JP3849366B2

JP3849366B2 - コモンレール式燃料噴射装置

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Publication number: JP3849366B2
Application number: JP25044499A
Authority: JP
Inventors: 康宏西山
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: JP2001073857A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料をコモンレールに蓄圧状態に貯留し、コモンレールから供給される燃料をインジェクタから噴射するコモンレール式燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、エンジンの燃料噴射制御に関して、噴射圧力の高圧化を図り、且つ燃料の噴射タイミング及び噴射量等の噴射条件をエンジンの運転状態に応じて最適に制御する方法として、コモンレール式燃料噴射システムが知られている。コモンレール式燃料噴射システムとして、作動流体を燃料自体とし、ポンプによって所定圧力に加圧された燃料をコモンレール内に蓄圧状態に貯留し、燃料圧力を利用して各気筒にそれぞれ配置されたインジェクタを作動させて、インジェクタから対応する燃焼室内に燃料を噴射するシステムがある。燃料が各インジェクタからエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コントローラが各インジェクタに設けられた制御弁を制御している。
【０００３】
コモンレールから燃料供給管を通じて各インジェクタの先端に形成された噴孔に至る燃料流路内には、常時、噴射圧力相当の燃料圧が作用しており、各インジェクタは、燃料供給管を通じて供給される燃料を通過又は遮断する制御を行うための開閉弁と前記開閉弁を開閉駆動するためのアクチュエータとを備えている。コントローラは、加圧燃料が各インジェクタにおいてエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コモンレールの圧力と各インジェクタのアクチュエータの作動とを制御している。また、作動流体としてエンジンオイルを用い、コモンレールに貯留されインジェクタの圧力室に供給されたエンジンオイルのオイル圧力でインジェクタ内の増圧室内に供給されている燃料を所定の圧力まで増圧する型式のコモンレール式燃料噴射システムも提案されている。
【０００４】
従来の燃料圧力作動型のコモンレール燃料噴射システムを図４に基づいて説明する。燃料タンク７からフィードポンプ６によって吸い上げられた燃料は、燃料サプライポンプ１に送られる。燃料サプライポンプ１は、エンジンによって駆動されるプランジャ式の可変容量式高圧ポンプであり、燃料をコモンレール２に圧送する。コモンレール２に蓄圧状態に貯留された燃料は、燃料流路の一部を構成する燃料供給管２３を通じて、エンジンの型式に応じて気筒毎に設けられたインジェクタ３に供給され、各インジェクタ３からそれぞれ対応した燃焼室内に噴射される。燃料サプライポンプ１は、図示以外にも、エンジンの型式に応じて複数のプランジャを有するロータリ型、又は列型のポンプとすることができる。
【０００５】
燃料サプライポンプ１は、エンジンの出力によって駆動されるポンプ駆動カム１０と、ポンプ駆動カム１０に当接して往復動をするプランジャ１１とを備えており、プランジャ１１の頂面がポンプ室１２の壁面の一部を形成している。ポンプ室１２と燃料通路１３との間に配設されているインレットバルブ１５が、フィードポンプ６から燃料通路１３を通じてポンプ室１２に流入する燃料量を制御する。ポンプ室１２とコモンレール２との間を繋ぐ燃料吐出路１４には、燃料サプライポンプ１の所定の吐出圧で開弁する逆止弁１７が設けられている。
【０００６】
コモンレール２には、コモンレール圧力の異常上昇するのを防ぐため、所定の設定圧力よりも高くなると開弁して、コモンレール２内の燃料を排出路２１を通じて燃料タンク７へ放出することでコモンレール圧力を低下させる常閉型のリリーフ弁２０が備えられている。
【０００７】
インジェクタ３は、図示が省略されたシリンダヘッド等のベースに設けられた穴部にシール部材によって密封状態に取付けられる。インジェクタ３はインジェクタ本体内を往復動可能な針弁３１を備えており、針弁３１のリフト時にノズルの先端に形成された噴孔３２から燃料が各気筒の燃焼室（図示せず）に噴射される。針弁３１の頂面３３は、燃料供給管２３からの高圧燃料が供給されるバランスチャンバ３０の壁面の一部を形成している。燃料供給管２３は、また、燃料通路３４を通じて、針弁３１の周囲に形成された燃料溜まり３５に連通している。燃料溜まり３５に臨む針弁３１の第１テーパ面３６には燃料圧力が作用して、針弁３１にリフト力を与える。一方、針弁３１には、バランスチャンバ３０内の燃料圧力に基づく力とリターンスプリング４７の戻し力とが、押下げ力として作用する。リフト力と押下げ力のバランスによって、針弁３１のリフトが制御される。針弁３１は、先端に形成された第２テーパ面３７がインジェクタ本体のテーパ状弁シートに着座することで閉弁し、燃料溜まり３５に接続する針弁３１の周囲に形成される通路と噴孔３２との連通を閉じる。
【０００８】
コモンレール２の高圧燃料は燃料供給管２３から分岐した供給路３８を通じてバランスチャンバ３０に供給され、バランスチャンバ３０内の燃料は排出路４０を通じて排出される。供給路３８及び排出路４０には、それぞれ、オリフィス３９，４１が設けられており、オリフィス４１の有効通路断面積はオリフィス３９の有効通路断面積よりも大となるように設定されている。また、排出路４０には、排出路４０を燃料戻し管４６に開放するための開閉弁４４が設けられている。
【０００９】
コントローラ８からの制御電流によって電磁ソレノイド４５が作動し、排出路４０に設けられている開閉弁４４が開弁すると、オリフィス３９はオリフィス４１よりも燃料の流れをより強く制限するので、バランスチャンバ３０内の燃料圧が低下する。第１テーパ面３６に作用する燃料圧力に基づく針弁３１のリフト力が、バランスチャンバ３０内の燃料圧に基づく押下げ力及びリターンスプリングのばね力との合力を上回るので、針弁３１がリフトし、燃料が噴孔３２から噴射される。噴射に費やされずバランスチャンバ３０から排出路４０を通じて流出した燃料は、燃料戻り管４６を経て燃料タンク７に回収される。
【００１０】
エンジンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）であるコントローラ８には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ、アクセルペダルの踏込み量Ａｃを検出するためのアクセル踏込み量センサ、コモンレール２に設けられたコモンレール圧力Ｐｒを検出するための圧力センサ２２等の検出手段としての各種センサ９からの検出信号が入力される。その他、冷却水温センサ、エンジン気筒判別センサ、上死点検出センサ、大気温度センサ、大気圧センサ、吸気管内圧力センサ等のエンジンの運転状態を検出するための各種センサからの信号がコントローラ８へ入力される。
【００１１】
コントローラ８は、上記各センサ９からの検出信号と予め求められている噴射特性マップとに基づいて設定された目標噴射条件に従って針弁３１のリフトを制御するためのコマンドパルスを出力し、コマンドパルスに応じた駆動電流を電磁ソレノイド４５に供給して開閉弁４４を開閉する。目標噴射条件は、エンジン出力がエンジンの運転状態に即した最適出力になるように、インジェクタ３からの燃料噴射のタイミングと噴射量とを定められている。燃料噴射の時期及び量は、噴射圧力と針弁３１のリフト（リフト量、リフト期間）とによって定められる。
【００１２】
具体的には、インジェクタ３の燃料噴射量とコントローラ８が出力するコマンドパルスのパルス幅との関係が、コモンレール圧力Ｐｒ（コモンレール２内の燃料圧力）をパラメータとしたマップによって定められている。燃料噴射は、コマンドパルスの立ち下がり時刻と立ち上がり時刻に対して一定時間遅れて開始又は停止されるので、コマンドパルスがオン又はオフとなる時期を制御することによって、噴射タイミングを制御することが可能である。燃料噴射量は、アクセルペダル踏込み量Ａｃをパラメータとしてエンジン回転数Ｎｅと一定の関係が与えられている燃料噴射量特性マップから、エンジンの運転状態に応じて計算によって求められる。図示の例では、インジェクタ３は１つのみ示されているが、エンジンは４気筒、６気筒のように多気筒エンジンであり、コントローラ８は各気筒に対応して配置されているインジェクタ３毎に燃料噴射制御を行う。
【００１３】
インジェクタ３から噴射される燃料の噴射圧力はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力に略等しいので、噴射圧力を制御するにはコモンレール圧力Ｐｒが制御される。コモンレール圧力Ｐｒは、エンジンの運転状態が一定であっても燃料噴射に伴う燃料消費により低下し、また、エンジンの運転状態が変更されれば、その変更に対応してエンジンの運転状態に最適となるように増圧又は減圧制御される。コモンレール圧力Ｐｒの増圧は燃料サプライポンプ１による燃料圧送により、減圧はインジェクタ３からの燃料のリーク又はコモンレール２に取り付けられたリーク弁により行う。コントローラ８は、燃料サプライポンプ１からコモンレール２への圧送量、又はコモンレール２からのリーク量を制御して、コモンレール２の圧力を、一定圧力に又は必要な圧力に制御する。
【００１４】
コモンレール圧力Ｐｒの制御は、通常、エンジンの運転状態に応じて求められた目標燃料噴射量とエンジン回転数Ｎｅとに応じて目標コモンレール圧力を決定し、この目標コモンレール圧力と圧力センサ２２によって検出された実際のコモンレール圧力との偏差をなくすように、燃料サプライポンプ１の圧送量（プランジャのリフトに伴う圧送量）をフィードバック制御することによって行われる。
【００１５】
ディーゼルエンジン等の燃料噴射時期の制御においては、各気筒のニードルの現実の開弁時期を知るのに、コモンレールに設けられた圧力センサによって、インジェクタからの燃料噴射に起因したコモンレール圧力の変化開始時期を検出し、この検出値に、コモンレールからインジェクタのノズルシート部までの圧力波の伝播時間を考慮することにより、目標噴射開始時期に対する補正項を算出した燃料噴射時期制御方法が提案されている（特開平１０−４７１３７号公報）。この燃料噴射時期制御方法によれば、各気筒毎にインジェクタの針弁用にリフトセンサを設ける必要がなく、気筒毎の燃料噴射時期の補正を的確に行うことができる。また、前記伝播時間は、実機による試験によって得ている。
【００１６】
また、コモンレール圧力の低下し始める時期は、インジェクタの個体バラツキの有無に関わらず、燃料噴射開始時期とみなすことができ、コモンレール圧力の時間についての微分値が予め定められた値を超えた時を実際に燃料噴射が開始された時期とし、実燃料噴射開始時期をエンジンの運転状態から求められた目標燃料噴射開始時期に一致させるように、インジェクタに配設されている電磁弁へのコマンドパルスの出力時期を制御するエンジンの燃料噴射方法及び装置が開示されている（特開平１０−２２０２７２号公報）。
【００１７】
このように、燃料サプライポンプから供給された燃料をコモンレールに蓄圧状態に貯留し、コモンレールから供給される燃料を各気筒毎に配設されているインジェクタから気筒内に噴射し、コモンレールにおける燃料圧力をコモンレールに配置されている圧力センサで検出し、コントローラがエンジンの運転状態に基づいて目標燃料噴射開始時期を含む燃料噴射条件を決定すると共に圧力センサからの検出信号に基づいてインジェクタからの実燃料噴射開始時期を算出し、インジェクタからの燃料噴射開始時期が目標燃料噴射開始時期に一致するようにインジェクタからの燃料噴射を燃料噴射条件に従って制御するコモンレール式燃料噴射装置においては、インジェクタから燃料が噴射される実際の燃料噴射開始時期からコモンレールに配設されている圧力センサが検出信号としてコモンレール圧力の降下開始時期を検出するまで、圧力伝播に要するタイムラグがある。インジェクタからコモンレールにおける圧力センサの配設位置までの距離は気筒毎にばらついているので、このタイムラグは気筒毎に異なることになる。コモンレール圧力の降下開始時期から実燃料噴射開始時期を算出するのに、実験的な補正係数を求めるにしても、或いは物理的な演算式を用いるにしても、気筒毎に異なる数値を用いて算出する必要がある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、各インジェクタからの燃料噴射時期を目標燃料噴射時期に一致させる制御をするため、各インジェクタからの実燃料噴射時期をコモンレール圧力の降下開始時期から圧力伝播時間を遡ることによって算出するコモンレール式燃料噴射装置においては、圧力伝播時間を気筒毎に同じ時間を遡ることを可能にし、各インジェクタについて実燃料噴射時期を簡単に且つ素早い演算で算出することを可能にする点で解決すべき課題がある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、各インジェクタからの実燃料噴射時期をコモンレール圧力の降下開始時期から圧力伝播時間を遡ることによって算出するに際して、遡るべき圧力伝播時間をいずれのインジェクタについても共通にし、コントローラの演算処理のためのソフトを簡単にしてコントローラの演算負担を軽くすると共に、各インジェクタについての実燃料噴射時期を簡単に且つ素早く演算することを可能にするコモンレール式燃料噴射装置を提供することである。
【００２０】
上記の目的を達成するため、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置は、燃料サプライポンプから供給された燃料を蓄圧状態にするコモンレール、各気筒毎に配設され且つ前記コモンレールから供給される燃料を前記気筒内に噴射するインジェクタ、前記インジェクタを前記コモンレールに接続する燃料供給管、前記コモンレールに配置されて前記コモンレールにおける燃料圧力を検出する圧力センサ、及びエンジンの運転状態に基づいて目標燃料噴射開始時期を含む燃料噴射条件を決定すると共に前記圧力センサからの検出信号に基づいて前記インジェクタからの実燃料噴射開始時期を算出し、前記インジェクタからの燃料噴射開始時期が前記目標燃料噴射開始時期に一致するように前記インジェクタからの燃料噴射を前記燃料噴射条件に従って制御するコントローラを具備してなるコモンレール式燃料噴射装置において、前記各燃料供給管の前記接続位置は、前記センサ取り付け位置からの距離が順次異なる位置であり、かつ、前記コモンレールに対して同一方向に設定され、前記各燃料供給管は、前記センサ取り付け位置から離れるにしたがって短縮されることで前記圧力センサが前記コモンレールに取り付けられているセンサ取り付け位置から前記各燃料供給管の前記接続位置までの距離と前記接続位置に接続されていた前記燃料供給管の長さとの合計距離を等しくすることにより、前記各インジェクタから前記コモンレールに配設された前記圧力センサまでの圧力伝播時間が等しく設定されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置によれば、コモンレールから複数のインジェクタに燃料を供給する場合に、いずれのインジェクタからもコモンレールに配設されている圧力センサまでの圧力が伝播される時間が一定に成るように設定されている。いずれのインジェクタから燃料が噴射される場合でも、各インジェクタから燃料噴射開始に応じて発生した燃料の圧力変動がコモンレールに配設された圧力センサまで伝播するのに要する時間が一定である。したがって、コントローラがコモンレール圧力の変動からコモンレール圧力の降下開始時期を算出したときには、いずれの気筒についても、コモンレール圧力の降下開始時期から一定の圧力伝播時間を遡ることにより、実際の燃料噴射時期が推定される。目標燃料噴射開始時期と実際の燃料噴射開始時期とを比較し、燃料噴射開始時期について得られた偏差に基づいて、その偏差が無くなるようにインジェクタからの燃料噴射開始時期が制御される。
【００２２】
前記圧力センサが前記コモンレールに取り付けられているセンサ取付け位置から前記各燃料供給管の前記接続位置までの距離と前記接続位置に接続された前記燃料供給管の長さとの合計距離を等しくすることにより、前記各インジェクタから前記圧力センサまでの前記圧力伝播時間が等しく設定されている。コモンレールから燃料の供給を受けて各インジェクタから燃料が噴射されるから、燃料の温度、粘度がインジェクタ毎に異なることがないので、物理的なレイアウトとしての燃料供給距離である圧力伝播距離を等しくすることにより、その圧力伝播距離を伝わる圧力波の伝播時間、即ち、コモンレール圧力の降下開始時期から遡るべき時間が気筒に関わらず一定になる。
【００２３】
前記センサ取付け位置から前記各燃料供給管の前記接続位置までの距離はすべて等しくされ、且つ前記各燃料供給管の長さがすべて等しくされている。この場合、前記圧力センサは、前記コモンレールの中央位置に取り付けると、各燃料供給管をコモンレールの中央位置から等距離の位置に配置することでレイアウトが簡単になる。
【００２４】
各燃料供給管のコモンレールへの接続位置を、コモンレールにおける圧力センサの取付け位置から順次異なる距離を置いて設定し、各燃料供給管のコモンレールへの接続位置が圧力センサの取付け位置から離れるに従って、当該燃料供給管の長さを短縮することができる。この場合、圧力センサを、燃料吐出管のコモンレールへの接続位置と反対側の端部に配設すれば、圧力センサは、いずれの燃料供給管のコモンレールへの接続位置と比較しても、燃料吐出路のコモンレールへの接続位置から離れた位置にあり、モンレール圧力の検出を燃料の流れに影響されずに行うことができて、圧力検出上、有利である。
【００２５】
このコモンレール式燃料噴射装置において、圧力伝播時間は実測により求めてもよく、また、燃料特性及び燃料供給管特性に基づいて、所定の圧力伝播経路長さと圧力伝播速度とを用いる物理式によって求めてもよい。物理式で求める場合、圧力伝播経路長さを各インジェクタについて所定の同じ長さにしておくと、距離についてのパラメータがいずれのインジェクタにおいても共通となり、各インジェクタについて実燃料噴射時期を算出するためのパラメータの数が少なくなり、演算が簡単且つ高速化する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置の実施例を説明する。図１はこの発明によるコモンレール式燃料噴射装置の一実施例を示す概要図である。この発明によるコモンレール式燃料噴射装置は、燃料サプライポンプが用いられる図４に示すコモンレール式燃料噴射システムに適用できる。したがって、フィードポンプ６及び燃料サプライポンプ１を含むコモンレール式燃料噴射システムについての再度の説明を省略する。また、コモンレール式燃料噴射システムに用いられている構成要素と同等のものについては同じ符号が付されている。
【００２７】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置の一実施例が図１に示されている。図１に示すコモンレール式燃料噴射装置によれば、コモンレール２４は、長尺な管状の燃料貯留室として構成されており、燃料サプライポンプ１が吐出した高圧燃料を蓄圧状態に貯留する。コモンレール２４における圧力センサ２２の取付け位置Ｓｓは、コモンレール２４の長手方向中央位置に設けられている。各インジェクタ４ａ〜４ｄをコモンレール２４に接続する燃料供給管２５ａ〜２５ｄは、すべて同じ長さＬを有する同一のものとして構成されている。また、センサ取付け位置Ｓｓから各燃料供給管２５ａ〜２５ｄの接続位置Ｓａ〜Ｓｄまでの距離は、すべて距離Ｌ₀で等しくされている。燃料サプライポンプ１からの燃料吐出路１４は、管状のコモンレール２４の一端２４ａに接続されている。圧力センサ２２をコモンレール２４の中央位置であるセンサ取付け位置Ｓｓに取り付け、各燃料供給管２５ａ〜２５ｄをコモンレール２４の中央位置から等距離Ｌ₀の位置に配置することで、インジェクタ４ａ〜４ｄ毎にコモンレール２４の中央位置から接続位置Ｓａ〜Ｓｄまでの距離と各燃料供給管２５ａ〜２５ｄの長さを変える必要がなく、燃料供給管２５ａ〜２５ｄの共通化が図られると共にコモンレール２４からインジェクタ４ａ〜４ｄに至る燃料供給系統がシンプルに構成される。
【００２８】
この実施例において、圧力センサ２２の取付け位置Ｓｓから各燃料供給管２５ａ〜２５ｄの接続位置Ｓａ〜Ｓｄまでの距離と接続位置Ｓａ〜Ｓｄに接続された燃料供給管２５ａ〜２５ｄの長さとの合計距離、即ち、センサ取付け位置Ｓｓから各インジェクタ４ａ〜４ｄまでの圧力伝播距離Ｌｔは、いずれも、［Ｌ＋Ｌ₀］となり等しくなるように設定されている。したがって、インジェクタ４ａ〜４ｄのいずれについても、燃料噴射が開始された時にインジェクタ４ａ〜４ｄのノズルで生じた燃料の圧力変動が、圧力伝播距離Ｌｔを伝播して圧力センサ２２に検出されるまでの距離が等しくなる。
【００２９】
図３には、コントローラ８が出力したコマンドパルスＰｃ、コマンドパルスＰｃに基づく駆動電流を受けてインジェクタ４（４ａ〜４ｄを総称する）が作動するときの燃料噴射率ｑ、及びコモンレール圧力Ｐｒの時間変化を示すグラフである。燃料噴射は、燃料噴射率ｑのグラフに示すように、コマンドパルスＰｃがオンとなる時期Ｔｃから時間遅れΔＴ₁の後に開始され、コマンドパルスＰｃのパルス幅Ｐｗに対応して、燃料噴射期間ΔＴｉに渡って行われる。コモンレール圧力Ｐｒの降下は、燃料噴射開始から更に時間遅れを伴った後に開始する。コモンレール圧力Ｐｒの圧力降下開始時期Ｔｄは、圧力センサ２２が検出した変動しつつ降下するコモンレール圧力Ｐｒの検出値をコントローラ８が演算処理することにより算出される。圧力降下開始時期Ｔｄは、実際に燃料噴射が開始された時期（実燃料噴射開始時期Ｔａ）から、各インジェクタ４ａ〜４ｂにおいて燃料噴射に起因して開始した圧力変動が圧力センサ２２まで伝播するのに要する時間、即ち、圧力伝播時間ΔＴ₂だけ遅れた時期となる。
【００３０】
各インジェクタ４ａ〜４ｄから噴射される燃料は、単一のコモンレール２４から燃料の供給を受けた燃料であるから、燃料の温度、粘度がインジェクタ４ａ〜４ｄ毎に異なることがないので、物理的な圧力伝播距離Ｌｔを等しくすることにより、その圧力伝播距離Ｌｔを伝わる圧力波の圧力伝播時間ΔＴ₂は、いずれのインジェクタ４ａ〜４ｄについても、同じ長さの時間となる。その結果、実燃料噴射開始時期Ｔａは、いずれのインジェクタ４ａ〜４ｄからの燃料噴射であっても、コモンレール圧力Ｐｒの圧力降下開始時期Ｔｄから、同じ値である圧力伝播時間ΔＴ₂を遡った時期として算出することができる。
【００３１】
圧力伝播時間ΔＴ₂は、実測により、エンジン毎或いはエンジンの型式毎に予め求めておくことができる。圧力伝播速度は、コモンレール圧力、燃料種類及び燃料温度によって変動する粘度に応じて変化する。エンジンの運転状態、燃料種類、或いは気候や標高によって燃料温度が変化する場合には、燃料種類の設定や気温センサが検出した気温に応じて、予め記憶させておいたマップや、コントローラ８における演算によって、自動的に実燃料噴射開始時期の算出に際して補正をすることが可能である。また、圧力伝播時間ΔＴ₂をエンジンの型式に応じて予め求めるのではなく、下記に式（１）で示すような物理的な演算式で実際の燃料噴射時期を逐次求める場合、即ち、配管系の弾性特性と燃料の特性とから燃料中の圧力伝播速度を求め、この伝播速度とインジェクタ４ａ〜４ｄから圧力センサ２２までの距離とから到達時間を求める場合であっても、各インジェクタ４ａ〜４ｄから圧力センサ２２までの距離が一定である。このように、マップによる補正、或いは物理式による算出のいずれにおいても、圧力伝達に関する距離パラメータが一つで済み、気筒の数に相当する数の距離パラメータを用意する必要がないので、補正項が一つ減少し、マップ作成のための実測回数を減らし、燃料噴射時期算出に関する演算ソフトのボリュームを削減することができる。更には、圧力伝播時間ΔＴ₂が一定であるので、単純に気筒間の噴射時期の偏差をなくすだけの制御を行うのであれば、コマンドパルスのオンの時期から燃料噴射開始までの時間を揃える補正を行うだけで済ますことができる。

ここで、Ｌ_i，Ｄ_i，Ｅ_i，ｃ_i，ｅ_iは、それぞれ、配管長さ、径、縦弾性係数、流路の支持法による係数、及び肉厚であり、ｋは体膨張係数である。
【００３２】
コントローラ８は、エンジンの運転状態に基づいて、エンジン出力が最適になるようにインジェクタ４からの燃料噴射を制御する。燃料噴射開始時期については、各気筒についてピストンが上死点に到達する時期に対して、エンジン出力が最適になるような目標燃料噴射開始時期Ｔｔが予め決定される。燃料噴射期間ΔＴｉについても、燃料噴射開始時期から最適となる目標燃料噴射期間が決定されるので、実燃料噴射開始時期Ｔａが目標燃料噴射開始時期Ｔｔに一致していることが重要である。コントローラ８は、目標燃料噴射開始時期Ｔｔと実燃料噴射開始時期Ｔａとを比較し、燃料噴射開始時期について得られた偏差に基づいて、その偏差が無くなるようにコマンドパルスＰｃのオン時期Ｔｃを制御することにより、インジェクタ４からの燃料噴射開始時期をフィードバック制御している。
【００３３】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置は、図２に示すように構成することも可能である。図２は、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置の別の実施例を示す概略図である。図２に示すコモンレール式燃料噴射装置において、燃料サプライポンプ１が吐出した高圧燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール２６は、長尺な管状の燃料貯留室として構成されており、燃料サプライポンプ１からの燃料吐出路１４はコモンレール２６の一端部２６ａである吐出管接続位置に接続されている。また、圧力センサ２２は、コモンレール２６の吐出管接続位置と反対側の閉鎖された他端部２６ｂ（センサ取付け位置Ｓｓ）に配設されている。このような配置により、圧力センサ２２は、いずれの燃料供給管２７ａ〜２７ｄのコモンレール２６への接続位置と比較しても、燃料吐出路１４がコモンレール２６に接続される一端部２６ａから遠い位置にあり、コモンレール圧力の検出を燃料の流れに影響されずに行うことができる。
【００３４】
各インジェクタ４ａ〜４ｄに接続される燃料供給管２７ａ〜２７ｄのコモンレール２６への接続位置Ｓａ〜Ｓｄは、センサ取付け位置Ｓｓよりも上流側で、センサ取付け位置Ｓｓからの距離が順次異なる位置に設定されている。即ち、センサ取付け位置Ｓｓから燃料供給管２７ａのコモンレール２６への接続位置Ｓａまでの距離はＬ₁であり、燃料供給管２７ａのコモンレール２６への接続位置Ｓａと燃料供給管２７ｂのコモンレール２６への接続位置Ｓｂとの間の距離はＬ₂であり、以下、順次、燃料供給管２７ｂ，２７ｃのコモンレール２６への接続位置Ｓｂ及びＳｃ間の距離、並びに、燃料供給管２７ｃ，２７ｄのコモンレール２６への接続位置Ｓｃ及びＳｄ間の距離は、それぞれＬ₃，Ｌ₄である。各燃料供給管２７ａ〜２７ｄのコモンレール２６への接続位置Ｓａ〜Ｓｄは、センサ取付け位置Ｓｓよりも上流側のコモンレール２６の全領域から選択可能である。
【００３５】
一方、燃料供給管２７ａ〜２７ｄの長さは、それぞれＬａ〜Ｌｄであり、燃料供給管２７ａ〜２７ｄのコモンレール２６への接続位置Ｓａ〜Ｓｄがセンサ取付け位置Ｓｓから離れるに従って短縮されている。即ち、燃料供給管２７ｂの長さＬｂは燃料供給管２７ａの長さＬａよりも距離Ｌ₂を短縮した長さであり、燃料供給管２７ｃの長さＬｃは燃料供給管２７ｂの長さＬｂよりも距離Ｌ₃を短縮した長さであり，更に、燃料供給管２７ｄの長さＬｄは燃料供給管２７ｃの長さＬｃよりも距離Ｌ₄を短縮した長さである。
【００３６】
ここで、圧力センサ２２の取付け位置Ｓｓから各燃料供給管２７ａ〜２７ｄの接続位置Ｓａ〜Ｓｄまでの距離と接続位置Ｓａ〜Ｓｄに接続された燃料供給管２７ａ〜２７ｄの長さＬａ〜Ｌｄとの合計距離、即ち、インジェクタ４ａ〜４ｄから生じた圧力変動が燃料中を圧力センサ２２まで伝播する圧力伝播距離Ｌｔ’は、それぞれ［Ｌ₁＋Ｌａ］，［Ｌ₁＋Ｌ₂＋Ｌｂ］，［Ｌ₁＋Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌｃ］，［Ｌ₁＋Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄＋Ｌｄ］となり、すべて等しくなるように設定されている。したがって、インジェクタ４ａ〜４ｄのいずれについても、燃料噴射が開始された時にインジェクタ４ａ〜４ｄのノズルで生じた燃料の圧力変動は、同じ圧力伝播距離Ｌｔ’を伝播して圧力センサ２２に検出される。各インジェクタ４ａ〜４ｄで生じた圧力変動が圧力伝播距離Ｌｔ’を伝播する時間はすべて等しくなるので、燃料噴射開始時期を算出するため、燃料噴射開始に起因してコモンレール２２に生じる圧力降下開始時期から遡るべき圧力伝播時間も、各インジェクタにおいて同じ時間となる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置によれば、コモンレール圧力の降下開始時期から圧力伝播時間を遡ることによって各インジェクタからの実燃料噴射時期を算出するに際して、遡るべき圧力伝播時間をいずれのインジェクタについても同じにしているので、コモンレール圧力降下時期から同じ圧力伝播時間を遡ればよい。コントローラは、燃料噴射開始時期を算出するロジックとして気筒毎に補正係数を用いるような補正をするロジックを採用したり、各気筒毎に応じて多種類のマップを予め用意する必要もなく、実燃料噴射時期を算出するときの演算処理が素早くなり、各インジェクタについての実燃料噴射時期を簡単に且つ素早く演算することができる。また、コントローラの実燃料噴射時期の算出のための演算ソフトが簡単になり、コントローラの演算負担を軽くすることもできる。補正マップによる長い計算時間を要することもなく、実行する補正ソフトのプログラム量及びプログラムを記憶するためのメモリに占める容量が少なくて済み、したがって、燃料噴射装置としての開発コストが低減され、製造コストの上昇を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置の別の実施例を示す概略図である。
【図３】コントローラが出力したコマンドパルス、燃料噴射率、及びコモンレール圧力の時間変化を示すグラフである。
【図４】従来のコモンレール式燃料噴射システムを説明する概要図である。
【符号の説明】
１燃料サプライポンプ
２，２４，２６コモンレール
４ａ〜４ｄインジェクタ
８コントローラ
２２圧力センサ
２５ａ〜２５ｄ燃料供給管
２７ａ〜２７ｄ燃料供給管
Ｔｔ目標燃料噴射開始時期
Ｔａ実燃料噴射開始時期
ΔＴ₂圧力伝播時間
Ｐｒコモンレール圧力
Ｓｓセンサ取付け位置
Ｓａ〜Ｓｄ燃料供給管の接続位置
Ｌ_{0 ,}Ｌ₁〜Ｌ₄コモンレールにおける長さ
Ｌａ〜Ｌｄ燃料供給管の長さ
Ｌｔ，Ｌｔ’圧力伝播距離（合計距離）

Claims

燃料サプライポンプから供給された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、各気筒毎に配設され且つ前記コモンレールから供給される燃料を前記気筒内に噴射するインジェクタ、前記インジェクタを前記コモンレールに接続する燃料供給管、前記コモンレールに配置されて前記コモンレールにおける燃料圧力を検出する圧力センサ、及びエンジンの運転状態に基づいて目標燃料噴射開始時期を含む燃料噴射条件を決定すると共に前記圧力センサからの検出信号に基づいて前記インジェクタからの実燃料噴射開始時期を算出し、前記インジェクタからの燃料噴射開始時期が前記目標燃料噴射開始時期に一致するように前記インジェクタからの燃料噴射を前記燃料噴射条件に従って制御するコントローラを具備してなるコモンレール式燃料噴射装置において、
前記各燃料供給管の前記接続位置は、前記センサ取り付け位置からの距離が順次異なる位置であり、かつ、前記コモンレールに対して同一方向に設定され、前記各燃料供給管は、前記センサ取り付け位置から離れるにしたがって短縮されることで前記圧力センサが前記コモンレールに取り付けられているセンサ取り付け位置から前記各燃料供給管の前記接続位置までの距離と前記接続位置に接続された前記燃料供給管の長さとの合計距離を等しくすることにより、前記各インジェクタから前記圧力センサまでの前記圧力伝播時間が等しく設定されていることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
前記コモンレールは、長尺な管状の燃料貯留室として構成されており、前記燃料サプライポンプからの燃料吐出路は、前記コモンレールの一端部である吐出管接続位置に接続され、前記圧力センサは、前記コモンレールの前記吐出管接続位置と反対側の閉鎖されている他端部に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置。