JP5262921B2 - 燃料噴射制御装置及び燃料噴射システム - Google Patents
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この構成によれば、気泡の混入を検知するとニードルの変位速度を増加させるよう印加電圧を変化させるので、燃料に気泡が混入しても短時間で適量の燃料を噴射できる。
この構成によれば、燃料に混入した気泡は燃料の噴射に伴って排出されるため、印加電圧の変化量を漸次減少させることで、適量の燃料を噴射するよう燃料噴射装置を制御できる。
この構成によれば、気泡の混入を検知するとニードルの変位速度を増加させるよう印加電圧を変化させるので、燃料に気泡が混入しても短時間で適量の燃料を噴射できる。
図1に示す燃料噴射システム1は、例えば、4気筒のエンジン50に対して燃料を供給するシステムである。燃料噴射システム1は、車両に搭載される。
シリンダ51は、内部にピストン52が設けられている。シリンダ51は、燃料噴射システム1によって内部に燃料を噴射される。尚、シリンダ51は、燃料噴射システム1による燃料のマルチ噴射にも対応できる。また、シリンダ51に噴射される燃料は、本実施例において軽油であるとして説明するが、エマルジョン燃料を含む従来から車両の走行に用いられる燃料であれば良い。
検出装置53bは、例えば、回転数センサで構成される。検出装置53bは、クランク角ロータ53aの回転数を検出すると共に、検出した回転数を表す信号(以下単に、NE信号:Number of Engine speed)を燃料噴射システム1へ出力する。
燃料噴射システム1は、燃料タンク10a、検出装置10b、コモンレール20、インジェクタ30、及び燃料噴射制御装置40を備える。
燃料タンク10aは、例えば、自動車用燃料タンクで構成される。燃料タンク10aは、蓄液する液体燃料をコモンレール20へ供給する。
検出装置10bは、例えば、フューエルレベルセンサで構成される。検出装置10bは、燃料タンク10aが蓄液する液体燃料の残量を計測すると共に、計測した残量が所定値を下回る場合に、残量が所定値を下回ったことを表すエンプティ信号を燃料噴射制御装置40へ出力する。
インジェクタ30は、例えば、コモンレール20と共に燃料噴射装置を構成する。インジェクタ30は、コモンレール20から供給された液体燃料をシリンダ51に対してマルチ噴射する。
図2に示すボディー30aは、先端に燃料を噴射する噴孔31が形成されている。また、このボディー30aは、コモンレール20から供給された高圧の燃料を噴孔31へ送る高圧燃料経路R1と、高圧燃料経路R1を通った燃料の内で噴孔31から噴射されなかった燃料を燃料タンク10aへ送り返すリターン経路R2とを有する。更に、このボディー30aは、噴孔31を開閉するニードル34、並びにニードル34を変位させるピエゾスタック35、ピストン36、及び油密室37を備える。
制御室33は、ニードル34の変位を制御する。具体的には、制御室33は、経路R1bから供給された液体燃料の油圧をニードル34に対して基端側から先端側へ向かって伝達する。ここで、ニードル34は、制御室33から先端側へ向かう油圧を受けると共に、油密室37から基端側へ向かう油圧を受ける。このため、ニードル34は、制御室33及び油密室37によって、それぞれ先端側又は基端側へ変位するよう制御される。尚、制御室33へ供給された液体燃料の一部は、例えば、リーク等して油密室37へ入り込む。また、油密室37へ入り込んだ液体燃料の一部は、同様に、例えば、リーク等して経路2へ入り込んだ後に、経路2を通って再び燃料タンク10へ戻る。
ピエゾスタック35は、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の電圧セラミック層と電極層とを交互に積層した圧電体で構成される。ピエゾスタック35は、インジェクタ30が備える駆動回路30bにより印加された電圧に応じて油密室37の油圧を変化させる。尚、駆動回路30bは、例えば、ハードウェア回路で構成される。
図6(a)に示すように、油密室37に気泡が混入していない通常時は、値「x」だけニードル34を基端側に変位させる(以下、リフトするという)ために要するピエゾスタック35(以下、アクチュエータともいう)の伸張量は値「y1」である。一方で、油密室37に気泡が混入すると、値「x」だけニードル34をリフトするために要するピエゾスタック35の伸張量は値「y2」まで増加する。油密室37に混入した気泡が、ピエゾスタック35の伸張により生じた変位を吸収するため、ニードル34の変位量が減少するからである。
このため、図6(d)に示すように、気泡の混入時と通常時とでピエゾスタック35の充電エネルギーが同じになるように制御したのでは、燃料の噴射量が気泡の混入時に減少してしまうという問題があった。
図7(a)に示す様に、例えば、ISC(Idle Speed Control)を行うことで、ピエゾスタック35に対するエネルギーの充電時間をΔτだけ延長すると、燃料噴射時間が延長される。このため、気泡の混入による燃料噴射量の減少を、燃料噴射時間の延長で補うことができる。
また、延長された充電時間Δτに基づいて噴射時間が値「t2e-t1e」だけ延長される。このため、比較例の燃料噴射システムでは、燃料を噴射されたエンジン50の排気及び燃費が悪化するという問題が生じる。また、エンジン50に対してインジェクタ30がマルチ噴射を行う場合には、各噴射間のインターバルを確保することが困難になるという問題が生じる。
燃料噴射制御装置40は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)で構成される。燃料噴射制御装置40は、ソフトウェア処理である燃料噴射制御処理を実行することで、インジェクタ30がエンジン50に対して燃料を噴射する噴射時間及び噴射量を制御する。
図1(b)に示す燃料噴射制御装置40は、CPU(Central Processing Unit)等の実行装置40a、ROM(Read-Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)等の記憶装置40b、及びAD変換機(Analog-to-Digital)等の入出力装置40cを備える。ソフトウェア処理は、実行装置40aが、記憶装置40bに格納したプログラムを読み込み、読み込んだプログラムが表すソフトウェア処理の実行手順に従って演算を行うことにより実現される。尚、記憶装置40bには、実行装置が行った演算結果が書き込まれる。また、必要に応じて入出力装置40cは、検出装置10b、53b、及び60bが入力する信号を演算対象として入力すると共に、演算結果をインジェクタ30へ出力する。
燃料噴射制御装置40は、取得部41、状態判定部42、第1検知部43、指令期間算出部44、差異算出部45、第2検知部46、指令速度算出部47、及び制御部48を備える。
この構成によれば、気泡の混入を検知するとニードルの変位速度を増加させるよう印加電圧を変化させるので、燃料に気泡が混入しても短時間で適量の燃料を噴射できる。よって、気泡が解消又は排出されるまでの間において、気泡の混入による燃料噴射率の悪化を解消できる。
また、この構成によれば、短時間で適量の燃料を噴射できるため、燃料を噴射されたエンジン50の排気及び燃費を改善できる。特に、インジェクタ30がマルチ噴射を行うために要する各噴射間のインターバルを容易に確保できる。
この構成によれば、燃料に混入した気泡は燃料の噴射に伴って排出されるため、印加電圧の変化量を漸次減少させることで、適量の燃料を噴射するよう燃料噴射装置を制御できる。
この構成によれば、燃料に混入する気泡が増加しても短時間で適量の燃料を噴射できる。
制御部48は、実行装置40aが制御処理を実行することで実現される。制御部48は、第2検知部46が油密室37に対する気泡の混入を検知した場合に、予め定められた期間に渡って、指令速度算出部47が算出した指令速度で、ニードル34をリフトするようインジェクタ30が備える駆動回路30bを制御する。また、制御部48は、第2検知部46が気泡の混入を検知しなかった場合に、指令期間算出部44が算出した指令期間に渡って、予め定められた速度で、ニードル34をリフトするようインジェクタ30が備える駆動回路30bを制御する。尚、制御部48によって制御された駆動回路30bは、制御部48に指令された期間に渡って、指令された印加電圧をピエゾスタック35に印加する。
先ず、燃料噴射制御装置40は、上記の様にガス欠後であるか否かを判断する(ステップS01)。燃料噴射制御装置40は、ガス欠後であると判断する場合にはステップS02の処理を、そうでない場合にはステップS07の処理を実行する。
10b…検出装置(フューエルセンサー) 20…コモンレール
30…インジェクタ 30a…ボディー
30b…駆動回路 31…噴孔
32…燃料たまり室 33…制御室
34…ニードル 35…ピエゾスタック(圧電体)
36…ピストン 37…油密室
40…燃料噴射制御装置 40a…CPU
40b…ROM 40c…入出力装置
40f…バス 41…取得部
42…状態判定部 43…第1検知部
44…指令期間算出部 45…差異算出部
46…第2検知部(検知手段) 47…指令速度算出部
48…制御部(制御手段) 50…エンジン
51…シリンダ 52…ピストン
53a…クランク角ロータ 53b…検出装置(NEセンサ)
60a…アクセルペダル
60b…検出装置(アクセルペダルセンサ)
Claims (3)
- 燃料を噴射する噴孔を開閉するニードルと、印加された電圧に応じて伸縮する圧電体と、前記圧電体の伸縮によって変化する油圧に応じて前記噴孔を開閉するよう前記ニードルを変位させる燃料が充填された油密室とを備えた燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置であって、
前記燃料噴射装置が備える前記油密室に充填された燃料へ気泡が混入したことを検知する検知手段と、
前記検知手段が気泡の混入を検知すると、前記ニードルの変位速度を増加させるよう前記圧電体に印加される印加電圧を変化させる制御手段とを備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 前記制御手段は、前記検知手段が気泡の混入を検知した後の噴射回数の増加に伴って、前記印加電圧を検知前の印加電圧から変化させる変化量を漸次減少させることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射制御装置。
- 燃料を噴射する噴孔を開閉するニードルと、印加された電圧に応じて伸縮する圧電体と、前記圧電体の伸縮によって変化する油圧に応じて前記噴孔を開閉するよう前記ニードルを変位させる燃料が充填された油密室とを備えた燃料噴射装置と、
前記燃料噴射装置が備える前記油密室に充填された燃料へ気泡が混入したことを検知すると、前記ニードルの変位速度を増加させるよう前記圧電体に印加される印加電圧を変化させる燃料噴射制御装置とを備えることを特徴とする燃料噴射システム。
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