JP5482717B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を高圧状態で蓄圧可能な蓄圧容器と、燃料タンクからの燃料を前記蓄圧容器に吐出供給する燃料ポンプと、前記蓄圧容器に蓄えられた燃料が供給される電子制御式の燃料噴射弁とを備えて構成される内燃機関の燃料噴射システムに適用される内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to a pressure accumulating container capable of accumulating fuel in a high pressure state, a fuel pump for discharging fuel from a fuel tank to the pressure accumulating container, and an electronically controlled fuel to which fuel stored in the pressure accumulating container is supplied The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine applied to a fuel injection system for an internal combustion engine configured to include an injection valve.
この種の制御装置としては、下記特許文献1に見られるように、蓄圧容器から供給される燃料を噴孔まで導く燃料噴射弁内の通路の面積が、燃料噴射弁の温度変化によって変化することに起因して、燃料噴射弁からの燃料噴射量の調節精度が低下することを抑制するものが知られている。詳しくは、この制御装置は、まず、燃料タンクから燃料配管を介して燃料噴射弁に流入する燃料の流量に基づき燃料噴射弁に流入する燃料の温度を推定し、推定された燃料の温度に基づき燃料噴射弁の温度を推定する。そして、推定された燃料噴射弁の温度に基づき燃料噴射弁からの燃料噴射量を補正する。これにより、燃料噴射弁の温度変化に起因した燃料噴射量の調節精度の低下の抑制を図っている。 As this type of control device, as can be seen in the following Patent Document 1, the area of the passage in the fuel injection valve that guides the fuel supplied from the pressure accumulating vessel to the injection hole changes depending on the temperature change of the fuel injection valve. Due to this, there is known one that suppresses a decrease in the adjustment accuracy of the fuel injection amount from the fuel injection valve. Specifically, the control device first estimates the temperature of the fuel flowing into the fuel injection valve based on the flow rate of the fuel flowing into the fuel injection valve from the fuel tank via the fuel pipe, and based on the estimated fuel temperature. Estimate the temperature of the fuel injector. Then, the fuel injection amount from the fuel injection valve is corrected based on the estimated temperature of the fuel injection valve. Thereby, suppression of the fall of the adjustment precision of the fuel injection quantity resulting from the temperature change of a fuel injection valve is aimed at.
ところで、蓄圧容器から燃料噴射弁の燃料流入口に流入した燃料が、燃料噴射弁内を流れる間に、燃料噴射弁内を流れる燃料(以下、流通燃料)と燃料噴射弁との間で熱交換が行われる。このため、燃料流入口に流入する燃料の温度と、流通燃料の温度とは相違し得る。この場合、流通燃料の粘度の変化に起因して、噴孔を開閉する燃料噴射弁のノズルニードルに流通燃料が及ぼす影響が変化し得る。そして、この場合、燃料噴射弁からの燃料噴射時におけるノズルニードルの挙動が変化することで、燃料噴射弁からの燃料噴射量が当初想定した量からずれるおそれがある。 By the way, while the fuel flowing into the fuel inlet of the fuel injection valve from the pressure accumulator flows through the fuel injection valve, heat is exchanged between the fuel flowing in the fuel injection valve (hereinafter referred to as fuel flow) and the fuel injection valve. Is done. For this reason, the temperature of the fuel flowing into the fuel inlet and the temperature of the circulating fuel can be different. In this case, due to the change in the viscosity of the circulating fuel, the influence of the circulating fuel on the nozzle needle of the fuel injection valve that opens and closes the nozzle hole may change. In this case, the behavior of the nozzle needle at the time of fuel injection from the fuel injection valve changes, so that the fuel injection amount from the fuel injection valve may deviate from the initially assumed amount.
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、燃料噴射弁からの燃料噴射量の調節精度の低下を好適に抑制することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can suitably suppress a decrease in adjustment accuracy of the fuel injection amount from the fuel injection valve. It is to provide.
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。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
第1の発明は、燃料を高圧状態で蓄圧可能な蓄圧容器と、燃料タンクからの燃料を前記蓄圧容器に吐出供給する燃料ポンプと、前記蓄圧容器に蓄えられた燃料が供給される燃料噴射弁とを備えて構成される内燃機関の燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁は、前記蓄圧容器から供給される燃料が流入する燃料流入口と、前記燃料噴射弁の噴孔を開閉するノズルニードルとを備えて構成され、前記燃料噴射弁の温度と、前記燃料流入口に流入する燃料の温度とに差がある場合、前記燃料流入口から流入した燃料が前記燃料噴射弁内に滞留する時間の相当量である滞留時間相当量が長いほど、前記燃料噴射弁の温度に近似するように前記燃料噴射弁内の燃料の温度を推定する燃温推定手段と、前記燃温推定手段によって推定された燃料の温度に基づき、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された燃料噴射量に基づき、前記燃料噴射弁を通電操作する操作手段とを備えることを特徴とする。 A first aspect of the present invention is a pressure accumulation container capable of accumulating fuel in a high pressure state, a fuel pump that discharges fuel from a fuel tank to the pressure accumulation container, and a fuel injection valve that is supplied with fuel stored in the pressure accumulation container The fuel injection valve includes a fuel inlet into which fuel supplied from the pressure accumulating vessel flows, and a nozzle that opens and closes the injection hole of the fuel injection valve. A fuel injection valve, and when there is a difference between the temperature of the fuel injection valve and the temperature of the fuel flowing into the fuel inlet, the fuel flowing from the fuel inlet stays in the fuel injection valve The longer the residence time equivalent, which is the equivalent of time, is estimated by the fuel temperature estimation means for estimating the temperature of the fuel in the fuel injection valve so as to approximate the temperature of the fuel injection valve, and the fuel temperature estimation means Of spent fuel Correction means for correcting the fuel injection amount from the fuel injection valve based on the degree, and operating means for energizing the fuel injection valve based on the fuel injection amount corrected by the correction means. To do.
燃料流入口に流入した燃料が、燃料噴射弁内の通路を流れる等、燃料噴射弁内に滞留する際に、燃料噴射弁内において燃料と燃料噴射弁との間で熱交換が行われる。熱交換が行われると、燃料噴射弁内の燃料の温度が変化することで、燃料の粘度が変化する。燃料の粘度が変化すると、燃料噴射弁内の通路を流れる燃料の流量が変化することに起因して、燃料噴射弁内の燃料がノズルニードルの挙動に及ぼす影響が変化し得る。 When the fuel that has flowed into the fuel inflow port stays in the fuel injection valve, for example, flows through a passage in the fuel injection valve, heat exchange is performed between the fuel and the fuel injection valve in the fuel injection valve. When heat exchange is performed, the temperature of the fuel in the fuel injection valve changes, so that the viscosity of the fuel changes. When the fuel viscosity changes, the influence of the fuel in the fuel injection valve on the behavior of the nozzle needle may change due to the change in the flow rate of the fuel flowing through the passage in the fuel injection valve.
ここで、燃料噴射弁内の燃料と燃料噴射弁との間で交換される熱は、燃料流入口から流入した燃料が燃料噴射弁内に滞留する時間が長いほど多くなる傾向にある。このため、上記滞留する時間が長いほど、燃料噴射弁内の燃料の温度変化量が大きくなる傾向にある。 Here, the heat exchanged between the fuel in the fuel injection valve and the fuel injection valve tends to increase as the time during which the fuel flowing in from the fuel inlet stays in the fuel injection valve is longer. For this reason, the amount of change in the temperature of the fuel in the fuel injection valve tends to increase as the residence time increases.
この点に鑑み、上記発明では、燃料流入口から流入した燃料が燃料噴射弁内に滞留する時間の相当量(滞留時間相当量)が長いほど、燃料噴射弁の温度に近似するように燃料噴射弁内の燃料の温度を推定する。 In view of this point, in the above-described invention, the longer the equivalent amount of time that the fuel flowing in from the fuel inlet stays in the fuel injector (the equivalent amount of residence time) is, the longer the fuel injection is made to approximate the temperature of the fuel injector. Estimate the temperature of the fuel in the valve.
ここで、燃料噴射弁内の燃料の温度によれば、燃料噴射弁内の燃料がノズルニードルの挙動に及ぼす影響の変化を把握することができる。すなわち、燃料噴射弁内の燃料の温度変化に起因する燃料噴射弁からの燃料噴射量のずれを把握することができる。 Here, according to the temperature of the fuel in the fuel injection valve, it is possible to grasp a change in the influence of the fuel in the fuel injection valve on the behavior of the nozzle needle. That is, it is possible to grasp the deviation of the fuel injection amount from the fuel injection valve due to the temperature change of the fuel in the fuel injection valve.
この点に鑑み、上記発明では、燃料噴射弁内の燃料温度の推定値に基づき燃料噴射弁からの燃料噴射量を補正し、補正された燃料噴射量に基づき燃料噴射弁を通電操作する。これにより、燃料噴射弁からの燃料噴射量の調節精度の低下を好適に抑制することができる。 In view of this point, in the above invention, the fuel injection amount from the fuel injection valve is corrected based on the estimated value of the fuel temperature in the fuel injection valve, and the fuel injection valve is energized based on the corrected fuel injection amount. Thereby, the fall of the adjustment precision of the fuel injection quantity from a fuel injection valve can be suppressed suitably.
第2の発明は、第1の発明において、前記内燃機関の1燃焼周期と、該1燃焼周期に要求される前記燃料噴射弁からの燃料噴射量とに基づき、前記滞留時間相当量を算出する滞留時間算出手段を更に備え、前記燃温推定手段は、前記滞留時間算出手段によって算出された滞留時間相当量に基づき、前記燃料噴射弁内の燃料の温度を推定することを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, the residence time equivalent amount is calculated based on one combustion cycle of the internal combustion engine and a fuel injection amount from the fuel injection valve required for the one combustion cycle. A residence time calculation means is further provided, wherein the fuel temperature estimation means estimates the temperature of the fuel in the fuel injection valve based on the residence time equivalent amount calculated by the residence time calculation means.
燃料噴射弁から燃料が噴射されると、燃料噴射弁内において、燃料噴射量に応じた量の燃料が燃料流入口側から噴孔側に向かって流れる。この点に鑑み、上記発明では、内燃機関の1燃焼周期と、1燃焼周期に要求される燃料噴射量とに基づき、上記滞留時間相当量を算出する。これにより、滞留時間相当量を適切に算出することができ、ひいては燃温推定手段によって燃料噴射弁内の燃料の温度を適切に推定することができる。 When fuel is injected from the fuel injection valve, an amount of fuel corresponding to the fuel injection amount flows from the fuel inlet side toward the injection hole side in the fuel injection valve. In view of this point, in the above invention, the residence time equivalent amount is calculated based on one combustion cycle of the internal combustion engine and the fuel injection amount required for one combustion cycle. As a result, the residence time equivalent amount can be appropriately calculated, and the temperature of the fuel in the fuel injection valve can be appropriately estimated by the fuel temperature estimating means.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記燃料噴射弁は、該燃料噴射弁の内壁によって形成されて且つ前記ノズルニードルを収容するニードル収容室、該ニードル収容室と前記燃料流入口とをつなげる燃料通路、前記ノズルニードルのうち前記噴孔と対向する側と反対側に燃料の圧力を印加する圧力制御室、前記ニードル収容室及び前記燃料通路を備える高圧燃料通路と前記燃料タンクにつながる低圧燃料通路とのいずれかを前記圧力制御室に連通させるべく動作する弁体、及び該弁体を動作させるべく通電操作される電動アクチュエータを更に備えて構成され、該電動アクチュエータの通電操作によって前記ノズルニードルを動作させることで、前記高圧燃料通路を介して前記噴孔から燃料を噴射するものであり、前記燃料噴射弁内には、該燃料噴射弁の中心軸線方向と垂直な方向において前記燃料通路と前記電動アクチュエータとが並ぶように配置されて且つ、前記燃料噴射弁の中心軸線方向において前記圧力制御室が前記電動アクチュエータよりも前記噴孔側に配置されていることを特徴とする。 According to a third invention, in the first or second invention, the fuel injection valve is formed by an inner wall of the fuel injection valve, and accommodates the nozzle needle, the needle storage chamber and the fuel flow. A fuel passage connecting the inlet, a pressure control chamber for applying fuel pressure to the opposite side of the nozzle needle to the side facing the nozzle hole, the needle housing chamber, a high pressure fuel passage including the fuel passage, and the fuel tank A valve body that operates to connect any one of the low-pressure fuel passages connected to the pressure control chamber, and an electric actuator that is energized to operate the valve body, and is configured to energize the electric actuator. The fuel injection valve is configured to inject fuel from the nozzle hole through the high-pressure fuel passage by operating the nozzle needle. The fuel passage and the electric actuator are arranged in a direction perpendicular to the central axis direction of the fuel injection valve, and the pressure control chamber is disposed in the electric actuator in the central axis direction of the fuel injection valve. It is arrange | positioned rather than the said nozzle hole side.
上記発明では、弁体の動作によって圧力制御室と高圧燃料通路とを連通させることで、高圧燃料通路から圧力制御室に高圧燃料を流入させて燃料噴射弁を閉弁させている。一方、弁体の動作によって圧力制御室と低圧燃料通路とを連通させることで、圧力制御室から低圧燃料通路に高圧燃料を流出させて燃料噴射弁を開弁させている。 In the above-described invention, the pressure control chamber and the high-pressure fuel passage are communicated with each other by the operation of the valve body, so that the high-pressure fuel flows into the pressure control chamber from the high-pressure fuel passage and the fuel injection valve is closed. On the other hand, by connecting the pressure control chamber and the low-pressure fuel passage by the operation of the valve body, the high-pressure fuel flows out from the pressure control chamber to the low-pressure fuel passage to open the fuel injection valve.
ここで、燃料噴射弁の中心軸線方向と垂直な方向において上記態様にて燃料通路及び電動アクチュエータが配置されていることから、燃料流入口から圧力制御室までの燃料通路が長くなる。このため、燃料流入口に流入した燃料が圧力制御室に到達するまでの間における燃料の温度変化量が大きくなりやすく、圧力制御室に流入する燃料の流量の変化量が大きくなりやすい。この場合、圧力制御室の圧力変化速度が変化することで、ノズルニードルの挙動が変化し、燃料噴射量の調節精度が低下しやすい。このため、燃料噴射量の調節精度が低下しやすい上記発明は、燃温推定手段及び補正手段を備えるメリットが大きい。 Here, since the fuel passage and the electric actuator are arranged in the above-described manner in the direction perpendicular to the central axis direction of the fuel injection valve, the fuel passage from the fuel inlet to the pressure control chamber becomes long. For this reason, the amount of change in the temperature of the fuel before the fuel flowing into the fuel inlet reaches the pressure control chamber is likely to increase, and the amount of change in the flow rate of the fuel flowing into the pressure control chamber is likely to increase. In this case, when the pressure change rate in the pressure control chamber changes, the behavior of the nozzle needle changes, and the adjustment accuracy of the fuel injection amount tends to decrease. For this reason, the above-mentioned invention in which the adjustment accuracy of the fuel injection amount is likely to be lowered has a great merit of including the fuel temperature estimating means and the correcting means.
第4の発明は、第3の発明において、前記補正手段は、前記燃料噴射弁内の燃料の温度が高いほど前記燃料噴射量を増量補正することを特徴とする。 According to a fourth invention, in the third invention, the correction means corrects the fuel injection amount to be increased as the temperature of the fuel in the fuel injection valve is higher.
上記発明における燃料噴射弁は、燃料噴射弁内の燃料温度が高いほど燃料噴射弁からの燃料噴射量が減少する特性を有する。このため、例えば、燃料噴射弁内の燃料温度が想定した温度よりも高い場合、燃料噴射弁からの実際の燃料噴射量が想定した量よりも少なくなる懸念がある。この点に鑑み、上記発明では、上記態様にて燃料噴射量を適切に補正することができる。 The fuel injection valve in the above invention has a characteristic that the fuel injection amount from the fuel injection valve decreases as the fuel temperature in the fuel injection valve increases. For this reason, for example, when the fuel temperature in the fuel injection valve is higher than the assumed temperature, there is a concern that the actual fuel injection amount from the fuel injection valve is less than the assumed amount. In view of this point, in the above invention, the fuel injection amount can be appropriately corrected in the above aspect.
第5の発明は、第1〜第4のいずれか1つの発明において、前記燃料噴射弁は、該燃料噴射弁の内壁によって形成されて且つ前記ノズルニードルを収容するニードル収容室、及び該ニードル収容室と前記燃料流入口とをつなげる燃料通路を更に備えて構成され、前記ノズルニードルは、その軸線方向の中間部に外径が拡大された拡大部を備えていることを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the fuel injection valve is formed by an inner wall of the fuel injection valve, and the needle storage chamber for storing the nozzle needle, and the needle The nozzle needle further includes a fuel passage that connects the storage chamber and the fuel inlet, and the nozzle needle includes an enlarged portion whose outer diameter is enlarged at an intermediate portion in the axial direction thereof.
上記発明では、ノズルニードルに上記拡大部が備えられている。このため、拡大部によって、ノズルニードルの外周面と上記内壁とで形成される通路の面積が小さくされる部分が形成されることとなる。このことに起因して、ノズルニードルの外周面と上記内壁とで形成される通路を流れる燃料流量が燃料の温度変化によって変化し、上記通路の面積が小さくされる部分の通過前後における差圧が変化し得る。この場合、ノズルニードルに作用する力が変化することに起因して、ノズルニードルの挙動が変化し、燃料噴射量の調節精度が低下しやすい。特に、燃料温度が過度に低くなる場合、その影響が顕著に大きくなる懸念がある。このため、燃料噴射量の調節精度が低下しやすい上記発明は、燃温推定手段及び補正手段を備えるメリットが大きい。 In the said invention, the said enlarged part is provided in the nozzle needle. For this reason, the part by which the area of the channel | path formed with the outer peripheral surface of a nozzle needle and the said inner wall is made small by an enlarged part will be formed. Due to this, the flow rate of the fuel flowing through the passage formed by the outer peripheral surface of the nozzle needle and the inner wall changes due to the temperature change of the fuel, and the differential pressure before and after passing through the portion where the area of the passage is reduced Can change. In this case, due to a change in the force acting on the nozzle needle, the behavior of the nozzle needle changes, and the adjustment accuracy of the fuel injection amount tends to decrease. In particular, when the fuel temperature becomes excessively low, there is a concern that the influence becomes remarkably large. For this reason, the above-mentioned invention in which the adjustment accuracy of the fuel injection amount is likely to be lowered has a great merit of including the fuel temperature estimating means and the correcting means.
第6の発明は、第5の発明において、前記補正手段は、前記燃料噴射弁内の燃料の温度が低い領域において、該燃料の温度が低いほど前記燃料噴射量を増量補正することを特徴とする。 A sixth invention is characterized in that, in the fifth invention, the correction means corrects the fuel injection amount to be increased as the fuel temperature is lower in a region where the fuel temperature in the fuel injection valve is lower. To do.
上記発明における燃料噴射弁は、燃料噴射弁内の燃料温度が低い領域において、燃料温度が低いほど燃料噴射弁からの燃料噴射量が減少する特性を有する。このため、例えば、燃料噴射弁内の燃料温度が想定した温度よりも過度に低い場合、燃料噴射弁からの実際の燃料噴射量が想定した量よりも少なくなる懸念がある。この点に鑑み、上記発明では、上記態様にて燃料噴射量を適切に補正することができる。 The fuel injection valve in the above invention has a characteristic that the fuel injection amount from the fuel injection valve decreases as the fuel temperature decreases in the region where the fuel temperature in the fuel injection valve is low. For this reason, for example, when the fuel temperature in the fuel injector is excessively lower than the assumed temperature, there is a concern that the actual fuel injection amount from the fuel injector is less than the assumed amount. In view of this point, in the above invention, the fuel injection amount can be appropriately corrected in the above aspect.
第7の発明は、第1〜第6のいずれか1つの発明において、前記内燃機関の1燃焼周期において該内燃機関の1の気筒に前記燃料噴射弁から燃料を複数回噴射させる制御手段と、前記内燃機関の要求トルクに基づき、該内燃機関の1燃焼周期に要求される燃料量を算出する手段と、前記要求される燃料量を分割して前記複数回噴射のそれぞれに割り当てる手段とを更に備え、前記補正手段は、前記燃温推定手段によって推定された燃料の温度に基づき、前記複数回噴射のそれぞれに割り当てられた燃料量を補正することを特徴とする。 According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, control means for injecting fuel from the fuel injection valve a plurality of times into one cylinder of the internal combustion engine in one combustion cycle of the internal combustion engine; Means for calculating the amount of fuel required for one combustion cycle of the internal combustion engine based on the required torque of the internal combustion engine, and means for dividing the required amount of fuel and assigning it to each of the multiple injections Further, the correction means corrects the fuel amount allocated to each of the plurality of injections based on the temperature of the fuel estimated by the fuel temperature estimation means.
燃料噴射弁内の燃料の温度変化に起因して、複数回噴射のそれぞれに対応する燃料噴射量が当初想定した量からずれ得る。ここで、複数回噴射のそれぞれに対応する燃料噴射量は、例えば必ずしも同じ割合でずれるとは限らない。 Due to the temperature change of the fuel in the fuel injection valve, the fuel injection amount corresponding to each of the multiple injections may deviate from the initially assumed amount. Here, the fuel injection amount corresponding to each of the multiple injections does not necessarily deviate at the same rate, for example.
この点に鑑み、上記発明では、補正手段によって複数回噴射のそれぞれに割り当てられた燃料量を補正することで、燃料噴射量の補正精度を向上させることができる。 In view of this point, in the above invention, the correction accuracy of the fuel injection amount can be improved by correcting the fuel amount assigned to each of the multiple injections by the correcting means.
以下、本発明にかかる制御装置を、吸気・圧縮・膨張・排気行程を1燃焼周期(720℃A)とする4ストローク多気筒(4気筒)車載ディーゼル機関(以下、エンジン)を備える蓄圧式燃料噴射システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, the control apparatus according to the present invention is a pressure accumulating fuel equipped with a four-stroke multi-cylinder (four-cylinder) on-board diesel engine (hereinafter referred to as an engine) whose intake / compression / expansion / exhaust stroke is one combustion cycle (720 ° C.). An embodiment applied to an injection system will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。 FIG. 1 shows a system configuration according to the present embodiment.
図示されるように、燃料タンク10内の燃料(軽油)は、クランク軸12の回転に伴って駆動される機関駆動式の燃料ポンプ14によって汲み上げられ、燃料ポンプ14から吐出される。詳しくは、燃料ポンプ14は、低圧配管16を介して燃料タンク10内の燃料を汲み上げるトロコイド式のフィードポンプと、汲み上げられた燃料をコモンレール18に加圧供給(圧送)するプランジャ式の高圧ポンプとを備えて構成されている。
As shown in the drawing, the fuel (light oil) in the
なお、燃料ポンプ14には、更に、高圧ポンプに吸入される燃料量を調節することで、燃料ポンプ14の吐出量を調節する電子制御式の弁体である吸入調量弁と、燃料ポンプ14内の燃料の温度(フィードポンプによって汲み上げられる燃料の温度であるポンプ入口燃温)を検出する燃温センサ20とが設けられている。
The
燃料ポンプ14から吐出された燃料は、上記コモンレール18に圧送される。コモンレール18は、燃料ポンプ14から圧送された燃料を高圧状態で蓄え、蓄えられた燃料を高圧配管22を介して各気筒の電子制御式の燃料噴射弁24に供給するための蓄圧容器である。なお、コモンレール18には、その内部の燃料の圧力(レール圧)を検出する燃圧センサ25が設けられている。
The fuel discharged from the
燃料噴射弁24は、ボディ26(ノズルボディ及びホルダボディを含む部材)と、圧力室形成部材28とを備えて構成されており、ボディ26に形成された複数の噴孔30がエンジンの燃焼室32に突出するようにして配置されている。
The
詳しくは、ボディ26には、燃料噴射弁24の先端側から順に、上記噴孔30と、環状のニードルシート部34と、略円筒状のニードル収容室36と、燃料噴射弁24の中心軸線方向(上下方向)に延びて且つニードル収容室36とつながる燃料通路38と、コモンレール18からの高圧燃料が流入して且つ、燃料通路38とつながる燃料流入口40とが形成されている。
Specifically, in the
上記ニードル収容室36には、燃料噴射弁24の中心軸線方向に変位可能なノズルニードル42が収容されている。ノズルニードル42は、燃料噴射弁24の中心軸線方向に延びる略円柱状の弁部材(ニードル弁)であり、上記中心軸線方向において噴孔30側から順に、噴孔30を開閉するための先端部42a、ガイド部42b及び背圧部42cを備えて一体的に構成されている。ちなみに、ニードル収容室36を形成するボディ26の内壁とノズルニードル42の外周面との間によって燃料噴射弁24の中心軸線方向に延びる環状の燃料通路が形成されている。
The
先端部42aは、上記ニードルシート部34に着座することで、ニードル収容室36と燃焼室32とを遮断する。一方、先端部42aは、ニードルシート部34から離座することで、ニードル収容室36と燃焼室32とを連通させる。
The tip end portion 42 a is seated on the
上記ガイド部42bは、先端部42aの外径よりも大きくて且つ燃料噴射弁24の中心軸線方向に延びる略円柱状の部分である。詳しくは、ガイド部42bは、ノズルニードル42のうち上記環状の燃料通路に対応する位置に備えられている。ガイド部42bは、ニードル収容室36を形成するボディ26の内壁と接触することで、ノズルニードル42の上下変位を安定させ、先端部42aがニードルシート部34からずれた位置に着座しないようにする動作安定機能を有する。
The
ちなみに、本実施形態では、以降、燃料通路38及び上記環状の燃料通路を合わせて高圧燃料通路と称することとする。高圧燃料通路によって、燃料流入口40から流入した燃料は噴孔30へと導かれる。
Incidentally, in the present embodiment, hereinafter, the
ノズルニードル42は、ニードルスプリング44によって噴孔30側へ力を加えられている。
The
上記背圧部42cは、ノズルニードル42のうちニードルシート部34と対向する側の反対側(背面側)に設けられている。また、背圧部42cは、圧力制御室46に対向している。
The
圧力制御室46は、背圧部42c(ノズルニードル42の後端)及び圧力室形成部材28によって区画されており、オリフィス48を介して制御バルブ収容室50と連通している。
The
制御バルブ収容室50は、自身に収容される制御バルブ52の動作によって、高圧燃料通路、又は燃料タンク10とつながる低圧燃料通路54のいずれかと連通される。詳しくは、制御バルブ52は、バルブスプリング56によって制御バルブ収容室50と低圧燃料通路54とを遮断する方向に力を加えられている。
The control
また、制御バルブ52は、ピストン58及び変位拡大部60を介して電動アクチュエータ62によって変位可能とされている。
Further, the
変位拡大部60は、自身に充填された所定の流体(例えば噴射用の燃料)により、ピストン58の変位量を増大させる機能を有する。
The
電動アクチュエータ62は、燃料噴射弁24の中心軸線方向に延びる部材であり、ボディ26内において、燃料噴射弁24の中心軸線方向と垂直な方向において燃料通路38と並ぶように配置されている。こうした配置によれば、燃料噴射弁24の中心軸線方向において、圧力制御室46が電動アクチュエータ62よりも噴孔30側に配置されることとなる。
The
ここで、本実施形態では、電動アクチュエータ62として、複数のピエゾ素子と電極板とが交互に積層されたピエゾスタックを想定している。なお、ピエゾ素子は、圧電効果により伸縮する容量性の負荷であり、その充電と放電とで伸長状態と収縮状態とが切り替えられる。また、ピエゾスタックが燃料噴射弁24の中心軸線方向に延びるのは、燃料噴射機能に要求される制御バルブ52の変位を確保できるように、複数のピエゾ素子と電極板とを交互に積層する必要があるからである。
Here, in the present embodiment, a piezoelectric stack in which a plurality of piezoelectric elements and electrode plates are alternately stacked is assumed as the
こうした構成において、電動アクチュエータ62に通電されずピエゾ素子が収縮状態にある場合、制御バルブ52は、バルブスプリング56の力によって制御バルブ収容室50と低圧燃料通路54とを遮断して且つ制御バルブ収容室50と高圧燃料通路とを連通させるように変位することとなる。このため、圧力制御室46には、オリフィス48を介して高圧燃料通路から高圧燃料が供給され、圧力制御室46の高圧燃料がノズルニードル42へ印加する圧力と、ニードル収容室36内の高圧燃料がノズルニードル42に印加する圧力とが略等しくなる。これにより、ニードルスプリング44がノズルニードル42を燃料噴射弁24の噴孔30側へ変位させる力によって、ノズルニードル42は、ニードルシート部34に着座した状態(燃料噴射弁24の閉弁状態)となる。したがって、噴孔30からの燃料噴射は停止される。
In such a configuration, when the
一方、電動アクチュエータ62に通電してピエゾ素子が伸長状態にある場合には、制御バルブ52は、バルブスプリング56から加えられる力に打ち勝って、制御バルブ収容室50と高圧燃料通路とを遮断して且つ制御バルブ収容室50と低圧燃料通路54とを連通させるように変位することとなる。このため、圧力制御室46の高圧燃料は、オリフィス48及び制御バルブ収容室50を介して低圧燃料通路54へと流出する。そして、圧力制御室46の燃料がノズルニードル42へ印加する圧力は、ニードル収容室36内の高圧燃料がノズルニードル42に印加する圧力よりも小さくなる。そして、この圧力差による力が、ニードルスプリング44がノズルニードル42を燃料噴射弁24の噴孔30側へ変位させる力よりも大きくなると、ノズルニードル42がニードルシート部34から離座した状態(燃料噴射弁24の開弁状態)となる。これにより、噴孔30から高圧燃料が噴射される。
On the other hand, when the
なお、こうした構造の燃料噴射弁24は、センターフィード方式の燃料噴射弁と称される。センターフィード方式の燃料噴射弁によれば、静リーク量を大きく低減させる(又は0にする)ことが可能となる。ここで、静リークとは、燃料噴射弁24が閉弁状態とされる場合に、燃料噴射弁24内の隙間等を介して低圧燃料通路54へと常時流出する燃料のことをいう。
The
電子制御装置(ECU64)は、蓄圧式燃料噴射システムの各種制御に必要な各種アクチュエータを操作する制御装置であり、マイクロコンピュータ及びメモリ64a(不揮発性メモリ)等を備えて構成されるものである。ECU64は、ドライバのアクセル操作量を検出するアクセルセンサ66や、エンジンを冷却するための冷却水の温度(冷却水温)を検出する水温センサ68、エンジンオイルの温度(油温)を検出する油温センサ70、燃焼室32に供給される吸気の温度を検出する吸気温センサ72、更には燃焼室32に供給される吸気の圧力を検出する吸気圧センサ74の検出信号を逐次入力する。また、ECU64は、外気温を検出する外気温センサ76、車両の走行速度を検出する車速センサ78、クランク軸12の回転角度を検出するクランク角度センサ80、燃温センサ20、更には燃圧センサ25等の検出信号も逐次入力する。ECU64は、これらの入力信号に基づき、レール圧をその目標値に制御すべく燃料ポンプ14の吸入調量弁を通電操作する等、エンジンの燃焼制御を行う。
The electronic control unit (ECU 64) is a control unit that operates various actuators necessary for various controls of the accumulator fuel injection system, and includes a microcomputer, a memory 64a (nonvolatile memory), and the like. The
特に、ECU64は、1燃焼周期(720℃A)中に1の気筒に燃料噴射弁24から複数回燃料を噴射供給(多段噴射)させるべく、電動アクチュエータ62を通電操作する燃料噴射制御を行う。本実施形態では、上記多段噴射としてパイロット噴射及びメイン噴射を行う。ここで、パイロット噴射は、極微少な燃料が噴射されて着火直前の燃料と空気との混合を促進させるとともに、メイン噴射後の着火時期の遅れを短縮して窒素酸化物(NOx)の発生を抑制し、燃焼音及び振動を低減する目的でなされるものである。一方、メイン噴射は、エンジンのトルク生成に寄与して且つ多段噴射中の最大の噴射量を有するものである。
In particular, the
詳しくは、アクセルセンサ66の出力値に基づくアクセル操作量と、クランク角度センサ80の出力値に基づくエンジン回転速度とに基づき、エンジン要求トルクの生成を実現するために1燃焼周期において要求される燃料噴射弁24からの燃料噴射量(要求噴射量)を算出する。次に、要求噴射量を、パイロット噴射及びメイン噴射のための噴射量に分割し、これら各噴射量を燃料噴射弁24に対する噴射量の指令値(指令噴射量)とする。また、要求噴射量、エンジン回転速度及び水温センサ68の出力値に基づく冷却水温等からパイロット噴射の終了タイミングとメイン噴射の開始タイミングとの間の時間間隔(インターバル)を算出する。そして、指令噴射量、インターバル及び燃圧センサ25の出力値に基づくレール圧等に基づき、多段噴射を実施するための燃料噴射弁24に対する指令噴射期間(駆動信号)を算出する。そして、駆動信号に基づき電動アクチュエータ62を通電操作することで燃料噴射弁24を開弁させ、要求噴射量に応じた量の燃料を噴孔30から噴射させる。
Specifically, the fuel required in one combustion cycle to realize generation of the engine required torque based on the accelerator operation amount based on the output value of the accelerator sensor 66 and the engine speed based on the output value of the
上記駆動信号は通常、レール圧及び燃料噴射弁24からの燃料噴射量と関係付けられたマップを用いて算出される。このマップは通常、基準となる温度条件(例えば冷却水温が80℃)のもと、適合作業によって作成され、ECU64のメモリ64aに記憶されている。
The drive signal is usually calculated using a map associated with the rail pressure and the fuel injection amount from the
ところで、高圧燃料通路を流れる燃料の温度が変化すると、燃料の粘度が変化し、燃料噴射弁24からの燃料噴射量が当初想定した量(適合時に想定した量)からずれることがある。これは、高圧燃料通路を流れる燃料の温度が、適合時の基準となる温度条件に対応する温度からずれることによるものである。こうした燃料温度の変化が生じると、駆動信号を同一とする場合であっても、図2に示すように、燃料温度の上昇に伴って、低温領域において燃料噴射量Qが増大した後、高温領域において燃料噴射量Qが減少するような噴射特性の変化が生じることとなる。以下、図2に加えて、図3〜図6を用いて、高圧燃料通路を流れる燃料温度の変化によって燃料噴射量Qが変化するメカニズムについて説明する。
By the way, when the temperature of the fuel flowing through the high-pressure fuel passage changes, the viscosity of the fuel changes, and the fuel injection amount from the
図3に、燃料噴射弁24の部分拡大図を示す。なお、図3では、ノズルニードル42の背圧部42cと圧力室形成部材28との間の隙間、及びニードル収容室36を形成するボディ26の内壁とガイド部42bの外周面との間の隙間を大きく表示している。また、ニードルスプリング44及びバルブスプリング56の図示を省略している。
FIG. 3 shows a partially enlarged view of the
まず、燃料温度が高温領域となる場合において、燃料温度が高くなると燃料噴射量Qが減少するメカニズムについて説明する。なお、高温領域とは、燃料温度の低下に伴う燃料の粘度の増大量が緩やかな領域のことをいう(図4参照)。 First, the mechanism by which the fuel injection amount Q decreases as the fuel temperature increases when the fuel temperature is in the high temperature region will be described. Note that the high temperature region refers to a region where the increase in the viscosity of the fuel accompanying a decrease in the fuel temperature is moderate (see FIG. 4).
高圧燃料通路を流れる燃料の温度が高くなると、燃料の粘度μが低くなることで、背圧部42cと圧力室形成部材28との間の環状隙間(流路A)を介して高圧燃料通路から圧力制御室46に流入する燃料流量が増大する。燃料流量が増大すると、燃料が流路Aを通過する前後における差圧が小さくなる。ここで、燃料の粘度μ、燃料流量及び上記差圧は、環状隙間流れについての下式(c1)によって定まる。
Q=(π×d×h^3)/(12×μ×L)×(P1−P2)…(c1)
ただし、
Q:環状隙間を通過する流体の流量
π:円周率
d:環状隙間の内径
h:隙間
μ:流体の粘度(絶対粘度)
L:環状隙間の長さ
P1―P2:環状隙間通過前後の差圧
なお、図5は、環状隙間の概要を示す図である。詳しくは、図5(a)は、環状隙間のモデルを示す平面図であり、図5(b)は、同図(a)のA−A断面図である。
When the temperature of the fuel flowing through the high-pressure fuel passage increases, the fuel viscosity μ decreases, so that the fuel from the high-pressure fuel passage passes through the annular gap (flow passage A) between the
Q = (π × d × h ^ 3) / (12 × μ × L) × (P1-P2) (c1)
However,
Q: Flow rate of fluid passing through the annular gap π: Circumferential ratio d: Inner diameter of the annular gap h: Gap μ: Fluid viscosity (absolute viscosity)
L: Length of the annular gap P1-P2: Differential pressure before and after passing through the annular gap FIG. 5 is a diagram showing an outline of the annular gap. Specifically, FIG. 5A is a plan view showing a model of an annular gap, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
図3に戻り、圧力制御室46に流入する燃料流量が増大すると、燃料噴射弁24が開弁又は閉弁する状況下において、次のような現象が発生する。
Returning to FIG. 3, when the flow rate of the fuel flowing into the
燃料噴射弁24が閉弁状態から開弁状態とされる状況下、すなわち圧力制御室46と低圧燃料通路54とが連通される状況下においては、流路Aを介して圧力制御室46に流入する燃料量が多くなることで、圧力制御室46の圧力の下降速度が低くなり、ニードルシート部34から離座する方向にノズルニードル42が動作する速度が低下する。これにより、燃料噴射弁24の開弁タイミングが遅延し、燃料噴射弁24からの燃料噴射量Qが減少する。
In a situation where the
一方、燃料噴射弁24が開弁状態から閉弁状態とされる状況下、すなわち圧力制御室46と高圧燃料通路とが連通される状況下においては、流路Aに加えて、高圧燃料通路から制御バルブ収容室50及びオリフィス48を介した流路(流路B)を通って圧力制御室46に流入する燃料量が多くなる。このため、圧力制御室46の圧力の上昇速度が高くなることで、ニードルシート部34に着座する方向にノズルニードル42が動作する速度が上昇する。これにより、燃料噴射弁24の閉弁タイミングが早まり、燃料噴射弁24からの燃料噴射量Qが減少する。
On the other hand, in the situation where the
高温領域においては、こうしたメカニズムによって、燃料温度が高くなると、同一の駆動信号に対する燃料噴射弁24からの燃料噴射量Qが減少する。
In the high temperature region, the fuel injection amount Q from the
なお、燃料温度が高くなると、燃料噴射弁24の開弁動作によって先端部42aがニードルシート部34から離座を開始した直後、先端部42aとニードルシート部34との間の環状隙間(流路C)を流れる燃料量が変化することに起因して、燃料噴射量Qが増大する。つまり、流路Cを流れる燃料量が多くなると、流路Cの通過前後の差圧が小さくなることで、ノズルニードル42の下端に作用する圧力が高くなる。このため、ニードルシート部34から離座する方向にノズルニードル42が動作する速度が上昇し、燃料噴射量Qが増大する。ただし、流路Cの影響によって燃料噴射量Qが増大側へずれる度合いは、上記流路A,Bの影響によって燃料噴射量Qが減少側へずれる度合いよりも小さい。このため、高温領域においては、燃料温度が高くなると、燃料噴射量Qが減少することとなる。
When the fuel temperature increases, the annular gap (flow path) between the tip 42a and the
次に、燃料温度が低温領域となる場合において、燃料温度が低くなると燃料噴射量Qが減少するメカニズムについて説明する。なお、低温領域とは、燃料温度の低下に伴う燃料の粘度の増大量が急激に大きくなる領域のことをいう(先の図4参照)。 Next, the mechanism by which the fuel injection amount Q decreases when the fuel temperature is low when the fuel temperature is in the low temperature region will be described. Note that the low temperature region refers to a region where the amount of increase in the viscosity of the fuel accompanying a decrease in the fuel temperature suddenly increases (see FIG. 4 above).
高圧燃料通路を流れる燃料の温度が過度に低くなると、燃料の粘度μが急激に高くなることで、ガイド部42bの外周面とニードル収容室36を形成するボディ26の内壁との間の環状隙間(流路D)の影響によって燃料噴射量Qが減少する。
When the temperature of the fuel flowing through the high-pressure fuel passage becomes excessively low, the viscosity μ of the fuel suddenly increases, so that an annular gap between the outer peripheral surface of the
つまり、燃料噴射弁24が開弁状態から閉弁状態とされる状況下において、高圧燃料通路から流路A,Bを介して圧力制御室46に流入する燃料量が少なくなり、圧力制御室46の圧力の上昇速度が低下する。
That is, in a situation where the
一方、燃料の粘度が過度に高くなると、流路Dを流れる燃料量の低下度合いが大きくなることで、先端部42a付近の燃料圧力の低下度合いが、圧力制御室46の圧力の低下度合いよりも十分に大きくなる。特に、ガイド部42bの長さ(燃料噴射弁24の中心軸線方向の長さ)は、ノズルニードル42の動作安定機能の確保のために長くされる傾向にあることから、流路Dの通過前後における差圧が大きくなり、先端部42a付近の燃料圧力の低下度合いは大きくなりやすい。
On the other hand, when the viscosity of the fuel becomes excessively high, the degree of decrease in the amount of fuel flowing through the flow path D increases, so that the degree of decrease in the fuel pressure in the vicinity of the tip 42a is less than the degree of decrease in the pressure in the
圧力制御室46の圧力の低下度合いよりも先端部42a付近の圧力の低下度合いが大きくなると、ノズルニードル42の上下端に作用する圧力差が大きくなることで、ニードルシート部34に着座する方向にノズルニードル42が動作する速度が上昇する。これにより、燃料噴射弁24の閉弁タイミングが早まり、燃料噴射弁24からの燃料噴射量Qが減少する。
When the degree of pressure decrease near the tip end portion 42a is greater than the degree of pressure decrease in the
低温領域においては、こうしたメカニズムによって、燃料温度が低くなると、同一の駆動信号に対する燃料噴射弁24からの燃料噴射量Qが減少する。
In the low temperature region, the fuel injection amount Q from the
なお、低温領域における流路Dの影響による噴射特性のずれの影響を緩和すべく、ガイド部42bの長さ(燃料噴射弁24の中心軸線方向の長さ)を短くする(先の図5におけるLを短くする)ことも考えられる。しかしながら、この手法を採用することは困難である。これは、本実施形態にかかる燃料噴射弁24については、ノズルニードル42の動作安定機能を確保するための代替手段を設けることが困難であるためである。ちなみに、背圧部42cの上記中心軸線方向の長さを伸長することによって上記動作安定機能を確保することは困難である。これは、ボディ26と圧力室形成部材28とが別部材であることに起因して、ノズルニードル42の動作に要求される同軸度を確保できない等の理由によるものである。
Note that the length of the
図6に、高圧燃料通路を流れる燃料温度の変化に起因した燃料噴射弁24からの単位時間あたりの燃料噴射量(噴射率)の変化の一例を示す。詳しくは、図6(a)に、電動アクチュエータ62への駆動信号の推移を示し、図6(b)に、噴射率の推移を示す。
FIG. 6 shows an example of a change in the fuel injection amount (injection rate) per unit time from the
図示される例では、高温領域において燃料温度が低下すると、噴射率の推移は、実線にて示す波形から破線にて示す波形となる。これは、上述したように、燃料噴射弁24の開弁タイミングが早まるとともに、閉弁タイミングが遅延するためである。
In the illustrated example, when the fuel temperature decreases in the high temperature region, the transition of the injection rate changes from the waveform shown by the solid line to the waveform shown by the broken line. This is because, as described above, the opening timing of the
一方、燃料温度が更に低下し、高温領域から低温領域に移行すると、噴射率の推移は、図中破線にて示す波形から一点鎖線にて示す波形となる。これは、上述したように、燃料噴射弁24の開弁タイミングが更に早まるとともに、閉弁タイミングが遅延側から早まる側に変化するためである。
On the other hand, when the fuel temperature further decreases and shifts from the high temperature region to the low temperature region, the transition of the injection rate changes from a waveform indicated by a broken line in the figure to a waveform indicated by a one-dot chain line. This is because the valve opening timing of the
こうした燃料温度の変化に起因する噴射特性のずれを補償すべく、本実施形態では、高圧燃料通路を流れる燃料温度の推定値に基づく上記指令噴射量の補正処理を行う。 In the present embodiment, the command injection amount correction process is performed based on the estimated value of the temperature of the fuel flowing through the high-pressure fuel passage in order to compensate for the deviation in the injection characteristics caused by the change in the fuel temperature.
図7に、本実施形態にかかる上記補正処理の手順を示す。この処理は、ECU64によって例えば所定周期で実行される。
FIG. 7 shows the procedure of the correction processing according to this embodiment. This process is executed by the
この一連の処理では、まずステップS10において、燃料流入口40に流入する燃料の温度(INJ入口燃温Tin)を推定する。本実施形態では、INJ入口燃温Tinを、燃温センサ20の出力値から算出されるポンプ入口燃温Tpmpと、燃料ポンプ14の入口から燃料流入口40までの経路における燃料と外部との熱の授受による燃料の温度変化量とに基づき推定する。より具体的には、上記温度変化量を温度上昇側が正となるように定義し、INJ入口燃温Tinを、ポンプ入口燃温Tpmpと上記温度変化量との加算値として算出する。
In this series of processes, first, in step S10, the temperature of the fuel flowing into the fuel inlet 40 (INJ inlet fuel temperature Tin) is estimated. In the present embodiment, the INJ inlet fuel temperature Tin, the pump inlet fuel temperature Tpmp calculated from the output value of the
ここで、上記温度変化量を、以下の(A)〜(D)のパラメータに基づき算出する。 Here, the temperature change amount is calculated based on the following parameters (A) to (D).
(A)燃料ポンプ14内で燃料がプランジャによって圧縮されることで燃料に入力されるエネルギEin:このエネルギEinが大きいほど、燃料の温度上昇量が大きくなる。なお、上記エネルギEinは、例えば、プランジャによる燃料の圧縮態様を断熱圧縮と仮定した場合のエネルギとすればよい。また、上記エネルギEinは、例えばエンジン回転速度及びレール圧等に基づき把握すればよい。 (A) Energy Ein input to the fuel as the fuel is compressed by the plunger in the fuel pump 14: The greater the energy Ein, the greater the temperature rise of the fuel. In addition, what is necessary is just to let the said energy Ein be the energy at the time of assuming that the compression aspect of the fuel by a plunger is adiabatic compression, for example. Moreover, what is necessary is just to grasp | ascertain the said energy Ein based on an engine speed, rail pressure, etc., for example.
(B)冷却水温THw:冷却水温THwが高いほど、エンジンボディから燃料配管やコモンレール18へと伝達される熱が多くなる傾向にあるため、上記温度変化量が大きくなる傾向にある。 (B) Cooling water temperature THw: The higher the cooling water temperature THw, the more heat that is transmitted from the engine body to the fuel piping and the common rail 18 tends to increase. Therefore, the amount of temperature change tends to increase.
(C)外気温Tair:燃料の温度に対して外気温Tairが高いほど、燃料ポンプ14から燃料流入口40までの経路を燃料が流れる間に、上記経路の周囲から配管等を介して燃料に伝達される熱が多くなる傾向にあるため、上記温度変化量が大きくなる傾向にある。なお、外気温Tairは、例えば外気温センサ76の出力値から算出すればよい。
(C) Outside temperature Tair: As the outside temperature Tair is higher than the temperature of the fuel, while the fuel flows through the path from the
(D)車両の走行速度SPD:車両の走行速度SPDが高くなるほど、車両の走行に伴い燃料が流れる配管等に吹き付けられる風量等が多くなる傾向にあるため、上記温度変化量の変化速度を高くさせる傾向にある。なお、車両の走行速度SPDは、例えば車速センサ78の出力値から算出すればよい。
(D) Vehicle travel speed SPD: The higher the vehicle travel speed SPD, the greater the amount of air blown to piping or the like through which fuel flows as the vehicle travels. It tends to make it. The traveling speed SPD of the vehicle may be calculated from the output value of the
続くステップS12〜S16では、高圧燃料通路を流れる燃料の温度(INJ内部燃温Tij)を推定する。本実施形態では、INJ内部燃温Tijとして、高圧燃料通路のうち燃料通路38とニードル収容室36との接続部付近(先の図3のα部、以下、推定位置α)の燃料温度を想定している。これは、この位置を通過する高圧燃料が、その後先の図3で示した流路A〜流路Dを通過することとなるため、推定位置αの燃料温度と燃料噴射弁24の噴射特性とを適切に関係づけることが可能であることに基づくものである。
In subsequent steps S12 to S16, the temperature of the fuel flowing through the high-pressure fuel passage (INJ internal fuel temperature Tij) is estimated. In the present embodiment, as the INJ internal fuel temperature Tij, the fuel temperature in the vicinity of the connection portion between the
そして、INJ内部燃温Tijを、INJ入口燃温Tinと、燃料が燃料流入口40から推定位置αに至るまでに高圧燃料と燃料噴射弁24との間の熱交換による温度変化量(以下、内部温度変化量ΔT)との加算値として推定する。ここで、内部温度変化量ΔTは、温度上昇側を正として定義される値である。
Then, the INJ internal fuel temperature Tij, the INJ inlet fuel temperature Tin, and the amount of temperature change (hereinafter referred to as the temperature change amount due to heat exchange between the high pressure fuel and the
詳しくは、まず、ステップS12において、燃料流入口40から流入した燃料が燃料噴射弁24内に滞留する時間の相当量(滞留時間tlong)を算出する。本実施形態では、滞留時間tlongを、燃料流入口40に流入した燃料が推定位置αに到達するまでに要すると想定される時間とする。そして、滞留時間tlongを、高圧燃料通路のうち燃料流入口40から推定位置αまでの容積Vと、上記要求噴射量Qtotalと、動リーク量Qleakと、エンジン回転速度から算出される1燃焼周期(720℃A)に相当する時間とに基づき算出する。より具体的には、要求噴射量Qtotal及び動リーク量Qleakの加算値で上記容積Vを除算した値に、1燃焼周期に相当する時間を乗算することで滞留時間tlongを算出する。
Specifically, first, in step S12, a considerable amount of time (residence time tlong) that the fuel flowing in from the
ちなみに、動リークとは、燃料噴射時のノズルニードル42及び制御バルブ52の動作に起因して圧力制御室46の燃料がオリフィス48及び制御バルブ収容室50等を介して低圧燃料通路54へと流出する燃料のことである。
Incidentally, the dynamic leak is caused by the operation of the
続くステップS14では、燃料噴射弁24の温度(高圧燃料通路の内壁付近の温度であるINJ内壁温Tbody)を算出する。本実施形態では、INJ内壁温Tbodyを、燃料噴射弁24と外部との熱交換がINJ内壁温Tbodyに及ぼす影響を把握する外部パラメータ、及び燃料噴射弁24内部で発生する熱がINJ内壁温Tbodyに及ぼす影響を把握する内部パラメータに基づき算出する。より詳しくは、本実施形態では、外部パラメータとして、以下の(E)〜(H)を採用し、内部パラメータとして、以下の(I)を採用する。
In the subsequent step S14, the temperature of the fuel injection valve 24 (INJ inner wall temperature Tbody which is the temperature near the inner wall of the high-pressure fuel passage) is calculated. In this embodiment, the INJ inner wall temperature Tbody is an external parameter for grasping the influence of heat exchange between the
(E)冷却水温THw:燃料噴射弁24はエンジンボディと接しているため、冷却水温THwは、INJ内壁温Tbodyを算出するための基準となるパラメータとなる。詳しくは、冷却水温THwが高いほど、INJ内壁温Tbodyが高くなる傾向にある。
(E) Cooling water temperature THw: Since the
(F)燃焼熱:燃焼熱が大きいほど、燃焼室32に突出する燃料噴射弁24に伝達される熱が多くなるため、INJ内壁温Tbodyが高くなる傾向にある。なお、燃焼熱は、例えば要求噴射量に基づき把握すればよい。
(F) Combustion heat: The greater the combustion heat is, the more heat is transmitted to the
(G)吸気温Ts:吸気温Tsが低くなるほど、燃焼室32に突出する燃料噴射弁24の冷却度合いが大きくなるため、INJ内壁温Tbodyが低くなる傾向にある。なお、吸気温Tsは、例えば吸気温センサ72の出力値から算出すればよい。
(G) Intake air temperature Ts: The lower the intake air temperature Ts, the greater the degree of cooling of the
(H)吸気圧Ps:吸気圧Psが変化すると、燃焼室32における燃焼状態の変化によって燃焼熱が変化することがある。このため、吸気圧Psを外部パラメータとして採用することができる。なお、吸気圧Psは、例えば吸気圧センサ74の出力値から算出すればよい。
(H) Intake pressure Ps: When the intake pressure Ps changes, the combustion heat may change due to a change in the combustion state in the
(I)動リーク量Qleak、レール圧Pr:燃料噴射弁24を開弁状態とする場合、高圧燃料が圧力制御室46から低圧燃料通路54に流出される。圧力制御室46から低圧燃料通路54までの経路の間には絞りとなる部分が存在するため、高圧燃料が絞りを通過すると、燃料が減圧されるとともに、燃料流速が大きく上昇する。ここで、流速が上昇した燃料が周囲の気体を攪拌すること等に起因して、熱が発生する。この熱は、動リーク量Qleakが多かったり、レール圧Prが高かったりするほど多くなる。このため、動リーク量Qleak及びレール圧Prを内部パラメータとして採用することができる。ここで、動リーク量Qleakは、例えばエンジンの運転状態と関係付けて把握すればよい。
(I) Dynamic leak amount Qleak, rail pressure Pr: When the
なお、外部パラメータとして、冷却水温THwと正の相関を有して且つ冷却水温THwよりもある程度高い油温Toilを採用してもよい。これは、冷却水温THwと併せて油温Toilを用いることで、エンジンボディから燃料噴射弁24へと伝達される熱がINJ内壁温に及ぼす影響をより精度よく把握できるためである。ここで、油温Toilは、例えば油温センサ70の出力値から算出すればよい。
As an external parameter, an oil temperature Toil that has a positive correlation with the cooling water temperature THw and is somewhat higher than the cooling water temperature THw may be employed. This is because by using the oil temperature Toil together with the coolant temperature THw, it is possible to more accurately grasp the influence of the heat transferred from the engine body to the
また、内部パラメータとして、ピエゾスタックへの通電に伴うピエゾスタック自身の発熱の影響を把握可能なパラメータを採用してもよい。 Further, as an internal parameter, a parameter capable of grasping the influence of heat generation of the piezo stack itself due to energization to the piezo stack may be adopted.
続くステップS16では、INJ入口燃温Tin、INJ内壁温Tbody及び滞留時間tlongに基づき、INJ内部燃温Tijを推定する。この推定手法は、図8に示すように、燃料流入口40に流入した燃料の温度(INJ入口燃温Tin)は、時間経過とともにINJ内壁温Tbodyに漸近し、最終的にはINJ内壁温Tbodyに収束することに基づくものである。 In the subsequent step S16, the INJ internal fuel temperature Tij is estimated based on the INJ inlet fuel temperature Tin, the INJ inner wall temperature Tbody, and the residence time tlong. In this estimation method, as shown in FIG. 8, the temperature of the fuel flowing into the fuel inlet 40 (INJ inlet fuel temperature Tin) gradually approaches the INJ inner wall temperature Tbody with time, and finally the INJ inner wall temperature Tbody. It is based on the convergence.
具体的には、INJ入口燃温TinがINJ内壁温Tbodyよりも低い場合において、INJ入口燃温TinとINJ内壁温Tbodyとの温度差が高かったり、滞留時間tlongが長かったりするほど、内部温度変化量ΔTが大きくなり、INJ内部燃温Tijが高くなる傾向にある。 Specifically, when the INJ inlet fuel temperature Tin is lower than the INJ inner wall temperature Tbody, the internal temperature increases as the temperature difference between the INJ inlet fuel temperature Tin and the INJ inner wall temperature Tbody increases or the residence time tlong increases. The amount of change ΔT increases and the INJ internal fuel temperature Tij tends to increase.
ちなみに、INJ内部燃温Tijの推定手法について具体的に説明すると、例えば、まず、INJ内壁温TbodyとINJ入口燃温Tinとの温度差及び滞留時間tlongと関係付けられた内部温度変化量ΔTが規定されるマップを用いて内部温度変化量ΔTを算出する。そして、算出された内部温度変化量ΔTとINJ入口燃温Tinの加算値としてINJ内部燃温Tijを推定すればよい。また、例えば、INJ入口燃温Tin、INJ内壁温Tbody及び滞留時間tlongとINJ内部燃温Tijとが関係付けられたマップや数式を用いてINJ内部燃温Tijを推定してもよい。 Incidentally, the estimation method of the INJ internal fuel temperature Tij will be specifically described. For example, first, the temperature difference between the INJ inner wall temperature Tbody and the INJ inlet fuel temperature Tin and the internal temperature change amount ΔT related to the residence time tlong are expressed as follows. An internal temperature change amount ΔT is calculated using a prescribed map. Then, the INJ internal fuel temperature Tij may be estimated as an added value of the calculated internal temperature change amount ΔT and the INJ inlet fuel temperature Tin. Further, for example, the INJ internal fuel temperature Tij may be estimated using a map or a mathematical formula in which the INJ inlet fuel temperature Tin, the INJ inner wall temperature Tbody, the residence time tlong, and the INJ internal fuel temperature Tij are related.
図7の説明に戻り、続くステップS18では、INJ内部燃温Tijに基づき、パイロット噴射及びメイン噴射のそれぞれに対応する指令噴射量の補正量ΔQを算出する。ここで、多段噴射のそれぞれに対応する指令噴射量の補正量ΔQを算出するのは、燃料噴射量の補正精度を向上させるためである。つまり、INJ内部燃温Tijの変化に起因して、多段噴射のそれぞれに対応する燃料噴射量が適合時に想定した量からずれ得る。ここで、多段噴射のそれぞれに対応する燃料噴射量のそれぞれは、必ずしも同じ割合でずれるとは限らない。すなわち、駆動信号(指令噴射期間)に応じて燃料噴射量のずれ量が相違し得る。このため、要求燃料量を補正した後、補正された要求噴射量を分割して割り当てると、各噴射の噴射精度が低下するおそれがある。 Returning to the description of FIG. 7, in the following step S18, a correction amount ΔQ of the command injection amount corresponding to each of the pilot injection and the main injection is calculated based on the INJ internal fuel temperature Tij. Here, the reason why the correction amount ΔQ of the command injection amount corresponding to each of the multi-stage injections is calculated is to improve the correction accuracy of the fuel injection amount. That is, due to the change in the INJ internal fuel temperature Tij, the fuel injection amount corresponding to each of the multistage injections may deviate from the amount assumed at the time of adaptation. Here, each of the fuel injection amounts corresponding to each of the multistage injections does not necessarily deviate at the same rate. That is, the deviation amount of the fuel injection amount can be different according to the drive signal (command injection period). For this reason, if the corrected required injection amount is divided and assigned after correcting the required fuel amount, the injection accuracy of each injection may be lowered.
こうした点に鑑み、多段噴射のそれぞれに対応する補正量ΔQを算出することで、燃料噴射量の補正精度を向上する。 In view of these points, the correction accuracy of the fuel injection amount is improved by calculating the correction amount ΔQ corresponding to each of the multistage injections.
ここで、上記補正量ΔQの算出手法について説明すると、多段噴射のそれぞれの噴射毎に、駆動信号、レール圧及びINJ内部燃温Tijと燃料噴射量Qとが関係付けられたマップを用いて、図9に示すように、燃料噴射弁24の噴射特性の適合時(基準となる温度条件時)における推定位置αのINJ内部燃温である基準温度(図中、低温領域及び高温領域の境界付近の温度として例示)に対応する指令噴射量Qtと、推定されたINJ内部燃温Tijに対応する燃料噴射量との差を補正量ΔQとして算出すればよい。より具体的には、上記基準温度に対応する指令噴射量Qtから推定されたINJ内部燃温Tijに対応する燃料噴射量を減算することで、上記補正量ΔQを算出すればよい。こうした補正によれば、高温領域においてINJ内部燃温Tijが高かったり、低温領域においてINJ内部燃温Tijが低かったりするほど、上記補正量ΔQが多くなる。
Here, the calculation method of the correction amount ΔQ will be described. Using a map in which the drive signal, the rail pressure, the INJ internal fuel temperature Tij, and the fuel injection amount Q are related for each injection of the multi-stage injection, As shown in FIG. 9, the reference temperature (in the figure, near the boundary between the low temperature region and the high temperature region) that is the INJ internal fuel temperature at the estimated position α when the injection characteristics of the
なお、上記マップは、高温領域においてINJ内部燃温Tijが高いほど燃料噴射量Qが減少し、低温領域においてINJ内部燃温Tijが低いほど燃料噴射量Qが減少する旨の情報であり、予めメモリ64aに記憶されている。 The map is information indicating that the fuel injection amount Q decreases as the INJ internal fuel temperature Tij increases in the high temperature region, and the fuel injection amount Q decreases as the INJ internal fuel temperature Tij decreases in the low temperature region. It is stored in the memory 64a.
図7の説明に戻り、続くステップS20では、多段噴射のそれぞれに対応する上記指令噴射量Qtに上記補正量ΔQを加算することで、多段噴射のそれぞれに対応する最終的な指令噴射量Qtfinを算出する。そしてその後、上記最終的な指令噴射量Qtfinに基づき、燃料噴射弁24からの多段噴射が行われる。
Returning to the description of FIG. 7, in the subsequent step S20, the final command injection amount Qtfin corresponding to each of the multistage injections is obtained by adding the correction amount ΔQ to the command injection amount Qt corresponding to each of the multistage injections. calculate. Thereafter, multistage injection from the
なお、ステップS20の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。 In addition, when the process of step S20 is completed, this series of processes is once complete | finished.
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。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)INJ入口燃温Tin、INJ内壁温Tbody及び滞留時間tlongに基づき、INJ内部燃温Tijを推定した。そして、推定されたINJ内部燃温Tijに基づき、燃料噴射弁24の指令噴射量Qtを補正する補正処理を行った。これにより、INJ内部燃温Tijの変化に起因して、燃料噴射弁24からの燃料噴射量が適合時に想定した量からずれる事態の発生を抑制することができる。すなわち、燃料噴射弁24からの燃料噴射量の調節精度の低下を好適に抑制することができる。
(1) The INJ internal fuel temperature Tij was estimated based on the INJ inlet fuel temperature Tin, the INJ inner wall temperature Tbody, and the residence time tlong. Then, based on the estimated INJ internal fuel temperature Tij, a correction process for correcting the command injection amount Qt of the
(2)パイロット噴射及びメイン噴射のそれぞれに対応する指令噴射量Qtを補正した。これにより、燃料噴射弁24からの燃料噴射量の補正精度を向上させることができる。
(2) The command injection amount Qt corresponding to each of the pilot injection and the main injection is corrected. As a result, the correction accuracy of the fuel injection amount from the
(3)燃料噴射弁24として、ピエゾスタックを備えて且つセンターフィード方式のものを採用した。ピエゾスタックを備える場合、高圧燃料通路が長くなりやすく、INJ内部燃温Tijが変化しやすい。こうした状況下、ノズルニードル42に設けられたガイド部42bによって、INJ内部燃温Tijの変化に起因した燃料噴射量のずれが大きくなる。このため、INJ内部燃温Tijの変化に起因する燃料噴射量のずれが大きくなる燃料噴射弁24を採用する本実施形態は、上記補正処理を行う価値が高い。
(3) The
(その他の実施形態)
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
The above embodiment may be modified as follows.
・燃料噴射弁としては、電動アクチュエータ62としてピエゾスタックを備えるものに限らない。例えば、電動アクチュエータ62として、電磁ソレノイドを備えてもよい。この場合であっても、電動アクチュエータ62が、燃料噴射弁の中心軸線方向と垂直な方向において燃料通路38と並ぶように配置されるならば、高圧燃料通路が長くなってINJ内部燃温Tijが変化しやすい構成となるため、本願発明の適用が有効である。
The fuel injection valve is not limited to the one provided with a piezo stack as the
また、例えば、圧力制御室を有さず、電動アクチュエータによってノズルニードルを直接動作させる燃料噴射弁であってもよい。この場合であっても、燃料噴射弁の開弁時において、先の図3で示した流路Cに起因して燃料噴射量の調節精度が低下し得るため、本願発明の適用が有効である。 Further, for example, a fuel injection valve that does not have a pressure control chamber and directly operates the nozzle needle by an electric actuator may be used. Even in this case, when the fuel injection valve is opened, the adjustment accuracy of the fuel injection amount can be lowered due to the flow path C shown in FIG. 3, so that the application of the present invention is effective. .
・上記実施形態では、燃料噴射弁として、センターフィード方式のものを採用したがこれに限らない。例えば、図10に示すように、燃料通路38aがノズルニードル82の先端部82a付近(ニードル収容室36a)に直接つながるサイドフィード方式の燃料噴射弁24aを採用してもよい。以下、この燃料噴射弁24aの構造について説明する。
-In the said embodiment, although the thing of the center feed system was employ | adopted as a fuel injection valve, it is not restricted to this. For example, as shown in FIG. 10, a side feed type
燃料噴射弁24aの圧力制御室46aには、燃料流入口40aから流入した高圧燃料がインオリフィス84を介して供給される。
High-pressure fuel that has flowed from the fuel inlet 40 a is supplied to the pressure control chamber 46 a of the
一方、圧力制御室46aは、アウトオリフィス86を介して低圧燃料通路54と連通可能とされている。上記圧力制御室46aと低圧燃料通路54とは、制御バルブ52aによって連通及び遮断される。すなわち、アウトオリフィス86が制御バルブ52aによって塞がれることで、圧力制御室46aと低圧燃料通路54とが遮断される。一方、アウトオリフィス86が開放されることで圧力制御室46aと低圧燃料通路54とが連通される。
On the other hand, the pressure control chamber 46 a can communicate with the low-
制御バルブ52aは、バルブスプリング56aによってアウトオリフィス86を塞ぐ方向に力を加えられている。
The control valve 52a is applied with a force in a direction to close the
また、制御バルブ52aは、電動アクチュエータ62aとしての電磁ソレノイドによって変位可能とされている。電磁ソレノイドの電磁力によって制御バルブ52aが吸引されることで、アウトオリフィス86を開放する方向に制御バルブ52aが変位する。
The control valve 52a can be displaced by an electromagnetic solenoid as the
こうした構成において、電磁ソレノイドに通電されず、電磁ソレノイドによる吸引力が生じていない場合、バルブスプリング56aの力によってアウトオリフィス86が制御バルブ52aによって塞がれる。このため、圧力制御室46a及びニードル収容室36a内のそれぞれの高圧燃料がノズルニードル82へ印加する圧力の差が略等しくなる。このため、ニードルスプリング44aがノズルニードル82を噴孔30a側へ変位させる力により、燃料噴射弁24aが閉弁状態となる。
In such a configuration, when the electromagnetic solenoid is not energized and no attractive force is generated by the electromagnetic solenoid, the
一方、電磁ソレノイドが通電され、電磁ソレノイドによる吸引力が生じる場合には、制御バルブ52aがアウトオリフィス86を開放する方向に変位することとなる。これにより、圧力制御室46aの高圧燃料は、アウトオリフィス86を介して低圧燃料通路54へと流出する。このため、圧力制御室46aの高圧燃料がノズルニードル82へ印加する圧力は、ニードル収容室36a内の高圧燃料がノズルニードル82に印加する圧力よりも小さくなる。そして、この圧力差による力が、ニードルスプリング44aがノズルニードル82を噴孔30a側へ変位させる力よりも大きくなると、燃料噴射弁24aが開弁状態となる。
On the other hand, when the electromagnetic solenoid is energized and a suction force is generated by the electromagnetic solenoid, the control valve 52a is displaced in a direction to open the
ここで、サイドフィード方式の燃料噴射弁24aでは、図11に示すように、INJ内部燃温Tijが高くなるほど、燃料噴射弁24aからの燃料噴射量Qが減少する。この噴射特性のずれは、高圧燃料通路がガイド部に相当する部材によって狭められないため、低温領域において先の図3の流路Dに起因する影響がないためである。
Here, in the side feed type
ちなみに、INJ内部燃温Tijは、例えば、燃料噴射弁24a内の通路としての圧力制御室46a内の燃料温度としてもよい。この場合、滞留時間tlongを、例えばメイン噴射の実施間隔とすればよい。これは、メイン噴射時において、圧力制御室46aの燃料の大部分が低圧燃料通路54側に流出されるため、上記内部温度変化量ΔTを初期化可能であることに鑑みたものである。また、滞留時間tlongの算出に、静リーク量を併せて用いてもよい。
Incidentally, the INJ internal fuel temperature Tij may be, for example, the fuel temperature in the pressure control chamber 46a as a passage in the
・上記実施形態では、冷却水温THwを含む各種パラメータを用いて、INJ入口燃温Tinを推定したがこれに限らない。例えば、INJ入口燃温Tinを直接検出するセンサを備え、このセンサによってINJ入口燃温Tinを検出してもよい。なお、上記センサは、例えば、コモンレール18、高圧配管22、又は燃料噴射弁24の燃料流入口40付近に設ければよい。
In the above embodiment, the INJ inlet fuel temperature Tin is estimated using various parameters including the coolant temperature THw, but is not limited thereto. For example, a sensor that directly detects the INJ inlet fuel temperature Tin may be provided, and the INJ inlet fuel temperature Tin may be detected by this sensor. The sensor may be provided in the vicinity of the
・滞留時間tlongの算出手法としては、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、高圧燃料通路を流れる燃料の流速を検出する流速センサを備え、流速センサの出力値から算出される流速で、燃料流入口40から推定位置αまでの長さを除算することで算出してもよい。
The method for calculating the residence time tlong is not limited to the one exemplified in the above embodiment. For example, a flow rate sensor that detects the flow rate of the fuel flowing through the high-pressure fuel passage is provided, and is calculated by dividing the length from the
・INJ内壁温Tbodyの推定手法としては、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、外部パラメータとして上記実施形態に例示したパラメータ全てを用いることなく、少なくとも冷却水温THwのみを用いる推定手法を採用してもよい。また、例えば、エンジンの排気通路上に排気温センサを備え、排気温センサの出力値に基づく排気温から算出される燃焼熱を用いた推定手法を採用してもよい。 The INJ inner wall temperature Tbody estimation method is not limited to that exemplified in the above embodiment. For example, an estimation method using at least only the cooling water temperature THw may be adopted without using all the parameters exemplified in the above embodiment as external parameters. Further, for example, an exhaust temperature sensor may be provided on the exhaust passage of the engine, and an estimation method using combustion heat calculated from the exhaust temperature based on the output value of the exhaust temperature sensor may be employed.
・上記実施形態では、INJ内部燃温Tijが時間経過とともに上昇する状況について主に説明したが、INJ内部燃温Tijが時間経過とともに低下する状況であっても本願発明を適用することができる。 In the above embodiment, the situation in which the INJ internal fuel temperature Tij increases with time has been mainly described, but the present invention can be applied even in a situation in which the INJ internal fuel temperature Tij decreases with time.
・多段噴射態様としては、メイン噴射と、メイン噴射に先立ち行われる微少噴射との2回の噴射に限らない。例えば、メイン噴射に先立ち行われる微少噴射を2回以上行ったり、メイン噴射の後に1回又は複数回の微少噴射を行ったりしてもよい。 The multi-stage injection mode is not limited to two injections of main injection and minute injection performed prior to main injection. For example, the micro injection performed prior to the main injection may be performed twice or more, or the micro injection may be performed once or a plurality of times after the main injection.
・エンジンとしては、圧縮着火式内燃機関に限らず、例えば筒内噴射式の火花点火式内燃機関であってもよい。この場合、燃料噴射システムとして、燃料タンクの燃料(ガソリン)を汲み上げる電動ポンプと、電動ポンプから圧送される燃料を高圧状態で蓄えるデリバリパイプとが備えられることとなる。 The engine is not limited to a compression ignition type internal combustion engine, and may be, for example, a cylinder injection type spark ignition type internal combustion engine. In this case, the fuel injection system is provided with an electric pump that pumps up fuel (gasoline) in the fuel tank and a delivery pipe that stores fuel pumped from the electric pump in a high-pressure state.
また、エンジンとしては、化石燃料を用いるものに限らず、例えば、アルコールやメタノール等のアルコール燃料や、化石燃料とアルコール燃料との混合燃料を用いるエンジンであってもよい。 Further, the engine is not limited to one using fossil fuel, and may be an engine using alcohol fuel such as alcohol or methanol, or a mixed fuel of fossil fuel and alcohol fuel, for example.
10…燃料タンク、14…燃料ポンプ、18…コモンレール、24…燃料噴射弁、30…噴孔、36…ニードル収容室、38…燃料通路、40…燃料流入口、42…ノズルニードル、46…圧力制御室、62…電動アクチュエータ、64…ECU(内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記燃料噴射弁は、前記蓄圧容器から供給される燃料が流入する燃料流入口と、前記燃料噴射弁の噴孔を開閉するノズルニードルとを備えて構成され、
前記燃料流入口から流入した燃料が前記燃料噴射弁内に滞留する時間の相当量である滞留時間相当量を、前記燃料流入口から前記燃料噴射弁内において前記燃料流入口とつながった所定位置までの容積、前記内燃機関の1燃焼周期に要求される前記燃料噴射弁からの燃料噴射量、前記燃料流入口から前記燃料噴射弁内に流入した燃料が前記燃料噴射弁による燃料噴射動作に起因して前記燃料タンク側へと流出する量である動リーク量、及び前記内燃機関の1燃焼周期に相当する時間に基づき算出する滞留時間算出手段と、
前記燃料噴射弁の温度と、前記燃料流入口に流入する燃料の温度との差、及び前記滞留時間算出手段によって算出された前記滞留時間相当量に基づき、前記燃料噴射弁内の燃料の温度を推定する燃温推定手段と、
前記燃温推定手段によって推定された燃料の温度に基づき、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された燃料噴射量に基づき、前記燃料噴射弁を通電操作する操作手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A pressure accumulating container capable of accumulating fuel in a high pressure state, a fuel pump for discharging and supplying fuel from a fuel tank to the pressure accumulating container, and a fuel injection valve to which the fuel stored in the pressure accumulating container is supplied Applied to the internal combustion engine fuel injection system
The fuel injection valve includes a fuel inlet into which fuel supplied from the pressure accumulating vessel flows, and a nozzle needle that opens and closes a nozzle hole of the fuel injection valve,
A residence time equivalent amount, which is a considerable amount of time that the fuel flowing in from the fuel inlet port stays in the fuel injection valve, is passed from the fuel inlet port to a predetermined position connected to the fuel inlet port in the fuel injection valve. , The amount of fuel injection from the fuel injection valve required for one combustion cycle of the internal combustion engine, and the fuel that has flowed into the fuel injection valve from the fuel inlet is caused by the fuel injection operation by the fuel injection valve. A residence time calculating means for calculating based on a dynamic leak amount that is an amount flowing out to the fuel tank side and a time corresponding to one combustion cycle of the internal combustion engine;
Based on the difference between the temperature of the fuel injection valve and the temperature of the fuel flowing into the fuel inlet , and the residence time equivalent amount calculated by the residence time calculation means, the temperature of the fuel in the fuel injection valve is determined. A fuel temperature estimating means to estimate;
Correction means for correcting the fuel injection amount from the fuel injection valve based on the temperature of the fuel estimated by the fuel temperature estimation means;
A fuel injection control device for an internal combustion engine, comprising: operating means for energizing the fuel injection valve based on the fuel injection amount corrected by the correcting means.
前記燃料噴射弁内には、該燃料噴射弁の中心軸線方向と垂直な方向において前記燃料通路と前記電動アクチュエータとが並ぶように配置されて且つ、前記燃料噴射弁の中心軸線方向において前記圧力制御室が前記電動アクチュエータよりも前記噴孔側に配置され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制御装置。 The fuel injection valve is formed by an inner wall of the fuel injection valve and includes a needle storage chamber that stores the nozzle needle, a fuel passage that connects the needle storage chamber and the fuel inlet, and the injection hole of the nozzle needle Any one of a pressure control chamber for applying fuel pressure to the side opposite to the pressure chamber, a high pressure fuel passage including the needle housing chamber and the fuel passage, and a low pressure fuel passage connected to the fuel tank is provided in the pressure control chamber. A valve element that operates to communicate with the valve body, and an electric actuator that is energized to operate the valve element, and the nozzle needle is operated by energizing the electric actuator, thereby Through which the fuel is injected from the nozzle hole,
In the fuel injection valve, the fuel passage and the electric actuator are arranged in a direction perpendicular to the central axis direction of the fuel injection valve, and the pressure control is performed in the central axis direction of the fuel injection valve. chamber fuel injection control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that arranged on the injection hole side of the electric actuator.
前記ノズルニードルは、その軸線方向の中間部に外径が拡大された拡大部を備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection valve further includes a needle storage chamber that is formed by an inner wall of the fuel injection valve and that stores the nozzle needle, and a fuel passage that connects the needle storage chamber and the fuel inlet.
The fuel injection control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , wherein the nozzle needle includes an enlarged portion whose outer diameter is enlarged at an intermediate portion in the axial direction thereof.
前記内燃機関の要求トルクに基づき、該内燃機関の1燃焼周期に要求される燃料量を算出する手段と、
前記要求される燃料量を分割して前記複数回噴射のそれぞれに割り当てる手段とを更に備え、
前記補正手段は、前記燃温推定手段によって推定された燃料の温度に基づき、前記複数回噴射のそれぞれに割り当てられた燃料量を補正することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 Control means for injecting fuel from the fuel injection valve a plurality of times into one cylinder of the internal combustion engine in one combustion cycle of the internal combustion engine;
Means for calculating the amount of fuel required for one combustion cycle of the internal combustion engine based on the required torque of the internal combustion engine;
Means for dividing the required amount of fuel and assigning it to each of the multiple injections;
The correction unit, the fuel temperature based on the temperature of the fuel estimated by the estimating means, any one of claims 1 to 5, characterized in that for correcting the fuel amount allocated to each of the plurality of times injection A fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1.
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