次いで、ＥＣＵ１５は、要求噴射量に応じてテーブルから選択した駆動周波数に基づいて、デューティ比を計算し、計算して得たデューティ比（指示デューティ）が所定の下限デューティと上限デューティとの間の値であるか否か（下限デューティ＜指示デューティ＜上限デューティ）を確認する（図２のＳ３）。
そして、ＥＣＵ１５は、指示デューティが所定の下限デューティと上限デューティとの間の値であれば、指示デューティに応じて筒外噴射用インジェクタ１４（アクチュエータ）を駆動して、筒外噴射用インジェクタ１４により排気管内噴射を実行する（図２のＳ４）。
本実施形態では、要求噴射量が最も少量である場合、筒外噴射用インジェクタ１４（アクチュエータ）の駆動周波数として要求噴射量が多量である場合に比べて低い周波数（１５Ｈｚ）が選択されることとなる。これにより、筒外噴射用インジェクタ１４による噴射量の下限は、燃料の噴射圧力が同じであるとすると、駆動周波数を一定（１００Ｈｚ）としたときの噴射量の０．１５倍（１５／１００＝１／６．７倍）の噴射量となる。
即ち、筒外噴射用インジェクタ１４（アクチュエータ）の駆動周波数を一定（１００Ｈｚ）とした場合と比較して、筒外噴射用インジェクタ１４（アクチュエータ）の駆動周波数を１００Ｈｚより低い周波数に可変とすることで、低い噴射量範囲まで使用することができ、筒外噴射用インジェクタ１４による噴射量の下限範囲を拡大することが可能となる（図３参照）。
また、本実施形態では、要求噴射量が最も多量である場合は、筒外噴射用インジェクタ１４（アクチュエータ）の駆動周波数として要求噴射量が少量である場合に比べて高い周波数（１００Ｈｚ）が選択されることとなる。これにより、筒外噴射用インジェクタ１４による噴射量の上限は、燃料の噴射圧力が同じであるとすると、駆動周波数を一定（１００Ｈｚ）としたときの噴射量と同じ噴射量となる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
例えば、フィルタ１３は、窒素酸化物（ＮＯｘ）を捕集するものであっても良い。また、ＥＣＵ１５は、筒外噴射用インジェクタ１４（アクチュエータ）の駆動周波数を要求噴射量が少量となるに従い周波数が段階的に低くなるように変化させるものであっても良い。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略図である。 図２は、ＥＣＵによる処理フローを示す図である。 図３は、要求噴射量に対する駆動周波数が入力されたテーブルを模式的に示す図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、デューティ比を示す図である。 図５は、インジェクタの噴射量特性を示す図である。
符号の説明
１ エンジン（ディーゼルエンジン）
１２ 排気通路（排気管）
１４ 筒外噴射用インジェクタ
１５ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (1)

  1. エンジンの排気通路内に、デューティ比に応じた量の燃料を噴射する筒外噴射用インジェクタと、該筒外噴射用インジェクタを制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記デューティ比を求めるときのインジェクタ駆動周波数を要求噴射量が少量となるに従い周波数が段階的或いは連続的に低くなるように変化させることを特徴とする燃料噴射制御装置。
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