JP4289280B2 - 噴射量学習制御装置 - Google Patents
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Description
従来より、ディーゼルエンジン用の燃料噴射システムとして用いられる蓄圧式燃料噴射システムにおいては、近年の排気ガス、騒音規制の対応として、具体的には主噴射の開始時から安定した燃焼を行ってエンジン騒音低下、振動抑制、更には排気ガス性能の向上を目的として、エンジン出力軸トルクと成り得る主噴射(メイン噴射)の前後に複数回の微小量の噴射(パイロット噴射、ポスト噴射)を行う多段噴射(マルチ噴射)が実施されている。これは、インジェクタ毎において、エンジンの各気筒の1周期中にインジェクタの電磁弁を複数回駆動してノズルニードルを複数回開弁させることによって、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を複数回に分けて噴射供給するマルチ噴射を実施することにより、初期噴射率の急激な上昇を抑えてエンジン騒音、振動を抑制するものである。
しかるに、特許文献1に記載の方法は、シングル噴射とマルチ噴射とを切り替える際のトルク段差を解消するものであって、マルチ噴射回数の切替点前後でのトルク段差を解消するものではなく、また、特許文献1に記載の方法を使うことによって、ある程度の噴射量精度を確保することが可能であるが、近年の噴射の多段化に伴うマルチ噴射回数の切替点前後でのトルク段差、および排気ガス規制の強化に伴い、更なる噴射量精度の向上が必要となっている。
請求項5に記載の発明によれば、アイドル安定状態が成立した時に、内燃機関の各気筒の平均回転速度を、目標アイドル回転速度に略一致するようにフィードバック制御する。そして、噴射形態切替点直後の、目標アイドル回転速度と内燃機関の各気筒の平均回転速度との回転速度差から噴射形態切替点前後のトルク差を検出する。そして、回転速度差が所定値以内になるように、噴射形態切替点後の噴射形態における、噴射量指令値に対する噴射パルス時間を調整する切替点学習モードを実施する。これにより、噴射形態切替点で発生するトルク段差を解消できる。
請求項6に記載の発明によれば、噴射量指令値に対する基準噴射パルス時間を、切替点学習モードの補正量とマップ補間または演算式とを用いて補正することにより、内燃機関の全運転領域に渡って高精度な噴射量補正が可能となる。
請求項7に記載の発明によれば、切替点学習モードを、マルチ噴射における1周期中の噴射回数が異なり、基準噴射パルス時間が任意に設定された2以上の切替点学習モードよりなる。なお、切替点学習モードの数が多い程、より精度の高い噴射量補正が可能となる。
請求項9に記載の発明によれば、2以上の補正量の変化傾向が所定値を外れた場合には、2以上の補正量を学習値記憶手段から消去することにより、その補正量を反映しないようにしても良い。そして、2以上の補正量の変化傾向が所定値を外れた場合には、燃料噴射弁が異常故障(弁体が開かないか閉じない場合等)中であると判断できる。
図1ないし図8は本発明の実施例1を示したもので、図1はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した図である。
次に、本実施例のエンジン1の各気筒のインジェクタ噴射特性の学習補正方法を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。ここで、図3および図4はインジェクタ噴射特性の学習補正方法を示したフローチャートである。この図3および図4の制御ルーチンは、イグニッションスイッチがONとなった後に、所定のタイミング毎に繰り返される。
以上のように、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、アイドル安定状態が成立した時に、先ず仮学習モードを実施し、その後に切替点学習モードに遷移するようにしている。これにより、仮学習モードの補正量を用いて切替点学習モードを実施できるので、切替点学習モードの実施時間を短縮することができる。また、切替点学習モードよりも前に、仮学習モードを実施することで、インジェクタ5の個体差または経時劣化を要因とする噴射量ばらつきを解消した状態で、噴射パターン切替点前後でのトルク段差を解消するための切替点学習モードを実施できる。これにより、切替点学習モードで算出される各補正量への信頼性が高まる。
本実施例では、本発明の噴射量学習制御装置を、コモンレール式燃料噴射システムに適用した例を説明したが、本発明の噴射量学習制御装置を、コモンレール4を備えず、インジェクタ5の弁体を開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータまたは圧電式アクチュエータを制御することにより、噴射量指令値(指令噴射期間、噴射パルス時間等)に対応した噴射量の燃料噴射を実施する内燃機関用燃料噴射装置に適用しても良い。また、マルチ噴射として、メイン噴射の前に1回以上のパイロット噴射を実施しても、メイン噴射の後に1回以上のポスト噴射を実施しても構わない。
5 インジェクタ(燃料噴射弁)
10 ECU(噴射期間演算手段、噴射形態切替手段、トルク差検出手段、噴射パルス時間補正手段、学習値記憶手段、学習値反映手段、アイドル回転速度制御手段、仮学習モード実行手段、仮学習値記憶手段、学習値異常判定手段)
Claims (9)
- (a)内燃機関の各気筒毎に対応して搭載された燃料噴射弁の噴射期間および開弁期間に相当する噴射パルス時間を、前記内燃機関の運転条件に対応して設定される噴射量指令値に基づいて、前記燃料噴射弁毎に独立して算出する噴射期間演算手段と、
(b)前記燃料噴射弁から前記内燃機関の各気筒に噴射する燃料の噴射形態を、噴射形態切替点前の噴射形態から噴射形態切替点後の噴射形態に切り替える噴射形態切替手段と、
(c)学習実行条件が成立した時に、前記噴射形態切替点前の噴射形態から前記噴射形態切替点後の噴射形態に切り替え、この噴射形態切替点前後のトルク差を検出するトルク差検出手段を有し、
前記噴射形態切替点前後のトルク差が小さくなるように、前記噴射形態切替点後の噴射形態における、前記噴射量指令値に対する噴射パルス時間を調整する切替点学習モードを実施する噴射パルス時間補正手段と、
(d)前記調整した噴射パルス時間と予め決められた基準噴射パルス時間との差を、前記切替点学習モードの補正量として記憶する学習値記憶手段と、
(e)通常の使用時に、前記切替点学習モードの補正量を、前記内燃機関の全運転領域に反映させる学習値反映手段とを備え、
前記噴射形態切替手段は、前記内燃機関の各気筒の1周期中に燃料を1回だけ噴射するシングル噴射における噴射形態を切り替えるか、あるいは前記内燃機関の各気筒の1周期中に燃料を複数回に分けて噴射するマルチ噴射における1周期中の噴射回数を切り替え、
前記噴射パルス時間補正手段は、
前記マルチ噴射における1周期中の噴射回数をN回噴射にセットし、前記N回噴射の各噴射パルス時間を略均等化し、
前記内燃機関の各気筒毎の回転速度変動を検出し、全気筒の回転速度変動の平均値と比較し、各気筒間の回転速度変動を平滑化するように、前記噴射量指令値に対する前記N回噴射の各噴射パルス時間を調整した後に、
前記内燃機関の各気筒の平均回転速度を検出し、所定の目標回転速度と比較し、前記内燃機関の各気筒の平均回転速度が前記所定の目標回転速度以内となるように、前記噴射量指令値に対する前記N回噴射の各噴射パルス時間を調整する仮学習モードを実施する仮学習モード実行手段と、
前記調整したN回噴射の各噴射パルス時間と予め決められた基準噴射パルス時間との差を、前記仮学習モードの補正量として記憶する仮学習値記憶手段と
を備えたことを特徴とする噴射量学習制御装置。 - 請求項1に記載の噴射量学習制御装置において、
前記噴射パルス時間補正手段は、前記仮学習モードの終了に伴って前記切替点学習モードに遷移することを特徴とする噴射量学習制御装置。 - 請求項2に記載の噴射量学習制御装置において、
前記切替点学習モードでは、
前記マルチ噴射における1周期中の噴射回数を、前記仮学習モードであるN回噴射からK回噴射に切り替え、
前記K回噴射の各噴射パルス時間のうちK回目の噴射の噴射パルス時間を前記仮学習モードの時と同一の噴射パルス時間にセットし、
前記K回目の燃料噴射の噴射パルス時間を予め決められた基準噴射パルス時間にセットした後に、前記噴射形態切替点前後での、前記目標回転速度と前記内燃機関の各気筒の平均回転速度との回転速度差が所定値以内となるように、前記K回目の噴射の噴射パルス時間を調整することを特徴とする噴射量学習制御装置。 - 請求項3に記載の噴射量学習制御装置において、
前記学習値記憶手段は、前記調整したK回目の燃料噴射の噴射パルス時間と前記基準噴射パルス時間との差を、前記切替点学習モードの補正量として記憶することを特徴とする噴射量学習制御装置。 - 請求項1ないし請求項4のうちいずれか1つに記載の噴射量学習制御装置において、
前記学習実行条件が成立した時とは、アイドル安定状態が成立した時であって、
前記アイドル安定状態が成立した時に、前記内燃機関の各気筒の平均回転速度を、目標アイドル回転速度に略一致するようにフィードバック制御するアイドル回転速度制御手段を備え、
前記トルク差検出手段は、前記噴射形態切替点前後のトルク差を、前記噴射形態切替点直後の、前記目標アイドル回転速度と前記内燃機関の各気筒の平均回転速度との回転速度差から検出することを特徴とする噴射量学習制御装置。 - 請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載の噴射量学習制御装置において、
前記学習値反映手段は、前記噴射量指令値に対する基準噴射パルス時間を、前記切替点学習モードの補正量とマップ補間または演算式とを用いて補正することを特徴とする噴射量学習制御装置。 - 請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載の噴射量学習制御装置において、
前記切替点学習モードは、前記マルチ噴射における1周期中の噴射回数が異なり、前記基準噴射パルス時間が任意に設定された2以上の切替点学習モードよりなることを特徴とする噴射量学習制御装置。 - 請求項7に記載の噴射量学習制御装置において、
前記学習値記憶手段は、前記2以上の切替点学習モードにより算出される各補正量の変化傾向が所定値以内の時に、前記2以上の補正量をそれぞれ最終補正量として噴射量に対する噴射パルス間隔マップに書き込むことを特徴とする噴射量学習制御装置。 - 請求項7または請求項8に記載の噴射量学習制御装置において、
前記切替点学習モードの補正量の異常判定を行う学習値異常判定手段を備え、
前記学習値異常判定手段は、前記2以上の補正量の変化傾向が所定値を外れた時に、前記2以上の補正量を前記学習値記憶手段から消去すると共に、前記燃料噴射弁の異常故障を検出することを特徴とする噴射量学習制御装置。
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