JP6508228B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
1.内燃機関の燃料噴射制御装置は、磁性体からなる可動子にコイルへの通電処理による電磁力が作用することによって開弁する燃料噴射弁を複数の気筒のそれぞれ毎に備える内燃機関を制御対象とし、前記通電処理によって最大リフト量に到達しないようにしつつ前記燃料噴射弁を開弁させるパーシャルリフト噴射処理と、前記燃料噴射弁の噴射特性の学習要求が生じる場合、前記パーシャルリフト噴射処理を終了させることによる前記燃料噴射弁の閉弁を、前記コイルの端子電位および前記コイルを流れる電流の少なくとも一方に基づき検出する閉弁検出処理と、前記閉弁検出処理による前記燃料噴射弁の閉弁の検出タイミングに基づき、前記パーシャルリフト噴射処理を実行するときの前記通電処理を補正する補正処理と、を実行し、前記複数の気筒の1つで前記閉弁検出処理を実行する場合、対応する前記パーシャルリフト噴射処理による燃料噴射期間を、残りの気筒における前記燃料噴射弁による燃料噴射期間と重複しないように設定する。
図1に示すように、内燃機関10のシリンダ12およびピストン14によって区画される燃焼室16には、燃料噴射弁20が突出している。なお、本実施形態では、4気筒の内燃機関を想定している。図1には、第1の燃焼気筒#1を記載しており、第2の燃焼気筒#2〜第4の燃焼気筒#4については、その記載を省略している。なお、第iの燃焼気筒#i(i=1〜4)は、燃焼サイクルにおける圧縮上死点の出現タイミングが第i番目であることを示す。
目標値設定処理部M10は、クランク角センサ70の出力信号Scrに基づき算出された回転速度NEと、吸入空気量Gaとに基づき、高圧デリバリパイプ36内の圧力の目標値PF*を、燃焼室16内の充填空気量が多い場合に少ない場合よりも高くなるように設定する。偏差算出処理部M12は、目標値PF*と圧力PFとの差(偏差ΔPF)を算出する。
図3(b)に、学習時における燃料噴射を示す。図3(b)に示すように、吸気行程における所定期間内に、まずパーシャルリフト噴射処理を実行し、その後、フルリフト噴射処理を実行する。以下、学習処理について説明する。
QplL=(QplMAX−QplMIN)×α+QplMIN …(c1)
上記の式(c1)において、係数αは、ゼロより大きく「1」よりも小さい値である。本実施形態では、係数αを「1/2」程度の値に設定する。これは、第1に、パーシャルリフト学習噴射量QplLが過度に小さい場合、学習精度が低下する傾向があるためである。ただし、パーシャルリフト学習噴射量QplLをあまり大きくすると、燃料噴射弁20の公差および経年変化等に起因して、学習用のパーシャルリフト噴射処理時に、実際にはノズルニードル22が最大リフト量となることが懸念される。そのため、本実施形態では、パーシャルリフト学習噴射量QplLを、パーシャルリフト最大噴射量QplMAXとパーシャルリフト最小噴射量QplMINとの間の量であって、且つ、それらパーシャルリフト最大噴射量QplMAXとパーシャルリフト最小噴射量QplMINとの双方から所定量以上離れた量とする。
Ts2=Ts1+TQp+Tin …(c2)
上記の式(c2)においては、パーシャルリフト噴射によるコイル24の通電時間TQpと、インターバルTinとが用いられている。CPU62は、通電時間TQpを、パーシャルリフト噴射量Qp*と圧力PFとに基づき算出する。これに対し、インターバルTinは、回転速度NEに依存しない固定値である。インターバルTinは、パーシャルリフト噴射処理によってコイル24に生じる磁束がフルリフト噴射に影響することを無視できるようになる時間に設定されている。
CPU62は、急速暖機処理を実行する場合、フルリフト噴射処理の後に、パーシャルリフト噴射処理を実行するものの、パーシャルリフト噴射処理に関する噴射特性の学習処理を実行しない。一方、CPU62は、学習実行条件が成立する場合、まずパーシャルリフト噴射処理を実行した後、フルリフト噴射処理を実行する。これにより、フルリフト噴射処理によるコイル24への通電処理による残存磁束により、変曲点の検出タイミングが影響を受け、閉弁タイミングの検出精度が低下する事態を抑制することができる。
(1)パーシャルリフト噴射処理による噴射開始時期を、回転速度NEが高い場合に低い場合よりも進角側に設定した。回転速度NEが高い場合には、回転速度が低い場合と比較してピストン14が燃料噴射弁20から離れる速度が高くなるため、噴射開始時期をより進角側に設定しても噴射される燃料がピストン14に付着する事態が生じることを抑制できる。一方、ピストン14が十分に燃料噴射弁20から離れるのを待って燃料を噴射する場合には、噴射された燃料がシリンダ12の壁面に付着する可能性が高まる。このため、回転速度NEが高い場合に低い場合と比較して噴射開始時期を進角側に設定することにより、噴射された燃料がピストン14やシリンダ12の壁面に付着することを極力抑制することができる。
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。
「吸気行程における所定期間について」
上記実施形態では、所定期間の始点を、回転速度NEおよび負荷に基づき可変設定したが、これに限らない。たとえば回転速度NEのみによって可変設定してもよい。またたとえば、所定期間の始点を固定したクランク角度としてもよい。
上記実施形態では、燃料噴射弁20の噴射特性を学習する場合、パーシャルリフト噴射およびフルリフト噴射を、吸気行程における所定期間内に実行したが、これに限らない。たとえば圧縮行程における所定期間内に実行してもよく、またたとえば、圧縮行程および吸気行程にまたがる所定期間であって、気筒間で重複しない所定期間内に実行してもよい。
上記実施形態では、いくつの検出タイミングに基づき補正量を算出するかについて特に明記しなかったが、たとえば単一の検出タイミングに基づき補正量を算出してもよく、またたとえば、検出タイミングの時系列データに基づく指数移動平均処理値に基づき補正量を算出してもよい。
上記実施形態では、たとえば各気筒のコイル24の第2端子T2と制御装置50との間の配線のうちのパーシャルリフト噴射を実行している気筒の配線に、フルリフト噴射をしている気筒の配線からのノイズが重畳することなどを回避するために、学習用のパーシャルリフト噴射処理を実行したが、これに限らない。たとえば図8に示すように、各気筒のコイル24の第2端子T2同士が接続され、それら接続された第2端子T2の電位が、A/D変換器80を介してCPU62によって検知されることに起因したノイズを回避するためにパーシャルリフト噴射を実行してもよい。ちなみに、各気筒のコイル24の第2端子T2は、ダイオードD3を介して昇圧回路52の出力端子側に接続されており、これにより、図6のS52の処理に起因して、コイル24のエネルギが昇圧回路52に回収されることとなる。このエネルギの回収期間は、図6のS54の処理によって規定され、その後、CPU62は、スイッチング素子SW3をオン操作し(S58)、A/D変換器80に入力される電位の値に基づき、変曲点を検知する。
さらに、図8において、各気筒に対応するダイオードD3のアノードとA/D変換器80との間にセレクタを備えてもよい。この場合であっても、1つの気筒においてパーシャルリフト噴射を実行しているときに、別の気筒におけるフルリフト噴射に起因する電気的なノイズがセレクタを介してA/D変換器80の入力に影響を及ぼすことを回避するために、学習用のパーシャルリフト噴射処理を実行することは有効である。
たとえば「通常時のパーシャルリフト噴射によるノイズについて」の欄に記載したように、図8の構成において、A/D変換器80を介してコイル24の第2端子T2の電位を検知し、これに基づきコイル24に対する可動子25の相対速度が低下することに起因したコイル24の誘導起電力の時間変化の変曲点を検知してもよい。この場合、A/D変換器56を用いる場合と比較して、スイッチング素子SW3における電圧降下の影響を受けることなく第2端子T2の電位を検知することができる。
S16の処理における係数αとしては、「1/2」程度の値に限らず、「0」以上「1」以下の範囲で適宜調整してよい。
図4のS28の処理に代えて、回転速度NEが所定速度以下であるか否かを判定してもよい。換言すれば、学習実行条件の1つを、回転速度NEが所定速度以下である旨の条件としてもよい。ここで所定速度は、フルリフト噴射処理の終了時期が吸気行程における所定期間内に収まる速度とする。
上記構成では、急速暖機処理において、フルリフト噴射処理の後にパーシャルリフト噴射処理を1回実行したが、これに限らず、たとえば2回実行してもよい。
圧力PFを目標値PF*にフィードバック制御するために高圧燃料ポンプ40を操作するものに限らず、たとえば、要求噴射量Q*に基づく開ループ制御のみによって高圧燃料ポンプ40を操作するものであってもよい。
CPU62とROM64とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、燃料噴射制御装置は、以下の(a)〜(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、1または複数のソフトウェア処理回路および1または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
内燃機関としては、筒内噴射式の燃料噴射弁20のみを備えるものに限らず、たとえばポート噴射弁をさらに備えるものであってもよい。
噴射特性の学習対象となる燃料噴射弁としては、筒内噴射弁に限らず、ポート噴射弁であってもよい。
Claims (7)
- 磁性体からなる可動子にコイルへの通電処理による電磁力が作用することによってノズルニードルを開弁方向に変位させる燃料噴射弁を複数の気筒のそれぞれ毎に備える内燃機関を制御対象とし、
前記通電処理によって前記ノズルニードルが最大リフト量に到達しないようにしつつ前記燃料噴射弁を開弁させるパーシャルリフト噴射処理と、
前記ノズルニードルが最大リフト量となるまで前記燃料噴射弁を開弁させるフルリフト噴射処理と、
前記燃料噴射弁の噴射特性の学習時、前記パーシャルリフト噴射処理を実行した後に前記フルリフト噴射処理を実行するように前記燃料噴射弁を操作する時分割処理と、
前記燃料噴射弁の噴射特性の学習時、前記パーシャルリフト噴射処理を終了させることによる前記燃料噴射弁の閉弁を、前記コイルの端子電位および前記コイルを流れる電流の少なくとも一方に基づき検出する閉弁検出処理と、
前記閉弁検出処理による前記燃料噴射弁の閉弁の検出タイミングに基づき、前記パーシャルリフト噴射処理を実行するときの前記通電処理を補正する補正処理と、を実行し、
前記複数の気筒の1つで前記閉弁検出処理を実行する場合、対応する前記パーシャルリフト噴射処理による燃料噴射期間を、残りの気筒における前記燃料噴射弁による燃料噴射期間と重複しないように設定する内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記燃料噴射弁に対する要求噴射量を、前記パーシャルリフト噴射処理のための噴射量と、前記フルリフト噴射処理のための噴射量とに分割する噴射量分割処理を実行し、
前記時分割処理は、前記燃料噴射弁の噴射特性の学習時、前記噴射量分割処理に基づき、前記パーシャルリフト噴射処理を実行した後に前記フルリフト噴射処理を実行するように前記燃料噴射弁を操作する処理であり、
前記閉弁検出処理を実行する場合、前記パーシャルリフト噴射処理による燃料噴射期間および前記フルリフト噴射処理による燃料噴射期間が、前記複数の気筒同士で重複しないように設定する請求項1記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
- 前記燃料噴射弁は、燃焼室に燃料を噴射するものであり、
前記閉弁検出処理を実行する場合、吸気行程における所定期間内に前記パーシャルリフト噴射処理による燃料噴射期間および前記フルリフト噴射処理による燃料噴射期間を設定する請求項2記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記学習時における前記パーシャルリフト噴射処理による噴射開始時期を、前記内燃機関のクランク軸の回転速度が高い場合に低い場合よりも進角側に設定する進角処理を実行する請求項3記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
- 前記燃料噴射弁は、燃焼室に燃料を噴射するものであり、
前記燃料噴射弁の噴射特性の学習時ではない場合、前記フルリフト噴射処理を実行した後、前記パーシャルリフト噴射処理を実行する請求項2〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記燃料噴射弁の噴射特性の学習時ではない場合、前記パーシャルリフト噴射処理を、圧縮行程において実行する請求項5記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
- 前記燃料噴射弁に供給する燃料の圧力の目標値を可変設定する可変設定処理と、
前記燃料噴射弁が噴射する燃料を貯蔵する燃料タンク内の燃料を前記燃料噴射弁側に吐出する燃料ポンプを操作して、前記燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を前記可変設定処理による前記目標値に制御する燃圧制御処理と、
前記燃料噴射弁に供給する燃料の圧力が高い場合に低い場合と比較して前記学習時における前記パーシャルリフト噴射処理の噴射量を多くする噴射量可変処理と、を実行する請求項1〜6のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
Priority Applications (4)
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