JP7120029B2 - 電子制御装置 - Google Patents
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Description
燃料噴射装置(7~10)は、コモンレール(5)から高圧燃料流路(35)を通じて供給された燃料を噴射孔(47)から噴射するノズルニードル(25)と、ノズルニードルの背部に燃料を蓄積すると共にノズルニードルの噴射孔から噴射される燃料を制御する制御室(43、49)と、制御室の内部に設けられ高圧燃料流路及び制御室の圧力に従動する油圧従動弁(27)と、油圧従動弁の内部に設けられる1つの第1通路(45)と、前記第1通路を制限する1つの第1オリフィス(45a)と、油圧従動弁の内部を介することなく制御室と低圧室(36)とを接続する少なくとも1以上の第2通路(41)と、第2通路をそれぞれ制限する少なくとも1以上の第2オリフィス(41a)と、第1オリフィスを連通・遮断する第1バルブ(29)と、第2オリフィスを連通・遮断する第2バルブ(30)と、第1バルブを駆動する第1駆動部(31)と、第2バルブを駆動する第2駆動部(32)と、噴射孔から噴射されない前記燃料を排出するために設けられた低圧室と、を備える。
図1を参照し、燃料噴射制御システム1の構成を説明する。燃料噴射制御システム1は、ECU(Electronic(Engine) Control Unit)による燃料噴射制御装置(以下、制御装置と称す)2と共に、フィードポンプ3、高圧燃料ポンプ4、コモンレール5、クランク角センサ6、燃料噴射装置7~10、及び内燃機関11を主に備える。
以下では、駆動回路2aの温度を直接検出する形態を示すが、これに代えて、図3に示すように、駆動回路2aの周辺に温度センサ2bを設置し、温度センサ2bの検出温度及び駆動回路2aの駆動信号による駆動回数に基づいて駆動回路2aの温度を演算して間接的に温度を検出しても良い。この温度センサ2bは、制御装置2内に構成される他の回路ブロックの温度を検出することを目的として設けられていても良い。
以下、燃料噴射装置7~10の基本構成及び動作を説明する。燃料噴射装置7~10は、内燃機関11の気筒内に燃料を噴射するために設けられ、インジェクタ又は燃料噴射弁とも称される。本形態では、ソレノイド式の燃料噴射装置7~10に適用した形態を示す。
各燃料噴射装置7~10にはそれぞれ内蔵圧力センサ7a~10aが備えられる。内蔵圧力センサ7a~10aは、図示していないが高圧燃料に接触可能な状態で各燃料噴射装置7~10の内部に配置されている。燃料噴射装置7~10は互いに同様の構造である。このため以下では、図2を参照して燃料噴射装置7の構造を説明し、燃料噴射装置8~10の構造説明を省略する。
燃料噴射制御システム1は、各種モードを設定して動作するようになっており、制御装置2はこのモードに基づいて各燃料噴射装置7~10の噴射孔47から燃料を噴射制御したり、燃料噴射装置7~10を通じて燃料を燃料タンク12に排出制御することでコモンレール5の内部圧力を低下させることができる。以下、各モードにおける第1バルブ29と第2バルブ30の開閉動作に伴う燃料噴射装置7~10の内部の各室の圧力変化を説明する。
以下、噴射孔47から燃料を内燃機関11に比較的遅く噴射する低速モードにおける燃料噴射装置7~10の内部の各室の圧力状態の変化を説明する。この低速モードにおいて、制御装置2は、初期状態から第2バルブ30を閉じたまま第1バルブ29を開き、その後、第1バルブ29を閉じる。
以下、噴射孔47から燃料を高速噴射する場合の高速モードにおける燃料噴射装置7の内部の各室の圧力状態の変化を説明する。この高速モードにおいて、制御装置2は、初期状態から第1バルブ29及び第2バルブ30を概ね同時に開くように制御する。
第1バルブ29及び第2バルブ30が概ね同時に開くと、第1バルブ29だけが開くよりも、第1制御室43の内部圧力が素早く低下する。このため、第1バルブ29及び第2バルブ30が概ね同時に開くときには、第1バルブ29だけが開くときよりも、ノズルニードル25のリフト速度が速い。このため、第1バルブ29及び第2バルブ30が同時に開いたときには、第1バルブ29だけを開いた場合に比較して噴射率を高くできる。
詳細は省略するが、制御装置2がコモンレール5の内部圧力を低下させるときには、第1バルブ29を閉状態に保持したまま、第2バルブ30を開くように制御する。これにより、ノズルニードル25が噴射孔47を開くことなく低圧室36から燃料を排出させることができ、コモンレール5の内部圧力を低下させることができる。
以下、制御装置2が温度センサ2bを用いて過熱を検出したときの制御動作について、図8から図11を参照して説明する。制御装置2が、前述したように多段噴射を繰り返すと、駆動回路2aの発熱量が増加し、駆動回路2aの温度が上昇する。燃料噴射装置7~10が安定的に燃料噴射するため、駆動回路2aの動作温度には過熱検出用の閾値温度が予め設定されており、制御装置2は内部メモリにこの閾値温度を記憶している。
制御装置2は、図8のS1において駆動回路2aの温度を検出し、S2において内蔵圧力センサ7a~10aから対応した燃料噴射装置7~10の圧力を検出することで今回の噴射圧として取得し、S3において駆動回路2aの検出温度が閾値温度よりも大きいか否かを判定する。
またアフタ噴射M4は、内燃機関11の駆動に影響が小さいならば、駆動信号の停止優先順位を2番目とすることが望ましい。またパイロット噴射M1は、メイン噴射M3の前噴射であり、燃料の燃え始めに関わるならば、極力変更しないことが望ましく、駆動信号の停止優先順位を3番目とすることが望ましい。
制御装置2は、全ての噴射段M1~M5について低速モードの噴射要求を発生することで、第2駆動部32への駆動信号をそもそも全て停止した噴射指令を発生させる場合、図9のS11、S13、S15、S17、S19にてNOと判定して噴射段数削減、駆動指令処理に移行し、図11のS31~S39の処理を実行することで第1駆動部31への駆動信号を同様の優先順位で出力停止しても良い。この場合、噴射段数が削減される。
また、メイン噴射M3から離れているか否か、噴射時間の長さが長いか短いか、メイン噴射M3より前か後か、に応じた第2駆動部32への駆動信号の出力停止の優先順位は、前述の優先順位の内容に応じて複合的に決定しても良い。
以下、図9~図11を参照し、制御装置2による制御処理の具体例のその1を説明する。図9のS11~S12、図10の停止優先順位の1位に示すように、まずポスト噴射M5に係る第2駆動部32の駆動指令が存在するときには、ポスト噴射M5に係る第2駆動部32への駆動信号を除いて噴射指令を算出しタイマをセットすると良い。
次に、図9のS13~S14、図10の停止優先順位の2位に示すように、制御装置2がS11でNOと判定したことを条件とし、アフタ噴射M4に係る第2駆動部32の駆動指令があるときには、アフタ噴射M4に係る第2駆動部32への駆動信号を除いて噴射指令を算出しタイマをセットすると良い。
次に、図9のS17~S18、図10の停止優先順位の4位に示すように、制御装置2がS15でNOと判定したことを条件とし、プレ噴射M2に係る第2駆動部32の駆動指令があるときには、プレ噴射M2に係る第2駆動部32への駆動信号を除いて噴射指令を算出しタイマをセットすると良い。
図11のS33~S38に示すように、制御装置2が、メイン噴射M3以外の各噴射段M1~M2、M4~M5の駆動指令を探索しても駆動指令が存在しない場合には、メイン噴射M3の駆動信号だけを出力するように噴射指令を算出しタイマをセットする。制御装置2は、このように噴射指令を算出しタイマをセットした後、各噴射段M1~M5のタイマの到来タイミングにて、駆動回路2aにより第1駆動部31及び第2駆動部32へ駆動信号を出力することで噴射制御を実行する。
前述では、噴射段M1~M5のうち1段分の第2駆動部32の駆動信号の出力を停止する形態を示したが、これに限られない。例えば、制御装置2が5段噴射制御を実行するときには、第2駆動部32への駆動信号の出力を2段分停止しても良い。このとき、駆動回路2aの駆動信号の出力時間の削減量は、噴射段数を1段減少させたときと同等にすることができ、これにより発熱を抑制できる。
エンジン回転数が高回転のときには、単位時間当たりの燃料噴射回数が増加するため、単位時間当たりの第1駆動部31及び第2駆動部32の駆動回数が増加し、駆動回路2aに発熱の問題を生じやすい。本実施形態では、駆動回路2aが第2駆動部32への駆動信号の出力だけ停止することで、噴射段数を減少させる機会を減らすことができる。このため、運転者の運転フィーリングを維持できる。
本実施形態では、駆動回路2aが、アフター噴射M4、ポスト噴射M5に係る第2駆動部32への駆動信号の出力だけ停止することで、噴射段数を減少させる機会を減らすことができ排気性能を極力維持できる。
図13および図14に第2実施形態の説明図を示す。
制御装置2は、指令噴射量と内蔵圧力センサ7a~10a又は圧力センサ14により検出されるコモンレール5の内部圧力とをマップに照合し、噴射期間を演算している。
制御装置2は、温度センサ2bにより温度を過熱検出したことに伴い、駆動回路2aが第2駆動部32への駆動信号を停止したときには、第1駆動部31は駆動され低速モードと同等の噴射率が維持されるものの、燃料噴射率の傾きが低下し、噴射遅れ時間が高速モード時と異なる。第2バルブ30の駆動停止時、前述と同様のマップを使用してタイミングを演算すると、燃料の実噴射率が低下し実噴射量が指令噴射量に満たなくなる。この状態を図13、図14のパイロット噴射M1の拡大部H中に破線で示している。
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。
第2オリフィス41aは第2通路41に1つだけ備えた形態を示したが、低圧室36と第1制御室43とを接続する通路を複数設けても良いし、第2オリフィス41aをこれらの複数の通路にそれぞれ設けても良い。すなわち第2オリフィス41aは、少なくとも1以上設ければ良い。第1制御室43と第2制御室49とは一体の室で構成されていても良い。
Claims (8)
- コモンレール(5)から高圧燃料流路(35)を通じて供給された燃料を噴射孔(47)から噴射するノズルニードル(25)と、前記ノズルニードルの背部に前記燃料を蓄積すると共に前記ノズルニードルの前記噴射孔から噴射される前記燃料を制御する制御室(43、49)と、前記制御室の内部に設けられ前記高圧燃料流路及び前記制御室の圧力に従動する油圧従動弁(27)と、前記油圧従動弁の内部に設けられる第1通路(45)を制限する1つの第1オリフィス(45a)と、前記油圧従動弁の内部を介することなく前記制御室と低圧室(36)とを接続する少なくとも1以上の第2通路(41)をそれぞれ制限する少なくとも1以上の第2オリフィス(41a)と、前記第1オリフィスを連通・遮断する第1バルブ(29)と、前記第2オリフィスを連通・遮断する第2バルブ(30)と、前記第1バルブを駆動する第1駆動部(31)と、前記第2バルブを駆動する第2駆動部(32)と、前記噴射孔から噴射されない前記燃料を排出するために設けられた前記低圧室と、を備えた燃料噴射装置(7~10)と、
前記第1駆動部により前記第1バルブを複数回開制御することで内燃機関の一燃料サイクルの間に複数の噴射段だけ前記高圧燃料流路を通じて前記噴射孔から燃料噴射を可能とし、前記第1駆動部により第1バルブを開制御する時に前記第2駆動部により前記第2バルブを開閉制御することで前記燃料噴射の噴射率の傾きを制御可能にする電子制御装置(2)と、
を備えた燃料噴射制御システム(1)、を構成する前記電子制御装置であって、
前記第1駆動部及び前記第2駆動部へ駆動信号を出力する駆動回路(2a)と、
前記駆動回路の温度を検出する温度検出部(2b)と、を備え、
前記駆動回路は、前記温度検出部の温度検出結果により前記駆動回路の過熱を検出すると前記第2駆動部への駆動信号の出力を停止し、
前記駆動回路が、前記第2駆動部への駆動信号の出力を停止した時には、前記第1駆動部への駆動信号を前記第2駆動部への駆動信号停止時用の駆動信号に切り替えることで噴射量を一定に保つように制御する電子制御装置。 - 前記駆動回路は、前記温度検出部の温度検出結果により前記駆動回路の過熱を検出すると前記第2駆動部への駆動信号の出力を停止すると共に前記第1駆動部への駆動信号の出力を停止する請求項1記載の電子制御装置。
- 前記温度検出部は、前記駆動回路の内部に設置された温度センサにより構成されることで前記駆動回路の温度を直接検出するか、または、前記駆動回路の周辺に設置された温度センサの温度及び前記駆動回路の駆動信号による駆動回数に基づいて前記駆動回路の温度を演算して間接的に温度を検出する請求項1または2記載の電子制御装置。
- 前記複数の噴射段の燃料噴射をする際に、前記駆動回路が前記第1駆動部または前記第2駆動部への駆動信号の出力を停止した時に、燃焼、排気に影響が少ない駆動部及び前記噴射段を選択する請求項1または2記載の電子制御装置。
- メイン噴射を含む前記複数の噴射段の燃料噴射をする際に、前記駆動回路は前記メイン噴射から離れている前記噴射段に対応して前記第2駆動部への駆動信号の出力を停止する請求項4記載の電子制御装置。
- 前記複数の噴射段の燃料噴射をする際に、前記駆動回路が噴射時間の短い前記噴射段から順に選択して前記第2駆動部への駆動信号の出力を停止する請求項4記載の電子制御装置。
- メイン噴射を含む前記複数の噴射段の燃料噴射をする際に、前記駆動回路は前記メイン噴射の後の前記噴射段に対応して前記第2駆動部への駆動信号の出力を停止する請求項4記載の電子制御装置。
- メイン噴射を含む前記複数の噴射段の燃料噴射をする際に、前記駆動回路は前記メイン噴射の前の前記噴射段に対応して前記第2駆動部への駆動信号の出力を停止する請求項4記載の電子制御装置。
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