JPH06101532A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行状態にある場合にも各気筒に対する燃料
供給量を均一化することの可能な蓄圧式燃料噴射装置を
提供する。 【構成】 内燃機関２０１には複数の燃料噴射弁２０２
によって燃料が供給される。燃料は燃料タンク２０８か
ら低圧ポンプ２０９によって汲み上げられ、高圧ポンプ
２０７で昇圧され、燃料噴射弁が取り付けられているコ
モンレール２０３に供給される。アイドリング状態にあ
る時には、ＥＣＵ２１６によって気筒間の不均一に起因
する回転数の変動を抑制するために燃料噴射量が補正さ
れる。そして冷却水温度が所定値以上となりフリクショ
ンの影響が無視できる時に補正量を燃料噴射弁固有の不
均一量として学習する。そしてこの学習値に基づいて通
常時の燃料噴射量を補正して各気筒に対する燃料供給量
を均一化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に適用する蓄圧
式燃料噴射装置に係わり、特に通常運転時において気筒
間の燃料噴射量の不均一を補正することのできる蓄圧式
燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばディーゼル機関に適用され
る蓄圧式燃料噴射装置において、内燃機関への燃料供給
量は回転数とアクセル開度とによって決定され、各気筒
に設置される燃料噴射弁から燃料を各気筒に噴射してい
た。この際、燃料噴射弁の開弁期間は各気筒に対して均
一の期間として設定していた。しかしながら、実際には
内燃機関の各気筒および各燃料噴射弁は製作上の公差を
有するために、各気筒の燃料噴射弁の開弁期間を一律と
した場合には各気筒に供給される燃料量が不均一となる
ことを避けることはできない。

【０００３】このため近年内燃機関に対する排気ガス規
制が厳しくなり、排ガスの性状を改善するために各気筒
に供給される燃料量をできる限り均一にするという要求
に対応することができない。この課題に対する基本的な
解決方法は、各気筒間の燃料供給装置のバラツキを無く
すことであるが、工作精度、組み立て精度を現状以上に
高める必要があり、生産コストを圧迫していた。

【０００４】上記課題を解決する方法として、燃料供給
装置のバラツキの他、内燃機関のフリクションあるいは
内燃機関自体のバラツキによって発生する回転数の変動
を抑制するために、各気筒によって生じる回転数を均一
とするように燃料噴射量を補正する制御方法が提案され
ている（特開昭６２−２３５５２号公報参照）。さらに
ディーゼル機関の平均回転数と実回転数との偏差に基づ
いて各気筒に対する燃料噴射量を補正することにより回
転数の変動を抑制する燃料噴射量制御装置が示されてい
る（特開昭５８−２１４６３１号公報参照）。

【０００５】また爆発工程前後の回転数偏差が最小とな
るように燃料噴射量を補正することにより回転数の変動
を抑制する燃料噴射量制御装置も示されている（特開昭
６１−１４４４６号公報参照）。なお電子式制御を採用
した蓄圧式燃料噴射装置に使用することのできる高圧ポ
ンプと吐出量制御装置についてもすでに提案されている
（特開昭６２−２５８１６０公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記提案
は回転数の変動を抑制することを目的としているため、
例えばアイドリング状態のように回転数が安定している
場合には各気筒に対する燃料供給量を補正することによ
り回転数変動を抑制して燃費を向上するとともに排気ガ
スの性状を改善できるものの、通常の走行状態のように
平均回転数自体が変動する場合には十分な効果的を発揮
することはできない。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みなされたもの
であって、電子式燃料噴射装置を適用した蓄圧式燃料噴
射装置であって、走行状態にある場合にも各気筒に対す
る燃料供給量を均一化することの可能な蓄圧式燃料噴射
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明にかかる蓄
圧式燃料噴射装置の基本構成図であって、内燃機関がア
イドリング状態にあることを識別するアイドリング状態
識別手段１１と、アイドリング状態識別手段１１でアイ
ドリング状態にあると識別された時に回転数を所定の一
定値に制御するためのアイドリング回転数制御手段１２
と、アイドリング回転数制御手段１２で回転数が一定値
に制御されている時に内燃機関の各気筒への燃料噴射量
の不均一に起因する回転数の変動を抑制するために各気
筒への燃料噴射量を補正する気筒間不均一量補正手段１
３と、気筒間不均一量補正手段１３によって各気筒への
燃料噴射量が補正されている時にフリクションの影響が
無視することができる特定運転状態になったか否かを識
別する特定運転状態識別手段１４と、特定運転状態識別
手段１４によってフリクションが無視することができる
特定運転状態になったと識別された時に気筒間不均一量
補正手段による補正量を燃料噴射弁固有の燃料噴射量の
不均一量として学習する学習手段１５と、アイドリング
状態識別手段１１でアイドリング状態にないと識別され
た時に学習手段１５で学習された不均一量に基づいて燃
料噴射弁から噴射される燃料量を補正する通常時補正手
段１６と、から構成される。

【０００９】

【作用】本発明にかかる蓄圧式燃料噴射装置にあって
は、アイドリング回転数が制御され回転数の変動を抑制
するために気筒間の燃料噴射量が補正されて回転数がほ
ぼ一定回転数に保持されておりかつフリクションの影響
が無視できる状態になった場合に燃料噴射弁固有の燃料
噴射不均一量が学習され、通常運転時において学習値に
基づいて各燃料噴射弁毎に不均一量が補正される。

【００１０】

【実施例】図２は本発明にかかる蓄圧式燃料噴射装置の
実施例の構成図であって、６気筒のディーゼル内燃機関
２０１の各気筒に対応して燃料噴射弁２０２ａ〜２０２
ｆ（４本のみ図示）が設置されている。これら燃料噴射
弁２０２ａ〜２０２ｆは、内燃機関２０１にそって設置
されるコモンレール２０３に接続され、噴射制御用電磁
弁２０４ａ〜２０４ｆが励磁されている間燃料を各気筒
の燃焼室内に噴射する。

【００１１】コモンレール２０３には燃料供給配管２０
５および逆止弁２０６を介して高圧燃料ポンプ２０７が
接続されているが、高圧ポンプ２０７には低圧燃料ポン
プ２０９によって燃料タンク２０８に貯蔵されている燃
料が供給される。なお高圧ポンプ２０７には吐出量制御
装置２１０が設置されていて、コモンレール２０３に供
給する燃料量を調節する。

【００１２】コモンレール２０３にはコモンレール２０
３内の圧力を検出するための圧力センサ２１１が、さら
に内燃機関２０１には燃料を噴射する気筒を判別するた
めの気筒判別センサ２１２、内燃機関の回転数を検出す
る回転数センサ２１３、アクセルペダルの踏み込み量を
検出するアクセル開度センサ２１４および冷却水温度セ
ンサ２１５が設置されている。

【００１３】各気筒への燃料噴射時期は電子制御ユニッ
ト（以下ＥＣＵと記す。）２１６によって制御される。
ＥＣＵ２１６は、例えばバス２１６ａ、ＣＰＵ２１６
ｂ、メモリ２１６ｃ、入力インターフェイス２１６ｄお
よび出力インターフェイス２１６ｅからなるマイクロコ
ンピュータで構成される。入力インターフェイス２１６
ｄには圧力センサ２１１、気筒判別センサ２１２、回転
数センサ２１３、アクセル開度センサ２１４および冷却
水温度センサ２１５が接続される。また出力インターフ
ェイス２１６ｅには噴射制御用電磁弁２０４ａ〜２０４
ｆが接続されている。

【００１４】図３は回転数相当値測定ルーチンのフロー
チャートであって、回転数センサ２１３からパルスが出
力されるたびに実行される。図４は６気筒の内燃機関で
回転数パルスが回転角１５°毎に発生される場合の速度
相当値計測方法を説明するタイミング図であって、横軸
は時間を表す。即ち回転角１２０°ごとに爆発行程が起
こり、その間に８個の回転数パルスが発生する。なお３
番目のパルスが気筒の上死点にくるように調節されてい
るものとする。そして、燃料が燃焼して回転力に変換さ
れるまでの遅れを考慮して６番目から０番目のパルスま
で３０゜回転するに要する時間Ｔを回転数相当値として
計時する。

【００１５】図３に於いてステップ３０１でパルスの順
序を示すインデックスｉをインクリメントして、ステッ
プ３０２に進みインデックスｉが８に到達したか否かを
判定する。そしてインデックスｉが８に到達していれば
ステップ３０３に、到達していなければステップ３０６
に進む。ステップ３０３でインデックスｉをリセット
し、さらに気筒を表すインデックスｋをインクリメント
してステップ３０４に進み、インデックスｋが６になっ
ているか否かを判定する。

【００１６】インデックスｋが６であればステップ３０
５に進み、そうでなければステップ３０６に進む。ステ
ップ３０５においてインデックスｋを零にリセットした
後、ステップ３０６に進む。ステップ３０６では、イン
デックスｉが６であるか否か、即ち６番目のパルスが検
出されたか否かを判定し、６番目のパルスが検出された
場合はステップ３０７に進みタイマを起動してステップ
３０８に進む。６番目のパルスでなければ直接ステップ
３０８に進む。

【００１７】ステップ３０８ではインデックスｉが０と
なっているか否かを判定し、インデックスｉが０となっ
ていればステップ３０９に進みタイマを停止してステッ
プ３１０に進む。そして、ステップ３１０においてタイ
マの計時Ｔ_k をｋ番目の気筒に対応する回転数相当値と
して記憶してこのルーチンを終了する。逆にインデック
スｉが０となっていなければそのままこのルーチンを終
了する。

【００１８】図５はアイドリング運転状態における回転
数の変動を抑制するためのアイドリング回転数変動抑制
ルーチンのフローチャートであって、アクセル開度セン
サ２１４で検出されるアクセル開度が全閉であると判断
された時に実行される。ステップ５０１において、内燃
機関の運転状態を表すパラメータである回転数Ｎ_e 、ア
クセル開度Ａ_ccp および冷却水温度Ｔ_W を読み込む。

【００１９】ステップ５０２においてアイドリング回転
数制御中であるか否かが判定されるが、アイドリング回
転数制御方法としては周知の比例積分制御を使用するこ
とができる。なおアイドリング運転状態にあることは、
アクセル開度が全閉であることにより検出することがで
き、これはアイドリング状態識別手段１１を構成する。
またアイドリング回転数制御する部分はアイドリング回
転数制御手段１２を構成する。

【００２０】アイドリング回転数制御中でなければ直ち
にこのルーチンを終了する。制御中であればステップ５
０３に進み、（ｋ−１）番目の気筒とｋ番目の気筒の速
度相当値Ｔ_k-1 とＴ_k との差Ｄ_k を算出する。ステップ
５０４において、次式により今回の燃料噴射補正量Ｑ_ki
を求める。 Ｑ_ki＝Ｑ_ki-1＋α・Ｄ_k ここでＱ_ki-1は前回の燃料噴射補正量、αは比例定数で
ある。

【００２１】ステップ５０５において、今回の燃料噴射
補正量Ｑ_kiの絶対値が所定値βより小であるか否かを判
定し、否定判定されれば燃料噴射補正量が大きすぎるも
のとしてステップ５０６で今回の燃料噴射補正量Ｑ_kiを
零にリセットしてステップ５０７に進む。逆にステップ
５０５で肯定判定されれば、直接ステップ５０７に進み
今回の燃料噴射量Ｑ_k を次式により求める。

【００２２】Ｑ_k ＝Ｑ₀ ＋ Ｑ_ki ここでＱ₀ は基本燃料噴射量であって、回転数Ｎ_e およ
びアクセル開度Ａ_ccpの関数として決定される。ステッ
プ５０３から５０７は気筒間不均一量補正手段１３を構
成する。ステップ５０８において冷却水温度Ｔ_W が所定
の温度θ以上となったか否かが判定され、所定の温度θ
以上となれば内燃機関の暖機が完了してフリクションの
影響が無視できるものとしてステップ５０９に進み、燃
料噴射弁固有の不均一量が学習されて、ステップ５１０
に進む。

【００２３】なおステップ５０８は特定運転状態識別手
段１４を構成する。ステップ５１０において燃料噴射量
Ｑ_k を出力して、ｋ番目の燃料噴射弁（２０２ａから２
０２ｆのうちの１つ）から燃料を噴射する。図６はステ
ップ５０９で実行される不均一量学習処理のフローチャ
ートであって、ステップ５０９１で学習終了フラグＬＦ
ＬＧが“０”であるか否かを判定する。そして学習終了
フラグＬＦＬＧが“１”であれば、不均一量の学習が完
了したものとして直ちにこの処理を完了する。逆に学習
終了フラグＬＦＬＧが“０”であれば、ステップ５０９
２に進む。

【００２４】ステップ５０９２では、ｎ個の燃料噴射補
正量Ｑ_ki（ｉ＝１・・・ｎ）の平均補正量ΔＱ_k を求
め、ステップ５０９３で平均補正量ΔＱ_k をｋ番目の気
筒に取り付けられた燃料噴射弁固有の燃料噴射量の不均
一量として記憶する。ステップ５０９４において学習終
了フラグＬＦＬＧを“１”に設定して、このルーチンを
終了する。即ち燃料噴射弁固有の燃料噴射量の不均一量
の学習は内燃機関が始動されて一度学習が完了すれば、
内燃機関の運転を停止しない限り再学習はされない。

【００２５】なおステップ５０９は学習手段１５を構成
する。図７は通常運転時の燃料噴射制御ルーチンのフロ
ーチャートであって、ステップ７０１で回転数Ｎ_e およ
びアクセル開度Ａ_ccp を読み込み、ステップ７０２で回
転数Ｎ_e およびアクセル開度Ａ_ccp の関数として基本燃
料噴射量Ｑ₀ を求める。

【００２６】ステップ７０３で基本燃料噴射量Ｑ₀ と平
均補正量ΔＱ_k を加算して燃料噴射量Ｑ_k を求め、ステ
ップ７０４で燃料噴射量Ｑ_k を出力する。即ち燃料噴射
量Ｑ _k に比例する期間、噴射制御用電磁弁（２０４ａか
ら２０４ｆのうちの１つ）を開弁して対応する気筒に燃
料を噴射する。なお燃料噴射制御ルーチンは通常時補正
手段１６を構成する。

【００２７】また本発明にかかる蓄圧式燃料噴射装置に
あっては、燃料噴射量は噴射制御用電磁弁の開弁時間の
みで定まり、ジャーク式のように回転数に依存する要素
は存在しないため、アイドリング状態において学習した
平均補正量ΔＱ_k を内燃機関の全運転域で使用すること
が可能である。ここで本実施例においては、冷却水温度
が所定温度以上となった時にフリクションの影響が無視
できるものと判断したが、潤滑油温度によって判断する
ことも可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明にかかる蓄圧式燃料噴射装置によ
れば、アイドリング運転状態にあって回転数の変動が抑
制されておりかつフリクションの影響が無視できる時に
回転数抑制のための燃料噴射補正量を燃料噴射弁固有の
燃料噴射不均一量として学習することができる。

【００２９】さらに通常運転時、学習された燃料噴射弁
固有の燃料噴射不均一量に基づいて基本燃料噴射量を補
正することにより、運転全域にわたって各気筒に供給さ
れる燃料量を均一とすることが可能となり排気ガスの性
状を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の基本構成図である。

【図２】図２は実施例の構成図である。

【図３】図３は回転数相当値測定ルーチンのフローチャ
ートである。

【図４】図４は回転数相当値の計測方法を説明するタイ
ミング図である。

【図５】図５はアイドリング回転数変動抑制ルーチンの
フローチャートである。

【図６】図６は不均一量学習処理のフローチャートであ
る。

【図７】図７は燃料噴射制御ルーチンのフローチャート
である。

【符号の説明】

２０１…内燃機関 ２０２ａ〜ｆ…燃料噴射弁 ２０３…コモンレール ２０４ａ〜ｆ…噴射制御用電磁弁 ２０５…燃料供給配管 ２０６…逆止弁 ２０７…高圧ポンプ ２０８…燃料タンク ２０９…低圧燃料ポンプ ２１０…吐出量制御装置 ２１１…圧力センサ ２１２…気筒判別センサ ２１３…回転数センサ ２１４…アクセル開度センサ ２１５…冷却水温度センサ ２１６…電子制御ユニットＥＣＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ポンプによって圧送される燃料を貯
   蔵するコモンレールに取り付けられた燃料噴射弁から燃
   料を噴射することによって内燃機関の各気筒に燃料を供
   給する蓄圧式燃料噴射装置において、 内燃機関がアイドリング状態にあることを識別するアイ
   ドリング状態識別手段と、 該アイドリング状態識別手段でアイドリング状態にある
   と識別された時に内燃機関回転数を所定の一定値に制御
   するためのアイドリング回転数制御手段と、 該アイドリング回転数制御手段で回転数が一定値に保持
   されている時に内燃機関の各気筒への燃料噴射量の不均
   一に起因する回転数の変動を抑制するために各気筒への
   燃料噴射量を補正する気筒間不均一量補正手段と、 該気筒間不均一量補正手段によって各気筒への燃料噴射
   量が補正されている時にフリクションの影響が無視する
   ことができる特定運転状態になったか否かを識別する特
   定運転状態識別手段と、 該特定運転状態識別手段によってフリクションが無視す
   ることができる特定運転状態になったと識別された時に
   前記気筒間不均一量補正手段による補正量を燃料噴射弁
   固有の燃料噴射量の不均一量として学習する学習手段
   と、 前記アイドリング状態識別手段でアイドリング状態にな
   いと識別された時に前記学習手段で学習された不均一量
   に基づいて燃料噴射弁から噴射される燃料量を補正する
   通常時補正手段と、を具備する蓄圧式燃料噴射装置。