JP4582064B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習する学習手段を備える燃料噴射制御装置に関する。

燃料噴射弁は、通常、ノズルニードルが燃料噴射弁の内壁(ニードルシート部)に着座することで閉弁状態となり、ノズルニードルがニードルシート部から離座してそのリフト量が上昇することで開弁する。そして、燃料噴射弁を用いた燃料噴射制御においては、通常、噴射量の指令値に応じて燃料噴射弁の開弁時間等の操作量を調節し、ひいては、燃料噴射弁から噴射される燃料量を制御する。

ただし、燃料噴射弁の操作量を同一としたとしても、燃料噴射弁の個体差に起因して、実際に噴射される燃料量にはばらつきが生じ得る。そこで従来は、例えば下記特許文献1に見られるように、アイドル回転速度制御時において、N等分された燃料噴射により機関の実際の回転速度を目標回転速度にフィードバック制御し、このときの指令噴射量と所望される噴射量との差を補償するための学習値として、噴射特性のずれ量を学習する制御装置も提案されている。

ところで、上記微小な燃料噴射を行う際の噴射特性のずれは、燃料噴射弁内の燃料の流通経路のばらつき等に起因して生じるものである。しかし、噴射特性のずれを生じさせる要因は、これに限られない。例えば、ノズルニードルの最大リフト量(フルリフト量)の変化によるものもあることが発明者らによって見出されている。すなわち、ノズルニードルがニードルシート部に着座することによるこれら両部材の消耗や、ノズルニードルがフルリフトとなることでリフト量を制限する部材に接触することによるこれら両部材の消耗により、フルリフト量が変化し得る。そしてこの場合、噴射量が増加する。

しかし、フルリフト量の変化の影響が噴射特性のずれに現れるのはノズルニードルをフルリフト量程度とするときである。これに対し、上記特許文献1に記載の手法は、ノズルニードルがフルリフト量となることのない噴射領域についての噴射特性のずれ量を学習するものであるため、フルリフト量の変化に起因する噴射特性のずれ量を学習することはできない。

一方、フルリフト量程度とするときの内燃機関の運転状態は、通常、高回転速度・高負荷運転状態となる。このため、これらの運転領域における燃料噴射弁の噴射特性のずれは、排気特性やドライバビリティの悪化に大きな影響を与えることとなる。したがって、この領域での噴射特性のずれを学習することは、内燃機関の出力特性を良好に保つ上で非常に重要である。
特開2003−254139号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ノズルニードルをフルリフト量程度に変位させる噴射領域について、その噴射特性のずれ量を適切に学習することのできる燃料噴射制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項1記載の発明は、前記学習手段は、前記燃料噴射弁を介して1燃焼サイクル内に複数回の燃料噴射を行う手段を備え、該複数回の噴射に際しての前記内燃機関の出力軸の挙動に基づき、隣接する噴射であって且つその前段の噴射が前記燃料噴射弁のノズルニードルをフルリフト量とする噴射となるものについての実際の噴射期間が互いにオーバーラップしない最小間隔を検出し、該検出される最小間隔に基づき、前記燃料噴射弁のノズルニードルのフルリフト量の基準に対するずれに起因した前記噴射特性のずれ量を学習することを特徴とする。

ノズルニードルのフルリフト量が変化すると、燃料噴射弁に対する開弁指令の終了から実際に燃料噴射弁が閉弁するまでの期間が変化する。このため、フルリフト量の変化によって、隣接する噴射についての実際の噴射期間の相対的な関係が変化し得る。そして、実際の噴射期間が互いにオーバーラップする状態とオーバーラップしない状態とでは、オーバーラップする状態の方が実際の噴射量が多くなる。上記構成では、この点に着目し、オーバーラップの有無を、出力軸の挙動によって把握する。

一方、隣接する噴射についての実際の噴射期間が互いにオーバーラップしなくなる最小間隔は、フルリフト量の変化と相関を有するパラメータとなる。上記構成では、この点に着目し、最小間隔に基づきフルリフト量の変化に起因する噴射特性のずれ量を学習することができる。

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記学習手段は、前記複数回の噴射における隣接する噴射間の間隔を変化させ、該変化に伴う前記出力軸の回転変化量が所定以上となるときの前記間隔に基づき、前記最小間隔を求めることを特徴とする。

隣接する噴射についての実際の噴射期間が互いにオーバーラップするときには、オーバーラップしないときと比較して噴射量が増加する。このため、噴射間の間隔を変化させることで、実際の噴射期間がオーバーラップしない状態からする状態に移行したり、オーバーラップする状態からしない状態へ移行したりすると、噴射量の変化に伴って出力軸の回転が大きく変化する。上記構成では、この点に着目し、出力軸の回転変化量に基づき最小間隔を算出することができる。

請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記内燃機関が多気筒内燃機関であり、前記学習手段は、前記多気筒内燃機関の任意の1つの気筒について前記複数回の噴射における隣接する噴射間の間隔を変化させる手段と、該変化によって前記1つの気筒における燃焼に伴う前記出力軸の回転変化量が所定以上となることを検出する手段と、該検出手段によって前記所定以上となることが検出されるときの前記噴射間の間隔に基づき前記最小間隔を求める手段とを備えることを特徴とする。

上記構成では、任意の1つの気筒についての複数回の噴射における隣接する噴射間の間隔を変化させる。このため、出力軸の挙動の変化を生じさせる要因を、任意の1つの気筒についての上記噴射間の間隔に特定することができる。このため、回転変化量に基づき、任意の1つの気筒の燃料噴射弁についての上記最小間隔を適切に検出することができる。

請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、燃料ポンプから圧送される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室を備えて且つ、該蓄圧室内の燃料が前記燃料噴射弁に供給されるものであり、前記学習手段は、前記蓄圧室内の燃圧の変動量が所定以下であるときに前記学習を行うことを特徴とする。

燃料噴射弁の噴射特性は、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力に応じて変化する。このため、隣接する噴射についての実際の噴射期間がオーバーラップしない最小間隔も燃圧に応じて変化する。この点、上記構成によれば、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の変化が小さいときに学習を行なうことで、学習に際しての燃圧の変動の影響を好適に抑制することができる。

請求項5記載の発明は、前記学習手段は、前記燃料噴射弁を介して1燃焼サイクル内に複数回の燃料噴射を行う手段を備え、該複数回の噴射に際しての前記内燃機関の出力軸の挙動に基づき、隣接する噴射についての実際の噴射期間が互いにオーバーラップしない最小間隔を検出し、該検出される最小間隔に基づき前記燃料噴射弁のノズルニードルのフルリフト量の基準に対するずれ量を前記噴射特性のずれ量として算出する算出手段を更に備えることを特徴とする。

上記構成では、フルリフト量の基準に対するずれ量を算出することで、これに基づき、ノズルニードルをフルリフト量程度に変化させる噴射領域全域における噴射特性の補正量を算出することが可能となる。

請求項6記載の発明は、請求項記載の発明において、前記フルリフト量のずれ量に基づき、前記燃料噴射弁を介して複数回の燃料噴射を行う際の噴射間隔の許容最小値、及び前記燃料噴射弁の操作信号の少なくとも一方を補正する補正手段を更に備えることを特徴とする。

フルリフト量にずれが生じている場合には、隣接する噴射間の間隔を許容最小値としたのでは実際の噴射期間が互いにオーバーラップし、噴射量が過剰となるおそれがある。また、フルリフト量にずれが生じた場合には、燃料噴射弁の操作に対して実際の各1回の噴射量が増加する。この点、上記構成では、各1回の噴射のための操作信号や許容最小値を補正することで、隣接する噴射間での実際の噴射期間のオーバーラップや、各噴射の噴射量の増加を抑制することができる。

請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記補正手段は、前記フルリフト量のずれ量と前記燃料噴射弁に供給される燃圧とに基づき、前記燃料噴射弁に対する噴射量の指令値をマップによって噴射期間に変換することで得られる噴射期間の指令値を補正することを特徴とする。

燃料噴射弁の噴射特性は燃圧に顕著に依存する傾向にある。このため、フルリフト量の変化に起因した噴射特性のずれを補償すべく、フルリフト量の変化に応じてこれを補償する補正値を定めたとしても、燃圧によっては適切な補正値とならないおそれがある。この点、上記構成では、フルリフト量のずれ量と燃圧とに基づき噴射期間の指令値を補正することで、フルリフト量の変化を補償するに際し、燃圧に見合った補正を行うことができる。

(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置をディーゼル機関の燃料噴射制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図1に、上記ディーゼル機関を含むエンジンシステムの全体構成を示す。図示されるように、ディーゼル機関1の燃料タンク2内の燃料は、クランク軸3により動力を付与される燃料ポンプ4により汲み上げられ、調量弁5によって調量されて、コモンレール6に加圧供給(圧送)される。コモンレール6は、燃料ポンプ4から供給される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室であって且つ気筒間で共有される蓄圧室である。コモンレール6に蓄えられた燃料は、高圧燃料通路8を介してピエゾインジェクタPIに供給される。ピエゾインジェクタPIの先端部は、ディーゼル機関1の燃焼室11に突出しており、燃料を燃焼室11に直接噴射可能となっている。ピエゾインジェクタPIは、低圧燃料通路9とも接続されており、低圧燃料通路9を介して燃料タンク2に燃料の流出が可能となっている。

図2に、ピエゾインジェクタPIの構成を示す。

ピエゾインジェクタPIのボディ10の先端には、円柱状のニードル収納部12が設けられている。そして、ニードル収納部12には、その軸方向に変位可能なノズルニードル14が収納されている。ノズルニードル14は、ボディ10の先端部に形成されている環状のニードルシート部16に着座することで、ニードル収納部12を外部(ディーゼル機関1の燃焼室11)から遮断する一方、ニードルシート部16から離座することで、ニードル収納部12を外部と連通させる。また、ニードル収納部12には、上記高圧燃料通路8へ供給された高圧燃料が供給される。

ノズルニードル14の背面側(ニードルシート部16と対向する側の反対側)は、背圧室20に対向している。背圧室20には、高圧燃料通路8からの燃料がオリフィス22を介して供給される。また、背圧室20には、ノズルニードル14をニードルシート部16側へ押すニードルスプリング24が備えられている。なお、背圧室20は、ボディ10の後方側が前方側の口径よりも小さく形成されており、口径の変化する部分が、ノズルニードル14の変位を規制するニードルストッパ21となっている。

背圧室20は、バルブ26を介して上記低圧燃料通路9に連通可能とされている。バルブ26は、その背面側が、環状のバルブシート部30に着座することで、低圧燃料通路9と背圧室20とを遮断し、ボディ10の先端側へ変位することで、低圧燃料通路9と背圧室20とを連通させる。

バルブ26のうちバルブシート部30側は、プレッシャピン32を介して小径ピストン34と連結されている。小径ピストン34の後部側は、小径ピストン34よりも径の大きな大径ピストン36の先端と対向している。そして、小径ピストン34、大径ピストン36、及びボディ10の内周面によって変位伝達室38が区画形成されている。変位伝達室38には、例えば燃料等の適宜の流体が充填されている。

一方、大径ピストン36は、そのボディ10の後方側がピエゾ素子PEと連結されている。ちなみに、ピエゾ素子PEは、大径ピストン36と対向する側の裏面側がボディ10に固定されている。

ピエゾ素子PEは、複数の圧電素子が積層されてなる積層体(ピエゾスタック)を備え、これが逆圧電効果により伸縮することによりアクチュエータとして機能する。具体的には、ピエゾ素子PEは、容量性の負荷であり、充電されることで伸長し、放電されることで縮小する。ちなみに、本実施形態にかかるピエゾ素子PEは、PZT等の圧電材料の圧電素子を利用したものである。

ピエゾ素子PEへ電流が供給されずピエゾ素子PEが収縮状態にあるときには、高圧燃料通路8の高圧燃料により力が及ぼされることから、バルブ26や小径ピストン34はボディ10の後方に位置することとなる。このとき、バルブ26により背圧室20と低圧燃料通路9とは遮断されている。このため、背圧室20内の燃料の圧力(コモンレール6内の燃料の圧力)とニードルスプリング24の弾性力とによって、ノズルニードル14は、ボディ10先端側へと押され、ニードルシート部16に着座した状態(閉弁状態)となる。

一方、ピエゾ素子PEに電流が供給されることでピエゾ素子PEが伸長状態となると、バルブ26は、ボディ10の先端側へ移動する。これにより、背圧室20が低圧燃料通路9と連通される。その結果、背圧室20内の燃料の圧力が低下し、ニードル収納部12内の高圧燃料がノズルニードル14をボディ10の後方へ押す力が、背圧室20内の燃料及びニードルスプリング24がノズルニードル14をボディ10の前方へ押す力よりも所定以上大きくなると、ノズルニードル14は、ニードルシート部16から離座した状態(開弁状態)となる。

先の図1に示したエンジンシステムには、ディーゼル機関1の運転状態を検出するセンサとして、例えばコモンレール6内の燃料の圧力を検出する燃圧センサ40や、クランク軸3の回転角度を検出するクランク角センサ42等が備えられている。更に、エンジンシステムには、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ44が備えられている。

これら各種センサの検出結果は、マイクロコンピュータを備えて構成される制御装置50に取り込まれる。そして、制御装置50では、各種センサの検出結果に基づき、ピエゾインジェクタPI等、ディーゼル機関の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関1の出力を制御する。制御装置50では、特に、ディーゼル機関1の出力を制御すべく、燃料噴射制御を行う。すなわち、アクセルペダルの操作量とクランク軸3の回転速度とに基づき、ピエゾインジェクタPIに対する噴射量の指令値(指令噴射量)を算出する。そして、指令噴射量は、図3(a)に示すマップに基づき噴射期間の指令値(指令噴射期間)に変換される。そして、指令噴射期間の間、ノズルニードル14を開弁させるべく、ピエゾ素子PEが伸長操作される。図3(a)に示すマップは、燃圧と噴射量とから噴射期間を定めるマップであり、燃圧が同一であれば、噴射量が多いほど噴射期間が長く設定され、噴射量が同一であれば、燃圧が高いほど噴射期間が短く設定されることとなる。

ちなみに、図3(a)に示す各噴射領域は、図3(b)に示すように、回転速度と負荷(トルク)とに応じて定まる各運転領域に対応している。ここで、アイドル領域は、低負荷低回転領域である。始動領域は、ディーゼル機関1がスタータモータによりクランキングされてアイドル回転速度まで上昇するまでの燃料噴射領域である。エミッション領域は、例えば10−15モード等の所定の走行パターンにおいて排気特性に最も影響を与える領域である。常用域は、上記3つのいずれにも属しない領域である。全負荷領域は、常用域のうち負荷が最大となる領域である。

ところで、指令噴射期間が長い領域等にあっては、ノズルニードル14がニードルストッパ21に接触することでフルリフト量となる現象が生じる。そして、フルリフト量となると、ノズルニードル14のリフト量はそれ以上変化しない。図4に、指令噴射期間とノズルニードル14との関係を示す。詳しくは、図4(a)は、指令噴射期間を示し、図4(b)は、ノズルニードル14のリフト量の推移を示す。図示されるように、噴射期間が長くなると、ノズルニードル14のリフト量がフルリフト量となり、噴射期間の終了までフルリフト量を維持する。

ノズルニードル14がフルリフト量となる領域にあっては、リフト量が変化しないことから、ノズルニードル14のリフト量が変化する期間とは、ピエゾインジェクタPIを介して噴射される燃料の噴射率も相違する。このため、フルリフト量程度となる噴射領域である先の図3(a)に2点鎖線にて囲う領域においては、燃圧と噴射量とから噴射期間を定める曲線の傾きが、それ以外の領域のものとは相違したものとなっている。

ところで、ピエゾインジェクタPIは、その構造上、ノズルニードル14とニードルシート部16との接触により、図5に例示されるように、これら両部材が消耗するおそれがある。また、ノズルニードル14とニードルストッパ21とが接触することで、これら両部材が消耗するおそれもある。そして、ノズルニードル14の先端が消耗量Δ1だけ消耗するなら、ノズルニードル14のフルリフト量が消耗量Δ1だけ増加する。また、ニードルシート部16が消耗量Δ2だけ消耗するなら、ノズルニードル14のリフト量が消耗量Δ2だけ増加する。また、ニードルストッパ21が消耗量Δ3だけ消耗するなら、ノズルニードル14のリフト量が消耗量Δ3だけ増加する。また、ノズルニードル14のうちニードルストッパ21と接触する部分が消耗量Δ4だけ消耗するなら、ノズルニードル14のリフト量が消耗量Δ4だけ増加する。

このようにフルリフト量が変化すると、ピエゾインジェクタPIの噴射特性が変化する。そして、この場合、噴射特性の変化を補償すべく、フルリフト量の変化に起因した噴射特性のずれ量を学習することが望まれる。しかし、この噴射特性のずれの学習は、ノズルニードル14のリフト量がフルリフト量とならない領域(先の図3の一点鎖線にて囲われる領域)においては学習することができない。これは、先の図3において一点鎖線にて囲われる領域のように、フルリフト量とならない領域にあっては、ピエゾインジェクタPIの噴射特性の経年変化は、ピエゾインジェクタPI内における燃料の流通経路の流路面積が変化することに起因するものであり、フルリフト量の変化に起因するものではないからである。したがって、従来のように、アイドル回転速度制御時において微小な噴射量の噴射を行う際のクランク軸3の挙動によっては、フルリフト量の変化を学習することができない。その一方で、フルリフト量程度となる領域が噴射量の多い領域であることから、フルリフト量の変化による噴射特性の変化に起因する出力特性(排気特性、出力トルク等)の変動は、大きなものとなる。このため、フルリフト量程度となる領域における噴射特性のずれを学習することが望まれる。

そこで本実施形態では、1燃焼サイクル内に複数の噴射を行う際のクランク軸3の挙動に基づき、隣接する噴射についての実際の噴射期間が互いにオーバーラップしない最小間隔を検出し、この最小間隔に基づきフルリフト量の変化に起因した噴射特性のずれを学習する。以下、これについて詳述する。

図6(a1)、図6(b1)に、ピエゾインジェクタPIの経年変化前について、2段の噴射を行ったときに、実際の噴射期間が互いにオーバーラップしないための最小間隔INTminを示す。前段の噴射f1における指令噴射期間の終了タイミングからピエゾインジェクタPIの収縮操作により、バルブ26がバルブシート部30側に変位することで、ノズルニードル14がニードルシート部16側に変位する。そして、ノズルニードル14の着座後に、後段の噴射f2の噴射開始指令が出されるために、互いの実際の噴射期間がオーバーラップすることはない。

図6(a2)、図6(b2)に、ノズルニードル14のリフト量が増加した場合について示す。図示されるように、この場合、ノズルニードル14の着座前に後段の噴射f2の噴射開始指令が出されるために、実際の噴射期間が互いにオーバーラップする。

図6(a3)、図6(b3)に、例えば後段の噴射f2の噴射開始タイミングを遅延させるなどして噴射間隔を拡大することで実際の噴射期間が互いにオーバーラップしなくなる状態を示す。ここで、オーバーラップしなくなるときの噴射間の間隔は、フルリフト量の増加量に依存する。すなわち、フルリフト量の増加によって互いの実際の噴射期間がオーバーラップしない最小間隔が間隔Tiから間隔Ti+ΔTに変化したとすると、ノズルニードル14の変位速度b/aを用いて、フルリフト量の変化量ΔLfは、以下の式によって表される。

ΔLf=b/a×(ΔT)
また、図6(b3)に示すように、オーバーラップしなくなるときには、互いにオーバーラップしていたときと比較して、2段の噴射による実際の噴射量の合計量が減少する。このため、噴射間の間隔を拡大しつつクランク軸3の回転速度を検出し、同回転速度が低下するときに、オーバーラップしなくなったと判断することができる。

図7に、上記性質に着目した本実施形態にかかる噴射特性のずれの学習処理の手順を示す。この処理は、ピエゾインジェクタPIの経年変化を補償すべく、制御装置50により、例えば走行距離にして「5000km」毎の所定周期で、フルリフト量程度となる噴射領域となるときに繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップS10において、コモンレール6内の燃圧の変動量が所定値α以下であるか否かを判断する。この処理は、燃圧が安定した状態で学習を行うためになされるものである。ここでは、定常状態といえども、燃料噴射及び燃料ポンプ4からの燃料の圧送によってコモンレール6内の燃圧が周期的に変動することに鑑み、コモンレール6内の燃圧の目標値(目標燃圧)が一定であることを条件とすることが望ましい。

続くステップS12においては、気筒番号を指定するパラメータ「i」を「1」にセットする。そして、ステップS14において、i番気筒の噴射間隔Tiを許容最小値に設定する。ここで、許容最小値とは、ピエゾインジェクタPIの製品出荷時において隣接する噴射の実際の噴射期間が互いにオーバーラップしない最小間隔INTminに基づき設定される値である。なお、この許容最小値は、コモンレール6内の燃圧に応じて設定されるものである。

続くステップS16においては、クランク角センサ42の検出値に基づき、上記噴射間隔Tiによって燃料噴射を行う際のi番気筒の燃焼に伴う回転速度の今回のサンプリング値ΔNEi(n)を算出する。これは、i番気筒の燃焼行程に生成されるエネルギがクランク軸3の挙動に反映される期間におけるクランク軸3の瞬間的な回転速度を検出することで行えばよい。続くステップS18においては、i番気筒の燃焼に伴う回転速度の今回のサンプリング値ΔNEi(n)が、前回のサンプリング値ΔNE(n−1)から所定値βを減算した値以下であるか否かを判断する。この処理は、i番気筒における隣接する噴射の実際の噴射期間がオーバーラップしている状態からオーバーラップしない状態に変化したか否かを判断するものである。i番気筒においてオーバーラップが生じている状態からオーバーラップが解消する状態に移行すれば、i番気筒における噴射量が減少する。このため、i番気筒の燃焼に伴う回転速度の今回のサンプリング値ΔNEi(n)は、前回のサンプリング値ΔNEi(n−1)と比較して小さくなる。

今回のサンプリング値ΔNEi(n)が前回のサンプリング値ΔNEi(n−1)から所定値βを減算した値よりも大きいときには、ステップS20に移行する。ステップS20においては、サンプリング回数が所定回数Mとなったか否かを判断する。この処理は、M回のサンプリング回数の間に、サンプリング値ΔNEiに所定値β以上の変化が生じないときには、もともとオーバーラップが生じていなかったと判断するためのものである。

ステップS20において否定判断されると、ステップS22において、噴射間隔Tiを、所定量Δだけ拡大し、ステップS16,S18の処理を再度行う。そして、ステップS18において肯定判断されるときには、そのときの噴射間隔Tiとコモンレール6内の燃圧NPCとに基づき、フルリフト量の変化量ΔLfを下記の式にて算出する。

ΔLf=b/a(NPC)×(Ti−INTmin)
ここで、「Ti−INTmin」は、最小間隔の変化量であり、「b/a(NPC)」は、燃圧NPCに応じて定まるリフト量の減少速度である。

続くステップS26においては、先の図3に2点鎖線にて示したフルリフト量による噴射領域における指令噴射期間の補正値と、上記許容最小値との補正を行う。すなわち、フルリフト量の変化量ΔLfと燃圧とに応じて噴射率や噴射期間の変化が把握できるため、図8(a)に示すように、噴射量と燃圧とによって分割される領域毎に、噴射期間の補正量を算出し記憶する。更に、図8(b)に示すように、燃圧によって分割される領域毎に、許容最小値を補正する。

こうしてステップS26の処理が完了すると、ステップS28に移行する。ステップS28においては、上記パラメータ「i」をインクリメントする。そして、ステップS30においては、「i」が気筒数「N」よりも大きいか否かを判断する。この処理は、全ての気筒において学習が完了したか否かを判断するものである。そして、N以下であるときには、未だ全ての気筒の学習が完了していないと判断し、ステップS12〜S28の処理を繰り返す。

なお、ステップS10において否定判断されるときや、ステップS30の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

上記処理によれば、燃圧が安定しているときであれば、特にアイドル回転速度制御時との制約を設けることなく学習を行うことができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

(1)複数回の噴射に際してのクランク軸3の挙動に基づき、隣接する噴射についての実際の噴射期間が互いにオーバーラップしない最小間隔を検出し、検出される最小間隔に基づき、ピエゾインジェクタPIの学習を行った。これにより、最小間隔に基づきフルリフト量の変化に起因する噴射特性のずれ量を学習することができる。

(2)隣接する噴射間の間隔を変化させ、同変化に伴うクランク軸3の回転変化量が所定以上となるときの上記間隔に基づき、オーバーラップの生じない最小間隔を求めた。これにより、最小間隔を適切に算出することができる。

(3)任意の1つの気筒について複数回の噴射における隣接する噴射間の間隔を変化させることで、学習を行った。これにより、クランク軸3の挙動の変化を生じさせる要因を、任意の1つの気筒についての上記噴射間の間隔に特定することができるため、回転変化量に基づき、任意の1つの気筒のピエゾインジェクタPIについての上記最小間隔を適切に検出することができる。

(4)コモンレール6内の燃圧の変動量が所定以下であるときに学習を行った。これにより、学習に際しての燃圧の変動の影響を好適に抑制することができる。

(5)オーバーラップの生じない最小間隔に基づき、ノズルニードル14のフルリフト量の基準に対する変化量ΔLfを噴射特性のずれ量として算出した。これにより、ノズルニードル14をフルリフト量程度に変化させる噴射領域全域における噴射特性の補正量を、このフルリフト量の基準に対するずれ量に基づき算出することが可能となる。

(6)フルリフト量の変化量ΔLfに基づき、許容最小値や指令噴射期間を補正することで、隣接する噴射間での実際の噴射期間のオーバーラップや、各噴射の噴射量の増加を抑制することができる。

(7)指令噴射期間の補正量を、燃圧によって分割される領域毎に算出した。これにより、フルリフト量の変化を補償するに際し、燃圧に見合った補正を行うことができる。

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図9に、本実施形態にかかるピエゾインジェクタPIの断面構成を示す。

ピエゾインジェクタPIのボディ60の先端部には、ノズルニードル62を着座させるニードルシート部64が形成されている。また、ボディ60内部には、ノズルニードル62、ニードルピストン66及びバランスピストン68が先端部側から順に連結され、ボディ60の内壁に沿ってその軸方向に変位可能に収納されている。ノズルニードル62とボディ60の内壁とによって区画形成されるニードル室65と、バランスピストン68の背面側のバランス室69とには、上記高圧燃料通路8から高圧燃料が供給される。なお、バランス室69を区画するボディ60の内壁によってストッパ67が形成されており、バランスピストン68の変位が制限されるようになっている。

ニードルピストン66のうちボディ60の後方側の面とボディ60の内壁とで形成される背圧室71は、上記低圧燃料通路9と連通しており、低圧燃料通路9からの燃料が供給される。背圧室71には、スプリング70が設けられており、これにより、ニードルピストン66は、ボディ60の先端側へ押されている。

一方、ニードルピストン66のうち、ボディ60の先端部側の面側は、ボディ60の内壁とともに第1油密室72を形成している。第1油密室72は、伝達通路74を介して、バランスピストン68よりもボディ60の後方に位置する第2油密室76と接続されている。これら第1油密室72、伝達通路74、第2油密室76には、動力を伝達する媒体としての燃料が充填されている。

第2油密室76は、ピエゾピストン78のうちボディ60の先端側の面とボディ60の内壁とによって区画形成される空間である。ピエゾピストン78は、その内部に逆止弁80を備えており、低圧燃料通路9から第2油密室76への燃料の供給が可能となっている。また、ピエゾピストン78は、その後方においてピエゾ素子PEと接続されている。ピエゾ素子PEの後部は、ボディ60に連結され固定されている。

こうした構成において、ピエゾ素子PEに通電が開始されると、ピエゾ素子PEの伸長に伴い、ピエゾピストン78がボディ60の先端方向に変位する。これにより、第2油密室76、伝達通路74及び第1油密室72内の燃圧が上昇する。そして、ニードル室65内の高圧燃料がノズルニードル62を押す力と第1油密室72内の燃料がニードルピストン66を押す力とが、スプリング70及び低圧燃料がニードルピストン66を押す力とバランス室69内の高圧燃料がバランスピストン68の背面を押す力とに打ち勝つと、ノズルニードル62がボディ60の後方に変位し、ピエゾインジェクタPIが開弁する。これにより、ボディ60の内部の燃料が外部に噴射される。

一方、ピエゾ素子PEの通電後にこれを放電させると、ピエゾ素子PEの収縮に伴い、ピエゾピストン78がボディ60の後方に変位するため、第2油密室76、伝達通路74及び第1油密室72内の燃圧が低下する。これにより、スプリング70及び低圧燃料がニードルピストン66を押す力とバランス室69内の高圧燃料がバランスピストン68の背面を押す力とが、ニードル室65内の高圧燃料がノズルニードル62を押す力と第1油密室72内の燃料がニードルピストン66を押す力とに打ち勝つと、ノズルニードル62の加速度がボディ60の先端側方向となり、ピエゾインジェクタPIが閉弁する。これにより、燃料噴射が終了する。

このピエゾインジェクタPIでは、ピエゾ素子PEの変位量に応じて、ノズルニードル62のボディ60の後方への変位量であるリフト量が変化する。このため、ピエゾインジェクタPIの閉弁に対応するリフト量ゼロから最大のリフト量であるフルリフト量までの間で、リフト量を任意に制御することができる。

図10に、本実施形態にかかる制御装置50の構成を示す。

制御装置50は、駆動回路とマイクロコンピュータ(マイコン51)とを備えている。ここで、駆動回路について説明する。

図示されるように、外部のバッテリBから駆動回路に供給される電力は、まず昇圧回路であるDC/DCコンバータ52に供給される。DC/DCコンバータ52は、バッテリBの電圧(例えば「12V」)を、ピエゾ素子PEを充電するための高電圧(例えば「200〜300V」)に昇圧する。

DC/DCコンバータ52の昇圧電圧は、コンデンサ53に印加される。コンデンサ53は、その一方の端子がDC/DCコンバータ52側に接続され、また他方の端子が接地されている。そして、DC/DCコンバータ52の昇圧電圧がコンデンサ53に印加されると、コンデンサ53はピエゾ素子PEに供給するための電荷を蓄える。

コンデンサ53のうちの高電位となる端子側、すなわち、DC/DCコンバータ52側は、充電スイッチ54と充放電コイル55との直列接続体を介して、ピエゾ素子PEの高電位となる端子側に接続されている。そして、ピエゾ素子PEの低電位となる端子側は、接地されている。充電スイッチ54と充放電コイル55との間には、放電スイッチ56の一方の端子が接続されており、放電スイッチ56の他方の端子は、接地されている。

放電スイッチ56には、接地側からコンデンサ53及び充放電コイル55間側に向かう方向を順方向とする態様にて、ダイオード57が並列接続されている。このダイオード57は、コンデンサ53、充電スイッチ54、充放電コイル55と共に、ピエゾ素子PEを充電するチョッパ回路を構成するものであり、フリーホイーリングダイオードとして機能する。

一方、充電スイッチ54には、放電スイッチ56側からコンデンサ53側へと向かう方向を順方向とする態様にて、ダイオード58が並列接続されている。このダイオード58は、コンデンサ53、充放電コイル55、放電スイッチ56と共に、ピエゾ素子PEの電荷を放電するチョッパ回路を構成するものであり、フリーホイーリングダイオードとして機能する。

上記構成の駆動回路は、マイコン51により駆動される。詳しくは、マイコン51では、ディーゼル機関1の運転状態等を検出する各種センサの検出値や、ノードN1を介して検出されるピエゾ素子PEの電圧、ノードN2を介して検出されるピエゾ素子PEの電流に基づき、充電スイッチ54や放電スイッチ56を操作する。これら各操作は、図11に示す態様にて行なわれる。

図11(a)に充電スイッチ54の操作態様の推移を示し、図11(b)に放電スイッチ56の操作態様の推移を示し、図11(c)にピエゾ素子PEを介して流れる電流(操作電流)の推移を示し、図11(d)にピエゾ素子PEの電圧(操作電圧)の推移を示す。

図示されるように、充電スイッチ54のオン・オフ操作によるチョッパ制御により、操作電流を増減させつつピエゾ素子PEの充電がなされる。具体的には、充電スイッチ54がオン操作されることによって、コンデンサ53、充電スイッチ54、充放電コイル55、ピエゾ素子PEからなる閉ループ回路が形成される。これにより、コンデンサ53の電荷がピエゾ素子PEに充電される。このとき、ピエゾ素子PEを介して流れる電流量が増加する。一方、充電スイッチ54のオン操作の後、充電スイッチ54がオフ操作されることで、充放電コイル55、ピエゾ素子PE、ダイオード57からなる閉ループ回路が形成される。これにより、充放電コイル55のフライホイールエネルギが、ピエゾ素子PEに充電される。このとき、ピエゾ素子PEを介して流れる電流量が減少する。

上記態様にて充電スイッチ54が操作される降圧チョッパ制御が行われることで、ピエゾ素子PEが充電され、ピエゾ素子PEの高電位となる端子側の電位が上昇する。

一方、放電スイッチ56のオン・オフ操作によるチョッパ制御により、操作電流を増減させつつピエゾ素子PEの放電がなされる。具体的には、放電スイッチ56がオン操作されることで、放電スイッチ56、充放電コイル55、ピエゾ素子PEによって閉ループ回路が形成される。これにより、ピエゾ素子PEが放電される。このとき、ピエゾ素子PEを介して流れる電流量が増加する。更に、放電スイッチ56のオン操作の後、放電スイッチ56がオフ操作されることで、コンデンサ53、ダイオード58、充放電コイル55、ピエゾ素子PEによって閉ループ回路が形成される。これにより、充放電コイル55のフライホイールエネルギがコンデンサ53に回収される。

上記態様にて放電スイッチ56が操作される昇圧チョッパ制御が行われることで、ピエゾ素子PEが放電され、ピエゾ素子PEの高電位となる端子側の電位が低下する。

本実施形態では、上記充電スイッチ54及び放電スイッチ56の操作を、予め定められた規定時間に渡ってオン状態として且つピエゾ素子PEを介して流れる電流がゼロとなることでオフ状態からオン状態へと切り替えるいわゆるオン時間一定操作として行う。これにより、ピエゾ素子PEのエネルギの変化速度を一定とすることができる。このため、オン時間一定操作によってピエゾ素子PEの充電を行うことで、充電時間によって、ピエゾ素子PEに供給されるエネルギを制御することができる。そして、ピエゾ素子PEは、エネルギが一定であれば温度にかかわらずその伸長量が略一定となるため、上記オン時間一定操作を行なうことで、簡易な処理にてノズルニードル62のリフト量を制御することができる。これに対し、ピエゾ素子PEの電圧を用いて充電処理を管理する場合には、ピエゾ素子PEの温度によってピエゾ素子PEの伸長量が変化するため、ノズルニードル62のリフト量を高精度に制御するためには、ピエゾ素子PEの目標電圧の温度補正を行う必要がある。なお、エネルギを一定とした場合にピエゾ素子PEの変位量が略一定となることについての詳細は、例えば特開2005−130561号公報に記載されている。また、上記態様のチョッパ制御により単位時間当たりのピエゾ素子PEに供給されるエネルギ量を一定とすることができることについては、例えば特開2002−13156号公報に記載されている。

上記構成によれば、ピエゾ素子PEへの投入エネルギによってピエゾ素子PEの変位量を調節することができ、ひいては、ノズルニードル62のリフト量を、バランスピストン68がストッパ67に接触する位置に対応するフルリフト量までの任意のリフト量に制御することができる。ただし、本実施形態にかかるピエゾインジェクタPIにおいても、ノズルニードル62とニードルシート部64との消耗や、バランスピストン68とストッパ67との消耗によって、ノズルニードル62のフルリフト量が変化するおそれがある。そこで本実施形態でも、先の図7のステップS24までの処理によって、フルリフト量の変化量ΔLfを算出する。そして、これに基づき、ノズルニードル62のフルリフト量を補正すべく、ピエゾ素子PEの伸長量を補正する。詳しくは、図12に示すように、燃圧毎に、ピエゾ素子PEに投入するエネルギ量の補正量を算出して記憶する。これは、ピエゾ素子PEの伸長量が、燃圧が一定であるときにエネルギに応じて一義的に定まるためである。

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(5)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

(6)ノズルニードル62の変化量ΔLfに応じて、フルリフト量とするためのピエゾ素子PEの伸長量を補正した。これにより、ピエゾインジェクタPIの経年変化に伴う噴射量の変化のみならず、噴射率の変化をも補償することができる。

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図13に、本実施形態にかかる噴射特性のずれの学習処理の手順を示す。この処理は、制御装置50により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図13において、先の図7に示した処理と同一の処理については、便宜上同一の符号を付している。

この一連の処理においては、ステップS20において否定判断されると、噴射間隔を拡大する代わりに、ステップS22aにおいて、ピエゾ素子PEに投入するエネルギ量を減少補正する。この処理は、ピエゾ素子PEの伸長量を減少補正する処理であり、これにより、ノズルニードル62のリフト量も減少補正されることとなる。このステップS22aの処理が完了すると、ステップS14〜S18の処理を繰り返す。そして、ステップS18において、i番気筒の燃焼に伴う回転速度ΔNEiの変化量が所定値β以上となるときには、ステップS24aに移行する。

ここで、i番気筒の燃焼に伴う回転速度ΔNEiの変化量が所定値β以上となるときには、隣接する噴射の実際の噴射期間が互いにオーバーラップする状態からオーバーラップしない状態へと移行したと判断できるため、フルリフト量の変化が補償されたと考えられる。このため、ステップS24aでは、現在のピエゾ素子PEへの投入エネルギ量をフルリフト量相当の投入エネルギ量として、燃圧によって分割される領域毎に、補正量を算出し記憶する。この記憶態様は、先の図12に示したものでよい。

以上説明した本実施形態によっても、先の第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第1の実施形態では、一点におけるフルリフト量の変化量ΔLfの学習に基づき、フルリフト量を用いる領域全域における補正量を算出したがこれに限らず、フルリフト量を用いる領域を複数に分割し、これら分割された各領域毎に、先の図7のステップS10〜S24の処理を行ってもよい。

・上記第1及び第2の実施形態では、噴射間隔を徐々に拡大していくことで隣接する噴射の実際の噴射期間が互いにオーバーラップしなくなる最小間隔を検出したが、徐々に減少していくことで検出を行ってもよい。

・上記第2及び第3の実施形態では、ピエゾ素子PEの変位量(伸長量)を、ピエゾ素子PEに投入するエネルギ量によって把握したがこれに限らない。例えばピエゾ素子PEの電圧に基づき把握してもよい。この際、ピエゾ素子PEの温度を併せ加味することが望ましい。要は、ピエゾ素子PEの変位量と相関を有するピエゾ素子PEの電気的な状態量に基づき、ピエゾ素子PEの変位量を把握すればよい。

・多気筒の内燃機関における学習手法としては、1気筒ずつ学習するものに限らない。例えば4気筒内燃機関において、1番気筒、4番気筒、3番気筒、2番気筒の順に燃料噴射がなされる場合、1番気筒と3番気筒とについて同時に学習を行ってもよい。これは、例えば第1の実施形態において、4ストローク内で1番気筒と3番気筒との噴射間隔を変化させることで行うことができる。

・ピエゾインジェクタPIの噴射特性のずれ量を学習する手法としては、フルリフト量の変化量ΔLfを算出する手法に限らない。例えば、先の図7のステップS18にて肯定判断されるときの噴射間隔Tiと燃圧とに基づき、噴射期間の補正値をマップ演算してもよい。

・ピエゾインジェクタPIの構造としては、図2、図9に例示したものに限らない。例えば、ニードルストッパ21やストッパ67の位置を可変とする手段を備えるものであってもよい。この場合、フルリフト量の変化量ΔLfに応じて、ニードルストッパ21やストッパ67の位置を調整することで、ピエゾインジェクタPIの経年変化を好適に補償することができる。

・燃料噴射弁としては、ピエゾインジェクタに限らず、例えばアクチュエータとして電磁ソレノイドを備えるものであってもよい。

・内燃機関としては、ディーゼル機関に限らず、例えばガソリン機関であってもよい。

第1の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかるピエゾインジェクタの断面構成を示す断面図。 フルリフト量を用いる噴射領域を示す図。 噴射期間とノズルニードルのリフト量との関係を示すタイムチャート。 ノズルニードルのフルリフト量の増加要因を説明するための断面図。 ピエゾインジェクタの経年変化に伴う現象を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかる噴射特性のずれの学習処理の手順を示すフローチャート。 上記学習による補正量の記憶手法を示す図。 第2の実施形態にかかるピエゾインジェクタの断面構成を示す断面図。 同実施形態にかかる制御装置の内部構成を示す図。 同実施形態にかかるピエゾ素子の電気的な操作態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる噴射特性のずれの補正量の記憶手法を示す図。 第3の実施形態にかかる噴射特性のずれの学習処理の手順を示すフローチャート。

符号の説明

PI…ピエゾインジェクタ、PE…ピエゾ素子(燃料噴射弁のアクチュエータの一実施形態)、14、62…ノズルニードル、50…制御装置(燃料噴射制御装置の一実施形態)、51…マイコン(燃料噴射制御装置の一実施形態)。

Claims (7)

  1. 内燃機関の燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習する学習手段を備える燃料噴射制御装置において、
    前記学習手段は、前記燃料噴射弁を介して1燃焼サイクル内に複数回の燃料噴射を行う手段を備え、該複数回の噴射に際しての前記内燃機関の出力軸の挙動に基づき、隣接する噴射であって且つその前段の噴射が前記燃料噴射弁のノズルニードルをフルリフト量とする噴射となるものについての実際の噴射期間が互いにオーバーラップしない最小間隔を検出し、該検出される最小間隔に基づき、前記燃料噴射弁のノズルニードルのフルリフト量の基準に対するずれに起因した前記噴射特性のずれ量を学習することを特徴とする燃料噴射制御装置。
  2. 前記学習手段は、前記複数回の噴射における隣接する噴射間の間隔を変化させ、該変化に伴う前記出力軸の回転変化量が所定以上となるときの前記間隔に基づき、前記最小間隔を求めることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射制御装置。
  3. 前記内燃機関が多気筒内燃機関であり、
    前記学習手段は、前記多気筒内燃機関の任意の1つの気筒について前記複数回の噴射における隣接する噴射間の間隔を変化させる手段と、該変化によって前記1つの気筒における燃焼に伴う前記出力軸の回転変化量が所定以上となることを検出する手段と、該検出手段によって前記所定以上となることが検出されるときの前記噴射間の間隔に基づき前記最小間隔を求める手段とを備えることを特徴とする請求項2記載の燃料噴射制御装置。
  4. 前記内燃機関は、燃料ポンプから圧送される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室を備えて且つ、該蓄圧室内の燃料が前記燃料噴射弁に供給されるものであり、
    前記学習手段は、前記蓄圧室内の燃圧の変動量が所定以下であるときに前記学習を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
  5. 内燃機関の燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習する学習手段を備える燃料噴射制御装置において、
    前記学習手段は、前記燃料噴射弁を介して1燃焼サイクル内に複数回の燃料噴射を行う手段を備え、該複数回の噴射に際しての前記内燃機関の出力軸の挙動に基づき、隣接する噴射についての実際の噴射期間が互いにオーバーラップしない最小間隔を検出し、該検出される最小間隔に基づき前記燃料噴射弁のノズルニードルのフルリフト量の基準に対するずれ量を前記噴射特性のずれ量として算出する算出手段を更に備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  6. 前記フルリフト量のずれ量に基づき、前記燃料噴射弁を介して複数回の燃料噴射を行う際の噴射間隔の許容最小値、及び前記燃料噴射弁の操作信号の少なくとも一方を補正する補正手段を更に備えることを特徴とする請求項記載の燃料噴射制御装置。
  7. 前記補正手段は、前記フルリフト量のずれ量と前記燃料噴射弁に供給される燃圧とに基づき、前記燃料噴射弁に対する噴射量の指令値をマップによって噴射期間に変換することで得られる噴射期間の指令値を補正することを特徴とする請求項6記載の燃料噴射制御装置。
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CN2007101369367A CN101109335B (zh) 2006-07-21 2007-07-23 燃料喷射控制系统

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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006291755A (ja) * 2005-04-06 2006-10-26 Denso Corp 燃料噴射制御装置
FR2916807B1 (fr) * 2007-06-04 2009-07-17 Siemens Vdo Automotive Sas DETERMINATION AND CORRECTION OF THE ANGULAR POSITION PHASING OF A FOUR-TIME INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH INDIRECT INJECTION AND WITH SEQUENTIAL INJECTION CUT / SEQUENTIAL REINJECTION CONTROLLED IN TIME
JP4492653B2 (ja) * 2007-08-09 2010-06-30 株式会社デンソー 燃料噴射弁充電制御装置及び燃料噴射弁充電制御システム
JP4442670B2 (ja) * 2007-09-19 2010-03-31 株式会社デンソー 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP4345861B2 (ja) * 2007-09-20 2009-10-14 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置およびそれを用いた燃料噴射システム
JP5083129B2 (ja) * 2008-09-08 2012-11-28 株式会社デンソー 内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御システム
US8306723B2 (en) * 2008-10-09 2012-11-06 GM Global Technology Operations LLC Method to control fuel injector pulsewidth in a compression-ignition engine
DE102008042894A1 (de) * 2008-10-16 2010-04-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Testen eines Rechnerkerns in einer mindestens zwei Rechnerkerne aufweisenden Recheneinheit
DE102008054512A1 (de) * 2008-12-11 2010-06-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine
CN101871404B (zh) * 2009-04-22 2013-06-12 通用汽车环球科技运作公司 在怠速状态期间压力传感器的诊断系统和方法
DE112011102238B4 (de) * 2010-07-01 2017-08-24 Orbital Australia Pty Ltd. Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung in eine Verbrennungskraftmaschine
JP5263280B2 (ja) 2010-12-10 2013-08-14 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置
JP5218536B2 (ja) * 2010-12-10 2013-06-26 株式会社デンソー 制御装置
JP5754357B2 (ja) * 2011-11-18 2015-07-29 株式会社デンソー 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5842642B2 (ja) * 2012-02-01 2016-01-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射方法
DE102012213883B4 (de) * 2012-08-06 2015-03-26 Continental Automotive Gmbh Gleichstellung des Stromverlaufs durch einen Kraftstoffinjektor für verschiedene Teileinspritzvorgänge einer Mehrfacheinspritzung
JP2014139426A (ja) * 2013-01-21 2014-07-31 Denso Corp 燃料噴射装置
US9200563B2 (en) * 2013-03-12 2015-12-01 Pratt & Whitney Canada Corp. Internal combustion engine with common rail pilot and main injection
US9399947B2 (en) 2013-03-12 2016-07-26 Pratt & Whitney Canada Corp. Internal combustion engine with pilot and main injection
CN103277564B (zh) * 2013-06-06 2016-09-21 贵州师范大学 一种具有快速放电电路的高速电磁开关阀
FR3011280B1 (fr) * 2013-10-02 2019-05-10 Continental Automotive France METHOD FOR DETERMINING AN OPTIMUM TIMING BETWEEN AN ACTUATION CONTROL AND A TEST CONTROL OF A MOBILE SHUTTER OF A SOLENOID VALVE
JP6156307B2 (ja) * 2013-10-11 2017-07-05 株式会社デンソー 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP6260501B2 (ja) * 2013-10-11 2018-01-17 株式会社デンソー 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP6298300B2 (ja) * 2014-01-17 2018-03-20 株式会社Subaru エンジン制御装置
JP6307971B2 (ja) * 2014-03-27 2018-04-11 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置
JP6421606B2 (ja) * 2015-01-14 2018-11-14 株式会社デンソー 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP6237655B2 (ja) * 2015-01-15 2017-11-29 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射量制御装置の監視装置
DE102015205279B3 (de) * 2015-03-24 2016-05-04 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Ansteuerung eines Piezo-Injektors
DE102015212085B4 (de) * 2015-06-29 2017-10-19 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des minimalen hydraulischen Spritzabstandes eines Piezo-Servo-Injektors
DE102015212378A1 (de) * 2015-07-02 2017-01-05 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Piezoaktors eines Einspritzventils eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine
JP6544292B2 (ja) * 2016-05-06 2019-07-17 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置
JP6402749B2 (ja) * 2016-07-27 2018-10-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
CN107816404A (zh) * 2016-09-13 2018-03-20 罗伯特·博世有限公司 用于探测预喷射偏差的方法和装置
US10119507B1 (en) * 2017-07-17 2018-11-06 GM Global Technology Operations LLC Rotating fuel injector assembly
BR102018077407A2 (pt) * 2018-12-28 2020-07-07 Robert Bosch Limitada method for optimized fuel injection in diesel fuel pump systems

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0842383A (ja) * 1994-06-06 1996-02-13 Renault Vehicules Ind 内燃機関用燃料噴射器の固有パラメタ決定方法および装置
JPH11287149A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Isuzu Motors Ltd エンジンの燃料噴射制御装置
JP2001336462A (ja) * 2000-03-22 2001-12-07 Denso Corp 燃料噴射装置
JP2002201992A (ja) * 2001-01-04 2002-07-19 Denso Corp 噴射量制御方法、噴射装置および噴射システム
JP2004019539A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Denso Corp 内燃機関用燃料噴射制御装置
JP2004084657A (ja) * 2002-06-24 2004-03-18 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射装置
JP2005171931A (ja) * 2003-12-12 2005-06-30 Denso Corp 燃料噴射制御装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6232334B2 (ja) * 1982-06-10 1987-07-14 Honda Motor Co Ltd
FR2553829B1 (fr) * 1983-10-20 1987-02-13 Honda Motor Co Ltd Procede de reglage d'une quantite impliquee dans le fonctionnement d'un moteur a combustion interne notamment de la quantite de carburant
JPS61182440A (en) * 1985-02-08 1986-08-15 Honda Motor Co Ltd Fuel injection timing control method for internal-combustion engine
US5307276A (en) * 1991-04-25 1994-04-26 Hitachi, Ltd. Learning control method for fuel injection control system of engine
JP4089244B2 (ja) 2002-03-01 2008-05-28 株式会社デンソー 内燃機関用噴射量制御装置
DE102005032087A1 (de) * 2005-07-08 2007-01-18 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils
JP4572843B2 (ja) * 2005-10-13 2010-11-04 株式会社デンソー コモンレール式燃料噴射システムの制御装置
JP4853201B2 (ja) * 2006-09-27 2012-01-11 株式会社デンソー インジェクタ駆動装置及びインジェクタ駆動システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0842383A (ja) * 1994-06-06 1996-02-13 Renault Vehicules Ind 内燃機関用燃料噴射器の固有パラメタ決定方法および装置
JPH11287149A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Isuzu Motors Ltd エンジンの燃料噴射制御装置
JP2001336462A (ja) * 2000-03-22 2001-12-07 Denso Corp 燃料噴射装置
JP2002201992A (ja) * 2001-01-04 2002-07-19 Denso Corp 噴射量制御方法、噴射装置および噴射システム
JP2004019539A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Denso Corp 内燃機関用燃料噴射制御装置
JP2004084657A (ja) * 2002-06-24 2004-03-18 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射装置
JP2005171931A (ja) * 2003-12-12 2005-06-30 Denso Corp 燃料噴射制御装置

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