JP2014227950A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
燃料噴射量や燃料噴射圧力が大きく変化すると、前段噴射に起因して生じる燃料圧力の脈動態様も変化する。そのため、そうした変化が生じた場合に、算出燃焼サイクルにおいて算出された補正項を反映燃焼サイクルにおいて反映させると、同補正項が不適切な値になって噴射量誤差の増大を招くおそれがある。
図1に示すように、内燃機関10の気筒11には吸気通路12が接続されている。内燃機関10の気筒11内には吸気通路12を介して空気が吸入される。なお、この内燃機関10としては複数(本実施形態では4つ[♯1,♯2,♯3,♯4])の気筒11を有するディーゼル機関が採用されている。内燃機関10には、気筒11(♯1〜♯4)毎に、同気筒11内に燃料を直接噴射する直噴タイプの燃料噴射弁20が取り付けられている。この燃料噴射弁20の開弁駆動によって噴射された燃料は内燃機関10の気筒11内において圧縮加熱された吸入空気に触れて着火および燃焼する。そして内燃機関10では、気筒11内における燃料の燃焼に伴い発生するエネルギによってピストン13が押し下げられてクランクシャフト14が強制回転するようになる。内燃機関10の気筒11において燃焼した燃焼ガスは排気として内燃機関10の排気通路15に排出される。
図2に示すように、燃料噴射弁20のハウジング21の内部にはニードル弁22が設けられている。このニードル弁22はハウジング21内において往復移動(同図の上下方向に移動)することの可能な状態で設けられている。ハウジング21の内部には上記ニードル弁22を噴射孔23側(同図の下方側)に常時付勢するスプリング24が設けられている。またハウジング21の内部には、上記ニードル弁22を間に挟んで一方側(同図の下方側)の位置にノズル室25が形成されるとともに、他方側(同図の上方側)の位置に圧力室26が形成されている。
図3に示すように、本実施形態では上記特性パラメータとして、開弁遅れ時間τd、噴射率上昇速度Qup、最大噴射率Qmax、閉弁遅れ時間τe、噴射率低下速度Qdnを採用している。詳しくは、開弁遅れ時間τdは電子制御ユニット40から燃料噴射弁20に開弁信号(図3(a))が出力されてから同燃料噴射弁20からの燃料噴射が実際に開始されるまでの時間であり、噴射率上昇速度Qupは燃料噴射弁20の開弁動作が開始された後の燃料噴射率(図3(b))の上昇速度である。また、最大噴射率Qmaxは燃料噴射率の最大値であり、閉弁遅れ時間τeは電子制御ユニット40から燃料噴射弁20に閉弁信号が出力されてから同燃料噴射弁20の閉弁動作(詳しくはニードル弁22の閉弁側への移動)が開始されるまでの時間である。さらに、噴射率低下速度Qdnは、燃料噴射弁20の閉弁動作が開始された後の燃料噴射率の下降速度である。
燃料噴射弁20の内部(詳しくは、ノズル室25)の燃料圧力は、同燃料噴射弁20が開弁駆動されるとリフト量の増加に伴って低下し、その後において閉弁駆動されるとリフト量の減少に伴って上昇するようになる。本実施形態では、そうした燃料噴射弁20内部の燃料圧力(詳しくは、燃料圧力PQ)の推移をもとに、上記開弁遅れ時間τd、噴射率上昇速度Qup、最大噴射率Qmax、閉弁遅れ時間τe、および噴射率低下速度Qdnが特定される。そして、それら特定した値によって実際の燃料噴射率の時間波形(検出時間波形)が形成される。なお、燃料圧力PQの時間波形としては、ローパスフィルタを用いて平滑化したり、無噴射気筒に対応する圧力センサ51により検出された燃料圧力PQによる補正を行ったりした値をもとに形成した波形が用いられる。
図4に示すように、詳しくは先ず、燃料噴射弁20の開弁動作が開始される直前の所定期間T1における燃料圧力PQ(図4(c))の平均値が算出されるとともに、同平均値が基準圧力Pbsとして記憶される。この基準圧力Pbsは、閉弁時における燃料噴射弁20内部の燃料圧力に相当する圧力として用いられる。
そして、この点Dに対応する時期が、燃料噴射弁20の閉弁動作が開始された時期(閉弁開始時期Tcs)として特定される。本実施形態では、電子制御ユニット40から燃料噴射弁20に閉弁信号が出力された時期から上記閉弁開始時期Tcsまでの時間が閉弁遅れ時間τeとして特定される。
図9に示すように、上記補正項算出処理の実行を通じて、二段目噴射をもとに算出された値が同二段目噴射に対応する差分補正項K2として記憶され、三段目噴射をもとに算出された値が同三段目噴射に対応する差分補正項K3として記憶される。また、四段目噴射をもとに算出された値が同四段目噴射に対応する差分補正項K4として記憶され、五段目噴射をもとに算出された値が同五段目噴射に対応する差分補正項K5として記憶される。このように「N」を自然数とすると、(N+1)段目の燃料噴射をもとに算出された値が同(N+1)段目の燃料噴射に対応する差分補正項K(N+1)として記憶される。なお、多段噴射で実行されなかった噴射段に対応する差分補正項としては初期値(本実施形態では「0」)が設定される。
本実施形態では、差分補正項が、例えばメイン噴射に対応する補正項や同メイン噴射の直前に実行されるパイロット噴射に対応する補正項等といったように噴射位置に関連づけして算出されるのではなく、二段目噴射に対応する差分補正項K2や三段目噴射に対応する差分補正項K3といったように噴射順序に関連づけして算出される。
同図10に示すように、差分補正項の反映対象の燃料噴射を含む燃焼サイクル(反映燃焼サイクル)において一段のパイロット噴射とメイン噴射とからなる二段噴射が実行される場合には、二段目噴射に対応する差分補正項K2が、メイン噴射に反映される。また、一段のパイロット噴射とメイン噴射とアフター噴射とからなる三段噴射が実行される場合には、メイン噴射に差分補正項K2が反映されるとともに、アフター噴射に三段目の燃料噴射に対応する差分補正項K3が反映される。さらに、二段のパイロット噴射とメイン噴射とからなる三段噴射が実行される場合には、二段目のパイロット噴射に差分補正項K2が反映されるとともに、メイン噴射に差分補正項K3が反映される。二段のパイロット噴射とメイン噴射とアフター噴射とからなる四段噴射が実行される場合には、二段目のパイロット噴射に差分補正項K2が反映され、メイン噴射に差分補正項K3が反映され、アフター噴射に四段目の燃料噴射に対応する差分補正項K4が反映される。三段のパイロット噴射とメイン噴射とアフター噴射とからなる五段噴射が実行される場合には、二段目のパイロット噴射に差分補正項K2が反映され、三段目のパイロット噴射に差分補正項K3が反映され、メイン噴射に差分補正項K4が反映され、アフター噴射に五段目の燃料噴射に対応する差分補正項K5が反映される。このように本実施形態の装置では、差分補正項の反映が多段噴射の噴射順序に応じて行われる。
本実施形態では、算出燃焼サイクルと反映燃焼サイクルとの間で多段噴射における(N)段目の噴射と(N+1)段目の噴射とのインターバルが異なるときに、算出燃焼サイクルにおいて(N+1)段目の噴射に対応する値として算出された差分補正項K(N+1)が初期値にリセットされる。そして、そのうえで反映燃焼サイクルにおける目標噴射期間TAUの算出が実行される。そのため、上記インターバルの変化に伴って差分補正項K(N+1)の信頼性が低下しまった場合に、同差分補正項K(N+1)を初期値にリセットすることができるため、実態に即した値でなくなった可能性の高い差分補正項K(N+1)が後段側([N+1]段目)の燃料噴射に反映されることを回避できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
・差分補正項の初期値は「0」に限らず、任意の値を設定することができる。
・学習処理において、複数の特性パラメータの差Δτd,ΔQup,ΔQmax,ΔQdn,Δτeそれぞれの加重平均値を算出することなく、同差そのものを学習項Gτd,GQup,GQmax,GQdn,Gτeとして記憶するようにしてもよい。
・燃料噴射弁20の作動特性の特性パラメータは任意に変更することができる。例えば開弁遅れ時間τd、噴射率上昇速度Qup、最大噴射率Qmax、噴射率低下速度Qdn、および閉弁遅れ時間τeのうちのいずれか一つのみを特性パラメータとしたり、二つのみを特性パラメータとしたり、いずれか三つのみを特性パラメータとしたり、四つのみを特性パラメータとしたりすることができる。また、燃料噴射率が最大噴射率に到達した時期や、燃料噴射率が最大噴射率から低下し始める時期、燃料噴射率が「0」になる時期などを特性パラメータとして新たに採用することもできる。
Claims (5)
- 昇圧された状態の燃料を燃料噴射弁に供給する燃料供給系と同燃料供給系の内部の燃料圧力を検出する圧力センサとを備えた内燃機関に適用されて、複数回に分けて燃料噴射を実行する多段噴射によって一回の燃焼サイクルにおける前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行う燃料噴射制御装置において、
当該装置は、
前記多段噴射の二段目以降の噴射について各別に、燃料噴射の実行時に前記圧力センサによって検出した燃料圧力の変動態様に基づき前記燃料噴射弁の作動特性の特性パラメータを検出するとともに、前段噴射に伴う燃料圧力脈動の影響分を補正する補正項を、噴射順序に関連づけした値として前記検出した特性パラメータに基づき算出し、
前記燃料噴射弁の作動制御では、前記二段目以降の噴射を前記噴射順序に関連づけした補正項に基づき実行する
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 請求項1に記載の燃料噴射制御装置において、
当該装置は、自然数を「N」とすると、前記補正項の算出対象の燃料噴射を含む算出燃焼サイクルと同補正項の反映対象の燃料噴射を含む反映燃焼サイクルとで前記多段噴射における(N)段目の噴射と(N+1)段目の噴射とのインターバルが異なるときに、前記算出燃焼サイクルにおいて(N+1)段目の噴射に関連づけして算出された補正項を初期値にリセットしたうえで、前記反映燃焼サイクルにおける前記燃料噴射弁の作動制御を実行する
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 請求項1または2に記載の燃料噴射制御装置において、
当該装置は、
前記内燃機関の運転状態によって区画された複数の学習領域毎に、前記圧力センサによって検出した燃料圧力の変動態様に基づいて前記燃料噴射弁の作動特性の特性パラメータを学習する学習処理を実行するとともに、該学習処理において学習した学習項を前記多段噴射の各噴射に反映させるものであり、
自然数を「N」とすると、前記補正項の算出対象の燃料噴射を含む算出燃焼サイクルと同補正項の反映対象の燃料噴射を含む反映燃焼サイクルとで前記多段噴射における(N)段目の燃料噴射についての学習領域が異なるときに、前記算出燃焼サイクルにおいて(N+1)段目の噴射に関連付けして算出された補正項を初期値にリセットしたうえで、前記反映燃焼サイクルにおける前記燃料噴射弁の作動制御を実行する
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 請求項3に記載の燃料噴射制御装置において、
前記運転状態は、燃料噴射量である
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 請求項3または4に記載の燃料噴射制御装置において、
前記運転状態は、燃料噴射圧力である
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。
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