JP3827367B2 - 燃料噴射制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射制御方法に関し、特に、コモンレール式燃料噴射装置における1回の燃料噴射パターンが、少量の燃料を噴射する前噴射段階とその直後の大量の燃料を噴射する主噴射段階からなるディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン、特に自動車用ディーゼルエンジンにおける電子制御インジェクタを用いた燃料噴射制御において、騒音の低減及びエミッション低減を狙い、燃料噴射パターンを、いわゆるパイロット噴射と称せられる少量の前噴射とその直後の大量の主噴射に分割して噴射する燃料噴射制御方法が知られている。
この場合、前噴射と噴射との間の時間間隔は、騒音の低減及びエミッション低減の程度とエンジン特性とに応じて決定されている。例えば、特公平4−19381号公報においては、上記時間間隔は200〜400μsとして、インジェクタの各部品の大きさを決定している。
【0003】
一方、エンジンの高負荷化、高速化に伴い、単位時間当たりのクランク回転角は大きくなってきており、これに伴って、上記前噴射と噴射との間の時間間隔を200μS 以下とする噴射の制御を必要とする場合が生じている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記時間間隔を短くすると、前噴射後にエンジンの制御室圧がコモンレール圧にまで上昇する前に下降し始めるので、主噴射の開弁時期が早くなり、それにより主噴射量が所定の値よりも大きくなり、トルク過多、あるいは黒煙の排出につながるという問題生じる。また、主噴射の開弁時期を遅くするためには、上記前噴射と噴射との間の時間間隔をさらに短く設定しなければならなくなり、設計どおりに上記時間間隔を設定できないという問題もある。
【0005】
本発明の目的は上記従来技術における問題に鑑み、予め制御回路内のメモリに格納したマップを用いて、上記前噴射と噴射との間の時間間隔が所定値以下の場合は、主噴射の開弁時期を遅らせるという構想に基づき、主噴射量の増大を防止してトルク過多、あるいは黒煙の排出を防止するとともに、上記前噴射と噴射との間の時間間隔を設計どおりに設定可能にすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1のようにすることにより、前噴射と主噴射の間の実噴射時間間隔(TD)が前噴射の終了時から制御室圧がコモンレール内の圧力に上昇するまでの時間より短い場合に、実噴射時間間隔 (T D ) と、前噴射の指令時間 (T PCOM ) と主噴射の指令時間 (T MCOM ) との間の指令時間間隔 (T DCOM ) との間の予め定めた関係に基づいて、実噴射時間間隔 (T D )を所定期間延長し、主噴射の指令時間(TMCOM)を所定の期間短縮するようにし、それによって主噴射量の増大を防止してトルク過多、あるいは黒煙の排出を防止するとともに、上記前噴射と噴射との間の時間間隔を設計どおりに設定可能にすることができるという効果が得られる。
請求項2のように、上記予め定めた関係は、実噴射時間間隔 (T D ) が、前噴射段階の終了から前噴射段階による制御室圧がコモンレール内の圧力にまで上昇するまでの期間を最大値とする所定値より小さいときは、実噴射時間間隔 (T D ) の変化量に対応する主噴射の指令時間 (T MCOM ) の変化量が、実噴射時間間隔 (T D ) の変化量より少なくなるようにする関係であり、それにより実噴射時間間隔が上記所定値より小さい場合でも燃料噴射量が 増加しないという効果が得られる。
【0007】
請求項3のようにすることにより、主噴射段階における主噴射の指令時間 (T MCOM ) と該主噴射の指令時間 (T MCOM ) に対応する主噴射実時間 (T M ) と該主噴射実時間 (T M ) に対応する主噴射燃料噴射量 (Q) とを関係付けた第1のマップと、前噴射段階と主噴射段階の間の実噴射時間間隔 (T D ) と、前噴射段階の指令時間( T PCOM ) と主噴射の指令時間 (T MCOM ) との間の指令時間間隔 (T DCOM ) とを関係付けた第2のマップとを制御装置に格納し、この場合第2のマップにおいては、実噴射時間間隔 (T D ) が前噴射段階の終了から前噴射段階による制御室圧がコモンレール内の圧力にまで上昇するまでの期間を最大値とする所定値( T D1 ) 以上の場合に実噴射時間間隔 (T D ) の変化量と該変化量に対応する指令時間間隔 (T DCOM ) の変化量とが実質的に等しく設定されており、実噴射時間間隔 (T D ) が所定値( T D1 ) より小さい場合に実噴射時間間隔 (T D ) の変化量が該変化量に対応する指令時間間隔 (T DCOM ) の変化量より大きく設定されており、
前噴射段階と主噴射段階の間の所望の実噴射時間間隔 (T D ) と主噴射燃料噴射量( Q )とを定め、
第2のマップを参照して所望の実噴射時間間隔 (T D ) に対応する所望の指令時間間隔 (T DCOM ) を求め、
所望の実噴射時間間隔 (T D ) が所定値以上の場合は、第1のマップを参照して所望の主噴射燃料噴射量 (Q) に対応する所望の主噴射の指令時間 (T MCOM ) を決定し、
所望の実噴射時間間隔 (T D ) が所定値より小さい場合は、第1のマップを参照して所望の主噴射燃料噴射量 (Q) に対応する主噴射実時間 (T M ) を求め、次いで第2のマップを参照して、
Δ T M = { (T D0 -T D )-(T DCOM0 -T DCOM ) }
により主噴射実時間の増加分Δ T M を演算し、
ここで、 T D0 は第2のマップ上で、実噴射時間間隔( T D ) が所定値以上の任意の点における実噴射時間間隔であり、 T DCOM0 は実噴射時間間隔( T D0 )に対応する指令時間間隔であり、
さらに、主噴射実時間 (T M ) から増加分を差し引いた値を実際の主噴射実時間 (T M ) として決定し、第1のマップを参照して実際の主噴射実時間 (T M ) に対応する所望の主噴射の指令時間 (T M COM ) を求めるように作用し、それによって備主噴射量の増大を防止してトルク過多、あるいは黒煙の排出を防止するとともに、上記前噴射と噴射との間の時間間隔を設計どおりに設定可能にすることが一層確実にできるという効果が得られる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって詳述する。
図1は本発明による燃料噴射制御方法が適用されるコモンレール式燃料噴射装置のシステム構成の一例を示す断面図である。図において、1は圧力バランス型2方弁式電磁弁を用いる電子制御インジェクタ、2はコモンレール、3は高圧燃料配管、4は制御回路である。電子制御インジェクタ1は、制御回路4からの噴射指令により駆動されるソレノイド11と、ソレノイド11の駆動により引き上げられるアーマチャ12と、アーマチャ12に固定された弁13と、制御室14と、絞り15と、絞り15より大きめに作られた絞り16と、低圧燃料流路17と、ピストン18と、ニードル19と、高圧燃料流路20と、ノズルシート21と、ノズル22と、バネ23と、油だまり24とを備えている。
【0009】
図2は図1のシステムの動作を説明するグラフである。
まず、前噴射実時間TPと主噴射実時間TMとの間の実噴射時間間隔TDが所定値より長い場合について、主噴射の動作を説明する。この場合は、主噴射開始前には、前噴射の終了から十分に時間が経過しているので、制御室圧はコモンレール圧まで上昇しており、ノズルシート21の開弁時期が早まることはない。制御回路4からの主噴射の指令時間TMCOM を示す信号によりソレノイド11が駆動されてアーマチャ12が引き上げられる。するとアーマチャ12に固定されている弁13が開き制御室14の燃料が絞り15より大きめに作られた絞り16を通って低圧燃料流路17に抜ける。これにより、T21で示されるように、制御室14内の圧力は下降しはじめる。この減圧により制御室14内のピストン18及びニードル19を押し下げる力が弱まり、コモンレール2、高圧燃料配管3、及びインジェクタ内高圧燃料流路20における圧力に等しい油だまり24の圧力によってピストン18及びニードル19が上昇を開始しノズルシート21が開弁を開始する(T22)。これにより燃料がノズル22から噴射される。すると制御室14内の圧力はピストン18及びニードル19の上昇が完了し、ノズルシート21の開弁が完了するまでは一定に保たれる(T23)。さらに燃料が噴射され続けることにより制御室圧は平衡化するまで(T24)再び減少する。主噴射の指令時間TMCOM を示す信号を遮断するとバネ23の力によりアーマチャ12が下がり、弁13が閉じる(T25) 。弁13が閉じると絞り15より燃料が制御室14に入るので制御室14内の圧力は再び上昇する。制御室14内の圧力が油だまり24の油圧及びバネ23の力よりも大きくなると、ピストン18及びニードル19は押し下げられ(T26) 、ノズルシート21が閉じて1回の主燃料噴射を終了する。
【0010】
次に、実噴射時間間隔TDが所定値より小さい場合について、主噴射の動作を図3のフローチャートにより説明する。ステップ31で、前噴射における少量の燃料噴射量qと、主噴射における主噴射燃料噴射量Qと、所望の実噴射時間間隔TDとを決定する。つぎに、ステップ32でコモンレール圧32をポンプに指令する。次いでステップ33で、前噴射の噴射信号開始時期Tp0及び前噴射の指令時間TPCOMを実噴射時間間隔TDによる噴射量の増加によらずに決定する。
【0011】
従来は実噴射時間間隔TDの短縮により主噴射における主噴射燃料噴射量Qが図2に斜線で示すように増加したが、本発明の実施例においては、主噴射の指令時間TMCOMと、前噴射の指令時間TPCOMと主噴射の指令時間TMCOMとの間の時間TDCOMとを補正することにより、実噴射時間間隔TDが所定値より小さい場合でも主噴射燃料噴射量Qが増加しないようにする。
【0012】
そのために、図4に示す第1のマップ及び図5に示す第2のマップを用いて以下の処理を行う。
第1のマップは、図4に示すように、主噴射の指令時間TMCOMとその主噴射の指令時間TMCOMに対応する主噴射実時間TMとその主噴射実時間TMに対応する主噴射燃料噴射量Qとを関係付けたテーブルであり、図1の制御装置4内のメモリに格納されている。
【0013】
第2のマップは、図5に示すように、前噴射の指令時間TPCOMと主噴射の指令時間TMCOMとの間の指令時間間隔TDCOM と実噴射時間間隔 T D とを関係付けたテーブルであり、やはり図1の制御装置4内のメモリに格納されている。この第2のマップにおいては、実噴射時間間隔TDが所定値TD1以上の場合に実噴射時間間隔TDの変化率と指令時間間隔TDCOMの変化率とが実質的に等しく設定されており(dTD/dTDCOM=1)、実噴射時間間隔TDが所定値TD1より小さい場合に前記実噴射時間間隔TDの変化率が指令時間間隔TDCOMの変化率がより大きく設定されている(dTD/dTDCOM>1)。この所定値TD1は、前噴射の終了から前噴射による制御室圧がコモンレール圧にまで上昇するまでの期間を最大値とする適当な値である。
【0014】
図3に戻り、ステップ34で、第2のマップにより、ステップ31で定めた所望の実噴射時間間隔TDに対応する指令時間間隔TDCOMを求める。
次にステップ35で、実噴射時間間隔TDが上記所定値TD1以上であれば、前噴射による制御室圧がコモンレール圧にまで上昇した後に主噴射による制御室圧の下降が始まるので、ノズルの開弁が早くなることはなく、したがって、主噴射における燃料の増加はなく、燃料の減量補正をする必要はないので、ステップ36で主噴射燃料噴射量Qに対応する主噴射の指令時間TMCOMを第1のマップから求める。
【0015】
ステップ35で、実噴射時間間隔TDが上記所定値TD1より小さい場合は、前噴射による制御室圧がコモンレール圧にまで上昇する前に主噴射による制御室圧の下降が始まるので、ノズルの開弁が早くなり、したがって、主噴射における燃料が増加するので、燃料の減量補正をする必要がある。
この減量補正のために、ステップ37で主噴射燃料噴射量Qに対応する仮の主噴射実時間TMを求め、ステップ38でこの主噴射実時間をTM−ΔTMに補正する。
ここでΔTMは
ΔTM=={(TD0-TD)-(TDCOM0-TDCOM)}
と表される。ただし、TD0は図5に示した第2のマップ上で、実噴射時間間隔TDが所定値TD1以上の任意の点おける実噴射時間間隔であり、TDCOM0 は実噴射時間間隔TD0に対応する指令時間間隔TDCOMである。
【0016】
次いで、ステップ39では、第1のマップを参照して、上記ステップ38で求めた主噴射実時間TMに対応する主噴射の指令時間TMCOMを求める。
以上の動作により求められた指令時間間隔TDCOM及び主噴射の指令時間TMCOMを用いる事により、実噴射時間間隔TDの短縮による主噴射燃料噴射量Qの増加及び実噴射時間間隔TDのさらなる短縮を防止することができる。
【0017】
図6は本発明の効果を示すグラフである。同図に示されるように実噴射時間間隔TDがTD1より短くなると、従来は主噴射燃料噴射量Qが増大したのに対し、本発明によれば指令時間間隔TDCOMを延ばし、その分だけ主噴射の指令時間TMCOMを短縮したことにより、主噴射燃料噴射量Qは増加していない。
以上の実施例では、実噴射時間間隔TD0を図5に示した第2のマップ上での所定値TD1以上の任意の点おける実噴射時間間隔とし、TDCOM0を第2のマップ上での実噴射時間間隔TD0に対応する指令時間間隔としたが、マップ上で上記の値を求めることに代えて、予めメモリ内に上記実噴射時間間隔TD0及び指令時間間隔TDCOM0を格納しておき、実噴射時間間隔TDが所定値TD1より小さい場合に上記ΔTMをこのメモリ内の値を用いて計算してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による燃料噴射制御方法が適用されるコモンレール式燃料噴射装置のシステム構成の一例を示す断面図である。
【図2】 図1のシステムの動作を説明するグラフである。
【図3】 本発明の実施例により、実噴射時間間隔TDが所定値より小さい場合について、主噴射の動作を説明するフローチャートである。
【図4】 本発明の実施例に使用される第1のマップを示す図である。
【図5】 本発明の実施例に使用される第2のマップを示すグラフである。
【図6】 本発明の実施例の効果を従来技術と比較するグラである。
【符号の説明】
2…コモンレール
14…制御室
TD…実噴射時間間隔
TPCOM…前噴射の指令時間
TMCOM…主噴射の指令時間
TDCOM…指令時間間隔
TM…主噴射実時間
Q…主噴射燃料噴射量
Claims (3)
- 制御室(14)に連結されたコモンレール(2)を備えた燃料噴射装置における1回の燃料噴射パターンが、少量の燃料を噴射する前噴射段階とその直後の大量の燃料を噴射する主噴射段階からなる燃料噴射制御方法であって、
前記前噴射と前記主噴射の間の実噴射時間間隔(TD)が前記前噴射の終了時から前記制御室圧が前記コモンレール内の圧力に上昇するまでの時間より短い場合に、前記実噴射時間間隔 (T D ) と、前記前噴射の指令時間 (T PCOM ) と前記主噴射の指令時間 (T MCOM ) との間の指令時間間隔 (T DCOM ) との間の予め定めた関係に基づいて、前記実噴射時間間隔 (T D )を所定期間延長し、前記主噴射の指令時間(TMCOM)を所定の期間短縮するようにした、燃料噴射制御方法。 - 前記予め定めた関係は、前記実噴射時間間隔 (T D ) が、前記前噴射段階の終了から前記前噴射段階による制御室圧が前記コモンレール内の圧力にまで上昇するまでの期間を最大値とする所定値より小さいときは、前記実噴射時間間隔 (T D ) の変化量に対応する前記主噴射の指令時間 (T MCOM ) の変化量が、前記実噴射時間間隔 (T D ) の変化量より少なくなるようにする関係である、請求項1に記載の燃料噴射制御方法。
- コモンレール式燃料噴射装置における1回の燃料噴射パターンが、少量の燃料を噴射する前噴射段階とその直後の大量の燃料を噴射する主噴射段階からなる燃料噴射制御方法であって、
前記主噴射段階における主噴射の指令時間(TMCOM)と該主噴射の指令時間(TMCOM)に対応する主噴射実時間(TM)と該主噴射実時間(TM)に対応する主噴射燃料噴射量(Q)とを関係付けた第1のマップと、前記前噴射段階と前記主噴射段階の間の実噴射時間間隔(TD)と、前記前噴射段階の指令時間( T PCOM )と前記主噴射の指令時間(TMCOM)との間の指令時間間隔(TDCOM)とを関係付けた第2のマップとを制御装置に格納し、この場合前記第2のマップにおいては、前記実噴射時間間隔(TD)が前記前噴射段階の終了から前記前噴射段階による制御室圧が前記コモンレール内の圧力にまで上昇するまでの期間を最大値とする所定値(TD1)以上の場合に前記実噴射時間間隔(TD)の変化量と該変化量に対応する前記指令時間間隔(TDCOM)の変化量とが実質的に等しく設定されており、前記実噴射時間間隔(TD)が前記所定値(TD1)より小さい場合に前記実噴射時間間隔(TD)の変化量が該変化量に対応する前記指令時間間隔(TDCOM)の変化量より大きく設定されており、
前記前噴射段階と前記主噴射段階の間の所望の実噴射時間間隔(TD)と主噴射燃料噴射量(Q)とを定め、
前記第2のマップを参照して前記所望の実噴射時間間隔(TD)に対応する所望の指令時間間隔(TDCOM)を求め、
前記所望の実噴射時間間隔(TD)が前記所定値以上の場合は、前記第1のマップを参照して前記所望の主噴射燃料噴射量(Q)に対応する所望の主噴射の指令時間(TMCOM)を決定し、
前記所望の実噴射時間間隔(TD)が前記所定値より小さい場合は、前記第1のマップを参照して前記所望の主噴射燃料噴射量(Q)に対応する主噴射実時間(TM)を求め、次いで前記第2のマップを参照して、
ΔTM = { (T D0 -T D )-(T DCOM0 -T DCOM ) }
により前記主噴射実時間の増加分ΔTM を演算し、
ここで、 T D0 は前記第2のマップ上で、前記実噴射時間間隔( T D ) が前記所定値以上の任意の点における実噴射時間間隔であり、 T DCOM0 は前記実噴射時間間隔( T D0 )に対応する指令時間間隔であり、
さらに、前記主噴射実時間(TM)から前記増加分を差し引いた値を実際の主噴射実時間(TM)として決定し、前記第1のマップを参照して前記実際の主噴射実時間(TM)に対応する所望の主噴射の指令時間 (T M COM )を求める、
という工程を備える、燃料噴射制御方法。
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