JP2012026343A - 燃料温度検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料噴射弁のメイン噴射後か、減圧弁の閉弁後か、燃料供給ポンプの燃料圧送後かのいずれかの温度推定条件が成立すると(S430:Yes)、燃料温度検出装置は、圧力脈動が発生すると判断し、圧力センサが検出するコモンレール圧信号をサンプリングし(S432)、圧力脈動に対応するフィルタ周波数帯でバンドパスフィルタ処理を実行する(S434)。燃料温度検出装置は、1回のメイン噴射で所定期間の間に発生した圧力脈動の複数の周期の平均を算出して1周期とし、1秒間で取得したメイン噴射の回数分の脈動周期を平均する。燃料温度検出装置は、予め検出されていた、脈動周期と燃料温度との相関を表す温度特性に基づいて、脈動周期の平均値から燃料温度を推定する(S440)。
【選択図】図6
Description
燃料温度は温度センサを設置すれば検出できるが、設置箇所の制約または部品点数の低減要求等により、温度センサを使用せずに燃料温度を検出することが求められることがある。
また、圧力脈動の周期と燃料温度との関係は、燃料噴射システムを構成する部品のばらつき、周囲環境によって変化しないので、脈動周期に基づいて燃料温度を高精度に推定できる。
このように、予め記憶している温度特性に基づいて、脈動周期から燃料温度を容易に推定できる。
請求項4に記載の発明によると、周期算出手段は、圧力脈動が発生してから所定期間の間に発生する圧力脈動の複数の周期の平均を算出して脈動周期とする。
また、圧力脈動が発生してから所定期間の間の圧力脈動の変動値が大きいときの圧力センサ信号に基づいて脈動周期を算出するので、脈動周期の算出精度が向上する。
燃料噴射弁の噴射により圧力脈動は発生し、噴射指令信号等により燃料噴射弁の噴射時期を正確に知ることができるので、圧力脈動が発生してから圧力脈動の変動値が大きいときの圧力センサの出力信号に基づいて脈動周期を算出できる。これにより、脈動周期の算出精度が向上する。
燃料供給ポンプの燃料圧送により圧力脈動は発生し、燃料供給ポンプを駆動するカム軸の回転角度信号等により燃料供給ポンプの燃料圧送時期を正確に知ることができるので、圧力脈動が発生してから圧力脈動の変動値が大きいときの圧力センサ信号に基づいて脈動周期を算出できる。これにより、脈動周期の算出精度が向上する。
(燃料噴射システム10)
燃料噴射システム10は、例えば、自動車用の4気筒のディーゼルエンジン(以下、単に「エンジン」ともいう。)2に燃料を噴射するためのものである。燃料噴射システム10は、燃料供給ポンプ14と、コモンレール20と、燃料噴射弁30と、電子制御装置(Electronic Control Unit:ECU)40とを備えている。
ECU40は、燃料噴射弁30に噴射を指令する噴射指令信号のパルス幅と噴射量との相関を示す噴射特性マップを、コモンレール圧の所定の圧力範囲毎にROMまたはフラッシュメモリに記憶している。そして、ECU40は、エンジン回転数およびアクセル開度に基づいて燃料噴射弁30の噴射量が決定されると、圧力センサ22が検出したコモンレール圧に応じて該当する圧力範囲の噴射特性マップを参照し、決定された噴射量を燃料噴射弁30に指令する噴射指令信号のパルス幅を噴射特性マップから取得する。
次に、燃料噴射弁30に供給される燃料に発生する圧力脈動について説明する。圧力脈動は、燃料噴射弁30からの燃料噴射、燃料供給ポンプ14による燃料圧送、減圧弁24によるコモンレール20内の燃料排出による燃料圧力の急激な変化により発生する。
圧力脈動の伝播速度は燃料中の音速に等しい。燃料温度が低くなると音速(伝播速度)は速くなり、燃料温度が高くなると音速(伝播速度)は遅くなる。圧力脈動の伝播速度が速くなると脈動周期は短く、脈動周波数は高くなり、伝播速度が遅くなると脈動周期は長く、脈動周波数は低くなる。
次に、脈動周期から燃料温度を推定するために使用する、脈動周期と燃料温度との相関を表す温度特性の検出方法について説明する。
ただし、圧力センサ22の出力信号には、センサ自体のノイズ、圧力の反射波等が混入しているので、このような不要な信号成分をバンドパスフィルタ(BPF)により除去して必要な圧力センサ信号を抽出することが望ましい。
まず、−30℃〜120℃の温度範囲で、コモンレール20に設置した圧力センサ22の出力信号をサンプリングするために、図4のS400において、燃料温度を−30℃に設定する。サンプリングされた圧力センサ22の出力信号はAD変換される。サンプリング時間間隔は、図3の(B)に示すようにエンジン回転数によって決定される。エンジン回転数が高いほどサンプリング時間間隔は短くなる。
所定温度毎に圧力センサ22の出力信号をサンプリングする処理が−30℃〜120℃の全ての温度範囲で完了すると(S402:Yes)、−30℃〜120℃の温度範囲で取得したサンプリングデータに対し、高速フーリエ変換によりスペクトル解析を実行する(S408)。
図4の処理によりサンプリングデータを抽出するフィルタ周波数帯を検出すると、図5の処理により、脈動周期と燃料温度との相関を表す温度特性を検出する。
(燃料温度推定処理)
ECU40は、図4および図5の処理により予め車種毎に検出された温度特性を記憶しており、車両運転中において、図6の処理により温度特性に基づいて燃料温度を推定する。図6のフローチャートは、常時実行される。
以上説明した上記実施形態では、圧力センサ22の出力信号から圧力脈動の脈動周期を算出し、脈動周期と燃料温度との相関を表す温度特性に基づき、脈動周期から燃料温度を推定した。これにより、温度センサを使用せずに燃料温度を検出できる。
本実施形態では、エンジン2が本発明の内燃機関に相当し、燃料供給ポンプ14が本発明の燃料供給ポンプに相当し、圧力センサ22が本発明の圧力センサに相当し、燃料噴射弁30が本発明の燃料噴射弁に相当し、ECU40が本発明の燃料温度検出装置に相当する。
また、図6のS432およびS434の処理が本発明のフィルタ手段が実行する機能に相当し、S436の処理が本発明の周期算出手段が実行する機能に相当し、S440の処理が本発明の温度推定手段が実行する機能に相当する。
上記実施形態では、コモンレール式のディーゼルエンジン2に本発明の燃料温度検出装置を適用した。これ以外にも、例えば直噴式のガソリンエンジンに本発明の燃料温度検出装置を適用し、脈動周期から燃料温度を推定してもよい。
Claims (7)
- 内燃機関に設けられた燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する圧力センサの出力信号に基づいて、燃料圧力に生じる圧力脈動の脈動周期を算出する周期算出手段と、
前記周期算出手段が算出する前記脈動周期に基づいて、前記燃料噴射弁に供給される燃料の温度を推定する温度推定手段と、
を備えることを特徴とする燃料温度検出装置。 - 前記温度推定手段は、前記脈動周期と前記燃料温度との相関を表す温度特性を予め記憶しており、前記温度特性に基づいて、前記周期算出手段が算出する前記脈動周期から前記燃料温度を推定することを特徴とする請求項1に記載の燃料温度検出装置。
- 前記圧力脈動に対応する周波数帯の信号を前記出力信号から抽出するフィルタ手段を備え、
前記周期算出手段は、前記フィルタ手段により抽出された周波数帯の前記出力信号に基づいて前記脈動周期を算出する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の燃料温度検出装置。 - 前記周期算出手段は、前記圧力脈動が発生してから所定期間の間に発生する前記圧力脈動の複数の周期の平均を算出して前記脈動周期とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の燃料温度検出装置。
- 前記温度推定手段は、前記燃料噴射弁の噴射により発生する前記圧力脈動の前記脈動周期に基づいて前記燃料温度を推定することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の燃料温度検出装置。
- 前記温度推定手段は、前記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給ポンプの燃料圧送により発生する前記圧力脈動の前記脈動周期に基づいて前記燃料温度を推定することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の燃料温度検出装置。
- 燃料供給ポンプから圧送されコモンレールで蓄圧された燃料を前記燃料噴射弁から噴射し、減圧弁が開弁駆動されることにより前記コモンレール内の燃料を低圧側に排出して前記コモンレール内の燃料圧力を減圧する燃料噴射システムに適用され、
前記温度推定手段は、前記減圧弁が開弁駆動された後に発生する前記圧力脈動の前記脈動周期に基づいて前記燃料温度を推定する、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の燃料温度検出装置。
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