JP5126151B2 - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの燃料噴射制御装置に関する。

従来から、コモンレールに蓄えた高圧燃料を燃料噴射弁から噴射するコモンレール式の燃料噴射制御装置が広く知られている。このような燃料噴射制御装置では、車両減速時にエンジン負荷の低下により目標燃料噴射量を小さく設定するので、エンジン出力の急減に伴うエンジン回転速度の変化によってトルクショックを生じるおそれがある。

特許文献１に記載の燃料噴射制御装置では、車両減速時に燃料噴射量を急減させず、徐々に燃料噴射量を低減させるなまし燃料噴射を実施することで、車両減速時のトルクショックを抑制したり、ノック音の発生を抑制したりする。

特開２００８−１４２０７号公報

ところで、上記した燃料噴射制御装置においては、コモンレール内の燃料圧力（以下「レール圧」という）を運転状態に応じた目標レール圧に保つことが重要である。一般的には高エンジン負荷側の燃料圧力は高圧に設定されるのだが、一方で過剰に高圧になることは防止しなければならない。そのためコモンレールには、レール圧が過剰に高くなるのを抑制するプレッシャリミッタが備えられる。燃料噴射制御装置では、エンジン運転状態に応じた目標レール圧となるように高圧燃料ポンプによってレール圧が調整される。通常運転中であれば、燃料噴射を継続しているので燃圧を低くする場合には、高圧燃料ポンプからの燃料の供給を少なくすることレール圧が小さくなる。しかしながら、車両減速時は運転状態が低エンジン負荷側へ移行するため目標レール圧は小さくなるが、燃料噴射量が小さくなり、また高圧燃料ポンプの回転速度はすぐには低下しないので、実際のレール圧が上昇してしまう可能性がある。このレール圧上昇によってプレッシャリミッタが開弁すると、レール圧が過剰に高くなることは抑制されるのでコモンレール部品への影響は小さくできるものの、エンジンコントロールユニットが燃料系の高圧異常であると誤診断してしまい、エンジン出力を必要最小限に制限するフェールモードとなってしまう可能性がある。

そこで、車両減速時になまし燃料噴射を実施すれば、上記したレール圧上昇を抑制できるが、特許文献１に記載の燃料噴射制御装置では、車両減速時のレール圧上昇によるプレッシャリミッタの開弁については考慮していないので、車両減速前のエンジン運転状態によっては、なまし燃料噴射を実施してもプレッシャリミッタが開弁してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、車両減速時におけるプレッシャリミッタの開弁を抑制できるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。

本発明は、エンジン運転状態に応じてコモンレールに燃料を供給する燃料ポンプと、コモンレール内に蓄えられた燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射弁とを備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、コモンレールに設けられ、レール圧が限界設定圧力を越えた時に開弁するプレッシャリミッタと、減速開始時に、減速開始前のレール圧が所定圧よりも大きいか否かを判定するレール圧判定手段と、減速開始前のレール圧が前記所定圧よりも大きい場合には、減速時にプレッシャリミッタが開弁しないように減速開始前のレール圧に基づいて第１燃料噴射量を算出する一方、減速時に発生するトルクショックを抑制するように第２燃料噴射量を算出し、第１燃料噴射量と第２燃料噴射量のうち大きい方を採用し、燃料噴射弁から燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、減速運転前のレール圧に基づいて算出される車両減速時の燃料噴射量で燃料噴射を行うので、減速後にレール圧が上昇してもプレッシャリミッタ開弁圧を超えることがなく、減速時のプレッシャリミッタの開弁を抑制することができる。

第１実施形態のエンジンの燃料噴射制御装置の概略構成図である。 コントローラが実行する減速時燃料噴射制御のメインルーチンを示すフローチャートである。 減速時燃料噴射制御の作用について説明するタイミングチャートである。 第２実施形態のエンジンの燃料噴射制御装置でのレール圧の求め方を説明するタイミングチャートである。

（第１実施形態）
以下、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、車両用のエンジン１００の燃料噴射制御装置の概略構成図である。

図１に示すエンジン１００は、直列４気筒のディーゼルエンジンであって、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上側に配置されるシリンダヘッド２０とを備える。

シリンダブロック１０には、シリンダ１１が形成される。シリンダ１１には、ピストン１２が摺動自在に嵌合する。シリンダ１１の壁面と、ピストン１２の冠面と、シリンダヘッド２０の下面とによって燃焼室１３が形成される。

シリンダヘッド２０には、燃焼室１３に新気を流す吸気ポート３０と、燃焼室１３からの排気を流す排気ポート４０とが形成される。

吸気ポート３０には、吸気バルブ３１が設けられる。吸気バルブ３１は、吸気カムシャフトに設けられた吸気カムによって駆動される。吸気バルブ３１は、ピストン１２の上下動に応じて吸気ポート３０を開閉する。

排気ポート４０には、排気バルブ４１が設けられる。排気バルブ４１は、排気カムシャフトに設けられた排気カムによって駆動される。排気バルブ４１は、ピストン１２の上下動に応じて排気ポート４０を開閉する。

エンジン１００には、燃料噴射システム５０によって燃料が供給される。燃料噴射システム５０は、燃料噴射弁５１と、コモンレール５２と、高圧燃料ポンプ５３と、燃料タンク５４とを備える。

燃料噴射弁５１は、エンジン１００の気筒毎にシリンダヘッド２０に設けられる。燃料噴射弁５１は、コモンレール５２内に蓄えられた燃料を所定のタイミングで燃焼室１３内に直接噴射する。燃料噴射弁５１に供給される燃料は、燃料タンク５４に貯蔵される。

燃料タンク５４に貯蔵された燃料は、燃料タンク５４内に設けられた図示しないフィードポンプによって燃料配管５５を介して高圧燃料ポンプ５３に供給される。

高圧燃料ポンプ５３は、エンジン１００のクランクシャフト回転に伴って回転駆動してフィードポンプから供給される燃料を更に加圧する。そして、高圧燃料ポンプ５３から吐出された高圧燃料は、燃料配管５５を介してコモンレール５２に供給される。

なお、コモンレール５２に供給されない高圧燃料ポンプ５３からのリーク燃料は、リターン配管５６を介して燃料タンク５４に戻される。

コモンレール５２は、高圧燃料を蓄える蓄圧タンクである。コモンレール５２には、レール圧が限界設定圧力を超えることがないように燃料をリターン配管５６に逃がすプレッシャリミッタ５２Ａが取り付けられる。

プレッシャリミッタ５２Ａは、レール圧が限界設定圧力を超えた際に開弁して、レール圧を限界設定圧力以下に抑える圧力安全弁である。このプレッシャリミッタ５２Ａは、圧力レギュレート機能を有している。圧力レギュレート機能とは、プレッシャリミッタ５２Ａが開弁し、車両を退避走行させるリンプホームモードとなった時に、車両を継続走行させるのに必要最低限のレール圧を確保する機能である。

燃料噴射システム５０の燃料噴射弁５１及び高圧燃料ポンプ５３は、コントローラ６０によって制御される。

コントローラ６０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。

コントローラ６０には、所定クランク角度ごとにクランク角度信号を生成するクランク角センサ６１と、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ６２と、コモンレール５２の実際のレール圧を検出する圧力センサ６３とからの検出データがそれぞれ信号として入力する。クランク角度信号は、エンジン１００のエンジン回転速度を代表する信号として用いられる。アクセルペダルの踏み込み量は、エンジン１００のエンジン負荷を代表する信号として用いられる。

コントローラ６０は、上記した入力信号等に基づいて、燃料噴射弁５１の燃料噴射量や燃料噴射タイミングを調整する。また、コントローラ６０は、コモンレール５２のレール圧がエンジン運転状態に応じて設定される目標レール圧となるように高圧燃料ポンプ５３の燃料吐出量を調整する。

ところで、車両減速時には、エンジン負荷の急減により目標燃料噴射量が小さく設定されるとともに、目標レール圧も小さく設定される。しかしながら、燃料噴射量が小さくなるとレール圧が小さくなりにくいため、また高圧燃料ポンプ５３の回転速度はすぐには低下しないので、車両減速後にコモンレール５２のレール圧が上昇する。特に、減速前のコモンレール５２内のレール圧が高く設定されていた場合には、減速後のレール圧上昇によってプレッシャリミッタ５２Ａが開弁するおそれがある。プレッシャリミッタ５２Ａが開弁すると、レール圧が過剰に高くなることは抑制されるものの、フェールモードとなってエンジン出力が制限されてしまう。このように車両減速時には、高圧燃料ポンプ５３等に異常が無いにも関わらず、レール圧上昇に起因してプレッシャリミッタ５２Ａが開弁してしまうという問題がある。

そこで、本実施形態では、車両減速時に燃料噴射量を急激に低下せずになまし燃料噴射を実施することで、減速時にプレッシャリミッタ５２Ａが開弁してしまうのを抑制する。

図２を参照して、減速時燃料噴射制御について説明する。図２は、コントローラ６０が実行する減速時燃料噴射制御のメインルーチンを示すフローチャートである。このメインルーチンは、エンジン１００の運転中に一定間隔、例えば２０ミリ秒で繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、コントローラ６０は、アクセルペダルセンサ６２の検出値に基づいて車両が減速を開始したか否かを判定する。

車両が減速を開始したと判定された場合には、コントローラ６０はステップＳ１０２の処理を実行する。それ以外の場合には、コントローラ６０は処理を終了する。

ステップＳ１０２では、コントローラ６０は、圧力センサ６３によって検出された車両減速前の実際のレール圧Ｐが所定圧Ｐ₀よりも大きいか否かを判定する。

圧力センサ６３によってレール圧Ｐを検出するレール圧検出ルーチンは、減速時燃料噴射制御ルーチンとは別で実施されており、２０ミリ秒間隔で繰り返し実行されている。ステップＳ１０２における減速前のレール圧Ｐは、車両減速判定時よりも１回前のルーチンで読み込まれた前回値を使用する。

所定圧Ｐ₀は、プレッシャリミッタ開弁圧よりも小さい値であって、車両減速時のレール圧上昇によってプレッシャリミッタ５２Ａが開弁するか否かを判定できる値として設定される。

レール圧Ｐが所定圧Ｐ₀よりも大きい場合には、車両減速時のレール圧上昇によってプレッシャリミッタ５２Ａが開弁するおそれがあると判定して、コントローラ６０はステップＳ１０３の処理を実行する。これに対して、レール圧Ｐが所定圧Ｐ₀よりも小さい場合には、車両減速時にレール圧が上昇してもプレッシャリミッタ５２Ａは開弁しないと判定して、コントローラ６０はステップＳ１０６の処理を実行する。

ステップＳ１０３では、コントローラ６０は、圧力センサ６３によって検出された車両減速前のレール圧Ｐに基づいて第１なまし噴射量Ｑ₁を算出する。第１なまし噴射量Ｑ₁は、減速時におけるレール圧がプレッシャリミッタ開弁圧よりも低くなるような燃料噴射量として算出される。

ステップＳ１０４では、コントローラ６０は、車両減速前のエンジン運転状態に基づいて第２なまし噴射量Ｑ₂を算出する。エンジン運転状態は、エンジン回転速度とエンジン負荷とから決定される。

車両減速時には、レール圧上昇によってプレッシャリミッタ５２Ａが開弁してしまうという問題のほか、運転領域の低エンジン負荷側への移行に伴って燃料噴射量が急減し、これによりトルクショックが発生するという可能性もある。第２なまし噴射量Ｑ₂は、このような運転性からの要求に基づき、車両減速時のトルクショックの発生を抑制するような燃料噴射量として算出される。

車両がＡＴ車である場合、ロックアップクラッチが締結している運転状態では車両減速時の燃料噴射量の急減によるトルクショックが問題となるが、ロックアップクラッチが解放されている運転状態時には上述したようなトルクショックはほとんど問題とならない。したがって、ロックアップクラッチ締結時にはエンジン運転状態に応じた第２なまし噴射量Ｑ₂を設定し、ロックアップクラッチ解放時には第２なまし噴射量Ｑ₂をゼロに近い値とする。

ステップＳ１０５では、コントローラ６０は、第１なまし噴射量Ｑ₁と第２なまし噴射量Ｑ₂のうち大きい方を燃料噴射量Ｑとし、燃料噴射弁５１によってなまし燃料噴射を行って、処理を終了する。

ステップＳ１０２で車両減速時であってもプレッシャリミッタ５２Ａが開弁しないと判定された場合には、ステップＳ１０６において、コントローラ６０は車両減速前のエンジン運転状態に基づいて第２なまし噴射量Ｑ₂を算出する。ステップＳ１０６の第２なまし噴射量Ｑ₂は、ステップＳ１０４の場合と同様に算出される。

ステップＳ１０７では、コントローラ６０は、ステップＳ１０６で算出した第２なまし噴射量Ｑ₂を燃料噴射量Ｑとし、燃料噴射弁５１からなまし燃料噴射を行って、処理を終了する。

図３（Ａ）〜図３（Ｅ）のタイミングチャートを参照して、減速時燃料噴射制御の作用について説明する。図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、第１なまし噴射量Ｑ₁が第２なまし噴射量Ｑ₂よりも大きく、減速時の燃料噴射弁５１からの燃料噴射量が第１なまし噴射量Ｑ₁に設定された場合を例示したものである。

図３（Ａ）に示すように、時刻ｔ₁でアクセルペダル踏込み量が低下すると、車両が減速し始める。アクセルペダル踏込み量が低下すると、図３（Ｄ）に示すようにコモンレール５２における目標レール圧が小さく設定される。車両減速前の実際のレール圧は図３（Ｅ）に示すように所定圧Ｐ₀よりも大きく、さらに第１なまし噴射量Ｑ₁が第２なまし噴射量Ｑ₂よりも大きいので、車両減速中の燃料噴射は図３（Ｂ）に示すように第１なまし噴射量Ｑ₁となるように制御される。

このように車両減速中に第１なまし噴射量Ｑ₁で燃料噴射を行うので、図３（Ｅ）に示すように車両減速時にレール圧が上昇してもプレッシャリミッタ開弁圧Ｐ₁を超えることがない。また、第１なまし噴射量Ｑ₁でのなまし燃料噴射によって、図３（Ｂ）に示すように燃料噴射量の急減が抑制され、図３（Ｃ）に示すようにエンジン回転速度の変化が滑らかになるので、減速時のトルクショックの発生が抑えられる。

以上により、第１実施形態のエンジン１００の燃料噴射制御装置では、下記の効果を得ることができる。

車両減速時に、減速前のレール圧Ｐに基づいて算出される第１なまし噴射量Ｑ₁でなまし燃料噴射を行うので、減速後のレール圧上昇によってプレッシャリミッタ５２Ａが開弁することが回避される。また、第１なまし噴射量Ｑ₁でのなまし燃料噴射によって、減速時の燃料噴射量の急減が抑制されるので、トルクショックの発生を抑制することができる。

減速前のレール圧Ｐが所定圧Ｐ₀よりも大きい場合にのみ、第１なまし噴射量Ｑ₁でなまし燃料噴射を行うので、減速時における燃費悪化を抑制することができる。

車両減速時において、減速前のレール圧Ｐが所定圧Ｐ₀よりも大きい場合には、第１なまし噴射量Ｑ₁とエンジン運転状態から算出される第２なまし噴射量Ｑ₂とのうち大きい方を燃料噴射量としてなまし燃料噴射を行うので、減速後のプレッシャリミッタ５２Ａの開弁を防止しつつ、効率的にトルクショック発生の抑制をすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態におけるエンジン１００の燃料噴射制御装置は、第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、減速時燃料噴射制御のステップＳ１０２で使用されるレール圧Ｐの求め方において相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を参照して、エンジン１００の燃料噴射制御装置におけるレール圧Ｐの求め方について説明する。

エンジン１００の燃料噴射制御装置では、図４（Ａ）に示すように、車両が減速を開始する時刻ｔ₁において、減速前のレール圧Ｐに基づいてなまし燃料噴射を実施する。

減速時燃料噴射制御ルーチンは図４（Ｂ）に示すように２０ミリ秒間隔で実行されるので、第１実施形態においては、車両減速判定時よりも２０ミリ秒前のルーチンで読み込まれたレール圧Ｐ_Aをレール圧Ｐとして採用し、このレール圧Ｐが所定圧Ｐ₀よりも大きいか否かを判定した。

ところで、圧力センサ６３によってレール圧を検出するレール圧検出ルーチンは、図４（Ｃ）に示すように、減速時燃料噴射制御ルーチンとは別で実施され、他の制御ルーチンとの関連もあって減速時燃料噴射制御ルーチンよりも短い８ミリ秒程度で繰り返し実行されることがある。そのため、図４（Ｄ）に示すように、前回と今回の減速時燃焼噴射ルーチンの間に検出されたレール圧Ｐ_Cが所定圧Ｐ₀を越えることも考えられる。このような場合には、第１実施形態のように前回ルーチンにおけるレール圧Ｐ_Aをレール圧Ｐとして採用したのでは、減速後におけるプレッシャリミッタ５２Ａの開弁抑制効果が得られないことがある。

そこで、第２実施形態では、第１実施形態のように前回の減速時燃料噴射制御ルーチンで読み込んだレール圧Ｐ_Aをレール圧Ｐとするのではなく、今回の減速時燃料噴射制御ルーチン前に検出された３回分のレール圧Ｐ_A〜Ｐ_Cのうちの最大値をレール圧Ｐとして採用し、図２のＳ１０２の処理を実行する。なお、第２実施形態における減速時燃料噴射制御ルーチンのその他の処理は、第１実施形態と同様である。

以上により、第２実施形態のエンジン１００の燃料噴射制御装置では、下記の効果を得ることができる。

第２実施形態では、減速前に読み込んだ３回分のレール圧Ｐ_A〜Ｐ_Cのうちの最大値をレール圧Ｐとして採用するので、レール圧検出ルーチンの繰り返し時間が減速時燃料噴射制御ルーチンよりも短い場合であっても、減速後のプレッシャリミッタ５２Ａの開弁を抑制でき、さらにトルクショックの発生を抑制することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

第２実施形態では、減速前に読み込んだ３回分のレール圧Ｐ_A〜Ｐ_Cのうちの最大値をレール圧Ｐとして採用するように構成したが、減速前に読み込まれるレール圧回数をレール圧検出ルーチン及び減速時制御ルーチンの繰り返し時間に基づいて決定し、この決定された回数分のレール圧のうちの最大値をレール圧Ｐとして採用するように構成してもよい。

１００ エンジン
１３ 燃焼室
３０ 吸気ポート
４０ 排気ポート
５１ 燃料噴射弁
５２ コモンレール
５２Ａ プレッシャリミッタ
５３ 高圧燃料ポンプ
６０ コントローラ
６１ クランク角センサ
６２ アクセルペダルセンサ
６３ 圧力センサ
Ｓ１０２ レール圧判定手段
Ｓ１０５ 燃料噴射制御手段

Claims (5)

1. エンジン運転状態に応じてコモンレールに燃料を供給する燃料ポンプと、コモンレール内に蓄えられた燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射弁とを備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、
   前記コモンレールに設けられ、レール圧が限界設定圧力を越えた時に開弁するプレッシャリミッタと、
   減速開始時に、減速開始前のレール圧が所定圧よりも大きいか否かを判定するレール圧判定手段と、
   前記減速開始前のレール圧が前記所定圧よりも大きい場合には、減速時に前記プレッシャリミッタが開弁しないように前記減速開始前のレール圧に基づいて第１燃料噴射量を算出する一方、減速時に発生するトルクショックを抑制するように第２燃料噴射量を算出し、前記第１燃料噴射量と前記第２燃料噴射量のうち大きい方を採用し、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、
   を備えることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
2. 前記第２燃料噴射量は、減速時のトルクショックを低減するように、減速開始前のエンジン回転速度とエンジン負荷とに基づいて算出される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
3. 前記レール圧判定手段は、所定周期で検出されるレール圧において減速開始前に検出された複数回分のレール圧のうちの最大値を前記検出レール圧として採用する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
4. 前記所定圧は、プレッシャリミッタ開弁圧よりも小さい値であって、車両減速時のレール圧上昇によって前記プレッシャリミッタが開弁するか否かを判別できる値として設定される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
5. ロックアップクラッチを備えたオートマチックトランスミッションを備えたエンジンに適用され、
   前記燃料噴射制御手段は、ロックアップクラッチ締結時に、前記プレッシャリミッタが開弁しないように算出される前記第１燃料噴射量と、前記トルクショックを抑制するように算出される前記第２燃料噴射量とのうち、大きい方を採用し、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。

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