(57)【要約】      （修正有）【課題】コモンレール式燃料噴射装置において、コモンレール内の高圧燃料の圧力脈動を検知することで適正な噴射量を算出する。【解決手段】エンジンの運転状態を検出する回転数センサー及び負荷センサーと、該センサーにより検出されたエンジンの運転状態に基づき目標燃料噴射量を演算し、該目標燃料噴射量と、圧力センサーによって検出されたコモンレールの圧力とに応じて、インジェクタを開駆動する駆動時間演算手段を有するコモンレール式燃料噴射装置において、前記インジェクタを開駆動する直前に、前記コモンレール内の圧力を少なくとも２回検出し（Ｓ２１０，Ｓ２２０）、圧力変動状況に応じて前記駆動時間を補正（Ｓ２５０，Ｓ２６０）する補正手段を備える。【選択図】図６
2007303315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サプライポンプから圧送される燃料を蓄圧するコモンレールと、
該コモンレール内の燃料圧力を検出するための圧力センサーと、
前記コモンレールから供給される燃料を気筒内に噴射するインジェクタと、
該インジェクタを開駆動する駆動手段と、
エンジンの運転状態を検出する検出手段と、
該検出手段により検出されたエンジンの運転状態に基づき目標燃料噴射量を演算し、該目標燃料噴射量と、前記圧力センサーによって検出されたコモンレール圧力とに応じて、前記インジェクタを開駆動する駆動時間演算手段と、
を有するコモンレール式燃料噴射装置において、
前記インジェクタを開駆動する直前に、前記コモンレール内の圧力を少なくとも２回検出し、圧力変動状況に応じて前記駆動時間を補正する補正手段を備えることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
前記補正手段が、圧力が上昇している場合は前記駆動時間を短く、圧力が降下している場合は前記駆動時間を長く補正することを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール式燃料噴射装置における噴射量補正手段の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼル機関等に使用するコモンレール式燃料噴射装置は良く知られている。コモンレール式燃料噴射装置は、燃料噴射ポンプで高圧圧縮された高圧燃料をコモンレール内に蓄圧し、蓄圧された高圧燃料を各インジェクタに分配し、インジェクタにより燃料噴射量・噴射時期を制御する燃料噴射装置である。
通常、コモンレール式燃料噴射装置は、噴射すべき燃焼量を内燃機関の回転数及び負荷、並びにコモンレール圧力に応じて算出している。例えば、特許文献１では、内燃機関の各運転条件並びに燃料インジェクタの開閉時間及び噴射によるコモンレールの圧力降下に基づいて噴射量を算出する燃料噴射装置を開示している。
【特許文献１】特開平１０−９０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、コモンレール内では燃料噴射ポンプの吐出圧力による圧力脈動が発生する。燃料噴射装置は、コモンレール圧力を検知して噴射量を算出するが、圧力脈動の影響によって噴射量にバラツキが発生し、トルク変動が生じる恐れがある。
そこで、解決しようとする課題は、コモンレール式燃料噴射装置において、コモンレール内の高圧燃料の圧力脈動を検知することで適正な噴射量を算出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、サプライポンプから圧送される燃料を蓄圧するコモンレールと、該コモンレール内の燃料圧力を検出するための圧力センサーと、前記コモンレールから供給される燃料を気筒内に噴射するインジェクタと該インジェクタを開駆動する駆動手段とエンジンの運転状態を検出する検出手段と、該検出手段により検出されたエンジンの運転状態に基づき目標燃料噴射量を演算し、該目標燃料噴射量と、前記圧力センサーによって検出されたコモンレール圧力とに応じて、前記インジェクタを開駆動する駆動時間演算手段とを有するコモンレール式燃料噴射装置において、前記インジェクタを開駆動する直前に、前記コモンレール内の圧力を少なくとも２回検出し、圧力変動状況に応じて前記駆動時間を補正する補正手段を備えるものである。
【０００６】
請求項２においては、請求項１記載のコモンレール式燃料噴射装置において、前記補正手段が、圧力が上昇している場合は前記駆動時間を短く、圧力が降下している場合は前記駆動時間を長く補正するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【０００８】
請求項１においては、噴射量を決定するインジェクタの駆動時間を、圧力脈動を考慮して補正することで、より適正な燃料噴射が可能である。
【０００９】
請求項２においては、請求項１の効果に加え、圧力脈動の影響の補正を、コモンレール圧力が上昇している場合はインジェクタの駆動時間を長く、圧力が降下している場合は短くする補正方法とすることにより、コモンレールの圧力脈動からモデルにより補正量を決める方法に比べ、同等の効果を得ながら制御を単純にでき、コントローラにかかる負荷を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係るコモンレール式燃料噴射装置の構成を示す簡易構成図、図２はインジェクタの噴射における作動を示す側面断面図、図３はディーゼルエンジンの回転数／負荷に適した目標噴射量を示すマップ図である。
図４はインジェクタの噴射量を噴射時間及びコモンレール圧力の特性より示したマップ図、図５は圧力脈動を生じた際のコモンレール圧力の経時変化を示す図、図６は本発明の噴射時間補正制御のフローを示すフロー図である。
【００１１】
まず、図１を用いて、本発明の実施例であるディーゼルエンジンに備えられるコモンレール式燃料装置１００の構成について説明する。
図１に示すように、コモンレール式燃料装置１００は、燃料を各機関に噴射する複数のインジェクタ５０及び、高圧燃料を蓄圧し各インジェクタ５０に分配するコモンレール４０から構成されている。
インジェクタ５０は、多気筒であれば各気筒にそれぞれ設けられる電子制御型の燃料噴射装置であり、高圧配管４５を介してコモンレール４０に接続されている。コモンレール４０は、低圧ポンプ２０及び高圧ポンプ３０を介して燃料タンク１０に接続されている。また、コモンレール４０は、圧力調整弁８０を介して燃料タンク１０に接続されている。
このような構成によって、燃料は、燃料タンク１０から低圧ポンプ２０及び高圧ポンプ３０によりコモンレール４０に圧送され、コモンレール４０にて高圧ポンプ３０に設けられた吐出量制御弁と圧力調整弁８０により所定圧力にて蓄圧され、各インジェクタ５０に分配され各気筒に噴射される。
【００１２】
ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）７０は、各センサーからの信号並びに内部のプログラム及びデータに基づいて、インジェクタ５０による燃料噴射作動の制御を行なう。ＥＣＵ７０はインジェクタ５０を動作する電磁弁６０と接続されОＮ・ОＦＦを可能とし、また圧力調整弁８０とも接続されてОＮ・ОＦＦを可能としている。他方、コモンレール４０内の圧力を検知する圧力センサー７１、ディーゼルエンジンの回転数を検知する回転数センサー７２、ディーゼルエンジンの負荷を検知する負荷センサー７３と接続され、ディーゼルエンジンの状態及びコモンレール圧力を検知可能としている。
ここで、各センサーについての説明は省略するが、回転数センサー７２としてはクランク軸の所定回転角度に応じたパルス信号を発生する角度センサーが、負荷センサー７３としてはアクセルペダルの踏み込み量を検知するセンサー等が公知である。
【００１３】
次に、図２を用いて、インジェクタ５０の構造・作用について詳細に説明する。
図２に示すように、コマンドピストン５１は、インジェクタボディ５０ａ内に上下摺動自在に設けられている。コマンドピストン５１は、制御室５２内の燃料圧力により下方へ付勢される。制御室５２へは、コモンレール４０から燃料供給路５４に供給された高圧燃料がオリフィス５５を介して供給される。また、前記制御室５２の上方には、電磁弁６０が設けられている。電磁弁６０においては、ソレノイド６１が通電されることより、弁体６２がスプリング６３の付勢力に抗して上方に吸引される構成としている。この電磁弁６０の開閉の制御は、前記コントローラ７０により行われる。制御室５２内の燃料圧力は電磁弁６０が開かれることによりオリフィス６５を介して低圧側配管４６へ排出され、前記コマンドピストン５１の下方への付勢力が弱まるようになっている。
【００１４】
ニードル弁５６は、コマンドピストン５１の下方に上下摺動自在に設けられている。ニードル弁５６の上部にはコマンドピストン５１の下端が当接されている。また、ニードル弁５６の摺動部にはノズル室５８が設けられている。ノズル室５８へは、コモンレール４０から燃料供給路５４に供給された高圧燃料が供給される。さらに、ニードル弁５６の上方のバルブケース内には止め輪５９が設けられており、ニードル弁５６と止め輪５９の間にはスプリング５３が挟装されてニードル弁５６を下方に付勢している。
制御室５２内の燃料圧力が高く、コマンドピストン５１と前記スプリング５３の合計の下方への付勢力が、ノズル室５８内の燃料圧力によるニードル弁５６を上方に付勢する力より大きい状態では、ニードル弁５６は下方へ移動して噴口５７・５７が閉じられる。一方、ソレノイド６１が通電されることによって、コマンドピストン５１によるニードル弁５６の下方への付勢力とスプリング５３の付勢力の合計よりも、ノズル室５８内の燃料圧力によるニードル弁５６を上昇させる力が大きくなることで、噴口５７・５７が開弁されることとなっている。
【００１５】
以上の構成により、ＥＣＵ７０の制御により電磁弁６０（弁体６２）が開かれると、制御室５２内の高圧燃料は、弁室６４を介して、低圧側配管４６に排出され、制御室５２の圧力が下がる。同時に、コマンドピストン５１の下方の付勢力が低下することにより、ニードル弁５６は、ノズル室５８内の燃料の圧力（開弁圧力）によりリフトされる。これにより、噴口５７・５７が開かれて燃料噴射を行なう。
また、ＥＣＵ７０の制御により電磁弁６０（弁体６２）が閉じられると、制御室５２内に高圧燃料の圧力が蓄圧され、該圧力によってコマンドピストン５１が下降される。このようにして、ニードル弁５６が下方へ移動して噴口５７・５７が閉じられて燃料噴射が終了される。
【００１６】
次に、図３を用いて、エンジンの負荷及び回転数に基づく燃料の目標噴射量Ｑｍの演算手段であるマップ（以下、噴射量マップ１１０とする）について説明する。
図３に示すように、噴射量マップ１１０は、コモンレール式燃料噴射装置１００が設けられたディーゼルエンジンの状態（回転数・負荷）に応じた最適な目標噴射量Ｑｍを示すマップであり、横軸をエンジンの回転数ｒ、縦軸をエンジン負荷Ｌにて表している。噴射量マップ９０は、ＥＣＵ７０に予め記憶され、回転数センサー７２及び負荷センサー７３より検知された回転数ｒ及び負荷Ｌに応じた目標噴射量Ｑｍを算出することができる。
【００１７】
次に、図４を用いて、インジェクタ５０の駆動時間演算手段である燃料噴射量Ｑと噴射時間τの相関を示すマップ（以下、噴射時間マップ１２０とする）について説明する。
図４に示すように、噴射時間マップ１２０は、コモンレール式燃料噴射装置１００のインジェクタ５０の特性を示すマップであり、横軸を燃料噴射時間τ、縦軸を燃料噴射量Ｑにて表している。また、燃料噴射量Ｑと噴射時間τの相関はコモンレール４０の圧力によっても異なる。図４からも明らかなように、一般に同じ噴射量Ｑを噴射するにはコモンレール４０の圧力が小さいほど燃料噴射時間τは長くなければならない。噴射時間マップ１２０は、噴射量マップ１１０で求めた目標噴射量Ｑｍを噴射するために、コモンレール４０の圧力に応じたインジェクタ５０の電磁弁６０を通電する時間τを示している。この噴射時間マップ１２０は、インジェクタ５０によって一意的に決まるものであり、ＥＣＵ７０に予め記憶されている。
【００１８】
以上までのコモンレール式燃料噴射装置１００についての構成は従来技術である。本実施例は基本的なコモンレール式燃料噴射装置１００の構成を示したが、これに限定されることはない。また、噴射量マップ１１０及び噴射時間マップ１２０についても閾値又は定数について本実施例に限定することはない。以下に、コモンレール式燃料噴射装置１００を用いて、本発明に係る制御について説明する。
【００１９】
図５を用いて、コモンレール４０内の高圧燃料に発生する圧力脈動について説明する。
図５は、横軸が時間を、縦軸が圧力を表し、コモンレール４０内の圧力の経時変化を示している。図５に示すように、圧力脈動とは、圧力値が比較的単純な波形の振動（略一定の振幅にて周期的に変化する）現象である。コモンレール４０内の圧力脈動は、主に高圧ポンプ３０の吐出圧力が原因であることが多い。
例えば、圧力脈動がその振幅において圧力が低下しているＰａを圧力センサー７１が検知し、Ｐａに基づいてインジェクタ５０が噴射する場合は、実際に噴射する際にはコモンレール４０内の圧力はＰａ１であるため、圧力脈動による圧力低下分（Ｐａ―Ｐａ１）に対応する燃料噴射量Ｑ、すなわち、少ない燃料噴射時間τにて噴射している。
他方、圧力脈動がその振幅において圧力が上昇しているＰｂを圧力センサー７１が検知し、Ｐｂに基づいてインジェクタ５０が噴射する場合は、実際に噴射する際にはコモンレール４０内の圧力はＰｂ１であるため、圧力脈動による圧力上昇分（Ｐｂ―Ｐｂ１）に対応する燃料噴射量Ｑ、すなわち、多い燃料噴射時間τにて噴射している。
つまり、圧力脈動が原因となり、インジェクタ５０は、適正な噴射量を噴射できない不具合が発生する。
【００２０】
ここで、図６を用いて、本実施例である噴射時間補正制御２００について説明する。
本実施例では、噴射直前に計測するコモンレール４０の圧力Ｐ０を測定するステップ（Ｓ２２０）に加え、Ｓ２２０の△ｔ以前にコモンレール４０の圧力Ｐ−１を測定する（Ｓ２１０）。つまり、圧力Ｐ０が圧力脈動において、上昇中であるか下降中であるかを判別するために圧力Ｐ−１を計測する。
なお、Ｓ２１０の圧力Ｐ−１の測定であるが、コントローラ７０が常時コモンレール４０の圧力Ｐを記憶しているのであれば問題ない。しかし、コントローラ７０にこのような記憶手段がない場合は、実際に噴射する時間ｔ０より以前に噴射時間補正制御２００を行なう必要がある。また、△ｔは、コントローラ７０の処理速度周期以上であり、圧力脈動の勾配が検知できる少なくとも圧力脈動周期の１／１０以下であることが望ましい。
次に、圧力Ｐ０―Ｐ−１の演算を行ない、Ｐ０―Ｐ−１が所定値Ｐｘ（Ｐｘ＞０）より大きい値であれば、実際の噴射時間ｔ０では圧力は上昇していると判断する（Ｓ２３０）。そして、噴射時間マップ１２０で得た噴射時間τに対して（１−α）分の補正を行ない（Ｓ２６０）、噴射時間を短くする補正を行なう。ここで、αは０＜α＜１の範囲であり、Ｐ０―Ｐ−１に応じて決定される。
一方、Ｐ０―Ｐ−１が所定値Ｐｘ´（Ｐｘ´＜０）より小さい値であれば、実際の噴射時間ｔ０では圧力は下降していると判断する（Ｓ２４０）。そして、噴射時間マップ１２０で得た噴射時間τに対して（１＋α）分の補正を行ない（Ｓ２７０）、噴射時間を長くする補正を行なう。
最後に、インジェクタ５０は、補正された（又はされなかった）噴射時間τにて機関内に燃料を噴射する（Ｓ２７０）。
【００２１】
ここで、圧力の変動をより詳細に計測し、その圧力変動が実際にインジェクタ部に伝わる時間遅れや圧力伝播の影響を考慮して計算モデルを作り、このモデルに基づいてより正確に噴射量を補正制御することも考えられる。
しかし、一般に、ここで課題としている高圧ポンプ３０の吐出圧力による圧力脈動はコントローラの制御周期に比べ充分長い。そこで、本案のように単純に補正値αを決めて、圧力上昇時は駆動時間を短くし、逆に降下時は長く制御する方法の方が、コントローラの負荷が小さくなり制御がより速くなって、より正確に噴射量を制御できる。
このようにして、従来使用されていた圧力センサー７１を用いるのみで、コモンレール４０の圧力脈動に対しても圧力上昇又は降下を検知することができる。そして、噴射時間τを補正して適正な燃料噴射量を噴射することでトルク変動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係るコモンレール式燃料噴射装置の構成を示す簡易構成図。
【図２】インジェクタの噴射における作動を示す側面断面図。
【図３】ディーゼルエンジンの回転数／負荷に適した目標噴射量を示すマップ図。
【図４】インジェクタの噴射量を噴射時間及びコモンレール圧力の特性より示したマップ図。
【図５】圧力脈動を生じた際のコモンレール圧力の経時変化を示す図。
【図６】本発明の噴射時間補正制御のフローを示すフロー図。
【符号の説明】
【００２３】
４０    コモンレール
５０    インジェクタ
７１    圧力センサー
７２    回転数センサー
７３    負荷センサー
１００    コモンレール式燃料噴射装置
【図１】
2007303315.tif 000003
【図２】
2007303315.tif 000004
【図３】
2007303315.tif 000005
【図６】
2007303315.tif 000006
【図４】
2007303315.tif 000007
【図５】
2007303315.tif 000008