JP5807948B2 - コモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置 - Google Patents

コモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、コモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法及びその装置に係り、特に、補正精度の向上等を図ったものに関する。
内燃機関の燃料噴射制御においては、燃料噴射弁の特性のばらつきや劣化等による実燃料噴射量と目標燃料噴射量とのずれを補正するための燃料噴射量補正技術が従来から種々提案されている。
例えば、噴射量の学習処理を行うよう構成された燃料噴射制御装置によるパイロット噴射制御おいて、学習のための噴射を実施した場合と、学習のための噴射を実施しなかった場合のエンジン回転数の変動量を検出し、検出された回転数変動量を基に燃料噴射弁において実際に噴射されたであろう燃料噴射量(実燃料噴射量)を演算算出し、実燃料噴射量と指令燃料噴射量との差を補正量として、燃料噴射量の補正を行い、実燃料噴射量が指令燃料噴射量に一致するようにしたものなどが提案されている(例えば、特許文献1等参照)。
ところで、実燃料噴射量を直接計測することは実際には困難であるため、上述のようにエンジンの回転数変動量に基づいて実燃料噴射量を算出する手法は、比較的簡易に実燃料噴射量を得ることができることから、従前から用いられている手法である。
このよな回転変動量を求める手法としては、例えば、車両がいわゆるオーバーラン(無噴射状態)において、微小噴射量の噴射を複数回行い、その際生ずるエンジン回転数の変動を、エンジン回転数の周波数成分の変化として検出し、その周波数成分の変化から実噴射量を推定する手法もあり、かかる手法に基づいた燃料噴射量の補正も行われている。
特開2005−36788号公報(第7−11頁、図1−図8)
ところで、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関を用いた車両においては、排気ガスを利用した排気ブレーキ装置を有するものがあるが、このような車両にあっては、排気ブレーキの使用の有無によって無噴射時におけるエンジンの筒内圧が異なる。比較的低地においては、このような筒内圧の差は小さいが、高地においては、先に述べたように無噴射時に微小噴射量の噴射を複数回行い、その際生ずるエンジン回転数の変動を、エンジン回転数の周波数成分の変化として検出し、その周波数成分の変化から実噴射量を推定して燃料噴射量の補正を行う場合に補正誤差を招く程の大きさとなり看過することができないという問題がある。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、排気ブレーキの使用等による燃料噴射量補正の誤差を解消し、より信頼性の高い燃料噴射量補正を可能とするコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置を提供するものである。
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法は、
燃料噴射弁が無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を複数回行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたであろうと推定される推定噴射量を求める一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を得、前記差分を学習値として更新可能に記憶し、以後、燃料噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法であって、
前記微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正して求められる通電時間を、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正すると共に、
前記回転変動周波数成分を基に算出されるエンジン回転数の変動量を、少なくとも排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正することで、排気ブレーキの動作の有無が筒内圧の変化を招くことに起因する燃料噴射量補正の精度悪化を抑圧可能に構成されてなるものである。
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置は、
内燃機関の動作制御を実行する電子制御ユニットであって、燃料噴射弁の無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を複数回行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたであろうと推定される推定噴射量を算出する一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を算出し、当該差分を学習値として更新可能に記憶し、以後、燃料噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出されるよう構成されてなる電子制御ユニットを有してなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、前記微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正して求められる通電時間を、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正すると共に、前記回転変動周波数成分を基に算出されるエンジン回転数の変動量を、少なくとも排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正することで、排気ブレーキの動作の有無が筒内圧の変化を招くことに起因する燃料噴射量補正の精度悪化を抑圧可能に構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法は、
燃料噴射弁が無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を複数回行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたであろうと推定される推定噴射量を求める一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を得、前記差分を学習値として更新可能に記憶し、以後、燃料噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法であって、
前記微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正して求められる通電時間を、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正すると共に、
前記回転変動周波数成分を基に算出されるエンジン回転数の変動量を、少なくとも排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正し、
前記過給圧の大きさに基づいて算出される前記微小噴射の規定噴射回数を、排気ブレーキの動作の有無により補正する一方、
前記学習値の更新は、前記推定噴射量が所定の閾値を過ぎった場合に可能とし、過給圧の大きさに基づいて算出される前記所定の閾値を排気ブレーキの動作の有無により補正することで、過給圧が低い場合には、微小噴射量の噴射回数を多くし、また、過給圧が高い場合には、微小噴射量の噴射回数を少なくすると共に、過給圧の低下と共に前記閾値を低下せしめ、燃料噴射量補正制御の補正精度の悪化を抑圧可能に構成されてなるものも好適である。
さらに、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置は、
内燃機関の動作制御を実行する電子制御ユニットであって、燃料噴射弁の無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を複数回行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたであろうと推定される推定噴射量を算出する一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を算出し、当該差分を学習値として更新可能に記憶し、以後、燃料噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出されるよう構成されてなる電子制御ユニットを有してなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、前記微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正して求められる通電時間を、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正すると共に、
前記回転変動周波数成分を基に算出されるエンジン回転数の変動量を、少なくとも排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正し、
前記過給圧の大きさに基づいて算出される前記微小噴射の規定噴射回数を、排気ブレーキの動作の有無により補正する一方、
前記推定噴射量が所定の閾値を過ぎった場合に前記学習値の更新を可能とし、過給圧の大きさに基づいて算出される前記所定の閾値を排気ブレーキの動作の有無により補正することで、過給圧が低い場合には、微小噴射量の噴射回数を多くし、また、過給圧が高い場合には、微小噴射量の噴射回数を少なくすると共に、過給圧の低下と共に前記閾値を低下せしめ、燃料噴射量補正制御の補正精度の悪化を抑圧可能に構成されてなるものも好適である。
本発明によれば、コモンレール式燃料噴射制御装置において行われる燃料噴射量補正制御において、排気ブレーキの動作の有無や過給圧の大きさを加味できるようにしたので、燃料噴射弁の劣化等に起因する燃料噴射量補正制御における補正精度の悪化を防止、抑圧し、補正精度の向上を図ることができると共に、高地における燃料噴射量補正制御における補正精度の向上をも図ることができるという効果を奏するものである。
また、特に、燃料噴射量補正制御において、燃料噴射量補正を行うか否かの判断基準となる回転変動量の閾値を、過給圧の大きさに応じて補正すると共に、学習値を取得するための微小噴射の回数を、過給圧の大きさに応じて補正することで、高地での空気密度の低下等による燃料噴射量制御の補正精度の悪化を防止、抑圧し、補正精度の向上を図ることができる。さらに、従来と異なり、高地における噴射量の適切化がなされることにより、噴射量の低下による学習動作の際の燃焼音や振動が低減されるという効果を奏するものである。またさらに、補正精度が向上することにより、適切な噴射量での噴射により燃費の向上、排気ガス特性の向上を図ることができるという効果を奏するものである。
本発明の実施の形態における燃料噴射量補正方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例を示す構成図である。 本発明の実施の形態における燃料噴射量補正方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置において前提とされる従来の燃料噴射量補正制御の概略を説明するための模式図である。 図1に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置を構成する電子制御ユニットにより本発明の実施の形態の第1の実施例における燃料噴射量補正処理を実行するために電子制御ユニットに必要とされる機能を機能ブロックにより模式的に示した模式図である。 電子制御ユニットにより実行される第1の実施例における燃料噴射量補正処理の前半部分の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 電子制御ユニットにより実行される第1の実施例における燃料噴射量補正処理の後半部分の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 図1に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置を構成する電子制御ユニットにより本発明の実施の形態の第2の実施例における燃料噴射量補正処理を実行するために電子制御ユニットに必要とされる機能を機能ブロックにより模式的に示した模式図である。 電子制御ユニットにより実行される第2の実施例における燃料噴射量補正処理の前半部分の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 電子制御ユニットにより実行される第2の実施例における燃料噴射量補正処理の中盤部分の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 電子制御ユニットにより実行される第2の実施例における燃料噴射量補正処理の終盤部分の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 燃料噴射弁特性ばらつきが燃料噴射量補正精度に及ぼす影響を説明するための通電時間と燃料噴射量との関係を示す特性線例を示す特性線図である。 過給圧補正の有無による回転変動量の変化の概略を示す概略特性線図であって、図10(A)は過給圧により補正が無い場合の過給圧と回転変動量の概略の相関関係を示す概略特性線図、図10(B)は過給圧により補正が有る場合の過給圧と回転変動量の概略の相関関係を示す概略特性線図である。 過給圧による燃料噴射量補正における補正値の閾値の変化の概略を示す概略特性線図であって、図11(A)は閾値が固定の場合における過給圧と回転変動量との概略の相関関係を示す概略特性図、図11(B)は過給圧に応じて閾値を変更した場合の過給圧と回転変動量との概略の相関関係を示す概略特性図である。 本発明の実施の形態における通電時間学習値を用いた補正通電時間の算出処理手順を模式的に表した模式図である。 本発明の実施の形態において、電子制御ユニットにより実行される通電時間学習値を用いた補正通電時間の算出処理手順を示すサブルーチンフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図14を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における燃料噴射量補正方法が適用される燃料噴射制御装置の一構成例について、図1を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態における燃料噴射制御装置は、いわゆるコモンレール式燃料噴射制御装置であり、かかるコモンレール式燃料噴射制御装置は、高圧燃料の圧送を行う高圧ポンプ装置50と、この高圧ポンプ装置50により圧送された高圧燃料を蓄えるコモンレール1と、このコモンレール1から供給された高圧燃料を内燃機関としてのディーゼルエンジン(以下「エンジン」と称する)3の気筒へ噴射供給する複数の燃料噴射弁2−1〜2−nと、燃料噴射制御処理や後述する燃料噴射量補正処理などを実行する電子制御ユニット(図1においては「ECU」と表記)4を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる構成自体は、従来から良く知られているこの種の燃料噴射制御装置の基本的な構成と同一のものである。
高圧ポンプ装置50は、供給ポンプ5と、調量弁6と、高圧ポンプ7とを主たる構成要素として公知・周知の構成を有してなるものである。
かかる構成において、燃料タンク9の燃料は、供給ポンプ5により汲み上げられ、調量弁6を介して高圧ポンプ7へ供給されるようになっている。調量弁6には、電磁式比例制御弁が用いられ、その通電量が電子制御ユニット4に制御されることで、高圧ポンプ7への供給燃料の流量、換言すれば、高圧ポンプ7の吐出量が調整されるものとなっている。
なお、供給ポンプ5の出力側と燃料タンク9との間には、戻し弁8が設けられており、供給ポンプ5の出力側の余剰燃料を燃料タンク9へ戻すことができるようになっている。
また、供給ポンプ5は、高圧ポンプ装置50の上流側に高圧ポンプ装置50と別体に設けるようにしても、また、燃料タンク9内に設けるようにしても良いものである。
燃料噴射弁2−1〜2−nは、エンジン3の気筒毎に設けられており、それぞれコモンレール1から高圧燃料の供給を受け、電子制御ユニット4による噴射制御によって燃料噴射を行うようになっている。かかる本発明の実施の形態における燃料噴射弁2−1〜2−nは、例えば、従来から用いられているいわゆる電磁弁タイプのものなどが好適である。
電子制御ユニット4は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ(図示せず)を中心に、RAMやROM等の記憶素子(図示せず)を有すると共に、燃料噴射弁2−1〜2−nを通電駆動するための回路(図示せず)や、調量弁6等を通電駆動するための回路(図示せず)を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる電子制御ユニット4には、コモンレール1の圧力を検出する圧力センサ11の検出信号が入力される他、エンジン回転数、アクセル開度、外気温度、大気圧、ブースト圧などの各種の検出信号が、エンジン3の動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。
また、本発明の実施の形態における燃料噴射制御装置においては、エンジン3の吸気マニホールド21と排気マニホールド22との間には、過給機23が設けられており、吸気に対する加圧を可能としている。
さらに、排気管22aの途中の適宜の位置には、排気シャッターバルブ24が設けられており、その開閉によりいわゆる排気ブレーキを作用させることが可能となっている。
なお、上述の過給機23の動作制御や排気シャッターバルブ24を開閉するための電磁アクチュエータ(図示せず)の動作制御も、先の電子制御ユニット4により実行されるようになっている。
次に、電子制御ユニット4によって実行される本発明の実施の形態の燃料噴射量補正制御処理の第1の実施例について、図2乃至図4を参照しつつ説明する。
まず、本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射制御装置は、次述するような燃料噴射量補正制御が電子制御ユニット4により実行されるよう構成されてなるものであることを前提としている。
本発明の実施の形態において前提とされる燃料噴射量補正制御は、従来装置においても行われているもので、燃料噴射弁2−1〜2−nの劣化や故障等に起因して、特に、パイロット噴射における燃料噴射量の本来の燃料噴射量からずれ、及び、噴射タイミングのずれを補正するものである。
すなわち、かかる燃料噴射量補正制御について概説すれば、この燃料噴射量補正制御においては、まず、エンジン3がオーバーラン状態(無噴射状態)にある場合に、レール圧に応じた微小噴射量が設定され、その微小噴射量で数十回程度の微小噴射が実行され、その際に生ずるエンジン回転数の変動の周波数成分が平均値として抽出される。なお、かかる処理は、各燃料噴射弁2−1〜2−n毎に行われるものとなっている。
次いで、その変動周波数成分を基に、その時に実際に噴射されたであろう燃料量の推定値(推定噴射量)が算出される。
そして、初回に算出された推定噴射量が、レール圧毎に定められた所定の閾値を上回る場合には、推定噴射量が所定の閾値に向かって下降してゆき所定の閾値にほぼ収束するように、微小噴射における微小噴射量が減じられつつ推定噴射量の取得が繰り返される一方、初回に算出された推定噴射量が、レール圧毎に定められた所定の閾値を下回る場合には、推定噴射量が所定の閾値に向かって上昇してゆき所定の閾値にほぼ収束するように、微小噴射における微小噴射量が増加されつつ推定噴射量の取得が繰り返され、所定の閾値に収束した際の推定噴射量を得るに要した通電時間ETと、基準通電時間との差ΔETが、差分通電時間学習値として通電時間学習値マップに記憶される。
ここで、基準通電時間は、燃料噴射弁2−1〜2−nの各々の使用開始時点における通電時間である。換言すれば、基準通電時間は、燃料噴射弁2−1〜2−nの使用開始直前に実測された通電時間であり、燃料噴射弁2−1〜2−n毎に、レール圧と燃料噴射量とに対応する通電時間がマップ化(以下、便宜的に「基準通電時間マップ」と称する)されて、電子制御ユニット4に予め記憶されているものである。
しかして、差分通電時間学習値ΔETが取得された際の燃料噴射量での噴射の際には、基準通電時間が差分通電時間学習値ΔETによって補正された時間が通電時間として用いられ、燃料噴射量と通電時間のずれを補正可能としたものである。なお、以下、説明の便宜上、基準通電時間を差分通電時間学習値ΔETによって補正して求められた通電時間を、「通電時間学習値」と称することとする。
図2には、上述の燃料噴射量補正制御を模式的に表した模式図が示されており、以下、同図について説明する。
同図において、「オーバーラン較正」と表記されると共に符号M2−1が付された箇所は、先に説明した、微小噴射から始まり、所定の閾値に収束せしめられた推定噴射量を得るに要した通電時間ETが算出されるまでの一連の処理を模式的に表している。
また、図2において、符号M2−2が付された部分は、基準通電時間マップを模式的に表したものである。かかる基準通電時間マップは、燃料噴射弁2−1〜2−nの使用開始直前に実測された通電時間(基準通電時間)が記憶されたものであり、燃料噴射弁2−1〜2−n毎に、レール圧と燃料噴射量とに対応する基準通電時間がマップ化されたものである。
この基準通電時間マップから読み出される基準通電時間と上述の通電時間ETは、減算処理(図2の符号M2−3が付された箇所)により差分ΔETが求められるようになっている。
そして、上述のようにして得られた差分ΔETの内、所定の制限範囲(符号M2−4参照)にあるもののみが符号M2−5が付された通常時間学習値マップに差分通電時間学習値ΔETとして書き込まれるようになっている。
学習値が取得された以後は、該当する目標レール圧、燃料噴射量における通電時間は、基準通電時間を学習値で補正したもの、すなわち、基準通電時間と差分通電時間学習値ΔETとの加算結果とされ(図2の符号M2−6参照)、燃料噴射弁2−1〜2−nの劣化等による通電時間、燃料噴射量のずれが補正されるようになっている。
なお、差分通電時間学習値ΔET自体は、正負双方を採り得るので、差分通電時間学習値ΔET自体が正の値の場合には、基準通電時間+差分通電時間学習値ΔETは実際に加算処理となるが、差分通電時間学習値ΔET自体が負の値の場合、基準通電時間+差分通電時間学習値ΔETは実際には減算処理となる。
次に、本発明の実施の形態における燃料噴射量補正制御の第1の実施例について概括すれば、第1の実施例は、上述した燃料噴射量補正制御を基本として、特に、排気ブレーキの有無がオーバラン状態における筒内圧の変化を招くことに起因して生ずる燃料噴射量補正の精度悪化に鑑みて、燃料噴射量補正の精度向上を図るべく、従来の燃料噴射量補正制御に独自の制御処理を加えたものである。
図3には、電子制御ユニット4において実行される第1の実施例における燃料噴射量補正制御処理の概略が機能ブロックにより模式的に示されており、以下、同図を参照しつつ、その内容について説明する。
まず、従来の燃料噴射量制御処理に基づいて、オーバーラン状態(無噴射状態)において微小噴射量の噴射を行うに際して、基準通電時間が求められる。この基準通電時間は、先に図2において説明した符号M2−2が付された基準通電時間マップから求められるもので、電子制御ユニット4に予め記憶されているものである。
かかる基準通電時間マップは、図2において説明したように、燃料噴射弁2−1〜2−n毎に、レール圧と燃料噴射量とに対応する基準通電時間がマップ化されてなるもので、噴射を行う際の、目標レール圧と燃料噴射量とを入力として、それに対応する基準通電時間が読み出し可能に構成されたものとなっている。
この基準通電時間に対して、過給機23による過給圧の大きさと排気ブレーキ(エキブレ)の動作の有無を考慮した補正時間が所定の補正時間演算式により演算算出されて、基準通電時間に対して加算されるものとなっている(図3の符号M3−1及び符号M3−9参照)。さらに、その加算結果には、後述する通電時間補正量修正演算の演算結果がフィードバックにより加算されるようになっている(図3の符号M3−2参照)。
上述のようにして通電時間が求められると、その通電時間で燃料噴射が行われるが(図3の符号M3−3参照)、この場合の噴射タイミングは、従来の噴射タイミングに対して、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧を考慮した補正を施して算出されたものとなっている(図3の符号M3−4参照)。
燃料噴射は、微小噴射量で予め定められた数十回程度行われ、その際生ずるエンジン3の回転数の変動量が周波数成分として抽出されると共に、抽出された周波数成分を基に、燃料噴射における噴射量の推定値(推定噴射量)が演算されるようになっている(図3の符号M3−5参照)。
すなわち、電子制御ユニット4に入力されたエンジン回転数信号を、ソフトウェア処理による帯域フィルタを通過させ、エンジン回転数の変動量のみに対応する周波数成分を抽出する変動周波数成分抽出処理が行われるものとなっている。
本発明の実施の形態においては、変動周波数成分抽出処理実行の際に、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさがエンジン回転数の変動量に与える影響を考慮し、その補正が行われるようになっている(図3の符号M3−6参照)。なお、図3のM3−6においては、変動周波数成分抽出処理を「周波数成分抽出」と表記している。
次いで、上述のようにして得られたエンジン回転数の変動量に対応する周波数成分を基に、燃料噴射における噴射量の推定値(推定噴射量)が演算算出されるが、かかる推定噴射量が、レール圧毎に定められた所定の閾値(図3の符号M3−7、及び、符号M3−8参照)に収束するように通電時間の補正量の修正計算、及び、フィードバックが行われて(図3の符号M3−2、及び、M3−9参照参照)、推定噴射量の算出は、推定噴射量が所定の閾値に収束するまで繰り返されるようになっている。
そして、推定噴射量が、所定の閾値に収束した際には、学習処理可能として、その推定噴射量を得るに要した通電時間ETと、基準通電時間との差ΔETが、先に図2で説明したように差分通電時間学習値として通電時間学習値マップに記憶されるものとなっている。
次に、電子制御ユニット4により実行される上述の燃料噴射量補正処理のより具体的な手順について、図4及び図5を参照しつつ説明する。
電子制御ユニット4による処理が開始されると、最初にエンジン3の動作状況を表す種々の動作情報の入力が行われる(図4のステップS102参照)。
すなわち、図示されないセンサ等により検出されたエンジン回転数Neやアクセル開度Acc等がエンジン動作情報として電子制御ユニット4に適宜入力されることとなる。
次いで、上述のエンジン動作情報を基に、燃料噴射制御に必要な目標燃料噴射量Qtgt等の演算が行われ(図4のステップS104参照)、さらに、エンジン3の動作状態が無噴射状態(オーバーラン状態)にあるか否かが判定される(図4のステップS106参照)。
ステップ106において、無噴射状態であると判定された場合(YESの場合)には、後述するステップS108の処理へ進む一方、無噴射状態ではないと判定された場合(NOの場合)には、燃料噴射量補正を行うに適した状態ではないとして、通常の噴射制御が実行され(図4のステップS126参照)、その後、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
一方、ステップS108においては、燃料噴射量補正制御を行うために無噴射状態に加えてさらに必要とされる所定の付加条件が成立しているか否かが判定され、付加条件が成立していると判定された場合(YESの場合)には、後述するステップS110の処理へ進む一方、付加条件が成立していないと判定された場合(NOの場合)には、燃料噴射量補正を行うに適した状態ではないとして、他に必要とされる制御が実行され(図4のステップS128参照)、その後、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
なお、付加条件は、個々の車両の具体的な条件に応じて適宜選択されるべきものであり、特定の条件に限定されるものではない。
ステップS110においては、通常制御の場合同様に演算処理によって目標レール圧が確定され、次いで、当該目標レール圧が得られるようレール圧制御が実行されることとなる(図4のステップS112参照)。
次いで、学習処理に基づく燃料噴射量補正の対象とされるべきシリンダ(学習シリンダ)の特定が行われる(図4のステップS114参照)。
すなわち、ステップS116以降の処理によって行われる排気ブレーキの有無、及び、過給圧の影響を考慮した燃料噴射量補正制御は、各シリンダについて順次行われるものとなっており、ステップ116以降の処理がいずれのシリンダを対象するものであるかが、電子制御ユニット4の適宜な記憶領域に随時記憶されるようになっている。ステップS114においては、電子制御ユニット4の適宜な記憶領域に記憶されている直近の処理対象となったシリンダを基に次の処理対象とされるべきシリンダの特定が行われることとなる。
次いで、この時点の目標レール圧、燃料噴射量に応じた基準通電時間が基準通電時間マップから読み出されることとなる(図4のステップS116参照)。
ステップS116に続いて、学習値を用いた通電時間演算が行われる(図4のステップS118参照)。すなわち、通電時間は、S112で確定された目標レール圧、及び、燃料噴射量に対応する差分通電時間学習値ΔETが、通電時間学習マップ(図2の符号M2−5参照)から読み出され、基準通電時間に加算されて算出される。
そして、排気ブレーキが動作状態にあるか否かが判定され(図4のステップS120参照)、排気ブレーキ動作中と判定された場合(YESの場合)には、次述するステップS122の処理へ進む一方、排気ブレーキ動作中ではないと判定された場合(NOの場合)には、後述するステップS124の処理へ進むこととなる。
ステップS122においては、先のステップS118において演算算出された通電時間が、排気ブレーキが動作中であること、及び、過給圧の大きさを考慮して所定の補正式により補正される。なお、所定の補正式は、試験やシミュレーション結果等に基づいて定められたものである。なお、排気ブレーキが動作中であること、過給圧の大きさを考慮した通電時間の具体的な補正方法としては、例えば、排気ブレーキ動作中であることに応じた係数や、過給圧の大きさに応じた係数を、それぞれ設定し、これらの係数をステップS118において演算算出された通電時間に乗じたり、また、加算する等、種々採り得るが、いずれの方法を採るかは、車両の具体的な条件等を考慮して、試験やシミュレーション結果等に基づいて適切な方法を選定するのが好適である。
また一方、ステップS124においては、先のステップS118において演算算出された通電時間が、排気ブレーキが非動作中であること、及び、過給圧の大きさを考慮して所定の補正式により補正される。なお、所定の補正式は、試験やシミュレーション結果等に基づいて定められたものである。なお、具体的な補正方法は、上述のステップ122で例示したと同様に考えることができる。
しかして、上述のステップS122、又は、ステップS124のいずれかの処理が実行されることで、トータル通電時間、すなわち、排気ブレーキの動作の有無等に応じた最終的な通電時間が確定されることとなる(図5のステップS130参照)。
そして、通電開始タイミングが、エンジン回転数、目標レール圧に基づいて所定の演算式により演算算出されることとなる(図5のステップS132参照)。
このステップS132で算出される通電開始タイミングは、排気ブレーキの有無等を考慮しない標準的な動作条件の下における、いわば標準値とも言えるものである。
次いで、再び、排気ブレーキが動作状態にあるか否かが判定され(図5のステップS134参照)、排気ブレーキ動作中であると判定された場合(YESの場合)には、通常、エンジン回転数及び目標レール圧から定められる通電開始タイミングが、排気ブレーキ動作中であること、及び、過給圧の大きさを考慮して所定の補正式により補正され、補正後の通電開始タイミングは、エキブレ有り過給圧補正通電開始タイミングとされる(図5のステップS136参照)。なお、所定の補正式は、試験やシミュレーション結果等に基づいて定められたものである。
一方、ステップS134において、排気ブレーキは動作中ではないと判定された場合(NOの場合)には、通常、エンジン回転数及び目標レール圧から定められる通電開始タイミングが、排気ブレーキが非動作中であること、及び、過給圧の大きさを考慮して所定の補正式により補正され、補正後の通電開始タイミングは、エキブレ無し過給圧補正通電開始タイミングとされる(図5のステップS138参照)。
このように、通電開始タイミングの補正を行うのは、過給圧の大きさが同じであっても、排気ブレーキの動作の有無によって、筒内圧が異なり、それによって生ずる着火のタイミングずれを抑制するためである。なお、概略の傾向としては、排気ブレーキ動作中の場合(エキブレ有り)、排気ブレーキが非動作中に比べて筒内圧が上昇する傾向となる。
上述のようにしてステップS136又はS138の処理が実行されることにより、最終的な通電開始タイミングが確定され(図5のステップS140参照)、この確定された通電開始タイミングで、かつ、先のステップS130で確定された通電時間で、先にステップ114で特定されたシリンダ対して燃料噴射が行われることとなる(図5のステップS142参照)。
かかる状態において、燃料噴射の実行によるエンジン回転数変動読み取りが行われる(図5のステップS144参照)。
次いで、排気ブレーキが動作中であるか否かが判定され(図5のステップS146参照)、排気ブレーキが動作中であると判定された場合(YESの場合)には、次述するステップS148の処理へ進む一方、排気ブレーキが動作中ではないと判定された場合(NOの場合)には、後述するステップS150の処理へ進むこととなる。
ステップS148においては、先にステップS144で得られたエンジン回転変動量を基に、先に述べたように電子制御ユニット4におけるソフトウェア処理による帯域フィルタを通過せしめることで、回転変動量に対応した周波数成分(回転変動周波数成分)が演算算出されるが、このステップでは、その際、少なくとも、排気ブレーキが動作中であること、過給圧の大きさ、及び、ギアの設定を考慮して補正されて算出されることとなる。
一方、ステップS150においては、先にステップS144で得られたエンジン回転変動量を基に、先に述べたように電子制御ユニット4におけるソフトウェア処理による帯域フィルタを通過せしめることで、回転変動量に対応した周波数成分(回転変動周波数成分)が演算算出されるが、このステップS150においては、少なくとも、排気ブレーキが非動作中であること、過給圧の大きさ、及び、ギアの設定を考慮して補正されて算出されることとなる。
なお、排気ブレーキ動作の有無、過給圧の大きさ、及び、ギアの設定を考慮した回転変動周波数成分の具体的な補正方法は、車両の具体的な諸条件を考慮して、試験やシミュレーション結果等に基づいて適切な方法を選定するのが好適である。
上述のようにしてステップS148又はS150の処理が実行された後、噴射回数が規定回数に達したか否かが判定され(図5のステップS152参照)、規定回数に達していないと判定された場合(NOの場合)には、先のステップS116(図4参照)の処理へ戻り、同様な処理が繰り返されることとなる一方、噴射回数が規定回数に達したと判定された場合(YESの場合)には、次述するステップS154の処理へ進むこととなる。
ステップS154においては、ステップS148、又は、ステップS150で求められたエンジン回転変動量に対応した回転変動周波数成分を基に、推定噴射量が演算されることとなる。
すなわち、先のステップS116乃至ステップ152(図4及び図5参照)の間に行われた規定回数の燃料噴射における推定の噴射量(推定噴射量)が平均値で算出される。
次いで、ステップS154において得られた推定噴射量が、予め定められた基準噴射量(閾値)に収束しているか否かが判定されることとなる(図5のステップS156参照)。
ここで、推定噴射量が、予め定められた閾値に収束しているか否かの判定は、本発明の実施の形態においては、推定噴射量が所定の閾値を過ぎったか否かによって判定されるものとなっている。
具体的には、まず、ステップS154における推定噴射量の算出が初回であるとした場合、通常、その推定噴射量が初回から所定の閾値と一致することは殆どあり得ないと考えられる。すなわち、推定噴射量は、所定の閾値を下回っているか、又は、上回っている状態にあると考えられ、この場合、推定噴射量は、所定の閾値に収束していないと判定され(NO)、先のステップS116(図4参照)の処理へ戻ることとなる。
ここで、所定の基準噴射量(閾値)は、各燃料噴射弁2−1〜2−n毎(換言すれば、シリンダ毎)、かつ、レール圧毎に定められるものとなっており、本発明の実施の形態においては、ステップS156の処理を実行する時点でのレール圧を基に、予め定めた基準噴射量算出式により算出、設定されるものとなっている(図3の符号M3−8参照)。基準噴射量算出式は、レール圧を変数として適切な基準噴射量(閾値)を算出できるようにしたもので、試験やシミュレーション結果等に基づいて設定されたものとなっている。
なお、適切な基準噴射量(閾値)は、各燃料噴射弁2−1〜2−nの通電時間と燃料噴射量との本来あるべき相対関係に対して、どの程度のずれを許容するかを基準に定められるものとなっている。
そして、ステップS116へ戻ると、先に説明した一連の処理が再度繰り返されることとなるが、その際、ステップS122、又は、ステップS124の処理において、上述のステップS156の判定結果に応じて、推定噴射量が所定の閾値へ近づくように通電時間が修正されることとなる。その結果、ステップ116以降の処理が複数回繰り返された後には、推定噴射量が、最初、所定の閾値を下回っていた場合には、遂には所定の閾値を上回ることとなる一方、推定噴射量が、最初、所定の閾値を上回っていた場合には、遂には所定の閾値を下回ることとなり、ステップS156において、推定噴射量が所定の閾値を過ぎった、すなわち、所定の閾値に収束したと判定されることとなる。
ステップS156において、推定噴射量が所定の閾値に収束したと判定された場合(YESの場合)、通電時間の学習が可能であるとして次述するステップS158の処理へ進むこととなる。
なお、推定噴射量が所定の閾値に収束したか否かの判定は、上述のように所定の閾値を一度過ぎったか否かによって判定する形態に限定される必要はなく、例えば、所定の閾値を中心に設けた許容範囲にあるか否かを判定するようにして好適である。すなわち、所定の閾値を中心に、所定の下限値(−α)と所定の上限値(+α)を設定し、推定噴射量が、最初、この許容範囲外にある状態から、この許容範囲に入った場合、換言すれば、所定の下限値より下回る値から上昇して所定の下限値を過ぎった(上回った場合)場合、又は、所定の上限値より上回る値から下降して所定の上限値を過ぎった(下回った場合)場合、推定噴射量が所定の閾値に収束したと判定するようにしても好適である。
しかして、上述のようにステップS156において、推定噴射量が所定の閾値に収束したと判定されると、通電時間学習演算が行われることとなる(図5のステップS158参照)。
すなわち、先のステップS130において確定されたトータル通電時間と、基準通電時間(図2の符号M2−2参照)との差ΔETが、差分通電時間学習値として、燃料噴射量、すなわち、先に求められた推定噴射量と、この時点のレール圧とをパラメータとして、通電時間学習値マップ(図2の符号M2−5参照)に記憶され、この後、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
次に、第2の実施例について、図6乃至図12を参照しつつつ説明する。
先の第1の実施例は、排気ブレーキの使用による燃料噴射量補正制御の補正精度の悪化を抑圧可能としたものであるが、第2の実施例は、車両が高地において、燃料噴射量補正制御の補正精度が悪化することを抑圧可能にしたものである。
この第2の実施例における燃料噴射量補正方法が適用される燃料噴射制御装置も、先の第1の実施例同様、図1に示された構成のコモンレール式燃料制御装置を前提とする。
図6には、電子制御ユニット4において実行される第2の実施例における燃料噴射量補正制御処理の概略が機能ブロックにより模式的に示されており、以下、同図を参照しつつ、その内容について説明する。
なお、先に図3に示された機能ブロックと同一の機能ブロックについては、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
まず、オーバーラン状態(無噴射状態)において微小噴射量の噴射を行うに際して、基準通電時間が求められる。この基準通電時間は、先に図2において説明した符号M2−2が付された基準通電時間マップから求められるもので、電子制御ユニット4に予め記憶されているものである。
かかる基準通電時間マップは、図2において説明したように、燃料噴射弁2−1〜2−n毎に、レール圧と燃料噴射量とに対応する基準通電時間がマップ化されてなるもので、燃料噴射を行う際の目標レール圧と燃料噴射量とを入力として、それに対応する基準通電時間が読み出し可能に構成されたものとなっている。
この基準通電時間に対して、過給機23による過給圧の大きさを考慮した過給圧補正通電時間が所定の補正時間演算式により演算算出されて、基準通電時間に対して加算されるものとなっている(図6の符号M3−9参照)。
さらに、その加算結果には、後述する通電時間補正量修正演算の演算結果がフィードバックにより加算されるようになっている(図6の符号M3−2参照)。
一方、過給圧の大きさを考慮して、噴射回数、及び、噴射タイミングが所定の演算式に基づいて求められ(図6の符号M6−1参照)、その算出された噴射回数の噴射が、算出された噴射タイミング、先に求められた通電時間で行われることとなる(図6の符号M3−3参照)。
このように、噴射回数、噴射タイミングに過給圧を考慮するのは、図11(A)に示されたように、過給圧を考慮しない従来制御においては、回転変動量が過給圧の大きさによって変化するものであった。これに対して、過給圧を考慮することにより図11(B)に示されたように、過給圧の大きさに因らず、ほぼ一定の回転変動量を得ることができるためである。
燃料噴射は、微小噴射量で予め定められた数十回程度行われ、その際生ずるエンジン3の回転数の変動量が周波数成分として抽出されると共に、抽出された周波数成分を基に、燃料噴射における噴射量の推定値(推定噴射量)が演算されるようになっている(図6の符号M3−5参照)。
すなわち、電子制御ユニット4に入力されたエンジン回転数信号を、ソフトウェア処理による帯域フィルタを通過させ、エンジン回転数の変動量のみに対応する周波数成分を抽出する変動周波数成分抽出処理が行われるものとなっている。
次いで、上述のようにして得られたエンジン回転数の変動量に対応する周波数成分を基に、燃料噴射における噴射量の推定値(推定噴射量)が演算算出されるが、かかる推定噴射量が、レール圧毎に定められた所定の閾値(図6の符号M3−7、及び、符号M6−2参照)に収束するように通電時間の補正量の修正計算、及び、フィードバックが行われて(図6の符号M3−2、及び、M3−9参照参照)、推定噴射量の算出は、推定噴射量が所定の閾値に収束するまで繰り返されるようになっている。
そして、推定噴射量が、所定の閾値に収束した際には、学習処理可能として、その推定噴射量を得るに要した通電時間が、学習値計算処理に供されるものとなっている。
すなわち、先に図2で説明したように基準通電時間との差ΔETが求められ、算出された差ΔETは差分通電時間学習値として通電時間学習値マップ(図2の符号M2−5参照)に記憶されるものとなっている。
なお、推定噴射量が、通電時間の学習処理を行うのに適した値に達しているか否かの基準となる上述の閾値は、レール圧毎に、予め設定された演算式により定められるものとなっている(図6の符号M6−2参照)。この演算式は、試験やシミュレーション結果等に基づいて定められたもので、特に、過給圧の大きさが考慮されるものとなっている。そのため、高地における閾値の誤差が抑圧されるものとなっている。
ここで、車両が高地にある場合に、燃料噴射量補正制御における補正精度が悪化することについて、図10を参照しつつ説明する。
まず、従来、高地においては、低地と同じ微小噴射量で噴射しても、空気密度の低下による燃焼タイミングのずれ等により、本来の回転変動が得られないため、過給圧に依存して噴射量を増加して本来の回転変動が得られるようにしていた。
例えば、標準圧(大気圧)において、燃料噴射弁を、ある通電時間で駆動した際、燃料噴射量が図10において二点鎖線の横線で表されたレベルであるとする。
かかる燃料噴射弁に対して、高地において、平地での回転変動量と同一の変動量が得られるように上述のような過給圧補正を施し、燃料噴射量Qを図10において一点鎖線の横線で表されたレベルQ2に設定したとし、また、その場合の通電時間に対する噴射量の変化特性は、同図において符号aが付された実線の特性線の如くであるとする。
かかる状態において通電時間の学習処理によって取得される学習値、すなわち、通電時間学習値マップ(図2の符号M2−5参照)に記憶される差分通電時間学習値ΔETは、実質的には標準圧(大気圧)での学習値としての意義を有するものとなる。
ところが、燃料噴射弁の通電時間に対する噴射量の変化特性が、劣化等により図10において符号b、符号cを付した実線の如くにばらつきを生ずると、標準圧(大気圧)において噴射量Q1を得る際の通電時間は、図10において、先の符号aが付された特性を有する燃料噴射弁において噴射量Q1を得る際の通電時間tsを中心とすると、同図に示されたようにΔtb、Δtcのずれを生じるため、それに伴い、学習値である差分通電時間学習値ΔETにもずれを生じ、燃料噴射量補正制御における補正精度の悪化を招く原因となる。
第2の実施例は、回転変動量の目標値、すなわち、換言すれば、回転変動量から求められる推定噴射量に対する閾値を下げ、過給圧補正量を下げることで、上述のような燃料噴射弁の噴射特性のばらつきに起因する燃料噴射量補正制御における補正精度の悪化を低減可能としたものである。
次に、電子制御ユニット4により実行される第2の実施例における燃料噴射量補正処理の手順について、図7乃至図12を参照しつつ説明する。
なお、図4及び図5に示されたステップの処理と同一の処理内容のステップについては、同一のステップ番号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
電子制御ユニット4による処理が開始されると、先に図4に示されたサブルーチンフローチャートで説明したと同様に、エンジン3の動作状況を表す種々の動作情報の入力処理、燃料噴射制御に必要な目標燃料噴射量Qtgt、学習シリンダの確定等の処理が実行され(図7のステップS102〜S114参照)、次いで、この時点の目標レール圧、燃料噴射量に応じた基準通電時間が基準通電時間マップから読み出されることとなる(図7のステップS116参照)。
なお、ステップS106において、無噴射状態ではないと判定された場合(NOの場合)には、ステップS126を介して、また、ステップS108において、付加条件が成立していないと判定された場合(NOの場合)には、ステップS128を介して、それぞれ図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。
ステップS116に続いて、学習値を用いた通電時間演算が行われる(図7のステップS118参照)。すなわち、通電時間は、S112で確定された目標レール圧、及び、燃料噴射量に対応する差分通電時間学習値ΔETが、通電時間学習マップ(図2の符号M2−5参照)から読み出され、基準通電時間に加算されて算出される。
次いで、排気ブレーキが動作状態にあるか否かが判定され(図7のステップS120参照)、排気ブレーキ動作中と判定された場合(YESの場合)には、次述するステップS122の処理へ進む一方、排気ブレーキ動作中ではないと判定された場合(NOの場合)には、後述するステップS124の処理へ進むこととなる。
ステップS122においては、先のステップS118において演算算出された通電時間が、排気ブレーキが動作中であること、及び、過給圧の大きさを考慮して所定の補正式により補正される。なお、所定の補正式は、試験やシミュレーション結果等に基づいて定められたものである。
また一方、ステップS124においては、先のステップS118において演算算出された通電時間が、排気ブレーキが非動作中であること、及び、過給圧の大きさを考慮して所定の補正式により補正される。なお、所定の補正式は、試験やシミュレーション結果等に基づいて定められたものである。
上述のようにしてステップS122又はS124の処理が行われることによりトータル通電時間、すなわち、排気ブレーキの動作の有無等に応じた最終的な通電時間が確定されることとなる(図8のステップS130参照)。
また、通電開始タイミングが、エンジン回転数、目標レール圧に基づいて所定の演算式により演算算出されることとなる(図8のステップS132参照)。
次いで、再度、排気ブレーキが動作状態にあるか否かが判定され(図8のステップS134参照)、排気ブレーキ動作中と判定された場合(YESの場合)には、次述するステップS136の処理へ進む一方、排気ブレーキ動作中ではないと判定された場合(NOの場合)には、後述するステップS138の処理へ進むこととなる。
ステップS136においては、通常、エンジン回転数及び目標レール圧から定められる通電開始タイミングが、排気ブレーキ動作中であること、及び、過給圧の大きさを考慮して所定の補正式により補正されて求められることとなる。なお、所定の補正式は、試験やシミュレーション結果等に基づいて定められたものである。
一方、ステップS138においては、通常、エンジン回転数及び目標レール圧から定められる通電開始タイミングが、排気ブレーキが非動作中であること、及び、過給圧の大きさを考慮して所定の補正式により補正されて求められることとなる。
上述のようにしてステップS136又はS138の処理が実行されることにより、最終的な通電開始タイミングが確定され(図7のステップS140参照)、この確定された通電開始タイミングで、かつ、先のステップS130で確定された通電時間で、先にステップ114で特定されたシリンダ対して燃料噴射が行われることとなる(図7のステップS142参照)。
次いで、次述するステップS143a、ステップS143b、及び、ステップS143cの一連の処理と、ステップS144、ステップS146、ステップS148、及び、ステップS150の一連の処理は、いわゆる時分割処理により、それぞれ並列的に実行されるものとなっている。
まず、ステップS143aにおいては、排気ブレーキが動作状態にあるか否かが判定され、排気ブレーキ動作中と判定された場合(YESの場合)には、次述するステップS143bの処理へ進む一方、排気ブレーキ動作中ではないと判定された場合(NOの場合)には、後述するステップS143cの処理へ進むこととなる。
ステップS143bにおいては、規定噴射回数の算出が行われる。
規定噴射回数は、通常、過給圧の大きさに基づいて所定の規定噴射回数演算式により算出されるが、このステップ143bにおいては、排気ブレーキが動作中であることを加味できるよう修正された規定回数演算式により、排気ブレーキが動作中であることを考慮した規定噴射回数が算出される。
また、ステップS143cにおいては、排気ブレーキが非動作中であることを加味できるよう修正された規定回数演算式により、排気ブレーキが非動作中であることを考慮した規定噴射回数が算出される。
なお、一般的傾向として、過給圧が低い場合には、エンジン3の燃焼状態の安定性が悪いため、微小噴射量の噴射回数を多くして、取得される回転変動周波数成分の信頼性を高める必要がある。一方、過給圧が高い場合には、エンジン3の燃焼状態は安定するため、微小噴射量の噴射回数は比較的少なくて済み、信頼性のある回転変動周波数成分を得ることができる。
一方、ステップS144においては、燃料噴射の実行によるエンジン回転数変動読み取りが行われる。すなわち、エンジン3の回転数の変動量の読み取りは、電子制御ユニット4にエンジン回転数信号が入力されることで行われる。
次いで、排気ブレーキが動作状態にあるか否かが判定され(図8のステップS146参照)、排気ブレーキ動作中であると判定された場合(YESの場合)には、ステップS148の処理へ進み、先にステップS144で得られたエンジン回転変動量を基に、先に述べたように電子制御ユニット4におけるソフトウェア処理による帯域フィルタを通過せしめることで、回転変動量に対応した周波数成分(回転変動周波数成分)が演算算出されるが、このステップS148では、その際、少なくとも、排気ブレーキが動作中であること、過給圧の大きさ、及び、ギアの設定を考慮して補正されて算出されることとなる。
また、ステップS146において、排気ブレーキ動作中ではないと判定された場合(NOの場合)には、ステップS150の処理へ進み、先にステップS144で得られたエンジン回転変動量を基に、先に述べたように電子制御ユニット4におけるソフトウェア処理による帯域フィルタを通過せしめることで、回転変動量に対応した周波数成分(回転変動周波数成分)が演算算出されるが、このステップS150においては、少なくとも、排気ブレーキが非動作中であること、過給圧の大きさ、及び、ギアの設定を考慮して補正されて算出されることとなる。
なお、排気ブレーキ動作の有無、過給圧の大きさ、及び、ギアの設定を考慮した回転変動周波数成分の具体的な補正方法は、車両の具体的な諸条件を考慮して、試験やシミュレーション結果等に基づいて適切な方法を選定するのが好適である。
しかして、ステップS143b又はステップS143cのいずれかと、ステップS148又はステップS150のいずれかが実行された後は、噴射回数が規定回数に達したか否かが判定され(図8のステップS152参照)、規定回数に達していないと判定された場合(NOの場合)には、先のステップS116(図7参照)の処理へ戻り、同様な処理が繰り返されることとなる一方、噴射回数が規定回数に達したと判定された場合(YESの場合)には、次述するステップS154(図9参照)の処理へ進むこととなる。
なお、規定噴射回数は、通常、過給圧の大きさに基づいて所定の規定噴射回数演算式により算出されるものとなっている。
ステップS154(図9参照)においては、ステップS148、又は、ステップS150で求められた回転変動周波数成分を基に、推定噴射量が演算されることとなる。すなわち、先の規定回数の燃料噴射における推定の噴射量(推定噴射量)が平均値で算出される。
次いで、排気ブレーキが動作状態にあるか否かが判定され(図9のステップS155a参照)、排気ブレーキ動作中であると判定された場合(YESの場合)には、ステップS155bの処理へ進み、排気ブレーキが動作中であることを考慮した閾値の演算算出が行われる(図6の符号M6−2参照)。すなわち、閾値は、通常、過給圧の大きさに基づいて所定の閾値演算式により算出されるが、このステップS155bにおいては、排気ブレーキが動作中であることを加味できるよう修正された閾値演算式により、排気ブレーキが動作中であることを考慮した閾値が算出される。
一方、ステップS155aにおいて、排気ブレーキが動作中ではない判定された場合(NOの場合)には、ステップS155cの処理へ進み、排気ブレーキが非動作中であることを考慮した閾値の演算算出が行われる(図6の符号M6−2参照)。すなわち、閾値は、通常、過給圧の大きさに基づいて所定の閾値演算式により算出されるが、このステップS155cにおいては、排気ブレーキが非動作中であることを加味できるよう修正された閾値演算式により、排気ブレーキが非動作中であることを考慮した閾値が算出される。
上述のように閾値の設定に排気ブレーキの動作の有無を考慮するのは、排気ブレーキの動作の有無は過給圧に影響を与えるが、過給圧はエンジン回転数の変動量に影響を与えるため、これを抑圧することを目的としたものである。
すなわち、過給圧が低い場合には、酸素が少なく燃焼し難い状態にあるため、燃料噴射量補正制御のための微小噴射量の噴射を行ってもエンジン回転数の変動が鈍い。例えば、図12には、過給圧と回転変動量の概略相対関係を模式的に示す模式図が示されており、特に、図12(A)においては、閾値を一定状態における過給圧の回転変動量の概略相対関係が示されており、過給圧が低い場合には回転変動量が鈍いことが確認できる。なお、図12において、白抜き円は、個々の過給圧に対する回転変動量を表している。
このため、本発明の実施の形態においては、上述のように排気ブレーキの動作の有無による過給圧に応じて、目標とする回転変動の閾値を下げ、通常時に規定された回転変動をもたらす噴射量とほぼ同じ噴射量が得られるようにしている。
図12(B)には、上述のように過給圧を考慮した閾値の変化と回転変動量との概略の相関関係が示されており、過給圧の低下と共に閾値が下げられることが確認できるものとなっている。
上述のようにしてステップS155b又はステップS155cのいずれかが実行された後は、先にステップS154で算出された推定噴射量が、ステップS155b又はステップS155cで算出された閾値に収束しているか否かが判定されることとなる(図9のステップS156参照)。
そして、ステップS156において、推定噴射量が閾値に収束していると判定された場合(YESの場合)には、通電時間学習演算が行われる(図9のステップS158参照)一方、未だ閾値に収束していないと判定された場合(NOの場合)には、先のステップS116(図7参照)の処理へ戻り、同様な処理が繰り返されることとなる。
なお、推定噴射量の閾値への収束の具体的な内容や、通電時間学習については、第1の実施例(図4,図5参照)と同一であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
次に、上述した第1及び第2の実施例において得られた通電時間学習値が、燃料噴射の際の通電時間設定に如何に反映されるか、その一つの方法について図13及び図14を参照しつつ説明する。
まず、図13には、電子制御ユニット4において実行される通電時間学習値を用いた補正通電時間の算出処理手順を模式的に表した模式図が示されており、以下、同図について説明する。
まず、先に第1、第2の実施例において説明したように、本発明の実施の例において、”通電時間学習値”は、基準通電時間(図2の符号M2−1)を差分通電時間学習値ΔET(図2の符号M2−5参照)によって補正して求められるものである。
本発明の実施の形態においては、かかる通電時間学習値を、更に実レール圧、指示噴射量(目標噴射量)に応じて以下に説明するように補正し、最終的に通電に供される補正通電時間の設定を行っている。
通電時間学習値は、先に第1、第2の実施例において説明したようにレール圧毎に取得されるものであるので、これに対応して、電子制御ユニット4の適宜な記憶領域には、各通電時間学習値を、実際の燃料噴射の通電時間にどの程度反映させるかを定める相関マップが、通電時間学習値の数と同一数設けられるものとなっている。図13においては、レール圧毎の通電時間学習値がN個、換言すれば、N個のレール圧に対して、それぞれ通電時間学習値がある場合、これに対応して、N個の相関マップA〜Nが設けられた例が示されている。
相関マップA〜Nは、それぞれ実レール圧と指示噴射量を入力パラメータとして、2つの入力の組合せに対して、通電時間学習値を実際の通電時間の設定に用いる割合を定めた補正係数(相関係数)が読み出し可能に設定されてなるものである。
実レール圧と指示噴射量とから相関係数が読み出されると、それぞれ対応する通電時間学習値と乗算がなされ、各乗算結果の和が求められるものとなっている。
例えば、理解を容易とするため、2つのレール圧(例えば、30Mpaと50Mpa)に対して通電時間学習値が用意されている場合を例に採り説明すれば、この場合、2つのレール圧に対応して相関マップは2つとなる。
例えば、レール圧30Mpaに対する通電時間学習値がA、その相関マップAから読み出された相関係数が0.45、レール圧50Mpaに対する通電時間学習値がB、その相関マップBから読み出された相関係数が0.65であるとすると、この場合、0.45×A+0.65×Bと演算が行われることとなる。
上述のようにして得られた、通電時間学習値と相関係数の各乗算結果の和は、予め定めた制限値を超える乗算結果の和を排除するための補正リミットを介して最終的な通電時間(補正通電時間)として燃料噴射弁2−1〜2−nの通電駆動に供されるようになっている。かかる補正通電時間は、先に説明したように、通電開始タイミングのずれと燃料噴射量のずれに対する補正がなされたものとなっている。
図14には、電子制御ユニット4における上述の通電時間学習値を用いた補正通電時間の算出処理手順がサブルーチンフローチャートに示されており、以下、同図を参照しつつ、その内容について説明する。
電子制御ユニット4による処理が開始されると、最初に、実レール圧、指示噴射量、対象とされる燃料噴射弁2−1〜2−n、及び、対象とされる気筒に関する情報等の読み込みが行われる(図14のステップS302参照)。
これらの情報は、例えば、図示されないメインルーチンにおいて実行される燃料噴射制御処理によって、電子制御ユニット4の所定の記憶領域に、逐次、更新、記憶されているものであり、このステップS302においては、かかる記憶領域からの情報読み込みを行えば足りるものである。
次いで、ステップS302で特定された通電時間学習値の補正処理の対象となる気筒について、各レール圧毎の通電時間学習値の読み込みがなされる(図14のステップS304参照)。
そして、実レール圧、指示噴射量に応じた各相関係数の算出が行われる(図14のステップS306参照)。すなわち、上述の通電時間学習値に対応して設けられている各相関マップから、実レール圧、指示噴射量に応じた相関関数がそれぞれ読み出される(図13参照)。
次いで、各通電時間学習値と対応する各相関係数を用いて最終的な通電時間、換言すれば、補正通電時間の算出が行われることとなる(図14のステップS308参照)。すなわち、先に図13において例を挙げて説明したように、例えば、2つのレール圧について通電時間学習値A、Bが取得されており、それに対応して相関マップから読み出された相関係数が、通電学習値Aに対して0.45、通電学習値Bに対して0.65であるとすると補正通電時間は、0.45×A+0.65×Bと算出され、対象となる燃料噴射弁の通電駆動に供されることとなる。
このようにして燃料噴射弁の通電駆動に供される通電時間は、先に第1、第2の実施例で説明したように、通電時間学習値の取得過程において、燃料噴射弁の劣化等による噴射特性の変化に応じて通電時間そのものだけを補正するのみならず、通電開始タイミングも補正されるようになっている(図5のステップS136、S138参照)ものであり、より的確な補正通電時間が得られるものとなっている。
燃料噴射弁の劣化等による噴射特性のばらつきに影響されることなく適切な燃料噴射量が所望される燃料噴射制御装置に適する。
1…コモンレール
2−1〜2−n…燃料噴射弁
3…エンジン
4…電子制御ユニット
23…過給機
24…排気シャッターバルブ

Claims (6)

  1. 燃料噴射弁が無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を複数回行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたであろうと推定される推定噴射量を求める一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を得、前記差分を学習値として更新可能に記憶し、以後、燃料噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法であって、
    前記微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正して求められる通電時間を、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正すると共に、
    前記回転変動周波数成分を基に算出されるエンジン回転数の変動量を、少なくとも排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正することで、排気ブレーキの動作の有無が筒内圧の変化を招くことに起因する燃料噴射量補正の精度悪化を抑圧可能としたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法。
  2. 少なくともエンジン回転数と目標レール圧から求められる微小噴射開始のための前記燃料噴射弁へ対する通電開始タイミングを、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正することで、排気ブレーキの動作の有無及び過給圧の大きさに起因する筒内における着火のタイミングのずれを抑圧可能としたことを特徴とする請求項1記載のコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法。
  3. 燃料噴射弁が無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を複数回行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたであろうと推定される推定噴射量を求める一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を得、前記差分を学習値として更新可能に記憶し、以後、燃料噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法であって、
    前記微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正して求められる通電時間を、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正すると共に、
    前記回転変動周波数成分を基に算出されるエンジン回転数の変動量を、少なくとも排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正し、
    前記過給圧の大きさに基づいて算出される前記微小噴射の規定噴射回数を、排気ブレーキの動作の有無により補正する一方、
    前記学習値の更新は、前記推定噴射量が所定の閾値を過ぎった場合に可能とし、過給圧の大きさに基づいて算出される前記所定の閾値を排気ブレーキの動作の有無により補正することで、過給圧が低い場合には、微小噴射量の噴射回数を多くし、また、過給圧が高い場合には、微小噴射量の噴射回数を少なくすると共に、過給圧の低下と共に前記閾値を低下せしめ、燃料噴射量補正制御の補正精度の悪化を抑圧可能としたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料噴射量補正方法。
  4. 内燃機関の動作制御を実行する電子制御ユニットであって、燃料噴射弁の無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を複数回行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたであろうと推定される推定噴射量を算出する一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を算出し、当該差分を学習値として更新可能に記憶し、以後、燃料噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出されるよう構成されてなる電子制御ユニットを有してなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
    前記電子制御ユニットは、前記微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正して求められる通電時間を、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正すると共に、前記回転変動周波数成分を基に算出されるエンジン回転数の変動量を、少なくとも排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正することで、排気ブレーキの動作の有無が筒内圧の変化を招くことに起因する燃料噴射量補正の精度悪化を抑圧可能に構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。
  5. 電子制御ユニットは、少なくともエンジン回転数と目標レール圧から求められる微小噴射開始のための前記燃料噴射弁へ対する通電開始タイミングを、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正することで、排気ブレーキの動作の有無及び過給圧の大きさに起因する筒内における着火のタイミングのずれを抑圧可能に構成されてなることを特徴とする請求項4記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
  6. 内燃機関の動作制御を実行する電子制御ユニットであって、燃料噴射弁の無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を複数回行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたであろうと推定される推定噴射量を算出する一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を算出し、当該差分を学習値として更新可能に記憶し、以後、燃料噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出されるよう構成されてなる電子制御ユニットを有してなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
    前記電子制御ユニットは、前記微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正して求められる通電時間を、排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正すると共に、
    前記回転変動周波数成分を基に算出されるエンジン回転数の変動量を、少なくとも排気ブレーキの動作の有無と、過給圧の大きさを考慮して補正し、
    前記過給圧の大きさに基づいて算出される前記微小噴射の規定噴射回数を、排気ブレーキの動作の有無により補正する一方、
    前記推定噴射量が所定の閾値を過ぎった場合に前記学習値の更新を可能とし、過給圧の大きさに基づいて算出される前記所定の閾値を排気ブレーキの動作の有無により補正することで、過給圧が低い場合には、微小噴射量の噴射回数を多くし、また、過給圧が高い場合には、微小噴射量の噴射回数を少なくすると共に、過給圧の低下と共に前記閾値を低下せしめ、燃料噴射量補正制御の補正精度の悪化を抑圧可能に構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。
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