JP3058227B2 - 内燃機関の蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関の蓄圧式燃料噴射装置

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JP3058227B2 JP4243451A JP24345192A JP3058227B2 JP 3058227 B2 JP3058227 B2 JP 3058227B2 JP 4243451 A JP4243451 A JP 4243451A JP 24345192 A JP24345192 A JP 24345192A JP 3058227 B2 JP3058227 B2 JP 3058227B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の蓄圧式燃料噴
射制御装置に関し、特に、蓄圧式ユニットインジェクタ
装置を備えた内燃機関において、アイドル時のみ機関回
転数の変動が指令噴射圧力に影響を与えないようにし
て、ローアイドル低回転数化の実現を図るようにした内
燃機関の蓄圧式燃料噴射制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、内燃機関を搭載した車両の静寂性
を高める社会的要求が高まってきている。特に、ディー
ゼル機関を搭載した車両にとっては、アイドリング時の
騒音が大きく、近隣に与える影響が大きかった。そこ
で、ディーゼル機関のアイドル回転数を下げることは、
発生する騒音を低減できると共に、燃費の向上が図れる
という利点がある。
【0003】このようなディーゼル機関のアイドル回転
数を下げる手法、いわゆる、ローアイドル低回転数化を
達成する手法の1つとしては、ディーゼル機関の実回転
数をフィードバックして、一定の目標回転数に制御させ
る方法が従来から知られている。また、特開昭62−2
3552号公報、特開昭58−214631号公報、特
開昭61−14446号公報等の中には、燃料噴射量を
補正して各気筒間の機関回転数を一定に保つ方法が開示
されており、この方法によってディーゼル機関の低アイ
ドル化を実現させることが示されている。
【0004】一方、蓄圧式ユニットインジェクタ装置を
搭載したディーゼル機関の蓄圧式燃料噴射制御装置の構
成、および燃料の噴射圧力制御に関しては、特開昭62
−258160号公報に記載の制御が既に提案されてい
る。この提案の中では、燃料の噴射圧(以下コモンレー
ル圧と称す)制御は、目標噴射量と実エンジン回転数に
より目標コモンレール圧を求め、実コモンレール圧がこ
の目標コモンレール圧に一致する様に高圧ポンプの電磁
弁が制御されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、以上説明し
た蓄圧式ユニットインジェクタ装置を搭載したディーゼ
ル機関の蓄圧式燃料噴射制御装置における燃料の噴射圧
力制御を用いて、ディーゼル機関のアイドル制御を行お
うとすると、目標回転数と実回転数の偏差に応じ、ある
いは、気筒間の回転速度変化に応じて、目標噴射量を補
正して制御したとしても、やはり、アイドル回転数を下
げるのには限界が生じるという問題点がある。
【0006】その理由は、ディーゼル機関のアイドル時
には、目標噴射量を補正して実回転数を安定させたとし
ても、実回転数に微少な回転変動は残るためである。す
なわち、前述のように、目標コモンレール圧は実回転数
と目標噴射量によって決まるため、実回転数が変動する
と目標コモンレール圧が変動し、この結果、実コモンレ
ール圧も変動する。すると、燃料状態が変化するため、
機関にハンチングが発生したり、あるいは機関振動が大
きくなる等、アイドル回転数を下げるにも、限界が生じ
てしまう。
【0007】そこで本発明は、かかる前記従来の問題点
を解決し、ディーゼル機関を搭載した車両のアイドル時
の静寂性、燃費の向上を図るべく、ローアイドル低回転
数化を実現することが可能な新規な内燃機関の蓄圧式燃
料噴射制御装置の提供を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の内燃機関の蓄圧式燃料噴射制御装置は、機関回転
数、アクセル開度等の機関の運転状態パラメータの検出
値と実コモンレール圧の検出値に基いて算出したインジ
ェクタ通電時間によりインジェクタを駆動して燃料噴射
を行うと共に、機関の実回転数と目標噴射量より目標コ
モンレール圧を算出し、実コモンレール圧がこの目標コ
モンレール圧に一致するようにコモンレールの圧力の制
御を行う内燃機関の蓄圧式燃料噴射制御装置において、
機関の目標回転数を算出する目標回転数算出手段と、機
関の運転状態パラメータから機関のアイドル状態を判定
するアイドル状態判定手段と、アイドル状態と判定され
た場合には、アイドル状態の目標回転数と目標コモンレ
ール圧との関係を示す予め設定されている特性に基づい
て、機関の目標回転数より目標コモンレール圧を算出す
るアイドル時噴射圧力演算手段と、アイドル状態でない
と判定された場合には、機関の実回転数と目標噴射量よ
り目標コモンレール圧を算出する非アイドル時噴射圧力
演算手段とを設けたことを特徴としている。
【0009】
【作用】本発明の内燃機関の蓄圧式燃料噴射制御装置に
よれば、機関がアイドル状態と判定された場合には、機
関の目標回転数より目標コモンレール圧が算出され、機
関がアイドル状態でないと判定された場合には、機関の
実回転数と目標噴射量より目標コモンレール圧が算出さ
れる。この結果、機関のアイドル時には、常に安定した
目標回転数から目標コモンレール圧が算出されるため、
実コモンレール圧は安定し、燃焼状態が安定する
【0010】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の内燃機関の蓄圧
式燃料噴射制御装置の実施例を説明するが、まず図1に
より、本発明の前提となる内燃機関の蓄圧式燃料噴射制
御装置の概略構成を説明する。内燃機関(エンジン)1
には、各気筒の燃焼室に対して高圧の燃料を噴射するイ
ンジェクタ2が配置され、インジェクタ2からエンジン
1への燃料噴射は、噴射制御用電磁弁3の開弁/閉弁に
より制御される。インジェクタ2は各気筒共通の高圧蓄
圧配管、いわゆるコモンレール4に接続されており、噴
射制御用電磁弁3が開いている間、コモンレール4内の
燃料がインジェクタ2よりエンジン1の燃焼室内に噴射
される。故に、コモンレール4には連続的に燃料噴射圧
に相当する高い所定圧が蓄圧される必要があり、そのた
めにコモンレール4には供給配管6、チェックバルブ5
を経て高圧燃料を供給可能な高圧ポンプ7が接続され
る。高圧ポンプ7は、燃料タンク8から公知の低圧供給
ポンプ9を経て吸入した燃料を、エンジン1の回転に同
期する図示しないカムによってプランジャを往復運動さ
せ、要求される所定高圧に昇圧してコモンレール4に供
給するものであり、吐出量制御装置10を備えている。
この吐出量制御装置10は、高圧ポンプ7の吸入ポート
を開閉する高圧ポンプ弁を備え、この高圧ポンプ弁によ
り高圧ポンプ7の有効圧送ストロークを調節して吐出量
を制御する。
【0011】噴射制御用電磁弁3と吐出量制御装置10
の高圧ポンプ弁は、電子制御ユニット(以下単にECU
という)11から出力される制御信号によりその作動が
制御される。ECU11には、エンジン回転数センサ1
2及びアクセル開度センサ13からの検出信号が入力さ
れると共に、実コモンレール圧力を検出する圧力センサ
14、及び水温、吸気温、吸気圧等の各種センサ15か
らの入力信号が入力される。ECU11は、これらの入
力信号に基づいてエンジンの運転状態を判断し、所定の
プログラムに従って演算処理を行い、噴射制御用電磁弁
3及び吐出量制御装置10に対する最適制御信号を出力
する。また、ECU11には、図示はしないが、検出デ
ータ、制御プログラム等を記憶するメモリ(RAM,R
OM)が備えられている。
【0012】図2は、図1のECU11における制御ブ
ロック図を示すものである。図2において、まず、噴射
量制御について説明する。図1に示されるエンジン回転
数センサ12及びアクセル開度センサ13によって検出
された実回転数NE及びアクセル開度θACは目標噴射
量演算回路20に入力され、ここで目標噴射量QFI
N′が算出される。この目標噴射量QFIN′は目標噴
射量補正回路21に入力され、ここで後述する補正噴射
量QCが加味されて最終の目標噴射量QFINが算出さ
れる。この最終目標噴射量QFINはインジェクタ通電
時間演算回路22に入力され、ここに入力される後述す
る実コモンレール圧PCが加味されてインジェクタ通電
時間TQが求められる。そして、インジェクタ駆動回路
23により、インジェクタが駆動され燃料が噴射され
る。
【0013】ここで、目標噴射量補正回路21に加味さ
れる補正噴射量QCは、これを目標噴射量補正回路21
に加えるか否かがアイドル状態判定回路28によって決
定される。アイドル状態判定回路28はエンジンの運転
状態パラメータによってエンジンがアイドル状態か否か
を判定するものであり、アイドル状態の時に3つのスイ
ッチSW1〜SW3を全てONの位置にし、アイドル状
態でない時には3つのスイッチSW1〜SW3を全てO
FFの位置にする。アイドル状態判定回路28によりア
イドルであると判定された場合(図で示すON)は、ま
ずエンジン水温により、目標回転数演算回路24にて目
標アイドル回転数NEFが求められる。次に、その目標
回転数NEFと実回転数NEにより、回転数補正噴射量
演算回路25にて、偏差に応じた補正噴射量QC1が算
出される。
【0014】一方、実回転数NEから、気筒間回転速度
時間演算回路26にて、各気筒の回転速度時間が割り出
され、気筒間回転速度合せ補正噴射量演算回路27にお
いて、各気筒の回転速度を合せるべく補正噴射量QC2
が算出される。そして、この気筒間回転速度合せ補正噴
射量演算回路27で算出された補正噴射量QC2と、回
転数補正噴射量演算回路25にて算出された補正噴射量
QC1とは加算回路34にて加算されて補正噴射量QC
となり、アイドル状態判定回路28によってアイドル時
と判定された時にONとなるスイッチSW1を通じて前
述した目標噴射量補正回路21へ投入される。
【0015】次に、コモンレール圧制御について説明す
る。アイドル状態判定回路28にてアイドルと判定(O
N)された場合には、目標回転数演算回路24によって
算出された目標回転数NEFがスイッチSW2を通じて
目標コモンレール圧演算回路29に入力され、ここで目
標コモンレール圧PFINが図3(a) に示すような特性
に基づいて算出される。一方、アイドル状態判定回路2
8にてアイドル状態でないと判定された場合(OFF)
には、目標噴射量補正回路21で算出された最終目標噴
射量QFINと実回転数NEがそれぞれスイッチSW
3,SW2を通じて目標コモンレール圧演算回路29に
入力され、ここで目標コモンレール圧PFINが図3
(b) に示すような特性に基づいて算出される。
【0016】目標コモンレール圧演算回路29で算出さ
れた目標コモンレール圧PFINと、実コモンレール圧
検出回路3で検出された実コモンレール圧PCは比較
回路33に入力され、この比較結果により、高圧ポンプ
弁通電時期演算回路31で通電時間が演算され、高圧ポ
ンプ弁駆動回路32によって高圧ポンプ弁が駆動され
る。コモンレールの圧力は実コモンレール圧検出回路3
3によって検出され、この実コモンレール圧PCは比較
回路30とインジェクタ通電時間演算回路22に入力さ
れてインジェクタ通電時間に反映されている。このよう
に、高圧ポンプ弁は実コモンレール圧PCと目標コモン
レール圧PFINの偏差に応じ、比較回路30、高圧ポ
ンプ弁通電時期演算回路31、および高圧ポンプ弁駆動
回路32によってPID(比例・積分・微分)制御され
る。
【0017】次に、以上のように構成された内燃機関の
蓄圧式燃料噴射制御装置における本発明の実施例の目標
コモンレール圧PFINの演算の手順を、図4に示すフ
ローチャートにより説明する。ステップ401ではま
ず、実エンジン回転数NE,アクセル開度θAC,エン
ジン水温等のエンジンの運転状態パラメータが読み込ま
れ、続くステップ402では、エンジン水温から目標回
転数NEFが算出される。この後のステップ403で
は、実エンジン回転数NEとアクセル開度θACから目
標噴射量QFIN′が算出され、ステップ404におい
て、エンジンがアイドル状態か否かがエンジンの運転状
態パラメータにより判定される。
【0018】ステップ404においてエンジンがアイド
ル状態であると判定された場合(YES)にはステップ
405に進み、図3(a) に示すように、目標回転数NE
Fから、目標コモンレール圧PFINが算出される。一
方、ステップ404においてエンジンがアイドル状態で
ないと判定された場合(NO)はステップ406に進
み、噴射補正量を加味した最終目標噴射量QFINが算
出され、続くステップ407において、図3(b) に示す
ように、実エンジン回転数NEと目標噴射量QFINよ
り目標コモンレール圧PFINが算出される。
【0019】以上の様に本発明の実施例によれば、エン
ジンがアイドル時には、常に安定した目標回転数NEF
から目標コモンレール圧PFINが算出されるため、実
コモンレール圧PCは安定し、燃焼状態が安定する。し
かも、従来技術であるアイドル時に於ける噴射量補正技
術とあいまって、蓄圧式ユニットインジェクタ装置だか
らこそできるローアイドル低回転数化が実現できる。
【0020】なお、本実施例では、ローアイドル低回転
数化を目的に、アイドル状態のみに適用する例を示した
が、いうまでもなく、ローアイドルに限らず、常に一定
の回転数である状態であれば、本発明は回転数の安定化
に対して有効である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンジンがアイドル時には、常に安定した目標回転数か
ら目標コモンレール圧が算出されるため、実コモンレー
ル圧は安定し、燃焼状態が安定するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の内燃機関の蓄圧式燃料噴射制御装置の
概略構成図である。
【図2】図1のECUにおける制御ブロック図である。
【図3】(a) は図2の目標コモンレール圧演算回路にお
いて目標エンジン回転数から目標コモンレール圧を算出
するための特性図であり、(b) は図2の目標コモンレー
ル圧演算回路において実エンジン回転数と目標噴射量か
ら目標コモンレール圧を算出するための特性図である。
【図4】本発明の一実施例の目標コモンレール圧力を演
算する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…内燃機関(エンジン) 2…インジェクタ 3…噴射制御用電磁弁 4…コモンレール(高圧蓄圧配管) 5…チェックバルブ 6…供給配管 7…高圧ポンプ 8…燃料タンク 9…低圧供給ポンプ 10…吐出量制御装置 11…電子制御ユニット(ECU) 12…回転数センサ 13…アクセル開度センサ 14…圧力センサ 20…目標噴射量演算回路 21…目標噴射量補正回路 22…インジェクタ通電時間演算回路 23…インジェクタ駆動回路 24…目標回転数演算回路 25…回転数補正噴射量演算回路 26…気筒間回転速度時間演算回路 27…気筒間回転速度合せ補正噴射量演算回路 28…アイドル状態判定回路 29…目標コモンレール圧演算回路 30…比較回路 31…高圧ポンプ弁通電時期演算回路 32…高圧ポンプ弁駆動回路 33…実コモンレール圧検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板津 俊郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−66742(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/16 F02D 41/38 F02D 41/04 F02D 41/08 F02M 47/00 - 47/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関回転数、アクセル開度等の機関の運
    転状態パラメータの検出値と実コモンレール圧の検出値
    に基いて算出したインジェクタ通電時間によりインジェ
    クタを駆動して燃料噴射を行うと共に、機関の実回転数
    と目標噴射量より目標コモンレール圧を算出し、実コモ
    ンレール圧がこの目標コモンレール圧に一致するように
    コモンレールの圧力の制御を行う内燃機関の蓄圧式燃料
    噴射制御装置において、 機関の目標回転数を算出する目標回転数算出手段と、 機関の運転状態パラメータから機関のアイドル状態を判
    定するアイドル状態判定手段と、 アイドル状態と判定された場合には、アイドル状態の目
    標回転数と目標コモンレール圧との関係を示す予め設定
    されている特性に基づいて、前記機関の目標回転数より
    目標コモンレール圧を算出するアイドル時噴射圧力演算
    手段と、 アイドル状態でないと判定された場合には、機関の実回
    転数と目標噴射量より目標コモンレール圧を算出する非
    アイドル時噴射圧力演算手段とを設けたことを特徴とす
    る内燃機関の蓄圧式燃料噴射制御装置。
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