JP3867468B2 - コモンレール式燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コモンレールに蓄圧状態に貯留された燃料をインジェクタから噴射するコモンレール式燃料噴射装置に関し、特に、燃料噴射をメイン噴射と該メイン噴射に先行して少量の燃料を噴射するパイロット噴射とで行うコモンレール式燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの燃料噴射に関して、燃料の噴射圧力の高圧化を図り、噴射タイミング及び噴射量等の噴射条件をエンジンの運転状態に応じて最適に制御する方式として、コモンレール燃料噴射システムが知られている。コモンレール燃料噴射システムは、燃料サプライポンプによって所定圧力に加圧された作動流体をコモンレール内に蓄圧状態に貯留し、貯留された作動流体をインジェクタに供給して、コントローラがエンジンの運転状態に応じて求めた燃料噴射量及び燃料噴射時期等の最適な燃料噴射条件で燃料を複数の気筒にそれぞれ配置された各インジェクタから噴射するシステムである。各インジェクタは、燃料供給管を通じて供給される燃料を通過又は遮断する制御を行うための制御弁を備えている。
【０００３】
作動流体が燃料それ自体である場合、コモンレールは燃料を蓄圧状態に貯留し、コモンレールから燃料供給管を通じて各インジェクタの先端に形成された噴孔に至る燃料流路内には、常時、噴射圧力相当の燃料圧が作用している。各インジェクタは、燃料の噴射を所定の時期にのみ行うために、制御弁として、電磁ソレノイド、圧電素子、磁気歪素子等で構成されるアクチュエータによって作動されて燃料供給路を開閉する開閉弁を備えている。コントローラは、加圧燃料が各インジェクタにおいてエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コモンレールの圧力と各インジェクタの開閉弁の作動とを制御している。
【０００４】
コモンレール式燃料噴射装置では、開閉弁は、コントローラが出力した電気的信号によって、例えば、電磁ソレノイドのような電磁的に作動されるアクチュエータで作動される電磁弁である。燃料噴射量については、コントローラは、エンジンの運転状態に応じて目標燃料噴射量を求め、そのようにして求められた目標燃料噴射量に応じてインジェクタのアクチュエータを作動させる時期を制御しており、アクチュエータが電磁弁である場合には、電磁弁が開弁している期間、即ち、コントローラが電磁弁に出力する噴射用のコマンドパルスのパルス期間が制御される。しかし、単位時間当たりの燃料噴射量、即ち、燃料噴射率は、パルス期間のみならずコモンレールの燃料圧力にも依存するので、パルス期間は、目標燃料噴射量とコモンレールの燃料圧力とに応じて決定されている。
【０００５】
コモンレール式燃料噴射装置が適用されるコモンレール燃焼噴射システムの概要が図５に示されている。図５に示すコモンレール燃焼噴射システム１は、６気筒エンジンのためのシステムであり、燃料タンク４内の燃料は、プレフィルタ５及び循環弁及び水分離器を備えたフィルタ６を経た後、燃料管７を通じて、例えばプランジャ式の可変容量式高圧ポンプである燃料サプライポンプ８に供給される。燃料サプライポンプ８は、エンジン出力によって駆動されるものであり、燃料を要求される所定圧力に昇圧し、燃料管９及び圧力制御弁１１を通じてコモンレール２に供給する。燃料サプライポンプ８の吐出側でコモンレール２の手前には、コモンレール２における燃料圧を所定圧力に維持するため圧力制御弁１１が配設されている。燃料サプライポンプ８からリリーフされた燃料は、戻し管１２を通じて燃料タンク４に戻る。コモンレール２内の燃料は、燃料供給管３を通じて複数のインジェクタ１０に供給される。燃料供給管３からインジェクタ１０に供給された燃料のうち、燃焼室への噴射に費やされなかった燃料、及び圧力制御弁１１でリリーフされた燃料は、戻し管１３，１４を通じて燃料タンク４に戻される。
【０００６】
電子制御ユニットであるコントローラ１５には、エンジンの気筒判別センサ、エンジン回転数Ｎｅや上死点（ＴＤＣ）を検出するためのクランク角センサ、アクセルペダル踏込み量Ａｃを検出するためのアクセル開度センサ、冷却水温度を検出するための水温センサ、吸気管内圧力を検出するための吸気管内圧力センサ等の、エンジンの運転状態を検出するための各種センサ１６からの信号が入力される。コモンレール２の圧力は、圧力制御弁１１に設けられた圧力センサ１８が設けられており、圧力センサ１８によって検出されたコモンレール２内の燃料圧力Ｐｒ（以下、コモンレール圧力という）の検出信号もコントローラ１５に入力される。コントローラ１５は、これらの信号に基づいて、エンジン出力が運転状態に即した最適出力になるように、インジェクタ１０による燃料の噴射条件、即ち、燃料の噴射時期（噴射開始時期と期間）及び噴射量等を制御する。インジェクタ１０が燃料を噴射することでコモンレール２内の燃料が消費され、コモンレール内の燃料圧は低下するが、コントローラ１５は、燃料サプライポンプ８からの高圧燃料の圧力を圧力制御弁１１の制御部１９を制御することにより、コモンレール圧力Ｐｒが一定となるように或いはエンジンの運転状態に応じて必要とされる燃料噴射圧力を得るようにコモンレール圧力Ｐｒを制御する。
【０００７】
図６は、コモンレール式燃料噴射システムに用いられるインジェクタの一例を示す縦断面概略図である。インジェクタ１０は、図示が省略されたシリンダヘッド等のベースに設けられた穴部にシール部材によって密封状態に取付けられる。インジェクタ１０の上側側部には燃料供給管３が接続され、燃料供給管３とインジェクタ１０の本体内部に形成されている燃料通路２１，２２とから燃料流路が構成されている。燃料流路を通じて供給された燃料は、燃料溜まり２３及び針弁２４の周囲の通路を通じて、インジェクタ１０の先端部に形成されて針弁２４のリフト時に開く噴孔２５から燃焼室内に噴射される。
【０００８】
インジェクタ１０には、針弁２４のリフトを制御するため、バランスチャンバ式の針弁リフト機構が設けられている。インジェクタ１０の最上部には電磁弁を駆動する電磁アクチュエータ２６が設けられており、コントローラ１５のコマンドパルスに応じた制御電流が信号線２７を通じて電磁アクチュエータ２６のソレノイド２８に送られる。ソレノイド２８が励磁されると、アーマチュア２９が上昇して燃料路３１の端部に設けられた開閉弁３２（制御弁）を開くので、燃料流路から圧力制御室３０に供給された燃料の燃料圧が燃料路３１を通じて解放される。インジェクタ１０の本体内部に形成された中空穴３３内には、コントロールピストン３４が昇降可能に設けられている。低下した圧力制御室３０内の圧力に基づく力とリターンスプリング３５のばね力とによってコントロールピストン３４に働く押下げ力よりも、燃料溜まり２３に臨むテーパ面３６に作用する燃料圧に基づいてコントロールピストン３４を押し上げる力が勝るため、コントロールピストン３４は上昇する。その結果、針弁２４がリフトし、噴孔２５から燃料が噴射される。燃料噴射時期は針弁２４のリフト時期によって定められ、燃料噴射量は燃料流路内の燃料圧と針弁２４のリフト（リフト量、リフト期間）とによって定められる。即ち、針弁２４は、圧力制御室３０内の燃料の圧力作用に基づいて昇降し、開閉弁３２は、圧力制御室３０内の燃料を排出することにより圧力制御室３０内の燃料圧力を解放する。
【０００９】
一般に、インジェクタ１０の燃料噴射量とコントローラ１５が出力するコマンドパルスのパルス幅との関係が、コモンレール圧力Ｐｒ（コモンレール２内の燃料圧力）をパラメータとしたマップによって定められている。コモンレール圧力Ｐｒを一定とすると、パルス幅が大きいほど燃料噴射量は多くなり、また、同じパルス幅であっても、コモンレール圧力Ｐｒが大であるほど燃料噴射量は大きくなる。一方、燃料噴射は、コマンドパルスの立ち下がり時刻と立ち上がり時刻に対して一定時間遅れて開始又は停止されるので、コマンドパルスのオン又はオフ時期を制御することによって、噴射タイミングを制御することができる。基本噴射量とエンジン回転数との間には、アクセルペダル踏込み量をパラメータとして一定の関係が基本噴射量特性マップとして予め与えられており、燃料噴射量は、エンジンの運転状態に応じて基本噴射量特性マップに基づいて決定される。
【００１０】
コモンレール圧力Ｐｒは、エンジンサイクルにおける各気筒毎での燃料噴射に対応して、噴射開始から時間遅れを伴って降下を開始し、噴射終了後には、燃焼順序に従って次に燃焼が行われる気筒での燃料噴射のために高圧燃料サプライポンプ８からの燃料の吐出に応じて回復するというサイクルを繰り返している。エンジンは、図５に示すように多気筒エンジンであるので、コントローラ１５は、インジェクタ１からの燃料噴射の制御を各気筒別に行っている。
【００１１】
燃料噴射のためにコントローラがインジェクタのアクチュエータに出力する噴射のためのコマンドパルスのパルス期間の決定については、例えば、特開昭５６−１４３３１８号公報や特開平７−１９７８４０号公報に開示されている。特開昭５６−１４３３１８号公報に開示のものは、ディーゼルエンジンのようなエンジンにおいて、燃料供給量を制御し、始動行程を制御する制御量を定めるエンジンの制御量設定装置が開示されている。制御量としては、燃料供給の開始時点、供給期間のうち少なくとも一つ、並びに始動弁の切換え時点とされ、燃料供給量に従って各時点が定められる。特に、噴射期間については、噴射量に比例し噴射圧力の平方根に反比例する値として計算される。
【００１２】
特開平７−１９７８４０号公報には、燃料戻り管路のない燃料供給システムにおいて、噴射圧力及び／又は燃料噴射温度に応じて、インジェクタの解放時間を決定する燃料噴射パルス幅を補正することにより、燃料噴射量を正確に制御することを図った燃料噴射パルス幅の補正方法及び装置が示されている。
【００１３】
ところで、ディーゼルエンジンの燃焼騒音の低減と排気ガス特性の悪化防止とを目的として、メイン噴射に先立って少量の燃料を噴射する、所謂パイロット噴射制御が行われている。パイロット噴射を行うことによって燃焼室の温度を予め上昇させておくと噴射燃料の急激な燃焼が防止され、その結果、所謂ディーゼルノックの発生の防止と排気ガス中に含まれる窒素酸化物の低減とを図ることが可能である。パイロット噴射量は、実験的に求めた窒素酸化物の発生量を考慮して決定される。パイロット噴射が必要とされるのは、通常、エンジンの運転領域が低負荷アイドル運転領域であるので、パイロット噴射量は総燃料噴射量に対する小さい比率の噴射量、又は一律的な少量の絶対量として求められる。
【００１４】
燃料噴射制御においてパイロット噴射を行う場合、エンジンの運転状態に応じて、メイン燃料噴射を行うためのメイン噴射時期、パイロット噴射終了後からメイン噴射時期までのインターバル期間、及びパイロット噴射量が決定され、パイロット噴射を行うためにコントローラから出力されるパイロット噴射のパルス出力時期は、上記メイン噴射時期から、インターバル期間とパイロット噴射量から求められるパイロット噴射期間との合計を逆算すると共に、コントローラからの出力信号が出されてからインジェクタの開閉弁が作動を開始するまでの応答遅れを考慮して決定されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
コモンレール式燃料噴射装置でパイロット噴射を行う場合、インジェクタの開閉弁が例えば電磁アクチュエータで作動する電磁弁であるときには、パイロット噴射とメイン噴射とのインターバル期間が短いと、パイロット噴射用に電流エネルギを費やした直後では、メイン噴射用の電流エネルギが充分蓄積されていないままに再度電磁弁を駆動しなければならなくなる。インジェクタを瞬間的に開弁させるために通電初期には大電流を流しているが、電流エネルギの蓄積が充分でないと、初期電流値が不足して、インジェクタを瞬時に開弁させることができず、ニードルのリフトが緩慢になって作動遅れを生じる。
【００１６】
そこで、高圧燃料サプライポンプから吐出された燃料を蓄圧状態にコモンレールに貯留し、コモンレールから供給された燃料を制御弁の作動によっインジェクタから燃焼室に噴射し、コントローラがエンジンの運転状態を検出する検出手段からの検出信号に応じて求められる燃料噴射量に基づいてインジェクタからの燃料噴射をメイン噴射とメイン噴射にインターバル期間を置いて先行したパイロット噴射とに分割して噴射するため、メイン噴射とパイロット噴射とにそれぞれ対応したコマンドパルスに基づいた駆動信号を制御弁に出力しているコモンレール式燃料噴射装置においては、インターバル期間の長短がメイン噴射における開閉弁のリフトの緩慢さ、即ち、噴射時期の遅れに影響を与えていることに対応するため、インターバル期間の長さが変化する場合にもメイン噴射の燃料噴射開始を目標となる燃料噴射開始時期に開始する点で解決すべき課題がある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記のように燃料噴射をメイン噴射とメイン噴射に先行して行われるパイロット噴射とで行うコモンレール式燃焼噴射装置において、制御弁への駆動信号を出力するための電流回復に影響を与えるインターバル期間の長さが変化したときであっても、メイン噴射において適正な時期に燃料噴射を行うことを可能にするコモンレール式燃料噴射装置を提供することである。
【００１８】
上記目的を達成するためこの発明によるコモンレール式燃料噴射装置は、高圧燃料サプライポンプから吐出された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、前記コモンレールから供給される燃料を制御弁の作動に基づいて燃焼室に噴射するインジェクタ、エンジンの運転状態を検出する検出手段、及び前記インジェクタからの燃料噴射を、前記検出手段が検出した前記エンジンの運転状態に応じて、メイン噴射と前記メイン噴射に先行したパイロット噴射とに分割して噴射するため、前記メイン噴射と前記パイロット噴射とにそれぞれ対応したコマンドパルスを出力すると共に前記各コマンドパルスに基づいた駆動信号を前記制御弁に出力するコントローラを具備してなるコモンレール式燃料噴射装置において、前記コントローラは、前記エンジンの運転状態に基づいて前記メイン噴射の目標噴射開始時期と前記パイロット噴射の噴射終了時期から前記メイン噴射の前記目標噴射開始時期までのインターバル期間とを決定し、前記メイン噴射の実際の噴射開始時期を前記目標噴射開始時期に合わせるため前記メイン噴射に対応した前記コマンドパルスのパルス開始時期を前記インターバル期間に応じて補正するとともに、前記メイン噴射に対応した前記コマンドパルスの前記パルス開始時期を、前記メイン噴射の前記目標噴射開始時期から、前記インターバル期間に基づいて決定されたインジェクタ駆動遅れ期間を遡って算出し、前記インターバル期間が短いほど、前記インジェクタ駆動遅れ期間を長い値に決定することにより、前記メイン噴射に対応した前記コマンドパルスのパルス開始時期を早める補正を行うものであることを特徴とする。
【００１９】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置は、上記のように構成されているので、コントローラが、パイロット噴射の噴射終了時期からインターバル期間を置いてメイン噴射のための燃料噴射を開始するようにパイロット噴射とメイン噴射とのためのコマンドパルスを出力するときに、メイン噴射のためのコマンドパルスのパルス開始時期がインターバル期間によって補正されるので、インターバル期間の長短に応じてインジェクタを作動させる駆動信号を出力するための電流エネルギの回復量に多少が生じることに起因したメイン噴射の噴射開始時期のずれが生じることがなく、実際のメイン噴射は目標噴射開始時期のタイミングで開始される。また、アクチュエータのための駆動電流によるメイン噴射への影響は、インターバル期間が短いほど大きく、実際に噴射されるメイン噴射の噴射タイミングを遅らそうとする。インターバル期間の長さはインジェクタ駆動遅れ期間に反映されるので、メイン噴射に対応したコマンドパルスのパルス開始時期をメイン噴射の目標噴射開始時期からインジェクタ駆動遅れ期間を遡った時期として算出することにより、インターバル期間のメイン噴射タイミングへの影響がなくなり、メイン噴射が目標噴射開始時期のタイミングで開始され、燃焼特性に影響が生じない。さらに、インターバル期間が短いほどメイン噴射のためのコマンドパルスのパルス幅を長くするように補正を行うことによって、インターバル期間の長さが変化しても、それに応じてメイン噴射のためのコマンドパルスのパルス開始時期が補正されるので、メイン噴射タイミングへの影響をなくすことが可能なる。
【００２２】
前記インジェクタは、前記コモンレールから供給される燃料の一部が導入される圧力制御室、前記圧力制御室内の燃料の圧力作用に基づいて昇降して前記インジェクタの先端部に形成された燃料を噴射する噴孔を開閉する針弁、前記圧力制御室内の燃料を排出することにより前記圧力制御室内の燃料圧力を解放する前記制御弁、及び前記駆動信号によって駆動されて前記制御弁を作動させるアクチュエータを具備している。制御弁を作動させるアクチュエータとしては、電磁ソレノイドや圧電素子等の電気的に作動されるアクチュエータである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置の実施例を説明する。図１はこの発明によるコモンレール式燃料噴射装置におけるコントローラの一例を示すブロック図、図２は図１に示すコモンレール式燃料噴射装置によるパイロット噴射とメイン噴射との各コマンドパルスのパルス幅を決定する制御フローの一例を示すフローチャート、図３は図１に示すコモンレール式燃料噴射装置によるパイロット噴射とメイン噴射との各コマンドパルスのパルス開始時期を決定する制御フローの一例を示すフローチャート、図４はこの発明によるコモンレール式燃料噴射装置におけるインジェクタ駆動制御のためのタイミングチャート、即ち、コントローラが出力するコマンドパルス、インジェクタへの駆動電流、及びインジェクタのニードルのリフト量を示すグラフである。
【００２４】
図１に示すコントローラ１５は、エンジン回転数Ｎｅとアクセル操作量Ａｃとに基づいて総燃料噴射量Ｑｆｎｌを決定する総燃料噴射量決定手段４０、総燃料噴射量Ｑｆｎｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づいてパイロット噴射量Ｑｐとインターバル期間Ｔｉｎｔをそれぞれ決定するパイロット噴射量決定手段４１及びインターバル期間決定手段４２、総燃料噴射量Ｑｆｎｌからパイロット噴射量Ｑｐを減算してメイン噴射量Ｑｍを算出するメイン噴射量算出手段４３、メイン噴射量Ｑｍとコモンレール圧力Ｐｒとに基づいてメイン噴射コマンドパルスの基本パルス幅Ｐｗｍｂを決定するメイン噴射基本パルス幅決定手段４４、インターバル期間Ｔｉｎｔとコモンレール圧力Ｐｒとに基づいてメイン噴射コマンドパルスの補正パルス幅Ｐｗｍｃを決定するメイン噴射補正パルス幅決定手段４５、及びメイン噴射コマンドパルスＣＰｍの基本パルス幅Ｐｗｍｂと補正パルス幅Ｐｗｍｃとを加算してメイン噴射コマンドパルスのパルス幅Ｐｗｍを算出するメイン噴射パルス幅算出手段４６を有している。
【００２５】
コントローラ１５は、また、パイロット噴射量Ｑｐとコモンレール圧力Ｐｒとに基づいてパイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐを決定するパイロット噴射パルス幅決定手段４７を有していると共に、総燃料噴射量Ｑｆｎｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づいてメイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍを決定するメイン噴射開始偏位期間決定手段４８、インターバル期間Ｔｉｎｔとコモンレール圧力Ｐｒとに基づいてインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄを決定するインジェクタ駆動遅れ期間決定手段４９、メイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍとインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄとに基づいてメイン噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍを決定するメイン噴射コマンド開始偏位期間決定手段５０を有している。コントローラ１５は、更に、パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐとコモンレール圧力Ｐｒとに基づいてパイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅを決定するパイロット噴射終了遅れ期間決定手段５１、及びメイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍと、インターバル期間Ｔｉｎｔと、パイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅと、パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐとを加算してパイロット噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｐを算出するパイロット噴射コマンド開始偏位期間算出手段５２を有している。パイロット噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｐが上死点から偏位する（遡る又は遅れる）ことにより、パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス開始時期が決定される。
【００２６】
このコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御について、図２及び図３に示すフローチャートと、図４に示すインジェクタ駆動制御のためのタイミングチャートとに基づいて説明する。図４は、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置によって燃料噴射が行われるときに、横軸を時間として、（ａ）コマンドパルスＣＰの波形、（ｂ）インジェクタに供給される駆動電流Ｉｃの波形、及び（ｃ）インジェクタのニードルのリフト量の時間変化を示したグラフである。図４に示すように、コントローラ１５は、パイロット噴射のためのコマンドパルスＣＰｐとメイン噴射のためのコマンドパルスＣＰｍとに応じて、インジェクタ１０にパイロット噴射用の駆動電流Ｉｃｐとメイン噴射用の駆動電流Ｉｃｍを出力する。各駆動電流Ｉｃｐ，Ｉｃｍの印加開始後、それぞれ時間遅れを伴って、インジェクタ１０のニードルにはパイロット噴射のためのリフトＬｐとメイン噴射のためのリフトＬｍとが生じる。
【００２７】
エンジンの運転状態を検出する検出手段としては、例えば、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ、及びエンジン負荷を表すアクセル操作量（アクセルペダル踏込み量）Ａｃを検出するアクセル操作量センサがある。図２に示すように、エンジン回転数センサによって検出されたエンジン回転数Ｎｅとアクセル操作量センサによって検出されたアクセル操作量Ａｃとに基づいて、予め決められたマップデータ（図示せず）を参照することにより、総燃料噴射量Ｑｆｎｌが決定される（ステップ１）。総燃料噴射量Ｑｆｎｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて予め決められたマップデータ（図示せず）を参照することによりパイロット噴射量Ｑｐが決定される（ステップ２）。
【００２８】
総燃料噴射量Ｑｆｎｌからパイロット噴射量Ｑｐを減算することによりメイン噴射量Ｑｍが算出される（ステップ３）。総燃料噴射量Ｑｆｎｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、パイロット噴射の終了時期後からメイン噴射の開始時期までのインターバル期間Ｔｉｎｔ（クランク角度）が決定される（ステップ４）。インターバル期間Ｔｉｎｔ（クランク角度）は、図４に示すタイミングチャートに示すように、インジェクタ１０のニードルのリフトで見て、パイロット噴射のためのニードルリフトが終了するパイロット噴射の噴射終了時期Ｔ４からメイン噴射のためのニードルリフトが再開されるメイン噴射の噴射開始時期Ｔ６までの図４において〔３〕で表した期間である。同じ噴射期間でもコモンレール圧力Ｐｒが高いほど噴射量が多くなるので、圧力センサ１８が検出したコモンレール圧力Ｐｒを考慮して、メイン噴射量Ｑｍを噴射するために、インジェクタ１０のアクチュエータを駆動するためのメイン噴射コマンドパルスの基本パルス幅Ｐｗｍｂが決定される（ステップ５）。
【００２９】
インターバル期間Ｔｉｎｔ（クランク角度）は、エンジン回転数Ｎｅに基づいてインターバル期間Ｔｉｎｔ（時間、単位ｍｓｅｃ）に換算される（ステップ６）。換算されたインターバル期間Ｔｉｎｔ（ｍｓｅｃ）とコモンレール圧力Ｐｒとに基づいて、メイン噴射コマンドパルスＣＰｍの基本パルス幅Ｐｗｍｂを補正する補正パルス幅Ｐｗｍｃ（ｍｓｅｃ）が算出される（ステップ７）。補正パルス幅Ｐｗｍｃ（ｍｓｅｃ）は、インターバル期間Ｔｉｎｔの長短を反映して算出されるが、インターバル期間Ｔｉｎｔが短いほど、アクチュエータの駆動用電流エネルギ不足に起因してメイン噴射においてメイン噴射期間が遅れ方向にずれるという影響が大きいので、補正パルス幅Ｐｗｍｃはインターバル期間Ｔｉｎｔが短いほど長くなるように補正される。
【００３０】
パイロット噴射が実行されるか否かが、判定される（ステップ８）。パイロット噴射が実行される場合には、メイン噴射コマンドパルスＣＰｍの基本パルス幅Ｐｗｍｂに補正パルス幅Ｐｗｍｃを加算することにより、メイン噴射コマンドパルスＣＰｍのパルス幅Ｐｗｍが算出される（ステップ９）。メイン噴射コマンドパルスＣＰｍのパルス幅Ｐｗｍは、図４に示すタイミングチャートにおいては、〔６〕で示すように、コントローラ１５が出力するコマンドパルスＣＰのうちメイン噴射コマンドパルスＣＰｍの立下がり時期であるメイン噴射コマンドパルスのパルス開始時期Ｔ５から立上がり時期であるパルス終了時期Ｔ８までのパルス幅である。インジェクタ１０には応答遅れがあるために、インターバル期間Ｔｉｎｔの終了時期であるメイン噴射の噴射開始時期Ｔ６は、パルス開始時期Ｔ５から〔５〕で示すインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄだけ遅れている。
【００３１】
次に、メイン噴射の場合と同様、同じ噴射期間でもコモンレール圧力Ｐｒが高いほど噴射量が多くなるので、コモンレール圧力Ｐｒを考慮してパイロット噴射量Ｑｐを噴射するためのパイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐが決定される（ステップ１０）。パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐは、図４のタイミングチャートにおいて〔１〕で示すように、コントローラ１５が出力するコマンドパルスＣＰのうちパイロット噴射コマンドパルスＣＰｐの立下がり時期であるパルス開始時期Ｔ１から立上がり時期であるパルス終了時期Ｔ３までのパルス幅である。一方、ステップ８の判定でパイロット噴射が実行されない場合には、インターバル期間は存在しないから、ステップ５で求めたメイン噴射コマンドパルスＣＰｍの基本パルス幅Ｐｗｍｂがそのままメイン噴射コマンドパルスＣＰｍのパルス幅Ｐｗｍに決定される（ステップ１１）。
【００３２】
燃料噴射の各種の時期については、図３の噴射パルス出力時期決定フローチャートに示すように、各気筒において時期Ｔ７として表される上死点（ＴＤＣ）を基準に決定される。上死点前はＢＴＤＣで、上死点後はＡＴＤＣで表される。図４において〔４〕に示されているように、総燃料噴射量Ｑｆｎｌとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、メイン噴射が開始される目標開始時期である噴射開始時期Ｔ６が、上死点時期Ｔ７からの角度偏位（図４に示すように上死点時期Ｔ７の前に遡る場合のみならず、上死点時期Ｔ７の後に遅れる場合もある）であるメイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍ（クランク角度）として決定される（ステップ２１）。図４において〔３〕に示すインターバル期間Ｔｉｎｔ（クランク角度）は、エンジン回転数Ｎｅに基づいて時間としてのインターバル期間Ｔｉｎｔ（単位ｍｓｅｃ）に換算される（ステップ２２）。換算されたインターバル期間Ｔｉｎｔ（ｍｓｅｃ）とコモンレール圧力Ｐｒとに基づいて、予め求められているマップ等に基づいて、図４の〔５〕に示したメイン噴射コマンドパルスＣＰｍのパルス開始時期Ｔ５からインジェクタ１０が実際にリフトを開始して燃料が噴射開始される噴射開始時期Ｔ６までの応答遅れとして、インジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄ（ｍｓｅｃ）が決定される（ステップ２３）。インターバル期間Ｔｉｎｔが短いほどインジェクタを駆動するための駆動電流エネルギの回復が充分でないために、インジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄは、インターバル期間Ｔｉｎｔが短いほど長くなる。時間としてのインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄ（ｍｓｅｃ）は、エンジン回転数Ｎｅを考慮して、クランク角としてのインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄ（クランク角度）に換算される（ステップ２４）。
【００３３】
ステップ２１で決定したメイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍ（クランク角度）と、ステップ２４で換算したインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄ（クランク角度）とを加算することにより、図４において〔７〕で示すメイン噴射のためのコマンドパルスＣＰｍのメイン噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍ（クランク角度）が算出される（ステップ２５）。即ち、上死点時期Ｔ７からメイン噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍ（クランク角度）だけ遡る（又は遅れる）ことにより、メイン噴射コマンドパルスＣＰｍのパルス開始時期Ｔ５が定められる。メイン噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍは、メイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍで定まる噴射開始時期Ｔ６から更にインターバル期間Ｔｉｎｔに応じて決定されるインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄだけ遡った時期（Ｔ５）を定めるものであるので、インターバル期間Ｔｉｎｔが短くなったときには、そのインターバル期間Ｔｉｎｔに応じて長い値に決定されたインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄを遡って、メイン噴射が所期の通り噴射開始時期Ｔ６において確実に開始されるように、メイン噴射コマンドパルスのパルス開始時期Ｔ５が大きくアドバンスされる。
【００３４】
コモンレール圧力Ｐｒとパイロット噴射パルス幅Ｐｗｐ（ｍｓｅｃ）とに基づいて、パイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅ（ｍｓｅｃ）が決定される（ステップ２６）。即ち、パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐの立上がり時期であるパイロット噴射パルス幅Ｐｗｐの終了時期Ｔ３から、パイロット噴射のためのインジェクタ１０のニードルのリフトが終了し且つインターバル期間Ｔｉｎｔの開始時期Ｔ４までの期間として、図４において〔２〕で示されるパイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅ（ｍｓｅｃ）がコモンレール圧力Ｐの高さに応じて決定される。コモンレール圧力Ｐの高さが高いほど、パイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅは長く設定される。時間としてのパイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅ（ｍｓｅｃ）は、エンジン回転数Ｎｅを考慮して、クランク角としてのパイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅ（クランク角）に換算される（ステップ２７）。
【００３５】
時間としてのパイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐ（ｍｓｅｃ）は、エンジン回転数Ｎｅを考慮して、クランク角としてのパイロット噴射パルス幅Ｐｗｐ（クランク角）に換算される（ステップ２８）。最後に、ステップ２１で算出したメイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍ（クランク角度）と、ステップ４で決定しているインターバル期間Ｔｉｎｔ（クランク角度）と、ステップ２７で換算して得られたパイロット噴射終了遅れ期間Ｔｄｐｅ（クランク角）と、ステップ２８で換算して得られているパイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅Ｐｗｐ（クランク角）とを合算することにより、コントローラ１５が出力するパイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス開始時期Ｔ１を決定するために、上死点時期Ｔ７からの角度偏位としてのパイロット噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｐ（図４において、〔８〕で示されている）が算出される（ステップ２９）。なお、パイロット噴射のためのインジェクタ１０のニードルがリフトを開始する時期であるパイロット噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｐ（クランク角度）が、図４において〔９〕の期間として示されている。
【００３６】
上記のように、インジェクタ駆動遅れ期間決定手段４９（図１）は、コモンレール圧力Ｐｒの外に、インターバル期間決定手段４２がエンジン回転速度Ｎｅと総燃料噴射量Ｑｆｎｌとに基づいて決定したインターバル期間Ｔｉｎｔに基づいて、インジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄを決定している。即ち、インターバル期間Ｔｉｎｔの長短に応じて、具体的には、インターバル期間Ｔｉｎｔが短いほど長いインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄを決定している。従って、コントローラ１５は、パイロット噴射の噴射終了時期Ｔ４からインターバル期間Ｔｉｎｔを置いてメイン噴射のための燃料噴射を開始するように、上死点時期Ｔ７からメイン噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍ（クランク角度）だけ遡って（又は遅れて）、メイン噴射とのためのコマンドパルスＣＰｍを出力するのであるが、このときに、上死点ＴＤＣからの偏位であるメイン噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍはメイン噴射開始偏位期間ΔＳＯＩｍで定まる噴射開始時期Ｔ６から更にインターバル期間Ｔｉｎｔの長さに応じたインジェクタ駆動遅れ期間Ｔｄだけ遡った時期（Ｔ５）を定めるものであるので、結局、メイン噴射コマンド開始偏位期間ΔＳＯＣｍはインターバル期間Ｔｉｎｔによって補正されていることになる。従って、メイン噴射コマンドパルスＣＰｍのパルス開始時期Ｔ５が大きくアドバンスされ、インターバル期間Ｔｉｎｔの長短に応じてインジェクタ１０を作動させる駆動信号を出力するための電流エネルギの回復量に多少が生じても、メイン噴射の実際の噴射は目標となる燃料噴射開始時期Ｔ６のタイミングで開始される。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置によれば、エンジンの運転状態に応じて、メイン噴射と前記メイン噴射にインターバル期間を置いて先行したパイロット噴射とに分割して噴射するため、メイン噴射のためのメイン噴射コマンドパルスとパイロット噴射のためのパイロット噴射コマンドパルスとが出力されるが、コントローラは、更に、メイン噴射を行うためのメイン噴射コマンドパルスのパルス開始時期をインターバル期間によって補正しているので、インターバル期間の長短に応じてインジェクタを作動させるための駆動電流エネルギに多少が生じても、メイン噴射において所期の噴射開始時期で燃料噴射を行うことができる。インジェクタに備わる制御弁のアクチュエータを駆動するための駆動電流の回復程度によるメイン噴射への影響は、インターバル期間が短いほど実際に噴射されるメイン噴射開始時期を遅らせようとする傾向があるが、インターバル期間が短いほどメイン噴射コマンドパルスのパルス開始時期をアドバンスするように補正することによって、メイン噴射を目標噴射開始時期のタイミングで開始して燃焼特性への影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置におけるコントローラの一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すコモンレール式燃料噴射装置による各噴射コマンドパルスのパルス幅を決定する制御フローの一例を示すフローチャートである。
【図３】図１に示すコモンレール式燃料噴射装置による各噴射コマンドパルスのパルス開始時期を決定する制御フローの一例を示すフローチャートである。
【図４】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置におけるインジェクタ駆動制御のためのタイミングチャートである。
【図５】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置が適用されるコモンレール式燃料噴射システムの一例を示す概略図である。
【図６】図５に示すコモンレール式燃料噴射システムに用いられるインジェクタの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ コモンレール式燃料噴射装置
２ コモンレール
３ 燃料供給管
８ 燃料サプライポンプ
１０ インジェクタ
１５ コントローラ
１６ 検出手段
１８ 圧力センサ
２４ 針弁
２５ 噴孔
２６ アクチュエータ
３０ 圧力制御室
３２ 開閉弁（制御弁）
Ｐｒ コモンレール圧力
Ｑｍ メイン噴射量
Ｑｐ パイロット噴射量
ＣＰｍ メイン噴射コマンドパルス
ＣＰｐ パイロット噴射コマンドパルス
Ｐｗｐ パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス幅
Ｔｉｎｔ インターバル期間
Ｔ１ パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス開始時期
Ｔ３ パイロット噴射コマンドパルスＣＰｐのパルス終了時期
Ｔ４ パイロット噴射の噴射終了時期
Ｔ５ メイン噴射コマンドパルスＣＰｍのパルス開始時期
Ｔ６ メイン噴射の噴射開始時期
Ｔｄｐｅ パイロット噴射終了遅れ期間

Claims (2)

1. 高圧燃料サプライポンプから吐出された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、前記コモンレールから供給される燃料を制御弁の作動に基づいて燃焼室に噴射するインジェクタ、エンジンの運転状態を検出する検出手段、及び前記インジェクタからの燃料噴射を、前記検出手段が検出した前記エンジンの運転状態に応じて、メイン噴射と前記メイン噴射に先行したパイロット噴射とに分割して噴射するため、前記メイン噴射と前記パイロット噴射とにそれぞれ対応したコマンドパルスを出力すると共に前記各コマンドパルスに基づいた駆動信号を前記制御弁に出力するコントローラを具備してなるコモンレール式燃料噴射装置において、
   前記コントローラは、前記エンジンの運転状態に基づいて前記メイン噴射の目標噴射開始時期と前記パイロット噴射の噴射終了時期から前記メイン噴射の前記目標噴射開始時期までのインターバル期間とを決定し、前記メイン噴射の実際の噴射開始時期を前記目標噴射開始時期に合わせるため前記メイン噴射に対応した前記コマンドパルスのパルス開始時期を前記インターバル期間に応じて補正するとともに、前記メイン噴射に対応した前記コマンドパルスの前記パルス開始時期を、前記メイン噴射の前記目標噴射開始時期から、前記インターバル期間に基づいて決定されたインジェクタ駆動遅れ期間を遡って算出し、前記インターバル期間が短いほど、前記インジェクタ駆動遅れ期間を長い値に決定することにより、前記メイン噴射に対応した前記コマンドパルスのパルス開始時期を早める補正を行うものであることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
2. 前記インジェクタは、前記コモンレールから供給される燃料の一部が導入される圧力制御室、前記圧力制御室内の燃料の圧力作用に基づいて昇降して前記インジェクタの先端部に形成された燃料を噴射する噴孔を開閉する針弁、前記圧力制御室内の燃料を排出することにより前記圧力制御室内の燃料圧力を解放する前記制御弁、及び前記駆動信号によって駆動されて前記制御弁を作動させるアクチュエータを具備するものであることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置。

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