JP3826853B2

JP3826853B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine

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Publication number: JP3826853B2
Application number: JP2002200143A
Authority: JP
Inventors: 嘉紀太長根; 義正渡辺; 和広大前
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2022-07-09
Also published as: JP2004044417A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射制御装置に関し、詳細には複数回のパイロット噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関等において、主燃料噴射に先立って少量の燃料を燃焼室に供給するパイロット噴射が知られている。ディーゼルエンジン等の内燃機関では、ディーゼルノック等のように燃焼音が増大する場合がある。ディーゼルノックは、燃焼時の着火遅れなどにより燃焼圧力の上昇率が過大になり、燃焼ガスに共振が生じるために燃焼音が急激に増大する現象である。一般に、燃焼音の増大は着火遅れが大きくなる低温始動時や、吸気温度や燃焼室温度上昇の遅れに伴う着火遅れが生じる過渡運転時等に特に発生しやすい。また、高圧燃料噴射を行なう機関では噴射圧力の増大に伴う燃焼速度の増加により燃焼音の増大が生じやすくなる。
【０００３】
上記の燃焼音の増大を防止するためには、主燃料噴射に先立って気筒内に少量の燃料を噴射するパイロット噴射が有効なことが知られている。主燃料噴射に先立ってパイロット噴射を行なうと、パイロット噴射により噴射された燃料が予混合気を形成し主燃料噴射に先立って燃焼するため、主燃料噴射が行われた時には気筒内は燃料の着火、燃焼に適した温度と圧力とになる。このため、パイロット噴射を行なうと、主燃料噴射により噴射された燃料の着火遅れが短縮され内燃機関の燃焼音が増大することが防止される。
【０００４】
パイロット噴射を行う内燃機関の例としては、例えば特開２０００−１８０７４号公報に記載されたものがある。同公報の装置では、比較的多量の燃料をパイロット噴射により噴射する際に、噴射された燃料が気化しないままシリンダ壁面に到達し、壁面の潤滑油を希釈して潤滑不良を生じさせることを防止するために、少量ずつ複数回のパイロット燃料噴射を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ディーゼルノックが発生しやすい高圧燃料噴射を行うディーゼル機関では、ディーゼルノックを抑制するためにパイロット噴射が行われるが、高圧燃料噴射を行う燃料噴射装置で使用される燃料噴射弁では、燃料噴射弁内の燃料圧力を利用して弁体を弁座に押圧する圧力バランス方式の弁体駆動方法がとられている。
【０００６】
圧力バランス方式の燃料噴射弁では、弁体の弁座と接触する側に作用する燃料圧力と弁体の反対側に作用する燃料圧力とスプリングの付勢力のバランスにより開弁圧力が決定される。すなわち、燃料圧力が所定の開弁圧力に到達すると、弁体の弁座と接触する側に作用する燃料圧力による開弁方向の力が、弁体の反対側に作用する燃料圧力とスプリングの付勢力とによる閉弁方向の力より大きくなるため、弁体が弁座から離間して燃料が噴射されるのである。
ところが、燃料噴射弁の使用中には弁体と弁座とは接触、離間を繰り返しているため、燃料噴射弁の使用とともに弁座には徐々に摩耗が生じるようになる。
【０００７】
弁座に摩耗が生じると、弁体と接触する弁座部分の径が大きくなるため、弁体の弁座側に作用する燃料圧力を受ける部分の面積が減少するようになり、燃料噴射弁を開弁させるためにはより高い燃料圧力が必要となる。すなわち、燃料噴射弁は使用期間に応じて開弁圧力が変化（増大）するようになるのである。開弁圧力が増大すると燃料噴射時間（量）指令信号が同一であった場合でも、信号を入力してから油圧が開弁圧力に上昇するまでの時間が長くなるため、実際に弁体が弁座から離れている時間（実際の燃料噴射時間）は短くなる。このため、燃料噴射弁の噴射指令信号と実際の燃料噴射量、あるいは開弁圧力などの燃料噴射特性は燃料噴射弁使用期間とともに変化し、噴射指令信号が同一であれば実際の燃料噴射量は徐々に低下するようになる。
【０００８】
この、使用に伴う燃料噴射量の低下は比較的小さいものであるが、例えばパイロット噴射を行う機関では、パイロット噴射の燃料噴射量は少量であるため、パイロット噴射に対して大きな影響が生じる場合がある。特に、上記特開２０００−１８０７４号公報の装置のように、パイロット噴射を２回に分けて行う場合には１回当たりの噴射量（特に２回目のパイロット噴射の噴射量）は比較的小さくなる。このため、燃料噴射弁の使用に伴って燃料噴射量が低下すると、例えば、２回目のパイロット噴射が燃料噴射量の低下により消滅してしまう場合や、極端な場合には１回目と２回目の両方のパイロット噴射が消滅する場合が生じてしまう。
【０００９】
両方のパイロット噴射が消滅した場合は当然に燃焼音の増大が生じるが、２回目のパイロット噴射が消滅した場合にもパイロット噴射量の不足により、低速運転時の燃焼音の増大や、中速中負荷領域での排気性状の悪化などが生じる。
このため、パイロット噴射の消滅に至る前に使用に伴う燃料噴射量の低下等の燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化を精度良く検出して噴射量を補正する必要がある。
【００１０】
しかし、このためには、パイロット噴射量をわずかな量ずつ低下させて燃焼音の変化を検出する等の操作が必要となり、パイロット噴射量を高精度に制御する必要が生じる。ところが、実際にはパイロット噴射は燃料噴射弁の噴射可能な最小燃料噴射量付近で行われていることが多く、この付近で更に微細に燃料噴射量を低下させると、燃料噴射指令値と燃料噴射量とが正確に対応しなくなるため、正確な燃料量の低減を行おうとすると燃料噴射制御装置（例えばＥＣＵなど）の制御負荷が大きくなる問題がある。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑み、運転中に燃料噴射弁の使用期間に伴う燃料噴射特性の変化を正確に検出し、パイロット噴射の噴射量が許容値以内であるか否かを正確に判定可能な手段を備えた燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、高圧燃料を貯留する蓄圧室と、該蓄圧室に接続され蓄圧室内の燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射弁とを備え、該燃料噴射弁から主燃料噴射に先立って第１と第２のパイロット噴射を行う燃料噴射制御装置であって、機関の燃焼音を検出する燃焼音検出手段と、予め定めた機関運転状態において、第１のパイロット噴射により発生した燃料噴射圧力の脈動により燃料噴射弁からの燃料噴射圧力が低下するタイミングに一致するように第２のパイロット噴射時期を移動させ、該第２のパイロット噴射時期の移動に伴う燃焼音の変化に基づいて前記燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化を判定する判定手段と、を備えた燃料噴射制御装置が提供される。
【００１３】
すなわち、請求項１の発明では燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化を判定するために、燃料噴射により生じる燃料噴射圧力の脈動を利用する。第１のパイロット噴射が行われると、燃料噴射弁内の燃料通路の圧力は急激に低下する。この圧力低下は負の圧力波となって、燃料噴射弁と蓄圧室とを接続する燃料配管中を蓄圧室に向けて進行し、蓄圧室との接続部で反射して正の圧力波となって燃料噴射弁に戻る。この正の圧力波は再度燃料噴射弁で反射して蓄圧室に向かう。すなわち、第１のパイロット噴射により生じた燃料圧力変動は燃料噴射弁と蓄圧室とで反射を繰り返しながら燃料配管を往復する。また、蓄圧室接続部で反射する際には開放端での反射となるため反射前後で圧力波の振幅の正負が逆転する。このため、燃料噴射弁における燃料噴射圧力は第１のパイロット噴射の後に脈動を生じて上昇と低下とを繰り返すことになる。
【００１４】
従って、第１のパイロット噴射により生じた圧脈動のタイミングと第２のパイロット噴射の時期とが重なると第２のパイロット噴射の噴射量に誤差が生じることになる。例えば、圧力脈動により燃料噴射圧力が上昇しているときに第２のパイロット噴射が行われると燃料噴射指令値が同一であっても噴射量は目標値より大きくなり、燃料噴射圧力が低下しているときに第２のパイロット噴射が行われると噴射量は目標値より小さくなる。
上記の圧力脈動のパターン（周期等）は燃料噴射系が定まれば予測できるため、通常第２のパイロット噴射の噴射時期は第１のパイロット噴射による圧力脈動と一致しない時期に設定されており、圧力脈動による燃料噴射量の変化が生じることが防止されている。
【００１５】
本発明では、第２のパイロット噴射の燃料噴射特性を判定する際には、第１のパイロット噴射後の圧力脈動により燃料噴射弁の噴射圧が低下するタイミング（すなわち、負の圧力波到達タイミング）に第２のパイロット噴射の噴射時期を一致させる。
前述のように、燃料噴射圧力が低下するとそれに応じて燃料噴射量も低下する。また、高圧燃料噴射では圧力の脈動幅（低下幅）は通常の燃料噴射圧力に較べてかなり小さいため、燃料噴射量の低下幅も比較的小さくなる。このため、第２のパイロット噴射時期を移動させて第１のパイロット噴射による圧力脈動のタイミングに一致させることにより、燃料噴射制御装置の制御負荷を増大することなく第２のパイロット噴射の噴射量のみをわずかに低下させることが可能となる。
これにより、第２のパイロット噴射の噴射量のみをわずかに変化させて燃焼音の変化から燃料噴射弁の噴射特性の変化を判定することが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、前記判定手段は、前記第２のパイロット噴射時期の移動に伴う燃焼音の増大幅が予め定めた所定値以上である場合には、燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化による第２のパイロット噴射の燃料噴射量の減少幅が許容値以上であると判定するとともに、第２のパイロット噴射における燃料噴射量を予め定めた量だけ増大させる、請求項１に記載の燃料噴射制御装置が提供される。
【００１７】
すなわち、請求項２の発明では第２のパイロット噴射時期を第１のパイロット噴射による圧力脈動のタイミングに一致させたときの燃焼音が大きい場合には、燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化により第２のパイロット噴射の燃料噴射量が許容限度を越えて低下していると判断する。前述のように、燃料噴射圧力が低下するタイミングに噴射時期を移動させることにより、第２のパイロット噴射の燃料噴射量はわずかに低下する。通常、第２のパイロット噴射量が低下していない場合には、わずかに燃料噴射量が低下しても第２のパイロット噴射量は充分に残っており、大きな燃焼音の増大は生じないが、燃料噴射特性の変化により第２のパイロット噴射量が比較的大きく低下している場合には、わずかに噴射量が低下しただけでも実際の噴射量が極めて小さくなるため、燃焼音が大幅に増大する。
【００１８】
本発明では、第２のパイロット噴射時期を移動させたときの燃焼音の増大幅が所定値以上であった場合には、第２のパイロット噴射の燃料噴射量が許容範囲を越えて低下していると判断し、第２のパイロット噴射量を所定量だけ増大（すなわち燃料噴射指令値を所定量増大）する。この第２のパイロット噴射量の増大は、タイミング移動時にも燃焼音の大きな増大が生じなくなるまで行われるため、これにより第２のパイロット燃料噴射の実際の噴射量は目標値に対して許容範囲内に収束するようになる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、前記判定手段は、前記第２のパイロット噴射時期の移動に伴う燃焼音の増大幅が前記所定値以下である場合には、第２のパイロット噴射を停止し、該停止時の燃焼音の増大幅が予め定めた第２の所定値以上である場合には、燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化が許容値以内であると判定する、請求項２に記載の燃料噴射制御装置が提供される。
【００２０】
すなわち、請求項３の発明では第２のパイロット噴射の噴射時期移動時の燃焼音の増大幅が前記所定値より小さい場合には、第２のパイロット噴射を停止して再度燃焼音の変化を計測する。例えば、燃料噴射特性の変化によりすでに第２のパイロット噴射が消滅していたような場合には、第２のパイロット噴射の噴射時期を移動させたときの燃焼音の変化量は極めて小さくなる（すなわち、噴射時期を移動させる前から燃焼音が増大している。このため、請求項２で第２のパイロット噴射の噴射時期を移動させたときに燃焼音の増大幅が小さい場合には、第２のパイロット噴射量が許容範囲内である場合に加えて、もともと第２のパイロット噴射が消滅している場合も考えられる。
【００２１】
そこで、本発明では上記の場合には第２のパイロット噴射を停止することにより、第２のパイロット噴射の有無を判定する。すなわち、第２のパイロット噴射が消滅していない場合には第２のパイロット噴射を停止することにより、必ずある程度の燃焼音の増大が生じるのに対して、すでに第２のパイロット噴射が消滅している場合には、第２のパイロット噴射を停止しても燃焼音の増大は生じないはずである。このため、第２のパイロット噴射停止時に燃焼音が第２の所定値以上増大する場合には、第２のパイロット噴射は消滅しておらず、しかも噴射量の変化が許容範囲内であると判断することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、前記判定手段は、前記第２のパイロット噴射停止時の燃焼音の増大幅が前記第２の所定値以下である場合には、燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化が許容値以上であると判定するとともに、第１と第２のパイロット噴射における燃料噴射量をそれぞれ予め定めた量だけ増大させる、請求項３に記載の燃料噴射制御装置が提供される。
【００２３】
すなわち、請求項４の発明では第２のパイロット噴射停止時の燃焼音増大幅が第２の所定値以下である場合には、燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化が大きく第２のパイロット噴射が消滅していると判断し、所定量だけ第２のパイロット噴射量を増大する。また、第２のパイロット噴射が消滅するほど燃料噴射特性の変化が大きい場合には、当然、第１の第１のパイロット噴射の噴射量も大きく低下している。このため、この場合には第２のパイロット噴射量だけでなく第１のパイロット噴射量をも増大する。これにより、第１と第２のパイロット噴射量は許容範囲内になるまで増大されるようになる。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、前記判定手段は更に、前記第２のパイロット噴射における燃料噴射量の増大量が予め定めた値を越えた場合には、一定量ずつ第２のパイロット噴射における燃料噴射量を減少させる、請求項２に記載の燃料噴射制御装置が提供される。
【００２５】
すなわち、請求項５の発明では第２のパイロット噴射の噴射量を増大させる際に、増大幅（各操作における増大量の累積値）が所定値を越えた場合には、定期的に第２のパイロット噴射の噴射量を低下させる。請求項２の操作では第２のパイロット噴射の噴射量は増大されるのみであるため、何らかの原因で過剰な補正が行われた場合には、噴射量が過大になる可能性がある。本発明では、増大幅がある程度大きくなった場合には、定期的に一定量ずつ第２のパイロット噴射の噴射量を低下させる。これにより、第２のパイロット噴射量が目標値に対する許容範囲を超えて低下した場合には、請求項２の操作により第２のパイロット噴射の燃料噴射量は増大されるため、常に第２のパイロット噴射量の補正を適正行うことが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の燃料噴射装置を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
【００２７】
図１において、１は内燃機関（本実施形態では＃１から＃４の４つの気筒を備えた４気筒４サイクルディーゼル機関が使用される）、１０ａから１０d は機関１の＃１から＃４の各気筒燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を示している。燃料噴射弁１０ａから１０ｄは、それぞれ燃料通路（高圧燃料配管）１１ａから１１ｄを介して共通の蓄圧室（コモンレール）３に接続されている。コモンレール３は、高圧燃料噴射ポンプ５から供給される加圧燃料を貯留し、貯留した高圧燃料を高圧燃料配管１１ａから１１ｄを介して各燃料噴射弁１０ａから１０d に分配する機能を有する。
【００２８】
図１に２０で示すのは、機関の制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ２０は、本実施形態では、燃料ポンプ５の吐出量を制御してコモンレール３圧力を機関運転条件に応じて定まる目標値に制御する燃料圧制御を行っている他、燃料噴射弁１０ａから１０ｄの開弁時期、時間等の開弁動作を制御してメイン燃料噴射の噴射時期及び噴射量を制御する燃料噴射制御等の機関の基本制御を行う。
【００２９】
これらの制御を行なうために、本実施形態ではコモンレール３にはコモンレール内燃料圧力を検出する燃料圧センサ２７が設けられている他、機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍にはアクセル開度（運転者のアクセルペダル踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ２１が設けられている。また、図１に２３で示すのは機関１のカム軸の回転位相を検出するカム角センサ、２５で示すのはクランク軸の回転位相を検出するクランク角センサである。カム角センサ２３は、機関１のカム軸近傍に配置され、クランク回転角度に換算して７２０度毎に基準パルスを出力する。また、クランク角センサ２５は、機関1 のクランク軸近傍に配置され所定クランク回転角毎（例えば１５度毎）にクランク角パルスを発生する。
【００３０】
ＥＣＵ２０は、クランク角センサ２５から入力するクランク回転角パルス信号の周波数から機関回転数を算出し、アクセル開度センサ２１から入力するアクセル開度信号と、機関回転数とに基づいて燃料噴射弁１０ａから１０ｄの燃料噴射時期と燃料噴射量とを算出する。
また、図１に２９ａから２９ｄで示すのは、各気筒１０ａから１０ｄに配置され、気筒内の圧力を検出する公知の形式の筒内圧センサである。筒内圧センサ２９ａから２９ｄで検出された各筒内圧力データは、指圧−燃焼音コンバータ３０に送られ、燃焼音の大きさに変換されてＥＣＵ２０に供給される。
【００３１】
本実施形態では、各燃料噴射弁からは各気筒の吸気行程時に、主燃料噴射に先立って比較的少量の燃料がパイロット噴射として噴射される。パイロット噴射により気筒内に噴射された燃料は、主燃料噴射が開始される前に燃焼し、気筒内の温度圧力を主燃料噴射の燃料の燃焼に適した状態まで上昇させる。このため、パイロット噴射を行うことによりディーゼルノックなどの燃焼音が低減されるようになる。しかし、パイロット噴射により燃焼室に供給する燃料量が多いと、噴射された燃料が燃焼室壁面に液体のまま到達して潤滑油の希釈やスモークの発生を生じる場合がある。このため、本実施形態ではパイロット噴射を２回行い、１回当たりの燃料噴射量を小さく設定することにより、燃焼室壁面への液状燃料の到達を防止している。
なお、本実施形態では、各燃料噴射弁からのパイロット噴射と主燃料噴射の燃料噴射時期と燃料噴射量との算出は公知のいずれの方法をも使用することができるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００３２】
燃料噴射が行われていないとき、すなわち燃料噴射弁の閉弁中、高圧燃料配管１１ａから１１ｄにはコモンレール３内と同じ圧力の高圧燃料が充満している。この状態では、燃料噴射弁のニードル弁の弁体の先端は弁座に接触している。弁体の先端は略円錐形をしており、弁体の先端が環状の弁座に嵌入することによりシールが行われる。燃料噴射弁ハウジング内の弁体先端と弁座との周囲部分にはノズル室が設けられており、弁体先端の弁座嵌入部の外側の部分にはノズル室内の燃料油圧力が弁体を弁座から離間させる方向に作用している。また、弁体の弁座と反対側の端面にはスプリング、燃料圧力などの力が弁体を弁座に押圧する方向に作用している。
【００３３】
燃料噴射時にはノズル室が高圧燃料配管に適宜な手段で連通され、ノズル室内の圧力が上昇する。ノズル室内の圧力が上昇するにつれて、弁体を弁座から離間方向（開弁方向）に押圧する力は増大し、ノズル室内圧力が所定の圧力（開弁圧）になると弁体が弁座から離れてノズル室内の燃料が燃料噴射孔から噴射される。
【００３４】
ところが、燃料噴射弁の弁座は使用とともに摩耗していくため、弁座の内径も大きくなる。このため、弁座の摩耗とともに弁体の弁座への嵌入量も大きくなり、弁体先端の弁座周囲の外に出ている部分の面積（受圧面積）は減少していく。従って、弁体を弁座から離間させるためには受圧面積の減少を補うだけの圧力上昇が必要となり、弁座の摩耗とともにノズル室内の開弁圧力が上昇するようになる。
【００３５】
開弁圧力が上昇すると、燃料噴射時に燃料噴射指令信号を受信してからノズル室内の燃料油圧が開弁圧力まで上昇する時間が長くなるため、燃料噴射指令信号が同じであっても実際に弁体が弁座から離れている時間が短くなる。
すなわち、燃料噴射弁は使用とともに燃料噴射特性が変化し、同一の指令信号に対して実際の燃料噴射量が徐々に低下して行くことになる。
【００３６】
ところが、主燃料噴射では燃料噴射量が大きいためそれほど問題にはならないが、パイロット噴射における燃料噴射量は比較的小さい。特に、本実施形態のようにパイロット噴射を２回に分けて実行する場合には１回当たりのパイロット噴射量は更に小さくなるため、上記摩耗による燃料噴射量の低下の影響が大きくなり、極端な場合には燃料噴射量の低下によりパイロット噴射が消失（燃料噴射量がゼロまで減少）する場合が生じる。
【００３７】
パイロット噴射量の低下幅は、例えばパイロット噴射量指令値を少しずつ減らして行き、燃焼音の変化によりパイロット噴射が消失する噴射量指令値を検出することにより検出することができる。しかし、実際にはパイロット噴射、特に第２の（２回目の）パイロット噴射量はもともと少ないため燃料噴射弁の噴射可能な下限値付近で噴射が行われる例が多い。このため、この下限値付近で更にわずかずつ燃料噴射量を低下させようとすると、燃料噴射量制御の精度を更に向上させる必要があり、制御装置（ＥＣＵ）の制御負荷が増大してしまう問題がある。
【００３８】
本実施形態では、第２のパイロット噴射量を、第１のパイロット噴射により生じる燃料噴射圧力の脈動を利用して減少させることにより、ＥＣＵの負荷増大を生じることなく正確に燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化を検出する。
【００３９】
燃料噴射時に、燃料噴射弁のニードル弁体が弁座から離れると高圧燃料が燃料噴射弁内のノズル室から燃料噴射孔を介して噴射され、ノズル室圧力は急激に低下する。このノズル室急激な圧力降下は圧力波となってノズル室に連通する高圧燃料配管を通ってコモンレール３に戻り、コモンレール３入口で反射して再度燃料噴射弁１０に伝播する。更に、燃料噴射弁に到達した反射波は再度燃料噴射弁のノズル室で反射しコモンレール方向に伝播する。このため、各燃料噴射弁１０ａから１０ｄのノズル室内の圧力（噴射圧力）は、燃料噴射が行われると反射した圧力波が到達する毎に変動するようになる。
【００４０】
ところで、燃料噴射弁のノズル室は圧力波の反射の際に閉鎖端として機能するのに対し、コモンレールと燃料配管との接続部は開放端として機能する。このため、コモンレール側で反射する際に圧力波の振幅は反転し、燃料噴射後に燃料噴射弁に到達する反射波は正圧波（圧力上昇）と負圧波（圧力）とが交互に繰り返されるようになる。
すなわち、第１のパイロット噴射が行われると、その後燃料噴射圧力には脈動が生じ、噴射圧力は一定の周期で増減するようになる。噴射圧力が増減すると噴射指令信号が同一であっても燃料噴射量は噴射圧力に応じて変動してしまう。しかし、この脈動周期はコモンレールと燃料噴射弁との間の距離によって決まり、燃料噴射系が定まれば脈動周期も定まるため、通常第２のパイロット噴射の噴射時期は第１のパイロット噴射による圧力の脈動の生じるタイミングを外した位置に設定されている。
【００４１】
本実施形態では、ＥＣＵ２０は各燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化を判定する際には、第２のパイロット噴射の噴射時期を移動させて、第１のパイロット噴射による圧力脈動により燃料噴射圧が低下するタイミング（予め記憶したタイミング）に一致させる。これにより、第２のパイロット噴射の燃料噴射量は圧力脈動により燃料噴射圧力が低下した分だけ減少する。
【００４２】
圧力脈動による燃料噴射圧力の減少分（脈動成分）は燃料噴射圧力そのものに較べれば小さくなるため、燃料噴射時期を上記のように移動させた場合の第２のパイロット噴射の噴射量の低下幅はかなり小さなものになる。このため、ＥＣＵ２０の燃料噴射制御の負荷を増大することなく、第２のパイロット噴射の噴射量をわずかに低下させることが可能となる。
【００４３】
例えば、第１のパイロット噴射量が第２のパイロット噴射量より大きい状態では、燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化による燃料噴射量減少が進行した場合には必ず第２のパイロット噴射が第１のパイロット噴射より先に消滅する。また、第２のパイロット噴射の噴射時期を移動させた場合には燃料噴射量に影響を受けるのは第２のパイロット噴射のみであり、第１のパイロット噴射は影響を受けない。
従って、第２のパイロット噴射の噴射時期を移動させたときに燃焼音のレベルが変化した場合には、燃焼音の変化の原因は第２のパイロット噴射における燃料噴量の変化であると考えることができる。
【００４４】
例えば、第２のパイロット噴射時期を移動させたときに、燃焼音のレベルがある程度以上増大した場合には、第２のパイロット噴射の燃料噴射量が弁座の摩耗等によりすでに大きく低下しており、噴射時期を移動させて噴射量をわずかに低下させただけで、燃焼音が悪化してしまったと考えられる。また、逆に第２のパイロット噴射時期を移動させたときに燃焼音のレベルの増大幅が少ない場合には、現在の第２のパイロット噴射の燃料噴射量はわずかに低下した程度では燃焼音に変化が出ないほど大きい、すなわち、燃料噴射特性の変化による燃料噴射量の低下は少ないと判断することができる。
【００４５】
本実施形態では、ＥＣＵは機関の定常運転中に定期的に（例えば燃料噴射１０００回当たり１回程度）各気筒の第２のパイロット噴射時期を移動させ、燃焼音の変化を検出して燃料噴射弁の燃料噴射特性の変化が許容範囲内か否かを判定するとともに、燃料噴射特性の変化が許容範囲を越えた場合には燃料噴射量を補正するようにしている。
【００４６】
図２は、上述した本実施形態のパイロット噴射判定操作を具体的に示すフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ２０により所定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
図２の操作では、まずステップ２０１で現在パイロット噴射判定の実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、ステップ２０１では判定される条件は、（１）現在機関が定常運転されていること、及び（２）第１パイロット噴射の噴射量指令値（目標値）Ｑｐｌ１ｔが、第２パイロット噴射の噴射量指令値Ｑｐｌ２ｔより大きいことである。
【００４７】
ここで、上記条件（１）は加減速時などの過渡時に判定を行うことにより判定に誤差が生じることを防止するため、条件（２）は、本操作で第２のパイロット噴射の噴射量の適否を判定するためには、第１のパイロット噴射が存在する（消滅していない）ことが必要となるため、第１のパイロット噴射の噴射量が第２のパイロット噴射の噴射量より大きい状態、すなわち、仮に燃料噴射弁の噴射特性の変化のために噴射量が低下してパイロット噴射が消滅するとしても、第２のパイロット噴射が先に消滅する状態で判定を行うためである。
【００４８】
上記条件（１）と（２）のいずれか一方でも成立しない場合には、今回の操作はステップ２０３以下を実行することなく終了する。そして、（１）と（２）の条件の両方が成立した場合にのみステップ２０３に進む。
ステップ２０３では、第２のパイロット噴射時期を移動（進角または遅角）させて、第１のパイロット噴射による圧力脈動で噴射圧力が低下するタイミングに一致させる。前述したように、燃料噴射系が定まれば圧力脈動のパターンも定まるため、噴射時期をどのタイミングにに移動させるべきかは予め定められておりＥＣＵ２０のＲＯＭに格納されている。ステップ２０３では一定時間毎（例えば燃料噴射１０００回につき１回）に１気筒ずつ第２のパイロット噴射時期を移動させる操作を行う。
【００４９】
第２のパイロット噴射時期を移動させると第２のパイロット噴射の噴射量が低下するため機関燃焼状態に多少の影響が出るが、例えば１０００回に１回程度の頻度であれば機関への影響は無視できる程度になる。これにより、本実施形態では、機関運転に実質的な影響を与えることなくパイロット噴射の噴射量適否の判定を行うことが可能となっている。
【００５０】
ステップ２０３で第２のパイロット噴射の噴射時期を移動させた後、ステップ２０５では、噴射時期を移動させた気筒の筒内圧センサの出力に基づいて、燃焼音値ＰＮの前回（第２のパイロット噴射の噴射時期が通常時）からの変化量（増大量）ΔＰＮ（ｄＢ）を算出するとともに、この増大量ΔＰＮが所定値α（ｄＢ）を越えているか否か、すなわち第２のパイロット噴射の噴射時期を移動（第２のパイロット噴射の噴射量を低減）した場合に燃焼音が所定値以上悪化したか否かを判定する。
ここで、αは許容可能な燃焼音の増大幅であり機関の種類、形式に応じて実験により定められる値であるが、例えば本実施形態では３ｄＢ程度の値に設定されている。
【００５１】
ステップ２０５でΔＰＮがα以下であった場合には、第２のパイロット噴射の燃料噴射量は圧力脈動による減少程度では影響を受けないほど充分に大きいと考えられるので、ステップ２０７に進み、第２パイロット噴射は正常であると判定した後、ステップ２１５で第２パイロット噴射の噴射時期を通常の値に復帰させた後今回の操作を終了する。
【００５２】
一方、ステップ２０５でΔＰＮ＞αであった場合には、すなわち第２のパイロット噴射の噴射量が低下しており、圧力脈動のためにわずかに減少しただけでも燃焼音が悪化する程度になっていると判断できるため、ステップ２０９に進み、第２パイロット噴射の噴射量が減少していると判定する。
そして、ステップ２１１では、第２パイロット噴射の噴射量の補正量ｑａ２を一定値Ａ（ｍｍ³）だけ増大する。そして、ステップ２１３では第２パイロット噴射の噴射量目標値（指令値）Ｑｐｌ２ｔを上記により算出した補正量ｑａ２だけ増大補正する。
【００５３】
ステップ２１３で噴射量増大後、ステップ２１５では第２パイロット噴射の噴射時期は正規の値に戻され、今回の操作は終了する。この操作により、第２のパイロット噴射の噴射量は、ステップ２０５で騒音の増大幅ΔＰＮが許容範囲α以下になるまでステップ２１１と２１３とが実行される毎に増大するようになる。なお、補正量ｑａ２の増大幅Ａは、本実施形態では例えば１ｍｍ³程度の値に設定されている。
【００５４】
上述のように、図２の実施形態によれば、第２パイロット噴射の噴射時期を移動させて、第２パイロット噴射の噴射量をわずかに減少させることにより、ＥＣＵ２０の制御負荷を増大させることなく第２パイロット噴射の噴射量が正常であるか否かを判断するとともに、第２パイロット噴射の噴射量が許容値以上に減少している場合には増大補正が行われる。
【００５５】
次に、図３を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。
前述の図２の実施形態においては、第２のパイロット噴射の噴射時期を移動させたときの燃焼音の増大幅ΔＰＮが許容値α以下であった場合（ステップ２０５）には直ちに第２パイロット噴射は正常であると判定していた。
【００５６】
しかし、実際には第２のパイロット噴射の噴射量がわずかに減少したときに燃焼音の変化が小さい場合としては、第２パイロット噴射が正常である場合の他に、理論的には第１のパイロット噴射が消滅しているため、第２のパイロット噴射の噴射時期を移動させても実際には第２パイロット噴射の噴射量が減少しなかった場合も考えられる。
【００５７】
ところが、図２の実施形態では第１パイロット噴射の噴射量指令値（目標値）Ｑｐｌ１ｔが、第２パイロット噴射の噴射量指令値Ｑｐｌ２ｔより大きいことが判定実行条件とされている（ステップ２０１）ため、第１のパイロット噴射が消滅した場合には必ず第２のパイロット噴射も消滅している。このため、図２で第２のパイロット噴射の噴射時期を移動したときの燃焼音の悪化が少ない場合には、第１と第２のパイロット噴射の両方が消滅しているためであると考えることができる。
【００５８】
そこで、本実施形態では、図２のステップ２０５でΔＰＮ≦αであった場合には、第２のパイロット噴射を停止して燃焼音の変化を検出することにより、第２のパイロット噴射が正常であるか否かを判定するようにしている。
【００５９】
すなわち、第２のパイロット噴射を停止しても燃焼音が悪化しない場合には、上述したようにもともと第１と第２のパイロット噴射が消滅していたため停止操作を行っても燃焼音には影響が生じなかったと考えられる。また、逆に燃焼音が悪化する場合には、第２のパイロット噴射が有効に機能している、すなわち第２のパイロット噴射が正常であると判断することができるからである。
【００６０】
図３は、上記操作を具体的に説明するフローチャートである。図３のフローチャートは、図２のステップ２０７を上記の操作のためにステップ３０１から３０９に置きかえたものであり、ステップ２０１から２０５及びステップ２０９から２１５は図２の操作と同一である。
以下、ステップ３０１から３０９について説明すると、本実施形態ではステップ２０５である気筒の燃焼音の悪化幅ΔＰＮがαより大きかった場合にはステップ３０１に進み、第２のパイロット噴射を一定間隔毎に（例えば燃料噴射２０００回毎に１回の割合で）停止するとともに、ステップ３０３で停止時の当該気筒の燃焼音の悪化幅ΔＰが所定値βより大きいか否かを判定する。本実施形態ではβはαより小さい値に設定され、例えばβ＝２ｄＢ程度の値とされる。
【００６１】
第２のパイロット噴射停止時の燃焼音悪化幅が大きい場合には、前述のように第２のパイロット噴射は正常であるので、ステップ３１１に進み第２のパイロット噴射が正常であるとの判定を行い、ステップ２１５に進み第２のパイロット噴射の噴射時期を通常に復帰させて操作を終了する。
一方、ステップ３０３でΔＰＮ≦βであった場合には、第２のパイロット噴射を停止しても燃焼音が増大しないことから、もともと第１と第２のパイロット噴射との両方が停止していたために、第２のパイロット噴射の停止操作を行う前から騒音が増大していたと考えられる。
【００６２】
このため、この場合にはステップ３０５に進み、第１と第２のパイロット噴射の両方が消滅したと判定し、ステップ３０７では第１のパイロット噴射の噴射量補正量ｑａ１を一定値Ｂたけ増大させるとともに、第２のパイロット噴射の噴射量補正量ｑａ２を一定値Ｃだけ増大させる。
そしてステップ３０９では、第１のパイロット噴射の噴射量指令値（目標値）Ｑｐｌ１ｔと第２のパイロット噴射の噴射量指令値（目標値）Ｑｐｌ２ｔとを、それぞれｑａ１とｑａ２だけ増大させた後、ステップ２１５に進み各気筒の第２パイロット噴射時期を通常の値に復帰させる。
【００６３】
これにより、本実施形態ではより正確にパイロット噴射が適正であるか否かを判定するとともに、不適である場合には第１と第２のパイロット噴射との両方の噴射量が補正される。
【００６４】
次に図４を用いて本発明の第３の実施形態について説明する。
前述の図３の実施形態では、第１のパイロット噴射の目標噴射量Ｑｐｌ１ｔが第２のパイロット噴射の目標噴射量Ｑｐｌ２ｔより大きい（Ｑｐｌ１ｔ＞Ｑｐｌ２ｔ）運転条件で第２のパイロット噴射の噴射時期を移動しており、第１のパイロット噴射が消滅している場合には必ず第２のパイロット噴射も消滅しているため、ステップ３０１でΔＰＮ＞βの場合には直ち第１と第２のパイロット噴射が消滅していると判定していた。
【００６５】
これに対して、図４の実施形態では第１のパイロット噴射の目標噴射量Ｑｐｌ１ｔと第２のパイロット噴射の目標噴射量Ｑｐｌ２ｔとが同等（Ｑｐｌ１ｔ≒Ｑｐｌ２ｔ）のである運転状態における判定操作を示している。本実施形態のように第１と第２のパイロット噴射の噴射量が略同等である場合には、第１のパイロット噴射が消滅した場合でも、第２のパイロット噴射が消滅するとは限らない。従って、第１のパイロット噴射のみが消滅して第２のパイロット噴射が存在する場合をも判別する必要がある。
図４の操作では、ステップ４０１の判定実行条件が、第１のパイロット噴射の目標噴射量Ｑｐｌ１ｔと第２のパイロット噴射の目標噴射量Ｑｐｌ２ｔが同等、すなわちＱｐｌ１ｔ−Ｑｐｌ２ｔ≦δ（δは充分に小さい正の定数）である点が、Ｑｐｌ１ｔ＞Ｑｐｌ２ｔであることを条件とする図２、図３ステップ２０１と相違している。
【００６６】
また、図４の操作では、図３のステップ３０１から３０９の操作の代わりにステップ４０３から４２１の操作を行う点が図３のフローチャートと相違している。以下、相違点についてのみ説明するが、図４において図３と同一のステップ番号の操作は図３と同一の操作である。
図４の操作では、ステップ２０５である気筒の燃焼音の変化ΔＰＮが、ΔＰＮ＞αであった場合には、次に第１のパイロット噴射を停止して燃焼音の変化を見る。すなわち、この場合にはステップ４０３に進み、その気筒の第１のパイロット噴射を１万回に１回程度の間隔で停止して、燃焼音の変化ΔＰＮを算出し、ステップ４０５ではこのΔＰＮが所定値γ（本実施形態では、γは２ｄＢ程度の値）以上か否かを判定する。
【００６７】
ΔＰＮ＞γであった場合には、すなわち第１のパイロット噴射を停止した場合に燃焼音の悪化が大きかったわけであるから第１のパイロット噴射は正常に機能していると考えられる。このため、次にステップ４０９では当該気筒の第２のパイロット噴射を停止（例えば２０００回に１回程度）して燃焼音の変化から第２のパイロット噴射が正常か否かを判定する。
【００６８】
すなわち、ステップ４０９で当該気筒の第２のパイロット噴射を停止するとともに、当該気筒の燃焼音の変化ΔＰＮを算出し、ステップ４１１ではこの燃焼音の変化ΔＰＮが図３と同様な所定値β（β≒２ｄＢ）より大きいか否かを判定し、ΔＰＮ＞βである場合には第２のパイロット噴射は正常であると判定し、ΔＰＮ≦βである場合には、第２のパイロット噴射が消滅したと判断して、ステップ２１１と２１３とを実行する。これにより、第２のパイロット噴射の噴射量が増量補正される。
【００６９】
一方、ステップ４０５でΔＰＮ≦γであった場合には、第１のパイロット噴射を停止しても燃焼音の変化が小さいことから、第１のパイロット噴射が消滅していると考えられる。そこで、この場合にはステップ４１９で第１のパイロット噴射の噴射量の補正量ｑａ１を所定値Ｄ（Ｄは２ｍｍ³程度）だけ増大させ、ステップ４２１では第１のパイロット噴射の噴射量指令値（目標値）Ｑｐｌ１ｔを補正量ｑａ１だけ増大させる。
これにより、第１のパイロット噴射と第２のパイロット噴射との噴射量が別個に判定され、どちらか若しくは両方が消滅している場合には直ちにパイロット噴射が再開されるようになる。
【００７０】
次に、図５を用いて本発明の別の実施形態について説明する。前述の図２から図４の実施形態では、第１または第２のパイロット噴射の噴射量が増大補正されるが、これらの実施形態では一旦増大補正された噴射量は低減されることがない。このため、仮に何らかの原因で補正量が過大に設定された場合には、パイロット噴射の噴射量が過大になり、スモークの発生や潤滑油の希釈などが生じる可能性がある。そこで、本実施形態ではパイロット噴射の補正量が過大になったと判断される場合には定期的に所定量ずつ補正量を低減するようにしている。
【００７１】
これにより、仮に補正量が過大になっていた場合にもパイロット噴射の噴射量が適正な値に調節されるようになる。また、実際には、補正量が適切であった場合には補正量が低減されるとパイロット噴射の噴射量が不足することになる。しかし、この場合には図２から図４のいずれかの操作が実行されているため、再度パイロット噴射量が増大され、噴射量が適正な値に調節されるようになる。
【００７２】
図５は上記の判定操作を具体的に説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ２０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
図５の操作がスタートすると、ステップ５０１では図３または図４の操作で算出された第１のパイロット噴射の噴射補正量ｑａ１の値が予め定めた最大値Ｅ以上になっているか否かが判定され、最大値Ｅ以上になっている場合にはステップ５０３でｑａ１の値が一定量Ｆだけ低減される。これにより、図５の操作が実行される毎にｑａ１の値が最大値Ｅより小さくなるまで低減されるようになる。なお、パイロット噴射判定操作として図２の操作を行っている場合には、ｑａ１の増大は行われないため、ステップ５０１と５０３との操作は行わない。
【００７３】
次いでステップ５０５と５０７とでは同様に第２のパイロット噴射の噴射補正量ｑａ２が予め定めた最大値Ｇ以上になっているか否かが判定され、最大値Ｇ以上である場合には、図５の操作実行毎に一定量Ｆずつ、ｑａ２の値がＧより小さくなるまで低減される。
これにより、補正量ｑａ１もしくはｑａ２の値が過大になった場合にも、パイロット噴射量は適正な範囲内に補正されるようになる。
【００７４】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、運転中に燃料噴射弁の使用期間に伴う燃料噴射特性の変化を正確に検出し、パイロット噴射の噴射量の変化が許容値以内であるか否かを正確に判定するとともに、パイロット噴射量が許容値を越えて変化したと判定した場合には、パイロット噴射量を適切な値に補正することが可能となる共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第４の実施形態を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…ディーゼル機関
３…コモンレール
１０ａ〜１０ｄ…燃料噴射弁
１１ａ〜１１ｄ…高圧燃料配管
２０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２７…燃料圧センサ
２９ａ〜２９ｄ…筒内圧センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection control device, and more particularly to a fuel injection control device for an internal combustion engine that performs a plurality of pilot injections.
[0002]
[Prior art]
In a diesel engine or the like, pilot injection for supplying a small amount of fuel to a combustion chamber prior to main fuel injection is known. In an internal combustion engine such as a diesel engine, combustion noise may increase like a diesel knock. Diesel knock is a phenomenon in which the combustion pressure increases rapidly due to an excessive increase in combustion pressure due to an ignition delay during combustion and the like, and resonance occurs in the combustion gas. In general, an increase in combustion noise is particularly likely to occur during low temperature startup where the ignition delay becomes large, or during transient operation where an ignition delay occurs due to a delay in the intake air temperature or combustion chamber temperature rise. Further, in an engine that performs high-pressure fuel injection, an increase in combustion noise is likely to occur due to an increase in combustion speed accompanying an increase in injection pressure.
[0003]
In order to prevent the increase in the combustion noise, it is known that pilot injection for injecting a small amount of fuel into the cylinder prior to main fuel injection is effective. If pilot injection is performed prior to main fuel injection, the fuel injected by pilot injection forms a premixed gas and burns prior to main fuel injection. The temperature and pressure are suitable for combustion. For this reason, when pilot injection is performed, the ignition delay of the fuel injected by the main fuel injection is shortened, and the combustion noise of the internal combustion engine is prevented from increasing.
[0004]
An example of an internal combustion engine that performs pilot injection is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-18074. In the device of the publication, when a relatively large amount of fuel is injected by pilot injection, the injected fuel reaches the cylinder wall surface without being vaporized and prevents the lubricating oil on the wall surface from being diluted and causing poor lubrication. In order to do this, pilot fuel injection is performed several times in small amounts.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In a diesel engine that performs high-pressure fuel injection that is likely to generate diesel knock, pilot injection is performed to suppress diesel knock. However, in a fuel injection valve that is used in a fuel injection device that performs high-pressure fuel injection, A pressure balance type valve body driving method is employed in which the valve body is pressed against the valve seat by utilizing the fuel pressure of the above.
[0006]
In the pressure balance type fuel injection valve, the valve opening pressure is determined by the balance between the fuel pressure acting on the side of the valve body that contacts the valve seat, the fuel pressure acting on the opposite side of the valve body, and the biasing force of the spring. That is, when the fuel pressure reaches a predetermined valve opening pressure, the force in the valve opening direction due to the fuel pressure acting on the side of the valve body that contacts the valve seat is applied to the fuel pressure acting on the opposite side of the valve body and the spring. Since the force is greater than the force in the valve closing direction due to the force, the valve body is separated from the valve seat and the fuel is injected.
However, since the valve body and the valve seat are repeatedly contacted and separated during use of the fuel injection valve, wear of the valve seat gradually occurs as the fuel injection valve is used.
[0007]
When the valve seat wears, the diameter of the valve seat portion that contacts the valve body increases, so that the area of the portion that receives the fuel pressure acting on the valve seat side of the valve body decreases, and the fuel injection valve is Higher fuel pressure is required to open the valve. In other words, the valve opening pressure of the fuel injection valve changes (increases) according to the period of use. Even if the fuel injection time (amount) command signal is the same when the valve opening pressure increases, the time from when the signal is input until the hydraulic pressure rises to the valve opening pressure becomes longer. The time away from the seat (actual fuel injection time) is shortened. Therefore, the fuel injection valve injection command signal and the actual fuel injection amount, or the fuel injection characteristics such as the valve opening pressure change with the fuel injection valve usage period, and if the injection command signal is the same, the actual fuel injection amount is It gradually decreases.
[0008]
The decrease in the fuel injection amount due to use is relatively small. However, in an engine that performs pilot injection, for example, the fuel injection amount of pilot injection is small, so that there is a case where the pilot injection is greatly affected. is there. In particular, when the pilot injection is performed twice as in the apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-18074, the injection amount per injection (particularly, the injection amount of the second pilot injection) is relatively small. . For this reason, when the fuel injection amount decreases with the use of the fuel injection valve, for example, when the second pilot injection disappears due to a decrease in the fuel injection amount, or in extreme cases, the first and second times In some cases, both pilot injections disappear.
[0009]
When both pilot injections are extinguished, the combustion noise naturally increases, but even when the second pilot injection is extinguished, the combustion noise during low-speed operation increases and the middle Deterioration of exhaust properties in the load region occurs.
For this reason, before the pilot injection disappears, it is necessary to accurately detect a change in the fuel injection characteristics of the fuel injection valve such as a decrease in the fuel injection amount accompanying use and correct the injection amount.
[0010]
However, for this purpose, it is necessary to perform operations such as detecting the change in combustion noise by decreasing the pilot injection amount little by little, and it is necessary to control the pilot injection amount with high accuracy. However, in practice, pilot injection is often performed in the vicinity of the minimum fuel injection amount that can be injected by the fuel injection valve. If the fuel injection amount is further reduced in the vicinity, the fuel injection command value and the fuel injection amount are reduced. Since the amount does not correspond exactly, there is a problem that the control load of the fuel injection control device (for example, ECU, etc.) becomes large when attempting to reduce the fuel amount accurately.
[0011]
In view of the above problems, the present invention can accurately detect a change in fuel injection characteristics during the operation of a fuel injection valve during operation and accurately determine whether or not the injection amount of pilot injection is within an allowable value. It aims at providing the fuel-injection control apparatus provided with the means.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the fuel injection valve includes: a pressure accumulation chamber that stores high-pressure fuel; and a fuel injection valve that is connected to the pressure accumulation chamber and injects fuel in the pressure accumulation chamber into the combustion chamber of the internal combustion engine. A fuel injection control device for performing first and second pilot injections prior to main fuel injection, the combustion sound detecting means for detecting the combustion noise of the engine, and the first pilot in a predetermined engine operating state The second pilot injection timing is moved so as to coincide with the timing at which the fuel injection pressure from the fuel injection valve decreases due to the pulsation of the fuel injection pressure generated by the injection, and the combustion noise accompanying the movement of the second pilot injection timing And a determination means for determining a change in the fuel injection characteristic of the fuel injection valve based on the change in the fuel injection control device.
[0013]
That is, in the first aspect of the invention, the pulsation of the fuel injection pressure generated by the fuel injection is used to determine the change in the fuel injection characteristic of the fuel injection valve. When the first pilot injection is performed, the pressure in the fuel passage in the fuel injection valve rapidly decreases. This pressure drop becomes a negative pressure wave, progresses in the fuel pipe connecting the fuel injection valve and the pressure accumulating chamber toward the pressure accumulating chamber, and is reflected at the connection with the pressure accumulating chamber to become a positive pressure wave. Return to the fuel injection valve. This positive pressure wave is reflected again by the fuel injection valve and travels toward the pressure accumulating chamber. That is, the fuel pressure fluctuation caused by the first pilot injection reciprocates between the fuel pipes while being repeatedly reflected by the fuel injection valve and the pressure accumulating chamber. Further, when reflecting at the pressure accumulating chamber connecting portion, reflection at the open end is performed, so that the positive / negative of the amplitude of the pressure wave is reversed before and after the reflection. For this reason, the fuel injection pressure in the fuel injection valve causes pulsation after the first pilot injection, and repeatedly rises and falls.
[0014]
Therefore, if the timing of the pressure pulsation generated by the first pilot injection and the timing of the second pilot injection overlap, an error occurs in the injection amount of the second pilot injection. For example, when the second pilot injection is performed when the fuel injection pressure is increased due to pressure pulsation, the injection amount becomes larger than the target value even if the fuel injection command value is the same, and the fuel injection pressure decreases. When the second pilot injection is performed while the engine is running, the injection amount becomes smaller than the target value.
Since the pressure pulsation pattern (cycle, etc.) can be predicted if the fuel injection system is determined, the injection timing of the second pilot injection is normally set to a time that does not coincide with the pressure pulsation due to the first pilot injection, A change in fuel injection amount due to pressure pulsation is prevented from occurring.
[0015]
In the present invention, when determining the fuel injection characteristic of the second pilot injection, the timing at which the injection pressure of the fuel injection valve decreases due to the pressure pulsation after the first pilot injection (that is, the negative pressure wave arrival timing) To the injection timing of the second pilot injection.
As described above, when the fuel injection pressure decreases, the fuel injection amount also decreases accordingly. Further, in high-pressure fuel injection, the pressure pulsation width (decrease width) is considerably smaller than the normal fuel injection pressure, and therefore the reduction width of the fuel injection amount is relatively small. For this reason, only the injection amount of the second pilot injection is increased without increasing the control load of the fuel injection control apparatus by moving the second pilot injection timing to coincide with the pressure pulsation timing of the first pilot injection. Can be slightly reduced.
Thereby, it is possible to determine the change in the injection characteristic of the fuel injection valve from the change in the combustion noise by slightly changing only the injection amount of the second pilot injection.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, when the increase in the combustion sound accompanying the movement of the second pilot injection timing is equal to or greater than a predetermined value, the determination means determines the fuel of the fuel injection valve. The fuel injection amount in the second pilot injection is increased by a predetermined amount while it is determined that the reduction range of the fuel injection amount in the second pilot injection due to the change in the injection characteristics is greater than or equal to an allowable value. The described fuel injection control apparatus is provided.
[0017]
That is, in the second aspect of the present invention, when the combustion noise is large when the second pilot injection timing is made coincident with the pressure pulsation timing by the first pilot injection, the change is caused by the change in the fuel injection characteristic of the fuel injection valve. It is determined that the fuel injection amount of pilot injection 2 has decreased beyond the allowable limit. As described above, the fuel injection amount of the second pilot injection slightly decreases by moving the injection timing at the timing when the fuel injection pressure decreases. Usually, when the second pilot injection amount is not decreased, the second pilot injection amount remains sufficiently even if the fuel injection amount is slightly decreased, and no significant increase in combustion noise occurs. If the second pilot injection amount is relatively greatly reduced due to the change in the fuel injection characteristics, even if the injection amount is slightly reduced, the actual injection amount becomes extremely small, so the combustion noise is greatly increased. .
[0018]
In the present invention, when the increase width of the combustion sound when the second pilot injection timing is moved is greater than or equal to a predetermined value, the fuel injection amount of the second pilot injection decreases beyond the allowable range. The second pilot injection amount is increased by a predetermined amount (that is, the fuel injection command value is increased by a predetermined amount). The increase in the second pilot injection amount is performed until a large increase in combustion noise does not occur even when the timing is shifted, so that the actual injection amount of the second pilot fuel injection is within an allowable range with respect to the target value. To converge.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, the determination means stops the second pilot injection when the increase in the combustion noise accompanying the movement of the second pilot injection timing is equal to or less than the predetermined value. And determining that the change in the fuel injection characteristic of the fuel injection valve is within an allowable value when the increase width of the combustion noise at the time of stoppage is greater than or equal to a predetermined second predetermined value. The described fuel injection control apparatus is provided.
[0020]
That is, according to the third aspect of the present invention, when the increase width of the combustion noise during the movement of the injection timing of the second pilot injection is smaller than the predetermined value, the second pilot injection is stopped and the change in the combustion noise is measured again. To do. For example, when the second pilot injection has already disappeared due to a change in the fuel injection characteristics, the amount of change in the combustion noise when the injection timing of the second pilot injection is moved is extremely small (that is, Therefore, the combustion noise is increased before the injection timing is moved, and therefore, if the increase width of the combustion noise is small when the injection timing of the second pilot injection is moved in claim 2, the second In addition to the case where the pilot injection amount is within the allowable range, there may be a case where the second pilot injection is extinguished originally.
[0021]
Therefore, in the present invention, in the above case, the presence or absence of the second pilot injection is determined by stopping the second pilot injection. That is, when the second pilot injection is not extinguished, by stopping the second pilot injection, the combustion noise is always increased to some extent, whereas the second pilot injection is already extinguished. If the second pilot injection is stopped, the combustion noise should not increase. For this reason, when the combustion noise increases by the second predetermined value or more when the second pilot injection is stopped, it is determined that the second pilot injection has not disappeared and the change in the injection amount is within the allowable range. can do.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, when the increase width of the combustion noise when the second pilot injection is stopped is equal to or less than the second predetermined value, the determination means performs fuel injection of the fuel injection valve. The fuel injection control device according to claim 3, wherein the fuel injection control device according to claim 3, wherein it is determined that the change in characteristics is equal to or greater than an allowable value and the fuel injection amounts in the first and second pilot injections are respectively increased by a predetermined amount. .
[0023]
That is, in the fourth aspect of the invention, when the increase in the combustion sound when the second pilot injection is stopped is equal to or smaller than the second predetermined value, the change in the fuel injection characteristic of the fuel injection valve is large and the second pilot injection is performed. It is determined that it has disappeared, and the second pilot injection amount is increased by a predetermined amount. Further, when the change in the fuel injection characteristic is so large that the second pilot injection disappears, naturally, the injection amount of the first first pilot injection is also greatly reduced. Therefore, in this case, not only the second pilot injection amount but also the first pilot injection amount is increased. As a result, the first and second pilot injection amounts are increased until they are within the allowable range.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, the determination means further includes the second pilot injection by a certain amount when the increase amount of the fuel injection amount in the second pilot injection exceeds a predetermined value. The fuel injection control device according to claim 2, which reduces the fuel injection amount at.
[0025]
That is, in the fifth aspect of the invention, when the amount of increase (accumulated amount of increase in each operation) exceeds a predetermined value when increasing the injection amount of the second pilot injection, the second pilot injection is periodically performed. Reduce the amount of pilot injection. In the operation of claim 2, the injection amount of the second pilot injection is only increased. Therefore, if an excessive correction is performed for some reason, the injection amount may be excessive. In the present invention, when the increase width becomes large to some extent, the injection amount of the second pilot injection is periodically decreased by a certain amount. As a result, when the second pilot injection amount decreases beyond the allowable range for the target value, the fuel injection amount of the second pilot injection is increased by the operation of claim 2, and therefore the second pilot injection is always performed. It is possible to correct the injection amount appropriately.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment when the fuel injection device of the present invention is applied to an automobile diesel engine.
[0027]
In FIG. 1, 1 is an internal combustion engine (in this embodiment, a four-cylinder four-cycle diesel engine having four cylinders # 1 to # 4 is used), 10a to 10d are # 1 to # 4 of the engine 1 A fuel injection valve that directly injects fuel into each cylinder combustion chamber is shown. The fuel injection valves 10a to 10d are connected to a common pressure accumulating chamber (common rail) 3 via fuel passages (high pressure fuel pipes) 11a to 11d, respectively. The common rail 3 has a function of storing the pressurized fuel supplied from the high pressure fuel injection pump 5 and distributing the stored high pressure fuel to the fuel injection valves 10a to 10d via the high pressure fuel pipes 11a to 11d.
[0028]
1 is an electronic control unit (ECU) that controls the engine. The ECU 20 is configured as a microcomputer having a known configuration in which a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a microprocessor (CPU), and an input / output port are connected by a bidirectional bus. In this embodiment, the ECU 20 performs fuel pressure control for controlling the discharge amount of the fuel pump 5 to control the common rail 3 pressure to a target value determined in accordance with the engine operating conditions, as well as the fuel injection valves 10a to 10d. Basic control of the engine such as fuel injection control for controlling the injection timing and the injection amount of the main fuel injection by controlling the valve opening operation such as the valve opening timing and time.
[0029]
In order to perform these controls, in this embodiment, the common rail 3 is provided with a fuel pressure sensor 27 for detecting the fuel pressure in the common rail, and the accelerator pedal position (not shown) in the vicinity of the accelerator pedal of the engine 1 is provided. An accelerator opening sensor 21 that detects (a driver's accelerator pedal depression amount) is provided. In FIG. 1, reference numeral 23 denotes a cam angle sensor that detects the rotational phase of the cam shaft of the engine 1, and reference numeral 25 denotes a crank angle sensor that detects the rotational phase of the crank shaft. The cam angle sensor 23 is disposed near the cam shaft of the engine 1 and outputs a reference pulse every 720 degrees in terms of a crank rotation angle. The crank angle sensor 25 is disposed near the crankshaft of the engine 1 and generates a crank angle pulse at every predetermined crank rotation angle (for example, every 15 degrees).
[0030]
The ECU 20 calculates the engine speed from the frequency of the crank rotation angle pulse signal input from the crank angle sensor 25, and based on the accelerator opening signal input from the accelerator opening sensor 21 and the engine speed, the fuel injection valve 10a. From 10d, the fuel injection timing and the fuel injection amount are calculated.
Also, in FIG. 1, reference numerals 29a to 29d denote in-cylinder pressure sensors of a known type that are disposed in the cylinders 10a to 10d and detect the pressure in the cylinders. The in-cylinder pressure data detected by the in-cylinder pressure sensors 29a to 29d is sent to the finger pressure / combustion sound converter 30, converted into the magnitude of the combustion sound, and supplied to the ECU 20.
[0031]
In the present embodiment, a relatively small amount of fuel is injected from each fuel injection valve as pilot injection prior to main fuel injection during the intake stroke of each cylinder. The fuel injected into the cylinder by the pilot injection is burned before the main fuel injection is started, and the temperature and pressure in the cylinder are increased to a state suitable for the combustion of the fuel in the main fuel injection. For this reason, combustion noise such as diesel knock is reduced by performing pilot injection. However, if the amount of fuel supplied to the combustion chamber by pilot injection is large, the injected fuel may reach the combustion chamber wall surface in a liquid state, causing dilution of the lubricating oil and generation of smoke. For this reason, in this embodiment, pilot injection is performed twice and the fuel injection amount per time is set small, thereby preventing the liquid fuel from reaching the wall surface of the combustion chamber.
In the present embodiment, calculation of the fuel injection timing and the fuel injection amount of the pilot injection and the main fuel injection from each fuel injection valve can be performed by any known method. Is omitted.
[0032]
When fuel injection is not performed, that is, while the fuel injection valve is closed, the high pressure fuel pipes 11a to 11d are filled with high pressure fuel having the same pressure as that in the common rail 3. In this state, the tip of the valve body of the needle valve of the fuel injection valve is in contact with the valve seat. The tip of the valve body has a substantially conical shape, and sealing is performed by fitting the tip of the valve body into an annular valve seat. A nozzle chamber is provided in the peripheral portion of the valve body tip and the valve seat in the fuel injection valve housing, and the fuel oil pressure in the nozzle chamber places the valve body in a portion outside the valve seat insertion portion at the valve body tip. It acts in the direction away from the valve seat. Further, a force such as a spring or fuel pressure acts on the end surface of the valve body opposite to the valve seat in the direction of pressing the valve body against the valve seat.
[0033]
At the time of fuel injection, the nozzle chamber communicates with the high-pressure fuel pipe by an appropriate means, and the pressure in the nozzle chamber increases. As the pressure in the nozzle chamber increases, the force that presses the valve body away from the valve seat (opening direction) increases, and when the nozzle chamber pressure reaches a predetermined pressure (valve opening pressure), the valve body moves away from the valve seat. The fuel in the nozzle chamber is injected away from the fuel injection hole.
[0034]
However, since the valve seat of the fuel injection valve wears with use, the inner diameter of the valve seat also increases. For this reason, as the valve seat wears, the amount of fitting of the valve body into the valve seat increases, and the area (pressure receiving area) of the portion outside the periphery of the valve seat at the tip of the valve body decreases. Therefore, in order to separate the valve body from the valve seat, it is necessary to increase the pressure to compensate for the decrease in the pressure receiving area, and the valve opening pressure in the nozzle chamber increases with wear of the valve seat.
[0035]
When the valve opening pressure rises, it takes longer for the fuel oil pressure in the nozzle chamber to rise to the valve opening pressure after receiving the fuel injection command signal during fuel injection. The time that the body is away from the valve seat is shortened.
That is, the fuel injection characteristics of the fuel injection valve change with use, and the actual fuel injection amount gradually decreases with respect to the same command signal.
[0036]
However, since the fuel injection amount is large in the main fuel injection, there is no problem, but the fuel injection amount in the pilot injection is relatively small. In particular, when the pilot injection is executed in two steps as in the present embodiment, the pilot injection amount per one time is further reduced, so that the influence of the decrease in the fuel injection amount due to the wear increases, and the In some cases, the pilot injection disappears (the fuel injection amount decreases to zero) due to a decrease in the fuel injection amount.
[0037]
The amount of decrease in the pilot injection amount can be detected, for example, by gradually decreasing the pilot injection amount command value and detecting an injection amount command value at which pilot injection disappears due to a change in combustion noise. However, in practice, pilot injection, in particular, the second (second) pilot injection amount is originally small, so there are many examples in which injection is performed in the vicinity of the lower limit value at which the fuel injection valve can inject. For this reason, if it is attempted to further decrease the fuel injection amount little by little near the lower limit value, it is necessary to further improve the accuracy of the fuel injection amount control, which increases the control load of the control device (ECU). is there.
[0038]
In the present embodiment, the second pilot injection amount is reduced by using the pulsation of the fuel injection pressure generated by the first pilot injection, so that the fuel injection of the fuel injection valve can be accurately performed without increasing the load on the ECU. Detect changes in characteristics.
[0039]
At the time of fuel injection, when the needle valve body of the fuel injection valve moves away from the valve seat, high-pressure fuel is injected from the nozzle chamber in the fuel injection valve through the fuel injection hole, and the nozzle chamber pressure rapidly decreases. This rapid pressure drop in the nozzle chamber becomes a pressure wave, returns to the common rail 3 through the high-pressure fuel pipe communicating with the nozzle chamber, is reflected at the inlet of the common rail 3 and propagates again to the fuel injection valve 10. Further, the reflected wave that has reached the fuel injection valve is reflected again in the nozzle chamber of the fuel injection valve and propagates in the common rail direction. For this reason, the pressure (injection pressure) in the nozzle chambers of the fuel injection valves 10a to 10d varies every time the reflected pressure wave reaches when fuel injection is performed.
[0040]
By the way, the nozzle chamber of the fuel injection valve functions as a closed end when the pressure wave is reflected, whereas the connection between the common rail and the fuel pipe functions as an open end. For this reason, the amplitude of the pressure wave is reversed when reflecting on the common rail side, and the reflected wave reaching the fuel injection valve after fuel injection is alternately repeated with a positive pressure wave (pressure increase) and a negative pressure wave (pressure). Become.
That is, when the first pilot injection is performed, the fuel injection pressure subsequently pulsates, and the injection pressure increases and decreases at a constant cycle. When the injection pressure increases or decreases, the fuel injection amount varies according to the injection pressure even if the injection command signal is the same. However, since this pulsation cycle is determined by the distance between the common rail and the fuel injection valve, and the pulsation cycle is determined if the fuel injection system is determined, the injection timing of the second pilot injection is usually the pressure of the first pilot injection. It is set at a position that excludes the timing at which pulsation occurs.
[0041]
In this embodiment, when the ECU 20 determines a change in the fuel injection characteristic of each fuel injection valve, the injection timing of the second pilot injection is moved, and the fuel injection pressure is increased by the pressure pulsation due to the first pilot injection. It is made to coincide with the timing to decrease (timing stored in advance). As a result, the fuel injection amount of the second pilot injection is reduced by the amount that the fuel injection pressure is reduced due to the pressure pulsation.
[0042]
Since the decrease in fuel injection pressure due to pressure pulsation (pulsation component) is smaller than the fuel injection pressure itself, the amount of decrease in the injection amount of the second pilot injection when the fuel injection timing is moved as described above is It will be quite small. For this reason, it is possible to slightly reduce the injection amount of the second pilot injection without increasing the load of the fuel injection control of the ECU 20.
[0043]
For example, in a state where the first pilot injection amount is larger than the second pilot injection amount, the second pilot injection is always performed when the fuel injection amount decrease due to the change in the fuel injection characteristic of the fuel injection valve proceeds. Disappears before pilot injection. Further, when the injection timing of the second pilot injection is moved, only the second pilot injection is affected by the fuel injection amount, and the first pilot injection is not affected.
Therefore, if the combustion noise level changes when the injection timing of the second pilot injection is moved, the cause of the change in the combustion noise is considered to be a change in the fuel injection amount in the second pilot injection. Can do.
[0044]
For example, when the second pilot injection timing is moved, if the combustion sound level increases more than a certain level, the fuel injection amount of the second pilot injection has already greatly decreased due to wear of the valve seat or the like. It is considered that the combustion noise was deteriorated only by slightly reducing the injection amount by moving the injection timing. On the other hand, if the increase in the level of the combustion noise is small when the second pilot injection timing is moved, the current fuel injection amount of the second pilot injection is slightly reduced and the combustion noise is reduced. It can be determined that the change is so large that the change does not occur, that is, the decrease in the fuel injection amount due to the change in the fuel injection characteristic is small.
[0045]
In the present embodiment, the ECU periodically changes the second pilot injection timing of each cylinder during the steady operation of the engine (for example, about once per 1000 fuel injections), detects a change in combustion noise, and injects the fuel. It is determined whether or not the change in the fuel injection characteristic of the valve is within an allowable range, and when the change in the fuel injection characteristic exceeds the allowable range, the fuel injection amount is corrected.
[0046]
FIG. 2 is a flowchart specifically illustrating the pilot injection determination operation of the present embodiment described above. This operation is performed as a routine executed by the ECU 20 every predetermined time.
In the operation of FIG. 2, first, at step 201, it is determined whether or not the execution condition for the current pilot injection determination is satisfied. Here, the conditions determined in step 201 are (1) that the current engine is in steady operation, and (2) the injection amount command value (target value) Qpl1t of the first pilot injection is that of the second pilot injection. This is larger than the injection amount command value Qpl2t.
[0047]
Here, the condition (1) prevents the occurrence of an error in the determination by performing the determination at the time of transition such as acceleration / deceleration. Therefore, the condition (2) satisfies the injection amount of the second pilot injection in this operation. In order to determine suitability, it is necessary that the first pilot injection is present (not extinguished), so that the injection amount of the first pilot injection is larger than the injection amount of the second pilot injection, That is, even if the injection amount decreases due to a change in the injection characteristic of the fuel injection valve and the pilot injection disappears, the determination is made in a state where the second pilot injection disappears first.
[0048]
If either of the above conditions (1) and (2) is not satisfied, the current operation ends without executing step 203 and the subsequent steps. Then, the process proceeds to step 203 only when both the conditions (1) and (2) are satisfied.
In step 203, the second pilot injection timing is moved (advanced or retarded) to coincide with the timing at which the injection pressure decreases due to pressure pulsation caused by the first pilot injection. As described above, since the pressure pulsation pattern is determined when the fuel injection system is determined, the timing at which the injection timing should be moved is predetermined and stored in the ROM of the ECU 20. In step 203, an operation is performed to move the second pilot injection timing by one cylinder at regular intervals (for example, once per 1000 fuel injections).
[0049]
If the second pilot injection timing is moved, the injection amount of the second pilot injection is reduced, so that the engine combustion state is somewhat affected. For example, if the frequency is about once every 1000 times, the effect on the engine is It becomes negligible. Thereby, in this embodiment, it is possible to determine the propriety of the injection amount of the pilot injection without substantially affecting the engine operation.
[0050]
After moving the injection timing of the second pilot injection in step 203, in step 205, based on the output of the in-cylinder pressure sensor of the cylinder whose injection timing has been moved, the previous combustion noise value PN (second pilot injection). The amount of change (increase amount) ΔPN (dB) from the normal injection timing is calculated, and whether the increase amount ΔPN exceeds a predetermined value α (dB), that is, the injection of the second pilot injection It is determined whether or not the combustion noise has deteriorated by a predetermined value or more when the timing is shifted (the injection amount of the second pilot injection is reduced).
Here, α is an allowable increase in combustion noise and is a value determined by experiment according to the type and form of the engine. For example, in this embodiment, α is set to a value of about 3 dB.
[0051]
If ΔPN is less than or equal to α in step 205, the fuel injection amount of the second pilot injection is considered to be sufficiently large to be unaffected by the degree of decrease due to pressure pulsation. After determining that the pilot injection is normal, in step 215, the injection timing of the second pilot injection is returned to the normal value, and then the current operation is terminated.
[0052]
On the other hand, if ΔPN> α in step 205, that is, the injection amount of the second pilot injection is decreased, and even if it is slightly decreased due to pressure pulsation, the combustion noise is deteriorated. Therefore, the process proceeds to step 209, where it is determined that the injection amount of the second pilot injection is decreasing.
In step 211, the correction amount qa2 of the injection amount of the second pilot injection is set to a constant value A (mm ^Three ) Only increases. In step 213, the injection amount target value (command value) Qpl2t of the second pilot injection is increased and corrected by the correction amount qa2 calculated as described above.
[0053]
After the injection amount is increased in step 213, the injection timing of the second pilot injection is returned to a normal value in step 215, and the current operation is finished. By this operation, the injection amount of the second pilot injection increases every time steps 211 and 213 are executed until the noise increase width ΔPN becomes equal to or smaller than the allowable range α in step 205. In this embodiment, the increase width A of the correction amount qa2 is, for example, 1 mm. ^Three It is set to a value of about.
[0054]
As described above, according to the embodiment of FIG. 2, the injection timing of the second pilot injection is moved to slightly decrease the injection amount of the second pilot injection without increasing the control load of the ECU 20. It is determined whether or not the injection amount of the second pilot injection is normal, and increase correction is performed when the injection amount of the second pilot injection has decreased to an allowable value or more.
[0055]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the embodiment of FIG. 2 described above, if the increase range ΔPN of combustion noise when the injection timing of the second pilot injection is moved is less than or equal to the allowable value α (step 205), the second pilot injection is immediately performed. Was determined to be normal.
[0056]
However, in reality, when the change in the combustion noise is small when the injection amount of the second pilot injection is slightly decreased, the first pilot injection is theoretically performed in addition to the case where the second pilot injection is normal. Since the pilot injection is extinguished, there may be a case where the injection amount of the second pilot injection does not actually decrease even if the injection timing of the second pilot injection is moved.
[0057]
However, in the embodiment of FIG. 2, the determination execution condition is that the injection amount command value (target value) Qpl1t of the first pilot injection is larger than the injection amount command value Qpl2t of the second pilot injection (step 201). When the first pilot injection disappears, the second pilot injection always disappears. For this reason, when the deterioration of the combustion noise when the injection timing of the second pilot injection is moved in FIG. 2 is small, it is considered that both the first and second pilot injections are extinguished. Can do.
[0058]
Therefore, in the present embodiment, when ΔPN ≦ α in step 205 of FIG. 2, the second pilot injection is stopped by detecting the change in combustion noise by stopping the second pilot injection. It is determined whether or not there is.
[0059]
In other words, if the combustion noise does not deteriorate even when the second pilot injection is stopped, the first and second pilot injections have already disappeared as described above, so that even if the stop operation is performed, the combustion noise is not affected. It is probable that did not occur. Conversely, when the combustion noise deteriorates, it can be determined that the second pilot injection is functioning effectively, that is, the second pilot injection is normal.
[0060]
FIG. 3 is a flowchart specifically explaining the above operation. The flowchart of FIG. 3 is obtained by replacing step 207 of FIG. 2 with steps 301 to 309 for the above operation, and steps 201 to 205 and steps 209 to 215 are the same as the operations of FIG.
Hereinafter, steps 301 to 309 will be described. In this embodiment, when the deterioration range ΔPN of the combustion noise of the cylinder, which is step 205, is larger than α, the process proceeds to step 301, and the second pilot injection is performed at regular intervals ( For example, at a rate of once every 2000 fuel injections), at step 303, it is determined whether or not the deterioration width ΔP of the combustion noise of the cylinder at the time of the stop is larger than a predetermined value β. In the present embodiment, β is set to a value smaller than α, for example, β = 2 dB.
[0061]
If the combustion noise deterioration width when the second pilot injection is stopped is large, the second pilot injection is normal as described above, so the routine proceeds to step 311 and it is determined that the second pilot injection is normal. Then, the process proceeds to step 215, the injection timing of the second pilot injection is returned to normal, and the operation is terminated.
On the other hand, if ΔPN ≦ β in step 303, the combustion noise does not increase even if the second pilot injection is stopped, so both the first and second pilot injections were originally stopped. In addition, it is considered that noise increased before the second pilot injection was stopped.
[0062]
Therefore, in this case, the process proceeds to step 305, where it is determined that both the first and second pilot injections have disappeared. In step 307, the injection amount correction amount qa1 of the first pilot injection is increased by a certain value B. At the same time, the injection amount correction amount qa2 of the second pilot injection is increased by a constant value C.
In step 309, the injection amount command value (target value) Qpl1t for the first pilot injection and the injection amount command value (target value) Qpl2t for the second pilot injection are increased by qa1 and qa2, respectively. Proceeding to 215, the second pilot injection timing of each cylinder is returned to the normal value.
[0063]
Thus, in the present embodiment, it is determined whether or not the pilot injection is appropriate more accurately, and when it is inappropriate, both the first and second pilot injection amounts are corrected.
[0064]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the embodiment of FIG. 3 described above, the injection timing of the second pilot injection is moved under the operating condition where the target injection amount Qpl1t of the first pilot injection is larger than the target injection amount Qpl2t of the second pilot injection (Qpl1t> Qpl2t). When the first pilot injection is extinguished, the second pilot injection is also extinguished. Therefore, if ΔPN> β in step 301, the first and second pilot injections are immediately performed. Was determined to have disappeared.
[0065]
On the other hand, the embodiment of FIG. 4 shows the determination operation in the operating state where the target injection amount Qpl1t of the first pilot injection and the target injection amount Qpl2t of the second pilot injection are equivalent (Qpl1t≈Qpl2t). Yes. When the injection amounts of the first and second pilot injections are substantially equal as in the present embodiment, even if the first pilot injection disappears, the second pilot injection does not necessarily disappear. Therefore, it is necessary to determine the case where only the first pilot injection disappears and the second pilot injection exists.
In the operation of FIG. 4, the determination execution condition of step 401 is that the target injection amount Qpl1t of the first pilot injection is equal to the target injection amount Qpl2t of the second pilot injection, that is, Qpl1t−Qpl2t ≦ δ (δ is sufficiently small) 2 is different from step 201 in FIG. 2 and FIG. 3 on the condition that Qpl1t> Qpl2t.
[0066]
4 is different from the flowchart of FIG. 3 in that the operations of Steps 403 to 421 are performed instead of the operations of Steps 301 to 309 of FIG. Hereinafter, only the differences will be described. In FIG. 4, the operation with the same step number as in FIG. 3 is the same as that in FIG.
In the operation of FIG. 4, if the change ΔPN in the combustion noise of the cylinder in step 205 is ΔPN> α, then the first pilot injection is stopped and the change in the combustion noise is observed. That is, in this case, the process proceeds to step 403, where the first pilot injection of the cylinder is stopped at an interval of about once every 10,000 times, and the combustion noise change ΔPN is calculated. In step 405, this ΔPN is predetermined. It is determined whether or not the value is γ (in the present embodiment, γ is a value of about 2 dB).
[0067]
When ΔPN> γ, that is, when the first pilot injection is stopped, the combustion noise is greatly deteriorated. Therefore, the first pilot injection is considered to function normally. Therefore, next, in step 409, the second pilot injection of the cylinder is stopped (for example, about once every 2000 times), and it is determined whether the second pilot injection is normal or not from the change in combustion noise.
[0068]
That is, in step 409, the second pilot injection of the cylinder is stopped, and the combustion noise change ΔPN of the cylinder is calculated. In step 411, the combustion noise change ΔPN is equal to the predetermined value β (β If ΔPN> β, it is determined that the second pilot injection is normal, and if ΔPN ≦ β, the second pilot injection is extinguished. Steps 211 and 213 are executed. Thereby, the injection amount of the second pilot injection is corrected to be increased.
[0069]
On the other hand, if ΔPN ≦ γ in step 405, the change in the combustion noise is small even when the first pilot injection is stopped, so it is considered that the first pilot injection has disappeared. In this case, therefore, in step 419, the correction amount qa1 of the first pilot injection is set to a predetermined value D (D is 2 mm). ^Three In step 421, the injection amount command value (target value) Qpl1t of the first pilot injection is increased by the correction amount qa1.
Thereby, the injection amounts of the first pilot injection and the second pilot injection are determined separately, and when either or both of them disappear, the pilot injection is immediately resumed.
[0070]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the above-described embodiments of FIGS. 2 to 4, the injection amount of the first or second pilot injection is corrected to increase, but in these embodiments, the injection amount once increased and corrected is not reduced. For this reason, if the correction amount is set to be excessive for some reason, the injection amount of pilot injection becomes excessive, and smoke may be generated or the lubricating oil may be diluted. Therefore, in this embodiment, when it is determined that the pilot injection correction amount is excessive, the correction amount is periodically reduced by a predetermined amount.
[0071]
As a result, even if the correction amount is excessive, the pilot injection amount is adjusted to an appropriate value. In practice, if the correction amount is appropriate, the pilot injection amount becomes insufficient when the correction amount is reduced. However, in this case, since any one of the operations from FIG. 2 to FIG. 4 is executed, the pilot injection amount is increased again, and the injection amount is adjusted to an appropriate value.
[0072]
FIG. 5 is a flowchart for specifically explaining the above-described determination operation. This operation is performed as a routine executed by the ECU 20 at regular intervals.
When the operation of FIG. 5 starts, it is determined in step 501 whether or not the value of the injection correction amount qa1 of the first pilot injection calculated by the operation of FIG. 3 or 4 is equal to or greater than a predetermined maximum value E. If it is equal to or greater than the maximum value E, the value of qa1 is reduced by a certain amount F in step 503. Thereby, every time the operation of FIG. 5 is executed, the value of qa1 is reduced until it becomes smaller than the maximum value E. Note that, when the operation of FIG. 2 is performed as the pilot injection determination operation, qa1 is not increased, so that the operations of steps 501 and 503 are not performed.
[0073]
Next, in Steps 505 and 507, it is similarly determined whether or not the injection correction amount qa2 of the second pilot injection is equal to or greater than a predetermined maximum value G. Each time the operation is executed, a constant amount F is reduced until the value of qa2 becomes smaller than G.
Thereby, even when the value of the correction amount qa1 or qa2 becomes excessive, the pilot injection amount is corrected within an appropriate range.
[0074]
【The invention's effect】
According to the invention described in each claim, it is possible to accurately detect the change in the fuel injection characteristic with the use period of the fuel injection valve during the operation, and to determine whether or not the change in the injection amount of the pilot injection is within an allowable value. When it is determined accurately and when it is determined that the pilot injection amount has changed beyond the allowable value, there is a common effect that the pilot injection amount can be corrected to an appropriate value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment when the present invention is applied to an automobile diesel engine.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Diesel engine
3 ... Common rail
10a-10d ... Fuel injection valve
11a to 11d: high pressure fuel piping
20 ... Electronic control unit (ECU)
27 ... Fuel pressure sensor
29a-29d ... In-cylinder pressure sensor

Claims

A pressure accumulating chamber for storing high-pressure fuel; and a fuel injection valve connected to the pressure accumulating chamber and for injecting fuel in the pressure accumulating chamber into a combustion chamber of the internal combustion engine. A fuel injection control device that performs pilot injection of 2,
Combustion noise detection means for detecting the combustion noise of the engine;
In a predetermined engine operating state, the second pilot injection timing is moved so as to coincide with the timing at which the fuel injection pressure from the fuel injection valve decreases due to the pulsation of the fuel injection pressure generated by the first pilot injection, Determining means for determining a change in fuel injection characteristics of the fuel injection valve based on a change in combustion sound accompanying the movement of the second pilot injection timing;
A fuel injection control device.

When the increase in the combustion sound accompanying the movement of the second pilot injection timing is equal to or greater than a predetermined value, the determination means determines the second pilot injection due to the change in the fuel injection characteristics of the fuel injection valve. 2. The fuel injection control device according to claim 1, wherein it is determined that a decrease width of the fuel injection amount is greater than or equal to an allowable value, and the fuel injection amount in the second pilot injection is increased by a predetermined amount.

The determination means stops the second pilot injection when the increase width of the combustion sound accompanying the movement of the second pilot injection timing is equal to or less than the predetermined value, and the increase width of the combustion sound at the stop time. The fuel injection control device according to claim 2, wherein when the value is equal to or greater than a predetermined second predetermined value, it is determined that the change in the fuel injection characteristic of the fuel injection valve is within an allowable value.

The determination means determines that the change in the fuel injection characteristic of the fuel injection valve is greater than or equal to an allowable value when the increase width of the combustion sound when the second pilot injection is stopped is equal to or less than the second predetermined value. The fuel injection control device according to claim 3, wherein the fuel injection amounts in the first and second pilot injections are respectively increased by predetermined amounts.

The determination means further reduces the fuel injection amount in the second pilot injection by a certain amount when the increase amount of the fuel injection amount in the second pilot injection exceeds a predetermined value. A fuel injection control device according to claim 1.