(57)【要約】【課題】検出手段の新規配設等によりコストアップすることなく、燃料の発熱量を確実に噴射制御に反映させることができる燃料噴射装置１を提供することにある。【解決手段】制御手段７において、ＥＣＵ４６を、エンジン２の挙動を示す機関挙動値の経時特性を記憶する経時特性記憶手段５５、機関挙動値の現在値と、経時特性に基づき推定される機関挙動値の推定値とを比較することで、エンジン２に供給される燃料の性状が変動したか否かを判定する異常判定手段５６として機能させる。機関挙動値は、発熱量等の燃料の性状に大きな影響を受ける。したがって、機関挙動値の経時特性を予め予測して記憶しておき、機関挙動値の現在値と、経時特性から推定される推定値とを比較することで、燃料の性状が変動したか否かを正確に判定することができる。これにより、ＥＣＵ４６の機能を改変するだけで、発熱量等の性状を噴射制御に反映させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの挙動を示す機関挙動値の経時特性を記憶する経時特性記憶手段と、
前記機関挙動値の現在値と、前記経時特性に基づき推定される前記機関挙動値の推定値とを比較することで、前記エンジンに供給される燃料の性状が変動したか否かを判定する異常判定手段とを備えた燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記異常判定手段は、前記エンジンの温度が所定値以上であるときに、燃料の性状が変動したか否かを判定することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記異常判定手段は、前記エンジンの回転数がアイドル回転数で安定しているときに、燃料の性状が変動したか否かを判定することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
開弁することで、前記エンジンの気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、
前記インジェクタに各種の指令値を与えることで、前記インジェクタの開弁を制御する制御手段とを備え、
前記機関挙動値は、前記インジェクタの開弁時間を示す指令値であることを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来より、燃料噴射装置は、エンジンの挙動に応じて燃料を噴射供給するため、電子制御装置（ＥＣＵ）により噴射制御を行っている。そして、この燃料噴射装置では、燃料の品種や組成等の切り替わりに伴い発生する燃料の性状変動により、エンジンの挙動が変化するのを防止するため、種々の検討が行われている。特に、燃料の粘度は、各機器の摺動部からのリーク量等に大きく影響するため、エンジンの挙動を変化させる要因となっている。このため、種々の方法により粘度を噴射制御に反映させる技術が考えられている。
【０００３】
例えば、粘度および粘度に相当する物理量（まとめて、「粘度相当量」と呼ぶ）を検出する検出手段を燃料流路に配設し、直接的に粘度相当量を計測する技術（例えば、特許文献１、２、３）や、粘度相当量から影響を受ける制御因子を監視することで、ＥＣＵが機器に与える指令値を補正する技術（例えば、特許文献４）が考えられている。
【０００４】
〔従来技術の不具合〕
しかし、特許文献１ないし３に記載の技術は、検出手段を新規に配設する必要があり、コストアップになる。これに対し、特許文献４に記載の技術は、検出手段を新規に配設することなく、ＥＣＵの機能を改変することで粘度を噴射制御に反映させている。しかし、近年の噴射制御では、粘度に加えて、燃料の発熱量にも注目が集まっている。すなわち、発熱量が変動すると、噴射開始時期や噴射期間等の指令値が同じでも得られるエンジン出力が変動するからである。
【０００５】
ここで、燃料の発熱量は、一般的に、粘度との相関が大きく、粘度が大きいものほど発熱量が多いと考えられている。このため、切り替わり前後の燃料の種類によっては、粘度を噴射制御に反映させることで発熱量を噴射制御に反映させることも可能である。しかし、発熱量の変動による影響と粘度の変動による影響とは、基本的に異なるものである。よって、粘度を噴射制御に反映させるだけでは、発熱量を充分に噴射制御に反映させることができない場合もある。
【特許文献１】特開昭６０−１１９３３１号公報
【特許文献２】特開平７−１１９５１６号公報
【特許文献３】特開平７−１７４０４０号公報
【特許文献４】特開２００２−２３５５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、検出手段の新規配設等によりコストアップすることなく、燃料の発熱量を確実に噴射制御に反映させることができる燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射装置は、エンジンの挙動を示す機関挙動値の経時特性を記憶する経時特性記憶手段と、機関挙動値の現在値と、経時特性に基づき推定される機関挙動値の推定値とを比較することで、エンジンに供給される燃料の性状が変動したか否かを判定する異常判定手段とを備える。
エンジンの挙動を示す機関挙動値は、発熱量等の燃料の性状に大きな影響を受ける。したがって、上記のように、機関挙動値の経時特性を予め予測して記憶しておき、機関挙動値の現在値と、経時特性から推定される推定値とを比較することで、燃料の性状が変動したか否かを正確に判定することができる。これにより、検出手段等を新規に配設することなく、ＥＣＵの機能を改変するだけで、発熱量および発熱量と相関を有する種々の性状を噴射制御に反映させることができる。
【０００８】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の燃料噴射装置における異常判定手段は、エンジンの温度が所定値以上であるときに、燃料の性状が変動したか否かを判定する。
エンジンが充分に暖まっていない状態、すなわち、暖気中は、エンジンの温度上昇とともに燃料の粘性が変動する。したがって、燃料の性状がエンジンの温度上昇により影響を受けないときに、性状変動の有無を判定する方が好ましい。よって、例えば、暖気後のように、エンジンの温度が所定値以上であるときに性状変動の有無を判定すれば、エンジンの温度上昇による影響を受けることなく、性状変動の有無を判定することができる。
【０００９】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の燃料噴射装置における異常判定手段は、エンジンの回転数がアイドル回転数で安定しているときに、燃料の性状が変動したか否かを判定する。
アイドル運転以外の運転状態では、アクセル開度のような乗員による操作因子等の影響も考慮して、燃料の性状変動の有無を判定する必要がある。これに対し、アイドル運転時に性状変動の有無を判定すれば、乗員による操作因子等の影響を考慮する必要がないので、より簡易に性状変動の有無を判定することができる。
【００１０】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の燃料噴射装置は、開弁することで、エンジンの気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、インジェクタに各種の指令値を与えることで、インジェクタの開弁を制御する制御手段とを備える。また、機関挙動値は、インジェクタの開弁時間を示す指令値である。
この手段は、機関挙動値の一形態を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
最良の形態１の燃料噴射装置は、エンジンの挙動を示す機関挙動値の経時特性を記憶する経時特性記憶手段と、機関挙動値の現在値と、経時特性に基づき推定される機関挙動値の推定値とを比較することで、エンジンに供給される燃料の性状が変動したか否かを判定する異常判定手段とを備える。異常判定手段は、エンジンの温度が所定値以上であるときに、燃料の性状が変動したか否かを判定する。さらに、異常判定手段は、エンジンの回転数がアイドル回転数で安定しているときに、燃料の性状が変動したか否かを判定する。
【００１２】
また、燃料噴射装置は、開弁することで、エンジンの気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、インジェクタに各種の指令値を与えることで、インジェクタの開弁を制御する制御手段とを備える。そして、機関挙動値は、インジェクタの開弁時間を示す指令値である。
【実施例１】
【００１３】
〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料噴射装置１の構成を、図１および図２を用いて説明する。
燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジン２（以下、エンジン２と呼ぶ）の気筒内に燃料を噴射供給するものである。
【００１４】
燃料噴射装置１は、図１に示すように、エンジン２の挙動に応じた目標圧力で燃料を蓄圧するコモンレール３、燃料タンク４から燃料を汲み上げ加圧してコモンレール３に供給する燃料供給ポンプ５、エンジン２に搭載され、開弁することでコモンレール３に蓄圧された燃料をエンジン２の気筒内に噴射するインジェクタ６、燃料供給ポンプ５、インジェクタ６等の作動を制御する制御手段７等により構成されている。
【００１５】
コモンレール３は、燃料供給ポンプ５の吐出口と高圧配管１０を介して接続され、高圧の燃料の供給を受けて燃料を高圧状態で蓄圧する。また、コモンレール３は、各インジェクタ６のインレットと高圧配管１１を介して接続され、高圧の燃料を各インジェクタ６に供給する。すなわち、コモンレール３は、高圧の燃料を蓄圧する蓄圧容器として機能するとともに、高圧の燃料を各インジェクタ６に分配する分配容器として機能する。
【００１６】
コモンレール３に蓄圧された燃料の圧力（実レール圧と呼ぶ）は、コモンレール３の一端に装着されたレール圧センサ１３により検出され、その検出値は、レール圧検出信号として制御手段７に出力されている。
【００１７】
また、コモンレール３の他端には、プレッシャリミッタ１４が装着されている。このプレッシャリミッタ１４は、実レール圧が限界設定圧を超えると開弁し、燃料タンク４に通じる低圧配管１５へ燃料を逃す。これにより、プレッシャリミッタ１４は、実レール圧を限界設定圧以下に抑える圧力安全弁として機能する。
【００１８】
燃料供給ポンプ５は、燃料タンク４から汲み上げた燃料をコモンレール３の目標圧力（目標レール圧と呼ぶ）に応じて調量する吸入調量弁１７、エンジン２により回転駆動され、吸入調量弁１７で調量された燃料を加圧して高圧配管１０に吐出する高圧ポンプ（図示せず）を有する。吸入調量弁１７には、弁開度に応じた指令値としてポンプ駆動電流が与えられる。ポンプ駆動電流は、実レール圧が目標レール圧に略一致するように、制御手段７で算出され出力される。そして、ポンプ駆動電流に基づく大きさの電流が吸入調量弁１７のソレノイド（図示せず）に通電されることで、吸入調量弁１７の弁開度が調節され、目標レール圧に応じた調量が行われる。
【００１９】
インジェクタ６は、図２に示すように、高圧配管１１が接続されてコモンレール３と連通するとともに、気筒内に燃料を噴射する噴射ノズル１９、噴射ノズル１９を作動させる電磁弁２０等により構成されている。なお、インジェクタ６は、気筒数と同数だけ備えられている。
【００２０】
噴射ノズル１９は、噴孔２２を開閉するニードル状の弁体２３（噴射弁体２３と呼ぶ）を有する。噴射弁体２３は、高圧配管１１およびボディ２４に設けられた高圧流路２５を介してコモンレール３から溜まり部２６に供給された燃料の圧力により、噴孔２２を開く方向（開孔側）に付勢されるとともに、噴射弁体２３の反噴孔側に配設されるスプリング２７、およびコマンドピストン２８から伝達される背圧により噴孔２２を閉じる方向（閉孔側）に付勢される。
【００２１】
ここで、背圧とは、背圧室２９に供給された燃料の圧力であり、背圧室２９は、噴射弁体２３の反噴孔側で、コマンドピストン２８により下方を閉鎖されて形成されている。背圧室２９は、高圧配管１１およびオリフィス３０を介してコモンレール３と連通しており、コモンレール３から燃料の供給を受けることで背圧が上昇する。なお、コモンレール３からの燃料の供給はオリフィス３０により制限を受ける。また、背圧室２９は、電磁弁２０の弁体３４により開放されることで、オリフィス３５を介して燃料が排出され背圧が低下する。なお、オリフィス３０、３５は、オリフィス３５からの排出量がオリフィス３０からの供給量よりも大きくなるように設けられている。
【００２２】
電磁弁２０は、磁気吸引力を受けて背圧室２９を開放する方向（開室側）に変位する弁体３４、高電圧の印加および定電流の通電を受け、弁体３４を開室側に変位させるとともに開室側で保持する磁気吸引力を発生するソレノイド３６、背圧室２９を閉鎖する方向（閉室側）に、弁体３４を付勢するスプリング３７等により構成されている。
【００２３】
電磁弁２０には、噴孔２２を開放する時期（開弁時期）を示す指令値として噴射開始時期が与えられ、さらに噴孔２２を開放する期間（開弁時間）を示す指令値として噴射期間が与えられる。これらの指令値は、エンジン２の挙動に応じた時期に、エンジン２の挙動に応じた量の燃料が噴射されるように、制御手段７で算出され出力される。そして、これらの指令値に基づいて、高電圧がソレノイド３６に印加されるとともに所定の定電流がソレノイド３６に通電される。これにより、エンジン２の挙動に応じた時期に、エンジン２の挙動に応じた量の燃料が噴射される。
【００２４】
すなわち、ソレノイド３６に高電圧が印加され、引き続き定電流の通電が行われると、弁体３４が開室側に変位して背圧室２９が開放され、この開放状態が続くので、背圧室２９からの排出量が背圧室２９への供給量よりも大きくなり背圧が低下する。これにより、噴射弁体２３に対し開孔側に作用する付勢力（溜まり部２６の燃料の圧力による付勢力）の方が、閉孔側に作用する付勢力（背圧による付勢力およびスプリング２７による付勢力）よりも強くなる。この結果、噴射弁体２３が開孔側に変位して噴孔２２が開放され噴射が行われる。
【００２５】
やがて、ソレノイド３６への通電が停止されると、弁体３４が閉室側に変位して背圧室２９が閉鎖され、背圧室２９からの排出が停止されるので、オリフィス３０からの燃料の供給により背圧が上昇する。これにより、噴射弁体２３に対し閉孔側に作用する付勢力の方が、開孔側に作用する付勢力よりも強くなる。この結果、噴射弁体２３が閉孔側に変位して噴孔２２が閉鎖され噴射が停止される。
【００２６】
なお、溜まり部２６の燃料の一部は、ボディ２４と噴射弁体２３との摺動部を通じてリークし、背圧室２９の燃料の一部は、ボディ２４とコマンドピストン２８との摺動部を通じてリークする。これらの摺動部を通じてリークした燃料は、噴射弁体２３とコマンドピストン２８との間に形成されスプリング２７を収容するスプリング室３９に流入する。
【００２７】
スプリング室３９の燃料は、ボディ２４に設けられる低圧流路４０、電磁弁２０に設けられる低圧流路４１を介してリークポート４２に至り、リークポート４２から低圧配管４３にリークし燃料タンク４に戻る。また、低圧流路４１には、オリフィス３５を介して背圧室２９から排出された燃料も流入しており、スプリング室３９から流入した燃料と合流し、リークポート４２から低圧配管４３にリークする。
【００２８】
制御手段７は、各種センサから入力される検出値に基づいて、燃料供給ポンプ５やインジェクタ６に与える指令値を算出し、指令信号として出力する電子制御装置（ＥＣＵ）４６、ＥＣＵ４６から出力される指令信号に応じて駆動電流や印加電圧を燃料供給ポンプ５やインジェクタ６に与える各種の駆動回路等により構成されている。なお、各種の駆動回路とは、インジェクタ６の電磁弁２０に駆動電流や印加電圧を与えるインジェクタ駆動回路４７、燃料供給ポンプ５の吸入調量弁１７に駆動電流を与えるポンプ駆動回路４８等である。
【００２９】
ＥＣＵ４６は、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびバックアップＲＡＭ等の記憶手段、入力回路、出力回路等により構成される周知構造のコンピュータである。そして、ＥＣＵ４６は、エンジン回転数を検出する回転数センサ５０、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ５１、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ５２、レール圧センサ１３およびその他センサ５３等の各種センサから入力される検出値に基づいて、指令値を算出し指令信号として各種の駆動回路に出力する。
【００３０】
これにより、制御手段７は、吸入調量弁１７の開度を調節して、目標レール圧に応じた調量を行わせるとともに、インジェクタ６の開弁時期および開弁時間を制御して、エンジン２の挙動に応じた噴射を行わせる。
【００３１】
以上の構成により、燃料噴射装置１では、実レール圧がエンジン２の挙動に応じた目標レール圧に略一致するように、燃料供給ポンプ５からの燃料の供給量が制御される。また、燃料噴射装置１では、エンジン２の挙動に応じた時期に、エンジン２の挙動に応じた量の燃料が噴射されるように、インジェクタ６の開弁時期および開弁時間が制御される。この結果、実レール圧が目標レール圧に略一致するとともに、実レール圧に相当する噴射圧力で各気筒内に燃料が噴射され、エンジン２の挙動に応じた運転が行われる。
【００３２】
〔実施例１の特徴〕
実施例１の燃料噴射装置１の特徴を、図１および図３を用いて説明する。
燃料噴射装置１の制御手段７におけるＥＣＵ４６は、図１に示すように、エンジン２の挙動を示す機関挙動値の経時特性を記憶する経時特性記憶手段５５と、機関挙動値の現在値と、経時特性に基づき推定される機関挙動値の推定値とを比較することで、エンジン２に供給される燃料の性状が変動したか否かを判定する異常判定手段５６として機能する。そして、ＥＣＵ４６が経時特性記憶手段５５や異常判定手段５６で扱う機関挙動値は、インジェクタ６の開弁時間を示す指令値（指令噴射期間）である。
【００３３】
また、指令噴射期間の経時特性は、例えば、図３に示す実線Ａのような形態で記憶されている。実線Ａは、インジェクタ６等の経時劣化による指令噴射期間の推移を予想して作成されたものであり、劣化が最も激しい場合を想定して作成されたものである。そして、ＥＣＵ４６は、例えば、時間ｔ１における指令噴射期間が、実線Ａに基づきＴＱｍａｘであると推定する。
【００３４】
また、異常判定手段５６は、エンジン２の温度が所定値以上であるときに、燃料の性状が変動したか否かを判定する。エンジン２の温度が所定値以上であるか否かの判定は、水温センサ５２から入力される検出値、つまりエンジン冷却水の温度の検出値に基づいて行われる。さらに、異常判定手段５６は、エンジン回転数がアイドル回転数で安定しているときに、燃料の性状が変動したか否かを判定する。エンジン回転数が安定しているか否かの判定は、回転数センサ５０から入力される検出値、つまり、エンジン回転数の検出値に基づいて行われる。
【００３５】
〔実施例１の作用〕
実施例１の燃料噴射装置１の作用を、図３を用いて説明する。
例えば、時間ｔ１における指令噴射期間の算出値が、ＴＱｍａｘよりも小さいＴＱ１である場合、異常判定手段５６は、燃料の性状が変動していないと判定する。一方、時間ｔ１における指令噴射期間の算出値が、ＴＱｍａｘよりも大きいＴＱ１’である場合、異常判定手段５６は、燃料の性状が変動していると判定する。
【００３６】
すなわち、燃料の性状の１つである発熱量が低下する方向に変動すると（つまり、発熱量の低い燃料が噴射供給されると）、同一のエンジントルクを得るために、より多くの燃料が必要とされる。このため、指令噴射期間は、予想されたＴＱｍａｘよりも大きなＴＱ１’で算出される。したがって、異常判定手段５６は、指令噴射期間が実線Ａよりも大きな値で算出された場合には、燃料の性状が変動していると判定し、噴射量制限を実施してエンジン２の挙動を安全側へ移行させる。
【００３７】
〔実施例１の制御方法〕
実施例１の燃料噴射装置１による制御方法を、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートに示す処理は、イグニッションオン直後に実施される。
まず、ステップＳ１で、暖気後か否か、つまりエンジン２の温度が所定値以上であるか否かを判定する。この判定は、エンジン冷却水の温度が所定値以上であるか否かを判定することで実行される。そして、暖気後であると判定されれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２へ進み、暖気後ではないと判定されれば（ＮＯ）、暖気後であると判定されるまで待機する。
【００３８】
次に、ステップＳ２で、エンジン回転数がアイドル回転数で安定しているか否かを判定する。そして、エンジン回転数がアイドル回転数で安定していると判定されれば（ＹＥＳ）、ステップＳ３へ進み、エンジン回転数がアイドル回転数で安定していないと判定されれば（ＮＯ）、エンジン回転数がアイドル回転数で安定するまで待機する。
【００３９】
次に、ステップＳ３で、指令噴射期間の現在値が、指令噴射期間の推定値以上であるか否かを判定する。指令噴射期間の推定値は、上記のように指令噴射期間の経時特性を示す実線Ａに基づき求められる。そして、現在値が推定値以上であると判定されれば（ＹＥＳ）、ステップＳ３へ進み、現在値が推定値未満であると判定されれば（ＮＯ）、処理を終了する。
そして、ステップＳ４で、噴射量制限等により出力制限を実行する。
【００４０】
〔実施例１の効果〕
実施例１の燃料噴射装置１では、ＥＣＵ４６が、エンジン２の挙動を示す機関挙動値の経時特性を記憶する経時特性記憶手段５５と、機関挙動値の現在値と、経時特性に基づき推定される機関挙動値の推定値とを比較することで、エンジン２に供給される燃料の性状が変動したか否かを判定する異常判定手段５６として機能する。
エンジン２の挙動を示す機関挙動値は、発熱量等の燃料の性状に大きな影響を受ける。したがって、上記のように、機関挙動値の経時特性を予め予測して記憶しておき、機関挙動値の現在値と、経時特性から推定される推定値とを比較することで、燃料の性状が変動したか否かを正確に判定することができる。これにより、検出手段等を新規に配設することなく、ＥＣＵ４６の機能を改変するだけで、発熱量および発熱量と相関を有する種々の性状を噴射制御に反映させることができる。
【００４１】
また、異常判定手段５６は、エンジン２の温度が所定値以上であるときに、燃料の性状が変動したか否かを判定する。
エンジン２が充分に暖まっていない状態、すなわち、暖気中は、エンジン２の温度上昇とともに燃料の粘性が変動する。したがって、燃料の性状がエンジン２の温度上昇により影響を受けないときに、性状変動の有無を判定する方が好ましい。よって、例えば、暖気後のように、エンジン２の温度が所定値以上であるときに性状変動の有無を判定すれば、エンジン２の温度上昇による影響を受けることなく、性状変動の有無を判定することができる。
【００４２】
また、異常判定手段５６は、エンジン回転数がアイドル回転数で安定しているときに、燃料の性状が変動したか否かを判定する。
アイドル運転以外の運転状態では、アクセル開度のような乗員による操作因子等の影響も考慮して、燃料の性状変動の有無を判定する必要がある。これに対し、アイドル運転時に性状変動の有無を判定すれば、乗員による操作因子等の影響を考慮する必要がないので、より簡易に性状変動の有無を判定することができる。
【００４３】
〔変形例〕
本実施例の燃料噴射装置１で扱われる機関挙動値は指令噴射期間であったが、ポンプ駆動電流や、インジェクタ６の開弁時期を示す指令値（指令噴射開始時期）のような指令値を機関挙動値として扱ってもよい。さらにエンジン回転数、気筒内の圧力、吸入空気量、エンジントルク等の検出値を機関挙動値として扱ってもよい。
本実施例の燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジンからの排気ガスの浄化に適用されたが、ガソリンエンジンからの排気ガスを浄化する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】燃料噴射装置の構成図である。
【図２】インジェクタの構成図である。
【図３】指令噴射期間の経時特性を示す特性図である。
【図４】燃料噴射装置による処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１  燃料噴射装置
２  ディーゼルエンジン（エンジン）
６  インジェクタ
７  制御手段
５５  経時特性記憶手段
５６  異常判定手段
【図１】
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【図２】
2006257924.tif 000004
【図３】
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【図４】
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