JP3932887B2 - Fuel injection amount control device for internal combustion engine - Google Patents

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、クランクケースにシリンダガスケットを介してシリンダヘッドを取り付ける構造の内燃機関（以下、単にエンジンという）では、構造的な要因によりシリンダ内の許容筒内圧Ｐｍａｘが決まってしまう。
最も筒内圧Ｐｅが高まるのは多量の燃料を上死点付近で一気に燃焼させた場合であるが、この場合でも筒内圧Ｐｅが許容筒内圧Ｐｍａｘを超えることのないように、余裕を持たせて燃料噴射量を決定している（図１２参照）。
【０００３】
ところで、ターボチャージャ等の過給機付きエンジンでは、過給圧（ブースト圧）急激に高まると、筒内圧Ｐｅが許容筒内圧Ｐｍａｘを超えてエンジンが破損するおそれがある。そこで、過給機付きエンジンでは、過給圧が所定値を超えると、バイパス弁（ウェストゲートバルブ）を開いたり、可変ノズルベーン付きターボチャージャ（ＶＧターボ）をそなえたエンジンではノズルベーン絞りを最大（全開）にしたりすることで過給圧を低下させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような過給機付きエンジンでは、ブースト圧上昇時にウェストゲートバルブを開いたり、ノズルベーンを開方向に制御してもすぐにはブースト圧が低下しないため、筒内圧Ｐｅを許容筒内圧Ｐｍａｘ以下に抑制するには燃焼噴射量も低減する必要がある。具体的には、許容筒内圧Ｐｍａｘよりも十分圧力に余裕をもった筒内圧となるように燃料噴射量の上限値を制限する必要があった。
【０００５】
したがって、エンジンの破損を防止することができるものの、燃料噴射量を抑制するためエンジンの出力が低下するという課題があった。
また、エンジン出力の低下を避けるべく、上述のような燃料噴射制御を行なわない場合には、筒内圧に十分耐えることできる剛性を確保する必要があり、エンジンの重量が必要以上に重くなるという課題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、内燃機関の本体構造を変更することなく、確実に筒内圧を許容筒内圧に抑制しながら出力低下を回避できるようにした、内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、前記内燃機関の筒内圧に関連する筒内圧関連値を検出又は推定する筒内圧検出手段（２０）と、前記筒内圧検出手段（２０）により検出又は推定された筒内圧関連値に基づき前記筒内圧（Ｐｅ）が予め定められた許容筒内圧（Ｐｍａｘ）を越えるか否かを判定、或いは前記許容筒内圧を越える可能性の有無を判定する筒内圧判定手段（２１）と、前記燃料噴射弁（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、前記内燃機関の運転状態に基づき、前記第２制御弁（７）の開弁時期に対する前記第１制御弁（５）の開弁時期（ΔＴ0 ）を設定する開弁時期設定手段（８７）と、前記筒内圧判定手段（２１）により前期筒内圧関連値（Ｐｅ）が前記許容筒内圧（Ｐｍａｘ）を越えると判定、或いは前記許容筒内圧を越える可能性が有ると判定されたとき、前記第２制御弁の開弁時期に対する前記第１制御弁の開弁時期（ΔＴ0 ）を遅角側に補正する開弁時期補正手段（２２）とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
したがって、筒内圧検出手段（２０）により内燃機関の筒内圧に関連する筒内圧関連値が検出又は推定されると、筒内圧関連値から求められる筒内圧（Ｐｅ）が予め定められた許容筒内圧（Ｐｍａｘ）を越えるか否かが筒内圧判定手段（２１）により判定され、この許容筒内圧を越えると判定されると、開弁時期補正手段（２２）により、第２制御弁の開弁時期に対する第１制御弁の開弁時期（ΔＴ0 ）が遅角側に補正される。したがって、筒内圧の上昇が緩やかなものとなり、許容筒内圧を超えるような事態を回避できる。
【０００９】
なお、前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑinj ）を設定する目標燃料噴射量設定手段（８１）を備え、前記開弁時期補正手段（２２）は、前記開弁時期設定手段（８７）により設定された前記第１制御弁の開弁時期（ΔＴ0 ）を遅角側に補正する際に、目標燃料噴射量に対応する機関出力が得られるように、前記第２制御弁の開弁時期（ｔi ）を進角側に補正するのが好ましい。
【００１０】
このような補正を行なった場合には、内燃機関の出力低下を防止できるとともにドライバビリティの低下を防止できる。
また、前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑinj ）を設定する目標燃料噴射量設定手段（８１）と、前記第１制御弁（５）の第１開弁期間及び第２制御弁（７）の第２開弁期間をそれぞれ設定する開弁期間設定手段（８２）とを備えるとともに、前記開弁期間設定手段（８２）は、前記第１制御弁（５）の開弁時期（ΔＴ0 ）及び前記目標燃料噴射量（ｑinj ）に基づき前記第２制御弁（７）の第２開弁期間（ΔＴinj ）を設定する第２開弁期間設定手段（８９）を含み、前記開弁時期補正手段（２２）は、前記第１制御弁（５）の開弁時期（ΔＴ0 ）を遅角補正する際に、前記目標燃料噴射量が得られるように、前記第２開弁期間設定手段により設定された前記第２開弁期間（ΔＴinj ）を、前記第１制御弁の開弁時期（ΔＴ0 ）の遅角側への補正量に応じて補正するのが好ましい。
【００１１】
この場合にも、内燃機関の出力低下を防止できるとともにドライバビリティの低下を防止できる。
また、前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑinj ）を設定する目標燃料噴射量設定手段（８１）と、前記第１制御弁（５）の第１開弁期間及び第２制御弁（７）の第２開弁期間をそれぞれ設定する開弁期間設定手段（８２）とを備えるとともに、前記開弁期間設定手段（８２）は、前記目標燃料噴射量（ｑinj ）及び前記第１蓄圧器の高圧燃料と前記第２蓄圧室（４）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′）に基づき前記第１開弁期間（ΔＴmain）を設定する第１開弁期間設定手段（８４）を含んで構成するのが好ましい。
【００１２】
また、前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑinj ）を設定する目標燃料噴射量設定手段（８１）と、前記第１制御弁（５）の第１開弁期間及び第２制御弁（７）の第２開弁期間をそれぞれ設定する開弁期間設定手段（８２）とを備えるとともに、前記開弁期間設定手段（８２）は、前記目標燃料噴射量に基づき前記第１制御弁（５）の第１開弁期間（ΔＴmain）を設定する第１開弁期間設定手段（８４）と、前記第１蓄圧室（３）の高圧燃料と前記第２蓄圧室（４）の低圧燃料との圧力差に基づき補正係数（Ｋ）を設定する補正値設定手段（８５）と、前記第１開弁期間を前記補正係数に基づき補正する第１開弁期間補正手段（８６）とを含んで構成するのが好ましい。
【００１３】
また、前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量（ｑinj ）を設定する目標燃料噴射量設定手段（８１）と、前記第１制御弁（５）の第１開弁期間及び前記第２制御弁（７）の第２開弁期間をそれぞれ設定する開弁期間設定手段（８２）を備え、前記開弁期間設定手段（８２）は、前記第２制御弁（７）の開弁時期に対する前記第１制御弁（５）の開弁時期（ΔＴ0 ）及び前記第２蓄圧器の圧力（ＰLP）に基づき低圧燃料噴射量（ｑpre ）を設定する低圧燃料量設定手段（８８）と、前記目標燃料噴射量（ｑinj ），前記低圧燃料噴射量（ｑpre ）及び前記第１蓄圧器の高圧燃料の圧力（ＰHP）に基づき前記第１開弁期間を設定する第１開弁期間設定手段（８４）とをそなえて構成するのが好ましい。
【００１４】
なお、前記第１開弁期間設定手段（８４）は、前記第１開弁期間（ΔＴmain）を、前記第１蓄圧室（３）の高圧燃料と前記第２蓄圧室（４）の低圧燃料との圧力差（ΔＰ）に対応した補正量（ｑ′）を用いて求めてもよい。
また、前記開弁期間設定手段（８２）は、前記第２開弁期間（ΔＴinj ）を、前記第１開弁期間（ΔＴmain）及び前記第２制御弁に対する第１制御弁（５）の開弁時期（ΔＴ0 ）に基づき設定する第２開弁期間設定手段（８９）を含んで構成してもよい。
【００１５】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、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。
【００２７】
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ＰHP，ＰLP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，ＰHP，ＰLP，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。
【００２８】
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。
【００２９】
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〔図５（ｂ）の実線参照〕。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）。
【００３０】
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）。
【００３１】
これにより、燃料の噴射率波形としては、図５（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ブーツ型の噴射率波形が形成される。
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。
【００３２】
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。
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
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。
【００３５】
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。
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、リリーフ弁３４は、低圧蓄圧室４の燃料の燃料圧力情報ＰLPに基づき、所望の圧力となるように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へ流入するのを抑制するようになっている。
【００３６】
なお、例えばエンジンに高い出力が要求されるような場合には、図５（ａ）に破線で示すように、燃料噴射が矩形の噴射率波形となるように制御される。つまり、この場合には、第２電磁弁７がオンとなる前（即ち、インジェクタ９が駆動される前）に予め第１電磁弁５がオンに切り替えられ、燃料噴射の開始時から高圧燃料がインジェクタ９に供給されるのである。そして、このような矩形の噴射率波形とすることにより高出力を得ることも可能となる。
【００３７】
次に、本発明の要部について説明すると、本発明は、上述の燃料噴射率波形を積極的に制御することによりエンジンの筒内圧Ｐｅを許容筒内圧Ｐｍａｘ内に抑制するものであり、筒内圧Ｐｅを推定又は検出するとともに、筒内圧Ｐｅが許容筒内圧Ｐｍａｘを超えるような場合には、例えば燃料噴射率波形を矩形からブーツ型に変更することにより、筒内圧Ｐｅの過度の上昇を抑制するものである。また、このときの高圧燃料の噴射開始時期を筒内圧Ｐｅに応じて設定するようになっている。
【００３８】
以下、本発明の要部の構成について図２を用いて具体的に説明する。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。
【００３９】
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ｑinj 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目標燃料噴射量ｑinj が設定されるようになっている。なお、目標燃料噴射量ｑinj 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〕。
【００４０】
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ｑinj に基づいて、第１電磁弁５の開弁期間（第１開弁期間）ΔＴmain及び第２電磁弁７の開弁期間（第２開弁期間）ΔＴinj を設定したり、第１電磁弁５の第２電磁弁７に対する開弁時期（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ΔＴinj が、インジェクタ９の駆動時間に相当している。
【００４１】
また、このような開弁時期及び開弁期間は、排ガス中の有害物質を極力抑制でき、且つ燃費の向上に適したものとなるように設定される。
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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）
このようにしてΔＴ0 が算出されると、次にΔＴ0 の補正が実行されるようになっている。
【００４４】
ところで、本実施形態ではエンジンに過給機（図示省略）が備えられており、このエンジンの過給圧（ブースト圧）を検出するブースト圧センサ（筒内圧検出手段）２０が付設されている。
また、図示するように、コントローラ８内には、ブースト圧センサ２０で得られるブースト圧に基づき、筒内圧Ｐｅが予め定められた許容筒内圧Ｐｍａｘを超える可能性があるか否かを判定する筒内圧判定手段２１、及び上記筒内圧判定手段２１により許容筒内圧Ｐｍａｘを越える可能性が有ると判定されたときに第１電磁弁５の開弁タイミングΔＴ0 を遅角側に補正する開弁時期補正手段２２が設けられている。
【００４５】
そして、上記のブースト圧センサ２０によりエンジンのブースト圧が検出されると、筒内圧判定手段２１では、図６に示すようなマップにより、検出されたブースト圧及び目標燃料噴射量ｑinj に基づいてエンジン内の筒内圧Ｐｅが推定されるようになっている。したがって、この実施形態では、ブースト圧はエンジンの筒内圧Ｐｅに関連する筒内圧関連値であるといえる。
【００４６】
また、このようにしてエンジンの筒内圧Ｐｅが推定されると、この筒内圧に基づき、許容筒内圧Ｐｍａｘを超える可能性があるか否かが判定されるようになっている。この判定は、例えば筒内圧Ｐｅが予め設定された判定値（≦許容筒内圧Ｐｍａｘ）を超え、且つ筒内圧Ｐｅの変化量（時間微分値）が所定値以上であると許容筒内圧Ｐｍａｘを超えると判定するようになっている。
【００４７】
そして、筒内圧判定手段２１により筒内圧Ｐｅが許容筒内圧Ｐｍａｘを超えると判定されると、この場合には、図示しないウェストゲート弁を開いたり可変ノズルベーン絞りを全開にするような制御が実行されるとともに、第１電磁弁５の開弁タイミングΔＴ0 及び第２電磁弁７の開弁タイミングｔi 〔図３（ｂ）参照〕が補正されるようになっている。
【００４８】
このうち、第１電磁弁５の開弁タイミングΔＴ0 を補正するのは、筒内圧Ｐｅの過度な上昇を抑制するためであり、第２電磁弁７の開弁タイミングｔi を補正するのは、上記第１電磁弁５の開弁タイミングΔＴ0 の補正にともなう機関出力の低下を防止するためである。
第１電磁弁５の開弁タイミングΔＴ0 の補正について具体的に説明すると、筒内圧判定手段２１で許容筒内圧Ｐｍａｘを超えると判定された場合には、開弁時期補正手段２２により第１電磁弁５の開弁タイミングΔＴ0 をリタード側に補正するための補正値Ｔ′が設定されるようになっている。
【００４９】
ここで、筒内圧Ｐｅと第１電磁弁５の開弁タイミングΔＴ0 とは図７（ａ）に示すような関係になり、第１電磁弁５の開弁タイミングΔＴ0 が遅いほど（即ち、低圧噴射時間が長いほど）、筒内圧が低下する。
そこで、開弁時期補正手段２２では、例えば図７（ｂ）に示すようなマップから筒内圧Ｐｅに応じて補正値Ｔ′を設定し、下式（１′）によりΔＴ0 を補正するようになっている。
ΔＴ0（補正後）＝ΔＴ0（補正前）＋Ｔ′・・・・・（１′）
なお、補正値Ｔ′の設定手法は上述のようなマップによるものに限定されず、種々の設定手法を適用することができる。
【００５０】
このようにして切り換えタイミングΔＴ0 が設定又は補正されると、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）ｑpre が設定されるようになっている。この低圧燃料噴射量ｑpre 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ＰLPに基づいて低圧燃料噴射量ｑpre が設定されるようになっている。
【００５１】
ところで、開弁時期補正手段２２により補正された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ｑpre 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ｑpre の設定が不要となるのである。なお、この場合には図５（ａ）に破線で示すように、燃料噴射特性しては矩形の噴射率波形となる。
【００５２】
一方、目標燃料噴射量設定手段８１で設定される噴射量ｑinj と低圧燃料量設定手段８８で設定された低圧燃料噴射量ｑpre との差が、下式（２）により高圧燃料噴射量ｑmainとして算出されるようになっている。
ｑmain＝ｑinj −ｑpre ・・・・・（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 が所定値以上のとき）には、この高圧燃料噴射量ｑmainは、高圧蓄圧室３の燃料圧力ＰHPと低圧蓄圧室４の燃料圧力ＰLPとの差圧ΔＰ（＝ＰHP−ＰLP）に応じて補正されるようになっている。
【００５３】
ここで、所定値とは、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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ＰHPと低圧蓄圧室４の燃料圧力ＰLPとの差圧ΔＰに起因しているからである。
【００５６】
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ＰHP，ＰLP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ｑmain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。
【００５７】
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ｑmain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。
ｑmain′＝ｑmain＋ｑ′・・・・・（３）
なお、高圧蓄圧室３の燃料圧力ＰHP及び低圧蓄圧室４の燃料圧力ＰLP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ＰHP，ＰLP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。
【００５８】
そして、高圧燃料噴射量ｑmain′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ｑmain′と高圧蓄圧室の圧力ＰHP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ΔＴmain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ΔＴmain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ΔＴmainに開弁時期補正手段２２で補正された切り換えタイミングΔＴ0 （＝補正前のΔＴ0 ＋Ｔ′）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ΔＴinj を設定するようになっている。
ΔＴinj ＝ΔＴmain＋ΔＴ0 ・・・・・（４）
ところで、この第２電磁弁７の開弁タイミング〔図３（ａ），（ｂ）のｔi 参照〕は、通常一定であるが、第１電磁弁５の開弁時期ΔＴ0 が補正されて筒内圧Ｐｅが抑制されると、図１に示すように、上述した補正手段２２により第２電磁弁７の開弁時期ｔi についても補正されるようになっている。
【００５９】
これは、第１電磁弁５の開弁時期ΔＴ0 がリタード側に補正されて筒内圧Ｐｅが低下した場合であっても、目標燃料噴射量ｑinj に対応する機関出力が得られるようにするためであり、第２電磁弁７の開弁時期ｔi については進角側へ補正されるようになっている。そして、このような補正により、エンジン本体の構造を変更することなく、筒内圧を確実に許容筒内圧に抑制しながらエンジンの出力低下を回避することができるようになる。
【００６０】
また、この進角補正量については、図示しないマップから補正値Ｔ′に応じて設定されるようになっている。なお、この進角補正量については種々の設定手法が適用でき、上述のように筒内圧Ｐｅの関数としてもよいほか、単に進角補正量＝Ｔ′としてもよい。
したがって、燃料噴射時には、直前の筒内圧Ｐｅ情報に基づき、今回の燃焼で筒内圧Ｐｅが許容筒内圧Ｐｅを超える可能性があるか否かを判定し、許容筒内圧Ｐｅを超える可能性があれば、インジェクタ９の駆動開始時期ｔi が進角補正されるとともに、第１電磁弁の切換時期ΔＴ0 が遅角側に補正される。
【００６１】
そして、燃料噴射時には、図３（ａ），（ｂ）に示すように、筒内圧Ｐｅに応じて進角補正されたタイミングｔi で第２電磁弁７のみが開弁駆動されて、インジェクタ９から低圧蓄圧室４に蓄えられた低圧燃料が噴射される。
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ｑpre 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。
【００６２】
このとき、所定時間ΔＴ0 は、筒内圧Ｐｅに基づき設定される補正値Ｔ′によりリタード側に補正され、筒内圧Ｐｅが高い場合には高圧燃料への切換時期がリタードされる。したがって、筒内圧Ｐｅが許容値Ｐｍａｘを超えるような事態が回避されるのである。
そして、第１電磁弁５がオンとなってからΔＴmain経過すると（即ち、第２電磁弁７がオンとなってからΔＴinj 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。
【００６３】
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、その要部の動作である燃料噴射開始時期（第２電磁弁７の開弁時期）ｔi 及び低高圧燃料噴射切り換え時期（第１電磁弁５の開弁時期）ΔＴ0 の補正について図８を用いて説明すると以下のようになる。
まず、ステップＳＡ１において、エンジンのブースト圧及び目標燃料噴射量ｑinj を取り込み、ステップＳＡ２に進む。そして、このステップＳＡ２において、図６に示すマップからブースト圧及び目標燃料噴射量ｑinj に基づき筒内圧Ｐｅを求める。次に、ステップＳＡ３に進み、筒内圧Ｐｅが予め定められた許容筒内圧Ｐｍａｘを超える可能性があるか否かを判定する。
【００６４】
そして、許容筒内圧Ｐｍａｘを越えないと判定した場合にはそのままリターンし、許容筒内圧Ｐｍａｘを越えると判定された場合にはステップＳＡ４に進み、第１電磁弁５の開弁時期ΔＴ0 のリタード側への補正量Ｔ′及び第２電磁弁７開弁時期ｔi の進角側への補正量をそれぞれマップから求めて、各電磁弁５，７の開弁時期を補正する。
【００６５】
そして、このように各電磁弁５，７の開弁時期を補正して、燃料噴射率波形を積極的に制御することにより筒内圧Ｐｅの制御が可能となり、筒内圧Ｐｅの過度の上昇を抑制することができるのである。
例えば、高負荷運転時にブースト圧が急激に高まった場合に、何らの制御もせずに通常通り矩形の噴射波形で燃料を噴射すると、図９中に破線で示すように、筒内圧Ｐｅが許容筒内圧Ｐｍａｘを超えてエンジンが破損することが考えられるため、予め燃料噴射量の上限値を設定し、燃料噴射量を抑制してエンジン出力を低下させる必要があったが、本発明によれば、図９に実線で示すように、第１電磁弁５の開弁時期ΔＴ0 を遅角側に補正してブーツ型の燃料噴射波形に制御することにより、筒内圧Ｐｅの急上昇を抑制して筒内圧Ｐｅの変化を緩やかなものにすることができ、これにより筒内圧Ｐｅが許容筒内圧Ｐｍａｘを越えることを未然に防止することができる。
【００６６】
また、このときに第２電磁弁７の開弁時期ｔi を第１電磁弁５の開弁時期ΔＴ0 の補正量Ｔ′に応じて進角側に補正することにより、エンジンの出力低下を防止することができ、ドライバビリティの悪化も防止することができる。
また、本装置はエンジンの構造を何ら変更することなく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。
【００６７】
つまり、従来の技術のように内燃機関の本体構造（シリンダブロック，シリンダヘッド等）の剛性を必要以上に高く設計する必要がなく、本発明の筒内圧制御を行なうことで従来に較べて内燃機関の本体構造の小型軽化を図ることができる。
また、上述に加えて、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）ΔＴinj 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、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。
【００６８】
次に、図１０を用いて本実施形態の第１の変形例について説明する。この変形例は、エンジン内部の圧力を直接検出できるセンサを設け、筒内圧Ｐｅを直接求めるようにしたものであり、この場合には、図１０に示すフローチャートにしたがって各電磁弁５，７の開弁時期が補正される。
すなわち、まず、ステップＳＡ１１において、エンジンの筒内圧Ｐｅを直接取り込み、ステップＳＡ１２に進む。次に、ステップＳＡ１２で筒内圧Ｐｅが予め定められた許容筒内圧Ｐｍａｘを超える可能性があるか否かを判定する。
【００６９】
そして、許容筒内圧Ｐｍａｘを越えないと判定した場合にはそのままリターンし、許容筒内圧Ｐｍａｘを越えると判定された場合にはステップＳＡ１３に進み、第１電磁弁５の開弁時期ΔＴ0 のリタード側への補正量Ｔ′及び第２電磁弁７開弁時期ｔi の進角側への補正量をそれぞれマップから求めて、各電磁弁５，７の開弁時期を補正する。
そして、このようにして各電磁弁５，７の開弁時期を補正するようにしても、上記の実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【００７０】
次に、図１１を用いて本実施形態の第２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。
【００７１】
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ｑmainが補正される。そして、この補正後の高圧燃料噴射量ｑmain′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ΔＴmain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ΔＴmain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。
【００７２】
これに対して、本変形例では、図１１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ΔＴmainは、補正前の高圧燃料噴射量ｑmain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ΔＴmain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ΔＴmainを補正するようなっているのである。
【００７３】
具体的に説明すると、図１１に示すように、開弁期間設定手段８２には、目標燃料噴射量ｑinj （又は制限噴射量ｑlim ）と高圧蓄圧室３の燃料圧力ＰHPとに基づき第１電磁弁５の開弁期間ΔＴmain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。
【００７４】
この補正係数設定手段８５は、第１電磁弁５の開弁期間ΔＴmain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ＰHP，ＰLP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。
【００７５】
また、第１開弁期間補正手段８６では、第１開弁期間ΔＴmainに補正係数Ｋを乗算することにより、第１開弁期間ΔＴmainを燃料圧力差ΔＰに応じて補正するようになっている。
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。
【００７６】
なお、本発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置は、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、上述の実施形態では、筒内圧Ｐｅが許容筒内圧Ｐｍａｘを越えると判定された場合には、第１電磁弁５の開弁時期ΔＴ0 をリタード側に補正するとともに第２電磁弁７を進角側に補正しているが、第１電磁弁５の開弁時期ΔＴ0 のみを補正するようにしてもよい。この場合にはエンジン出力は僅かに低下することになるが、エンジンの破損を確実に防止することができる。
【００７７】
また、上述の実施形態では、ターボチャージャに設けられたウェストゲートバルブやノズルベーン絞りを筒内圧Ｐｅが許容筒内圧Ｐｍａｘを超えると判定されたときに開放側に制御されるように構成したが、上記第１電磁弁５の開弁タイミングΔＴ0 の補正制御のみとして、上記ウェストゲートバルブやノズルベーン絞りを設けない構造としてもよく、この場合にはターボチャージャの構造を簡素化することができる。
【００７８】
【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によれば、筒内圧が許容筒内圧を越える、又は越えると判定される（筒内圧が許容筒内圧付近で急激に上昇したような場合）と、第２開弁時期に対する第１開弁時期を遅角側に補正することにより噴射率波形を矩形からブーツ型に移行させて筒内圧の上昇を抑えた緩やかなものにすることができ、筒内圧が許容筒内圧を越えることを未然に防止することができるという利点がある。
【００７９】
また、本装置は内燃機関本体の構造を何ら変更することなく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。
また、第１開弁時期を遅角側に補正する際に、第２制御弁の開弁時期を進角側に補正することにより、エンジンの出力低下を防止することができ、ドライバビリティの悪化も防止することができるという利点がある。
【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特性を示す図であって、（ａ）は補正値ΔＴ０１について示す図、（ｂ）は補正値ΔＴ０２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燃料噴射特性を示す図であって、（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筒内圧を推定するためのマップの一例である。
【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補正値を設定するためのマップの一例である。
【図８】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動作を説明するためのフローチャートであって、（ａ）は筒内圧Ｐｅと第１電磁弁の開弁タイミングΔＴ０との関係を示す図、（ｂ）は補正値Ｔ′の特性を示す図である。
【図９】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図である。
【図１０】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第１の変形例について説明するための図である。
【図１１】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第２の変形例について説明するための図である。
【図１２】一般的なエンジンの筒内圧と許容筒内圧との関係を説明する図である。
【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）
２０ 筒内圧検出手段（ブースト圧センサ）
２１ 筒内圧判定手段
２２ 開弁時期補正手段
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
ｑinj 目標燃料噴射量
ｑpre 低圧燃料量
ｑ′ 補正燃料量
ｑmain 補正前の高圧燃料噴射量
ｑmain′ 補正後の高圧燃料噴射量
ΔＴmain 第１開弁期間
ΔＴinj 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
ＰLP 第２蓄圧室圧力（低圧燃料圧力）
ＰHP 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 for an internal combustion engine, which is suitable for use in a common rail fuel injection system.
[0002]
[Prior art]
Generally, in an internal combustion engine having a structure in which a cylinder head is attached to a crankcase via a cylinder gasket (hereinafter simply referred to as an engine), an allowable in-cylinder pressure Pmax in the cylinder is determined due to structural factors.
The in-cylinder pressure Pe increases most when a large amount of fuel is burned at a time near the top dead center. Even in this case, allowance is provided so that the in-cylinder pressure Pe does not exceed the allowable in-cylinder pressure Pmax. The fuel injection amount is determined (see FIG. 12).
[0003]
By the way, in a turbocharged engine such as a turbocharger, if the supercharging pressure (boost pressure) increases rapidly, the in-cylinder pressure Pe may exceed the allowable in-cylinder pressure Pmax and the engine may be damaged. Therefore, in the engine with a supercharger, when the supercharging pressure exceeds a predetermined value, the bypass valve (waist gate valve) is opened, or the engine with a variable nozzle vane turbocharger (VG turbo) is set to the maximum (full open) nozzle vane restriction. ) To reduce the boost pressure.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such an engine with a supercharger, the boost pressure does not decrease immediately even if the wastegate valve is opened or the nozzle vane is controlled in the opening direction when the boost pressure rises. Therefore, the in-cylinder pressure Pe is set to the allowable in-cylinder pressure Pmax. In order to suppress it below, it is necessary to reduce the amount of combustion injection. Specifically, it is necessary to limit the upper limit value of the fuel injection amount so that the in-cylinder pressure has a sufficient pressure margin than the allowable in-cylinder pressure Pmax.
[0005]
Therefore, although the engine can be prevented from being damaged, there has been a problem that the output of the engine is reduced in order to suppress the fuel injection amount.
In addition, in order to avoid a decrease in engine output, when the fuel injection control as described above is not performed, it is necessary to ensure rigidity that can sufficiently withstand the in-cylinder pressure, and the weight of the engine becomes heavier than necessary. There is.
[0006]
The present invention was devised in view of such problems, and an internal combustion engine that can avoid a decrease in output while reliably suppressing the in-cylinder pressure to an allowable in-cylinder pressure without changing the main body structure of the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide a fuel injection amount control device.
[0007]
[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) for switching to one of the high-pressure fuels, a second control valve (7) for controlling fuel injection from the fuel injection valve (9), and an in-cylinder pressure related to the in-cylinder pressure of the internal combustion engine In-cylinder pressure detecting means (20) for detecting or estimating a related value, and an allowable in-cylinder pressure in which the in-cylinder pressure (Pe) is predetermined based on the in-cylinder pressure related value detected or estimated by the in-cylinder pressure detecting means (20). Determine whether or not (Pmax) is exceeded, or exceed the allowable in-cylinder pressure Based on the operating state of the internal combustion engine, in-cylinder pressure determination means (21) for determining the presence or absence of possibility, and to obtain a desired injection rate waveform by switching the fuel pressure supplied to the fuel injection valve (9) The opening timing (ΔT) of the first control valve (5) relative to the opening timing of the second control valve (7) 0 ) To set the valve opening timing setting means (87) and the in-cylinder pressure determining means (21), it is determined that the in-cylinder pressure related value (Pe) exceeds the allowable in-cylinder pressure (Pmax), or the allowable in-cylinder pressure is determined. When it is determined that there is a possibility of exceeding, the opening timing of the first control valve (ΔT with respect to the opening timing of the second control valve) 0 ) To the retarded angle side, and valve opening timing correction means (22) is provided.
[0008]
Therefore, when the in-cylinder pressure related value related to the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is detected or estimated by the in-cylinder pressure detecting means (20), the in-cylinder pressure (Pe) obtained from the in-cylinder pressure-related value is determined as a predetermined allowable in-cylinder pressure. Whether or not (Pmax) is exceeded is determined by the in-cylinder pressure determining means (21). If it is determined that this allowable in-cylinder pressure is exceeded, the valve opening timing correcting means (22) will open the opening timing of the second control valve. Opening timing of the first control valve (ΔT 0 ) Is corrected to the retard side. Therefore, the increase in the in-cylinder pressure becomes gradual, and a situation where the allowable in-cylinder pressure is exceeded can be avoided.
[0009]
Note that the target fuel injection amount (q inj ) For setting the target fuel injection amount (81), and the valve opening timing correction means (22) is the valve opening timing of the first control valve (87) set by the valve opening timing setting means (87). ΔT 0 ) Is corrected to the retarded angle side so that the engine output corresponding to the target fuel injection amount is obtained. i ) Is preferably corrected to the advance side.
[0010]
When such correction is performed, it is possible to prevent a decrease in output of the internal combustion engine and a decrease in drivability.
The target fuel injection quantity (q inj ) For setting the target fuel injection amount, and the valve opening period for setting the first valve opening period of the first control valve (5) and the second valve opening period of the second control valve (7), respectively. Setting means (82), and the valve opening period setting means (82) includes a valve opening timing (ΔT) of the first control valve (5). 0 ) And the target fuel injection amount (q inj ) Based on the second valve opening period (ΔT) of the second control valve (7). inj ) Is set, and the valve opening timing correction means (22) is configured to set the valve opening timing (ΔT of the first control valve (5)). 0 ) In the second valve opening period (ΔT) set by the second valve opening period setting means so that the target fuel injection amount is obtained. inj ) Is the opening timing (ΔT) of the first control valve. 0 It is preferable to perform correction according to the amount of correction to the retard side of).
[0011]
Also in this case, it is possible to prevent a decrease in output of the internal combustion engine and a decrease in drivability.
The target fuel injection quantity (q inj ) For setting the target fuel injection amount, and the valve opening period for setting the first valve opening period of the first control valve (5) and the second valve opening period of the second control valve (7), respectively. Setting means (82), and the valve opening period setting means (82) includes 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 of the first pressure accumulator and the low pressure fuel of the second pressure accumulation chamber (4). Period (ΔT main It is preferable to include a first valve opening period setting means (84) for setting
[0012]
The target fuel injection quantity (q inj ) For setting the target fuel injection amount, and the valve opening period for setting the first valve opening period of the first control valve (5) and the second valve opening period of the second control valve (7), respectively. Setting means (82), and the valve opening period setting means (82) is a first valve opening period (ΔT) of the first control valve (5) based on the target fuel injection amount. main ) And a correction coefficient (K) based on the pressure difference between the high pressure fuel in the first pressure accumulation chamber (3) and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber (4). It is preferable to include a correction value setting means (85) for setting the first valve opening period correction means (86) for correcting the first valve opening period based on the correction coefficient.
[0013]
The target fuel injection quantity (q inj ) For setting a target fuel injection amount, and a valve opening for setting a first valve opening period of the first control valve (5) and a second valve opening period of the second control valve (7), respectively. Period setting means (82), and the valve opening period setting means (82) is the opening timing (ΔT) of the first control valve (5) with respect to the opening timing of the second control valve (7). 0 ) And the pressure of the second accumulator (P LP ) Based on the low-pressure fuel injection amount (q pre ) For setting the low-pressure fuel amount (88) and the target fuel injection amount (q inj ), The low-pressure fuel injection amount (q pre ) And the pressure of the high pressure fuel in the first accumulator (P HP ) Based on the first valve opening period setting means (84) for setting the first valve opening period.
[0014]
The first valve opening period setting means (84) is configured such that the first valve opening period (ΔT main ) May be obtained using a correction amount (q ′) corresponding to a 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).
Further, the valve opening period setting means (82) is configured to provide the second valve opening period (ΔT inj ) In the first valve opening period (ΔT main ) And the opening timing (ΔT) of the first control valve (5) with respect to the second control valve 0 ) Based on the second valve opening period setting means (89) may be included.
[0015]
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 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.
[0016]
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).
[0017]
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.
[0018]
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.
[0019]
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.
[0020]
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 solenoid 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.
[0021]
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.
[0022]
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.
[0023]
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.
[0024]
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.
[0025]
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.
[0026]
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.
[0027]
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 LP And 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.
[0028]
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.
[0029]
Next, when the fuel injection start timing comes, the controller 8 turns on, for example, only the second electromagnetic valve 7 and performs low-pressure fuel injection (see the solid line in FIG. 5B). 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 the hydraulic piston. When the force becomes larger than the force that pushes down 14, the needle valve 13 rises and low pressure fuel is injected from the injector 9 (low pressure fuel injection).
[0030]
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).
[0031]
As a result, as the fuel injection rate waveform, a boot-type injection rate waveform including a low pressure fuel injection and a high pressure fuel injection as shown by a solid line in FIG. 5A is formed.
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.
[0032]
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.
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.
[0033]
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.
[0034]
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 the fuel passages 10a and 10c between the electromagnetic valves 5 and 7. Fuel will remain.
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.
[0035]
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.
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 relief valve 34 is provided with fuel pressure information P of fuel in the low pressure accumulator 4. LP Based on the above, the duty is 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 prevented from flowing into the low pressure accumulating chamber 4 through the orifice 6a.
[0036]
For example, when a high output is required for the engine, the fuel injection is controlled to have a rectangular injection rate waveform as indicated by a broken line in FIG. That is, in this case, the first electromagnetic valve 5 is switched on in advance before the second electromagnetic valve 7 is turned on (that is, before the injector 9 is driven), and the high pressure fuel is supplied from the start of fuel injection. It is supplied to the injector 9. And it becomes possible to obtain a high output by setting it as such a rectangular injection rate waveform.
[0037]
Next, the main part of the present invention will be described. In the present invention, the in-cylinder pressure Pe of the engine is suppressed within the allowable in-cylinder pressure Pmax by actively controlling the above-described fuel injection rate waveform. In addition to estimating or detecting Pe, when the in-cylinder pressure Pe exceeds the allowable in-cylinder pressure Pmax, for example, the excessive increase in the in-cylinder pressure Pe is suppressed by changing the fuel injection rate waveform from a rectangular shape to a boot shape. Is. In addition, the injection start timing of the high-pressure fuel at this time is set according to the in-cylinder pressure Pe.
[0038]
Hereafter, the structure of the principal part of this invention is demonstrated concretely using FIG. 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, and the like. 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 are provided.
[0039]
Here, the target fuel injection amount setting means 81 is a target fuel injection amount q supplied to the engine. inj And the target fuel injection amount q using the engine speed Ne and the accelerator opening as parameters. inj Is set. The target fuel injection amount q inj Is the total fuel injection amount of the low pressure fuel injection and the high pressure fuel injection [see FIG. 3 (a)].
[0040]
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. inj Based on the valve opening period of the first solenoid valve 5 (first valve opening period) ΔT main And the opening period of the second solenoid valve 7 (second opening period) ΔT inj Or when the first solenoid valve 5 is opened with respect to the second solenoid valve 7 (first valve opening timing), that is, until the first solenoid valve 5 is opened after the second solenoid valve 7 is opened. Low pressure fuel injection period ΔT 0 Is set. As shown in FIGS. 3A and 3B, the valve opening period ΔT of the second electromagnetic valve 7 inj This corresponds to the drive time of the injector 9.
[0041]
Further, such valve opening timing and valve opening period are set so that harmful substances in the exhaust gas can be suppressed as much as possible and are suitable for improving fuel consumption.
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 ΔT 0 Is set by the valve opening timing setting means 87.
[0042]
Also, this switching timing ΔT 0 Specifically, ΔT set in the maps shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) 01 , ΔT 02 It is calculated based on. Here, as shown in FIG. 01 Is a value set according to the accelerator opening Acc, and the time ΔT set as the accelerator opening Acc is larger. 01 Is set to be long. Further, as shown in FIG. 02 Is a value set according to the engine speed Ne, and is set as the engine speed increases. 02 Is set to a characteristic that shortens.
[0043]
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 , ΔT 02 The timing of switching from low pressure injection to high pressure injection ΔT 0 Is calculated.
ΔT 0 = ΔT 01 + ΔT 02 (1)
In this way ΔT 0 Is calculated, then ΔT 0 Correction is executed.
[0044]
By the way, in this embodiment, the engine is provided with a supercharger (not shown), and a boost pressure sensor (in-cylinder pressure detecting means) 20 for detecting the supercharging pressure (boost pressure) of the engine is attached.
Further, as shown in the figure, in the controller 8, a cylinder for determining whether or not the in-cylinder pressure Pe may exceed a predetermined allowable in-cylinder pressure Pmax based on the boost pressure obtained by the boost pressure sensor 20. The opening timing ΔT of the first electromagnetic valve 5 when it is determined by the internal pressure determining means 21 and the in-cylinder pressure determining means 21 that there is a possibility that the allowable in-cylinder pressure Pmax is exceeded. 0 There is provided valve opening timing correction means 22 for correcting the angle to the retard side.
[0045]
When the boost pressure of the engine is detected by the boost pressure sensor 20, the in-cylinder pressure determination means 21 detects the detected boost pressure and the target fuel injection amount q according to a map as shown in FIG. inj In-cylinder pressure Pe in the engine is estimated based on the above. Therefore, in this embodiment, it can be said that the boost pressure is an in-cylinder pressure related value related to the in-cylinder pressure Pe of the engine.
[0046]
Further, when the in-cylinder pressure Pe of the engine is estimated in this way, it is determined based on this in-cylinder pressure whether there is a possibility of exceeding the allowable in-cylinder pressure Pmax. In this determination, for example, if the in-cylinder pressure Pe exceeds a predetermined determination value (≦ allowable in-cylinder pressure Pmax), and the change amount (time differential value) of the in-cylinder pressure Pe is greater than or equal to a predetermined value, the in-cylinder pressure Pmax is exceeded. It comes to judge.
[0047]
When the in-cylinder pressure determining means 21 determines that the in-cylinder pressure Pe exceeds the allowable in-cylinder pressure Pmax, in this case, control is performed such as opening a wastegate valve (not shown) or fully opening the variable nozzle vane throttle. And the opening timing ΔT of the first solenoid valve 5 0 And the opening timing t of the second solenoid valve 7 i [Refer to FIG. 3B] is corrected.
[0048]
Among these, the opening timing ΔT of the first solenoid valve 5 0 Is to suppress an excessive increase in the in-cylinder pressure Pe, and the valve opening timing t of the second electromagnetic valve 7 is corrected. i Is corrected by the valve opening timing ΔT of the first electromagnetic valve 5. 0 This is to prevent the engine output from being reduced due to the correction of the engine.
Opening timing ΔT of the first solenoid valve 5 0 Specifically, when the in-cylinder pressure determining unit 21 determines that the allowable in-cylinder pressure Pmax is exceeded, the valve opening timing correcting unit 22 performs the valve opening timing ΔT. 0 A correction value T ′ for correcting the value to the retard side is set.
[0049]
Here, the cylinder pressure Pe and the opening timing ΔT of the first solenoid valve 5 0 Is a relationship as shown in FIG. 7A, and the opening timing ΔT of the first electromagnetic valve 5 0 Is slower (that is, the longer the low-pressure injection time), the lower the in-cylinder pressure.
Therefore, the valve opening timing correction means 22 sets a correction value T ′ according to the in-cylinder pressure Pe from a map as shown in FIG. 7B, for example, and ΔT according to the following equation (1 ′). 0 Is to be corrected.
ΔT 0 (After correction) = ΔT 0 (Before correction) + T '(1')
Note that the method for setting the correction value T ′ is not limited to that using the map as described above, and various setting methods can be applied.
[0050]
In this way, the switching timing ΔT 0 Is then set or corrected, the low pressure fuel amount setting means 88 then applies a low pressure fuel injection amount (initial injection amount) q. pre Is set. This low pressure fuel injection amount q pre As 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 (ΔT 0 ) Is the injection amount of the low-pressure fuel injected. In this embodiment, for example, using the map as shown in FIG. 0 And the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4 LP Based on the low-pressure fuel injection amount q pre Is set.
[0051]
Incidentally, the switching timing ΔT from the low pressure injection to the high pressure injection corrected by the valve opening timing correction means 22. 0 Is a negative value, the initial injection amount q by the low-pressure fuel amount setting means 88 pre Is 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 pre This setting is not necessary. In this case, as shown by a broken line in FIG. 5A, the fuel injection characteristic is a rectangular injection rate waveform.
[0052]
On the other hand, 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 pre Is the high-pressure fuel injection amount q according to the following equation (2): main It is calculated as.
q main = Q inj -Q pre (2)
Then, the switching timing ΔT set by the valve opening timing setting means 87. 0 Is after a predetermined time (ie, ΔT 0 Is higher than a predetermined value), the high-pressure fuel injection amount q main Is the fuel pressure P in the high pressure accumulator 3 HP And the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4 LP Differential pressure ΔP (= P HP -P LP ) Will be corrected accordingly.
[0053]
Here, the predetermined value is the switching timing ΔT that affects the injection rate waveform of the high-pressure fuel. 0 Is the value of For example, ΔT 0 Is 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.
[0054]
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.
ΔT 0 3 is a positive value, as shown in FIGS. 3A and 3B, the first electromagnetic valve 5 is switched during 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.
[0055]
Therefore, the switching timing ΔT set by the valve opening timing setting means 87. 0 Is 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. HP And the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4 LP This is because of the pressure difference ΔP.
[0056]
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 LP A 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. main A correction amount setting means 84a is provided for setting a correction amount q 'with respect to.
[0057]
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. main The fuel injection amount is corrected by adding to.
q main ′ = Q main + Q '(3)
The fuel pressure P in the high pressure accumulator 3 HP And the fuel pressure P in the low pressure accumulator 4 LP Is 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 LP Fluctuates. Therefore, the correction amount q ′ is set by constantly calculating such a differential pressure ΔP.
[0058]
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 HP The valve opening period ΔT of the first solenoid valve 5 from a map set in advance based on main Is set.
Further, the valve opening period ΔT of the first solenoid valve 5 is described above. main Is set, the second valve opening period setting means 89 sets the valve opening period ΔT. main The switching timing ΔT corrected by the valve opening timing correction means 22 0 (= ΔT before correction 0 + T ′) is added (see the following equation (4)), the opening period of the second electromagnetic valve 7, that is, the driving time ΔT of the injector 9. inj Is set.
ΔT inj = ΔT main + ΔT 0 (4)
By the way, the opening timing of the second electromagnetic valve 7 [t in FIG. 3 (a), (b) i Is normally constant, but the opening timing ΔT of the first solenoid valve 5 0 Is corrected and the in-cylinder pressure Pe is suppressed, as shown in FIG. 1, the opening time t of the second electromagnetic valve 7 is corrected by the correction means 22 described above. i Is also corrected.
[0059]
This is because the valve opening timing ΔT of the first solenoid valve 5 0 Even if the in-cylinder pressure Pe is reduced due to the correction to the retard side, the target fuel injection amount q inj In order to obtain an engine output corresponding to the valve opening timing t of the second solenoid valve 7. i Is corrected to the advance side. Such correction makes it possible to avoid a decrease in engine output while reliably suppressing the in-cylinder pressure to the allowable in-cylinder pressure without changing the structure of the engine body.
[0060]
The advance correction amount is set according to a correction value T ′ from a map (not shown). Note that various setting methods can be applied to the advance angle correction amount, which may be a function of the in-cylinder pressure Pe as described above, or may simply be an advance angle correction amount = T ′.
Therefore, at the time of fuel injection, it is determined whether or not the in-cylinder pressure Pe may exceed the allowable in-cylinder pressure Pe in the current combustion based on the immediately preceding in-cylinder pressure Pe information, and there is a possibility of exceeding the allowable in-cylinder pressure Pe. For example, the drive start time t of the injector 9 i Is advanced, and the switching time ΔT of the first solenoid valve 0 Is corrected to the retarded angle side.
[0061]
Then, at the time of fuel injection, as shown in FIGS. 3A and 3B, timing t corrected for advance according to the in-cylinder pressure Pe. i Thus, only the second electromagnetic valve 7 is driven to open, and the low pressure fuel stored in the low pressure accumulator 4 is injected from the injector 9.
Further, a predetermined time ΔT after the second electromagnetic valve 7 is turned on. 0 When the time has elapsed (that is, a predetermined initial injection amount q pre When 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 is switched to the fuel injection by the high pressure fuel stored in the high pressure accumulating chamber 3.
[0062]
At this time, a predetermined time ΔT 0 Is corrected to the retard side by a correction value T ′ set based on the in-cylinder pressure Pe, and when the in-cylinder pressure Pe is high, the timing for switching to high pressure fuel is retarded. Therefore, a situation in which the in-cylinder pressure Pe exceeds the allowable value Pmax is avoided.
Then, after the first solenoid valve 5 is turned on, ΔT main When the time elapses (that is, ΔT after the second solenoid valve 7 is turned on) inj When the time elapses), the first and second solenoid valves 5 and 7 are both turned off, and fuel injection ends.
[0063]
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 start timing (the valve opening timing of the second electromagnetic valve 7), which is the operation of the main part thereof. t i And low-high pressure fuel injection switching timing (the opening timing of the first solenoid valve 5) ΔT 0 This correction will be described with reference to FIG.
First, in step SA1, the engine boost pressure and the target fuel injection amount q inj And proceeds to step SA2. In step SA2, the boost pressure and the target fuel injection amount q are calculated from the map shown in FIG. inj The in-cylinder pressure Pe is obtained based on the above. Next, the process proceeds to step SA3, where it is determined whether or not the in-cylinder pressure Pe may exceed a predetermined allowable in-cylinder pressure Pmax.
[0064]
When it is determined that the allowable in-cylinder pressure Pmax is not exceeded, the process returns as it is. When it is determined that the allowable in-cylinder pressure Pmax is exceeded, the process proceeds to step SA4 and the valve opening timing ΔT of the first electromagnetic valve 5 is reached. 0 Correction amount T ′ to the retard side and the second solenoid valve 7 opening timing t i Is obtained from the map, and the opening timings of the solenoid valves 5 and 7 are corrected.
[0065]
The cylinder pressure Pe can be controlled by correcting the valve opening timings of the electromagnetic valves 5 and 7 in this way and actively controlling the fuel injection rate waveform, thereby suppressing an excessive increase in the cylinder pressure Pe. It can be done.
For example, when the boost pressure suddenly increases during high-load operation and fuel is injected with a rectangular injection waveform as usual without any control, the in-cylinder pressure Pe becomes the allowable cylinder as shown by the broken line in FIG. Since it is conceivable that the engine may be damaged when the internal pressure Pmax is exceeded, it is necessary to set an upper limit value of the fuel injection amount in advance and suppress the fuel injection amount to reduce the engine output. As shown by the solid line in FIG. 9, the valve opening timing ΔT of the first solenoid valve 5 0 Is corrected to the retard side and controlled to a boot-type fuel injection waveform, so that the rapid increase in the in-cylinder pressure Pe can be suppressed and the change in the in-cylinder pressure Pe can be made gentle. It is possible to prevent the allowable in-cylinder pressure Pmax from being exceeded.
[0066]
At this time, the opening timing t of the second solenoid valve 7 i Is the opening timing ΔT of the first solenoid valve 5 0 By correcting to the advance side according to the correction amount T ′, it is possible to prevent a decrease in engine output and to prevent a deterioration in drivability.
In addition, since this apparatus only needs to add control logic without changing the structure of the engine, the cost does not increase and the weight does not increase.
[0067]
That is, it is not necessary to design the rigidity of the main body structure (cylinder block, cylinder head, etc.) of the internal combustion engine higher than necessary unlike the prior art, and the internal combustion engine is controlled by performing the in-cylinder pressure control of the present invention as compared with the conventional art. The body structure can be reduced in size and weight.
In addition to the above, the drive time of the injector 9 (the 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 inj By setting the fuel injection amount by correcting the above, there is an advantage that the fuel injection amount that is insufficient at the start of high-pressure fuel injection can be accurately corrected, and the necessary fuel amount can be accurately injected. .
[0068]
Next, a first modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In this modification, a sensor capable of directly detecting the pressure inside the engine is provided, and the in-cylinder pressure Pe is directly obtained. In this case, the solenoid valves 5 and 7 are opened according to the flowchart shown in FIG. The valve timing is corrected.
That is, first, in step SA11, the in-cylinder pressure Pe of the engine is directly taken in, and the process proceeds to step SA12. Next, in step SA12, it is determined whether or not the in-cylinder pressure Pe may exceed a predetermined allowable in-cylinder pressure Pmax.
[0069]
If it is determined that the allowable in-cylinder pressure Pmax is not exceeded, the process returns as it is. If it is determined that the allowable in-cylinder pressure Pmax is exceeded, the process proceeds to step SA13, and the valve opening timing ΔT of the first electromagnetic valve 5 is reached. 0 Correction amount T ′ to the retard side and the second solenoid valve 7 opening timing t i Is obtained from the map, and the opening timings of the solenoid valves 5 and 7 are corrected.
And even if it correct | amends the valve opening time of each solenoid valve 5 and 7 in this way, the effect | action and effect similar to said embodiment can be acquired.
[0070]
Next, a second modified example of the present embodiment will be described with reference to FIG. 11. 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.
[0071]
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 ′. main Is 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. main Is set. That is, the valve opening period ΔT of the first electromagnetic valve 5 set by the first valve opening period setting means 84. main Is a corrected value that has already been set in anticipation of the fuel differential pressure ΔP.
[0072]
On the other hand, in this modification, as shown in FIG. 11, the valve opening period ΔT of the first electromagnetic valve 5 set by the first valve opening period setting means 84. main Is the high-pressure fuel injection amount q before correction main It 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. main It is like correcting.
[0073]
More specifically, as shown in FIG. 11, 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 HP The opening period ΔT of the first solenoid valve 5 based on main There 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.
[0074]
This correction coefficient setting means 85 is used to open the valve opening period ΔT of the first solenoid valve 5. main The 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 LP When 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.
[0075]
Further, in the first valve opening period correction means 86, the first valve opening period ΔT main Is multiplied by the correction coefficient K to obtain the first valve opening period ΔT main Is corrected according to the fuel pressure difference ΔP.
And also in such a modification, the above-mentioned embodiment and an effect | action and effect can be acquired.
[0076]
The fuel injection amount control device for an internal combustion engine of the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modifications, and can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, when it is determined that the in-cylinder pressure Pe exceeds the allowable in-cylinder pressure Pmax, the valve opening timing ΔT of the first electromagnetic valve 5 is determined. 0 Is corrected to the retard side and the second solenoid valve 7 is corrected to the advance side, but the valve opening timing ΔT of the first solenoid valve 5 is corrected. 0 Only the correction may be made. In this case, the engine output slightly decreases, but the engine can be reliably prevented from being damaged.
[0077]
In the above-described embodiment, the waste gate valve and the nozzle vane throttle provided in the turbocharger are configured to be controlled to the open side when it is determined that the in-cylinder pressure Pe exceeds the allowable in-cylinder pressure Pmax. Opening timing ΔT of the first solenoid valve 5 0 For this correction control only, a structure without the waste gate valve or the nozzle vane restriction may be provided. In this case, the structure of the turbocharger can be simplified.
[0078]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the fuel injection amount control device for an internal combustion engine of the present invention, it is determined that the in-cylinder pressure exceeds or exceeds the allowable in-cylinder pressure (the in-cylinder pressure has rapidly increased in the vicinity of the allowable in-cylinder pressure. In such a case, by correcting the first valve opening timing with respect to the second valve opening timing to the retarded angle side, the injection rate waveform is changed from a rectangular shape to a boot shape so that the increase in the in-cylinder pressure is suppressed. There is an advantage that the in-cylinder pressure can be prevented from exceeding the allowable in-cylinder pressure.
[0079]
In addition, since this apparatus only needs to add control logic without changing the structure of the internal combustion engine body, it does not cause an increase in cost and does not increase in weight.
Further, when the first valve opening timing is corrected to the retarded angle side, the engine output decrease can be prevented by correcting the valve opening timing of the second control valve to the advanced angle side, and the drivability deteriorates. There is also an advantage that can be prevented.
[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 graph showing a fuel injection amount characteristic of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a correction value ΔT. 01 (B) is a correction value ΔT 02 It is a figure shown about.
5A and 5B are diagrams showing fuel injection characteristics of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A shows a fuel injection rate waveform, and FIG. 5B shows each solenoid valve; It is a figure which shows the operating state of.
FIG. 6 is an example of a map for estimating an in-cylinder pressure of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an example of a map for setting a correction value of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the main part of the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, in which (a) shows the in-cylinder pressure Pe and the opening of the first solenoid valve; Timing ΔT 0 (B) is a figure which shows the characteristic of correction value T '.
FIG. 9 is a view 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. 10 is a view for explaining a first modification of the fuel injection amount of the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining a second modification of the fuel injection amount of the fuel injection amount control device for the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining the relationship between the in-cylinder pressure and the allowable in-cylinder pressure of a general engine.
[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)
20 In-cylinder pressure detection means (boost pressure sensor)
21 In-cylinder pressure determination means
22 Valve opening timing correction means
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
ΔT 0 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 (6)

内燃機関の燃焼室に直接燃料を供給する燃料噴射弁と、
高圧燃料を貯留する第１蓄圧室と、
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蓄圧室と、
前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力を前記低圧燃料又は高圧燃料の何れかに切り換える第１制御弁と、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する第２制御弁と、
前記内燃機関の筒内圧に関連する筒内圧関連値を検出又は推定する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段により検出又は推定された筒内圧関連値に基づき前記筒内圧が予め定められた許容筒内圧を越えるか否かを判定、或いは前記許容筒内圧を越える可能性の有無を判定する筒内圧判定手段と、
前記燃料噴射弁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、前記内燃機関の運転状態に基づき、前記第２制御弁の開弁時期に対する前記第１制御弁の開弁時期を設定する開弁時期設定手段と、
前記筒内圧判定手段により前期筒内圧関連値が前記許容筒内圧を越えると判定、或いは前記許容筒内圧を越える可能性が有ると判定されたとき、前記第２制御弁の開弁時期に対する前記第１制御弁の開弁時期を遅角側に補正する開弁時期補正手段とを備えた
ことを特徴とする、内燃機関の燃料噴射量制御装置。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 switches 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;
In-cylinder pressure detecting means for detecting or estimating an in-cylinder pressure related value related to the in-cylinder pressure of the internal combustion engine;
Based on the in-cylinder pressure-related value detected or estimated by the in-cylinder pressure detecting means, it is determined whether the in-cylinder pressure exceeds a predetermined allowable in-cylinder pressure, or whether there is a possibility of exceeding the allowable in-cylinder pressure. In-cylinder pressure determining means;
In order to obtain a desired injection rate waveform by switching the fuel pressure supplied to the fuel injection valve, based on the operating state of the internal combustion engine, the opening timing of the first control valve with respect to the opening timing of the second control valve is set. Valve opening timing setting means to be set;
When it is determined by the in-cylinder pressure determining means that the value related to the in-cylinder pressure in the previous period exceeds the allowable in-cylinder pressure or there is a possibility of exceeding the allowable in-cylinder pressure, the second control valve relative to the valve opening timing 1. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine, comprising: a valve opening timing correcting means for correcting the valve opening timing of one control valve to a retard side. 前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定手段を備え、
前記開弁時期補正手段は、前記開弁時期設定手段により設定された前記第１制御弁の開弁時期を遅角側に補正する際に、目標燃料噴射量に対応する機関出力が得られるように、前記第２制御弁の開弁時期を進角側に補正する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。A target fuel injection amount setting means for setting a target fuel injection amount based on the operating state of the internal combustion engine;
The valve opening timing correction means may obtain an engine output corresponding to the target fuel injection amount when correcting the valve opening timing of the first control valve set by the valve opening timing setting means to the retard side. 2. The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the opening timing of the second control valve is corrected to the advance side. 前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定手段と、
前記第１制御弁の第１開弁期間及び第２制御弁の第２開弁期間をそれぞれ設定する開弁期間設定手段とを備えるとともに、
前記開弁期間設定手段は、前記第１制御弁の開弁時期及び前記目標燃料噴射量に基づき前記第２制御弁の第２開弁期間を設定する第２開弁期間設定手段を含み、
前記開弁時期補正手段は、前記第１制御弁の開弁時期を遅角補正する際に、前記目標燃料噴射量が得られるように、前記第２開弁期間設定手段により設定された前記第２開弁期間を、前記第１制御弁の開弁時期の遅角側への補正量に応じて補正する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。Target fuel injection amount setting means for setting a target fuel injection amount based on the operating state of the internal combustion engine;
And a valve opening period setting means for setting a first valve opening period of the first control valve and a second valve opening period of the second control valve, respectively.
The valve opening period setting means includes second valve opening period setting means for setting a second valve opening period of the second control valve based on a valve opening timing of the first control valve and the target fuel injection amount,
The valve opening timing correction means is configured to set the second valve opening period setting means so as to obtain the target fuel injection amount when the valve opening timing of the first control valve is delayed. 2. The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the two valve opening period is corrected in accordance with a correction amount to the retard side of the valve opening timing of the first control valve. 前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定手段と、
前記第１制御弁の第１開弁期間及び第２制御弁の第２開弁期間をそれぞれ設定する開弁期間設定手段とを備えるとともに、
前記開弁期間設定手段は、前記目標燃料噴射量及び前記第１蓄圧器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演算された補正燃料量に基づき前記第１開弁期間を設定する第１開弁期間設定手段を含んで構成されている
ことを特徴とする、請求項１又は３記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。Target fuel injection amount setting means for setting a target fuel injection amount based on the operating state of the internal combustion engine;
And a valve opening period setting means for setting a first valve opening period of the first control valve and a second valve opening period of the second control valve, respectively.
The valve-opening period setting means is 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 accumulator and the low pressure fuel in the second pressure accumulation chamber. 4. 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 the valve opening period. 前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定手段と、
前記第１制御弁の第１開弁期間及び第２制御弁の第２開弁期間をそれぞれ設定する開弁期間設定手段とを備えるとともに、
前記開弁期間設定手段は、
前記目標燃料噴射量に基づき前記第１制御弁の第１開弁期間を設定する第１開弁期間設定手段と、
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基づき補正係数を設定する補正値設定手段と、
前記第１開弁期間を前記補正係数に基づき補正する第１開弁期間補正手段とを含んで構成されている
ことを特徴とする、請求項１又は３記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。Target fuel injection amount setting means for setting a target fuel injection amount based on the operating state of the internal combustion engine;
And a valve opening period setting means for setting a first valve opening period of the first control valve and a second valve opening period of the second control valve, respectively.
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 value 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;
4. The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising: a first valve opening period correction unit that corrects the first valve opening period based on the correction coefficient. 5. . 前記内燃機関の運転状態に基づき目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定手段と、
前記第１制御弁の第１開弁期間及び前記第２制御弁の第２開弁期間をそれぞれ設定する開弁期間設定手段を備え、
前記開弁期間設定手段は、前記第２制御弁の開弁時期に対する前記第１制御弁の開弁時期及び前記第２蓄圧器の圧力に基づき低圧燃料噴射量を設定する低圧燃料量設定手段と、
前記目標燃料噴射量，前記低圧燃料噴射量及び前記第１蓄圧器の高圧燃料の圧力に基づき前記第１開弁期間を設定する第１開弁期間設定手段とそなえている
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。Target fuel injection amount setting means for setting a target fuel injection amount based on the operating state of the internal combustion engine;
A valve opening period setting means for setting a first valve opening period of the first control valve and a second valve opening period of the second control valve;
The valve opening period setting means includes a low pressure fuel amount setting means for setting a low pressure fuel injection amount based on the valve opening timing of the first control valve with respect to the valve opening timing of the second control valve and the pressure of the second pressure accumulator. ,
It is characterized by comprising first valve opening period setting means for setting the first valve opening period based on the target fuel injection amount, the low pressure fuel injection amount and the pressure of the high pressure fuel in the first accumulator. The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1.
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