WO2010029777A1 - 燃料噴射装置の制御装置及び制御方法 - Google Patents

燃料噴射装置の制御装置及び制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2010029777A1
WO2010029777A1 PCT/JP2009/052472 JP2009052472W WO2010029777A1 WO 2010029777 A1 WO2010029777 A1 WO 2010029777A1 JP 2009052472 W JP2009052472 W JP 2009052472W WO 2010029777 A1 WO2010029777 A1 WO 2010029777A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
fuel
fuel injection
control
internal combustion
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/052472
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
博隆 金子
Original Assignee
ボッシュ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ボッシュ株式会社 filed Critical ボッシュ株式会社
Priority to JP2010528668A priority Critical patent/JP5294510B2/ja
Publication of WO2010029777A1 publication Critical patent/WO2010029777A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/04—Fuel pressure pulsation in common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/023—Means for varying pressure in common rails
    • F02M63/0235—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • F02M63/025—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure from the common rail

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control method for a fuel injection device.
  • the present invention relates to a control device and a control method for a fuel injection device including a common rail that is connected to a plurality of fuel injection valves and stores high-pressure fuel.
  • a device for supplying fuel to an internal combustion engine such as a diesel engine
  • a state in which a plurality of fuel injection valves are connected and a common rail for storing high-pressure fuel is provided, and high-pressure fuel is supplied to each fuel injection valve
  • a pressure accumulating fuel injection device that enables precise fuel injection control by controlling the opening and closing of the fuel injection valve is used.
  • This accumulator fuel injection device is composed mainly of a fuel tank, a low-pressure pump, a high-pressure pump, a common rail, and a fuel injection valve.
  • the fuel in the fuel tank is pumped by the low-pressure pump. And is pressurized by a high-pressure pump and pumped to the common rail, and high-pressure fuel is supplied to each fuel injection valve.
  • the valve opening time and valve opening timing of the fuel injection valve are controlled by energization control of the fuel injection valve, and various fuel injection patterns can be realized.
  • the amount of fuel injected from the fuel injection valve is adjusted by adjusting the valve opening time during which the nozzle needle that closes the injection hole is lifted. It depends on the shape of the injection hole provided in the body.
  • the shape of the nozzle body injection hole is designed mainly considering the hydraulic flow rate.
  • the injection hole provided in the nozzle body is designed to be small.
  • the injection hole of the fuel injection valve becomes excessively small, the injection time when injecting a predetermined amount of fuel becomes relatively long, and the exhaust temperature is high when the internal combustion engine is in the rated operating range. There is a risk that the exhaust temperature may exceed the allowable temperature of the exhaust system of the internal combustion engine in an operation region that tends to occur. Then, the injection time of the main injection must be set short, but if the injection time is made shorter than the original injection time of the main injection in the rated operation region where only the main injection is performed, the required internal combustion The engine output cannot be secured.
  • the inventor of the present invention diligently tried to cause pulsation in the pressure of the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve before the main injection to the internal combustion engine, and when the pressure fluctuation satisfies a predetermined condition,
  • the present invention has been completed by finding that the above-mentioned problems can be solved by controlling the fuel injection valve so that the above is performed. That is, according to the present invention, although the injection hole of the fuel injection valve is relatively small, the injection time of the main injection is shortened without reducing the fuel injection amount in the rated operation region of the internal combustion engine. It is an object of the present invention to provide a control device and a control method for a fuel injection device capable of suppressing an increase in exhaust gas temperature while maintaining an engine output.
  • fuel is injected into the internal combustion engine using the fuel injection valve in which the injection hole is opened by releasing the back pressure acting on the rear end side of the nozzle needle that closes the injection hole.
  • the control device of the fuel injection device for controlling the fuel injection device that supplies, when the internal combustion engine is in the rated operation region, and a rated region determination unit that determines whether the internal combustion engine is in the rated operation region, Preliminary back pressure control unit that performs a minute amount of back pressure relief control before main injection to the internal combustion engine, and a pressure pulsation of high pressure fuel that is sent to the fuel injection valve caused by the minute amount of back pressure relief control
  • a main injection control unit that performs main injection when the pressure rises and the amplitude of the pressure is positive. it can.
  • the preliminary back pressure control unit performs idle driving control in which fuel injection is not performed from the injection hole of the fuel injection valve by a small amount of back pressure relief control. It is preferable.
  • the main injection control unit when the pressure rises for the first time after the pressure is reduced by a small amount of back pressure relief control by the preliminary back pressure control unit, and
  • the main injection is preferably performed when the pressure amplitude is positive.
  • the temperature of the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve is detected, and the timing for performing a minute amount of back pressure relief control corresponding to the temperature of the high-pressure fuel is corrected. It is preferable to include a preliminary back pressure control timing correction unit.
  • a minute amount of back pressure relief control is performed in the rated operation region of the internal combustion engine in a situation where the exhaust temperature discharged from the internal combustion engine is likely to exceed a predetermined threshold. It is preferable to provide an exhaust temperature determination unit to be performed.
  • Another aspect of the present invention provides an internal combustion engine using a fuel injection valve in which a fuel injection is performed by releasing a back pressure by releasing a back pressure acting on the rear end side of a nozzle needle that closes the injection hole.
  • the fuel injection valve is controlled by performing a small amount of back pressure relief control before performing the main injection to the internal combustion engine in a state where the internal combustion engine is in the rated operation region.
  • a control method for a fuel injection device characterized in that pulsation is generated in the pressure of a high-pressure fuel to be sent, and main injection is performed when the pressure rises and the pressure amplitude is positive.
  • the control device and the control method for the fuel injection device of the present invention when the internal combustion engine is in the rated operation region, a small amount of back pressure is released before the main injection to the internal combustion engine is performed, and the fuel injection valve After the pulsation of the pressure of the high-pressure fuel to be sent occurs, main injection is performed when the pressure of the high-pressure fuel rises and when the pressure amplitude is positive. Therefore, even when the injection hole of the fuel injection valve is designed to be relatively small, the injection time of the main injection is shortened without reducing the amount of fuel injected into the internal combustion engine, and the output of the internal combustion engine is maintained. In addition, an increase in exhaust temperature is suppressed. As a result, a smaller injection hole can be selected and the fuel is atomized, so that it is easy to cope with exhaust gas regulations despite the high output of the internal combustion engine.
  • the minute amount of back pressure relief control performed before the main injection which is performed by the preliminary back pressure control unit, is the idle driving control. No fuel is supplied to the internal combustion engine during the escape control. Therefore, there is no possibility that a small amount of back pressure relief control will affect the combustion characteristics of the fuel in the internal combustion engine.
  • control device for the fuel injection device of the present invention when the main injection control section first satisfies a predetermined condition after the pressure of the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve by a small amount of back pressure relief control is reduced.
  • the peak value of the pressure pulsation generated in the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve is suppressed. Therefore, the load applied to the common rail, the high-pressure fuel passage connecting the common rail and the fuel injection valve, the fuel injection valve, and the like is reduced.
  • a preliminary back pressure control timing correction unit that corrects a timing for performing a minute amount of back pressure relief control based on the temperature of the high pressure fuel is provided, so that the temperature of the high pressure fuel is increased. Considering the shift in the frequency of the pressure pulsation of the high-pressure fuel due to the influence of the above, a small amount of back pressure relief control is performed so that the main injection is performed at a time when a predetermined condition is satisfied.
  • an exhaust temperature determination unit that performs a very small amount of back pressure relief control in a situation where the exhaust temperature is likely to exceed a predetermined threshold is provided. At a time when it is not necessary to decrease the amount of back pressure relief, a very small amount of back pressure relief control is not performed. Therefore, the increase in the number of injections in a state where the rail pressure is high is suppressed, and the pressure pulsation of the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve is suppressed. Therefore, the high-pressure fuel passage connecting the common rail and the fuel injection valve, the fuel injection valve The load on is reduced.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structural example of the fuel-injection apparatus provided with the control apparatus of the fuel-injection apparatus concerning embodiment of this invention. It is a figure which shows the structural example of a piezo-type fuel injection valve. It is a block diagram for demonstrating the structural example of the control apparatus of a fuel-injection apparatus. It is a figure which shows the flow for demonstrating the control method of the fuel-injection apparatus concerning embodiment of this invention. It is a figure which shows the time chart for demonstrating the energization amount of the fuel injection valve at the time of implementing the control method of a fuel-injection apparatus, the pressure in a high pressure fuel path, and fuel injection amount.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a fuel injection device 50 provided with a control device (ECU: Electronic Control Unit) 40 of the fuel injection device of the present embodiment.
  • a fuel injection device 50 shown in FIG. 1 is a fuel injection device that injects fuel into a cylinder of a diesel engine of a vehicle, and includes a fuel tank 1, a low-pressure feed pump 2, a high-pressure pump 5, a common rail 10, A fuel injection valve 13 and the like are provided as main components. Each component is connected by a fuel passage.
  • the high pressure fuel passage 37 is indicated by a thick line
  • the low pressure fuel passages 18a to 18c are indicated by thin lines
  • the fuel return passages 30a to 30c are indicated by broken lines. ing.
  • a low-pressure feed pump 2 supplies low-pressure fuel to the pressurizing chamber 5a of the high-pressure pump 5 through the low-pressure fuel passages 18a to 18c.
  • a low-pressure feed pump 2 shown in FIG. 1 is an in-tank electromagnetic low-pressure pump provided in a fuel tank 1 in which fuel is stored. The low-pressure feed pump 2 is driven by an electric current supplied from a battery. Pumped.
  • a prefilter 3 is interposed in the fuel suction port of the low-pressure feed pump 2, and when foreign matter is mixed in the fuel in the fuel tank 1, the foreign matter is collected so as not to be sucked into the low-pressure feed pump 2. Is done.
  • a main filter 4 is provided in the middle of the low-pressure fuel passages 18 a and 18 b connecting the fuel tank 1 and the high-pressure pump 5, and foreign matter in the fuel is also collected by the main filter 4. It is designed not to flow into.
  • the low-pressure feed pump 2 may be provided in the middle of the low-pressure fuel passages 18 a to 18 b connecting the fuel tank 1 and the high-pressure pump 5, or a pump integrated with the high-pressure pump 5. It may be configured as a unit.
  • the high-pressure pump 5 is pressurized by the low-pressure feed pump 2 and pressurized by the plunger 7 with the low-pressure fuel introduced into the pressurizing chamber 5a via the fuel intake valve 6, and the fuel discharge valve 9 and the high-pressure fuel passage
  • the high pressure fuel pressurized through 37 is pumped to the common rail 10.
  • the low pressure fuel sent into the high pressure pump 5 through the low pressure fuel passages 18a and 18b once flows into the cam chamber 16 in which the cam 15 is accommodated. Further, it is sent to the pressurizing chamber 5a through the low-pressure fuel passage 18c.
  • a flow rate control valve 8 is provided in the middle of the low pressure fuel passage 18c connecting the cam chamber 16 and the pressurizing chamber 5a, and the flow rate of the low pressure fuel is adjusted according to the required common rail pressure and the required injection amount. It is sent to the pressurizing chamber 5a.
  • this flow control valve 8 for example, an electromagnetic proportional flow control valve is used.
  • a pressure adjustment valve 14 that is branched and connected from the low pressure fuel flow path 18 c and is arranged in parallel with the flow rate control valve 8. Is further connected to a fuel return path 30 a that leads to the fuel tank 1.
  • This pressure adjustment valve 14 is the difference between the front and rear differential pressures, that is, the pressure in the low pressure fuel passages 18a to 18c and the cam chamber 16, and the pressure in the fuel return passage 30a on the fuel tank 1 side of the pressure adjustment valve 14.
  • An overflow valve is used that opens when the value exceeds a predetermined value.
  • the pressure in the low pressure fuel flow paths 18a to 18c and the cam chamber 16 is larger than the pressure in the fuel return path 30a by a predetermined differential pressure. To be maintained.
  • the common rail 10 accumulates high-pressure fuel pumped from the high-pressure pump 5 and supplies high-pressure fuel to the plurality of fuel injection valves 13 connected via the high-pressure fuel passage 39.
  • a rail pressure sensor 21 and a pressure control valve 12 are attached to the common rail 10.
  • an electromagnetic proportional control valve is used as the pressure control valve 12, and the amount of the accumulated high-pressure fuel that is discharged to the fuel return path 30 b can be adjusted, and the pressure in the common rail 10 is reduced according to the amount of discharge. Is done.
  • the rail pressure adjusted by the pressure control valve 12 is also a factor that affects the driving torque of the high-pressure pump 5 as in the above-described amount of high-pressure fuel fed to the common rail 10.
  • the actual rail pressure signal detected by the rail pressure sensor 21 provided in the common rail 10 is sent to the ECU 40.
  • the ECU 40 controls the pressure control valve 12 provided in the common rail 10 and the flow rate control valve 8 provided in the high-pressure pump 5 so that the actual rail pressure that is sent becomes the target rail pressure.
  • the fuel injection valve 13 connected to the common rail 10 includes a nozzle body provided with an injection hole and a nozzle needle that closes the injection hole, and a back pressure acting on the rear end side of the nozzle needle is provided. By being escaped, the nozzle needle is separated from the injection hole, and the high-pressure fuel supplied from the common rail 10 is injected into the cylinder of the internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 13 for example, an electromagnetic control type fuel injection valve provided with a solenoid as a back pressure control unit, or a piezo type fuel injection valve provided with a piezo element as a back pressure control unit is used.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the piezo injector 13 having a back pressure relief mechanism 60 including a piezo actuator 51 as an example of the fuel injection valve 13.
  • the piezo injector 13 is configured such that fuel is injected by letting the high pressure fuel in the back pressure chamber 91 acting on the rear end side of the nozzle needle 83 escape by the back pressure relief mechanism 60. is there.
  • the nozzle needle 83 passes through the first hole 75a of the orifice plate 75.
  • the high pressure fuel is guided from the periphery of the nozzle to the injection hole 79b side.
  • the high-pressure fuel is also supplied to the back pressure chamber 91 via the first throttle hole 75b and is also guided to the axial hole 71a of the valve plate 71 via the second throttle hole 75c.
  • the high-pressure fuel is further guided from the periphery of the nozzle needle 83 to the injection hole 79b side through the third throttle hole 75d. .
  • the sum of the pressure that presses the nozzle needle 83 toward the injection hole 79b and the urging force of the needle spring 89 is superior to the pressure that presses the nozzle spring 83 toward the side opposite to the injection hole 79b.
  • the injection hole 79b is closed.
  • the piezo actuator 51 when the piezo actuator 51 is energized and the piezo stack 51 ⁇ / b> A is extended, the displacement of the piezo stack 51 ⁇ / b> A is transmitted to the pressure-increasing piston 65 and is further increased in pressure-increasing chamber 66 and transmitted to the valve piston 67.
  • the valve member 73 When the valve member 73 is pressed by the valve piston 67, the valve member 73 is separated from the reduced diameter portion 71 b of the axial hole 71 a of the valve plate 71 and the reduced diameter portion 71 b is opened, while the third of the orifice plate 75 is opened.
  • the throttle hole 75d is closed.
  • the back pressure acting on the rear end portion of the nozzle needle 83 in the back pressure chamber 91 is released to the pressure increasing chamber 66 side, so that the pressure for pressing the nozzle needle 83 to the side opposite to the injection hole 79b is increased.
  • the biasing force of the spring 89 is exceeded, the nozzle needle 83 is lifted from the valve seat, and the injection hole 79b is opened.
  • the fuel that has been used for back pressure control of the nozzle needle 83 and has escaped to the pressure increasing chamber 66 side is caused to flow through the fuel escape passage 61c to the fuel return path 30c and returned to the fuel tank.
  • the injection hole 79b provided in the nozzle body 79 of the fuel injection valve 13 used in the present embodiment has a relatively small diameter. Therefore, when high pressure fuel of the same pressure is injected, the state of fuel spray is relatively fine and tends to be in a good state. Therefore, the combustion characteristics in the internal combustion engine are improved, and the exhaust gas discharged from the internal combustion engine easily satisfies the exhaust gas regulation value.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing the part of the ECU 40 relating to the rail pressure control and the back pressure control of the fuel injection valve 13.
  • the ECU 40 is configured around a microcomputer having a known configuration, and includes a rated area determination unit, a main injection control unit, a preliminary back pressure control unit, a preliminary back pressure control timing correction unit, and an exhaust. And a temperature determination unit. Specifically, each of these units is realized by executing a program by a microcomputer.
  • the rated region determination unit determines whether or not the internal combustion engine is in the rated operation region based on information such as the rotational speed Ne of the internal combustion engine, the accelerator pedal operation amount Acc, and the vehicle speed Spd. The determination result is output to the preliminary back pressure control unit and the main injection control unit. In the ECU 40 of this embodiment, when the internal combustion engine is in the rated operation region, control by a preliminary back pressure control unit described later is performed.
  • Main injection control unit When the internal combustion engine is in the rated operation range, the main injection control unit performs a small amount of back pressure relief control by the preliminary back pressure control unit, As the pressure of the high-pressure fuel in the high-pressure fuel passage connecting the two pulsates, the pressure rises and the main injection is performed when the amplitude of the pressure pulsation is positive. To output a drive signal.
  • the fuel injection amount at this time is calculated based on the rotational speed Ne of the internal combustion engine, the accelerator pedal operation amount Acc, the vehicle speed Spd, the sensor value Prail of the rail pressure sensor 21, and the like.
  • the pressure of the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve 13 is rising and the amplitude of the pulsation of the pressure is positive, the pressure of the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve 13 is relatively high, Even if fuel injection is performed, the pressure does not drop suddenly. Therefore, while the fuel injection valve 13 is opened and fuel injection is performed, the pressure of the high-pressure fuel supplied to the fuel injection valve 13 is It is kept at a relatively high pressure. Therefore, by performing fuel injection at this time, the injection time for injecting a predetermined amount of fuel is relatively shortened.
  • Preliminary back pressure control unit When the internal combustion engine is in the rated operating range, the preliminary back pressure control unit performs a minute amount of back pressure relief control (hereinafter referred to as “preliminary back pressure control” before performing main injection to the internal combustion engine. A drive signal is output to the fuel injection valve 13 so as to be performed.
  • the piezo injector 13 shown in FIG. 2 When the piezo injector 13 shown in FIG. 2 is used as the fuel injection valve 13, the energization control for the back pressure relief mechanism 60 of the piezo injector 13 is performed by the preliminary back pressure control unit.
  • the valve member 73 is operated for 100 ⁇ sec.
  • the back pressure is released from the back pressure chamber 91 by being separated from the reduced diameter portion 71 b of the plate 71. During this time, the nozzle needle 83 of the piezo injector 13 does not lift from the valve seat, and a so-called idle driving state is formed.
  • the preliminary back pressure relief control is preferably idle control in which fuel is not actually injected from the injection hole of the fuel injection valve 13, but conventionally, an internal combustion engine outside the rated operation range is used.
  • the fuel may actually be injected from the fuel injection valve 13 as long as only a small amount of fuel is injected, such as pilot injection that is performed immediately after starting the engine or during high-load operation. .
  • fuel injection may actually be performed by preliminary back pressure relief control as long as the amount is small enough not to affect the combustion characteristics in the internal combustion engine.
  • the preliminary pressure is adjusted so that the main injection is performed when the pressure of the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve 13 is increased and the pulsation amplitude of the pressure is positive.
  • Various methods are conceivable as a method of adapting the execution timing of the pressure relief control. For example, a preliminary experiment is performed, and the intervals from the preliminary back pressure relief control to the main injection being performed under the same pressure of the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve 13 are set to be constant. Collect the injection amount data when the main injection of the time is performed. Then, the interval corresponding to the data with the largest injection amount is set as the interval under the pressure condition.
  • the relationship between the pressure condition of the high-pressure fuel and the optimum interval is acquired under various pressure conditions, and the interval Int0 corresponding to each pressure condition is stored in the preliminary back pressure control unit, thereby obtaining a predetermined value.
  • the execution time of the preliminary back pressure relief control is adapted so that the main injection is performed when the pressure condition is satisfied.
  • the main injection is performed after a small amount of back pressure relief control is performed under the same pressure of the high pressure fuel sent to the fuel injection valve 13.
  • the exhaust temperature data is collected when a certain amount of main injection is performed so that the output of the same internal combustion engine appears at different intervals. Then, an interval corresponding to the data with the lowest exhaust temperature may be set as the interval Int0 under the pressure condition.
  • Preliminary back pressure control timing correction unit calculates the temperature Tdsl of the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve 13, and performs preliminary back pressure relief according to the calculated temperature.
  • a signal for correcting the timing for performing the control is output to the preliminary back pressure control unit.
  • the preliminary back pressure control timing correction unit estimates the temperature of the high-pressure fuel from the operating state of the internal combustion engine, and sets the estimated temperature and the interval Int0 stored in the preliminary back pressure control unit. Based on the difference from the condition temperature, the interval until the main injection is performed is corrected.
  • the timing of the preliminary back pressure relief control By correcting the timing of the preliminary back pressure relief control based on the temperature of the high-pressure fuel, the frequency shift of the pressure wave caused by the temperature is eliminated, and the fluctuation of the pressure wave satisfies a predetermined condition.
  • the main injection is accurately performed according to the time to satisfy.
  • correction of the execution timing of the preliminary back pressure relief control is performed using the temperature information of the high pressure fuel estimated from the operating state of the internal combustion engine.
  • a temperature sensor is provided on the common rail 10, Based on the sensor value of the temperature sensor, the time for performing the preliminary back pressure relief control may be corrected.
  • the ECU 40 of the present embodiment includes an exhaust temperature determination unit, and when the internal combustion engine is in the rated operation region, the detected exhaust temperature Tgas is likely to exceed a predetermined threshold Tgas0. Only in such a situation, the control by the preliminary back pressure control unit described later is performed. Preliminary back pressure relief control is performed only in a situation where the exhaust gas temperature Tgas is likely to exceed the threshold Tgas0, so that it is possible to perform preliminary back pressure relief control in a situation where the need for control to lower the exhaust gas temperature Tgas is low. Therefore, the increase in the number of injections in the region where the rail pressure is high is suppressed, and the load on the fuel injection valve 13 is reduced.
  • the exhaust temperature determination unit of the ECU 40 of the present embodiment reads the sensor value Tenv of the outside air temperature sensor provided in the vehicle, the rotational speed Ne of the internal combustion engine, the gear ratio G, the vehicle speed Spd, etc., and the exhaust discharged from the internal combustion engine
  • the temperature Tgas is estimated, it is determined whether or not the exhaust temperature Tgas is equal to or higher than a predetermined threshold Tgas0, and the determination result is output to the preliminary back pressure control unit and the main injection control unit.
  • This threshold value Tgas0 is set to 800 ° C., for example.
  • preliminary back pressure relief control is executed by the preliminary back pressure control unit.
  • the determination method in the exhaust temperature determination unit is not limited to the above-described example.
  • the exhaust temperature is likely to exceed a predetermined threshold using the sensor value of the temperature sensor provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. Can also be determined.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the fuel injection device 50
  • FIG. 4 is a control flow diagram
  • FIG. This will be described in detail with reference to the drawings.
  • step S1 the engine speed Ne, the accelerator pedal operation amount Acc, the vehicle speed Spd, the outside air temperature Tenv, the gear ratio G, and the like are read, and then in step S2, the information read in step S1 and other information are read.
  • the required fuel injection amount is calculated based on the operating state of the internal combustion engine.
  • step S3 based on the information read in step S1, it is determined whether or not the internal combustion engine is in a rated operation region. If the internal combustion engine is outside the rated operation region, the process proceeds to step S13, and after normal fuel injection control is performed, the process returns to step S1, while if the internal combustion engine is in the rated operation region, the process proceeds to step S4.
  • step S4 after the exhaust gas temperature Tgas is estimated based on the information read in step S1, in step S5, it is determined whether or not the estimated exhaust gas temperature Tgas is equal to or higher than a threshold value Tgas0.
  • the process proceeds to step S13, and after normal fuel injection control is performed, the process returns to step S1, while when the estimated exhaust gas temperature Tgas is equal to or higher than the threshold value Tgas, step S13 is performed. Proceed to S6.
  • step S6 after the sensor value Prail of the rail pressure sensor 21 provided in the common rail 10 is read, in step S7, based on the sensor value Prail of the rail pressure sensor 21 detected in step S6, a preliminary profile is obtained. An interval Int0 from the pressure relief control to the main injection is set.
  • step S8 the temperature Tdsl of the high-pressure fuel sent to the fuel injection valve 13 is calculated based on the operating state of the internal combustion engine.
  • step S9 step S7 is performed according to the calculated temperature Tdsl of the high-pressure fuel. The value of the interval Int0 set in is corrected.
  • step S10 a signal is sent to the back pressure relief mechanism of the fuel injection valve 13, and preliminary back pressure relief control is performed so that a small amount of back pressure in the back pressure chamber is released (t1 in FIG. 5). ). At the same time, a timer is activated.
  • the pressure of the high pressure fuel sent to the fuel injection valve 13 is once reduced, and pressure pulsation is generated in the high pressure fuel passage 39.
  • step S11 it is determined whether or not the value of the timer operated in step S10 has passed the interval Int corrected in step S9 (period t1 to t2 in FIG. 5), and the timer value is set to the interval.
  • Int Int is reached (t2 in FIG. 5)
  • the process proceeds to step S12.
  • step S12 a signal is sent to the back pressure relief mechanism of the fuel injection valve 13, and the back pressure in the back pressure chamber is released, so that main injection is performed.
  • the main injection is performed when the pressure rises with respect to the pulsation of the pressure generated in the high-pressure fuel passage 39 and when the pressure amplitude is positive. Thereafter, the process returns to step S1 again, and the steps so far are repeated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

内燃機関の定格運転領域において、燃料の噴射量を減少させないでメイン噴射の噴射時間が短くされ、内燃機関の出力が維持されつつ排気温度の上昇が抑えられる燃料噴射装置の制御装置及び制御方法を提供する。 噴射孔を閉塞するノズルニードルの後端側に作用する背圧を逃すことにより噴射孔が開放されて燃料噴射が行われる燃料噴射弁を用いて内燃機関への燃料の噴射供給を行う燃料噴射装置を制御するための燃料噴射装置の制御装置において、内燃機関が定格運転領域にあるか否かを判別する定格領域判定部と、内燃機関が定格運転領域にある場合に、内燃機関へのメイン噴射を行う前に微量の背圧逃し制御を行う予備的背圧制御部と、微量の背圧逃し制御によって生じた燃料噴射弁に送られる高圧燃料の圧力の脈動に対して、圧力の上昇時、かつ、圧力の振幅が正の時にメイン噴射を行うメイン噴射制御部と、を備えることを特徴とする。

Description

燃料噴射装置の制御装置及び制御方法
　本発明は、燃料噴射装置の制御装置及び制御方法に関する。特に、複数の燃料噴射弁が接続されるとともに高圧燃料を蓄積するコモンレールを備えた燃料噴射装置の制御装置及び制御方法に関する。
　従来、ディーゼルエンジンをはじめとする内燃機関に燃料を供給する装置として、複数の燃料噴射弁が接続されるとともに高圧燃料が蓄積されるコモンレールを備え、高圧燃料が各燃料噴射弁に供給された状態で燃料噴射弁の開閉制御を行うことによって、燃料の緻密な噴射制御を可能にした蓄圧式燃料噴射装置が用いられている。
　この蓄圧式燃料噴射装置は、燃料タンクと、低圧ポンプと、高圧ポンプと、コモンレールと、燃料噴射弁とを主たる要素として構成されたものであり、燃料タンク内の燃料が、低圧ポンプによって高圧ポンプに送られるとともに高圧ポンプによって加圧されてコモンレールに圧送され、各燃料噴射弁に高圧燃料が供給される。そして、この状態で燃料噴射弁の通電制御によって燃料噴射弁の開弁時間及び開弁タイミングが制御され、様々な燃料噴射パターンが実現可能となる。
　このような蓄圧式燃料噴射装置において、内燃機関の運転時の騒音を低減させることを目的として、内燃機関への燃料噴射を、一回転周期あたり複数回に分け、メイン噴射の前に補助噴射（パイロット噴射と称する場合がある。）が行われる場合がある。また、蓄圧式燃料噴射装置では、燃料噴射弁による各噴射の後にレール圧に脈動が生じることから、複数回に分けて燃料噴射を行うにあたって、噴射すべき燃料量に対する圧力変動の影響を低減するようにした内燃機関の制御方法及び制御装置が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
　ただし、内燃機関が定格運転領域にある場合、内燃機関の回転数は比較的高く、ノイズバイブレーションへの影響が比較的小さいため、内燃機関への燃料噴射を複数回に分けることなく、補助噴射が行われずにメイン噴射のみが行われることが多い。
特開平１０－２６６８８８号公報　（全文、全図） 特表２００４－５０４５２８号公報　（全文、全図）
　ところで、燃料噴射弁からの燃料噴射量は、噴射孔を閉塞するノズルニードルがリフトさせられる開弁時間を調整することによって行われるが、ある所定量の燃料を噴射する際の噴射時間は、ノズルボディに設けられた噴射孔の形状によって異なる。このノズルボディの噴射孔の形状は主に油圧流量を考慮して設計される。
　一方、噴射される燃料の噴霧の状態は噴射孔の大きさによって決まるために、排気ガス規制の規制値が厳しくなるにつれて、より効率的に良好な燃料の噴霧の状態を形成するためには、ノズルボディに設けられる噴射孔は小さくなるように設計される。
　しかしながら、燃料噴射弁の噴射孔が過度に小さくなると、ある所定量の燃料を噴射する際の噴射時間が相対的に長くなってしまい、内燃機関が定格運転領域にある場合等の排気温度が高くなりやすい運転領域において、排気温度が内燃機関の排気系の許容温度を超えるおそれがある。そうすると、メイン噴射の噴射時間を短く設定せざるを得なくなるが、メイン噴射のみが行われる定格運転領域において噴射時間を本来のメイン噴射の噴射時間よりも短くしてしまうと、必要とされる内燃機関の出力を確保することができなくなる。
　そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、内燃機関へのメイン噴射の前に、燃料噴射弁に送られる高圧燃料の圧力に脈動を生じさせ、圧力変動が所定の条件を満たす時期にメイン噴射が行われるように燃料噴射弁を制御することにより上述した問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、燃料噴射弁の噴射孔が比較的小さくされているにもかかわらず、内燃機関の定格運転領域において、燃料の噴射量を減少させないでメイン噴射の噴射時間が短くされ、内燃機関の出力が維持されつつ排気温度の上昇が抑えられる燃料噴射装置の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
　本発明によれば、噴射孔を閉塞するノズルニードルの後端側に作用する背圧を逃すことにより噴射孔が開放されて燃料噴射が行われる燃料噴射弁を用いて内燃機関への燃料の噴射供給を行う燃料噴射装置を制御するための燃料噴射装置の制御装置において、内燃機関が定格運転領域にあるか否かを判別する定格領域判定部と、内燃機関が定格運転領域にある場合に、内燃機関へのメイン噴射を行う前に微量の背圧逃し制御を行う予備的背圧制御部と、微量の背圧逃し制御によって生じた燃料噴射弁に送られる高圧燃料の圧力の脈動に対して、圧力の上昇時、かつ、圧力の振幅が正の時にメイン噴射を行うメイン噴射制御部と、を備えることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
　また、本発明の燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、予備的背圧制御部は、微量の背圧逃し制御によって、燃料噴射弁の噴射孔から燃料噴射が行われない空打ち制御を行うことが好ましい。
　また、本発明の燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、メイン噴射制御部は、予備的背圧制御部による微量の背圧逃し制御によって圧力が低下した後の最初の圧力の上昇時、かつ、圧力の振幅が正の時にメイン噴射を行うことが好ましい。
　また、本発明の燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、燃料噴射弁に送られる高圧燃料の温度を検出するとともに、高圧燃料の温度に対応させて微量の背圧逃し制御を行う時期を補正する予備的背圧制御時期補正部を備えることが好ましい。
　また、本発明の燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、内燃機関から排出される排気温度が所定の閾値を超えそうな状況で、内燃機関の定格運転領域での微量の背圧逃し制御を行わせる排気温度判定部を備えることが好ましい。
　また、本発明の別の態様は、噴射孔を閉塞するノズルニードルの後端側に作用する背圧を逃すことにより噴射孔が開放されて燃料噴射が行われる燃料噴射弁を用いて内燃機関への燃料の噴射供給を行う燃料噴射装置の制御方法において、内燃機関が定格運転領域にある状態で、内燃機関へのメイン噴射を行う前に微量の背圧逃し制御を行うことによって燃料噴射弁に送られる高圧燃料の圧力に脈動を生じさせ、圧力の上昇時、かつ、圧力の振幅が正の時にメイン噴射を行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御方法である。
　本発明の燃料噴射装置の制御装置及び制御方法によれば、内燃機関が定格運転領域にある場合に、内燃機関へのメイン噴射が行われる前に微量の背圧が逃され、燃料噴射弁に送られる高圧燃料の圧力の脈動が生じた後、高圧燃料の圧力の上昇時、かつ、圧力の振幅が正の時にメイン噴射が行われる。したがって、燃料噴射弁の噴射孔が比較的小さく設計されている場合であっても、内燃機関への燃料の噴射量を減少させることなくメイン噴射の噴射時間が短縮され、内燃機関の出力が維持されるとともに排気温度の上昇が抑えられる。その結果、より小さい噴射孔の選択が可能になり、燃料がより微粒化されるため、内燃機関が高出力であるにもかかわらず、排気ガス規制にも対応しやすくなる。
　また、本発明の燃料噴射装置の制御装置において、予備的背圧制御部によって行われる、メイン噴射の前に行われる微量の背圧逃し制御が、空打ち制御であることにより、微量の背圧逃し制御時に内燃機関に燃料が供給されることがない。したがって、微量の背圧逃し制御が、内燃機関での燃料の燃焼特性に影響を与えるおそれがなくなる。
　また、本発明の燃料噴射装置の制御装置において、メイン噴射制御部が、微量の背圧逃し制御による燃料噴射弁に送られる高圧燃料の圧力低下後に、圧力変動が最初に所定の条件を満たすときにメイン噴射を行うことにより、燃料噴射弁に送られる高圧燃料に生じる圧力の脈動のピーク値が抑えられる。したがって、コモンレールや、コモンレールと燃料噴射弁とを接続する高圧燃料通路、燃料噴射弁等にかかる負荷が低減される。
　また、本発明の燃料噴射装置の制御装置において、高圧燃料の温度に基づき、微量の背圧逃し制御を行う時期を補正する予備的背圧制御時期補正部が備えられることにより、高圧燃料の温度の影響による高圧燃料の圧力脈動の周波数のずれを考慮して、所定の条件を満たす時期にメイン噴射が行われるように微量の背圧逃し制御が行われる。
　また、本発明の燃料噴射装置の制御装置において、排気温度が所定の閾値を超えそうな状況で微量の背圧逃し制御を行わせる排気温度判定部を備えることにより、定格運転領域の中でも排気温度を低下させる必要がない時期には、微量の背圧逃し制御が行われなくなる。したがって、レール圧が高い状態での噴射回数の増加が抑えられ、燃料噴射弁に送られる高圧燃料の圧力脈動が抑えられるため、コモンレールと燃料噴射弁とを接続する高圧燃料通路や、燃料噴射弁への負荷が低減される。
本発明の実施の形態にかかる燃料噴射装置の制御装置が備えられた燃料噴射装置の構成例を示す図である。 ピエゾ式の燃料噴射弁の構成例を示す図である。 燃料噴射装置の制御装置の構成例を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態にかかる燃料噴射装置の制御方法を説明するためのフローを示す図である。 燃料噴射装置の制御方法を実施した場合の燃料噴射弁の通電量、高圧燃料通路内の圧力、燃料噴射量を説明するためのタイムチャートを示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の燃料噴射装置の制御装置及び制御方法に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
１．燃料噴射装置の基本的構成
　図１は、本実施形態の燃料噴射装置の制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）４０が備えられた燃料噴射装置５０の概略構成を示している。
　この図１に示す燃料噴射装置５０は、車両のディーゼルエンジンの気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置であって、燃料タンク１と、低圧フィードポンプ２と、高圧ポンプ５と、コモンレール１０と、燃料噴射弁１３等を主要な構成要素として備えている。それぞれの構成要素は燃料通路で接続されており、図１では、高圧燃料通路３７が太線で示され、低圧燃料通路１８ａ～１８ｃが細線で示され、燃料還流路３０ａ～３０ｃが破線で示されている。
（１）低圧フィードポンプ
　低圧フィードポンプ２は、低圧燃料通路１８ａ～１８ｃを介して高圧ポンプ５の加圧室５ａに対して低圧燃料を供給する。図１に示される低圧フィードポンプ２は、燃料が貯蔵された燃料タンク１に備えられたインタンクの電磁低圧ポンプであって、バッテリーから供給される電流によって駆動され、所定の流量の低圧燃料が圧送される。この低圧フィードポンプ２の燃料吸い込み口にはプレフィルタ３が介在し、燃料タンク１内の燃料に異物が混入している場合に、それらの異物が低圧フィードポンプ２に吸い込まれないように捕集される。さらに、燃料タンク１と高圧ポンプ５とを接続する低圧燃料通路１８ａ、１８ｂの途中にはメインフィルタ４が備えられており、このメインフィルタ４によっても燃料中の異物が捕集され、高圧ポンプ５に流入しないようになっている。
　ただし、低圧フィードポンプ２は、燃料タンク１と高圧ポンプ５とを接続する低圧燃料通路１８ａ～１８ｂの途中に設けられたものであってもよく、あるいは、高圧ポンプ５と一体に組み付けられたポンプユニットとして構成されたものであってもよい。
（２）高圧ポンプ
　高圧ポンプ５は、低圧フィードポンプ２によって圧送され、燃料吸入弁６を介して加圧室５ａに導入された低圧燃料をプランジャ７によって加圧し、燃料吐出弁９及び高圧燃料通路３７を介して加圧された高圧燃料をコモンレール１０に圧送する。図１に示される燃料噴射装置５０の例では、低圧燃料通路１８ａ、１８ｂを介して高圧ポンプ５内に送られる低圧燃料は、一旦、カム１５が収容されたカム室１６内に流れ込み、そこからさらに低圧燃料通路１８ｃを介して加圧室５ａに送られる。
　また、カム室１６と加圧室５ａとを接続する低圧燃料通路１８ｃの途中には流量制御弁８が備えられ、要求されるコモンレール圧及び要求噴射量に応じて低圧燃料の流量が調節され、加圧室５ａに送られる。この流量制御弁８は、例えば電磁比例式の流量制御弁が用いられる。流量制御弁８によって加圧室５ａへ供給する低圧燃料の流量が調節されることにより、高圧ポンプ５からコモンレール１０への高圧燃料の圧送量が調節され、ひいては、高圧ポンプ５の駆動トルクが抑えられる。
　また、流量制御弁８よりも上流側には、低圧燃料流路１８ｃから分岐して接続され、流量制御弁８と並列的に配置された圧力調整弁１４が備えられており、圧力調整弁１４はさらに燃料タンク１に通じる燃料還流路３０ａに接続されている。この圧力調整弁１４は、前後の差圧、すなわち、低圧燃料通路１８ａ～１８ｃやカム室１６内の圧力と、圧力調整弁１４よりも燃料タンク１側の燃料還流路３０ａ内の圧力との差が所定値を越えたときに開弁されるオーバーフローバルブが用いられている。したがって、低圧フィードポンプ２によって低圧燃料が圧送されている状態においては、低圧燃料流路１８ａ～１８ｃ及びカム室１６内の圧力が、燃料還流路３０ａ内の圧力に対して所定の差圧分大きくなるように維持される。
（３）コモンレール
　コモンレール１０は、高圧ポンプ５から圧送されてくる高圧燃料を蓄積し、高圧燃料通路３９を介して接続された複数の燃料噴射弁１３に対して高圧燃料を供給する。このコモンレール１０にはレール圧センサ２１及び圧力制御弁１２が取り付けられている。圧力制御弁１２は、例えば電磁比例制御弁が用いられ、蓄積された高圧燃料のうち燃料還流路３０ｂに放出する量を調節することができ、当該放出量に応じてコモンレール１０内の圧力が減圧される。圧力制御弁１２によって調節されるレール圧についても、上述したコモンレール１０への高圧燃料の圧送量と同様に、高圧ポンプ５の駆動トルクに影響を与える要因となっている。
　また、コモンレール１０に備えられたレール圧センサ２１で検出される実レール圧の信号はＥＣＵ４０に送られる。ＥＣＵ４０では、送られてくる実レール圧が目標レール圧となるように、コモンレール１０に備えられた圧力制御弁１２及び高圧ポンプ５に備えられた流量制御弁８の制御が行われる。
（４）燃料噴射弁
　コモンレール１０に接続された燃料噴射弁１３は、噴射孔が設けられたノズルボディと噴射孔を閉塞するノズルニードルとを備え、ノズルニードルの後端側に作用する背圧が逃されることによってノズルニードルが噴射孔から離間し、コモンレール１０から供給される高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射する。燃料噴射弁１３は、例えば、背圧制御部としてソレノイドが備えられた電磁制御式の燃料噴射弁や、背圧制御部としてピエゾ素子が備えられたピエゾ式の燃料噴射弁が用いられる。
　図２は、燃料噴射弁１３の一例として、ピエゾアクチュエータ５１を含む背圧逃し機構６０を備えたピエゾインジェクタ１３の構成例を示している。
　このピエゾインジェクタ１３は、ノズルニードル８３の後端部側に作用する背圧室９１内の高圧燃料を、背圧逃し機構６０によって逃すことにより、燃料の噴射が行われるように構成されたものである。
　図２に示すピエゾインジェクタ１３において、ピエゾスタック５１Ａが伸張されていない状態でインジェクタハウジング６１の高圧通路６１ｂから高圧燃料が導入されると、オリフィスプレート７５の第１の孔７５ａを介してノズルニードル８３の周囲から噴射孔７９ｂ側に高圧燃料が導かれる。また、高圧燃料は第１の絞り孔７５ｂを介して背圧室９１にも供給されるとともに、第２の絞り孔７５ｃを介して弁プレート７１の軸方向孔７１ａにも導かれる。このとき、軸方向孔７１ａの縮径部７１ｂは弁部材７３によって閉じられているため、高圧燃料はさらに第３の絞り孔７５ｄを介して、ノズルニードル８３の周囲から噴射孔７９ｂ側に導かれる。
　この状態では、ノズルニードル８３を噴射孔７９ｂ側に押圧する圧力とニードルスプリング８９の付勢力との総和が、噴射孔７９ｂ側とは反対側に押圧する圧力に勝るため、ノズルニードル８３は弁座にシートし、噴射孔７９ｂは塞がれている。
　一方、ピエゾアクチュエータ５１に通電しピエゾスタック５１Ａを伸張させると、ピエゾスタック５１Ａの変位が増圧ピストン６５に伝達され、さらに、増圧室６６で増圧されてバルブピストン６７に伝達される。バルブピストン６７によって弁部材７３が押圧されると、弁部材７３が弁プレート７１の軸方向孔７１ａの縮径部７１ｂから離間して縮径部７１ｂが開放される一方、オリフィスプレート７５の第３の絞り孔７５ｄが塞がれる。そうすると、背圧室９１内でノズルニードル８３の後端部に作用していた背圧が増圧室６６側に逃されるため、ノズルニードル８３を噴射孔７９ｂとは反対側に押圧する圧力がニードルスプリング８９の付勢力を上回り、ノズルニードル８３が弁座からリフトし、噴射孔７９ｂが開放される。
　ノズルニードル８３の背圧制御に用いられ、増圧室６６側に逃された燃料は、燃料逃し通路６１ｃを介して燃料還流路３０ｃに流され、燃料タンクに戻される。
　本実施形態で用いられる燃料噴射弁１３のノズルボディ７９に設けられた噴射孔７９ｂは、直径が比較的小さくされている。したがって、同じ圧力の高圧燃料を噴射する場合には、燃料の噴霧の状態が相対的に細かく、良好な状態になりやすい。そのため、内燃機関での燃焼特性が良くなり、内燃機関から排出される排気ガスが、排気ガス規制の規制値を満たしやすくなる。
２．燃料噴射装置の制御装置（ＥＣＵ）
（１）全体構成
　図３は、ＥＣＵ４０の構成のうち、レール圧の制御及び燃料噴射弁１３の背圧制御に関する部分を機能的なブロックに表した図を示している。
　このＥＣＵ４０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、定格領域判定部と、メイン噴射制御部と、予備的背圧制御部と、予備的背圧制御時期補正部と、排気温度判定部とを備えている。これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。
（２）定格領域判定部
　定格領域判定部は、内燃機関の回転数Neや、アクセルペダルの操作量Acc、車速Spd等の情報に基づき、内燃機関が定格運転領域にあるか否かの判別を行い、判定結果を予備的背圧制御部及びメイン噴射制御部に出力する。本実施形態のＥＣＵ４０では、内燃機関が定格運転領域にある場合に、後述する予備的背圧制御部での制御が行われる。
（３）メイン噴射制御部
　メイン噴射制御部は、内燃機関が定格運転領域にある場合に、予備的背圧制御部によって微量の背圧逃し制御が行われた後、コモンレールと燃料噴射弁１３とを接続する高圧燃料通路内の高圧燃料の圧力が脈動する中で、当該圧力が上昇しており、かつ、圧力の脈動の振幅が正の時にメイン噴射が行われるように燃料噴射弁１３に対して駆動信号を出力する。このときの燃料噴射量は、内燃機関の回転数Neやアクセルペダルの操作量Acc、車速Spd、レール圧センサ２１のセンサ値Prail等に基づいて算出される。
　燃料噴射弁１３に送られる高圧燃料の圧力が上昇しており、かつ、当該圧力の脈動の振幅が正の時には、燃料噴射弁１３に送られる高圧燃料の圧力が比較的高い状態であるとともに、燃料の噴射が行われたとしても急激に圧力が低下することがないことから、燃料噴射弁１３を開弁して燃料噴射が行われる間、燃料噴射弁１３に供給される高圧燃料の圧力が比較的高い圧力で保たれる。そのため、この時期に燃料噴射が行われることにより、ある所定量の燃料を噴射するにあたっての噴射時間が相対的に短縮される。
（４）予備的背圧制御部
　予備的背圧制御部は、内燃機関が定格運転領域にある場合に、内燃機関へのメイン噴射を行う前に、微量の背圧逃し制御（以下、「予備的背圧逃し制御」と称する場合がある。）が行われるように、燃料噴射弁１３に対して駆動信号を出力する。燃料噴射弁１３として図２に示すピエゾインジェクタ１３が用いられる場合、予備的背圧制御部によってピエゾインジェクタ１３の背圧逃し機構６０に対する通電制御が行われ、例えば１００μｓｅｃの間、弁部材７３が弁プレート７１の縮径部７１ｂから離間して、背圧室９１内から背圧が逃される。この間、ピエゾインジェクタ１３のノズルニードル８３が弁座からリフトすることがなく、いわゆる空打ちの状態が形成される。
　予備的背圧逃し制御は、上述したように、実際に燃料噴射弁１３の噴射孔から燃料噴射が行われることのない空打ち制御であることが好ましいが、従来、定格運転領域以外の内燃機関の始動直後や高負荷運転時等に行われているパイロット噴射のように、ほんの僅かな量の燃料噴射が行われる程度であれば、実際に燃料噴射弁１３から燃料が噴射されても構わない。換言すれば、内燃機関での燃焼特性に影響が現れない程度に微量であれば、予備的背圧逃し制御によって実際に燃料噴射が行われても構わない。
　燃料噴射弁１３の予備的背圧逃し制御が行われると、コモンレールと燃料噴射弁１３とを接続する高圧燃料通路内では、燃料噴射弁１３に送られる高圧燃料の圧力に脈動が発生する。
　メイン噴射の開始時期をずらすことなく、燃料噴射弁１３に送られる高圧燃料の圧力が上昇しており、かつ、当該圧力の脈動の振幅が正の時にメイン噴射が行われるように、予備的背圧逃し制御の実施時期を適合させる方法としては、種々の方法が考えられる。
　例えば、予備実験を行い、燃料噴射弁１３に送られる高圧燃料の圧力が同じ条件の下で、予備的背圧逃し制御を行ってからメイン噴射が行われるまでのインターバルを異ならせて、それぞれ一定時間のメイン噴射を行ったときの噴射量のデータを集める。そして、その中から、噴射量が最も多かったデータに対応するインターバルをその圧力条件でのインターバルに設定する。この高圧燃料の圧力条件と最適なインターバルとの関係を様々な圧力条件のもとで取得し、各圧力条件に対応するインターバルInt0を予備的背圧制御部に記憶させておくことにより、所定の圧力条件が成立する時期にメイン噴射が行われるように、予備的背圧逃がし制御の実施時期が適合される。
　あるいは、予備実験ではなく直接内燃機関を運転させた状態で、燃料噴射弁１３に送られる高圧燃料の圧力が同じ条件の下で、微量の背圧逃し制御を行ってからメイン噴射が行われるまでのインターバルを異ならせて、それぞれ一定量のメイン噴射を行ったときの噴射時間のデータを集める。そして、その中から、噴射時間が最も短かったデータに対応するインターバルをその圧力条件でのインターバルInt0に設定するようにしてもよい。
　さらには、予備実験ではなく直接内燃機関を運転させた状態で、燃料噴射弁１３に送られる高圧燃料の圧力が同じ条件の下で、微量の背圧逃し制御を行ってからメイン噴射が行われるまでのインターバルを異ならせて、それぞれ同一の内燃機関の出力が現れるように一定量のメイン噴射を行ったときの排気温度のデータを集める。そして、その中から、排気温度が最も低かったデータに対応するインターバルをその圧力条件でのインターバルInt0に設定するようにしてもよい。
（５）予備的背圧制御時期補正部
　予備的背圧制御時期補正部は、燃料噴射弁１３に送られる高圧燃料の温度Tdslを算出し、算出された温度に対応させて予備的背圧逃し制御を行う時期の補正を行う信号を、予備的背圧制御部に出力する。具体的には、予備的背圧制御時期補正部は、内燃機関の運転状態から高圧燃料の温度を推定し、推定された温度と上記予備的背圧制御部に記憶されたインターバルInt0の設定時の条件温度との差に基づいて、メイン噴射が行われるまでのインターバルを補正する。このような高圧燃料の温度に基づく予備的背圧逃し制御の実施時期の補正が行われることで、温度の影響によって生じる圧力波の周波数のずれが解消され、圧力波の変動が所定の条件を満たす時期に合わせてメイン噴射が正確に行われる。
　本実施形態のＥＣＵ４０では、内燃機関の運転状態から推定される高圧燃料の温度情報を用いて予備的背圧逃し制御の実施時期の補正が行われているが、コモンレール１０に温度センサを設け、当該温度センサのセンサ値に基づいて、予備的背圧逃し制御の実施時期の補正が行われてもよい。
（６）排気温度判定部
　また、本実施形態のＥＣＵ４０は排気温度判定部を備えており、内燃機関が定格運転領域にある場合において、さらに検出される排気温度Tgasが所定の閾値Tgas0を超えそうな状況でのみ、後述する予備的背圧制御部での制御が行われる。この排気温度Tgasが閾値Tgas0を超えそうな状況でのみ予備的背圧逃し制御が行われることにより、排気温度Tgasを下げる制御の必要性が低い状況において予備的背圧逃し制御が行われることがなくなるため、レール圧が高い領域での噴射回数の増加が抑えられ、燃料噴射弁１３への負荷が軽減される。
　本実施形態のＥＣＵ４０の排気温度判定部は、車両に備えられている外気温度センサのセンサ値Tenvや内燃機関の回転数Ne、ギア比G、車速Spd等を読込み、内燃機関から排出される排気温度Tgasを推定するとともに、当該排気温度Tgasが所定の閾値Tgas0以上であるか否かを判別し、当該判別結果を予備的背圧制御部及びメイン噴射制御部に対して出力する。この閾値Tgas0は、例えば、８００℃に設定される。具体的には、例えば、外気温度が４０度を超え、内燃機関が高回転、高ギア比にあって、高速で走行している場合等に、推定される排気温度Tgasが閾値Tgas0以上になると判定されたときに、予備的背圧制御部によって予備的背圧逃し制御が実行される。
　排気温度判定部での判定方法は、上述した例に限られず、例えば、内燃機関の排気通路に設けられた温度センサのセンサ値を用いて、排気温度が所定の閾値を超えそうな状況であるかを判定することもできる。
３．燃料噴射装置の制御方法
　次に、図３のＥＣＵ４０によって行われる燃料噴射装置の制御方法の一例について、図１の燃料噴射装置５０の概略構成図、図４の制御フロー図及び図５のタイムチャート図に基づいて詳細に説明する。
　まず、ステップＳ１で、内燃機関の回転数Ne、アクセルペダルの操作量Acc、車速Spd、外気温度Tenv、ギア比G等が読み込まれた後、ステップＳ２では、ステップＳ１で読込まれた情報とその他の内燃機関の運転状態とに基づいて燃料噴射要求量が算出される。次いで、ステップＳ３では、ステップＳ１で読み込まれた情報に基づき、内燃機関が定格運転領域にあるか否かが判別される。内燃機関が定格運転領域以外にある場合にはステップＳ１３に進み、通常の燃料噴射制御が行われた後ステップＳ１に戻る一方、内燃機関が定格運転領域にある場合にはステップＳ４に進む。
　次いで、ステップＳ４では、ステップＳ１で読込まれた情報に基づき排気温度Tgasが推定された後、ステップＳ５では、推定された排気温度Tgasが閾値Tgas0以上であるか否かが判別される。推定された排気温度Tgasが閾値Tgas0未満の場合にはステップＳ１３に進み、通常の燃料噴射制御が行われた後ステップＳ１に戻る一方、推定された排気温度Tgasが閾値Tgas以上の場合にはステップＳ６に進む。
　次いで、ステップＳ６で、コモンレール１０に備えられたレール圧センサ２１のセンサ値Prailが読込まれた後、ステップＳ７では、ステップＳ６で検出されたレール圧センサ２１のセンサ値Prailに基づき、予備的背圧逃し制御からメイン噴射までのインターバルInt0が設定される。
　次いで、ステップＳ８で、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射弁１３に送られる高圧燃料の温度Tdslが算出された後、ステップＳ９では、算出された高圧燃料の温度Tdslに応じて、ステップＳ７で設定されたインターバルInt0の値が補正される。例えば、算出された高圧燃料の温度Tdslの値が、ステップＳ７でインターバルInt0を設定する際に用いられるデータが取得されたときの条件温度よりも高い場合には、高圧燃料通路３９内に生じる圧力の脈動の周波数が短くなることから、メイン噴射までのインターバルIntが短くなるように補正が行われる。
　次いで、ステップＳ１０では、燃料噴射弁１３の背圧逃し機構に対して信号が送られ、背圧室内の微量の背圧が逃されるように予備的背圧逃し制御が行われる（図５のt1）。このとき同時にタイマが作動する。この予備的背圧逃し制御によって、燃料噴射弁１３に送られる高圧燃料の圧力が一端低下し、高圧燃料通路３９内に圧力の脈動が発生する。
　次いで、ステップＳ１１では、ステップＳ１０で作動させたタイマの値がステップＳ９での補正後のインターバルIntを経過したか否かが判別され（図５のt1～t2の期間）、タイマの値がインターバルIntに到達したとき（図５のt2）にステップＳ１２に進む。
　次いで、ステップＳ１２では、燃料噴射弁１３の背圧逃し機構に対して信号が送られ、背圧室内の背圧が逃されることによって、メイン噴射が行われる。このとき、高圧燃料通路３９内に発生した圧力の脈動に対して、圧力が上昇している時、かつ、圧力の振幅が正の時にメイン噴射が行われることになる。
　以降は、再びステップＳ１に戻り、これまでのステップが繰り返される。
　以上のように、内燃機関の定格運転領域において、メイン噴射を行う前に予備的背圧逃し制御が行われることにより、図５の燃料噴射量の推移に示されるように、メイン噴射においては、ステップＳ１で算出された燃料噴射要求量を噴射するために要する時間が短縮され、内燃機関の出力が低下することなく、排気温度の上昇が抑えられる。
　また、このような予備的背圧逃し制御が行われた結果、図５の高圧燃料通路内の圧力の変動に示されるように、高圧燃料通路内の圧力のピークが低下するだけでなく、コモンレールや燃料噴射弁内の圧力のピークも低下するため、圧力脈動に起因するコモンレールや高圧燃料通路、燃料噴射弁の損傷が低減され、燃料噴射装置の長期信頼性が向上する。
　そして、排気温度の上昇が抑えられ、コモンレールや高圧燃料通路、燃料噴射弁の損傷が低減されることから、より小さい噴射孔の選択が可能になり、内燃機関の出力を高めることができる一方で、排気ガス規制にも対応できるようになる。

Claims (6)

  1. 　噴射孔を閉塞するノズルニードルの後端側に作用する背圧を逃すことにより前記噴射孔が開放されて燃料噴射が行われる燃料噴射弁を用いて内燃機関への燃料の噴射供給を行う燃料噴射装置を制御するための燃料噴射装置の制御装置において、
    　前記内燃機関が定格運転領域にあるか否かを判別する定格領域判定部と、
    　前記内燃機関が定格運転領域にある場合に、前記内燃機関へのメイン噴射を行う前に微量の背圧逃し制御を行う予備的背圧制御部と、
    　前記微量の背圧逃し制御によって生じた前記燃料噴射弁に送られる高圧燃料の圧力の脈動に対して、前記圧力の上昇時、かつ、前記圧力の振幅が正の時に前記メイン噴射を行うメイン噴射制御部と、
    　を備えることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
  2. 　前記予備的背圧制御部は、前記微量の背圧逃し制御によって、前記燃料噴射弁の前記噴射孔から前記燃料噴射が行われない空打ち制御を行うことを特徴とする請求の範囲の第１項に記載の燃料噴射装置の制御装置。
  3. 　前記メイン噴射制御部は、前記予備的背圧制御部による前記微量の背圧逃し制御によって前記圧力が低下した後の最初の前記圧力の上昇時、かつ、前記圧力の振幅が正の時に前記メイン噴射を行うことを特徴とする請求の範囲の第１項又は第２項に記載の燃料噴射装置の制御装置。
  4. 　前記燃料噴射弁に送られる高圧燃料の温度を検出するとともに、前記高圧燃料の温度に対応させて前記微量の背圧逃し制御を行う時期を補正する予備的背圧制御時期補正部を備えることを特徴とする請求の範囲の第１項～第３項のいずれか一項に記載の燃料噴射装置の制御装置。
  5. 　前記内燃機関から排出される排気温度が所定の閾値を超えそうな状況で、前記内燃機関の定格運転領域での前記微量の背圧逃し制御を行わせる排気温度判定部を備えることを特徴とする請求の範囲の第１項～第４項のいずれか一項に記載の燃料噴射装置の制御装置。
  6. 　噴射孔を閉塞するノズルニードルの後端側に作用する背圧を逃すことにより前記噴射孔が開放されて燃料噴射が行われる燃料噴射弁を用いて内燃機関への燃料の噴射供給を行う燃料噴射装置の制御方法において、
    　前記内燃機関が定格運転領域にある状態で、前記内燃機関へのメイン噴射を行う前に微量の背圧逃し制御を行うことによって前記燃料噴射弁に送られる高圧燃料の圧力に脈動を生じさせ、前記圧力の上昇時、かつ、前記圧力の振幅が正の時に前記メイン噴射を行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御方法。
PCT/JP2009/052472 2008-09-11 2009-02-16 燃料噴射装置の制御装置及び制御方法 WO2010029777A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010528668A JP5294510B2 (ja) 2008-09-11 2009-02-16 燃料噴射装置の制御装置及び制御方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008233505 2008-09-11
JP2008-233505 2008-09-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010029777A1 true WO2010029777A1 (ja) 2010-03-18

Family

ID=42005040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/052472 WO2010029777A1 (ja) 2008-09-11 2009-02-16 燃料噴射装置の制御装置及び制御方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5294510B2 (ja)
WO (1) WO2010029777A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269070A (zh) * 2011-08-16 2011-12-07 联合汽车电子有限公司 发动机燃油喷射控制方法
EP3296554A1 (en) 2016-09-14 2018-03-21 Global Design Technology - GDTech SA Inward injector for direct injection of a gaseous fuel

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102417903B1 (ko) * 2017-11-29 2022-07-07 현대자동차주식회사 연료 인젝터

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000303879A (ja) * 1999-04-19 2000-10-31 Mitsubishi Motors Corp 蓄圧式内燃機関
JP2004036422A (ja) * 2002-07-01 2004-02-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料噴射装置およびこれを備えたディーゼル機関
JP2007239605A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd 燃料噴射装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11173192A (ja) * 1997-12-11 1999-06-29 Denso Corp 蓄圧式燃料噴射装置及びその蓄圧室内圧力低減方法
JP4239401B2 (ja) * 2000-11-30 2009-03-18 株式会社デンソー 内燃機関の燃料噴射装置
JP2004245047A (ja) * 2003-02-10 2004-09-02 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの燃料噴射装置及び燃料噴射方法
JP2006291843A (ja) * 2005-04-11 2006-10-26 Denso Corp 燃料噴射装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000303879A (ja) * 1999-04-19 2000-10-31 Mitsubishi Motors Corp 蓄圧式内燃機関
JP2004036422A (ja) * 2002-07-01 2004-02-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料噴射装置およびこれを備えたディーゼル機関
JP2007239605A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd 燃料噴射装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269070A (zh) * 2011-08-16 2011-12-07 联合汽车电子有限公司 发动机燃油喷射控制方法
CN102269070B (zh) * 2011-08-16 2013-11-13 联合汽车电子有限公司 发动机燃油喷射控制方法
EP3296554A1 (en) 2016-09-14 2018-03-21 Global Design Technology - GDTech SA Inward injector for direct injection of a gaseous fuel
WO2018050731A1 (en) 2016-09-14 2018-03-22 Global Design Technology - Gdtech Sa Inward injector for direct injection of a gaseous fuel

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2010029777A1 (ja) 2012-02-02
JP5294510B2 (ja) 2013-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4424395B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5212501B2 (ja) 燃料噴射装置
JP4582191B2 (ja) 燃料噴射制御装置およびそれを用いた燃料噴射システム
JP5042357B2 (ja) 噴射異常検出方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置
JP5141723B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5370348B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP4144375B2 (ja) 蓄圧式燃料噴射装置
JPH11210532A (ja) 内燃機関の高圧燃料供給装置
JP2013231362A (ja) 燃料圧力制御装置
JP5294510B2 (ja) 燃料噴射装置の制御装置及び制御方法
JP2011127523A (ja) 蓄圧式燃料噴射装置の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置
JP4466499B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5975571B2 (ja) 蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法
JP2009293541A (ja) 内燃機関の蓄圧式燃料供給装置
JP4404056B2 (ja) 内燃機関用燃料噴射装置
JP5441999B2 (ja) コモンレール圧力の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置
JP6345415B2 (ja) 蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法
JP4656436B2 (ja) 噴射量制御装置および噴射量制御方法
JP2007032454A (ja) 内燃機関の燃料系統の制御装置
JP5335560B2 (ja) 燃料噴射量制御装置
JP5382870B2 (ja) 蓄圧式燃料噴射装置の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置
JP3812620B2 (ja) 蓄圧式燃料噴射装置
WO2013153663A1 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御システム
JP2002130026A (ja) 高圧燃料供給系の圧力制御装置
CN117287324A (zh) 适用于柴油机高压共轨系统轨压替代值的控制系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09812926

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010528668

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09812926

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1