JP3807293B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各気筒の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディーゼルエンジンのコモンレール式噴射システムでは、燃料ポンプにより加圧されてコモンレールで蓄圧された所定圧の燃料を、各インジェクタから各気筒の燃焼室に噴射する。すなわち、各インジェクタに設けたソレノイドの電磁弁に駆動パルス（駆動信号）を与えると、各インジェクタ内で作動ピストンが上昇して針弁がリフトし、燃料噴射ノズル先端の噴孔が開き、燃料が各気筒の燃料室に噴射される。このような噴射システムでは、通常、インジェクタによる燃料の噴射量は、電磁弁にどの位の間（何ｍｓ）駆動パルスを与えるかによって、すなわち駆動信号のパルス幅（噴射期間）によって決まる。そのパルス幅で燃料噴射量を調整するようになっている。また、一般に、ディーゼルエンジンにおいては、低速、低負荷の機関運転状態で、インジェクタによる燃料噴射をメイン噴射と該メイン噴射に先行するパイロット噴射とに分割して行うようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のディーゼルエンジンにおいては、同じ噴射期間であっても、各気筒内の圧力（以下、「筒内圧」という。）の変化によりパイロット噴射量が変化してしまう。すなわち、機関運転状態に基づきマップを参照して設定されるパイロット噴射量指令値が同じである等噴射期間であっても、筒内圧の変化によりパイロット噴射量が変化してしまう。これにより、パイロット噴射量を狙い通りに制御できなくなり、その結果、騒音やスモークの悪化、さらには失火、白煙等の不具合を引き起こしてしまう。このようにパイロット噴射量が変化するのは、次のような理由による。
【０００４】
ディーゼルエンジンのインジェクタは近年高圧噴射化が進んでおり、それに伴い燃料噴射ノズルのノズルシートにかかる面圧低減が経年後の噴射量変化に対して重要な課題である。この課題に対して、一般的には作動ピストン径を小さくする方向で対策している。この場合、その背反として、ノズル下部で筒内圧を受けることにより、初期の針弁上昇速度（作動ピストンの上昇速度）が変化し、噴射量変化を引き起こしてしまう。例えば、筒内圧が高くなるほど作動ピストンを上へ押す力が増し、同ピストンの上昇速度（推力）が増す。その上昇速度が増すと、作動ピストンが初期に早く上昇するので、噴孔から燃料が燃焼室にどっと噴射され、実際の噴射量が狙いとする噴射量指令値よりも増えてしまう。
【０００５】
また、コモンレール式噴射システムでは、機関運転状態に基づきパイロット噴射およびメイン噴射の各噴射量および噴射期間を決めるマップをＥＣＵのＲＯＭに記憶させてある。このマップは、ある一定の噴射時期つまり特定の筒内圧で計測した機関回転速度や負荷（負荷率）等のデータに基づいて作成されている。そのため、実際の運転状態では、ある「温間」に対して設定されたパイロット噴射時期が、冷間運転、過渡運転、高地での運転などで変化すると、パイロット噴射を実施している時の筒内圧も刻々と変化する。このように筒内圧が変化することで、パイロット噴射量の要求値が同じでも、実際の噴射量（実噴射量）が変化してしまう。その結果、マップで決まる狙いとするパイロット噴射量を噴けなくなってしまう。このため、等噴射量（等噴射期間）であっても、実噴射量が変化し、上述したような内燃機関に様々不具合を引き起こしてしまう。ここにいう、「温間」とは、基準状態という意味で、平地において完全暖機で、安定した状態をいう。この「温間」を基準に、例えばパイロット噴射でどの位の量の燃料を噴くかを設定する「パイロット噴射量のマップ」等をＥＣＵのＲＯＭに記憶させてある。また、パイロット噴射終了時からメイン噴射開始時までを通常「インターバル」と呼んでいる。このインターバルの定数は、エンジンの暖機状態や気圧の変化等により変化する。この定数は、音の要求或いは失火の要求等に基づきマップを参照して設定される。
【０００６】
次に、筒内圧が変化すると何が問題になるかについて、より詳しく説明する。
もし、パイロット噴射時期がいつも同じであれば、筒内圧の影響があってもそれほど問題ではない。その理由は、筒内圧は通常ある波形で変化する。パイロット噴射時期がいつも同じであれば（いつも同じクランク角度の位置で燃料が噴かれていれば）、そのときの筒内圧はいつもほぼ同じである。要は、パイロット噴射量を決めるマップがあって、そのマップさえ正しいものを作っておけば、パイロット噴射量はそのマップの通りに噴ける。何が問題かというと、インターバルが変化すると、パイロット噴射時期が変化する。そうすると、筒内圧が刻々と変化するので、マップでもっているパイロット噴射量の指令値が同じでも、筒内圧が変化することで、パイロット噴射時期が変わる。これにより、実際の噴射量（実噴射量）が変化してしまう。その結果、マップで決まる狙いとするパイロット噴射量を噴けなくなってしまう。つまり、インターバルの定数を決める「温間」のマップをあるところで決めると、冷間時とか高地での走行時にインターバルが変化することによって、同じ定数では通用しなくなり、パイロット噴射量を最適に制御できなくなるのが問題である。
【０００７】
ところで、燃焼室内の圧力（上記筒内圧）に基づいて計算したパイロット噴射に伴う熱発生率のピーク値が目標ピーク値と一致するように、パイロット噴射量を補正する技術が、特開平１１−１４１３８６号公報に開示されている。ところが、この従来技術では、各気筒の筒内圧を検出するための筒内圧力センサが、各気筒の燃焼室に臨んで取り付けられている。実際、量産を考えた場合、そのような筒内圧力センサを用いて各気筒の筒内圧を検出するのは難しい。これは、そのような筒内圧力センサは、燃焼室の高温、超高圧に晒されるので、耐久性と信頼性にかける。このため、長期にわたりそのセンサを使ってパイロット噴射量を精度よく補正するのは困難であり、噴射量制御の信頼性を確保できないとともに、筒内圧力センサを各気筒に取り付けなければならず、製造コストが増大してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、製造コストの低減と制御の信頼性を確保しつつ、騒音やスモークの発生を抑制し、失火、白煙等の発生を防止した内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１に係る発明は、各気筒の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを備えた内燃機関に適用され、前記インジェクタによる燃料噴射をメイン噴射と該メイン噴射に先行するパイロット噴射とに分割して行う内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記各気筒に対し燃料噴射が実行される前に演算されるパイロット噴射量を、パイロット噴射量補正値に基づいて補正する噴射量補正手段を備え、前記噴射量補正手段は、パイロット噴射時期と前記インジェクタに供給される燃料の圧力とに基づき前記パイロット噴射量補正値を設定し、前記パイロット噴射量補正値は、前記パイロット噴射時期が上死点より前になる程前記パイロット噴射量を増加させるように設定されるとともに、前記燃料の圧力が低くなる程前記パイロット噴射量を増加させるように設定されることを要旨とする。
【００１０】
通常パイロット噴射が行われるような上死点前（上死点よりかなり前）では、筒内圧とパイロット噴射時期とは強い相関があるので、パイロット噴射時期で筒内圧を代用できる。本発明はこのことを利用し、各気筒に対し燃料噴射が実行される前に演算されるパイロット噴射量を、上記従来技術のように筒内圧力センサを用いずに、パイロット噴射時期に基づいて（筒内圧の予測に基づいて）補正するようにしている。
【００１１】
この構成により、上述したように、実際の運転状態で、上記インターバルの定数がエンジンの暖機状態や気圧の変化等により変化して、パイロット噴射時期が変化したとしても、パイロット噴射量を狙い通りに制御できる。また、上記従来技術のように筒内圧を検出するための筒内圧力センサを各気筒の燃焼室に取り付ける必要がない。したがって、製造コストの低減と制御の信頼性を確保しつつ、騒音やスモークの発生を抑制し、失火、白煙等の発生を防止することができる。
さらに、パイロット噴射量を、パイロット噴射時期が上死点より前になる程増加するように補正することができるとともに、燃料の圧力が低くなる程増加するように補正することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料の圧力は、前記各気筒のインジェクタに接続されたコモンレール内のコモンレール圧力であることを要旨とする。
【００１６】
この構成により、パイロット噴射時期とコモンレール圧力とに基づいてパイロット噴射量を補正することができる。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射量補正手段は、前記パイロット噴射量と前記燃料の圧力とに応じてパイロット噴射量補正係数を設定し、該補正係数と前記パイロット噴射量補正値とを掛け合わせて得られるパイロット噴射量最終補正量で前記パイロット噴射量を補正することを要旨とする。
【００１７】
この構成により、パイロット噴射時期、燃料の圧力（例えば、コモンレール圧力）、およびパイロット噴射量の３つのパラメータに基づいて、パイロット噴射量を最適に補正することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記パイロット噴射量補正係数は、前記パイロット噴射量が少なくなる程小さい値に設定されるとともに、前記燃料の圧力が低くなる程大きい値に設定されることを要旨とする。
【００１９】
この構成により、パイロット噴射量を、同噴射量が少なくなる程増加するように補正することができるとともに、燃料の圧力が低くなる程増加するように補正することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置をディーゼルエンジンに適用した一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２１】
図４は、ディーゼルエンジンおよびその燃料噴射制御装置の概略構成を示している。ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という。）２は、複数の気筒（本実施形態では４つの気筒＃１〜＃４）を備えている。図４では、４気筒のうち１気筒のみを示してある。また、エンジン２には、各気筒＃１〜＃４の燃焼室３に燃料を噴射するインジェクタ３２がそれぞれ配設されている。各インジェクタ３２から各気筒＃１〜＃４の燃焼室３への燃料噴射は、各インジェクタに設けた電磁弁３２ａを電子制御装置（以下，「ＥＣＵ」という。）２０から出力されるインジェクタ駆動信号でオン、オフさせることで制御される。
【００２２】
各インジェクタ３２の電磁弁３２ａは、各気筒＃１〜＃４に、主たる量の燃料噴射を行う「メイン噴射」と、同メイン噴射の前に、着火を促進させるために微小量の燃料噴射を行う「パイロット噴射」とをそれぞれ行うように制御される。
【００２３】
各気筒＃１〜＃４の燃焼室３には、吸気バルブ４ａを介して吸気通路４が接続されている。この吸気通路４には、上流側より、エアクリーナ６、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ８、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ１０、燃焼室３に導入される吸入空気量を調整するスロットルバルブ１４が設けられている。
【００２４】
スロットルバルブ１４は、駆動機構１６によって開閉駆動される。駆動機構１６は、ステップモータ１８およびこのステップモータ１８とスロットルバルブ１４とを連結するギアを備える。ステップモータ１８は、ＥＣＵ２０によって駆動制御される。駆動機構１６には、スロットルバルブ１４が全開位置となることでオン状態となる全開スイッチ２２が設けられている。
【００２５】
一方、各気筒＃１〜＃４の燃焼室３には、排気バルブ２４ａを介して排気通路２４が接続されている。この排気通路２４からはＥＧＲ（排気再循環）通路２６が分岐し、このＥＧＲ通路２６は吸気通路４におけるスロットルバルブ１４の下流側に接続されている。ＥＧＲ通路２６には、ＥＣＵ２０により制御されるダイアフラム等のアクチュエータ２８によって開閉駆動されるＥＧＲ弁３０が設けられている。
【００２６】
スロットルバルブ１４によって吸入空気量を、またこのＥＧＲ弁３０によってＥＧＲ量をそれぞれ調整することで、燃焼室３内に導入される吸入空気量とＥＧＲ量との割合を自在に設定することが可能となる。これにより、エンジン２の全運転領域にわたって適切な吸入空気量及びＥＧＲ量の制御を行うことができる。
【００２７】
また、各気筒＃１〜＃４のインジェクタ３２は、各気筒共通の蓄圧配管としてのコモンレール３４に接続されている。各インジェクタ３２は、電磁弁３２ａに入力されるインジェクタ駆動信号がオンの間、コモンレール３４内で蓄圧された所定圧の燃料が各インジェクタ３２から各気筒の燃焼室３内へ噴射されるようになっている。コモンレール３４は、供給配管３５を介してサプライポンプ３６の吐出ポート３６ａに接続されている。また、供給配管３５の途中には、逆止弁３７が設けられている。この逆止弁３７により、サプライポンプ３６からコモンレール３４への燃料の供給が許容され、かつ、コモンレール３４からサプライポンプ３６への燃料の逆流が規制されている。
【００２８】
サプライポンプ３６は、吸入ポート３６ｂを介して燃料タンク３８に接続されており、その途中にはフィルタ３９が設けられている。サプライポンプ３６は、燃料タンク３８からフィルタ３９を介して燃料を吸入する。また、サプライポンプ３６は、エンジン２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せしめて、燃料圧力を要求される圧力にまで高めた高圧燃料をコモンレール３４に供給している。
【００２９】
サプライポンプ３６の吐出ポート３６ａ近傍には、圧力制御弁４０が設けられている。この圧力制御弁４０は、吐出ポート３６ａからコモンレール３４へ吐出される燃料圧力（すなわち噴射圧力）を制御するためのものである。この圧力制御弁４０が開かれることにより、吐出ポート３６ａから吐出されない分の余剰燃料が、サプライポンプ３６に設けられたリターンポート３６ｃからリターン配管４１を経て燃料タンク３８へ戻されるようになっている。
【００３０】
エンジン２の各燃焼室３には、グロープラグ４２が配設されている。このグロープラグ４２は、エンジン２の始動直前にグローリレー４２ａに電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼を促進させる始動補助装置を構成している。
【００３１】
エンジン２の図示していない出力軸には、同出力軸の回転に同期し、その回転速度に対応したパルス信号を出力する回転数センサ４４が設けられている。このパルス信号はＥＣＵ２０に取り込まれる。
【００３２】
その他、ＥＣＵ２０には、吸入空気量センサ８，吸気温センサ１０，アクセル開度センサ４６による各検出信号やＩＧスイッチ４８のオン・オフ信号がそれぞれ入力される。また、ＥＣＵ２０には、スタータスイッチ５０のオン・オフ信号、シリンダブロック２ｂに設けた冷却水温センサ５２，トランスミッション（図示略）に設けたシフトポジションセンサ５４および車速センサ５６による各検出信号がそれぞれ入力される。さらに、ＥＣＵ２０には、リターン配管４１に設けた燃温センサ５８，コモンレール３４に設けた燃圧センサ６０の各検出信号がそれぞれ入力されるようになっている。燃圧センサ６０からは、各インジェクタ３２に供給される燃料の圧力として、コモンレール３４内の圧力であるコモンレール圧力ＰＣＲの検出信号が出力される。
【００３３】
このように、図２に示す燃料噴射制御装置は、ＥＣＵ２０をはじめ、機関運転状態等を検出する上記吸入空気量センサ８，吸気温センサ１０，アクセル開度センサ４６、燃圧センサ６０等の各種センサやスイッチ等を備えて構成される。
【００３４】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入出力ポート等を備えるマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＣＰＵはエンジンの燃料噴射制御等の各種演算処理を実行する。ＲＯＭは読み出し専用の記憶媒体である。ＲＡＭは読み出しと書き込みが可能な揮発性の記憶媒体である。バックアップＲＡＭは、読み込みと書き込みが可能でかつエンジンの停止後も記憶内容が保存される不揮発性の記憶媒体である。
【００３５】
また、ＥＣＵ２０は、上記各センサ等から出力される信号に基づき把握される運転状態等に応じて、上記圧力制御弁４０やリリーフ弁の開閉制御の他、各インジェクタ３２の電磁弁３２ａを駆動制御して各インジェクタ３２からの燃料の噴射制御を実行するようになっている。またＥＣＵ２０は、必要量の燃料を一時に噴射する「通常噴射」に加え、必要量の燃料を「パイロット噴射」と「メイン噴射」との２度に分割して噴射する「分割噴射」を制御するようになっている。この分割噴射は、所定の機関運転状態、例えば低回転、低負荷の機関運転状態で実行されるようになっている。
【００３６】
次に、本実施形態において、ＥＣＵ２０により実行される燃料噴射制御について説明する。
本実施形態では、ＥＣＵ２０は、各気筒＃１〜＃４に対し燃料噴射が実行される前に、各気筒に対しパイロット噴射量および噴射時期と、メイン噴射量および噴射時期とをそれぞれ算出する。こうした計算処理は、エンジン回転速度ＮＥ等、機関運転状態に基づきマップを参照して１８０°ＣＡ毎に実行される。
【００３７】
また、ＥＣＵ２０は、こうして算出した噴射量や噴射時期から、各気筒＃１〜＃４の電磁弁３２ａの制御時刻に換算する計算処理を行う。この計算処理により、各気筒＃に対するパイロット噴射開始時刻、パイロット噴射終了時刻、メイン噴射開始時刻、およびメイン噴射終了時刻がそれぞれ算出される。これらの算出された各制御時刻は、ＥＣＵ２０のＲＡＭの該当するメモリ領域にそれぞれ格納される。
【００３８】
そして、ＥＣＵ２０は、各気筒＃１〜＃４について求めたパイロット噴射開始時期になると、対応する気筒の電磁弁３２ａにインジェクタ駆動信号（駆動パルス）を出力する。この駆動信号のパルス幅によってパイロット噴射量が決まる。パイロット噴射終了後、所定時間（所定のインターバル）が経過して各気筒＃１〜＃４について求めたメイン噴射開始時期になると、ＥＣＵ２０は、対応する気筒の電磁弁３２ａにインジェクタ駆動信号を出力する。この駆動信号のパルス幅によってメイン噴射量が決まる。
【００３９】
このような燃料噴射制御を実行する際に、ＥＣＵ２０は、図１に示す「最終パイロット噴射量の算出処理」を実行する。
通常パイロット噴射が行われるような上死点前では、メイン噴射により筒内圧が上死点付近で一気に上昇する前であり、筒内圧とパイロット噴射時期とは強い相関があるので、パイロット噴射時期で筒内圧を代用できる。本処理ではこのことを利用し、各気筒に対し燃料噴射が実行される前に演算されるパイロット噴射量をパイロット噴射時期に基づいて補正するようにしている。つまり、各気筒に対して算出したパイロット噴射量（ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂ）を、パイロット噴射時期で筒内圧を代用して（各気筒の筒内圧の予測に基づいて）補正する。そのために、ＥＣＵ２０は、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを３つのパラメータに基づいて補正して最終パイロット噴射量ＱＰＬ２Ｆを算出するようになっている。３つのパラメータは、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆ、燃圧センサ６０で検出されるコモンレール圧力ＰＣＲ、およびベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂである。
【００４０】
次に、ＥＣＵ２０の実行する図１に示す「最終パイロット噴射量の算出処理」について説明する。本処理は一定クランク角毎（１８０°ＣＡ毎）の割り込みで実行される。
【００４１】
本処理が開始されると、まず、回転数センサ４４により検出されるエンジン回転速度ＮＥ、燃圧センサ６０で検出されるコモンレール圧力ＰＣＲ等、制御に必要なデータがＥＣＵ２０のＲＡＭ内の作業領域に読み込まれる。
【００４２】
まず、ステップＳ１００では、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを、エンジン回転速度ＮＥおよび最終噴射量ＱＦＩＮに基づき、ＲＯＭに記憶されたマップを参照して算出する。ここにいう最終噴射量ＱＦＩＮは、実際には負荷（負荷率）に当たる。こうして、通常の温間におけるベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが算出される。
【００４３】
この後、ステップＳ１１０に進み、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが最小パイロット噴射量ＱＰＬ２ＭＮ以下であるか否かを判定する。最小パイロット噴射量ＱＰＬ２ＭＮは下限ガード値である。ステップＳ１００で算出されたベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂがあまりに噴射量が少ないと、インジェクタ３２の能力上噴けなくなるというハード上の制約があるため、ステップＳ１１０での判定を行っている。
【００４４】
ステップＳ１１０の判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１２０に進む。このステップＳ１２０では、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを「０」にするとともに、パイロット噴射量最終補正量ＱＡＩＪＰＬ２を「０」にして、本処理を一旦終了する。この場合、ＥＣＵ２０は、パイロット噴射は行わず、メイン噴射のみを行う。
【００４５】
ステップＳ１１０の判定結果がＮＯの場合、すなわちベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが最小パイロット噴射量ＱＰＬ２ＭＮより大きい場合には、ステップＳ１３０に進む。このステップＳ１３０では、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂとコモンレール圧力ＰＣＲとからパイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２を算出する。すなわち、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂとコモンレール圧力ＰＣＲとに基づき、図３に示すマップを参照してパイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２を算出する。
【００４６】
このパイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２は、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが少なくなる程小さい値に設定されるとともに、コモンレール圧力ＰＣＲが低くなる程大きい値に設定される。例えば、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが２（ｍｍ3／ｓｔ）で、コモンレール圧力ＰＣＲが３０（ＭＰａ）の場合、パイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２は０．８５の値に設定される。このような設定にしているのは、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが少なくなるほど、筒内圧の影響を受け易くなり、コモンレールＰＣＲが低くなるほど、筒内圧の影響を受け易くなるからである。
【００４７】
この後、ステップＳ１４０に進み、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆとコモンレール圧力ＰＣＲとからパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２を算出する。すなわち、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆとコモンレール圧力ＰＣＲとに基づき、図２に示すマップを参照してパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２を算出する。このパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２は、上死点より前になる程ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを増加させるように設定されるとともに、コモンレール圧力ＰＣＲが低くなる程同噴射量ＱＰＬ２Ｂを増加させるように設定されている。例えば、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆが５０（°ＣＡ ＢＴＤＣ）でかつコモンレールＰＣＲが３０（ＭＰａ）の場合、パイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２はベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを１．５倍する値に設定される。
【００４８】
この後、ステップＳ１５０に進み、ステップＳ１３０で算出したパイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２とステップＳ１４０で算出したパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２とを掛け合わせてパイロット噴射量最終補正量ＱＡＩＪＰＬ２を算出する。
【００４９】
この後、ステップＳ１６０に進み、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂとパイロット噴射量最終補正量ＱＡＩＪＰＬ２とを加算して最終パイロット噴射量ＱＰＬ２Ｆを算出する。この後、本処理を一旦終了する。
【００５０】
この後、ＥＣＵ２０は、上記処理で算出した最終パイロット噴射量ＱＰＬ２Ｆとパイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆとからパイロット噴射開始時刻とパイロット噴射終了時刻とを算出し、ＲＡＭの該当するメモリ領域に格納する。各気筒＃１〜＃４について求めたパイロット噴射開始時期になると、対応する気筒のインジェクタ３２の電磁弁３２ａにインジェクタ駆動信号を出力し、パイロット噴射が実行される。
【００５１】
なお、本実施形態では、「噴射量補正手段」は、ステップＳ１３０〜１６０に相当する。
以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００５２】
（イ）パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆで筒内圧を代用して、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを補正するようにしている（ステップＳ１３０〜１６０）。つまり、エンジン運転状態に影響の大きいベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆに基づいて（筒内圧の予測に基づいて）補正するようにしているので、上記従来技術のように筒内圧力センサを用いる必要がない。
【００５３】
また、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを、同噴射量、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆ、およびコモンレール圧力ＰＣＲの３つのパラメータに基づいて補正し、最終パイロット噴射量ＱＰＬ２Ｆを算出するようにしている（Ｓ１３０〜Ｓ１６０）。このため、実際の運転状態で、上記インターバルの定数がエンジンの暖機状態や気圧の変化等により変化して、パイロット噴射時期が変化したとしても、パイロット噴射量を狙い通りに最適に制御することができる。したがって、製造コストの低減と制御の信頼性を確保しつつ、騒音やスモークの発生を抑制し、失火、白煙等の発生を防止することができる。
（ロ）２次元マップを２つ（図２のマップと図３のマップ）組み合わせてパイロット噴射量最終補正値ＱＡＩＪＰＬ２を算出するようにしているので、上記３つのパラメータに基づいてパイロット噴射量の補正値を算出するための３次元マップを作る必要がない。これにより、製造がより一層容易になるとともに、より一層のコスト低減を図ることができる。
【００５４】
（ハ）パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆとコモンレール圧力ＰＣＲとからパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２を算出するので（ステップＳ１４０）、コモンレール圧力ＰＣＲ（燃料の圧力）を考慮してパイロット噴射量を補正することができる。
【００５５】
（ニ）パイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２とパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２とを掛け合わせてパイロット噴射量最終補正量ＱＡＩＪＰＬ２を算出するので（ステップＳ１５０）、上記３つのパラメータに基づいて、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを最適に補正することができる。
【００５６】
[変形例]
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記一実施形態では、本発明をディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明は、各インジェクタによる燃料噴射をメイン噴射とパイロット噴射に分割して行う全ての内燃機関に適用できる。
【００５７】
・上記一実施形態では、本発明を４気筒のディーゼルエンジンに適用した例を示したが、４気筒以外のディーゼルエンジンにも本発明は適用可能である。
・上記一実施形態では、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆ、コモンレール圧力ＰＣＲ、およびベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂの３つのパラメータに基づいて補正しているが、本発明はこの構成に限定されない。パイロット噴射時期のみに基づいて、或いはパイロット噴射時期とコモンレール圧力に基づいて、或いはパイロット噴射時期とパイロット噴射量に基づいてベースパイロット噴射量を補正する場合にも本発明は適用可能である。
【００５８】
・図２および図３の両マップ中における数値は一例として示したものであり、本発明はそれらの数値に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施形態による燃料噴射制御の実行手順を示すフローチャート。
【図２】 同制御に用いるパイロット噴射量補正値のマップを示す説明図。
【図３】 同制御に用いるパイロット噴射量補正係数のマップを示す説明図。
【図４】 一実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその燃料噴射制御装置の概略を示す構成図。
【符号の説明】
２…４気筒ディーゼルエンジン、３…燃焼室，２０…電子制御装置（ＥＣＵ）、３２…インジェクタ、３２ａ…電磁弁。
【発明の属する技術分野】
本発明は、各気筒の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディーゼルエンジンのコモンレール式噴射システムでは、燃料ポンプにより加圧されてコモンレールで蓄圧された所定圧の燃料を、各インジェクタから各気筒の燃焼室に噴射する。すなわち、各インジェクタに設けたソレノイドの電磁弁に駆動パルス（駆動信号）を与えると、各インジェクタ内で作動ピストンが上昇して針弁がリフトし、燃料噴射ノズル先端の噴孔が開き、燃料が各気筒の燃料室に噴射される。このような噴射システムでは、通常、インジェクタによる燃料の噴射量は、電磁弁にどの位の間（何ｍｓ）駆動パルスを与えるかによって、すなわち駆動信号のパルス幅（噴射期間）によって決まる。そのパルス幅で燃料噴射量を調整するようになっている。また、一般に、ディーゼルエンジンにおいては、低速、低負荷の機関運転状態で、インジェクタによる燃料噴射をメイン噴射と該メイン噴射に先行するパイロット噴射とに分割して行うようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のディーゼルエンジンにおいては、同じ噴射期間であっても、各気筒内の圧力（以下、「筒内圧」という。）の変化によりパイロット噴射量が変化してしまう。すなわち、機関運転状態に基づきマップを参照して設定されるパイロット噴射量指令値が同じである等噴射期間であっても、筒内圧の変化によりパイロット噴射量が変化してしまう。これにより、パイロット噴射量を狙い通りに制御できなくなり、その結果、騒音やスモークの悪化、さらには失火、白煙等の不具合を引き起こしてしまう。このようにパイロット噴射量が変化するのは、次のような理由による。
【０００４】
ディーゼルエンジンのインジェクタは近年高圧噴射化が進んでおり、それに伴い燃料噴射ノズルのノズルシートにかかる面圧低減が経年後の噴射量変化に対して重要な課題である。この課題に対して、一般的には作動ピストン径を小さくする方向で対策している。この場合、その背反として、ノズル下部で筒内圧を受けることにより、初期の針弁上昇速度（作動ピストンの上昇速度）が変化し、噴射量変化を引き起こしてしまう。例えば、筒内圧が高くなるほど作動ピストンを上へ押す力が増し、同ピストンの上昇速度（推力）が増す。その上昇速度が増すと、作動ピストンが初期に早く上昇するので、噴孔から燃料が燃焼室にどっと噴射され、実際の噴射量が狙いとする噴射量指令値よりも増えてしまう。
【０００５】
また、コモンレール式噴射システムでは、機関運転状態に基づきパイロット噴射およびメイン噴射の各噴射量および噴射期間を決めるマップをＥＣＵのＲＯＭに記憶させてある。このマップは、ある一定の噴射時期つまり特定の筒内圧で計測した機関回転速度や負荷（負荷率）等のデータに基づいて作成されている。そのため、実際の運転状態では、ある「温間」に対して設定されたパイロット噴射時期が、冷間運転、過渡運転、高地での運転などで変化すると、パイロット噴射を実施している時の筒内圧も刻々と変化する。このように筒内圧が変化することで、パイロット噴射量の要求値が同じでも、実際の噴射量（実噴射量）が変化してしまう。その結果、マップで決まる狙いとするパイロット噴射量を噴けなくなってしまう。このため、等噴射量（等噴射期間）であっても、実噴射量が変化し、上述したような内燃機関に様々不具合を引き起こしてしまう。ここにいう、「温間」とは、基準状態という意味で、平地において完全暖機で、安定した状態をいう。この「温間」を基準に、例えばパイロット噴射でどの位の量の燃料を噴くかを設定する「パイロット噴射量のマップ」等をＥＣＵのＲＯＭに記憶させてある。また、パイロット噴射終了時からメイン噴射開始時までを通常「インターバル」と呼んでいる。このインターバルの定数は、エンジンの暖機状態や気圧の変化等により変化する。この定数は、音の要求或いは失火の要求等に基づきマップを参照して設定される。
【０００６】
次に、筒内圧が変化すると何が問題になるかについて、より詳しく説明する。
もし、パイロット噴射時期がいつも同じであれば、筒内圧の影響があってもそれほど問題ではない。その理由は、筒内圧は通常ある波形で変化する。パイロット噴射時期がいつも同じであれば（いつも同じクランク角度の位置で燃料が噴かれていれば）、そのときの筒内圧はいつもほぼ同じである。要は、パイロット噴射量を決めるマップがあって、そのマップさえ正しいものを作っておけば、パイロット噴射量はそのマップの通りに噴ける。何が問題かというと、インターバルが変化すると、パイロット噴射時期が変化する。そうすると、筒内圧が刻々と変化するので、マップでもっているパイロット噴射量の指令値が同じでも、筒内圧が変化することで、パイロット噴射時期が変わる。これにより、実際の噴射量（実噴射量）が変化してしまう。その結果、マップで決まる狙いとするパイロット噴射量を噴けなくなってしまう。つまり、インターバルの定数を決める「温間」のマップをあるところで決めると、冷間時とか高地での走行時にインターバルが変化することによって、同じ定数では通用しなくなり、パイロット噴射量を最適に制御できなくなるのが問題である。
【０００７】
ところで、燃焼室内の圧力（上記筒内圧）に基づいて計算したパイロット噴射に伴う熱発生率のピーク値が目標ピーク値と一致するように、パイロット噴射量を補正する技術が、特開平１１−１４１３８６号公報に開示されている。ところが、この従来技術では、各気筒の筒内圧を検出するための筒内圧力センサが、各気筒の燃焼室に臨んで取り付けられている。実際、量産を考えた場合、そのような筒内圧力センサを用いて各気筒の筒内圧を検出するのは難しい。これは、そのような筒内圧力センサは、燃焼室の高温、超高圧に晒されるので、耐久性と信頼性にかける。このため、長期にわたりそのセンサを使ってパイロット噴射量を精度よく補正するのは困難であり、噴射量制御の信頼性を確保できないとともに、筒内圧力センサを各気筒に取り付けなければならず、製造コストが増大してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、製造コストの低減と制御の信頼性を確保しつつ、騒音やスモークの発生を抑制し、失火、白煙等の発生を防止した内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１に係る発明は、各気筒の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを備えた内燃機関に適用され、前記インジェクタによる燃料噴射をメイン噴射と該メイン噴射に先行するパイロット噴射とに分割して行う内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記各気筒に対し燃料噴射が実行される前に演算されるパイロット噴射量を、パイロット噴射量補正値に基づいて補正する噴射量補正手段を備え、前記噴射量補正手段は、パイロット噴射時期と前記インジェクタに供給される燃料の圧力とに基づき前記パイロット噴射量補正値を設定し、前記パイロット噴射量補正値は、前記パイロット噴射時期が上死点より前になる程前記パイロット噴射量を増加させるように設定されるとともに、前記燃料の圧力が低くなる程前記パイロット噴射量を増加させるように設定されることを要旨とする。
【００１０】
通常パイロット噴射が行われるような上死点前（上死点よりかなり前）では、筒内圧とパイロット噴射時期とは強い相関があるので、パイロット噴射時期で筒内圧を代用できる。本発明はこのことを利用し、各気筒に対し燃料噴射が実行される前に演算されるパイロット噴射量を、上記従来技術のように筒内圧力センサを用いずに、パイロット噴射時期に基づいて（筒内圧の予測に基づいて）補正するようにしている。
【００１１】
この構成により、上述したように、実際の運転状態で、上記インターバルの定数がエンジンの暖機状態や気圧の変化等により変化して、パイロット噴射時期が変化したとしても、パイロット噴射量を狙い通りに制御できる。また、上記従来技術のように筒内圧を検出するための筒内圧力センサを各気筒の燃焼室に取り付ける必要がない。したがって、製造コストの低減と制御の信頼性を確保しつつ、騒音やスモークの発生を抑制し、失火、白煙等の発生を防止することができる。
さらに、パイロット噴射量を、パイロット噴射時期が上死点より前になる程増加するように補正することができるとともに、燃料の圧力が低くなる程増加するように補正することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料の圧力は、前記各気筒のインジェクタに接続されたコモンレール内のコモンレール圧力であることを要旨とする。
【００１６】
この構成により、パイロット噴射時期とコモンレール圧力とに基づいてパイロット噴射量を補正することができる。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射量補正手段は、前記パイロット噴射量と前記燃料の圧力とに応じてパイロット噴射量補正係数を設定し、該補正係数と前記パイロット噴射量補正値とを掛け合わせて得られるパイロット噴射量最終補正量で前記パイロット噴射量を補正することを要旨とする。
【００１７】
この構成により、パイロット噴射時期、燃料の圧力（例えば、コモンレール圧力）、およびパイロット噴射量の３つのパラメータに基づいて、パイロット噴射量を最適に補正することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記パイロット噴射量補正係数は、前記パイロット噴射量が少なくなる程小さい値に設定されるとともに、前記燃料の圧力が低くなる程大きい値に設定されることを要旨とする。
【００１９】
この構成により、パイロット噴射量を、同噴射量が少なくなる程増加するように補正することができるとともに、燃料の圧力が低くなる程増加するように補正することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置をディーゼルエンジンに適用した一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２１】
図４は、ディーゼルエンジンおよびその燃料噴射制御装置の概略構成を示している。ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という。）２は、複数の気筒（本実施形態では４つの気筒＃１〜＃４）を備えている。図４では、４気筒のうち１気筒のみを示してある。また、エンジン２には、各気筒＃１〜＃４の燃焼室３に燃料を噴射するインジェクタ３２がそれぞれ配設されている。各インジェクタ３２から各気筒＃１〜＃４の燃焼室３への燃料噴射は、各インジェクタに設けた電磁弁３２ａを電子制御装置（以下，「ＥＣＵ」という。）２０から出力されるインジェクタ駆動信号でオン、オフさせることで制御される。
【００２２】
各インジェクタ３２の電磁弁３２ａは、各気筒＃１〜＃４に、主たる量の燃料噴射を行う「メイン噴射」と、同メイン噴射の前に、着火を促進させるために微小量の燃料噴射を行う「パイロット噴射」とをそれぞれ行うように制御される。
【００２３】
各気筒＃１〜＃４の燃焼室３には、吸気バルブ４ａを介して吸気通路４が接続されている。この吸気通路４には、上流側より、エアクリーナ６、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ８、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ１０、燃焼室３に導入される吸入空気量を調整するスロットルバルブ１４が設けられている。
【００２４】
スロットルバルブ１４は、駆動機構１６によって開閉駆動される。駆動機構１６は、ステップモータ１８およびこのステップモータ１８とスロットルバルブ１４とを連結するギアを備える。ステップモータ１８は、ＥＣＵ２０によって駆動制御される。駆動機構１６には、スロットルバルブ１４が全開位置となることでオン状態となる全開スイッチ２２が設けられている。
【００２５】
一方、各気筒＃１〜＃４の燃焼室３には、排気バルブ２４ａを介して排気通路２４が接続されている。この排気通路２４からはＥＧＲ（排気再循環）通路２６が分岐し、このＥＧＲ通路２６は吸気通路４におけるスロットルバルブ１４の下流側に接続されている。ＥＧＲ通路２６には、ＥＣＵ２０により制御されるダイアフラム等のアクチュエータ２８によって開閉駆動されるＥＧＲ弁３０が設けられている。
【００２６】
スロットルバルブ１４によって吸入空気量を、またこのＥＧＲ弁３０によってＥＧＲ量をそれぞれ調整することで、燃焼室３内に導入される吸入空気量とＥＧＲ量との割合を自在に設定することが可能となる。これにより、エンジン２の全運転領域にわたって適切な吸入空気量及びＥＧＲ量の制御を行うことができる。
【００２７】
また、各気筒＃１〜＃４のインジェクタ３２は、各気筒共通の蓄圧配管としてのコモンレール３４に接続されている。各インジェクタ３２は、電磁弁３２ａに入力されるインジェクタ駆動信号がオンの間、コモンレール３４内で蓄圧された所定圧の燃料が各インジェクタ３２から各気筒の燃焼室３内へ噴射されるようになっている。コモンレール３４は、供給配管３５を介してサプライポンプ３６の吐出ポート３６ａに接続されている。また、供給配管３５の途中には、逆止弁３７が設けられている。この逆止弁３７により、サプライポンプ３６からコモンレール３４への燃料の供給が許容され、かつ、コモンレール３４からサプライポンプ３６への燃料の逆流が規制されている。
【００２８】
サプライポンプ３６は、吸入ポート３６ｂを介して燃料タンク３８に接続されており、その途中にはフィルタ３９が設けられている。サプライポンプ３６は、燃料タンク３８からフィルタ３９を介して燃料を吸入する。また、サプライポンプ３６は、エンジン２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せしめて、燃料圧力を要求される圧力にまで高めた高圧燃料をコモンレール３４に供給している。
【００２９】
サプライポンプ３６の吐出ポート３６ａ近傍には、圧力制御弁４０が設けられている。この圧力制御弁４０は、吐出ポート３６ａからコモンレール３４へ吐出される燃料圧力（すなわち噴射圧力）を制御するためのものである。この圧力制御弁４０が開かれることにより、吐出ポート３６ａから吐出されない分の余剰燃料が、サプライポンプ３６に設けられたリターンポート３６ｃからリターン配管４１を経て燃料タンク３８へ戻されるようになっている。
【００３０】
エンジン２の各燃焼室３には、グロープラグ４２が配設されている。このグロープラグ４２は、エンジン２の始動直前にグローリレー４２ａに電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼を促進させる始動補助装置を構成している。
【００３１】
エンジン２の図示していない出力軸には、同出力軸の回転に同期し、その回転速度に対応したパルス信号を出力する回転数センサ４４が設けられている。このパルス信号はＥＣＵ２０に取り込まれる。
【００３２】
その他、ＥＣＵ２０には、吸入空気量センサ８，吸気温センサ１０，アクセル開度センサ４６による各検出信号やＩＧスイッチ４８のオン・オフ信号がそれぞれ入力される。また、ＥＣＵ２０には、スタータスイッチ５０のオン・オフ信号、シリンダブロック２ｂに設けた冷却水温センサ５２，トランスミッション（図示略）に設けたシフトポジションセンサ５４および車速センサ５６による各検出信号がそれぞれ入力される。さらに、ＥＣＵ２０には、リターン配管４１に設けた燃温センサ５８，コモンレール３４に設けた燃圧センサ６０の各検出信号がそれぞれ入力されるようになっている。燃圧センサ６０からは、各インジェクタ３２に供給される燃料の圧力として、コモンレール３４内の圧力であるコモンレール圧力ＰＣＲの検出信号が出力される。
【００３３】
このように、図２に示す燃料噴射制御装置は、ＥＣＵ２０をはじめ、機関運転状態等を検出する上記吸入空気量センサ８，吸気温センサ１０，アクセル開度センサ４６、燃圧センサ６０等の各種センサやスイッチ等を備えて構成される。
【００３４】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入出力ポート等を備えるマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＣＰＵはエンジンの燃料噴射制御等の各種演算処理を実行する。ＲＯＭは読み出し専用の記憶媒体である。ＲＡＭは読み出しと書き込みが可能な揮発性の記憶媒体である。バックアップＲＡＭは、読み込みと書き込みが可能でかつエンジンの停止後も記憶内容が保存される不揮発性の記憶媒体である。
【００３５】
また、ＥＣＵ２０は、上記各センサ等から出力される信号に基づき把握される運転状態等に応じて、上記圧力制御弁４０やリリーフ弁の開閉制御の他、各インジェクタ３２の電磁弁３２ａを駆動制御して各インジェクタ３２からの燃料の噴射制御を実行するようになっている。またＥＣＵ２０は、必要量の燃料を一時に噴射する「通常噴射」に加え、必要量の燃料を「パイロット噴射」と「メイン噴射」との２度に分割して噴射する「分割噴射」を制御するようになっている。この分割噴射は、所定の機関運転状態、例えば低回転、低負荷の機関運転状態で実行されるようになっている。
【００３６】
次に、本実施形態において、ＥＣＵ２０により実行される燃料噴射制御について説明する。
本実施形態では、ＥＣＵ２０は、各気筒＃１〜＃４に対し燃料噴射が実行される前に、各気筒に対しパイロット噴射量および噴射時期と、メイン噴射量および噴射時期とをそれぞれ算出する。こうした計算処理は、エンジン回転速度ＮＥ等、機関運転状態に基づきマップを参照して１８０°ＣＡ毎に実行される。
【００３７】
また、ＥＣＵ２０は、こうして算出した噴射量や噴射時期から、各気筒＃１〜＃４の電磁弁３２ａの制御時刻に換算する計算処理を行う。この計算処理により、各気筒＃に対するパイロット噴射開始時刻、パイロット噴射終了時刻、メイン噴射開始時刻、およびメイン噴射終了時刻がそれぞれ算出される。これらの算出された各制御時刻は、ＥＣＵ２０のＲＡＭの該当するメモリ領域にそれぞれ格納される。
【００３８】
そして、ＥＣＵ２０は、各気筒＃１〜＃４について求めたパイロット噴射開始時期になると、対応する気筒の電磁弁３２ａにインジェクタ駆動信号（駆動パルス）を出力する。この駆動信号のパルス幅によってパイロット噴射量が決まる。パイロット噴射終了後、所定時間（所定のインターバル）が経過して各気筒＃１〜＃４について求めたメイン噴射開始時期になると、ＥＣＵ２０は、対応する気筒の電磁弁３２ａにインジェクタ駆動信号を出力する。この駆動信号のパルス幅によってメイン噴射量が決まる。
【００３９】
このような燃料噴射制御を実行する際に、ＥＣＵ２０は、図１に示す「最終パイロット噴射量の算出処理」を実行する。
通常パイロット噴射が行われるような上死点前では、メイン噴射により筒内圧が上死点付近で一気に上昇する前であり、筒内圧とパイロット噴射時期とは強い相関があるので、パイロット噴射時期で筒内圧を代用できる。本処理ではこのことを利用し、各気筒に対し燃料噴射が実行される前に演算されるパイロット噴射量をパイロット噴射時期に基づいて補正するようにしている。つまり、各気筒に対して算出したパイロット噴射量（ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂ）を、パイロット噴射時期で筒内圧を代用して（各気筒の筒内圧の予測に基づいて）補正する。そのために、ＥＣＵ２０は、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを３つのパラメータに基づいて補正して最終パイロット噴射量ＱＰＬ２Ｆを算出するようになっている。３つのパラメータは、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆ、燃圧センサ６０で検出されるコモンレール圧力ＰＣＲ、およびベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂである。
【００４０】
次に、ＥＣＵ２０の実行する図１に示す「最終パイロット噴射量の算出処理」について説明する。本処理は一定クランク角毎（１８０°ＣＡ毎）の割り込みで実行される。
【００４１】
本処理が開始されると、まず、回転数センサ４４により検出されるエンジン回転速度ＮＥ、燃圧センサ６０で検出されるコモンレール圧力ＰＣＲ等、制御に必要なデータがＥＣＵ２０のＲＡＭ内の作業領域に読み込まれる。
【００４２】
まず、ステップＳ１００では、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを、エンジン回転速度ＮＥおよび最終噴射量ＱＦＩＮに基づき、ＲＯＭに記憶されたマップを参照して算出する。ここにいう最終噴射量ＱＦＩＮは、実際には負荷（負荷率）に当たる。こうして、通常の温間におけるベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが算出される。
【００４３】
この後、ステップＳ１１０に進み、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが最小パイロット噴射量ＱＰＬ２ＭＮ以下であるか否かを判定する。最小パイロット噴射量ＱＰＬ２ＭＮは下限ガード値である。ステップＳ１００で算出されたベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂがあまりに噴射量が少ないと、インジェクタ３２の能力上噴けなくなるというハード上の制約があるため、ステップＳ１１０での判定を行っている。
【００４４】
ステップＳ１１０の判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１２０に進む。このステップＳ１２０では、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを「０」にするとともに、パイロット噴射量最終補正量ＱＡＩＪＰＬ２を「０」にして、本処理を一旦終了する。この場合、ＥＣＵ２０は、パイロット噴射は行わず、メイン噴射のみを行う。
【００４５】
ステップＳ１１０の判定結果がＮＯの場合、すなわちベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが最小パイロット噴射量ＱＰＬ２ＭＮより大きい場合には、ステップＳ１３０に進む。このステップＳ１３０では、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂとコモンレール圧力ＰＣＲとからパイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２を算出する。すなわち、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂとコモンレール圧力ＰＣＲとに基づき、図３に示すマップを参照してパイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２を算出する。
【００４６】
このパイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２は、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが少なくなる程小さい値に設定されるとともに、コモンレール圧力ＰＣＲが低くなる程大きい値に設定される。例えば、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが２（ｍｍ3／ｓｔ）で、コモンレール圧力ＰＣＲが３０（ＭＰａ）の場合、パイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２は０．８５の値に設定される。このような設定にしているのは、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂが少なくなるほど、筒内圧の影響を受け易くなり、コモンレールＰＣＲが低くなるほど、筒内圧の影響を受け易くなるからである。
【００４７】
この後、ステップＳ１４０に進み、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆとコモンレール圧力ＰＣＲとからパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２を算出する。すなわち、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆとコモンレール圧力ＰＣＲとに基づき、図２に示すマップを参照してパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２を算出する。このパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２は、上死点より前になる程ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを増加させるように設定されるとともに、コモンレール圧力ＰＣＲが低くなる程同噴射量ＱＰＬ２Ｂを増加させるように設定されている。例えば、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆが５０（°ＣＡ ＢＴＤＣ）でかつコモンレールＰＣＲが３０（ＭＰａ）の場合、パイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２はベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを１．５倍する値に設定される。
【００４８】
この後、ステップＳ１５０に進み、ステップＳ１３０で算出したパイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２とステップＳ１４０で算出したパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２とを掛け合わせてパイロット噴射量最終補正量ＱＡＩＪＰＬ２を算出する。
【００４９】
この後、ステップＳ１６０に進み、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂとパイロット噴射量最終補正量ＱＡＩＪＰＬ２とを加算して最終パイロット噴射量ＱＰＬ２Ｆを算出する。この後、本処理を一旦終了する。
【００５０】
この後、ＥＣＵ２０は、上記処理で算出した最終パイロット噴射量ＱＰＬ２Ｆとパイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆとからパイロット噴射開始時刻とパイロット噴射終了時刻とを算出し、ＲＡＭの該当するメモリ領域に格納する。各気筒＃１〜＃４について求めたパイロット噴射開始時期になると、対応する気筒のインジェクタ３２の電磁弁３２ａにインジェクタ駆動信号を出力し、パイロット噴射が実行される。
【００５１】
なお、本実施形態では、「噴射量補正手段」は、ステップＳ１３０〜１６０に相当する。
以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００５２】
（イ）パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆで筒内圧を代用して、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを補正するようにしている（ステップＳ１３０〜１６０）。つまり、エンジン運転状態に影響の大きいベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆに基づいて（筒内圧の予測に基づいて）補正するようにしているので、上記従来技術のように筒内圧力センサを用いる必要がない。
【００５３】
また、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを、同噴射量、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆ、およびコモンレール圧力ＰＣＲの３つのパラメータに基づいて補正し、最終パイロット噴射量ＱＰＬ２Ｆを算出するようにしている（Ｓ１３０〜Ｓ１６０）。このため、実際の運転状態で、上記インターバルの定数がエンジンの暖機状態や気圧の変化等により変化して、パイロット噴射時期が変化したとしても、パイロット噴射量を狙い通りに最適に制御することができる。したがって、製造コストの低減と制御の信頼性を確保しつつ、騒音やスモークの発生を抑制し、失火、白煙等の発生を防止することができる。
（ロ）２次元マップを２つ（図２のマップと図３のマップ）組み合わせてパイロット噴射量最終補正値ＱＡＩＪＰＬ２を算出するようにしているので、上記３つのパラメータに基づいてパイロット噴射量の補正値を算出するための３次元マップを作る必要がない。これにより、製造がより一層容易になるとともに、より一層のコスト低減を図ることができる。
【００５４】
（ハ）パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆとコモンレール圧力ＰＣＲとからパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２を算出するので（ステップＳ１４０）、コモンレール圧力ＰＣＲ（燃料の圧力）を考慮してパイロット噴射量を補正することができる。
【００５５】
（ニ）パイロット噴射量補正係数ＭＱＰＣＰ２とパイロット噴射量補正値ＱＰＣＩＪＰ２とを掛け合わせてパイロット噴射量最終補正量ＱＡＩＪＰＬ２を算出するので（ステップＳ１５０）、上記３つのパラメータに基づいて、ベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂを最適に補正することができる。
【００５６】
[変形例]
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記一実施形態では、本発明をディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明は、各インジェクタによる燃料噴射をメイン噴射とパイロット噴射に分割して行う全ての内燃機関に適用できる。
【００５７】
・上記一実施形態では、本発明を４気筒のディーゼルエンジンに適用した例を示したが、４気筒以外のディーゼルエンジンにも本発明は適用可能である。
・上記一実施形態では、パイロット噴射時期ＡＩＮＪＰ２Ｆ、コモンレール圧力ＰＣＲ、およびベースパイロット噴射量ＱＰＬ２Ｂの３つのパラメータに基づいて補正しているが、本発明はこの構成に限定されない。パイロット噴射時期のみに基づいて、或いはパイロット噴射時期とコモンレール圧力に基づいて、或いはパイロット噴射時期とパイロット噴射量に基づいてベースパイロット噴射量を補正する場合にも本発明は適用可能である。
【００５８】
・図２および図３の両マップ中における数値は一例として示したものであり、本発明はそれらの数値に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施形態による燃料噴射制御の実行手順を示すフローチャート。
【図２】 同制御に用いるパイロット噴射量補正値のマップを示す説明図。
【図３】 同制御に用いるパイロット噴射量補正係数のマップを示す説明図。
【図４】 一実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその燃料噴射制御装置の概略を示す構成図。
【符号の説明】
２…４気筒ディーゼルエンジン、３…燃焼室，２０…電子制御装置（ＥＣＵ）、３２…インジェクタ、３２ａ…電磁弁。
Claims (4)
- 各気筒の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを備えた内燃機関に適用され、前記インジェクタによる燃料噴射をメイン噴射と該メイン噴射に先行するパイロット噴射とに分割して行う内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記各気筒に対し燃料噴射が実行される前に演算されるパイロット噴射量を、パイロット噴射量補正値に基づいて補正する噴射量補正手段を備え、
前記噴射量補正手段は、パイロット噴射時期と前記インジェクタに供給される燃料の圧力とに基づき前記パイロット噴射量補正値を設定し、
前記パイロット噴射量補正値は、前記パイロット噴射時期が上死点より前になる程前記パイロット噴射量を増加させるように設定されるとともに、前記燃料の圧力が低くなる程前記パイロット噴射量を増加させるように設定されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記燃料の圧力は、前記各気筒のインジェクタに接続されたコモンレール内のコモンレール圧力であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
- 前記噴射量補正手段は、前記パイロット噴射量と前記燃料の圧力とに応じてパイロット噴射量補正係数を設定し、該補正係数と前記パイロット噴射量補正値とを掛け合わせて得られるパイロット噴射量最終補正量で前記パイロット噴射量を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
- 前記パイロット噴射量補正係数は、前記パイロット噴射量が少なくなる程小さい値に設定されるとともに、前記燃料の圧力が低くなる程大きい値に設定されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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