JP3852331B2

JP3852331B2 - Fuel injection amount control apparatus and fuel injection amount control method for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3852331B2
Application number: JP2001388305A
Authority: JP
Inventors: 圭樹田邊; 真治中山; 晋纐纈
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: JP2003184617A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コモンレール式燃料噴射システムに用いて好適の、内燃機関の燃料噴射量制御装置及び燃料噴射量制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置の１つとして、コモンレール式燃料噴射システム（又は蓄圧式燃料噴射装置）が開発されている。コモンレール式燃料噴射システムとは、燃料ポンプにより加圧された高圧燃料をコモンレール（蓄圧室）内に蓄え、燃料噴射ノズル（インジェクタ）内に設けられたインジェクタ駆動電磁弁を制御することで燃料噴射ノズル内のニードル弁を開閉し燃料噴射を制御するものである。
【０００３】
また、このようなコモンレール式燃料噴射システムでは、高圧の燃料を蓄える高圧コモンレール（以下、高圧蓄圧室という）と、上記高圧燃料よりも低圧の燃料を蓄える低圧コモンレール（以下、低圧蓄圧室という）との２つのコモンレールを備えた２コモンレール式燃料噴射システムも提案されている（例えば特開平６−９３９３６号公報参照）。
【０００４】
このような２コモンレール式燃料噴射システムでは、インジェクタ内に供給される燃料を低圧燃料と高圧燃料とに切り換えるコモンレール切り換え電磁弁と、燃料噴射ノズル内に設けられたインジェクタ駆動電磁弁とを備えており、これらの電磁弁を適宜制御することにより、エンジンの運転状態に適した燃料噴射を行なうことができる。
【０００５】
以下、図８を用いて上述した２コモンレール式燃料噴射システムにおける燃料噴射特性について簡単に説明する。なお、図８において、（ａ）はその燃料噴射率波形、（ｂ）は各電磁弁の駆動状態をそれぞれ示している。
まず、燃料噴射時期になると、図８（ｂ）に実線で示すように、コモンレール切り換え電磁弁を低圧側（オフ側）に保持したまま、インジェクタ駆動電磁弁をオンにする。これにより、低圧コモンレールから供給される低圧燃料により燃料噴射が行なわれる。その後、所定時間経過すると、切り換え電磁弁を高圧側（オン側）に切り換えて高圧コモンレールからの高圧燃料により燃料噴射を行ない、燃料噴射終了時期になると、これら２つの電磁弁をともにオフにするのである。
【０００６】
これにより、燃料噴射特性としては、図８（ａ）に実線で示すようなブーツ型の燃料噴射率波形となる。このようなブーツ型の燃料噴射率波形では、燃料噴射開始時に低圧燃料噴射を行なうことで、燃焼開始時の燃焼速度を緩慢なものとして排気ガスに含まれるＮＯｘを低減することができる。
また、図８（ｂ）に破線で示すように、エンジンの運転状態によっては、燃料噴射開始前（つまり、インジェクタ駆動電磁弁をオンにする前）に予めコモンレール切り換え電磁弁を高圧側（オン側）に切り換えることにより、図８（ａ）に破線で示すような矩形の燃料噴射率波形を得ることができる。このような矩形の燃料噴射率波形では、高圧燃料噴射のみを行なうので、燃焼を活性化することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような燃料噴射装置では、矩形の燃料噴射特性で燃料噴射を行なう場合には、図８（ｂ）に破線で示すように、インジェクタ駆動弁よりも十分に早いタイミングでコモンレール切り換え弁をオンにし、燃料噴射開始直後から十分に高圧な燃料を噴射でき、また、図８（ａ）に破線で示すように、燃料噴射開始特における噴射率の傾きも急なものとすることができるので、内燃機関の運転状態に応じた必要燃料噴射量を供給することができる。
【０００８】
しかしながら、ブーツ型の燃料噴射率特性で燃料噴射を行なう場合、低圧燃料噴射から高圧燃料噴射への切り換え時には、高圧コモンレールの高圧燃料と低圧コモンレールの低圧燃料との圧力差や燃料の粘性や燃料供給経路上の機構等に起因して応答遅れが生じるため、インジェクタ内ですぐには燃料圧力が増大せずに、燃料噴射圧力切換直後から十分高圧な燃料を噴射することができず、高圧燃料噴射開始時における噴射率の傾きが緩やかとなる（即ち、高圧燃料噴射の立ち上がりが緩やかになる）。ここで、必要燃料量を供給するためのインジェクタ駆動弁の開弁期間を低圧燃料圧力に基づく低圧噴射期間と高圧燃料圧力に基づく高圧噴射期間とを加算した期間として設定すると、上述の噴射率の傾きが緩やかとなる分だけ必要な燃料噴射量が不足するという課題があることが判明した。
【０００９】
さらに、矩形の燃料噴射特性で燃料噴射を行なう場合でも、コモンレール切り換え弁をオンにするタイミングと、インジェクタ切り換え弁をオンにするタイミングが近接していると、やはり上述したように燃料噴射開始直後から十分高圧な燃料を噴射することができず、燃料噴射開始時における噴射率の傾きが緩やかとなって、この分だけ必要な燃料噴射量が不足するという課題があることが判明した。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、高圧燃料噴射開始時に不足する燃料噴射量を補正して正確な燃料量を噴射できるようにした、内燃機関の燃料噴射量制御装置及び燃料噴射量制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置は、内燃機関の燃焼室に直接燃料を供給する燃料噴射弁（９）と、高圧燃料を貯留する第１蓄圧室（３）と、前記第１蓄圧室（３）の高圧燃料よりも圧力の低い低圧燃料を貯留する第２蓄圧室（４）と、前記燃料噴射弁（９）に作用する燃料圧力を低圧燃料又は高圧燃料の何れかに切り換えるべく切り換え制御される第１制御弁（５）と、前記燃料噴射弁（９）からの燃料噴射を制御する第２制御弁（７）と、前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑ_inj）を設定する目標燃料噴射量設定手段（８１）と、前記目標燃料噴射量設定手段により設定された目標燃料噴射量（ｑ_inj）に基づき前記第２制御弁の第２開弁期間（ΔＴ_inj）を設定する開弁期間設定手段（８２）とを備え、前記開弁期間設定手段（８２）は、第２開弁期間（ΔＴ_inj）を第１蓄圧室の高圧燃料と第２蓄圧室の低圧燃料との圧力差（ΔＰ）に対応して補正することを特徴としている。
【００１２】
したがって、本装置では、目標燃料噴射量設定手段（８１）により内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑ_inj）が設定されると、開弁期間設定手段（８２）により目標燃料噴射量設定手段で設定された目標燃料噴射量（ｑ_inj）に基づいて第２制御弁の第２開弁期間（ΔＴ_inj）が設定されるとともに、第２開弁期間（ΔＴ_inj）が第１蓄圧室の高圧燃料と第２蓄圧室の低圧燃料との圧力差（ΔＰ）に応じて補正される。
【００１３】
また、請求項２記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置では、上記請求項１において、前記開弁期間設定手段（８２）は第１開弁期間設定手段（８４）を含んで構成されており、第１開弁期間設定手段（８４）により、第１制御弁の第１開弁期間（ΔＴ_main）が目標燃料噴射量（ｑ_inj）及び第１蓄圧室の高圧燃料と第２蓄圧室の低圧燃料との圧力差（ΔＰ）に対応して演算された補正燃料量（ｑ′）に基づき設定される。
【００１４】
また、請求項３記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置では、上記請求項１において、前記開弁期間設定手段（８２）は、第１開弁期間設定手段（８４）と、補正係数設定手段（８５）と、第１開弁期間補正手段（８６）とを含んで構成されており、第１開弁期間設定手段（８４）により目標燃料噴射量（ｑ_inj）に基づき第１制御弁（５）の第１開弁期間（ΔＴ_main）が設定されるとともに、補正係数設定手段（８５）により、第１蓄圧室の高圧燃料と第２蓄圧室の低圧燃料との圧力差（ΔＰ）に基づき補正係数（Ｋ）が設定される。そして、第１開弁期間補正手段（８６）により、第１開弁期間（ΔＴ_main）が上記の補正係数（Ｋ）に基づき補正される。
【００１５】
また、請求項４記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置では、上記請求項１において、前記開弁期間設定手段（８２）は開弁時期設定手段（８７）を含んで構成されており、この開弁時期設定手段（８７）により、燃料噴射弁（９）に供給する燃料圧力を切り換えて所望の噴射率波形を得るべく、内燃機関の運転状態に基づき前記第２制御弁の第２開弁時期に対する前記第１制御弁の第１開弁時期が設定される。
【００１６】
なお、好ましくは、前記開弁時期設定手段は、前記内燃機関の負荷相関値（例えばアクセル開度又は目標燃料噴射量）及び回転速度に基づき前記第２開弁時期に対する前記第１開弁時期を設定するように構成する。
また、請求項５記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置では、上記請求項４において、開弁期間設定手段（８２）は、開弁時期設定手段（８７）により設定された前記第２開弁時期に対する第１開弁時期（ΔＴ₀）が予め定めた所定時期以降のとき、第２開弁期間を前記第１蓄圧室の高圧燃料と前記第２蓄圧室の低圧燃料との圧力差に対応して補正する。
【００１７】
なお、好ましくは、前記予め定めた所定時期は、前記第２開弁時期よりも所定期間前の時期（例えば０．５ｍｓｅｃ前）である。
また、請求項６記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置は、内燃機関の燃焼室に直接燃料を供給する燃料噴射弁（９）と、高圧燃料を貯留する第１蓄圧室（３）と、前記第１蓄圧室の高圧燃料よりも圧力の低い低圧燃料を貯留する第２蓄圧室（４）と、前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力を低圧燃料又は高圧燃料の何れかに切り換えるべく切り換え制御される第１制御弁（５）と、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する第２制御弁（７）と、前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑ_inj）を設定する目標燃料噴射量設定手段（８１）と、前記目標燃料噴射量設定手段により設定された目標燃料噴射量（ｑ_inj）に基づき前記第２制御弁（７）の第２開弁期間（ΔＴ_inj）を設定する開弁期間設定手段（８２）とを備え、前記開弁期間設定手段（８２）は、前記第２制御弁（７）の第２開弁時期と前記第１制御弁の第１開弁時期との間の低圧燃料噴射期間（ΔＴ₀）及び前記第２蓄圧室（Ｐ_LP）の圧力に基づき低圧燃料噴射量（ｑ_pre）を演算する低圧燃料量設定手段（８８）と、前記目標燃料噴射量（ｑ_inj），前記低圧燃料噴射量（ｑ_pre）及び前記第１蓄圧室の圧力（Ｐ_HP）に基づき前記第１制御弁の第１開弁期間（ΔＴ_main）を設定する第１開弁期間設定手段（８４）とを含んで構成されていることを特徴としている。
【００１８】
したがって、目標燃料噴射量設定手段（８１）により内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑ_inj）が設定されると、開弁期間設定手段（８２）では目標燃料噴射量（ｑ_inj）に基づき前記第２制御弁（７）の第２開弁期間（ΔＴ_inj）が設定される。さらに、低圧燃料量設定手段（８８）により、第２制御弁（７）の第２開弁時期と第１制御弁の第１開弁時期との間の低圧燃料噴射期間（ΔＴ₀）及び前記第２蓄圧室（Ｐ_LP）の圧力に基づき低圧燃料噴射量（ｑ_pre）が演算されるとともに、第１開弁期間設定手段（８４）により、目標燃料噴射量（ｑ_inj），前記低圧燃料噴射量（ｑ_pre）及び前記第１蓄圧室の圧力（Ｐ_HP）に基づき前記第１制御弁の第１開弁期間（ΔＴ_main）が設定される。
【００１９】
また、請求項７記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置では、上記請求項６において、第１開弁期間設定手段（８４）は、第１開弁期間（ΔＴ_main）を、第１蓄圧室の高圧燃料と前記第２蓄圧室の低圧燃料との圧力差（ΔＰ）に対応した補正量を用いて求める。
また、請求項８記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置では、上記請求項６において、開弁期間設定手段（８２）に設けられた第２開弁期間設定手段（８９）により、第２開弁期間（ΔＴ_inj）が第１開弁期間（ΔＴ_main）及び低圧燃料噴射期間（ΔＴ₀）に基づき設定される。
【００２０】
また、請求項９記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御方法では、内燃機関の燃焼室に直接燃料を供給する燃料噴射弁（９）と、高圧燃料を貯留する第１蓄圧室（３）と、前記第１蓄圧室（３）の高圧燃料よりも圧力の低い低圧燃料を貯留する第２蓄圧室（４）と、前記燃料噴射弁（９）に作用する燃料圧力を低圧燃料又は高圧燃料の何れかに切り換えるべく切り換え制御される第１制御弁（５）と、前記燃料噴射弁（９）からの燃料噴射を制御する第２制御弁（７）とを備えた内燃機関の燃料噴射量制御方法であって、前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑ_inj）を設定し（ステップＳ２）、目標燃料噴射量（ｑ_inj）に基づき第２制御弁の第２開弁期間（ΔＴ_inj）を設定し（ステップＳ１４）、第２開弁期間（ΔＴ_inj）を第１蓄圧室の高圧燃料と前記第２蓄圧室の低圧燃料との圧力差（ΔＰ）に対応して補正する（ステップＳ１０〜Ｓ１３）。
【００２１】
また、請求項１０記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御方法では、上記請求項９において、目標燃料噴射量（ｑ_inj）及び第１蓄圧室の高圧燃料と第２蓄圧室の低圧燃料との圧力差（ΔＰ）に対応して演算された補正燃料量（ｑ′）に基づき第１制御弁の第１開弁期間（ΔＴ_main）を設定し（ステップＳ１３）、第２開弁期間（ΔＴ_inj）を第１開弁期間（ΔＴ_main）に基づき求める（ステップＳ１４）。
【００２２】
また、請求項１１記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御方法では、上記請求項９において、目標燃料噴射量（ｑ_inj）に基づき前記第１制御弁の第１開弁期間（ΔＴ_main）を設定し（ステップＳ２１）、第１蓄圧室の高圧燃料と第２蓄圧室の低圧燃料との圧力差（ΔＰ）に基づき補正係数（Ｋ）を設定する（ステップＳ２３）。さらに、第１開弁期間（ΔＴ_main）を補正係数（Ｋ）に基づき補正し（ステップＳ２４）、第２開弁期間（ΔＴ_inj）を第１開弁期間（ΔＴ_main）に基づき求める（ステップＳ２５）。
【００２３】
また、請求項１２記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御方法では、内燃機関の燃焼室に直接燃料を供給する燃料噴射弁（９）と、高圧燃料を貯留する第１蓄圧室（３）と、前記第１蓄圧室の高圧燃料よりも圧力の低い低圧燃料を貯留する第２蓄圧室（４）と、前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力を低圧燃料又は高圧燃料の何れかに切り換えるべく切り換え制御される第１制御弁（５）と、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する第２制御弁（７）とを備えた内燃機関の燃料噴射量制御方法であって、内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑ_inj）を設定し（ステップＳ２）、目標燃料噴射量（ｑ_inj）に基づき第２制御弁の第２開弁期間（ΔＴ_inj）を設定し（ステップＳ１４）、第２制御弁の第２開弁時期と第１制御弁の第１開弁時期との間の低圧燃料噴射期間（ΔＴ₀）を設定する（ステップＳ５）。さらに、低圧燃料噴射期間（ΔＴ₀）及び第２蓄圧室の圧力（Ｐ_LP）に基づき低圧燃料噴射量（ｑ_pre）を設定し（ステップＳ７）、目標燃料噴射量（ｑ_inj），前記低圧燃料噴射量（ｑ_pre）及び前記第１蓄圧室の圧力（Ｐ_HP）に基づき前記第１制御弁の第１開弁期間（ΔＴ_main）を設定する（ステップＳ１３）。
【００２４】
また、請求項１３記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御方法では、上記請求項１２において、前記第１開弁期間（ΔＴ_main）を、前記第１蓄圧室の高圧燃料と前記第２蓄圧室の低圧燃料との圧力差（ΔＰ）に対応して設定する（ステップＳ１０〜Ｓ１３）。
また、請求項１４記載の本発明の内燃機関の燃料噴射量制御方法では、上記請求項１２又は１３において、前記第２開弁期間（ΔＴ_inj）を、前記第１開弁期間（ΔＴ_main）及び前記低圧燃料噴射期間（ΔＴ₀）に基づき設定する（ステップＳ１４）。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置について説明すると、図１は本発明が適用されるコモンレール式燃料噴射装置の要部構成を示す模式図である。なお、このようなコモンレール式燃料噴射装置は、例えば国際公開番号ＷＯ９８／０９０６８の再公表特許公報等に開示されているが、以下簡単に説明する。
【００２６】
図中において、１は高圧ポンプ、３は高圧コモンレール又は高圧蓄圧室（第１蓄圧室）、４は低圧コモンレール又は低圧蓄圧室（第２蓄圧室）、５は電磁弁（第１制御弁）、６は逆止弁、７は電磁弁（第２制御弁）、８はコントローラ（制御手段）、９はインジェクタ（燃料噴射弁）であり、上記インジェクタ９は、図示しないディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の各気筒毎にそれぞれ設けられている。
【００２７】
図１に示すように、高圧ポンプ１の下流側には高圧蓄圧室３が設けられており、高圧ポンプ１により高圧の所定圧力に加圧された燃料は上記高圧蓄圧室３に蓄えられるようになっている。また、高圧蓄圧室３とインジェクタ９とは燃料通路１０ａを介して接続されている。
また、この燃料通路１０ａには、第１制御弁としての電磁弁（以下、第１電磁弁という）５が配設されており、第１電磁弁５の開閉状態に応じて、高圧蓄圧室３からインジェクタ９への燃料供給状態が切り換えられるようになっている。
【００２８】
ここで、第１電磁弁５は、通常時（オフ）には燃料通路１０ａを遮断するようなノーマルクローズの２方電磁弁であって、後述のコントローラ（ＥＣＵ）８からの制御信号によりオンとなった場合に燃料通路１０ａを開くように構成されている。
また、第１電磁弁５よりも下流側には、燃料通路１０ｂにより低圧蓄圧室４が接続されている。また、燃料通路１０ｂには、逆止弁６とオリフィス６ａとが並列に接続されている。そして、このオリフィス６ａにより、燃料噴射後には、燃料通路１０ａ等に残留した高圧燃料が低圧蓄圧質に蓄圧されるようになっている。
【００２９】
また、燃料タンク１７と低圧蓄圧室４との間にはリリーフ弁３４が設けられており、このリリーフ弁３４により、低圧蓄圧室４内には上記高圧蓄圧室３内の燃料よりも十分低い圧力の燃料が蓄えられるようになっている。なお、リリーフ弁３４は、コントローラ８からの制御信号に基づいてデューティ制御されるようになっている。
【００３０】
また、第１電磁弁５よりも下流側であって、燃料通路１０ａと燃料通路１０ｂとの合流点よりも上流側には、高圧蓄圧室３側からインジェクタ９側への燃料の流通のみを許容する逆止弁３２が配設されている。このような逆止弁３２を設けるのは、燃料噴射の際に、低圧燃料噴射から高圧燃料噴射への切り換え時に生じる燃料の圧力変動を抑制して燃料噴射波形の乱れを極力抑制するためであるが、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３１】
したがって、第１電磁弁５が閉じている場合（オフの場合）は、低圧蓄圧室４に蓄圧された低圧燃料が燃料通路１０ａを介してインジェクタ９に供給され、第１電磁弁５への制御信号がオンに切り換えられると、高圧蓄圧室３に蓄圧された高圧燃料がインジェクタ９に供給されるようになっている。
一方、図示するように、インジェクタ９内には、制御室１１及び燃料室１２が形成されており、上記燃料通路１０ａはインジェクタ９内で分岐して、制御室１１及び燃料室１２にそれぞれ接続されている。
【００３２】
また、この制御室１１には、燃料戻り通路１０ｃも接続されており、この燃料戻り通路１０ｃ上には、第２制御弁としての電磁弁（以下、第２電磁弁という）７が設けられている。この第２電磁弁７は、第１電磁弁５と同様に、通常（オフ）では燃料戻り通路１０ｃを遮断するようなノーマルクローズの電磁弁であって、オンとなると燃料戻り通路１０ｃを開いて、制御室１１内の燃料を燃料タンク１７に戻すように構成されている。
【００３３】
一方、インジェクタ９内にはニードル弁１３が設けられており、このニードル弁１３の進退により、ノズル先端の噴射孔（図示省略）の開閉状態が制御されるようになっている。すなわち、このニードル弁１３が上昇しているときはノズル先端の噴射孔が開いて、燃料室１２に供給された加圧燃料が噴射孔から噴射されるとともに、ニードル弁１３が下降しているときは、ニードル弁１３の先端により噴射孔が閉塞されて燃料が噴射されない。
【００３４】
また、制御室１１内には、ニードル弁１３に当接する油圧ピストン１４が設けられている。油圧ピストン１４は、制御室１１内に供給される燃料の圧力によりその作動が制御されるようになっており、制御室１１に燃料が供給されると油圧ピストン１４がニードル弁１３を押し下げるようになっている。
ここで、ニードル弁１３及び油圧ピストン１４の作動原理について簡単に説明すると、油圧ピストン１４とニードル弁１３とでは、制御室１１で油圧ピストン１４に作用する上下方向の受圧面積の方が、燃料室１２でニードル弁１３に作用する上下方向の受圧面積よりも大きく形成されている。
【００３５】
したがって、この受圧面積の差によって、制御室１１及び燃料室１２の両方に同じ圧力の燃料が供給された場合は、油圧ピストン１４を押し下げる力の方がニードル弁１３を押し上げる力よりも大きくなり、ニードル弁１３が下降するのである。
また、制御室１１内の圧力が低下すると、燃料室１２内でニードル弁１３を押し上げる力の方が油圧ピストン１４を押し下げる力よりも大きくなり、ニードル弁１３が上昇するのである。
【００３６】
ところで、制御室１１へ接続される燃料通路１０ａ及び燃料戻り通路１０ｃには、それぞれ第１，第２のオリフィス１５，１６が設けられている。そして、これらのうち燃料通路１０ａのオリフィス１５の方が、燃料戻り通路１０ｃのオリフィス１６よりも流路断面積が小さく設定されている。
【００３７】
また、各電磁弁５，７には、コントローラ（ＥＣＵ）８が接続されており、このコントローラ８からの制御信号に基づいて各電磁弁５，７及び各ポンプ１，２の作動が制御されるようになっている。
このコントローラ８には、エンジンの回転速度情報Ｎｅや高圧蓄圧室３及び低圧蓄圧室４の燃料圧力情報Ｐ_HP，Ｐ_LPやアクセル開度情報Ａｃｃ等が入力されるようになっており、コントローラ８ではこれらの情報Ｎｅ，Ｐ_HP，Ｐ_LP，Ａｃｃに基づいて、各電磁弁５，７及び高圧ポンプ１の作動を制御するようになっている。なお、このコントローラ８における電磁弁５，７の開弁期間の設定手法については後述する。
【００３８】
したがって、このようなコモンレール式燃料噴射装置では、燃料噴射を行なわない時期には、コントローラ８により各電磁弁５，７はともにオフに制御される。これにより、逆止弁３２の下流側には、低圧蓄圧室４で蓄圧された低圧燃料が供給され、制御室１１，燃料室１２には、ともに低圧の燃料が供給される。
また、第２電磁弁７がオフになっているため、制御室１１内に供給された燃料はドレーンされない。したがって、制御室１１内に供給された低圧燃料の圧力により油圧ピストン１４及びニードル弁１３が下降していて、インジェクタ９の噴射孔が閉塞されて燃料の噴射が行なわれない。
【００３９】
次に、燃料噴射開始時期になると、コントローラ８により、例えば第２電磁弁７のみがオンに切り換えられて、低圧燃料噴射が行なわれる。すなわち、第２電磁弁７のみがオンに切り換えられると、制御室１１内の低圧燃料がオリフィス１６及び燃料戻り通路１０ｃを介してドレーンされ、燃料室１２内でニードル弁１３を押し上げる力の方が油圧ピストン１４を押し下げる力よりも大きくなった時点でニードル弁１３が上昇して、低圧燃料がインジェクタ９から噴射される（低圧燃料噴射）。
【００４０】
この場合、燃料噴射開始時の燃料噴射率を比較的緩やかな傾斜で立ち上げることができ、これにより燃焼開始時の燃焼速度を緩慢なものとして排気ガスに含まれるＮＯｘを低減することができる。
また、燃料噴射を開始してから所定時間経過すると、コントローラ８により第２電磁弁７がオンに保持されたまま、第１電磁弁５がオンに切り換えられる。これにより、燃料室１２には高圧燃料が供給されてインジェクタ９からは高圧燃料が噴射される（高圧燃料噴射）。
【００４１】
この場合は、制御室１１内にも高圧燃料が供給されることになるが、第２電磁弁７がオンになっているため、制御室１１に供給された高圧燃料は燃料戻り通路１０ｃを介してドレーンされる。
また、オリフィス１５の方がオリフィス１６に対して流路断面積が小さく設定されているため、制御室１１の燃料圧が高まることがなく、これにより、油圧ピストン１４及びニードル弁１３は下降せずに燃料噴射が継続されるのである。
【００４２】
そして、所定時間だけ燃料噴射を行なった後、燃料噴射終了時になると、コントローラ８により第１電磁弁５及び第２電磁弁７がともにオフに切り換えられる。これにより、制御室１１に供給された高圧燃料が油圧ピストン１４に作用して、油圧ピストン１４を下降させる。そして、油圧ピストン１４によりニードル弁１３が押し下げられることにより、インジェクタ９の噴射孔が閉塞されて、燃料噴射が終了するのである。
【００４３】
この場合、第２電磁弁７がオフになると、制御室１１内の高圧燃料は速やかに油圧ピストン１４に作用するので、ニードル弁１３は、燃料噴射開始時よりも速い速度で作動する。これにより、燃料噴射終了時には、燃料噴射開始時よりも急激な傾斜で燃料の噴射を終了することができる。
そして、燃料噴射の終了時には、このように急激に燃料の噴射量を減少させることで、エンジンから排出される黒煙（スモーク）やパティキュレート（ＰＭ）を低減することができる。
【００４４】
そして、このようにして各電磁弁の作動を制御することにより、図３（ａ）に実線で示すような低圧燃料噴射及び高圧燃料噴射とからなる噴射率波形（ブーツ型の噴射率波形）を得ることができる。
ところで、このような燃料噴射終了時には、第２電磁弁７をオフにして燃料戻り通路１０ｃを閉塞するので、インジェクタ９内や、各電磁弁５，７間の燃料通路１０ａ，１０ｃ内には高圧燃料が残留することになる。
【００４５】
このように、インジェクタ９内に高圧の燃料が残留すると、次回の燃料噴射の開始時に、残留した高圧の燃料が噴射されてしまい、ＮＯｘを十分に低減することができなくなるおそれがある。
そこで、オリフィス６ａを設け、インジェクタ９内等に残留した高圧燃料をオリフィス６ａを介して低圧蓄圧室４に蓄圧することで、エネルギの有効利用を図るようにしているのである。
【００４６】
すなわち、燃料噴射終了後には、インジェクタ９及び燃料通路１０ａ，１０ｃよりも燃料通路１０ｂの方が圧力が低いため、このような残留燃料がオリフィス６ａを介して徐々に低圧蓄圧室４に流入することになるのである。また、低圧蓄圧室４の燃料圧力情報Ｐ_LPに基づき、所望の圧力となるようにリリーフ弁３４がデューティ制御されるようになっている。そして、低圧蓄圧室４とインジェクタ９内の燃料圧力が等しくなると、この低圧蓄圧室４への燃料の流入が停止する。なお、オリフィス６ａの流路断面積は、インジェクタ９の燃料噴射孔の断面積よりも十分に小さく（例えば、燃料噴射孔の断面積の略１／５）形成されており、高圧燃料噴射時に、高圧燃料がオリフィス６ａを介して低圧蓄圧室４へ逆流することがないように設定されている。
【００４７】
次に、本発明の要部について説明すると、図２は本発明の要部機能に着目してコントローラ（制御手段）８内の機能構成を示す模式的なブロック図、図３は図２の特性を説明する図であって（ａ）は燃料噴射率波形を示す図、（ｂ）は各電磁弁の作動状態を示す図、図４は低圧燃料噴射期間設定の補正値の特性を示す図、図５は図２の作用を説明するためのフローチャートである。
【００４８】
図示するように、このコントローラ８内には、目標燃料噴射量設定手段８１，開弁期間設定手段８２，制限噴射量設定手段８３，選択手段８３ａ等が設けられており、さらに、開弁期間設定手段８２には、第１開弁期間設定手段８４，開弁時期設定手段８７，低圧燃料量設定手段８８及び第２開弁期間設定手段８９が設けられている。
【００４９】
ここで、目標燃料噴射量設定手段８１は、エンジンに供給される目標燃料噴射量ｑ_injを設定するものであって、エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度をパラメータとして、図示しないマップから目標燃料噴射量ｑ_injが設定されるようになっている。なお、目標燃料噴射量ｑ_injは、低圧燃料噴射と高圧燃料噴射との合計の燃料噴射量である〔図３（ａ）参照〕。
【００５０】
また、制限噴射量設定手段８３は、そのときのエンジン運転状態において、エンジンが破損しない最大限の燃料噴射量ｑ_limを設定するマップである。
そして、目標燃料噴射量設定手段８１で設定された目標燃料噴射量ｑ_injと制限噴射量設定手段８３で設定される制限噴射量ｑ_limとが選択手段８３ａで比較されて、これらのうちの小さいほうの値が選択されるようになっている。つまり、この制限噴射量設定手段８３及び選択手段８３ａにより目標燃料噴射量設定手段８１で設定される目標燃料噴射量ｑ_injが制限されるようになっている（なお、以下では選択手段８３ａにより噴射量ｑ_injが選択されるものとして説明する）。
【００５１】
また、開弁期間設定手段８２は、目標燃料噴射量設定手段８１により設定された目標燃料噴射量ｑ_injに基づいて、第１電磁弁５の開弁期間（第１開弁期間）ΔＴ_main及び第２電磁弁７の開弁期間（第２開弁期間）ΔＴ_injを設定したり、第１電磁弁５の第２電磁弁７に対する開弁タイミング（第１開弁時期）、つまり第２電磁弁７が開弁してから第１電磁弁５が開弁するまでの低圧燃料噴射期間ΔＴ₀を設定するものである。なお、図３（ａ），（ｂ）に示すように、第２電磁弁７の開弁期間ΔＴ_injは、インジェクタ９の駆動時間に相当している。
【００５２】
以下、開弁期間設定手段８２における各電磁弁５，７の開弁期間の設定及び第１電磁弁５の開弁タイミングの設定について詳しく説明する。
まず、第１電磁弁５の開弁タイミング（第１開弁時期、即ち、第２電磁弁７がオンとなってから第１電磁弁５がオンとなるまでの低圧燃料噴射期間ΔＴ₀）の設定について説明すると、この開弁タイミングΔＴ₀は、開弁時期設定手段８７により設定されるようになっている。
【００５３】
また、この切り換えタイミングΔＴ₀は、具体的には、図４（ａ），（ｂ）に示すマップで設定されるΔＴ₀₁，ΔＴ₀₂に基づき算出されるようになっている。ここで、図４（ａ）に示すように、ΔＴ₀₁はアクセル開度Ａｃｃに応じて設定される値であり、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど設定される時間ΔＴ₀₁も長くなるような特性に設定されている。また、図４（ｂ）に示すように、ΔＴ₀₂はエンジン回転速度Ｎｅに応じて設定される値であって、エンジン回転速度が高くなるほど設定される時間ΔＴ₀₂が短くなるような特性に設定されている。
【００５４】
そして、開弁時期設定手段８７では、下式（１）に示すように、アクセル開度Ａｃｃ及びエンジン回転速度Ｎｅに基づいて設定されるΔＴ₀₁，ΔＴ₀₂を加算することにより、低圧噴射から高圧噴射への切り換えタイミングΔＴ₀を算出するようになっている。
ΔＴ₀＝ΔＴ₀₁＋ΔＴ₀₂・・・・・（１）
そして、このようにして切り換えタイミングΔＴ₀が設定されると、次に、低圧燃料量設定手段８８により、低圧燃料噴射量（初期噴射量）ｑ_preが設定されるようになっている。この低圧燃料噴射量ｑ_preは、図３（ａ）に示すように、第２電磁弁７がオンとなってから第１電磁弁５がオンとなって高圧燃料噴射に切り換えられるまでの間（ΔＴ₀）に噴射される低圧燃料の噴射量である。そして、本実施形態では、例えば図２に示すようなマップを用いて、上述の切り換えタイミングΔＴ₀及び低圧蓄圧室４の燃料圧力Ｐ_LPに基づいて低圧燃料噴射量ｑ_preが設定されるようになっている。
【００５５】
ところで、開弁時期設定手段８７により設定される低圧噴射から高圧噴射への切り換えタイミングΔＴ₀が負の値となる場合には、低圧燃料量設定手段８８による初期噴射量ｑ_preの設定は行なわれない。つまり、この場合には、第２電磁弁７がオンとなる前（インジェクタ９の駆動開始前）に第１電磁弁５がオンに切り換えられるので、インジェクタ９内には燃料噴射開始前に高圧燃料が供給される。したがって、燃料噴射開始時には初めから高圧燃料噴射が行なわれることになり、低圧燃料による初期噴射量ｑ_preの設定が不要となるのである。なお、この場合には燃料噴射特性としては矩形の噴射率波形〔図８の（ａ）の破線参照〕となる。
【００５６】
一方、上記選択手段８３ａで選択された噴射量（ここでは、目標燃料噴射量設定手段８１で設定される噴射量ｑ_inj）と低圧燃料量設定手段８８で設定された低圧燃料噴射量ｑ_preとの差が、下式（２）により高圧燃料噴射量ｑ_mainとして算出されるようになっている。
ｑ_main＝ｑ_inj−ｑ_pre・・・・・（２）
そして、開弁時期設定手段８７により設定された切り換えタイミングΔＴ₀が所定時期以降のとき（即ち、ΔＴ₀が所定値Ｔｃ以上のとき）には、この高圧燃料噴射量ｑ_mainは、高圧蓄圧室３の燃料圧力Ｐ_HPと低圧蓄圧室４の燃料圧力Ｐ_LPとの差圧ΔＰ（＝Ｐ_HP−Ｐ_LP）に応じて補正されるようになっている。
【００５７】
ここで、所定値Ｔｃとは、高圧燃料の噴射率波形に影響を与えるような切り換えタイミングΔＴ₀の値である。例えばΔＴ₀が負の値の場合には、上述したようにインジェクタ９の駆動開始前（第２電磁弁７がオンとなる前）に第１電磁弁５がオンに切り換えられるので、燃料噴射開始時には初めから高圧燃料噴射が行なわれる。このとき、第１電磁弁５が開くタイミングが第２電磁弁７が開くタイミングよりも十分に早ければ、第２電磁弁７の開弁時（燃料噴射開始時）には、インジェクタ９内の燃料はすでに十分に高圧となって燃料噴射開始直後から高圧燃料が噴射されることになるが、第２電磁弁７の開弁タイミングと第１電磁弁５の開弁タイミングとが近接していると、インジェクタ9内では、第１電磁弁５がオンとなっても高圧及び低圧蓄圧室３，４の圧力差や燃料の粘性やオリフィス６ａ等の作用によりすぐには燃料圧力が上昇せず、応答遅れが生じる。
【００５８】
したがって、燃料噴射を開始してから燃料圧力が徐々に高圧となるので、燃料噴射開始時にこの分だけ燃料噴射率波形の傾きが緩やかになってしまい、理想的な矩形の燃料噴射率波形を得ることができないばかりか、燃料噴射量も不足することになる。
また、ΔＴ₀が正の値の場合には、図３（ａ），（ｂ）に示すように、インジェクタ９の駆動期間内に第１電磁弁５を切り換えて低圧燃料噴射後に高圧燃料噴射を行なうことになるが、やはり上述と同様の理由により、高圧燃料噴射開始直後（第１電磁弁５のオン直後）はインジェクタ９内の燃料圧力が十分に高圧とならず、図３（ａ）に示すように高圧噴射開始時の燃料噴射率波形の傾きが緩やかとなり、この分だけ燃料噴射量が減少してしまう。
【００５９】
そこで、開弁時期設定手段８７により設定された切り換えタイミングΔＴ₀が高圧燃料噴射開始時の特性に影響を与えるような値の時には、以下のように燃料圧力の差圧ΔＰに基づく補正を行なうことにより、不足する燃料噴射量を補うようにしているのである。これは、燃料噴射開始時の燃料噴射率波形の傾きは、高圧蓄圧室３の燃料圧力Ｐ_HPと低圧蓄圧室４の燃料圧力Ｐ_LPとの差圧ΔＰに起因しているからである。なお、具体的には、切り換えタイミングΔＴ₀が高圧燃料噴射開始時の特性に影響を与えるような値とは例えばΔＴ₀が−０．５ｍｓｅｃ以上の場合である。
【００６０】
以下、燃料噴射量の補正について説明する。図２に示すように、前記開弁期間設定手段８２には、高圧蓄圧室３及び低圧蓄圧室４の燃料圧力Ｐ_HP，Ｐ_LPとの燃料圧力差（差圧）ΔＰを算出する差圧算出手段８４ｂと、上記差圧ΔＰに基づいて高圧燃料噴射量ｑ_mainに対する補正量ｑ′を設定する補正量設定手段８４ａが設けられている。
【００６１】
ここで、補正量設定手段８４ａには、例えば図２に示すようなマップが設けられており、差圧ΔＰが大きくなるほど、補正量ｑ′が大きくなるように設定されている。
そして、下式（３）で表すように、この補正量ｑ′を高圧燃料噴射量ｑ_mainに加算することにより燃料噴射量の補正が行なわれるようになっている。
ｑ_main′＝ｑ_main＋ｑ′・・・・・（３）
なお、高圧蓄圧室３の燃料圧力Ｐ_HP及び低圧蓄圧室４の燃料圧力Ｐ_LPは、定常的には一定であり、したがって、通常は差圧ΔＰも一定となるが、例えばアクセルの踏み込み時等の過渡時には、燃料圧力Ｐ_HP，Ｐ_LPが変動する。そこで、このような差圧ΔＰを常時算出して補正量ｑ′を設定しているのである。
【００６２】
そして、高圧燃料噴射量ｑ_main′が設定されると、第１開弁期間設定手段８４では、高圧燃料噴射量ｑ_main′と高圧蓄圧室の圧力Ｐ_HPとに基づいて予め設定されたマップから第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainを設定するようになっているのである。
また、上述により第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainが設定されると、第２開弁期間設定手段８９では、この開弁期間ΔＴ_mainに開弁時期設定手段８７で設定された切り換えタイミングΔＴ₀を加算〔下式（４）参照〕することにより、第２電磁弁７の開弁期間、即ちインジェクタ９の駆動時間ΔＴ_injを設定するようになっている。
ΔＴ_inj＝ΔＴ_main＋ΔＴ₀・・・・・（４）
したがって、図３（ａ），（ｂ）に示すように、燃料噴射時には、例えばまず第１電磁弁５をオフにしたまま第２電磁弁７のみが開弁駆動されて、低圧蓄圧室４に蓄えられた低圧燃料が噴射される。
【００６３】
また、第２電磁弁７がオンとなってから所定時間ΔＴ₀経過すると（即ち、所定の初期噴射量ｑ_preだけ燃料を噴射すると）、第２電磁弁７がオンに保持されたまま第１電磁弁５がオンになり、高圧蓄圧室３に蓄えられた高圧燃料による燃料噴射に切り換えられる。
そして、第１電磁弁５がオンとなってからΔＴ_main経過すると（即ち、第２電磁弁７がオンとなってからΔＴ_inj経過すると）、第１及び第２電磁弁５，７がともにオフとなり、燃料噴射が終了する。
【００６４】
そして、上述のように燃料圧力差ΔＰに基づいて燃料噴射時間ΔＴ_inj，ΔＴ_main及び切り換えタイミングΔＴ₀を設定することにより、高圧燃料噴射開始時に不足する燃料量を補っているのである。
本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置は、上述のように構成されているので、その燃料噴射量制御方法を図５を用いて説明すると以下のようになる。
【００６５】
まず、エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃがそれぞれ取り込まれる（ステップＳ１）と、これらのエンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度をパラメータとして、図示しないマップから目標燃料噴射量ｑ_injが設定される（ステップＳ２）。また、このときのエンジン運転状態に応じて制限噴射量ｑ_limが設定され（ステップＳ３）、これらの２つの燃料噴射量のうち小さい値が選択される（ステップＳ４）。
【００６６】
次に、エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃから低圧燃料噴射期間ΔＴ₀が設定される（ステップＳ５）。そして、ステップＳ５で算出された低圧燃料噴射期間ΔＴ₀が負の値であるか否かを判定し（ステップＳ６）、低圧燃料噴射期間ΔＴ₀が負の値でなければ、ステップＳ７に進む。
そして、ステップＳ７では、上記低圧燃料噴射期間ΔＴ₀及び低圧蓄圧室４の燃料圧力Ｐ_LPに基づいて、第２電磁弁７がオンとなってから第１電磁弁５がオンとなって高圧燃料噴射に切り換えられるまでの間（ΔＴ₀）に噴射される低圧燃料噴射量（初期噴射量）ｑ_preが設定され、その後ステップＳ８に進む。
【００６７】
また、ステップＳ５で設定される低圧燃料噴射期間ΔＴ₀が負の値であれば、ステップＳ７における初期噴射量ｑ_preの設定をキャンセルして、ステップＳ６からステップＳ８に進む。
つまり、この場合には、燃料噴射開始時には初めから高圧燃料噴射が行なわれることになり、低圧燃料による初期噴射量ｑ_preの設定が不要となるので、ステップＳ７における初期噴射量ｑ_preの設定をキャンセルしているのである。
【００６８】
次に、ステップＳ８では、上記ステップＳ４で選択された噴射量（ここでは、目標燃料噴射量ｑ_inj）と上記ステップＳ７で設定された低圧燃料噴射量ｑ_preとの差に基づき高圧燃料噴射量ｑ_mainが算出される。なお、ステップＳ６において、低圧燃料噴射期間ΔＴ₀＜０の場合には、低圧燃料噴射量ｑ_pre＝０として計算される。
【００６９】
その後、今度は低圧燃料噴射期間（切り換えタイミング）ΔＴ₀が所定値Ｔｃ（例えば−０．５ｍｓｅｃ）以上か否かが判定され（ステップＳ９）、低圧燃料噴射期間ΔＴ₀が所定値Ｔｃ以上であれば、高圧蓄圧室３の燃料圧力Ｐ_HPと低圧蓄圧室４の燃料圧力Ｐ_LPとの差圧ΔＰが算出される（ステップＳ１０）とともに、上記差圧ΔＰに基づいて高圧燃料噴射量ｑ_mainに対する補正量ｑ′が設定される（ステップＳ１１）。
【００７０】
また、ステップＳ９においてΔＴ₀が所定値Ｔｃ未満であれば、ステップＳ９からステップＳ１６に進んで燃料補正量ｑ′＝０と設定される。つまり、ステップＳ１６を通る場合（ΔＴ₀が所定値Ｔｃ未満の場合）には補正は行なわれない。
そして、ステップＳ１１又はステップＳ１６で燃料補正量ｑ′が設定されるとその後、補正量ｑ′を用いて高圧燃料噴射量ｑ_mainが補正され（ステップＳ１２）、次に、補正後の高圧燃料噴射量ｑ_main′と高圧蓄圧室の圧力Ｐ_HPとに基づいて第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainが設定される（ステップＳ１３）。
【００７１】
ステップＳ１３で第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainが設定されると、次に、開弁期間ΔＴ_mainにΔＴ₀を加算することにより、第２電磁弁７の開弁期間、即ちインジェクタ９の駆動時間ΔＴ_injが設定される（ステップＳ１４）。
そして、このようにして設定された開弁期間ΔＴ_main，ΔＴ_main及び切り換えタイミングΔＴ₀に基づいて各電磁弁５，７の作動が制御される（ステップＳ１５）。
【００７２】
したがって、上述のように、高圧燃料の燃料圧力と低圧燃料の燃料圧力との差圧ΔＰに応じてインジェクタ９の駆動時間（第２電磁弁７の開弁期間）ΔＴ_injを補正し燃料噴射量を設定することにより、高圧燃料噴射開始時に不足する燃料噴射量を正確に補正することができ、必要な燃料量を正確に噴射することができるようになる利点がある。
【００７３】
また、目標燃料噴射量が大きく変化するような過渡運転時にも、高圧燃料と低圧燃料との圧力差ΔＰに基づき目標燃料噴射量及び各電磁弁５，７の開弁期間が設定されるので高い精度で燃料噴射制御を実行することができる利点がある。
また、本装置は従来の技術に対して制御ロジックを追加するだけでよいので、コストの増大を招くこともなく、また重量が増加することもない。さらには、各気筒の燃焼状態の均等化によりトルク変動を抑制でき排出ガス成分の気筒間差も抑制することができる利点がある。
【００７４】
次に、図６及び図７を用いて本実施形態の変形例について説明すると、この変形例は、上述の実施形態に対して第１電磁弁５の開弁期間の補正手法が異なって構成されたものであり、これ以外については上述の実施形態と同様に構成されている。したがって、以下では実施形態と異なる部分について主に説明し、重複する部分についてはその説明を省略する。
【００７５】
上述の実施形態では、図２に示すように、第１蓄圧室３の高圧燃料と第２蓄圧室４の低圧燃料との圧力差ΔＰに基づいて補正量設定手段８４ａで補正燃料量ｑ′を設定し、この燃料補正量ｑ′に応じて高圧燃料噴射量ｑ_mainが補正される。そして、この補正後の高圧燃料噴射量ｑ_main′に応じて第１開弁期間設定手段８４で第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainが設定される。つまり、第１開弁期間設定手段８４で設定される第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainは、すでに燃料の差圧ΔＰの分を見込んで設定された補正済みの値である。
【００７６】
これに対して、本変形例では、図６に示すように、第１開弁期間設定手段８４で設定される第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainは、補正前の高圧燃料噴射量ｑ_ma _inに基づいて設定されるようになっている。そして、この第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainの設定後に、第１蓄圧室３の高圧燃料と第２蓄圧室４の低圧燃料との圧力差ΔＰに応じた補正係数Ｋを乗じることにより、開弁期間ΔＴ_mainを補正するようなっているのである。
【００７７】
具体的に説明すると、図６に示すように、開弁期間設定手段８２には、目標燃料噴射量ｑ_inj（又は制限噴射量ｑ_lim）と高圧蓄圧室３の燃料圧力Ｐ_HPとに基づき第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainを設定する第１開弁期間設定手段８４が設けられている。また、第１開弁期間設定手段８４以外にも、差圧算出手段８４ｂ，補正係数設定手段８５，第１開弁期間補正手段８６等が設けられている。
【００７８】
この補正係数設定手段８５は、第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainを補正するための補正係数Ｋを設定するものであって、図示するようなマップに基づいて補正係数（Ｋ≧１）を設定するようになっている。
そして、差圧算出手段８４ｂにより、高圧蓄圧室３及び低圧蓄圧室４の燃料圧力Ｐ_HP，Ｐ_LPに基づいて燃料圧力差（差圧）ΔＰが算出されると、補正係数設定手段８５において、上記の圧力差ΔＰに基づき補正係数Ｋが設定されるようになっている。
【００７９】
また、第１開弁期間補正手段８６では、第１開弁期間ΔＴ_mainに補正係数Ｋを乗算することにより、第１開弁期間ΔＴ_mainを燃料圧力差ΔＰに応じて補正するようになっている。
したがって、本変形例による燃料噴射制御方法では、図７に示すようなフローチャートに基づいて燃料噴射量が制御される。なお、図７においてステップＳ１〜Ｓ９までは上述の実施形態と同じであるので、これについては説明を省略する。
【００８０】
さて、ステップＳ９において低圧燃料噴射期間（切り換えタイミング）ΔＴ₀が所定値Ｔｃ（例えば−０．５ｍｓｅｃ）以上であると判定されると、この変形例では、高圧燃料噴射量ｑ_mainと高圧蓄圧室の圧力Ｐ_HPとに基づいて第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainが設定される（ステップＳ２１）。その後、高圧蓄圧室３の燃料圧力Ｐ_HPと低圧蓄圧室４の燃料圧力Ｐ_LPとの差圧ΔＰが算出され（ステップＳ２２）、上記差圧ΔＰに基づいて補正係数Ｋが設定される（ステップＳ２３）。
【００８１】
また、ステップＳ９においてΔＴ₀が所定値Ｔｃ未満であれば、ステップＳ２０に進んで補正係数Ｋ＝１と設定される。つまり、ステップＳ２０を通る場合（ΔＴ₀が所定値未満の場合）には補正は行なわれないことになる。
そして、ステップＳ２３又はステップＳ２０で補正係数Ｋが設定されると、第１電磁弁５の開弁期間ΔＴ_mainが補正係数Ｋにより補正される。つまり、第１電磁弁５の開弁期間があらためてＫ・ΔＴ_mainに設定される（ステップＳ２４）。
【００８２】
次に、上記補正後の開弁期間Ｋ・ΔＴ_mainに低圧燃料噴射期間ΔＴ₀を加算することにより、第２電磁弁７の開弁期間（即ちインジェクタ９の駆動時間ΔＴ_inj）が設定される（ステップＳ２５）。そして、このようにして設定された開弁期間Ｋ・ΔＴ_main，ΔＴ_main及び切り換えタイミングΔＴ₀に基づいて各電磁弁５，７の作動が制御される（ステップＳ２６）。
【００８３】
そして、このような変形例においても、上述の実施形態と作用・効果を得ることができる。
なお、本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置及び燃料噴射量制御方法は、上述の実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、高圧燃料噴射量ｑ_mainに対する燃料補正量ｑ′の設定は、図２に示すようなマップ形式のものに限られるものではなく、少なくとも燃料圧力差ΔＰに基づいていれば演算等により求めるようにしてもよい。これは変形例における補正係数のＫの設定についても同様である。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置及び燃料噴射量制御方法によれば、高圧燃料の燃料圧力と低圧燃料の燃料圧力との差圧に応じて第２制御弁の開弁期間（燃料噴射弁の駆動時間）を補正して燃料噴射量を設定することにより、高圧燃料噴射開始時に不足する燃料噴射量を正確に補正することができ、正確な燃料量を噴射することができるようになる利点がある。
【００８５】
また、目標燃料噴射量が大きく変化するような過渡運転時にも、高圧燃料と低圧燃料との圧力差に基づき目標燃料噴射量及び各制御弁の開弁期間が設定されるので高い精度で燃料噴射制御を実行することができる利点がある。
また、本装置は従来の技術に対して制御ロジックを追加するだけでよいので、コストの増大を招くこともなく、また重量が増加することもない。さらには、各気筒の燃焼状態の均等化によりトルク変動を抑制でき排出ガス成分の気筒間差も抑制することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置が適用されるコモンレール式燃料噴射装置の要部構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の要部の構成を示す模式的なブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の特性を説明する図であって、（ａ）は燃料噴射率波形を示す図、（ｂ）は各電磁弁の作動状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の燃料噴射量の補正値の特性を示す図であって、（ａ）は補正値ΔＴ_０１について示す図、（ｂ）はあ補正値ΔＴ_０２について示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の変形例の要部の構成を示す模式的なブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の変形例の作用を説明するためのフローチャートである。
【図８】従来の２コモンレール式燃料噴射システムにおける燃料噴射特性を示す図であって、（ａ）はその噴射率波形を示す図、（ｂ）は電磁弁の作動特性を示す図である。
【符号の説明】
３第１蓄圧室（高圧コモンレール又は高圧蓄圧室）
４第２蓄圧室（低圧コモンレール又は低圧蓄圧室）
５第１制御弁（第１電磁弁）
７第２制御弁（第２電磁弁）
８制御手段（コントローラ）
９燃料噴射弁（インジェクタ）
８１目標燃料噴射量設定手段
８２開弁期間設定手段
８４第１開弁期間設定手段
８５補正係数設定手段
８６第１開弁期間補正手段
８７開弁時期設定手段
８８低圧燃料量設定手段
８９第２開弁期間設定手段
ｑ_inj 目標燃料噴射量
ｑ_pre 低圧燃料量
ｑ′ 補正燃料量
ｑ_main 補正前の高圧燃料噴射量
ｑ_main′ 補正後の高圧燃料噴射量
ΔＴ_main 第１開弁期間
ΔＴ_inj 第２開弁期間
ΔＴ₀ 低圧燃料噴射期間（切り換えタイミング）
ΔＰ燃料圧力差又は差圧
Ｋ補正係数
Ｐ_LP 第２蓄圧室圧力（低圧燃料圧力）
Ｐ_HP 第１蓄圧室圧力（高圧燃料圧力）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection amount control device and a fuel injection amount control method for an internal combustion engine, which are suitable for use in a common rail fuel injection system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a common rail fuel injection system (or an accumulator fuel injection device) has been developed as one of fuel injection devices for diesel engines. The common rail fuel injection system is a fuel injection nozzle that stores high-pressure fuel pressurized by a fuel pump in a common rail (accumulation chamber) and controls an injector drive solenoid valve provided in the fuel injection nozzle (injector). The needle valve is opened and closed to control fuel injection.
[0003]
In such a common rail fuel injection system, a high-pressure common rail (hereinafter referred to as a high-pressure storage chamber) that stores high-pressure fuel, and a low-pressure common rail (hereinafter referred to as a low-pressure storage chamber) that stores fuel at a pressure lower than the high-pressure fuel A two-common rail fuel injection system having two common rails has also been proposed (see, for example, JP-A-6-93936).
[0004]
Such a two-common rail fuel injection system includes a common rail switching solenoid valve that switches fuel supplied into the injector between low-pressure fuel and high-pressure fuel, and an injector drive solenoid valve provided in the fuel injection nozzle. By appropriately controlling these solenoid valves, fuel injection suitable for the engine operating state can be performed.
[0005]
Hereinafter, the fuel injection characteristics in the above-described two common rail fuel injection system will be briefly described with reference to FIG. In FIG. 8, (a) shows the fuel injection rate waveform, and (b) shows the driving state of each solenoid valve.
First, at the fuel injection timing, as shown by a solid line in FIG. 8B, the injector drive solenoid valve is turned on while the common rail switching solenoid valve is held on the low pressure side (off side). Thereby, fuel injection is performed by the low-pressure fuel supplied from the low-pressure common rail. After that, when a predetermined time elapses, the switching solenoid valve is switched to the high pressure side (on side), fuel is injected with the high pressure fuel from the high pressure common rail, and both the two solenoid valves are turned off at the end of fuel injection. is there.
[0006]
As a result, the fuel injection characteristic is a boot-type fuel injection rate waveform as shown by the solid line in FIG. In such a boot-type fuel injection rate waveform, by performing low-pressure fuel injection at the start of fuel injection, NOx contained in the exhaust gas can be reduced by slowing the combustion speed at the start of combustion.
Further, as indicated by a broken line in FIG. 8B, depending on the operating state of the engine, the common rail switching solenoid valve is previously set to the high pressure side (on side) before fuel injection is started (that is, before the injector drive solenoid valve is turned on). ), It is possible to obtain a rectangular fuel injection rate waveform as indicated by a broken line in FIG. In such a rectangular fuel injection rate waveform, only high-pressure fuel injection is performed, so that combustion can be activated.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In such a fuel injection device, when fuel injection is performed with a rectangular fuel injection characteristic, as shown by a broken line in FIG. 8B, the common rail switching valve is turned on at a timing sufficiently earlier than the injector drive valve. Since a sufficiently high-pressure fuel can be injected immediately after the start of fuel injection, and the inclination of the injection rate at the fuel injection start characteristic can be made steep as shown by the broken line in FIG. A required fuel injection amount corresponding to the operating state of the engine can be supplied.
[0008]
However, when fuel injection is performed with boot-type fuel injection rate characteristics, when switching from low pressure fuel injection to high pressure fuel injection, the pressure difference between the high pressure fuel in the high pressure common rail and the low pressure fuel in the low pressure common rail, the viscosity of the fuel, and the fuel supply Due to a delay in response due to the mechanism on the path, the fuel pressure does not increase immediately in the injector, and a sufficiently high pressure fuel cannot be injected immediately after switching the fuel injection pressure. The slope of the injection rate at (1) becomes gentle (that is, the rise of high-pressure fuel injection becomes gentle). Here, when the opening period of the injector drive valve for supplying the required fuel amount is set as a period obtained by adding the low pressure injection period based on the low pressure fuel pressure and the high pressure injection period based on the high pressure fuel pressure, It has been found that there is a problem that the required fuel injection amount is insufficient by the amount that the inclination becomes gentle.
[0009]
Furthermore, even when fuel injection is performed with a rectangular fuel injection characteristic, if the timing at which the common rail switching valve is turned on and the timing at which the injector switching valve is turned on are close, as described above, immediately after the start of fuel injection, It has been found that there is a problem that a sufficiently high pressure fuel cannot be injected, the gradient of the injection rate at the start of fuel injection becomes gentle, and the required fuel injection amount is insufficient by this amount.
[0010]
The present invention has been devised in view of such a problem, and a fuel injection amount control device for an internal combustion engine that corrects a fuel injection amount that is insufficient at the start of high-pressure fuel injection so that an accurate fuel amount can be injected. An object of the present invention is to provide a fuel injection amount control method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention includes a fuel injection valve (9) for supplying fuel directly to the combustion chamber of the internal combustion engine, and a first pressure accumulation chamber (for storing high pressure fuel). 3), a second pressure accumulation chamber (4) for storing low pressure fuel having a pressure lower than that of the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber (3), and a fuel pressure acting on the fuel injection valve (9) as low pressure fuel or A first control valve (5) that is controlled to switch to any one of the high-pressure fuels, a second control valve (7) that controls fuel injection from the fuel injection valve (9), and an operating state of the internal combustion engine Based on the target fuel injection amount (q_inj) And a target fuel injection amount (q) set by the target fuel injection amount setting means._inj) Based on the second valve opening period (ΔT_inj) For setting a valve opening period (82), and the valve opening period setting means (82) includes a second valve opening period (ΔT_inj) Is corrected corresponding to the pressure difference (ΔP) between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber.
[0012]
Therefore, in this apparatus, the target fuel injection amount (q) is set based on the operating state of the internal combustion engine by the target fuel injection amount setting means (81)._inj) Is set, the target fuel injection amount (q) set by the target fuel injection amount setting means by the valve opening period setting means (82)._inj) Based on the second valve opening period (ΔT_inj) Is set and the second valve opening period (ΔT_inj) Is corrected according to the pressure difference (ΔP) between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the second aspect of the present invention, the valve opening period setting means (82) includes a first valve opening period setting means (84). The first valve opening period (ΔT) of the first control valve is set by the first valve opening period setting means (84)._main) Is the target fuel injection amount (q_inj) And the corrected fuel amount (q ′) calculated corresponding to the pressure difference (ΔP) between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the valve opening period setting means (82) and the first valve opening period setting means (84) are corrected. The coefficient setting means (85) and the first valve opening period correction means (86) are configured, and the target fuel injection amount (q is determined by the first valve opening period setting means (84)._inj) Based on the first valve opening period (ΔT of the first control valve (5))_main) Is set, and the correction coefficient setting means (85) sets the correction coefficient (K) based on the pressure difference (ΔP) between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber. Then, the first valve opening period (ΔT) is corrected by the first valve opening period correction means (86)._main) Is corrected based on the correction coefficient (K).
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the valve opening period setting means (82) includes valve opening timing setting means (87). In order to obtain the desired injection rate waveform by switching the fuel pressure supplied to the fuel injection valve (9) by the valve opening timing setting means (87), the second control valve of the second control valve is set. A first valve opening timing of the first control valve with respect to two valve opening timings is set.
[0016]
Preferably, the valve opening timing setting means determines the first valve opening timing with respect to the second valve opening timing based on a load correlation value (for example, accelerator opening or target fuel injection amount) and a rotational speed of the internal combustion engine. Configure to set.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the fourth aspect, wherein the valve opening period setting means (82) is set by the valve opening timing setting means (87). 1st valve opening timing (ΔT with respect to 2 valve opening timing)₀) Is after a predetermined time, the second valve opening period is corrected corresponding to the pressure difference between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber.
[0017]
Preferably, the predetermined time is a time (for example, 0.5 msec before) a predetermined time before the second valve opening time.
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to a sixth aspect of the present invention includes a fuel injection valve (9) for supplying fuel directly to a combustion chamber of the internal combustion engine, and a first pressure accumulation chamber (3) for storing high-pressure fuel. ), A second pressure accumulation chamber (4) for storing low pressure fuel having a pressure lower than that of the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber, and a fuel pressure acting on the fuel injection valve is switched to either low pressure fuel or high pressure fuel. A first control valve (5) that is controlled to be switched, a second control valve (7) that controls fuel injection from the fuel injection valve, and a target fuel injection amount (q_inj) And a target fuel injection amount (q) set by the target fuel injection amount setting means._inj) Based on the second valve opening period (ΔT) of the second control valve (7)._injA valve opening period setting means (82) for setting the valve opening period setting means (82), wherein the valve opening period setting means (82) includes a second valve opening timing of the second control valve (7) and a first valve timing of the first control valve. Low-pressure fuel injection period (ΔT₀) And the second pressure accumulation chamber (P_LP) Based on the pressure of the low pressure fuel injection amount (q_pre) For calculating the low-pressure fuel amount and the target fuel injection amount (q_inj), The low-pressure fuel injection amount (q_pre) And the pressure (P_HP) Based on the first valve opening period (ΔT_main) To set the first valve opening period setting means (84).
[0018]
Accordingly, the target fuel injection amount (q) is set by the target fuel injection amount setting means (81) based on the operating state of the internal combustion engine._inj) Is set, the valve opening period setting means (82) sets the target fuel injection amount (q_inj) Based on the second valve opening period (ΔT) of the second control valve (7)._inj) Is set. Further, the low pressure fuel amount setting means (88) causes the low pressure fuel injection period (ΔT) between the second valve opening timing of the second control valve (7) and the first valve opening timing of the first control valve.₀) And the second pressure accumulation chamber (P_LP) Based on the pressure of the low pressure fuel injection amount (q_pre) Is calculated, and the target fuel injection amount (q) is calculated by the first valve opening period setting means (84)._inj), The low-pressure fuel injection amount (q_pre) And the pressure (P_HP) Based on the first valve opening period (ΔT_main) Is set.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, in the fuel injection amount control system for an internal combustion engine of the present invention, the first valve opening period setting means (84) is the first valve opening period (ΔT)._main) Using a correction amount corresponding to the pressure difference (ΔP) between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber.
Further, in the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the eighth aspect of the present invention, in the sixth aspect, the second valve opening period setting means (89) provided in the valve opening period setting means (82) Second valve opening period (ΔT_inj) Is the first valve opening period (ΔT_main) And low-pressure fuel injection period (ΔT₀).
[0020]
In the fuel injection amount control method for an internal combustion engine according to the ninth aspect of the present invention, a fuel injection valve (9) for supplying fuel directly to the combustion chamber of the internal combustion engine, and a first pressure accumulation chamber (3) for storing high-pressure fuel. ), A second pressure accumulation chamber (4) for storing low pressure fuel having a pressure lower than that of the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber (3), and a fuel pressure acting on the fuel injection valve (9) as low pressure fuel or high pressure. Fuel injection of an internal combustion engine comprising a first control valve (5) that is controlled to be switched to any of the fuels, and a second control valve (7) that controls fuel injection from the fuel injection valve (9) An amount control method, comprising: a target fuel injection amount (q_inj) Is set (step S2), and the target fuel injection amount (q_inj) Based on the second valve opening period (ΔT_inj) Is set (step S14), and the second valve opening period (ΔT_inj) Is corrected corresponding to the pressure difference (ΔP) between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber (steps S10 to S13).
[0021]
According to a tenth aspect of the present invention, in the fuel injection amount control method for an internal combustion engine of the present invention, the target fuel injection amount (q_inj) And the corrected fuel amount (q ′) calculated corresponding to the pressure difference (ΔP) between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber, the first valve opening period of the first control valve (ΔT_main) Is set (step S13), and the second valve opening period (ΔT_inj) For the first valve opening period (ΔT_main) Based on (step S14).
[0022]
Further, in the fuel injection amount control method for an internal combustion engine of the present invention according to claim 11, the target fuel injection amount (q_inj) Based on the first valve opening period (ΔT_main) Is set (step S21), and a correction coefficient (K) is set based on the pressure difference (ΔP) between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber (step S23). Further, the first valve opening period (ΔT_main) Based on the correction coefficient (K) (step S24), and the second valve opening period (ΔT_inj) For the first valve opening period (ΔT_main) Based on (step S25).
[0023]
In the fuel injection amount control method for an internal combustion engine according to the twelfth aspect of the present invention, a fuel injection valve (9) that supplies fuel directly to the combustion chamber of the internal combustion engine, and a first pressure accumulation chamber (3) that stores high-pressure fuel. ), A second pressure accumulation chamber (4) for storing low pressure fuel having a pressure lower than that of the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber, and a fuel pressure acting on the fuel injection valve is switched between low pressure fuel and high pressure fuel. A fuel injection amount control method for an internal combustion engine, comprising: a first control valve (5) controlled to be switched as appropriate; and a second control valve (7) for controlling fuel injection from the fuel injection valve. The target fuel injection amount (q_inj) Is set (step S2), and the target fuel injection amount (q_inj) Based on the second valve opening period (ΔT_inj) Is set (step S14), and the low-pressure fuel injection period (ΔT) between the second valve opening timing of the second control valve and the first valve opening timing of the first control valve is set.₀) Is set (step S5). Furthermore, the low pressure fuel injection period (ΔT₀) And the pressure in the second accumulator (P_LP) Based on the low-pressure fuel injection amount (q_pre) Is set (step S7), and the target fuel injection amount (q_inj), The low-pressure fuel injection amount (q_pre) And the pressure (P_HP) Based on the first valve opening period (ΔT_main) Is set (step S13).
[0024]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the fuel injection amount control method for an internal combustion engine of the present invention, the first valve opening period (ΔT in the above twelfth aspect)._main) Is set corresponding to the pressure difference (ΔP) between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber (steps S10 to S13).
In the fuel injection amount control method for an internal combustion engine according to the fourteenth aspect of the present invention, in the above twelfth or thirteenth aspect, the second valve opening period (ΔT_inj) In the first valve opening period (ΔT_main) And the low-pressure fuel injection period (ΔT₀) Based on (step S14).
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a main part configuration of a common rail fuel injection apparatus to which the present invention is applied. Such a common rail type fuel injection device is disclosed in, for example, a republished patent publication of International Publication No. WO 98/09068, etc., and will be briefly described below.
[0026]
In the figure, 1 is a high pressure pump, 3 is a high pressure common rail or high pressure accumulator (first accumulator), 4 is a low pressure common rail or low pressure accumulator (second accumulator), 5 is a solenoid valve (first control valve), 6 is a check valve, 7 is a solenoid valve (second control valve), 8 is a controller (control means), 9 is an injector (fuel injection valve), and the injector 9 is a diesel engine (not shown) (hereinafter simply referred to as engine). For each cylinder).
[0027]
As shown in FIG. 1, a high-pressure accumulator chamber 3 is provided on the downstream side of the high-pressure pump 1, so that fuel pressurized to a predetermined high pressure by the high-pressure pump 1 is stored in the high-pressure accumulator chamber 3. It has become. The high pressure accumulator 3 and the injector 9 are connected via a fuel passage 10a.
In addition, an electromagnetic valve (hereinafter referred to as a first electromagnetic valve) 5 as a first control valve is disposed in the fuel passage 10a, and the high pressure accumulating chamber 3 is set according to the open / closed state of the first electromagnetic valve 5. The fuel supply state to the injector 9 is switched.
[0028]
Here, the first solenoid valve 5 is a normally closed two-way solenoid valve that shuts off the fuel passage 10a in a normal state (off), and is turned on by a control signal from a controller (ECU) 8 described later. In this case, the fuel passage 10a is opened.
Further, the low pressure accumulating chamber 4 is connected to the downstream side of the first electromagnetic valve 5 by a fuel passage 10b. A check valve 6 and an orifice 6a are connected in parallel to the fuel passage 10b. The orifice 6a allows high-pressure fuel remaining in the fuel passage 10a and the like to accumulate in the low-pressure accumulator after fuel injection.
[0029]
In addition, a relief valve 34 is provided between the fuel tank 17 and the low-pressure pressure accumulating chamber 4, and the pressure in the low-pressure pressure accumulating chamber 4 is sufficiently lower than the fuel in the high-pressure pressure accumulating chamber 3 by the relief valve 34. The fuel can be stored. The relief valve 34 is duty-controlled based on a control signal from the controller 8.
[0030]
Further, only the flow of fuel from the high pressure accumulating chamber 3 side to the injector 9 side is allowed downstream of the first electromagnetic valve 5 and upstream of the junction of the fuel passage 10a and the fuel passage 10b. A check valve 32 is provided. The reason for providing such a check valve 32 is to suppress the fluctuation of the fuel injection waveform as much as possible by suppressing the pressure fluctuation of the fuel that occurs at the time of switching from the low pressure fuel injection to the high pressure fuel injection. However, detailed explanation is omitted here.
[0031]
Therefore, when the first electromagnetic valve 5 is closed (when it is off), the low-pressure fuel accumulated in the low-pressure accumulation chamber 4 is supplied to the injector 9 via the fuel passage 10a, and the control to the first electromagnetic valve 5 is performed. When the signal is switched on, the high-pressure fuel accumulated in the high-pressure accumulation chamber 3 is supplied to the injector 9.
On the other hand, as shown in the figure, a control chamber 11 and a fuel chamber 12 are formed in the injector 9, and the fuel passage 10a branches in the injector 9 and is connected to the control chamber 11 and the fuel chamber 12, respectively. ing.
[0032]
The control chamber 11 is also connected to a fuel return passage 10c, and an electromagnetic valve (hereinafter referred to as a second electromagnetic valve) 7 as a second control valve is provided on the fuel return passage 10c. Yes. Like the first solenoid valve 5, the second solenoid valve 7 is a normally closed solenoid valve that normally shuts off the fuel return passage 10c (off), and opens the fuel return passage 10c when turned on. The fuel in the control chamber 11 is returned to the fuel tank 17.
[0033]
On the other hand, a needle valve 13 is provided in the injector 9, and the opening / closing state of an injection hole (not shown) at the tip of the nozzle is controlled by the advance / retreat of the needle valve 13. That is, when the needle valve 13 is raised, the injection hole at the tip of the nozzle is opened, the pressurized fuel supplied to the fuel chamber 12 is injected from the injection hole, and the needle valve 13 is lowered. The nozzle hole 13 is closed by the tip of the needle valve 13 so that fuel is not injected.
[0034]
Further, a hydraulic piston 14 that contacts the needle valve 13 is provided in the control chamber 11. The operation of the hydraulic piston 14 is controlled by the pressure of the fuel supplied into the control chamber 11. When the fuel is supplied to the control chamber 11, the hydraulic piston 14 pushes down the needle valve 13. It has become.
Here, the operation principle of the needle valve 13 and the hydraulic piston 14 will be briefly described. In the hydraulic piston 14 and the needle valve 13, the pressure receiving area in the vertical direction acting on the hydraulic piston 14 in the control chamber 11 is the fuel chamber. 12 is formed larger than the pressure receiving area in the vertical direction acting on the needle valve 13.
[0035]
Therefore, when the fuel having the same pressure is supplied to both the control chamber 11 and the fuel chamber 12 due to the difference in the pressure receiving area, the force for pushing down the hydraulic piston 14 becomes larger than the force for pushing up the needle valve 13. The needle valve 13 is lowered.
When the pressure in the control chamber 11 decreases, the force that pushes up the needle valve 13 in the fuel chamber 12 becomes greater than the force that pushes down the hydraulic piston 14, and the needle valve 13 rises.
[0036]
Incidentally, the fuel passage 10a and the fuel return passage 10c connected to the control chamber 11 are provided with first and second orifices 15 and 16, respectively. Of these, the orifice 15 of the fuel passage 10a is set to have a smaller channel cross-sectional area than the orifice 16 of the fuel return passage 10c.
[0037]
Further, a controller (ECU) 8 is connected to each electromagnetic valve 5, 7, and the operation of each electromagnetic valve 5, 7 and each pump 1, 2 is controlled based on a control signal from this controller 8. It is like that.
The controller 8 includes engine speed information Ne and fuel pressure information P of the high pressure accumulator 3 and the low pressure accumulator 4._HP, P_LPAnd accelerator opening information Acc are input, and the controller 8 receives such information Ne, P._HP, P_LP, Acc, the operations of the solenoid valves 5, 7 and the high pressure pump 1 are controlled. A method for setting the valve opening period of the electromagnetic valves 5 and 7 in the controller 8 will be described later.
[0038]
Therefore, in such a common rail type fuel injection device, the electromagnetic valves 5 and 7 are both turned off by the controller 8 when fuel injection is not performed. As a result, the low pressure fuel accumulated in the low pressure accumulation chamber 4 is supplied to the downstream side of the check valve 32, and the low pressure fuel is supplied to both the control chamber 11 and the fuel chamber 12.
Further, since the second electromagnetic valve 7 is turned off, the fuel supplied into the control chamber 11 is not drained. Therefore, the hydraulic piston 14 and the needle valve 13 are lowered by the pressure of the low-pressure fuel supplied into the control chamber 11, the injection hole of the injector 9 is closed, and fuel is not injected.
[0039]
Next, when the fuel injection start time comes, the controller 8 turns on, for example, only the second electromagnetic valve 7 to perform low-pressure fuel injection. That is, when only the second electromagnetic valve 7 is switched on, the low pressure fuel in the control chamber 11 is drained through the orifice 16 and the fuel return passage 10c, and the force that pushes up the needle valve 13 in the fuel chamber 12 is greater. When the force becomes larger than the force for pushing down the hydraulic piston 14, the needle valve 13 rises and low pressure fuel is injected from the injector 9 (low pressure fuel injection).
[0040]
In this case, the fuel injection rate at the start of fuel injection can be raised with a relatively gentle slope, so that the combustion speed at the start of combustion can be made slow and NOx contained in the exhaust gas can be reduced.
Further, when a predetermined time has elapsed since the start of fuel injection, the first electromagnetic valve 5 is switched on while the controller 8 keeps the second electromagnetic valve 7 on. As a result, high pressure fuel is supplied to the fuel chamber 12 and high pressure fuel is injected from the injector 9 (high pressure fuel injection).
[0041]
In this case, high-pressure fuel is also supplied into the control chamber 11, but since the second electromagnetic valve 7 is on, the high-pressure fuel supplied to the control chamber 11 passes through the fuel return passage 10c. To be drained.
In addition, since the orifice 15 has a smaller channel cross-sectional area than the orifice 16, the fuel pressure in the control chamber 11 does not increase, and the hydraulic piston 14 and the needle valve 13 do not descend. During this time, fuel injection continues.
[0042]
Then, after the fuel injection is performed for a predetermined time, when the fuel injection ends, the controller 8 turns off both the first electromagnetic valve 5 and the second electromagnetic valve 7. As a result, the high pressure fuel supplied to the control chamber 11 acts on the hydraulic piston 14 to lower the hydraulic piston 14. Then, when the needle valve 13 is pushed down by the hydraulic piston 14, the injection hole of the injector 9 is closed, and the fuel injection is completed.
[0043]
In this case, when the second electromagnetic valve 7 is turned off, the high-pressure fuel in the control chamber 11 immediately acts on the hydraulic piston 14, so that the needle valve 13 operates at a speed higher than that at the start of fuel injection. Thus, at the end of fuel injection, fuel injection can be terminated with a steeper slope than at the start of fuel injection.
At the end of the fuel injection, the amount of fuel injection can be reduced abruptly in this manner, thereby reducing black smoke (smoke) and particulates (PM) discharged from the engine.
[0044]
Then, by controlling the operation of each solenoid valve in this way, an injection rate waveform (boot type injection rate waveform) consisting of low pressure fuel injection and high pressure fuel injection as shown by the solid line in FIG. Obtainable.
By the way, at the end of such fuel injection, the second electromagnetic valve 7 is turned off and the fuel return passage 10c is closed, so that there is a high pressure in the injector 9 and in the fuel passages 10a, 10c between the electromagnetic valves 5, 7. Fuel will remain.
[0045]
Thus, if high-pressure fuel remains in the injector 9, the remaining high-pressure fuel is injected at the start of the next fuel injection, and NOx may not be sufficiently reduced.
Therefore, the orifice 6a is provided, and the high-pressure fuel remaining in the injector 9 or the like is accumulated in the low-pressure accumulator 4 through the orifice 6a, so that the energy can be effectively used.
[0046]
That is, after the fuel injection is completed, the pressure in the fuel passage 10b is lower than that in the injector 9 and the fuel passages 10a and 10c, so that such residual fuel gradually flows into the low pressure accumulating chamber 4 through the orifice 6a. It becomes. Further, the fuel pressure information P of the low pressure accumulator 4_LPBased on the above, the relief valve 34 is duty-controlled so as to obtain a desired pressure. When the fuel pressure in the low pressure accumulator 4 and the injector 9 becomes equal, the flow of fuel into the low pressure accumulator 4 is stopped. The flow passage cross-sectional area of the orifice 6a is sufficiently smaller than the cross-sectional area of the fuel injection hole of the injector 9 (for example, approximately 1/5 of the cross-sectional area of the fuel injection hole). The high pressure fuel is set so as not to flow back to the low pressure accumulating chamber 4 through the orifice 6a.
[0047]
Next, the main part of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic block diagram showing the functional configuration in the controller (control means) 8 with attention paid to the function of the main part of the present invention, and FIG. 3 is the characteristic of FIG. (A) is a diagram showing the fuel injection rate waveform, (b) is a diagram showing the operating state of each solenoid valve, FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the correction value of the low-pressure fuel injection period setting, FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of FIG.
[0048]
As shown in the figure, the controller 8 is provided with a target fuel injection amount setting means 81, a valve opening period setting means 82, a limited injection amount setting means 83, a selection means 83a, etc., and further, a valve opening period setting. The means 82 is provided with first valve opening period setting means 84, valve opening timing setting means 87, low pressure fuel amount setting means 88, and second valve opening period setting means 89.
[0049]
Here, the target fuel injection amount setting means 81 is a target fuel injection amount q supplied to the engine._injAnd the target fuel injection amount q from a map (not shown) using the engine speed Ne and the accelerator opening as parameters._injIs set. The target fuel injection amount q_injIs the total fuel injection amount of the low pressure fuel injection and the high pressure fuel injection [see FIG. 3 (a)].
[0050]
Further, the limit injection amount setting means 83 is a maximum fuel injection amount q that does not damage the engine in the engine operating state at that time._limIt is a map to set.
Then, the target fuel injection amount q set by the target fuel injection amount setting means 81_injAnd the limit injection amount q set by the limit injection amount setting means 83_limAre compared by the selection means 83a, and the smaller value of these is selected. That is, the target fuel injection amount q set by the target fuel injection amount setting means 81 by the limit injection amount setting means 83 and the selection means 83a._inj(In the following, the injection amount q is selected by the selection means 83a._injWill be described as being selected).
[0051]
Further, the valve opening period setting means 82 is a target fuel injection amount q set by the target fuel injection amount setting means 81._injBased on the valve opening period of the first solenoid valve 5 (first valve opening period) ΔT_mainAnd the opening period of the second solenoid valve 7 (second opening period) ΔT_injOr the opening timing (first opening timing) of the first solenoid valve 5 with respect to the second solenoid valve 7, that is, from when the second solenoid valve 7 is opened until the first solenoid valve 5 is opened. Low pressure fuel injection period ΔT₀Is set. As shown in FIGS. 3A and 3B, the valve opening period ΔT of the second electromagnetic valve 7_injCorresponds to the drive time of the injector 9.
[0052]
Hereinafter, the setting of the valve opening periods of the electromagnetic valves 5 and 7 and the setting of the valve opening timing of the first electromagnetic valve 5 in the valve opening period setting means 82 will be described in detail.
First, the valve opening timing of the first solenoid valve 5 (first valve opening timing, that is, the low pressure fuel injection period ΔT from when the second solenoid valve 7 is turned on to when the first solenoid valve 5 is turned on)₀) Will be described. This valve opening timing ΔT₀Is set by the valve opening timing setting means 87.
[0053]
Also, this switching timing ΔT₀Specifically, ΔT set in the maps shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b)₀₁, ΔT₀₂It is calculated based on. Here, as shown in FIG.₀₁Is a value set according to the accelerator opening Acc, and the time ΔT set as the accelerator opening Acc is larger.₀₁Is set to be long. Further, as shown in FIG.₀₂Is a value set according to the engine speed Ne, and is set as the engine speed increases.₀₂Is set to a characteristic that shortens.
[0054]
Then, the valve opening timing setting means 87 is set based on the accelerator opening Acc and the engine speed Ne as shown in the following equation (1).₀₁, ΔT₀₂The timing of switching from low pressure injection to high pressure injection ΔT₀Is calculated.
ΔT₀= ΔT₀₁+ ΔT₀₂(1)
In this way, the switching timing ΔT₀Then, the low pressure fuel amount setting means 88 causes the low pressure fuel injection amount (initial injection amount) q to be set._preIs set. This low pressure fuel injection amount q_preAs shown in FIG. 3A, the period from when the second electromagnetic valve 7 is turned on until the first electromagnetic valve 5 is turned on and switched to high pressure fuel injection (ΔT₀) Is the injection amount of the low-pressure fuel injected. In this embodiment, for example, using the map as shown in FIG.₀And the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4_LPBased on the low-pressure fuel injection amount q_preIs set.
[0055]
By the way, the switching timing ΔT from the low pressure injection to the high pressure injection set by the valve opening timing setting means 87.₀Is a negative value, the initial injection amount q by the low-pressure fuel amount setting means 88_preIs not set. That is, in this case, since the first solenoid valve 5 is switched on before the second solenoid valve 7 is turned on (before the injector 9 starts driving), the high pressure fuel is injected into the injector 9 before the fuel injection is started. Is supplied. Therefore, high-pressure fuel injection is performed from the beginning at the start of fuel injection, and the initial injection amount q by low-pressure fuel_preThis setting is not necessary. In this case, the fuel injection characteristic is a rectangular injection rate waveform (see the broken line in FIG. 8A).
[0056]
On the other hand, the injection amount selected by the selection means 83a (in this case, the injection amount q set by the target fuel injection amount setting means 81)_inj) And the low-pressure fuel injection amount q set by the low-pressure fuel amount setting means 88_preIs the high-pressure fuel injection amount q according to the following equation (2):_mainIt is calculated as.
q_main= Q_inj-Q_pre(2)
Then, the switching timing ΔT set by the valve opening timing setting means 87.₀Is after a predetermined time (ie, ΔT₀Is equal to or greater than a predetermined value Tc), the high-pressure fuel injection amount q_mainIs the fuel pressure P in the high pressure accumulator 3_HPAnd the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4_LPDifferential pressure ΔP (= P_HP-P_LP) Will be corrected accordingly.
[0057]
Here, the predetermined value Tc is a switching timing ΔT that affects the injection rate waveform of the high-pressure fuel.₀Is the value of For example, ΔT₀Is negative, the first solenoid valve 5 is turned on before the injector 9 starts to be driven (before the second solenoid valve 7 is turned on) as described above. High pressure fuel injection is performed. At this time, if the opening timing of the first solenoid valve 5 is sufficiently earlier than the opening timing of the second solenoid valve 7, the fuel in the injector 9 is opened when the second solenoid valve 7 is opened (at the start of fuel injection). Has already become sufficiently high pressure, and high-pressure fuel is injected immediately after the start of fuel injection. However, if the opening timing of the second solenoid valve 7 and the opening timing of the first solenoid valve 5 are close to each other, In the injector 9, even if the first solenoid valve 5 is turned on, the fuel pressure does not increase immediately due to the pressure difference between the high and low pressure accumulator chambers 3 and 4, the viscosity of the fuel, the action of the orifice 6a, etc. There is a delay.
[0058]
Accordingly, since the fuel pressure gradually increases after the fuel injection is started, the slope of the fuel injection rate waveform becomes gentle by this amount at the start of the fuel injection, and an ideal rectangular fuel injection rate waveform is obtained. In addition to being unable to do so, the amount of fuel injection will be insufficient.
ΔT₀3 is a positive value, as shown in FIGS. 3A and 3B, the first electromagnetic valve 5 is switched within the drive period of the injector 9, and the high pressure fuel injection is performed after the low pressure fuel injection. However, for the same reason as described above, immediately after the start of high-pressure fuel injection (immediately after the first electromagnetic valve 5 is turned on), the fuel pressure in the injector 9 is not sufficiently high, and the high pressure as shown in FIG. The slope of the fuel injection rate waveform at the start of injection becomes gentle, and the fuel injection amount is reduced by this amount.
[0059]
Therefore, the switching timing ΔT set by the valve opening timing setting means 87.₀Is a value that affects the characteristics at the start of high-pressure fuel injection, the correction based on the differential pressure ΔP of the fuel pressure is performed as follows to compensate for the insufficient fuel injection amount. This is because the inclination of the fuel injection rate waveform at the start of fuel injection is the fuel pressure P in the high pressure accumulator 3._HPAnd the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4_LPThis is because of the pressure difference ΔP. Specifically, the switching timing ΔT₀Is a value that affects the characteristics at the start of high-pressure fuel injection, for example, ΔT₀Is -0.5 msec or more.
[0060]
Hereinafter, correction of the fuel injection amount will be described. As shown in FIG. 2, the valve opening period setting means 82 includes a fuel pressure P in the high pressure accumulation chamber 3 and the low pressure accumulation chamber 4._HP, P_LPA differential pressure calculation means 84b for calculating a fuel pressure difference (differential pressure) ΔP between the pressure and the high pressure fuel injection amount q based on the differential pressure ΔP._mainA correction amount setting means 84a is provided for setting a correction amount q 'with respect to.
[0061]
Here, for example, a map as shown in FIG. 2 is provided in the correction amount setting means 84a, and the correction amount q ′ is set to increase as the differential pressure ΔP increases.
Then, as expressed by the following equation (3), this correction amount q ′ is changed to the high pressure fuel injection amount q._mainThe fuel injection amount is corrected by adding to.
q_main′ = Q_main+ Q '(3)
The fuel pressure P in the high pressure accumulator 3_HPAnd the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4_LPIs constantly constant, and therefore, the differential pressure ΔP is also usually constant. For example, during a transient such as when the accelerator is depressed, the fuel pressure P_HP, P_LPFluctuates. Therefore, the correction amount q ′ is set by constantly calculating such a differential pressure ΔP.
[0062]
And the high-pressure fuel injection amount q_main′ Is set, the first valve opening period setting means 84 sets the high-pressure fuel injection amount q_main′ And pressure P of the high pressure accumulator_HPThe valve opening period ΔT of the first solenoid valve 5 from a map set in advance based on_mainIs set.
Further, the valve opening period ΔT of the first solenoid valve 5 is described above._mainIs set, the second valve opening period setting means 89 sets the valve opening period ΔT._mainThe switching timing ΔT set by the valve opening timing setting means 87₀Is added (see the following expression (4)), the opening period of the second electromagnetic valve 7, that is, the drive time ΔT of the injector 9_injIs set.
ΔT_inj= ΔT_main+ ΔT₀(4)
Therefore, as shown in FIGS. 3A and 3B, at the time of fuel injection, for example, only the second electromagnetic valve 7 is first driven to open while the first electromagnetic valve 5 is turned off. The stored low-pressure fuel is injected.
[0063]
Further, a predetermined time ΔT after the second electromagnetic valve 7 is turned on.₀When the time has elapsed (that is, a predetermined initial injection amount q_preWhen the fuel is injected only), the first solenoid valve 5 is turned on while the second solenoid valve 7 is kept on, and the fuel injection by the high-pressure fuel stored in the high-pressure accumulation chamber 3 is switched.
Then, after the first solenoid valve 5 is turned on, ΔT_mainWhen the time elapses (that is, ΔT after the second solenoid valve 7 is turned on)_injWhen the time elapses), the first and second solenoid valves 5 and 7 are both turned off, and fuel injection ends.
[0064]
As described above, the fuel injection time ΔT is based on the fuel pressure difference ΔP._inj, ΔT_mainAnd switching timing ΔT₀By setting this, the amount of fuel that is insufficient at the start of high-pressure fuel injection is compensated.
Since the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is configured as described above, the fuel injection amount control method will be described below with reference to FIG.
[0065]
First, when the engine speed Ne and the accelerator opening degree Acc are respectively fetched (step S1), the target fuel injection amount q is calculated from a map (not shown) using the engine speed Ne and the accelerator opening degree as parameters._injIs set (step S2). Further, the limited injection amount q according to the engine operating state at this time_limIs set (step S3), and a smaller value is selected from these two fuel injection amounts (step S4).
[0066]
Next, the low-pressure fuel injection period ΔT is determined from the engine speed Ne and the accelerator opening Acc.₀Is set (step S5). Then, the low pressure fuel injection period ΔT calculated in step S5₀Is a negative value (step S6), and the low-pressure fuel injection period ΔT₀If is not a negative value, the process proceeds to step S7.
In step S7, the low-pressure fuel injection period ΔT₀And the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4_LPOn the basis of the second electromagnetic valve 7 until the first electromagnetic valve 5 is turned on and switched to high pressure fuel injection (ΔT₀) Low pressure fuel injection amount (initial injection amount) q_preIs set, and then the process proceeds to step S8.
[0067]
Further, the low pressure fuel injection period ΔT set in step S5₀If is a negative value, the initial injection amount q in step S7_preIs canceled and the process proceeds from step S6 to step S8.
That is, in this case, high-pressure fuel injection is performed from the beginning when fuel injection is started, and the initial injection amount q by low-pressure fuel is determined._preTherefore, the initial injection amount q in step S7 is not necessary._preThis setting is cancelled.
[0068]
Next, in step S8, the injection amount selected in step S4 (here, the target fuel injection amount q_inj) And the low-pressure fuel injection amount q set in step S7._preHigh-pressure fuel injection amount q based on the difference between_mainIs calculated. In step S6, the low pressure fuel injection period ΔT₀If <0, the low-pressure fuel injection amount q_preCalculated as = 0.
[0069]
Then, this time low pressure fuel injection period (switching timing) ΔT₀Is determined to be equal to or greater than a predetermined value Tc (for example, −0.5 msec) (step S9), and the low pressure fuel injection period ΔT is determined.₀Is equal to or greater than the predetermined value Tc, the fuel pressure P in the high pressure accumulator 3_HPAnd the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4_LPIs calculated (step S10), and the high-pressure fuel injection amount q is calculated based on the differential pressure ΔP._mainA correction amount q ′ for is set (step S11).
[0070]
In step S9, ΔT₀Is less than the predetermined value Tc, the routine proceeds from step S9 to step S16, where the fuel correction amount q ′ = 0 is set. That is, when passing through step S16 (ΔT₀Is less than the predetermined value Tc), no correction is performed.
Then, when the fuel correction amount q ′ is set in step S11 or step S16, the high pressure fuel injection amount q is thereafter used using the correction amount q ′._mainIs corrected (step S12), and then the corrected high-pressure fuel injection amount q_main′ And pressure P of the high pressure accumulator_HPThe opening period ΔT of the first solenoid valve 5 based on_mainIs set (step S13).
[0071]
In step S13, the valve opening period ΔT of the first electromagnetic valve 5_mainIs set, next, the valve opening period ΔT_mainΔT₀Is added to the valve opening period of the second electromagnetic valve 7, that is, the drive time ΔT of the injector 9._injIs set (step S14).
And the valve opening period ΔT set in this way_main, ΔT_mainAnd switching timing ΔT₀Based on the above, the operation of the electromagnetic valves 5 and 7 is controlled (step S15).
[0072]
Therefore, as described above, the driving time of the injector 9 (the valve opening period of the second electromagnetic valve 7) ΔT according to the differential pressure ΔP between the fuel pressure of the high pressure fuel and the fuel pressure of the low pressure fuel._injBy correcting the above and setting the fuel injection amount, there is an advantage that the fuel injection amount that is insufficient at the start of high-pressure fuel injection can be corrected accurately, and the required fuel amount can be injected accurately.
[0073]
Further, even during a transient operation in which the target fuel injection amount changes greatly, the target fuel injection amount and the valve opening period of each of the electromagnetic valves 5 and 7 are set based on the pressure difference ΔP between the high pressure fuel and the low pressure fuel. There is an advantage that the fuel injection control can be executed with high accuracy.
In addition, since this apparatus only needs to add control logic to the prior art, the cost does not increase and the weight does not increase. Furthermore, there is an advantage that torque fluctuation can be suppressed by equalizing the combustion state of each cylinder, and the difference in exhaust gas components between cylinders can also be suppressed.
[0074]
Next, a modified example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. This modified example is configured with a method for correcting the valve opening period of the first electromagnetic valve 5 different from the above-described embodiment. Other than this, the configuration is the same as in the above-described embodiment. Accordingly, the following description will mainly focus on parts that are different from the embodiment, and description of overlapping parts will be omitted.
[0075]
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, the correction fuel amount q ′ is set by the correction amount setting means 84a based on the pressure difference ΔP between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber 3 and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber 4. The high-pressure fuel injection amount q is set according to the fuel correction amount q ′._mainIs corrected. The corrected high-pressure fuel injection amount q_main′ In accordance with the first valve opening period setting means 84, the valve opening period ΔT of the first electromagnetic valve 5._mainIs set. That is, the valve opening period ΔT of the first electromagnetic valve 5 set by the first valve opening period setting means 84._mainIs a corrected value that has already been set in anticipation of the fuel differential pressure ΔP.
[0076]
On the other hand, in this modification, as shown in FIG. 6, the valve opening period ΔT of the first electromagnetic valve 5 set by the first valve opening period setting means 84._mainIs the high-pressure fuel injection amount q before correction_ma _inIt is set based on. And the valve opening period ΔT of the first electromagnetic valve 5_main, The valve opening period ΔT is multiplied by a correction coefficient K corresponding to the pressure difference ΔP between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber 3 and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber 4._mainIt is like correcting.
[0077]
More specifically, as shown in FIG. 6, the valve opening period setting means 82 has a target fuel injection amount q._inj(Or limited injection quantity q_lim) And the fuel pressure P of the high pressure accumulator 3_HPThe opening period ΔT of the first solenoid valve 5 based on_mainThere is provided first valve opening period setting means 84 for setting. In addition to the first valve opening period setting means 84, a differential pressure calculation means 84b, a correction coefficient setting means 85, a first valve opening period correction means 86, and the like are provided.
[0078]
This correction coefficient setting means 85 is used to open the valve opening period ΔT of the first solenoid valve 5._mainThe correction coefficient K for correcting the correction is set, and the correction coefficient (K ≧ 1) is set based on a map as shown in the figure.
Then, the fuel pressure P in the high pressure accumulator 3 and the low pressure accumulator 4 is obtained by the differential pressure calculation means 84b._HP, P_LPWhen the fuel pressure difference (differential pressure) ΔP is calculated based on the above, the correction coefficient setting means 85 sets the correction coefficient K based on the pressure difference ΔP.
[0079]
Further, in the first valve opening period correction means 86, the first valve opening period ΔT_mainIs multiplied by the correction coefficient K to obtain the first valve opening period ΔT_mainIs corrected according to the fuel pressure difference ΔP.
Therefore, in the fuel injection control method according to this modification, the fuel injection amount is controlled based on the flowchart as shown in FIG. In FIG. 7, steps S <b> 1 to S <b> 9 are the same as those in the above-described embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0080]
In step S9, the low-pressure fuel injection period (switching timing) ΔT₀Is determined to be equal to or greater than a predetermined value Tc (for example, −0.5 msec), in this modification, the high-pressure fuel injection amount q_mainAnd pressure P of the high pressure accumulator_HPThe opening period ΔT of the first solenoid valve 5 based on_mainIs set (step S21). Thereafter, the fuel pressure P in the high pressure accumulator 3_HPAnd the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4_LPIs calculated (step S22), and a correction coefficient K is set based on the differential pressure ΔP (step S23).
[0081]
In step S9, ΔT₀Is less than the predetermined value Tc, the process proceeds to step S20, where the correction coefficient K = 1 is set. That is, when passing through step S20 (ΔT₀Is less than a predetermined value), no correction is performed.
When the correction coefficient K is set in step S23 or step S20, the valve opening period ΔT of the first electromagnetic valve 5 is set._mainIs corrected by the correction coefficient K. That is, the opening period of the first solenoid valve 5 is renewed and K · ΔT_main(Step S24).
[0082]
Next, the corrected valve opening period K · ΔT_mainLow pressure fuel injection period ΔT₀Is added to the opening period of the second electromagnetic valve 7 (that is, the drive time ΔT of the injector 9)._inj) Is set (step S25). And the valve opening period K · ΔT set in this way_main, ΔT_mainAnd switching timing ΔT₀Based on the above, the operation of the electromagnetic valves 5 and 7 is controlled (step S26).
[0083]
And also in such a modification, the above-mentioned embodiment and an effect | action and effect can be acquired.
The fuel injection amount control device and the fuel injection amount control method for an internal combustion engine of the present invention are not limited to the above-described embodiment and its modifications, and can be variously modified without departing from the spirit of the present invention. is there. For example, the high-pressure fuel injection amount q_mainThe fuel correction amount q ′ is not limited to the map type as shown in FIG. 2, and may be obtained by calculation or the like as long as it is based on at least the fuel pressure difference ΔP. The same applies to the setting of the correction coefficient K in the modification.
[0084]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the fuel injection amount control device and the fuel injection amount control method for an internal combustion engine of the present invention, the second control valve according to the differential pressure between the fuel pressure of the high pressure fuel and the fuel pressure of the low pressure fuel. By correcting the valve opening period (drive time of the fuel injection valve) and setting the fuel injection amount, the fuel injection amount that is insufficient at the start of high-pressure fuel injection can be accurately corrected, and the accurate fuel amount is injected There are advantages that you will be able to.
[0085]
Even during transient operation where the target fuel injection amount changes greatly, the target fuel injection amount and the valve opening period of each control valve are set based on the pressure difference between the high-pressure fuel and the low-pressure fuel. There is an advantage that the control can be executed.
In addition, since this apparatus only needs to add control logic to the prior art, the cost does not increase and the weight does not increase. Furthermore, there is an advantage that torque fluctuation can be suppressed by equalizing the combustion state of each cylinder, and the difference in exhaust gas components between cylinders can also be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main configuration of a common rail fuel injection device to which a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic block diagram showing a configuration of a main part of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining characteristics of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A shows a fuel injection rate waveform, and FIG. It is a figure which shows an operation state.
FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a correction value of a fuel injection amount of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, where (a) is a correction value ΔT.₀₁FIG. 5B shows a correction value ΔT.₀₂It is a figure shown about.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic block diagram showing a configuration of a main part of a modified example of the fuel injection amount control device for the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of a modification of the fuel injection amount control device for the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
8A and 8B are diagrams showing fuel injection characteristics in a conventional two common rail fuel injection system, where FIG. 8A is a diagram showing the injection rate waveform, and FIG. 8B is a diagram showing operating characteristics of a solenoid valve.
[Explanation of symbols]
3 First pressure accumulation chamber (high pressure common rail or high pressure pressure accumulation chamber)
4 Second pressure storage chamber (low pressure common rail or low pressure pressure storage chamber)
5 First control valve (first solenoid valve)
7 Second control valve (second solenoid valve)
8 Control means (controller)
9 Fuel injector (injector)
81 Target fuel injection amount setting means
82 Valve opening period setting means
84 First valve opening period setting means
85 Correction coefficient setting means
86 First valve opening period correction means
87 Valve opening timing setting means
88 Low pressure fuel quantity setting means
89 Second valve opening period setting means
q_inj  Target fuel injection amount
q_pre  Low pressure fuel quantity
q 'Corrected fuel amount
q_main  High-pressure fuel injection amount before correction
q_main′ High pressure fuel injection amount after correction
ΔT_main  First valve opening period
ΔT_inj  Second valve opening period
ΔT₀  Low pressure fuel injection period (switching timing)
ΔP Fuel pressure difference or differential pressure
K correction factor
P_LP  Second accumulator pressure (low pressure fuel pressure)
P_HP  First accumulator pressure (high fuel pressure)

Claims

A fuel injection valve for supplying fuel directly to the combustion chamber of the internal combustion engine;
A first pressure accumulation chamber for storing high-pressure fuel;
A second pressure accumulation chamber for storing low pressure fuel having a pressure lower than that of the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber;
A first control valve that is switch-controlled to switch the fuel pressure acting on the fuel injection valve to either the low-pressure fuel or the high-pressure fuel;
A second control valve for controlling fuel injection from the fuel injection valve;
Target fuel injection amount setting means for setting a target fuel injection amount based on the operating state of the internal combustion engine;
Valve opening period setting means for setting a second valve opening period of the second control valve based on the target fuel injection amount set by the target fuel injection amount setting means,
The valve opening period setting means corrects the second valve opening period in accordance with a pressure difference between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber. Fuel injection amount control device.

The valve opening period setting means includes
The corrected fuel amount calculated in accordance with the target fuel injection amount and the pressure difference between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber during the first valve opening period of the first control valve 2. The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising first valve opening period setting means for setting based on

The valve opening period setting means includes
First valve opening period setting means for setting a first valve opening period of the first control valve based on the target fuel injection amount;
Correction coefficient setting means for setting a correction coefficient based on a pressure difference between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber;
2. The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising first valve opening period correction means for correcting the first valve opening period based on the correction coefficient.

The valve opening period setting means includes
In order to obtain a desired injection rate waveform by switching the fuel pressure supplied to the fuel injection valve, the first opening of the first control valve with respect to the second opening timing of the second control valve is based on the operating state of the internal combustion engine. 2. The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising valve opening timing setting means for setting the valve timing.

The valve opening period setting means includes
When the first valve opening timing with respect to the second valve opening timing set by the valve opening timing setting means is after a predetermined time, the second valve opening period is set to the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the high pressure fuel. 5. The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the correction is made in accordance with a pressure difference from the low pressure fuel in the second pressure accumulating chamber.

A fuel injection valve for supplying fuel directly to the combustion chamber of the internal combustion engine;
A first pressure accumulation chamber for storing high-pressure fuel;
A second pressure accumulation chamber for storing low pressure fuel having a pressure lower than that of the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber;
A first control valve that is switch-controlled to switch the fuel pressure acting on the fuel injection valve to either the low-pressure fuel or the high-pressure fuel;
A second control valve for controlling fuel injection from the fuel injection valve;
Target fuel injection amount setting means for setting a target fuel injection amount based on the operating state of the internal combustion engine;
Valve opening period setting means for setting a second valve opening period of the second control valve based on the target fuel injection amount set by the target fuel injection amount setting means,
The valve opening period setting means includes
Low pressure fuel for calculating a low pressure fuel injection amount based on a low pressure fuel injection period between the second valve opening timing of the second control valve and the first valve opening timing of the first control valve and the pressure in the second pressure accumulating chamber A quantity setting means;
And a first valve opening period setting means for setting a first valve opening period of the first control valve based on the target fuel injection amount, the low pressure fuel injection amount, and the pressure in the first pressure accumulating chamber. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine.

The first valve opening period setting means includes:
The internal combustion engine according to claim 6, wherein the first valve opening period is obtained using a correction amount corresponding to a pressure difference between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber. Engine fuel injection amount control device.

The valve opening period setting means includes
The internal combustion engine according to claim 6, further comprising second valve opening period setting means for setting the second valve opening period based on the first valve opening period and the low pressure fuel injection period. Engine fuel injection amount control device.

A fuel injection valve for supplying fuel directly to the combustion chamber of the internal combustion engine;
A first pressure accumulation chamber for storing high-pressure fuel;
A second pressure accumulation chamber for storing low pressure fuel having a pressure lower than that of the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber;
A first control valve that is switch-controlled to switch the fuel pressure acting on the fuel injection valve to either the low-pressure fuel or the high-pressure fuel;
A fuel injection amount control method for an internal combustion engine comprising a second control valve for controlling fuel injection from the fuel injection valve,
Setting a target fuel injection amount based on the operating state of the internal combustion engine;
Setting a second valve opening period of the second control valve based on the target fuel injection amount;
And correcting the second valve opening period in correspondence with a pressure difference between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber. Control method.

The first valve opening period of the first control valve based on the target fuel injection amount and the corrected fuel amount calculated corresponding to the pressure difference between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber Steps to set
The fuel injection amount control method for an internal combustion engine according to claim 9, further comprising: obtaining the second valve opening period based on the first valve opening period.

Setting a first valve opening period of the first control valve based on the target fuel injection amount;
Setting a correction coefficient based on a pressure difference between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber;
Correcting the first valve opening period based on the correction coefficient;
The fuel injection amount control method for an internal combustion engine according to claim 9, further comprising: obtaining the second valve opening period based on the first valve opening period.

A fuel injection valve for supplying fuel directly to the combustion chamber of the internal combustion engine;
A first pressure accumulation chamber for storing high-pressure fuel;
A second pressure accumulation chamber for storing low pressure fuel having a pressure lower than that of the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber;
A first control valve that is switch-controlled to switch the fuel pressure acting on the fuel injection valve to either the low-pressure fuel or the high-pressure fuel;
A fuel injection amount control method for an internal combustion engine comprising a second control valve for controlling fuel injection from the fuel injection valve,
Setting a target fuel injection amount based on the operating state of the internal combustion engine;
Setting a second valve opening period of the second control valve based on the target fuel injection amount;
Setting a low pressure fuel injection period between a second valve opening timing of the second control valve and a first valve opening timing of the first control valve;
Setting a low-pressure fuel injection amount based on the low-pressure fuel injection period and the pressure in the second pressure accumulation chamber;
A step of setting a first valve opening period of the first control valve based on the target fuel injection amount, the low-pressure fuel injection amount, and the pressure in the first pressure accumulating chamber. Quantity control method.

The internal combustion engine according to claim 12, further comprising a step of setting the first valve opening period corresponding to a pressure difference between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber. Fuel injection amount control method.

14. The fuel injection amount control method for an internal combustion engine according to claim 12, further comprising a step of setting the second valve opening period based on the first valve opening period and the low pressure fuel injection period.