JP3803521B2 - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コモンレール式のインジェクタを備えたエンジンの燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの燃料供給装置として、コモンレール式のインジェクタを用いたものが知られている。このものは、燃料タンク内の燃料を高圧ポンプでコモンレールに蓄圧し、コモンレール内の燃料を電磁式のインジェクタを介してエンジンの燃焼室に高圧で噴射するようになっている。
【０００３】
ところで、一般にディーゼルエンジンでは燃料の着火遅れにより燃焼騒音の増加やエミッションの悪化が発生するため、その対策としてメイン燃料噴射を行う前に微量の燃料噴射（以下、パイロット燃料噴射という）を行うことが知られている。コモンレール式のインジェクタを備えたディーゼルエンジンで前記パイロット燃料噴射を行うと、その影響でコモンレール内の燃料圧力（以下、コモンレール圧力という）に脈動が発生するため、パイロット燃料噴射に続いてメイン燃料噴射を行う際に、そのメイン燃料噴射量が目標量から変動してしまい、スモークの発生やエミッションの悪化のような不具合が生じる可能性があった。
【０００４】
そこで、パイロット燃料噴射からメイン燃料噴射までの時間差に応じてメイン燃料噴射量を補正することにより、コモンレール圧力の脈動の影響を軽減してスモークの発生やエミッションの悪化を防止するものが、特開平６−１０１５５２号公報により提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、前記コモンレール圧力の脈動によるメイン燃料噴射量の変動は、パイロット燃料噴射に続くメイン燃料噴射時間が短いほど大きくなることを見いだした。パイロット燃料噴射に続くメイン燃料噴射量がメイン燃料噴射時間に影響される理由は、メイン燃料噴射時間が長いと、コモンレール圧力の増減の影響が平均化されてメイン燃料噴射量の変動が軽減され、逆にメイン燃料噴射時間が短いと、コモンレール圧力の増減の影響が平均化されずにメイン燃料噴射量の変動が顕著になるためと考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記特開平６−１０１５５２号公報に記載されたものは、メイン燃料噴射時間をパイロット燃料噴射からメイン燃料噴射までの時間差に応じて補正するだけであり、上記メイン燃料噴射時間の長短の影響を考慮していないので、コモンレール圧力の脈動の影響を充分に補償することができなかった。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、パイロット燃料噴射に伴うコモンレール圧力の脈動の影響を充分に補償できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、コモンレールに蓄圧した燃料をインジェクタを介して噴射するエンジンの燃料供給装置であって、メイン燃料噴射に先立ってパイロット燃料噴射を行うものにおいて、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、コモンレール圧力を検出するコモンレール圧力検出手段と、エンジンの運転状態に基づいて基本燃料噴射量を算出する基本燃料噴射量算出手段と、エンジンの運転状態に基づいてパイロット燃料噴射量を算出するパイロット燃料噴射量算出手段と、基本燃料噴射量およびパイロット燃料噴射量に基づいてメイン燃料噴射量を算出するメイン燃料噴射量算出手段と、メイン燃料噴射量およびコモンレール圧力に基づいてメイン燃料噴射時間を算出するメイン燃料噴射時間算出手段と、パイロット燃料噴射に伴うコモンレール圧力の脈動を推定する圧力脈動推定手段と、メイン燃料噴射時間およびコモンレール圧力の脈動に基づいてメイン燃料噴射量を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするエンジンの燃料供給装置が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、パイロット燃料噴射に伴うコモンレール圧力の脈動の影響を補償するために、前記コモンレール圧力の脈動を考慮するだけでなく、メイン燃料噴射時間をも考慮してメイン燃料噴射量を補正するので、コモンレール圧力の脈動の影響を最小限に抑えて適切なメイン燃料噴射量を算出することが可能になり、メイン燃料噴射量の変動によるスモークの発生やエミッションの悪化を効果的に防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１はディーゼルエンジンの燃料噴射系の構成を示す図、図２はメイン燃料噴射時間の算出手法を示すフローチャート、図３はパイロット燃料噴射終了後のコモンレール圧力の脈動波を示すグラフ、図４はパイロット燃料噴射がメイン燃料噴射量に与える影響が、メイン燃料噴射時間のよってどのように変化するかを示すグラフ、図５は未補正メイン燃料噴射時間を検索するマップ、図６は圧力変動補正量修正係数を検索するマップ、図７は電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１に示すように、４気筒のディーゼルエンジンＥは４個の燃焼室にそれぞれ燃料を噴射する４個のインジェクタ１１…を備える。燃料タンク１２内の燃料は低圧ポンプ１３で高圧ポンプ１４に供給され、高圧ポンプ１４で加圧された燃料はコモンレール１５に供給されて蓄圧される。そしてコモンレール１５と４個のインジェクタ１１…とが４本の燃料供給管１６…を介して接続される。
【００１３】
インジェクタ１１…の電磁弁１１ａ…の作動と高圧ポンプ１４の作動とを制御する電子制御ユニットＵには、コモンレール圧力Ｐｃｒを検出するコモンレール圧力検出手段Ｓａと、アクセル開度θａｐを検出するアクセル開度検出手段Ｓｂと、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数検出手段Ｓｃと、燃料温度Ｔｆを検出する燃料温度検出手段Ｓｄとが接続される。アクセル開度検出手段Ｓｂおよびエンジン回転数検出手段Ｓｃは本発明の運転状態検出手段を構成し、アクセル開度θａｐおよびエンジン回転数Ｎｅは本発明の運転状態を構成する。
【００１４】
而して、電子制御ユニットＵはエンジンＥの運転状態、即ちアクセル開度検出手段Ｓｂで検出したアクセル開度θａｐと、エンジン回転数検出手段Ｓｃで検出したエンジン回転数Ｎｅとに基づいて目標圧力を算出し、コモンレール圧力検出手段Ｓａで検出したコモンレール圧力Ｐｃｒが前記目標圧力に一致するように高圧ポンプ１４の作動をフィードバック制御する。
【００１５】
図７に示すように、エンジンＥのメイン燃料噴射量を制御すべく、電子制御ユニットＵは基本燃料噴射量算出手段Ｍ１と、パイロット燃料噴射量算出手段Ｍ２と、メイン燃料噴射量算出手段Ｍ３と、メイン燃料噴射時間算出手段Ｍ４と、圧力脈動推定手段Ｍ５と、補正手段Ｍ６とを備える。
【００１６】
また電子制御ユニットＵは、エンジンＥの運転状態に基づいてパイロット燃料噴射を実行するか否かを判定する。パイロット燃料噴射を行わない場合には、エンジンＥの運転状態に基づいてマップ検索した基本燃料噴射量Ｑが、そのままメイン燃料噴射量Ｑｍに一致する。
【００１７】
一方、パイロット燃料噴射を行う場合には、基本燃料噴射量Ｑがパイロット燃料噴射量Ｑｐおよびメイン燃料噴射量Ｑｍの和であることから、図７において、エンジンＥの運転状態に基づいて基本燃料噴射量算出手段Ｍ１が算出した基本燃料噴射量Ｑから、エンジンＥの運転状態に基づいてパイロット燃料噴射量算出手段Ｍ２が算出したパイロット燃料噴射量Ｑｐを減算することにより、メイン燃料噴射量算出手段Ｍ３がメイン燃料噴射量Ｑｍを算出する。
【００１８】
燃料噴射量はインジェクタ１１…の電磁弁１１ａ…に対する通電時間により決定されるが、その際に通電時間が同じであってもコモンレール圧力Ｐｃｒが高いほど燃料噴射量は多くなる。従って、燃料噴射量およびコモンレール圧力Ｐｃｒが定まれば、それに対応する燃料噴射時間が決定される。パイロット燃料噴射を行わない場合のメイン燃料噴射時間Ｔｍと、パイロット燃料噴射時間Ｔｐとについては、その燃料噴射開始時のコモンレール圧力Ｐｃｒをコモンレール圧力検出手段Ｓａで検出可能であるため、パイロット燃料噴射量Ｑｐおよびメイン燃料噴射量Ｑｍからそれぞれパイロット燃料噴射時間Ｔｐおよびメイン燃料噴射時間Ｔｍを算出することができる。
【００１９】
しかしながら、パイロット燃料噴射に続いてメイン燃料噴射を行う場合には、そのメイン燃料噴射の開始時のコモンレール圧力Ｐｃｒがパイロット燃料噴射の影響で脈動しており、かつパイロット燃料噴射の終了からメイン燃料噴射の開始までの時間が短いため、正確なコモンレール圧力Ｐｃｒをコモンレール圧力検出手段Ｓａで検出することは困難である。そこで本実施例では、パイロット燃料噴射を行う場合のメイン燃料噴射時間Ｔｍを、パイロット燃料噴射量Ｑｐの算出に使用した変動のないコモンレール圧力Ｐｃｒを基礎とし、そのコモンレール圧力Ｐｃｒを補正した値に基づいて算出している。
【００２０】
またコモンレール圧力Ｐｃｒの脈動がメイン燃料噴射量Ｑｍに及ぼす影響の大きさは、メイン燃料噴射時間Ｔｍに依存するため、本実施例ではメイン燃料噴射時間Ｔｍに応じてコモンレール圧力Ｐｃｒを補正した値に基づいてメイン燃料噴射時間Ｔｍを算出している。
【００２１】
即ち、図７において、コモンレール圧力Ｐｃｒに基づいてメイン燃料噴射時間算出手段Ｍ４が算出したメイン燃料噴射時間Ｔｍと、コモンレール圧力Ｐｃｒに基づいて圧力脈動推定手段Ｍ５が推定したコモンレール圧力Ｐｃｒの脈動とに基づいて、補正手段Ｍ６がメイン燃料噴射量Ｑｍ（あるいはメイン燃料噴射時間Ｔｍ）を補正する。
【００２２】
以下、メイン燃料噴射時間Ｔｍの算出手法を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２３】
先ず、ステップＳ１でパイロット燃料噴射を行うか否かを判定し、パイロット燃料噴射を行わない場合には、ステップＳ８でコモンレール圧力Ｐｃｒとメイン燃料噴射量Ｑｍ（この場合には基本燃料噴射量Ｑと同じ）とからメイン燃料噴射時間Ｔｍをマップ検索し、このメイン燃料噴射時間Ｔｍに基づいてインジェクタ１１…の電磁弁１１ａ…への通電時間を制御する。
【００２４】
前記ステップＳ１でパイロット燃料噴射を行う場合には、ステップＳ２で、コモンレール圧力検出手段Ｓａで検出したコモンレール圧力Ｐｃｒと、パイロット燃料噴射時間Ｔｐとに基づいて、パイロット燃料噴射終了後のコモンレール圧力Ｐｃｒの脈動波の圧力振幅の影響Ａをマップ検索する。図３に示すように、パイロット燃料噴射終了後のコモンレール圧力Ｐｃｒの脈動波の圧力振幅の影響Ａは、コモンレール圧力Ｐｃｒが高いほど大きく、また図３には示されていないが、パイロット燃料噴射時間Ｔｐが長いほど大きくなる。
【００２５】
続くステップＳ３でコモンレール圧力Ｐｃｒの脈動波の位相の影響Ｂを算出する。コモンレール圧力Ｐｃｒの脈動波は図３に示すように周期的に変動するため、そのコモンレール圧力Ｐｃｒはパイロット燃料噴射の終了からメイン燃料噴射の開始までの時間に応じて変化する。また脈動波の速度は燃料温度Ｔｆによっても変化するため、コモンレール圧力Ｐｃｒは燃料温度によっても影響を受ける。以上のことから、パイロット燃料噴射の終了からメイン燃料噴射の開始までの時間と、燃料温度検出手段Ｓｄで検出した燃料温度Ｔｆとをパラメータとして、脈動波の位相の影響Ｂをマップ検索する。
【００２６】
続くステップＳ４で、基本燃料噴射量Ｑからパイロット燃料噴射量Ｑｐを減算してメイン燃料噴射量Ｑｍを算出し、このメイン燃料噴射量Ｑｍと、パイロット燃料噴射開始時のコモンレール圧力Ｐｃｒとをパラメータとして、図５に示すマップから未補正メイン燃料噴射時間Ｔｍ０を検索する。この未補正メイン燃料噴射時間Ｔｍ０は、パイロット燃料噴射による脈動波の影響を考慮していないものである。
【００２７】
続くステップＳ５で、メイン燃料噴射時間Ｔｍの影響を考慮するための圧力変動補正量修正係数Ｃを算出する。図４に示すように、パイロット燃料噴射がメイン燃料噴射量Ｑｍに与える影響は、メイン燃料噴射時間Ｔｍが短いほど大きく、メイン燃料噴射時間Ｔｍが長いほど小さくなる。メイン燃料噴射時間Ｔｍは現時点で未知であるが、このメイン燃料噴射時間Ｔｍは前記ステップＳ４で検索した未補正メイン燃料噴射時間Ｔｍ０と大きく相違しないため、未知のメイン燃料噴射時間Ｔｍに代えて既知の未補正メイン燃料噴射時間Ｔｍ０を用いて、該メイン燃料噴射時間Ｔｍの影響を考慮するための圧力変動補正量修正係数Ｃを算出する。
【００２８】
図６に示すマップは圧力変動補正量修正係数Ｃを検索するためのもので、メイン燃料噴射時間Ｔｍが燃料温度Ｔｆの影響を受けることに鑑み、圧力変動補正量修正係数Ｃは未補正メイン燃料噴射時間Ｔｍ０と燃料温度Ｔｆとをパラメータとして検索される。
【００２９】
続くステップＳ６で、コモンレール圧力補正量Ｄをコモンレール圧力Ｐｃｒの脈動波の圧力振幅の影響Ａと、脈動波の位相の影響Ｂと、圧力変動補正量修正係数Ｃとの積（Ｄ＝Ａ×Ｂ×Ｃ）により算出する。続くステップＳ７で、補正コモンレール圧力Ｐｃｒ′をコモンレール圧力Ｐｃｒと、コモンレール圧力補正量Ｄとの和（Ｐｃｒ′＝Ｐｃｒ＋Ｄ）により算出する。そしてステップＳ８で、メイン燃料噴射時間Ｔｍを補正コモンレール圧力Ｐｃｒ′とメイン燃料噴射量Ｑｍとからマップ検索する。
【００３０】
このようにして、ステップＳ８でパイロット燃料噴射を行う場合のメイン燃料噴射時間Ｔｍが検索されると、それらメイン燃料噴射時間Ｔｍに基づいてインジェクタ１１…の電磁弁１１ａ…への通電が制御される。
【００３１】
以上のように、パイロット燃料噴射を行う場合のコモンレール圧力Ｐｃｒを、コモンレール圧力Ｐｃｒの脈動波の振幅および位相に基づいて補正するだけでなく、パイロット燃料噴射に続くメイン燃料噴射時間Ｔｍに基づいて補正して補正コモンレール圧力Ｐｃｒ′を算出するので、メイン燃料噴射を開始する時点のコモンレール圧力Ｐｃｒ（つまり補正コモンレール圧力Ｐｃｒ′）を極めて正確に算出することができる。従って、この補正コモンレール圧力Ｐｃｒ′に基づいて算出したメイン燃料噴射時間Ｔｍの精度も高められ、エンジンＥのスモークの発生やエミッションの悪化を効果的に防止することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、実施例ではディーゼルエンジンＥを例示したが、本発明は燃料直噴式のガソリンエンジンに対しても適用することができる。
【００３４】
また実施例ではコモンレール圧力Ｐｃｒを補正することで間接的にメイン燃料噴射量Ｑｍを補正しているが、メイン燃料噴射時間Ｔｍを補正することで間接的にメイン燃料噴射量Ｑｍを補正しても良く、またメイン燃料噴射量Ｑｍを直接補正しても良い。
【００３５】
また実施例ではコモンレール圧力Ｐｃｒを補正する際に、実際のメイン燃料噴射時間Ｔｍの代わりに未補正メイン燃料噴射時間Ｔｍ０を用いているが、未補正メイン燃料噴射時間Ｔｍ０の代わりに前回の噴射時における実際のメイン燃料噴射時間Ｔｍを用いても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、パイロット燃料噴射に伴うコモンレール圧力の脈動の影響を補償するために、前記コモンレール圧力の脈動を考慮するだけでなく、メイン燃料噴射時間をも考慮してメイン燃料噴射量を補正するので、コモンレール圧力の脈動の影響を最小限に抑えて適切なメイン燃料噴射量を算出することが可能になり、メイン燃料噴射量の変動によるスモークの発生やエミッションの悪化を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジンの燃料噴射系の構成を示す図
【図２】メイン燃料噴射時間の算出手法を示すフローチャート
【図３】パイロット燃料噴射終了後のコモンレール圧力の脈動波を示すグラフ
【図４】パイロット燃料噴射がメイン燃料噴射量に与える影響が、メイン燃料噴射時間のよってどのように変化するかを示すグラフ
【図５】未補正メイン燃料噴射時間を検索するマップ
【図６】圧力変動補正量修正係数を検索するマップ
【図７】電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１ インジェクタ
１５ コモンレール
Ｅ ディーゼルエンジン（エンジン）
Ｎｅ エンジン回転数（運転状態）
Ｍ１ 基本燃料噴射量算出手段
Ｍ２ パイロット燃料噴射量算出手段
Ｍ３ メイン燃料噴射量算出手段
Ｍ４ メイン燃料噴射時間算出手段
Ｍ５ 圧力脈動推定手段
Ｍ６ 補正手段
Ｐｃｒ コモンレール圧力
Ｑ 基本燃料噴射量
Ｑｍ メイン燃料噴射量
Ｑｐ パイロット燃料噴射量
Ｓａ コモンレール圧力検出手段
Ｓｂ アクセル開度検出手段（運転状態検出手段）
Ｓｃ エンジン回転数検出手段（運転状態検出手段）
Ｔｍ メイン燃料噴射時間
θａｐ アクセル開度（運転状態）

Claims (1)

1. コモンレール（１５）に蓄圧した燃料をインジェクタ（１１）を介して噴射するエンジンの燃料供給装置であって、メイン燃料噴射に先立ってパイロット燃料噴射を行うものにおいて、
   エンジン（Ｅ）の運転状態（θａｐ，Ｎｅ）を検出する運転状態検出手段（Ｓｂ，Ｓｃ）と、
   コモンレール圧力（Ｐｃｒ）を検出するコモンレール圧力検出手段（Ｓａ）と、
   エンジン（Ｅ）の運転状態（θａｐ，Ｎｅ）に基づいて基本燃料噴射量（Ｑ）を算出する基本燃料噴射量算出手段（Ｍ１）と、
   エンジン（Ｅ）の運転状態（θａｐ，Ｎｅ）に基づいてパイロット燃料噴射量（Ｑｐ）を算出するパイロット燃料噴射量算出手段（Ｍ２）と、
   基本燃料噴射量（Ｑ）およびパイロット燃料噴射量（Ｑｐ）に基づいてメイン燃料噴射量（Ｑｍ）を算出するメイン燃料噴射量算出手段（Ｍ３）と、
   メイン燃料噴射量（Ｑｍ）およびコモンレール圧力（Ｐｃｒ）に基づいてメイン燃料噴射時間（Ｔｍ）を算出するメイン燃料噴射時間算出手段（Ｍ４）と、
   パイロット燃料噴射に伴うコモンレール圧力（Ｐｃｒ）の脈動を推定する圧力脈動推定手段（Ｍ５）と、
   メイン燃料噴射時間（Ｔｍ）およびコモンレール圧力（Ｐｃｒ）の脈動に基づいてメイン燃料噴射量（Ｑｍ）を補正する補正手段（Ｍ６）と
   を備えたことを特徴とする、エンジンの燃料供給装置。

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