JP3931952B2 - Accumulated fuel injection control device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧室に貯留した高圧燃料を燃料噴射制御弁の開閉に応じて燃料噴射ノズルから噴射する蓄圧式燃料噴射制御装置に係り、詳しくは、燃料噴射量に影響する制御因子である燃料噴射時期や蓄圧室の燃料圧力等を設定する技術に関するものである。
【0002】
【関連する背景技術】
この種の蓄圧式燃料噴射制御装置では、サプライポンプにより燃料を加圧して蓄圧室に貯留すると共に、燃料噴射制御弁の開閉に応じて蓄圧室の高圧燃料を燃料噴射ノズルから噴射するように構成されている。燃料噴射制御弁の通電時間は、アクセル開度とエンジン回転速度から設定された目標燃料噴射量を達成可能な値に設定されるが、実際の燃料噴射量はレール圧(蓄圧室内の燃料圧力)の影響を受けることから、該レール圧を考慮した制御を実施している。具体的には、目標燃料噴射量とエンジン回転速度から噴射時期やレール圧を設定し、設定後の噴射時期に基づいて燃料噴射制御弁の開閉時期を制御すると共に、設定後のレール圧に基づいてサプライポンプの吐出圧力を制御している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蓄圧式燃料噴射制御装置では、上記のように燃料噴射制御弁の通電時間に対して噴射時期及びレール圧を独立して設定しているため、アクセル開度に応じたエンジントルクが得られない場合があった。即ち、目標燃料噴射量を介してアクセル開度と相関する通電時間を設定しても、このときの通電時間の設定タイミングとは異なるタイミングで噴射時期やレール圧が設定されるため、これらの噴射時期やレール圧の変化が実際の燃料噴射量に影響を及ぼして、エンジントルクを変化させてしまう。この現象は事前のマッチングでは対処不能であり、結果として、例えばアクセル開度の変化方向と逆方向にエンジントルクが増減する等の不具合が生じて、運転者に違和感を与えてしまうという問題があった。
【0004】
本発明は、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクを実現し、もって、違和感なく円滑にエンジンを運転させることができる蓄圧式燃料噴射制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明では、高圧の燃料を貯留する蓄圧室と、燃料通路を介して蓄圧室に接続され、燃料をエンジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、蓄圧室に貯留された燃料を燃料噴射ノズルから噴射させるべく配設され、燃料噴射ノズルからの燃料の噴射量及び噴射時期を制御する燃料噴射制御弁と、エンジンの運転状態として少なくともアクセル開度とエンジン回転速度とを検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う設定噴射時期の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する噴射時期トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき蓄圧室内の燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う設定燃料圧力の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する燃料圧トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段におけるアクセル開度の変化量からエンジントルクの変化量を算出する要求トルク変化量算出手段と、噴射時期トルク変化量算出手段により算出された値と燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値との和が、要求トルク変化量算出手段により算出された値になるように、燃料噴射時期若しくは蓄圧室内の燃料圧力を調整制御する制御手段とを備えた。
【0006】
従って、燃料噴射制御弁の開弁に伴って燃料噴射ノズルからの燃料噴射が開始され、燃料噴射制御弁の閉弁に伴って燃料噴射が終了する。ここで、エンジンの運転状態が変化途中にあるとき、目標燃料噴射量に基づく噴射時期や燃料圧力が実際に要求される値から外れ、結果としてエンジントルクを変動させることになる。
【0007】
ここで、燃料噴射時期は燃料噴射時期設定手段により設定され、蓄圧室内の燃料圧力は燃料圧設定手段により設定され、これらの設定噴射時期及び設定燃料圧力がエンジンの運転状態の移行に伴って変化すると、それに応じたエンジントルクの変化量が噴射時期トルク変化量算出手段及び燃料圧トルク変化量算出手段によりそれぞれ算出される。
【0008】
そして、これらのエンジントルクの変化量の和が、要求トルク変化量算出手段によりアクセル開度の変化量から算出されたエンジントルクの変化量となるように、制御手段により燃料噴射時期若しくは蓄圧室内の燃料圧力が調整制御される。即ち、上記エンジントルクの変化量の和は、燃料噴射時期及び蓄圧室内の燃料圧力の変化に起因して発生すると予測されるエンジントルクの変化量を意味し、一方、要求トルク変化量算出手段の算出値は、運転者が要求するエンジントルクの変化量を意味する。よって、上記制御手段による調整制御の結果、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクが実現される。
【0009】
又、請求項2の発明では、高圧の燃料を貯留する第1蓄圧室と、燃料通路を介して第1蓄圧室に接続され、燃料をエンジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、第1蓄圧室内の高圧燃料を燃料通路の下流側へ排出制御する切換弁と、切換弁より下流の燃料通路に分岐通路を介して接続され、第1蓄圧室の高圧燃料よりも低い燃料を貯留する第2蓄圧室と、燃料通路の燃料を燃料噴射ノズルから噴射させるべく配設され、燃料噴射ノズルからの燃料の噴射量及び噴射時期を制御する燃料噴射制御弁と、エンジンの運転状態として少なくともアクセル開度とエンジン回転速度とを検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う設定噴射時期の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する噴射時期トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき第1蓄圧室内の燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う第1蓄圧室内の設定燃料圧力の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する第1燃料圧トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき第2蓄圧室内の燃料圧力を設定する第1の噴射波形設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う第2蓄圧室内の設定燃料圧力の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する第2燃料圧トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき切換弁の作動時期を設定する第2の噴射波形設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う切換弁の設定作動時期の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する切換弁作動時期トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段におけるアクセル開度の変化量からエンジントルクの変化量を算出する要求トルク変化量算出手段と、噴射時期トルク変化量算出手段により算出された値、第1燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値、第2燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値、及び切換弁作動時期トルク変化量算出手段により算出された値の和が、要求トルク変化量算出手段により算出された値になるように、切換弁の作動時期を調整制御する制御手段とを備えた。
【0010】
従って、切換弁が閉弁された状態で燃料噴射制御弁が開弁されて、第2蓄圧室からの低圧燃料が燃料噴射ノズルから噴射され、切換弁の作動時期が到来すると、切換弁が開弁されて、第1蓄圧室からの高圧燃料が燃料噴射ノズルから噴射され、その後に燃料噴射制御弁が閉弁されて燃料噴射が終了する。その結果、高圧の燃料噴射に先行して低圧の燃料噴射が行われて、着火前に噴射される燃料量が少なくなり、予混合燃焼量の減少に伴って燃料噴射期間の初期段階での燃焼が比較的緩慢なものとなり、排ガス中のNOx量の減少、及び運転時の騒音の低減が達成される。
【0011】
ここで、エンジンの運転状態が変化途中にあるとき、噴射時期、第1蓄圧室及び第2蓄圧室の燃料圧力、切換弁の作動時期が実際に要求される値から外れ、結果としてエンジントルクを変動させることになる。ここで、燃料噴射時期は燃料噴射時期設定手段により設定され、第1蓄圧室内の燃料圧力は燃料圧設定手段により設定され、第2蓄圧室内の燃料圧力は第1の噴射波形設定手段により設定され、切換弁の作動時期は第2の噴射波形設定手段により設定され、これらの設定噴射時期、設定燃料圧力、設定作動時期がエンジンの運転状態の移行に伴って変化すると、それに応じたエンジントルクの変化量が噴射時期トルク変化量算出手段、第1燃料圧トルク変化量算出手段、第2燃料圧トルク変化量算出手段、切換弁作動時期トルク変化量算出手段によりそれぞれ算出される。
【0012】
そして、これらのエンジントルクの変化量の和が、要求トルク変化量算出手段によりアクセル開度の変化量から算出されたエンジントルクの変化量となるように、制御手段により切換弁の作動時期が調整制御される。即ち、上記エンジントルクの変化量の和は、燃料噴射時期、第1蓄圧室及び第2蓄圧室内の燃料圧力、切換弁の作動時期の変化に起因して発生すると予測されるエンジントルクの変化量を意味し、一方、要求トルク変化量算出手段の算出値は、運転者が要求するエンジントルクの変化量を意味する。よって、上記制御手段による調整制御の結果、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクが実現される。
【0013】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
以下、請求項1の発明の蓄圧式燃料噴射制御装置を具体化した第1実施形態を説明する。
図1は本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置を示す全体構成図であり、燃料噴射制御装置1は図示しないディーゼルエンジンに備えられている。燃料噴射制御装置1のサプライポンプ2はエンジンに駆動されて、燃料タンク3内の燃料を汲み上げて加圧するようになっている。サプライポンプ2は、例えば容積形プランジャポンプからなり、図示しない電磁弁の開閉時期に応じて圧送ストロークの有効区間が変更され、これにより燃料吐出圧力を調整するようになっている。
【0014】
サプライポンプ2により加圧された燃料は、各気筒に共通の蓄圧室(コモンレール)4に貯留され、蓄圧室4は燃料通路5に連通している。燃料通路5はエンジンの各気筒に分岐して、各気筒に設けられた燃料噴射ノズル6内の制御室7及び燃料室8に接続されている。制御室7には、例えば二方電磁弁からなる噴射時期制御用の開閉弁9(燃料噴射制御弁)が接続され、開閉弁9は戻り通路10を介して上記燃料タンク3に接続されている。
【0015】
又、燃料噴射ノズル6は、そのノズル孔11を開閉するニードル弁12と、制御室7内に移動自在に配された油圧ピストン13とを有し、ニードル弁12は図示しないスプリングによりノズル孔11側に付勢されている。尚、14,15はオリフィスである。
よって、燃料通路5からの燃料が燃料噴射ノズル6の制御室7及び燃料室8に供給され、開閉弁9が閉じているときには、スプリングの付勢力と制御室7内の燃料圧との合力が油圧ピストン13を介してニードル弁12に作用し、ニードル弁12は燃料室8内の燃料圧に抗してノズル孔11を閉鎖する。一方、開閉弁9が開くと、制御室7内の燃料がオリフィス15及び戻り通路10を経て燃料タンク3にドレーンされる。よって、制御室7内の燃料圧が低下して、燃料室8内の燃料圧によりニードル弁12はスプリングの付勢力に抗して油圧ピストン13側に移動してノズル孔11を開放し、燃料室8内の燃料がノズル孔11から噴射される。
【0016】
一方、本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置を制御するためのECU(電子制御ユニット)21は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM,BURAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等から構成されている。ECU21の入力側には、蓄圧室4内の圧力であるレール圧Pを検出する圧力センサ22、エンジン回転速度Neを検出するエンジン回転速度センサ23(運転状態検出手段)、アクセル開度(アクセルペダルの踏込量)Accを検出するアクセル開度センサ24(運転状態検出手段)等の各種センサ類が接続され、出力側には、サプライポンプ2、開閉弁9等の各種デバイス類が接続されている。
【0017】
ECU21は後述のように設定される開閉弁9の通電時間T及び噴射時期Iから定まる燃料噴射開始時期及び噴射終了時期に基づいて開閉弁9を駆動制御し、本実施形態では、通常の矩形波の噴射パターンで燃料噴射を実行する。即ち、燃料噴射開始時期が到来するまでの間は、ECU21は開閉弁9を閉弁状態に保持して、制御室7内の燃料圧をニードル弁12に作用させてノズル孔11を閉鎖している。燃料噴射開始時期になると、開閉弁9を開いて制御室7内の燃料圧を低下させ、ニードル弁12によりノズル孔11を開放して、燃料噴射を開始する。その後、燃料噴射終了時期に至ると、開閉弁9を閉じて再び制御室7内の燃料圧を上昇させ、ニードル弁12によりノズル孔11を閉鎖して、燃料噴射を終了する。
【0018】
そして、ここで、エンジン尾運転状態が変化途中にあるとき、噴射時期I及び蓄圧室4のレール圧Pが実際に要求される値から外れ、結果としてエンジントルクを変動させることになる。
図2は燃料噴射制御の際のECU21による各制御因子の設定手順を示すフローチャートである。この図に示すように、まず、ECU21はステップS2でアクセル開度Accとエンジン回転速度Neとを取り込み、ステップS4でこれらのアクセル開度Accとエンジン回転速度Neに基づいて、図示しないマップから目標燃料噴射量Qを設定する。続くステップS6では、レール圧Pや温度等の諸条件を加味した上で目標燃料噴射量Qを達成可能な開閉弁9の通電時間Tを設定し、一方、ステップS8では目標燃料噴射量Qとエンジン回転速度Neに基づいて、図示しないマップから噴射時期Iを設定する(燃料噴射時期設定手段)。その後、ステップS10で後述する噴射時期Iの補正処理を実行し、補正後の噴射時期Iと通電時間Tとから求めた燃料噴射開始時期及び噴射終了時期に基づいて、ステップS12で上記のように開閉弁9を駆動制御する。
【0019】
これと並行して、ECU21はステップS14で目標燃料噴射量Qとエンジン回転速度Neに基づいて、図示しないマップから目標レール圧tgtPを設定し(燃料圧力設定手段)、ステップS16で圧力センサ22にて検出されたレール圧Pに基づいてサプライポンプ2の燃料吐出圧力を調整して、上記蓄圧室4内の燃料圧を目標レール圧tgtPに制御する。
【0020】
図3は噴射時期補正処理の詳細を示すフローチャートである。ステップS10の処理が開始されると、ECU21は図3のステップS22に移行して、アクセル開度Acc及びエンジン回転速度Neを取り込み、ステップS24でアクセル開度Accとエンジン回転速度Neに基づいて、マップから要求トルク変化量ΔTを設定する(要求トルク変化量算出手段)。要求トルク変化量ΔTは、前回処理と今回処理との間のアクセル開度Accの変化量に相当するエンジントルクの変化量として設定され、運転者が要求するトルク変化量を意味するものである。
【0021】
次いで、ステップS26で前回処理と今回処理との間のレール圧Pの変化に基づいて、このレール圧変化に起因して発生すると予想されるトルク変化量ΔTpをマップから算出する(燃料圧トルク変化量設定手段)。同様に、ステップS28で前回処理と今回処理との間の噴射時期Iの変化に基づいて、この噴射時期変化に起因して発生すると予測されるトルク変化量ΔTtをマップから算出する(噴射時期トルク変化量設定手段)。
【0022】
ステップS30では上記トルク変化量ΔTp,ΔTtを加算して予測トルク変化量ΔT’を算出し、続くステップS32で予測トルク変化量ΔT’が要求トルク変化量ΔTと等しいか否かを判定する。判定がNO(否定)のときには、ステップS34に移行して噴射時期Iを再設定する。この場合の再設定処理は図中のステップS28に示されたマップ特性に従って行われ、要求トルク変化量ΔTに対して予測トルク変化量ΔT’が低い場合には、噴射時期Iが所定値だけ進角側に再設定され、逆に要求トルク変化量ΔTに対して予測トルク変化量ΔT’が高い場合には、噴射時期Iが所定値だけ遅角側に再設定される。
【0023】
その後、前記ステップS28に戻って、今回処理の噴射時期Iとして再設定した値を用いてトルク変化量ΔTtを算出した後、ステップS30及びステップS32を実行する。以上のステップS28〜34の処理を繰り返すことにより、予測トルク変化量ΔT’は要求トルク変化量ΔTと一致し、ステップS32でYES(肯定)の判定してルーチンを終了する(制御手段)。
【0024】
以上のように本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置では、アクセル開度Accの変化量に基づいて運転者が要求する要求トルク変化量ΔTを算出する一方、レール圧P及び噴射時期Iの変化に起因して発生すると予測される予測トルク変化量ΔT’を算出し、要求トルク変化量ΔTに対して予測トルク変化量ΔT’が過不足する場合には噴射時期Iを再設定することにより、予測トルク変化量ΔT’を要求トルク変化量ΔTに一致させている。よって、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクを実現し、もって、違和感なく円滑にエンジンを運転させることができる。
【0025】
[第2実施形態]
次に、請求項2の発明の蓄圧式燃料噴射制御装置を具体化した第2実施形態を説明する。第1実施形態に対する本実施形態の相違点は、レール圧の異なる2つの蓄圧室からの燃料供給を用いることで、噴射初期の燃料噴射率を抑制した図5に示す噴射パターンを実現する点にある。よって、共通の構成部分の説明は省略して、相違点を重点的に述べる。
【0026】
図4は本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置を示す全体構成図である。燃料通路5の途中には、例えば二方向電磁弁からなる燃料噴射率切換用の切換弁31が各気筒毎に設けられ、切換弁31の直下流には逆止弁32が設けられている。逆止弁32の直下流において燃料通路5には分岐通路33が分岐しており、この分岐通路33は燃料タンク3に接続されている。分岐通路33には逆止弁34とオリフィス35が並列接続されると共に、これらの部材34,35の燃料タンク3側には低圧蓄圧室36及び圧力制御弁37が設けられている。
【0027】
従って、燃料通路5内の燃料圧力が分岐通路33内の圧力よりも高いときには、燃料通路5内の燃料がオリフィス35及び分岐通路33を経て徐々に低圧蓄圧室36に流入する。
前記した低圧蓄圧室36(第2蓄圧室)に対して、本実施形態では燃料通路5側の蓄圧室4を高圧蓄圧室(第1蓄圧室)とし、ECU21の入力側には、高圧蓄圧室4内の高圧レール圧PHPを検出する圧力センサ22に加えて、低圧蓄圧室36内の低圧レール圧PLPを検出する圧力センサ38が接続されている。
【0028】
ECU21は図5に示す噴射パターンで燃料を噴射し、この噴射パターンを実現するために、以下の順序で開閉弁9、切換弁31、圧力制御弁37を駆動制御している。
燃料噴射開始時期が到来するまでの間は、ECU21は開閉弁9及び切換弁31を共に閉弁状態に保持している。よって、切換弁31の下流側の燃料通路5には低圧蓄圧室36から低圧燃料が供給され、この低圧燃料が燃料噴射ノズル6の制御室7及び燃料室8に供給されている。この状態では、開閉弁9が閉じているので、制御室11内の燃料圧を受けてニードル弁12がノズル孔11を閉鎖している。
【0029】
燃料噴射開始時期になると、ECU21は開閉弁9のみを開く。制御室7内の低圧燃料がオリフィス15及び戻り通路10を経てドレーンされるため、制御室7内の燃料圧が低下する。その結果、ニードル弁12によりノズル孔11が開放されて低圧燃料が噴射され、比較的小さな燃料噴射率の初期噴射が開始される。初期噴射が開始されてから後述する燃料圧切換時期tに至ると、開閉弁9を開弁状態に保持したまま切換弁31を開弁する。よって、燃料室8内に高圧燃料が供給されてノズル孔11から噴射され、比較的大きな燃料噴射率の主噴射に切換えられる。
【0030】
その後、燃料噴射終了時期に至ると、ECU21は開閉弁9を閉弁する。再び制御室7内の燃料圧が上昇して、ニードル弁12によりノズル孔11が閉鎖されて、燃料噴射が終了する。これと並行してECU21は圧力制御弁37を駆動し、燃料通路5からオリフィス35を介して徐々に低圧蓄圧室36に流入する燃料を燃料タンク3に戻しながら、低圧蓄圧室36の燃料圧を後述する目標低圧レール圧tgtPLPに保持する。尚、切換弁31は、開閉弁9の閉弁と同時に、或いは所定時間後に閉じられる。
【0031】
そして、エンジンの運転状態が変化途中にあるとき、噴射時期I、高圧及び低圧レール圧PHP,PLP、燃料圧切換時期tが実際に要求される値から外れ、結果としてエンジントルクを変動させることになる。
図6は燃料噴射制御の際のECU21による各制御因子の設定手順を示すフローチャートである。本実施形態では、ステップS10の噴射時期Iに対する補正処理が省略されると共に、上記した図5の噴射パターンを実現するために、ステップS102以降の処理が追加されている。詳述すると、ECU21は通電時間T及び噴射時期Iに基づいてステップS12で開閉弁9を駆動制御し、目標高圧レール圧tgtPHPに基づいてステップS16でサプライポンプ2を駆動制御する一方、ステップS102で波形制御因子の設定処理を行う。この場合の波形制御因子とは、上記した目標低圧レール圧tgtPLP及び燃料圧切換時期tを意味し、ステップS102では、これらの値を目標燃料噴射量Qとエンジン回転速度Neに基づいてそれぞれ設定する(第1の噴射波形設定手段、第2の噴射波形設定手段)。
【0032】
その後、ステップS104では後述する波形制御因子の補正処理を実行し、続くステップS106では補正後の波形制御因子に基づいて燃料噴射制御を実行する。即ち、上記のように燃料圧切換時間tに至った時点で切換弁31を切換えて、燃料噴射を低圧から高圧に切換える一方、燃料噴射終了時期に至ったときに圧力制御弁37を駆動して、次回の初期噴射に備えて低圧蓄圧室36のレール圧PLPを目標低圧レール圧tgtPLPに調整する。
【0033】
図7は波形制御因子補正処理の詳細を示すフローチャートである。ステップS104の処理が開始されると、ECU21は図7のステップS122に移行して、第1実施形態で説明した図3のステップS22〜28と同様に、ステップS122でアクセル開度Acc及びエンジン回転速度Neを取り込み、ステップS124で運転者による要求トルク変化量ΔTを設定し(要求トルク変化量算出手段)、ステップS126で高圧レール圧PHPの変化に起因するトルク変化量ΔTpをマップから算出し(第1燃料圧トルク変化量設定手段)、ステップS128で噴射時期Iの変化に起因するトルク変化量ΔTtをマップから算出する(噴射時期トルク変化量設定手段)。
【0034】
続くステップS130では前回処理と今回処理との間の波形制御因子(燃料圧切換時期t及び低圧レール圧PLP)の変化に基づいて、これらの波形制御因子の変化に起因して発生すると予想されるトルク変化量ΔTrをマップから算出する(切換弁作動時期トルク変化量設定手段、第2燃料圧トルク変化量設定手段)。ステップS132では上記トルク変化量ΔTp,ΔTt,ΔTrを加算して予測トルク変化量ΔT’を算出し、続くステップS134で予測トルク変化量ΔT’が要求トルク変化量ΔTと等しいか否かを判定する。判定がNO(否定)のときには、ステップS136に移行して燃料圧切換時期tを再設定する。この場合の再設定処理は図中のステップS130に示されたマップ特性に従って行われ、要求トルク変化量ΔTに対して予測トルク変化量ΔT’が低い場合には、燃料圧切換時期tが所定値だけ進角側に再設定され、逆に要求トルク変化量ΔTに対して予測トルク変化量ΔT’が高い場合には、燃料圧切換時期tが所定値だけ遅角側に再設定される。以上のステップS130〜136の処理を繰り返すことにより、予測トルク変化量ΔT’は要求トルク変化量ΔTと一致する(制御手段)。
【0035】
尚、このように低圧レール圧PLPを設定値のままとして、燃料圧切換時期tを再設定して予測トルク変化量ΔT’を調整しているのは、初期噴射によって得られるNOx減少及び騒音低減効果に対して、低圧レール圧PLPの方が寄与度が高くて重要なためである。
以上のように本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置では、図5の噴射パターンに基づき高圧の主噴射に先行して低圧の初期噴射を行うようにしたため、着火前に噴射される燃料量が少なくなり、予混合燃焼量の減少に伴って燃料噴射期間の初期段階での燃焼が比較的緩慢なものとなる。その結果、排ガス中のNOx量を減少できると共に、運転時の騒音を低減することができる。
【0036】
そして、このような噴射パターンを実現するために、例えば第1実施形態の矩形波の噴射パターンに適用する噴射時期I及びレール圧P(高圧レール圧PHP)に加えて、波形制御に関する燃料圧切換時間t及び低圧レール圧PLPを制御する必要が生ずる。その結果、各制御因子を独立して設定するだけの従来の手法では、アクセル開度Accと相関するエンジントルクが第1実施形態より更に得難くなる。
【0037】
これに対して本実施形態では、アクセル開度Accの変化量に基づいて運転者が要求する要求トルク変化量ΔTを算出する一方、高圧及び低圧レール圧PHP,PLP、噴射時期I、燃料圧切換時期tの変化に起因して発生する予測トルク変化量ΔT’を算出し、要求トルク変化量ΔTに対して予測トルク変化量量ΔT’が過不足する場合には燃料圧切換時間tを再設定することにより、予測トルク変化量ΔT’を要求トルク変化量ΔTに一致させている。よって、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクを実現し、もって、違和感なく円滑にエンジンを運転させることができる。
【0038】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。従って、例えば上記第1及び第2実施形態の図1,4に示す回路構成、或いは図2,3,6,7に示す燃料噴射量Q等の設定手順を変更してもよい。
又、上記第1実施形態では、レール圧Pを設定値のままとして、噴射時期Iを再設定して予測トルク変化量ΔT’を調整したが、逆に噴射時期Iを設定値のままとして、レール圧Pを再設定してもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1の発明の蓄圧式燃料噴射制御装置によれば、アクセル開度の変化量に基づいて運転者が要求するエンジンのトルク変化量を算出する一方、燃料噴射時期及び蓄圧室内の燃料圧力の変化に応じたトルク変化量を算出し、両者を一致させるように噴射時期若しくは蓄圧室内の燃料圧力を調整するようにしたため、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクを実現し、もって、違和感なく円滑にエンジンを運転させることができる。
【0040】
又、請求項2の発明の蓄圧式燃料噴射制御装置によれば、高圧の燃料噴射に先行して低圧の燃料噴射を実施するため、燃料噴射期間の初期段階での燃焼を緩慢化して、排ガス中のNOx減少及び運転時の騒音低減を達成でき、しかも、アクセル開度の変化量に基づいて運転者が要求するエンジンのトルク変化量を算出する一方、燃料噴射時期、第1蓄圧室及び第2蓄圧室内の燃料圧力、切換弁の作動時期の変化に応じたトルク変化量を算出し、両者を一致させるように切換弁の作動時期を調整するようにしたため、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクを実現し、もって、違和感なく円滑にエンジンを運転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置を示す全体構成図である。
【図2】燃料噴射制御の際のECUによる各制御因子の設定手順を示すフローチャートである。
【図3】噴射時期補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【図4】第2実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置を示す全体構成図である。
【図5】第2実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置による噴射パターンを示すタイムチャートである。
【図6】燃料噴射制御の際のECUによる各制御因子の設定手順を示すフローチャートである。
【図7】波形制御因子補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
4 高圧蓄圧室(第1蓄圧室)
5 燃料通路
6 燃料噴射ノズル
9 開閉弁(燃料噴射制御弁)
23 回転速度センサ(運転状態検出手段)
24 アクセル開度センサ(運転状態検出手段)
31 切換弁
33 分岐通路
36 低圧蓄圧室(第2蓄圧室)
21 ECU(燃料噴射時期設定手段、燃料圧力設定手段、第1の噴射波形設定手段、第2の噴射波形設定手段、噴射時期トルク変化量設定手段、燃料圧トルク変化量設定手段、第1燃料圧トルク変化量設定手段、第2燃料圧トルク変化量設定手段、切換弁作動時期トルク変化量設定手段、要求トルク変化量設定手段、制御手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure-accumulation fuel injection control device that injects high-pressure fuel stored in a pressure accumulation chamber from a fuel injection nozzle in response to opening and closing of a fuel injection control valve, and more specifically, a fuel that is a control factor that affects the fuel injection amount The present invention relates to a technique for setting an injection timing, a fuel pressure in a pressure accumulation chamber, and the like.
[0002]
[Related background]
In this type of accumulator fuel injection control device, the fuel is pressurized by a supply pump and stored in the accumulator chamber, and the high-pressure fuel in the accumulator chamber is injected from the fuel injection nozzle according to the opening and closing of the fuel injection control valve. Has been. The energization time of the fuel injection control valve is set to a value that can achieve the target fuel injection amount set from the accelerator opening and the engine speed, but the actual fuel injection amount is the rail pressure (fuel pressure in the pressure accumulating chamber). Therefore, the control considering the rail pressure is performed. Specifically, the injection timing and rail pressure are set from the target fuel injection amount and the engine speed, and the opening and closing timing of the fuel injection control valve is controlled based on the injection timing after setting, and based on the rail pressure after setting. The supply pump discharge pressure is controlled.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional accumulator fuel injection control device, since the injection timing and the rail pressure are independently set with respect to the energization time of the fuel injection control valve as described above, an engine torque corresponding to the accelerator opening can be obtained. There was no case. That is, even if the energization time correlated with the accelerator opening is set via the target fuel injection amount, the injection timing and rail pressure are set at a timing different from the set timing of the energization time at this time. Changes in the timing and rail pressure affect the actual fuel injection amount and change the engine torque. This phenomenon cannot be dealt with by prior matching, and as a result, there is a problem that the engine torque increases or decreases in the direction opposite to the change direction of the accelerator opening, which gives the driver a sense of incongruity. It was.
[0004]
An object of the present invention is to provide an accumulator fuel injection control device that always realizes an engine torque according to a driver's accelerator operation and can smoothly operate the engine without a sense of incongruity.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a pressure accumulating chamber that stores high-pressure fuel, a fuel injection nozzle that is connected to the pressure accumulating chamber via a fuel passage, and injects fuel into the combustion chamber of the engine, A fuel injection control valve arranged to inject the fuel stored in the chamber from the fuel injection nozzle, and controls the injection amount and timing of the fuel from the fuel injection nozzle; An operating state detecting means for detecting the rotational speed, a fuel injection timing setting means for setting the fuel injection timing based on information from the operating state detecting means, and a change in the set injection timing accompanying the transition of the operating state of the engine Fuel pressure setting for setting the fuel pressure in the pressure accumulating chamber based on information from the injection timing torque change amount calculating means for calculating the engine torque change amount and the operating state detecting means. Means, a fuel pressure torque change amount calculating means for calculating an engine torque change amount according to a change in the set fuel pressure associated with the transition of the engine operating state, and an engine torque from an accelerator opening change amount in the operating state detecting means. Required torque change amount calculating means for calculating the change amount of the engine, and the sum of the value calculated by the injection timing torque change amount calculating means and the value calculated by the fuel pressure torque change amount calculating means is the required torque change amount calculating means. And a control means for adjusting and controlling the fuel injection timing or the fuel pressure in the pressure accumulating chamber so that the value calculated by
[0006]
Therefore, the fuel injection from the fuel injection nozzle is started with the opening of the fuel injection control valve, and the fuel injection is ended with the closing of the fuel injection control valve. Here, when the engine operating state is in the middle of changing, the injection timing and fuel pressure based on the target fuel injection amount deviate from the actually required values, and as a result, the engine torque is changed.
[0007]
Here, the fuel injection timing is set by the fuel injection timing setting means, the fuel pressure in the pressure accumulating chamber is set by the fuel pressure setting means, and these set injection timing and set fuel pressure change as the engine operating state shifts. Then, the change amount of the engine torque corresponding thereto is calculated by the injection timing torque change amount calculating means and the fuel pressure torque change amount calculating means, respectively.
[0008]
Then, the control means controls the fuel injection timing or the pressure accumulation chamber so that the sum of the engine torque changes becomes the engine torque change calculated from the accelerator opening change by the required torque change calculation means. The fuel pressure is adjusted and controlled. That is, the sum of the engine torque changes means the engine torque change that is expected to occur due to the fuel injection timing and the fuel pressure change in the pressure accumulating chamber. The calculated value means the amount of change in engine torque requested by the driver. Therefore, engine torque corresponding to the driver's accelerator operation is always realized as a result of the adjustment control by the control means.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, a first pressure accumulation chamber for storing high-pressure fuel, a fuel injection nozzle that is connected to the first pressure accumulation chamber via a fuel passage and injects fuel into the combustion chamber of the engine, A switching valve that controls discharge of high-pressure fuel in the pressure accumulating chamber to the downstream side of the fuel passage and a fuel passage that is connected to the fuel passage downstream of the switching valve via a branch passage and stores fuel lower than the high-pressure fuel in the first pressure accumulating chamber. 2 A pressure accumulating chamber, a fuel injection control valve arranged to inject fuel in the fuel passage from the fuel injection nozzle and controlling the injection amount and timing of fuel from the fuel injection nozzle, and at least the accelerator open as the engine operating state Operating state detecting means for detecting the engine speed and the engine speed, fuel injection timing setting means for setting the fuel injection timing based on information from the operating state detecting means, and setting injection accompanying the transition of the engine operating state An injection timing torque change amount calculating means for calculating an engine torque change amount according to a change in a period, a fuel pressure setting means for setting a fuel pressure in the first pressure accumulating chamber based on information from the operating state detecting means, First fuel pressure torque change amount calculating means for calculating a torque change amount of the engine in accordance with a change in the set fuel pressure in the first pressure accumulation chamber accompanying the shift of the operating state, and a second pressure accumulation based on information from the operating state detecting means First injection waveform setting means for setting the fuel pressure in the room, and second fuel pressure torque for calculating the amount of change in the engine torque in accordance with the change in the set fuel pressure in the second pressure accumulator chamber as the engine operating state shifts Change amount calculating means, second injection waveform setting means for setting the operation timing of the switching valve based on information from the operating state detecting means, and at the time of setting operation of the switching valve accompanying the transition of the operating state of the engine Switching valve operating timing torque change amount calculating means for calculating the torque change amount of the engine according to the change of the engine, and required torque change amount calculating means for calculating the engine torque change amount from the accelerator opening change amount in the operating state detecting means A value calculated by the injection timing torque change amount calculating means, a value calculated by the first fuel pressure torque change amount calculating means, a value calculated by the second fuel pressure torque change amount calculating means, and the switching valve operating timing And control means for adjusting and controlling the operation timing of the switching valve so that the sum of the values calculated by the torque change amount calculating means becomes the value calculated by the required torque change amount calculating means.
[0010]
Therefore, when the switching valve is closed, the fuel injection control valve is opened, and the low pressure fuel from the second pressure accumulating chamber is injected from the fuel injection nozzle. The high pressure fuel from the first pressure accumulating chamber is injected from the fuel injection nozzle, and then the fuel injection control valve is closed to complete the fuel injection. As a result, low-pressure fuel injection is performed prior to high-pressure fuel injection, the amount of fuel injected before ignition is reduced, and combustion in the initial stage of the fuel injection period is accompanied by a decrease in the amount of premixed combustion. Becomes relatively slow, and a reduction in the amount of NOx in the exhaust gas and a reduction in noise during operation are achieved.
[0011]
Here, when the operating state of the engine is in the middle of change, the injection timing, the fuel pressure in the first pressure accumulation chamber and the second pressure accumulation chamber, and the operation timing of the switching valve deviate from the actually required values. As a result, the engine torque is reduced. Will change. Here, the fuel injection timing is set by the fuel injection timing setting means, the fuel pressure in the first pressure accumulation chamber is set by the fuel pressure setting means, and the fuel pressure in the second pressure accumulation chamber is set by the first injection waveform setting means. The operation timing of the switching valve is set by the second injection waveform setting means, and when the set injection timing, the set fuel pressure, and the set operation timing change with the transition of the engine operating state, the engine torque corresponding thereto is changed. The amount of change is calculated by the injection timing torque change amount calculating means, the first fuel pressure torque change amount calculating means, the second fuel pressure torque change amount calculating means, and the switching valve operating timing torque change amount calculating means.
[0012]
Then, the operation timing of the switching valve is adjusted by the control means so that the sum of these engine torque changes becomes the engine torque change calculated from the accelerator opening change by the required torque change calculation means. Be controlled. That is, the sum of the engine torque changes is predicted to be generated due to changes in the fuel injection timing, the fuel pressure in the first pressure accumulation chamber and the second pressure accumulation chamber, and the operation timing of the switching valve. On the other hand, the calculated value of the required torque change amount calculation means means the change amount of the engine torque requested by the driver. Therefore, engine torque corresponding to the driver's accelerator operation is always realized as a result of the adjustment control by the control means.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment in which the pressure accumulation type fuel injection control device according to the first aspect of the invention is embodied will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an accumulator fuel injection control device of the present embodiment, and the fuel injection control device 1 is provided in a diesel engine (not shown). The supply pump 2 of the fuel injection control device 1 is driven by the engine to pump up the fuel in the fuel tank 3 and pressurize it. The supply pump 2 is composed of, for example, a positive displacement plunger pump, and the effective section of the pressure feed stroke is changed according to the opening / closing timing of a solenoid valve (not shown), thereby adjusting the fuel discharge pressure.
[0014]
The fuel pressurized by the supply pump 2 is stored in a pressure accumulation chamber (common rail) 4 common to each cylinder, and the pressure accumulation chamber 4 communicates with a fuel passage 5. The fuel passage 5 branches into each cylinder of the engine and is connected to a control chamber 7 and a fuel chamber 8 in a fuel injection nozzle 6 provided in each cylinder. The control chamber 7 is connected to an on / off valve 9 (fuel injection control valve) for controlling injection timing, which is composed of, for example, a two-way solenoid valve, and the on / off valve 9 is connected to the fuel tank 3 through a return passage 10. .
[0015]
The fuel injection nozzle 6 includes a needle valve 12 that opens and closes the nozzle hole 11 and a hydraulic piston 13 that is movably disposed in the control chamber 7. The needle valve 12 is moved to the nozzle hole 11 by a spring (not shown). Is biased to the side. Reference numerals 14 and 15 denote orifices.
Therefore, when the fuel from the fuel passage 5 is supplied to the control chamber 7 and the fuel chamber 8 of the fuel injection nozzle 6 and the on-off valve 9 is closed, the resultant force of the urging force of the spring and the fuel pressure in the control chamber 7 is Acting on the needle valve 12 via the hydraulic piston 13, the needle valve 12 closes the nozzle hole 11 against the fuel pressure in the fuel chamber 8. On the other hand, when the on-off valve 9 is opened, the fuel in the control chamber 7 is drained to the fuel tank 3 through the orifice 15 and the return passage 10. Therefore, the fuel pressure in the control chamber 7 decreases, and the needle valve 12 moves toward the hydraulic piston 13 against the urging force of the spring by the fuel pressure in the fuel chamber 8 to open the nozzle hole 11, and the fuel The fuel in the chamber 8 is injected from the nozzle hole 11.
[0016]
On the other hand, an ECU (electronic control unit) 21 for controlling the accumulator fuel injection control device of the present embodiment is a storage device (ROM, RAM) provided for storage of an input / output device (not shown), a control program, a control map, and the like. , BURAM, etc.), a central processing unit (CPU), a timer counter, and the like. On the input side of the ECU 21, a pressure sensor 22 that detects a rail pressure P that is a pressure in the pressure accumulating chamber 4, an engine rotation speed sensor 23 (operation state detection means) that detects an engine rotation speed Ne, an accelerator opening (accelerator pedal). Various sensors such as an accelerator opening sensor 24 (operating state detecting means) for detecting Acc are connected, and various devices such as a supply pump 2 and an on-off valve 9 are connected on the output side. .
[0017]
The ECU 21 controls the driving of the on-off valve 9 based on the fuel injection start timing and the injection end timing determined from the energization time T and the injection timing I of the on-off valve 9 set as will be described later. The fuel injection is executed with the injection pattern. That is, until the fuel injection start timing comes, the ECU 21 keeps the on-off valve 9 closed, and closes the nozzle hole 11 by applying the fuel pressure in the control chamber 7 to the needle valve 12. Yes. At the fuel injection start timing, the on-off valve 9 is opened to lower the fuel pressure in the control chamber 7, the nozzle hole 11 is opened by the needle valve 12, and fuel injection is started. Thereafter, when the fuel injection end timing is reached, the on-off valve 9 is closed to increase the fuel pressure in the control chamber 7 again, the nozzle hole 11 is closed by the needle valve 12, and the fuel injection is ended.
[0018]
Here, when the engine tail operation state is in the middle of changing, the injection timing I and the rail pressure P of the pressure accumulating chamber 4 deviate from the actually required values, and as a result, the engine torque is changed.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for setting each control factor by the ECU 21 during fuel injection control. As shown in this figure, first, the ECU 21 takes in the accelerator opening Acc and the engine speed Ne in step S2, and in step S4, based on the accelerator opening Acc and the engine speed Ne, from the map (not shown) The fuel injection amount Q is set. In the subsequent step S6, the energization time T of the on-off valve 9 that can achieve the target fuel injection amount Q is set in consideration of various conditions such as rail pressure P and temperature, while in step S8, the target fuel injection amount Q and Based on the engine speed Ne, the injection timing I is set from a map (not shown) (fuel injection timing setting means). Thereafter, a correction process for the injection timing I, which will be described later, is executed in step S10. Based on the fuel injection start timing and the injection end timing obtained from the corrected injection timing I and the energization time T, as described above in step S12. The on-off valve 9 is driven and controlled.
[0019]
In parallel with this, the ECU 21 sets a target rail pressure tgtP from a map (not shown) based on the target fuel injection amount Q and the engine speed Ne in step S14 (fuel pressure setting means), and in step S16, sets the target rail pressure tgtP. Based on the detected rail pressure P, the fuel discharge pressure of the supply pump 2 is adjusted to control the fuel pressure in the pressure accumulating chamber 4 to the target rail pressure tgtP.
[0020]
FIG. 3 is a flowchart showing details of the injection timing correction process. When the process of step S10 is started, the ECU 21 proceeds to step S22 in FIG. 3 and takes in the accelerator opening Acc and the engine speed Ne. In step S24, based on the accelerator opening Acc and the engine speed Ne, A required torque change amount ΔT is set from the map (requested torque change amount calculating means). The required torque change amount ΔT is set as the change amount of the engine torque corresponding to the change amount of the accelerator opening Acc between the previous process and the current process, and means the torque change amount requested by the driver.
[0021]
Next, in step S26, based on the change in the rail pressure P between the previous process and the current process, a torque change amount ΔTp that is expected to be generated due to this rail pressure change is calculated from the map (fuel pressure torque change). Quantity setting means). Similarly, based on the change in the injection timing I between the previous process and the current process in step S28, a torque change amount ΔTt that is predicted to be generated due to this injection timing change is calculated from the map (injection timing torque). Change amount setting means).
[0022]
In step S30, the torque change amounts ΔTp and ΔTt are added to calculate a predicted torque change amount ΔT ′. In subsequent step S32, it is determined whether the predicted torque change amount ΔT ′ is equal to the required torque change amount ΔT. When the determination is NO (No), the process proceeds to step S34 and the injection timing I is reset. The resetting process in this case is performed according to the map characteristics shown in step S28 in the figure. When the predicted torque change amount ΔT ′ is lower than the required torque change amount ΔT, the injection timing I advances by a predetermined value. If the predicted torque change amount ΔT ′ is higher than the required torque change amount ΔT, the injection timing I is reset to the retard side by a predetermined value.
[0023]
Thereafter, returning to step S28, the torque change amount ΔTt is calculated using the value reset as the injection timing I of the current process, and then step S30 and step S32 are executed. By repeating the processes of steps S28 to S34 described above, the predicted torque change amount ΔT ′ coincides with the required torque change amount ΔT. In step S32, the determination is YES (positive), and the routine is ended (control means).
[0024]
As described above, in the accumulator fuel injection control device of the present embodiment, the required torque change amount ΔT requested by the driver is calculated based on the change amount of the accelerator opening Acc, while the change in the rail pressure P and the injection timing I is calculated. By calculating a predicted torque change amount ΔT ′ that is predicted to be generated due to the above, and when the predicted torque change amount ΔT ′ is excessive or insufficient with respect to the required torque change amount ΔT, by resetting the injection timing I, The predicted torque change amount ΔT ′ is matched with the required torque change amount ΔT. Therefore, the engine torque according to the driver's accelerator operation is always realized, and the engine can be operated smoothly without a sense of incongruity.
[0025]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment in which the pressure accumulation type fuel injection control device of the invention of claim 2 is embodied will be described. The difference of this embodiment with respect to the first embodiment is that the fuel supply from two pressure accumulating chambers having different rail pressures is used to realize the injection pattern shown in FIG. 5 in which the fuel injection rate at the initial stage of injection is suppressed. is there. Therefore, the description of the common components is omitted, and the differences are focused on.
[0026]
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing the accumulator fuel injection control device of this embodiment. In the middle of the fuel passage 5, for example, a switching valve 31 for switching the fuel injection rate made up of a two-way electromagnetic valve is provided for each cylinder, and a check valve 32 is provided immediately downstream of the switching valve 31. A branch passage 33 is branched into the fuel passage 5 immediately downstream of the check valve 32, and the branch passage 33 is connected to the fuel tank 3. A check valve 34 and an orifice 35 are connected in parallel to the branch passage 33, and a low pressure accumulating chamber 36 and a pressure control valve 37 are provided on the fuel tank 3 side of these members 34 and 35.
[0027]
Therefore, when the fuel pressure in the fuel passage 5 is higher than the pressure in the branch passage 33, the fuel in the fuel passage 5 gradually flows into the low pressure accumulating chamber 36 through the orifice 35 and the branch passage 33.
In contrast to the above-described low pressure accumulator chamber 36 (second accumulator chamber), in this embodiment, the accumulator chamber 4 on the fuel passage 5 side is a high pressure accumulator chamber (first accumulator chamber), and the high pressure accumulator chamber is on the input side of the ECU 21. In addition to the pressure sensor 22 that detects the high-pressure rail pressure PHP in 4, a pressure sensor 38 that detects the low-pressure rail pressure PLP in the low-pressure accumulation chamber 36 is connected.
[0028]
The ECU 21 injects fuel with the injection pattern shown in FIG. 5, and controls the on-off valve 9, the switching valve 31, and the pressure control valve 37 in the following order in order to realize this injection pattern.
Until the fuel injection start time arrives, the ECU 21 holds both the on-off valve 9 and the switching valve 31 in the closed state. Therefore, low pressure fuel is supplied from the low pressure accumulating chamber 36 to the fuel passage 5 on the downstream side of the switching valve 31, and this low pressure fuel is supplied to the control chamber 7 and the fuel chamber 8 of the fuel injection nozzle 6. In this state, since the on-off valve 9 is closed, the needle valve 12 closes the nozzle hole 11 by receiving the fuel pressure in the control chamber 11.
[0029]
At the fuel injection start timing, the ECU 21 opens only the on-off valve 9. Since the low-pressure fuel in the control chamber 7 is drained through the orifice 15 and the return passage 10, the fuel pressure in the control chamber 7 decreases. As a result, the nozzle hole 11 is opened by the needle valve 12, low pressure fuel is injected, and initial injection with a relatively small fuel injection rate is started. When the fuel pressure switching timing t described later is reached after the initial injection is started, the switching valve 31 is opened while the on-off valve 9 is kept open. Therefore, the high pressure fuel is supplied into the fuel chamber 8 and is injected from the nozzle hole 11, and the main injection is switched to a relatively large fuel injection rate.
[0030]
Thereafter, when the fuel injection end timing is reached, the ECU 21 closes the on-off valve 9. The fuel pressure in the control chamber 7 rises again, the nozzle hole 11 is closed by the needle valve 12, and fuel injection ends. In parallel with this, the ECU 21 drives the pressure control valve 37, and gradually returns the fuel pressure in the low pressure pressure accumulation chamber 36 from the fuel passage 5 through the orifice 35 to the fuel tank 3 while returning the fuel to the fuel tank 3. The target low-pressure rail pressure tgtPLP described later is held. The switching valve 31 is closed simultaneously with the closing of the on-off valve 9 or after a predetermined time.
[0031]
When the engine operating state is changing, the injection timing I, the high and low pressure rail pressures PHP and PLP, and the fuel pressure switching timing t deviate from the actually required values, and as a result, the engine torque is changed. Become.
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for setting each control factor by the ECU 21 during fuel injection control. In the present embodiment, the correction process for the injection timing I in step S10 is omitted, and the processes after step S102 are added to realize the above-described injection pattern in FIG. More specifically, the ECU 21 controls the opening / closing valve 9 in step S12 based on the energization time T and the injection timing I, and controls the supply pump 2 in step S16 based on the target high-pressure rail pressure tgtPHP, while in step S102. Performs waveform control factor setting processing. The waveform control factor in this case means the above-described target low-pressure rail pressure tgtPLP and fuel pressure switching timing t. In step S102, these values are set based on the target fuel injection amount Q and the engine speed Ne, respectively. (First injection waveform setting means, second injection waveform setting means).
[0032]
Thereafter, in step S104, a waveform control factor correction process, which will be described later, is executed, and in step S106, fuel injection control is executed based on the corrected waveform control factor. That is, when the fuel pressure switching time t is reached as described above, the switching valve 31 is switched to switch the fuel injection from the low pressure to the high pressure, while the pressure control valve 37 is driven when the fuel injection end timing is reached. In preparation for the next initial injection, the rail pressure PLP in the low pressure accumulator 36 is adjusted to the target low pressure rail pressure tgtPLP.
[0033]
FIG. 7 is a flowchart showing details of the waveform control factor correction processing. When the process of step S104 is started, the ECU 21 proceeds to step S122 in FIG. 7, and in the same manner as steps S22 to S28 in FIG. 3 described in the first embodiment, in step S122, the accelerator opening Acc and the engine speed are increased. In step S124, the required torque change amount ΔT by the driver is set (requested torque change amount calculating means), and in step S126, the torque change amount ΔTp resulting from the change in the high-pressure rail pressure PHP is calculated from the map (step S124). First fuel pressure torque change amount setting means), a torque change amount ΔTt resulting from a change in injection timing I is calculated from the map in step S128 (injection timing torque change amount setting means).
[0034]
In the subsequent step S130, it is expected to occur due to changes in these waveform control factors based on changes in the waveform control factors (fuel pressure switching timing t and low-pressure rail pressure PLP) between the previous process and the current process. Torque change amount ΔTr is calculated from the map (switching valve operating timing torque change amount setting means, second fuel pressure torque change amount setting means). In step S132, the torque change amounts ΔTp, ΔTt, and ΔTr are added to calculate a predicted torque change amount ΔT ′. In subsequent step S134, it is determined whether the predicted torque change amount ΔT ′ is equal to the required torque change amount ΔT. . When the determination is NO (No), the process proceeds to step S136 to reset the fuel pressure switching timing t. The resetting process in this case is performed according to the map characteristics shown in step S130 in the figure. When the predicted torque change amount ΔT ′ is lower than the required torque change amount ΔT, the fuel pressure switching timing t is a predetermined value. When the predicted torque change amount ΔT ′ is higher than the required torque change amount ΔT, the fuel pressure switching timing t is reset to the retard side by a predetermined value. By repeating the processes in steps S130 to S136, the predicted torque change amount ΔT ′ coincides with the required torque change amount ΔT (control unit).
[0035]
The reason why the predicted torque change ΔT ′ is adjusted by resetting the fuel pressure switching timing t while keeping the low-pressure rail pressure PLP at the set value in this way is to reduce NOx and reduce noise obtained by the initial injection. This is because the low pressure rail pressure PLP has a higher contribution to the effect and is more important.
As described above, in the accumulator fuel injection control device according to the present embodiment, the low pressure initial injection is performed prior to the high pressure main injection based on the injection pattern of FIG. As the amount of premixed combustion decreases, the combustion at the initial stage of the fuel injection period becomes relatively slow. As a result, the amount of NOx in the exhaust gas can be reduced and noise during operation can be reduced.
[0036]
In order to realize such an injection pattern, for example, in addition to the injection timing I and the rail pressure P (high pressure rail pressure PHP) applied to the rectangular wave injection pattern of the first embodiment, the fuel pressure switching related to waveform control is performed. It becomes necessary to control the time t and the low-pressure rail pressure PLP. As a result, with the conventional method in which each control factor is set independently, the engine torque correlated with the accelerator opening Acc becomes more difficult to obtain than in the first embodiment.
[0037]
On the other hand, in the present embodiment, the required torque change amount ΔT requested by the driver is calculated based on the change amount of the accelerator opening Acc, while the high and low pressure rail pressures PHP and PLP, the injection timing I, and the fuel pressure switching. A predicted torque change amount ΔT ′ generated due to a change in time t is calculated, and when the predicted torque change amount ΔT ′ is excessive or insufficient with respect to the required torque change amount ΔT, the fuel pressure switching time t is reset. As a result, the predicted torque change amount ΔT ′ is matched with the required torque change amount ΔT. Therefore, the engine torque according to the driver's accelerator operation is always realized, so that the engine can be smoothly operated without a sense of incongruity.
[0038]
This is the end of the description of the embodiment, but the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. Therefore, for example, the circuit configuration shown in FIGS. 1 and 4 of the first and second embodiments, or the setting procedure of the fuel injection amount Q shown in FIGS.
Further, in the first embodiment, the rail pressure P remains the set value, the injection timing I is reset and the predicted torque change amount ΔT ′ is adjusted, but conversely, the injection timing I remains the set value. The rail pressure P may be reset.
[0039]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the pressure accumulation type fuel injection control device of the first aspect of the invention, the engine torque change amount requested by the driver is calculated based on the change amount of the accelerator opening, while the fuel injection amount is calculated. The amount of torque change according to the timing and the change in the fuel pressure in the pressure accumulator chamber is calculated, and the injection timing or the fuel pressure in the pressure accumulator chamber is adjusted so that they match, so the engine always responds to the driver's accelerator operation Torque can be realized, and the engine can be operated smoothly without a sense of incongruity.
[0040]
Further, according to the pressure accumulation type fuel injection control device of the second aspect of the invention, since the low pressure fuel injection is performed prior to the high pressure fuel injection, the combustion in the initial stage of the fuel injection period is slowed down, and the exhaust gas NOx reduction and noise reduction during operation can be achieved, and the engine torque change amount required by the driver is calculated based on the accelerator opening change amount, while the fuel injection timing, the first accumulator chamber and the first (2) The amount of torque change corresponding to the change in the fuel pressure in the pressure accumulator chamber and the changeover valve operation timing is calculated, and the operation timing of the changeover valve is adjusted so that they match. The engine torque can be realized and the engine can be operated smoothly without any sense of incongruity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an accumulator fuel injection control apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for setting each control factor by an ECU during fuel injection control.
FIG. 3 is a flowchart showing details of injection timing correction processing.
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing an accumulator fuel injection control device of a second embodiment.
FIG. 5 is a time chart showing an injection pattern by the pressure accumulation type fuel injection control device of the second embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing a setting procedure of each control factor by the ECU at the time of fuel injection control.
FIG. 7 is a flowchart showing details of a waveform control factor correction process.
[Explanation of symbols]
4 High pressure accumulator (first accumulator)
5 Fuel passage
6 Fuel injection nozzle
9 On-off valve (fuel injection control valve)
23 Rotational speed sensor (Operating state detection means)
24 Accelerator opening sensor (operating state detection means)
31 selector valve
33 branch passage
36 Low pressure accumulator (second accumulator)
21 ECU (fuel injection timing setting means, fuel pressure setting means, first injection waveform setting means, second injection waveform setting means, injection timing torque change amount setting means, fuel pressure torque change amount setting means, first fuel pressure Torque change amount setting means, second fuel pressure torque change amount setting means, switching valve operation timing torque change amount setting means, required torque change amount setting means, control means)

Claims (2)

高圧の燃料を貯留する蓄圧室と、
燃料通路を介して上記蓄圧室に接続され、燃料をエンジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、
上記蓄圧室に貯留された燃料を上記燃料噴射ノズルから噴射させるべく配設され、該燃料噴射ノズルからの燃料の噴射量及び噴射時期を制御する燃料噴射制御弁と、
上記エンジンの運転状態として少なくともアクセル開度とエンジン回転速度とを検出する運転状態検出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき上記燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記設定噴射時期の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する噴射時期トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき上記蓄圧室内の燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記設定燃料圧力の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する燃料圧トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段におけるアクセル開度の変化量からエンジントルクの変化量を算出する要求トルク変化量算出手段と、
上記噴射時期トルク変化量算出手段により算出された値と上記燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値との和が、上記要求トルク変化量算出手段により算出された値になるように、上記燃料噴射時期若しくは蓄圧室内の燃料圧力を調整制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置。
A pressure storage chamber for storing high-pressure fuel;
A fuel injection nozzle that is connected to the pressure accumulating chamber via a fuel passage and injects fuel into the combustion chamber of the engine;
A fuel injection control valve arranged to inject fuel stored in the pressure accumulating chamber from the fuel injection nozzle, and controls an injection amount and timing of fuel from the fuel injection nozzle;
An operating state detecting means for detecting at least the accelerator opening and the engine speed as the operating state of the engine;
Fuel injection timing setting means for setting the fuel injection timing based on information from the operating state detection means;
Injection timing torque change amount calculating means for calculating a torque change amount of the engine in accordance with a change in the set injection timing accompanying the transition of the operating state of the engine;
Fuel pressure setting means for setting a fuel pressure in the pressure accumulating chamber based on information from the operating state detecting means;
Fuel pressure torque change amount calculating means for calculating a torque change amount of the engine in accordance with a change in the set fuel pressure accompanying the transition of the operating state of the engine;
A required torque change amount calculating means for calculating a change amount of the engine torque from a change amount of the accelerator opening in the operating state detecting means;
The sum of the value calculated by the injection timing torque change amount calculating means and the value calculated by the fuel pressure torque change amount calculating means is the value calculated by the required torque change amount calculating means. An accumulator fuel injection control device comprising: a control means for adjusting and controlling a fuel injection timing or a fuel pressure in the accumulator chamber.
高圧の燃料を貯留する第1蓄圧室と、
燃料通路を介して上記第1蓄圧室に接続され、燃料をエンジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、
上記第1蓄圧室内の高圧燃料を上記燃料通路の下流側へ排出制御する切換弁と、
上記切換弁より下流の上記燃料通路に分岐通路を介して接続され、上記第1蓄圧室の高圧燃料よりも低い燃料を貯留する第2蓄圧室と、
上記燃料通路の燃料を上記燃料噴射ノズルから噴射させるべく配設され、該燃料噴射ノズルからの燃料の噴射量及び噴射時期を制御する燃料噴射制御弁と、
上記エンジンの運転状態として少なくともアクセル開度とエンジン回転速度とを検出する運転状態検出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記設定噴射時期の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する噴射時期トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき上記第1蓄圧室内の燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記第1蓄圧室内の設定燃料圧力の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する第1燃料圧トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき上記第2蓄圧室内の燃料圧力を設定する第1の噴射波形設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記第2蓄圧室内の設定燃料圧力の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する第2燃料圧トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき上記切換弁の作動時期を設定する第2の噴射波形設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記切換弁の設定作動時期の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する切換弁作動時期トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段におけるアクセル開度の変化量からエンジントルクの変化量を算出する要求トルク変化量算出手段と、
上記噴射時期トルク変化量算出手段により算出された値、上記第1燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値、上記第2燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値、及び上記切換弁作動時期トルク変化量算出手段により算出された値の和が、上記要求トルク変化量算出手段により算出された値になるように、上記切換弁の作動時期を調整制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置。
A first pressure accumulation chamber for storing high-pressure fuel;
A fuel injection nozzle connected to the first accumulator through a fuel passage and injecting fuel into the combustion chamber of the engine;
A switching valve for controlling discharge of the high-pressure fuel in the first pressure accumulating chamber to the downstream side of the fuel passage;
A second pressure accumulation chamber connected to the fuel passage downstream from the switching valve via a branch passage, and storing fuel lower than the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber;
A fuel injection control valve arranged to inject fuel in the fuel passage from the fuel injection nozzle, and controlling an injection amount and timing of fuel from the fuel injection nozzle;
An operating state detecting means for detecting at least the accelerator opening and the engine speed as the operating state of the engine;
Fuel injection timing setting means for setting the fuel injection timing based on information from the operating state detection means;
Injection timing torque change amount calculating means for calculating a torque change amount of the engine in accordance with a change in the set injection timing accompanying the transition of the operating state of the engine;
Fuel pressure setting means for setting the fuel pressure in the first accumulator chamber based on information from the operating state detection means;
First fuel pressure torque change amount calculating means for calculating a torque change amount of the engine in accordance with a change in the set fuel pressure in the first pressure accumulating chamber accompanying the transition of the operating state of the engine;
First injection waveform setting means for setting a fuel pressure in the second pressure accumulating chamber based on information from the operating state detection means;
Second fuel pressure torque change amount calculating means for calculating a torque change amount of the engine in accordance with a change in the set fuel pressure in the second pressure accumulating chamber accompanying the transition of the operating state of the engine;
Second injection waveform setting means for setting the operation timing of the switching valve based on information from the operating state detection means;
A switching valve operation timing torque change amount calculating means for calculating a torque change amount of the engine in accordance with a change in the set operation timing of the switching valve in accordance with the transition of the operating state of the engine;
A required torque change amount calculating means for calculating a change amount of the engine torque from a change amount of the accelerator opening in the operating state detecting means;
The value calculated by the injection timing torque change amount calculating means, the value calculated by the first fuel pressure torque change amount calculating means, the value calculated by the second fuel pressure torque change amount calculating means, and the switching valve Control means for adjusting and controlling the operation timing of the switching valve so that the sum of the values calculated by the operation timing torque change amount calculation means becomes the value calculated by the required torque change amount calculation means. An accumulator fuel injection control device.
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