JPH11101149A - エンジンの燃料噴射方法及びその装置 - Google Patents

エンジンの燃料噴射方法及びその装置

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JPH11101149A
JPH11101149A JP9277974A JP27797497A JPH11101149A JP H11101149 A JPH11101149 A JP H11101149A JP 9277974 A JP9277974 A JP 9277974A JP 27797497 A JP27797497 A JP 27797497A JP H11101149 A JPH11101149 A JP H11101149A
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injection
common rail
timing
fuel injection
fuel
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JP9277974A
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English (en)
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Yasuhiro Nishiyama
康宏 西山
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/30Controlling fuel injection
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/30Controlling fuel injection
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    • F02D41/3827Common rail control systems for diesel engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は,各インジェクタの燃料噴射時期
にバラツキがあっても,燃料噴射時期が基本目標噴射時
期に一致するようにインジェクタへの噴射指令信号の出
力時期を決定して,エンジンの排気ガス性能等の向上を
図る。 【解決手段】 コモンレール圧力の低下開始前の平均圧
力Paを示す直線Lpとコモンレール圧力の最大低下傾
斜を有する一次近似直線Ldとの交点の時間T2が,コ
モンレール圧力の低下開始時期とみなされる。時間T2
と平均圧力Paとに基づいて,インジェクタへの噴射指
令信号の出力時期T0 から実際の燃料噴射時期T1 まで
の時間遅れΔTdが算出される。噴射指令信号の出力時
期T0 は,運転状態から求められる基本目標噴射時期T
bから時間遅れΔTdを逆上った時期として決定され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は,コモンレールか
ら燃料の供給を受けてインジェクタから燃料を燃焼室に
噴射するエンジンの燃料噴射方法及びその装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来,例えば,ディーゼルエンジンのよ
うなエンジンの燃料噴射制御に関して,燃料噴射圧力の
高圧化を図り,且つ燃料の噴射タイミング及び噴射量等
の噴射特性をエンジンの運転状態に応じて最適に制御す
る方法として,コモンレール式燃料噴射システムが知ら
れている。コモンレール式燃料噴射システムは,燃料ポ
ンプによって所定圧力に加圧された燃料を複数のインジ
ェクタに対して共通するコモンレールに貯留し,コモン
レールに貯留した燃料を各インジェクタから対応する燃
焼室内に噴射する燃料噴射システムである。コントロー
ラは,加圧された燃料が各インジェクタにおいてエンジ
ンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるよう
に,コモンレールの燃料圧と各インジェクタに設けられ
た制御弁の作動とを制御している。
【0003】従来のコモンレール式燃料噴射システムを
図7に基づいて説明する。複数のインジェクタ1への燃
料供給は,コモンレール2から,燃料流路の一部を構成
する分岐管3を通じて供給される。燃料タンク4からフ
ィルタ5を経てフィードポンプ6によって吸い上げられ
て所定の吸入圧力に加圧された燃料は,燃料管7を通じ
て燃料ポンプ8に送られる。燃料ポンプ8は,例えばエ
ンジンによって駆動され,燃料をエンジンの運転状態等
に基づいて定められる高圧に昇圧して燃料管9を通じて
コモンレール2に供給する,所謂,プランジャ式のサプ
ライ用の燃料供給ポンプである。供給された燃料は所定
圧力に昇圧した状態でコモンレール2に貯留され,コモ
ンレール2から各インジェクタ1に供給される。インジ
ェクタ1は,エンジンの型式(気筒数)に応じて複数個
設けられており,電子制御ユニットであるコントローラ
12からの制御によって,コモンレール2から供給され
た燃料を,適当な噴射時期及び噴射量で対応する燃焼室
に噴射する。インジェクタ1から噴射される燃料の噴射
圧はコモンレール2に貯留されている燃料の圧力,即
ち,コモンレール圧力に略等しいので,噴射圧を制御す
るにはコモンレール圧力が制御される。
【0004】燃料ポンプ8からリリーフされた燃料は,
戻し管10を通じて燃料タンク4に戻される。また,分
岐管3からインジェクタ1に供給された燃料のうち,燃
焼室への噴射に費やされなかった燃料は,戻し管11を
通じて燃料タンク4に戻される。コントローラ12に
は,エンジン回転数Neを検出するためのエンジン気筒
判別センサ及びクランク角度センサ,アクセル操作量A
ccを検出するためのアクセル開度センサ,冷却水温度
を検出するための水温センサ,並びに吸気管内圧力を検
出するための吸気管内圧力センサ等のエンジンの運転状
態を検出するための各種センサからの信号が入力され
る。コントローラ12は,これらの信号に基づいて,エ
ンジン出力が運転状態に即した最適出力になるように,
インジェクタ1による燃料の噴射特性,即ち,燃料の噴
射時期及び噴射量を制御する。また,コモンレール2に
は圧力センサ13が設けられており,圧力センサ13に
よって検出されたコモンレール圧力の検出信号がコント
ローラ12に送られる。インジェクタ1から燃料が噴射
されることでコモンレール2内の燃料が消費されてコモ
ンレール圧力が低下すると,コントローラ12は,コモ
ンレール圧力が一定となるように燃料ポンプ8の吐出量
を制御する。
【0005】従来,特公昭60−60020号公報に記
載されているように,コモンレール式燃料噴射システム
では,エンジンの運転状態に応じて燃料の噴射圧力を目
標値に制御するとともに,この運転状態に応じた噴射特
性,即ち,燃料噴射量(燃料の噴射圧力と噴射期間とで
定まる)と燃料噴射時期とを算出し,その算出結果に基
づいて各インジェクタの作動を制御することによって,
エンジンの運転状態に対応した燃料噴射特性を実現して
いる。噴射圧力を定めるコモンレール圧力は,,燃料ポ
ンプによって昇圧され且つ圧力調整弁で所定噴射圧に調
整される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】コモンレール式燃料噴
射システムにおいては,コントローラがインジェクタに
備わるソレノイド弁に噴射指令信号としてのコマンドパ
ルスを供給し,コマンドパルスに応答したソレノイドの
励磁に基づいて針弁がリフトし,インジェクタのノズル
先端に設けられた噴孔が開かれて燃料が噴射される。し
かしながら,通常は,コントローラがソレノイド弁への
コマンドパルスを出力する時点から,実際にインジェク
タの噴孔から燃料噴射が開始される時点までの間には遅
れ時間が存在する。この遅れ時間は,駆動回路に存在す
る応答遅れ,即ち,コントローラからソレノイドに向か
ってコマンドパルスが発せられてからソレノイドが実際
に励磁されるまでの遅れと,ソレノイドが励磁されてか
ら針弁がリフトしそして燃料が噴孔から噴射されるまで
のインジェクタの機械的な遅れとに起因するものであ
る。また,コントローラから送られるコマンドパルスが
ONする時点が一定でも,インジェクタの個体差,各気
筒ごとにおける差異(圧力センサとインジェクタの距離
の違い)等により,各インジェクタの燃料噴射開始時期
にバラツキが生じることがある。
【0007】従来のエンジンの燃料噴射装置では,この
ような遅れ時間を一定とみなして対応しており,遅れ時
間のバラツキを考慮していない。したがって,遅れ時間
の径年変化や個々のインジェクタ毎のバラツキによっ
て,燃料の最適な燃焼が行われず,排気ガス性能の悪化
を招いたり,各気筒における燃料の燃焼の時期の相違に
よってエンジンが振動するという問題がある。
【0008】また,ディーゼルエンジンの燃料噴射時期
を正確に把握しようとする燃料噴射時期の検出方法及び
装置として,特開平8−210174号公報に開示され
たものがある。この公報に開示された燃料噴射時期の検
出方法及び装置は,ディーゼルエンジンの燃料噴射ポン
プと燃料噴射ノズルとを接続する燃料配管の圧力を検出
し,この検出圧力が一定の高圧値に達した後,最初に発
生した所定値以上の圧力降下を検知し,この圧力降下開
始時を燃料噴射開始時期と判定している。
【0009】しかしながら,上記公報に開示された燃料
噴射時期の検出方法及び装置は,各インジェクタへ燃料
を分配する分配型又は列型のポンプを用いた燃料噴射シ
ステムを対象としており,コモンレール式燃料噴射シス
テムを対象としているのではなく,本来のシステムの型
式が異なっている。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は,コモ
ンレール式燃料噴射システムにおいて,各インジェクタ
からの燃料噴射時期にバラツキがあっても,インジェク
タが燃料を噴射すると燃料噴射量に応じてコモンレール
圧力が低下することに着目して,コモンレール圧力を検
出し,コモンレール圧力が低下し始める時期から実際に
インジェクタが燃料を噴射した開始時期を正確に求める
ことができるエンジンの燃料噴射方法及びその装置を提
供することである。
【0011】この発明は,燃料ポンプによって送り出さ
れた燃料をコモンレールに貯留し,前記コモンレールか
らの前記燃料を噴射指令信号に基づいて駆動されるイン
ジェクタに形成された噴孔から燃焼室に噴射し,エンジ
ン運転状態に基づいて予め決められている基本目標噴射
時期から現在の前記エンジン運転状態に対応した前記基
本目標噴射時期を決定し,少なくとも燃料噴射開始後の
前記コモンレール圧力の低下開始時期を変数とする予め
定められた関数によって前記噴射指令信号の出力時期か
ら前記インジェクタからの燃料噴射が開始される燃料噴
射時期までの噴射遅れ時間を求め,前記基本目標噴射時
期と前記噴射遅れ時間とから前記噴射指令信号の前記出
力時期を決定するエンジンの燃料噴射方法に関する。
【0012】また,この発明は,燃料ポンプによって送
り出された燃料を貯留するコモンレール,前記コモンレ
ールから供給される前記燃料を燃焼室に噴射する噴孔が
形成されたインジェクタ,エンジン運転状態を検出する
運転状態検出手段,前記コモンレールの圧力を検出する
圧力センサ,前記インジェクタへの噴射指令信号を出力
すると共に前記運転状態検出手段が検出した前記エンジ
ン運転状態に基づいて予め決められた基本目標噴射時期
から現在の前記エンジン運転状態に対応した前記基本目
標噴射時期を決定するコントローラを備え,前記コント
ローラは,少なくとも燃料噴射開始後の前記コモンレー
ル圧力の低下開始時期を変数とする予め定められた関数
によって前記噴射指令信号の出力時期から前記インジェ
クタからの燃料噴射が開始される燃料噴射時期までの噴
射遅れ時間を求め,前記基本目標噴射時期と前記噴射遅
れ時間とから前記噴射指令信号の前記出力時期を決定す
ることから成るエンジンの燃料噴射装置に関する。
【0013】また,このエンジンの燃料噴射方法及びそ
の装置において,燃料噴射に基づくコモンレール圧力の
低下開始時期は,時間とコモンレール圧力とを座標軸と
するグラフにおいて,コモンレール圧力が最初の極小値
を取るまでの低下中の変動曲線の近似直線と,燃料噴射
開始前のコモンレール圧力の近似直線との交点の時間座
標として求められる。燃料噴射に基づくコモンレール圧
力の低下開始時期を正確に検出することは困難である。
そこで,時間とコモンレール圧力とを座標軸とするグラ
フにおいて,コモンレール圧力の時間に伴う変化を表す
曲線を,圧力低下前のコモンレール圧力を表す近似直線
と,低下する圧力の最大傾斜の傾きを有する曲線上の点
(変曲点)における一次回帰直線との2本の直線で近似
し,両直線の交点の時間座標をコモンレール圧力の低下
開始時期とみなすこととする。また,そのようにみなし
たコモンレール圧力の低下開始時期を用いても,実験に
よって噴射指令時期からの燃料噴射時期までの噴射遅れ
時間を求める上で,実用上差し支えがない。
【0014】このエンジンの燃料噴射方法及びその装置
において,燃料噴射開始前のコモンレール圧力の近似直
線は,噴射指令信号の出力時期からコモンレール圧力の
低下開始時期に至る前の予め定められた期間におけるコ
モンレール圧力の平均値として求められる。噴射指令信
号の出力時期からコモンレール圧力の低下開始時期に至
る前の一定期間では,コモンレール圧力は低下を開始し
ておらず,各インジェクタからの燃料噴射毎に上記期間
に検出したコモンレール圧力のサンプル値を平均化する
ことで,燃料噴射による低下前の一定圧力のコモンレー
ル圧力が求められる。したがって,燃料噴射開始前のコ
モンレール圧力の近似直線は,その平均値の大きさをコ
モンレール圧力座標として有する時間軸と平行に延長さ
れた直線となる。
【0015】更に,このエンジンの燃料噴射方法及びそ
の装置において,噴射指令信号の出力時期から燃料噴射
時期までの噴射遅れ時間は,複数個用意されたインジェ
クタ毎に算出される。気筒毎における差異,即ち,コモ
ンレール圧力を検出する圧力センサとインジェクタの噴
孔との距離の違いは,圧力変化の伝播時間に影響する。
なお,気筒毎における差異には,使用するインジェクタ
や分岐管等の個体バラツキも含められる。
【0016】この発明は,上記のように,少なくとも燃
料噴射開始前のコモンレール圧力と燃料噴射開始後のコ
モンレール圧力の低下開始時期とに基づいて,噴射指令
信号の出力時期から燃料噴射時期までの噴射遅れ時間を
予め定められた関数によって求め,基本目標噴射時期と
噴射遅れ時間とから以後の噴射指令信号の出力時期を決
定している。即ち,圧力センサによって検出されたコモ
ンレール圧力のデータから,コモンレール圧力が低下し
始める時期を算出し,算出されたコモンレール圧力の低
下開始時期と燃料噴射開始直前のコモンレール圧力とか
ら,噴射指令信号が出力されてから実際に燃料が噴射さ
れ始めるまでの時間(噴射遅れ時間)が予め定められた
関数によって求められる。アクセル操作量及びエンジン
回転数等のエンジンの運転状態から最適な噴射時期とし
て求められた基本目標噴射時期と上記のようにして求め
られた噴射遅れ時間とから,インジェクタに与える噴射
指令信号の出力時期が決定される。したがって,インジ
ェクタの噴射指令信号に対する応答性能に径年変化等の
変化があったり,複数個のインジェクタが設けられる場
合に各インジェクタ毎に燃料噴射時期のバラツキが存在
していても,実際の燃料噴射は,排気ガス性能や出力性
能が適切となるように予め決められた基本目標噴射時期
に開始され,燃料噴射が最適な噴射時期として求められ
た基本目標噴射時期に行われるので,排気ガス性能や出
力性能が向上する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下,添付図面を参照しつつ,こ
の発明の実施例を説明する。図1はコマンドパルス(噴
射指令信号),燃料噴射率,及びコモンレール圧力の時
間の経過に伴う変化を説明するグラフである。図2はこ
の発明に基づく燃料噴射のメイン処理を示すフローチャ
ートであり,図3は図2に示すフローチャートの実行に
おいて気筒判別信号による割込み処理を示すフローチャ
ートであり,図4は図3に示すフローチャートの実行に
おいて噴射遅れ時間を算出するDSPのメイン処理を示
すフローチャートであり,図5は図3に示すフローチャ
ートの実行において噴射遅れ時間を算出するためのコモ
ンレール圧力データをバッファリングする100KHz
割込み処理を示すフローチャートであり,図6は図5に
示すフローチャートの実行によってバッファリングされ
たコモンレール圧力のデータから噴射遅れ時間を算出す
るためのフローチャートである。
【0018】この発明によるエンジンの燃料噴射方法及
びその装置においては,燃料噴射システムとして,図7
に示したコモンレール式燃料噴射システムが用いること
ができる。したがって,システムとして採用される構成
要素には,図7に示した符号と同じ符号を用いるので,
再度の説明を省略する。
【0019】図1に示されたグラフに基づいて,コマン
ドパルス,燃料噴射率,及びコモンレール圧力の時間の
経過に伴う変化を説明する。各気筒nについて,上死点
前の時刻T0 (噴射指令信号の出力時期)でコマンドパ
ルスがONとされると,時間遅れΔTd後の燃料噴射時
刻T1 にインジェクタ1からの燃料の噴射が開始され
る。コモンレール2の実圧力Pf(コモンレール圧力)
は,燃料の噴射が開始されても,直ちに低下を示さず,
やや遅れて低下し始める。圧力センサ13がコモンレー
ル2の実圧力Pfの低下を検知すると燃料ポンプ8を制
御してコモンレール2の圧力を回復するように燃料を供
給する。時間遅れΔTdの間の当初の一定期間ΔTaで
は,コモンレール2の実圧力に変動が少なく,この間の
圧力を平均を取ることで,燃料噴射前のコモンレールの
平均圧力Paを求めることができる。エンジンの運転状
態から,上死点前に逆上るべき目標噴射時期指令値ΔT
bが求められて,基本目標噴射時期Tbが設定され,平
均圧力Paとコモンレール2の圧力の低下開始時期から
時間遅れΔTdが求められて,噴射指令信号(コマンド
パルス)の出力時期T0 が決定される。
【0020】目標噴射時期指令値ΔTbは,実際に燃料
の噴射を開始したい基本目標噴射時期Tbを定めるため
の指令値であり,上死点より逆上るべき時間として求め
られものであり,エンジンの運転状態に応じて予めマッ
プ化されている。燃料噴射時期制御が適正に行われてい
る状態では,燃料噴射時刻T1 は,基本目標噴射時期T
bと一致している。噴射時期指令値ΔTcは,インジェ
クタ1への噴射指令信号の出力時期T0 を定めるための
指令値であり,上死点より逆上るべき時間として求めら
れるものである。更に,噴射遅れ時間ΔTdは,噴射指
令信号が出力されてから実際に燃料の噴射が開始される
までの遅れであって,インジェクタ毎に異なる値を示す
(特に,インジェクタによって値が異なることを強調す
るときには,気筒番号nに依存することを表すために,
ΔTd(n)と表す)。
【0021】図2に示されたフローチャートに基づい
て,燃料噴射のメイン処理を説明する。なお,メイン処
理も,エンジンの燃料噴射を司るコントローラにおいて
は,必要な時間間隔で割込み処理されるものである。 (1)エンジンの出力軸に設けられた回転数検出器がエ
ンジン回転に伴って発生するパルスによりエンジン回転
数Neを算出する(ステップ1,S1と略す。以下同
じ)。 (2)アクセル操作量センサによって検出された信号に
より,アクセル操作量Accを算出する(S2)。 (3)S1で検出されたエンジン回転数Neと,S2で
検出されたアクセル操作量Accから,予め排気ガス,
エンジン出力及び搭乗者のフィーリングが適切になるよ
うにチューニングされたマップに基づいて,基本燃料噴
射量を算出する(S3)。 (4)S1で検出されたエンジン回転数Neと,S2で
検出されたアクセル操作量Accから,上死点前に逆上
るべき指令値としての目標噴射時期指令値ΔTbが求め
られ,基本目標噴射時期Tbを算出する(S4)。S2
で検出されたアクセル操作量Accに代えて,S3で算
出された基本燃料噴射量を用いてもよい。 (5)コモンレール圧力センサ13によって検出された
信号により,コモンレール2の実圧力,即ち,コモンレ
ール圧力Pfを算出する(S5)。 (6)S1で検出されたエンジン回転数Neと,S3で
算出された基本燃料噴射量とを用いて,そのときのエン
ジン回転数Neに対して,算出された基本燃料噴射量を
得るために必要なコモンレール2の目標圧力,即ち,目
標コモンレール圧力Pf0 を算出する(S6)。 (7)S5で検出するコモンレール圧力PfがS6で算
出した目標コモンレール圧力Pf0 に一致するように,
コントローラ12が可変容量式燃料ポンプ8を制御する
(S7)。以上の処理は,エンジンの運転中では繰り返
し続行される。
【0022】次に,図3に示すフローチャートに基づい
て,気筒判別信号による割込み処理について説明する。
気筒番号はnで表される。 (1)S4で算出された上死点前に逆上るべき目標噴射
時期指令値ΔTbと,後述するフローチャートで求めら
れる,気筒nについての噴射遅れ時間ΔTd(n)とか
ら,次式によって噴射時期指令値ΔTcを算出する(S
10)。 ΔTc=ΔTb+ΔTd(n) ここで,ΔTd(n)は気筒ごとに異なる値を取り得る
正の値である。エンジン回転数Neと,アクセル操作量
Accから算出されて上死点前に逆上る時間として設定
された目標噴射時期指令値ΔTbと後述する手法で求め
られたΔTd(n)とを加算することで,上死点時刻か
ら噴射時期指令値ΔTcだけ逆上る時期として,コント
ローラ12が出力する噴射指令信号の出力時期T0 を決
定する。 (2)燃料噴射時期が修正されることによって噴射すべ
き燃料の量の修正が必要となるため,燃料噴射量を補正
する(S11)。 (3)S11で補正された燃料噴射量を噴射指令信号で
あるコマンドパルスのパルス幅に変換する(S12)。
即ち,補正された燃料噴射量を噴射すべく,インジェク
タ1のソレノイドに印加してソレノイド弁が開弁してい
る期間を定めるコマンドパルスの幅を決定する。 (4)実際に燃料の噴射を実行し,コマンドパルスのタ
イミング及び幅を出力レジスタに書き込む(S13)。 以上のように,それぞれの気筒(n)について爆発行程
の上死点前所定の時間において気筒判別信号が検出され
ると,上記の割込み処理が実行され,噴射が終了すると
割込み処理に移行する前の図2のメイン処理に戻る。
【0023】次に,図4に示すフローチャートに基づい
て,S10で言及した噴射遅れ時間ΔTd(n)を算出
するDSP(Digital Signal Proc
essor)のメイン処理について説明する。DSP
は,噴射遅れ時間を算出するためのバッファリングする
データ量が大量であり且つ短い処理時間に演算をする必
要があることからCPUと並列処理を行うために採用さ
れているが,十分高速なCPUを用いるのであれば,必
ずしもDSPによる並列処理をする必要はない。 (1)取り扱う各変数の初期化を行う(S20)。 (2)DSPの初期化を行い,DSPの割込み処理の設
定を行う(S21)。 (3)噴射遅れ時間ΔTd(n)を算出するのに必要な
データがバッファリングされているか否かを判断する
(S22)。この判断は,データバッファリング終了フ
ラッグFlag2の状態に基づいて行われる。Flag
2は,後述する100KHz割込み処理の中でセットさ
れる。データバッファリングが終了しているのであれば
S23へ進み,データバッファリングが終了していない
のであれば,終了するまで待機することになる。 (4)噴射遅れ時間ΔTd(n)を算出する(S2
3)。具体的な算出の仕方については,後で図5及び図
6に示すフローチャートに基づいて説明する。 (5)データバッファリング終了フラッグ(Flag
2)をクリアし(S24),次の噴射遅れ時間ΔTd
(n)を算出するための必要なデータの蓄積を待つ。
【0024】次に,図5に示すフローチャートに基づい
て,100KHz割込み処理について説明する。噴射遅
れ時間ΔTd(n)を算出するため,100KHz周期
で,コモンレール圧力Pfの値のバッファリングを行
う。バッファリングは,インジェクタ1のコマンドパル
スのON(立ち下がり)を検出した時に開始される。バ
ッファリングの終了は,コモンレール圧力Pfの減少と
振動が確認されるまでの時間分を取得できるように,予
め定めておく。即ち,噴射遅れ時間とコモンレール圧力
の減少のバラツキを考慮して実験によって予め決めてお
く。 (1)データバッファリング中であることを示すフラッ
グ(Flag1)がセットされているか否かを判定する
(S30)。データバッファリング中であればS34に
移行するが,データバッファリング中でなければS31
に進む。 (2)データバッファリング中でなければ,インジェク
タ1のソレノイドを駆動するコマンドパルスのエッジを
検出する(S31)。コマンドパルスのエッジが検出さ
れればS32へ進み,コマンドパルスのエッジが検出さ
れなければ100KHz割込み処理を終了する。 (3)コマンドパルスのエッジが検出,即ち,噴射指令
信号が出力されたことが検出されたので,フラッグ(F
lag1)がセットされる(S32)。 (4)そのときのインジェクタ1へのコマンドパルスが
何番目の気筒に設けられたインジェクタに対するもので
あるのかを取得する(S33)。気筒番号nは,図3に
おける気筒判別信号割込み処理においてメモリに記憶さ
れている。 (5)既に,データバッファリング中であってフラッグ
(Flag1)がセットされている,或いはコマンドパ
ルスのエッジを検出した時から,コモンレール圧力Pf
が,データ〔Data(i)〕としてバッファリングさ
れる(S34)。 (6)コモンレール圧力Pfのデータ数iが,必要数T
sだけ取得できたか否かを判定する(S35)。データ
数iが,必要数Tsに到達していなければ,再度S30
に戻ってデータの取得を続行する。データ数iが,必要
数Tsに到達していれば,S36以下に進み,データの
バッファリング処理を終了する。必要数Tsは,噴射遅
れ時間ΔTdのバラツキの範囲が一定幅であることか
ら,噴射遅れ時間ΔTdの最大値の数倍程度をカバーす
る数としておく。 (7)データのバッファリング処理は,フラッグ(Fl
ag1)をクリアし(S36),データ数を表すバッフ
ァリングカウンタiをクリアし(S37),データバッ
ファリング終了フラッグ(Flag2)をセットする
(S38)。
【0025】更に,図6に示すフローチャートに基づい
て,バッファリングされたコモンレール圧力Pfのデー
タから行う噴射遅れ時間ΔTdの算出について説明す
る。 (1)取得したコモンレール圧力Pfのデータは,ノイ
ズを含んでいるので,移動平均処理を施す等のフィルタ
リングを行う(S40)。 (2)コモンレール圧力Pfについての圧力変動を求め
るため,時間微分を行う(S41)。取得したコモンレ
ール圧力Pfのデータは,時間の経過に従った離散値デ
ータであるので,隣合ったデータ値の差分によって微分
を計算できる。 (3)一群のデータは,コマンドパルスの立ち下がりを
検出してから取得が開始されるので,データの列の先頭
から一定期間ΔTa内に取得したデータは,コモンレー
ル圧力Pfが未だ低下を開始していない圧力を示してい
る。この期間のデータを平均して噴射開始前の平均圧力
Paを求める(S42)。一定期間ΔTaは,コモンレ
ール圧力Pfが未だ低下を開始をしない期間に定められ
るが,噴射遅れ時間ΔTdには一定範囲のバラツキがあ
るので,このバラツキの範囲に掛からないように定める
のが好ましい。 (4)コモンレール圧力Pfが低下し始めてから最初に
極小値をとる時期T4 を求める(S43)。時期T
4 は,S41で求めた時間微分が負から正に最初に変わ
る時期として求めることができる。 (5)データの先頭から時刻T4 までの間で,時間微分
が最小の値を示すときの時期T3 を求める(S44)。
時期T3 は,コモンレール圧力Pfの圧力降下が最も大
きい時期(変曲点)を示している。 (6)時期T3 の前後の数ポイントでの時刻とその時の
データに基づく,一次回帰計算により,時期T3 におけ
るコモンレール圧力Pfの降下曲線の近似直線Ld(図
1において一点鎖線で示す)を求める(S45)。この
近似直線は,コモンレール2の圧力曲線における変曲点
での接線に等しい。 (7)S42で求めた噴射開始前の平均圧力Paを表す
直線Lp(図1において時間軸に平行な一点鎖線で示
す)と,S45で求めた近似直線Ldとの交点における
時期T2 を求める(S46)。時期T2 は,コモンレー
ル圧力の低下開始時期と見なされる。 (8)次式により,噴射遅れ時間ΔTd(n)を算出す
る(S47)。 ΔTd(n)=f(T2 ,n) ΔTd(n)は,直線Lpと近似直線Ldとの交点にお
ける時期T2 及び気筒番号nを変数として予め求められ
ている関数fに,上記各ステップで実際に求められた値
を当てはめることによって算出される。時期T2 が遅い
ほど実際の燃料噴射の開始も遅くなる傾向にあり,ま
た,気筒番号nの違い,即ち,コモンレールに設けられ
る圧力センサから遠い気筒ほど噴射遅れ時間ΔTd
(n)は大きな値となる。更に,時期T2 及び気筒番号
n以外にも,低下開始前のコモンレール圧力Pfの大き
さが異なると,圧力伝播速度の違いによって噴射遅れ時
間ΔTd(n)に影響が及ぶことも考えられる。
【0026】以上のように,実施例では,時間の経過に
したがって,コマンドパルス,燃料噴射率,及びコモン
レール圧力を示したが,実質的に時間を示すものであれ
ば,他のもの,例えば,クランク角であってもよい。ま
た,コモンレール圧力が低下していく曲線の近似として
一次回帰直線としたが,より高次の近似曲線を用いても
よい。
【0027】
【発明の効果】この発明は,上記のように構成されてい
るので,次のような効果を奏する。即ち,コモンレール
式燃料噴射システムにおいて,燃料の噴射指令信号の出
力時期から実際の燃料噴射時期までの噴射遅れ時間を一
定とみなして噴射遅れ時間のバラツキを考慮していない
従来の燃料噴射装置では,噴射指令信号の出力時期を同
時期としても,同じインジェクタであっても径年変化に
より,又複数個のインジェクタが備わっている場合には
個々のインジェクタからの燃料噴射開始時期にバラツキ
が通常存在する。そのため,エンジン毎は勿論のこと,
同じエンジンでも各気筒において順次行われる燃焼時期
のバラツキによって,排気ガス性能の悪化やエンジンの
振動が生じていたが,この発明によるエンジンの燃料噴
射方法及びその装置においては,各インジェクタにおい
て,常に実際の燃料噴射を最適な基本目標噴射時期に行
うことができ,エンジンの排気ガス性能の悪化やエンジ
ンの振動を防止することができる。
【0028】また,この発明によるエンジンの燃料噴射
方法及びその装置では,燃料噴射開始時期の決定のため
に,新規な圧力センサを必要とせず,既存のコモンレー
ルシステムに用いられているコモンレール圧力検出用の
圧力センサを利用し,その検出情報を処理することで,
燃料噴射開始時期を決定している。したがって,例え
ば,分配型又は列型のポンプを用いた燃料噴射システム
の場合のように,圧力センサを,燃料噴射ポンプと各イ
ンジェクタとを接続する配管毎に新規部品として必要と
していないので,部品点数を増加させることがなく,部
品点数増によるコストの増加もない。更に,コモンレー
ル式燃料噴射システムでは,コモンレールの圧力を検出
しているので,燃料噴射ポンプと燃料噴射ノズルとを接
続する燃料配管の圧力を所定圧力(閾値)と比較するこ
とで燃料噴射の開始時期を検出する情報を得るのに比べ
て,エンジンの運転状態に応じてコモンレールの燃料圧
力が大幅に変化しても,逐次対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】コモンレール式燃料噴射システムにおけるコマ
ンドパルス,燃料噴射率,及びコモンレール圧力の時間
の経過に伴う変化を説明するグラフである。
【図2】この発明に基づく燃料噴射のメイン処理を示す
フローチャートである。
【図3】図2に示すフローチャートの実行において気筒
判別信号による割込み処理を示すフローチャートであ
る。
【図4】図3に示すフローチャートの実行において噴射
遅れ時間を算出するためのDSPのメイン処理を示すフ
ローチャートである。
【図5】図3に示すフローチャートの実行において噴射
遅れ時間を算出するためのコモンレール圧力のデータを
バッファリングする100KHz割込み処理を示すフロ
ーチャートである。
【図6】図5に示すフローチャートの実行によってバッ
ファリングされたコモンレール圧力のデータから,噴射
遅れ時間を算出するためのフローチャートである。
【図7】コモンレール式燃料噴射システムを示す概略図
である。
【符号の説明】
1 インジェクタ 2 コモンレール 8 燃料ポンプ 12 コントローラ 13 圧力センサ Ne エンジン回転数 Acc アクセル操作量 n 気筒番号 Pf コモンレール圧力 Pf0 目標コモンレール圧力 Pa 燃料噴射前のコモンレール平均圧力 T0 噴射指令信号の出力時期 T1 燃料噴射時期 Tb 基本目標噴射時期 ΔTd 噴射遅れ時間 ΔTc 噴射時期指令値 ΔTb 目標噴射時期指令値

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料ポンプによって送り出された燃料を
    コモンレールに貯留し,前記コモンレールからの前記燃
    料を噴射指令信号に基づいて駆動されるインジェクタに
    形成された噴孔から燃焼室に噴射し,エンジン運転状態
    に基づいて予め決められている基本目標噴射時期から現
    在の前記エンジン運転状態に対応した前記基本目標噴射
    時期を決定し,少なくとも燃料噴射開始後の前記コモン
    レール圧力の低下開始時期を変数とする予め定められた
    関数によって前記噴射指令信号の出力時期から前記イン
    ジェクタからの燃料噴射が開始される燃料噴射時期まで
    の噴射遅れ時間を求め,前記基本目標噴射時期と前記噴
    射遅れ時間とから前記噴射指令信号の前記出力時期を決
    定するエンジンの燃料噴射方法。
  2. 【請求項2】 燃料噴射に基づく前記コモンレール圧力
    の前記低下開始時期は,時間と前記コモンレール圧力と
    を座標軸とするグラフにおいて,前記コモンレール圧力
    が最初の極小値を取るまでの低下中の変動曲線の近似直
    線と前記燃料噴射開始前の前記コモンレール圧力の近似
    直線との交点の時間座標として求められることから成る
    請求項1に記載のエンジンの燃料噴射方法。
  3. 【請求項3】 前記燃料噴射開始前の前記コモンレール
    圧力の前記近似直線は,前記噴射指令信号の前記出力時
    期から前記コモンレール圧力の前記低下開始時期に至る
    前の予め定められた期間における前記コモンレール圧力
    の平均値として求められることから成る請求項2に記載
    のエンジンの燃料噴射方法。
  4. 【請求項4】 前記インジェクタは複数個設けられてお
    り,前記インジェクタ毎に前記噴射指令信号の前記出力
    時期から前記燃料噴射時期までの前記噴射遅れ時間が求
    められ且つ前記噴射指令信号の前記出力時期が決定され
    ることから成る請求項1〜3のいずれか1項に記載のエ
    ンジンの燃料噴射方法。
  5. 【請求項5】 燃料ポンプによって送り出された燃料を
    貯留するコモンレール,前記コモンレールから供給され
    る前記燃料を燃焼室に噴射する噴孔が形成されたインジ
    ェクタ,エンジン運転状態を検出する運転状態検出手
    段,前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサ,前
    記インジェクタへの噴射指令信号を出力すると共に前記
    運転状態検出手段が検出した前記エンジン運転状態に基
    づいて予め決められた基本目標噴射時期から現在の前記
    エンジン運転状態に対応した前記基本目標噴射時期を決
    定するコントローラを備え,前記コントローラは,少な
    くとも燃料噴射開始後の前記コモンレール圧力の低下開
    始時期を変数とする予め定められた関数によって前記噴
    射指令信号の出力時期から前記インジェクタからの燃料
    噴射が開始される燃料噴射時期までの噴射遅れ時間を求
    め,前記基本目標噴射時期と前記噴射遅れ時間とから前
    記噴射指令信号の前記出力時期を決定することから成る
    エンジンの燃料噴射装置。
  6. 【請求項6】 前記コントローラは,燃料噴射に基づく
    前記コモンレール圧力の前記低下開始時期を,時間と前
    記コモンレール圧力とを座標軸とするグラフにおいて,
    前記コモンレール圧力が最初の極小値を取るまでの低下
    中の変動曲線の近似直線と前記燃料噴射開始前の前記コ
    モンレール圧力の近似直線との交点の時間座標として求
    めることから成る請求項5に記載のエンジンの燃料噴射
    装置。
  7. 【請求項7】 前記コントローラは,前記燃料噴射開始
    前の前記コモンレール圧力の前記近似直線を,前記噴射
    指令信号の前記出力時期から前記コモンレール圧力の前
    記低下開始時期に至る前の予め定められた期間における
    前記コモンレール圧力の平均値として求めることから成
    る請求項6に記載のエンジンの燃料噴射装置。
  8. 【請求項8】 前記インジェクタは複数個設けられてお
    り,前記コントローラは,前記インジェクタ毎に前記噴
    射指令信号の前記出力時期から前記燃料噴射時期までの
    前記噴射遅れ時間を求め且つ前記噴射指令信号の前記出
    力時期を決定することから成る請求項5〜7のいずれか
    1項に記載のエンジンの燃料噴射装置。
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