JP5994677B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
そこで、燃料噴射弁が燃料を噴射するときに、機差に関わらず燃料圧力が噴射量に応じて低下することに着目し、燃料噴射時の圧力低下量に基づいて実噴射量を算出する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。噴射量が大きいほど圧力低下量も大きい。燃料噴射時の圧力低下量は、燃料噴射時における噴射前圧力と噴射後圧力との差から算出される。
(燃料噴射システム10)
燃料噴射システム10は、例えば、3気筒のディーゼルエンジン(以下、単に「エンジン」ともいう。)2に燃料を噴射するためのものである。燃料噴射システム10は、低圧ポンプ14と、高圧ポンプ16と、コモンレール20と、燃料噴射弁30と、電子制御装置(Electronic Control Unit:ECU)40とを備えている。
図2に示すように、噴射量と燃料噴射時の圧力低下量ΔPとは比例関係にあるので、圧力低下量ΔPが分かれば、燃料噴射弁30から実際に噴射される実噴射量Qrを式(1)から算出できる。圧力低下量ΔPは次式(2)から算出できる。
Qr=ΔP×V/E ・・・(1)
ΔP=Pbefore−Pafter ・・・(2)
式(1)において、V:コモンレール20および高圧配管を含む燃料噴射システム10の高圧部の容積、E:燃料の体積弾性係数である。また、式(2)において、Pbeforeは燃料噴射前のコモンレール圧である噴射前圧力を表わし、Pafterは燃料噴射後に圧力脈動が減衰しながら燃料圧力が低下して安定したときのコモンレール圧である噴射後圧力を表わしている。
そこで、本願発明者は、燃料噴射時の圧力低下量ΔPに対する圧力脈動の振幅ΔP’の比が大きくなる微小量噴射領域では、噴射量の変化、つまり圧力低下量と圧力脈動の振幅とに相関関係があることに加え、圧力低下量の変化に対して圧力脈動の振幅の変化の感度が高いことに着目した。以下、燃料噴射時の圧力低下量と圧力脈動の振幅ΔP’との相関関係に基づいて圧力低下量を算出し、圧力低下量から実噴射量を算出する方法について説明する。
ΔP'=PAmax−Pafter ・・・(3)
図5に示すように、PAmaxは、駆動電流が燃料噴射弁30に供給されてから、噴射指令信号のパルス幅の時間と、駆動電流の供給が停止されてから燃料噴射弁30の噴射が終了するまでの噴射終了遅れ時間とを加算した合計時間が経過すると、所定時間内でコモンレール圧をサンプリングすることにより検出される。
ΔP’=α×ΔP ・・・(4)
PAmax−Pafter=α×(Pbefore−Pafter)
Pafter=Pbefore×α/(α−1)−PAmax×1/(α−1) ・・・(5)
Pbeforeと比(α)との間には、図6に示すような特性の相関関係がある。この特性を表わすマップをROM46に記憶しておくことにより、マップに基づいてPbeforeに対応するαを取得できる。このαを式(4)に代入することにより、今回の噴射前圧力Pbeforeにおける圧力低下量ΔPと圧力脈動の振幅ΔP’との相関関係が規定される。
Pbeforeと式(5)から算出したPafterとを式(2)に代入して圧力低下量ΔPを算出し、ΔPを式(1)に代入することにより実噴射量Qrを算出できる。
PAmax−Pafter=ρ×v0×a ・・・(6)
式(6)において、ρ:燃料密度、v0:流速、a:圧力波の速度、である。v0、aはそれぞれ次式(7)、(8)で表わされる。
v0={2×(Pbefore−Pafter)/ρ}1/2 ・・・(7)
a=(K/ρ)1/2 ・・・(8)
式(8)において、K:体積弾性係数、である。そして、式(7)および(8)を式(6)に代入することにより、圧力低下量ΔPと圧力脈動の振幅ΔP’との相関関係が規定される。
Pafter=−K+PAmax+{(K−PAmax)2−PAmax2+2×K×Pbefore}1/2
・・・(9)
Pbeforeと式(9)から算出したPafterとを式(2)に代入して圧力低下量ΔPを算出し、ΔPを式(1)に代入することにより実噴射量Qrを算出できる。
{Qtrg/(Tq−Tq0)}/{Qr/(Tq−Tq0)}
=Qtrg/Qr ・・・(10)
式(10)で算出された基準特性210と実特性212との傾きの比は、図7に示すΔQ’とΔQとの比と等しい。ΔQは目標噴射量と実噴射量との差である。したがって、ΔQ’は次式(11)から算出できる。
ΔQ’=ΔQ×(Qtrg/Qr) ・・・(11)
ECU40は、基準特性210の傾き{Qtrg/(Tq−Tq0)}とΔQ’/ΔTqとが等しいことから、ΔQ’となるΔTqを次式(12)から算出する。
ΔTq=ΔQ’×(Tq−Tq0)/Qtrg ・・・(12)
式(12)から算出されたΔTqが、目標噴射量Qtrgとなる噴射指令信号のパルス幅Tqを補正する補正パルス幅である。
今回取得したPtempが前回までの最大圧力PAmaxよりも大きい場合には(S408:Yes)、ECU40はPtempをPAmaxとして設定する(S410)。今回取得したPtempが前回までの最大圧力PAmax以下の場合には(S408:No)、ECU40はS412に処理を移行する。PAmaxの初期値として例えば0が設定されている。
経過時間(Tnow)が所定時間(TfCA)に達すると(S412:Yes)、ECU40は、前述したマップまたはジューコフスキーの式から噴射後のコモンレール圧(Pafter)を算出する(S414)。
実噴射量を算出すると、ECU40は、図9のフローチャートに基づいて、噴射指令信号のパルス幅の補正値を算出する。
上記実施形態では、微小量噴射において、圧力脈動の振幅として圧力脈動の最大圧力に着目して圧力低下量と圧力脈動の振幅との相関関係を利用して実噴射量を算出したが、圧力脈動の振幅として圧力脈動の最低圧力に着目して圧力低下量と圧力脈動の振幅との相関関係を利用して実噴射量を算出してもよい。
Claims (3)
- 蓄圧室(20)で蓄圧され燃料噴射弁(30)に供給される燃料圧力を取得する圧力取得手段(S402、S406)と、
前記圧力取得手段が取得する前記燃料圧力に基づいて、燃料噴射時の前記燃料圧力の圧力低下量を算出する低下量算出手段(S408〜S416)と、
前記燃料噴射弁の実噴射量を前記圧力低下量に基づいて算出する噴射量算出手段(S416)と、
前記燃料噴射弁の目標噴射量と前記噴射量算出手段が算出する前記実噴射量との差に基づいて、前記燃料噴射弁に指令する噴射指令値を補正する補正手段(S420〜S426)と、
を備え、
前記目標噴射量が所定量以下の場合、前記低下量算出手段は、前記燃料噴射弁が燃料を噴射するときに生じる燃料の圧力脈動が減衰したときの前記燃料圧力の噴射後圧力を、前記噴射後圧力と前記燃料圧力の噴射前圧力と前記圧力脈動の最大圧力との相関関係を表わす式から算出し、前記噴射前圧力と前記噴射後圧力との差から前記圧力低下量を算出する、
ことを特徴とする燃料噴射制御装置(40)。 - 前記低下量算出手段は、前記式としてジューコフスキーの式を用いることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射制御装置。
- 蓄圧室(20)で蓄圧され燃料噴射弁(30)に供給される燃料圧力を取得する圧力取得手段(S402、S406)と、
前記圧力取得手段が取得する前記燃料圧力に基づいて、燃料噴射時の前記燃料圧力の圧力低下量を算出する低下量算出手段(S408〜S416)と、
前記燃料噴射弁の実噴射量を前記圧力低下量に基づいて算出する噴射量算出手段(S416)と、
前記燃料噴射弁の目標噴射量と前記噴射量算出手段が算出する前記実噴射量との差に基づいて、前記燃料噴射弁に指令する噴射指令値を補正する補正手段(S420〜S426)と、
前記圧力低下量と前記燃料噴射弁が燃料を噴射するときに生じる燃料の圧力脈動の振幅との比と前記燃料圧力の噴射前圧力との相関関係を表わすマップが記憶されている記憶手段(46)と、
を備え、
前記目標噴射量が前記所定量以下の場合、前記低下量算出手段は、前記噴射前圧力に基づいて前記マップから前記比を取得し、前記圧力脈動が減衰したときの前記燃料圧力の噴射後圧力を、前記比と前記噴射後圧力と前記噴射前圧力と前記圧力脈動の最大圧力との相関関係を表わす式から算出し、前記噴射前圧力と前記噴射後圧力との差から前記圧力低下量を算出する、
ことを特徴とする燃料噴射制御装置(40)。
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